專利名稱：成像裝置及其成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像裝置及其成像方法。
背景技術(shù)：
人們在利用攝像裝置(如數(shù)碼相機(jī)，手機(jī)等)進(jìn)行拍照的過程中，在光線反差比較大的 環(huán)境下(即最亮處與最暗處的光線亮度差異很大)，通常會出現(xiàn)影像過曝的情況，即影像上 光線強的區(qū)域呈現(xiàn)一片白色，沒有色彩及亮度的細(xì)節(jié)。
這主要是由于數(shù)位影像的產(chǎn)生都是利用影像感測器進(jìn)行光電感應(yīng)來完成的。所述影像感 測器包括很多感光單元及一微處理器，每個感光單元都對應(yīng)一個像素點。在拍攝時，所述微 處理器會對目前的環(huán)境亮度做分析，從而計算出快門的開啟時間，也即影像感測器的曝光時 間。當(dāng)快門的開啟時間確定后，每個感光單元都以同樣時間進(jìn)行感光。此時在光線亮度較高 的區(qū)域，由于光信號較大，在感光時間內(nèi)積累的電荷過多，當(dāng)超過所述影像感測器所能表示 的范圍時，就會出現(xiàn)影像過曝的情況。
如圖1所示，A區(qū)域為光線亮度較低的區(qū)域，B區(qū)域為光線亮度較高的區(qū)域。假設(shè)所述微 處理器決定此一環(huán)境的曝光時間為1 /30秒，則代表所有的感光單元的感光時間都是1 /30秒。 對于A區(qū)域，1 /30秒的感光時間所累積的電荷數(shù)目都在影像感測器可表示的范圍內(nèi)，因此色 彩及亮度的細(xì)節(jié)都存在，但對于B區(qū)域，1/30秒的感光時間就會使這個區(qū)域的感光單元積累 的電荷數(shù)目太多，從而造成影像過曝，使影像上呈現(xiàn)一片白色。
目前對于影像過曝的解決方法，大部分都是采用影像后處理的方式，即當(dāng)影像生成后， 利用軟件程序?qū)ζ毓膺^度的影像進(jìn)行分析，將影像過曝的區(qū)域進(jìn)行亮度調(diào)整，降低該區(qū)域的 亮度，還原部分的影像細(xì)節(jié)。但是由于這種方法是在數(shù)位影像生成之后再對影像進(jìn)行處理， 所以還原細(xì)節(jié)的能力很有限，導(dǎo)致在光線反差比較大的環(huán)境下，攝像裝置所拍攝的影像品質(zhì) 不高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種能有效提高影像品質(zhì)的成像裝置及成像方法。 一種成像裝置，其包括一影像感測器及一電子黑卡。所述影像感測器及電子黑卡電連接 。所述影像感測器用于將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后生成數(shù)位影像，其包括一感光面及一微 處理器。所述感光面及微處理器電連接。所述感光面上設(shè)置有多個感光單元。所述微處理器包括亮度分析模塊及判斷模塊，所述亮度分析模塊用于對環(huán)境的亮度進(jìn)行分析，得出最佳曝 光時間，所述判斷模塊用于判斷影像是否有曝光過度的區(qū)域。所述電子黑卡用于控制所述影 像感測器的各感光單元的感光時間，其位于所述影像感測器的感光面一側(cè)。所述電子黑卡包 括多個開關(guān)單元及一控制單元。所述開關(guān)單元及控制單元電連接。所述開關(guān)單元按矩陣形式 排列，且每一開關(guān)單元均對應(yīng)一感光單元。所述控制單元用于計算出各開關(guān)單元的開啟時間 ，并根據(jù)各開關(guān)單元的開啟時間控制各開關(guān)單元的開閉。
一種利用上述成像裝置的成像方法，其包括如下步驟計算出最佳曝光時間；判斷是否 存在曝光過度區(qū)域；若存在曝光過度的區(qū)域，則計算出各曝光過度區(qū)域所對應(yīng)的感光單元的 最合適的感光時間；將各感光時間換算成電子黑卡上各開關(guān)單元的開啟時間；進(jìn)行曝光，并 拍攝影像。
本發(fā)明的成像裝置及成像方法，通過電子黑卡的各開關(guān)單元的開閉控制影像感測器上與 各環(huán)境區(qū)域分別對應(yīng)的感光單元的感光時間，在影像生成之前就可有效防止影像過曝，從而 提高影像品質(zhì)。


圖l是拍攝環(huán)境的示意圖2是本發(fā)明實施方式提供的成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖3是圖2的成像裝置的微處理器的功能模塊示意圖4是圖2的成像裝置的電子黑卡的控制單元的功能模塊示意圖5是本發(fā)明實施方式提供的成像方法的流程圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
請參閱圖2，為本發(fā)明實施方式提供的一種成像裝置100，其包括一影像感測器200及一 電子黑卡300。所述影像感測器200與所述電子黑卡300相電連接。
所述影像感測器200用于將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后生成數(shù)位影像，其包括一感光面 210及微處理器220。所述感光面210與所述微處理器220電連接。所述感光面210上設(shè)置有多 個感光單元211，所述微處理器220包括亮度分析模塊221及判斷模塊222。所述亮度分析模塊 221用于對環(huán)境的亮度進(jìn)行分析，得出最佳曝光時間。所述判斷模塊222用于判斷影像是否有 曝光過度的區(qū)域。所述影像感測器200為感光耦合元件(CCD)或互補性金屬氧化物半導(dǎo)體( CMOS)。
所述電子黑卡300位于所述影像感測器200的感光面210—側(cè)，用于控制各感光單元211的
5感光時間。所述電子黑卡300包括多個開關(guān)單元310及一控制單元320。所述開關(guān)單元310與所 述控制單元320相電連接。所述開關(guān)單元310按矩陣形式排列，且每一開關(guān)單元310均對應(yīng)一 感光單元211。當(dāng)開關(guān)單元310開啟時，光線就可到達(dá)感光單元211;當(dāng)開關(guān)單元310關(guān)閉時， 光線被擋住，不能到達(dá)感光單元211。所述控制單元320包括計算模塊321及開關(guān)控制模塊 322。所述計算模塊321用于計算出各開關(guān)單元310的開啟時間。所述開關(guān)控制模塊322用于根 據(jù)各開關(guān)單元310的開啟時間控制各開關(guān)單元310的開閉。在本施方式中，所述開關(guān)單元310 的動作方式可以是先在計算模塊321所計算出的開啟時間內(nèi)開啟，然后一直關(guān)閉?？梢岳斫?，所述開關(guān)單元310的動作方式也可以是不斷輪流進(jìn)行快速的開啟及關(guān)閉，且開啟的時間總 和為計算模塊321所計算出的開啟時間。在本實施方式中，所述開關(guān)單元310為微型開關(guān)元件
可以理解，所述開關(guān)單元也可以為液晶分子，利用控制單元控制液晶分子的扭轉(zhuǎn)角度， 從而實現(xiàn)開關(guān)單元的開閉。
在本實施方式中，當(dāng)將所述成像裝置100應(yīng)用于攝像裝置內(nèi)部時，所述計算模塊321計算 過程如下根據(jù)公式ATV二ABV+SV-AV，其中ATV為開關(guān)單元310的開啟時間，ABV為影像中 各區(qū)域的亮度差值，SV為整個影像的感光度，AV為攝像裝置的光圈大小。由于SV及AV是攝像 裝置根據(jù)環(huán)境亮度自動設(shè)定的。同一張影像各區(qū)域的SV均相同，AV也均相同。假設(shè)其中一影 像過曝區(qū)域的預(yù)期的亮度值應(yīng)為5，可實際的亮度值為IO，則該區(qū)域的亮度差值A(chǔ)BV為5，將 ABV， SV及AV的值帶入公式ATV二ABV+SV-AV中，即可計算出各開關(guān)單元310的開啟時間A TV。
所述成像裝置100的工作過程如下所述影像感測器200的亮度分析模塊221會先分析環(huán) 境的亮度得出最佳曝光時間，接著所述判斷模塊222會判斷出在最佳曝光時間內(nèi)影像是否會 有曝光過度的區(qū)域。若存在曝光過度的區(qū)域，則所述電子黑卡300的計算模塊321會根據(jù)各曝 光過度區(qū)域的過度程度計算出各曝光過度區(qū)域所對應(yīng)的感光單元211的最合適的感光時間， 并將其換算成各開關(guān)單元310的開啟時間。所述開關(guān)控制模塊322根據(jù)計算模塊321所得出的 控制參數(shù)控制開關(guān)單元310的開閉，減小各曝光過度區(qū)域所對應(yīng)的感光單元211的感光時間， 從而就可以保留各曝光過度區(qū)域的色彩及亮度的細(xì)節(jié)?？梢岳斫猓瑢τ谄毓鉀]有過度的區(qū)域 ，則開關(guān)控制模塊322會使該區(qū)域所對應(yīng)的開關(guān)單元310—直處于開啟狀態(tài)。
請參閱圖5，為本發(fā)明實施方式提供一種利用上述成像裝置100的成像方法的流程圖，其 包括如下步驟
Sl:計算出最佳曝光時間?？梢岳斫?，將所述成像裝置100應(yīng)用于攝像裝置內(nèi)部的時候，所述最佳曝光時間即為攝像裝置的快門開啟時間。
S2:判斷是否存在曝光過度區(qū)域?？梢岳斫?，將所述成像裝置100應(yīng)用于攝像裝置內(nèi)部 的時候，所述成像裝置100的微處理器220會根據(jù)環(huán)境亮度的變化不斷計算出最佳曝光時間， 并自動曝光，從而能在顯示屏上顯示影像。本步驟中曝光過度區(qū)域的判斷是以快門按下之前 ，顯示屏上所顯示的最后一張影像的最佳曝光時間為依據(jù)來計算的。在最佳曝光時間內(nèi)，所 述影像感測器200上積累的電荷超過其所能表示的范圍的區(qū)域均為曝光過度的區(qū)域。
S3:若存在曝光過度區(qū)域，則計算出各曝光過度區(qū)域所對應(yīng)的感光單元211的最合適的 感光時間。
S4:將各感光時間換算成電子黑卡300上各開關(guān)單元310的開啟時間。 S5:進(jìn)行曝光并拍攝影像。
S6:若步驟S2中，不存在曝光過度的區(qū)域，則電子黑卡300上的各開關(guān)單元310全部開啟 ，然后轉(zhuǎn)入步驟S5。
進(jìn)一步的，本發(fā)明的成像裝置及其成像方法，還可以實現(xiàn)影像去背的功能，即由影像感 測器200的微處理器220得出背景區(qū)域及拍攝主體分別對應(yīng)的感光單元211，然后電子黑卡 300的控制單元320使背景區(qū)域所對應(yīng)的開關(guān)單元310全部關(guān)閉，同時拍攝主體所對應(yīng)的開關(guān) 單元310全部打開，從而在曝光的時候，使拍攝主體所對應(yīng)的感光單元211感光，而背景區(qū)域 所對應(yīng)的感光單元211不感光，因此就達(dá)到了影像去背的效果。
更進(jìn)一步的，本發(fā)明的成像裝置及其成像方法，還可以實現(xiàn)減光的功能。即在拍攝的時 候，有時候需要在光源充足的環(huán)境下使用慢速快門，比如透過慢速快門就可以使水流有涓涓 流動的效果。但此時最佳曝光時間就比較長，會發(fā)生曝光過度的情況。所述成像裝置100可 由計算模塊321計算出各開關(guān)單元310的開啟時間，使開關(guān)控制模塊322控制電子黑卡300中各 開關(guān)單元310的動作，從而就可以控制各感光單元211的感光時間，減少入光量，實現(xiàn)減光的 效果。
本發(fā)明的成像裝置及其成像方法，通過電子黑卡上的開關(guān)單元控制與各環(huán)境區(qū)域所對應(yīng) 的感光單元的感光時間，在影像生成之前就可防止影像過曝，從而有效提高影像品質(zhì)。同時 該成像裝置及其成像方法還可以實現(xiàn)影像去背及減光的功能。
可以理解的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做出其它 各種相應(yīng)的改變與變形，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種成像裝置，其包括一影像感測器，所述影像感測器用于將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后生成數(shù)位影像，所述影像感測器包括一感光面及一微處理器，所述微處理器與感光面電連接，所述感光面上設(shè)置有多個感光單元，其特征在于，所述微處理器包括亮度分析模塊及判斷模塊，所述亮度分析模塊用于對環(huán)境的亮度進(jìn)行分析，得出最佳曝光時間，所述判斷模塊用于判斷影像是否有曝光過度的區(qū)域，所述成像裝置還包括一電子黑卡，所述電子黑卡與影像感測器電連接，且位于所述影像感測器的感光面一側(cè)，用于控制所述影像感測器的各感光單元的感光時間，所述電子黑卡包括多個開關(guān)單元及一控制單元，所述開關(guān)單元與所述控制單元電連接，所述開關(guān)單元按矩陣形式排列，且每一開關(guān)單元均對應(yīng)一感光單元，所述控制單元用于計算出各開關(guān)單元的開啟時間，并根據(jù)各開關(guān)單元的開啟時間控制各開關(guān)單元的開閉。
2 如權(quán)利要求l所述的成像裝置，其特征在于，所述控制單元包括計 算模塊及開關(guān)控制模塊，所述計算模塊用于計算出各開關(guān)單元的開啟時間，所述開關(guān)控制模 塊用于根據(jù)各開關(guān)單元的開啟時間控制各開關(guān)單元的開閉。
3 如權(quán)利要求l所述的成像裝置，其特征在于，所述影像感測器為感 光耦合元件。
4 如權(quán)利要求l所述的成像裝置，其特征在于，所述影像感測器為互 補金屬氧化物半導(dǎo)體。
5 如權(quán)利要求2所述的成像裝置，其特征在于，所述電子黑卡的動作 方式為各開關(guān)單元先在計算模塊所計算出的開啟時間內(nèi)開啟，然后一直關(guān)閉。
6 如權(quán)利要求2所述的成像裝置，其特征在于，所述電子黑卡的動作 方式為各開關(guān)單元不斷輪流進(jìn)行快速的開啟及關(guān)閉，且各開關(guān)單元的開啟時間總和分別為計 算模塊所計算出的各開關(guān)單元的開啟時間。
7 一種利用如權(quán)利要求l所述的成像裝置的成像方法，其包括如下步 驟計算出最佳曝光時間；判斷是否存在曝光過度區(qū)域；若存在曝光過度的區(qū)域，則計算出各曝光過度區(qū)域所對應(yīng)的感光單元的最合適的感光時間；將各感光時間換算成各開關(guān)單元的 開啟時間；進(jìn)行曝光，并拍攝影像。
8.如權(quán)利要求6所述的成像方法，其特征在于，曝光沒有過度的區(qū)域 所對應(yīng)的開關(guān)單元一直處于開啟狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求6所述的成像方法，其特征在于，若不存在曝光過度的 區(qū)域，則電子黑卡中的開關(guān)單元全部開啟，直接轉(zhuǎn)入進(jìn)行曝光的步驟。
全文摘要
一種成像裝置，其包括一影像感測器及一電子黑卡。所述影像感測器包括一設(shè)置有多個感光單元的感光面及一微處理器。所述微處理器包括亮度分析模塊及判斷模塊。所述亮度分析模塊對環(huán)境亮度進(jìn)行分析得出最佳曝光時間。所述判斷模塊判斷影像是否有曝光過度區(qū)域。所述電子黑卡位于影像感測器的感光面一側(cè)，其包括與感光單元對應(yīng)的多個開關(guān)單元及一控制單元。所述控制單元用于計算各開關(guān)單元的開啟時間，并根據(jù)各開關(guān)單元的開啟時間控制各開關(guān)單元的開閉。本發(fā)明的成像裝置，通過電子黑卡的各開關(guān)單元開閉控制各感光單元的感光時間，在影像生成前就可防止影像過曝。另外，本發(fā)明還提供一種成像方法。
文檔編號H04N5/235GK101651785SQ20081030390
公開日2010年2月17日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者林正剛 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司