用于与成像传感器帧同步的相机致动器驱动器模式控制的方法和装置制造方法及图纸

使用成像传感器电路来产生数字图像序列，其中数字图像中的每个数字图像是在相应的像素整合阶段期间通过成像传感器电路的光捕获的结果，所述相应的像素整合阶段之后是在相应的读出阶段期间的模数转换。相机致动器被驱动，同时产生图像序列，其中在数字图像序列的每个相应的读出阶段的一部分期间，使用线性驱动电路来驱动致动器，并且其中在每个相应的像素整合阶段的一部分期间，使用开关模式驱动电路来驱动致动器。还描述了其它实施例并要求对其进行保护。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于与成像传感器帧同步的相机致动器驱动器模式控制的方法和装置本专利技术的实施方案涉及具有由音圈马达(VCM)致动的可移动成像透镜的数字相机，并且具体地涉及用于驱动VCM的电子电路。还描述了其他实施方案。
技术介绍
消费电子设备诸如智能电话、平板计算机和其他包含相机的设备(包括个人专用相机)的制造商当前使用音圈马达(VCM)以用于致动或移动成像透镜以便调整光学相机(作为自动对焦系统的一部分)的焦点位置或用于执行光学稳像。为实现可移动透镜的精确定位以及低电气噪声操作，目前通常使用恒定电流线性驱动电路来驱动VCM。然而，从功率消耗的观点来说，已发现线性驱动电路并非足够高效，使得应当在便携式相机设备中使用开关模式或开关型(有时描述为脉宽调制(PWM)驱动电路)以增强功率效率。实际上，PWM或开关模式驱动电路可比用于VCM的线性驱动电路的效率高最多至50％。
技术实现思路
已发现开关模式驱动电路诸如用于驱动VCM的PWM驱动电路的使用干扰相机的固态成像传感器，从而导致有害的成像噪声，该噪声是指例如以“行条带”的形式出现在所得的数字图片中的噪声伪影，该“行条带”是横穿所得数字图片的微弱但明显的水平线。根据本专利技术的实施方案，相机装置具有机电致动器(例如VCM)作为相机装置的一部分，该机电致动器被耦接以移动：a)将光引导到像素传感器阵列上的光学元件例如成像透镜，或b)像素传感器阵列自身。例如，致动器可为自动对焦系统的一部分，该致动器移动成像透镜，该成像透镜将光引导到像素传感器阵列上。成像传感器和其像素传感器产生数字图像序列(例如在预览模式期间或在操作的其他静态图像捕获模式或视频捕获模式期间)，其中对于数字图像中的每个数字图像，像素传感器阵列在操作的重置/快门节段被重置。随后，在操作的整合阶段期间，允许像素传感器阵列将来自场景的光转换为像素信号。最后，在操作的读出阶段，像素信号以数字形式被读出。当相机装置正产生数字图像序列时，致动器以线性模式和开关模式被驱动(例如，为了自动对焦和/或光学或机械稳像)。在图像捕获期间，当在两种模式之间“动态地”变化时，在这种意义上，致动器以a)与成像传感器的操作的读出阶段同步时的线性模式以及b)与成像传感器的操作的整合阶段同步时的开关模式被驱动，则致动器以线性模式和开关模式被交替驱动。从而在开关模式驱动的较大功率效率和线性驱动的较低噪声水平之间获得良好的折中，从而产生所得的数字图片，该所得的数字图片不具有由开关模式驱动所导致的明显的伪影。操作的读出阶段可被视为时间间隔，在该时间间隔期间，相机对由驱动致动器的电路所产生的电气噪声高度敏感。因此，在读出阶段的一部分或全部期间使用线性驱动电路来驱动致动器有助于减少得自读出操作的所捕获的数字图像内的有害噪声伪影例如行条带的发生。然而，为提高功率效率，有时应当使用开关模式驱动电路来驱动致动器，例如在操作的重置/快门阶段的一部分期间。根据对来自致动器驱动电路的电气噪声的敏感性，整合阶段可被视为传感器帧结构的低敏感度部分，而如果重置/快门阶段与使用开关模式驱动电路驱动致动器重合时，由于噪声伪影将出现在数字图像中的可能性较大，因此重置/快门阶段可被视为中敏感度区间。为获得甚至更高的功率效率，在整合阶段的一部分期间和重置/快门阶段的一部分期间使用开关模式驱动电路来驱动致动器。然而，如果后面的组合导致所得的数字图片中太多的噪声，则折中的配置可为不仅在读出阶段的全部期间而且在重置/快门阶段的全部期间使用线性驱动，并且将开关模式驱动局限于整合阶段的仅一部分。以上概述不包括本专利技术的所有方面的详尽列表。可预期的是，本专利技术包括可由上文概述的各个方面以及在下文的具体实施方式中公开并且在随该专利申请提交的权利要求中特别指出的各种方面的所有合适的组合来实施的所有系统和方法。此类组合具有未在上述
技术实现思路
中具体阐述的特定优点。附图说明本专利技术的实施例以举例的方式进行说明，而不仅限于各个附图的图示，在附图中类似的附图标号指示类似的元件。应当指出，本公开中提到本专利技术的“一个”(“an”或“one”)实施方案未必是同一实施方案，并且它们表示至少一个实施方案。另外，给定附图可用于示出本专利技术的多于一个实施方案的特征，并且不是图中的所有元件可用于给定的实施方案。图1是根据本专利技术的实施方案的相机装置的相关部件的框图。图2示出了对于电子滚动快门(ERS)图像传感器这一具体情况而言的示例性图像传感器帧结构相对于时间。图3示出了与开关模式控制信号和标签重叠的图像传感器帧结构，指示每个帧的与开关模式驱动和线性模式驱动重叠的部分。图4示出了本专利技术的另一个实施方案，在该实施方案中，使用开关模式驱动的区间包括针对给定帧的整合阶段的一部分和重置/快门阶段的一部分。具体实施方式现在将参考所附附图来解释本专利技术的若干个实施例。虽然阐述了许多细节，但应当理解，本专利技术的一些实施方案可在没有这些细节的情况下实施。在其他情况下，未详细示出熟知的电路、结构和技术，以免模糊对该描述的理解。图1是根据本专利技术的实施方案的相机装置的相关部件的框图。成像传感器电路可由成像传感器像素阵列2(也称为焦平面阵列)和模数(A/D)转换电路5组成，该成像传感器像素阵列和模数(A/D)转换电路用于产生场景的所捕获数字图像1,2,3..N的序列。来自场景的光由透镜3引导到成像传感器像素阵列2上，该透镜可为相机的光学子系统的一部分。机电致动器4例如VCM被耦接以移动透镜3。该移动可被设计为改变在成像传感器像素阵列2(例如变焦镜头或或可变倍率)上产生的光学图像的尺寸，或者该移动可用于初步改变焦距，使得场景中的物体在形成于像素阵列2(自动对焦镜头)上的光学图像中被清晰地捕获。致动器4或者可被连接以移动另一个光学元件或像素传感器阵列2自身，例如作为光学/机械稳像器的一部分。致动器4由线性驱动部分11和由开关型或开关模式驱动部分12交替驱动，该线性驱动部分和开关型或开关模式驱动部分均为驱动器电路的一部分。尽管未示出，但可包括附加的驱动器电路部分(使得线性驱动部分11和开关模式驱动部分12无需为相机装置中用于驱动致动器4的仅有的驱动器电路)。相机装置具有若干控制块。这些控制块包括曝光控件8，该曝光控件在一些情况下可为高层相机驱动器软件(例如操作系统级)，该高层相机驱动器软件正由处理器执行，以便使用任何合适的曝光计算算法来计算所需的曝光时间或整合时间，成像传感器电路(包括像素传感器阵列2)被配置为具有所需的曝光时间或整合时间以用于捕获数字图像。尽管未示出，曝光控件8具有可耦接至若干已知源的输入，以便接收参数，诸如针对透镜3的环境光测量、变焦或放大设置、(由用户)手动选择的曝光时间和帧捕获速率。基于所需的和/或计算的曝光设置的组合，例如整合时间和帧捕获速率，曝光控件8配置快门和读出控制电路7，该电路控制传感器像素阵列2曝光的时间或允许整合光致电荷的时间，该光致电荷由来自针对在给定帧中捕获的每个图像的场景的光导致。在一个实施方案中，快门和读出控制电路7可为电子快门方法(用于许多目前的相机中)的一部分。电路7在那种情况下可为可编程数字逻辑电路的形式，该可编程数字逻辑电路负责生成具有准确定时的数字控制信号，其中此类控制信号适用于像素阵列2的片上快门控制电路，以便执行快门本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相机装置，包括：成像传感器电路，所述成像传感器电路用于产生图像的序列，每个图像在相应的传感器帧期间产生；驱动器模式控制电路，所述驱动器模式控制电路耦接到所述传感器电路以产生控制信号，所述控制信号在所述相应的传感器帧的第一预先确定的部分期间被设为有效，并且在所述相应的传感器帧的第二预先确定的部分期间未被设为有效；透镜，所述透镜用于在所述成像传感器电路的传感器像素阵列上形成光图像；机电致动器，所述机电致动器被耦接以移动所述透镜或所述传感器像素阵列；和驱动器电路，所述驱动器电路被耦接以驱动所述致动器，所述驱动器电路具有线性驱动部分和开关模式驱动部分，其中所述驱动器电路被配置为：a)当所述控制信号被设为有效时使用所述开关模式驱动部分来驱动所述致动器，以及b)当所述控制信号被解除设为有效时使用所述线性驱动部分来驱动所述致动器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.19 US 14/463,4461.一种相机装置，包括：成像传感器电路，所述成像传感器电路用于产生图像的序列，每个图像在相应的传感器帧期间产生；驱动器模式控制电路，所述驱动器模式控制电路耦接到所述传感器电路以产生控制信号，所述控制信号在所述相应的传感器帧的第一预先确定的部分期间被设为有效，并且在所述相应的传感器帧的第二预先确定的部分期间未被设为有效；透镜，所述透镜用于在所述成像传感器电路的传感器像素阵列上形成光图像；机电致动器，所述机电致动器被耦接以移动所述透镜或所述传感器像素阵列；和驱动器电路，所述驱动器电路被耦接以驱动所述致动器，所述驱动器电路具有线性驱动部分和开关模式驱动部分，其中所述驱动器电路被配置为：a)当所述控制信号被设为有效时使用所述开关模式驱动部分来驱动所述致动器，以及b)当所述控制信号被解除设为有效时使用所述线性驱动部分来驱动所述致动器。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述相应的传感器帧的所述第一预先确定的部分是像素信号积分阶段的一部分。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述相应的传感器帧的所述第二预先确定的部分是读出阶段的一部分，其中在所述相应的传感器帧的所述第二预先确定的部分期间，所述线性驱动部分驱动所述致动器。4.根据权利要求3所述的装置，其中在所述相应的传感器帧的为快门/重置阶段的一部分的第三预先确定的部分期间，所述控制信号未被设为有效。5.根据权利要求3所述的装置，其中所述相应的传感器帧的所述第二预先确定的部分是整个所述读出阶段。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述致动器是音圈马达，并且所述线性驱动部分使用连续电流源来驱动恒定线圈电流。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述致动器是音圈马达，并且所述开关模式驱动部分使用开关稳压器来驱动恒定线圈电流。8.一种用于场景的数字图像捕获的方法，包括：使用成像传感器电路来产生数字图像的序列，其中所述数字图像中的每个数字图像是在相应的像素积分阶段期间由所述成像传感器电路进行光捕获然后在相应的读出阶段期间进行模数转换的结果；以及在产生所述图像的序列的同时驱动机电致动器，其中所述致动器被耦接以移动成像透镜，所述成像透镜将光聚焦在所述成像传感器电路的传感器像素阵列部分上，或所述致动器被耦接以移动所述传感器像素阵列部分，其中在所述数字图像的序列的每个相应的读出阶段的一部分期间，使用线性驱动电路来驱动所述致动器，并且其中在所述数字图像的序列的每个相应的像素积分阶段的一部分期间，使用开关模式驱动电路来驱动所述致动器。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述数字图像中的每个数字图像是在所述相...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·N·格里森，C·李，R·J·邓恩，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US