成像装置、用于控制成像装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及成像装置、用于控制成像装置的方法。成像装置包括：成像元件，该成像元件获得图像；和成像传感器处理单元，该成像传感器处理单元基于通过成像元件获得的图像数据通过反馈控制重置成像元件的曝光。成像传感器处理单元通过流水线处理连续地执行下述处理：在紧随成像装置的启动之后的第一帧中设置成像元件的曝光时间；在第二帧中通过在前一帧设置的曝光时间使成像元件积累光；以及在第三帧中通过应用在第二帧设置的增益而输出图像数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及诸如数码照相机这样的以及程序 产品，并且特别地涉及以及能够执行自动曝光控制的 程序产品。
技术介绍
通常，当执行CXD (电荷耦合器件)或者CMOS (互补型金属氧化物半导体)的曝光 控制时，必须控制设置中的“曝光时间(快门速度)”和“增益”(例如，日本未经审查的专 利申请公开No. 2000-78461)。重要的是，相对于一个图像数据，通过不同的时序来控制这两 个控制信息。在普通曝光控制中，要求首先确定并且设置“曝光时间”。然后执行包括第一 阶段处理和第二阶段处理的两个分离的处理。在第一阶段处理中，光接收元件根据被确定 的曝光时间响应于入射光存储电荷并且输出积累的电荷(亮度)。在第二阶段处理中，通 过补偿不足的增益(增感sensitizing)(后处理)控制曝光以获得相对于此输出的适当 曝光。即，通过“入射光X曝光时间X增益”获得适当的曝光。为了在数码照相机中实现 此，必要的是，“设置曝光时间”、“曝光(光积累)”、以及“增益(增感sensitizing) ”的三 个步骤被连续地执行。相对于一个图像数据，这些处理不能同时地进行。因此，当事先不存在外部(入射光)的信息时，例如，当照相机被启动或者场景被 很大地改变时，根据外部的情况，必须进行下述处理以设置适当的曝光值。首先，适当的“曝 光时间”和“增益”被设置，所获得的图像数据(图像的亮度=入射光X曝光时间X增益) 被评估，并且被评估的结果被反馈到下一曝光时间和增益。在没有执行这些处理的情况下 不能够获得适当的曝光。为了执行这些处理，必须评估通过第一阶段获得的全面图像(整 个图像)。一旦图像数据被记录，并且在完成评估之后，需要对整个图像再次执行增益处理。 这导致增加电路尺寸并且延迟处理时间并且存在耗费长时间稳定照相机的控制曝光的问 题。顺便提及，在日本未经审查的专利申请公开No. 2006-154642中，在启动时通过被 动型AF(被动型自动对焦)的补光基于反馈执行曝光控制。然而，不能够应用没有将特殊 装置安装在照相机的侧面中的照相机，该特殊装置通过诸如被动型AF的泛光和光接收能 够测量亮度。尽管一些昂贵的数码照相机可以安装该装置，但是由于诸如价格、尺寸、以及 电源之类的问题，经常很难将该装置安装在用于移动电话等等的系统中。
技术实现思路
至于曝光的设置，下述技术是众所周知的。在日本未经审查的专利申请公开No. 2004-363658中，就在电源激活之后在第一次通过长时间快门并且在第二次通过短时间 快门控制成像装置的曝光时间。然后通过亮度平均值计算装置来计算在每一快门操作时的 亮度平均值。基于计算的值，成像元件驱动装置控制快门时间控制信号使得变成是通过亮 度平均值计算装置的曝光控制的收敛目标的亮度平均值，并且控制成像装置的快门时间。 通过此，即使成像装置的输出被饱和，因为从第三快门时间执行适当的曝光控制，所以能够 缩短被要求进行曝光控制的时间。然而，无论曝光时间被如何更改，不可避免的是，取决于环境，整个图像可能是“白 屏(white-out)”或者“黑屏(black-out)”。如果出现这些情况，也不能够评估白平衡，以 及不能估计正确的曝光时间。此外，由于必须等待从接下来的数个帧开始的反馈，所以存在 曝光的稳定性和白平衡变得延迟的问题。不仅专利文献3而且涉及曝光控制的大多数专利文献都没有考虑控制对象(传感 器)的控制时序。本专利技术的第一示例性方面是成像装置，该成像装置包括成像元件，该成像元件获 得图像；和成像传感器处理单元，该成像传感器处理单元基于通过成像元件获得的图像数 据通过反馈控制重置成像元件的曝光。成像传感器处理单元通过流水线处理连续地执行下 述处理在紧随成像装置的启动之后的第一帧中设置成像元件的曝光时间；在第二帧中通 过在前一帧设置的曝光时间使成像元件积累光；以及在第三帧中通过应用在第二帧设置的 增益而输出图像数据。本专利技术的第二示例性方面是用于控制成像装置的方法，该成像装置基于通过成像 元件获得的图像数据通过反馈控制重置成像元件的曝光。该方法包括在反馈控制之前通 过流水线处理连续地执行下述处理在紧随成像装置的启动之后的第一帧中设置成像元件 的曝光时间；在第二帧中通过在前一帧设置的曝光时间使成像元件积累光；以及在第三帧 中通过应用在第二帧设置的增益而输出图像数据；和顺序地评估在第三帧和后续帧中连续 地获得的图像数据，基于评估结果而确定最佳曝光，以及将最佳曝光设置给成像元件。根据本专利技术，成像装置通过流水线处理连续地执行下述处理在紧随成像装置的 启动之后的第一帧中设置成像元件的曝光时间；在第二帧中通过在前一帧设置的曝光时间 使成像元件积累光；以及在第三帧中通过应用在第二帧设置的增益而输出图像数据。通过 此，在没有等待反馈控制的情况下成像装置连续地获得图像数据。然后，通过使用连续地获 得的多个图像数据执行曝光控制，根据初始值能够较快地稳定曝光控制。根据本专利技术，可以提供成像装置和成像装置的控制方法，其能够提高诸如数码照 相机这样的成像装置的曝光控制的稳定性性能。附图说明结合附图，根据某些示例性实施例的以下描述，以上和其它示例性方面、优点和特 征将更加明显，其中图1是示出根据本专利技术的第一示例性实施例的成像装置的视图；图2是示出要基于所获得的图像执行曝光和白平衡控制的典型方法的流程图；图3A是示出用于曝光设置的方法的视图；图;3B是示出整个图像的亮度平均值的视图3C是解释动态范围的视图；图3D是示出各个块的R、G、B的平均值的视图；图4A是解释最佳曝光邻域的视图；图4B是解释本专利技术的第一示例性实施例的初始值的视图；图5A是解释根据现有技术的曝光设置时序的视图；图5B是解释本专利技术的第一示例性实施例的曝光设置时序的视图；图6是示出本专利技术的第一示例性实施例的效果的视图；图7是解释本专利技术的第二示例性实施例的曝光的初始值的视图；图8是示出本专利技术的第二示例性实施例的效果的视图；以及图9是解释通过用于本专利技术的第二示例性实施例的曝光的初始值的顺序的差而 引起的效果的视图。具体实施例方式在下文中，将会参考附图详细地描述本专利技术的具体实施例。本示例性实施例将本 专利技术应用于包括诸如CCD或者CMOS这样的成像装置的数码照相机。第一示例性实施例图1是示出第一示例性实施例的成像装置的视图。成像装置100包括成像传感器 单元10、成像传感器处理单元20 (在下文中被称为“ ISP”(图像传感器处理器))、以及图像 输出单元30。成像传感器单元10包括CXD或者CMOS等等，并且进一步包括成像元件11，该成 像元件11获得图像；和模拟数字转换器(A/D单元)12，该模拟数字转换器(A/D单元)12将 通过成像元件11获得的图像从模拟信号转换为数字信号。ISP 20包括图像评估单元21、 图像存储单元22、图像处理单元23、CPU 24、以及控制信息存储单元25，并且CPU 24包括 最佳曝光邻域确定单元沈、曝光控制单元27、以及白平衡控制单元(WB控制单元)28。图像评估单元21计算通过成像元件1获得的图像数据的亮度值。CPU 24基于图 像评估单元21的计算结果而计算最佳曝光值(光圈值(F数)和快门速度(曝光时间)) 和增益并且将它们设置到成像元件11和A/D单元1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像装置，包括：成像元件，所述成像元件获得图像；和成像传感器处理单元，所述成像传感器处理单元基于通过所述成像元件获得的图像数据通过反馈控制来重置所述成像元件的曝光，其中所述成像传感器处理单元通过流水线处理连续地执行下述处理：在紧随所述成像装置的启动之后的第一帧中设置所述成像元件的曝光时间；在第二帧中通过在前一帧设置的曝光时间使所述成像元件积累光；以及在第三帧中通过应用在第二帧设置的增益而输出所述图像数据。

【技术特征摘要】
JP 2009-10-27 2009-2463781.一种成像装置，包括成像元件，所述成像元件获得图像；和成像传感器处理单元，所述成像传感器处理单元基于通过所述成像元件获得的图像数 据通过反馈控制来重置所述成像元件的曝光，其中所述成像传感器处理单元通过流水线处理连续地执行下述处理在紧随所述成像装置 的启动之后的第一帧中设置所述成像元件的曝光时间；在第二帧中通过在前一帧设置的曝 光时间使所述成像元件积累光；以及在第三帧中通过应用在第二帧设置的增益而输出所述 图像数据。2.根据权利要求1所述的成像装置，其中所述图像传感器处理单元包括图像评估单元，所述图像评估单元计算用于通过所述成像元件获得的图像数据的评估 的数据；和曝光控制器，所述曝光控制器基于在获得所述图像数据之前的多个初始值，并且基于 在获得所述图像数据之后所述图像评估单元的用于评估的数据，而设置所述成像元件的曝 光，其中所述图像评估单元顺序地计算用于在所述第三帧和后续帧中获得的图像数据的评估 的数据，并且所述曝光控制器基于在所述第三帧和后续帧中获得的用于评估的数据而确定最佳曝 光并且将所述最佳曝光设置到所述成像装置。3.根据权利要求1所述的成像装置，其中在没有反馈控制的情况下所述成像传感器处 理单元连续地执行达到三个帧的所述流水线处理。4.根据权利要求2所述的成像装置，其中所述多个初始值中的每一个是如此的值，即， 通过该值，能够获得在适当曝光附近的预定范围的亮度的图像。5.根据权利要求4所述的成像装置，其中所述多个初始值包括第一至第三初始值，并 且基于所述多个初始值中的每一个的在适当曝光附近的预定范围被设置为连续的。6.根据权利要求4所述的成像装置，其中所述多个初始值包括第一至第三初始值，并 且基于所述多个初始值中的每一个的在适当曝光附近的预定范围的至少一部分被设置为 重叠。7.根据权利要求4所述的成像装置，其中所述在适当曝光附近的预定范围是动态的范围。8.根据权利要求5所述的成像装置，其中设置所述第一初始值以获得如此的亮度的图 像，即，该亮度能够确定在室内位置或者室外位置捕获图像。9.根据权利要求8所述的成像装置，其中设置所述第二初始值以获得如此的亮度的图 像，即，该亮度设想在室内位置捕获图像，并且设置所述第三初始值以获得如此的亮度的图 像，即，该亮度设想在室外位置捕获图像。10.根据权利要求9所述的成像装置，其中所述成像传感器处理单元包括WB控制器，所 述WB控制器确定白平衡，其中所述WB控制器基于在所述第三帧获得的图像数据确定室内位置或者室外位置，并且 基于确定结果设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：新仓谦太郎，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]