图像感测系统和驱动该系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种图像感测系统和驱动该系统的方法。在第一操作模式中，从像素阵列中的包括测距像素的像素中读取信号并且基于所读取的信号来执行图像生成。在第二操作模式中，从不包括测距像素的像素中读取信号并且基于所读取的信号来控制曝光。

【技术实现步骤摘要】
图像感测系统和驱动该系统的方法
本专利技术涉及图像感测系统和驱动该图像感测系统的方法。
技术介绍
已知的图像感测系统，诸如数字照相机和便携式摄像机等，包括使用用于图像感测的传感器基于相位差检测来执行自动聚焦（AF）的图像感测系统。日本专利公开No.2000-156823公开了以下固态图像感测装置：其被配置为使得在包括在该装置中的像素阵列的一些部分中布置用于获得测距信号的多个光电转换单元。所述光电转换单元包括一对光电转换单元，其中每个光电转换单元都具有相对于该单元的中心偏移的开口，开口以相反的方向偏移，彼此远离。如日本专利公开No.2000-156823中公开的那样，固态图像感测装置具有作为操作模式的跳跃模式和测距模式。在跳跃模式中，在跳过所述部分中的光电转换单元的同时从光电转换单元读取信号，这是因为来自像素阵列中的用于测距的光电转换单元的信号不被用于图像生成。电影或取景器图像数据是基于在跳跃模式中获得的数据而生成的。跳跃读取使得能够进行高速光度测定。在测距模式中，从包括用于AF的光电转换单元的行中读取信号。然而，在日本专利公开No.2000-156823中公开的操作期间可能不能正确地执行曝光控制。为了在跳跃模式中执行曝光控制和图像形成，从用于图像的所需数量的光电转换单元中读取信号。因此，获得一帧的信号所需的时间变得更长。在来自对象的光量由于例如短时间的频闪闪光灯(strobe)而显著变化的条件下，曝光控制可能不能跟随光量的变化。
技术实现思路
本专利技术的一方面提供一种包括以下部件的图像感测系统。光电转换装置，包括像素阵列和多个微透镜，像素阵列包括被以矩阵布置的多个像素，多个微透镜被与多个像素相对应地布置，多个像素包括用于图像感测的多个图像感测像素和用于测距的多个测距像素。信号处理单元，被配置为处理从光电转换装置读取的信号。测距像素包括第一测距像素和第二测距像素。第一测距像素具有相对于对应的微透镜的光学中心在第一方向上偏移的开口。第二测距像素具有在与第一方向相反的第二方向上偏移的开口。图像感测系统具有第一操作模式和第二操作模式。在第一操作模式中，读取来自光电转换装置的像素阵列中的测距像素和图像感测像素的信号，基于来自测距像素的信号来执行测距，并且基于来自图像感测像素的信号来生成图像。在第二操作模式中，读取来自图像感测像素的信号并且基于从来自图像感测像素的信号来控制曝光。本专利技术的另一方面提供一种驱动图像感测系统的方法，该图像感测系统包括：光电转换装置，光电转换装置包括像素阵列和多个微透镜，像素阵列包括被以矩阵布置的多个像素，多个微透镜被与多个像素相对应地布置，多个像素包括用于图像感测的多个图像感测像素和用于测距的多个测距像素；以及还包括信号处理单元和显示单元，该信号处理单元被配置为处理从光电转换装置读取的信号，该显示单元被配置为显示基于由信号处理单元处理的信号的图像。所述测距像素包括第一测距像素和第二测距像素。第一测距像素具有相对于对应的微透镜的光学中心在第一方向上偏移的开口，第二测距像素具有在与第一方向相反的第二方向上偏移的开口。该方法包括：执行第一操作以从像素阵列中的包括测距像素的像素读取信号以便基于所读取的信号来执行测距和图像显示，并且执行第二操作以从除测距像素之外的像素读取信号以便控制曝光。根据参照附图对示例性实施例的以下描述，本专利技术的更多特征将变得清楚。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的图像感测系统的框图。图2是示出根据第一实施例的光电转换装置的配置的框图。图3根据第一实施例的像素阵列的像素布置的图。图4A至4C是本专利技术的实施例中的图像感测像素和AF像素的配置的顶视图。图5是用于说明相位差检测的原理的图。图6是用于说明相位差检测的原理的图。图7是根据第一实施例的图像感测系统的操作顺序的流程图。图8A和8B是示出根据第一实施例的操作的图。图9是示出根据第二实施例的像素阵列的像素布置的图。图10是示出根据第三实施例的像素阵列的像素布置的图。具体实施方式第一实施例将参照附图描述根据本专利技术的第一实施例。图1是示出图像感测系统的示例性配置的框图。图像感测系统1000包括光学单元100、光电转换装置200、信号处理单元300、定时生成器400以及光源500。来自对象的光通过光学单元100并被聚焦在光电转换装置200上。所聚焦的光被光电转换单元200光电转换成电信号。光电转换装置200包括用于图像生成的图像感测像素和AF像素（测距像素）。从光电转换装置200读取的信号被传送到信号处理单元300，在信号处理单元300中信号被存储为存储器301中的数据。相位差处理器302基于存储器301中存储的数据中的从AF像素获得的数据来执行相位差计算，以确定失焦量。信号处理单元300基于所确定的失焦量来控制光学单元100以执行AF控制。此外，在信号处理单元300中，光量处理器303基于存储器301中存储的数据中的从用于图像生成的图像感测像素获得的数据来确定曝光量。信号处理单元300基于所确定的曝光量来控制定时生成器400和光源500。因此，定时生成器400把驱动信号提供给光电转换装置200以改变充电时间并且从光源500发射的光量被改变。光源500例如是频闪闪光灯。尽管此处未示出，图像感测系统1000还包括接口和被配置为显示图像的显示器（显示单元），该接口被配置为把存储器301中存储的数据传送到外部设备。图2是示出在图像感测系统1000中包括的光电转换装置200的配置的框图。光电转换装置200包括像素阵列PA、列读取部CC、水平传送部HTR、输出部OP、行选择部VSR以及列选择部HSR。像素阵列PA包括被以行列矩阵布置的多个像素。每个像素包括光电转换元件并响应于通过光学单元100的入射光来生成电荷。当行选择部VSR以行为基础选择多个像素时，从所选的行中的像素输出信号。每个像素包括光电转换元件、被配置为基于所生成的电荷的量来输出电压信号的放大晶体管、被配置为对光电转换元件中存储的电荷的量进行复位的复位晶体管、以及被配置为选择像素的选择晶体管。列读取部CC包括与像素阵列PA的列对应地布置的多个列读取电路。每个列读取电路被配置为处理从相应的列中的像素输出的信号并且可包括噪声降低电路（比如相关双采样（CDS）电路）、放大器以及采样保持电路。列读取电路可包括模数（AD）转换器。列选择部HSR选择性地把来自列读取电路的信号通过水平传送部HTR传送到输出部OP。水平传送部HTR包括用于传送模拟信号的线路和用于传送数字信号的数字总线并且可以包括串联连接以传送信号的多个缓冲电路。输出部OP把通过水平传送部HTR供给的信号传送到图像感测系统1000后面的电路。输出部OP可以包括放大器和使得能够以低压差分信号（LVDS）格式进行差分输出的电路。图3是示出像素阵列PA的示例性像素布置的图。在图3中，提取并示出了像素阵列PA中的14行6列的区域。参照图3，与各个像素对应地布置的滤色器的颜色由附图标记R、G和B表示：R表示“红”，G表示“绿”以及B表示“蓝”。R、G和B像素被布置为拜尔图案以使得每个单元包括2行2列的四个像素。一些像素被像素S1和S2替代。在以下描述中，像素S1和S2将被称为“AF像素”。图4A和图4B是AF像素S1和S2的顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像感测系统，包括：光电转换装置，包括像素阵列和多个微透镜，所述像素阵列包括被以矩阵布置的多个像素，所述多个微透镜被与所述多个像素相对应地布置，所述多个像素包括用于图像感测的多个图像感测像素和用于测距的多个测距像素；以及信号处理单元，被配置为处理从光电转换装置读取的信号，其中，所述测距像素包括第一测距像素和第二测距像素，其中，第一测距像素具有相对于对应的微透镜的光学中心在第一方向上偏移的开口，其中，第二测距像素具有在与第一方向相反的第二方向上偏移的开口，其中，图像感测系统具有第一操作模式和第二操作模式，其中，在第一操作模式中，读取来自在光电转换装置的像素阵列中的测距像素和图像感测像素的信号，基于来自测距像素的信号来执行测距，并且基于来自图像感测像素的信号来生成图像，以及其中，在第二操作模式中，读取来自图像感测像素的信号并且基于来自图像感测像素的信号来控制曝光。

【技术特征摘要】
2012.06.13 JP 2012-1337321.一种图像感测系统，包括：光电转换装置，包括像素阵列和多个微透镜，所述像素阵列包括以矩阵布置的多个像素，所述多个微透镜中的每一个与所述多个像素之一相对应地布置，所述多个像素包括用于图像感测的多个图像感测像素和用于测距的多个测距像素；信号处理单元，被配置为处理从光电转换装置读取的信号，以及快门开关，其中，在第一帧和第二帧中的每一个中从像素阵列读取信号，其中，所述测距像素包括第一测距像素和第二测距像素，其中，第一测距像素具有相对于对应的微透镜的光学中心在第一方向上偏移的开口，其中，第二测距像素具有在与第一方向相反的第二方向上偏移的开口，其中，图像感测系统执行第一操作和第二操作，其中，在执行第一操作的情况下，在第一帧中读取来自在光电转换装置的像素阵列中的测距像素和图像感测像素的信号，基于来自测距像素的信号来执行测距，并且基于来自图像感测像素的信号来生成图像，以及其中，在执行第二操作的情况下，在第二帧中读取来自图像感测像素的信号并且基于来自图像感测像素的信号来控制曝光，其中，根据快门开关从断开状态进入到接通状态，所述图像感测系统将操作从第一操作切换到第二操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：河野祥士，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：