[發(fā)明專(zhuān)利]攝像設(shè)備、遮光件和快門(mén)葉片行進(jìn)特性獲取和估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710145480.0
• 申請(qǐng)日: 2007-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101141570A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戶(hù)取祐樹(shù)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 佳能株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H04N5/235
• 分類(lèi)號(hào): H04N5/235;H04N5/238
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 劉新宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種攝像設(shè)備、獲取遮光件行進(jìn)特性的方法、以及估計(jì)快門(mén)葉片的行進(jìn)特性的方法。

背景技術(shù)

存在例如數(shù)字照相機(jī)的攝像設(shè)備，其具有逐行掃描CCD傳感器(以下稱(chēng)為PS-CCD)作為攝像元件。如果使用PS-CCD傳感器作為攝像元件，則攝像設(shè)備能通過(guò)控制從對(duì)電荷放電開(kāi)始到傳送所累積的電荷為止的電荷累積時(shí)間段，來(lái)控制針對(duì)從攝像元件獲得的圖像數(shù)據(jù)的曝光。盡管在使用PS-CCD傳感器作為攝像元件的情況下，即使沒(méi)有機(jī)械快門(mén)，攝像設(shè)備也可以控制電荷累積時(shí)間段，但是，為了抑制拖尾(smear)，較佳提供機(jī)械快門(mén)。但是，因?yàn)榧词乖趶腜S-CCD傳感器的電荷累積結(jié)束開(kāi)始到機(jī)械快門(mén)遮住PS-CCD傳感器為止的短時(shí)間段期間，也有光通量到達(dá)PS-CCD傳感器，因此，不能完全防止拖尾。已經(jīng)提出了各種技術(shù)來(lái)抑制拖尾。

與之相對(duì)地，作為XY尋址型攝像元件，CMOS圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)生的拖尾很小，以致與CCD傳感器相比可以忽略。由于在放大技術(shù)方面的進(jìn)展，CMOS圖像傳感器經(jīng)常用于單鏡頭反射數(shù)字照相機(jī)中，這種照相機(jī)需要大的攝像元件來(lái)容易地獲得高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)。

但是，XY尋址型CMO?S圖像傳感器使用所謂的“卷簾快門(mén)(rolling?shutter)”來(lái)對(duì)每行在不同的定時(shí)累積電荷。利用目前的卷簾快門(mén)，既不可能同時(shí)復(fù)位全部像素的電荷，也不可能同時(shí)結(jié)束電荷的累積(即，同時(shí)讀取所累積的電荷)。卷簾快門(mén)不合適于將運(yùn)動(dòng)物體拍攝為靜止物體，這是因?yàn)樵诘谝粋€(gè)累積時(shí)間段與最后一行的掃描畫(huà)面之間有將近一幀的延遲。因此，控制曝光時(shí)間段的機(jī)械快門(mén)通常用在使用CMOS圖像傳感器的攝像設(shè)備中。

在讀出累積在行中的電荷的信號(hào)電平之前相當(dāng)于電荷累積時(shí)間段的時(shí)間量時(shí)，開(kāi)始復(fù)位每行的電荷，以開(kāi)始在CMOS中累積電荷。注意，還能以與讀取所累積的電荷的掃描速度不同的速度復(fù)位電荷。

日本特開(kāi)平11-41523公開(kāi)了具有該優(yōu)點(diǎn)的如下結(jié)構(gòu)。在首先與機(jī)械快門(mén)的行進(jìn)曲線匹配地一次一行復(fù)位CMOS圖像傳感器的電荷之后，開(kāi)始電荷累積，在預(yù)定時(shí)間段后，利用機(jī)械快門(mén)遮擋CMOS圖像傳感器，然后一次一行讀取所累積的電荷的信號(hào)電平。注意，機(jī)械快門(mén)的行進(jìn)曲線示出機(jī)械快門(mén)的移動(dòng)特性，該特性示出相對(duì)于時(shí)間，快門(mén)葉片的前緣的位置。通過(guò)調(diào)整當(dāng)電荷被復(fù)位時(shí)與當(dāng)機(jī)械快門(mén)開(kāi)始行進(jìn)時(shí)之間的間隔，可以控制曝光。

由于這樣一次一行地復(fù)位電荷以與機(jī)械快門(mén)的行進(jìn)曲線匹配，因此掃描畫(huà)面的第一行與最后一行之間的累積時(shí)間段的長(zhǎng)度的差可被改善為與當(dāng)使用具有前簾和后簾的機(jī)械快門(mén)時(shí)大約相同的程度。以下，將形成前簾的快門(mén)葉片稱(chēng)為“前葉片”，將形成后簾的快門(mén)葉片稱(chēng)為“后葉片”。

除了抑制由于使用CMOS圖像傳感器而導(dǎo)致的拍攝運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)的拖尾，該結(jié)構(gòu)還能以高速快門(mén)進(jìn)行拍攝，從而使得能使用CMOS圖像傳感器拍攝運(yùn)動(dòng)被攝體的靜止圖像。

但是，機(jī)械快門(mén)的前葉片和后葉片通常由彈簧驅(qū)動(dòng)，電磁體的保持力通常用來(lái)將機(jī)械快門(mén)保持在開(kāi)始位置。因此，機(jī)械快門(mén)的行進(jìn)曲線不是恒定的。行進(jìn)曲線根據(jù)多個(gè)因素而變化，這些因素包括攝像設(shè)備的朝向、溫度、濕度、保持機(jī)械快門(mén)的電磁體的驅(qū)動(dòng)電壓、各機(jī)械快門(mén)之間的差、以及隨著時(shí)間的老化。

因此，為了以與機(jī)械快門(mén)的行進(jìn)相對(duì)應(yīng)的適當(dāng)定時(shí)復(fù)位電荷，需要提供檢測(cè)機(jī)械快門(mén)的行進(jìn)曲線的檢測(cè)系統(tǒng)和根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制復(fù)位電荷的定時(shí)的反饋系統(tǒng)。有鑒于此，日本特開(kāi)2005-159418公開(kāi)了如下結(jié)構(gòu)：在前葉片的行進(jìn)方向上，設(shè)置多個(gè)光電斷路器(photo-interrupter)，在掃描前葉片之后，從光電斷路器的輸出檢測(cè)前葉片的行進(jìn)曲線。

日本特開(kāi)2002-064752公開(kāi)了檢測(cè)機(jī)械快門(mén)的行進(jìn)曲線的另一方法。該方法包括：首先復(fù)位攝像元件的電荷，然后在經(jīng)過(guò)了預(yù)定時(shí)間段之后，通過(guò)讀取電荷來(lái)獲取電荷信號(hào)。接下來(lái)，再次復(fù)位攝像元件的電荷，在經(jīng)過(guò)了相同的預(yù)定時(shí)間段之后，掃描機(jī)械快門(mén)以遮擋攝像元件，并讀出電荷。比較兩次讀取所獲得的電荷量，基于該結(jié)果檢測(cè)行進(jìn)曲線。

但是，盡管日本特開(kāi)2005-159418的結(jié)構(gòu)允許通過(guò)事先估計(jì)后葉片的行進(jìn)曲線來(lái)控制復(fù)位電荷的定時(shí)，光電斷路器的設(shè)置加大了快門(mén)的結(jié)構(gòu)。此外，當(dāng)在攝像元件附近設(shè)置光學(xué)傳感器時(shí)，需要設(shè)置防止光學(xué)傳感器的光入射到攝像元件的光接受面的結(jié)構(gòu)。