[發明專利]圖像攝取裝置、圖像攝取裝置控制方法和程序

在審

• 申請號: 201210188766.8
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102833488A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 海津俊;光永知生;城堅誠;栗田哲平
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235;H04N5/351
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 李曉冬

技術領域

本發明涉及一種圖像攝取裝置、圖像攝取裝置控制方法和程序。更詳細地說，本發明涉及一種執行以區域(region)為單位的曝光控制的圖像攝取裝置、圖像攝取裝置控制方法和程序。

背景技術

以下參考圖1對以圖像傳感器為示例的一個CMOS(互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器的配置和圖像攝取過程的示例進行描述。圖1是示出了圖像傳感器(CMOS圖像傳感器)101的部分配置的示圖。圖像傳感器(CMOS圖像傳感器)101包括垂直掃描電路102、水平掃描電路103和設置成陣列的多個像素104。

當執行曝光過程以攝取一對象(subject)的圖像時，電荷在每個像素104內部的光電二極管中積聚。積聚在每個像素的光電二極管中的電荷通過放大晶體管和轉移晶體管被輸出到垂直信號線113。輸出到垂直信號線113的信號電流還提供給水平掃描電路103，并且在經過指定的信號處理之后，通過信號輸出線114被輸出到外圍。

因為每個垂直信號線113通常連接到在垂直方向上對齊的像素，因此為了讀出單個像素的信號，必須保證每次只能將一個像素的信號輸出到垂直信號線113。

通過圖像傳感器(CMOS圖像傳感器)101，可以分別從單個像素讀出信號，例如，首先從在底行上排列的各個像素104d讀出信號，如圖2A所示，然后從另一行像素104c讀出信號，如圖2B所示，然后按順序更換讀取行以讀出信號。例如，用于這種像素讀取的控制信號被從連接到圖1中示出的垂直掃描電路102的水平復位線111和水平選擇線112輸出。

在積聚電荷的讀取過程完成之后，構成圖像傳感器(CMOS圖像傳感器)101的個別像素104立即再次開始曝光。也就是說，開始了下一圖像幀的曝光過程。

這樣，當讀出過程以行為單位按順序執行并且隨后立即開始曝光過程時，曝光開始時間和結束時間將不同，也就是說，第一行上的光電二極管104a與最后一行上的光電二極管104d在曝光時間(或曝光周期)上會有所不同。這是快門操作的特有現象，稱為“焦面快門”或“滾動快門”。注意，雖然附圖中只示出4行104a到104d，這是因為圖中只能示出圖像傳感器的一部分，而實際的圖像傳感器將有很多行，諸如幾百到幾千行，信號同樣需要以行為單位按順序讀出。

現有的圖像傳感器一般會使用能確保每個像素的曝光時間都相同的配置，曝光時間是指從曝光開始到結束的時間。然而，近年來，已經提出了一種根據對象亮度控制圖像傳感器上個別像素的曝光時間的配置。通過執行這種曝光控制，可以增大攝取圖像的動態范圍。

現在，將對一種通過控制曝光時間(以下簡稱“快門控制”)來擴展動態范圍的方法進行描述。如果在亮對象區域內增加曝光時間，那么像素內將充滿積聚電荷，這阻礙了獲得精確像素值。同時，如果在暗對象區域內增加曝光時間，就比較容易獲得對應于對象亮度的精確像素值。

因此，在對象明亮的區域中，獲取曝光時間減少的像素的像素值作為有效像素值。同時，在對象較暗的區域中，獲取曝光時間增加的像素的像素值作為有效像素值。一種擴展動態范圍的方法是通過合并曝光時間減少和曝光時間增加的區域來生成輸出圖像。注意，當輸出最后的像素值時，基于相應的曝光時間來執行像素值調整過程。

在日本特開2010-136205號專利公開說明書和Jenwei?Gu等人的“Coded?Rolling?Shutter?Photography：Flexible?Space-Time?Sampling”(Computational?Photography(ICCP)，2010)中，公開了一種通過為圖像傳感器上每一行像素設置不同的曝光時間而擴展攝取圖像的動態范圍的技術。一個示例是針對圖像傳感器上的各行像素交替地設置短曝光行和長曝光行的配置。

例如，2010-136205號公開說明書和Jenwei?Gu等人的文章公開了一種執行以行為單位的曝光時間控制從而設置以行為單位的曝光時間以符合屏幕上的像素亮度的方法。2010-136205號公開說明書和Jenwei?Gu等人的文章中的配置使用具有電子快門的配置來執行以圖像區域為單位的曝光時間控制。