控制器件、控制方法及電子裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及控制器件、控制方法及電子裝置，特別地，涉及一種能夠高速設定適當的曝光量的控制器件、控制方法及電子裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，作為擴展拍攝期間的動態(tài)范圍的方法，已經提出了這樣的方法:其中，將設定為具有大曝光量的像素和設定為具有小曝光量的像素混合在矩陣形式布置的像素組中(例如，參見專利文獻1)。
[0003]然而，當像素組包括具有大曝光量的像素和具有小曝光量的像素時，例如，具有大曝光量的像素容易在明亮部分飽和，并且當其飽和時，將僅具有小曝光量的像素成為能夠被輸出的像素。此時，因為能夠用來形成圖像的像素減少，所以分辨率下降。
[0004]另一方面，當像素組的所有像素統(tǒng)一為相同的曝光量時，當像素飽和時，不能夠獲得信息。換言之，因為失去被攝對象的類型和亮度的程度的信息，所以根本無法獲得例如自動曝光(auto exposure)、自動對焦(auto focus)和自動白平衡(auto white balance)等控制所需要的信息。
[0005]引用列表
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本專利特開第2010-28423號公報

【發(fā)明內容】

[0008]技術問題
[0009]近年來，以智能手機為代表的包含觸摸板的成像裝置日益流行。例如，當進行操作以使自動對焦等與正被拍攝的圖像中的觸摸位置相關聯(lián)時，如果觸摸位置是飽和的，那么因為不存在與多少累計時間將去除該位置的飽和有關的信息，所以會花費時間直至曝光量設定為適當的值。
[0010]換言之，如果曝光量等于或大于一定的值，那么無論是熒光燈還是太陽，飽和都以相同的方式發(fā)生且在兩種情況下(即，熒光燈和太陽)都輸出相同的輸出值，因而無法區(qū)分亮度差。因此，無法立即確定用于消除飽和的曝光量減少量，并且僅能夠逐漸減少曝光量；因此，曝光量被設定為適當的值需要花費時間。
[0011]鑒于上述情況而做出本發(fā)明，并且本發(fā)明能夠高速設定適當的曝光量。
[0012]問題的解決方案
[0013]根據本發(fā)明的第一方面，提出了一種控制器件，其包括:控制單元，所述控制單元被構造用來控制像素組的曝光量，所述像素組是多個像素的二維排列。在被拍攝圖像的記錄開始前的第一模式下，所述控制單元將多種類型的曝光量設定給所述像素組，且在記錄所述被拍攝圖像的第二模式下，所述控制單元將比所述第一模式下更少類型的曝光量設定給所述像素組。
[0014]根據本發(fā)明的第一方面，提出了一種由控制像素組的曝光量的控制器件進行的控制方法，所述像素組是多個像素的二維排列，所述控制方法包括:在被拍攝圖像的記錄開始前的第一模式下，將多種類型的曝光量設定給所述像素組，且在記錄所述被拍攝圖像的第二模式下，將比所述第一模式下更少類型的曝光量設定給所述像素組。
[0015]根據本發(fā)明的第二方面，提出了一種電子裝置，其包括:固態(tài)成像元件，所述固態(tài)成像元件包括像素組，所述像素組是多個像素的二維排列；和控制單元，所述控制單元被構造為:在被拍攝圖像的記錄開始前的第一模式下，將多種類型的曝光量設定給所述像素組，且在記錄所述被拍攝圖像的第二模式下，將比所述第一模式下更少類型的曝光量設定給所述像素組。
[0016]在本發(fā)明的第一和第二方面，在被拍攝圖像的記錄開始前的第一模式下，將多種類型的曝光量設定給所述像素組，且在記錄所述被拍攝圖像的第二模式下，將比所述第一模式下更少類型的曝光量設定給所述像素組。
[0017]所述控制器件和所述電子裝置可以是獨立的器件或可以是構成單個器件的內部模塊。
[0018]本發(fā)明的有益效果
[0019]根據本發(fā)明的第一和第二方面，能夠高速設定適當的曝光量。
[0020]注意，本文中所述的效果不是限制性的，并且效果可以是本發(fā)明中所述的任一效果Ο
【附圖說明】
[0021]圖1是常規(guī)拍攝模式和HDR拍攝模式的特征概述圖。
[0022]圖2是常規(guī)拍攝模式與HDR拍攝模式之間的差異的說明圖。
[0023]圖3是常規(guī)拍攝模式與HDR拍攝模式之間的差異的說明圖。
[0024]圖4是圖示了根據本發(fā)明的成像裝置的示例性構造的框圖。
[0025]圖5圖示了固態(tài)成像元件的像素組的一部分。
[0026]圖6說明了放大率校正處理。
[0027]圖7圖示了 HDR拍攝模式時的拍攝圖像數據的流程。
[0028]圖8說明了預覽拍攝時的像素補充。
[0029]圖9說明了預覽拍攝時的裁剪處理。
[0030]圖10圖示了 HDR拍攝模式下的圖像數據的概念圖。
[0031]圖11圖示了常規(guī)拍攝模式時的拍攝圖像數據的流程。
[0032]圖12用于比較和說明圖4的成像裝置、通常的常規(guī)拍攝模式和HDR拍攝模式。
[0033]圖13用于說明使用本發(fā)明的成像裝置進行的拍攝處理的流程。
[0034]圖14是用于說明預覽拍攝處理的流程圖。
[0035]圖15說明了相位差像素。
[0036]圖16圖示了被形成為芯片的本發(fā)明的成像裝置的示例性構造。
[0037]圖17圖示了配備有本發(fā)明的成像裝置的膠囊內窺鏡的橫截面構造。
[0038]圖18圖示了包括有本發(fā)明的成像裝置的智能手機的外觀構造。
[0039]圖19圖示了包括有本發(fā)明的成像裝置的眼鏡型成像裝置的示例性構造。
【具體實施方式】
[0040]以下，將說明實施本發(fā)明的構造(以下，被稱為實施例)。注意，將以下面的順序給出說明。
[0041]1.常規(guī)拍攝模式和HDR拍攝模式的說明
[0042]2.成像裝置的示例性構造
[0043]3.HDR拍攝模式下的拍攝圖像數據的流程
[0044]4.常規(guī)拍攝模式下的拍攝圖像數據的流程
[0045]5.拍攝處理的流程
[0046]6.預覽拍攝處理的流程
[0047]7.變型例
[0048]8.應用于電子裝置的示例
[0049]<1.常規(guī)拍攝模式和HDR拍攝模式的說明〉
[0050]以下詳述的成像裝置1 (圖4)包括兩種拍攝模式(拍攝方法)(S卩，常規(guī)拍攝模式和HDR拍攝模式)，并且根據操作狀態(tài)使用其中任一拍攝模式。
[0051]首先參照圖1至圖3，將說明常規(guī)拍攝模式和HDR拍攝模式的一般特征。
[0052]圖1是常規(guī)拍攝模式和HDR拍攝模式的特征概述圖。
[0053]在常規(guī)拍攝模式下，像素根據拜耳(Bayer array)陣列布置且均設定為統(tǒng)一的曝光量。此外，基于設定的曝光量而獲得像素的輸出信號。雖然常規(guī)拍攝模式具有分辨率高的優(yōu)勢，但是常規(guī)拍攝模式的劣勢是沒有擴展動態(tài)范圍的功能。“R/’表示接收紅光的R像素、“G/’表示接收綠光的G像素且“B/’表示接收藍光的B像素。
[0054]與此同時，HDR拍攝模式是這樣的模式:能夠獲得具有高動態(tài)范圍(HDR)的輸出信號，且在根據拜耳陣列布置的像素組中，存在以大曝光量設定的像素和以小曝光量設定的像素。注意，曝光量是使用快門時間和增益的控制變量，并且由以下的關系表達:曝光量=快門時間X增益。
[0055]以下，也將具有大曝光量的像素稱為長持續(xù)時間像素且也將具有小曝光量的像素稱為短持續(xù)時間像素。在圖1中，具有顯示有或“B/’的白色背景的像素表示長持續(xù)時間像素且具有顯示有“R</’、“G?！被颉癇?！钡暮谏尘暗南袼乇硎径坛掷m(xù)時間像素。
[0056]在圖1中，圖示了以特定方式布置有長持續(xù)時間像素和短持續(xù)時間像素的HDR拍攝模式的兩種類型。在HDR拍攝模式的陣列的布置方法P1中，奇數行都設定有長持續(xù)時間像素且偶數行都設定有短持續(xù)時間像素。在HDR拍攝模式的陣列的布置方法P2中，長持續(xù)時間像素與短持續(xù)時間像素在垂直方向與水平方向上均是每三個像素就被切換，以使長持續(xù)時間像素和短持續(xù)時間像素被布置為整體上形成斜方向上延伸的線。
[0057]在HDR拍攝模式下，例如，即使長持續(xù)時間像素飽和，也能夠使用短持續(xù)時間像素獲得信號；因此，即使在具有單一曝光量的常規(guī)拍攝模式下變得飽和的情景中也能夠使用短持續(xù)時間像素來提供色調(tone)。另一方面，在長持續(xù)時間像素變得飽和的情景中，因為不能從長持續(xù)時間像素獲得信號，所以分辨率下降。
[0058]將使用示例性的被拍攝圖像進一步說明常規(guī)拍攝模式與HDR拍攝模式之間的差升。
[0059]例如，將考慮例如把圖2所示的風景等風景作為被攝對象進行拍攝。在圖2所示的被攝對象中，上部區(qū)域由于陽光是明亮區(qū)(明亮部分)且下部區(qū)域由于樹陰是相對黑暗區(qū)(黑暗部分)。
[0060]在圖3中，A圖示了通常的常規(guī)拍攝模式下拍攝到的圖2的被攝對象的圖像，且在圖3中，B圖示了通常的HDR拍攝模式下拍攝到的圖2的被攝對象的圖像。
[0061]在圖3的處于常規(guī)拍攝模式的A的情況下，因為最佳曝光量被設定至作為黑暗部分的下部并且動態(tài)范圍不足，所以作為明亮部分的上部飽和。
[0062]另一方面，在圖3的處于HDR拍攝模式的B的情況下，獲得明亮部和黑暗部兩者的漸變。然而，盡管附圖未示出，但是在作為明亮部分的上部區(qū)域中的長持續(xù)時間像素飽和且失去像素，并且因為僅使用短持續(xù)時間像素表達，所以分辨率下降。此外，因為在作為黑暗部分的下部區(qū)域中，當不使用短持續(xù)時間像素且僅使用長持續(xù)時間像素時，短持續(xù)時間像素中的噪聲變大，所以分辨率也下降。因此，能夠說，一般而言，如果優(yōu)先考慮動態(tài)范圍，那么HDR拍攝模式更加合適；如果優(yōu)先考慮分辨率，那么常規(guī)拍攝模式更加合適。
[0063]在根據本發(fā)明的成像裝置1中，在被拍攝圖像的記錄開始前進行的預覽拍攝中，執(zhí)行HDR拍攝模式，在用來記錄被拍攝圖像的記錄拍攝中，使用在HDR拍攝模式下獲取的曝光量信息執(zhí)行常規(guī)拍攝模式。
[0064]<2.成像裝置的示例性構造〉
[0065]圖4是圖示了根據本發(fā)明的成像裝置的示例性構造的框圖。
[0066]光學鏡頭11調整入射至固態(tài)成像元件13的被攝對象光的焦距。在光學鏡頭11的后續(xù)級處設置有進行入射至固態(tài)成像元件13的被攝對象光的光量調整的光圈(未示出)。光學鏡頭11的具體構造是可選擇的，例如，光學鏡頭11可以由多個透鏡構成。
[0067]透過光學鏡頭11的被攝對象光通過濾光器12入射至固態(tài)成像元件13，濾光器12構造為使紅外光以外的光透過的IR截止濾光器等。
[0068]固態(tài)成像元件13包括多個像素的二維布置的像素組(像素陣列單元)，并且像素組以像素單元為單位將被攝對象光轉換成電信號并將電信號供給至A/D轉換單元14。
[0069]當預覽拍攝(preview photographing)時，下文將說明的3A控制單元19將固態(tài)成像元件13設定至HDR拍攝模式，從而固態(tài)成像元件13以HDR拍攝模式操作。另一方面，當記錄拍攝(recording photographing)時，3A控制單元19將固態(tài)成像元件13設定至常規(guī)拍攝模式，從而固態(tài)成像元件13以常規(guī)拍攝模式操作。
[0070]在圖5中，A圖示了當以HDR拍攝模式操作時固態(tài)成像元件13的狀態(tài)，且在圖5中，B圖示了當以常規(guī)拍攝模式操作時固態(tài)成像元件13的狀態(tài)。
[0071]在HDR拍攝模式下，如圖5的A所示，根據拜耳陣列而布置的像素的曝光量被設定為:長持續(xù)時間像素和短持續(xù)時間像素以每兩行彼此交替的方式布置。
[0072]另一方面，在常規(guī)拍攝模式下，如圖5的B所示，根據拜耳陣列而布置的像素設定為單一曝光量。注意，在常規(guī)拍攝模式下，以統(tǒng)一