УСТРОЙСТВО ЗАХВАТА ИЗОБРАЖЕНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВОМ ЗАХВАТА ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК H04N5/232 H04N5/345 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение относится к устройству захвата изображения и способу для управления устройством захвата изображения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[0002] В последнее время устройство захвата изображения с использованием элемента захвата изображения, такого как КМОП-датчик, стало многофункциональным. Не только генерацию полученных изображений, таких как статические и движущиеся изображения, но и управление устройством захвата изображения, такое как фокусировка, выполняют на основе информации об объекте, полученной элементом захвата изображения.

[0003] Например, в выложенной заявке на патент Японии № 2001-124984 описана технология, в которой сигналы, получаемые от элемента захвата изображения, используют для обеспечения возможности обнаружения фокуса в системе разделения зрачка. В выложенной заявке на патент Японии № 2001-124984 каждый пиксель элемента захвата изображения включает в себя одну микролинзу и два фотодиода, так что фотодиоды, соответственно, принимают свет, проходящий через разные зрачки линзы захвата изображения. Выходные сигналы от этих двух фотодиодов сравнивают друг с другом для обеспечения возможности обнаружения фокуса, и выходные сигналы от этих двух фотодиодов суммируют друг с другом для обеспечения возможности генерации полученного изображения.

[0004] Однако когда каждый пиксель включает в себя множество фотодиодов, как в выложенной заявке на патент Японии № 2001-124984, требуется длительный период времени для считывания сигналов от всех пикселей.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Данное изобретение имеет целью обеспечение устройства захвата изображения и способа для управления устройством захвата изображения, которое способно получить удовлетворительное качество изображения при подавлении увеличения времени считывания.

[0006] Согласно одному аспекту варианта осуществления обеспечено устройство захвата изображения, включающее в себя: блок захвата изображения, включающий в себя: множество микролинз, упорядоченных в направлении строк и направлении столбцов; и пиксельную область, включающую в себя множество единичных пикселей, упорядоченных в направлении строк и направлении столбцов в соответствии с множеством микролинз, соответственно, множество единичных пикселей, причем каждый единичный пиксель включает в себя первый фотоэлектрический преобразователь и второй фотоэлектрический преобразователь, причем блок захвата изображения выполнен с возможностью использования по меньшей мере: первого режима, который является режимом, в котором сигнал, соответствующий зарядам, генерируемым в первом фотоэлектрическом преобразователе и втором фотоэлектрическом преобразователе, подвергают обработке синтезирования, и сигнал, подвергнутый обработке синтезирования, считывают; и второго режима, который является режимом, в котором сигнал, соответствующий зарядам, генерируемым в первом фотоэлектрическом преобразователе, считывают без обработки синтезирования; и контроллер, выполненный с возможностью считывания, в первом режиме, первой строки, расположенной в первой области пиксельной области, и считывания, во втором режиме и режиме, отличном от второго режима, второй строки, расположенной во второй области пиксельной области, которая отличается от первой области, причем первую строку, расположенную в первой области, считывают в первом режиме во время первого периода считывания, причем вторую строку, расположенную во второй области, считывают во втором режиме во время второго периода считывания, отличного от первого периода считывания, причем вторую строку, расположенную во второй области, считывают в режиме, отличном от второго режима, во время третьего периода считывания, отличного как от первого периода считывания, так и от второго периода считывания, причем первый период считывания, второй период считывания и третий период считывания имеют одинаковую продолжительность при получении изображения.

[0007] Согласно одному варианту осуществления данного изобретения можно обеспечить устройство захвата изображения и способ для управления устройством захвата изображения, которые способны обеспечить удовлетворительное качество изображения при подавлении увеличения времени считывания для получения сигнала для обнаружения фокуса.

[0008] Дополнительные признаки данного изобретения станут очевидны из следующего описания иллюстративных вариантов осуществления со ссылкой на приложенные чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] Фиг. 1 является схемой общей конфигурации устройства захвата изображения согласно первому варианту осуществления данного изобретения.

[0010] Фиг. 2 является схематичным видом, иллюстрирующим структуру пикселей элемента захвата изображения согласно первому варианту осуществления данного изобретения.

[0011] Фиг. 3 является схематичным видом, иллюстрирующим соотношение между пикселем и световым потоком, который выходит из выходного зрачка линзы захвата изображения.

[0012] Фиг. 4A и 4B являются графиками для демонстрации корреляции между состоянием фокусировки и сигналом изображения.

[0013] Фиг. 5 является схемой общей конфигурации элемента захвата изображения согласно первому варианту осуществления данного изобретения.

[0014] Фиг. 6 является схемой для иллюстрации конфигурации схемы единичного пикселя элемента захвата изображения согласно первому варианту осуществления данного изобретения.

[0015] Фиг. 7 является видом для иллюстрации конфигурации схемы считывания для каждого столбца единичных пикселей элемента захвата изображения согласно первому варианту осуществления данного изобретения.

[0016] Фиг. 8 является видом для иллюстрации кадров фокусировки, установленных для массива пикселей элемента захвата изображения согласно первому варианту осуществления данного изобретения.

[0017] Фиг. 9A, 9B и 9C являются временными диаграммами операции считывания строки единичных пикселей элемента захвата изображения в устройстве захвата изображения согласно первому варианту осуществления данного изобретения.

[0018] Фиг. 10 является временной диаграммой операции щелевой развертки (slit rolling) элемента захвата изображения в устройстве захвата изображения согласно первому варианту осуществления данного изобретения.

[0019] Фиг. 11 является временной диаграммой операции щелевой развертки элемента захвата изображения предшествующего уровня техники.

[0020] Фиг. 12 является временной диаграммой непригодной операции щелевой развертки.

[0021] Фиг. 13 является схемой для иллюстрации установки кадра фокусировки в устройстве захвата изображения согласно второму варианту осуществления данного изобретения.

[0022] Фиг. 14 является последовательностью операций операции получения статического изображения в устройстве захвата изображения согласно третьему варианту осуществления данного изобретения.

[0023] Фиг. 15 является временной диаграммой операции считывания в операции получения статического изображения в устройстве захвата изображения согласно третьему варианту осуществления данного изобретения.

[0024] Фиг. 16 является временной диаграммой операции щелевой развертки в устройстве захвата изображения согласно четвертому варианту осуществления данного изобретения.

[0025] Фиг. 17A и 17B являются временными диаграммами операции считывания для строки единичных пикселей элемента захвата изображения в устройстве захвата изображения согласно четвертому варианту осуществления данного изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0026] Когда каждый пиксель включает в себя множество фотодиодов, как в выложенной заявке на патент Японии № 2001-124984, требуется длительный период времени для считывания сигналов от всех пикселей.

[0027] Ввиду этого, в строке пикселей, подлежащей использованию для обработки обнаружения фокуса, сигнал считывают независимо из каждого фотодиода каждого пикселя, тогда как в пиксельной области, не подлежащей обработке обнаружения фокусировки, сигналы фотодиодов суммируют в каждом пикселе для считывания только сигнала для генерации изображения. При этом может быть подавлено увеличение времени считывания.

[0028] Однако в этом случае время, необходимое для считывания, различается между строкой пикселей, используемой для обнаружения фокусировки, и другими строками пикселей. Следовательно, в операции щелевой развертки, которая является обычной операцией во время визирования в реальном времени или захвата движущегося изображения, существует такое явление, что время накопления различается среди строк пикселей для обеспечения разных величин экспозиции (ниже называемое «разница величин экспозиции»).

[0029] Иллюстративные варианты осуществления данного изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на приложенные чертежи.

[0030] [Первый вариант осуществления]

[0031] Устройство захвата изображения согласно первому варианту осуществления данного изобретения описано со ссылкой на чертежи. Фиг. 1 является схемой общей конфигурации устройства 100 захвата изображения согласно этому варианту осуществления.

[0032] Как показано на фиг. 1, первая группа 101 линз, расположенная на переднем конце оптической системы захвата изображения, закреплена с возможностью продвижения и отвода в направлении оптической оси. Диафрагма 102 настраивает величину света во время захвата изображения посредством настройки своего диаметра апертуры. Вторая группа 103 линз обеспечивает увеличивающее действие (функцию масштабирования) совместно с операцией продвижения и отвода первой группы 101 линз. Третья группа 104 линз выполняет фокусировку посредством продвигающего и отводящего перемещения в направлении оптической оси.

[0033] Оптический низкочастотный фильтр 105 является оптическим элементом для уменьшения ложного цвета и муара в полученном изображении. Элемент 106 захвата изображения (блок захвата изображения) генерирует сигнал захвата изображения (сигнал пикселя) посредством фотоэлектрического преобразования (захвата изображения) изображения объекта, сформированного группами 101, 103, и 104 линз. В этом случае КМОП-датчик изображения используют в качестве элемента 106 захвата изображения в массиве Байера (Bayer).

[0034] Аналоговый сигнал изображения, выводимый из элемента 106 захвата изображения, преобразуют в цифровой сигнал (данные изображения) посредством аналогового препроцессора (analog front end, AFE) 107, и цифровой сигнал вводят в цифровой препроцессор (digital front end, DFE) 108 для подвергания заданной вычислительной обработке. Цифровой сигнальный процессор (digital signal processer, DSP) 109 выполняет обработку коррекции, улучшающую обработку, и т.п., данных изображения, выводимых из DFE 108. Дополнительно, DSP 109 также выполняет вычисление автоматической фокусировки (automatic focus, AF) для вычисления величины расфокусировки из данных изображения.

[0035] Данные изображения записывают на носитель 110 записи. Блок 111 отображения выполнен с возможностью отображения полученных изображений, различных экранов меню и т.п., и для этого используют жидкокристаллический дисплей (liquid crystal display, LCD) и т.п.

[0036] RAM 112 выполнена с возможностью временного хранения данных изображения и т.п., и подключается к DSP 109. Генератор 113 синхросигналов (timing generator, TG) обеспечивает управляющий сигнал для элемента 106 захвата изображения.

[0037] CPU (контроллер, блок управления) 114 обеспечивает управление AFE 107, DFE 108, DSP 109, TG 113, и схемой 115 управления диафрагмой. Дополнительно, CPU 114 управляет схемой 116 управления фокусировкой на основе результата вычисления AF DSP 109. Эти управляющие действия, выполняемые CPU 114, реализуют посредством исполнения CPU 114 считанной управляющей программы, хранящейся в ROM 119 или запоминающем устройстве (не показано).

[0038] Схема 115 управления диафрагмой управляет приводом исполнительного механизма 117 диафрагмы для приведения в действие диафрагмы 102. Схема 116 управления фокусировкой управляет приводом исполнительного механизма 118 фокусировки для перемещения вперед и назад третьей группы 104 линз в направлении оптической оси. При этом выполняют фокусировку. ROM 119 хранит различные данные коррекции и т.п. Механический затвор 120 управляет величиной экспозиции элемента 106 захвата изображения во время захвата статического изображения. Механический затвор 120 сохраняет открытое состояние во время операции визирования в реальном времени или захвата движущегося изображения, которое соответствует состоянию, в котором элемент 106 захвата изображения непрерывно экспонируют светом. Схема 121 управления затвором управляет механическим затвором 120.

[0039] Фиг. 2 является схематичным видом для иллюстрации структуры пикселей в элементе 106 захвата изображения. Как показано на фиг. 2, единичные пиксели 200 упорядочены в структуру со строками и столбцами (двумерную), а именно, в матричную структуру, и цветные фильтры из красного (R) фильтра, зеленого (G) фильтра, и синего (B) фильтра, расположены в структуре Байера для соответствующих единичных пикселей 200. Дополнительно, подпиксель a и подпиксель b расположены в каждом из единичных пикселей 200, и фотодиоды (ниже каждый из них назван "PD") 201a и 201b расположены в подпикселях a и b, соответственно. Соответствующие сигналы захвата изображения, выводимые из подпикселей a и b, используют для обнаружения фокуса, и синтезированный сигнал a/b, который является сигналом, получаемым при суммировании сигналов захвата изображения, выводимых, соответственно, из подпикселя a и подпикселя b, используют для генерации изображения.

[0040] Фиг. 3 является схематичным видом для иллюстрации соотношения между единичным пикселем 200 и световым потоком, который выходит из выходного зрачка линзы захвата изображения, включающего в себя с первой по третью группы 101, 103 и 104 линз и диафрагму 102. На фиг. 3, части, подобные частям на фиг. 2, обозначены такими же ссылочными позициями.

[0041] Как показано на фиг. 3, цветной фильтр 301 и микролинза 302 образованы над каждым единичным пикселем 200. Свет, прошедший через выходной зрачок 303 линзы захвата изображения, входит в единичный пиксель 200 с оптической осью 304 в качестве центра. Световой поток, который проходит через область 305 зрачка, которая является частичной областью выходного зрачка 303 линзы захвата изображения, проходит через микролинзу 302 для приема на подпикселе a. С другой стороны, световой поток, который проходит через область 306 зрачка, которая является другой частичной областью выходного зрачка 303, проходит через микролинзу 302 для приема на подпикселе b. Следовательно, подпиксель a и подпиксель b, соответственно, принимают свет от разных областей 305 и 306 зрачка выходного зрачка 303 линзы захвата изображения. Следовательно, при сравнении выходных сигналов от подпикселя a и подпикселя b друг с другом, возможно обнаружение фокусировки в системе разности фаз.

[0042] Фиг. 4A и фиг. 4B являются графиками для демонстрации, в различных состояниях фокусировки, корреляции между формой сигнала 401 изображения, полученной от подпикселя a и формой сигнала 402 изображения, полученной от подпикселя b. Как показано на фиг. 4A, в случае состояния «не в фокусе», формы 401 и 402 сигнала изображения, полученные от соответствующих подпикселей a и b do не согласуются друг с другом, и существенно отклонены друг от друга. При приближении к состоянию «в фокусе», как показано на фиг. 4B, отклонение между формами 401 и 402 сигнала изображения уменьшается, и формы 401 и 402 сигнала изображения перекрывают друг друга в состоянии «в фокусе». Как описано выше, величину расфокусировки (величину дефокусировки) обнаруживают на основе величины отклонения между формами 401 и 402 сигнала изображения, полученными от соответствующих подпикселей a и b, для выполнения, посредством этого, фокусировки.

[0043] Фиг. 5 является схемой общей конфигурации элемента 106 захвата изображения. Пиксельная область PA включает в себя единичные пиксели 200, расположенные в структуре со строками и столбцами (n строк × k столбцов), а именно, в матричной структуре, обозначенные p11 - pkn. Теперь конфигурация единичного пикселя 200 описана со ссылкой на фиг. 6. Фиг. 6 является схемой для иллюстрации конфигурации схемы единичного пикселя элемента захвата изображения.

[0044] На фиг. 6, оптические сигналы, которые вошли в PD (фотоэлектрические преобразователи) 601a и 601b соответствующих подпикселей a и b, описанных выше, преобразуются фотоэлектрически в PD 601a и 601b, и заряды, соответствующие величинам экспозиции, накапливаются в PD 601a и 601b. Сигналы txa и txb, подлежащие приложению к затворам из затворов 602a и 602b переноса, устанавливают, соответственно, на высокий уровень для переноса таким образом зарядов, накопленных в PD 601a и 601b в участок 603 плавающей диффузии (floating diffusion, FD). Участок 603 FD соединен с затвором усилителя 604 плавающей диффузионной области (ниже называемым «усилителем FD»), и величины зарядов, перенесенные от PD 601a и 601b, преобразуют в величины напряжений посредством усилителя 604 FD.

[0045] При установке сигнала res, который должен быть приложен к затвору ключа 605 сброса FD для сброса участка 603 FD, на высокий уровень, участок 603 FD сбрасывают. Дополнительно, когда заряды PD 601a и 601b сбрасывают, сигнал res и сигналы txa и txb одновременно устанавливают на высокий уровень. При этом, все затворы 602a и 602b переноса и ключ 605 сброса FD включены для сброса PD 601a и 601b через участок 603 FD. Посредством установки сигнала sel, подлежащего приложению к затвору ключа 606 выбора пикселя, на высокий уровень, сигнал пикселя, преобразованный в напряжение усилителем 604 FD, выводят в выход vout единичного пикселя 200.

[0046] Как показано на фиг. 5, схема 501 вертикального сканирования обеспечивает, для соответствующих единичных пикселей 200, управляющие сигналы, такие как res, txa, txb, и sel, для управления соответствующими ключами единичного пикселя 200, описанными выше. Эти управляющие сигналы res, txa, txb, и sel обеспечены, в общем, для каждой строки. Выходы vout соответствующих единичных пикселей 200 соединены с общей схемой 503 считывания столбца через вертикальную выходную линию 502 для каждого столбца.

[0047] Теперь конфигурация общей схемы 503 считывания столбца описана со ссылкой на фиг. 7.

[0048] Вертикальная выходная линия 502 выполнена для каждого столбца единичного пикселя 200, и соединена с выходами vout единичного пикселя 200 в одном столбце. Вертикальная выходная линия 502 соединена с источником 504 тока. Источник 504 тока и усилитель 604 FD единичного пикселя 200, соединенные с вертикальной выходной линией 502, образуют схему истокового повторителя.

[0049] На фиг. 7 конденсатор 701 фиксации уровня имеет емкость C1, а конденсатор 702 обратной связи имеет емкость C2. Операционный усилитель 703 включает в себя неинвертирующий входной контактный вывод, соединенный с опорным источником питания Vref. Ключ 704 выполнен с возможностью короткого замыкания обоих выводов конденсатора 702 обратной связи, и ключ 704 управляется сигналом cfs.

[0050] Ключи 705-708 переноса выполнены с возможностью переноса соответствующих сигналов, считанных из единичных пикселей 200, к соответствующим конденсаторам 709-712 хранения сигнала. С использованием операции считывания, описанной ниже, первый конденсатор 709 хранения S-сигнала запоминает сигнал пикселя Sa, выводимый из подпикселя a. Дополнительно, второй конденсатор 711 хранения S-сигнала запоминает синтезированный сигнал a/b, Sab, который является сигналом, получаемым при синтезе (суммировании) сигнала, выводимого из подпикселя a, и сигнала, выводимого из подпикселя b, друг с другом. Дополнительно, первый конденсатор 710 хранения N-сигнала и второй конденсатор 712 хранения N-сигнала запоминают, соответственно, шумовые сигналы N единичных пикселей 200. Конденсаторы 709-712 хранения сигнала соединены с выходами vsa, vna, vsb, и vnb общей схемы 503 считывания столбца, соответственно.

[0051] Как показано на фиг. 5, ключи 505 и 506 горизонтального переноса соединены с выходами vsa и vna общей схемы 503 считывания столбца, соответственно. Ключи 505 и 506 горизонтального переноса управляются, каждый, выходным сигналом ha* ("*" представляет собой номер столбца) схемы 511 горизонтального сканирования. Когда сигнал ha* установлен на высокий уровень, сигналы первого конденсатора 709 хранения S-сигнала и первого конденсатора 710 хранения N-сигнала переносятся в горизонтальные выходные линии 509 и 510, соответственно.

[0052] Дополнительно, ключи 507 и 508 горизонтального переноса соединены с выходами vsb и vnb общей схемы 503 считывания столбца, соответственно. Ключи 507 и 508 горизонтального переноса управляются, каждый, выходным сигналом hb* ("*" представляет собой номер столбца) схемы 511 горизонтального сканирования. Когда сигнал hb* установлен на высокий уровень, сигналы второго конденсатора 711 хранения S-сигнала и второго конденсатора 712 хранения N-сигнала переносятся в горизонтальные выходные линии 509 и 510, соответственно. Горизонтальные выходные линии 509 и 510 соединены с входами дифференциального усилителя 514. Дифференциальный усилитель 514 получает разность между S-сигналом и N-сигналом и одновременно применяет заданный коэффициент усиления, для вывода, таким образом, конечного выходного сигнала в выходной контактный вывод 515.

[0053] Когда сигнал chres, подлежащий приложению к затворам ключей 512 и 513 сброса горизонтальной выходной линии, установлен на высокий уровень, ключи 512 и 513 сброса горизонтальной выходной линии включаются, и соответствующие горизонтальные выходные линии 509 и 510 сбрасываются к напряжению сброса Vchres.

[0054] Теперь описана операция считывания сигнала A изображения и операция считывания сигнала AB изображения, который является сигналом, синтезированным из сигнала A изображения и сигнала B изображения.

[0055] Фиг. 8 является видом для иллюстрации соотношения между пиксельной областью PA элемента 106 захвата изображения и кадрами 801 фокусировки, установленными в пиксельной области PA для выполнения обнаружения фокуса. Кадр 801 фокусировки установлен CPU 114 для DSP 109, и управляется генерацией управляющего сигнала TG 113. Кадр 801 фокусировки установлен согласно данным установки, заранее сохраненным в ROM 119, но кадр 801 фокусировки может быть установлен согласно данным, вводимым пользователем посредством операции управляющего элемента (не показан).

[0056] В пиксельной области PA, включающей в себя пиксели из k столбцов и n строк, как описано выше, кадр 801 фокусировки указан пунктирной линией. В этом варианте осуществления, сигнал A изображения и сигнал AB изображения считывают из строк единичных пикселей, включенных в области Region_i (Область_i), представленные в виде заштрихованных частей, которые используют для генерации изображения и вычисления обнаружения фокуса. Из строк единичных пикселей, включенных в области Region_c (Область_c), считывают только сигнал AB изображения, который используют не для вычисления обнаружения фокуса, а только для генерации изображения.

[0057] Следует отметить, что, как показано на фиг. 8, когда множество областей Region_i установлено в вертикальном направлении пиксельной области, количество строк единичных пикселей 200 в каждой области Region_i может быть установлено разным среди множества областей Region_i.

[0058] Далее операция считывания элемента 106 захвата изображения описана со ссылкой на фиг. 9A - фиг. 9C. Фиг. 9A является временной диаграммой операции считывания, выполняемой для каждой строки области Region_c, описанной выше.

[0059] Сначала сигнал cfs устанавливают на высокий уровень для включения ключа 704, для установки, таким образом, операционного усилителя 703 в буферное состояние. Далее сигнал sel устанавливают на высокий уровень для включения ключа 606 выбора пикселя единичного пикселя. После этого сигнал res устанавливают на низкий уровень для выключения ключа 605 сброса FD, для начала сброса участка 603 FD.

[0060] Затем сигнал cfs возвращают на низкий уровень для выключения ключа 704 и затем сигналы tna и tnb устанавливают на высокий уровень, так что первый конденсатор 710 хранения N-сигнала и второй конденсатор 712 хранения N-сигнала запоминают шумовые сигналы N через ключи 706 и 708 переноса, соответственно.

[0061] Далее сигналы tna и tnb устанавливают на низкий уровень, и выключают ключи 706 и 708 переноса. После этого, сигнал tsb устанавливают на высокий уровень для включения ключа 707 переноса, а сигналы txa и txb устанавливают на высокий уровень для включения затворов 602a и 602b переноса. С использованием этой операции, сигнал, полученный синтезом сигнала заряда, накопленного в PD 601a подпикселя a, и сигнала заряда, накопленного в PD 601b подпикселя b, выводят к вертикальной выходной линии 502 через усилитель 604 FD и ключ 606 выбора пикселя. В операционном усилителе 703, сигнал вертикальной выходной линии 502 усиливается с коэффициентом усиления, соответствующим соотношению емкостей между емкостью C1 конденсатора 701 фиксации уровня и емкостью C2 конденсатора 702 обратной связи, и усиленный сигнал запоминают во втором конденсаторе 711 хранения S-сигнала через ключ 707 переноса (синтезированный сигнал a/b, Sab). Затворы 602a и 602b переноса и ключ 707 переноса последовательно выключают и затем сигнал res устанавливают на высокий уровень для включения ключа 605 сброса FD, для сброса, таким образом, участка 603 FD.

[0062] Далее выход hb1 схемы 511 горизонтального сканирования устанавливают на высокий уровень, для включения, таким образом, ключей 507 и 508 горизонтального переноса. С использованием этого, сигналы второго конденсатора 711 хранения S-сигнала и второго конденсатора 712 хранения N-сигнала выводят в выходной контактный вывод 515 через горизонтальные выходные линии 509 и 510 и дифференциальный усилитель 514. Схема 511 горизонтального сканирования последовательно устанавливает сигналы выбора hb1, hb2, …, hbk каждого столбца на высокий уровень, для вывода, таким образом, синтезированного сигнала a/b (сигнала AB изображения) для каждой строки. Следует отметить, что в то время как сигналы соответствующих столбцов считывают с помощью сигналов hb1-hbk, сигнал chres устанавливают на высокий уровень для включения ключей 512 и 513 сброса горизонтальной выходной линии, и горизонтальные выходные линии 509 и 510 после этого сбрасываются к уровню напряжения сброса Vchres.

[0063] Изложенное выше является операцией считывания каждой строки единичных пикселей в области Region_c. С ее помощью считывают сигнал AB изображения.

[0064] Затем описана операция считывания каждой строки области Region_i со ссылкой на фиг. 9B и фиг. 9C. Фиг. 9B является временной диаграммой операции, выполняемой до считывания сигнала A изображения. Операция, начинающаяся с установки сигнала cfs на высокий уровень, до установки сигналов tna и tnb на низкий уровень, таким образом, чтобы первый конденсатор 710 хранения N-сигнала и второй конденсатор 712 хранения N-сигнала запомнили N-сигналы, подобна операции, описанной со ссылкой на фиг. 9A.

[0065] После завершения запоминания шумовых сигналов N сигнал tsa устанавливают на высокий уровень для включения ключа 705 переноса и сигнал txa устанавливают на высокий уровень для включения затвора 602a переноса. С использованием такой операции сигнал, накопленный в PD 601a подпикселя a, выводят к вертикальной выходной линии 502 через усилитель 604 FD и ключ 606 выбора пикселя. В операционном усилителе 703 сигнал вертикальной выходной линии 502 усиливается с коэффициентом усиления, соответствующим соотношению емкостей между емкостью C1 конденсатора 701 фиксации уровня и емкостью C2 конденсатора 702 обратной связи, и усиленный сигнал запоминают в первом конденсаторе 709 хранения S-сигнала через ключ 705 переноса (сигнал пикселя Sa).

[0066] Далее выход ha1 схемы 511 горизонтального сканирования устанавливают на высокий уровень, для включения, таким образом, ключей 505 и 506 горизонтального переноса. С использованием этого сигналы первого конденсатора 709 хранения S-сигнала и первого конденсатора 710 хранения N-сигнала выводят в выходной контактный вывод 515 через горизонтальные выходные линии 509 и 510 и дифференциальный усилитель 514. Схема 511 горизонтального сканирования последовательно устанавливает сигналы выбора ha1, ha2, …, hak для соответствующих столбцов, на высокий уровень, для вывода, таким образом, сигналов подпикселей одной строки (сигналов A изображения).

[0067] При сохранении сигнала res на низком уровне и сигнала sel на высоком уровне, считывание сигнала A изображения завершается. С использованием этого сигнал A изображения на участке 603 FD сохранен без сброса.

[0068] После завершения считывания сигнала A изображения обработка последовательно переходит к операции считывания сигнала AB изображения, как показано на фиг. 9C. Сигнал tsb устанавливают на высокий уровень для включения ключа 707 переноса, и сигналы txa и txb устанавливают на высокий уровень для включения затворов 602a и 602b переноса. С использованием такой операции сигнал, накопленный в PD 602b подпикселя b, суммируют с сигналом подпикселя a, сохраненным на участке 603 FD, и сигнал, полученный посредством суммирования, выводят к вертикальной выходной линии 502 через усилитель 604 FD и ключ 606 выбора пикселя. Последующие части являются такими же, как части в операции области Region_c, описанной со ссылкой на фиг. 9A.

[0069] С использованием операции, изложенной выше, завершают операцию считывания каждой строки в области Region_i. С ее помощью последовательно считывают сигнал A изображения и сигнал AB изображения.

[0070] Между прочим, как описано выше, в области Region_i считывают сигнал A изображения и сигнал AB изображения. Следовательно, необходим больший период времени по сравнению со считыванием сигнала AB изображения в области Region_c, что может обусловить разницу величин экспозиции. Ввиду этого в данном изобретении продолжительность времени, а именно продолжительность периода считывания (единичного периода считывания), необходимая для каждой операции считывания на фиг. 9B и фиг. 9C, устанавливают равной продолжительности времени, а именно, продолжительности периода считывания (единичного периода считывания), необходимой для операции считывания фиг. 9A. В этом случае, продолжительность времени считывания для одной строки области Region_c устанавливают равной, в качестве ссылки, продолжительности одного единичного времени считывания (единичного периода считывания, единичного периода), и представляют в виде 1H. Следует отметить, что "H" здесь не означает час. Продолжительность периода считывания в операции считывания, показанной на фиг. 9A, продолжительность периода считывания в операции считывания, показанной на фиг. 9B, и продолжительность периода считывания в операции считывания, показанной на фиг. 9C устанавливают, каждую, равной 1H, а именно, продолжительности одного единичного периода считывания. Когда каждую строку области Region_i считывают, считывают сигнал A изображения и сигнал AB изображения, и, следовательно, период считывания в каждой строке области Region_i является продолжительностью двух единичных периодов считывания, а именно, 2H. Когда каждую строку области Region_c считывают, считывают только сигнал AB изображения, и, следовательно, период считывания в каждой строке области Region_c является продолжительностью одного единичного периода считывания, а именно, 1H. А именно, время считывания каждой строки области Region_i вдвое больше времени считывания каждой строки области Region_c. С использованием этого, а также в операции щелевой развертки, может быть получено изображение без разницы величин экспозиции.

[0071] Теперь со ссылкой на фиг. 10 описана операция щелевой развертки, когда продолжительность периода считывания в области Region_i и продолжительность периода считывания в области Region_c установлены одинаковыми.

[0072] В операции щелевой развертки сначала начинают сканирование сброса и затем выполняют сканирование считывания. С использованием этого, изображение получают с использованием постоянного времени накопления в каждой строке. Фиг. 10 является иллюстрацией примера операции с использованием времени накопления Tab, равного 4H. Следует отметить, что, как описано выше, 1H относится к времени считывания для одной строки области Region_c (единичному периоду считывания, единичному периоду).

[0073] Как показано на фиг. 10, эта операция реализована посредством обеспечения продвижения номера строки сканирования сброса на четыре строки впереди номера строки сканирования считывания. В операции в каждой строке, отмеченный пунктиром кадр представляет собой сброс зарядов, накопленных в PD, а белый кадр представляет собой перенос (считывание) зарядов, накопленных в PD. В этом случае, строка m и строка (m+1) расположены в области Region_i. Строки со строки (m-5) по строку (m-1) и строки со строки (m+2) по строку (m+5) расположены в областях Region_c. Продолжительность периода 1001 считывания сигнала A изображения в каждой из строки m и строки (m+1) составляет 1H. Дополнительно, продолжительность периода 1002 считывания сигнала AB изображения в каждой из строки m и строки (m+1) составляет 1H. Продолжительность периода 1003 считывания сигнала AB изображения в каждой из строк со строки (m-5) по строку (m-1) и со строки (m+2) по строку (m+5) составляет 1H. Следует понимать, что, беря время 1H для каждого считывания сигнала A изображения и считывания сигнала AB изображения в области Region_i, сохраняют постоянное время накопления Tab как в области Region_i, так и в области Region_c. Для этого, важно выдавать импульсы txa и txb при одинаковой синхронизации (в частности, установить одинаковую синхронизацию задних фронтов, при которых выключается затвор переноса) в каждом H.

[0074] Когда считывание выполняют для единичных пикселей 200, расположенных в строке m и строке (m+1), сигнал A изображения считывают во время периода 1001 считывания, а сигнал AB изображения считывают во время периода 1002 считывания. Следовательно, во время периода 1001 считывания, заряды, накопленные в PD 601a, переносятся в участок 603 FD, а во время периода 1002 считывания, заряды, накопленные в PD 601b, переносятся в участок 603 FD.

[0075] Дополнительно, когда считывание выполняют для единичных пикселей 200, расположенных в строках со строки (m-5) по строку (m-1) и со строки (m+2) по строку (m+5), сигнал AB изображения считывают во время каждого периода 1003 считывания. Следовательно, во время периода 1003 считывания, заряды, накопленные в PD 601a, и заряды, накопленные в PD 601b, переносятся в участок 603 FD.

[0076] Во время периода 1003 считывания применяют первый режим, который является режимом, в котором сигналы, соответствующие зарядам, генерируемым в PD 601a и PD 601b, подвергают обработке синтезирования, и сигналы, подвергнутые обработке синтезирования, считывают.

[0077] Дополнительно, во время периода 1001 считывания применяют второй режим, который является режимом, в котором сигнал, соответствующий зарядам, генерируемым в PD 601a, считывают без обработки синтезирования.

[0078] Дополнительно, во время периода 1002 считывания применяют режим, отличный от второго режима, применяемого во время периода 1001 считывания. В этом варианте осуществления первый режим применяют во время периода 1002 считывания, в котором сигналы, соответствующие зарядам, генерируемым в PD 601a и the PD 601b, подвергают обработке синтезирования, и сигналы, подвергнутые обработке синтезирования, считывают.

[0079] В этом случае время накопления Ta сигнала A изображения является временем Ta от сброса AB до переноса A, и, следовательно, является более коротким на 1H, чем время накопления Tab сигнала AB изображения. В зависимости от объекта и т.п. эта разница может вызвать ухудшение точности в вычислении обнаружения фокуса в DFE 108, DSP 109 и т.п. В таких случаях может быть выполнена коррекция посредством увеличения коэффициента усиления перед вычислением обнаружения фокуса. Например, в DFE 108, сигнал A изображения может быть умножен на Tab/Ta для согласования уровней сигнала AB изображения и сигнала A изображения.

[0080] Следует отметить, что, согласно предшествующему уровню техники, в случае схемы, в которой номер строки сканирования сброса и номер строки сканирования считывания продвигают одновременно, как показано на фиг. 11, время накопления различается как Tab, Tab' и Tab" в зависимости от строки единичных пикселей, и, следовательно, наблюдают разницу величин экспозиции. Уровни сигналов соответствующих строк могут быть согласованы друг с другом посредством коррекции разницы величин экспозиции с помощью коэффициента усиления в DFE 108 и DSP 109, но эта коррекция коэффициента усиления нежелательна вследствие того, что S/N может быть неодинаковым в зависимости от строки, например. Дополнительно, как показано на фиг. 12, даже в случае операции, подобной операции на фиг. 10, когда время 1H не берут для считывания или сброса каждого из сигнала A изображения и сигнала AB изображения в области Region_i, время накопления все же отличается в зависимости от строки, что вызывает разницу величин экспозиции.

[0081] С использованием упомянутой выше операции сигналы считывают из элемента 106 захвата изображения, для генерации, таким образом, изображения из сигналов AB изображения соответствующих пикселей в DSP 109, а также выполнения вычисления AF с использованием сигналов A изображения и сигналов AB изображения соответствующих пикселей в областях Region_i. В этом варианте осуществления, вычисление AF выполняют для соответствующих кадров 801 фокусировки в 5×5=25 положениях, показанных на фиг. 8.

[0082] Как описано выше, с использованием конфигурации этого варианта осуществления, при подавлении увеличения времени считывания вследствие захвата сигнала для обнаружения фокуса, может быть получено изображение с удовлетворительным качеством изображения с меньшей разницей величин экспозиции.

[0083] [Второй вариант осуществления]

[0084] Устройство захвата изображения согласно второму варианту осуществления данного изобретения описано со ссылкой на фиг. 13. Компоненты, подобные компонентам устройства захвата изображения согласно первому варианту осуществления, показанному на фиг. 1 - фиг. 12, обозначены такими же ссылочными позициями для сокращения или упрощения описания.

[0085] В первом варианте осуществления, как показано на фиг. 8, вычисление AF выполняют в 5×5 кадрах 801 фокусировки на основе информации одного кадра, и, следовательно, области Region_i устанавливают в 5 положениях (ниже такой режим фокусировки называют «режимом с большим количеством кадров фокусировки»). Напротив, в этом варианте осуществления описан пример, в котором вычисление AF, выполняемое для информации одного кадра, ограничено для сокращения времени считывания сигнала элемента 106 захвата изображения. Следует отметить, что конфигурация устройства захвата изображения в этом варианте осуществления подобна конфигурации, описанной со ссылкой на фиг. 1 - фиг. 7 и фиг. 9A - фиг. 10 в первом варианте осуществления, и, следовательно, описание конфигурации, подобной конфигурации в первом варианте осуществления, опущено. Первый вариант осуществления и этот вариант осуществления отличаются в установке кадра 1301 фокусировки, используемой для считывания сигнала изображения для обнаружения фокуса (вычисления AF) в каждом кадре. Следовательно, здесь описана, главным образом, установка кадра 1301 фокусировки.

[0086] На фиг. 13 кадры 1301 фокусировки, которые установлены для получения сигнала A изображения для выполнения вычисления AF, показаны для каждого кадра. В кадре f, вычисление AF выполняют только для кадров 1301 фокусировки, соответствующих пяти кадрам 801 фокусировки на самом верхнем ярусе среди 5×5 кадров 801 фокусировки, показанных на фиг. 8. Следовательно, сигнал пикселя считывают, предполагая, что область, соответствующая самому верхнему ярусу из пяти ярусов, является областью Region_i, а другие области являются областями Region_c.

[0087] Далее в кадре f+1, вычисление AF выполняют только для пяти кадров 1301 фокусировки на втором ярусе сверху. Следовательно, сигнал пикселя считывают, предполагая, что область, соответствующая второму ярусу сверху, является областью Region_i, а другие области являются областями Region_c. То же самое применимо к последующему кадру f+2. Цель вычисления AF устанавливают для пяти кадров 1301 фокусировки на третьем ярусе сверху, и сигнал пикселя считывают, предполагая, что область, соответствующая третьему ярусу сверху, является областью Region_i, а другие области являются областями Region_c. Как описано выше, посредством считывания сигнала пикселя из пиксельной области PA при изменении положения области Region_i для каждого кадра, выполняют вычисление AF для 5×5=25 положений в пяти кадрах. positions in five frames. Следует отметить, что, когда область для выполнения вычисления AF ограничена в зависимости от объекта, и, например, когда вычисление AF необходимо выполнить только для пяти кадров на среднем ярусе, операция кадра f+2 фиг. 13 может быть повторена в каждом кадре. Режим установки, в котором ограниченное малое количество кадров 1301 фокусировки устанавливают в качестве цели вычисления AF в одном кадре, как описано выше, называют здесь «режимом с ограниченным количеством кадров фокусировки», а режим установки, в котором устанавливают большое количество кадров фокусировки в качестве цели вычисления AF в одном кадре, как показано на фиг. 8, называют здесь «режимом с большим количеством кадров фокусировки».

[0088] Положение области Region_i назначают и изменяют посредством отдачи команды от CPU 114 к TG 113 и изменения управляющего сигнала для элемента 106 захвата изображения, генерируемого из TG 113.

[0089] В режиме с ограниченным количеством кадров фокусировки согласно этому варианту осуществления малое количество строк единичных пикселей 200 расположено в области Region_i, и, следовательно, по сравнению со случаем режима с большим количеством кадров фокусировки, время считывания сигнала элемента 106 захвата изображения может быть сокращено. Следовательно, согласно этому варианту осуществления, может быть уменьшено среднее потребление энергии, или может быть увеличена частота кадров.

[0090] Следует отметить, что режим с большим количеством кадров фокусировки и режим с ограниченным количеством кадров фокусировки могут быть переключены согласно режиму захвата изображения, установке, состоянию фокусировки устройства захвата изображения (камеры) и т.д. Например, возможен способ установки режима с ограниченным количеством кадров фокусировки в режиме захвата изображения с высокой частотой кадров и установки режима с большим количеством кадров фокусировки в режиме захвата изображения с низкой частотой кадров.

[0091] Дополнительно, также возможно селективное выполнение режима с большим количеством кадров фокусировки и режима с ограниченным количеством кадров фокусировки в зависимости от установки режима фокусировки (режима AF) устройства захвата изображения. Например, возможен следующий способ. А именно, режим с большим количеством кадров фокусировки используют в таком режиме, когда положение фокуса определяют при рассмотрении информации от множества кадров фокусировки, а режим с ограниченным количеством кадров фокусировки используют в таком режиме, когда только объект в одном произвольном кадре фокусировки устанавливают в фокусе.

[0092] Альтернативно, также возможен следующий способ. А именно, сначала выполняют вычисление AF для большого количества кадров в режиме с большим количеством кадров фокусировки, затем один или малое количество кадров фокусировки выбирают на основе результата и после этого вычисление AF обеспечивают в режиме фокусировки с ограниченным количеством кадров.

[0093] Этот вариант осуществления описан, словно количество линий на область Region_i является одинаковым между соответствующими режимами установки режима с большим количеством кадров фокусировки и режима с ограниченным количеством кадров фокусировки, но, как само собой разумеющееся, количество линий может быть изменено в соответствующих режимах. Например, в режиме с большим количеством кадров фокусировки, области Region_i с малым количеством линий могут быть установлены во множестве областей, а в режиме фокусировки с ограниченным количеством кадров, область Region_i с большим количеством линий может быть установлена только в одной области. Дополнительно, когда положение области Region_i или количество линий на область Region_i изменяют, установка может быть изменена со следующего сканирования сброса после сканирования считывания в установке перед изменением, для получения, таким образом, изображения и информации о фокусировке после изменения установки сразу в следующем кадре.

[0094] [Третий вариант осуществления]

[0095] Устройство захвата изображения согласно третьему варианту осуществления данного изобретения описано со ссылкой на фиг. 14 и фиг. 15. Компоненты, подобные компонентам устройства захвата изображения согласно первому или второму варианту осуществления, показанным на фиг. 1 - фиг. 13, обозначены такими же ссылочными позициями для сокращения или упрощения описания.

[0096] В первом и втором вариантах осуществления, во время сканирования считывания сигнала пикселя в области Region_i, выполняют следующую операцию. Берут время 1H для каждого считывания сигнала A изображения и считывания сигнала AB изображения, и, когда сигнал A изображения и сигнал AB изображения считывают, берут общее время 2H. Однако когда операцию щелевой развертки не выполняют, ограничение на взятие времени 2H не всегда необходимо. Например, в режиме получения статического изображения, в котором экспозицией управляет механический затвор 120, операцию щелевой развертки не выполняют. Следовательно, в области Region_i, сигнал A изображения и сигнал AB изображения могут быть считаны за более короткое время, чем время 2H. Теперь описан пример, в котором операцию считывания изменяют между режимом получения статического изображения и режимом получения движущегося изображения. Операция в режиме получения движущегося изображения подобна операциям в первом и втором вариантах осуществления, описанных выше, и, следовательно, ее описание здесь опущено.

[0097] Фиг. 14 является последовательностью операций режима захвата изображения устройства захвата изображения в режиме получения статического изображения. Когда CPU 114 отдает команду получения статического изображения, сначала на стадии S1401, все пиксели элемента захвата изображения сбрасывают. Эту операцию выполняют посредством управления сигналами res, txa, и txb для всех пикселей из схемы 501 вертикального сканирования.

[0098] Когда схема 501 вертикального сканирования устанавливает сигналы txa и txb на низкий уровень для выключения затворов переноса, начинается накопление заряда всеми пикселями (стадия S1402). После начала накопления заряда на стадии S1403, механический затвор 120 устанавливают в открытое состояние через схему 121 управления затвором, для начала экспозиции, таким образом, элемента 106 захвата изображения. CPU 114 ожидает истечения заданного периода времени экспозиции в последующей стадии S1404. Затем на стадии S1405, механический затвор 120 устанавливают в закрытое состояние для завершения экспозиции.

[0099] После завершения экспозиции TG 113 используют для начала считывания сигнала из элемента 106 захвата изображения (стадия S1406). После завершения считывания последней линии на стадии S1407, операцию получения статического изображения завершают.

[00100] Как описано выше, в захвате статического изображения, зарядами оптического сигнала элемента 106 захвата изображения управляют посредством управления экспозицией механическим затвором. Следовательно, даже когда время накопления элемента 106 захвата изображения отличается в каждом пикселе (каждой линии), на изображение это почти не влияет, и операция щелевой развертки не является необходимой.

[00101] Фиг. 15 является иллюстрацией операции считывания во время захвата статического изображения. Эта операция не является операцией щелевой развертки, и, следовательно, сканирование сброса не является необходимым (на стадии S1401, пиксели сбрасывают). В операции считывания для области Region_i, не является необходимым совпадение как времени для считывания сигнала A изображения, так и времени считывания сигнала AB изображения, с 1H, и каждое считывание и сканирование выполняют с минимально необходимым временем.

[00102] С использованием упомянутой выше конфигурации во время операции щелевой развертки в режиме получения движущегося изображения может быть получено изображение без разницы величин экспозиции при выполнении операции обнаружения фокуса. Дополнительно, даже во время режима получения статического изображения, изображение может быть получено при минимальном времени считывания при выполнении операции обнаружения фокуса. Следует отметить, что способ этого варианта осуществления может быть применен ко второму варианту осуществления.

[00103] [Четвертый вариант осуществления]

[00104] Устройство захвата изображения согласно четвертому варианту осуществления данного изобретения описано со ссылкой на фиг. 16 - фиг. 17B. Компоненты, подобные компонентам устройства захвата изображения согласно вариантам осуществления с первого по третий, показанным на фиг. 1 - фиг. 15, обозначены такими же ссылочными позициями для сокращения или упрощения описания.

[00105] Варианты осуществления с первого по третий описаны, предполагая, что сигнал A изображения и сигнал AB изображения считывают в области Region_i. Альтернативно, возможна конфигурация считывания сигнала A изображения и сигнала B изображения. В этом варианте осуществления, предполагают конфигурацию для такого случая. Следует отметить, что конфигурация устройства захвата изображения в этом варианте осуществления подобна конфигурации в первом варианте осуществления в отношении конфигурации, показанной на фиг. 1 - фиг. 8, и, следовательно, ее описание здесь опущено. Этот вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления в конфигурации считывания сигнала A изображения и сигнала B изображения в области Region_i, и, следовательно, здесь описана только эта конфигурация.

[00106] Фиг. 16 является временной диаграммой операции щелевой развертки согласно этому варианту осуществления. Операция для строк, отличных от строки m и строки (m+1), соответствующих области Region_i, подобна операции, описанной со ссылкой на фиг. 10. Во время сканирования считывания для области Region_i сначала считывают PD 601a (сигнал A изображения), и, последовательно, считывают следующий PD 601b (сигнал B изображения). То же самое применимо также к сканированию сброса.

[00107] Строка m и строка (m+1) расположены в области Region_i. Строки со строки (m-5) по строку (m-1) и строки со строки (m+2) по строку (m+5) расположены в областях Region_c. Продолжительность периода 1601 считывания сигнала A изображения в каждой из строки m и строки (m+1) составляет 1H. Дополнительно, продолжительность периода 1602 считывания сигнала B изображения в каждой из строки m и строки (m+1) составляет 1H. Продолжительность периода 1603 считывания сигнала AB изображения в каждой из строк со строки (m-5) по строку (m-1) и строк со строки (m+2) по строку (m+5) составляет 1H.

[00108] Когда считывание выполняют для единичных пикселей 200, расположенных в строке m и строке (m+1), сигнал A изображения считывают во время периода 1601 считывания, а сигнал B изображения считывают во время периода 1602 считывания. Следовательно, во время периода 1601 считывания, заряды, накопленные в PD 601a, переносятся в участок 603 FD, а во время периода 1602 считывания, заряды, накопленные в PD 601b, переносятся в участок 603 FD.

[00109] Дополнительно, когда считывание выполняют для единичных пикселей 200, расположенных в строках со строки (m-5) по строку (m-1) и строках со строки (m+2) по строку (m+5), во время каждого периода 1603 считывания, считывают сигнал AB изображения. Следовательно, во время периода 1603 считывания, заряды, накопленные в PD 601a, и заряды, накопленные в PD 601b, переносятся в участок 603 FD.

[00110] Во время периода 1603 считывания применяют первый режим, который является режимом, в котором сигналы, соответствующие зарядам, генерируемым в PD 601a и PD 601b, подвергают обработке синтезирования, и сигналы, подвергнутые обработке синтезирования, считывают.

[00111] Дополнительно, во время периода 1601 считывания, применяют второй режим, который является режимом, в котором сигнал, соответствующий зарядам, генерируемым в PD 601a, считывают без обработки синтезирования.

[00112] Дополнительно, во время периода 1602 считывания, применяют режим, отличный от второго режима, применяемого во время периода 1601 считывания. В этом варианте осуществления, третий режим применяют во время периода 1602 считывания, который является режимом, в котором сигнал, соответствующий зарядам, генерируемым в PD 601b, считывают без обработки синтезирования.

[00113] Временная диаграмма для 1H во время считывания сигнала A изображения показана на фиг. 17A. Фиг. 17A отличается от фиг. 9B только тем, что во время считывания шумового сигнала N, сигнал tnb не устанавливают на высокий уровень, и шумовой сигнал N не запоминают во втором конденсаторе 712 хранения N-сигнала.

[00114] Далее временная диаграмма для 1H во время считывания сигнала B изображения показана на фиг. 17B. Фиг. 17B отличается от фиг. 9C тем, что сначала после того как сигнал res устанавливают на высокий уровень для сброса участка 603 FD, сигнал cfs устанавливают на высокий уровень для установки операционного усилителя 703 в буферное состояние и далее сигнал tnb устанавливают на высокий уровень для запоминания шумового сигнала N во втором конденсаторе 712 хранения N-сигнала.

[00115] Для генерации изображения необходим сигнал AB изображения области Region_i, а этот сигнал AB изображения может быть сгенерирован посредством суммирования сигнала A изображения и сигнала B изображения друг с другом в DSP 109. Дополнительно, способ этого варианта осуществления может быть применен ко второму варианту осуществления и третьему варианту осуществления.

[00116] В этом варианте осуществления существует преимущество в том, что, в отличие от случая первого варианта осуществления, показанного на фиг. 10, время накопления сигнала A изображения и время накопления сигнала B изображения являются одинаковыми, и коррекция коэффициента усиления для согласования уровней не является необходимой.

[00117] Согласно вариантам осуществления данного изобретения, описанным выше, возможно обеспечение устройства захвата изображения и способа для управления устройством захвата изображения, которые способны получить удовлетворительное качество изображения с меньшей разницей величин экспозиции при подавлении увеличения времени считывания для получения сигнала для обнаружения фокуса.

[00118] [Другие варианты осуществления]

[00119] Вариант(ы) осуществления данного изобретения может быть также реализован посредством компьютера системы или устройства, которое считывает и исполняет исполняемые компьютером команды (например, одну или несколько программ), записанные на носителе данных (который может также называться более полно «энергонезависимым машиночитаемым носителем данных»), для выполнения функций одного или нескольких вышеописанных вариантов осуществления, и/или которое включает в себя одну или несколько схем (например, специализированную интегральную схему (ASIC)) для выполнения функций одного или нескольких вышеописанных вариантов осуществления, и, посредством способа, выполняемого компьютером системы или устройством, посредством, например, считывания и исполнения исполняемых компьютером команд из носителя данных, для выполнения функций одного или нескольких вышеописанных вариантов осуществления и/или управления одной или несколькими схемами для выполнения функций одного или нескольких вышеописанных вариантов осуществления. Компьютер может содержать один или несколько процессоров (например, центральный вычислительный блок (CPU), микропроцессорный блок (MPU)) и может включать в себя сеть из отдельных компьютеров или отдельных процессоров для считывания и исполнения исполняемых компьютером команд. Исполняемые компьютером команды могут быть обеспечены для компьютера, например, из сети или носителя данных. Носитель данных может включать в себя, например, одно или несколько из жесткого диска, памяти с произвольным доступом (RAM), постоянного запоминающего устройства (ROM), запоминающего устройства распределенных компьютерных систем, оптического диска (такого как компакт-диск (CD), универсальный цифровой диск (DVD), или диск Blu-ray (BD)™), устройства флэш-памяти, карты памяти и т.п.

[00120] [Модифицированные варианты осуществления]

[00121] Данное изобретение не ограничено вышеупомянутыми вариантами осуществления, и различные модификации могут быть выполнены для него.

[00122] Например, в вышеупомянутых вариантах осуществления, описан пример случая, когда два подпикселя a и b расположены в одном единичном пикселе 200, но количество подпикселей, подлежащих размещению в одном единичном пикселе 200, не ограничено двумя, и может быть, соответствующим образом, установлено.

[00123] В то время как данное изобретение описано со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления, следует понимать, что данное изобретение не ограничено описанными иллюстративными вариантами осуществления. Объем следующей формулы изобретения должен соответствовать самой широкой интерпретации для охвата всех таких модификаций и эквивалентных структур и функций.

Изобретение относится к устройствам захвата изображения, в частности КМОП-датчикам. Устройство включает в себя блок захвата изображения, выполненный с возможностью использования первого режима и второго режима, и контроллер. Контроллер выполнен с возможностью считывания в первом режиме первой строки и второй строки во втором режиме. Первую строку считывают в первом режиме во время первого периода считывания, вторую строку считывают во втором режиме во время второго периода считывания. Во время третьего периода считывания вторую строку считывают в режиме, отличном от второго режима, причем периоды считывания с первого по третий имеют одинаковую продолжительность. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Устройство захвата изображения, содержащее:

блок захвата изображения, включающий в себя:

множество микролинз, упорядоченных в направлении строк и направлении столбцов; и

пиксельную область, включающую в себя множество единичных пикселей, упорядоченных в направлении строк и направлении столбцов в соответствии с множеством микролинз, соответственно,

множество единичных пикселей, причем каждый единичный пиксель включает в себя первый фотоэлектрический преобразователь и второй фотоэлектрический преобразователь,

причем блок захвата изображения выполнен с возможностью использования по меньшей мере:

первого режима, который является режимом, в котором сигнал, соответствующий зарядам, генерируемым в первом фотоэлектрическом преобразователе и втором фотоэлектрическом преобразователе, подвергается обработке синтезирования и сигнал, подвергнутый обработке синтезирования, считывается; и

второго режима, который является режимом, в котором сигнал, соответствующий зарядам, генерируемым в первом фотоэлектрическом преобразователе, считывается без обработки синтезирования; и

контроллер, выполненный с возможностью считывания, в первом режиме, первой строки, расположенной в первой области пиксельной области, и считывания, во втором режиме и режиме, отличном от второго режима, второй строки, расположенной во второй области пиксельной области, которая отличается от первой области,

причем первая строка, расположенная в первой области, считывается в первом режиме во время первого периода считывания,

причем вторая строка, расположенная во второй области, считывается во втором режиме во время второго периода считывания, отличного от первого периода считывания,

причем вторая строка, расположенная во второй области, считывается в режиме, отличном от второго режима, во время третьего периода считывания, отличного как от первого периода считывания, так и от второго периода считывания,

причем первый период считывания, второй период считывания и третий период считывания имеют одинаковую продолжительность при получении изображения.

2. Устройство захвата изображения по п. 1, в котором режим, отличный от второго режима, является первым режимом.

3. Устройство захвата изображения по п. 2, в котором контроллер выполняет обнаружение фокуса на основе сигнала, считанного в первом режиме из первого единичного пикселя среди множества единичных пикселей, который расположен во второй области, и сигнала, считанного во втором режиме из первого единичного пикселя.

4. Устройство захвата изображения по п. 2 или 3, в котором контроллер генерирует изображение объекта на основе сигнала, считанного в первом режиме из каждого из множества единичных пикселей.

5. Устройство захвата изображения по п. 1,

в котором блок захвата изображения выполнен с возможностью дополнительного использования третьего режима, который является режимом, в котором сигнал, соответствующий зарядам, генерируемым во втором фотоэлектрическом преобразователе, считывается без обработки синтезирования, и

в котором режим, отличный от второго режима, является третьим режимом.

6. Устройство захвата изображения по п. 5, в котором контроллер выполняет обнаружение фокуса на основе сигнала, считанного во втором режиме из первого единичного пикселя среди множества единичных пикселей, который расположен во второй области, и сигнала, считанного в третьем режиме из первого единичного пикселя.

7. Устройство захвата изображения по п. 5 или 6, в котором контроллер генерирует изображение объекта на основе сигнала, полученного посредством подвергания сигнала, считанного во втором режиме из каждого из множества единичных пикселей, расположенных во второй области, и сигнала, считанного в третьем режиме из каждого из множества единичных пикселей, расположенных во второй области, для обработки синтезирования, и на основе сигнала, считанного в первом режиме из каждого из множества единичных пикселей, расположенных в первой области.

8. Устройство захвата изображения по пп. 1, 2, 3, 5 или 6,

в котором заряды передаются от первого фотоэлектрического преобразователя в плавающую диффузионную область во время второго периода считывания, и

в котором заряды передаются от второго фотоэлектрического преобразователя в плавающую диффузионную область по меньшей мере во время третьего периода считывания.

9. Устройство захвата изображения по пп. 1, 2, 3, 5 или 6,

в котором контроллер выполнен с возможностью использования первого режима установки, в котором добавлено ограничение для установки первой области, и второго режима установки, в котором не добавлены ограничения для установки первой области, и

в котором ограничение содержит по меньшей мере одно из количества первых областей, положения первой области и количества строк из множества единичных пикселей, включенных в одну первую область.

10. Устройство захвата изображения по п. 9,

в котором первая область соответствует кадру фокусировки для обнаружения состояния "в фокусе", и

в котором контроллер выполнен с возможностью переключения между первым режимом установки и вторым режимом установки согласно одному из режима захвата изображения и режима фокусировки устройства захвата изображения, причем режим захвата изображения включает в себя режим захвата изображения с высокой частотой кадров и режим захвата изображения с низкой частотой кадров, причем режим фокусировки включает в себя режим фокусировки с использованием множества кадров фокусировки и режим фокусировки с использованием одного кадра фокусировки.

11. Устройство захвата изображения по п. 10, в котором, когда кадр фокусировки выбирается во втором режиме установки согласно состоянию "в фокусе", обнаруженному посредством кадра фокусировки, установленного во втором режиме установки, контроллер переключает второй режим установки в первый режим установки для установки выбранного кадра фокусировки.

12. Устройство захвата изображения по п. 9, в котором, когда установка первой области изменяется в первом режиме установки, контроллер изменяет установку от сканирования сброса каждой строки в пиксельной области.

13. Устройство захвата изображения по пп. 1, 2, 3, 5 или 6,

в котором устройство захвата изображения выполнено с возможностью использования режима получения движущегося изображения, который является режимом для получения движущегося изображения, и режима получения статического изображения, который является режимом для получения статического изображения, и

в котором, в режиме получения статического изображения, контроллер устанавливает продолжительность второго периода считывания более короткой, чем продолжительность первого периода считывания.

14. Устройство захвата изображения по пп. 1, 2, 3, 5 или 6,

в котором первая область содержит множество первых областей, установленных в вертикальном направлении пиксельной области, и

в котором количество строк из множества единичных пикселей, включенных в одну из множества первых областей, отличается от количества строк из множества единичных пикселей, включенных в другую из множества первых областей.

15. Способ для управления устройством захвата изображения,

причем устройство захвата изображения включает в себя:

блок захвата изображения, включающий в себя:

множество микролинз, упорядоченных в направлении строк и направлении столбцов; и

пиксельную область, включающую в себя множество единичных пикселей, упорядоченных в направлении строк и направлении столбцов в соответствии с множеством микролинз, соответственно,

множество единичных пикселей, причем каждый единичный пиксель включает в себя первый фотоэлектрический преобразователь и второй фотоэлектрический преобразователь,

причем блок захвата изображения выполнен с возможностью использования по меньшей мере:

первого режима, который является режимом, в котором сигнал, соответствующий зарядам, генерируемым в первом фотоэлектрическом преобразователе и втором фотоэлектрическом преобразователе, подвергают обработке синтезирования и сигнал, подвергнутый обработке синтезирования, считывают; и

второго режима, который является режимом, в котором сигнал, соответствующий зарядам, генерируемым в первом фотоэлектрическом преобразователе, считывают без обработки синтезирования;

причем способ для управления устройством захвата изображения содержит:

считывание, в первом режиме, первой строки, расположенной в первой области пиксельной области, во время первого периода считывания;

считывание, во втором режиме, второй строки, расположенной во второй области пиксельной области, которая отличается от первой области, во время второго периода считывания, отличного от первого периода считывания; и

считывание, в режиме, отличном от второго режима, второй строки, расположенной во второй области, во время третьего периода считывания, отличного как от первого периода считывания, так и от второго периода считывания,

причем первый период считывания, второй период считывания и третий период считывания имеют одинаковую продолжительность при получении изображения.