專利名稱：圖像捕獲設備及其控制方法
技術領域：
本發明總的來說涉及提供有圖像傳感器的圖像捕獲設備以及用于控制圖像捕獲設備的方法。
背景技術：
數碼相機開始廣泛用作提供有諸如互補金屬氧化物半導體(CMOS)傳感器或者電荷耦合器件(CCD)傳感器之類的圖像傳感器的圖像捕獲設備。數碼相機通常配置為將圖像傳感器上形成的圖像作為監視運動圖像顯示在電子取景器上，以當按下快門釋放按鈕時 捕獲靜止圖像，并將屬于所捕獲的靜止圖像的圖像數據存儲在諸如存儲卡之類的記錄介質中。在這種數碼相機中，響應于按下快門釋放按鈕，圖像傳感器的操作模式從用于顯示運動圖像的圖像監視模式切換為用于捕獲靜止圖像的靜止圖像拍攝模式，從而在適合靜止圖像拍攝的條件下激活圖像傳感器。傳感器操作模式從圖像監視模式切換到靜止圖像拍攝模式由數碼相機的中央處理單元(CPU)通過對靜止圖像拍攝模式的定時發生器完成參數設置來實現。在靜止圖像拍攝模式下，根據從定時發生器饋送的定時信號來控制圖像傳感器的操作，以使得在不同幀周期(即，與垂直同步信號分離的時間周期)獨立地執行圖像傳感器上的像素的曝光和從圖像傳感器的像素信號的讀取。在靜止圖像拍攝模式下，執行圖像傳感器上的像素的曝光的幀周期被稱為靜止圖像曝光周期，而從圖像傳感器讀取像素信號的幀周期被稱為靜止圖像讀取周期。在靜止圖像拍攝模式下，在靜止圖像讀取周期期間關閉機械快門，以防止圖像傳感器曝光給外部光。在靜止圖像拍攝模式下，還完成對要關閉機械快門的時間的時間設置。CPU通過起動對要關閉機械快門的時間調整的定時器來執行對要關閉機械快門的時間的時間設置。關閉機械快門的定時以靜止圖像曝光周期以及確定何時開始曝光的電子快門的設置為條件。因此，定時器必須盡可能與用作靜止圖像曝光周期的開始的基準的垂直同步信號同步地起動。同時，對于某些類型的通用圖像傳感器，作為允許圖像傳感器適當地用作數碼相機的成像裝置的條件，需要在緊接在靜止圖像曝光周期的開始之后的有限時間周期內完成對靜止圖像拍攝模式的定時發生器的參數設置。在這種圖像傳感器用作數碼相機的成像裝置的情況下，還需要設置如上所述緊接在靜止圖像曝光周期的開始之后要關閉機械快門的時間。作為CPU要執行的任務，靜止圖像拍攝模式的參數設置和要關閉機械快門的時間的時間設置彼此一致。這使得難以在有限時間周期內適當地完成這兩個任務。要關閉機械快門的時間的時間設置的延遲產生的問題是不能控制靜止圖像的曝光周期，導致不能獲得要求亮度的靜止圖像。延遲完成對靜止圖像拍攝模式的參數設置產生的問題是自身不能執行靜止圖像拍攝。用于通過將圖像傳感器的操作模式從圖像監視模式平滑切換到靜止圖像拍攝模式來縮短在靜止圖像拍攝期間可能產生的時間滯后的公知技術的示例包括第4310755號日本專利公開的技術。根據第4310755號日本專利公開的技術，當快門釋放按鈕半按下時，根據要拍攝的被攝體的亮度確定光圈、電子快門速度和曝光設置，并且控制隔膜(diaphragm)以關閉光圈。當快門釋放按鈕完全按下時，用于在靜止圖像拍攝模式下激活圖像傳感器的參數、靜止圖像曝光的電子快門速度、與用于驅動機械快門的時間點相關的參數等施加到定時發生器。此后，當重新起動的指令饋送到定時發生器時，用于拍攝的垂直同步信號在重新起動之后立即降低，同時，使得靜止圖像拍攝模式的參數生效，且然后執行靜止圖像的拍攝(曝光)。然而，當其上施加關于用途的限制的上述圖像傳感器用作數碼相機的成像裝置時，即使當采用第4310755號日本專利公開的技術，仍需要在緊接在開始靜止圖像曝光周期之后的短時間周期內完成使靜止圖像拍攝模式的參數生效并且起動對要關閉機械快門的時間調整的定時器的處理。因此，不能解決諸如由對要關閉機械快門的時間的時間設置的延遲導致的缺陷曝光以及因為靜止圖像拍攝模式的參數設置的延遲導致不能捕獲靜止圖像之類的問題。 考慮上述情況設想了本發明，并且本發明的目的是提供一種即使采用其上施加關于用途的限制的圖像傳感器，也能夠通過適當地完成靜止圖像拍攝模式的參數設置和設置要關閉機械快門的時間來適當地捕獲靜止圖像的圖像捕獲設備，并且提供了用于控制圖像捕獲設備的控制方法。
發明內容
本發明的目的是至少部分地解決現有技術中的問題。根據本發明的一方面，一種圖像捕獲設備包括圖像傳感器，用于輸出模擬像素信號；模擬圖像處理單元，用于接收模擬像素信號并且處理模擬像素信號以輸出數字圖像數據；定時發生器，用于產生定時信號并且將定時信號提供到圖像傳感器和模擬圖像處理單元；機械快門，可操作為其中機械快門使圖像傳感器曝光的打開狀態和其中機械快門將圖像傳感器遮光的關閉狀態；以及控制單元，用于當輸入捕獲靜止圖像的指令時，執行完成對定時發生器的參數設置和對要關閉機械快門的時間的時間設置，該參數設置使得圖像傳感器的操作模式切換到靜止圖像拍攝模式，其中，響應于捕獲靜止圖像的指令，控制單元將偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期插入靜止圖像曝光周期和靜止圖像讀取周期之前的時間點，在偽靜止圖像曝光周期期間執行完成對定時發生器的參數設置，并且當經過偽靜止圖像讀取周期后開始靜止圖像曝光周期時，執行對要關閉機械快門的時間的時間設置。根據本發明的另一方面，一種圖像捕獲設備的控制方法，該圖像捕捉設備包括圖像傳感器，用于輸出模擬像素信號；模擬圖像處理單元，用于接收來自圖像傳感器的模擬像素信號并且處理模擬像素信號以輸出數字圖像數據；定時發生器，用于產生定時信號并且將定時信號提供到圖像傳感器和模擬圖像處理單元；以及機械快門，可操作為其中機械快門使圖像傳感器曝光的打開狀態和其中機械快門將圖像傳感器遮光的關閉狀態；該控制方法包括響應于捕獲靜止圖像的指令，將偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期插入靜止圖像曝光周期和靜止圖像讀取周期之前的時間點；在偽靜止圖像曝光周期期間完成對定時發生器的參數設置，該參數設置使得圖像傳感器的操作模式切換到靜止圖像拍攝模式；以及當經過偽靜止圖像讀取周期后開始靜止圖像曝光周期時，設置要關閉機械快門的時間。
圖IA是數碼相機的俯視圖。圖IB是數碼相機的前視圖。圖IC是數碼相機的后視圖。圖2是示出數碼相機的控制系統的框圖。圖3A是示出CPU執行的拍攝控制序列(的比較例)的特定示例的示意圖。
圖3B是示出CPU執行的拍攝控制序列(的實施例)的特定示例的示意圖。
具體實施例方式將參考附圖描述本發明的示例性實施例。下面描述在使用CMOS傳感器作為圖像傳感器的數碼相機中具體體現本發明的示例，然而本發明還可有效地應用于使用CCD傳感器的數碼相機。本發明并不局限于數碼相機，而可以廣泛應用于在完成靜止圖像拍攝的參數設置與用于控制機械快門的控制處理之間可能存在沖突的圖像捕獲設備。圖IA至圖IC是根據本發明實施例的數碼相機的外視圖。圖IA是數碼相機的俯視圖。圖IB是數碼相機的前視圖。圖IC是數碼相機的后視圖。如圖IA所示，根據本實施例的數碼相機在其上表面上包括輔助液晶顯示器(IXD) 1，用于顯示可以拍攝的靜止圖像的計數等；快門釋放按鈕2，在靜止圖像拍攝時按下；以及模式撥盤3，被操作以在包括用于存儲圖像的存儲(拍攝)模式、用于觀看存儲圖像的回放模式以及用于執行相機設置的設定模式的各種模式當中切換。如圖IB所示，根據該實施例的數碼相機在其前表面上包括閃光單元4，用于激活閃光燈；測距儀單元5，用于測量距要拍攝的被攝體的距離；遙控光接收單元6，用于接收來自遙控終端(未示出)的紅外信號；鏡筒單元7，包括變焦透鏡25和聚焦透鏡26、機械快門27以及用于一起支撐這些元件的支撐部件(將在后面描述);以及光學取景器(前表面)8。根據該實施例的數碼相機在其側表面上包括存儲卡槽，將在后面描述的存儲卡80要插入其內；以及電池容納室，用于容納電池。存儲卡槽和電池容納室由蓋子9封閉。根據該實施例的數碼相機在其后表面上包括自動對焦發光二極管(AFLED) 10，當自動對焦功能開啟時發光；閃光LED 11，用于發出用于閃光的光；LCD監視器12，用于顯示各種設置屏幕和回放圖像并且在拍攝時用作電子取景器；光學取景器(后表面)13 ;變焦按鈕(WIDE) 14，當使用廣角變焦時按下；變焦按鈕(TELE) 15，當使用遠攝變焦時按下；電源開關16 ；以及自定時器/取消開關17，當使用自定時器時按下。根據該實施例的數碼相機在其后表面上還包括菜單開關18，按下以從菜單進行選擇；0K開關19，按下以確認所選的條目；圖像觀看開關(左)20和圖像觀看開關(右)21，按下以切換在LCD監視器12上顯示的回放圖像；宏開關22，當進行宏拍攝時按下；閃光燈開關23，按下以切換閃光模式；以及顯示開關24，按下以切換在IXD監視器12上顯示的屏眷。
圖2是示出根據該實施例的數碼相機的控制系統的框圖。作為控制系統的配置，根據該實施例的數碼相機包括馬達驅動器28，用于驅動變焦透鏡25、聚焦透鏡26以及機械快門27 ；CM0S傳感器30，其是圖像傳感器；模擬前端(AFE) 40，用于處理從CMOS傳感器30饋送的模擬圖像信號，以產生數字圖像數據；定時發生器(TG) 50，用于將定時信號輸出到CMOS傳感器30和AFE 40 ;以及信號處理集成電路(IC)60，用于關于從AFE 40饋送的數字圖像數據執行各種數字圖像處理并且控制整個數碼相機的操作。不僅上面提到的IXD監視器12，而且同步動態隨機存取存儲器(SDRAM)70、存儲卡80、只讀存儲器(R0M)90、操作單元100等連接到信號處理IC60。機械快門27是可操作為其中機械快門27使CMOS傳感器30曝光的打開狀態和其中機械快門27遮蔽行進到CMOS傳感器30的光的關閉狀態的機械快門。該機械快門27由還驅動作為光學透鏡的變焦透鏡25和聚焦透鏡26的馬達驅動器28驅動。用于驅動變焦透鏡25、聚焦透鏡26和機械快門27的馬達驅動器28的操作以在信號處理IC 60中提供的CPU 61控制。
CMOS傳感器30是用于根據光電轉換功能將以光學透鏡形成的光學圖像轉換為與光學圖像的亮度成正比的電信號的電荷耦合器件。CMOS傳感器30根據從TG 50饋送的利用其控制像素的曝光和信號讀取的定時信號激活。從CMOS傳感器30饋送的電輸出信號饋送到Α 40。AFE 40包括相關二重采樣(⑶S) 41，用于保存從CMOS傳感器30饋送的電輸出信號(模擬像素信號)采樣的信號；自動增益控制(AGC) 42，用于調節由CDS 41采樣的信號的增益；以及模/數(A/D)轉換器43，用于將AGC 42的輸出信號轉換為數字信號。AFE 40的這些元件根據從TG 50饋送的定時信號與CMOS傳感器30同步地激活。根據從信號處理IC 60中的CPU 61饋送的指令執行AGC 42的增益設置等。從AFE 40輸出的數字數據(數字圖像數據)饋送到信號處理IC 60。由信號處理IC 60中的同步信號生成單元69產生的垂直同步信號VD和水平同步信號HD饋送到TG 50。TG 50根據垂直同步信號VD和水平同步信號HD產生用于互相同步地激活CMOS傳感器30和AFE 40的定時信號，并且將這樣產生的定時信號提供到CMOS傳感器30和AFE 40。信號處理IC 60包括CPU 61，用于執行整個數碼相機的集中控制；CM0S接口(I/F)單元62，用于根據垂直同步信號VD和水平同步信號HD，從AFE40獲取數字圖像數據；存儲控制器63，用于控制對SDRAM 70讀和寫數據；YCbCr (YUV)轉換單元64，用于將從CMOSI/F單元62饋送的數字圖像數據轉換為允許顯示和存儲圖像數據的YUV數據形式；壓縮/展開單元65，用于以預定格式(例如，JPEG)壓縮和展開圖像數據；顯示輸出控制單元66，用于控制在LCD監視器12或者外部顯示裝置上顯示的數據的輸出；縮放單元67，用于根據顯示尺寸和存儲尺寸改變圖像尺寸；介質I/F單元68，用于控制對存儲卡80讀和寫數據；以及同步信號生成單元69，用于根據從CPU 61饋送的指令產生垂直同步信號VD和水平同步信號HD。從AFE 40輸出的數字圖像通過CMOS I/F單元62饋送到信號處理IC 60，在信號處理IC 60中，數字圖像數據經歷圖像處理，諸如黑電平校正、失落(dropout)像素的校正以及陰影校正，之后，由存儲控制器63將數字圖像數據臨時存儲在SDRAM 70內，作為紅-綠-藍(RGB)數據(RAW-RGB)。存儲在SDRAM 70內的RAW-RGB圖像數據由存儲控制器63從SDRAM70讀取，經歷白平衡(WB)、伽馬校正以及RGB內插的增益放大，此后饋送到YUV轉換單元64。YUV轉換單元64關于圖像數據執行各種圖像處理，諸如邊緣增強和色彩設置，并將圖像數據轉換為作為照度/色差信號的YUV圖像數據。由YUV轉換單元64產生的YUV圖像數據再次由存儲控制器63存儲在SDRAM 70內。存儲在SDRAM 70內的YUV圖像數據由存儲控制器63從SDRAM 70讀取，并且與用于顯示指示拍攝模式的圖標的在屏顯示(OSD)數據一起饋送到顯示輸出控制單元66。顯示輸出控制單元66將YUV圖像數據與OSD數據組合，以產生待顯示的數據，并且將要顯示的數據與諸如同步信號之類的附加信號一起輸出到LCD監視器12。顯示輸出控制單元66能夠輸出要顯示為電視(TV)視頻信號的這樣產生的數據，并且使得該數據顯示在外部顯示裝置上。例如，如果外部顯示裝置是國家電視制式委員會(NTSC)制式的電視機，則縮放單元67執行水平/垂直縮放以使數據適應該制式。
以下面的方式存儲在存儲卡80內存儲在SDRAM 70內的YUV圖像數據由存儲控制器63根據從CPU 61饋送的指令從SDRAM 70讀取；以及將其饋送到壓縮/展開單元65，則該壓縮/展開單元65產生諸如JPEG數據之類的壓縮數據。同時，存儲在SDRAM 70內的YUV圖像數據是全尺寸數據。當用于存儲在存儲卡80內的圖像尺寸小于CMOS傳感器30的圖像尺寸時，YUV圖像數據經歷用于存儲的縮小處理，該縮小處理由縮放單元67執行，此后，該YUV圖像數據饋送到壓縮/展開單元65。由壓縮/展開單元65產生的壓縮數據(JPEG數據)再次由存儲控制器63存儲在SDRAM 70中，且此后經歷諸如附加報頭的處理，并通過介質I/F單元68存儲在存儲卡80中。根據從CPU 61饋送的指令，執行上面討論的信號處理IC 60內的單元的操作。CPU61將存儲在ROM 90內的程序代碼和控制數據加載到SDRAM 70上，用于控制數碼相機，并且根據程序代碼執行整個數碼相機的操作的集中控制。更具體地說，CPU 61根據利用操作單元100的各種按鈕和按鍵輸入的指令或者從遙控終端(未示出)饋送的操作指令等控制馬達驅動器28、AFE40、TG 50以及信號處理IC 60中的處理單元，以使得根據指令適當地捕獲、顯示和存儲圖像。操作單元100允許拍攝者向數碼相機提供操作指令，并且包括各種按鈕和按鍵，諸如圖IA至圖IC所示的快門釋放按鈕2和變焦按鈕14和15。下面將更詳細地描述當響應于按下快門釋放按鈕2捕獲靜止圖像時以CPU 61執行的拍攝控制序列。當在利用模式撥盤3選擇拍攝模式的狀態下電源開關16導通時，根據該實施例的數碼相機以CMOS傳感器30的操作模式設置為圖像監視模式而激活。在CMOS傳感器30的操作模式是圖像監視模式的狀態下，基于CMOS傳感器30的每個水平行而重復地執行像素曝光和像素信號讀取，并且CMOS傳感器30上形成的光學圖像在IXD監視器12上顯示為監視器運動圖像。在該圖像監視模式下，根據從CMOS傳感器30的水平行的像素信號讀取的時間延遲，控制開始曝光每個水平行的時間。該方式使各個水平行的每個曝光周期相等，減小圖像的亮度的垂直變化(滾動快門控制)。像素信號在讀取時例如驟減接近1/3，因為輸出圖像用于監視且因此不需要高清晰度圖像。拍攝者通過在該圖像監視模式下觀看顯示在LCD監視器12上的監視器運動圖像來檢查要拍攝的被攝體等的情況，并且調節合成，并另外在需要的時間按下快門釋放按鈕2。當快門釋放按鈕2按下時，CMOS傳感器30的操作模式從圖像監視模式切換到靜止圖像拍攝模式；CM0S傳感器30在靜止圖像拍攝模式下操作；捕獲靜止圖像；以及屬于這樣捕獲的靜止圖像的圖像數據存儲在存儲卡80等內。靜止圖像拍攝模式配置為具有曝光CMOS傳感器30上的像素的幀周期(靜止圖像曝光周期)和從CMOS傳感器30讀取像素信號的幀周期(靜止圖像讀取時間)。在這種模式下，根據從TG 50饋送的定時信號控制CMOS 30的操作，以使得分別在靜止圖像曝光周期和靜止圖像讀取時間獨立執行CMOS傳感器30上的像素的曝光和從CMOS傳感器30讀取像素信號。同時，讀取CMOS傳感器30上的全部像素的像素信號，因為在靜止圖像拍攝模式下要求獲得高清 晰度圖像。幀周期是由同步信號生成單元69產生的垂直同步信號VD分開的時間周期。在靜止圖像拍攝模式下，機械快門27在靜止圖像讀取周期關閉，以遮蔽行進到CMOS傳感器30的外部光。因此，當機械快門27關閉時，對CMOS傳感器30上的像素的曝光結束。同時，電子快門控制何時開始每個像素的曝光，以使得成批開始和完成對所有像素的曝光(批快門控制)。CPU 61通過對TG 50完成使得CMOS傳感器30在靜止圖像拍攝模式下操作的參數設置執行傳感器操作模式從圖像監視模式到靜止圖像拍攝模式的切換。存在幾種在CPU 61對TG 50完成靜止圖像拍攝模式的參數設置的時間CMOS傳感器30經歷使用限制的情況。在該實施例中，CMOS傳感器30處于要從確定開始靜止圖像曝光周期的垂直同步信號VD開始的幾十微秒內完成參數設置的限制。CPU 61通過起動對于機械快門27要關閉的時間調整的定時器來執行對于機械快門27要關閉的時間的時間設置。然而，機械快門27要關閉的時間確定靜止圖像曝光周期，如上所述。因此，必須盡可能地與用于確定靜止圖像曝光周期的開始的垂直同步信號VD同步地起動定時器。如上所述，存在當響應于按下快門釋放按鈕2嘗試在靜止圖像拍攝模式下操作CMOS傳感器30時，完成靜止圖像拍攝模式的對TG 50的參數設置的處理與在緊接在開始靜止圖像曝光周期后的相當短的時間周期內，起動在控制機械快門27互相一致時使用的定時器的處理。這使得CPU 61難以適當地完成這兩個任務。起動用于控制機械快門27的定時器的延遲導致不能獲得所需亮度的靜止圖像，因為曝光周期偏離預定值。完成靜止圖像拍攝模式的參數設置的延遲產生的嚴重問題是本質上不能執行靜止圖像拍攝。為此，根據該實施例的數碼相機配置為使得當CMOS傳感器30的操作模式響應于按下快門釋放按鈕2從圖像監視模式切換到靜止圖像拍攝模式時，CPU 61在實際執行靜止圖像的曝光的靜止圖像曝光周期和實際讀出像素信號的靜止圖像讀取周期之前的時間點插入偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期。偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期與待存儲的靜止圖像無關。CPU 61操作以在偽靜止圖像曝光周期期間完成靜止圖像拍攝模式的對TG 50的參數設置，并且當在經過了偽靜止圖像讀取周期之后開始靜止圖像曝光周期時，執行用于起動在控制機械快門27時使用的定時器的處理。這種方式分布了完成靜止圖像拍攝模式的參數設置以及起動用于控制機械快門27時的定時器的定時，從而在不同時間點適當且順序地執行這些任務。這種方式允許不考慮施加在CMOS傳感器30上的使用限制而適當地捕獲靜止圖像。CPU 61操作以使得當已經完成靜止圖像拍攝模式的對TG 50的參數設置時，同步信號生成單元69產生垂直同步信號VD，從而終止偽靜止圖像曝光周期。CPU 61操作以在偽靜止圖像讀取周期期間完成曝光設置(包括電子快門的設置、AGC的設置以及光圈的設置)，從而使得當已經完成曝光設置時，同步信號生成單元69產生垂直同步信號VD，以終止偽靜止圖像讀取周期。這種方式允許由插入偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期導致的釋放時間滯后的延長最小化。通過參考圖3A和圖3B與未應用本發明的配置(的比較例)的拍攝控制序列進行比較的方式，描述根據本發明實施例的數碼相機的CPU 61執行(的實施例)的拍攝控制序列的具體示例。圖3A是示出比較例的拍攝控制序列的示例的示意圖。圖3B是示出本發明實施例的拍攝控制序列的示例的示意圖。圖3A和圖3B中的“RL”分別指示快門釋放按鈕2已經按下的時間點。快門釋放按鈕2按下的幀周期被稱為周期VI，按下快門釋放按鈕2后由第一垂直同步信號VD起動的幀周期被稱為周期V2，并且以后續垂直同步信號VD起動的幀周期被稱為周期V3、周期V4、周期V5……。 直到快門釋放按鈕2按下為止，比較例和本發明實施例執行相同的控制處理，以使得CMOS傳感器30在圖像監視模式下操作，并且通過滾動快門控制基于CMOS傳感器30的每個水平行重復地執行像素曝光和像素信號讀取。在快門釋放按鈕2具有半按下位置和全按下位置的雙個位置開關的情況下，當CMOS傳感器30處于圖像監視模式的情況下，快門釋放按鈕2半按下時，執行自動聚焦(AF)處理。作為AF處理，例如，執行通過移動聚焦透鏡26找到最大對比度值的爬山AF。此后，在比較例中，當快門釋放按鈕2完全按下(全按下)時，在按下快門釋放按鈕2后的周期Vl期間，完成對要捕獲的靜止圖像的曝光設置(包括電子快門的設置、AGC的設置、以及光圈的設置)。電子快門的設置由TG50根據從CPU 61饋送的指令完成。AGC的設置由AFE 40根據從CPU 61饋送的指令執行。當按下快門釋放按鈕2后的第一垂直同步信號VD上升，從而開始周期V2時，如圖3A所示，CPU 61執行將CMOS傳感器30的操作模式從圖像監視模式切換為靜止圖像拍攝模式的控制處理。要求從用于確定周期V2(靜止圖像曝光周期)開始的垂直同步信號VD開始的幾十微秒內執行該處理。因此，固件的程序代碼使得垂直同步信號VD觸發中斷，并且在中斷時使得CPU 61完成靜止圖像拍攝模式的對TG50的參數設置。當靜止圖像拍攝模式的參數加載到TG 50中時，CMOS傳感器30的操作模式在預定時間周期之后切換到靜止圖像拍攝模式，在該靜止圖像拍攝模式中，執行靜止圖像曝光周期(周期V2)中曝光和靜止圖像讀取周期(周期V3)中的像素信號讀取。當經過了靜止圖像讀取周期(周期V3)時，CMOS傳感器30的操作模式從靜止圖像拍攝模式切換到圖像監視模式，在圖像監視模式中，執行圖像監視模式下的曝光和讀取(周期V4和周期V5)。如圖3A所示，在比較例中，與CMOS傳感器30的操作模式從圖像監視模式切換到靜止圖像拍攝模式同步地執行關閉機械快門27的控制處理。CPU61通過起動信號處理IC60中的定時器(未示出)執行用于關閉機械快門27的控制處理。更具體地說，通過使基于其確定周期V2 (靜止圖像曝光周期)的開始的垂直同步信號VD觸發起動定時器并且使得在經過預定時間周期后機械快門27關閉，從而提供曝光周期，CPU 61執行該控制處理。然而，需要CPU 61在周期V2的開始時完成靜止圖像拍攝模的對TG 50的參數設置。因此，CPU61執行的用于關閉機械快門27的控制處理和用于完成靜止圖像拍攝模式的參數設置的處理互相一致是不利的。這樣可能產生的問題是，因為用于關閉機械快門27的控制處理的延遲而不能獲得所需亮度的靜止圖像和因為靜止圖像拍攝模式的參數設置的延遲而本質上不能捕獲靜止圖像。相反，在本發明實施例中，在快門釋放按鈕2按下之后，偽靜止圖像曝光周期(周期V2)和偽靜止圖像讀取周期(周期V3)插入到實際執行靜止圖像的曝光的靜止圖像曝光周期(周期V4)和實際讀取像素信號的靜止圖像讀取周期(周期V5)之前的時間點中，如圖3B所示。偽靜止圖像曝光周期(周期V2)和偽靜止圖像讀取周期(周期V3)與待存儲的靜止圖像無關。在偽靜止圖像曝光周期(周期V2)已經開始之后，立即執行用于將CMOS傳感器30的操作模式從圖像監視模式切換到靜止圖像拍攝模式的控制處理(完成靜止圖像拍攝模式的參數設置)。在經過偽靜止圖像讀取周期(周期V3)后靜止圖像曝光周期(周期V4)開始后，立即執行用于關閉機械快門27的控制處理(起動對于關閉機械快門27的時間調整的定時器)。
更具體地說，在該實施例中，當按下(全按下)快門釋放按鈕2后的第一垂直同步信號上升以開始周期V2 (偽靜止圖像曝光周期)時，在周期V2 (偽靜止圖像曝光周期)已經開始后，CPU 61立即完成靜止圖像拍攝模式的對TG 50的參數設置。當靜止圖像拍攝模式的對TG 50參數設置已經完成吋，CMOS傳感器30的操作模式從圖像監視模式切換到靜止圖像拍攝模式。因此，此后，CMOS傳感器30基于每個幀周期重復地執行像素曝光和像素信號讀取。當已經完成靜止圖像拍攝模式的對TG 50的參數設置吋，CPU 61指令同步信號生成単元69輸出垂直同步信號VD，從而使得同步信號生成単元69輸出后續垂直同步信號VD。當后續垂直同步信號VD升高以開始周期V3 (偽靜止圖像讀取周期)時，在偽靜止圖像讀取周期期間，CPU 61執行待捕獲的靜止圖像的曝光設置(包括電子快門的設置、AGC的設置、以及光圈的設置)。此時，CMOS傳感器30處于執行像素信號讀取的狀態。然而，該階段讀出的像素信號被丟棄，而不經歷信號處理IC 60中執行的處理。更具體地說，CPU 61在偽靜止圖像讀取周期期間暫停在信號處理IC 60中關于像素信號執行的處理，并且丟棄從CMOS傳感器30讀取的像素信號，而不執行靜止圖像存儲處理，因為CPU 61識別出周期V3是偽靜止圖像讀取周期。當完成用于待捕獲的靜止圖像的曝光的曝光設置吋，CPU 61指令同步信號生成単元69輸出垂直同步信號VD，從而使得同步信號生成単元69輸出后續垂直同步信號VD。當后續垂直同步信號VD升高以開始周期V4 (靜止圖像曝光周期)時，在周期V4(靜止圖像曝光周期)開始后，CPU 61立即執行用于關閉機械快門27的控制處理(起動對關閉機械快門27的時間調整的定時器)。與比較例相同，以如下方式執行后續處理當完成待捕獲的靜止圖像的曝光井且后續垂直同步信號VD升高以開始周期V5 (靜止圖像讀取周期)時，執行像素信號讀取；當已經過靜止圖像讀取時間(周期V5)吋，CMOS傳感器30的操作模式從靜止圖像拍攝模式切換到圖像監視模式，在圖像監視模式中，執行曝光和讀取(周期V6和周期V7)。正如以具體示例的方式詳細描述的，根據本發明實施例的數碼相機配置為使得在快門釋放按鈕2按下后，CPU 61操作以將與待存儲的靜止圖像無關的偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期插入實際靜止圖像曝光周期和實際靜止圖像讀取周期之前的時間點。在偽靜止圖像曝光周期，完成靜止圖像拍攝模式的對TG 50的參數設置，而在經過偽靜止圖像曝光周期后靜止圖像曝光周期開始時，執行用于關閉機械快門27的控制處理。這種方式允許其完成靜止圖像拍攝模式的參數設置的定時和起動用于控制機械快門27的定時器的定時按時間分布，從而在不同時間點適當地和順序地執行這些任務。這種方式允許適當地捕獲靜止圖像，而與在CMOS傳感器30上施加的使用限制無關。將偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期插入實際靜止圖像曝光周期和實際靜止圖像讀取周期之前的時間點可能導致釋放時間滯后延長。然而，在根據本發明實施例的數碼相機中，CPU 61操作以當已經完成靜止圖像拍攝模式的參數設置時終止偽靜止圖像曝光周期，而當已完成曝光設置時終止偽靜止圖像讀取周期。這種方式允許插入偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期造成的釋放時間滯后的延長降低到最小。為了說明問題，下面給出具體數值，然而，這些值可以根據CMOS傳感器30的技術規范和拍攝條件改變。靜止圖像曝光周期的實際值接近33. 3毫秒，靜止圖像讀取周期的實際值接近83毫秒，并且獲得ー幀靜止圖像花費約100毫秒。如果插入偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期増加多達100毫秒的所需時間，則釋放時間滯后可能成為問題。然而，通過在完成靜止圖像拍攝模式的參數設置后立即終止偽靜止圖像曝光周期并且在完成曝光設置后立即終止偽靜止圖像讀取周期，可以將包括偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期的所需時間縮短到2至4毫秒，這是不會被注意到的時間滯后。同時，終止具有短時長的偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期不產生問題，因為偽靜止圖像曝光周期的曝光和偽靜止圖像讀取周期的讀取獲得的像素信號被丟棄而不用于靜止圖像。請注意，本發明并不局限于上面討論的實施例，并且可以以各種方式修改它們，而不脫離本發明的范圍。例如，在上面討論的實施例中，雖然基于多個幀周期地設置一幅靜止圖像的靜止圖像曝光周期和靜止圖像讀取周期，假定基于每個幀周期順序地設置一幅靜止圖像的靜止圖像曝光周期和靜止圖像讀取周期。盡管為了完整、清楚的公開而參考具體實施例描述了本發明，但是這不對所附權利要求書構成限制，并且可以認為所附權利要求書可以實現本技術領域內的技術人員可以設想的、落入在此描述的基本原理的范圍內的所有修改和替代結構。權利要求
1.一種圖像捕獲設備，包括 圖像傳感器，用于輸出模擬像素信號； 模擬圖像處理單元，用于接收模擬像素信號并處理模擬像素信號以輸出數字圖像數據； 定時發生器，用于產生定時信號，并且將定時信號提供到所述圖像傳感器和所述模擬圖像處理單元； 機械快門，可操作為其中機械快門將圖像傳感器曝光的打開狀態和其中機械快門對圖像傳感器遮光的關閉狀態；以及 控制單元，用于在輸入捕獲靜止圖像的指令時，執行完成對定時發生器的參數設置和對要關閉機械快門的時間的時間設置，所述參數設置使得所述圖像傳感器的操作模式切換到靜止圖像拍攝模式，其中 響應于捕獲靜止圖像的指令，所述控制單元將偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期插入靜止圖像曝光周期和靜止圖像讀取周期之前的時間點，在偽靜止圖像曝光周期期間執行完成對定時發生器的參數設置，并且當經過偽靜止圖像讀取周期后開始靜止圖像曝光周期時，執行對要關閉機械快門的時間的時間設置。
2.根據權利要求I所述的圖像捕獲設備，其中，所述控制單元在完成對定時發生器的參數設置時終止偽靜止圖像曝光周期。
3.根據權利要求I或者2所述的圖像捕獲設備，其中，所述控制單元在偽靜止圖像讀取周期期間完成曝光設置，并在曝光設置完成時終止偽靜止圖像讀取周期。
4.一種用于圖像捕獲設備的控制方法，所述圖像捕獲設備包括 圖像傳感器，用于輸出模擬像素信號； 模擬圖像處理單元，用于從所述圖像傳感器接收模擬像素信號并且處理模擬像素信號以輸出數字圖像數據； 定時發生器，用于產生定時信號，并且將定時信號提供到所述圖像傳感器和所述模擬圖像處理單元；以及 機械快門，可操作為其中機械快門將圖像傳感器曝光的打開狀態和機械快門對圖像傳感器遮光的關閉狀態；所述控制方法包括 響應于捕獲靜止圖像的指令，將偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期插入靜止圖像曝光周期和靜止圖像讀取周期之前的時間點； 在偽靜止圖像曝光周期期間完成對定時發生器的參數設置，所述參數設置使得所述圖像傳感器的操作模式切換到靜止圖像拍攝模式；以及 當經過偽靜止圖像讀取周期后開始靜止圖像曝光周期時，設置要關閉機械快門的時間。
全文摘要
一種圖像捕獲設備，包括圖像傳感器；模擬圖像處理單元；定時發生器；機械快門；和控制單元，執行完成對定時發生器的參數設置和執行對于關閉機械快門的時間的時間設置。參數設置使得圖像傳感器的操作模式切換到靜止圖像拍攝模式。響應于捕獲靜止圖像的指令，控制單元將偽靜止圖像曝光周期和偽靜止圖像讀取周期插入靜止圖像曝光周期和靜止圖像讀取周期之前的時間點，在偽靜止圖像曝光周期期間執行完成參數設置，并且在經過偽靜止圖像讀取周期之后開始靜止圖像曝光周期時，執行時間設置。
文檔編號H04N5/232GK102754425SQ201180008619
公開日2012年10月24日 申請日期2011年1月17日 優先權日2010年2月9日
發明者水藤浩 申請人:株式會社理光