專利名稱：在圖象采集中用以優(yōu)化曝光時(shí)間的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用以將光學(xué)圖象轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的圖象傳感器，確切地說涉及在圖象采集中用以優(yōu)化曝光時(shí)間的方法和設(shè)備。
圖象傳感器被用來(lái)將聚焦在傳感器上的光學(xué)圖象轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。圖象傳感器一般包括一組光檢測(cè)器陣列，當(dāng)圖象被聚焦在所述陣列上時(shí)，每個(gè)光檢測(cè)器產(chǎn)生一個(gè)與撞擊到該光檢測(cè)器上的光強(qiáng)相應(yīng)的信號(hào)。于是就可以應(yīng)用這些信號(hào)，例如，在一監(jiān)控器上顯示相應(yīng)的圖象，或換句話說用以提供有關(guān)上述光學(xué)圖象的信息。
一種非常通用的圖象傳感器的類型是電荷耦合器件(CCD)。集成電路芯片包含有CCD圖象傳感器時(shí)由于需要特殊的處理工藝，而只有相對(duì)低的成品率并且是很昂貴的。所述CCDs還消耗相對(duì)較大的功率。存在其他眾所周知的種種缺點(diǎn)。
一種便宜得多的圖象傳感器的型式是應(yīng)用互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體晶體管(CMOS)工藝所構(gòu)成的集成電路。在這種CMOS型圖象傳感器中，將光電二極管或光敏晶體管(或其他適合的器件)用作光檢測(cè)元件，在這種場(chǎng)合上述元件的電導(dǎo)率相應(yīng)于撞擊到元件上的光強(qiáng)。由光檢測(cè)元件如此生成的可變信號(hào)是一種模擬信號(hào)，其大小大致上與撞擊在元件上的光量(在某一范圍之內(nèi))成正比。
已知將這些光檢測(cè)元件構(gòu)成借助行和列的可尋址的兩維核心陣列。一旦某一行元件被尋址，來(lái)自該行中每個(gè)光檢測(cè)元件的模擬信號(hào)就被耦合到陣列中相應(yīng)的各列。接著可應(yīng)用模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器將各列上的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以便在圖象傳感器芯片的輸出端僅提供數(shù)字信號(hào)。
現(xiàn)有技術(shù)僅論述到圖象傳感器陣列的速度和縮減尺寸。授予Fowler等人的美國(guó)專利第5,461,425號(hào)公開了象素級(jí)A/D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，以加速光學(xué)圖象到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換。授予Fowler等人的美國(guó)專利第5,801,657號(hào)公開了一種用于同時(shí)完成位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法，它也加速光學(xué)圖象到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換。然而，現(xiàn)有技術(shù)中都未曾論述到在圖象傳感器陣列的某些區(qū)域中的一些光檢測(cè)器，在圖象傳感器陣列中的其余光檢測(cè)器達(dá)到飽和之前已達(dá)到飽和的問題。這導(dǎo)致圖象傳感器陣列有過量或不足曝光的種種問題。
于是，就有必要提供一種方法和設(shè)備，以便在曝光期間優(yōu)化圖象傳感器陣列中象素區(qū)域的曝光時(shí)間。
本發(fā)明的主要目的是提供一種在曝光期間優(yōu)化圖象傳感器陣列中象素區(qū)域的曝光時(shí)間的方法。該方法和現(xiàn)有技術(shù)大不相同，它要求二度曝光以便最佳地捕獲一圖象。首次曝光是確定最佳曝光參數(shù)，而第二次曝光則是應(yīng)用最佳設(shè)定進(jìn)行實(shí)際圖象的捕獲。
鑒于上述目的，本發(fā)明的方法是利用時(shí)間間隔的采樣以優(yōu)化圖象采集系統(tǒng)的曝光。通過一彩色分選器傳送圖象傳感器陣列中由象素生成的數(shù)字信號(hào)，以便為每一象素萃取發(fā)光值。并將這些發(fā)光值加以統(tǒng)計(jì)分析，以便判定每一象素的飽和度。在本發(fā)明中的一個(gè)象素包含一光檢測(cè)器和一模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。因?yàn)閿?shù)字信號(hào)本來(lái)就與模擬信號(hào)相對(duì)的是由象素生成的，所以來(lái)自圖象傳感器陣列的數(shù)字信號(hào)的讀出能夠完成得非常迅速。這就使本發(fā)明的方法在一個(gè)曝光周期內(nèi)能夠多次間隔采樣。
在一個(gè)曝光周期內(nèi)，對(duì)圖象傳感器陣列按多次時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，以便判定每一象素的飽和度。一旦判定一象素已達(dá)到最佳飽和的上限，來(lái)自該象素的后繼數(shù)字圖象信號(hào)就不再進(jìn)行記錄。這樣就保持最佳的數(shù)字圖象信號(hào)，是由象素正好在象素已達(dá)到飽和上限時(shí)所生成的。
上述有選擇地根據(jù)象素的飽和度終止數(shù)字圖象信號(hào)記錄的處理過程，能夠按各個(gè)別象素加以實(shí)現(xiàn)或按象素區(qū)域加以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的上述以及其他目的，特征和優(yōu)點(diǎn)通過下面對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施例的詳細(xì)介紹，連同參考附圖將會(huì)一清二楚，附圖中相同標(biāo)號(hào)指的是相同部件，其中


圖1是說明本發(fā)明一實(shí)施例的方框圖；圖2是說明本發(fā)明另一實(shí)施例的方框圖；圖3是說明本發(fā)明第三實(shí)施例的方框圖；圖4示出在本發(fā)明中A/D轉(zhuǎn)換器輸入和輸出關(guān)系的圖形；圖5a是說明本發(fā)明用峰值統(tǒng)計(jì)方法的圖形；圖5b是說明本發(fā)明用平均值統(tǒng)計(jì)方法的圖形；圖5c是說明本發(fā)明用直方圖方法的圖形；圖6是說明本發(fā)明的時(shí)間間隔曝光的圖形；圖7是說明本發(fā)明方法的程序方框圖；雖然為了舉例說明起見，以下詳細(xì)說明包含有眾多細(xì)節(jié)，但是任何一個(gè)熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士將很清楚，對(duì)以下細(xì)節(jié)作出的種種變型和變化都是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)的。因此，陳述本發(fā)明的下列最佳實(shí)施例，對(duì)申請(qǐng)專利的本發(fā)明沒有任何普遍性的損失同時(shí)也沒有強(qiáng)加于其上的限制性。
圖1顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖象傳感器陣列100包含數(shù)千個(gè)象素134，這些象素能夠被排列成行和列的兩維陣列的形式。
每一象素包含一個(gè)光檢測(cè)器和一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。光檢測(cè)器可以是具有與撞擊在其上的光強(qiáng)成正比的電導(dǎo)率的任何器件。上述器件的實(shí)例是電荷耦合器件(CCD)和CMOS光敏晶體管。流經(jīng)光敏晶體管或光柵的模擬電流與撞擊在其基極上的光強(qiáng)成正比。
根據(jù)在授予Fowler等人的美國(guó)專利第5,461,425號(hào)和第5,801,657號(hào)中所公開的CMOS結(jié)構(gòu)，將完成模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路連接到每個(gè)光檢測(cè)器的輸出上，以便將代表撞擊在光檢測(cè)器上的光強(qiáng)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成等值的數(shù)字信號(hào)，后者可通過一數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)加以處理或?qū)⑵浯鎯?chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)供稍后計(jì)算。
與CCD圖象傳感器相對(duì)的，與CMOS圖象傳感器有關(guān)的問題之一是它們的較低的動(dòng)態(tài)范圍，也就是，基于CMOS的光檢測(cè)器趨向于非常快地形成飽和，導(dǎo)致在圖象傳感器的某些區(qū)域中的過量曝光。如果是為了上述過量曝光而調(diào)整縮短曝光時(shí)間，則某些較弱光強(qiáng)的區(qū)域又可能會(huì)曝光不足。借助本發(fā)明解決了這一問題，假如當(dāng)光檢測(cè)器首先達(dá)到某一預(yù)置的飽和上限時(shí)，就將來(lái)自光檢測(cè)器或光檢測(cè)器某一區(qū)域的信號(hào)存儲(chǔ)進(jìn)存儲(chǔ)器，而其余尚未達(dá)到預(yù)置的飽和上限的光檢測(cè)器則仍繼續(xù)進(jìn)行曝光，并將它們的信號(hào)在稍后時(shí)間讀進(jìn)存儲(chǔ)器內(nèi)。因?yàn)檩^早地在光檢測(cè)器達(dá)到飽和之前存儲(chǔ)信號(hào)，這將確保高光強(qiáng)區(qū)域不會(huì)受到過量曝光，同時(shí)確保弱光強(qiáng)區(qū)域在將信號(hào)存儲(chǔ)進(jìn)存儲(chǔ)器之前被曝光一較長(zhǎng)的周期時(shí)間直到光檢測(cè)器有充分的飽和度。
將圖象傳感器陣列100連接到監(jiān)控單元112。監(jiān)控單元的目的是借助于信號(hào)110周期性地讀取光檢測(cè)器的數(shù)字圖象信號(hào)讀數(shù)，并借助信號(hào)114將所述讀數(shù)發(fā)送到彩色分選器116。彩色分選器應(yīng)用濾色方案，例如RGB或LUV提供給光檢測(cè)器數(shù)字讀數(shù)，從而為每個(gè)光檢測(cè)器萃取一發(fā)光值，后者表明光檢測(cè)器的飽和度。
接著借助信號(hào)118將上述發(fā)光值發(fā)送到曝光控制器120。上述數(shù)字圖象信號(hào)也可以借助信號(hào)126被發(fā)送到存儲(chǔ)控制器128，以存儲(chǔ)進(jìn)存儲(chǔ)器單元132內(nèi)。曝光控制器120通過發(fā)光值完成兩項(xiàng)解析。第一，它判定光檢測(cè)器是否已達(dá)到某一預(yù)先設(shè)定的飽和上限。應(yīng)用上述預(yù)先設(shè)定的飽和上限來(lái)表明該光檢測(cè)器已接近飽和。例如，在一典型的8-比特發(fā)光值刻度上，假設(shè)特定光檢測(cè)器的飽和值是250，而預(yù)先設(shè)定的飽和上限被設(shè)定在245發(fā)光值。當(dāng)所述光檢測(cè)器已達(dá)到該預(yù)先設(shè)定的飽和上限時(shí)，則控制器120將借助信號(hào)124對(duì)存儲(chǔ)控制器128指示，停止把來(lái)自上述光檢測(cè)器的后繼數(shù)字圖象信號(hào)寫入存儲(chǔ)器單元132內(nèi)。該光檢測(cè)器將繼續(xù)進(jìn)行曝光，直到曝光周期結(jié)束為止。該光檢測(cè)器將被曝光超過其飽和點(diǎn)，但這將不會(huì)影響到由圖象傳感器陣列生成的最終的圖象。由該光檢測(cè)器生成的數(shù)字圖象信號(hào)超過預(yù)先設(shè)定的飽和上限范圍將不被寫入存儲(chǔ)器單元132內(nèi)，以便保存先前所存儲(chǔ)的信號(hào)。
第二項(xiàng)解析是曝光控制器120通過發(fā)光值來(lái)判定每個(gè)光檢測(cè)器接近預(yù)先設(shè)定的飽和上限的程度。舉例來(lái)說，假設(shè)再次將預(yù)先設(shè)定的飽和上限設(shè)定在245(就8-比特精度而言)，并進(jìn)一步，假設(shè)由光檢測(cè)器的監(jiān)控單元采樣之間預(yù)設(shè)周期為100ms。如果光檢測(cè)器在最后一次采樣時(shí)有一發(fā)光值為240，在按100ms出現(xiàn)的下一次采樣時(shí)，它可能完全通過上述245發(fā)光值預(yù)先設(shè)定的飽和上限，甚至可能達(dá)到最高度的飽和。因此，對(duì)于接近預(yù)先設(shè)定的飽和上限的光檢測(cè)器來(lái)說，就有必要縮短下一采樣周期的時(shí)間。在以上實(shí)例中，可能需要與當(dāng)前采樣相隔10ms時(shí)來(lái)完成下一次采樣。曝光控制器120借助信號(hào)122控制監(jiān)控單元112，使得接近預(yù)先設(shè)定的飽和上限的那些光檢測(cè)器按縮短的采樣時(shí)間間隔進(jìn)行采樣。
上述處理過程持續(xù)進(jìn)行，直到全部光檢測(cè)器都已達(dá)到預(yù)先設(shè)定的飽和上限為止，或直到預(yù)定曝光時(shí)間周期已結(jié)束為止。在存儲(chǔ)器132中的數(shù)據(jù)于是就能夠加以清除，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)送到永久性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)供進(jìn)一步處理用。圖象傳感器陣列接著就準(zhǔn)備用于下一次的曝光。
圖2說明本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。在圖1示出的實(shí)施例中，對(duì)每個(gè)獨(dú)立的象素(光檢測(cè)器)在每個(gè)采樣周期就其飽和度加以分析，以判定是否已達(dá)到預(yù)先設(shè)定的飽和上限。具有高分辯率的圖象傳感器陣列一般包含2000×2000或更高的象素陣列。逐一地分析數(shù)千個(gè)象素對(duì)曝光控制器來(lái)說可能是非常繁重的。因而需要更大功率和更昂貴的曝光控制器。
另一方面，可將圖象傳感器陣列210分成像200,202,204,206這樣一類的多個(gè)區(qū)域。這些區(qū)域并不需要相同尺寸或形狀。光檢測(cè)器仍借助信號(hào)110通過監(jiān)控單元112并借助信號(hào)114通過彩色分選器116分別逐一地進(jìn)行采樣和彩色分選。然而，曝光控制器120采用一種統(tǒng)計(jì)分析來(lái)判定光檢測(cè)器的一個(gè)區(qū)域是否已達(dá)到預(yù)先設(shè)定的飽和上限。如果曝光控制器120判定一個(gè)區(qū)域已經(jīng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的飽和上限，它將指令存儲(chǔ)控制器128停止把來(lái)自該區(qū)域任何一個(gè)光檢測(cè)器的后繼數(shù)字圖象信號(hào)寫入存儲(chǔ)器單元132內(nèi)。
圖5a至5c說明能夠用在控制器上的三種統(tǒng)計(jì)方法，以判定一個(gè)區(qū)域是否已達(dá)到預(yù)先設(shè)定的飽和上限。圖5a說明峰值方法。此處，曝光控制器120正尋找至少一個(gè)具有等于或高于預(yù)先設(shè)定的飽和上限500飽和度的象素502。當(dāng)上述情況發(fā)生時(shí)，曝光控制器120將指令存儲(chǔ)控制器128停止把來(lái)自該光檢測(cè)器區(qū)域的后繼數(shù)字圖象信號(hào)寫入存儲(chǔ)器單元132內(nèi)。
圖5b說明平均值方法。曝光控制器120計(jì)算出在一個(gè)區(qū)域中全部光檢測(cè)器的平均發(fā)光值為510。如果該平均發(fā)光值高于平均值512，曝光控制器120將指令存儲(chǔ)控制器128停止把來(lái)自該光檢測(cè)器區(qū)域的后繼數(shù)字圖象信號(hào)寫入存儲(chǔ)器單元132內(nèi)。在運(yùn)算中，所述平均值可能是飽和值的一半。按8-比特精度形式，上述飽和值為256。舉例來(lái)說，平均值可以是按8-比特精度形式為128或按10精度形式為512。換句話說，可以從直方圖方法來(lái)獲得所述平均值。
圖5c說明直方圖方法。由曝光控制器120生成直方圖以判定如何將象素值分布遍及整個(gè)圖象。根據(jù)直方圖，按照熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士所周知的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，能夠動(dòng)態(tài)地獲得一平均值或飽和上限。除直方圖方法之外，也可以應(yīng)用其他的統(tǒng)計(jì)方法來(lái)判定平均值和上限值。
可注意到如果單獨(dú)應(yīng)用這些統(tǒng)計(jì)方法中的每個(gè)方法，可能不會(huì)產(chǎn)生最佳的統(tǒng)計(jì)結(jié)果并從而不會(huì)產(chǎn)生最佳的圖象曝光。例如，在應(yīng)用峰值方法的情況下，在一區(qū)域中一個(gè)非常聚焦的亮點(diǎn)可能很迅速地強(qiáng)制少許象素達(dá)到預(yù)先設(shè)定的飽和上限，而在該區(qū)域中的其余象素卻曝光不足或根本沒有被曝光。然而，如果還對(duì)該區(qū)域計(jì)算過平均發(fā)光值的話，就會(huì)很顯然意識(shí)到有亮點(diǎn)存在，并在曝光時(shí)間方面作出補(bǔ)償調(diào)整。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士都能夠確定統(tǒng)計(jì)方法的最佳組合，從而獲得最可靠的統(tǒng)計(jì)方法。
圖6說明在本發(fā)明中時(shí)間間隔采樣的概念。圖6是一示范性光檢測(cè)器曝光狀態(tài)的圖形說明。從曝光周期開始，可把監(jiān)控單元112預(yù)先設(shè)定成每隔100ms對(duì)光檢測(cè)器采樣。用602說明從曝光周期開始時(shí)間過去100ms以后的發(fā)光值，并用604說明時(shí)間過去200ms以后的發(fā)光值。正如用612所說明的，在400ms時(shí)，光檢測(cè)器接近于飽和上限606。如果監(jiān)控單元112在預(yù)先設(shè)定的500ms時(shí)完成下一次采樣的話，光檢測(cè)器的飽和度可能已經(jīng)大大地超過上述飽和上限606。因此，由曝光控制器120指令監(jiān)控單元112，例如在450ms或離最后采樣50ms時(shí)進(jìn)行下一次采樣。光檢測(cè)器的飽和度在時(shí)間450ms時(shí)處于或略微超過飽和上限606，同時(shí)曝光控制器將終止來(lái)自該光檢測(cè)器的數(shù)字圖象信號(hào)的進(jìn)一步記錄，并保持在時(shí)間450ms時(shí)記錄的最佳數(shù)字圖象信號(hào)。
圖7概述在本發(fā)明中用以優(yōu)化圖象曝光的方法。程序步702和714各自表示一特定象素或一象素區(qū)域曝光的啟動(dòng)和停止。程序步704表示來(lái)自圖象傳感器陣列中每個(gè)獨(dú)立光檢測(cè)器的數(shù)字圖象信號(hào)的讀出。該程序步還完成從每個(gè)數(shù)字圖象信號(hào)中萃取一代表每個(gè)光檢測(cè)器飽和度的發(fā)光值。在程序步706中，通過從每個(gè)光檢測(cè)器中所萃取的發(fā)光值完成一種統(tǒng)計(jì)分析。做上述統(tǒng)計(jì)分析以便判定光檢測(cè)器或光檢測(cè)器區(qū)域是否已達(dá)到預(yù)先設(shè)定的飽和上限。在程序步708中生成控制參數(shù)，從而為一特定光檢測(cè)器或光檢測(cè)器區(qū)域控制曝光時(shí)間。上述控制參數(shù)值取決于所述光檢測(cè)器或光檢測(cè)器區(qū)域是否已達(dá)到飽和上限。在程序步710，可能對(duì)光檢測(cè)器或光檢測(cè)器區(qū)域再進(jìn)行曝光，在該種情況下，將跟隨路徑712并繼續(xù)進(jìn)行讀出和分析。如果光檢測(cè)器已經(jīng)達(dá)到飽和上限，來(lái)自該光檢測(cè)器或光檢測(cè)器區(qū)域的圖象信號(hào)將不再加以記錄同時(shí)處理過程將在程序步714終止?？刂茀?shù)708正如以下所述能夠被用作其他用途，例如控制模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
圖3顯示本發(fā)明的曝光控制器信號(hào)122的另一種應(yīng)用。象素300包含光檢測(cè)器302和8-比特模數(shù)轉(zhuǎn)換器306。正如在先前兩個(gè)實(shí)施例中一樣，將象素的數(shù)字輸出110送往監(jiān)控單元112，然后通過彩色分選器116并最終送往曝光控制器120。曝光控制器120分析光檢測(cè)器的發(fā)光值并借助于信號(hào)310控制ADC控制器312以影響模數(shù)轉(zhuǎn)換器306的狀態(tài)。
圖4顯示模數(shù)轉(zhuǎn)換器306的模擬輸入信號(hào)與數(shù)字輸出信號(hào)的關(guān)系曲線。在正常情況下，模擬輸入信號(hào)和數(shù)字輸出信號(hào)有一與曲線410特點(diǎn)的關(guān)系。假定增益402是處于45度角，模擬輸入信號(hào)404的一個(gè)單元將產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(hào)408的一個(gè)單元。然而，ADC控制器能夠控制偏移量400引起一看來(lái)像曲線412的曲線。通過像412那樣偏移曲線，就相同的模擬輸入信號(hào)404，能夠得到較低的數(shù)字輸出信號(hào)406。通過控制ADC控制器312從而控制偏移量400，曝光控制器能夠有效地阻止象素輸出飽和的數(shù)字圖象信號(hào)。
很清楚在不脫離本發(fā)明范圍的前提下，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士是可以對(duì)以上實(shí)施例進(jìn)行多種修改的。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)由以下的權(quán)利要求書和它們的法定等效權(quán)利加以限定。
權(quán)利要求
1．一種在圖象采集裝置中曝光期間用以優(yōu)化圖象傳感器曝光時(shí)間的方法，它包含以下步驟a)從所述圖象傳感器的相應(yīng)數(shù)量的象素中獲得許多數(shù)字圖象信號(hào)；b)通過從所述許多數(shù)字圖象信號(hào)導(dǎo)出的發(fā)光值完成統(tǒng)計(jì)分析；c)從所述統(tǒng)計(jì)分析導(dǎo)出一或多個(gè)控制參數(shù)；d)應(yīng)用所述控制參數(shù)為所述圖象傳感器中的所述各象素改變曝光時(shí)間。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中曝光時(shí)間包含許多預(yù)定的時(shí)間間隔，而且其中所述獲得許多數(shù)字信號(hào)是在上述預(yù)定時(shí)間間隔之一的末端，通過重復(fù)采樣許多數(shù)字信號(hào)來(lái)完成的。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述應(yīng)用所述控制參數(shù)改變曝光時(shí)間包含使最后一個(gè)預(yù)定時(shí)間間隔加以縮短，從而避免某些數(shù)字信號(hào)飽和。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中每個(gè)所述象素包括一光檢測(cè)器和一電路，所述光檢測(cè)器當(dāng)被暴露給目標(biāo)時(shí)產(chǎn)生一模擬信號(hào)，而所述電路則將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述數(shù)字圖象信號(hào)之一。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的在每個(gè)所述象素中的光檢測(cè)器是互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體晶體管(CMOS)所構(gòu)成的。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述統(tǒng)計(jì)分析是由數(shù)字信號(hào)處理器完成的。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一或多個(gè)控制參數(shù)指出一象素是否已達(dá)到飽和上限。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述統(tǒng)計(jì)分析是一種峰值統(tǒng)計(jì)分析。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述統(tǒng)計(jì)分析是一種平均值統(tǒng)計(jì)分析。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述統(tǒng)計(jì)分析是一種直方圖分布統(tǒng)計(jì)分析。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中曝光時(shí)間是根據(jù)從所述統(tǒng)計(jì)分析導(dǎo)出的所述一或多個(gè)控制參數(shù)，通過有選擇地終止來(lái)自每個(gè)所述許多象素或來(lái)自一象素區(qū)域的所述數(shù)字信號(hào)記錄而加以改變的。
12．一種具有優(yōu)化曝光時(shí)間的圖象傳感器系統(tǒng)，該圖象傳感器包含一個(gè)象素元件的陣列，每個(gè)所述象素元件有一飽和上限，而且當(dāng)正被暴露給目標(biāo)時(shí)產(chǎn)生一數(shù)字信號(hào)；一個(gè)在每一預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔用以采樣所述數(shù)字信號(hào)的監(jiān)控單元，其中曝光時(shí)間包括許多所述預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔；以及一個(gè)與所述監(jiān)控單元通信的控制電路，它響應(yīng)從所述象素元件采樣的數(shù)字信號(hào)中導(dǎo)出的一或多個(gè)控制參數(shù)，用以終止來(lái)自所述象素元件的數(shù)字信號(hào)的記錄，其中每一所述象素元件包括一光檢測(cè)器和一電路，所述光檢測(cè)器當(dāng)被暴露給目標(biāo)時(shí)生成一模擬信號(hào)，所述電路則將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述數(shù)字信號(hào)。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述光檢測(cè)器是以互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體晶體管(CMOS)為基準(zhǔn)的。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)字信號(hào)被寫入一存儲(chǔ)器單元內(nèi)。
15．根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述控制電路按照所述一或多個(gè)控制參數(shù)使最后一個(gè)所述時(shí)間間隔加以縮短從而避免某些所述光檢測(cè)器會(huì)飽和。
16．根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中把所述象素元件組合成區(qū)域，每一區(qū)域有一區(qū)域飽和度和一區(qū)域飽和上限。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)所述區(qū)域生成所述一或多個(gè)控制參數(shù)。
18．根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述象素元件在所述曝光時(shí)間內(nèi)按每一所述預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔被采樣，以判定每個(gè)所述光檢測(cè)器的飽和度。
19．根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述控制器根據(jù)一種統(tǒng)計(jì)分析生成所述一或多個(gè)控制參數(shù)，從而判定每一所述區(qū)域飽和度是否已達(dá)到各自所述相應(yīng)區(qū)域的飽和上限。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計(jì)分析是判定在每一所述區(qū)域范圍內(nèi)的峰值。
21．根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計(jì)分析是判定在每一所述區(qū)域范圍內(nèi)的平均值。
22．根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計(jì)分析是完成一項(xiàng)直方圖分布統(tǒng)計(jì)分析。
23．根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述終止記錄所述數(shù)字圖象信號(hào)能夠在每個(gè)所述光檢測(cè)器上或?qū)τ诿恳凰龉鈾z測(cè)器區(qū)域內(nèi)完成。
全文摘要
一種在曝光期間優(yōu)化圖象傳感器陣列中象素區(qū)域的曝光時(shí)間的方法,是通過應(yīng)用由生成數(shù)字圖象信號(hào)的象素構(gòu)成的圖象傳感器陣列的時(shí)間間隔采樣來(lái)完成的。從每一數(shù)字圖象信號(hào)萃取發(fā)光值,并對(duì)其進(jìn)行分析以判定象素是否已經(jīng)達(dá)到最佳曝光。如果象素已經(jīng)達(dá)到最佳曝光時(shí),將不再記錄來(lái)自該象素的后繼數(shù)字圖象信號(hào)。這樣就保持正好在象素已達(dá)到其最佳曝光時(shí),由象素所生成的最佳的數(shù)字圖象信號(hào)的記錄。上述有選擇地根據(jù)象素的最佳曝光而終止數(shù)字圖象信號(hào)記錄的處理過程,能夠按各個(gè)別象素加以實(shí)現(xiàn)或按象素區(qū)域加以實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G03B7/093GK1323135SQ01116570
公開日2001年11月21日 申請(qǐng)日期2001年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月4日
發(fā)明者鄧中翰, 楊曉東, 彭希, 奧杜托拉·奧盧塞耶·埃韋戴米, 里卡多·楊松·莫塔, 魏一痕 申請(qǐng)人:派克西姆公司