專利名稱：感光傳感器及圖像捕捉裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光傳感領域，具體涉及一種感光傳感器及圖像捕捉裝置。
技術背景光傳感技術的發(fā)展日新月異，在影像拍攝領域的應用尤其活躍。現(xiàn)有實現(xiàn)運動檢測的感光設備，如美國專利US 7209601B2披露了一種感光裝 置，其中的感光傳感器只包含一個用于檢測的感光像素陣列(Pixel Array),另一美國專利US 7271830601B2披露了一種運動檢測方案，其 將當前圖像幀與一個或多個過往圖像幀進行比較，確定當前幀與過往幀的 運動差異是否已低于設定閾值，若低于設定閾值則視當前圖像為穩(wěn)定狀態(tài)， 并存儲當前幀作為最終所攝圖像。然而，以上方案是用軟件的方法對同一 個像素陣列的輸出圖像進行比較，屬于軟件防抖范疇。又如美國專利US 2007/0103555A1披露了一種移動電話機的攝像裝置，其通過安裝一個或多 個陀螺儀來實現(xiàn)運動檢測。此方案需設置陀螺儀，故產品的結構復雜，成 本較高。 發(fā)明內容本發(fā)明要解決的技術問題在于，提供一種能實現(xiàn)精確的幀間運動檢測 的感光傳感器。本發(fā)明另外要解決技術問題在于，提供能實現(xiàn)精確的幀間 運動檢測圖像捕捉裝置，且其結構簡單，成本較低。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種感光傳感器，其特征在于，包括感光模塊，用于進行光電信號轉換，其至少包括第一感光單元和第二 感光單元，所述第二感光單元用于檢測圖像的運動或感光傳感器的運動， 所述第一感光單元用于捕捉圖像；控制與處理模塊，用于控制所述感光模塊輸出電信號，對所述電信號 進行處理以生成運動信號和圖像信號并輸出。所述第一感光單元包括一個用于捕捉圖像信號的感光像素陣列，所述 第二感光單元包括至少一個或一個以上感光像素陣列，所述感光像素陣列 均為用于捕捉運動信號的感光像素陣列，或者，均為用于同時捕捉運動信 號和圖像信號的感光像素陣列，或者，既包含用于捕捉運動信號的感光像素陣列乂包含用于同時捕捉運動信號和圖像信號的感光像素陣列。所述第一感光單元和所述第二感光單元在同一感光像素陣列上實現(xiàn)， 所述感光像素陣列劃分為多個區(qū)域，其中一個區(qū)域用于捕捉圖像信號，其 它區(qū)域均為用于捕捉運動信號的區(qū)域，或者，均為同時用于捕捉運動信號 和圖像信號的區(qū)域，或者，既包含用于捕捉運動信號的區(qū)域又包含用于同 時捕捉運動信號和圖像信號的區(qū)域。所述控制與處理模塊包括圖像處理單元，用于處理所述第一感光單 元輸出的電信號以生成所述圖像信號；運動檢測單元，用于處理所述第二 感光單元輸出的電信號以生成所述圖像信號；控制電路，用于控制所述第 一、二感光單元及所述圖像處理單元和所述運動檢測單元協(xié)同工作。所述第一感光單元與所述第二感光單元相緊靠地設置在同一感光芯 片表面。所述第二感光單元的采樣幀率高于所述第一感光單元的采樣幀率。所述第一感光單元與所述第二感光單元所含感光像素的像素大小、像 素數(shù)目可以相同或不同。本發(fā)明還提供一種上述感光傳感器的圖像捕捉裝置， 一種圖像捕捉裝 置，其特征在于，包括-感光模塊，用于進行光電信號轉換，其至少包括第二感光單元和第一 感光單元，所述第二感光單元用于檢測圖像的運動或感光傳感器的運動， 所述第一感光單元用于捕捉圖像；控制與處理模塊，用于控制所述感光模塊輸出電信號，對所述電信號 進行處理以生成運動信號和圖像信號并輸出；光學鏡頭，用于使被拍攝物體成像于所述感光模塊上；以及執(zhí)行模塊，用于響應所述運動信號和圖像信號以對所述光學鏡頭執(zhí)行 相應的動作。所述執(zhí)行模塊包括執(zhí)行控制單元和三維執(zhí)行機構，所述執(zhí)行控制單元 用于根據(jù)所述運動信號和圖像信號發(fā)出運動控制指令，所述三維執(zhí)行機構 用于根據(jù)所述運動控制指令帶動被執(zhí)行對象進行三維運動。所述運動控制指令為控制所述光學鏡頭運動以實現(xiàn)防抖調整的控制 指令。所述第一感光單元與所述第二感光單元相緊靠地設置在同一感光芯 片表面。所述第二感光單元的采樣幀率高于所述第一感光單元的采樣幀率。所述第一感光單元與所述第二感光單元所含感光像素的像素大小、像 素數(shù)目可以相同或不同。本發(fā)明的有益效果是1、 本發(fā)明的感光模塊至少包括第一感光單元和第二感光單元，第一感 光單元捕捉圖像，第二感光單元檢測圖像的運動或感光傳感器的運動，控 制與處理模塊則對第一、二感光單元輸出的電信號進行處理以生成運動信號和圖像信號，執(zhí)行模塊對該運動信號和圖像信號作出響應，執(zhí)行相應的 動作來調整被執(zhí)行元件的執(zhí)行狀態(tài)。對于應用該感光傳感器的圖像捕捉裝 置，被執(zhí)行元件為光學鏡頭，圖像捕捉裝置通過感光模塊進行了運動檢測 后，可由執(zhí)行機構帶動透鏡實現(xiàn)防抖調整。相比于以往的方案，本發(fā)明不 僅僅只設置了用于捕捉圖像的第一感光單元，還增加了用于檢測運動的第 二感光單元，因此能更準確地反映運動檢測結果，可實現(xiàn)精確的幀間運動檢測(Sub-Frame Motion Detection)的功能，從而提高運動檢測的精度。2、 本發(fā)明的感光模塊較現(xiàn)有感光器只多了一個或多個感光像素陣列， 每個像素陣列的結構與普通感光器是基本一致的，或者根本不增加感光像 素陣列，而是在單個陣列上劃分出作用不同的感光區(qū)域，所以完全可以利 用生產普通感光器的工藝、技術、材料等來生產本發(fā)明的感光傳感器。3、 本發(fā)明較現(xiàn)有采用其他運動感應器件如陀螺儀、加速度檢測儀的方 案，能夠實現(xiàn)設備結構的簡化，降低了產品的成本。
圖1至圖3為本發(fā)明感光傳感器的三種實施例的功能框圖； 圖4為本發(fā)明圖像處理裝置及圖像捕捉裝置一種實施例的功能框圖； 圖5a和圖5b為本發(fā)明幀間運動檢測的功能示意圖。
具體實施方式本發(fā)明的特征及優(yōu)點將通過實施例結合附圖進行詳細說明。本發(fā)明的感光傳感器包括感光模塊和控制與處理模塊，感光模塊至少 包括第一感光單元和第二感光單元，第一感光單元用于捕捉圖像，第二感 光單元用于檢測圖像的運動或感光傳感器的運動。其中，被檢測的運動信 息包括運動的方向、位移等。第一、二感光單元將采集的光信號轉換成相 應的電信號，控制與處理模塊控制第一、二感光單元輸出電信號，并對其 進行處理以生成運動信號(Motion signal)和圖像信號(Image signal)。 該運動信號反映運動檢測處理結果，用于控制執(zhí)行模塊執(zhí)行相應動作，從 而對被執(zhí)行元件的狀態(tài)進行調控。第一感光單元包括一個用于捕捉圖像信號的感光像素陣列，第二感光 單元則可以包括至少一個或一個以上感光像素陣列，具體在不同的實施例 中，第二感光單元的感光像素陣列均為用于捕捉運動信號的感光像素陣 列，或者，均為用于同時捕捉運動信號和圖像信號的感光像素陣列，或者， 既包含用于捕捉運動信號的感光像素陣列又包含用于同時捕捉運動信號 和圖像信號的感光像素陣列。作為一種改進，第一感光單元和第二感光單元在同一感光像素陣列上 實現(xiàn)，該感光像素陣列被劃分為多個區(qū)域，具體在不同的實施例中，其中 一個區(qū)域用于捕捉圖像信號，其它區(qū)域均為用于捕捉運動信號的區(qū)域，或 者，均為同時用于捕捉運動信號和圖像信號的區(qū)域，或者，既包含用于捕 捉運動信號的區(qū)域又包含用于同時捕捉運動信號和圖像信號的區(qū)域。請參考圖1，在一個實施例的感光傳感器中，控制模塊包括圖像處理 單元、運動檢測單元和控制單元感光模塊包括第一感光單元和第二感光單 元，第一感光單元包括第一感光像素陣列，第二感光單元包括第二感光像 素陣列。第一感光像素陣列的信號輸出端與圖像處理單元連接，第二感光像素陣列的信號輸出端與運動檢測單元連接?？刂茊卧謩e與第一、二感 光像素陣列以及圖像處理單元、運動檢測單元連接。圖像處理單元采用圖像信號處理器件(ISP)或現(xiàn)場可編程器件(FPGA)。運動檢測單元采用微 處理器(MCU)或數(shù)字信號處理器(DSP)或現(xiàn)場可編程器件(FPGA),?？?制單元主要用來控制第一、二感光像素陣列、圖像處理單元、運動檢測單 元及其他相關電路(如行、列解碼器等)正常工作，輸出信號和實現(xiàn)各種 附加功能。運動檢測單元對第二感光像素陣列輸出的信號進行分析，計算 和格式轉換等。圖像處理單元對第一感光像素陣列輸出的信號進行格式轉 換(如從RGB格式變換成YUV格式)，自動曝光控制(Auto Exposure Control),自動平衡控制(Auto Balance Control)等。最后由運動檢測 單元輸出運動信號，由圖像處理單元輸出圖像信號。該運動信號和圖像信號 可由執(zhí)行模塊接收并作出響應，對信號進行處理并控制被執(zhí)行對象執(zhí)行相 應的動作。請參考圖2，與上述實施例不同之處在于，感光模塊只包含一個感光 像素陣列，第一感光單元和第二感光單元均設置在該感光像素陣列上，具 體地，由該感光像素陣列劃分出用于捕捉圖像信號的第一感光區(qū)域和用于 捕捉圖像的運動信號或傳感器的if動信號的第二區(qū)域，圖像處理單元和動檢測單元均與該感光像素陣列的信號輸出端連接，控制單元分別與該感 光像素陣列以及圖像處理單元、運動檢測單元連接?？刂圃摳泄庀袼仃嚵小?圖像處理單元、運動檢測單元及其他相關電路正常工作。請參考圖3，與第一個實施例不同之處在于，控制模塊只包含一處理 單元，該控制單元分別與第一、二感光像素陣列和處理單元連接，第一、 二感光像素陣列的信號輸出端均與處理單元連接。最終由處理單元輸出運 動信號和圖像信號，執(zhí)行機構對運動信號和圖像信號進行響應。在對上述實施例的一種改進方案中，第一感光單元的采樣幀率高于第 二感光單元的采樣幀率。在對上述實施例的另一種改進方案中，第一感光單元與第二感光單元 相緊靠地設置在同一感光芯片表面。如圖4所示，圖像處理裝置包括感光傳感器和執(zhí)行模塊，感光傳感器 包括感光模塊和控制與處理模塊，具體結構可采用前述實施例的形式，執(zhí) 行模塊包括執(zhí)行控制單元和三維執(zhí)行機構，執(zhí)行控制單元根據(jù)控制與處理 模塊產生的運動信號和圖像信號發(fā)出運動控制指令，三維執(zhí)行機構根據(jù)運 動控制指令，帶動被執(zhí)行元件進行三維運動。在采用該圖像處理裝置的一 種圖像捕捉裝置中，被執(zhí)行元件包括透鏡，三維執(zhí)行機構相應運動控制指 令，帶動透鏡進行相應的X、 Y、 Z方向的運動，從而實現(xiàn)防抖功能。圖5a和圖5b示意出本發(fā)明的幀間運動檢測原理，其中，圖5a展示 一種實施例圖像捕捉裝置的視頻模式，圖5b展示一種實施例圖像捕捉裝 置的靜止圖像快照模式。當圖像處理的感光像素陣列的輸出幀率為15幀， 而運動檢測的感光像素陣列的輸出幀率為60幀時，在第一感光單元輸出 一幀圖像的時間段內，第二感光單元輸出四幀圖像(圖中的方塊代表圖像 幀)，通過對這四幀圖像的分析和處理，就可以得到感光器件或物體的運 動方向及位移等，實現(xiàn)運動檢測，及時的通知被執(zhí)行元件對像素陣列輸出 的圖像進行補償校正。本發(fā)明中，不同感光像素陣列/區(qū)域可以擁有不同或相同的陣列大小、 像素點尺寸大小及光譜過濾方法等相關參數(shù)，從而可以根據(jù)產品實際要求 合適配置第一感光單元和第二感光單元，有效獲取圖像信號和運動信號。相比現(xiàn)有的方案，本發(fā)明不只包含用于捕捉圖像的感光單元，還增設 了用于撿測運動的感光單元，由這些感光單元完成光電信號轉換.，感光傳 感器再對所產生的電信號進行處理以獲取運動信號和圖像信號并輸出，從而能較現(xiàn)有技術更準確地反映運動檢測結果，由此而達到更高的檢測精度。 相比采用其他運動感應器件如陀螺儀、加速度檢測儀的方案，能實現(xiàn)設備 結構的簡化，降低了產品例如用于手機的防抖的圖像捕捉設備的成本。以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說 明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術 領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若 干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1. 一種感光傳感器，其特征在于，包括感光模塊，用于進行光電信號轉換，其至少包括第一感光單元和第二感光單元，所述第一感光單元用于捕捉圖像，所述第二感光單元用于檢測圖像的運動或感光傳感器的運動；控制與處理模塊，用于控制所述感光模塊輸出電信號，對所述電信號進行處理以生成運動信號和圖像信號并輸出。
2. 如權利要求1所述的感光傳感器，其特征在于，所述第一感光 單元包括一個用于捕捉圖像信號的感光像素陣列，所述第二感光單元包括 至少一個或一個以上感光像素陣列，所述感光像素陣列均為用于捕捉運動 信號的感光像素陣列，或者，均為用于同時捕捉運動信號和圖像信號的感 光像素陣列，或者，既包含用于捕捉運動信號的感光像素陣列又包含用于 同時捕捉運動信號和圖像信號的感光像素陣列。
3. 如權利要求1所述的感光傳感器，其特征在于，所述第一感光 單元和所述第二感光單元在同一感光像素陣列上實現(xiàn)，所述感光像素陣列 劃分為多個區(qū)域，其中一個區(qū)域用于捕捉圖像信號，其它區(qū)域均為用于捕 捉運動信號的區(qū)域，或者，均為同時用于捕捉運動信號和圖像信號的區(qū)域， 或者，既包含用于捕捉運動信號的區(qū)域又包含用于同時捕捉運動信號和圖 像信號的區(qū)域。
4. 如權利要求1所述的感光傳感器，其特征在于，所述控制與處 理模塊包括圖像處理單元，用于處理所述第一感光單元輸出的電信號以 生成所述圖像信號；運動檢測單元，用于處理所述第二感光單元輸出的電 信號以生成所述圖像信號；控制電路，用于控制所述第一、二感光單元及 所述圖像處理單元和所述運動檢測單元協(xié)同工作。
5. 如權利要求1 4任意一項所述的感光傳感器，其特征在于所 述第一感光單元與所述第二感光單元相緊靠地設置在同一感光芯片表面。
6. 如權利要求1 4任意一項所述的感光傳感器，其特征在于所 述第二感光單元的采樣幀率高于所述第一感光單元的采樣幀率。
7. 如權利要求1 4任意一項所述的感光傳感器，其特征在于，所 述第一感光單元與所述第二感光單元所含感光像素的像素大小、像素數(shù)目 可以相同或不同。
8. —種圖像捕捉裝置，其特征在于，包括感光模塊，用于進行光電信號轉換，其至少包括第二感光單元和第一 感光單元，所述第二感光單元用于檢測圖像的運動或感光傳感器的運動， 所述第一感光單元用于捕捉圖像；控制與處理模塊，用于控制所述感光模塊輸出電信號，對所述電信號 進行處理以生成運動信號和圖像信號并輸出；光學鏡頭，用于使被拍攝物體成像于所述感光模塊上；以及執(zhí)行模塊，用于響應所述運動信號和圖像信號以對所述光學鏡頭執(zhí)行 相應的動作。
9. 如權利要求8所述的圖像捕捉裝置，其特征在于，所述執(zhí)行模 塊包括執(zhí)行控制單元和三維執(zhí)行機構，所述執(zhí)行控制單元用于根據(jù)所述運 動信號和圖像信號發(fā)出運動控制指令，所述三維執(zhí)行機構用于根據(jù)所述運 動控制指令帶動被執(zhí)行對象進行三維運動。
10. 如權利要求9所述的圖像捕捉裝置，其特征在于，所述運動控 制指令為控制所述光學鏡頭運動以實現(xiàn)防抖調整的控制指令。
11. 如權利要求8 10任意一項所述的圖像捕捉裝置，其特征在于， 所述第一感光單元與所述第二感光單元相緊靠地設置在同一感光芯片表 面。
12. 如權利要求8 10任意一項所述的圖像捕捉裝置，其特征在于， 所述第二感光單元的采樣幀率高于所述第一感光單元的采樣幀率。
13. 如權利要求8 10任意一項所述的圖像捕捉裝置，其特征在于， 所述第一感光單元與所述第二感光單元所含感光像素的像素大小、像素數(shù) 目可以相同或不同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種感光傳感器，包括感光模塊，用于進行光電信號轉換，其至少包括第一感光單元和第二感光單元，第一感光單元用于捕捉圖像，第二感光單元用于檢測圖像的運動或感光傳感器的運動；控制與處理模塊，用于控制感光模塊輸出電信號，對電信號進行處理以生成運動信號和圖像信號并輸出。本發(fā)明還公開了一種采用該感光傳感器的圖像捕捉裝置。通過增設用于檢測圖像的運動或感光傳感器的運動的第二感光單元，感光傳感器能同時輸出運動信號和圖像信號，由此能達到更高的檢測精度，且結構較簡單、制造成本低。
文檔編號H04N5/232GK101257581SQ20081008702
公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月26日 優(yōu)先權日2008年3月26日
發(fā)明者劉鐵鋼, 林小軍, 范健明, 范永明, 鄭國星 申請人:香港應用科技研究院有限公司