專利名稱：圖像傳感器優(yōu)化的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要地涉及數碼攝影和圖像傳感器優(yōu)化，并且更具體地涉及滿阱容量(full well)優(yōu)化,但并不局限于此。
背景技術：
在數碼攝影領域中，術語滿阱容量可以定義為每個像素在飽和之前可以保持的最大信號或者電子數目。這對圖像傳感器動態(tài)范圍具有影響。在設計圖像傳感器時必須做出的決策之一是在滿阱容量、低光條件下的性能(轉換增益每個電子如何生成高信號電壓)和缺陷像素密度之間的折衷。向像素施加的電壓越高，可以實現的滿阱容量越高。然而更高電壓可能增加像素的缺陷密度。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的第一示例方面，提供一種裝置，該裝置包括多個光電檢測器，配置成將它們所暴露于的光轉換成用于圖像生成信號，其中光電檢測器被配置成使用局部優(yōu)化的飽和信號。根據本發(fā)明的第二示例方面，提供一種方法，該方法包括使圖像傳感器的光電檢測器暴露于光以獲得圖像數據，以及在光電檢測器中使用局部優(yōu)化的飽和信號。根據本發(fā)明的第三示例方面，提供一種置，該裝置包括 至少一個處理器；以及包括計算機程序代碼的至少一個存儲器；該至少一個存儲器和該計算機程序代碼被配置成與至少一個處理器一起使該裝置執(zhí)行控制包括光電檢測器的圖像傳感器，確定當前圖像捕獲條件，以及基于確定的圖像捕獲條件控制圖像傳感器的光電檢測器以在局部優(yōu)化的飽和信號與全局優(yōu)化的飽和信號之間改變。根據本發(fā)明的第四示例方面，提供一種方法，該方法包括控制包括光電檢測器的圖像傳感器，確定當前圖像捕獲條件，以及基于確定的圖像捕獲條件控制圖像傳感器的光電檢測器以在局部優(yōu)化的飽和信號與全局優(yōu)化的飽和信號之間改變。根據本發(fā)明的第五示例方面，提供一種在計算機可讀介質上實現的計算機程序，該計算機程序包括計算機可執(zhí)行程序代碼，該計算機可執(zhí)行程序代碼在由裝置的至少一個處理器執(zhí)行時使裝置執(zhí)行控制包括光電檢測器的圖像傳感器，
確定當前圖像捕獲條件，以及基于確定的圖像捕獲條件控制圖像傳感器的光電檢測器以在局部優(yōu)化的飽和信號與全局優(yōu)化的飽和信號之間改變。根據本發(fā)明的又一示例方面，提供一種存儲器介質，該存儲器介質載有第五示例方面的計算機程序。已經在前文中舉例說明本發(fā)明的不同非限制示例方面。


將參照附圖僅通過示例描述本發(fā)明圖IA圖示了根據示例實施例的全局飽和信號優(yōu)化的示例； 圖IB圖示了根據示例實施例的局部飽和信號優(yōu)化的示例；圖2示出了根據示例實施例的流程圖； 圖3A示出了根據示例實施例的流程圖；圖3B示出了根據示例實施例的流程圖；圖4示出了根據示例實施例的裝置的框圖；以及圖5示出了根據示例實施例的傳感器的框圖。
具體實施例方式在說明書中參考“一個實施例”或者“實施例”或者“示例實施例”意味著關于該實施例描述的特定特征、結構或者特性包含于本發(fā)明的至少一個實施例中。在說明書中的各處出現短語“在實施例中”未必都指代相同實施例，并且單獨或者替代實施例未相互排除其它實施例。在示例實施例中，使用基于光電門(photogate)的像素。光電門使得圖像傳感器的每個像素能夠用它們自己的驅動電壓來驅動。例如，這允許飽和信號的像素方面的優(yōu)化以及滿阱容量。必須注意光電門僅為一個示例，并且其它實施例可以使用一些其他類型的光電檢測器或者光檢測元件。在示例實施例中，在圖像傳感器平面之上優(yōu)化圖像傳感器像素參數。在示例實施例中，在像平面/圖像傳感器區(qū)域之上優(yōu)化傳感器滿阱容量/飽和信號，使得它對應于典型相機行為，其中系統(tǒng)相對照度從圖像中心朝著像平面的角落逐漸下降。圖IA圖示了根據示例實施例的全局飽和信號優(yōu)化的示例。虛線11示出了作為與圖像中心的距離的函數的最大信號(滿阱容量)，并且實線12示出了作為與圖像中心的距離的函數的曝光水平。在這一情況下，最大信號在像平面之上恒定。由于光學和傳感器相對照度(陰影、虛光)，曝光水平12朝著像平面的角落降低。降低相對照度的主要光學原因是光余弦定律和虛光。主要的傳感器相關的原因實際上在于當光線以較高的角度到達傳感器表面時傳感器響應降低。圖IB圖示了根據示例實施例的局部飽和信號優(yōu)化的示例。虛線15示出了作為與圖像中心的距離的函數的最大信號(滿阱容量)，并且實線12示出了作為與圖像中心的距離的函數的曝光水平。在這一情況下，針對像平面的不同部分，分別優(yōu)化最大信號，使得最大信號在圖像中心處比在角落里(即當與圖像中心的距離增加時)更高。當將傳感器與實用透鏡一起使用時，傳感器的中心和角落區(qū)域在曝光時飽和。以這一方式，當與圖IA中的示例相比時，可以在像平面之上實現更高的曝光水平。此外還可以避免或者至少減小不良相對照度所引起的噪音圖像角落。圖2示出了圖示根據示例實施例的局部飽和信號優(yōu)化的流程圖。在階段21，將像平面劃分成多個子塊或者區(qū)域。在示例實施例中，子塊包括一個像素?？商鎿Q地，子塊可以包括多個像素，例如四個像素。在階段23，針對每個子塊或者區(qū)域分別執(zhí)行飽和信號優(yōu)化，使得不同區(qū)域中的飽和信號獨立于其它區(qū)域中的飽和信號。在示例實施例中，局部優(yōu)化的飽和信號使得像平面的中心部分中的飽和信號高于像平面的角落區(qū)域中的飽和信號。在示例實施例中，系統(tǒng)根據當前圖像捕獲條件在全局與局部飽和信號優(yōu)化之間切換。圖像捕獲條件例如可以是照度條件或者曝光條件。圖3A示出了根據這樣的示例實施例的流程圖。在階段31，確定圖像捕獲條件。在示例實施例中，完成圖像捕獲條件的確定以 使得無需增益的所有情況視為具有“亮光照度條件”，而所有其它情況視為具有“低光照度條件”。也可以使用其它方法或者標準。在低光條件下，在階段32，使用全局優(yōu)化的飽和信號。在亮光條件下，在階段33，使用局部優(yōu)化的飽和信號。例如，當從亮光向低光變化時，系統(tǒng)從全局飽和信號優(yōu)化向局部飽和信號優(yōu)化切換并且反之亦然。局部和全局飽和信號例如可以與圖IA和IB中所示局部和全局飽和信號相似。將注意這僅為示例并且可以存在其它替換?？商鎿Q的系統(tǒng)可以在模式之間逐漸切換，即系統(tǒng)可以從全局飽和信號優(yōu)化向局部飽和信號優(yōu)化逐漸切換，并且反之亦然。圖3B示出了根據這樣的示例實施例的流程圖。在階段35，檢測到正在變化的圖像捕獲條件，并且在階段36，系統(tǒng)在局部與全局優(yōu)化的飽和信號之間逐漸改變。通過局部飽和信號優(yōu)化而獲得的優(yōu)點在于可以在圖像角落中提高信噪比而不是僅糾正亮度。以這一方式，可以獲得更佳圖像質量和在暗電流與滿阱容量之間的更佳折衷。此外，在局部優(yōu)化飽和信號時，可以針對飽和信號和虛光/陰影減小二者優(yōu)化在像平面(或者傳感器尺寸)之上的曝光水平。缺陷像素通常僅在低光條件下成問題。在亮光下，像素信號電平如此之高以至于缺陷像素不可見或者可以容易糾正它們。在亮光下，也有可能使用更長曝光時間而未產生由于手顫而模糊的圖像。當照度足夠低時，曝光時間達到它的最大值(受手顫限制)，并且不可能再增加它。因此，局部飽和信號優(yōu)化很好地適合于亮光條件，而全局飽和信號可更好地適合于低光條件。在包括根據照度條件在局部優(yōu)化的飽和信號與全局優(yōu)化的飽和信號之間切換的實施例中考慮這一點。本發(fā)明的至少一些特征可以由軟件、硬件、應用邏輯或者軟件、硬件和/或應用邏輯的組合來實現。軟件、應用邏輯和/或硬件可以駐留于任何適當成像裝置(例如相機)或者具有成像能力的移動電話或便攜計算設備上。在示例實施例中，在各種常規(guī)計算機可讀介質的任意一個上維護應用邏輯、軟件或者指令集。在本文的上下文中，“計算機可讀介質”可以是可以包含、存儲、通信、傳播或者傳送指令的任何介質，指令由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者設備(例如相機或者其它成像裝置)使用或者與指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者設備結合使用，在下圖7中描述和描繪了成像裝置的一個示例。計算機可讀介質可以是數字數據儲存器(例如數據盤片或者磁盤)、光存儲器、磁存儲器、全息存儲器、相變存儲器(PCM)或者光磁存儲器?？梢詫⒂嬎銠C可讀介質成形在除了存儲器之外不具有其他實質性功能的設備中，或者可以將其形成為具有其他功能的設備的一部分，包括但不限于計算機的存儲器、芯片集以及電子設備的子組裝。圖4示出了根據示例實施例的裝置40的框圖。裝置例如可以是相機、移動電話、電子通信設備或者具有成像能力的便攜計算設備。裝置400是物理有形物體并且包括相機模塊42和配置成存儲計算機程序代碼(或者軟件)47的至少一個存儲器46。裝置40還包括至少一個處理器41，該處理器用于使用計算機程序代碼47來控制裝置40的操作中的至少一部分操作。相機模塊42包括相機透鏡44和相機傳感器43。相機模塊42被配置成使用透鏡44和傳感器43來捕獲圖像。傳感器包括多個光電檢測器(例如光電門)，這些光電檢測器 配置成將它們所暴露于的光轉換成用于圖像生成的信號。至少一個處理器41可以是主控單元(MCU)?？商鎿Q地，至少一個處理器41可以是微處理器、數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列、微控制器或者這樣的單元的組合。圖4示出了一個處理器41，但是裝置40可以包括多個處理器41。至少一個存儲器46例如可以是隨機存取存儲器、閃存、硬盤、硬盤陣列、光學存儲器、記憶棒、記憶卡和/或磁存儲器。本領域技術人員理解除了圖4中所示元件之外，裝置40還可以包括其它元件，例如如用戶接口、顯示器以及通信單元和諸如輸入/輸出(I/O)電路、存儲器芯片等其它附加電路。此外，裝置40還可以包括一次性或者可再充電電池(未示出)以便向裝置40供電。在裝置中包括的通信單元例如可以是無線電接口模塊，例如WLAN、藍牙、GSM/GPRS、CDMA,WCDMA或者LTE無線電模塊。這樣的通信單元可以集成到裝置40中或者可以集成到可以被插入到裝置40的合適的槽或端口中的適配器、卡等中。通信單元可以支持一種無線電接口技術或者多種技術，并且可以有一個或者多個這樣的通信單元。關于本發(fā)明的至少一些示例實施例的操作，當計算機程序代碼47由至少一個處理器41執(zhí)行時，這使裝置40實施圖像傳感器43的飽和信號/滿阱容量的控制。圖5示出了根據示例實施例的圖像傳感器50的框圖。將注意這僅為本發(fā)明的實施例可以使用于其中的傳感器的示例，并且也可以使用一些其它種類的傳感器。傳感器50包括像素/靈敏區(qū)域51，該區(qū)域包括配置成捕獲到達傳感器的光線的光檢測元件(例如光電門)。此外，傳感器50包括模數轉換器52、至外部部件的接口 53和控制單元54。模數轉換器52被配置成將捕獲的光信號轉換成數字形式。接口 53被配置成例如輸出捕獲的圖像數據。接口也可以用于從外部部件接收指令或者控制信號?？刂茊卧?4被配置成控制傳感器的操作并且可以被配置成提供根據本發(fā)明各種實施例的功能。此外，控制單元54還可以被配置成提供其它功能。已經呈現各種實施例。應當理解在本文中，使用詞語“包括”、“包含”和“含有”分別作為不意圖排他的開放式結尾表述。通過本發(fā)明具體實現和實施方式的非限制性示例的方式，前述描述提供了執(zhí)行本發(fā)明的發(fā)明人當前想到最佳模式的完整并且有益的描述。然而本領域技術人員清楚本發(fā)明不限于上文呈現的實施例的細節(jié)，而是可以在使用等效手段的其它實施例中或者在實施例的不同組合中實現，而不脫離本發(fā)明的特征。也注意到上述實施例僅用來說明在本發(fā)明的實現中可以利用的所選方面或者步驟?？梢詢H參照本發(fā)明的某些示例實施例呈現一些 特征。應當理解對應特征也可以適用于其它實施例。 另外，可以使用本發(fā)明的上文公開的實施例的一些特征而受益，無需相應地使用其他特征。這樣，前文描述應當僅僅視為用于舉例說明而并非限制本發(fā)明的原理。因此，本發(fā)明的范圍僅受所附專利權利要求限制。
權利要求
1.一種裝置，包括 多個光電檢測器，配置成將光轉換成用于圖像生成的信號，所述多個光電檢測器暴露于所述光中，其中 所述光電檢測器被配置成使用局部優(yōu)化的飽和信號。
2.根據權利要求I所述的裝置，其中所述光電檢測器形成被劃分成兩個或者多個區(qū)域的像平面，并且其中所述局部優(yōu)化的飽和信號使得不同區(qū)域中的光電檢測器的飽和信號獨立于其它區(qū)域中的飽和信號。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中所述兩個或者多個區(qū)域各自包括一個像素。
4.根據權利要求1-3中的任一項所述的裝置，其中所述光電檢測器形成具有中心部分和角落區(qū)域的像平面，并且其中所述局部優(yōu)化的飽和信號使得所述中心部分中的光電檢測器與所述角落區(qū)域中的光電檢測器相比使用飽和度更高的信號。
5.根據權利要求1-4中的任一項所述的裝置，其中所述光電檢測器被配置成在亮光條件下使用局部優(yōu)化的飽和信號，并且在低光條件下使用全局優(yōu)化的飽和信號。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的裝置，還包括 處理單元，配置成控制所述光電檢測器使用局部優(yōu)化的飽和信號。
7.根據權利要求6所述的裝置，其中所述處理單元被配置成 確定當前圖像捕獲條件，以及 基于確定的圖像捕獲條件控制所述光電檢測器在局部優(yōu)化的飽和信號與全局優(yōu)化的飽和信號之間改變。
8.根據權利要求7所述的裝置，其中所述圖像捕獲條件是照度條件或者曝光條件。
9.根據權利要求7所述的裝置，其中所述處理單元被配置成 控制所述光電檢測器在局部優(yōu)化的飽和信號與全局優(yōu)化的飽和信號之間逐漸改變。
10.根據權利要求5-9中的任一項所述的裝置，其中所述全局優(yōu)化的飽和信號使得所有光電檢測器使用相同飽和信號。
11.根據權利要求1-10中的任一項所述的裝置，其中所述裝置是圖像傳感器。
12.根據權利要求1-10中的任一項所述的裝置，其中所述裝置是電子通信設備。
13.—種方法,包括 使圖像傳感器的光電檢測器暴露于光中以獲得圖像數據，以及 在所述光電檢測器中使用局部優(yōu)化的飽和信號。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述光電檢測器形成被劃分成兩個或者多個區(qū)域的像平面，并且其中所述局部優(yōu)化的飽和信號使得不同區(qū)域中的光電檢測器的飽和信號獨立于其它區(qū)域中的飽和信號。
15.根據權利要求13-14中的任一項所述的方法，其中所述光電檢測器形成具有中心部分和角落區(qū)域的像平面，并且其中所述局部優(yōu)化的飽和信號使得所述中心部分中的光電檢測器與所述角落區(qū)域中的光電檢測器相比使用飽和度更高的信號。
16.根據權利要求13-15中的任一項所述的方法,還包括在亮光條件下在所述光電檢測器中使用局部優(yōu)化的飽和信號，并且在低光條件下在所述光電檢測器中使用全局優(yōu)化的飽和信號。
17.根據權利要求13-16中的任一項所述的方法，還包括確定當前圖像捕獲條件，以及 基于確定的圖像捕獲條件控制所述光電檢測器在局部優(yōu)化的飽和信號與全局優(yōu)化的飽和信號之間改變。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述圖像捕獲條件是照度條件或者曝光條件。
19.根據權利要求17所述的方法，還包括 控制所述光電檢測器在局部優(yōu)化的飽和信號與全局優(yōu)化的飽和信號之間逐漸改變。
20.一種裝置,包括 至少一個處理器；以及 包括計算機程序代碼的至少一個存儲器； 所述至少一個存儲器和所述計算機程序代碼被配置成與所述至少一個處理器一起使所述裝置執(zhí)行 控制包括光電檢測器的圖像傳感器， 確定當前圖像捕獲條件，以及 基于確定的圖像捕獲條件控制所述圖像傳感器的所述光電檢測器在局部優(yōu)化的飽和信號與全局優(yōu)化的飽和信號之間改變。
21.根據權利要求20所述的裝置，其中所述至少一個存儲器和所述計算機程序代碼還被配置成與所述至少一個處理器一起使所述裝置執(zhí)行 控制所述光電檢測器在局部優(yōu)化的飽和信號與全局優(yōu)化的飽和信號之間逐漸改變。
22.—種方法,包括 控制包括光電檢測器的圖像傳感器， 確定當前圖像捕獲條件，以及 基于確定的圖像捕獲條件控制所述圖像傳感器的所述光電檢測器在局部優(yōu)化的飽和信號與全局優(yōu)化的飽和信號之間改變。
23.根據權利要求22所述的方法，還包括 控制所述光電檢測器在局部優(yōu)化的飽和信號與全局優(yōu)化的飽和信號之間逐漸改變。
全文摘要
一種裝置包括多個光電檢測器，配置成將光轉換成用于圖像生成的信號，所述多個光電檢測器暴露于所述光，其中光電檢測器被配置成使用局部優(yōu)化的飽和信號。該裝置例如可以是圖像傳感器或者電子通信設備。
文檔編號H04N5/355GK102823235SQ201080065874
公開日2012年12月12日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權日2010年3月29日
發(fā)明者J·阿拉卡呂, E·薩爾梅林 申請人:諾基亞公司