圖像傳感器和包括它的攝影裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及圖像傳感器及包括它的攝影裝置，具體涉及在圖像傳感器內(nèi)內(nèi)置能夠控制光圈的增益控制部而使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，且獨(dú)立地控制自動(dòng)光圈鏡頭的動(dòng)作和增益控制部的動(dòng)作，從而能夠準(zhǔn)確地控制光圈的技術(shù)。本發(fā)明包括：圖像陣列，接收被拍攝體的視頻影像信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像數(shù)據(jù)；增益控制部，控制數(shù)字影像數(shù)據(jù)的增益；寄存器，存儲(chǔ)針對(duì)光圈的動(dòng)作以及增益控制部的增益值的設(shè)定數(shù)據(jù)；以及光圈控制部，與存儲(chǔ)于寄存器的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)地生成脈沖信號(hào)，上述脈沖信號(hào)用于獨(dú)立地控制光圈的動(dòng)作以及上述增益控制部的動(dòng)作速度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】圖像傳感器和包括它的攝影裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像傳感器及包括它的攝影裝置，尤其涉及將外部的光學(xué)影像信號(hào)轉(zhuǎn) 換為電影像信號(hào)的圖像傳感器的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] -般來(lái)說(shuō)，圖像傳感器是將外部的光學(xué)影像信號(hào)轉(zhuǎn)換為電影像信號(hào)的裝置。尤其， CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器是利用CMOS制作技術(shù)而制成的圖像傳感器。在 CMOS圖像傳感器中，各像素（Pixel)使用如下方式，S卩：利用光電二極管將由被拍攝體的對(duì) 應(yīng)部分輻射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電子之后進(jìn)行存儲(chǔ)，并將與所積累的電子的數(shù)量成正比地呈現(xiàn) 的電荷量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并輸出。
[0003] 圖像傳感器大致分為使用互補(bǔ)MOS (CMOS ;互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）技術(shù)的CMOS 圖像傳感器和使用電荷耦合器件（CCD ;Charge Coupled Device)技術(shù)的CCD圖像傳感器， 而這些都使用半導(dǎo)體技術(shù)來(lái)制作。
[0004] 這些CMOS圖像傳感器為廣泛使用于例如移動(dòng)電話(huà)（Mobile Phone)、個(gè)人計(jì)算機(jī) (Personal Computer)用攝像頭（Camera)、攝像機(jī)及數(shù)碼照相機(jī)等各種電子產(chǎn)品的設(shè)備 (Device)。
[0005] 由于CMOS圖像傳感器與以往用作圖像傳感器的C⑶相比，具有驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)便，且 能夠集成于具有信號(hào)處理電路（Signal Processing Circuit)的芯片的優(yōu)點(diǎn)，因而能夠形 成片上系統(tǒng)（SoC，System On Chip)，由此使模塊的小型化成為可能。另外，由于能夠互換性 地使用以往建立（Set-up)的CMOS技術(shù)，因而具有能夠降低制造成本等很多優(yōu)點(diǎn)，需求也正 與日俱增。
[0006] 通常，如數(shù)碼照相機(jī)、攝像機(jī)以及安裝了照相機(jī)功能的便攜式終端等那樣包括圖 像傳感器的攝影裝置利用圖像傳感器拍攝通過(guò)鏡頭而攝入的影像，并獲得影像信號(hào)。另外， 將上述影像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像數(shù)據(jù)，并以預(yù)覽（preview)畫(huà)面的方式顯示于液晶畫(huà)面。在 顯示了預(yù)覽影像的狀態(tài)下，若用戶(hù)按壓快門(mén)鍵（shutter key)，則影像數(shù)據(jù)會(huì)被影像壓縮而 存儲(chǔ)為照片數(shù)據(jù)。
[0007] 圖1為涉及現(xiàn)有的包括圖像傳感器的攝影裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0008] 現(xiàn)有的攝影裝置包括自動(dòng)光圈鏡頭（Auto IRIS lens) 10、主體部20以及顯示部 30。在此，主體部20包括圖像傳感器21、增益控制部22以及驅(qū)動(dòng)部23。
[0009] 在此，自動(dòng)光圈鏡頭10根據(jù)被拍攝體的光源種類(lèi)來(lái)改變透射至圖像傳感器21的 表面的光的波長(zhǎng)，來(lái)調(diào)節(jié)光量。
[0010] 圖像傳感器21拍攝通過(guò)自動(dòng)光圈鏡頭10輸入的視頻影像信號(hào)。在此，現(xiàn)有的圖 像傳感器21能夠由電荷f禹合器件（CO), Charge Coupled Device)圖像傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0011] 另外，增益控制部22控制圖像傳感器21的輸出影像的模擬（analogue)增益，并 向顯示部30輸出。另外，驅(qū)動(dòng)部23與圖像傳感器21的輸出相對(duì)應(yīng)地控制自動(dòng)光圈鏡頭10 的動(dòng)作。另外，顯示部30在顯示器上顯示增益控制部22的輸出影像。
[0012] 這種現(xiàn)有的攝影裝置將圖像傳感器21和增益控制部22分別設(shè)置。由此，具有能 夠與增益控制部22的輸出分開(kāi)地獨(dú)立控制自動(dòng)光圈鏡頭10的優(yōu)點(diǎn)。
[0013] 但現(xiàn)有的攝影裝置為了控制光圈鏡頭10而具有單獨(dú)的后端芯片（Backend Chip)，從而導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格的上升。另外，現(xiàn)有的攝影裝置與圖像傳感器21分開(kāi)地具有增益 控制部22。
[0014] 在攝影裝置中分開(kāi)地具備圖像傳感器21和增益控制部22的情況下，攝影裝置的 尺寸變大，攝像頭的實(shí)現(xiàn)費(fèi)用增加。不僅如此，由于連結(jié)各結(jié)構(gòu)用的各種線(xiàn)路的增加而無(wú)法 簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)攝影裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明具有如下特征，即，在圖像傳感器內(nèi)內(nèi)置能夠控制光圈（IRIS)的增益控制 部，使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，且獨(dú)立地控制自動(dòng)光圈鏡頭的動(dòng)作和增益控制部的動(dòng)作，由此能夠準(zhǔn)確地 控制光圈。
[0016] 本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器的特征在于，包括：圖像陣列，該圖像陣列接收被拍 攝體的視頻影像信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像數(shù)據(jù)；增益控制部，該增益控制部控制數(shù)字影像數(shù) 據(jù)的增益；寄存器，該寄存器存儲(chǔ)針對(duì)光圈的動(dòng)作和增益控制部的增益值的設(shè)定數(shù)據(jù)；以 及光圈控制部，該光圈控制部與存儲(chǔ)于寄存器的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)地生成脈沖信號(hào)，上述脈沖信 號(hào)用于獨(dú)立地控制光圈的動(dòng)作和增益控制部的動(dòng)作速度。
[0017] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的特征在于，包括：自動(dòng)光圈鏡頭，該自動(dòng)光 圈鏡頭拍攝視頻影像信號(hào)，并調(diào)節(jié)通過(guò)光圈射入的光量；圖像傳感器，該圖像傳感器接收視 頻影像信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像數(shù)據(jù)，控制數(shù)字影像數(shù)據(jù)的增益，生成用于獨(dú)立地控制光圈 的動(dòng)作和上述增益控制動(dòng)作的脈沖信號(hào)；以及驅(qū)動(dòng)部，該驅(qū)動(dòng)器與脈沖信號(hào)的脈沖占空比 相對(duì)應(yīng)地輸出控制光圈的驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0018] 本發(fā)明提供如下效果。
[0019] 第一，在圖像傳感器內(nèi)內(nèi)置能夠控制光圈的增益控制部，使得系統(tǒng)簡(jiǎn)化，從而能夠 降低制造成本。
[0020] 第二，提供單獨(dú)地控制自動(dòng)光圈鏡頭的動(dòng)作和增益控制部的動(dòng)作，從而能夠準(zhǔn)確 地控制光圈的效果。
[0021] 另外，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例用于例示的目的，只要是所屬領(lǐng)域技術(shù)人員，就能通過(guò) 所附的發(fā)明要求保護(hù)范圍的技術(shù)思想與范圍來(lái)進(jìn)行多種修改、變更、代替以及附加，而此類(lèi) 修改、變更等應(yīng)視為屬于發(fā)明要求保護(hù)范圍。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為現(xiàn)有的包括圖像傳感器的攝影裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0023] 圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的包括圖像傳感器的攝影裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0024] 圖3為用于說(shuō)明圖2的自動(dòng)光圈鏡頭的光圈驅(qū)動(dòng)電壓的圖。
[0025] 圖4至圖6為用于說(shuō)明圖2的光圈控制部的動(dòng)作的圖。
[0026] 圖7為用于說(shuō)明圖2的光圈控制部的增益控制動(dòng)作的圖。
[0027] 圖8至圖10為圖2的驅(qū)動(dòng)部的詳細(xì)電路圖。
[0028] 圖11至圖13為圖2和圖9所示的光圈控制部的詳細(xì)電路圖以及波形圖。
[0029] 圖14為用于說(shuō)明圖9及圖10所示的光圈控制部的動(dòng)作的流程圖。
[0030] (附圖標(biāo)記的說(shuō)明）
[0031] 100 :自動(dòng)光圈鏡頭（Auto IRIS lens) ;200 :攝像頭模塊；300 :顯示部；210 :圖像 傳感器；230 :驅(qū)動(dòng)部；211 :圖像陣列；212 :增益控制部；213 :圖像處理部；214 :光圈控制 部；215 :寄存器。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0033] 圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的包括圖像傳感器的攝影裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0034] 本發(fā)明的實(shí)施例的攝影裝置包括自動(dòng)光圈鏡頭（Auto IRIS lens) 100、攝像頭模 塊200以及顯示部300。在此，攝像頭模塊200包括圖像傳感器210和驅(qū)動(dòng)部230。另外， 圖像傳感器210包括圖像陣列211、增益控制部212、圖像處理部213、光圈控制部214以及 寄存器215。
[0035] 在此，自動(dòng)光圈鏡頭100根據(jù)被拍攝體的光源的種類(lèi)來(lái)改變透射至圖像傳感器 210的表面的光的波長(zhǎng)，來(lái)調(diào)節(jié)光量。
[0036] 圖像傳感器210拍攝通過(guò)自動(dòng)光圈鏡頭100而輸入的視頻影像信號(hào)。在此，本發(fā) 明的實(shí)施例的圖像傳感器210可以利用電荷f禹合器件（Charge Coupled Device ;CCD)圖 像傳感器和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（Complementary Metal Oxide Semiconductor ;CM0S) 圖像傳感器等，本發(fā)明的實(shí)施例以圖像傳感器210利用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器 (CIS ;CM0S Image Sensor)組成為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0037] 圖像陣列211通過(guò)自動(dòng)光圈鏡頭100拍攝被拍攝體來(lái)接收視頻影像信號(hào)的輸入并 轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。另外，圖像陣列211將所輸入的影像信號(hào)向增益控制部212輸出。另外，增 益控制部212基于亮度信息，在圖像陣列211的輸出影像中控制模擬增益，并向圖像處理部 213輸出。
[0038] 圖像處理部213對(duì)從增益控制部212施加的影像信號(hào)進(jìn)行修正，并進(jìn)行控制，以便 能夠使清晰畫(huà)質(zhì)的影像顯示于顯示部300。除此之外，圖像處理部213對(duì)亮度和顏色處理進(jìn) 行修正，還能夠支持自動(dòng)白平衡（AWB)、自動(dòng)曝光（AE)、伽馬修正、顏色修正、插值法、鏡像 處理（Mirror)以及影像格式的確定等特殊處理功能。
[0039] 光圈控制部214與增益控制部212輸出的增益值相對(duì)應(yīng)地控制驅(qū)動(dòng)部230的動(dòng) 作。此時(shí)，用于控制光圈的動(dòng)作以及增益控制部212的動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)信息存儲(chǔ)于寄存器215。 光圈控制部214基于存儲(chǔ)在寄存器215的信息來(lái)獨(dú)立地控制增益控制部212的動(dòng)作和驅(qū)動(dòng) 部230的動(dòng)作，從而使增益控制部212的輸出對(duì)光圈的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的影響最小化。
[0040] 另外，驅(qū)動(dòng)部230與光圈控制部214的輸出相對(duì)應(yīng)地生成驅(qū)動(dòng)電壓V_DRV，并利用 上述驅(qū)動(dòng)電壓V_DRV來(lái)控制自動(dòng)光圈鏡頭100的光圈的動(dòng)作。另外，顯示部300將圖像處 理部213的輸出影像顯示在顯示器。
[0041] 攝影裝置是指拍攝被拍攝體并將所生成的影像信號(hào)經(jīng)過(guò)規(guī)定的信號(hào)處理之后記 錄于記錄介質(zhì)的裝置。被拍攝體的拍攝通過(guò)攝影裝置所具備的拍攝元件來(lái)完成。作為攝影 裝置的例子，可以舉出照相機(jī)、CCTV(closed circuit television;閉路電視)等。在公寓、 百貨公司、住宅等室內(nèi)或室外設(shè)置有以晝夜的警備為目的的監(jiān)視攝像頭。
[0042] 為了使攝影裝置更加鮮明地拍攝被拍攝體，必須將射入到拍攝元件的光量維持為 適當(dāng)?shù)牧俊榇?，攝影裝置具備用于調(diào)節(jié)射入到拍攝元件的光量的自動(dòng)光圈鏡頭100。
[0043] 攝影裝置提供如下功能：自動(dòng)地對(duì)自動(dòng)光圈鏡頭100的光圈的開(kāi)閉量進(jìn)行調(diào)節(jié)， 使得射入到拍攝元件的光量最優(yōu)化。即，針對(duì)圖像傳感器210的自動(dòng)曝光（AE)無(wú)法調(diào)節(jié)的 區(qū)域，根據(jù)影像的明暗來(lái)打開(kāi)光圈或關(guān)閉光圈，從而將影像的亮度維持恒定。例如，在被拍 攝體暗的情況、即在照度低的情況下，打開(kāi)光圈而使得射入到拍攝元件的光量增加，而在被 拍攝體亮的情況、即在照度高的情況下，關(guān)閉光圈而使得射入到拍攝元件的光量減少。
[0044] 自動(dòng)光圈鏡頭100的光圈依照驅(qū)動(dòng)電壓V_DRV來(lái)動(dòng)作，如圖3所示，具有滯后 (Hysteresis)特性。即，若驅(qū)動(dòng)電壓V_DRV的電壓電平為電壓V2以上，則光圈打開(kāi)，若驅(qū)動(dòng) 電壓V_DRV的電壓電平在電壓VI以下，則光圈關(guān)閉。
[0045] 但在增益控制部212所輸出的增益（Gain)信號(hào)對(duì)驅(qū)動(dòng)部230產(chǎn)生影響的情況下， 增益控制部212和光圈的動(dòng)作會(huì)同時(shí)進(jìn)行。在這種情況下，當(dāng)從明亮的環(huán)境變化為黑暗的 環(huán)境時(shí)，在光圈打開(kāi)至最大尺寸之前，增益控制部212的增益先上升，而會(huì)使噪聲增加。另 夕卜，當(dāng)從黑暗的環(huán)境變化為明亮的環(huán)境時(shí)，在增益控制部212的增益降至最小值之前，光圈 首先關(guān)閉至最小尺寸。在這種情況下，即使在明亮的地方，也會(huì)應(yīng)用增益而使噪聲增加。
[0046] 因此，本發(fā)明的實(shí)施例利用光圈控制部214,與增益控制部212的增益相關(guān)聯(lián)地獨(dú) 立控制光圈的動(dòng)作。
[0047] 圖4至圖6為用于說(shuō)明圖2的光圈控制部214的動(dòng)作的圖。
[0048] 光圈控制部214調(diào)節(jié)增益控制部212的動(dòng)作速度，并進(jìn)行控制，以便使增益控制部 212的動(dòng)作和光圈的動(dòng)作不會(huì)重疊。
[0049] 如圖4所示，在亮度信息暗的情況、即在照度低的情況下，使增益控制部212的動(dòng) 作速度變慢，從而能夠確保使光圈充分打開(kāi)的時(shí)間。相反地，如圖5所示，在亮度信息亮的 情況下，使增益控制部212的動(dòng)作速度變快，從而使光圈在增益控制部212的動(dòng)作結(jié)束之后 關(guān)閉。
[0050] 如圖6所示，光圈控制部214將光圈執(zhí)行開(kāi)閉動(dòng)作的亮度目標(biāo)值和調(diào)整增益控制 部212的增益值的亮度目標(biāo)值設(shè)定成彼此不同。即，分別指定在一般環(huán)境下的光圈動(dòng)作目 標(biāo)值和在暗環(huán)境下的增益目標(biāo)值，利用兩個(gè)目標(biāo)值使增益控制部212重疊地動(dòng)作的區(qū)間最 小化。在本發(fā)明的實(shí)施例中，以將光圈執(zhí)行開(kāi)閉動(dòng)作的亮度目標(biāo)值設(shè)定為高于增益目標(biāo)值 的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0051] 圖7為用于說(shuō)明圖2的光圈控制部214中的增益控制部212的增益控制動(dòng)作的圖。
[0052] 光圈控制部214如圖7所示那樣控制增益控制部212的動(dòng)作速度。即，光圈控制部 214利用加（Up)速寄存器和降（Down)速寄存器進(jìn)行控制，其中，加速寄存器能夠利用存儲(chǔ) 于內(nèi)部的寄存器215的數(shù)據(jù)對(duì)增益控制部212調(diào)整增益增加的部分的動(dòng)作速度，降速寄存 器能夠利用存儲(chǔ)于內(nèi)部的寄存器215的數(shù)據(jù)對(duì)增益控制部212調(diào)整增益減少的部分的動(dòng)作 速度。例如，為了使光圈控制部214與增益控制部212之間的干涉最小化，光圈控制部214 設(shè)定寄存器215的值，以便使增益控制部212的更新速度在加速時(shí)最小、在降速時(shí)最大。
[0053] 圖8和圖9為涉及圖2的驅(qū)動(dòng)部230的詳細(xì)電路圖。
[0054] 控制光圈的方法大致可分為兩種。即，如圖8所示，驅(qū)動(dòng)部230利用圖像傳感器 210的影像信號(hào)來(lái)控制自動(dòng)光圈鏡頭（以下稱(chēng)之為光圈）100的方式，或者如圖9所示，根據(jù) 從圖像傳感器210施加的脈沖信號(hào)來(lái)控制光圈100的方式。
[0055] 首先，圖8表示利用從圖像傳感器210施加的影像信號(hào)來(lái)控制光圈100的開(kāi)閉動(dòng) 作的方式。
[0056] 驅(qū)動(dòng)部230包括電阻R1、比較器A1，電容器C1以及可變電阻VR1。在此，電阻R1 連接在圖像傳感器210的輸出端與節(jié)點(diǎn)ND1之間。另外，比較器A1對(duì)節(jié)點(diǎn)ND1的輸出和基 準(zhǔn)電壓REF1進(jìn)行比較并放大，而輸出驅(qū)動(dòng)電壓V_DRV。比較器A1的反相端子與節(jié)點(diǎn)ND1相 連接，通過(guò)同相端子來(lái)施加基準(zhǔn)電壓REF1。電容器C1連接在節(jié)點(diǎn)ND1與驅(qū)動(dòng)電壓V_DRV輸 出端之間?？勺冸娮鑆R1連接在比較器A1的同相端子與基準(zhǔn)電壓REF1施加端之間。
[0057] 輸入到驅(qū)動(dòng)部230的影像信號(hào)的亮度越亮，與影像信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓越上升。另 夕卜，比較器A1對(duì)節(jié)點(diǎn)ND1和基準(zhǔn)電壓REF1的電壓差進(jìn)行比較，使得與驅(qū)動(dòng)電壓V_DRV相對(duì) 應(yīng)的電流流過(guò)光圈1〇〇。光圈1〇〇可以利用電流計(jì)（Galvanometer,檢流計(jì))組成，并利用從 驅(qū)動(dòng)部230施加的驅(qū)動(dòng)電壓V_DRV來(lái)控制光圈100的動(dòng)作。
[0058] 例如，在影像信號(hào)的亮度高于基準(zhǔn)電壓REF1的情況下，光圈100會(huì)關(guān)閉，在影像信 號(hào)的亮度低于基準(zhǔn)電壓REF1的情況下，光圈100會(huì)打開(kāi)。在此，關(guān)于向比較器A1的同相端 子施加的基準(zhǔn)電壓REF1，可利用可變電阻VR1對(duì)基準(zhǔn)值進(jìn)行設(shè)定和變更，以便變化為優(yōu)選 的亮度。
[0059] 圖9表示利用從圖像傳感器210施加的脈沖信號(hào)來(lái)控制光圈100的開(kāi)閉動(dòng)作的方 式。
[0060] 驅(qū)動(dòng)部230包括電阻R2、比較器A2以及電容器C2。在此，電阻R2連接在光圈控 制部214的輸出端與節(jié)點(diǎn)ND2之間。
[0061] 利用圖像傳感器210內(nèi)所包含的光圈控制部214,向驅(qū)動(dòng)部230輸出脈沖信號(hào)。光 圈控制部214與當(dāng)前的亮度和用戶(hù)所期望的亮度之差成比例地確定脈沖占空比（Duty)。另 夕卜，光圈控制部214利用上述脈沖占空比來(lái)控制向比較器A2輸出的電流。
[0062] 另外，比較器A2對(duì)節(jié)點(diǎn)ND2的輸出和基準(zhǔn)電壓REF2進(jìn)行比較、放大，并輸出驅(qū)動(dòng) 電壓V_DRV。比較器A2的反相端子與節(jié)點(diǎn)ND2相連接，而通過(guò)同相端子來(lái)施加基準(zhǔn)電壓 REF2。電容器C2連接在節(jié)點(diǎn)ND2與驅(qū)動(dòng)電壓V_DRV輸出端之間。
[0063] 輸入到驅(qū)動(dòng)部230的基準(zhǔn)電壓REF2表示基準(zhǔn)電壓，可利用寄存器215來(lái)設(shè)定為一 個(gè)數(shù)字值。在本發(fā)明的實(shí)施例中，基準(zhǔn)電壓REF2可設(shè)定為電源電壓（VDD)/2的電壓值。
[0064] 另外，比較器A2對(duì)節(jié)點(diǎn)ND2與基準(zhǔn)電壓REF2的電壓差進(jìn)行比較，以便使與驅(qū)動(dòng)電 &V_DRV相對(duì)應(yīng)的電流流過(guò)光圈100。光圈100可以利用電流計(jì)（Galvanometer,檢流計(jì)） 組成，利用從驅(qū)動(dòng)部230施加的驅(qū)動(dòng)電壓V_DRV來(lái)控制光圈100的動(dòng)作。
[0065] 例如，在脈沖信號(hào)的占空比中高區(qū)間比例變多的情況下，光圈100會(huì)關(guān)閉。相反 地，在脈沖信號(hào)的占空比中低區(qū)間比例變多的情況下，光圈100會(huì)打開(kāi)。
[0066] 圖10的實(shí)施例表示利用脈沖信號(hào)來(lái)控制光圈100的開(kāi)閉動(dòng)作的方式中使用可變 電阻VR2的方式。在圖10的實(shí)施例中，光圈控制部214將當(dāng)前的亮度值轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)， 并向驅(qū)動(dòng)部230輸出。
[0067] 例如，當(dāng)前的亮度越亮，脈沖信號(hào)的占空比中高區(qū)間變得越多，當(dāng)利用可變電阻 VR2使基準(zhǔn)電壓REF3可變而與所期望的亮度相一致時(shí)，光圈100執(zhí)行開(kāi)閉的動(dòng)作。
[0068] S卩，利用可變電阻VR2的改變，向比較器A2的同相端子施加的基準(zhǔn)電壓REF3會(huì)改 變，并利用該值來(lái)確定流過(guò)比較器A2的反相端子的電流。另外，利用比較器A2的輸出，來(lái) 打開(kāi)或關(guān)閉光圈100。
[0069] 圖11至圖12為圖2和圖9所示的光圈控制部214的詳細(xì)電路圖與波形圖。
[0070] 光圈控制部214包括多個(gè)晶體管T1、T2。在此，晶體管T1在電源電壓VDD施加端 和接地電壓端之間串聯(lián)連接。另外，晶體管Τ1經(jīng)由基極端子被施加控制信號(hào)X，晶體管Τ2 經(jīng)由基極端子被施加控制信號(hào)y。另外，晶體管Τ1、晶體管Τ2通過(guò)共同連接端子向光圈100 的節(jié)點(diǎn)ND2輸出控制信號(hào)z。在此，晶體管ΤΙ、T2可以利用雙極結(jié)型晶體管（BJT，Bipolar junction transistor)組成。
[0071] 例如，在光圈控制部214以脈沖形態(tài)施加控制信號(hào)x、且控制信號(hào)y為"0"的情況 下，為晶體管Τ2截止的條件。與此相伴，在控制信號(hào)ζ大于節(jié)點(diǎn)ND2的電壓V3的情況下， 驅(qū)動(dòng)部230動(dòng)作以便關(guān)閉光圈100。
[0072] 另一方面，在光圈控制部214以脈沖形態(tài)施加控制信號(hào)y、且控制信號(hào)X為"1"的 情況下，為晶體管T1截止的條件。與此相伴，在控制信號(hào)ζ小于節(jié)點(diǎn)ND2的電壓V3的情況 下，驅(qū)動(dòng)部230動(dòng)作以便打開(kāi)光圈100。
[0073] 另外，當(dāng)光圈控制部214的控制信號(hào)ζ時(shí)而小于節(jié)點(diǎn)ND2的電壓V3、時(shí)而大于節(jié)點(diǎn) ND2的電壓V3的情況周期性地反復(fù)時(shí)，為光圈保持不變（Hold)的條件。在這種情況下，驅(qū) 動(dòng)部230動(dòng)作以便使光圈100為保持不變的狀態(tài)。
[0074] S卩，如圖12所示，在節(jié)點(diǎn)ND2的電壓V3以基準(zhǔn)電壓REF2 (VDD/2)為基準(zhǔn)，周期性 地重復(fù)或高或低的狀態(tài)的情況下，光圈100為保持不變的狀態(tài)。
[0075] 圖13是以占空率（Duty rate)表現(xiàn)上述狀態(tài)的圖。參照?qǐng)D13,在電壓V3為高電 平的狀態(tài)下，為光圈1〇〇關(guān)閉的狀態(tài)，在電壓V3為低電平的狀態(tài)下，為光圈100打開(kāi)的狀 態(tài)。此時(shí)，在電壓V3保持高電平狀態(tài)的脈沖區(qū)間內(nèi)，光圈100維持保持不變的狀態(tài)。這種 光圈100的動(dòng)作狀態(tài)可以由如下公式表示。
[0076] [式 1]
[0077] (yt-ym) X (光圈速度）
[0078] 在此，yt表示所期望的亮度，ym表示當(dāng)前亮度，而光圈的動(dòng)作速度可以由寄存器 215來(lái)設(shè)定。
[0079] 在應(yīng)用上述[式1]的情況下，在應(yīng)用所期望的亮度之前，可能會(huì)發(fā)生光圈100保 持不變的情況。為了彌補(bǔ)這一問(wèn)題，還需要進(jìn)行額外的誤差修正，而對(duì)此的控制方式可以由 如下的公式表現(xiàn)。
[0080] [公式 2]
[0081] (yt-ym) X (光圈速度）+誤差占空比=最終占空比
[0082] 在上述的[式2]中，誤差占空比為對(duì)所期望的亮度與當(dāng)前亮度之差進(jìn)行累計(jì)的 值，用于誤差修正。
[0083] B卩，當(dāng)最終占空比被視作"0"時(shí)，在最終占空比為負(fù)（_)值的情況下，向控制信號(hào) X側(cè)輸出脈沖而向控制信號(hào)y側(cè)輸出邏輯數(shù)據(jù)"0"。另一方面，在最終占空比為正（+)值的 情況下，向控制信號(hào)y側(cè)輸出脈沖而向控制信號(hào)X側(cè)輸出邏輯數(shù)據(jù)"1"。
[0084] 這樣，根據(jù)最終占空比的負(fù)和正的符號(hào)，來(lái)判斷向控制信號(hào)X、控制信號(hào)y中的哪 一側(cè)輸出脈沖。即，根據(jù)最終占空比的大小來(lái)確定電壓V3的高、低電平的脈沖的占空率。
[0085] 圖14為用于說(shuō)明圖9和圖10所示的光圈控制部214的動(dòng)作的流程圖。
[0086] 在圖14中，（A)為如圖9的控制方式那樣使用基準(zhǔn)電壓REF2的方式，（B)為如圖 10的控制方式那樣使用可變電阻VR2的方式。
[0087] 首先，在使用圖9的控制方式的情況下，光圈控制部214求出當(dāng)前亮度和所期望的 亮度之差(步驟S1)。之后，對(duì)步驟S1中求出的值乘以光圈的動(dòng)作速度(步驟S2)。另外，利 用步驟S1中求出的值來(lái)執(zhí)行誤差占空比的修正(步驟S3)。接著，將步驟S2中求出的值與 步驟S3中求出的誤差占空比修正值相加(步驟S4)。
[0088] 另一方面，在使用圖10的控制方式的情況下，光圈控制部214只求出當(dāng)前的亮度 值(步驟S5)。
[0089] 之后，對(duì)設(shè)定于寄存器215的模式（mode)進(jìn)行判別而選擇（A)方式或選擇（B)方 式(步驟S6)。例如，在模式值為"0"的情況下，選擇（A)方式，并生成占空率(步驟S7)。另 一方面，在模式值為" 1"的情況下，選擇（B)方式，并生成占空率(步驟S7)。之后，光圈控 制部214向驅(qū)動(dòng)部230輸出與所生成的占空率相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)來(lái)控制光圈的動(dòng)作（步驟 S8)。
【權(quán)利要求】
1. 一種圖像傳感器，其特征在于，包括： 圖像陣列，接收被拍攝體的視頻影像信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像數(shù)據(jù)； 增益控制部，控制所述數(shù)字影像數(shù)據(jù)的增益； 寄存器，存儲(chǔ)針對(duì)光圈的動(dòng)作以及所述增益控制部的增益值的設(shè)定數(shù)據(jù)；以及 光圈控制部，與存儲(chǔ)于所述寄存器的所述數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)地生成脈沖信號(hào)，所述脈沖信號(hào) 用于獨(dú)立地控制所述光圈的動(dòng)作以及所述增益控制部的動(dòng)作速度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，在照度低的情況下，所述光圈控 制部以慢于所述光圈打開(kāi)的時(shí)間的方式控制所述增益控制部的動(dòng)作速度，在所述照度高的 情況下，所述光圈控制部以快于所述光圈關(guān)閉的情況的方式控制所述增益控制部的動(dòng)作速 度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述圖像傳感器為互補(bǔ)金屬氧化 物半導(dǎo)體圖像傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述光圈控制部基于存儲(chǔ)于所述 寄存器的目標(biāo)亮度值，來(lái)控制所述脈沖信號(hào)，使得所述脈沖信號(hào)形成與當(dāng)前亮度和目標(biāo)亮 度之差成比例的脈沖占空比。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述光圈控制部控制所述脈沖信 號(hào)，使得所述脈沖信號(hào)形成與當(dāng)前亮度值相對(duì)應(yīng)的脈沖占空比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述光圈控制部包括在電源電壓 端和接地電壓端之間以串聯(lián)的方式連接的第一晶體管和第二晶體管，所述第一晶體管和所 述第二晶體管根據(jù)第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)的組合而選擇性地開(kāi)啟來(lái)變更所述脈沖 信號(hào)的脈沖占空比。
7. -種包括圖像傳感器的攝影裝置，其特征在于，包括： 自動(dòng)光圈鏡頭，拍攝視頻影像信號(hào)，并調(diào)節(jié)通過(guò)光圈射入的光量； 圖像傳感器，接收所述視頻影像信號(hào)并轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像數(shù)據(jù)，控制所述數(shù)字影像數(shù)據(jù) 的增益，生成用于獨(dú)立地控制所述光圈的動(dòng)作以及所述增益控制動(dòng)作的脈沖信號(hào)；以及 驅(qū)動(dòng)部，與所述脈沖信號(hào)的脈沖占空比相對(duì)應(yīng)地輸出控制所述光圈的驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電 壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的包括圖像傳感器的攝影裝置，其特征在于，所述圖像傳感器 包括： 圖像陣列，接收所述視頻影像信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為所述數(shù)字影像數(shù)據(jù)； 增益控制部，控制所述數(shù)字影像數(shù)據(jù)的增益； 寄存器，存儲(chǔ)針對(duì)所述光圈的動(dòng)作以及所述增益控制部的增益值的設(shè)定數(shù)據(jù)；以及 光圈控制部，與存儲(chǔ)于所述寄存器的所述數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)地生成脈沖信號(hào)，所述脈沖信號(hào) 用于獨(dú)立地控制所述光圈的動(dòng)作以及所述增益控制部的動(dòng)作速度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的包括圖像傳感器的攝影裝置，其特征在于，所述圖像傳感器 為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的包括圖像傳感器的攝影裝置，其特征在于，所述光圈控制部 基于存儲(chǔ)于所述寄存器的目標(biāo)亮度值來(lái)控制所述脈沖信號(hào)，使得所述脈沖信號(hào)形成與當(dāng)前 殼度和目標(biāo)殼度之差成比例的脈沖占空比。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的包括圖像傳感器的攝影裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)部將 與所述脈沖信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓和第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，而生成所述驅(qū)動(dòng)電壓。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的包括圖像傳感器的攝影裝置，其特征在于，所述光圈控制 部以對(duì)所述當(dāng)前亮度與所述目標(biāo)亮度的差值乘以所述增益控制部的動(dòng)作速度再加上誤差 占空比的方式來(lái)變更所述脈沖占空比。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的包括圖像傳感器的攝影裝置，其特征在于，所述光圈控制部 控制所述脈沖信號(hào)，使得所述脈沖信號(hào)形成與當(dāng)前亮度值相對(duì)應(yīng)的脈沖占空比。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的包括圖像傳感器的攝影裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)部包 括： 比較器，將與所述脈沖信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓和所述第二基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，而生成所述 驅(qū)動(dòng)電壓；以及 可變電阻，使所述第二基準(zhǔn)電壓可變。
【文檔編號(hào)】H04N5/235GK104125409SQ201410092316
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月24日
【發(fā)明者】林善鎬, 文普炫 申請(qǐng)人:派視爾株式會(huì)社