背景技術(shù)：

消費(fèi)電子設(shè)備諸如智能電話、平板計(jì)算機(jī)和其他包含相機(jī)的設(shè)備(包括個(gè)人專(zhuān)用相機(jī))的制造商當(dāng)前使用音圈馬達(dá)(VCM)以用于致動(dòng)或移動(dòng)成像透鏡以便調(diào)整光學(xué)相機(jī)(作為自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)的一部分)的焦點(diǎn)位置或用于執(zhí)行光學(xué)穩(wěn)像。為實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)透鏡的精確定位以及低電氣噪聲操作，目前通常使用恒定電流線性驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)VCM。然而，從功率消耗的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，已發(fā)現(xiàn)線性驅(qū)動(dòng)電路并非足夠高效，使得應(yīng)當(dāng)在便攜式相機(jī)設(shè)備中使用開(kāi)關(guān)模式或開(kāi)關(guān)型(有時(shí)描述為脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)電路)以增強(qiáng)功率效率。實(shí)際上，PWM或開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)電路可比用于VCM的線性驅(qū)動(dòng)電路的效率高最多至50％。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

已發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)電路諸如用于驅(qū)動(dòng)VCM的PWM驅(qū)動(dòng)電路的使用干擾相機(jī)的固態(tài)成像傳感器，從而導(dǎo)致有害的成像噪聲，該噪聲是指例如以“行條帶”的形式出現(xiàn)在所得的數(shù)字圖片中的噪聲偽影，該“行條帶”是橫穿所得數(shù)字圖片的微弱但明顯的水平線。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，相機(jī)裝置具有機(jī)電致動(dòng)器(例如VCM)作為相機(jī)裝置的一部分，該機(jī)電致動(dòng)器被耦接以移動(dòng)：a)將光引導(dǎo)到像素傳感器陣列上的光學(xué)元件例如成像透鏡，或b)像素傳感器陣列自身。例如，致動(dòng)器可為自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)的一部分，該致動(dòng)器移動(dòng)成像透鏡，該成像透鏡將光引導(dǎo)到像素傳感器陣列上。成像傳感器和其像素傳感器產(chǎn)生數(shù)字圖像序列(例如在預(yù)覽模式期間或在操作的其他靜態(tài)圖像捕獲模式或視頻捕獲模式期間)，其中對(duì)于數(shù)字圖像中的每個(gè)數(shù)字圖像，像素傳感器陣列在操作的重置/快門(mén)節(jié)段被重置。隨后，在操作的整合階段期間，允許像素傳感器陣列將來(lái)自場(chǎng)景的光轉(zhuǎn)換為像素信號(hào)。最后，在操作的讀出階段，像素信號(hào)以數(shù)字形式被讀出。當(dāng)相機(jī)裝置正產(chǎn)生數(shù)字圖像序列時(shí)，致動(dòng)器以線性模式和開(kāi)關(guān)模式被驅(qū)動(dòng)(例如，為了自動(dòng)對(duì)焦和/或光學(xué)或機(jī)械穩(wěn)像)。在圖像捕獲期間，當(dāng)在兩種模式之間“動(dòng)態(tài)地”變化時(shí)，在這種意義上，致動(dòng)器以a)與成像傳感器的操作的讀出階段同步時(shí)的線性模式以及b)與成像傳感器的操作的整合階段同步時(shí)的開(kāi)關(guān)模式被驅(qū)動(dòng)，則致動(dòng)器以線性模式和開(kāi)關(guān)模式被交替驅(qū)動(dòng)。從而在開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)的較大功率效率和線性驅(qū)動(dòng)的較低噪聲水平之間獲得良好的折中，從而產(chǎn)生所得的數(shù)字圖片，該所得的數(shù)字圖片不具有由開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)所導(dǎo)致的明顯的偽影。

操作的讀出階段可被視為時(shí)間間隔，在該時(shí)間間隔期間，相機(jī)對(duì)由驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的電路所產(chǎn)生的電氣噪聲高度敏感。因此，在讀出階段的一部分或全部期間使用線性驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器有助于減少得自讀出操作的所捕獲的數(shù)字圖像內(nèi)的有害噪聲偽影例如行條帶的發(fā)生。

然而，為提高功率效率，有時(shí)應(yīng)當(dāng)使用開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，例如在操作的重置/快門(mén)階段的一部分期間。根據(jù)對(duì)來(lái)自致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路的電氣噪聲的敏感性，整合階段可被視為傳感器幀結(jié)構(gòu)的低敏感度部分，而如果重置/快門(mén)階段與使用開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器重合時(shí)，由于噪聲偽影將出現(xiàn)在數(shù)字圖像中的可能性較大，因此重置/快門(mén)階段可被視為中敏感度區(qū)間。

為獲得甚至更高的功率效率，在整合階段的一部分期間和重置/快門(mén)階段的一部分期間使用開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。然而，如果后面的組合導(dǎo)致所得的數(shù)字圖片中太多的噪聲，則折中的配置可為不僅在讀出階段的全部期間而且在重置/快門(mén)階段的全部期間使用線性驅(qū)動(dòng)，并且將開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)局限于整合階段的僅一部分。

以上概述不包括本發(fā)明的所有方面的詳盡列表?？深A(yù)期的是，本發(fā)明包括可由上文概述的各個(gè)方面以及在下文的具體實(shí)施方式中公開(kāi)并且在隨該專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)峤坏臋?quán)利要求中特別指出的各種方面的所有合適的組合來(lái)實(shí)施的所有系統(tǒng)和方法。此類(lèi)組合具有未在上述發(fā)明內(nèi)容中具體闡述的特定優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的實(shí)施例以舉例的方式進(jìn)行說(shuō)明，而不僅限于各個(gè)附圖的圖示，在附圖中類(lèi)似的附圖標(biāo)號(hào)指示類(lèi)似的元件。應(yīng)當(dāng)指出，本公開(kāi)中提到本發(fā)明的“一個(gè)”(“an”或“one”)實(shí)施方案未必是同一實(shí)施方案，并且它們表示至少一個(gè)實(shí)施方案。另外，給定附圖可用于示出本發(fā)明的多于一個(gè)實(shí)施方案的特征，并且不是圖中的所有元件可用于給定的實(shí)施方案。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的相機(jī)裝置的相關(guān)部件的框圖。

圖2示出了對(duì)于電子滾動(dòng)快門(mén)(ERS)圖像傳感器這一具體情況而言的示例性圖像傳感器幀結(jié)構(gòu)相對(duì)于時(shí)間。

圖3示出了與開(kāi)關(guān)模式控制信號(hào)和標(biāo)簽重疊的圖像傳感器幀結(jié)構(gòu)，指示每個(gè)幀的與開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)和線性模式驅(qū)動(dòng)重疊的部分。

圖4示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，在該實(shí)施方案中，使用開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)的區(qū)間包括針對(duì)給定幀的整合階段的一部分和重置/快門(mén)階段的一部分。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考所附附圖來(lái)解釋本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施例。雖然闡述了許多細(xì)節(jié)，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的一些實(shí)施方案可在沒(méi)有這些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其他情況下，未詳細(xì)示出熟知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以免模糊對(duì)該描述的理解。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的相機(jī)裝置的相關(guān)部件的框圖。成像傳感器電路可由成像傳感器像素陣列2(也稱(chēng)為焦平面陣列)和模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路5組成，該成像傳感器像素陣列和模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路用于產(chǎn)生場(chǎng)景的所捕獲數(shù)字圖像1,2,3..N的序列。來(lái)自場(chǎng)景的光由透鏡3引導(dǎo)到成像傳感器像素陣列2上，該透鏡可為相機(jī)的光學(xué)子系統(tǒng)的一部分。機(jī)電致動(dòng)器4例如VCM被耦接以移動(dòng)透鏡3。該移動(dòng)可被設(shè)計(jì)為改變?cè)诔上駛鞲衅飨袼仃嚵?(例如變焦鏡頭或或可變倍率)上產(chǎn)生的光學(xué)圖像的尺寸，或者該移動(dòng)可用于初步改變焦距，使得場(chǎng)景中的物體在形成于像素陣列2(自動(dòng)對(duì)焦鏡頭)上的光學(xué)圖像中被清晰地捕獲。致動(dòng)器4或者可被連接以移動(dòng)另一個(gè)光學(xué)元件或像素傳感器陣列2自身，例如作為光學(xué)/機(jī)械穩(wěn)像器的一部分。致動(dòng)器4由線性驅(qū)動(dòng)部分11和由開(kāi)關(guān)型或開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分12交替驅(qū)動(dòng)，該線性驅(qū)動(dòng)部分和開(kāi)關(guān)型或開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分均為驅(qū)動(dòng)器電路的一部分。盡管未示出，但可包括附加的驅(qū)動(dòng)器電路部分(使得線性驅(qū)動(dòng)部分11和開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分12無(wú)需為相機(jī)裝置中用于驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器4的僅有的驅(qū)動(dòng)器電路)。

相機(jī)裝置具有若干控制塊。這些控制塊包括曝光控件8，該曝光控件在一些情況下可為高層相機(jī)驅(qū)動(dòng)器軟件(例如操作系統(tǒng)級(jí))，該高層相機(jī)驅(qū)動(dòng)器軟件正由處理器執(zhí)行，以便使用任何合適的曝光計(jì)算算法來(lái)計(jì)算所需的曝光時(shí)間或整合時(shí)間，成像傳感器電路(包括像素傳感器陣列2)被配置為具有所需的曝光時(shí)間或整合時(shí)間以用于捕獲數(shù)字圖像。盡管未示出，曝光控件8具有可耦接至若干已知源的輸入，以便接收參數(shù)，諸如針對(duì)透鏡3的環(huán)境光測(cè)量、變焦或放大設(shè)置、(由用戶)手動(dòng)選擇的曝光時(shí)間和幀捕獲速率?；谒璧暮?或計(jì)算的曝光設(shè)置的組合，例如整合時(shí)間和幀捕獲速率，曝光控件8配置快門(mén)和讀出控制電路7，該電路控制傳感器像素陣列2曝光的時(shí)間或允許整合光致電荷的時(shí)間，該光致電荷由來(lái)自針對(duì)在給定幀中捕獲的每個(gè)圖像的場(chǎng)景的光導(dǎo)致。

在一個(gè)實(shí)施方案中，快門(mén)和讀出控制電路7可為電子快門(mén)方法(用于許多目前的相機(jī)中)的一部分。電路7在那種情況下可為可編程數(shù)字邏輯電路的形式，該可編程數(shù)字邏輯電路負(fù)責(zé)生成具有準(zhǔn)確定時(shí)的數(shù)字控制信號(hào)，其中此類(lèi)控制信號(hào)適用于像素陣列2的片上快門(mén)控制電路，以便執(zhí)行快門(mén)或光檢測(cè)器重置操作，隨后執(zhí)行整合和讀出。

盡管在許多相機(jī)中使用電子快門(mén)方法，其中像素陣列2的曝光或整合時(shí)間由從像素的電子信號(hào)轉(zhuǎn)換或由像素所進(jìn)行的整合的電子終止來(lái)限定，但是供替代的選擇是使用機(jī)械快門(mén)，該機(jī)械快門(mén)在物理上阻擋場(chǎng)景光到達(dá)像素。來(lái)自快門(mén)和讀出控件7的控制信號(hào)在那種情況下會(huì)被設(shè)計(jì)為驅(qū)動(dòng)機(jī)電致動(dòng)器，該機(jī)電致動(dòng)器例如控制葉片式快門(mén)或焦平面快門(mén)。

對(duì)于讀出而言，可使用合適的定時(shí)來(lái)認(rèn)定行選擇控制信號(hào)，以便執(zhí)行構(gòu)成像素陣列2的多個(gè)像素的有序讀出。像素陣列2可為根據(jù)例如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)光電二極管技術(shù)或電荷耦合器件(CCD)技術(shù)或其他合適的成像傳感器像素技術(shù)制造的光檢測(cè)器的陣列。像素輸出信號(hào)由模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路5數(shù)字化，并隨后被格式化或布置并存儲(chǔ)為存儲(chǔ)器6內(nèi)的所捕獲的數(shù)字圖像1,2,...N。盡管A/D轉(zhuǎn)換電路5在圖1中與像素陣列2相比而言被示出為單獨(dú)的框，這并不意味著A/D轉(zhuǎn)換電路需要被形成為單獨(dú)的單片電路。相反，A/D轉(zhuǎn)換電路5中的一部分或全部可整合到陣列2的像素結(jié)構(gòu)中。

描述了本發(fā)明的各種實(shí)施方案，所述實(shí)施方案可憑借具有不太明顯的圖像噪聲偽影(諸如行條帶)的“清理器”捕獲的圖像而表現(xiàn)出對(duì)電氣噪聲的改進(jìn)的免疫力，該電氣噪聲由在連續(xù)圖像捕獲期間正驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器4的開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)器電路內(nèi)在產(chǎn)生。這些是使用若干實(shí)施例來(lái)示出的，這些實(shí)施例聚焦于圖像傳感器幀結(jié)構(gòu)(定時(shí)幀)，該圖像傳感器幀結(jié)構(gòu)屬于圖像獲取的電子滾動(dòng)快門(mén)(ERS)類(lèi)別，其中幀中的每個(gè)數(shù)字圖像或圖片不是從單個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的像素陣列2的快照記錄的，而是通過(guò)隨時(shí)間垂直或水平地掃描整個(gè)像素陣列來(lái)記錄的。然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，下文描述的用于改進(jìn)對(duì)致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器電路引起的圖像噪聲的免疫力的技術(shù)也適用于全局快門(mén)圖像獲取方法，在該方法中，整個(gè)像素陣列2在相同的時(shí)間窗口“暴露”，也稱(chēng)為全局快門(mén)幀或全局重置技術(shù)。例如，許多CCD類(lèi)型的像素陣列使用全局快門(mén)并還可得益于下文所述的同步方法。

仍然參見(jiàn)圖1，可源于快門(mén)和讀出控制電路7且如果需要來(lái)自曝光控件8的控制信號(hào)被提供至驅(qū)動(dòng)器模式控制邏輯9。后者可包括產(chǎn)生開(kāi)關(guān)模式控制信號(hào)的邏輯電路，該控制信號(hào)用于選擇或反映或指示是線性驅(qū)動(dòng)部分11還是開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分12被用于驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器4。當(dāng)開(kāi)關(guān)模式控制信號(hào)被認(rèn)定時(shí)，使用開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器4，并且當(dāng)解除認(rèn)定時(shí)，使用線性模式驅(qū)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，開(kāi)關(guān)模式控制信號(hào)有助于觸發(fā)對(duì)開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分12和線性模式驅(qū)動(dòng)部分11的選擇。

線性驅(qū)動(dòng)部分11可以是可例如使用連續(xù)電流源(在致動(dòng)器為VCM的情況下)提供恒定線圈電流的任何合適的電路。相比之下，開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分12可包括功率開(kāi)關(guān)電路，該功率開(kāi)關(guān)電路使用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器(例如基于脈寬調(diào)制的穩(wěn)壓器)來(lái)驅(qū)動(dòng)恒定線圈電流(隨時(shí)間平均)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分12可具有開(kāi)關(guān)電路的組合，該開(kāi)關(guān)電路對(duì)線圈電流的位于DC部件上的AC部件進(jìn)行開(kāi)關(guān)，其中DC電流由線性電流源提供。

線性驅(qū)動(dòng)部分11和開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分12是所耦接的用于驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器4的驅(qū)動(dòng)器電路的一部分。該耦接由處于兩個(gè)位置中的一個(gè)位置的單刀雙擲開(kāi)關(guān)表示，該兩個(gè)位置中的一個(gè)位置中，致動(dòng)器4使用線性驅(qū)動(dòng)部分11被驅(qū)動(dòng)，并且在兩個(gè)位置中的另一個(gè)位置中，致動(dòng)器4使用開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分12被驅(qū)動(dòng)。關(guān)于使用何種類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)這一決定是由驅(qū)動(dòng)器模式控制電路9來(lái)作出的，該驅(qū)動(dòng)器模式控制電路從快門(mén)和讀出控制邏輯7接收其輸入控制信號(hào)，如上所述，并且可選地從曝光控制單元8接收。在一個(gè)實(shí)施方案中，驅(qū)動(dòng)器模式控件9產(chǎn)生用于(在線性驅(qū)動(dòng)部分11和開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分12之間)配置驅(qū)動(dòng)器電路的開(kāi)關(guān)模式控制信號(hào)。

被輸入至驅(qū)動(dòng)器模式控件9的控制信號(hào)可至少部分地限定圖像傳感器幀(圖像傳感器活動(dòng)相對(duì)于時(shí)間)，該圖像傳感器幀針對(duì)每個(gè)正被捕獲的圖像而言進(jìn)行重復(fù)(作為正被捕獲的數(shù)字圖像的給定序列的一部分)。驅(qū)動(dòng)器模式控件9基于傳感器幀的預(yù)先確定的部分來(lái)認(rèn)定其輸出控制信號(hào)。以另一種方式來(lái)看，輸出控制與圖像傳感器幀的某些部分同步。當(dāng)控制信號(hào)被認(rèn)定時(shí)，開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分12被選擇以驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器4，并且當(dāng)控制信號(hào)被解除認(rèn)定時(shí)，線性驅(qū)動(dòng)部分11被選擇。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，這是針對(duì)電子滾動(dòng)快門(mén)(ERS)圖像傳感器這一具體情況而言的示例性圖像傳感器幀結(jié)構(gòu)相對(duì)于時(shí)間。該圖示出了在ERS的情況下組成圖像傳感器幀結(jié)構(gòu)的不同的區(qū)間，然而，下文的概念也適用于全局快門(mén)圖像傳感器。該圖還示出了可如何相對(duì)于像素陣列2中的某個(gè)活動(dòng)來(lái)限定圖像傳感器幀。在該特定的實(shí)施例中，圖像傳感器幀(n+1)被限定為以其正被認(rèn)定的快門(mén)指針開(kāi)始，從而開(kāi)始逐行重置陣列2的像素的過(guò)程。需注意，這里對(duì)“行”的標(biāo)引是指“至少一行”，因?yàn)榭赡苡杏山o定的控制信號(hào)(例如快門(mén)/重置指針)控制的不止一行。如由ERS所提供的，所述行因此由傾斜的快門(mén)指針線依次重置，從而如圖所示向上移動(dòng)所述行。需注意，相比之下，全局快門(mén)會(huì)由在給定時(shí)間點(diǎn)處的基本上垂直的快門(mén)指針線示出，而不是由傾斜的線示出。

在由快門(mén)指針重置一行之后，使得所述行能夠在整合區(qū)間(憑借曝光于來(lái)自場(chǎng)景的光)期間整合或累積光致電荷。一組一個(gè)或多個(gè)行可因此被允許同時(shí)整合，而后續(xù)的一組一個(gè)或多個(gè)行將在稍后的時(shí)間開(kāi)始整合，使得如圖2所示獲得擴(kuò)散效應(yīng)。換句話講，整合區(qū)間實(shí)際上在整個(gè)行上隨時(shí)間擴(kuò)散。在整合區(qū)間的終點(diǎn)，讀出指針被認(rèn)定，其表示針對(duì)那組一個(gè)或多個(gè)行的整合已結(jié)束，并且因此讀出操作可隨后在那組繼續(xù)。讀出操作可包括由A/D轉(zhuǎn)換電路5對(duì)個(gè)人輸出像素信號(hào)的數(shù)字化(參見(jiàn)圖1)。在針對(duì)下一個(gè)或后續(xù)幀的正被認(rèn)定的讀出指針和正被認(rèn)定的快門(mén)指針之間的相對(duì)較短的時(shí)間間隔期間發(fā)生該轉(zhuǎn)換。圖像傳感器幀結(jié)構(gòu)隨后針對(duì)下一個(gè)幀重復(fù)，以產(chǎn)生下一個(gè)捕獲圖像。

圖2還包含標(biāo)簽，該標(biāo)簽指示相應(yīng)的傳感器幀的各個(gè)階段(部分或區(qū)間)對(duì)在那些區(qū)間期間由致動(dòng)器產(chǎn)生的電氣噪聲的相對(duì)敏感度。需注意，該標(biāo)簽僅用于解釋在圖3的ERS實(shí)施方案中對(duì)線性驅(qū)動(dòng)還是開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)的選擇背后的推論，并且不旨在限制本發(fā)明的范圍，尤其是在全局快門(mén)的情況下。在ERS的情況下，(給定幀，例如幀n+1的)整合階段可位于對(duì)(給定幀的)“第一行”快門(mén)/重置指針的斷言和對(duì)(給定幀的)“最后一行”讀出指針的斷言之間。快門(mén)/重置階段可位于對(duì)(給定幀的)“第一行”快門(mén)/重置指針的斷言和對(duì)(給定幀的)“最后一行”快門(mén)/重置指針的斷言之間。(給定幀的)讀出階段可位于對(duì)(給定幀的)第一行讀出指針的斷言和對(duì)(給定幀的)最后一行讀出指針的斷言之間。對(duì)幀n+1的幀結(jié)構(gòu)的限定針對(duì)前一幀n以及針對(duì)后續(xù)幀n+2進(jìn)行重復(fù)。

(針對(duì)給定幀n+1的)整合階段的不與相鄰幀n和n+2的快門(mén)和讀出階段重合的部分可被視為低敏感度部分。相比之下，整個(gè)讀出階段被視為高敏感度部分(鑒于讀出通常涉及A/D轉(zhuǎn)換的相對(duì)噪聲敏感的操作這一事實(shí))。位于前一幀n的高敏感度讀出階段和幀n+1的整合階段的低敏感度部分之間的是中敏感度區(qū)間。該區(qū)間位于幀n+1的快門(mén)階段的尾部部分和幀n+1的整合階段的中部部分之間的重疊處。然而，幀n+1的快門(mén)階段的頭部部分被視為高敏感度部分，因?yàn)槠渑c前一幀n的讀出階段重疊。換句話講，由于這里所述的ERS方法的擴(kuò)散效應(yīng)，快門(mén)階段中的一部分被視為中敏感度，而其中的另一部分被視為高敏感度，因?yàn)楹笳吲c前一幀的讀出階段重疊。類(lèi)似地，整合階段中的一部分被視為低敏感度，而其中的另一部分被視為高敏感度，因?yàn)楹笳吲c后續(xù)幀的讀出階段重疊。

使用已被限定為幫助解釋開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)對(duì)線性模式驅(qū)動(dòng)背后的基本原理的圖像傳感器幀結(jié)構(gòu)的低敏感度區(qū)域、中敏感度區(qū)域和高敏感度區(qū)域，圖3和4示出了如何配置針對(duì)線性模式驅(qū)動(dòng)對(duì)開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)的兩種不同的實(shí)施方案。一般來(lái)講，開(kāi)關(guān)模式控制信號(hào)可被視為當(dāng)被認(rèn)定時(shí)指示應(yīng)當(dāng)使用開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)以及當(dāng)被解除認(rèn)定時(shí)指示應(yīng)當(dāng)使用線性驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)。在實(shí)施方案圖3中，相應(yīng)的傳感器幀的第一預(yù)先確定的部分是像素信號(hào)整合階段的一部分，在所述預(yù)先確定的部分期間，控制信號(hào)被認(rèn)定，使得開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分12被選擇，在所述像素信號(hào)整合階段期間，成像傳感器像素陣列2中的一個(gè)或多個(gè)行被允許“整合”或累積光致電荷(由于來(lái)自場(chǎng)景的在傳感器像素陣列2上形成光學(xué)圖像的光)。相對(duì)于當(dāng)線性驅(qū)動(dòng)被用于整個(gè)圖像傳感器幀，這有助于改進(jìn)相機(jī)功能的功率效率。當(dāng)相機(jī)裝置是便攜式多功能消費(fèi)電子設(shè)備例如智能電話或平板計(jì)算機(jī)的一部分時(shí)，所述功率改進(jìn)尤為可取。相機(jī)裝置或者可為其他電子設(shè)備的一部分，包括作為專(zhuān)用相機(jī)設(shè)備(而不是多功能設(shè)備)的一部分。

盡管效率改進(jìn)是重要的，但是開(kāi)關(guān)設(shè)備的使用應(yīng)當(dāng)局限于圖像傳感器幀結(jié)構(gòu)的被視為具有對(duì)由開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分12產(chǎn)生的電氣噪聲的低敏感度的區(qū)域。相比之下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器4時(shí)，線性驅(qū)動(dòng)部分11由于其固有的線性操作模式電路而產(chǎn)生顯著較少的電氣噪聲，盡管導(dǎo)致了較低功效的相機(jī)。應(yīng)當(dāng)在傳感器幀的被預(yù)期為對(duì)本可由開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的電氣噪聲高度敏感的部分期間使用線性驅(qū)動(dòng)部分11。在一個(gè)實(shí)施方案中，傳感器幀的預(yù)先確定的部分是讀出階段的至少一部分(并且優(yōu)選地為全部)，在該預(yù)先確定的部分期間，開(kāi)關(guān)模式控制信號(hào)被解除認(rèn)定(指示線性驅(qū)動(dòng)部分11被使用)，在所述讀出階段中，已由于整合階段產(chǎn)生的像素信號(hào)從陣列中傳輸出去和/或由A/D轉(zhuǎn)換電路5數(shù)字化。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，給定幀的讀出階段中的一部分或全部被視為對(duì)來(lái)自開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)部分12的電氣噪聲高度敏感，正因如此，區(qū)間被分配給線性驅(qū)動(dòng)部分11。這在圖3和圖4的實(shí)施方案中均可見(jiàn)。因此，如兩圖所示，開(kāi)關(guān)模式控制信號(hào)在讀出階段被解除認(rèn)定。

需注意，在全局快門(mén)場(chǎng)景中，整個(gè)整合階段可被視為低敏感度區(qū)間，使得開(kāi)關(guān)模式控制信號(hào)可在整個(gè)整合階段被認(rèn)定。在那種情況下，快門(mén)/重置和讀出階段可被視為與整合階段相比更為敏感，意味著開(kāi)關(guān)模式控制應(yīng)當(dāng)在那些階段被解除認(rèn)定。

仍然首先參見(jiàn)圖3，在這種情況下，在中敏感度區(qū)域期間使用線性驅(qū)動(dòng)，該中敏感度區(qū)域是幀n+1的快門(mén)/重置階段的尾部部分，而在整合階段的中部部分期間使用開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，整個(gè)讀出階段為線性驅(qū)動(dòng)部分而保留。線性和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)選擇的組合針對(duì)捕獲圖像的給定序列的后續(xù)幀和在前幀而重復(fù)。

應(yīng)當(dāng)注意，由于這里使用的電子滾動(dòng)快門(mén)方法，盡管每個(gè)幀具有其不與另一幀重疊的相應(yīng)整合區(qū)間，但是快門(mén)階段和讀出階段的情況并非如此。實(shí)際上，對(duì)于幀n+1，其快門(mén)階段與幀n和n+1的讀出階段的一部分基本上重疊，而幀n+1的讀出階段與幀n+2的快門(mén)階段基本上重疊。

圖3還示出的是在針對(duì)與幀n、n+1、n+2對(duì)應(yīng)的數(shù)字圖像序列的每個(gè)相應(yīng)讀出階段的一部分期間，使用線性驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器4。此外，在針對(duì)幀序列的每個(gè)相應(yīng)的像素整合階段的一部分期間，使用開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器4。然而，此外，圖3示出了如下實(shí)施方案，在該實(shí)施方案中，在數(shù)字圖像序列的每個(gè)相應(yīng)快門(mén)/重置階段的一部分期間，使用線性驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器4，即，在每個(gè)幀的起始處的中敏感度區(qū)間期間(當(dāng)該幀在這種情況下被限定)。

應(yīng)當(dāng)注意，盡管每個(gè)幀在圖3中被限定為以前一幀的最后行讀出開(kāi)始并以其自身的最后行讀出結(jié)束，但是具有限定每個(gè)幀的界限的其他方式。例如，幀n+1或者可被限定為以其第一行處的快門(mén)指針n+1開(kāi)始并以其最后一行處的讀出指針n+1結(jié)束；將以類(lèi)似方式限定幀n+2，從而將與后續(xù)幀的(相對(duì)于時(shí)間)重疊計(jì)入該限定。相比之下，圖3的實(shí)施方案以相鄰幀之間不具有重疊的方式來(lái)限定幀。然而，不管以何種方式限定幀的界限，低敏感度區(qū)間、中敏感度區(qū)間和高敏感度區(qū)間可如圖3所示保持相同，使得針對(duì)低敏感度區(qū)間、中敏感度區(qū)間和高敏感度區(qū)間中的每一者的線性驅(qū)動(dòng)對(duì)開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)分配在那種情況下保持不變。例如，如果幀n+1被限定為以第一行處的快門(mén)指針開(kāi)始，則其快門(mén)階段的一部分將是高敏感度區(qū)間，并因此將分配給線性驅(qū)動(dòng)部分11，從而導(dǎo)致每個(gè)幀的整個(gè)快門(mén)/重置階段被分配給線性驅(qū)動(dòng)。

相比于圖3的實(shí)施方案，圖4示出了另一個(gè)實(shí)施方案，在該另一個(gè)實(shí)施方案中，開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)的使用被延長(zhǎng)，以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的效率(而不顯著增加圖像噪聲偽影)。在此，開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)被使用的區(qū)間針對(duì)每個(gè)給定幀不僅包括整合階段(類(lèi)似于圖3)的一部分，而且包括重置/快門(mén)階段的至少一部分。因此，開(kāi)關(guān)模式控制信號(hào)保持被認(rèn)定更長(zhǎng)時(shí)間，從而在該情況下延長(zhǎng)至中敏感度區(qū)域，該中敏感度區(qū)域?yàn)?相應(yīng)傳感器幀的)快門(mén)/重置階段的尾部。換句話講，在針對(duì)所示數(shù)字圖像序列的每個(gè)相應(yīng)的快門(mén)/重置階段的一部分期間，使用開(kāi)關(guān)模式驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。

作出以下附加的發(fā)明簡(jiǎn)述。在一個(gè)實(shí)施方案中，用于場(chǎng)景的數(shù)字圖像捕獲的方法包括：通過(guò)以下方式來(lái)使用具有像素傳感器陣列的成像傳感器電路產(chǎn)生數(shù)字圖像序列：針對(duì)圖像中的每個(gè)圖像而在操作的重置/快門(mén)階段中重置像素傳感器陣列、允許像素傳感器陣列在操作的整合階段將來(lái)自場(chǎng)景的光轉(zhuǎn)換為像素信號(hào)、以及在操作的讀出階段以數(shù)字形式讀出像素信號(hào)；機(jī)電致動(dòng)器以線性模式和開(kāi)關(guān)模式被驅(qū)動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生數(shù)字圖像序列，其中致動(dòng)器被耦接以移動(dòng)：a)將光引導(dǎo)到像素傳感器陣列上的成像透鏡，或b)像素傳感器陣列；以線性模式對(duì)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)與操作的讀出階段同步(例如，致動(dòng)器在操作的讀出階段的全部期間以線性模式被驅(qū)動(dòng))，并且以開(kāi)關(guān)模式對(duì)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)與操作的整合階段同步，其中致動(dòng)器在操作的整合階段的一部分或全部期間以開(kāi)關(guān)模式被驅(qū)動(dòng)。此類(lèi)同步的實(shí)施例包括如下ERS實(shí)施方案。

首先，參見(jiàn)圖3，致動(dòng)器可在操作的讀出階段的一部分而不是全部期間以線性模式被驅(qū)動(dòng)(其中針對(duì)幀n+1的讀出指針正被更新以(例如依次)掃描像素陣列2的行)。在一個(gè)實(shí)施方案中，為了更好地減少噪聲，致動(dòng)器在操作的讀出階段的全部期間以線性模式被驅(qū)動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，同樣如圖3所示，在產(chǎn)生數(shù)字圖像序列的相同過(guò)程中，致動(dòng)器同樣以線性模式被驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)與操作的重置/快門(mén)階段同步，即，在重置/快門(mén)階段的一部分期間，其中快門(mén)/重置點(diǎn)正被更新以掃描正被重置的最后一組行。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在操作的重置/快門(mén)階段的全部期間，即在快門(mén)/重置指針被更新以及掃描整個(gè)像素陣列2時(shí)，致動(dòng)器可以線性模式被驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)與重置/快門(mén)階段同步。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，現(xiàn)在參見(jiàn)圖4，致動(dòng)器同樣以開(kāi)關(guān)模式被驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)與操作的重置/快門(mén)階段同步，例如剛在讀出指針已掃描最后一行之后開(kāi)始，并且經(jīng)過(guò)正由下一幀的快門(mén)指針掃描的最后一行而繼續(xù)。

雖然已描述并且在附圖中示出了某些實(shí)施方案，但應(yīng)當(dāng)理解，此類(lèi)實(shí)施方案僅用于說(shuō)明廣義的發(fā)明而非對(duì)其進(jìn)行限制，并且本發(fā)明并不限于所示和所述的特定構(gòu)造和布置，因?yàn)閷?duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言可想到各種其它修改。例如，盡管圖1示出了致動(dòng)器4被連接以移動(dòng)透鏡3，例如作為自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)的一部分，但是上述技術(shù)也適用于移動(dòng)傳感器像素陣列2的致動(dòng)器，例如作為光學(xué)/機(jī)械穩(wěn)像系統(tǒng)的一部分。因此，要將描述視為示例性的而非限制性的。