本申請案依據(jù)35U.S.C.§120為2013年7月25日提出申請的且仍在申請中的第13/950,970號美國專利申請案的部分接續(xù)案，所述美國專利申請案主張2013年5月20日提出申請的且標題為“具有幀內(nèi)快速自動聚焦的圖像傳感器(IMAGE SENSOR WITH INTRA-FRAME FAST AUTOFOCUS)”的第61/825,413號美國臨時申請案的權(quán)益。第13/950,970號美國專利申請案及第61/825,413號美國臨時申請案特此以引用的方式并入。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般來說涉及圖像傳感器。更明確地說，本發(fā)明的實例涉及具有自動聚焦的圖像傳感器。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)上，自動聚焦是以幀間方式進行。圖像傳感器的透鏡在整個自動聚焦過程中一直移動。首先，獲得第一幀，且獲得所述幀的某一性質(zhì)，例如對比度值。接著，獲得第二幀，且同樣獲得對比度值。將第一對比度值與第二對比度值進行比較以查看所述幀是將要對焦還是將要離焦。較清晰對比度指示將要對焦。據(jù)此調(diào)整透鏡移動的方向。如果圖像將要對焦，那么透鏡保持沿相同方向移動。如果否，那么使透鏡移動的方向沿相反方向反向。

傳統(tǒng)幀間自動聚焦方法是相對緩慢的，這是因為必須獲得兩個圖像幀以做出單個比較。當前發(fā)明通過獲得特定性質(zhì)以用于在單個幀內(nèi)進行比較而解決了此問題。此處，自動聚焦是以幀內(nèi)方式進行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一個方面中，本申請案涉及一種使圖像系統(tǒng)聚焦的方法。所述方法包括：以第一速率第一次掃描來自圖像傳感器的圖像幀的第一部分以產(chǎn)生第一焦點數(shù)據(jù)；以第二速率掃描來自所述圖像傳感器的所述圖像幀的第二部分以從所述第二部分讀取圖像數(shù)據(jù)，其中所述第一速率大于所述第二速率；以所述第一速率第二次掃描所述圖像幀的所述第一部分以產(chǎn)生第二焦點數(shù)據(jù)；將所述第一焦點數(shù)據(jù)與所述第二焦點數(shù)據(jù)進行比較；以及響應(yīng)于所述第一焦點數(shù)據(jù)與所述第二焦點數(shù)據(jù)的所述比較而調(diào)整透鏡的焦點；其中使所述圖像系統(tǒng)聚焦是僅在所述圖像幀內(nèi)完成。

在另一方面中，本申請案涉及一種成像系統(tǒng)。所述成像系統(tǒng)包括：透鏡；圖像傳感器，其具有至少包含第一部分及第二部分的圖像幀，其中所述透鏡經(jīng)調(diào)適以將圖像引導(dǎo)到所述圖像傳感器上；讀出電路，其耦合到控制電路及所述圖像傳感器以從所述圖像傳感器讀出焦點數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)，其中所述讀出電路經(jīng)耦合以讀出以第一速率第一次從來自所述圖像傳感器的所述圖像幀的所述第一部分掃描的第一焦點數(shù)據(jù)，其中所述讀出電路經(jīng)耦合以讀出以第二速率從來自所述圖像傳感器的所述圖像幀的所述第二部分掃描的圖像數(shù)據(jù)，其中所述第一速率大于所述第二速率，且其中所述讀出電路經(jīng)耦合以讀出以所述第一速率第二次從來自所述圖像傳感器的所述圖像幀的所述第一部分掃描的第二焦點數(shù)據(jù)；以及控制電路，其耦合到所述讀出電路及所述透鏡，其中所述控制電路經(jīng)耦合以響應(yīng)于來自所述讀出電路的所述第一焦點數(shù)據(jù)與所述第二焦點數(shù)據(jù)的比較而調(diào)整所述透鏡的焦點，其中調(diào)整所述透鏡的所述焦點是僅在所述圖像幀內(nèi)完成。

附圖說明

參考以下各圖描述本發(fā)明的非限制性及非窮盡性實例，其中除非另有說明，否則貫穿各個視圖，相似元件符號是指相似部件。

圖1是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的教示的來自具有快速幀內(nèi)聚焦的圖像傳感器的圖像幀的一個實例的圖式。

圖2是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的教示的來自具有快速幀內(nèi)聚焦的圖像傳感器的圖像幀的另一實例的圖式。

圖3圖解說明根據(jù)本發(fā)明的教示的從具有快速幀內(nèi)聚焦的圖像傳感器讀出的圖像幀的讀出表的實例。

圖4圖解說明根據(jù)本發(fā)明的教示的針對具有利用多種技術(shù)實現(xiàn)的快速幀內(nèi)聚焦的圖像傳感器的圖像幀而輸出的圖像數(shù)據(jù)的一個實例。

圖5圖解說明根據(jù)本發(fā)明的教示的針對已利用多種技術(shù)聚焦的圖像傳感器的圖像幀而輸出的圖像數(shù)據(jù)的另一實例。

圖6是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的教示的具有實例性圖像傳感器的成像系統(tǒng)的一個實例的圖式，所述實例性圖像傳感器包含：第一部分，其具有以第一速率掃描的多個聚焦線；及第二部分，其包含圖像傳感器的以第二速率掃描的其余常規(guī)線。

貫穿圖式的幾個視圖，對應(yīng)參考字符指示對應(yīng)組件。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，各圖中的元件是為簡單及清晰起見而圖解說明的，且未必按比例繪制。舉例來說，為幫助改進對本發(fā)明的各種實施例的理解，各圖中的元件中的一些元件的尺寸可能相對于其它元件被夸大。此外，通常未描繪在商業(yè)上可行的實施例中有用或必需的常見而眾所周知的元件以便促進對本發(fā)明的這些各種實施例的較不受阻擋的觀看。

具體實施方式

如將展示，本發(fā)明揭示針對于具有快速幀內(nèi)聚焦的圖像傳感器的方法及設(shè)備。在以下說明中，陳述眾多特定細節(jié)以提供對本發(fā)明的透徹理解。在以下說明中，陳述眾多特定細節(jié)以提供對實施例的透徹理解。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，可在不具有所述特定細節(jié)中的一或多者的情況下或者運用其它方法、組件、材料等來實踐本文中所描述的技術(shù)。在其它例子中，未詳細展示或描述眾所周知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以避免使某些方面模糊。

在本說明書通篇中所提及的“一個實施例”、“一實施例”、“一個實例”或“一實例”意味著結(jié)合所述實施例或?qū)嵗枋龅奶囟ㄌ卣鳌⒔Y(jié)構(gòu)或特性包含于本發(fā)明的至少一個實施例或?qū)嵗?。因此，在本說明書通篇中的各個地方中出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”或“在一個實例中”未必全部是指同一實施例或?qū)嵗?。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何適合方式組合于一或多個實施例或?qū)嵗?。下文是通過參考附圖對在本發(fā)明的實例的說明中所使用的術(shù)語及元件的詳細說明。

如將展示，根據(jù)本發(fā)明的教示的圖像傳感器使得圖像傳感器能夠在單個幀內(nèi)使圖像自動聚焦而不必獲得多個圖像幀。為圖解說明，圖1是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的教示的來自具有快速幀內(nèi)聚焦的圖像傳感器100的圖像幀的一個實例的圖式。通常，對于具有滾動快門的習用CMOS圖像傳感器，圖像幀包含若干水平線，例如，500條線。習用CMOS圖像傳感器逐線地產(chǎn)生圖像幀，其中每一線是以相同恒定速度(例如，30fps(幀/秒))被掃描。

在圖1中所圖解說明的實例中，圖像傳感器100包含圖像幀，所述圖像幀在圖像幀的圖像區(qū)域內(nèi)具有多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108，所述聚焦線在本發(fā)明中稱為第一部分。圖像區(qū)域內(nèi)的其它其余常規(guī)線在本發(fā)明中稱為圖像幀的第二部分。舉例來說，在一個實例中，與圖像幀的圖像區(qū)域內(nèi)的第二部分或常規(guī)線相比，第一部分或多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108是以較快速率被掃描。

在一個實例中，如果以30fps的速率掃描常規(guī)線，那么以60fps、90fps、120fps或類似速率等較快速率掃描多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的每一者。舉例來說，在一個實例中，以較快速率(例如，120fps)掃描多個聚焦線102、104、106及108的時間分布在以較慢速率(例如，30fps)掃描圖像幀的常規(guī)線的時間當中，使得在已用滾動快門掃描圖像幀的全部常規(guī)線之后，已以較快速率掃描全部多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108多次。

在替代實例中，如果利用滾動快門，那么當滾動快門到達多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的一者的位置時，以較快速率(例如，120fps)掃描所述聚焦線多次。通常，當滾動快門到達常規(guī)線時，僅以較慢正常速率(例如，30fps)掃描常規(guī)線一次。

在一個實例中，每圖像幀的多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的一者的總掃描數(shù)目M與掃描聚焦線的速率比掃描常規(guī)線的速率的比率N成比例。在一個實例中，N大于或等于2。舉例來說，如果以30fps的速率掃描常規(guī)線，且以120fps(即，四倍快)的速率掃描多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108，那么N＝4，且多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的每一者每圖像幀被掃描M＝4次，即，M＝N。那樣的話，掃描圖像傳感器100中的圖像幀的整個圖像區(qū)域的時間將幾乎與在以(舉例來說)30fps的常規(guī)速率將聚焦線全部掃描一次的情況下相同。

在另一實例中，每圖像幀的多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的一者的總掃描數(shù)目M不與掃描聚焦線的速率比掃描常規(guī)線的速率的比率N成比例。在一個實例中，M小于N。舉例來說，如果以30fps的速率掃描常規(guī)線，且以120fps(即，四倍快)的速率掃描多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108，那么N＝4，且多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的每一者每圖像幀被掃描M＝3次，即，M<N。應(yīng)了解，以120fps掃描聚焦線三次所花費的時間小于以30fps掃描常規(guī)線一次所花費的時間。此可導(dǎo)致時間不匹配問題，例如，時間不足問題。舉例來說，對于具有500條線的圖像幀，如果每幀存在四個掃描線，那么遍歷(go through)具有四個掃描線(其中其余線均為常規(guī)線)的一幀所花費的時間比遍歷不具有四個掃描線(即，此幀中的所有線均為常規(guī)線)的一幀所花費的時間少約67μs?？梢詭追N方式來處理此時間不足。舉例來說，可針對具有四個掃描線的一幀使定時時鐘延時約67μs以彌補時間不足。相比之下，當幀不包含四個掃描線(即，此幀中的所有線均為常規(guī)線)時，此時可不使定時時鐘延時。因此，掃描圖像傳感器100中的圖像幀的整個圖像區(qū)域的時間將幾乎與在以(舉例來說)30fps的常規(guī)速率將聚焦線全部掃描一次的情況下相同。

在又一實例中，每圖像幀的多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的一者的總掃描數(shù)目M不與掃描聚焦線的速率比掃描常規(guī)線的速率的比率N成比例。在一個實例中，M大于N。舉例來說，如果以30fps的速率掃描常規(guī)線，且以120fps(即，四倍快)的速率掃描多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108，那么N＝4，且多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的每一者每圖像幀被掃描M＝5次，即，M>N。應(yīng)了解，以120fps掃描聚焦線五次所花費的時間大于以30fps掃描常規(guī)線一次所花費的時間。此可導(dǎo)致時間不匹配問題，例如，時間盈余問題。舉例來說，對于具有500條線的圖像幀，如果每幀存在四個掃描線，那么遍歷具有四個掃描線(其中其余線均為常規(guī)線)的一幀所花費的時間比遍歷不具有四個掃描線(即，此幀中的所有線均為常規(guī)線)的一幀所花費的時間多約67μs?？梢詭追N方式來處理此時間盈余問題。舉例來說，可針對不具有四個掃描線(即，此幀中的所有線均為常規(guī)線)的一幀使定時時鐘延時約67μs。相比之下，當幀包含四個掃描線時，此時不使定時時鐘延時。因此，掃描圖像傳感器100中的圖像幀的整個圖像區(qū)域的時間將幾乎與在以(舉例來說)30fps的常規(guī)速率將聚焦線全部掃描一次加上額外67μs的情況下相同。

根據(jù)本發(fā)明的教示，多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108以及多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的每一者在單個幀內(nèi)的多次掃描產(chǎn)生可用于自動聚焦的時間進展數(shù)據(jù)。舉例來說，多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的每一者在單個幀內(nèi)被掃描M(M>2)次，借此在多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的每一者內(nèi)產(chǎn)生M個時間點。通過應(yīng)用高對比度濾波器而獲得針對每一時間點的對比度值，且將對應(yīng)于M個時間點的M個對比度值彼此進行比較。如果對比度比較產(chǎn)生對焦趨勢，那么透鏡將維持相同移動方向。如果對比度比較產(chǎn)生離焦趨勢，那么透鏡將使移動方向反向。根據(jù)本發(fā)明的教示，此反饋調(diào)整將繼續(xù)直到實現(xiàn)最優(yōu)對比度值為止以使透鏡聚焦。以此方式，運用反饋調(diào)整的自動聚焦可通過使用來自單個圖像幀內(nèi)的數(shù)據(jù)信息而非使用多個圖像幀而完成。在另一實例中，應(yīng)了解，根據(jù)本發(fā)明的教示，可針對每一時間點獲得相位值以執(zhí)行快速幀內(nèi)聚焦操作。

在一個實例中，應(yīng)了解，多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的每一者未必是固定的。換句話說，在一個實例中，根據(jù)本發(fā)明的教示，聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的一或多者可改變?yōu)閳D像傳感器100中的不同聚焦線。舉例來說，在一個實例中，控制圖像傳感器的控制電路可使用多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108來執(zhí)行初始粗略聚焦操作。根據(jù)本發(fā)明的教示，在初始粗略聚焦操作之后，控制圖像傳感器的控制電路可接著為圖像傳感器100中的聚焦線選擇不同位置以包含在第一部分中，所述不同位置例如具有高水平對比度且將以較快第一速率被掃描以便隨后進行精細高速聚焦調(diào)整。

圖2是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的教示的來自具有快速幀內(nèi)聚焦的圖像傳感器200的圖像幀的另一實例的圖式。在圖2中所描繪的實例中，代替如圖1的實例中所描繪的多個聚焦線102、104、106及108，在圖像幀的第一部分中包含多個聚焦點202、204、206、208、210、212、214、216及218。在一個實例中，應(yīng)了解，根據(jù)本發(fā)明的教示，多個聚焦點202、204、206、208、210、212、214、216及218中的每一者可表示圖像傳感器200的區(qū)域內(nèi)的一像素單元或多個像素單元。換句話說，根據(jù)本發(fā)明的教示，代替使多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108為特殊的，可使圖2的圖像傳感器200的圖像幀中的線部分(例如，為像素單元的點或像素單元的所標示區(qū)域)為特殊的以具有較快掃描速率及多次掃描。

在圖1及/或圖2的實例中，由圖像傳感器100獲得的每一圖像幀的圖像質(zhì)量是經(jīng)修復(fù)的，所述圖像幀含有多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108或圖像傳感器200的多個聚焦點202、204、206、208、210、212、214、216及218。明確地說，在一些例子中，由于多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108及/或多個聚焦點202、204、206、208、210、212、214、216及218因較快掃描速度可在場景不是很亮的情況下具有較短曝光時間(例如，由于四倍的掃描速率，因此約四分之一的曝光時間)，因此這些線及/或點的曝光或亮度值可被減小。

在一個實例中，為補償較快掃描速度，確定亮度系數(shù)a以調(diào)整聚焦線及/或聚焦點中的每一者的曝光或亮度以根據(jù)方程式1而修復(fù)圖像質(zhì)量：

其中a為亮度系數(shù)，I為信號強度，T為聚焦線或聚焦點的總曝光時間，及g為每一定時間隙的持續(xù)時間。

為關(guān)于圖1的實例進行圖解說明，方程式1假設(shè)多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的每一者具有圖像傳感器100中的其它常規(guī)線的四分之一的曝光時間且在單個圖像幀期間被掃描四次。在所述實例中，在多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的每一者的掃描之間存在短時間間隙g，這是因為滾動快門必須重新開始所述線。因此，對于聚焦線的四次掃描，在掃描中的每一者之間存在三個定時間隙g。

繼續(xù)參考圖1中所描繪的實例，可首先通過對針對多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的每一者的全部四次掃描的亮度值進行求和而調(diào)整聚焦線及/或整聚點中的每一者中的每一像素的曝光或亮度。其次，接著根據(jù)以上方程式1而計算亮度系數(shù)a。接著，將多個聚焦線102、104、106及108中的每一者中的每一像素的亮度值乘以亮度系數(shù)a以獲得經(jīng)補償亮度。

繼續(xù)所述實例，接著可對物理線中的每一者進行內(nèi)插。舉例來說，假設(shè)多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108中的特定一者稱為線B，那么來自圖像傳感器的第二部分的相鄰區(qū)的相鄰正常線(其在線B上方及下方)可分別稱為線X及線Y。接著可通過求線X與線Y的亮度值的平均值而確定內(nèi)插。假設(shè)線X與線Y中的對應(yīng)像素的亮度值的平均值等于XY_avg，那么可通過根據(jù)以下方程式2來確定線B中的像素的亮度值與線X及線Y中的對應(yīng)像素的平均值之間的差的絕對值而確定Δ值：

Δ＝|B-XY_avg| (2)

其中B為線B中的像素的亮度值，且XY_avg為線X及線Y中的對應(yīng)像素的平均值。如果Δ小于預(yù)定值，那么用XY_avg值替換線B中的像素的亮度值。否則，如果Δ大于或等于預(yù)定值，那么使用線B中的所述像素的B亮度值。

圖3圖解說明根據(jù)本發(fā)明的教示的從經(jīng)聚焦的圖像傳感器掃描的圖像幀的讀出表320的實例。在所描繪實例中，圖像傳感器包含四個聚焦線，所述四個聚焦線在表320的單元格中表示為圖像幀的行a、b、c及d。圖像幀的其它常規(guī)線在表320的單元格中表示為行1、2、…、4n。

如圖3中所圖解說明的實例中所展示，當圖像傳感器正被聚焦時，以第一速率326從圖像傳感器的圖像幀的第一部分的聚焦線a、b、c及d掃描焦點數(shù)據(jù)。在一個實例中，第一速率為較快速率，例如120fps。接下來，在以第一速率326掃描聚焦線a、b、c及d之后，以第二速率328從圖像傳感器的第二部分的常規(guī)行1、2、…、n掃描圖像數(shù)據(jù)。在一個實例中，第二速率為較慢速率，例如30fps。在所圖解說明的實例中，根據(jù)本發(fā)明的教示，重復(fù)所述過程直到以第一速率從聚焦線a、b、c及d掃描焦點數(shù)據(jù)四次且以第二速率從所有其余常規(guī)線1、2、…、4n掃描圖像數(shù)據(jù)一次為止。

當然應(yīng)了解，在其它實例中，第一速率可為大于第二速率的其它值，例如60fps、90fps等。舉例來說，如果第一速率為60fps，那么每當圖像傳感器的所有其余常規(guī)線被掃描一次時，以第一速率掃描聚焦線a、b、c及d兩次(即，60fps/30fps＝2)。類似地，根據(jù)本發(fā)明的教示，如果第一速率為90fps，那么每當以第二速率掃描圖像傳感器的所有其余常規(guī)線一次時，以第一速率掃描聚焦線a、b、c及d三次(即，90fps/30fps＝3)。

因此，返回參考圖3中所描繪的實例，多個聚焦線a、b、c及d中的每一者在單個幀內(nèi)被掃描四次，借此在多個聚焦線a、b、c及d中的每一者內(nèi)產(chǎn)生四個時間點。通過應(yīng)用高對比度濾波器而獲得針對每一時間點的對比度值，且將對應(yīng)于四個時間點的四個對比度值彼此進行比較。如果對比度比較產(chǎn)生對焦趨勢，那么透鏡將維持相同移動方向。如果對比度比較產(chǎn)生離焦趨勢，那么透鏡使移動方向反向。根據(jù)本發(fā)明的教示，此反饋調(diào)整將繼續(xù)直到實現(xiàn)最優(yōu)對比度值為止。在另一實例中，應(yīng)了解，根據(jù)本發(fā)明的教示，可針對每一時間點獲得相位值以執(zhí)行快速幀內(nèi)聚焦操作。

圖4圖解說明根據(jù)本發(fā)明的教示的針對具有快速幀內(nèi)聚焦的圖像傳感器的圖像幀而輸出的圖像數(shù)據(jù)422的一個實例。在所描繪實例中，類似于(舉例來說)上文關(guān)于圖3所描述的圖像傳感器，所述圖像傳感器包含具有四個聚焦線a、b、c及d的第一部分以及具有常規(guī)線1、2、…、4n的第二部分。在所描繪實例中，還假設(shè)使用類似于如圖3中所描述的技術(shù)的技術(shù)從圖像傳感器掃描焦點數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)。因此，在圖4中所描繪的實例中，可使用先前從相鄰線掃描的焦點數(shù)據(jù)及/或先前從相鄰線掃描的圖像數(shù)據(jù)來計算圖像幀的第一部分圖像數(shù)據(jù)426。在所圖解說明實例中，針對聚焦線a而計算的圖像數(shù)據(jù)展示為“A”，針對聚焦線b而計算的圖像數(shù)據(jù)展示為“B”，針對聚焦線c而計算的圖像數(shù)據(jù)展示為“C”，且針對聚焦線d而計算的圖像數(shù)據(jù)展示為“D”。

在一個實例中，根據(jù)本發(fā)明的教示，可使用如上文所描述的方程式1及/或方程式2來計算每一聚焦線的圖像數(shù)據(jù)。舉例來說，可使用針對聚焦線多次掃描的焦點數(shù)據(jù)連同如以上方程式1中所描述的系數(shù)a一起來幫助計算亮度以調(diào)整聚焦線的曝光或亮度以計算圖像數(shù)據(jù)。在一個實例中，根據(jù)以上方程式2，可使用針對相鄰常規(guī)線(例如，與聚焦線a相鄰的常規(guī)行a-1及a+1)而掃描的圖像數(shù)據(jù)來幫助計算針對聚焦線a的經(jīng)內(nèi)插圖像數(shù)據(jù)(例如，圖4中的“A”)。根據(jù)本發(fā)明的教示，可重復(fù)所述過程以計算每一聚焦線的圖像數(shù)據(jù)。在一個實例中，注意，根據(jù)本發(fā)明的教示，通過先以第一速率326掃描第一部分焦點數(shù)據(jù)，之后以第二速率328掃描第二部分圖像數(shù)據(jù)，在產(chǎn)生針對圖像幀而輸出的圖像數(shù)據(jù)426時，從聚焦線掃描的焦點數(shù)據(jù)可用于幫助計算聚焦線的圖像數(shù)據(jù)。注意，如果利用內(nèi)插，那么不需要在掃描出正常線之前先掃描出聚焦線，且不需要存儲從聚焦線掃描的數(shù)據(jù)以用于圖像數(shù)據(jù)426的稍后重構(gòu)。

圖5圖解說明根據(jù)本發(fā)明的教示的針對已利用多種技術(shù)聚焦的圖像傳感器的圖像幀而輸出的圖像數(shù)據(jù)524的另一實例。在圖5中所描繪的實例中，圖像傳感器未正在被聚焦，且因此可全部以正常速率掃描圖像數(shù)據(jù)，在一個實例中，所述正常速率可為30fps的第二速率。舉例來說，根據(jù)本發(fā)明的教示，圖像傳感器可已利用上文所描述的幀內(nèi)快速聚焦技術(shù)而從先前圖像幀聚焦。因此，根據(jù)本發(fā)明的教示，由于不依據(jù)焦點數(shù)據(jù)而計算聚焦線a、b、c及d的圖像數(shù)據(jù)，因此可全部以第二速率528掃描來自第一部分及第二部分兩者的圖像數(shù)據(jù)。

如以上在圖3到4中所描繪的實例中所描述，圖像傳感器包含具有四個聚焦線a、b、c及d的第一部分以及具有常規(guī)線1、2、…、4n的第二部分。因此，舉例來說，假設(shè)以120fps的第一速率掃描第一部分聚焦線a、b、c及d四次且以30fps的第二速率掃描第二部分常規(guī)線1、2、…、4n一次，注意，在以30fps的正常讀出與高速聚焦讀出(其中以120fps掃描聚焦線a、b、c及d四次)之間在所需的時間量中存在12行差異。這是因為如果圖像傳感器不處于快速幀內(nèi)聚焦模式，那么在正常讀出期間僅以30fps掃描聚焦線一次。在此實例中，在不聚焦時不需要在聚焦操作期間使用的12個額外讀出時間行。在一個實例中，根據(jù)本發(fā)明的教示，在圖像傳感器未正在被聚焦時，在讀取圖像數(shù)據(jù)時將讀出12個虛設(shè)行以使總幀時間保持與在傳感器處于快速幀內(nèi)聚焦模式時相同。

圖6是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的教示的包含實例性圖像傳感器692的成像系統(tǒng)691的一個實例的圖式，實例性圖像傳感器692具有包含多個聚焦線602、604、606及608的第一部分以及包含圖像傳感器的其余常規(guī)線的第二部分。如所描繪實例中所展示，成像系統(tǒng)691包含圖像傳感器692，圖像傳感器692耦合到控制電路698及讀出電路694且耦合到功能邏輯696。成像系統(tǒng)691還包含透鏡699，透鏡699經(jīng)調(diào)適以將圖像引導(dǎo)到圖像傳感器692上。在所述實例中，控制電路698經(jīng)由功能邏輯696而耦合到讀出電路且耦合到透鏡699。在一個實例中，根據(jù)本發(fā)明的教示，控制電路698經(jīng)耦合以響應(yīng)于利用上文所論述的幀內(nèi)快速聚焦技術(shù)以較快第一速率從圖像傳感器692掃描的第一焦點數(shù)據(jù)與第二焦點數(shù)據(jù)的比較而調(diào)整透鏡699的焦點。

在一個實例中，圖像傳感器692包含圖像傳感器像素單元(例如，像素P₁、P₂、P₃、…、P_m)的二維(2D)陣列。注意，圖像傳感器692可為圖1的圖像傳感器100的實例，且焦點數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)可如上文所描述而掃描，且下文所提及的類似地命名及編號的元件是有聯(lián)系的且類似于如上文所描述起作用。如所圖解說明，每一像素單元布置到行(例如，行R₁到R_4n)及列(例如，列C1到Cx)中以獲取人、地方、物件等的焦點數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)，接著可使用所述焦點數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)來再現(xiàn)所述人、地方、物件等的2D圖像。

應(yīng)了解，根據(jù)本發(fā)明的教示，圖像傳感器692的第一部分包含多個聚焦線，所述多個聚焦線在圖6中圖解說明為行R_a 602、R_b 604、R_c 606及R_d 608，且可視為圖1的多個聚焦線a 102、b 104、c 106及d 108的實例。因此，在所描繪實例中，根據(jù)本發(fā)明的教示，每當以較慢第二速率從其余常規(guī)行R₁、…、R_4n掃描圖像數(shù)據(jù)時，以較快第一速率從行R_a 602、R_b604、R_c 606及R_d 608掃描焦點數(shù)據(jù)多次。

在所描繪實例中，根據(jù)本發(fā)明的教示，控制電路698經(jīng)耦合以響應(yīng)于根據(jù)如上文所論述的幀內(nèi)快速聚焦處理從圖像傳感器的聚焦線掃描的焦點數(shù)據(jù)的比較而控制透鏡699的聚焦，所述聚焦線包含行R_a 602、R_b 604、R_c 606及R_d 608。根據(jù)本發(fā)明的教示，行R_a 602、R_b604、R_c 606及R_d 608在單個幀內(nèi)的多次掃描產(chǎn)生可由控制電路698用于幀內(nèi)快速聚焦的時間進展數(shù)據(jù)。舉例來說，行R_a 602、R_b 604、R_c 606及R_d 608中的每一者在單個幀內(nèi)被掃描四次，借此在行R_a 602、R_b 604、R_c 606及R_d 608中的每一者內(nèi)產(chǎn)生四個時間點。通過應(yīng)用高對比度濾波器而獲得針對每一時間點的對比度值，且將對應(yīng)于四個時間點的四個對比度值彼此進行比較。如果對比度比較產(chǎn)生對焦趨勢，那么控制電路698將維持透鏡699的相同移動方向。如果對比度比較產(chǎn)生離焦趨勢，那么控制電路698使透鏡699的移動方向反向。根據(jù)本發(fā)明的教示，此反饋調(diào)整將繼續(xù)直到實現(xiàn)最優(yōu)對比度值為止以使透鏡699聚焦。在另一實例中，應(yīng)了解，根據(jù)本發(fā)明的教示，可針對每一時間點獲得相位值以執(zhí)行快速幀內(nèi)聚焦操作。

在一個實例中，將已從每一像素單元P₁、P₂、P₃、…、P_m掃描的圖像數(shù)據(jù)傳送到功能邏輯696。在各種實施中，讀出電路694可包含放大電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)電路或其它。功能邏輯696可僅存儲圖像數(shù)據(jù)或甚至通過應(yīng)用圖像后效應(yīng)(例如，修剪、旋轉(zhuǎn)、移除紅眼、調(diào)整亮度、調(diào)整對比度或其它)來操縱圖像數(shù)據(jù)。在一個實例中，讀出電路694可沿讀出列線(所圖解說明)一次掃描一行圖像數(shù)據(jù)或可使用多種其它技術(shù)(未圖解說明)同時掃描圖像數(shù)據(jù)，例如串行讀出或所有像素的全并行讀出。

在一個實例中，控制電路698耦合到圖像傳感器692以控制圖像傳感器692的操作特性以及執(zhí)行如上文所論述的透鏡699的幀內(nèi)快速自動聚焦。在一個實例中，控制電路698經(jīng)耦合以產(chǎn)生用于控制每一像素單元的圖像獲取的快門信號。在所述實例中，所述快門信號為滾動快門信號，使得在連續(xù)獲取窗期間依序啟用每一像素行、每一像素列或每一像素群組。

包含發(fā)明摘要中所描述內(nèi)容的本發(fā)明的所圖解說明實例的以上說明并非打算為窮盡性或限制于所揭示的確切形式。雖然出于說明性目的而在本文中描述本發(fā)明的特定實施例及實例，但可在不背離本發(fā)明的較寬廣精神及范圍的情況下做出各種等效修改。實際上，應(yīng)了解，特定實例性電壓、電流、頻率、功率范圍值、時間等是出于解釋目的而提供且根據(jù)本發(fā)明的教示還可在其它實施例及實例中采用其它值。

可根據(jù)以上詳細說明對本發(fā)明的實例做出這些修改。所附權(quán)利要求書中使用的術(shù)語不應(yīng)理解為將本發(fā)明限制于說明書及權(quán)利要求書中所揭示的特定實施例。而是，所述范圍將完全由所附權(quán)利要求書來確定，所附權(quán)利要求書將根據(jù)權(quán)利要求闡述的既定原則來加以理解。本說明書及各圖據(jù)此應(yīng)視為說明性的而非限制性的。