摄像设备和用于摄像结果的处理方法

专利名称：摄像设备和用于摄像结果的处理方法
技术领域：
本发明涉及摄像设备和用于摄像结果的处理方法并且可以应用
于例如使用CMOS固态摄像元件的摄像设备。就通过将屏幕图像分成 多个块、实施运动检测并且为每个块控制曝光时间来用电子快门控 制曝光时间而言，与常规可得到的画面质量相比，本发明能够进一 步增强画面质量。
背景技术：
常规地，这样配置摄像设备以便通过电子快门控制曝光时间来控 制摄像元件的电荷累积时间，以便还在为迅速移动的摄像物体摄像 时的情况下，能够获得没有图像晃动的摄像结果。关于刚刚描述的 这种通过电子快门的控制，例如在日本专利/〉开物No. Hei 6-165047和日本专利公开物No. Hei 6 - 261256中提出了 一种方法， 其中通过系统控制器检测摄像物体的运动，并且根据运动检测结果 以及AGC (自动增益控制)的增益控制和ALC (自动光控制)的控制 的执行来控制曝光时间。
然而，这样通过电子快门对曝光时间的常规控制使得在对于形成 一个屏幕图像以根据该屏幕图像的一部分的运动改变曝光时间的所 有像素同等地改变曝光时间的情况下，还考虑屏幕图像的静止部分 例如背景等减少曝光时间。因此，在刚刚描述的这种情况下，存在 的问题是，如刚刚所描述的在静止部分处的S/N比率退化并且画面 质量也同样地退化。
相反地，存在另一种情况，其中对于小物体不能检测到任何运 动。在该情况下，因为难以适当地控制曝光时间，因此小物体的图 像被摄成模糊状态。因此，在该例子中也存在画面质量退化的问题。

发明内容
本发明已经考虑了前述并且提出一种摄像设备和用于摄像结果 的处理方法，就通过电子快门控制膝光时间而言，当与常规画面质
量相比时，通过该方法可以大大增强画面质量。
为了解决上述的问题，本发明被应用于摄像设备，其包括摄像 装置，其具有由以矩阵排列的像素在其上形成的摄像表面，用来输 出形成在该摄像表面上的光学图像的摄像结果；运动检测装置，用 来为摄像表面沿水平方向和/或垂直方向被分成的块中的每一个检 测摄像结果中的运动量；控制装置，用来根据通过运动检测装置检 测的结果为这些块中的每一个控制摄像装置的曝光时间使得该曝光 时间随着运动量的增加而减少；以及信号电平校正装置，用来为这 些块中的每一个校正和输出与对曝光时间的控制一致变化的摄像结 果的信号电平。
根据本发明的结构，在它被应用到摄像设备的情况下，该摄像设 备包括摄像装置，其具有由以矩阵排列的像素在其上形成的摄像 表面，用来输出形成在该摄像表面上的光学图像的摄像结果；运动 检测装置，用来为摄像表面沿水平方向和/或垂直方向被分成的块中 的每一个检测摄像结果中的运动量；以及控制装置，用来根据通过 运动检测装置检测的结果为这些块中的每一个控制摄像装置的曝光 时间使得该膝光时间随着运动量的增加而减少，可以响应于运动为 这些块中的每一个控制曝光时间。因此，关于静止背景，可以将曝 光时间设置得长以防止S/N比率的退化，但是对于涉及某一运动的 部分，可以将曝光时间设置得短以防止模糊状态。另外，通过为这 些块中的每一个检测运动，还可以从小物体检测到运动，并且因此 对于上述的这种小物体还可以防止模糊状态。因此，对于通过电子 快门控制曝光时间，与常规可得到的画面质量相比，该画面质量被 大大增强。另外，因为提供了用来为这些块中的每一个校正和输出 与对曝光时间的控制一致变化的摄像结果的信号电平的信号电平校 正装置，所以可以以这种方式防止与对这些块中的每一个的曝光时 间控制 一 致变化的这些块之间的信号电平的变化。
另外，本发明被应用到用于摄像结果的处理方法，该方法包括 通过摄像装置为摄像装置的摄像表面沿水平方向和/或垂直方向被 分成的块中的每一个检测借助摄像装置的摄像结果中的运动量的运 动检测步骤；根据在运动检测步骤检测的结果为这些块中的每一个 控制摄像装置的啄光时间的控制步骤；以及为这些块中的每一个校正和输出与对曝光时间的控制一致变化的摄像结果的信号电平的信 号电平校正步骤。
因此，根据本发明的结构，可以提供用于摄像结果的处理方法， 通过该方法，对于通过电子快门控制曝光时间，当与常规可得到的 画面质量相比时，可以大大增强画面质量。
根据本发明，对于通过电子快门控制曝光时间，当与常规可得到 的画面质量相比时，可以大大增强画面质量。


图1是示出根据本发明的实施例的集成电路的普通结构的方块图。
图2是图1中的集成电路的传感器芯片的截面图。
图3是示出传感器芯片和逻辑芯片的层状结构的侧视图。
图4是示出图1的集成电路的详细结构的方块图。
图5是示出图4的像素块的运行的时序图。
图6是示出像素的曝光时间的控制的时序图。
图7是示出控制块的曝光时间的概念的图。
图8是示出根据本发明的第二实施例的摄像设备的方块图。
图9是示出根据本发明的笫三实施例的摄像设备的方块图。
具体实施例方式
在下文中，参考附图适当地详细描述了本发明的实施例。 (1)第一实施例的结构
图1是示出应用到根据本发明的第一实施例的摄像设备的集成 电路的方块图。根据本实施例的摄像设备借助使用了未示出的透镜 的控制器通过自动光圈控制和自动聚焦控制在集成电路1的摄像表 面上形成期望的光学图像并且输出该光学图像的摄像结果。
在此，集成电路1是包括摄像元件的集成电路并且通过封装传感 器芯片2和逻辑芯片3的层叠物体来形成。
在此，传感器芯片2是根据XY寻址方法输出摄像结果的摄像元 件的半导体芯片，并且，在本实施例中，用CMOS固态摄像元件作为 摄像元件。传感器芯片2包括摄像部分4和用来控制摄像部分4的 运行的控制部分5。
在此，摄像部分4具有通过以矩阵排列像素形成的摄像表面并且 输出形成在该摄像表面上的光学图像的摄像结果。在摄像部分4中， 以矩阵排列的像素沿水平方向和垂直方向被等分，由此摄像表面被 分成多个像素块6。为像素块6 —个一个单独地提供涉及属于像素块 6的每一个的像素的外围电路，并且一个一个单独地形成像素块6以 便其摄像结果被输出。因此，传感器2通过该多个像素块6同时并 且并行地输出摄像结果。
如图2中的截面部分地示出的，在传感器芯片2中，元件层12 由具有大约10到20 [nm]厚度的硅(Si)层形成，并且光接收元件 13形成在元件层12上。另外，连续地层叠二氧化硅(SiOO膜14、 光阻塞膜15、氮化硅膜(SiN)16、滤色器17、以及微透镜18作为 相对于与光接收元件13相对应的部分的上层，并且由此形成像素 19。另外，形成像素块6的外围电路、控制部分5以及用来对外围 电路和控制部分5布线的布线层20作为相对于元件层12的下层， 并且用来支撑整体的衬底支撑元件21设置在布线层20的下层侧 上。因此，在传感器芯片2中，布线层20设置在与摄像表面的侧相 反的侧上，并且提供外围电路、控制部分5等。因此，传感器芯片2 被这样配置使得在为像素块6 —个一个单独地提供外围电路等的情 况下也能有效避免数值孔径的减小。另外，传感器芯片2被这样形 成使得布线层20形成在摄像表面侧上的各种约束被消除并且可以大 大增加布线的自由度。
要注意的是，以这种方式形成传感器芯片2使得，因为布线层 20形成在与摄像表面的侧相反的侧上，因此从布线层20侧加工具有 小厚度的半导体衬底以形成光接收元件和外围电路的电路元件，并 且然后在该半导体衬底上连续地形成布线层20和衬底支撑元件21， 并且其后，利用CMP通过翻转和抛光半导体衬底来完成元件层12， 并且连续形成光阻塞膜15、氮化硅膜(SiN)16、滤色器17和微透 镜18。
如图3中所示，在传感器芯片2中，逻辑芯片3被分配给衬底支 撑元件21,并且传感器芯片2通过形成在布线层20侧上的精细凸出 电极31和形成在逻辑芯片3上的精细凸出电极32电连接到逻辑芯
片3并且被支撑在该逻辑芯片3上。该精细凸出电极32下文中被称 作微凸点(micro bu迈p)。
在此，逻辑芯片3是包括用来处理来自传感器芯片2的摄像结果 的信号处理电路的集成电路，并且，在本实施例中，该信号处理电 路由用来控制设置在传感器芯片2上的摄像部分4的曝光时间的脉 冲产生部分41和用来将各种时序信号输出到脉沖产生部分41的控 制部分42形成。
在此，在脉冲产生部分41中，提供一个一个单独对应于传感器 芯片2的像素块6的脉沖产生块43。脉冲产生块43被一个一个单独 连接到对应于微凸点31和32的像素块6以便控制相应的像素块6 的曝光时间。因此，集成电路1被这样形成以便可以同时并且并行 地从该多个像素块6输出摄像结果，并且可以通过脉沖产生块43 — 个一个单独地控制像素块6的曝光时间周期。
图4是示出像素块6和脉冲产生块43的方块图。在此，在像素 块6中，沿水平方向连续设置的像素19A和19B通过公共栅极线连 接到复位控制电路52。另外，沿水平方向连续设置的像素19A和19B 通过公共信号线彼此连接并且被连接到水平驱动控制电路53。像素 19A和19B执行光电转换过程，用来引入光以积累电荷并且然后根据 从复位控制电路52输出的复位脉冲RST1和RST2释放已累积的电 荷。另外，像素19A和19B根据从复位控制电路52输出的读出脉沖 R0UT1和R0UT2将累积的电荷转换成电压并且将所得到的电压输出到 信号线。因此，在像素块6中，通过复位控制电路52的控制，改变 电荷累积时间以改变曝光时间，并且摄像结果以线为单位输出到水 平驱动控制电路53。
复位控制电路52根据从如图5的(A)和图6的(A)所示的控 制部分5输出的垂直同步信号VD复位操作。然后，复位控制电路52 使复位脉沖RST1在从脉冲产生块43输出的快门脉沖SHT (参考图5 的(B)和图6的(B))的上升沿的时序处上升(参考图5的(Cl) 和图6的(C1))，并且使读出脉冲R0UT1在快门脉沖SHT的下降 沿的时序处上升(参考图5的(Dl)和图6的(Dl))。
复位控制电路52将根据快门脉冲SHT产生的复位脉冲RST1和读 出脉冲R0UT1输出到在顶线上的像素19A。另外，复位控制电路52
将复位脉沖RST1和读出脉沖0UT1连续延迟了延迟时间At,该延迟 时间At与形成像素块6的线的数目相对应，以连续产生涉及其余线
的4象素19B.......的复位脉沖RST2........和RSTn以及读出脉沖
画T2........和R0UTn(参考图5的(C2 )和(D2 )以及图6的(C2 )、
(D2)、 (Cn)和(Dn))并且将复位脉冲RST2和读出脉冲R0UT2.......
输出到其它线的像素19B.......。
因此，复位控制电路52这样设置使得从快门脉冲SHT的上升沿 到下降沿的周期T1和T2被设置为像素19A和19B的曝光时间周期。 另外，复位控制电路52控制像素19A和19B的运行使得在像素19A 和19B中积累的累积电荷(参考图5的(El)和(E2))作为摄像 结果在曝光时间结束的时序处以线为单位输出到信号线(参考图5 的(Fl)和(F2))。
另外，复位控制电路52根据基于快门脉冲SHT的曝光时间为放 大电路54输出增益控制信号G，并且然后校正与基于快门脉冲SHT 对曝光时间的控制一致变化的摄像结果的信号电平。
因此，沿垂直方向连续设置的像素19A、 19B.......的摄像结果
被连续分时地输出到信号线(参考图6的(E))。水平驱动控制电 路53时分复用从像素19A和19B输出的摄像结果并且将其以上述这 种方式以线为单位输出到信号线(参考图6的(F))。
放大电路54根据从复位控制电路52输出的增益控制信号G改变 增益，并且放大和输出从水平驱动控制电路53输出的摄像结果。因 此，集成电路1校正与对曝光时间的控制一致变化的摄像结果的信 号电平并且输出校正的信号电平的摄像结果。
模拟/数字转换电路(ADC ) 55对放大电路54的输出信号执行模 拟/数字转换处理并且将根据处理结果的图像数据OUT输出到逻辑芯 片3的相应的脉冲产生块43。因此，在本实施例中，属于像素块6 的像素19A和19B的外围电路由复位控制电路52、水平驱动控制电 路53、放大电路54和模拟/数字转换电路55形成。
因此，集成电路1被这样配置使得借助像素19A和19B的摄像结 果OUT同时并且并行地从像素块6输出，以这种方式使得摄像结果 OUT根据光栅扫描的顺序从像素块6输出，并且借助电子快门的曝光 时间周期在相应的脉冲产生块43的控制下由像素块6 —个一个单独
地改变，并且根据啄光时间的速度的变化的摄像结果OUT中的信号 电平的变化在像素块6中被一个一个单独地校正。
脉冲产生块43借助运动量检测电路61检测从相应的像素块6 输出的摄像结果的运动量，并且根据运动量检测的结果改变和输出 快门脉冲SHT。
具体地说，在运动量检测电路61中，平均电路62平均以帧为单 位从相应的像素块6输出的摄像结果。具体地说，平均电路62通过 加法电路63和延迟电路64将从相应的像素块6输出的摄像结果累 加地相加，并且对于每一帧将该求和结果输出到帧间差计算电路 66，并且在设置在加法电路63的输出级的开关电路65的控制下初 始化该求和值。因此，运动量检测电路61以帧为单位将摄像结果累 加地相加并且然后计算来自像素块6的摄像结果的平均值。
帧间差计算电路66通过延迟电路(IV延迟)67将平均电路62 的输出值延迟一帧的时间周期。另外，帧间差计算电路66通过减法 电路68从平均电路62的输出值减去延迟电路67的输出值以计算帧 间差值AS。因此，运动量检测电路61根据该帧间差值AS近似地计 算运动量。
快门脉冲产生电路69根据通过运动量检测电路61以上述方式获 得的运动量检测结果产生快门脉沖SHT。具体地说，快门脉冲产生电 路69产生快门脉沖SHT使得如果从运动量检测电路61输出的帧间 差值AS增加则快门脉沖SHT的上升沿的时间周期同样地减小。因 此，产生快门脉冲SHT使得如果运动量增加，则曝光时间同样地减 少。
在该过程中，如果从运动量检测电路61输出的帧间差值AS增 加，则快门脉冲产生电路69同样地延迟快门脉冲SHT的上升沿的时 序，并且将快门脉冲SHT的下降沿的时序提前上升沿的时序延迟的 量。因此，快门脉冲产生电路69执行设定使得，即使快门速度改变， 在像素块6中的啄光时间的中心的时序也不会改变以便快门脉冲SHT 的相位在像素块6中不会有大的改变量。要注意的是，这使得从快 门脉冲SHT的一个上升沿到下一个上升沿的时间是最短的垂直同步 周期的二分之一。因此，复位控制电路52被这样配置使得复位脉冲 RST1和读出脉冲R0UT1从快门脉冲SHT产生并且被连续延迟以l更为各条线产生复位脉沖RST2.......和读出脉冲R0UT2.......，并且然后
在垂直同步周期的前半周期和后半周期内一个一个单独地输出复位 脉沖RST1、 RST2.......和读出脉冲R0UT1、 R0UT2........
因此，集成电路l仅在以下位置处将快门速度设置得更短，在这 些位置处，根据如图7中所见的摄像结果0UT1 (Fl) 、 0UT2 ( F2 ) 和OUT3(F3)的帧间差值AS，由通过传感器芯片2连续获得的摄像 结果0UT1 (Fl) 、 0UT2 (F2)和0UT3 ( F3 )检测运动。因此，有效 地避免了在静止部分的S/N比率的退化，由此防止了移动摄像物体 的模糊状态。另外，在其中显示出运动的摄像物体为小物体的情况 下，涉及该小物体的部分的快门速度也被设置得更短，由此来肯定 地防止模糊状态。要注意的是，在图7中，根据其中曝光时间根本 没有被设置得更短的情况的像素块的曝光时间用分数表示。
然后，集成电路1累积以上述方式同时并且并行地从像素块6 输出到设置在传感器芯片2中的图像存储器中的摄像结果OUT，并且 根据光栅扫描的顺序多路复用该摄像结果OUT，然后以单一的序列输 出所述多路复用的结果。
因此，在本实施例中，像素19A和19B、复位控制电路52和水 平驱动控制电路53形成用来输出形成在摄像表面上的光学图像的摄 像结果的摄像装置，并且运动量检测电路61形成用来为通过沿水平 方向和/或垂直方向划分摄像表面形成的块中的每一个检测摄像结 果的运动量的运动检测装置。另外，快门脉沖产生电路69根据运动 检测装置的检测结果形成用来为这些块中的每一个控制摄像装置的 膝光时间的控制装置，以便曝光时间随着该块的运动量的增加而减 少，并且复位控制电路52和放大电路54形成用来为这些块中的每 一个校正和输出通过控制曝光时间而变化的摄像结果的信号电平的 信号电平校正装置。
(2)第一实施例的操作
在具有上述结构的摄像设备(图1)中，光学图像通过透镜形成 在集成电路1的摄像表面上，并且光学图像的摄像结果通过集成电 路1获得并且从该集成电路1输出。在集成电路1的过程中，在集 成电路1 (图2和4 )中，通过将光接收元件13的像素19A和19B 设置成矩阵来形成摄像表面，并且从通过沿水平方向和垂直方向等
分该摄像表面所形成的像素块6获得摄像结果0UT。
具体地说，在像素块6中，其时序在线上连续移动的读出脉冲
R0UT1、 R0UT2.......从复位控制电路52输出，并且借助像素19A和
19B的摄像结果outl、 out2.......根据读出脉冲R0UT1、 R0UT2.......
以线为单位被输入到水平驱动控制电路53，然后被水平驱动控制电 路53时分复用。另外，在摄像结果的信号电平被随后的放大电路54 校正后，这些摄像结果被模拟/数字转换电路55转换成数字信号并 且作为数字信号从该模拟/数字转换电路55输出。因此，为通过划 分摄像表面形成的像素块6中的每一个获得摄像结果0UT，并且同时 且并行地输出这些摄像结果0UT。
另外，像素块6的摄像结果OUT被一个一个单独地输入到相应的 脉冲产生块43，通过其确定像素块6的运动量AS。然后，根据运动 量AS,控制相应的像素块6的电荷累积时间以便曝光时间随着像素 块的运动量的增加而减少。
因此，在本摄像设备中，可以响应于通过划分一个屏幕图像形成 的块中的每一个的运动控制曝光时间，并且关于静止背景，爆光时 间可以被设置得长以防止S/N比率的退化，但是关于涉及某一运动 的部分，曝光时间可以被设置得短以防止模糊状态。另外，通过为 块中的每一个检测运动，也可以从小物体检测到运动，并且因此对 于上述的这种小物体也可以防止模糊状态。因此，关于通过电子快 门对曝光时间的控制，与常规可得到的画面质量相比，可以大大增 强画面质量。
另外，在本摄像设备中，以上述的这种方式控制曝光时间来增加 放大电路54的增益以将摄像结果OUT的信号电平校正与曝光时间减 少的量相应的量。因此，可以以上述的这种方式为这些块中的每一 个控制啄光时间以防止在这些块中信号电平的变化，并且由此可以 防止画面质量的退化。
通过以该方式为这些像素块中的每一个控制曝光时间，在本摄像 设备中，为各个像素块6获取摄像结果OUT并且这些摄像结果OUT 被同时且并行地输出，检测像素块6的运动量AS以通过一个一个单 独对应于像素块6的脉冲产生块43控制曝光时间。因此，在本摄像 设备中，可以通过同时且并行地处理该多个块为彼此独立的这些块
中的每一个控制啄光时间，并且因此，与常规可得到的画面质量相 比，通过该容易的过程增强了画面质量。
特别地，在本摄像设备中，通过微凸点31和32连接和层叠传感 器芯片2和逻辑芯片3使得摄像结果0UT被传感器芯片2获得并且 曝光时间被逻辑芯片3控制以通过以上述的这种方式同时和并行地 处理该多个彼此独立的块来为这些块中的每一个控制曝光时间，这 样的结构可以应用于上述的传感器芯片2和逻辑芯片3的这种层叠 结构以简化一般结构。
另外，在传感器芯片2中，通过在与摄像表面相对的侧上设置外 围电路例如复位控制电路52、水平驱动控制电路53等并且将该相对 侧表面上的外围电路与逻辑芯片3层叠在一起，可以有效避免像素 19A和19B的数值孔径的减小，另外还可以减小彼此相邻的像素19A 和19B等之间的串扰。另外，可以充分确保像素19A和19B在摄像 表面上占据的面积，并且因此，可以便于像素的精细化以便于摄像 设备的制作。另外，可以大大增强与随后的逻辑芯片3连接的自由 度，并且同样可以增强设计自由度。
通过以这种方式执行运动检测来控制曝光时间，在脉冲产生块 43中，平均电路62以帧为单位对摄像结果OUT累加地求和以确定在 每帧中的摄像结果OUT的平均值。然后，随后的帧间差计算电路66 确定所述平均值的帧间差以确定运动量AS。另外，快门脉沖产生电 路69由运动量AS产生脉冲SHT,并且复位控制电路52由快门脉冲
SHT产生复位脉沖RST1、 RST2、......并且改变读出脉冲R0UT1、
R0UT2.......的时序来改变曝光时间。因此，在本摄像设备中，通过
确定帧间差的简单且容易的过程来计算运动量AS，并且执行曝光控 制过程。因此，可以通过简单且容易的结构对每一个块执行曝光控 制过程。
(3)第一实施例的作用
根据上述结构，通过将一个屏幕图像划分成多个块并且对这些块 中的每一个实施运动检测来为每一个块控制啄光时间，就通过电子 快门控制啄光时间而言，与常规可得到的画面质量相比，可以大大 增强画面质量。
另外，这时，通过同时和并行地输出这些块的摄像结果并且处理
这些块的摄像结果来为这些块中的每一个检测运动量，可以通过彼 此独立的同时和并行处理为每一个块控制膝光时间。因此，关于通 过电子快门控制曝光时间，与常规可得到的画面质量相比，通过简 单且容易的过程可以大大增强画面质量。
另外，通过以帧为单位对这些块中的每一个的摄像结果累加地求 和来计算平均值并且计算这些平均值的帧间差值来为这些块中的每 一个检测运动量，可以借助简单且容易的结构检测该运动量，并且 同样可以简化一般结构。
另外，通过在彼此不同的半导体芯片上至少形成摄像装置的像 素、到像素的外围电路和运动检测装置的结构并且通过微凸点连接 它们，可以将整个设备形成为集成电路以简化该结构，由此防止像 素的数值孔径的减小并且进一步充分确保设计自由度。
(4)第二实施例
如图8中所示，根据本实施例的摄像设备71除了包括在上面结 合第一实施例所描述的集成电路1的结构之外，还包括编码装置72 和记录装置73。编码装置72和记录装置73对揭J象结果OUT实施编 码处理并且在记录介质上记录编码处理的结果。因此，在根据本实 施例的摄像设备71中，摄像系统74由在上面结合第一实施例所描 述的集成电路1形成，并且从摄像系统74输出的摄像结果0UT被多
路复用并且然后被转换为亮度信号和色差信号并且作为亮度信号和 色差信号被输入到编码装置72。然后，由编码装置72进行编码处理
所得到的数据被记录装置73记录在记录介质上。
在此，编码装置72是涉及使用运动矢量的数据压缩的编码装 置，并且利用例如H. 264技术实施摄像结果OUT的编码处理。
另一方面，摄像系统74设置像素数来形成像素块6以便对应于 用于通过编码装置72检测运动矢量的宏块(macro block)。要注 意的是，在这种情况下，可以设置像素块以便与亮度信号和色差信 号中的一个的宏块相对应。另外，根据H. 264，可以由多种不同尺寸 的宏块实施运动检测，使得像素块被设置以便对应于该多种宏块中 的一种的宏块。
另外，摄像系统74以该方式设置像素块6并且输出通过像素块 6检测的运动量AS。
编码装置72利用预定的阈值确定运动量AS以确定运动的存在或 不存在。然后，如果确定的结果是包含运动，则通过普通处理检测 运动矢量并且实施摄像结果OUT的编码处理。另一方面，如果确定 的结果是不包含运动，则中止运动矢量的检测并且将运动矢量设置 为零值以为摄像结果OUT实施编码处理。
因此，在本实施例中，在曝光时间的控制中使用的运动检测结果 在编码处理中被利用使得为每一个块实施运动检测以控制曝光时 间，并且编码处理的负荷同样被减轻。
根据本实施例，通过将摄像结果分成具有与编码处理中的运动矢 量的检测单元对应的尺寸的块并且为这些块中的每一个实施运动检 测来控制每一个块的曝光时间，然后利用编码处理中的运动检测结 果，对于通过电子快门控制曝光时间，与常规可得到的画面质量相 比，可以大大增强画面质量。因此，可以减小在编码处理中涉及的 负荷。
(5) 第三实施例
对照图8,如图9中所见，根据本实施例的摄像设备81利用在 上文结合第二实施例所描述的摄像系统74的运动检测电路61(参考 图4)通过检测运动矢量检测运动量来替代用帧间差检测运动量。具 体地说，检测运动矢量V，并且该运动矢量被转换成绝对值以检测运 动矢量V的长度，然后由运动矢量V的长度检测运动的幅度。要注 意的是，为检测运动矢量V,可以使用多种检测方法，例如块匹配方 法和坡度法。
另外，在关于对应于像素块6的尺寸的块的运动矢量V的检测 中，编码装置82中止运动矢量的检测处理，并且利用通过运动检测 电路61检测的运动矢量V执行编码处理。要注意的是，除了上述的 涉及运动矢量V的结构外，类似于在上文结合第二实施例描述的摄 像设备71来配置摄像设备81。
根据本实施例，在利用运动矢量检测运动以为每一个块控制曝光 时间的情况下，也可以达到与第二实施例类似的效果。
(6) 其他的实施例
然而，要注意的是，在上述的实施例中，改变复位脉沖和读出脉 冲的时序以控制啄光时间，根据本发明，啄光时间的控制并不限于
此，而可以通过仅改变复位脉冲的时序来控制曝光时间。
另外，尽管在上述实施例中为每一个像素块输出并且处理摄像结 果，但是根据本发明，摄像结果的输出并不限于此，而可以共同地 输出一个屏幕图像的摄像结果，然后为每一个图像块分类和处理所 述摄像结果以为像素块中的每一个控制曝光时间。这时，关于摄像 结果的输出即使在使用根据光栅扫描的顺序输出摄像结果的常规结 构的摄像元件的情况下，与上文中描述的实施例类似，对于通过电 子快门控制曝光时间，与常规可得到的画面质量相比，仍可以大大 增强画面质量。
另外，尽管在上述实施例中传感器芯片由CMOS固态摄像元件形 成，但是本发明并不限于此，而是可以广泛应用于其中传感器芯片 由相应于XY寻址系统的多种固态摄像元件形成的情形和其中传感器 芯片由CCD固态撮像元件形成的另一种情形。
另外，尽管在上述实施例中摄像表面沿水平方向和垂直方向被分 开以形成像素块，但是根据本发明，像素块的形成并不限于此，而 可以仅沿水平方向和垂直方向中的一个划分摄像表面来形成像素 块。
另外，尽管在上述实施例中到像素的外围电路设置在传感器芯片 2的后表面侧上并且与逻辑芯片层叠在一起，但是本发明并不限于 此，而是还可以广泛应用于其中到像素的外围电路设置在传感器芯 片2的前表面侧上的情形、其中逻辑芯片被形成为隔离元件的另一
种情形等。
工业实用性
本发明可以应用于其中使用例如CMOS固态摄像元件的摄像设备。
权利要求
1.一种摄像设备，包括摄像装置，其具有由以矩阵排列的像素在其上形成的摄像表面，用来输出形成在该摄像表面上的光学图像的摄像结果；运动检测装置，用来为摄像表面沿水平方向和/或垂直方向被分成的块中的每一个检测摄像结果中的运动量；控制装置，用来根据通过所述运动检测装置检测的结果为所述块中的每一个控制所述摄像装置的曝光时间；以及信号电平校正装置，用来为所述块中的每一个校正和输出与对曝光时间的控制一致变化的摄像结果的信号电平。
2. 根据权利要求1的摄像设备，其中所述控制装置根据由所述运动检测装置检测的结果为所述块中 的每一个控制所述摄像装置的曝光时间以便曝光时间随着运动量的 增加而减少。
3. 根据权利要求1的摄像设备，其中所述摄像装置同时且并行地输出所述块的摄像结果，由此输出光 学图像的摄像结果，以及所述运动检测装置一个一个单独地处理从所述摄像装置输出的 所述块的摄像结果以为所述块中的每一个检测运动量。
4. 根据权利要求1的摄像设备，其中所述运动检测装置包括 平均值计算电路，其被配置用来以帧为单位将所述块中的每一个的摄像结果累加地相加以计算平均值，以及帧间差计算电路，用来为所述块中的每一个计算由所述平均值计 算电路计算的平均值的帧间差值并且根据该帧间差值检测运动量。
5. 根据权利要求1的摄像设备，其中至少所述摄像装置和所述运动检测装置形成在彼此不同的半导 体芯片中并且通过微凸点彼此连接。
6. 根据权利要求1的摄像设备，进一步包括 编码装置，用来根据由所述运动检测装置检测的结果利用宏块为摄像结果实施编码处理，其中在所述运动检测装置中使用的所述块被设置成与所述编码装置中使用的宏块的尺寸相对应的尺寸。
7. —种用于摄像结果的处理方法，包括为摄像装置的摄像表面沿水平方向和/或垂直方向被分成的块中 的每一个检测通过该摄像装置的摄像结果中的运动量的运动检测步 激.根据在运动检测步骤检测的结果为所述块中的每一个控制摄像 装置的啄光时间的控制步骤；以及为所述块中的每一个校正和输出与对啄光时间的控制一致变化 的摄像结果的信号电平的信号电平校正步骤。
全文摘要
本发明适用于使用例如CMOS固态摄像元件的摄像设备。一个屏幕图像被分成多个块，并且为所述块中的每一个检测运动以控制该块的曝光时间。
文档编号H04N5/351GK101099381SQ20058004656
公开日2008年1月2日 申请日期2005年12月2日 优先权日2005年1月13日
发明者小林诚司 申请人:索尼株式会社