电子设备及控制程序的制作方法_2

文档序号:9221966阅读:来源:国知局
复位电位和信号电位对应的像素信号从单位像素输出至输出布线309。
[0054]如图3所示,在本实施方式中,相对于形成单元组131的16个像素,复位布线306和TX布线307是共用的。即,复位脉冲和传输脉冲都是对16像素全部同时施加的。由此,形成单元组131的所有像素在同一定时开始电荷积蓄,在同一定时结束电荷积蓄。但是,与所积蓄的电荷对应的像素信号通过在各自的选择晶体管305中顺序施加选择脉冲而有选择地输出至输出布线309。另外,复位布线306、TX布线307、输出布线309是按每一个单元组131单独设置的。
[0055]通过上述以单元组131为基准构成电路,能够按每一个单元组131控制电荷积蓄时间。换言之,能够在单元组131之间分别输出由于不同电荷积蓄时间而产生的像素信号。进一步说,对一个单元组131进行I次电荷积蓄的期间,对另一个单元组131重复多次电荷积蓄并每次输出像素信号,从而也能够在这些单元组131之间以不同帧频(frame rate)输出动态影像用的各帧。
[0056]图4是表示摄像元件的功能性结构的框图。模拟的多路复用器411顺序选择形成单元组131的16个H) 104。并且,多路复用器411将16个ro 104各自的像素信号向与该单元组131对应地设置的输出布线309输出。多路复用器411与H) 104 一起形成于摄像芯片113中。
[0057]经由多路复用器411输出的模拟信号的像素信号由形成于信号处理芯片111中的放大器412放大。并且,由放大器412放大后的像素信号经由形成于信号处理芯片111中的、进行相关双采样(Q)S-Correlated Double Sampling) ?模拟 / 数字(Analog/Digital)转换的信号处理电路413,进行相关双采样的信号处理并且进行A/D转换(从模拟信号转换为数字信号)。通过对像素信号在信号处理电路413中进行相关双采样的信号处理,降低了像素信号的噪声。A/D转换后的像素信号被传递至多路分配器(demultiplexer) 414,并存储在与各个像素对应的像素存储器415中。多路分配器414及像素存储器415形成在存储芯片112中。
[0058]运算电路416将存储在像素存储器415中的像素信号进行处理并传递至后级的图像处理部。运算电路416可以设置在信号处理芯片111中也可以设置在存储芯片112中。此外,在图4中示出I个单元组131的量的连接,实际上他们按每一个单元组131而存在、且并行地动作。但是,运算电路416也可以不按每一个单元组131而存在。例如,可以是一个运算电路416 —边顺序参照与各个单元组131对应的像素存储器415的值一边进行序列处理。
[0059]如上述所示,与各个单元组131对应而设置有输出布线309。摄像元件100层叠有摄像芯片113、信号处理芯片111及存储芯片112。因此,通过使用对这些输出布线309使用了凸块109的芯片间的电连接,能够无需在面方向上增大各芯片地布置布线。
[0060]下面,说明在摄像元件100的像素区域113A(参照图2)中设定的块。在本实施方式中,摄像元件100的像素区域113A被分割为多个块。多个块定义为I个块中至少包含I个单元组131。各个块通过彼此不同的控制参数而控制各个块中包含的像素。即,在某个块中包含的像素组和其他块中包含的像素组中得到控制参数不同的像素信号。作为控制参数,例如可以举出电荷的积蓄时间或积蓄次数、帧频、增益、间除率、将像素信号相加的相加行数或相加列数、数字化的位数等。此外,控制参数也可以是从像素获取图像信号后的图像处理中的参数。
[0061]在这里,电荷的积蓄时间是指从ro 104开始积蓄电荷至结束为止的时间。另外,电荷的积蓄次数是指每单位时间中ro 104积蓄电荷的次数。另外,帧频是指在动态影像中表示每单位时间处理(显示或记录)的帧数的值。帧频的单位以fps (Frames Per Second)表示。帧频越高,动态影像中的被摄体的动作越顺畅。
[0062]另外,增益是指放大器412的增益率(放大率)。通过变更该增益,能够变更ISO感光度。该ISO感光度是基于ISO制定的胶片的标准,表示胶片能够以何种程度的弱光进行记录。但是,通常在表现摄像元件100的感光度的情况下,也使用ISO感光度。在此情况下,ISO感光度是表示摄像元件100获得光的能力的值。如果提高增益,则ISO感光度也提高。例如,如果使增益加倍,则电信号(像素信号)也加倍,入射光的光量为一半时也能够取得适当的明亮度。但是,如果提高增益则电信号中含有的噪声也被放大,导致噪声变多。
[0063]另外,间除率是指在规定区域中不读取像素信号的像素数相对于全部像素数的比例。例如,在规定区域的间除率为O的情况下,表示从该规定区域内的所有像素读取像素信号。另外,在规定区域的间除率为0.5的情况下,表示从该规定区域内的一半像素读取像素信号。具体地说,在单元组131为拜耳阵列的情况下,设定为在垂直方向上每隔一个拜耳阵列单位、即、像素单位的每2个像素(每2行)交替地设定为读取像素信号的像素和不读取像素信号的像素。此外,如果进行像素信号的读取的间除,则图像的分辨率降低。但是,由于摄像元件100中配置有2000万以上的像素,所以例如即使以间除率0.5进行间除,也能够以1000万以上的像素显示图像。因此,认为使用者不会察觉分辨率降低。
[0064]另外,相加行数是指在将垂直方向上相邻的像素的像素信号相加的情况下,该相加的垂直方向的像素的数量(行数)。另外,相加列数是指在将水平方向上相邻的像素的像素信号相加的情况下,该相加的水平方向的像素的数量(列数)。上述相加处理例如在运算电路416中进行。通过运算电路416进行将垂直方向或水平方向上相邻的规定数量的像素的像素信号相加的处理,从而实现与以规定的间除率进行间除来读取像素信号的处理相同的效果。此外,在上述相加处理中,运算电路416也可以将相加值除以相加的行数或列数而计算出平均值。
[0065]另外,数字化的位数是指信号处理电路413在A/D转换中将模拟信号变换为数字信号时的位数。数字信号的位数越多,亮度及色彩变化等就更详细地表现出来。
[0066]在本实施方式中,积蓄条件是指与摄像元件100中的电荷积蓄相关的条件。具体地说,积蓄条件是指上述控制参数中的电荷的积蓄时间或积蓄次数、帧频及增益。由于帧频根据电荷的积蓄时间或积蓄次数而变化,所以帧频包含在积蓄条件中。另外,适当曝光的光量与增益相应地变化,与适当曝光的光量相应地电荷的积蓄时间或积蓄次数也能够变化。因此,增益包含在积蓄条件中。
[0067]另外,摄像条件是指与被摄体的摄像相关的条件。具体地说,摄像条件是指包括上述积蓄条件的控制参数。摄像条件除了用于控制摄像元件100的控制参数(例如电荷的积蓄时间或积蓄次数、帧频、增益)之外,还包括用于控制从摄像元件100读取信号的控制参数(例如间除率)、用于处理来自摄像元件100的信号的控制参数(例如,对像素信号相加的相加行数或相加列数、数字化的位数、后述的图像处理部30用于执行图像处理的控制参数)。
[0068]图5是表示第I实施方式所涉及的电子设备的结构的框图。如图5所示,电子设备I具有透镜部10、摄像部20、图像处理部30、工作存储器40、显示部50、操作部55、记录部60及系统控制部70。透镜部10是由多个透镜组构成的摄像光学系统。该透镜部10将来自被摄体的光束向摄像部20引导。该透镜部10可以与电子设备I 一体构成,也可以是相对于电子设备I能够装卸的更换式透镜。另外,该透镜部10可以内置聚焦透镜,也可以内置变焦透镜。
[0069]摄像部20具有摄像元件100及驱动部21。驱动部21是根据来自系统控制部70的指示控制摄像元件100的驱动的控制电路。在这里,驱动部21通过控制将复位脉冲及传输脉冲分别施加在复位晶体管303及传输晶体管302上的定时(或定时的周期),从而控制作为控制参数的电荷积蓄时间或积蓄次数。另外,驱动部21通过控制将复位脉冲、传输脉冲及选择脉冲分别施加在复位晶体管303、传输晶体管302及选择晶体管305上的定时(或定时的周期),从而控制帧频。另外,驱动部21通过设定施加复位脉冲、传输脉冲及选择脉冲的像素,从而控制间除率。
[0070]另外,驱动部21通过控制放大器412的增益(增益率,也称为放大率),从而控制摄像元件100的ISO感光度。另外,驱动部21通过向运算电路416发送指示,从而设定将像素信号相加的相加行数或相加列数。另外,驱动部21通过向信号处理电路413发送指示,从而设定数字化的位数。此外,驱动部21进行摄像元件100的像素区域(摄像区域)113A中的块的设定。如上所示,驱动部21承担使摄像元件100以按多个块的每块而不同的摄像条件进行拍摄并输出像素信号的摄像元件控制部的功能。系统控制部70对驱动部21指示块的位置、形状、范围等。
[0071]摄像元件100将来自摄像元件100的像素信号传送至图像处理部30。图像处理部30将工作存储器40作为工作空间而对由各像素的像素信号构成的原始图像数据实施各种图像处理,生成图像数据。该图像处理部30具有CPU,CPU执行各种图像处理。例如,图像处理部30通过对基于拜耳阵列得到的信号进行色彩信号处理而生成RGB图像信号。另夕卜,图像处理部30对RGB图像信号进行白平衡调整、锐度调整、伽玛校正、灰阶调整等图像处理。另外,图像处理部30根据需要进行以规定的压缩格式(JPEG格式、MPEG格式等)进行压缩的处理。图像处理部30中生成的图像数据经由系统控制部70记录在记录部60中。另外,图像处理部30中生成的图像数据经由系统控制部70向显示部50输出,在显示部50中显示。
[0072]在本实施方式中,图像处理部30除了上述处理之外,还进行将基于多次连续拍摄到的图像的图像数据合成的处理。通过该处理而去除噪声。
[0073]图像处理部30在进行图像处理时所参照的参数也包括在控制参数(摄像条件)中。例如,色彩信号处理、白平衡调整、灰阶调整、压缩率等参数包括在控制参数中。与电荷积蓄时间等相应地,从摄像元件100读取的信号变化,与该信号变化相应地,在进行图像处理时参照的参数也变化。图像处理部30设定按块单位不同的控制参数,基于这些控制参数执行色彩信号处理等图像处理。
[0074]图像处理部30提取从摄像部20以时间序列得到的多个帧中每规定定时的帧。或者,图像处理部30废弃从摄像部20以时间序列得到的多个帧中每规定定时的帧。由此,能够减少数据量,从而能够减少后级处理的负荷。另外,图像处理部30基于从摄像部20以时间序列得到的多个帧,计算在各帧间进行插补的I个或多个帧。并且,图像处理部30将计算出的I个或多个帧追加到各帧间。由此,在再现动态影像时能够再现动作更加流畅的动态影像。另外,驱动部21构成为控制间除率,但并不限定于该构成。例如,也可以是驱动部21从所有像素中读取像素信号,图像处理部30或运算电路416废弃所读取的像素信号中的规定的像素信号,从而控制间除率。
[0075]在进行基于图像处理部30的图像处理时,工作存储器40暂时存储图像数据等。显示部50例如由液晶显示面板构成。该显示部50如图5所示,显示部50具有第I显示部51、第I触摸面板(选择部、第I操作部)52、第2显示部53及第2触摸面板(第2操作部)54。
[0076]第I显示部51显示由摄像部20拍摄到的图像(静止图像,动态影像,实时取景图像)及各种信息。第I触摸面板52形成在第I显示部51的显示画面上。该第I触摸面板52在使用者对区域进行指定时,将表示使用者碰触的位置的信号向系统控制部70输出。第2显示部53显示用于供使用者设定摄像条件(控制参数)的菜单。第2触摸面板54形成在第2显示部53的显示画面上。该第2触摸面板54用于在使用者设定摄像条件时将表示使用者碰触的位置的信号向系统控制部70输出。
[0077]操作部55为由使用者操作的快门按钮、录像开始按钮、各种操作开关等。该操作
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