专利名称：成像装置及其成像方法
技术领域：
本发明涉及一种成像装置及其成像方法。
背景技术：
人们在利用摄像装置(如数码相机，手机等)进行拍照的过程中，在光线反差比较大的 环境下(即最亮处与最暗处的光线亮度差异很大)，通常会出现影像过曝的情况，即影像上 光线强的区域呈现一片白色，没有色彩及亮度的细节。
这主要是由于数位影像的产生都是利用影像感测器进行光电感应来完成的。所述影像感 测器包括很多感光单元及一微处理器，每个感光单元都对应一个像素点。在拍摄时，所述微 处理器会对目前的环境亮度做分析，从而计算出快门的开启时间，也即影像感测器的曝光时 间。当快门的开启时间确定后，每个感光单元都以同样时间进行感光。此时在光线亮度较高 的区域，由于光信号较大，在感光时间内积累的电荷过多，当超过所述影像感测器所能表示 的范围时，就会出现影像过曝的情况。
如图1所示，A区域为光线亮度较低的区域，B区域为光线亮度较高的区域。假设所述微 处理器决定此一环境的曝光时间为1 /30秒，则代表所有的感光单元的感光时间都是1 /30秒。 对于A区域，1 /30秒的感光时间所累积的电荷数目都在影像感测器可表示的范围内，因此色 彩及亮度的细节都存在，但对于B区域，1/30秒的感光时间就会使这个区域的感光单元积累 的电荷数目太多，从而造成影像过曝，使影像上呈现一片白色。
目前对于影像过曝的解决方法，大部分都是采用影像后处理的方式，即当影像生成后， 利用软件程序对曝光过度的影像进行分析，将影像过曝的区域进行亮度调整，降低该区域的 亮度，还原部分的影像细节。但是由于这种方法是在数位影像生成之后再对影像进行处理， 所以还原细节的能力很有限，导致在光线反差比较大的环境下，摄像装置所拍摄的影像品质 不高。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能有效提高影像品质的成像装置及成像方法。 一种成像装置，其包括一影像感测器及一电子黑卡。所述影像感测器及电子黑卡电连接 。所述影像感测器用于将光信号转换成电信号，然后生成数位影像，其包括一感光面及一微 处理器。所述感光面及微处理器电连接。所述感光面上设置有多个感光单元。所述微处理器包括亮度分析模块及判断模块，所述亮度分析模块用于对环境的亮度进行分析，得出最佳曝 光时间，所述判断模块用于判断影像是否有曝光过度的区域。所述电子黑卡用于控制所述影 像感测器的各感光单元的感光时间，其位于所述影像感测器的感光面一侧。所述电子黑卡包 括多个开关单元及一控制单元。所述开关单元及控制单元电连接。所述开关单元按矩阵形式 排列，且每一开关单元均对应一感光单元。所述控制单元用于计算出各开关单元的开启时间 ，并根据各开关单元的开启时间控制各开关单元的开闭。
一种利用上述成像装置的成像方法，其包括如下步骤计算出最佳曝光时间；判断是否 存在曝光过度区域；若存在曝光过度的区域，则计算出各曝光过度区域所对应的感光单元的 最合适的感光时间；将各感光时间换算成电子黑卡上各开关单元的开启时间；进行曝光，并 拍摄影像。
本发明的成像装置及成像方法，通过电子黑卡的各开关单元的开闭控制影像感测器上与 各环境区域分别对应的感光单元的感光时间，在影像生成之前就可有效防止影像过曝，从而 提高影像品质。
图l是拍摄环境的示意图2是本发明实施方式提供的成像装置的结构示意图3是图2的成像装置的微处理器的功能模块示意图4是图2的成像装置的电子黑卡的控制单元的功能模块示意图5是本发明实施方式提供的成像方法的流程图。
具体实施例方式
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图2，为本发明实施方式提供的一种成像装置100，其包括一影像感测器200及一 电子黑卡300。所述影像感测器200与所述电子黑卡300相电连接。
所述影像感测器200用于将光信号转换成电信号，然后生成数位影像，其包括一感光面 210及微处理器220。所述感光面210与所述微处理器220电连接。所述感光面210上设置有多 个感光单元211，所述微处理器220包括亮度分析模块221及判断模块222。所述亮度分析模块 221用于对环境的亮度进行分析，得出最佳曝光时间。所述判断模块222用于判断影像是否有 曝光过度的区域。所述影像感测器200为感光耦合元件(CCD)或互补性金属氧化物半导体( CMOS)。
所述电子黑卡300位于所述影像感测器200的感光面210—侧，用于控制各感光单元211的
5感光时间。所述电子黑卡300包括多个开关单元310及一控制单元320。所述开关单元310与所 述控制单元320相电连接。所述开关单元310按矩阵形式排列，且每一开关单元310均对应一 感光单元211。当开关单元310开启时，光线就可到达感光单元211;当开关单元310关闭时， 光线被挡住，不能到达感光单元211。所述控制单元320包括计算模块321及开关控制模块 322。所述计算模块321用于计算出各开关单元310的开启时间。所述开关控制模块322用于根 据各开关单元310的开启时间控制各开关单元310的开闭。在本施方式中，所述开关单元310 的动作方式可以是先在计算模块321所计算出的开启时间内开启，然后一直关闭。可以理解 ，所述开关单元310的动作方式也可以是不断轮流进行快速的开启及关闭，且开启的时间总 和为计算模块321所计算出的开启时间。在本实施方式中，所述开关单元310为微型开关元件
可以理解，所述开关单元也可以为液晶分子，利用控制单元控制液晶分子的扭转角度， 从而实现开关单元的开闭。
在本实施方式中，当将所述成像装置100应用于摄像装置内部时，所述计算模块321计算 过程如下根据公式ATV二ABV+SV-AV，其中ATV为开关单元310的开启时间，ABV为影像中 各区域的亮度差值，SV为整个影像的感光度，AV为摄像装置的光圈大小。由于SV及AV是摄像 装置根据环境亮度自动设定的。同一张影像各区域的SV均相同，AV也均相同。假设其中一影 像过曝区域的预期的亮度值应为5，可实际的亮度值为IO，则该区域的亮度差值ABV为5，将 ABV， SV及AV的值带入公式ATV二ABV+SV-AV中，即可计算出各开关单元310的开启时间A TV。
所述成像装置100的工作过程如下所述影像感测器200的亮度分析模块221会先分析环 境的亮度得出最佳曝光时间，接着所述判断模块222会判断出在最佳曝光时间内影像是否会 有曝光过度的区域。若存在曝光过度的区域，则所述电子黑卡300的计算模块321会根据各曝 光过度区域的过度程度计算出各曝光过度区域所对应的感光单元211的最合适的感光时间， 并将其换算成各开关单元310的开启时间。所述开关控制模块322根据计算模块321所得出的 控制参数控制开关单元310的开闭，减小各曝光过度区域所对应的感光单元211的感光时间， 从而就可以保留各曝光过度区域的色彩及亮度的细节。可以理解，对于曝光没有过度的区域 ，则开关控制模块322会使该区域所对应的开关单元310—直处于开启状态。
请参阅图5，为本发明实施方式提供一种利用上述成像装置100的成像方法的流程图，其 包括如下步骤
Sl:计算出最佳曝光时间。可以理解，将所述成像装置100应用于摄像装置内部的时候，所述最佳曝光时间即为摄像装置的快门开启时间。
S2:判断是否存在曝光过度区域。可以理解，将所述成像装置100应用于摄像装置内部 的时候，所述成像装置100的微处理器220会根据环境亮度的变化不断计算出最佳曝光时间， 并自动曝光，从而能在显示屏上显示影像。本步骤中曝光过度区域的判断是以快门按下之前 ，显示屏上所显示的最后一张影像的最佳曝光时间为依据来计算的。在最佳曝光时间内，所 述影像感测器200上积累的电荷超过其所能表示的范围的区域均为曝光过度的区域。
S3:若存在曝光过度区域，则计算出各曝光过度区域所对应的感光单元211的最合适的 感光时间。
S4:将各感光时间换算成电子黑卡300上各开关单元310的开启时间。 S5:进行曝光并拍摄影像。
S6:若步骤S2中，不存在曝光过度的区域，则电子黑卡300上的各开关单元310全部开启 ，然后转入步骤S5。
进一步的，本发明的成像装置及其成像方法，还可以实现影像去背的功能，即由影像感 测器200的微处理器220得出背景区域及拍摄主体分别对应的感光单元211，然后电子黑卡 300的控制单元320使背景区域所对应的开关单元310全部关闭，同时拍摄主体所对应的开关 单元310全部打开，从而在曝光的时候，使拍摄主体所对应的感光单元211感光，而背景区域 所对应的感光单元211不感光，因此就达到了影像去背的效果。
更进一步的，本发明的成像装置及其成像方法，还可以实现减光的功能。即在拍摄的时 候，有时候需要在光源充足的环境下使用慢速快门，比如透过慢速快门就可以使水流有涓涓 流动的效果。但此时最佳曝光时间就比较长，会发生曝光过度的情况。所述成像装置100可 由计算模块321计算出各开关单元310的开启时间，使开关控制模块322控制电子黑卡300中各 开关单元310的动作，从而就可以控制各感光单元211的感光时间，减少入光量，实现减光的 效果。
本发明的成像装置及其成像方法，通过电子黑卡上的开关单元控制与各环境区域所对应 的感光单元的感光时间，在影像生成之前就可防止影像过曝，从而有效提高影像品质。同时 该成像装置及其成像方法还可以实现影像去背及减光的功能。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它 各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种成像装置，其包括一影像感测器，所述影像感测器用于将光信号转换成电信号，然后生成数位影像，所述影像感测器包括一感光面及一微处理器，所述微处理器与感光面电连接，所述感光面上设置有多个感光单元，其特征在于，所述微处理器包括亮度分析模块及判断模块，所述亮度分析模块用于对环境的亮度进行分析，得出最佳曝光时间，所述判断模块用于判断影像是否有曝光过度的区域，所述成像装置还包括一电子黑卡，所述电子黑卡与影像感测器电连接，且位于所述影像感测器的感光面一侧，用于控制所述影像感测器的各感光单元的感光时间，所述电子黑卡包括多个开关单元及一控制单元，所述开关单元与所述控制单元电连接，所述开关单元按矩阵形式排列，且每一开关单元均对应一感光单元，所述控制单元用于计算出各开关单元的开启时间，并根据各开关单元的开启时间控制各开关单元的开闭。
2 如权利要求l所述的成像装置，其特征在于，所述控制单元包括计 算模块及开关控制模块，所述计算模块用于计算出各开关单元的开启时间，所述开关控制模 块用于根据各开关单元的开启时间控制各开关单元的开闭。
3 如权利要求l所述的成像装置，其特征在于，所述影像感测器为感 光耦合元件。
4 如权利要求l所述的成像装置，其特征在于，所述影像感测器为互 补金属氧化物半导体。
5 如权利要求2所述的成像装置，其特征在于，所述电子黑卡的动作 方式为各开关单元先在计算模块所计算出的开启时间内开启，然后一直关闭。
6 如权利要求2所述的成像装置，其特征在于，所述电子黑卡的动作 方式为各开关单元不断轮流进行快速的开启及关闭，且各开关单元的开启时间总和分别为计 算模块所计算出的各开关单元的开启时间。
7 一种利用如权利要求l所述的成像装置的成像方法，其包括如下步 骤计算出最佳曝光时间；判断是否存在曝光过度区域；若存在曝光过度的区域，则计算出各曝光过度区域所对应的感光单元的最合适的感光时间；将各感光时间换算成各开关单元的 开启时间；进行曝光，并拍摄影像。
8.如权利要求6所述的成像方法，其特征在于，曝光没有过度的区域 所对应的开关单元一直处于开启状态。
9.如权利要求6所述的成像方法，其特征在于，若不存在曝光过度的 区域，则电子黑卡中的开关单元全部开启，直接转入进行曝光的步骤。
全文摘要
一种成像装置，其包括一影像感测器及一电子黑卡。所述影像感测器包括一设置有多个感光单元的感光面及一微处理器。所述微处理器包括亮度分析模块及判断模块。所述亮度分析模块对环境亮度进行分析得出最佳曝光时间。所述判断模块判断影像是否有曝光过度区域。所述电子黑卡位于影像感测器的感光面一侧，其包括与感光单元对应的多个开关单元及一控制单元。所述控制单元用于计算各开关单元的开启时间，并根据各开关单元的开启时间控制各开关单元的开闭。本发明的成像装置，通过电子黑卡的各开关单元开闭控制各感光单元的感光时间，在影像生成前就可防止影像过曝。另外，本发明还提供一种成像方法。
文档编号H04N5/235GK101651785SQ20081030390
公开日2010年2月17日 申请日期2008年8月15日 优先权日2008年8月15日
发明者林正刚 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司