专利名称：成像装置、用于控制成像装置的方法
技术领域：
本发明涉及诸如数码照相机这样的成像装置、用于控制成像装置的方法以及程序 产品，并且特别地涉及成像装置、用于控制成像装置的方法以及能够执行自动曝光控制的 程序产品。
背景技术：
通常，当执行CXD (电荷耦合器件)或者CMOS (互补型金属氧化物半导体)的曝光 控制时，必须控制设置中的“曝光时间(快门速度)”和“增益”(例如，日本未经审查的专 利申请公开No. 2000-78461)。重要的是，相对于一个图像数据，通过不同的时序来控制这两 个控制信息。在普通曝光控制中，要求首先确定并且设置“曝光时间”。然后执行包括第一 阶段处理和第二阶段处理的两个分离的处理。在第一阶段处理中，光接收元件根据被确定 的曝光时间响应于入射光存储电荷并且输出积累的电荷(亮度)。在第二阶段处理中，通 过补偿不足的增益(增感sensitizing)(后处理)控制曝光以获得相对于此输出的适当 曝光。即，通过“入射光X曝光时间X增益”获得适当的曝光。为了在数码照相机中实现 此，必要的是，“设置曝光时间”、“曝光(光积累)”、以及“增益(增感sensitizing) ”的三 个步骤被连续地执行。相对于一个图像数据，这些处理不能同时地进行。因此，当事先不存在外部(入射光)的信息时，例如，当照相机被启动或者场景被 很大地改变时，根据外部的情况，必须进行下述处理以设置适当的曝光值。首先，适当的“曝 光时间”和“增益”被设置，所获得的图像数据(图像的亮度=入射光X曝光时间X增益) 被评估，并且被评估的结果被反馈到下一曝光时间和增益。在没有执行这些处理的情况下 不能够获得适当的曝光。为了执行这些处理，必须评估通过第一阶段获得的全面图像(整 个图像)。一旦图像数据被记录，并且在完成评估之后，需要对整个图像再次执行增益处理。 这导致增加电路尺寸并且延迟处理时间并且存在耗费长时间稳定照相机的控制曝光的问 题。顺便提及，在日本未经审查的专利申请公开No. 2006-154642中，在启动时通过被 动型AF(被动型自动对焦)的补光基于反馈执行曝光控制。然而，不能够应用没有将特殊 装置安装在照相机的侧面中的照相机，该特殊装置通过诸如被动型AF的泛光和光接收能 够测量亮度。尽管一些昂贵的数码照相机可以安装该装置，但是由于诸如价格、尺寸、以及 电源之类的问题，经常很难将该装置安装在用于移动电话等等的系统中。
发明内容
至于曝光的设置，下述技术是众所周知的。在日本未经审查的专利申请公开No. 2004-363658中，就在电源激活之后在第一次通过长时间快门并且在第二次通过短时间 快门控制成像装置的曝光时间。然后通过亮度平均值计算装置来计算在每一快门操作时的 亮度平均值。基于计算的值，成像元件驱动装置控制快门时间控制信号使得变成是通过亮 度平均值计算装置的曝光控制的收敛目标的亮度平均值，并且控制成像装置的快门时间。 通过此，即使成像装置的输出被饱和，因为从第三快门时间执行适当的曝光控制，所以能够 缩短被要求进行曝光控制的时间。然而，无论曝光时间被如何更改，不可避免的是，取决于环境，整个图像可能是“白 屏(white-out)”或者“黑屏(black-out)”。如果出现这些情况，也不能够评估白平衡，以 及不能估计正确的曝光时间。此外，由于必须等待从接下来的数个帧开始的反馈，所以存在 曝光的稳定性和白平衡变得延迟的问题。不仅专利文献3而且涉及曝光控制的大多数专利文献都没有考虑控制对象(传感 器)的控制时序。本发明的第一示例性方面是成像装置，该成像装置包括成像元件，该成像元件获 得图像；和成像传感器处理单元，该成像传感器处理单元基于通过成像元件获得的图像数 据通过反馈控制重置成像元件的曝光。成像传感器处理单元通过流水线处理连续地执行下 述处理在紧随成像装置的启动之后的第一帧中设置成像元件的曝光时间；在第二帧中通 过在前一帧设置的曝光时间使成像元件积累光；以及在第三帧中通过应用在第二帧设置的 增益而输出图像数据。本发明的第二示例性方面是用于控制成像装置的方法，该成像装置基于通过成像 元件获得的图像数据通过反馈控制重置成像元件的曝光。该方法包括在反馈控制之前通 过流水线处理连续地执行下述处理在紧随成像装置的启动之后的第一帧中设置成像元件 的曝光时间；在第二帧中通过在前一帧设置的曝光时间使成像元件积累光；以及在第三帧 中通过应用在第二帧设置的增益而输出图像数据；和顺序地评估在第三帧和后续帧中连续 地获得的图像数据，基于评估结果而确定最佳曝光，以及将最佳曝光设置给成像元件。根据本发明，成像装置通过流水线处理连续地执行下述处理在紧随成像装置的 启动之后的第一帧中设置成像元件的曝光时间；在第二帧中通过在前一帧设置的曝光时间 使成像元件积累光；以及在第三帧中通过应用在第二帧设置的增益而输出图像数据。通过 此，在没有等待反馈控制的情况下成像装置连续地获得图像数据。然后，通过使用连续地获 得的多个图像数据执行曝光控制，根据初始值能够较快地稳定曝光控制。根据本发明，可以提供成像装置和成像装置的控制方法，其能够提高诸如数码照 相机这样的成像装置的曝光控制的稳定性性能。
结合附图，根据某些示例性实施例的以下描述，以上和其它示例性方面、优点和特 征将更加明显，其中图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的成像装置的视图；图2是示出要基于所获得的图像执行曝光和白平衡控制的典型方法的流程图；图3A是示出用于曝光设置的方法的视图；图;3B是示出整个图像的亮度平均值的视图3C是解释动态范围的视图；图3D是示出各个块的R、G、B的平均值的视图；图4A是解释最佳曝光邻域的视图；图4B是解释本发明的第一示例性实施例的初始值的视图；图5A是解释根据现有技术的曝光设置时序的视图；图5B是解释本发明的第一示例性实施例的曝光设置时序的视图；图6是示出本发明的第一示例性实施例的效果的视图；图7是解释本发明的第二示例性实施例的曝光的初始值的视图；图8是示出本发明的第二示例性实施例的效果的视图；以及图9是解释通过用于本发明的第二示例性实施例的曝光的初始值的顺序的差而 引起的效果的视图。
具体实施例方式在下文中，将会参考附图详细地描述本发明的具体实施例。本示例性实施例将本 发明应用于包括诸如CCD或者CMOS这样的成像装置的数码照相机。第一示例性实施例图1是示出第一示例性实施例的成像装置的视图。成像装置100包括成像传感器 单元10、成像传感器处理单元20 (在下文中被称为“ ISP”(图像传感器处理器))、以及图像 输出单元30。成像传感器单元10包括CXD或者CMOS等等，并且进一步包括成像元件11，该成 像元件11获得图像；和模拟数字转换器(A/D单元)12，该模拟数字转换器(A/D单元)12将 通过成像元件11获得的图像从模拟信号转换为数字信号。ISP 20包括图像评估单元21、 图像存储单元22、图像处理单元23、CPU 24、以及控制信息存储单元25，并且CPU 24包括 最佳曝光邻域确定单元沈、曝光控制单元27、以及白平衡控制单元(WB控制单元)28。图像评估单元21计算通过成像元件1获得的图像数据的亮度值。CPU 24基于图 像评估单元21的计算结果而计算最佳曝光值(光圈值(F数)和快门速度(曝光时间)) 和增益并且将它们设置到成像元件11和A/D单元12中。成像元件11通过设置的曝光时 间获得图像。A/D单元12通过设置的增益放大通过成像元件11获得的图像数据。亮度值通过图像评估单元21计算的图像数据被暂时地存储在图像存储单元22 中，并且被输出到图像处理单元23。图像处理单元23接收来自于CPU M的最佳的白平衡， 并且处理图像数据以实现白平衡，然后图像数据被输出到图像输出单元30中。在这里，本示例性实施例的成像装置100具有下述特征，在没有反馈控制的情况 下通过流水线处理，成像装置100连续地执行下述处理在成像装置的启动之后就在第一 帧中设置成像元件的曝光时间、在第二帧中通过设置的曝光时间拍摄图像、以及在第三帧 中将通过第二帧设置的增益应用于拍摄的图像。根据本示例性实施例，连续地在三帧中执 行流水线处理。即，在第一至第三帧中，设置不同的曝光值和增益；在第二至第四帧中，通过 各个曝光时间获得图像；在第三至第五帧中，获得图像数据。图像评估单元21计算在第三 至第五帧中获得的图像数据的评估值，并且曝光控制单元27基于在第三至第五帧中获得 的图像数据的评估结果而确定最佳的曝光并且将最佳的曝光设置给成像元件11。6
因此，控制信息存储单元25具有用于在启动之后的第一至第三帧中设置的曝光 的曝光控制信息(用于曝光的初始值)。此外，控制信息存储单元25具有曝光和WB控制信 息，诸如在下一帧中设置的曝光控制设置和WB设置所需的信息(在当不能够获得适当的曝 光时的WB设置值)。这样，通过将三个初始值用于就在启动之后的曝光而获得图像，并且根据此结果 计算最佳的曝光值，能够以比传统的技术快的速度稳定曝光控制。首先，将会简要地解释曝光控制和白平衡控制。注意，如稍后将会讨论，由于本示 例性实施例特征在于在启动之后就获得图像并且确定曝光值和白平衡的时序，所以，根据 所获得的图像而确定曝光值和白平衡的方法不限于下面解释的方法。图2是示出基于所获得的图像而执行曝光和白平衡控制的典型方法的流程图。图 3A至图3D是解释图像评估单元21的曝光和白平衡控制操作的视图，并且图3A是解释时序 的视图。在这里，将会解释ISP 20的处理，特别是CPU M和图像处理单元23的处理。首先，将会解释曝光控制。曝光值和增益通过曝光控制单元27分别被设置到成像 传感器单元10的成像元件11和A/D单元12中(步骤Si)。如图3中所示，例如，在第一帧 中执行此操作。在下一帧(在本示例中，第二帧)中，通过成像元件11执行曝光。在此时 期，曝光控制单元27执行到A/D单元12中的光敏设置(增益设置)(步骤S2)。而且，在此 时期，ISP 20的其它块等待直到下一帧。接下来，在第三帧中获得在第一帧中设置曝光之后的图像数据(步骤S3)。通过A/ D单元12放大所获得的图像数据并且将其输入到图像评估单元21。接下来，图像评估单元 21计算图像数据的亮度的平均值(步骤S4)。例如，如图3D中所示，一个图像数据被划分 为16X16个块。然后，计算各个块的亮度值的平均值(亮度平均值)。RGB或者YUV格式 的亮度能够用于计算亮度值。首先，在计算各个块的亮度平均值之后，根据需要执行加权， 其中，与外边缘部分的相比较，扩大块的中心部分的权数。最后，根据如图3B中所示的各个 块的亮度值计算整个图像的亮度的平均值Y。接下来，如图3C中所示，在成像元件11的动态范围中，最佳曝光邻域确定单元沈 确定整个图像的亮度的平均值Y远离曝光目标值X多远(步骤S5)。如果曝光目标值X和亮度平均值Y之间的差等于或者大于预定的值，那么执行曝 光的校正。因此，曝光控制单元27计算曝光设置E’和光敏设置G’使得亮度平均值Y是曝 光目标值X(步骤S6)。注意，如果差小，那么曝光值被设想为是适当的，并且步骤S6被跳 过。例如，使用当前曝光设置E和灵敏设置G来计算曝光的校正。(E' -G' ) = (E-G) XX/Y注意，尽管存在许多满足上面的表达式的E’和G’，但是ISP 20确定怎样根据场景 等分布E’和G’。如果满足上面的表达式，那么所获得的图像的亮度(曝光)是相同的。在 第三帧中执行步骤S4至S6的处理。在此校正中，当所获得的亮度平均值Y是目标值X的 值的两倍时，执行反馈控制，例如曝光时间被减半。最佳曝光邻域确定单元沈评估亮度平均值Y (步骤S7)。即，最佳曝光邻域确定单 元沈确定此亮度值的亮度平均值Y是否被包括在动态范围中的诸如至80%的预定的 范围内。在这里，如果亮度平均值Y是处于预定的范围内，那么最佳曝光邻域确定单元沈确 定能够执行白平衡控制，然后移向白平衡控制。在这里，如果差超出预定的范围，那么不执行白平衡控制，并且再次执行从其中曝光和增益被设置到成像传感器单元10中的步骤Sl 开始的处理。接下来，将会解释白平衡控制。首先，WB控制单元观获得白平衡控制的评估信息 (步骤S8)。具体地，例如，图像评估单元21将图像数据划分为16X16个块，计算用于各个 块的R、G、以及B的平均值，并且将它们输出到WB控制单元观。WB控制单元观计算被乘 以R、G、以及B的各个值的增益以校正色调(步骤S9)。注意，因为存在各种各样的此增益 的计算方法，各种各样的技术是众所周知的，并且这不是本发明的特征，所以详细的计算方 法被省略。WB控制单元观将所获得的R增益、G增益、以及B增益输出到图像处理单元23， 并且图像处理单元23校正图像数据的色调。最后，从图像输出单元30输出校正数据(步 骤 S10)。接下来，将会解释通过曝光控制单元27设置的曝光的初始值。如上所述，在本示 例性实施例中，用于曝光的三个初始值被存储在控制信息存储单元25中，并且在第一至第 三帧中这些值被连续地设置。图4A和图4B是解释初始值的视图。如图4A中所示，例如， 如果照相机的动态范围被设想为0%至100%，那么最佳的曝光邻域被设想为至80%。 最佳的曝光邻域是能够执行正确的曝光和白平衡控制的范围。自然地曝光控制目标值X是 处于此范围。如果值超出此范围，即，如果亮度范围Y变得小于动态范围的1%，那么出现黑 屏并且最佳曝光邻域确定单元沈不能评估亮度平均值Y。如果亮度范围Y变得大于动态范 围的80%，那么出现白屏并且评估变得不可能。在这里，最佳的曝光邻域范围被称为防备范 围。例如，在一般数码照相机中，此防备范围大约是6EV(曝光值)的大小。因此，如果 曝光被设置使得这些防备范围没有相互重叠，那么通过三个初始值能够覆盖18EV的亮度。 即，通过将每三个帧的曝光设置为防备范围没有重叠的范围内的初始值时，能够响应18EV 的范围的亮度。然后，在照相机的启动之后，通过依靠使用这些初始值来获得图像而能够执 行白平衡控制和18EV亮度的曝光。注意，在一个帧是6EV并且三个帧是18EV的情况下，例 如，各个防备范围的一部分能够被重叠。即，通过重叠利用各个曝光获得的图像中的动态范 围的一部分，能够覆盖预定的亮度范围。图5B是示出本示例性实施例的曝光设置时序的视图。图5A是示出传统时序的视 图。在传统的技术中，如果在第一帧处设置(传感器设置)曝光A，那么能够在第三帧中获 得图像。然后，基于在第三帧处获得的图像数据，执行反馈控制。在这样的情况下，在第四 帧处执行用于反馈控制的计算，并且从第五帧实际地反映反馈。即，第二和第三帧期间的时 段是图像数据的获取的等待时间，并且是浪费时间。另一方面，如图5B中所示，在本示例性实施例中，曝光A、曝光B、以及曝光C分别 被设置在第一帧、第二帧、以及第三帧处。如上所述，这些值是用于曝光的初始值，所述初始 值被设置使得不相互重叠防备范围。在第三至第五帧中能够获得关于三个帧的图像。如上 所述，关于三个帧的图像能够响应于具有18EV的宽范围的亮度的情况，并且在大多数情况 下，它们适当的曝光被包括在此18EV中。因此，最迟，在第七帧或者后续的帧中能够稳定曝 光。此外，如果如在传统的技术中一样，初始值是一个，则当曝光A超出适当的曝光邻 域时，在第六帧处获得曝光D的下一个图像，那么曝光稳定控制变得比本示例性实施例更加延迟。此外，被设置在第四至第六帧处的曝光D、E、以及F是通过曝光A、B、以及C获得的 图像数据的反馈结果。另一方面，在传统的技术中，被设置在第四至第六帧处的曝光B、C、 以及D都仅能够根据从曝光A获得的图像数据执行反馈控制。而且根据这一点，本示例性 实施例的用于曝光控制的方法能够较快地稳定曝光，从而获得更加正确的曝光值。图6是示出本示例性实施例的效果的视图。为了进行比较，还示出使用传统的技 术的情况(在下文中被称为“比较示例”)。如图6中所示，在比较示例中，如果曝光A被设 置在第一帧处，并且曝光A是处于适当的曝光邻域内，则将会稳定第五帧和后续帧中的输 出。这被设想为最佳的情况。注意，在这里，尽管要求一个帧的时间用于白平衡控制，但是 取决于用于控制白平衡的方法，此时间可能是不同的。在与此最佳情况的比较中，在最坏的 情况下，即，如果在曝光A中出现白屏和黑屏，在第四帧中设置的曝光B不是处于适当的曝 光邻域中，并且通过在第七帧中设置的曝光C获得稳定的图像，那么在第十一帧或者后续 帧中获得的稳定的输出。这被设想为最坏的情况。相反地，在本示例性实施例中，在最好的情况下，像比较示例一样，在第五帧中能 够获得稳定的输出。另一方面，在最坏的情况下，因为在第五帧中能够获得曝光C的图像， 所以能够在第七帧或者后续帧中获得稳定的输出。注意，如果曝光A是处于适当的曝光邻 域，那么其它的曝光B和C的图像数据可以被丢弃。在这里，一个帧的长度大约是33. 3ms 至1/如。因此，在最坏的情况下，本示例性实施例能够快四个帧稳定曝光(133ms至Is)。如上，在本示例性实施例中，在成像装置的启动之后在没有等待反馈控制的情况 下连续地设置用于曝光设置的多个初始值，并且并行地执行从曝光设置到图像获取的处 理。因此在没有等待反馈的情况下能够以较快的速度获得与外界相应的曝光的最佳方案。 这能够使得在成像装置100启动时的曝光控制以较快的速度而稳定。通过借此缩短稳定曝 光的启动时间，能够提高可用性。在诸如数码照相机这样的成像装置中，由于它的结构，对成像传感器单元10来说 必须在获得图像两个帧之前设置曝光时间和在其一个帧之前设置信号放大增益。因此，为 了获得一个图像，需要用于设置曝光时间、设置增益以及输出图像的总共三个帧。在成像装 置100的曝光控制中，分析从该结果获得的图像数据，并且通过使用分析的信息作为反馈 而控制曝光时间和信号放大增益。因此，在重复三个帧作为一组的情况下，要求进行控制使 得实现最佳曝光或者稳定曝光。因此，在传统的技术中，在不具有外景的信息的情况下，诸 如特别地在启动时，在稳定控制并且实现最佳曝光之前需要相当长的时间。另一方面，在本示例性实施例中，通过使用通常是用于等待反馈的时间的在启动 时的时间，并且在忽略反馈的情况下强制地交替设置多个用于曝光的初始值(在本示例性 实施例中，三步值)，能够快速地并且正确地找到曝光控制的目标(曝光控制目标值)，并且 能够获得适当的曝光信息。对于三步的用于曝光的初始值，使用如此的三个值，S卩，通过该三个值，设置适当 的曝光邻域范围(防备范围)以不相互重叠。通过按照这些用于曝光的初始值在从第一帧 开始的三个帧中连续地设置曝光，成像装置能够响应18EV的亮度，并且能够以较快的速度 准确地稳定曝光控制。第二示例性实施例接下来，将会解释第二示例性实施例。在上面的第一示例性实施例中，使用如此的三个用于曝光的初始值，即，通过所述用于曝光的初始值，防备范围被设置为不相互重叠。 另一方面，在本示例性实施例中，指定三个用于曝光的初始值的设置顺序。这能够以较快的 速度稳定白平衡控制。成像装置100的组成与图1中所示的第一示例性实施例的相同。图7是解释用于本示例性实施例的曝光的初始值的视图。在第一示例性实施例 中，尽管如此的用于曝光的初始值被使用，即，通过所述用于曝光的初始值，防备范围被设 置为不相互重叠，但顺序没有被指定。另一方面，在本示例性实施例中，在第一帧中设置的 用于曝光的初始值(第一初始值)是如此的设置值，即，该设置值能够获得可以确定室内位 置或者室外位置的亮度的图像。在第二帧中设置的用于曝光的初始值(第二初始值)是如 此的设置值，即，该设置值能够获得设想室内位置的亮度的图像。在第三帧中设置的用于曝 光的初始值(第三初始值)是如此的设置值，即，该设置值能够获得设想室外位置的亮度 的图像。在下述的描述中，以上升的顺序在图7中所示的用于曝光的初始值被解释为曝光 A (第二初始值)、曝光B (第一初始值)以及曝光C (第三初始值)。接下来，在解释其中通过此顺序指定用于曝光的初始值的效果之前，首先将会解 释与传统的技术相比较的效果。图8是示出本示例性实施例的效果的视图。与在第一示例 性实施例中一样，在传统的技术中，在最坏的情况下，在第十一或者后续帧中稳定曝光和白 平衡。另一方面，在本示例性实施例的最坏情况下它是第六帧，并且，在第六帧和后续帧中 能够稳定曝光和白平衡。首先，根据通过曝光B获得的图像数据确定当前环境是室内位置 或者室外位置。在这里，如果它被确定为室外位置，当前环境下的光源能够基本上被指定为 日光。即，当通过曝光B获得的图像数据是白屏时，光源基本上被指定为日光。因此，在没 有评估的情况下能够估计白平衡，并且该值被预备地存储在控制信息存储单元25中，并且 该值能够被使用。因此，不需要计算白平衡的处理。因此，尽管在第五帧中获得是室外位置 的通过曝光C的图像数据，因为存在白平衡(R、G、以及B的各个增益)，所以，在第五帧中获 得来自于成像传感器单元10的图像数据并且控制白平衡并且同时输出图像(室外最坏的 情况)。此外，当第一帧的曝光B是处于适当的曝光邻域时，在第三帧中获得曝光B的图 像数据，在第四帧中计算白平衡，并且与传统的技术一样，在第五帧中能够获得稳定的输出 (最好的情况)。接下来，当当前环境是室内位置时，根据通过曝光A获得的图像数据计算白平衡。 即，在第二帧处设置曝光A，在第三帧处执行曝光，在第四帧处获得图像数据，在第五帧处计 算白平衡，并且在第六帧处稳定曝光和白平衡(室内最坏的情况)。这样，在本示例性实施例中，在最坏的情况下比传统的技术快五个帧稳定曝光和 白平衡。即，如果一个帧被假定为33. :3ms，那么以比传统的技术块大约166. 5ms而稳定。接下来，将会解释用于本示例性实施例的曝光的初始值的顺序的效果。图9是解 释根据用于曝光的初始值的顺序的不同获得的效果的视图。如上所述，在第一示例性实施 例中，没有特别地限制用于曝光的初始值的顺序。因此，例如，将会与其中曝光顺序被依次 设置为曝光B、C以及A的情况(在下文中将会被称为“参考示例”)相比较，解释效果。如 图9中所示，在参考示例中，在第一帧处设置曝光B，并且确定它是否是室内位置或者室外 位置。在这里，最好的情况是当当前环境是室外位置时。如上所述，如果它被确定为室外位置时，那么白平衡是被指定的值，并且因此不需要获得白平衡适当值的处理。对应于室外位置的亮度的曝光是曝光C，并且因为在第二帧处 设置它，所以在第四帧处能够获得图像数据。因为当获得图像数据时能够同时校正具有用 于白平衡的RGB增益的图像数据，所以能够在第四帧输出图像。接下来，如果与曝光B的图像数据相比较它被确定为室内位置，要求进行白平衡 控制。在获得图像数据之后执行此控制。因此，与室内位置的亮度对应的曝光是曝光A。 由于在第五帧处获得图像数据，所以能够在第七帧执行白平衡控制并且能够输出图像数据 (室内位置的最坏情况)。因此，如果它被设置为参考示例的顺序，在最坏的情况下，与第二 示例性实施例相比较，用于曝光和白平衡的控制被延迟了一个帧。注意，取决于用户的意图，除了参考示例，能够以其它的方式设置用于曝光的初始 值的顺序。在这样的情况下，如果它是室外位置，那么与本示例性实施例相比，曝光和白平 衡能够快一个帧地被稳定。本领域技术人员能够根据需要组合第一和第二示例性实施例。虽然已经按照若干示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，本 发明可以在所附的权利要求的精神和范围内进行各种修改的实践，并且本发明并不限于上 述的示例。此外，权利要求的范围不受到上述的示例性实施例的限制。此外，应当注意的是，申请人意在涵盖所有权利要求要素的等价，即使在后期的审 查过程中进行过修改亦是如此。例如，在上面的示例性实施例中，数据接收装置被解释为硬件。然而，通过CPU(中 央处理单元)执行程序能够实现任意的处理。使用任何类型的非暂时性计算机可读介质， 程序能够被存储并且被提供给计算机。非暂时性计算机可读介质包括任何类型的可触知的 存储介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁性存储介质(诸如软盘、磁带、硬盘驱 动等)、光磁存储介质(例如，磁光盘)、CD-ROM(压缩光盘只读存储器)、CD-R(可记录光 盘)、CD_R/W (可重复刻录光盘)、以及半导体存储器(诸如掩模R0M、PR0M (可编程的ROM)、 EPROM(可擦写的PR0M)、闪存R0M、RAM(随机存取存储器)等等)。使用任何类型的暂时性 计算机可读介质可以将程序提供给计算机。暂时性计算机可读介质的示例包括电子信号、 光学信号、以及电磁波。暂时性计算机可读介质能够经由有线通信线(例如，电线，和光纤) 或者无线通信线将程序提供给计算机。1权利要求
1.一种成像装置，包括成像元件，所述成像元件获得图像；和成像传感器处理单元，所述成像传感器处理单元基于通过所述成像元件获得的图像数 据通过反馈控制来重置所述成像元件的曝光，其中所述成像传感器处理单元通过流水线处理连续地执行下述处理在紧随所述成像装置 的启动之后的第一帧中设置所述成像元件的曝光时间；在第二帧中通过在前一帧设置的曝 光时间使所述成像元件积累光；以及在第三帧中通过应用在第二帧设置的增益而输出所述 图像数据。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其中所述图像传感器处理单元包括图像评估单元，所述图像评估单元计算用于通过所述成像元件获得的图像数据的评估 的数据；和曝光控制器，所述曝光控制器基于在获得所述图像数据之前的多个初始值，并且基于 在获得所述图像数据之后所述图像评估单元的用于评估的数据，而设置所述成像元件的曝 光，其中所述图像评估单元顺序地计算用于在所述第三帧和后续帧中获得的图像数据的评估 的数据，并且所述曝光控制器基于在所述第三帧和后续帧中获得的用于评估的数据而确定最佳曝 光并且将所述最佳曝光设置到所述成像装置。
3.根据权利要求1所述的成像装置，其中在没有反馈控制的情况下所述成像传感器处 理单元连续地执行达到三个帧的所述流水线处理。
4.根据权利要求2所述的成像装置，其中所述多个初始值中的每一个是如此的值，即， 通过该值，能够获得在适当曝光附近的预定范围的亮度的图像。
5.根据权利要求4所述的成像装置，其中所述多个初始值包括第一至第三初始值，并 且基于所述多个初始值中的每一个的在适当曝光附近的预定范围被设置为连续的。
6.根据权利要求4所述的成像装置，其中所述多个初始值包括第一至第三初始值，并 且基于所述多个初始值中的每一个的在适当曝光附近的预定范围的至少一部分被设置为 重叠。
7.根据权利要求4所述的成像装置，其中所述在适当曝光附近的预定范围是动态的范围。
8.根据权利要求5所述的成像装置，其中设置所述第一初始值以获得如此的亮度的图 像，即，该亮度能够确定在室内位置或者室外位置捕获图像。
9.根据权利要求8所述的成像装置，其中设置所述第二初始值以获得如此的亮度的图 像，即，该亮度设想在室内位置捕获图像，并且设置所述第三初始值以获得如此的亮度的图 像，即，该亮度设想在室外位置捕获图像。
10.根据权利要求9所述的成像装置，其中所述成像传感器处理单元包括WB控制器，所 述WB控制器确定白平衡，其中所述WB控制器基于在所述第三帧获得的图像数据确定室内位置或者室外位置，并且 基于确定结果设置所述白平衡。
11.根据权利要求10所述的成像装置，其中，当所述成像传感器处理单元基于被设置为所述第一初始值并且首先获得的图像而确定当前环境是室外位置时，所述成像传感器处 理单元将在所述第三帧中被设置为所述第三初始值并且在第五帧获得的图像输出作为输 出图像。
12.根据权利要求10所述的成像装置，其中，当所述成像传感器处理单元基于被设置 为所述第一初始值并且首先获得的图像而确定当前环境是室内位置时，所述成像传感器处 理单元通过所述WB控制器对在所述第二帧中被设置为所述第二初始值并且在第四帧获得 的图像执行白平衡控制，并且将所述图像输出作为输出图像。
13.一种用于控制成像装置的方法，所述成像装置基于通过成像元件获得的图像数据 通过反馈控制来重置所述成像元件的曝光，所述方法包括在所述反馈控制之前，通过流水线处理连续地执行下述处理在紧随所述成像装置的 启动之后的第一帧中设置所述成像元件的曝光时间；在第二帧中通过在前一帧设置的曝光 时间使所述成像元件积累光；以及在第三帧中通过应用在第二帧设置的增益而输出所述图 像数据；和顺序地评估在所述第三帧和后续帧中连续地获得的图像数据，基于评估结果而确定最 佳曝光，以及将所述最佳曝光设置给所述成像元件。
14.根据权利要求13所述的用于控制成像装置的方法，其中在所述反馈控制之前执行 达到三个帧的所述流水线处理。
15.根据权利要求13所述的用于控制成像装置的方法，其中通过基于在获得所述图像 数据之前的多个初始值并且基于在获得所述图像数据之后的所述评估结果而设置所述成 像元件的曝光来进行最佳曝光的确定。
16.根据权利要求14所述的用于控制成像装置的方法，其中所述多个初始值中的每一 个是如此的值，即，通过该值，能够获得在适当曝光附近的预定范围的亮度的图像。
17.根据权利要求16所述的用于控制成像装置的方法，其中所述多个初始值包括第一 至第三初始值，并且基于所述多个初始值中的每一个的在适当曝光附近的预定范围被设置 为连续的并且不重叠。
18.根据权利要求16所述的用于控制成像装置的方法，其中所述在适当曝光附近的预 定范围是动态的范围。
19.根据权利要求16所述的用于控制成像装置的方法，其中设置所述第一初始值以获 得能够确定室内位置或者室外位置的亮度的图像。
20.根据权利要求19所述的用于控制成像装置的方法，其中设置所述第二初始值以获 得设想室内位置的亮度的图像，并且设置所述第三初始值以获得设想室外位置的亮度的图 像。
21.根据权利要求13所述的用于控制成像装置的方法，进一步包括基于在所述第三帧获得的图像数据确定室内位置或者室外位置，并且基于确定结果设 置所述白平衡。
全文摘要
本发明涉及成像装置、用于控制成像装置的方法。成像装置包括成像元件，该成像元件获得图像；和成像传感器处理单元，该成像传感器处理单元基于通过成像元件获得的图像数据通过反馈控制重置成像元件的曝光。成像传感器处理单元通过流水线处理连续地执行下述处理在紧随成像装置的启动之后的第一帧中设置成像元件的曝光时间；在第二帧中通过在前一帧设置的曝光时间使成像元件积累光；以及在第三帧中通过应用在第二帧设置的增益而输出图像数据。
文档编号H04N5/235GK102053453SQ20101052624
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者新仓谦太郎 申请人:瑞萨电子株式会社