控制器件、控制方法及电子装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及控制器件、控制方法及电子装置，特别地，涉及一种能够高速设定适当的曝光量的控制器件、控制方法及电子装置。
【背景技术】
[0002]近年来，作为扩展拍摄期间的动态范围的方法，已经提出了这样的方法:其中，将设定为具有大曝光量的像素和设定为具有小曝光量的像素混合在矩阵形式布置的像素组中(例如，参见专利文献1)。
[0003]然而，当像素组包括具有大曝光量的像素和具有小曝光量的像素时，例如，具有大曝光量的像素容易在明亮部分饱和，并且当其饱和时，将仅具有小曝光量的像素成为能够被输出的像素。此时，因为能够用来形成图像的像素减少，所以分辨率下降。
[0004]另一方面，当像素组的所有像素统一为相同的曝光量时，当像素饱和时，不能够获得信息。换言之，因为失去被摄对象的类型和亮度的程度的信息，所以根本无法获得例如自动曝光(auto exposure)、自动对焦(auto focus)和自动白平衡(auto white balance)等控制所需要的信息。
[0005]引用列表
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利特开第2010-28423号公报
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]近年来，以智能手机为代表的包含触摸板的成像装置日益流行。例如，当进行操作以使自动对焦等与正被拍摄的图像中的触摸位置相关联时，如果触摸位置是饱和的，那么因为不存在与多少累计时间将去除该位置的饱和有关的信息，所以会花费时间直至曝光量设定为适当的值。
[0010]换言之，如果曝光量等于或大于一定的值，那么无论是荧光灯还是太阳，饱和都以相同的方式发生且在两种情况下(即，荧光灯和太阳)都输出相同的输出值，因而无法区分亮度差。因此，无法立即确定用于消除饱和的曝光量减少量，并且仅能够逐渐减少曝光量；因此，曝光量被设定为适当的值需要花费时间。
[0011]鉴于上述情况而做出本发明，并且本发明能够高速设定适当的曝光量。
[0012]问题的解决方案
[0013]根据本发明的第一方面，提出了一种控制器件，其包括:控制单元，所述控制单元被构造用来控制像素组的曝光量，所述像素组是多个像素的二维排列。在被拍摄图像的记录开始前的第一模式下，所述控制单元将多种类型的曝光量设定给所述像素组，且在记录所述被拍摄图像的第二模式下，所述控制单元将比所述第一模式下更少类型的曝光量设定给所述像素组。
[0014]根据本发明的第一方面，提出了一种由控制像素组的曝光量的控制器件进行的控制方法，所述像素组是多个像素的二维排列，所述控制方法包括:在被拍摄图像的记录开始前的第一模式下，将多种类型的曝光量设定给所述像素组，且在记录所述被拍摄图像的第二模式下，将比所述第一模式下更少类型的曝光量设定给所述像素组。
[0015]根据本发明的第二方面，提出了一种电子装置，其包括:固态成像元件，所述固态成像元件包括像素组，所述像素组是多个像素的二维排列；和控制单元，所述控制单元被构造为:在被拍摄图像的记录开始前的第一模式下，将多种类型的曝光量设定给所述像素组，且在记录所述被拍摄图像的第二模式下，将比所述第一模式下更少类型的曝光量设定给所述像素组。
[0016]在本发明的第一和第二方面，在被拍摄图像的记录开始前的第一模式下，将多种类型的曝光量设定给所述像素组，且在记录所述被拍摄图像的第二模式下，将比所述第一模式下更少类型的曝光量设定给所述像素组。
[0017]所述控制器件和所述电子装置可以是独立的器件或可以是构成单个器件的内部模块。
[0018]本发明的有益效果
[0019]根据本发明的第一和第二方面，能够高速设定适当的曝光量。
[0020]注意，本文中所述的效果不是限制性的，并且效果可以是本发明中所述的任一效果Ο
【附图说明】
[0021]图1是常规拍摄模式和HDR拍摄模式的特征概述图。
[0022]图2是常规拍摄模式与HDR拍摄模式之间的差异的说明图。
[0023]图3是常规拍摄模式与HDR拍摄模式之间的差异的说明图。
[0024]图4是图示了根据本发明的成像装置的示例性构造的框图。
[0025]图5图示了固态成像元件的像素组的一部分。
[0026]图6说明了放大率校正处理。
[0027]图7图示了 HDR拍摄模式时的拍摄图像数据的流程。
[0028]图8说明了预览拍摄时的像素补充。
[0029]图9说明了预览拍摄时的裁剪处理。
[0030]图10图示了 HDR拍摄模式下的图像数据的概念图。
[0031]图11图示了常规拍摄模式时的拍摄图像数据的流程。
[0032]图12用于比较和说明图4的成像装置、通常的常规拍摄模式和HDR拍摄模式。
[0033]图13用于说明使用本发明的成像装置进行的拍摄处理的流程。
[0034]图14是用于说明预览拍摄处理的流程图。
[0035]图15说明了相位差像素。
[0036]图16图示了被形成为芯片的本发明的成像装置的示例性构造。
[0037]图17图示了配备有本发明的成像装置的胶囊内窥镜的横截面构造。
[0038]图18图示了包括有本发明的成像装置的智能手机的外观构造。
[0039]图19图示了包括有本发明的成像装置的眼镜型成像装置的示例性构造。
【具体实施方式】
[0040]以下，将说明实施本发明的构造(以下，被称为实施例)。注意，将以下面的顺序给出说明。
[0041]1.常规拍摄模式和HDR拍摄模式的说明
[0042]2.成像装置的示例性构造
[0043]3.HDR拍摄模式下的拍摄图像数据的流程
[0044]4.常规拍摄模式下的拍摄图像数据的流程
[0045]5.拍摄处理的流程
[0046]6.预览拍摄处理的流程
[0047]7.变型例
[0048]8.应用于电子装置的示例
[0049]<1.常规拍摄模式和HDR拍摄模式的说明〉
[0050]以下详述的成像装置1 (图4)包括两种拍摄模式(拍摄方法)(S卩，常规拍摄模式和HDR拍摄模式)，并且根据操作状态使用其中任一拍摄模式。
[0051]首先参照图1至图3，将说明常规拍摄模式和HDR拍摄模式的一般特征。
[0052]图1是常规拍摄模式和HDR拍摄模式的特征概述图。
[0053]在常规拍摄模式下，像素根据拜耳(Bayer array)阵列布置且均设定为统一的曝光量。此外，基于设定的曝光量而获得像素的输出信号。虽然常规拍摄模式具有分辨率高的优势，但是常规拍摄模式的劣势是没有扩展动态范围的功能。“R/’表示接收红光的R像素、“G/’表示接收绿光的G像素且“B/’表示接收蓝光的B像素。
[0054]与此同时，HDR拍摄模式是这样的模式:能够获得具有高动态范围(HDR)的输出信号，且在根据拜耳阵列布置的像素组中，存在以大曝光量设定的像素和以小曝光量设定的像素。注意，曝光量是使用快门时间和增益的控制变量，并且由以下的关系表达:曝光量=快门时间X增益。
[0055]以下，也将具有大曝光量的像素称为长持续时间像素且也将具有小曝光量的像素称为短持续时间像素。在图1中，具有显示有或“B/’的白色背景的像素表示长持续时间像素且具有显示有“R</’、“G。”或“B。”的黑色背景的像素表示短持续时间像素。
[0056]在图1中，图示了以特定方式布置有长持续时间像素和短持续时间像素的HDR拍摄模式的两种类型。在HDR拍摄模式的阵列的布置方法P1中，奇数行都设定有长持续时间像素且偶数行都设定有短持续时间像素。在HDR拍摄模式的阵列的布置方法P2中，长持续时间像素与短持续时间像素在垂直方向与水平方向上均是每三个像素就被切换，以使长持续时间像素和短持续时间像素被布置为整体上形成斜方向上延伸的线。
[0057]在HDR拍摄模式下，例如，即使长持续时间像素饱和，也能够使用短持续时间像素获得信号；因此，即使在具有单一曝光量的常规拍摄模式下变得饱和的情景中也能够使用短持续时间像素来提供色调(tone)。另一方面，在长持续时间像素变得饱和的情景中，因为不能从长持续时间像素获得信号，所以分辨率下降。
[0058]将使用示例性的被拍摄图像进一步说明常规拍摄模式与HDR拍摄模式之间的差升。
[0059]例如，将考虑例如把图2所示的风景等风景作为被摄对象进行拍摄。在图2所示的被摄对象中，上部区域由于阳光是明亮区(明亮部分)且下部区域由于树阴是相对黑暗区(黑暗部分)。
[0060]在图3中，A图示了通常的常规拍摄模式下拍摄到的图2的被摄对象的图像，且在图3中，B图示了通常的HDR拍摄模式下拍摄到的图2的被摄对象的图像。
[0061]在图3的处于常规拍摄模式的A的情况下，因为最佳曝光量被设定至作为黑暗部分的下部并且动态范围不足，所以作为明亮部分的上部饱和。
[0062]另一方面，在图3的处于HDR拍摄模式的B的情况下，获得明亮部和黑暗部两者的渐变。然而，尽管附图未示出，但是在作为明亮部分的上部区域中的长持续时间像素饱和且失去像素，并且因为仅使用短持续时间像素表达，所以分辨率下降。此外，因为在作为黑暗部分的下部区域中，当不使用短持续时间像素且仅使用长持续时间像素时，短持续时间像素中的噪声变大，所以分辨率也下降。因此，能够说，一般而言，如果优先考虑动态范围，那么HDR拍摄模式更加合适；如果优先考虑分辨率，那么常规拍摄模式更加合适。
[0063]在根据本发明的成像装置1中，在被拍摄图像的记录开始前进行的预览拍摄中，执行HDR拍摄模式，在用来记录被拍摄图像的记录拍摄中，使用在HDR拍摄模式下获取的曝光量信息执行常规拍摄模式。
[0064]<2.成像装置的示例性构造〉
[0065]图4是图示了根据本发明的成像装置的示例性构造的框图。
[0066]光学镜头11调整入射至固态成像元件13的被摄对象光的焦距。在光学镜头11的后续级处设置有进行入射至固态成像元件13的被摄对象光的光量调整的光圈(未示出)。光学镜头11的具体构造是可选择的，例如，光学镜头11可以由多个透镜构成。
[0067]透过光学镜头11的被摄对象光通过滤光器12入射至固态成像元件13，滤光器12构造为使红外光以外的光透过的IR截止滤光器等。
[0068]固态成像元件13包括多个像素的二维布置的像素组(像素阵列单元)，并且像素组以像素单元为单位将被摄对象光转换成电信号并将电信号供给至A/D转换单元14。
[0069]当预览拍摄(preview photographing)时，下文将说明的3A控制单元19将固态成像元件13设定至HDR拍摄模式，从而固态成像元件13以HDR拍摄模式操作。另一方面，当记录拍摄(recording photographing)时，3A控制单元19将固态成像元件13设定至常规拍摄模式，从而固态成像元件13以常规拍摄模式操作。
[0070]在图5中，A图示了当以HDR拍摄模式操作时固态成像元件13的状态，且在图5中，B图示了当以常规拍摄模式操作时固态成像元件13的状态。
[0071]在HDR拍摄模式下，如图5的A所示，根据拜耳阵列而布置的像素的曝光量被设定为:长持续时间像素和短持续时间像素以每两行彼此交替的方式布置。
[0072]另一方面，在常规拍摄模式下，如图5的B所示，根据拜耳阵列而布置的像素设定为单一曝光量。注意，在常规拍摄模式下，以统一