[发明专利]图像传感器和摄像设备

说明书

本发明提供一种图像传感器和摄像设备。所述摄像元件输出具有多个像素单元的摄像单元所获取到的图像信号，所述摄像元件包括：增益单元，用于设置针对所述摄像单元的输出信号的增益；控制单元，用于控制所述像素单元的累积时间；以及算术运算单元，用于接收目标亮度值和曝光控制信息，通过使用从所述像素单元读取的图像信号检测亮度值来计算所述增益或所述累积时间，并且使所述增益单元或所述控制单元对所述摄像单元进行曝光控制。

(本申请是申请日为2018年2月9日、申请号为201810136488.9、发明名称为“摄像元件和摄像设备”的申请的分案申请。)

技术领域

本发明涉及具有曝光算术运算的功能的摄像元件以及使用传感器的摄像设备。

背景技术

存在具有顺次显示所拍摄图像的所谓的实时取景功能的摄像设备，诸如镜头可更换照相机等。在用于拍摄运动图像的可更换镜头安装在摄像设备的主体中并且使用该可更换镜头的情况下，可以在运动图像的拍摄期间采用多级来平滑地驱动该可更换镜头的光圈。另外，在用于拍摄静止图像的可更换镜头安装在摄像设备的主体中并且使用该可更换镜头的情况下，采用较少的级数来驱动控制该可更换镜头的光圈。在这种情况下，由于光圈的驱动控制的级数较少，因此如果花费时间进行驱动控制，则可能将难以迅速地对曝光的改变作出响应。光圈的控制是在与设置摄像元件的电子快门和增益的定时不同的定时进行的。这可能导致归因于帧之间的曝光差的图像的闪烁。日本特开2016-184874公开了如下的摄像设备，其中该摄像设备通过放大摄像元件所生成的像素信号、并且改变光圈的开口和放大率来调整图像数据的曝光量。

另外，存在具备拍摄具有1000帧/秒(fps)的高帧频的运动图像的功能的数字照相机。随着由于数字照相机具有高功能性而导致摄像设备的算术处理单元(CPU)的负荷率和存储带宽增大，担心在帧之间的时间内没有完成CPU所进行的曝光计算处理。如果花费时间进行曝光计算处理，则对于曝光变化的追随变得更延迟，由此存在可能会导致图像的闪烁的曝光状态的帧数增加的可能性。日本特开2009-296353公开了如下的处理，其中在该处理中，针对颜色滤波器的各颜色来对摄像元件的图像信息进行相加，并且将相加值传输至CPU。可以通过缩短进行图像数据传输处理所花费的时间来加快CPU的曝光控制处理。

在日本特开2016-184874中，根据从摄像元件读取的图像信息来计算被摄体的亮度，并且通过基于计算结果对光圈的变化进行追随来控制摄像元件的增益。然而，在光圈相对于静止图像拍摄透镜急剧变化的情况下，读取图像信息的时间与光圈变化的定时不一致，难以赶上增益的控制，因此有可能发生闪烁。

在日本特开2009-296353中，摄像元件所拍摄的图像的信息被相加并输出至外部，摄像元件和CPU之间所传输的数据量减少，因此曝光的控制加快。然而，在CPU接收到相加值之后，需要根据程序图来对电子快门和增益进行算术运算，并且当需要针对具有高帧频的运动图像等进行高速驱动时，担心曝光计算处理延迟。另外，由于针对光圈的变化没有采取措施，因此图像中可能发生闪烁。

发明内容

本发明提供用于控制曝光的摄像元件以及可以使用该摄像元件来减少算术处理单元的曝光控制处理量的摄像设备。

根据本发明的方面，一种摄像元件，用于输出具有多个像素单元的摄像单元所获取到的图像信号，所述摄像元件包括：增益单元，用于设置针对所述摄像单元的输出信号的增益；控制单元，用于控制所述像素单元的累积时间；以及算术运算单元，用于接收目标亮度值和曝光控制信息，通过使用从所述像素单元读取的图像信号而检测亮度值来计算所述增益或所述累积时间，并且使所述增益单元或所述控制单元对所述摄像单元进行曝光控制。

根据本发明的方面，一种摄像元件的控制方法，所述摄像元件用于输出具有多个像素单元的摄像单元所获取到的图像信号，所述控制方法包括以下步骤：接收目标亮度值和曝光控制信息，通过使用从所述像素单元读取的图像信号而检测亮度值来计算增益或累积时间，设置针对所述摄像单元的输出信号的增益，以及控制所述像素单元的累积时间。