CN101064792A - 拍摄设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种拍摄设备和方法，它们采用：被设为包括像素矩阵的成像器件，每个像素根据入射在上面的光量积累累积电荷；累积电荷读取装置，它以基于所述像素的每行或每列的位置而定的时间差来读取所述累积电荷；复位装置，它在主曝光之前复位所述成像器件的全部累积电荷。该拍摄设备和方法还采用一个复位定时改变装置，它能够相对于与用于读取累积电荷的时间相对应的同步脉冲改变用于复位累积电荷的复位定时。

Description

拍摄设备和方法

相关专利申请的交叉引用

该申请要求2006年4月28日向日本特许厅提交的日本专利申请No.2006-126907的优先权，该申请的公开内容通过引用全文结合于此。

技术领域

本发明涉及拍摄设备和方法，更具体地说，涉及可以可变地设置预闪光和主闪光之间的时间差的拍摄设备和方法。

背景技术

诸如照相机或便携摄像机一类的拍摄设备一般包括诸如成像器件的图像传感器、透镜组件、光圈、快门等，以便响应于到达成像器件的照相平面的光所产生的电荷可以被读作用于记录图像的电信号。当在黑夜或室内等昏暗环境中使用拍摄设备，而光量不足以获得满意的图像时，通过使用闪光单元增加光量来进行拍摄。

然而，当为了减小拍摄设备的尺寸或制造成本而不在拍摄设备中提供光电检测器时，如果只进行一次闪光，通常很难在将物体图像记录在记录介质上的主摄(主拍摄)期间同时调整聚焦或曝光而又测量闪光量。

因此，为了测量所需的光量，可以在主摄中的主闪光之前进行预闪光。随后可以调节聚焦或曝光，然后进行主拍摄。与该技术有关的是，日本专利申请公开No.2000-196951公开了一种在预闪光期间检测曝光量，然后在进行主拍摄时的主闪光期间根据所述检测结果最优地调整透镜聚焦位置、白平衡或曝光的方法。

同时，如果当在主闪光前执行预闪光时预闪光和主闪光之间的时间差太长的话，主摄的对象可能会将预闪光误以为是主闪光，他或她可能错误地在主摄期间眨眼或闭眼。因此，就不可能获得满意的图像。

此外，为了精确地检测主摄前的预闪光期间的曝光量，曝光量的测量值不应当饱和，并且在预闪光测量期间应当准确地控制闪光时段或曝光时段。然而，在预闪光期间曝光量的测量值经常饱和，因此在这种情况下，(例如，当闪光单元被用在明亮的室内环境时)即使预闪光中的曝光时段受到控制，也很难测出合适的曝光量。在这种情况下，不可能获得主闪光所需的合适光量。

发明内容

本发明的一个实施例提供一种拍摄设备和方法，其中主闪光和预闪光之间的时间差可被可变地设置，并且可以在预闪光期间检测出合适的曝光量。

根据本发明的一个方面，一种拍摄设备和方法可以采用：被设为包括一个像素矩阵的成像器件，其中每个像素根据入射在上面的光量积累累积电荷；累积电荷读取装置，用于以基于所述像素的每行或每列的位置而定的时间差来读取所述累积电荷；复位装置，用于在主曝光之前复位所述成像器件的全部累积电荷；和复位定时改变装置，它能够相对于与用于读取累积电荷的时间相对应的同步脉冲改变用于复位累积电荷的复位定时。该复位定时改变装置可以由CPU控制。

所述拍摄设备和方法还可以采用：主闪光装置，用于在主曝光期间对着物体执行主闪光；预闪光装置，用于在主曝光之前对着物体执行预闪光；第一预曝光装置，用于在主曝光之前使用第一预曝光条件执行第一预曝光；和第二预曝光装置，用于除第一预曝光条件外使用预闪光下的第二预曝光条件执行第二预曝光。所述拍摄设备和方法还可以采用主曝光条件确定装置，用于通过比较第一预曝光和第二预曝光来确定主闪光的闪光量，使得复位装置在主曝光以及第一和第二预曝光之前执行用于复位成像器件的全部累积电荷的复位操作。

在这种情况下，曝光条件确定装置和复位装置可以由CPU控制。可以对成像器件的一部分行和列执行第一和第二预曝光。复位定时改变装置可以因来自外部操纵部件的操纵而改变复位定时。外部操纵部件例如可以包括遥控器或者在外部安装在拍摄设备的主体上的部件。可以通过操纵外部操纵部件可变地设置复位定时。

复位定时改变装置可以根据拍摄条件改变复位定时。拍摄条件例如可以包括拍摄环境条件、曝光条件、拍摄设备设置条件例如灵敏度条件、或者拍摄设备驱动条件例如光圈驱动操作或额外充电操作。

复位定时改变装置可以将对累积电荷的复位定时设为刚好在所述同步脉冲之前的时间点。成像器件可以不具有用于存储累积电荷的存储单元。

所述拍摄设备和方法还可以采用比成像器件更靠近物体的快门，该快门在主曝光期间变为打开状态，在主曝光前用于复位累积电荷的复位操作后又过去了预定的时间后变为闭合状态。另外，所述拍摄设备和方法还可以采用光圈驱动装置，用于在主曝光前驱动用于控制入射在成像器件上的曝光量的光圈。所述拍摄设备和方法还可以采用额外充电装置，用于在主曝光前为主闪光执行额外的充电操作。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的示例性实施方式，将会清楚本发明的以上和其他特征及优点，在附图中：

图1是图示根据本发明一个实施例的拍摄设备的例子的框图；

图2是图示根据本发明一个实施例的拍摄过程的例子的流程图；

图3是图示当选择高速快门时卷帘式快门的曝光定时的例子的时序图；

图4是图示当选择低速快门时卷帘式快门的曝光定时的例子的时序图；

图5是图示当一起使用机械快门并且在复位操作后开始曝光时的曝光定时的例子的时序图；

图6、7和8是图示在预闪光时段和主闪光时段期间的曝光定时的例子的时序图；

图9是图示在高速读模式和标准读模式下在预闪光期间的曝光操作的例子的时序图；

图10是图示在同时复位模式和卷帘式快门模式下的曝光定时的例子以及在拍摄设备中用于捕获物体图像的屏幕的示意图；

图11A和11B是图示在一起使用机械快门时在主摄期间的曝光定时的例子的时序图；

图12A和12B是图示在光圈驱动操作之后在主摄期间的曝光定时的例子的时序图；以及

图13A和13B是图示在预拍摄后有必要为主摄进行额外的充电操作时在主摄期间的曝光定时的例子的时序图。

具体实施方式

为了充分地理解本发明，参考用于图解本发明的示例性实施方式的附图，通过实施这里描述的本发明的实施方式可以实现本发明的优点和目的。

图1是图示根据本发明一种实施方式的拍摄设备的框图。拍摄设备100包括用于透射入射光的光学系统102、用于控制光学系统102的操作的驱动器104、106和108、定时控制器110和成像器件112，在本实施方式中该成像器件112可以用互补金属氧化物半导体(CMOS)元件或任何其它适当的器件来具体实现。拍摄设备100还包括相关双采样/放大器(CDS/AMP)元件114、模拟/数字(A/D)转换器116、图像输入控制器118和中央处理单元(CPU)120。此外，拍摄设备100包括操纵单元122、图像信号处理器124、诸如视频随机访问存储器(VRAM)的存储器126、压缩处理器128、存储器130、显示单元132、显示单元驱动器134、记录介质控制器136、记录介质138、电容器134和闪光控制器142。

光学系统102具有透镜、放大工具、光圈工具和聚焦工具。光学系统102通过透镜在成像器件112上形成物像。驱动器104驱动光学系统102的放大工具，驱动器106驱动光学系统102的光圈工具，驱动器108驱动光学系统102的聚焦工具。

定时控制器110控制包括在成像器件112中的每个像素的曝光时段以及被收集的电荷的读操作。成像器件112包括能够进行光电转换的元件，并且基于在每个元件中接收的光生成电信号。

CDS/AMP 114从获取自成像器件112的电信号中去除低频噪声，并放大该电信号使其具有某种预定的电平。A/D转换器116将模拟电信号转换成数字信号。

图像输入控制器118响应于来自CPU 120的操作指令控制成像器件112、CDS/AMP 114和A/D转换器116与图像输入操作有关的操作。操纵单元122包括电源开关、模式切换装置、快门按钮等，允许用户设置快门速度、国际标准组织(ISO)灵敏度等。VRAM 126在这个例子中是一个图像显示存储器，它具有多条通道，以允许显示图像的写操作和在显示单元132上的显示操作同时进行。压缩处理器128将输入图像数据转换成压缩格式数据，例如JPEG压缩格式或LZW压缩格式。

存储器130在该例中是由半导体存储器件构成的，例如同步DRAM(SDRAM)并存储通过时分拍摄捕获的高速快门图像。此外，存储器130还存储CPU 120的操作程序。

图像信号处理器124合成图像，合成后的图像被存储在存储器130中。显示单元132是由诸如LCD的显示装置构成的，它显示从VRAM 126读取的图像。显示单元驱动器134驱动显示单元132，以控制显示单元132的输出。

记录介质控制器136控制图像数据或设置信息对记录介质138的写操作或者对记录在记录介质138上的图像数据或设置信息的读操作。记录介质138在该例中是由例如光学记录介质、光磁盘、磁盘、半导体存储介质等构成的，用于记录拍摄的图像数据。记录介质138可以与拍摄设备分离。

电容器140临时存储电能，以便获取闪光等所需的功率容量。闪光控制器142控制闪光，特别是与对所有成像器件的同时复位操作或者机械快门的打开/闭合有关的闪光操作。

下面，将参考图2所示的流程图来描述执行预闪光和主闪光的拍摄设备的拍摄过程。

根据本发明一种实施方式的拍摄设备在快门释放按钮被按下时启动拍摄过程。

也就是说，在步骤S102确定主摄是否需要闪光。如果确定主摄不需要闪光，那么直接进行主摄。即，在没有闪光的情况下开始曝光，并开始输入图像信号的操作。同时，机械快门也在步骤S160被驱动。另一方面，如果确定主摄需要闪光，那么在步骤S104中基于拍摄环境确定预闪光快门速度。

接着，在步骤S106将确定的预闪光快门速度提供给成像器件。然后，在步骤S108中使用预闪光快门速度来曝光正常光学元件，并且曝光的图像信号被输入。

接着，在步骤S110，使用预闪光快门速度以预闪光进行曝光，并且获得的图像信号被输入。在步骤S112，基于通过曝光获得的预闪光光学元件的数据以及正常光学元件的数据来计算通过预闪光获得的反射光量。

接着，在步骤S114中基于计算出的反射光量确定主摄所需的光量。此外，在步骤S116中确定主闪光快门速度。在步骤S118中，确定的主闪光快门速度被提供给成像器件。

接着，以主闪光进行主摄。以主闪光进行曝光，并且获得的图像信号被输入。在此情况下，在步骤S120中在拍摄设备中机械快门也被驱动。

在步骤S120和S160后，在步骤S140中，图像信号被处理，并且图像数据被记录在存储介质中。这样，一系列拍摄过程结束，拍摄设备在步骤S180返回到下次拍摄待机模式。

下面参考图3描述在典型的拍摄设备中控制曝光的方法。图3是图示在选择高速快门时卷帘式快门的曝光定时的时序图。竖轴显示在成像器件的垂直方向上的线位置，横轴显示过去的时间。图3显示了垂直传输时段(vertical transmission period)和闪光时段。

拍摄设备的每条线的曝光都使用卷帘式快门从顶线(即，顶行)TS到底线(即，底行)LS依次进行。在从曝光开始起过去一个曝光时段后，读取在成像器件的每个像素中积累的电荷作为图像信号。图像信号的读取操作从顶线(即，顶行)TE到底线(即，底行)LE依次进行。每条线的曝光时段对应于曝光开始时刻和读取开始时刻之间的时间差。

在图3中，由四个顶点TS、TE、LE和LS形成的平行四边形对应于成像器件的曝光操作。平行四边形沿时间轴(横轴)方向的宽度对应于每条线从曝光开始时间到曝光结束时间的时间段，即，成像器件的每条线的曝光时段。例如，顶线的曝光时段从TS点延伸到TE点，底线的曝光从LS点延伸到LE点。

垂直传输时段VD是垂直同步脉冲之间的时间间隔。这里，某一垂直同步脉冲和下一垂直同步脉冲之间的时间差被指定为1VD。闪光时段例如是1ms，它比1VD相对要短。能够在闪光下接收物体的反射光的成像器件可以积累电荷，包括在曝光时段和闪光时段之间的重叠部分中的闪光成份。也就是说，在重叠部分中曝光的成像器件可以积累包括闪光成份的电荷。

由于在选择高速快门时卷帘式快门的曝光时段比较短，所以受闪光影响的线位于例如图3所示的屏幕的中央位置。在这种情况下，多个顶行和底行的曝光时段被排除在闪光时段之外。因此，从这些顶行或底行读取的图像信号不包括闪光成份。结果，有必要增大曝光时段，从而允许成像器件的所有线都对被闪光单元照射的物体曝光并具有闪光成份。

下面参考图4描述在选择低速快门时卷帘式快门的曝光定时。图4是图示在选择低速快门时卷帘式快门的曝光定时的时序图。类似于图3，竖轴代表在成像器件的垂直方向上的线位置，横轴代表过去的时间。此外，图4还显示了垂直透射时段和闪光时段。

由于在图4中选择了低速快门，所以与图3相比曝光时间相对较长。如图4所示，闪光时段与成像器件的所有线的曝光时段都发生重叠。因此，有可能在成像器件的所有线中对由闪光单元照射的物体进行曝光。但是，当曝光时段由于选择低速快门而增大时，可能由于手抖造成的模糊而难以获得清晰的图像。此外，在存在强环境光的环境中，当成像器件饱和时，可能很难获得合适的图像。

此外，如果辐照操作范围限于屏幕的中央，那么即便使用了卷帘式快门，也可以广泛地选择快门速度。但是，由于可能难以充分地限制操作范围，所以选择为高速的快门速度是受限的。

下面参考图5描述当使用机械快门通过同时复位操作启动曝光时的曝光定时。图5是图示当使用机械快门并且在复位操作后开始曝光时的曝光定时的时序图。

如图5所示，与垂直同步脉冲同步地进行从成像器件的顶行到底行的所有线的电荷复位操作。在复位操作后同时开始成像器件的每条线的曝光。

接着，在曝光开始后又过去预定的曝光时段后，与垂直同步脉冲同步地从成像器件的顶行开始图像信号的读取操作，然后读取操作依次进行至底行。成像器件的每条线的曝光时段对应于从用于复位成像器件的电荷的复位时刻到图像信号的读取开始时刻的时间段。因此，在垂直方向上，成像器件的每条线都具有曝光时段差。

即，如图5所示，顶行的曝光时段例如是1VD，底行的曝光时段例如是2VD，从而在顶行和底行之间存在1VD的曝光差。因此，每条线的曝光量随着曝光从顶行前进到底行而增大。此外，可以使用定时控制器110来控制对成像器件的所有线的电荷的复位定时，或者可以通过将定时发生器功能集成到成像器件112的内部来完成以上控制。

机械快门可以通过从打开状态切换到闭合状态，强制地同时切断入射到成像器件的所有行上的光。当机械快门闭合时，曝光终止。因此，有可能在由同时复位操作开始曝光时，通过使用机械快门使成像器件的所有行的曝光时段相等。结果，就可以加快闪光速度，同时将闪光成份插入到所有行中。可选择的快门速度范围增大到高速，只要它不短于闪光时段。此外，根据本发明的一个实施例，用于接收光的光电二极管单元和用于存储所接收的光的存储器单元被包括在屏幕中。没有必要采用所谓的全局快门，即对于包括在屏幕中的所有像素电子地执行快门操作。因此，由于不需要提供用于存储由接收光引起的电荷的存储器单元，所以可以增大光接收部分的面积。

下面参考图6描述主闪光和预闪光的曝光定时。图6是图示预闪光时段和主摄的曝光定时的时序图。竖轴代表在成像器件的垂直方向上的线位置，横轴代表过去的时间。此外，图6图示了垂直同步脉冲、用于清除成像器件的电荷的复位定时和闪光时段。

图6中所示的曝光12、14、16和18代表成像器件的曝光操作。类似于图5，与垂直同步脉冲同步地执行用于复位成像器件从顶行到底行的所有线的电荷的复位操作，在每个曝光12、14、16和18中对成像器件的每一条线同时开始曝光。然后，在过去预定的曝光时段后，与曝光开始后的下一垂直同步脉冲同步地开始从成像器件的顶行到底行依次读取图像信号。成像器件的每条线的曝光时段在成像器件的电荷的复位定时开始，在图像信号的读取开始定时结束。

执行曝光12以捕获没有闪光的图像。在曝光12中获得的曝光量只包含正常光成份，而没有闪光成份。

执行曝光14以捕获如图6所示的在预闪光条件下的图像。在曝光14中获得的曝光量包含正常光学成份和预闪光成份的混合。

类似地，执行曝光16以捕获没有闪光的图像。执行曝光18以在图6所示的主闪光时段内进行主闪光条件下的主拍摄。

在执行预闪光的曝光14中，不操作机械快门。因此，成像器件的每条线的曝光量都不同。例如，顶行和底行之间的曝光定时差是1VD。然而，由于在曝光14中获得的曝光量和在曝光12中获得的曝光量之间的差被用于获取预闪光成份，所以在曝光14中每条线之间的曝光量的差可以被忽略。

此外，由于操作噪声，从声音的角度考虑，机械快门不是优选的。另外，由于直到机械快门从闭合状态恢复到完全打开的状态才可以连续地开始曝光，所以在拍摄设备的操作中将产生时滞。因此，预计快门声音可能在预闪光和主摄之间造成混淆，并且拍摄设备无法在预闪光之后立即前进到主摄模式。因此，当在主摄前捕获图像时，在进行预闪光时不使用机械快门。

根据在曝光12和14中获得的曝光量来计算在主摄期间的主闪光量。通过对于每个像素计算在预闪光期间在曝光14中读取的图像信号的数据值和在没有闪光的情况下在曝光12中读取的图像信号的数据值之间的差，获得预闪光成份。根据预闪光图像的测量值和目标水平之间的差值来计算主闪光的量。对例如在计算闪光量以及基于闪光量设置主曝光量时使用的控制值的设置是在曝光16期间进行的，例如在图6中所示的长2VD的一个时间段。

在主摄操作期间，使用机械快门执行曝光18。因此，在主摄期间的曝光时段开始于成像器件的全部电荷进行复位的时候，结束于机械快门被关闭从而进入闭合状态的时候。在图6所示的预闪光和主摄操作中，在预闪光时段和主闪光时段之间产生闪光时滞A，闪光时滞A被设置为例如4VD。

下面参考图7描述晚于图6所示的情况进行预闪光定时的情况。图7是图示在预闪光和主摄期间的曝光的时序图。图7类似于图6，除了预闪光的定时不同以外，因此不详细描述了。

参考图6所示的曝光定时，就在曝光14开始后的垂直传输时段VD的前部进行预闪光。不过，在图7所示的曝光定时上，在垂直传输时段VD的后部进行预闪光。结果，在预闪光时段和主闪光时段之间产生的闪光时滞B例如约为3VD。在图7所示的预闪光情况下，与图6所示的闪光时滞A相比可以将时滞缩短1VD。

然而，在图6和7所示的在预闪光下的曝光14中，在顶行的曝光时段为1VD，在底行的曝光时段为2VD。通常，为了在黑暗室内或夜间等低亮度环境中获得适当的曝光量，快门速度长于1VD。因此，在低亮度环境中曝光14不饱和。同时，由于在诸如照亮的室内等高亮度环境中执行预闪光时，预闪光成份被添加到正常光学成份中，所以曝光14可以是饱和的。因此，在高亮度环境中，即使在执行预闪光时也使曝光14不饱和的技术是有用的。

下面参考图8描述用于复位成像器件的电荷的复位定时移动到垂直传输时段VD的后部的情况。图8是图示在预闪光期间和在主摄期间的曝光的时序图。

类似于在图6和7中所示的曝光12、14和16，在图8中所示的曝光22、24和26示出了成像器件的曝光操作的时序。与垂直同步脉冲同步地进行用于复位成像器件从顶行到底行的所有线的复位操作。类似于图7，在垂直传输时段VD的后部进行复位。类似于图6和7，与复位操作同步地在每条线中同时开始对成像器件的曝光22、24和26。然后，在过去预定的曝光时段后，与在曝光开始后的下一垂直同步脉冲同步地在成像器件的顶行开始图像信号的读操作，接着在每条线依次进行读操作，直到底行。成像器件的每条线的曝光时段开始于成像器件的电荷的复位定时，结束于图像信号的读取开始定时。

在图7和8中类似地设有预闪光时段和主闪光时段之间的时滞B。类似地，与电荷的复位操作同步地开始对成像器件的每条线的曝光。同时，在图8的情形中，对电荷的复位定时移动到垂直传输时段VD的后部。与在图7中所示的曝光12、14和16上的曝光时段相比，在曝光22、24和26中成像器件的每条线的曝光时段减小。如上所述，可以通过移动成像器件的电荷的复位定时来延迟曝光24的开始时刻。因此，可以减小每条线的曝光时段。结果，即使在诸如照亮的室内等明亮环境中执行预闪光，曝光24中的光量也不饱和，就可以在执行预闪光时获得合适的曝光量。

此外，根据上述实施例，用于复位成像器件的电荷的复位定时被设在垂直传输时段1VD的后部。当复位定时被应用时，可以获得充足的预闪光时段，使得由预闪光引起的闪光成份可以在下一垂直同步脉冲发生前被插入到成像器件的所有线中。此外，复位定时不限于以上例子，而是可以改变，只要在曝光24中的光量不饱和。

下面参考图9描述当以高速读模式执行预闪光时的曝光操作。图9是图示在以高速读模式和标准读模式执行预闪光时的曝光操作的时序图。

在图9的下部所示的标准读模式中，垂直传输时段VD的长度被设为1VD，并与图8类似地执行曝光24。在曝光24中，成像器件的电荷在垂直传输时段的后部被复位。类似地，如图8所示地执行对成像器件中的图像信号的读操作，垂直传输时段VD的长度被设为1VD，并且与图8中类似地设置读取开始定时、终止定时以及成像器件的每条线的曝光时段长度。图像信号的读操作从顶行到底行具有1VD的长度。

另外，在图9中所示的高速读模式下，通过减少从成像器件读取的数据量而缩短读操作所需的时间段。

在高速读模式下，从垂直同步脉冲到下一垂直同步脉冲的垂直传输时段被缩短至标准读模式下的1/3，即1/3VD。用于读取图像信号的线的数量不被设置为成像器件从顶行到底行的所有线，而是减少至标准读模式下的1/3。此外在高速读模式下，用于复位成像器件的电荷的复位定时不与垂直同步脉冲同步，而是类似于图8所示移动到垂直同步脉冲的后部。结果，如图9所示，使用曝光34来执行在高速读模式下的曝光操作。

如上所述，通过移动用于复位成像器件的电荷的复位定时就可以延迟曝光34的开始时刻并缩短每条线的曝光时段。此外，通过缩短垂直传输时段以及减少用于读取图像信号的光量就可以减少成像器件在高速读模式下的曝光量。因此，即使在诸如白天或室外等明亮环境中，在预闪光下以同步模式进行拍摄，曝光34也不饱和，并且可以获得合适的曝光量。

接着将参考图10来比较利用同时复位操作开始曝光的曝光模式(此后称为同时复位模式)和使用卷帘式快门的曝光模式(此后称为卷帘式快门模式)。图10是图示同时复位模式和卷帘式快门模式的曝光定时以及在拍摄设备100中用于捕获物体图像的表面的示意图。

图10示出了同时复位模式，其中在垂直传输时段的后部执行用于复位成像器件的电荷的复位操作，另外就在垂直同步脉冲之前执行预闪光。此外，卷帘式快门模式代表了预闪光与同时复位模式同步的情况。表面50示出了由拍摄设备捕获物体的图像的整个表面，测量目标区52示出在预闪光期间从物体反射的光被测量的区域。

通过测量在预闪光期间从物体反射的光来确定在主摄期间的主闪光量。在用于确定主闪光量的算法中，表面50的边缘区域具有较小的测量权重。因此，测量目标区52位于屏幕50的中央，它的垂直和水平长度是表面50的相应长度的1/2。与屏幕50的测量目标区52相对应的成像器件的每条线的曝光由图10中所示的、分别由同时复位模式的曝光和卷帘式快门模式的曝光的上下虚线形成的区域来表示。

如果关于测量目标区52的曝光来相互比较同时复位模式和卷帘式快门模式，则同时复位模式的曝光量较少。因此，可以认识到，与卷帘式快门模式相比，同时复位模式在预闪光期间更不容易饱和，因此同时复位模式可以适用于多种拍摄环境。

如上所述，在同时复位模式下，通过将复位定时设置为与垂直同步脉冲不同步并且将用于复位成像器件的电荷的复位定时移动到垂直传输时段的后部，就可以缩短成像器件的每条线的曝光时段。即，在同时复位模式下通过任意地确定复位定时，就可以与卷帘式快门模式相比降低饱和的可能性。因此，就可以提高在预闪光中照射的准确性。

下面参考图11A和11B来描述在主摄期间的曝光定时的例子。图11A和11B是图示利用机械快门在主摄期间的曝光定时的示意图。图11A示出了用于复位成像器件的电荷的复位定时被移动到垂直传输时段的后部的情形，图11B示出了复位定时与垂直同步脉冲同步的情形。

如图11B所示，在主摄期间与垂直同步脉冲同步地或者刚好在垂直同步脉冲后执行用于复位成像器件的电荷的复位操作，并且与复位操作同步地在成像器件的每条线中开始曝光18。结果，就可以减小在用户按下快门按钮后曝光实际开始前所需的快门时滞。然而，即使机械快门闭合并且光被遮蔽，在成像器件的图像信号被读取之前暗噪声也被添加到成像器件的图像信号中。因此，优选的是在机械快门闭合后、读操作开始前所需的时间段应当短。

如果用于复位成像器件的电荷的复位定时被移动到垂直传输时段的后部，如图11A所示，就可以缩短在机械快门闭合后、读操作开始前所需的时间段。因此，就可以减少在成像器件的图像信号中产生的暗噪声，进而可以提高获取的图像的质量。虽然将复位定时移动到垂直传输时段的后部可能增大快门时滞，但是可以获得高质量的图像。因此，在拍摄设备被设为高灵敏度模式时这是非常有用的。

下面参考图12A和12B来描述在执行光圈驱动操作后进行主摄时的曝光定时。图12A和12B是图示主摄期间的曝光定时的示意图。图12A示出了用于复位成像器件的电荷的复位定时被移动到垂直传输时段的后部的情形，图12B示出了复位定时与垂直同步脉冲同步的情形。

如图12B所示，在主摄时，存在一个将实时取景模式切换到主摄模式的操作，在实时取景模式中，拍摄设备在曝光前给物体取景，而在主摄模式中，物体被实际曝光。在此情形下，由于为实时取景模式所设的光圈位置应该变到主摄模式所需的另一个光圈位置，所以要花时间来驱动光圈(即，光圈驱动时段)。然后，在光圈驱动时段结束后开始对主摄的曝光。

在图12B所示的例子中，与垂直同步脉冲同步地或者刚好在垂直同步脉冲后执行用于在主摄期间复位成像器件的电荷的复位操作，并且与复位操作同步地对成像器件的每条线开始曝光18。因此，在光圈驱动操作结束后，曝光18被延迟到产生垂直同步脉冲为止。因而，不可能在同一垂直传输时段内与复位操作一起完成光圈驱动操作。另外，当在光圈驱动操作结束后、曝光开始前所需的时间段较长时，也会产生放松时滞。

因此，如图12A所示，用于复位成像器件的电荷的复位定时被移动到垂直传输时段的后部。此外，在光圈驱动操作结束后可以立即开始曝光38，而不必等待垂直同步脉冲。结果，当光圈驱动操作在垂直传输时段的前部结束时，与图12B所示的复位定时与垂直同步脉冲同步的情形相比可以缩短曝光开始前所需的时间段。

通过改变用于复位成像器件的电荷的复位定时并且根据拍摄设备的控制自由地设置复位定时，就可以在同一垂直传输时段内执行光圈驱动操作和复位操作并缩短放松时滞。

下面参考图13A和13B来描述在预闪光后需要为主闪光进行额外充电操作时所需的主摄的曝光定时。图13A和13B是图示主摄期间的曝光定时的示意图。图13A示出用于复位成像器件的电荷的复位定时被移动到垂直传输时段的后部的情形。图13B示出复位定时与垂直同步脉冲同步的情形。

如图13B所示，存在以下情况：例如当在进行预闪光后电压水平骤降时，需要为主摄期间的主闪光进行额外的充电操作。在这种情况下，在电容器中积累起主摄所需的电荷之前必须有一段额外的充电时间。

于是，直到额外的充电操作结束才开始主摄的曝光。在图13B所示的例子中，与垂直同步脉冲同步地或者刚好在垂直同步脉冲后执行用于在主摄中复位成像器件的电荷的复位操作，并且与复位操作同步地在成像器件的每条线中开始曝光18。因此，在额外的充电操作结束后，直到产生垂直同步脉冲才开始曝光18。因而，不可能在同一垂直传输时段内完成额外的充电操作和复位操作。另外，如果在额外的充电操作结束后在曝光开始前所需的时间段较长，也会产生放松时滞。

因此，如图13A所示，用于复位成像器件的电荷的复位定时被移动到垂直传输时段的后部。另外，在图13A所示的例子中，在光圈驱动操作结束后可以立即开始曝光48，而不必等待垂直同步脉冲。因而，当额外的充电操作在垂直传输时段的前部内结束时，与图13B所示的垂直同步脉冲和复位定时同步的情形相比可以缩短曝光开始前所需的时间段。

如上所述，通过改变用于复位成像器件的电荷的复位定时并且根据拍摄设备的控制自由地设置复位定时，就可以在同一垂直传输时段内执行额外的充电操作和复位操作并缩短放松时滞。

根据本发明的一个实施例，可以可变地设置预闪光和主闪光之间的时间差。因此，就可以在预闪光期间检测合适的曝光量。

虽然已参照典型的实施例具体显示并描述了本发明，但是本领域的技术人员将会理解：在不偏离如所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上对这些实施例作出多种不同的改变。以上典型的实施例应当只被视为描述性的而非限制性的。因此，本发明的范围不由本发明的具体实施方式部分限定，而是由所附的权利要求书来限定，在该范围内的所有不同方案将被解释为包括在本发明中。

Claims (20)

1.一种拍摄设备，包括：

成像器件，被设为包括像素矩阵，其中每个像素根据入射在上面的光量积累累积电荷；

累积电荷读取器，它以基于所述像素的每行或每列的位置而定的时间差来读取所述累积电荷；

复位装置，它在主曝光之前复位所述成像器件的全部累积电荷；和

复位定时改变器，它相对于与用于读取累积电荷的时间相对应的同步脉冲改变用于复位累积电荷的复位定时。

2.如权利要求1所述的拍摄设备，还包括：

主闪光组件，它在主曝光期间对着物体执行主闪光；

预闪光组件，它在主曝光之前对着物体执行预闪光；

第一预曝光组件，它在主曝光之前使用第一预曝光条件执行第一预曝光；

第二预曝光组件，它除第一预曝光条件外使用预闪光下的第二预曝光条件执行第二预曝光；和

主曝光条件确定组件，它通过比较第一预曝光和第二预曝光来确定主闪光的闪光量，

其中，所述复位装置在主曝光以及第一和第二预曝光之前执行用于复位成像器件的全部累积电荷的复位操作。

3.如权利要求2所述的拍摄设备，其中，对所述成像器件的一部分行和列执行所述第一和第二预曝光。

4.如权利要求1所述的拍摄设备，其中，所述复位定时改变器因来自外部操纵部件的操纵而改变复位定时。

5.如权利要求1所述的拍摄设备，其中，所述复位定时改变器根据拍摄条件改变复位定时。

6.如权利要求1所述的拍摄设备，其中，所述复位定时改变器将对累积电荷的复位定时设为刚好在所述同步脉冲之前的时间点。

7.如权利要求1所述的拍摄设备，其中，所述成像器件不具有用于存储累积电荷的存储单元。

8.如权利要求1所述的拍摄设备，还包括比所述成像器件更靠近物体的快门，该快门在主曝光期间变为打开状态，在主曝光前用于复位累积电荷的复位操作后已过去了预定的时间后变为闭合状态。

9.如权利要求1所述的拍摄设备，还包括光圈驱动器，它在主曝光前驱动用于控制入射在成像器件上的曝光量的光圈。

10.如权利要求1所述的拍摄设备，还包括额外充电器，它在主曝光前为主闪光执行额外的充电操作。

11.一种拍摄方法，包括：

操作被设为包括像素矩阵的成像器件，使得每个所述像素根据入射在上面的光量积累累积电荷；

以基于所述像素的每行或每列的位置而定的时间差来读取所述累积电荷；

在主曝光之前复位所述成像器件的全部累积电荷；以及

相对于与用于读取累积电荷的时间相对应的同步脉冲改变用于复位累积电荷的复位定时。

12.如权利要求11所述的拍摄方法，还包括：

在主曝光期间对着物体执行主闪光；

在主曝光之前对着物体执行预闪光；

在主曝光之前使用第一预曝光条件执行第一预曝光；

除第一预曝光条件外使用预闪光下的第二预曝光条件执行第二预曝光；

通过比较第一预曝光和第二预曝光来确定主闪光的闪光量；以及

在主曝光以及第一和第二预曝光之前复位所述成像器件的全部累积电荷。

13.如权利要求12所述的拍摄方法，其中，对所述成像器件的一部分行和列执行所述第一和第二预曝光。

14.如权利要求11所述的拍摄方法，其中，因来自外部操纵部件的操纵而改变所述复位定时。

15.如权利要求11所述的拍摄方法，其中，根据拍摄条件改变所述复位定时。

16.如权利要求11所述的拍摄方法，还包括：将对累积电荷的复位定时设为刚好在所述同步脉冲之前的时间点。

17.如权利要求11所述的拍摄方法，其中，所述操作成像器件的步骤在不在所述成像器件中使用存储单元的条件下存储累积电荷。

18.如权利要求11所述的拍摄方法，还包括：

操作比所述成像器件更靠近物体的快门，使得该快门在主曝光期间变为打开状态，在主曝光前复位累积电荷后已过去了预定的时间后变为闭合状态。

19.如权利要求11所述的拍摄方法，还包括：

在主曝光前驱动用于控制入射在成像器件上的曝光量的光圈。

20.如权利要求11所述的拍摄方法，还包括：

在主曝光前为主闪光执行额外的充电操作。

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