CN102754425A - 图像捕获设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种图像捕获设备，包括：图像传感器；模拟图像处理单元；定时发生器；机械快门；和控制单元，执行完成对定时发生器的参数设置和执行对于关闭机械快门的时间的时间设置。参数设置使得图像传感器的操作模式切换到静止图像拍摄模式。响应于捕获静止图像的指令，控制单元将伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期插入静止图像曝光周期和静止图像读取周期之前的时间点，在伪静止图像曝光周期期间执行完成参数设置，并且在经过伪静止图像读取周期之后开始静止图像曝光周期时，执行时间设置。

Description

图像捕获设备及其控制方法

技术领域

本发明总的来说涉及提供有图像传感器的图像捕获设备以及用于控制图像捕获设备的方法。

背景技术

数码相机开始广泛用作提供有诸如互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器或者电荷耦合器件（CCD）传感器之类的图像传感器的图像捕获设备。数码相机通常配置为将图像传感器上形成的图像作为监视运动图像显示在电子取景器上，以当按下快门释放按钮时捕获静止图像，并将属于所捕获的静止图像的图像数据存储在诸如存储卡之类的记录介质中。在这种数码相机中，响应于按下快门释放按钮，图像传感器的操作模式从用于显示运动图像的图像监视模式切换为用于捕获静止图像的静止图像拍摄模式，从而在适合静止图像拍摄的条件下激活图像传感器。

传感器操作模式从图像监视模式切换到静止图像拍摄模式由数码相机的中央处理单元（CPU）通过对静止图像拍摄模式的定时发生器完成参数设置来实现。在静止图像拍摄模式下，根据从定时发生器馈送的定时信号来控制图像传感器的操作，以使得在不同帧周期（即，与垂直同步信号分离的时间周期）独立地执行图像传感器上的像素的曝光和从图像传感器的像素信号的读取。在静止图像拍摄模式下，执行图像传感器上的像素的曝光的帧周期被称为静止图像曝光周期，而从图像传感器读取像素信号的帧周期被称为静止图像读取周期。

在静止图像拍摄模式下，在静止图像读取周期期间关闭机械快门，以防止图像传感器曝光给外部光。在静止图像拍摄模式下，还完成对要关闭机械快门的时间的时间设置。CPU通过起动对要关闭机械快门的时间调整的定时器来执行对要关闭机械快门的时间的时间设置。关闭机械快门的定时以静止图像曝光周期以及确定何时开始曝光的电子快门的设置为条件。因此，定时器必须尽可能与用作静止图像曝光周期的开始的基准的垂直同步信号同步地起动。

同时，对于某些类型的通用图像传感器，作为允许图像传感器适当地用作数码相机的成像装置的条件，需要在紧接在静止图像曝光周期的开始之后的有限时间周期内完成对静止图像拍摄模式的定时发生器的参数设置。在这种图像传感器用作数码相机的成像装置的情况下，还需要设置如上所述紧接在静止图像曝光周期的开始之后要关闭机械快门的时间。作为CPU要执行的任务，静止图像拍摄模式的参数设置和要关闭机械快门的时间的时间设置彼此一致。这使得难以在有限时间周期内适当地完成这两个任务。要关闭机械快门的时间的时间设置的延迟产生的问题是不能控制静止图像的曝光周期，导致不能获得要求亮度的静止图像。延迟完成对静止图像拍摄模式的参数设置产生的问题是自身不能执行静止图像拍摄。

用于通过将图像传感器的操作模式从图像监视模式平滑切换到静止图像拍摄模式来缩短在静止图像拍摄期间可能产生的时间滞后的公知技术的示例包括第4310755号日本专利公开的技术。根据第4310755号日本专利公开的技术，当快门释放按钮半按下时，根据要拍摄的被摄体的亮度确定光圈、电子快门速度和曝光设置，并且控制隔膜（diaphragm）以关闭光圈。当快门释放按钮完全按下时，用于在静止图像拍摄模式下激活图像传感器的参数、静止图像曝光的电子快门速度、与用于驱动机械快门的时间点相关的参数等施加到定时发生器。此后，当重新起动的指令馈送到定时发生器时，用于拍摄的垂直同步信号在重新起动之后立即降低，同时，使得静止图像拍摄模式的参数生效，且然后执行静止图像的拍摄（曝光）。

然而，当其上施加关于用途的限制的上述图像传感器用作数码相机的成像装置时，即使当采用第4310755号日本专利公开的技术，仍需要在紧接在开始静止图像曝光周期之后的短时间周期内完成使静止图像拍摄模式的参数生效并且起动对要关闭机械快门的时间调整的定时器的处理。因此，不能解决诸如由对要关闭机械快门的时间的时间设置的延迟导致的缺陷曝光以及因为静止图像拍摄模式的参数设置的延迟导致不能捕获静止图像之类的问题。

考虑上述情况设想了本发明，并且本发明的目的是提供一种即使采用其上施加关于用途的限制的图像传感器，也能够通过适当地完成静止图像拍摄模式的参数设置和设置要关闭机械快门的时间来适当地捕获静止图像的图像捕获设备，并且提供了用于控制图像捕获设备的控制方法。

发明内容

本发明的目的是至少部分地解决现有技术中的问题。

根据本发明的一方面，一种图像捕获设备包括：图像传感器，用于输出模拟像素信号；模拟图像处理单元，用于接收模拟像素信号并且处理模拟像素信号以输出数字图像数据；定时发生器，用于产生定时信号并且将定时信号提供到图像传感器和模拟图像处理单元；机械快门，可操作为其中机械快门使图像传感器曝光的打开状态和其中机械快门将图像传感器遮光的关闭状态；以及控制单元，用于当输入捕获静止图像的指令时，执行完成对定时发生器的参数设置和对要关闭机械快门的时间的时间设置，该参数设置使得图像传感器的操作模式切换到静止图像拍摄模式，其中，响应于捕获静止图像的指令，控制单元将伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期插入静止图像曝光周期和静止图像读取周期之前的时间点，在伪静止图像曝光周期期间执行完成对定时发生器的参数设置，并且当经过伪静止图像读取周期后开始静止图像曝光周期时，执行对要关闭机械快门的时间的时间设置。

根据本发明的另一方面，一种图像捕获设备的控制方法，该图像捕捉设备包括：图像传感器，用于输出模拟像素信号；模拟图像处理单元，用于接收来自图像传感器的模拟像素信号并且处理模拟像素信号以输出数字图像数据；定时发生器，用于产生定时信号并且将定时信号提供到图像传感器和模拟图像处理单元；以及机械快门，可操作为其中机械快门使图像传感器曝光的打开状态和其中机械快门将图像传感器遮光的关闭状态；该控制方法包括：响应于捕获静止图像的指令，将伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期插入静止图像曝光周期和静止图像读取周期之前的时间点；在伪静止图像曝光周期期间完成对定时发生器的参数设置，该参数设置使得图像传感器的操作模式切换到静止图像拍摄模式；以及当经过伪静止图像读取周期后开始静止图像曝光周期时，设置要关闭机械快门的时间。

附图说明

图1A是数码相机的俯视图。

图1B是数码相机的前视图。

图1C是数码相机的后视图。

图2是示出数码相机的控制系统的框图。

图3A是示出CPU执行的拍摄控制序列（的比较例）的特定示例的示意图。

图3B是示出CPU执行的拍摄控制序列（的实施例）的特定示例的示意图。

具体实施方式

将参考附图描述本发明的示例性实施例。

下面描述在使用CMOS传感器作为图像传感器的数码相机中具体体现本发明的示例，然而本发明还可有效地应用于使用CCD传感器的数码相机。本发明并不局限于数码相机，而可以广泛应用于在完成静止图像拍摄的参数设置与用于控制机械快门的控制处理之间可能存在冲突的图像捕获设备。

图1A至图1C是根据本发明实施例的数码相机的外视图。图1A是数码相机的俯视图。图1B是数码相机的前视图。图1C是数码相机的后视图。

如图1A所示，根据本实施例的数码相机在其上表面上包括：辅助液晶显示器（LCD）1，用于显示可以拍摄的静止图像的计数等；快门释放按钮2，在静止图像拍摄时按下；以及模式拨盘3，被操作以在包括用于存储图像的存储（拍摄）模式、用于观看存储图像的回放模式以及用于执行相机设置的设定模式的各种模式当中切换。

如图1B所示，根据该实施例的数码相机在其前表面上包括：闪光单元4，用于激活闪光灯；测距仪单元5，用于测量距要拍摄的被摄体的距离；遥控光接收单元6，用于接收来自遥控终端（未示出）的红外信号；镜筒单元7，包括变焦透镜25和聚焦透镜26、机械快门27以及用于一起支撑这些元件的支撑部件（将在后面描述）；以及光学取景器（前表面）8。根据该实施例的数码相机在其侧表面上包括：存储卡槽，将在后面描述的存储卡80要插入其内；以及电池容纳室，用于容纳电池。存储卡槽和电池容纳室由盖子9封闭。

根据该实施例的数码相机在其后表面上包括：自动对焦发光二极管（AFLED）10，当自动对焦功能开启时发光；闪光LED 11，用于发出用于闪光的光；LCD监视器12，用于显示各种设置屏幕和回放图像并且在拍摄时用作电子取景器；光学取景器（后表面）13；变焦按钮（WIDE）14，当使用广角变焦时按下；变焦按钮（TELE）15，当使用远摄变焦时按下；电源开关16；以及自定时器/取消开关17，当使用自定时器时按下。

根据该实施例的数码相机在其后表面上还包括：菜单开关18，按下以从菜单进行选择；OK开关19，按下以确认所选的条目；图像观看开关（左）20和图像观看开关（右）21，按下以切换在LCD监视器12上显示的回放图像；宏开关22，当进行宏拍摄时按下；闪光灯开关23，按下以切换闪光模式；以及显示开关24，按下以切换在LCD监视器12上显示的屏幕。

图2是示出根据该实施例的数码相机的控制系统的框图。作为控制系统的配置，根据该实施例的数码相机包括：马达驱动器28，用于驱动变焦透镜25、聚焦透镜26以及机械快门27；CMOS传感器30，其是图像传感器；模拟前端（AFE）40，用于处理从CMOS传感器30馈送的模拟图像信号，以产生数字图像数据；定时发生器（TG）50，用于将定时信号输出到CMOS传感器30和AFE 40；以及信号处理集成电路（IC）60，用于关于从AFE 40馈送的数字图像数据执行各种数字图像处理并且控制整个数码相机的操作。不仅上面提到的LCD监视器12，而且同步动态随机存取存储器（SDRAM）70、存储卡80、只读存储器（ROM）90、操作单元100等连接到信号处理IC60。

机械快门27是可操作为其中机械快门27使CMOS传感器30曝光的打开状态和其中机械快门27遮蔽行进到CMOS传感器30的光的关闭状态的机械快门。该机械快门27由还驱动作为光学透镜的变焦透镜25和聚焦透镜26的马达驱动器28驱动。用于驱动变焦透镜25、聚焦透镜26和机械快门27的马达驱动器28的操作以在信号处理IC 60中提供的CPU 61控制。

CMOS传感器30是用于根据光电转换功能将以光学透镜形成的光学图像转换为与光学图像的亮度成正比的电信号的电荷耦合器件。CMOS传感器30根据从TG 50馈送的利用其控制像素的曝光和信号读取的定时信号激活。从CMOS传感器30馈送的电输出信号馈送到AFE 40。

AFE 40包括：相关二重采样（CDS）41，用于保存从CMOS传感器30馈送的电输出信号（模拟像素信号）采样的信号；自动增益控制（AGC）42，用于调节由CDS 41采样的信号的增益；以及模/数（A/D）转换器43，用于将AGC 42的输出信号转换为数字信号。AFE 40的这些元件根据从TG 50馈送的定时信号与CMOS传感器30同步地激活。根据从信号处理IC 60中的CPU 61馈送的指令执行AGC 42的增益设置等。从AFE 40输出的数字数据（数字图像数据）馈送到信号处理IC 60。

由信号处理IC 60中的同步信号生成单元69产生的垂直同步信号VD和水平同步信号HD馈送到TG 50。TG 50根据垂直同步信号VD和水平同步信号HD产生用于互相同步地激活CMOS传感器30和AFE 40的定时信号，并且将这样产生的定时信号提供到CMOS传感器30和AFE 40。

信号处理IC 60包括：CPU 61，用于执行整个数码相机的集中控制；CMOS接口（I/F）单元62，用于根据垂直同步信号VD和水平同步信号HD，从AFE40获取数字图像数据；存储控制器63，用于控制对SDRAM 70读和写数据；YCbCr（YUV）转换单元64，用于将从CMOS I/F单元62馈送的数字图像数据转换为允许显示和存储图像数据的YUV数据形式；压缩/展开单元65，用于以预定格式（例如，JPEG）压缩和展开图像数据；显示输出控制单元66，用于控制在LCD监视器12或者外部显示装置上显示的数据的输出；缩放单元67，用于根据显示尺寸和存储尺寸改变图像尺寸；介质I/F单元68，用于控制对存储卡80读和写数据；以及同步信号生成单元69，用于根据从CPU 61馈送的指令产生垂直同步信号VD和水平同步信号HD。

从AFE 40输出的数字图像通过CMOS I/F单元62馈送到信号处理IC 60，在信号处理IC 60中，数字图像数据经历图像处理，诸如黑电平校正、失落（dropout）像素的校正以及阴影校正，之后，由存储控制器63将数字图像数据临时存储在SDRAM 70内，作为红-绿-蓝（RGB）数据（RAW-RGB）。

存储在SDRAM 70内的RAW-RGB图像数据由存储控制器63从SDRAM70读取，经历白平衡（WB）、伽马校正以及RGB内插的增益放大，此后馈送到YUV转换单元64。YUV转换单元64关于图像数据执行各种图像处理，诸如边缘增强和色彩设置，并将图像数据转换为作为照度/色差信号的YUV图像数据。由YUV转换单元64产生的YUV图像数据再次由存储控制器63存储在SDRAM 70内。

存储在SDRAM 70内的YUV图像数据由存储控制器63从SDRAM 70读取，并且与用于显示指示拍摄模式的图标的在屏显示（OSD）数据一起馈送到显示输出控制单元66。显示输出控制单元66将YUV图像数据与OSD数据组合，以产生待显示的数据，并且将要显示的数据与诸如同步信号之类的附加信号一起输出到LCD监视器12。显示输出控制单元66能够输出要显示为电视（TV）视频信号的这样产生的数据，并且使得该数据显示在外部显示装置上。例如，如果外部显示装置是国家电视制式委员会（NTSC）制式的电视机，则缩放单元67执行水平/垂直缩放以使数据适应该制式。

以下面的方式存储在存储卡80内：存储在SDRAM 70内的YUV图像数据由存储控制器63根据从CPU 61馈送的指令从SDRAM 70读取；以及将其馈送到压缩/展开单元65，则该压缩/展开单元65产生诸如JPEG数据之类的压缩数据。同时，存储在SDRAM 70内的YUV图像数据是全尺寸数据。当用于存储在存储卡80内的图像尺寸小于CMOS传感器30的图像尺寸时，YUV图像数据经历用于存储的缩小处理，该缩小处理由缩放单元67执行，此后，该YUV图像数据馈送到压缩/展开单元65。由压缩/展开单元65产生的压缩数据（JPEG数据）再次由存储控制器63存储在SDRAM 70中，且此后经历诸如附加报头的处理，并通过介质I/F单元68存储在存储卡80中。

根据从CPU 61馈送的指令，执行上面讨论的信号处理IC 60内的单元的操作。CPU 61将存储在ROM 90内的程序代码和控制数据加载到SDRAM 70上，用于控制数码相机，并且根据程序代码执行整个数码相机的操作的集中控制。更具体地说，CPU 61根据利用操作单元100的各种按钮和按键输入的指令或者从遥控终端（未示出）馈送的操作指令等控制马达驱动器28、AFE40、TG 50以及信号处理IC 60中的处理单元，以使得根据指令适当地捕获、显示和存储图像。操作单元100允许拍摄者向数码相机提供操作指令，并且包括各种按钮和按键，诸如图1A至图1C所示的快门释放按钮2和变焦按钮14和15。

下面将更详细地描述当响应于按下快门释放按钮2捕获静止图像时以CPU 61执行的拍摄控制序列。

当在利用模式拨盘3选择拍摄模式的状态下电源开关16导通时，根据该实施例的数码相机以CMOS传感器30的操作模式设置为图像监视模式而激活。在CMOS传感器30的操作模式是图像监视模式的状态下，基于CMOS传感器30的每个水平行而重复地执行像素曝光和像素信号读取，并且CMOS传感器30上形成的光学图像在LCD监视器12上显示为监视器运动图像。在该图像监视模式下，根据从CMOS传感器30的水平行的像素信号读取的时间延迟，控制开始曝光每个水平行的时间。该方式使各个水平行的每个曝光周期相等，减小图像的亮度的垂直变化（滚动快门控制）。像素信号在读取时例如骤减接近1/3，因为输出图像用于监视且因此不需要高清晰度图像。拍摄者通过在该图像监视模式下观看显示在LCD监视器12上的监视器运动图像来检查要拍摄的被摄体等的情况，并且调节合成，并另外在需要的时间按下快门释放按钮2。

当快门释放按钮2按下时，CMOS传感器30的操作模式从图像监视模式切换到静止图像拍摄模式；CMOS传感器30在静止图像拍摄模式下操作；捕获静止图像；以及属于这样捕获的静止图像的图像数据存储在存储卡80等内。静止图像拍摄模式配置为具有曝光CMOS传感器30上的像素的帧周期（静止图像曝光周期）和从CMOS传感器30读取像素信号的帧周期（静止图像读取时间）。在这种模式下，根据从TG 50馈送的定时信号控制CMOS 30的操作，以使得分别在静止图像曝光周期和静止图像读取时间独立执行CMOS传感器30上的像素的曝光和从CMOS传感器30读取像素信号。同时，读取CMOS传感器30上的全部像素的像素信号，因为在静止图像拍摄模式下要求获得高清晰度图像。帧周期是由同步信号生成单元69产生的垂直同步信号VD分开的时间周期。

在静止图像拍摄模式下，机械快门27在静止图像读取周期关闭，以遮蔽行进到CMOS传感器30的外部光。因此，当机械快门27关闭时，对CMOS传感器30上的像素的曝光结束。同时，电子快门控制何时开始每个像素的曝光，以使得成批开始和完成对所有像素的曝光（批快门控制）。

CPU 61通过对TG 50完成使得CMOS传感器30在静止图像拍摄模式下操作的参数设置执行传感器操作模式从图像监视模式到静止图像拍摄模式的切换。存在几种在CPU 61对TG 50完成静止图像拍摄模式的参数设置的时间CMOS传感器30经历使用限制的情况。在该实施例中，CMOS传感器30处于要从确定开始静止图像曝光周期的垂直同步信号VD开始的几十微秒内完成参数设置的限制。CPU 61通过起动对于机械快门27要关闭的时间调整的定时器来执行对于机械快门27要关闭的时间的时间设置。然而，机械快门27要关闭的时间确定静止图像曝光周期，如上所述。因此，必须尽可能地与用于确定静止图像曝光周期的开始的垂直同步信号VD同步地起动定时器。

如上所述，存在当响应于按下快门释放按钮2尝试在静止图像拍摄模式下操作CMOS传感器30时，完成静止图像拍摄模式的对TG 50的参数设置的处理与在紧接在开始静止图像曝光周期后的相当短的时间周期内，起动在控制机械快门27互相一致时使用的定时器的处理。这使得CPU 61难以适当地完成这两个任务。起动用于控制机械快门27的定时器的延迟导致不能获得所需亮度的静止图像，因为曝光周期偏离预定值。完成静止图像拍摄模式的参数设置的延迟产生的严重问题是本质上不能执行静止图像拍摄。

为此，根据该实施例的数码相机配置为使得当CMOS传感器30的操作模式响应于按下快门释放按钮2从图像监视模式切换到静止图像拍摄模式时，CPU 61在实际执行静止图像的曝光的静止图像曝光周期和实际读出像素信号的静止图像读取周期之前的时间点插入伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期。伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期与待存储的静止图像无关。CPU 61操作以在伪静止图像曝光周期期间完成静止图像拍摄模式的对TG 50的参数设置，并且当在经过了伪静止图像读取周期之后开始静止图像曝光周期时，执行用于起动在控制机械快门27时使用的定时器的处理。这种方式分布了完成静止图像拍摄模式的参数设置以及起动用于控制机械快门27时的定时器的定时，从而在不同时间点适当且顺序地执行这些任务。这种方式允许不考虑施加在CMOS传感器30上的使用限制而适当地捕获静止图像。

CPU 61操作以使得当已经完成静止图像拍摄模式的对TG 50的参数设置时，同步信号生成单元69产生垂直同步信号VD，从而终止伪静止图像曝光周期。CPU 61操作以在伪静止图像读取周期期间完成曝光设置（包括电子快门的设置、AGC的设置以及光圈的设置），从而使得当已经完成曝光设置时，同步信号生成单元69产生垂直同步信号VD，以终止伪静止图像读取周期。这种方式允许由插入伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期导致的释放时间滞后的延长最小化。

通过参考图3A和图3B与未应用本发明的配置（的比较例）的拍摄控制序列进行比较的方式，描述根据本发明实施例的数码相机的CPU 61执行（的实施例）的拍摄控制序列的具体示例。图3A是示出比较例的拍摄控制序列的示例的示意图。图3B是示出本发明实施例的拍摄控制序列的示例的示意图。图3A和图3B中的“RL”分别指示快门释放按钮2已经按下的时间点。快门释放按钮2按下的帧周期被称为周期V1，按下快门释放按钮2后由第一垂直同步信号VD起动的帧周期被称为周期V2，并且以后续垂直同步信号VD起动的帧周期被称为周期V3、周期V4、周期V5……。

直到快门释放按钮2按下为止，比较例和本发明实施例执行相同的控制处理，以使得CMOS传感器30在图像监视模式下操作，并且通过滚动快门控制基于CMOS传感器30的每个水平行重复地执行像素曝光和像素信号读取。在快门释放按钮2具有半按下位置和全按下位置的双个位置开关的情况下，当CMOS传感器30处于图像监视模式的情况下，快门释放按钮2半按下时，执行自动聚焦（AF）处理。作为AF处理，例如，执行通过移动聚焦透镜26找到最大对比度值的爬山AF。

此后，在比较例中，当快门释放按钮2完全按下（全按下）时，在按下快门释放按钮2后的周期V1期间，完成对要捕获的静止图像的曝光设置（包括电子快门的设置、AGC的设置、以及光圈的设置）。电子快门的设置由TG50根据从CPU 61馈送的指令完成。AGC的设置由AFE 40根据从CPU 61馈送的指令执行。当按下快门释放按钮2后的第一垂直同步信号VD上升，从而开始周期V2时，如图3A所示，CPU 61执行将CMOS传感器30的操作模式从图像监视模式切换为静止图像拍摄模式的控制处理。要求从用于确定周期V2（静止图像曝光周期）开始的垂直同步信号VD开始的几十微秒内执行该处理。因此，固件的程序代码使得垂直同步信号VD触发中断，并且在中断时使得CPU 61完成静止图像拍摄模式的对TG 50的参数设置。当静止图像拍摄模式的参数加载到TG 50中时，CMOS传感器30的操作模式在预定时间周期之后切换到静止图像拍摄模式，在该静止图像拍摄模式中，执行静止图像曝光周期（周期V2）中曝光和静止图像读取周期（周期V3）中的像素信号读取。当经过了静止图像读取周期（周期V3）时，CMOS传感器30的操作模式从静止图像拍摄模式切换到图像监视模式，在图像监视模式中，执行图像监视模式下的曝光和读取（周期V4和周期V5）。

如图3A所示，在比较例中，与CMOS传感器30的操作模式从图像监视模式切换到静止图像拍摄模式同步地执行关闭机械快门27的控制处理。CPU61通过起动信号处理IC 60中的定时器（未示出）执行用于关闭机械快门27的控制处理。更具体地说，通过使基于其确定周期V2（静止图像曝光周期）的开始的垂直同步信号VD触发起动定时器并且使得在经过预定时间周期后机械快门27关闭，从而提供曝光周期，CPU 61执行该控制处理。然而，需要CPU 61在周期V2的开始时完成静止图像拍摄模的对TG 50的参数设置。因此，CPU 61执行的用于关闭机械快门27的控制处理和用于完成静止图像拍摄模式的参数设置的处理互相一致是不利的。这样可能产生的问题是，因为用于关闭机械快门27的控制处理的延迟而不能获得所需亮度的静止图像和因为静止图像拍摄模式的参数设置的延迟而本质上不能捕获静止图像。

相反，在本发明实施例中，在快门释放按钮2按下之后，伪静止图像曝光周期（周期V2）和伪静止图像读取周期（周期V3）插入到实际执行静止图像的曝光的静止图像曝光周期（周期V4）和实际读取像素信号的静止图像读取周期（周期V5）之前的时间点中，如图3B所示。伪静止图像曝光周期（周期V2）和伪静止图像读取周期（周期V3）与待存储的静止图像无关。在伪静止图像曝光周期（周期V2）已经开始之后，立即执行用于将CMOS传感器30的操作模式从图像监视模式切换到静止图像拍摄模式的控制处理（完成静止图像拍摄模式的参数设置）。在经过伪静止图像读取周期（周期V3）后静止图像曝光周期（周期V4）开始后，立即执行用于关闭机械快门27的控制处理（起动对于关闭机械快门27的时间调整的定时器）。

更具体地说，在该实施例中，当按下（全按下）快门释放按钮2后的第一垂直同步信号上升以开始周期V2（伪静止图像曝光周期）时，在周期V2（伪静止图像曝光周期）已经开始后，CPU 61立即完成静止图像拍摄模式的对TG 50的参数设置。当静止图像拍摄模式的对TG 50参数设置已经完成时，CMOS传感器30的操作模式从图像监视模式切换到静止图像拍摄模式。因此，此后，CMOS传感器30基于每个帧周期重复地执行像素曝光和像素信号读取。当已经完成静止图像拍摄模式的对TG 50的参数设置时，CPU 61指令同步信号生成单元69输出垂直同步信号VD，从而使得同步信号生成单元69输出后续垂直同步信号VD。

当后续垂直同步信号VD升高以开始周期V3（伪静止图像读取周期）时，在伪静止图像读取周期期间，CPU 61执行待捕获的静止图像的曝光设置（包括电子快门的设置、AGC的设置、以及光圈的设置）。此时，CMOS传感器30处于执行像素信号读取的状态。然而，该阶段读出的像素信号被丢弃，而不经历信号处理IC 60中执行的处理。更具体地说，CPU 61在伪静止图像读取周期期间暂停在信号处理IC 60中关于像素信号执行的处理，并且丢弃从CMOS传感器30读取的像素信号，而不执行静止图像存储处理，因为CPU 61识别出周期V3是伪静止图像读取周期。当完成用于待捕获的静止图像的曝光的曝光设置时，CPU 61指令同步信号生成单元69输出垂直同步信号VD，从而使得同步信号生成单元69输出后续垂直同步信号VD。

当后续垂直同步信号VD升高以开始周期V4（静止图像曝光周期）时，在周期V4（静止图像曝光周期）开始后，CPU 61立即执行用于关闭机械快门27的控制处理（起动对关闭机械快门27的时间调整的定时器）。与比较例相同，以如下方式执行后续处理：当完成待捕获的静止图像的曝光并且后续垂直同步信号VD升高以开始周期V5（静止图像读取周期）时，执行像素信号读取；当已经过静止图像读取时间（周期V5）时，CMOS传感器30的操作模式从静止图像拍摄模式切换到图像监视模式，在图像监视模式中，执行曝光和读取（周期V6和周期V7）。

正如以具体示例的方式详细描述的，根据本发明实施例的数码相机配置为使得在快门释放按钮2按下后，CPU 61操作以将与待存储的静止图像无关的伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期插入实际静止图像曝光周期和实际静止图像读取周期之前的时间点。在伪静止图像曝光周期，完成静止图像拍摄模式的对TG 50的参数设置，而在经过伪静止图像曝光周期后静止图像曝光周期开始时，执行用于关闭机械快门27的控制处理。这种方式允许其完成静止图像拍摄模式的参数设置的定时和起动用于控制机械快门27的定时器的定时按时间分布，从而在不同时间点适当地和顺序地执行这些任务。这种方式允许适当地捕获静止图像，而与在CMOS传感器30上施加的使用限制无关。

将伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期插入实际静止图像曝光周期和实际静止图像读取周期之前的时间点可能导致释放时间滞后延长。然而，在根据本发明实施例的数码相机中，CPU 61操作以当已经完成静止图像拍摄模式的参数设置时终止伪静止图像曝光周期，而当已完成曝光设置时终止伪静止图像读取周期。这种方式允许插入伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期造成的释放时间滞后的延长降低到最小。

为了说明问题，下面给出具体数值，然而，这些值可以根据CMOS传感器30的技术规范和拍摄条件改变。静止图像曝光周期的实际值接近33.3毫秒，静止图像读取周期的实际值接近83毫秒，并且获得一帧静止图像花费约100毫秒。如果插入伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期增加多达100毫秒的所需时间，则释放时间滞后可能成为问题。然而，通过在完成静止图像拍摄模式的参数设置后立即终止伪静止图像曝光周期并且在完成曝光设置后立即终止伪静止图像读取周期，可以将包括伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期的所需时间缩短到2至4毫秒，这是不会被注意到的时间滞后。同时，终止具有短时长的伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期不产生问题，因为伪静止图像曝光周期的曝光和伪静止图像读取周期的读取获得的像素信号被丢弃而不用于静止图像。

请注意，本发明并不局限于上面讨论的实施例，并且可以以各种方式修改它们，而不脱离本发明的范围。例如，在上面讨论的实施例中，虽然基于多个帧周期地设置一幅静止图像的静止图像曝光周期和静止图像读取周期，假定基于每个帧周期顺序地设置一幅静止图像的静止图像曝光周期和静止图像读取周期。

尽管为了完整、清楚的公开而参考具体实施例描述了本发明，但是这不对所附权利要求书构成限制，并且可以认为所附权利要求书可以实现本技术领域内的技术人员可以设想的、落入在此描述的基本原理的范围内的所有修改和替代结构。

Claims (4)

1.一种图像捕获设备，包括：

图像传感器，用于输出模拟像素信号；

模拟图像处理单元，用于接收模拟像素信号并处理模拟像素信号以输出数字图像数据；

定时发生器，用于产生定时信号，并且将定时信号提供到所述图像传感器和所述模拟图像处理单元；

机械快门，可操作为其中机械快门将图像传感器曝光的打开状态和其中机械快门对图像传感器遮光的关闭状态；以及

控制单元，用于在输入捕获静止图像的指令时，执行完成对定时发生器的参数设置和对要关闭机械快门的时间的时间设置，所述参数设置使得所述图像传感器的操作模式切换到静止图像拍摄模式，其中

响应于捕获静止图像的指令，所述控制单元将伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期插入静止图像曝光周期和静止图像读取周期之前的时间点，在伪静止图像曝光周期期间执行完成对定时发生器的参数设置，并且当经过伪静止图像读取周期后开始静止图像曝光周期时，执行对要关闭机械快门的时间的时间设置。

2.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其中，所述控制单元在完成对定时发生器的参数设置时终止伪静止图像曝光周期。

3.根据权利要求1或者2所述的图像捕获设备，其中，所述控制单元在伪静止图像读取周期期间完成曝光设置，并在曝光设置完成时终止伪静止图像读取周期。

4.一种用于图像捕获设备的控制方法，所述图像捕获设备包括：

图像传感器，用于输出模拟像素信号；

模拟图像处理单元，用于从所述图像传感器接收模拟像素信号并且处理模拟像素信号以输出数字图像数据；

定时发生器，用于产生定时信号，并且将定时信号提供到所述图像传感器和所述模拟图像处理单元；以及

机械快门，可操作为其中机械快门将图像传感器曝光的打开状态和机械快门对图像传感器遮光的关闭状态；所述控制方法包括：

响应于捕获静止图像的指令，将伪静止图像曝光周期和伪静止图像读取周期插入静止图像曝光周期和静止图像读取周期之前的时间点；

在伪静止图像曝光周期期间完成对定时发生器的参数设置，所述参数设置使得所述图像传感器的操作模式切换到静止图像拍摄模式；以及

当经过伪静止图像读取周期后开始静止图像曝光周期时，设置要关闭机械快门的时间。

Images