CN105578013B - 一种采用新型电子快门的相机成像装置及其快门成像方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用新型电子快门的相机成像装置及其快门成像方法，包括一感光器件以及一图像采样电路，所述感光器件包括一感光部以及一与该感光部并联的电荷容置部，还包括一短路式电子快门，所述短路式电子快门分别并联在所述感光部的正负极与电荷容置部的正负极上，所述感光器件与所述图像采样电路信号连接。本发明结构简单、实用性强，通过在感光器件内部并联设置一短路式电子快门，使得当本发明处于待机状态时，不会由于产生多余电荷而产生开路电压，因此在本发明启动的瞬间，即短路式电子快门断开时感光器件产生的采样电压不会被干扰而发生高光溢出的现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种成像装置及其成像方法，尤其是指一种采用新型电子快门的相机成像装置及其快门成像方法。
背景技术
相机是一种利用光学成像原理形成影像的设备，成像装置是相机内至关重要的核心部件，而快门又是成像装置中必不可少的组件。快门有机械快门以及电子快门两种，机械快门的原理是用弹簧或是电磁手段，控制几片叶片的开闭，或是两层帘幕像舞台“拉幕”一样左右或上下以一定宽度的缝隙“划过”成像像场窗口，让窗口获得指定时间长短的“见光机会”； 电子快门的原理是利用了感光器件不通电不工作的原理，在感光器件不通电的情况下，尽管像场窗口“大敞开”，但是并不能产生图像，在按下快门钮时，使感光器件只通电“一个指定的时间长短”，就也能获得像有快门“瞬间打开”一样的效果。由于电子快门简单，成本也要低得多，因此现有大多袖珍卡片数码相机和其它中、低档数码相机均采用电子快门。
现有感光器件中的电子快门主要为如图6所示的断流式电子快门4，断流式电子快门4是串联在感光器件中半导体感光层113与电荷储存部121之间的元件，当断流式电子快门4处于断开状态时由于半导体感光层始终处于光照状态下，因此半导体感光层113一直产生电荷，这些多余的电荷会导致半导体感光层113产生一个开路电压；当断流式电子快门接通一下，每个像素单元均采样一个像素点，产生的采样电压会与开路电压叠加产生残余电荷，从而引发本像素单元内的自我干扰，而一个像素单元的电荷信号传递给相邻像素单元后又会与该相邻像素单元内的电荷信号相互干扰，最终导致高光溢出，而高光溢出不仅会使画面损失细节，而且增加了紫边出现的机会。
发明内容
本发明提供一种采用新型电子快门的相机成像装置及其快门成像方法，其主要目的在于克服现有数码相机中的成像装置会产生高光溢出的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种采用新型电子快门的相机成像装置，包括一感光器件以及一图像采样电路，所述感光器件包括复数个呈阵列分布的像素单元，每个像素单元均包括一感光模块以及一与该感光模块并联的电荷传输模块，其特征在于：还包括一短路式电子快门，所述短路式电子快门分别并联在所述感光模块的正负极与电荷传输模块的正负极上，所述感光器件与所述图像采样电路信号连接。
进一步的，所述感光模块由上往下包括一用于提升感光面积的微型镜头层、一用于辨识感应不同波长光线的分色滤色层以及一用于将透过所述分色滤色层的光转换为电荷信号的半导体感光层。
进一步的，所述电荷传输模块包括一用于收集所述半导体感光层所产生电荷信号的电荷存储部以及一电荷转移部，相邻的两个电荷存储部通过所述电荷转移部信号连接。
进一步的，所述半导体感光层与所述电荷存储部之间还装设有一门部，所述短路式电子快门装设于所述门部内部，且该短路式电子快门分别并联在所述半导体感光层的正负极与电荷存储部的正负极上。
进一步的，所述图像采样电路包括一用于对最后通过所述电荷转移部传输过来的电荷信号进行放大处理的模拟信号处理器、一用于将电荷信号转换成数字图像信号的A/D模数转换器以及一用于对数字图像信号进行优化处理的数字信号处理器，所述模拟信号处理器的输入端与所述电荷转移部的输出端信号连接，所述A/D模数转换器的输入端与所述模拟信号处理器的输出端信号连接，所述数字信号处理器的输入端与所述A/D模数转换器的输出端信号连接。
进一步的，所述图像采样电路还包括一用于对所述数字信号处理器优化后的数字图像信号进行压缩的图像数据压缩器以及一用于保存图像的图像存储器，所述图像数据压缩器的输入端与所述数字信号处理器的输出端信号连接，所述图像存储器的输入端与所述图像数据压缩器的输出端信号连接。
进一步的，所述半导体感光层还通过一充电电路与相机的蓄电池并联。
一种采用新型电子快门相机成像装置的快门成像方法，包括如下步骤：
（1）、成像装置未启动时，半导体感光层吸收光照产生光子并将光子转化为电荷信号，之后将该电荷信号传输到与之并联的蓄电池，进行充电；
（2）、成像装置启动的瞬间，短路式电子快门由闭合状态转换为打开状态，此时，半导体感光层与电荷存储部也处于并联的状态，原先各个像素单元中的半导体感光层所产生的传送给蓄电池的电荷信号，有一部分传送给与半导体感光层并联的电荷存储部；
（3）、暂时储存在该电荷存储部的电荷信号再通过电荷转移部传递到与之相邻的另一个电荷存储部；
（4）、所有的电荷信号汇聚在一起经由电荷转移部传输到模拟信号处理器进行放大处理；
（5）、模拟信号处理器将放大处理后的电荷信号传输到A/D模数转换器转换为数字图像信号；
（6）、A/D模数转换器将数字图像信号传输到数字信号处理器进行优化处理；
（7）、数字信号处理器将优化处理后的数字图像信号传送至图像数据压缩器进行压缩；
（8）、图像数据压缩器将压缩后的图像保存到图像存储器内。
和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:
1、本发明结构简单、实用性强，通过设置一短路式电子快门，使得当本发明处于待机状态，短路式电子快门处于闭合状态时，感光模块的正负极通过短路式电子快门短接，因此不会由于吸收光子产生电荷而产生开路电压，所以在本发明启动的瞬间，即短路式电子快门断开时感光器件产生的采样电压不会被由于开路电压叠加而产生的残余电荷所干扰，相邻像素也就不会发生相互干扰而出现高光溢出。
2、在本发明中，上述感光器件中设置一分色滤色层，由于分色滤色层仅能够透过特定波长的光，因此感光器件便能借此分开感应不同光线的成分，最终能够形成彩色照片。
3、在本发明中，通过在每个半导体感光层与相邻电荷存储部之间设置一门部，并使装在门部内部的短路式电子快门分别并联在半导体感光层的正负极与电荷存储部的正负极上，使得相邻像素单元的电荷信号能相互传送。
4、在本发明中，通过设置一图像采样电路，使得经过感光器件产生的电荷信号能经过图像采样电路的放大处理，并将电荷信号转换成数字信号的，再通过数字信号处理器的白平衡、彩色平衡、伽玛校正与边缘校正的处理，最终形成优质的照片储存起来。
5、在本发明中，设置半导体感光层通过一充电电路与相机的蓄电池并联，使得相机闲置时，半导体感光层可以自行将由太阳能转化的电能传送给相机内的蓄电池进行充电，提高了相机的续航能力。
附图说明
图1为本发明中短路式电子快门的原理框图。
图2为本发明中感光器件的结构示意图。
图3为图2的正视图。
图4为图2中所述感光汇流层的俯视图。
图5为本发明的工作流程图。
图6为现有技术中断流式电子快门的原理框图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。
参照图1、图2、图3和图4。一种采用新型电子快门的相机成像装置，包括一感光器件、一图像采样电路3以及一短路式电子快门2，其中该感光器件包括复数个呈阵列分布的像素单元1，每个像素单元1均包括一感光模块11以及一与该感光模块11并联的电荷传输模块12，而短路式电子快门2分别并联在所述感光模块11的正负极与电荷传输模块12的正负极上，并且感光器件与图像采样电路信号连接。本发明通过在感光器件内部并联设置一短路式电子快门2，使得当本发明处于待机状态，短路式电子快门处于闭合状态时，感光模块的正负极通过短路式电子快门短接，因此不会由于吸收光子产生电荷而产生开路电压，所以在本发明启动的瞬间，即短路式电子快门断开时感光器件产生的采样电压不会被由于开路电压叠加而产生的残余电荷所干扰，相邻像素也就不会发生相互干扰而出现高光溢出。
参照图1、图2、图3和图4。本发明中的感光模块11由上往下包括一微型镜头层111、一分色滤色层112以及一半导体感光层113，其中，微型镜头层111可以提升感光面积并且提高总像素数量，提升了图像的质量；分色滤色层112用于辨识感应不同波长光线，由于分色滤色层仅能够透过特定波长的光，因此感光器件便能借此分开感应不同光线的成分，最终能够形成彩色照片；半导体感光层113能够将透过分色滤色层112照射到半导体感光层113表面的光转换为电荷信号。另外，电荷传输模块12包括一电荷存储部121以及一电荷转移部122，电荷存储部121用于收集该半导体感光层113所产生的电荷信号，且半导体感光层113、电荷存储部121以及电荷转移部122均位于同一水平面上，相邻的两个电荷存储部121通过所述电荷转移部122信号连接。半导体感光层113与所述电荷存储部121之间还装设有一门部123，上述短路式电子快门2装设于该门部123内部，且该短路式电子快门2分别并联在所述半导体感光层113的正负极与电荷存储部121的正负极上，通过在每个半导体感光层与相邻电荷存储部之间设置一门部，并使装在门部内部的短路式电子快门分别并联在半导体感光层的正负极与电荷存储部的正负极上，使得相邻像素单元的电荷信号能相互传送。
参照图1、图4和图5。本发明的图像采样电路3包括一模拟信号处理器31、一A/D模数转换器32以及一数字信号处理器33，其中，模拟信号处理器31用于对电荷转移部传输过来的电荷信号进行放大处理，A/D模数转换器32用于将电荷信号转换成数字图像信号，数字信号处理器33用于对A/D模数转换器传送过来的数字图像信号进行优化处理。模拟信号处理器31的输入端与电荷转移部122的输出端信号连接，A/D模数转换器32的输入端与模拟信号处理器31的输出端信号连接，数字信号处理器33的输入端与A/D模数转换器32的输出端信号连接。另外，该图像采样电路还包括一图像数据压缩器34以及一图像存储器35，其中，图像数据压缩器34用于对数字信号处理器33优化后的数字图像信号进行压缩，图像存储器35用于保存经过图像数据压缩器34压缩后的图像，图像数据压缩器34的输入端与数字信号处理器33的输出端信号连接，图像存储器35的输入端与图像数据压缩器34的输出端信号连接。本发明通过设置这一图像采样电路，使得经过感光器件产生的电荷信号能经过图像采样电路的放大处理，并将电荷信号转换成数字信号的，再通过数字信号处理器的白平衡、彩色平衡、伽玛校正与边缘校正的处理，最终形成优质的照片储存起来。
参照图1、图2、图3和图4。半导体感光层113还通过一充电电路与相机的蓄电池5并联。设置半导体感光层113通过一充电电路与相机的蓄电池5并联，使得相机闲置时，半导体感光层113可以自行将由太阳能转化的电能传送给相机内的蓄电池5进行充电，提高了相机的续航能力。
参照图1、图2、图3、图4和图5。使用本发明时，当成像装置处于待机状态时，短路式电子快门2处于闭合状态，由于该短路式电子快门2并联在半导体感光层113的正负极上，因此该半导体感光层113吸收光子产生的电荷均传送给蓄电池5进行充电，在成像装置启动的瞬间，各个像素单元1中的半导体感光层113与短路式电子快门2并联的状态均转换为半导体感光层113与相邻电荷存储部121并联的状态；半导体感光层113吸收光子转化的电荷信号，之后将该电荷信号传输到与之并联的电荷存储部121，暂时储存在该电荷存储部121的电荷信号再通过电荷转移部122传递给与之相邻的另一个电荷存储部，最终所有的电荷信号汇聚在一起经由电荷转移部122传输到模拟信号处理器31进行放大处理，之后放大处理后的电荷信号传输到A/D模数转换器32转换为数字图像信号，该数字图像信号再传输到数字信号处理器33进行优化处理，优化处理后的数字图像信号经过图像数据压缩器34压缩后最终保存到图像存储器35内。
一种采用新型电子快门相机成像装置的快门成像方法，包括如下步骤：
步骤一：
成像装置未启动时，半导体感光层吸收光照产生光子并将光子转化为电荷信号，之后将该电荷信号传输到与之并联的蓄电池，进行充电。
步骤二：
成像装置启动的瞬间，短路式电子快门由闭合状态转换为打开状态，此时，半导体感光层与电荷存储部也处于并联的状态，原先各个像素单元中的半导体感光层所产生的传送给蓄电池的电荷信号，有一部分传送给与半导体感光层并联的电荷存储部。
步骤三：
暂时储存在该电荷存储部的电荷信号再通过电荷转移部传递到与之相邻的另一个电荷存储部。
步骤四：
所有的电荷信号汇聚在一起经由电荷转移部传输到模拟信号处理器进行放大处理。
步骤五：
模拟信号处理器将放大处理后的电荷信号传输到A/D模数转换器转换为数字图像信号。
步骤六：
A/D模数转换器将数字图像信号传输到数字信号处理器进行优化处理。
步骤七：
数字信号处理器将优化处理后的数字图像信号传送至图像数据压缩器进行压缩。
步骤八：
图像数据压缩器将压缩后的图像保存到图像存储器内。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (3)
1.一种采用新型电子快门的相机成像装置，包括一感光器件以及一图像采样电路，所述感光器件包括复数个呈阵列分布的像素单元，每个像素单元均包括一感光模块以及一与该感光模块并联的电荷传输模块，其特征在于：还包括一短路式电子快门，所述短路式电子快门分别并联在所述感光模块的正负极与电荷传输模块的正负极上，所述感光器件与所述图像采样电路信号连接；所述感光模块由上往下包括一用于提升感光面积的微型镜头层、一用于辨识感应不同波长光线的分色滤色层以及一用于将透过所述分色滤色层的光转换为电荷信号的半导体感光层；所述电荷传输模块包括一用于收集所述半导体感光层所产生电荷信号的电荷存储部以及一电荷转移部，相邻的两个电荷存储部通过所述电荷转移部信号连接；所述半导体感光层与所述电荷存储部之间还装设有一门部，所述短路式电子快门装设于所述门部内部，且该短路式电子快门分别并联在所述半导体感光层的正负极与电荷存储部的正负极上；所述图像采样电路包括一用于对最后通过所述电荷转移部传输过来的电荷信号进行放大处理的模拟信号处理器、一用于将电荷信号转换成数字图像信号的A/D模数转换器以及一用于对数字图像信号进行优化处理的数字信号处理器，所述模拟信号处理器的输入端与所述电荷转移部的输出端信号连接，所述A/D模数转换器的输入端与所述模拟信号处理器的输出端信号连接，所述数字信号处理器的输入端与所述A/D模数转换器的输出端信号连接；所述半导体感光层还通过一充电电路与相机的蓄电池并联。
2.如权利要求1所述一种采用新型电子快门的相机成像装置，其特征在于：所述图像采样电路还包括一用于对所述数字信号处理器优化后的数字图像信号进行压缩的图像数据压缩器以及一用于保存图像的图像存储器，所述图像数据压缩器的输入端与所述数字信号处理器的输出端信号连接，所述图像存储器的输入端与所述图像数据压缩器的输出端信号连接。
3.一种采用新型电子快门成像装置的快门成像方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）成像装置未启动时，半导体感光层吸收光照产生光子并将光子转化为电荷信号，之后将该电荷信号传输到与之并联的蓄电池，进行充电；
（2）成像装置启动的瞬间，短路式电子快门由闭合状态转换为打开状态，此时，半导体感光层与电荷存储部也处于并联的状态，原先各个像素单元中的半导体感光层所产生的传送给蓄电池的电荷信号，有一部分传送给与半导体感光层并联的电荷存储部；
（3）暂时储存在该电荷存储部的电荷信号再通过电荷转移部传递到与之相邻的另一个电荷存储部；
（4）所有的电荷信号汇聚在一起经由电荷转移部传输到模拟信号处理器进行放大处理；
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（8）图像数据压缩器将压缩后的图像保存到图像存储器内。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
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