[发明专利]图像捕捉设备及方法

说明书

本申请是申请号为200880015174.8、发明名称为“图像捕捉设备及方法”的发明专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种图像捕捉设备以及图像捕捉方法，包括但不限于能同时对静态活动图像及动态图像（电影）进行捕捉的设备与方法。

背景技术

电子照相机大体分为两种类型：静态照相机与视频照相机。然而，现有一些照相机是两种照相机的组合，例如，一些“视频”照相机既可捕捉电影，也可捕捉静态图像。

另一方面，一些静态照相机也具有“电影”拍摄功能，能捕捉一系列有序的图片，这些图片能像电影一样连续播放。本发明主要涉及（但不限于）后者。

电子照相机大多具有一个图像捕捉设备或传感器，该传感器具有排列成阵列的感光探测器或图像元素（像素），活动图像或电影的捕捉可通过记录传感器探测到的连续图像实现。

连续图像捕捉的速度（帧率）取决于传感器尺寸的大小（也就是阵列中像素的数量），而这又受限于传感器数据读取（以数字方式）的速度。高速地从图像传感器中读取信息将产生噪声（读噪声），降低图像信号的质量。因此，如果传感器像素较大，帧率大多很慢。像素较少的小传感器具有较快的帧率，但图像的分辨率将相应地降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少上述技术缺陷的图像捕捉设备以及图像捕捉方法。

本发明提供一种图像捕捉设备，其设有包括一个工作区域的传感器，该工作区域具有多个像素，每一像素具有表示该像素曝光时形成的有用数据，并设有一个用于存储每一像素形成数据的数据存储器，所述多个像素组成多个像素模块，所述图像捕捉设备可用于捕捉多张时间分离的低分辨率图像，每一低分辨率图像包含从取自不同像素模块的数据。

本发明允许一系列时间分离的低分辨率图像嵌入到高分辨率的图像中，这些嵌入的低分辨率图像能像电影一样连续播放，或者将低分辨率图像的数据组合形成一张高分辨率图像，因此，该设备能同时捕捉电影及静态图像。该设备捕捉图像的帧率远高于目前同等传感器设备所能达到帧率，虽然这些低分辨率图像的空间分辨率低于高分辨率图像，但仍能满足多种场合的需求，分辨率与帧率之间的平衡可以容易地调节。并且，静态图像的捕捉不会造成空间分辨率的损失，且不会增加对设备数据存储容器容量增加的需求。

优选地，图像捕捉设备能组合所述多张低分辨率图像的数据来形成一张高分辨率图像。

优选地，至少一个像素模块基本包括传感器内全部工作区域的像素，这样，由一个像素模块生成每一低分辨率图像将会是一张全帧图像。相对应地，至少一个像素模块包含的像素少于传感器内全部工作区域，这允许设备以不同的空间分辨率及时间分辨率对画面中不同部分进行摄像，这可应用在特定的安全照相机或机器人系统中。

图像捕捉设备可包括一个具有多个快门元件的快门阵列，每一快门元件用于控制一个像素的曝光。当然，每一快门元件可控制多于一个像素的曝光，该快门元件的面积将大于每一像素的面积。当然，每一快门元件的面积也可小于一个像素的面积，每一像素的曝光由多个快门元件控制。

快门阵列可具有多个可变透明度或可变反射率的快门元件。快门阵列可安装在传感器的工作区域上或在传感器前（优选地，在快门阵列与传感器之间设置聚焦设备）。 

并且，快门阵列可包括多个具有可变方向的快门元件，这些快门元件可设置反射镜，以朝向或背向传感器方向传导或反射光线。

优选地，图像捕捉设备设置控制设备以控制快门阵列的工作，例如，可控制传感器内所有像素划分成像素模块的数量、每一像素模块的曝光时间以及与曝光相关的时间、设备的工作模式（例如，电影/静态模式或全静态模式）。控制设备可驱动快门元件以预定的或随机的或半随机方式工作，该半随机方式能被解码并可用于还原高速的图像序列。控制设备还可用于控制一种可选的工作模式，在该工作模式下，所有快门元件被同时驱动。

在另一个优选地实施例中，每一像素均与一个电荷存储设备连接，每一像素上的电荷能转移至电荷存储设备上，图像捕捉设备还设置一个用于控制电荷转移的控制设备以捕捉所述时间分离的低分辨率图像。按照这样的设置，图像捕捉设备不需要设置快门阵列，可简化设备的结构。

本发明还提供一种具有上述任一权利要求所述图像捕捉设备的照相机，该照相机还设有一个用于聚焦光线到传感器工作区域的透镜。

照相机可以设置一个用于显示所捕捉的图像的显示装置，该显示装置可以显示一张高分辨率图像或连续的低分辨率图像。

当然，照相机包括一个控制设备以控制像素模块的曝光时间。