摄像装置及图像传感器的驱动方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供摄像装置及图像传感器的驱动方法。所述摄像装置包括图像传感器和控制器，所述图像传感器包括像素。所述像素包括光电转换器、保持单元、输出单元、以及第一转移单元和第二转移单元。所述控制器使所述传感器反复进行所述第一转移单元将电荷从所述光电转换单元转移到所述保持单元的保持操作，以及所述第二转移单元将所述电荷从所述保持单元转移到所述输出单元的转移操作。所述控制器使所述传感器进行包括第一保持操作和第二保持操作的保持操作，作为所述保持操作，所述第一保持操作使所述第一转移单元转移在第一曝光时间中生成的电荷，所述第二保持操作使所述第一转移单元转移在比所述第一曝光时间长的第二曝光时间中生成的电荷。

Image pickup device and method for driving the same

The invention provides an image pickup device and a driving method of the image sensor. The imaging device comprises an image sensor and a controller. The pixel comprises a photoelectric converter, a holding unit, an output unit, a first transfer unit and a second transfer unit. The controller makes the sensor over the first transfer unit charges from the photoelectric conversion unit is transferred to the holding unit maintenance operation, and the second unit will transfer the charge transfer from the holding unit to the output unit. The controller makes the sensor includes a first operation and second holding operation maintain operation, as the maintenance operation, the first operation to maintain the transfer charge generated in the first exposure time in the first transfer unit, the second holding operation so that the transfer of the first transfer unit than in the first the long exposure time charge generated in the second exposure time.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及摄像装置及图像传感器的驱动方法。
技术介绍
一般要求用于车载和用于监控的摄像装置具有宽动态范围性能。此外，也要求数字静态照相机和数字摄像机具有宽动态范围性能。对此，已知通过对短曝光时间的图像和长曝光时间的图像进行合成来生成具有宽动态范围的图像的方法。同时，诸如LED光源和荧光灯等的许多光源与商用电源同步闪烁。为此，如果以短曝光时间进行摄像，则人眼看起来接通的光源有时被拍摄为在静止图像上看起来未接通。此外，在运动图像上，光源有时被拍摄为看起来快速闪烁。日本特开2007-6049号公报公开了通过使用用于检测照明的能量波动周期的波动检测单元来检测光源的波动周期的技术。根据这种波动周期决定总体曝光时段。以预定比率将该曝光时段交替地划分为有效和无效曝光时段。公开了被构造为通过将摄像单元累积的电荷中的仅在有效曝光时段期间累积的电荷转换成电信号，根据光源的波动周期来获取短曝光时间的图像的摄像装置。
技术实现思路
为了实现放大动态范围和抑制光源闪烁的影响，日本特开2007-6049号公报中公开的摄像装置被构造为针对各帧交替地进行短曝光时间的摄像和长曝光时间的摄像。然而，本专利技术人已经发现，这种装置难以正确地获取图像。如果日本特开2007-6049号公报中公开的摄像装置进行短曝光时间的摄像，则光电转换单元需要多次进行电荷释放和电荷转移。因此，该装置需要诸如浮动扩散存储器(floatingdiffusionmemory)等的存储器。由光电转换单元在第n帧的有效曝光时段期间生成的电荷，在同一第n帧的时段期间，被间歇地转移到存储器，并且在到第(n+1)帧的时段的阶段，被依次从存储器转移到后段的存储单元。日本特开2007-6049号公报中公开的摄像装置针对短曝光时间的摄像，以预定比率将一个帧交替地划分为有效曝光时段和无效曝光时段。为此，当装置在第(n+1)帧进行了短曝光时间的摄像时，在存储器中第n帧的电荷可能被叠加在第(n+1)帧的电荷上。这使得难以在连续帧中进行不同曝光时间的摄像。为了通过将具有多个不同曝光时间的图像进行合成来获得具有宽动态范围的一个图像，同时确保帧速率，期望在连续帧中输出以不同曝光时间拍摄的图像。本专利技术的一些实施例提供了在摄像装置中获取具有宽动态范围的图像同时抑制光源的闪烁的影响的技术。根据一些实施例，提供一种摄像装置，所述摄像装置包括图像传感器和被构造为控制所述图像传感器的控制单元，所述图像传感器包括多个像素，所述多个像素中的各个像素包括光电转换单元、电荷保持单元、输出单元、被构造为将由所述光电转换单元生成的电荷转移到所述电荷保持单元的第一转移单元、以及被构造为将所述电荷保持单元中保持的电荷转移到所述输出单元的第二转移单元，其中，所述控制单元使所述图像传感器反复进行保持操作和转移操作，所述保持操作用于使所述第一转移单元将由所述光电转换单元生成的电荷转移到所述电荷保持单元以保持所述电荷，所述转移操作用于使所述第二转移单元将所述电荷保持单元中保持的电荷转移到所述输出单元，并且所述控制单元使所述图像传感器进行包括第一保持操作和第二保持操作的多个保持操作中的一个或更多个，作为所述保持操作，所述第一保持操作用于在一个帧的时段中多次进行第一采样操作，所述第一采样操作使所述第一转移单元将由所述光电转换单元在第一曝光时间中生成的电荷转移到所述电荷保持单元以保持该电荷，所述第二保持操作用于在所述一个帧的时段中不少于一次地进行第二采样操作，所述第二采样操作使所述第一转移单元将由所述光电转换单元在比所述第一曝光时间长的第二曝光时间中生成的电荷转移到所述电荷保持单元以保持该电荷。根据一些其他实施例，提供一种用于图像传感器的驱动方法，所述图像传感器包括多个像素，所述图像传感器的多个像素中的各个像素包括：一个光电转换单元，至少两个电荷保持单元，输出单元，被构造为将电荷从所述光电转换单元转移到一个电荷保持单元的转移单元，被构造为将电荷从所述光电转换单元转移到另一个电荷保持单元的转移单元，被构造为将电荷从所述一个电荷保持单元转移到所述输出单元的转移单元，以及被构造为将电荷从所述另一个电荷保持单元转移到所述输出单元的转移单元，并且所述用于图像传感器的驱动方法包括以下步骤：反复进行多个操作，所述操作包括：在电荷被保持在所述一个电荷保持单元中的状态下，将电荷转移到所述另一个电荷保持单元以保持电荷；以及在电荷被保持在这两个电荷保持单元中的状态下，转移来自所述一个电荷保持单元的电荷。根据一些其他实施例，提供一种用于图像传感器的驱动方法，所述图像传感器包括多个像素，所述多个像素中的各个像素包括光电转换单元、电荷保持单元、输出单元、被构造为将所述光电转换单元生成的电荷转移到所述电荷保持单元的第一转移单元、以及被构造为将所述电荷保持单元中保持的电荷转移到所述输出单元的第二转移单元，其中，所述用于图像传感器的驱动方法包括以下步骤：反复进行操作，反复进行操作，所述操作包括使所述第一转移单元将由所述光电转换单元生成的电荷转移到所述电荷保持单元以保持所述电荷，以及使所述第二转移单元将所述电荷保持单元中保持的电荷转移到所述输出单元，并且进行多个保持操作中的一个或多个，使得所述第一转移单元转移所述电荷，所述多个保持操作包括在一个帧的时段中多次进行第一采样操作，所述第一采样操作使所述第一转移单元将由所述光电转换单元在第一曝光时间中生成的电荷转移到所述电荷保持单元以保持该电荷，以及在所述一个帧的时段中不少于一次地进行第二采样操作，所述第二采样操作使所述第一转移单元将由所述光电转换单元在比所述第一曝光时间长的第二曝光时间中生成的电荷转移到所述电荷保持单元以保持该电荷。通过以下(参照附图)对示例性实施例的描述，本专利技术的其他特征将变得清楚。附图说明图1是根据本专利技术的第一实施例的摄像装置的框图；图2是用于说明图1中的摄像装置的操作的时序图；图3是图1中的摄像装置的像素部分的等效电路图；图4是示出图1中的摄像装置的图像处理单元的布置的框图；图5A和图5B是用于说明图1中的摄像装置的图像合成方法的图；图6是用于说明根据本专利技术的第二实施例的摄像装置的操作的时序图；图7是用于说明根据本专利技术的第三实施例的摄像装置的操作的时序图；图8是根据本专利技术的第四实施例的摄像装置的框图；图9是图8中的摄像装置的像素部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像装置，所述摄像装置包括图像传感器和被构造为控制所述图像传感器的控制单元，所述图像传感器包括多个像素，所述多个像素中的各个像素包括光电转换单元、电荷保持单元、输出单元、被构造为将由所述光电转换单元生成的电荷转移到所述电荷保持单元的第一转移单元、以及被构造为将所述电荷保持单元中保持的电荷转移到所述输出单元的第二转移单元，其中，所述控制单元使所述图像传感器反复进行保持操作和转移操作，所述保持操作用于使所述第一转移单元将由所述光电转换单元生成的电荷转移到所述电荷保持单元以保持所述电荷，所述转移操作用于使所述第二转移单元将所述电荷保持单元中保持的电荷转移到所述输出单元，并且所述控制单元使所述图像传感器进行包括第一保持操作和第二保持操作的多个保持操作中的一个或更多个，作为所述保持操作，所述第一保持操作用于在一个帧的时段中多次进行第一采样操作，所述第一采样操作使所述第一转移单元将由所述光电转换单元在第一曝光时间中生成的电荷转移到所述电荷保持单元以保持该电荷，所述第二保持操作用于在所述一个帧的时段中不少于一次地进行第二采样操作，所述第二采样操作使所述第一转移单元将由所述光电转换单元在比所述第一曝光时间长的第二曝光时间中生成的电荷转移到所述电荷保持单元以保持该电荷。...

【技术特征摘要】
2014.12.17 JP 2014-255443;2015.11.04 JP 2015-217001.一种摄像装置，所述摄像装置包括图像传感器和被构造为控制所
述图像传感器的控制单元，
所述图像传感器包括多个像素，
所述多个像素中的各个像素包括光电转换单元、电荷保持单元、输
出单元、被构造为将由所述光电转换单元生成的电荷转移到所述电荷保
持单元的第一转移单元、以及被构造为将所述电荷保持单元中保持的电
荷转移到所述输出单元的第二转移单元，
其中，所述控制单元使所述图像传感器反复进行保持操作和转移操
作，所述保持操作用于使所述第一转移单元将由所述光电转换单元生成
的电荷转移到所述电荷保持单元以保持所述电荷，所述转移操作用于使
所述第二转移单元将所述电荷保持单元中保持的电荷转移到所述输出单
元，并且
所述控制单元使所述图像传感器进行包括第一保持操作和第二保持
操作的多个保持操作中的一个或更多个，作为所述保持操作，所述第一
保持操作用于在一个帧的时段中多次进行第一采样操作，所述第一采样
操作使所述第一转移单元将由所述光电转换单元在第一曝光时间中生成
的电荷转移到所述电荷保持单元以保持该电荷，所述第二保持操作用于
在所述一个帧的时段中不少于一次地进行第二采样操作，所述第二采样
操作使所述第一转移单元将由所述光电转换单元在比所述第一曝光时间
长的第二曝光时间中生成的电荷转移到所述电荷保持单元以保持该电
荷。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，在所述多个像素中，同
时进行所述第一采样操作和所述第二采样操作中的各个。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，在所述一个帧的时段中
的、从所述转移操作的开始延续至所述转移操作的结束的时段，在各个
帧中是相同的时段。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，在所述一个帧的时段中
的、从一次进行的所述第一采样操作的开始延续至下一次进行的所述第

\t一采样操作的开始的时段，不大于所述一个帧的时段的1/2。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，在所述一个帧的时段中
的、从一次进行的所述第一采样操作的开始延续至下一次进行的所述第
一采样操作的开始的时段，不大于所述一个帧的时段的1/4。
6.根据权利要求4所述的摄像装置，其中，在所述一个帧的时段中
的、从首先进行的所述第一采样操作的开始延续至最后进行的所述第一
采样操作的结束的时段，不小于所述一个帧的时段的1/2。
7.根据权利要求4所述的摄像装置，其中，在所述一个帧的时段中
的、从首先进行的所述第一采样操作的开始延续至最后进行的所述第一
采样操作的结束的时段，短于在所述一个帧的时段中的、从首先进行的
所述第二采样操作的开始延续至最后进行的所述第二采样操作的结束的
时段。
8.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，在所述一个帧的时段中
的所述转移操作的时段，不大于所述一个帧的时段的1/2。
9.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述多个保持操作还包
括第三保持操作，所述第三保持操作在所述一个帧的时段中多次进行第
三采样操作，所述第三采样操作使所述第一转移单元将由所述光电转换
单元在第三曝光时间期间生成的电荷转移到所述电荷保持单元以保持该
电荷，所述第三曝光时间比所述第一曝光时间长且比所述第二曝光时间
短。
10.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述控制单元使所述图
像传感器依次进行所述多个保持操作。
11.根据权利要求1所述的摄像装置，所述摄像装置还包括：
图像合成单元，其中，
所述图像合成单元对以不同曝光时间在至少两个帧中获得的图像进
行合成，并且输出所合成的图像。

【专利技术属性】
技术研发人员：繁田和之，海部纪之，高堂寿士，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP