摄像元件及其控制方法和摄像装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种摄像元件及其控制方法和摄像装置。摄像装置中所包括的摄像元件包括多个单位像素以矩阵形式配置的像素阵列，各单位像素具有光电转换单元。摄像元件能够在单位水平同步时间段中并行地读出多个行的图像信号。这多个行的像素组被多个行控制信号分类成第一像素组和第二像素组，并且沿摄像元件的垂直方向周期性地配置。摄像元件能够获取通过利用多个行控制信号的设置将不同的增益乘以第一像素组的单位像素的像素信号和第二像素组的单位像素的像素信号而获得的信号。

【技术实现步骤摘要】
摄像元件及其控制方法和摄像装置
本专利技术涉及能够大致同时并行地读出多行像素信号的摄像元件、用于控制该摄像元件的方法和使用该摄像元件的摄像装置。
技术介绍
作为用于进行摄像装置的曝光控制的测光方案，存在用于使用测光所用的压缩系统传感器来进行测光的第一方案和用于使用摄像面等上的线性系统传感器来进行测光的第二方案。由于第二方案与第一方案相比可以进行测光的动态范围(以下还称为DR)更小，因此不能对对比度大的被摄体进行准确的测光。特别地，在通过在闪光摄像中进行预备发光以对来自被摄体的反射光进行测光来进行用于计算摄像期间的发光量的闪光调光的情况下，来自被摄体的反射光的量根据摄像场景而大大变化。由于该原因，在预备发光期间的曝光结果未落在线性系统传感器的动态范围内的情况下，发生所谓的暗部细节缺失或像素饱和，因而可能无法在单次曝光中准确地进行测光。作为用于应对上述问题的技术，在日本特开2014-222899所公开的技术中，在来自像素阵列的像素信号的单次读出时，可以获取到应用了多个类型的不同增益的图像信号。由此，可以实现通过单次曝光所获得的图像信号输出的DR放大。另外，存在如下的技术：为了提高从摄像元件读出一帧的图像信号的速度，在单位像素列中包括多个垂直信号线，并且针对每个单位水平同步信号并行地读出多行像素信号。例如，假定如下的摄像元件，在该摄像元件中，作为像素行在1,000行的像素阵列中形成一个垂直信号线。在读出一帧的图像信号时，需要1,000个单位水平同步信号。另一方面，在被配置为针对1,000行具有10个垂直信号线的摄像元件中，可以针对每个单位水平同步信号并行地读出10行像素信号。也就是说，由于使用100个单位水平同步信号来读出一帧的图像信号，因此可以实现10倍的读出速度。在日本特开2014-222899所公开的相关技术中，未提及被配置为针对每个单位水平同步信号并行地读出多行图像信号的摄像元件。通常，以同一增益读出针对每个单位水平同步信号读出的多个像素行。日本特开2014-222899所公开的相关技术示出以两行为单位且以四行为周期切换增益的示例。然而，在上述的针对每个单位水平同步信号并行地读出10行像素信号的结构的情况下，以10行为单位且以20行为周期切换增益。在关注于乘以了一个增益的图像的信号的情况下，垂直分辨率劣化。由于需要增加要并行地读出的像素行数以实现进一步的速度提高、并且增益的切换周期变长，因此不能从空间分辨率的观点进行精确度良好的测光。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，提供一种摄像元件，其能够从由具有光电转换器的单位像素构成的像素组中，针对各水平同步信号并行地读出多个行的像素信号，所述摄像元件包括控制器，所述控制器被配置为通过将增益乘以所述像素组中的、被第一行控制信号控制的第一像素组的像素信号和被第二行控制信号控制的第二像素组的像素信号来进行读出控制，其中，所述第一像素组和所述第二像素组在所述摄像元件的第一方向上周期性地配置，以及所述控制器进行用于将第一增益乘以所述第一像素组的像素信号并且将第二增益乘以所述第二像素组的像素信号的控制。根据本专利技术的一个实施例，提供一种摄像装置，包括上述的摄像元件。根据本专利技术的一个实施例，提供一种控制方法，其由摄像元件执行，所述摄像元件能够从由具有光电转换器的单位像素构成的像素组中，针对各水平同步信号并行地读出多个行的像素信号，其中，所述像素组中的、被第一行控制信号控制的第一像素组和被第二行控制信号控制的第二像素组是在所述摄像元件的第一方向上周期性地配置的，以及利用控制器进行用于将第一增益乘以所述第一像素组的像素信号并且将第二增益乘以所述第二像素组的像素信号的控制。通过以下参考附图对典型实施例的说明，本专利技术的更多特征将变得明显。附图说明图1是根据本专利技术实施例的摄像装置的总体结构图。图2是示出根据本专利技术第一实施例的摄像元件的总体结构的示意图。图3是示出根据第一实施例的摄像元件的一个像素的电路结构的图。图4是示出根据第一实施例的摄像元件的垂直扫描电路的电路结构的图。图5是示出根据第一实施例的摄像操作的流程图。图6是示出根据第一实施例的调光图像数据1的获取操作的流程图。图7是示出根据第一实施例的调光图像数据2的获取操作的流程图。图8是示出根据第一实施例的静止图像数据的获取操作的流程图。图9是示出根据第一实施例的摄像操作的序列图。图10A～10C是示出根据第一实施例的摄像元件的信号读出方法的图。图11A～11C是示出根据第一实施例的摄像元件的1H处的信号读出操作的时序图。图12是示出根据本专利技术第二实施例的摄像元件的总体结构的示意图。图13是示出根据本专利技术第三实施例的摄像元件的总体结构的示意图。图14是示出根据第三实施例的摄像元件的一个像素的电路结构的图。图15A～15C是示出根据第三实施例的摄像元件的信号读出方法的图。图16A～16C是示出根据第三实施例的摄像元件的1H处的信号读出操作的时序图。具体实施方式以下将参考附图来说明本专利技术的优选实施例。各实施例示出用于根据第二方案来进行基于摄像元件的输出的测光和闪光调光的摄像装置的示例。[第一实施例]图1是示出根据本专利技术实施例的摄像装置100的总体结构的图。在下文，将在被摄体侧被定义为前侧的情况下说明单元之间的位置关系。第一透镜组101是摄像光学系统的前端侧所配置的透镜组，并且由镜筒沿光轴方向可伸缩地保持。光圈102是通过调整其开口直径来调整摄像期间的光量的光学构件，并且位于第一透镜组101和第二透镜组103之间。第二透镜组103是与光圈102一体地形成的，并且沿光轴方向前进和后退。第二透镜组103是具有与第一透镜组101的前进和后退操作连动的变倍动作(变焦功能)的透镜组。第三透镜组104是通过在光轴方向上前进和后退来进行调焦的透镜组，并且位于第二透镜组103的后方。在本实施例中，示出由第一透镜组至第三透镜组构成的摄像光学系统(成像光学系统)的示例，但透镜组的数量不受限制，并且各透镜组可以包括一个透镜。焦平面快门105调整静止图像的拍摄期间的曝光时间的秒数。另一方面，在不限于焦平面快门105的情况下，曝光时间的秒数可被配置成使用摄像元件107的电子快门功能按控制脉冲进行调整。例如，在电子前帘幕控制中，在基于复位扫描的前帘幕行进之后，进行焦平面快门105的后帘幕行进。光学低通滤波器106是用于减轻拍摄图像的伪色或摩尔纹的光学元件。摄像元件107用于静止图像和运动图像的拍摄，并且将由摄像光学系统形成的光学图像转换成电气信号。在本实施例的摄像元件107中使用拜耳阵列的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。根据来自中央处理单元(CPU)109的控制信号来驱动摄像元件107，并且将摄像元件107所输出的图像数据发送至CPU109。CPU109进行摄像装置100的总体控制。CPU109控制调焦驱动电路118和光圈驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摄像元件，其能够从由具有光电转换器的单位像素构成的像素组中，针对各水平同步信号并行地读出多个行的像素信号，所述摄像元件包括控制器，所述控制器被配置为通过将增益乘以所述像素组中的、被第一行控制信号控制的第一像素组的像素信号和被第二行控制信号控制的第二像素组的像素信号来进行读出控制，/n其中，所述第一像素组和所述第二像素组在所述摄像元件的第一方向上周期性地配置，以及/n所述控制器进行用于将第一增益乘以所述第一像素组的像素信号并且将第二增益乘以所述第二像素组的像素信号的控制。/n

【技术特征摘要】
20190402 JP 2019-0707501.一种摄像元件，其能够从由具有光电转换器的单位像素构成的像素组中，针对各水平同步信号并行地读出多个行的像素信号，所述摄像元件包括控制器，所述控制器被配置为通过将增益乘以所述像素组中的、被第一行控制信号控制的第一像素组的像素信号和被第二行控制信号控制的第二像素组的像素信号来进行读出控制，
其中，所述第一像素组和所述第二像素组在所述摄像元件的第一方向上周期性地配置，以及
所述控制器进行用于将第一增益乘以所述第一像素组的像素信号并且将第二增益乘以所述第二像素组的像素信号的控制。


2.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，所述第一方向是与所述摄像元件的垂直方向相对应的行方向，以及
所述多个行的像素组被分类成至少所述第一像素组和所述第二像素组。


3.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，所述第一像素组和所述第二像素组是在所述第一方向上按与偶数行相对应的周期配置的。


4.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，所述像素组在所述第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向上被分类成至少所述第一像素组和所述第二像素组。


5.根据权利要求4所述的摄像元件，其中，所述第二方向是与所述摄像元件的水平方向相对应的列方向，以及
所述第一像素组和所述第二像素组是按与偶数行和偶数列相对应的周期配置的。


6.根据权利要求5所述的摄像元件，其中，所述控制器进行用于将所述第一增益乘以第一行中的第一列和第二列的单位像素的像素信号、并且将所述第二增益乘以第二行中的第一列和第二列的单位像素的像素信号的控制，以及进行用于将所述第二增益乘以所述第一行中的第三列和第四列的单位像素的像素信号、并且将所述第一增益乘以所述第二行中的第三列和第四列的单位像素的像素信号的控制。


7.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，所述单位像素包括：第一电容器，用于将在所述光电转换器中产...

【专利技术属性】
技术研发人员：原口和树，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP