成像装置及其驱动控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及成像装置及其驱动控制方法。成像装置包括固体成像设备和成像设备驱动器。成像设备包括第一像素和第二像素。第一像素执行长曝光时间的成像操作。第二像素执行与长曝光时间的一部分重叠的短曝光时间的成像操作。以二维阵列混合地布置第一和第二像素。提前准备了多个不同的驱动控制模式，每一个都控制第一像素的曝光的开始和结束的操作定时以及第二像素的曝光的开始和结束的操作定时。成像设备驱动器根据拍摄被摄物图像的摄影条件来选择驱动控制模式中的一个，并且根据选择的模式来驱动固体成像设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能够拍摄具有大动态范围的被摄物图像的成像装置及其驱动控制方 法。
技术介绍
JP 2003-219281A描述了一种能够拍摄具有大动态范围的被摄物图像的成像装 置。该成像装置包括CCD型固体成像设备，用以使用所有像素来执行短曝光时间成像，并且 随后使用所有像素来执行长曝光时间成像，从而组合通过两个成像过程获得的图像数据， 以由此扩展被摄物图像的动态范围。然而，在该成像装置中，短曝光时间成像和长曝光时间成像在时间上不重叠。因 此，将在通过短曝光时间成像拍摄的图像和通过长曝光时间成像拍摄的图像之间产生时间差。在JP 2007-235656A中所描述的成像装置中，CXD成像设备的所有像素被分成每 一行交替布置的高灵敏度成像像素和低灵敏度成像像素。高灵敏度成像像素被长时间地曝 光，并且低灵敏度成像像素在长曝光时间期间仅短时间地被曝光。通过两种类型的像素获 得的被摄物图像被组合成合成的，以由此扩展被摄物图像的动态范围。在该成像装置中，长曝光时间和短曝光时间彼此重叠。因此，在两种类型的图像 之间将不产生时间差。然而，由于用于短曝光和用于长曝光的两个快门时间受电子快门的 控制，所以，如果使在完成短时间曝光之后读出至垂直电荷转移通路的信号电荷长时间地 留在那里直到完成长曝光时间，则包含在通过短曝光时间提供的成像信号中的拖影成分 (smear component)可能增加。
技术实现思路
在一种成像装置中，其中，固体成像设备的像素被分成长曝光时间像素和短曝光 时间像素并且通过长曝光时间拍摄的图像和通过与长曝光时间重叠的短曝光时间拍摄的 图像被合成，机械快门和电子快门二者可以用于减少拖影。然而，由于机械快门是机械的，所以它具有精度上的局限。因此，有必要建立一种 用于响应于摄影条件来组合机械快门和电子快门的方法。例如，当使用具有准确到1/1000秒的操作的机械快门来终止用于短曝光时间的 曝光时，不能准确地实现1/1000秒或更少的短曝光时间。另外，当实现了“短曝光时间对长 曝光时间的比率=1 10”时，短曝光时间的执行限制是1/1000秒，长曝光时间具有1/100 秒的限制。因此，不能实现比该限制更短的长曝光时间。本专利技术提供了一种成像装置以及其驱动控制方法，该成像装置能够根据摄影条件 来适当地在机械快门和电子快门之间进行切换，使得即使获得具有大动态范围的被摄物图 像，也能够获得不太受拖影影响的高质量图像。根据本专利技术的方面，一种成像装置包括固体成像设备和成像设备驱动器。该固体 成像设备包括多个第一像素和多个第二像素。该第一像素执行长曝光时间的成像操作。该 第二像素执行与长曝光时间的一部分重叠的短曝光时间的成像操作。以二维阵列混合地布 置该第一和第二像素。分别沿着由第一和第二像素组成的多个像素列形成电荷转移通路。 提前准备了多个不同的驱动控制模式，每一个都控制第一像素的曝光的开始和结束的操作 定时以及第二像素的曝光的开始和结束的操作定时。该成像设备驱动器将基于拍摄被摄物 图像的摄影条件而确定的曝光时间的长度与预定阈值作比较；根据比较结果来选择多个不 同的驱动控制模式中的一个；以及根据选择的模式来驱动固体成像设备。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于包括固体成像设备的成像装置的驱动 控制方法。该固体成像设备包括多个第一像素和多个第二像素。该多个第一像素执行长曝 光时间的成像操作。该多个第二像素执行与长曝光时间的一部分重叠的短曝光时间的成像 操作。以二维阵列混合地布置该第一和第二像素。分别沿着由第一和第二像素组成的多个 像素列形成电荷转移通路。提前准备了多个不同的驱动控制模式，每一个都控制第一像素 的曝光的开始和结束的操作定时以及第二像素的曝光的开始和结束的操作定时。该驱动控 制方法包括将基于拍摄被摄物图像的摄影条件而确定的曝光时间的长度与预定阈值作比 较；以及根据比较结果来选择多个不同的驱动控制模式中的一个。根据以上的构造和方法，即使获得了具有大动态范围的被摄物图像时，也能够获 得不太受拖影影响的高质量图像。附图说明图1是根据本专利技术实施例的成像装置的框图； 图2是图1中示出的固体成像设备的表面示意图；图3是当拍摄了具有大动态范围的被摄 物图像时成像装置的成像设备驱动器的功能性布置视图；图4是由图1中示出的CPU执行 的成像程序的流程图；图5A是当短曝光时间<预定阈值时选择和执行的驱动控制的操作 时序图；图5B是当短曝光时间>预定阈值时选择和执行的驱动控制的操作时序图；图6是 示出与图5中示出的不同的驱动控制的操作时序图；图7是根据与图2中示出的不同的实 施例的固体成像设备的表面示意图。具体实施例方式现在参考附图，以下将描述本专利技术的实施例。图1是根据一个实施例的成像装置的框图。该成像装置(在该实施例中，数字静 态相机(Digital Still Camera)) 10包括C⑶型固体成像设备11、在固体成像设备11之 前设置的机械快门12、成像透镜13、光圈(可变光阑)14、对来自成像设备11的输出信号 (拍摄的图像信号)执行模拟信号处理的⑶SAMP (相关双重采样(⑶S)、增益控制放大器 (AMP)) 15以及将来自CDSAMP 15的输出信号转换成数字信号的模拟/数字(A/D)转换器 16。该成像装置10进一步包括图像输入控制器21、中央处理单元(CPU)22、图像信号 处理电路23、AE/AWB检测电路24、SDRAM 25、压缩处理电路26、视频编码器28、介质控制器 30以及总线31。图像输入控制器21获取是从A/D转换器16输出的数字信号的拍摄的图 像信号。CPU 22控制整个成像装置10。图像信号处理电路23对拍摄的图像信号执行图像 处理。AE/AWB检测电路24自动地检测曝光量和白平衡。SDRAM 25用作存储设备，该存储 设备被用作图像处理工作存储器并且提前存储成像设备驱动信号文件(稍后将描述)。压5缩处理电路26将已经经过图像处理的拍摄的图像数据压缩成JPEG图像、MPEG图像等。视 频编码器28在相机背面上所设置的液晶显示设备27上显示拍摄的图像或实时取景图像。 介质控制器30将拍摄的图像数据存储在记录介质29中。总线31互连上述部件。成像装置10进一步包括马达驱动器34、马达驱动器35、马达驱动器36以及定时 信号发生器37。马达驱动器34将驱动脉冲提供到机械快门12的驱动马达12a。马达驱动 器35将驱动脉冲提供到用于驱动成像透镜13的聚焦透镜位置的马达13a。马达驱动器36 将驱动脉冲提供到驱动用于控制光圈14的光圈位置的驱动马达14a。定时信号发生器37 将驱动定时脉冲(包括电子快门脉冲、读取脉冲、转移脉冲等)提供到固体成像设备11。这 些部件基于来自CPU 22的命令进行操作。另外，⑶SAMP 15也基于来自CPU 22的命令进 行操作。CPU 22进一步被连接到用于在摄影模式和重放模式之间进行切换的开关38，以 及用于两级快门(S1、S2)的快门释放按钮39。CPU22基于通过这些开关38、39输入的用户 的指令来控制成像装置10。图2是图1中示出的CXD型固体成像设备11的表面示意图。固体成像设备11包 括在半导体衬底的表面上以二维阵列(在图示的示例中的棋盘格本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像装置，包括：固体成像设备，所述固体成像设备包括：多个第一像素，所述多个第一像素执行长曝光时间的成像操作，以及多个第二像素，所述多个第二像素执行与所述长曝光时间的一部分重叠的短曝光时间的成像操作，其中所述第一像素和所述第二像素以二维阵列被混合地布置，分别沿着由所述第一像素和所述第二像素组成的多个像素列形成电荷转移通路，以及提前准备了多个不同的驱动控制模式，所述多个不同的驱动控制模式的每一个都控制所述第一像素的曝光的开始和结束的操作定时以及所述第二像素的曝光的开始和结束的操作定时；以及成像设备驱动器，所述成像设备驱动器将基于拍摄被摄物图像的摄影条件而确定的曝光时间的长度与预定阈值作比较；根据比较结果来选择所述多个不同的驱动控制模式中的一个；以及根据所选择的模式来驱动所述固体成像设备。

【技术特征摘要】
JP 2008-11-27 2008-302780一种成像装置，包括固体成像设备，所述固体成像设备包括多个第一像素，所述多个第一像素执行长曝光时间的成像操作，以及多个第二像素，所述多个第二像素执行与所述长曝光时间的一部分重叠的短曝光时间的成像操作，其中所述第一像素和所述第二像素以二维阵列被混合地布置，分别沿着由所述第一像素和所述第二像素组成的多个像素列形成电荷转移通路，以及提前准备了多个不同的驱动控制模式，所述多个不同的驱动控制模式的每一个都控制所述第一像素的曝光的开始和结束的操作定时以及所述第二像素的曝光的开始和结束的操作定时；以及成像设备驱动器，所述成像设备驱动器将基于拍摄被摄物图像的摄影条件而确定的曝光时间的长度与预定阈值作比较；根据比较结果来选择所述多个不同的驱动控制模式中的一个；以及根据所选择的模式来驱动所述固体成像设备。2.根据权利要求1所述的成像装置，其中 所述多个不同的驱动控制模式包括第一驱动控制模式，其中，在同一定时处开始所述第一像素的曝光和所述第二像素的 曝光，并且在不同的定时处结束所述第一像素的曝光和所述第二像素的曝光，以及第二驱动控制模式，其中，在不同的定时处开始所述第一像素的曝光和所述第二像素 的曝光，并且在同一定时处结束所述第一像素的曝光和所述第二像素的曝光。3.根据权利要求2所述的成像装置，其中如果所述短曝光时间的长度小于所述预定阈值，则所述成像设备驱动器选择所述第一 驱动控制模式，以及如果所述短曝光时间的长度等于或大于所述预定阈值，则所述成像设备驱动器选择所 述第二驱动控制模式。4.根据权利要求2所述的成像装置，其中 在所述固体成像设备之前设置机械快门，关闭所述机械快门结束处于所述第一驱动控制模式中的所述第一像素的曝光，以及 关闭所述机械快门结束处于所述第二驱动控制模式中的所述第一像素的曝光和所述 第二像素的曝光。5.根据权利要求1到3的任何一项所述的成像装置，其中 在所述成像设备之前设置机械快门，以及在...

【专利技术属性】
技术研发人员：山下隼人，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP