CN101877768A - 固态成像装置及其驱动方法以及成像设备 - Google Patents

固态成像装置及其驱动方法以及成像设备 Download PDF

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CN101877768A CN2010101588027A CN201010158802A CN101877768A CN 101877768 A CN101877768 A CN 101877768A CN 2010101588027 A CN2010101588027 A CN 2010101588027A CN 201010158802 A CN201010158802 A CN 201010158802A CN 101877768 A CN101877768 A CN 101877768A
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Abstract

本发明涉及固态成像装置及其驱动方法以及成像设备。固态成像装置包括：像素阵列单元，其中二维地布置单元像素；垂直扫描单元，其对每行选择读出信号电荷的单元像素；信号处理单元，其单独地为像素阵列单元的每列设置，并且产生与信号电荷对应的像素信号；水平扫描单元，通过顺序地选择信号处理单元来读出像素信号，并且以一行为单位输出图像信号；以及扫描控制单元，执行垂直扫描单元和水平扫描单元的操作，其中，在以扫描顺序选择的行之间，扫描控制单元选择曝光周期与被选择的行的不同的行，并且从水平扫描单元以一行为单位顺序地输出具有不同曝光周期的图像的图像信号。

Description

固态成像装置及其驱动方法以及成像设备
技术领域
本发明涉及固态成像装置及其驱动方法以及成像设备，更具体地，涉及在通过使用多个曝光周期的图像信号使动态范围延伸的时候可以抑制虚色和残留图像的产生的固态成像装置及其驱动方法以及成像设备。
背景技术
一般来说，对于用于监视等的成像设备，需要以下特性：宽动态范围，能够从暗部到亮部显示图像而在摄取背光景物中没有任何缺陷；同时进行室内和室外摄影等。为了获得宽动态范围的特性，在分为用于长时间曝光和用于短时间曝光的组的预定的帧周期中，对不同曝光周期过程中积累的电荷执行读出。
图26A至26D表示相关技术的操作。在相关技术的操作中，对例如CMOS图像传感器的固态成像装置设置长时间曝光周期和短时间曝光周期，并且在一个曝光周期过程中的图像读出完成后，执行另一个曝光周期过程中的图像读出。
图26A示出了积累在行(n)的像素的光电二极管中的信号电荷的时间变化。此外，图26B示出了行(n)的像素的操作。图26C示出了行(n+1)的像素的操作，并且图26D示出了图像信号DS。根据其中执行长时间曝光和短时间曝光的两种时间曝光方法，像素在一个视频帧周期Tf中被扫掠两次，从而读出包括了由长时间曝光产生的信号和由短时间曝光产生的信号的两个图像信号。例如，当长时间曝光周期Tl设为一个视频帧周期Tf的一半时，在时间点t91处读出从时间点t90积累的信号电荷。此外，通过从一个视频帧周期Tf中减去长时间曝光周期Tl和短时间曝光周期Ts获得周期，在当该周期过去时的时间点处，执行所谓的快门操作。
换言之，在从时间点t91经过周期Tn(Tn＝Tf-Tl-Ts)的时间点t92处，通过复位操作对积累的信号电荷执行快门操作。之后，在从时间点t92经过短时间曝光周期Ts的时间点t93处，积累的信号电荷被读出。这样的行读出操作从第一行的像素相继地执行。因此，如图26B和26C所示，在读出行(n)的信号后读出行(n+1)的信号。由此，如图26D所示，作为固态成像装置的输出，在一个视频帧周期Tf的一半的周期过程中，与一个屏幕对应的长时间曝光的数据和与一个屏幕对应的短时间曝光的数据交替地输出。
图27A和27B示出了在相关技术的操作中从中读出信号电荷的行。当从第一行的像素相继地执行信号电荷的读出时，如图27A所示，在时间点t91处，从行(n)的像素读出通过长时间曝光积累的信号电荷。此外，如图27B所示，在时间点t93处，从行(n)的像素读出通过短时间曝光积累的信号电荷。此外，如图27B所示，当在行(s)的像素中执行快门操作时，行(s)所在的位置中扫掠时间比行(n)的提早了短时间曝光周期Ts。换言之，执行快门操作的行(s)的像素被设为以满足关系“Ts＝(s-n)×Th”。这里，“Th”是一个水平周期。
此外，根据JP2008-99158中公开的技术，在长时间曝光和短时间曝光在一个帧周期中执行的情况中，将用于根据短时间曝光的信号电荷积累的信号电荷复位，设定中间电压以执行一部分信号电荷的注入。如上所述，通过设定中间电压注入一部分信号电荷。因此，即使当为具有低亮度的一部分目标对短时间曝光进行信号电荷复位时，也产生具有长曝光周期的图像信号，而不注入积累的电荷。
发明内容
然而，当设置长时间曝光周期和短时间曝光周期时，并且在一个曝光周期期间的图像读出之后执行另一个曝光周期期间的图像读出，图像读出之间的时间差使得出现长时间曝光和短时间曝光的图像中相同的目标的同时性。
例如，如图26A至图26D所示，在长时间曝光图像和短时间曝光图像之间发生时间差(周期Tn+短时间曝光周期Ts)。因此，当目标在时间差内移动时，长时间曝光图像和短时间曝光图像的同时性消失。在长时间曝光图像和短时间曝光图像结合在一起的情况下，存在的问题是在目标中发生所谓的虚色的现象。换言之，对于设置在固态成像装置中的颜色滤光片所区分的红色、绿色和蓝色像素，如果在选择长时间曝光信号和短时间曝光信号中选择不同的信号，在颜色信号之间出现同时性，从而颜色成分比率从实际的目标偏离。
因此，当在摄像机信号处理中执行去马赛克处理时，产生原来不存在的颜色。在背景和目标的亮度级别之间存在大的差别的情况下，这样的虚色成为引起目标的边缘中的得到的图像的质量严重劣化的因素。
此外，在曝光周期设定为执行三次或更多次的情况下，短时间曝光周期的设定被执行两次或更多次。因此，当以高速移动的目标被拍摄时，获得的结果与按两次快门所获得的结构相同。因此，在将图像组合在一起的情况下，具有的问题是目标轮廓作为残留图像(重影)残留下来。
因此，需要提供通过使用简单的结构而具有宽动态范围并可以容易地产生图像的固态成像装置及其驱动方法以及成像设备，其中抑制了虚色和残留图像的产生。
根据本发明的一个实施例，提供了一种固态成像装置，包括：像素阵列单元，其中以矩阵形二维地布置单元像素，所述单元像素的每个包括将光信号转换为信号电荷的光电转换装置；垂直扫描单元，其对每行选择读出所述信号电荷的所述单元像素；信号处理单元，其单独地为所述像素阵列单元的每列设置，并且产生与所述单元像素所读出的所述信号电荷对应的像素信号；水平扫描单元，通过顺序地选择所述信号处理单元来读出所述像素信号，并且以一行为单位输出图像信号；以及扫描控制单元，执行所述垂直扫描单元和所述水平扫描单元的操作。在对于垂直扫描方向的行的选择中，所述扫描控制单元在以扫描顺序选择的行之间选择曝光周期与被选择的行的曝光周期不同的行，并且从所述水平扫描单元以一行为单位顺序地输出具有所述不同曝光周期的图像的图像信号。
在本发明的实施例中，像素阵列单元中以矩阵形二维地布置单元像素，所述单元像素的每个包括将光信号转换为信号电荷的光电转换装置；在像素阵列单元中，对每行选择读出所述信号电荷的所述单元像素；并且信号处理单元产生与所述单元像素所读出的所述信号电荷对应的像素信号，信号处理单元产单独地为所述像素阵列单元的每列设置。此外，所述信号处理单元产生的像素信号以一行为单位作为图像信号输出。这里，在对于垂直扫描方向的行的选择中，在以扫描顺序选择的行之间，按照另一个曝光周期选择位于远离扫描顺序的位置的位置的行；并且对被选择的所述行的所述信号电荷执行读出操作，作为用于使与读出的所述信号电荷的所述曝光周期不同的曝光周期的曝光开始的复位操作。然后，从水平扫描单元以一行为单位顺序地输出具有不同曝光周期的图像的图像信号。此外，在设定曝光周期中，通过向所述单元像素施加中间电压来执行对部分所述信号电荷复位的操作被执行至少一次或多次。然后，以结合的方式地执行所述信号电荷的第一读出和所述信号电荷的第二读出，所述第一读出用于读出所述信号电荷的所述复位后积累的所述信号电荷，所述第二读出用于读出通过施加所述中间电压的部分所述信号电荷的所述复位后积累的所述信号电荷。因此，通过在执行所述信号电荷的所述第二读出后执行所述信号电荷的所述第一读出，具有不同曝光时间的图像的图像信号被输出。此外，在设定曝光周期时，按照目标的亮度调节所述曝光周期。例如，当目标明亮时，多个曝光周期中具有最长曝光周期的曝光周期被缩短。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种驱动固态成像装置的方法，驱动固态成像装置包括：像素阵列单元，其中以矩阵形二维地布置单元像素，所述单元像素的每个包括将光信号转换为信号电荷的光电转换装置；垂直扫描单元，其对每行选择读出所述信号电荷的所述单元像素；信号处理单元，其单独地为所述像素阵列单元的每列设置，并且产生与所述单元像素所读出的所述信号电荷对应的像素信号；水平扫描单元，通过顺序地选择所述信号处理单元来读出所述像素信号，并且以一行为单位输出图像信号；扫描控制单元，执行所述垂直扫描单元和所述水平扫描单元的操作。所述方法包括以下步骤：在对于垂直扫描方向的行的选择中，允许所述扫描控制单元在以扫描顺序选择的行之间选择曝光周期与被选择的行的曝光周期不同的行，并且通过使用所述扫描控制单元从所述水平扫描单元以一行为单位顺序地输出具有所述不同曝光周期的图像的图像信号。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种成像设备，包括：像素阵列单元，其中以矩阵形二维地布置单元像素，所述单元像素的每个包括将光信号转换为信号电荷的光电转换装置；垂直扫描单元，其对每行选择读出所述信号电荷的所述单元像素；信号处理单元，其单独地为所述像素阵列单元的每列设置，并且产生与所述单元像素所读出的所述信号电荷对应的像素信号；水平扫描单元，通过顺序地选择所述信号处理单元来读出所述像素信号，并且以一行为单位输出图像信号；扫描控制单元，执行所述垂直扫描单元和所述水平扫描单元的操作；图像信号调节单元，其调节从所述水平扫描单元输出的所述图像信号的定时；以及信号合成单元，其通过将从所述图像信号调节单元输出的多个所述图像信号合成来延伸动态范围。在对于垂直扫描方向的行的选择中，所述扫描控制单元在以扫描顺序选择的行之间选择曝光周期与被选择的行的曝光周期不同的行，并且从所述水平扫描单元以一行为单位顺序地输出具有所述不同曝光周期的图像的图像信号，并且所述图像信号调节单元对每个所述曝光周期从所述水平扫描单元输出的所述图像信号进行划分，并且使其定时彼此一致地输出每个所述曝光周期的所述图像信号。
根据本发明的上述实施例，具有不同曝光周期的图像的图像信号以一行为单位从水平扫描单元顺序地输出。图像信号调节单元例如通过控制将所述图像信号写入所述存储器以及读出所述被写入的图像信号，并且使其定时彼此一致地将所述水平扫描单元所输出的所述图像信号作为每个所述曝光周期的所述图像信号输出到信号合成单元。此外，通过所述扫描控制单元在一个帧周期内连续地重复设定多个曝光周期，所述信号调节单元对每个所述曝光周期从所述帧周期内的多个图像信号计算出一个图像信号，并且使其定时彼此一致地将每个所述曝光周期的所述计算的图像信号输出到所述信号合成单元。
根据本发明的实施例，像素阵列单元中以矩阵形二维地布置单元像素，所述单元像素的每个包括将光信号转换为信号电荷的光电转换装置；在像素阵列单元中，对每行选择读出所述信号电荷的所述单元像素；并且信号处理单元产生与所述单元像素所读出的所述信号电荷对应的像素信号，信号处理单元产单独地为所述像素阵列单元的每列设置。此外，所述信号处理单元产生的像素信号以一行为单位作为图像信号输出。此外，在对于垂直扫描方向的行的选择中，在以扫描顺序选择的行之间选择曝光周期与被选择的行的曝光周期不同的行，并且从所述水平扫描单元以一行为单位顺序地输出具有所述不同曝光周期的图像的图像信号。
因此，例如当设置长时间曝光周期和短时间曝光周期时，可以在一个曝光周期的图像读出之前执行另一个曝光周期的图像读出。因此，长时间曝光图像和短时间曝光图像之间的时间差可以减小。由此，通过使用简单的结构可以容易地产生具有宽动态范围的抑制了虚色和残留图像的产生的图像信号。
附图说明
图1是示出固态成像装置的结构示例的视图。
图2是表示单元像素的电路结构的示例的视图。
图3是示出成像设置的结构示例的视图。
图4A至图4G是表示用于读出像素信号的每个信号线的定时的视图。
图5A至图5F是示出第一实施例的操作的视图。
图6是示出时间点t2处的行位置的视图。
图7A至图7D是示出处理图像信号的操作的视图。
图8A至图8C是示出组合过程的视图。
图9A至图9F是示出第二实施例的操作的视图。
图10是示出时间点t14处的行位置的视图。
图11A至图11F是示出第三实施例的操作的视图。
图12是示出时间点t23处的行位置的视图。
图13A至图13G是示出第四实施例的操作的视图。
图14是示出时间点t35处的行位置的视图。
图15A至图15G是示出第四实施例的另一种操作的视图。
图16是示出图像信号调节单元的另一种结构的视图。
图17A至图17F是示出第五实施例的操作的视图。
图18A至图18G是示出第六实施例的操作的视图。
图19是示出时间点t54处的行位置的视图。
图20A至图20H是示出第七实施例的操作的视图。
图21是示出时间点t66处的行位置的视图。
图22A至图22F是示出第八实施例的操作的视图。
图23是示出时间点t74处的行位置的视图。
图24A至图24G是示出第九实施例的操作的视图。
图25是示出时间点t88处的行位置的视图。
图26A至图26D是示出相关技术的操作的视图。
图27A至图27B是示出相关技术的操作中从其中读出信号电荷的行的视图。
具体实施方式
以下将描述本发明的实施例。将以如下顺序进行描。
1.第一实施例
2.第二实施例
3.第三实施例
4.第四实施例
5.第五实施例
6.第六实施例
7.第七实施例
8.第八实施例
9.第九实施例
10.第十实施例
1.第一实施例
固态成像装置的结构
图1是示出根据本发明的实施例的固态成像装置(例如CMOS图像传感器)的结构示例的视图。固态成像装置10具有像素阵列单元11，像素阵列单元11中各自包括光电转换装置的单元像素(以下，也称为“像素”)20矩阵形二维地布置。此外，固态成像装置10例如构造为具有垂直扫描单元12、列信号处理单元13、水平扫描单元14和扫描控制单元15，作为像素阵列单元11的外围电路。
在像素阵列单元11中，单元像素20二维地布置为矩阵形。在单元像素20中，为每列设置垂直信号线111，并且为每行布线例如传输控制线112、复位控制线113和选择控制线114的驱动控制线。
图2表示单元像素20的电路结构的示例。除例如光电二极管21的光电转换装置外，单元像素20具有四个晶体管(例如传输晶体管22、复位晶体管23、放大晶体管24和选择晶体管25)的像素结构。
传输晶体管22连接在光电二极管21的阴极和作为电荷电压转换单元的FD(浮动扩散)部分26之间。此外，传输晶体管22的栅电极连接到传输控制线112。通过向其栅电极(控制电极)施加传输脉冲TRS，传输晶体管22将根据用光电二极管21执行的光电转换所积累的信号电荷传输到FD部分26。
复位晶体管23具有连接到像素功率源VDD的漏极和连接到FD部分26的源极。此外，复位晶体管23的栅电极连接到复位控制线113。在信号电荷从光电二极管21传输到FD部分26之前，通过向其栅电极施加复位脉冲RST，复位晶体管23将FD部分26的电势复位到预定的电势。
放大晶体管24具有连接到FD部分26的栅电极和连接到像素功率源VDD的漏极。放大晶体管24将被复位晶体管23复位的FD部分26的电势输出到复位级别。此外，放大晶体管24将传输晶体管22所执行的信号电荷传输以后的FD部分26的电势输出为信号电平。
选择晶体管25例如具有连接到放大晶体管24的源极的漏极和连接到垂直信号线111的源极。此外，选择晶体管25的栅电极连接到选择控制线114。选择晶体管25通过将选择脉冲SEL施加到其栅电极而在开状态以允许单元像素20在选择状态，并且将从放大晶体管24输出的电信号输出到垂直信号线111。
此外，选择晶体管25可以构造为连接在像素功率源VDD和放大晶体管24的漏极之间。像素电路不限于上述的四晶体管结构。因此，像素电路可以使用三晶体管结构，其中省略选择晶体管25，并且放大晶体管24还作用为选择晶体管25。此外，可以使用其中多个单元像素共享放大晶体管24的结构。
再回去参照图1，垂直扫描单元12包括行选择电路121和驱动电路122。行选择电路121由位移寄存器、地址解码器等构成。行选择电路121产生例如传输脉冲TRS、复位脉冲RST和选择脉冲SEL的像素驱动脉冲，用于在扫描控制单元15的控制下对以一行为单位的像素阵列单元11的每个单元像素20的垂直扫描。
驱动电路122将与行选择电路121所执行的垂直扫描同步的用于打开/关闭单元像素20的晶体管22、23和25的具有预定电压值的传输脉冲TRS、复位脉冲RST和选择脉冲SEL提供到单元像素20。此外，驱动电路122可以与垂直扫描同步执行将具有用于打开和关闭单元像素20的晶体管22、23和25的电压值之间的中间电压值(以下称为“中间电压”)的传输脉冲TRS提供到单元像素20的处理。
单独地为像素阵列单元11的每列设置列信号处理单元13。列信号处理单元13对从位于读取行(通过垂直信号线111由垂直扫描选取)中的每个单元像素20输出的电信号执行预定的信号处理。因此，列信号处理单元13产生与从单元像素20读出的信号电荷对应的像素信号，并暂时存储产生的像素信号。例如，列信号处理单元13通过执行作为信号处理的CDS(相关双取样)处理来减小像素特定型噪声，例如放大晶体管24的复位噪声或临界振动。此外，列信号处理单元13还执行将模拟信号转换为数字信号的AD转换过程等。
水平扫描单元14包括列选择电路141和信号读取电路142。列选择电路141由位移寄存器、地址解码器等构成。列选择电路141对像素阵列单元11的每个像素行执行水平扫描，并从而允许暂时存储在列信号处理单元13中的像素信号以水平扫描的顺序由信号读取电路142读出。
信号读取电路142由水平选择开关等构成。信号读取电路142按照由列选择电路141执行的水平扫描对每个像素列顺序地读出暂时存储在列信号处理单元13中的像素信号并输出以一行为单位的图像信号。
扫描控制单元15通过控制垂直扫描单元12和水平扫描单元14的操作沿垂直方向扫描以一行为单位的像素阵列单元11的单元像素20。此外，扫描控制单元15按照水平扫描输出已经由垂直扫描读出的每个像素信号。此外，设置多个曝光周期。当每个曝光周期的图像信号输出时，扫描控制单元15允许垂直扫描单元12在对扫描方向的行选择中包括从扫描顺序的位置偏移的行的选择。如上所述，通过允许包括对从扫描顺序的位置偏移的行的选择，对每个曝光周期的图像的图像信号以一行为单位顺序地从水平扫描单元14输出。例如，设置长时间曝光周期和短时间曝光周期的两个曝光周期。然后，当每个曝光周期的图像信号输出时，扫描控制单元15在对扫描方向的行选择中允许垂直扫描单元12包括按照短时间曝光周期从扫描顺序的位置偏移的行的选择。如上所述，通过允许包括对按曝光周期偏移的行的选择，对每个曝光周期的图像的图像信号以一行为单位交替地从水平扫描单元14输出。
成像设备的结构
图3示出了成像设置的结构示例。成像设备50包括固态成像装置10、图像信号调节单元51a、合成处理单元52、摄像机信号处理单元53和控制单元54。
图像信号调节单元51a将从固态成像装置10的水平扫描单元14输出的图像信号分为用于每个曝光周期的图像信号，并使其定时彼此一致地将对于每个曝光周期的图像信号输出。图像信号调节单元51a通过使用例如帧存储器或线路存储器的存储器、FIFO等来构成。图像信号调节单元51a控制图像数据写入存储器或从存储器读取图像数据并通过允许用于长时间曝光的图像信号和用于短时间曝光的图像信号的定时彼此一致来将图像信号输出到合成处理单元52。
合成处理单元52产生图像信号，该图像信号的动态范围通过将用于短时间曝光的图像信号(以下称为“短时间曝光信号”)和用于长时间曝光的图像信号(以下称为“长时间曝光信号”)结合而延伸，并且将产生的图像信号输出到摄像机信号处理单元53。
摄像机信号处理单元53通过利用从合成处理单元52提供的图像信号执行各种摄像机信号处理。例如，摄像机信号处理单元53执行例如白平衡调节、去马赛克处理或图像质量调节的信号处理。
控制单元54通过产生与用户的操作对应的控制信号并将控制信号提供到成像设备50的每个单元来控制成像设备50以执行与用户的操作对应的操作。此外，控制单元54通过控制固态成像装置10产生例如长时间曝光图像和短时间曝光图像的图像信号。
第一实施例的操作
接下来，将描述第一实施例的操作。在信号电荷的读取中，通过允许从扫描顺序的位置偏移的一行的选择被包括在用于扫描方向的行选择中，与用于已经完成长时间曝光的一行对应的像素的读出和与用于已经完成短时间曝光的一行对应的像素的读出交替地执行。此外，按照另一个曝光周期的位于远离扫描顺序的位置的行被选择，并且从而所选择的行的信号电荷的读出操作也用作为用于开始与读出的信号电荷的曝光周期不同的另一个曝光周期的曝光的复位操作。
图4A至图4G表示用于读出信号电荷的每个信号线的定时。图4A表示选择脉冲SEL_n。选择脉冲SEL_n是用于选择行(n)的像素的选择信号。图4B表示选择脉冲SEL_n+1。选择脉冲SEL_n+1是用于选择行(n+1)的像素的选择信号。此外，图4E表示选择脉冲SEL_s。选择脉冲SEL_s是用于选择行(s)的像素的选择信号。这里，行(s)是从扫描顺序的位置偏移的行。图4C表示复位脉冲RST_n。复位脉冲RST_n是用于将行(n)的像素的FD部分26的电势复位到预定的电势的信号。图4D表示传输脉冲TRS_n。传输脉冲TRS_n是用于将积累在行(n)的像素中的信号电荷传输到FD部分26的信号。
这里，当选择脉冲SEL_n在高等级“H”时，选择行(n)的像素。然后，当复位脉冲RST_n在高等级“H”时，行(n)的像素的FD部分26复位到预定的电势。之后，当预定的曝光周期过去时，传输脉冲TRS_n在高等级“H”，并且从而在预定的曝光周期过程中积累在行(n)的像素中的电荷被传输到FD部分26。
如上所述，当行(n)的像素被驱动时，图4F中所表示的信号SIG被提供到列信号处理单元13。
列信号处理单元13计算复位FD部分26时的电信号和传输曝光周期过程中积累在FD部分26中的电荷时的信号之间的差，并从而产生并暂时地存储像素信号，其使像素之间的固定振动噪声被消除。存储的像素信号由水平扫描单元14所执行的水平扫描顺序地读出，并从而输出图像信号。
在执行用于行(n)的像素的过程之后，对位于按照曝光周期偏移的位置处的行(s)的像素执行相同的过程。因此，如图4G所示，作为从水平扫描单元14传输的图像信号DS，行(s)的像素信号在行(n)的像素信号输出之后被输出。此外，对行(s)的像素后的行(n+1)的像素也执行相同的过程，并且对行(n+1)的像素后的行(s+1)的像素也执行相同的过程。此后，重复相同的过程，并从而对每行交替地输出长时间曝光图像和短时间曝光图像。
图5A至图5F是示出第一实施例的操作的图。扫描控制单元15在一个视频帧周期中设置多个曝光周期并将多个曝光周期设为不同长度。扫描控制单元15例如以周期的长度的顺序在一个视频帧周期中设置长时间曝光和短时间曝光的两个曝光周期。此外，固态成像装置10对每行以交替的方式执行长时间曝光图像的读出和短时间曝光图像的读出。
图5A示出了积累在行(n)的像素的光电二极管中的信号电荷的时间变化。此外，图5B示出了行(n)的像素的操作。图5C示出了行(n+1)的像素的操作，并且图5D示出了行(s)的像素的操作。此外，图5E示出了行(s+1)的像素的操作，并且图5F示出了图像信号DS。在图5A中，虚线表示高亮度部分，并且实线表示低亮度部分。此外，Qsat表示像素的饱和电平。
在行(n)的像素中，如图5A和图5B所示，通过长时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t1处执行，即，当从时间点t0过去长时间曝光周期Tl时的时间点。此外，短时间曝光周期Ts设为满足条件“Ts＝Tf-Tl”，并且通过短时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t2处执行，即，当从长时间曝光开始(即时间点t0)过去一个帧周期时的时间点。
从行(n)的像素读出短时间曝光的信号电荷之后，从其中读出长时间曝光的信号电荷的行的像素设定到行(s)的像素。此外，对行(s)的像素执行长时间曝光的信号电荷的读出之后，对行(n+1)的像素执行短时间曝光的信号电荷的读出。对行(n+1)的像素执行短时间曝光的信号电荷的读出之后，对行(s+1)的像素执行长时间曝光的信号电荷的读出。通过如上所述执行信号电荷的读出，在图5B至图5E中所示的定时处对行(n)、行(n+1)、行(s)和行(s+1)的每个像素执行信号电荷的读出。
如上所述，在短时间曝光周期Ts期间积累的信号电荷从行(n)的像素中读出之后，从扫描顺序的位置偏移的行(s)的选择在对行(n+1)的像素执行短时间曝光周期Ts期间积累的信号电荷的读出之前被包括在内。如上所述，通过包括从扫描顺序的位置偏移的行的选择，在长时间曝光周期Tl期间积累的信号电荷可以被读出。因此，如图5F所示，从固态成像装置10输出的图像信号DS是的其中交替地输出与已经完成长时间曝光的一行对应的图像信号和与已经完成短时间曝光的一行对应的图像信号的信号。此外，长时间曝光的图像信号和短时间曝光的图像信号以垂直扫描方向的顺序以一行为单位被分别输出。
图6示出了时间点t2处的行位置。在时间点t2处，行(n)的像素被选择，并且短时间曝光的信号电荷被读出。此外，在时间点t2处，从行(n)位于其中“Ts＝2×(s-n)×Th”的位置的行与完成长时间曝光的行对应。因此，当按照曝光周期偏移的位置设为行(s)时，在从行(n)执行短时间曝光的信号电荷的读出之后可以从行(s)读出长时间曝光的信号电荷。这里，读出信号电荷的操作也用作为接下来曝光的开始处的复位操作。
当如上所述执行信号电荷的读出时，短时间曝光图像和长时间曝光图像的读出之间的时间差与短时间曝光周期Ts一致，如图5F所示。因此，时间差相比一般方法可以缩短，该一般方法中长时间曝光周期Tl被设为一个视频帧周期Tf的一半周期，在读出长时间曝光周期Tl期间积累的信号电荷之后经过周期Tn时执行快门操作，并且在短时间曝光周期Ts经过时读出短时间曝光期间积累的信号电荷。
此外，仅通过控制从其中读出信号电荷的行的选择使时间差可以缩短。因此，例如处理长时间曝光的电信号的列信号处理单元和处理短时间曝光的电信号的列信号处理单元可以不必要彼此分别设置。因此，在其中对像素阵列单元11的每个像素列设置列信号处理单元的一般固态成像装置中，仅通过改变选择从中读出信号电荷的行的操作，一般的固态成像装置可以使用。因此，能以低价格提供固态成像装置。
图7A至图7D示出了处理从固态成像装置10输出的图像信号DS的操作。在图图7A至图7D中，图像信号调节单元51a例如由两个线路存储器511a和511b构成。
图7A表示线路存储器511a的写操作。此外，图7B表示线路存储器511b的写操作。图7C表示线路存储器511a的读操作，并且图7D表示线路存储器511b的读操作。
如图7A所示，图像信号调节单元51a从图像信号DS顺序地选择长时间曝光的图像信号(长时间曝光信号)并将所选择的图像信号写到线路存储器511a。此外，如图7B所示，图像信号调节单元51a从图像信号DS顺序地选择短时间曝光的图像信号(短时间曝光信号)并将所选择的图像信号写到线路存储器511b。
如图7D所示，从写入经过预定的时间td之后，图像信号调节单元51a读出写到线路存储器511b的短时间曝光信号。这里，预定的时间td是等于或大于图像信号被写到线路存储器511a或511b之后直到被写的图像信号可以被读出的时间间隔的时间间隔。
此外，从图5A至图5F看出，短时间曝光信号从长时间曝光信号延迟达短时间曝光周期Ts。因此，如图7C所示，从写入经过“短时间曝光周期Ts+预定的时间Td”之后，图像信号调节单元51a读出写入线路存储器511a的长时间曝光信号。
如上所述，通过基于曝光周期的设定控制将图像信号写到存储器并且读取被写的信号，图像信号调节单元51a可以将长时间曝光信号和短时间曝光信号提供到合成处理单元52，其定时彼此一致。表示曝光周期的设定状态的信息可以与图像信号DS一起从固态成像装置10提供，或者可以从控制单元54提供。
合成处理单元52为每个视频帧组合长时间曝光信号和短时间曝光信号，并从而产生具有宽动态范围的图像信号。图8A至图8C是示出组合过程的视图。图8A表示目标的亮度和长时间曝光的输出之间的关系。图8B表示目标的亮度和短时间曝光的输出之间的关系。
在长时间曝光中，曝光周期长，并且从而即使目标的亮度低时图像信号也可以容易地饱和。另一方面，在短时间曝光中，曝光周期短，并且从而即使目标的亮度高时图像信号也难饱和。因此，合成处理单元52例如将长时间曝光信号(亮度值)和对每个像素预先设定的阈值相比。当长时间曝光信号超过阈值时，通过将短时间曝光信号转换为长时间曝光信号，合成处理单元52使用短时间曝光信号。这里，长时间曝光信号和短时间曝光信号具有不同的亮度值和不同的信号电平。因此，短时间曝光信号在转换为与长时间曝光对应的信号电平后被使用。例如，短时间曝光信号在通过将短时间曝光信号乘以曝光比率“Tl(长时间曝光周期)/Ts(短时间曝光周期)”转换为与长时间曝光对应的信号电平后被使用。在图8B中，虚线表示目标的亮度和对于其中短时间曝光信号转换为与长时间曝光对应的信号电平的情况的输出之间的关系。
图8C表示目标的亮度和对于其中执行合成过程的情况的输出之间的关系。当长时间曝光信号等于或小于阈值Dth时，合成处理单元52使用长时间曝光信号。另一方面，当长时间曝光信号超过阈值Dth时，通过将短时间曝光信号转换为与长时间曝光对应的信号电平，合成处理单元52使用短时间曝光信号。通过执行这样的合成过程，如图8C中的实线所示，可以获得具有宽动态范围的图像信号。
通过使用上述技术，短时间曝光图像的读取和长时间曝光图像的读取之间的时间差与短时间曝光周期Ts一致，并从而相比一般的时间(例如Tf/2)可以缩短时间差。一般地，长时间曝光周期和短时间曝光周期的比率约10至100。因此，当一个视频帧周期为1/30秒时，时间差为1/300至1/3000。在这样的情况下，出现在目标的边缘部分等中的虚色区域可以抑制为一般情况1的1/10至1/100。因此，其中发生虚色的区域可以极大减小。此外，对于目标速度没有使目标在时间差内在固态成像装置10的成像表面上移动达与一个像素间距的尺寸对应的距离，虚色现象基本上不发生。因此，时间差可以减小，并且可以认为即使当目标以高速移动时虚色现象也不发生。此外，出于相同的原因，可以降低残留图像的影响。此外，一个视频帧周期的约90％至99％可以用作为长时间曝光周期。因此，获得的长时间曝光图像可以具有与一般的固态成像装置的基本上相同的灵敏度。
2.第二实施例
在第一实施例中，描述的情况中通过使用长时间曝光信号和短时间曝光信号产生具有宽动态范围的图像信号。然而用于产生具有宽动态范围的图像信号的图像信号不限于长时间曝光信号和短时间曝光信号这两种信号。接下来，作为第二实施例描述的情况中通过使用多于两种图像信号(例如具有不同曝光周期长度的四种图像信号)产生具有宽动态范围的图像信号。在第二实施例中，固态成像装置10与第一实施例中的类似地构造。此外，成像设备50的图像信号调节单元51a定时彼此一致地提供合成到合成处理单元52的四个图像信号。
第二实施例的操作
接下来，将描述第二实施例的操作。扫描控制单元15允许从扫描顺序的位置按照每个曝光周期偏移的行的选择被包括在由垂直扫描单元12沿扫描方向执行的行选择中，并从而从水平扫描单元14以一行为单位顺序地输出用于每个曝光周期的图像信号。具有不同长度的四个曝光周期按曝光周期的长度的顺序设为长时间曝光周期Tl和三个短时间曝光周期Ts1至Ts3。例如，曝光周期的长度假设为满足条件“Tl＞Ts3＞Ts2＞Ts1”和“Tf＝Tl+Ts1+Ts2+Ts3”。
图9A至图9F是示出第二实施例的操作的视图。图9A示出了积累在行(n)的像素的光电二极管中的信号电荷的时间变化。此外，图9B示出了行(n)的像素的操作，并且图9C示出了行(m)的像素的操作。图9D示出了行(k)的像素的操作。此外，图9E示出了行(s)的像素的操作，并且图9F示出了图像信号DS。在图9A中，虚线表示高亮度部分，并且实线表示低亮度部分。此外，Qsat表示像素的饱和电平。
如图9A和图9B所示，在对于行(n)的像素，在长时间曝光周期Tl期间积累的信号电荷的读出在时间点t11处执行，即，当从时间点t10过去长时间曝光周期Tl时的时间点。此外，在短时间曝光周期Ts3期间积累的信号电荷的读出在时间点t12处执行，即，当从时间点t11过去短时间曝光周期Ts3时的时间点。在短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷的读出在时间点t13处执行，即，当从时间点t12过去短时间曝光周期Ts2时的时间点。此外，在短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷的读出在时间点t14处执行，即，当从时间点t13过去短时间曝光周期Ts1时的时间点。
从行(n)的像素读出短时间曝光周期Ts1期间积累的的信号电荷之后，从其中读出短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(m)的像素。此外，执行短时间曝光周期Ts2期间积累的的信号电荷的读出之后，从其中读出短时间曝光周期Ts3期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(k)的像素。执行短时间曝光周期Ts3期间积累的的信号电荷的读出之后，从其中读出长时间曝光周期Tl期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(s)的像素。
通过如上所述执行信号电荷的读出，在图9B至图9E中所示的定时处对行(n)、(m)、(k)和(s)的每个像素执行读出。换言之，在短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷从行(n)的像素中读出之后，从扫描顺序的位置偏移的行(m)、(k)和(s)的选择在对行(n+1)的像素执行短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷的读出之前被包括在内。通过执行如上所述的行选择，短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷、短时间曝光周期Ts3期间积累的信号电荷和长时间曝光周期Tl期间积累的信号电荷可以被读出。
因此，如图9F所示，从固态成像装置10输出的图像信号DS是的其中顺序地输出与已经按顺序(短时间曝光周期Ts1至Ts3以及长时间曝光周期Tl的顺序)完成每个曝光周期的一行对应的图像的信号。此外，长时间曝光的图像信号和短时间曝光的图像信号以垂直扫描方向的顺序以一行为单位被分别输出。
图10示出了时间点t14处的行位置。在时间点t14处，行(n)的像素被选择，并且短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷被读出。图10示出了从行(n)的像素读出信号电荷后从其中读出短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷的行(m)的像素。此外，图10示出了从行(m)的像素读出信号电荷后从其中读出短时间曝光周期Ts3期间积累的信号电荷的行(k)的像素。此外，图10示出了从行(k)的像素读出信号电荷后从其中读出长时间曝光周期Tl期间积累的信号电荷的行(s)的像素。
当按以下设定时，行(m)、(k)和(s)的像素可以按照短时间曝光周期Ts1至Ts3和长时间曝光周期Tl的顺序，顺序地读出积累在每个曝光周期中的信号电荷。读出信号电荷的操作也用作为接下来曝光的开始处的复位操作。
这里，如果通过设置多个短时间曝光周期使一个视频帧周期中的曝光周期数为G，那么短时间曝光周期Ts设定为满足公式(1)。
Ts＝(G×N+(G-1))×Th    (1)
在公式(1)中，N＝0，1，2，…
如图9A至9F所示，如果设置三个短时间曝光周期和一个长时间曝光周期，那么一个视频帧周期中有四个曝光周期，从而G＝4。此外，短时间曝光周期Ts设定为使得N具有理想的值。此外，按照N的设定，确定用于行(n)的行(m)、用于行(m)的行(k)和用于行(k)的行(s)。
这里，具有短时间曝光周期Ts的间隔的两行设为使得从行数相减值中减去“1”所得的值为N。换言之，用于行(n)的行(m)设定为使得在设定短时间曝光周期Ts1时“m-n-1”的值是N的值。用于行(m)的行(k)设定为使得在设定短时间曝光周期Ts2时“k-m-1”的值是N的值。此外，用于行(k)的行(s)设定为使得在设定短时间曝光周期Ts3时“s-k-1”的值是N的值。
例如，当N＝0短时间曝光周期Ts1设为3Th，当N＝1短时间曝光周期Ts2设为7Th，当N＝2短时间曝光周期Ts3设为11Th。在这样的情况下，行(m)是行(n+1)，行(k)是行(n+3)，并且行(s)是行(n+6)。
这里，从行(n)执行短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷的读取，并且然后从行(m＝n+1)执行短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷的读取。接下来，从行(k＝n+3)执行短时间曝光周期Ts3期间积累的信号电荷的读取，并且然后从行(s＝n+6)执行长时间曝光周期Tl期间积累的信号电荷的读取。此后，从位于与已经执行短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷的读出的行(n)相邻的行(n+1)读出信号电荷。此时，因为从短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷的读出已经过去“3Th”，可以对行(n+1)执行短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷的读出。换言之，信号电荷的读出操作也用作为接下来曝光的开始处的复位操作。
此外，从行(n+2)执行短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷的读出，并且然后从行(m+2)读出信号电荷。此时，因为从短时间曝光周期Ts3期间积累的信号电荷的读出已经过去“7Th”，可以对行(m+2)执行短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷的读出。换言之，信号电荷的读出操作也用作为接下来曝光的开始处的复位操作。
此外，从行(n+3)执行短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷的读出，并且然后从行(m+3)读出短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷。此外，从行(k+3)读出信号电荷。此时，因为从长时间曝光周期Tl期间积累的信号电荷的读出已经过去“11Th”，可以对行(m+3)执行短时间曝光周期Ts3期间积累的信号电荷的读出。换言之，信号电荷的读出操作也用作为接下来曝光的开始处的复位操作。
当行(n)、(m)、(k)和(s)如上设定时，如图9F所示，短时间曝光周期Ts1至Ts3和长时间曝光周期Tl的图像信号可以为每行顺序地输出。此外，信号电荷的读出操作也用作为接下来曝光的开始处的复位操作。当如上所述执行信号电荷的读出操作时，短时间曝光周期Ts1至Ts3的每个的图像的读出和长时间曝光周期Tl的图像的读出之间的时间差与每个曝光周期一致。因此，时间差相比使用一般方法的情况可以缩短。
在其中设定四个曝光周期并且通过使用每个曝光周期的图像信号产生具有宽动态范围的图像信号的情况中，成像设备50的图像信号调节单元51a将图像信号提供到合成处理单元52，使曝光周期的图像信号的定时彼此一致。例如通过使用四个线路存储器，成像设备50的图像信号调节单元51a将图像信号提供到合成处理单元52，使图像信号的定时彼此一致。
合成处理单元52为每个视频帧合成具有不同长度的四个曝光周期的图像信号，并从而产生具有宽动态范围的图像信号。此外，在图像信号的合成中，当目标的亮度高时，通过使用上述的阈值或曝光比率来使用短曝光周期的图像信号。另一方面，当亮度低时，使用长曝光周期的图像信号。
如上所述，在用于合成四个图像信号的曝光比率例如设为参照长时间曝光侧的10、100或1000倍的情况中，长时间曝光图像的读出和短时间曝光图像的读出之间的时间差约为1/300秒。因此，时间差相比一般情况可以显著缩短。另一方面，一个视频帧周期的约90％可以作为长时间曝光周期获得。在图9A至9F中，短时间曝光周期的设定按照长时间曝光的顺序来设置。然而，可以适当地改变该顺序。
3.第三实施例
接下来，在对短时间曝光期间电荷的积累进行信号电荷复位中，将描述的情况是向单元像素施加中间电压来通过设定至少一个或多个用于对一部分信号电荷进行复位的复位操作，将用于具有底亮度的目标的曝光周期设为一个视频帧周期，而不受复位短时间曝光的影响。根据第三实施例，对信号电荷复位后积累的长时间曝光的信号电荷的读出和对通过施加中间电压使部分信号电荷复位后积累的短时间曝光的信号电荷的读出以组合的方式执行。此外，执行短时间曝光的信号电荷的读出后，执行长时间曝光的信号电荷的读出。在第三实施例中，成像设备50的图像信号调节单元51a和固态成像装置10构造为与第一实施例中的相同。
第三实施例的操作
接下来，将描述第三实施例的操作。与第一和第二实施例类似，通过允许从扫描顺序的位置偏移的一行的选择被包括在用于扫描方向的行选择中，在信号电荷的读取中，与已经完成长时间曝光的一行对应的像素的读出和与已经完成短时间曝光的一行对应的像素的读出交替地执行。此外，根据曝光周期来设定偏移量，并且对信号电荷的读出操作也用作在后续曝光开始时的复位操作。
图11A至图11F是示出第三实施例的操作的视图。图11A示出了对于低亮度部分和高亮度部分的积累在行(n)的像素的光电二极管中的信号电荷的时间变化。此外，图11B示出了行(n)的像素的操作，并且图11C示出了行(n+1)的像素的操作。图11D示出了行(s)的像素的操作。此外，图11E示出了行(s+1)的像素的操作，并且图11F示出了图像信号DS。在图11A中，虚线表示高亮度部分，并且实线表示低亮度部分。此外，Qsat表示像素的饱和电平，并且Qmid表示饱和电平Qsat和像素的中间电压之间的差。
如图11A和图11B所示，例如对于行(n)的像素，对通过长时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t23处执行，即，当从时间点t20过去长时间曝光周期Tl(Tl＝Tf)时的时间点。此外，设定短时间曝光周期Ts1和时间差Tr，并且对通过短时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t22处执行，时间点t22比执行长时间曝光积累的信号电荷的读出时的时间点提前时间差Tr。因此，在比时间点t22提前短时间曝光周期Ts的时间点t21处，执行对于短时间曝光的电荷积累的信号电荷的复位。如上所述，以多个曝光周期的设定的顺序执行部分信号电荷的读出，并且然后执行所有信号电荷的读出。
在从行(n)的像素读出长时间曝光的信号电荷之后，从其中读出短时间曝光的信号电荷的行的像素设定到行(s)的像素。此外，对行(s)执行短时间曝光的信号电荷的读出后，执行对行(n+1)的像素执行长时间曝光的信号电荷的读出。然后，在对行(n+1)执行长时间曝光的信号电荷的读出后，执行对行(s+1)的像素执行短时间曝光的信号电荷的读出。通过如上所述执行信号电荷的读出，在图11B至图11E中所示的定时处对行(n)、(n+1)、(s)和(s+1)的每个像素执行读出。此外，信号电荷的读出操作也用作为后续曝光的开始时的复位操作。
因此，如图11F所示，从固态成像装置10输出的图像信号DS是的其中交替地读出与已经完成长时间曝光的一行对应的图像和与已经完成短时间曝光的一行对应的图像的信号。此外，长时间曝光的图像信号和短时间曝光的图像信号以垂直扫描方向的顺序以一行为单位被分别输出。
当如上所述执行信号电荷的读出时，通过短时间曝光积累的信号电荷的读出和经过长时间曝光积累的信号电荷的读出之间的时间差为时间差Tr。因此，当时间差Tr减小时，长时间曝光图像和短时间曝光图像之间的时间差可以缩短。
图12示出了时间点t23处的行位置。在时间点t23处，行(n)的像素被选择，并且通过短时间曝光积累的信号电荷被读出。此外，在图12中，在从行(n)的像素读出信号电荷以及执行复位的定时之后，与从其中读出通过短时间曝光积累的电荷的行(s)的像素对应的行由快门行(Sh)表示。
通过使用上述的设定，通过减小时间差Tr，可以缩短长时间曝光图像和短时间曝光图像之间的时间差。因此，类似于第一实施例，可以减小其中产生虚色和残留图像的区域。
随着时间差Tr进一步减小，复位定时位于更靠近通过长时间曝光积累的信号电荷的读出定时。这里，通过在复位操作中向单元像素施加中间电压，射出部分信号电荷。因此，只要不是目标的亮度低，通过长时间曝光积累的信号电荷被射出。换言之，长时间曝光所占的信号电荷的最大值减小，并且从而其中使用短时间曝光图像的情况的数量增加。此外，当短时间曝光图像的图像信号通过曝光比率放大时，噪声成分也被放大，并且从而S/N相比长时间曝光图像劣化。因此，时间差Tr设定为使得图像质量的劣化不明显。在图11A至图11F中，中间电压具有一个电平。然而，可以设置多个中间电压，或者中间电压可以构成为可变化。
通过执行上述操作，长时间曝光周期可以被设为一个视频帧周期。因此，可以提高低亮度景物的灵敏度，从而可以获得具有高S/N的高质量图像。此外，对于高亮度景物，可以获得具有低饱和度的图像。此外，对于其中底亮度部分和高亮度部分混合在一起的高对比度的景物，在低亮度部分中维持高S/N的同时可以避免高亮度部分的饱和。此外，通过减小短时间曝光的读出和长时间曝光的读出之间的时间差，可以减少虚色和残留图像的产生。
4.第四实施例
在第四实施例中，将描述的情况是在对用于积累短时间曝光的电荷的信号电荷的复位中仅部分信号电荷被射出，并且具有不同长度的三个短时间曝光周期设置为短时间曝光周期。此外，根据第四实施例，固态成像装置10与第一实施例中的类似地构造。此外，成像设备50的图像信号调节单元51a彼此同步地提供将被合成到合成处理单元52的四个图像的图像信号。以下将描述的情况是在每个短时间曝光的用于短时间曝光的信号电荷的积累的信号电荷的复位中通过使用相同的电平仅执行信号电荷的射出。
第四实施例的操作
接下来，将描述第四实施例的操作。扫描控制单元15允许从扫描顺序的位置按照每个曝光周期偏移的行的选择被包括在由垂直扫描单元12沿扫描方向执行的行选择中，并从而从水平扫描单元14以一行为单位顺序地输出用于每个曝光周期的图像信号。具有不同长度的四个曝光周期按曝光周期的长度的顺序设为长时间曝光周期Tl和三个短时间曝光周期Ts1至Ts3。例如，曝光周期的长度假设为满足条件“Ts3＜Ts2＜Ts1”和“Tf＞Tr+Ts1+Ts2+Ts3”。此外，长时间曝光周期Tl假设为满足条件“Tl＝Tf”。
图13A至图13G是示出第四实施例的操作的视图。图13A示出了积累在行(n)的像素的光电二极管中的信号电荷的时间变化。此外，图13B示出了行(n)的像素的操作，并且图13C示出了行(n+1)的像素的操作。图13D示出了行(m)的像素的操作。此外，图13E示出了行(k)的像素的操作，并且图13F示出了行(s)的像素的操作。此外，图13G表示图像信号DS。
如图13A和图13B所示，例如对于行(n)的像素，在长时间曝光周期Tl期间积累的信号电荷的读出在时间点t35处执行，即，当从时间点t30过去长时间曝光周期Tl时的时间点。此外，在短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷的读出在时间点t34处执行，即，比读出通过长时间曝光积累的信号电荷时的时间点提前时间差Tr的时间点。此外，在短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷的读出在时间点t33处执行，即，比时间点t34提前短时间曝光周期Ts1的时间点。在短时间曝光周期Ts3期间积累的信号电荷的读出在时间点t32处执行，即，比时间点t33提前短时间曝光周期Ts2的时间点。此外，信号电荷的复位在时间点t31处执行，即，比时间点t32提前短时间曝光周期Ts3的时间点。如上所述，以多个曝光周期的设定的顺序执行部分信号电荷的读出，并且然后执行全部信号电荷的读出。
从行(n)的像素读出长时间曝光周期Tl期间积累的的信号电荷之后，从其中读出短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(m)的像素，并且从行(m)的像素读出信号电荷。此外，执行短时间曝光周期Ts1期间积累的的信号电荷的读出之后，从其中读出短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(k)的像素，并且从行(k)的像素读出信号电荷。执行短时间曝光周期Ts2期间积累的的信号电荷的读出之后，从其中读出短时间曝光周期Ts3期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(s)的像素，并且从行(s)的像素读出信号电荷。此外，执行短时间曝光周期Ts3期间积累的的信号电荷的读出之后，从其中读出长时间曝光周期Tl期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(n+1)的像素，并且从行(n+1)的像素读出信号电荷。
通过如上所述执行信号电荷的读出，在图13B至图13F中所示的定时处对行(n)、(m)、(k)和(s)的每个像素执行读出。因此，如图13G所示，从固态成像装置10输出的图像信号DS是其中顺序地输出与已经按顺序(短时间曝光周期Ts1至Ts3以及长时间曝光周期Tl的顺序)完成每个曝光周期的一行对应的图像的信号。此外，长时间曝光的图像信号和短时间曝光的图像信号以垂直扫描方向的顺序以一行为单位被分别输出。
这里，行(m)、(k)和(s)的像素如上所述参照图9A至图9F和图10被设定。图14示出了时间点t35处的行位置。用于行(n)的行(m)设定为使得在设定时间差Tr时“m-n-1”的值是N的值。用于行(m)的行(k)设定为使得在设定短时间曝光周期Ts1时“k-m-1”的值是N的值。此外，用于行(k)的行(s)设定为使得在设定短时间曝光周期Ts2时“s-k-1”的值是N的值。用于行(s)的快门行(sh)设定为使得在设定短时间曝光周期Ts3时“sh-s-1”的值是N的值。并且，快门行(sh)是用于执行复位操作并且通过复位射出部分信号电荷的行。
当行(n)、(m)、(k)和(s)以及快门行(sh)如上设定时，如图13F所示，短时间曝光周期Ts1至Ts3和长时间曝光周期Tl期间执行曝光的行的图像信号可以顺序地输出。
在其中成像设备50的图像信号调节单元51a设定具有不同长度的四个曝光周期并且通过使用每个曝光周期的图像信号产生具有宽动态范围的图像信号的情况中，例如通过使用四个线路存储器，图像信号调节单元51a使其定时彼此一致地将四个图像信号提供到合成处理单元52。
合成处理单元52为每个视频帧合成具有不同长度的四个曝光周期的图像信号，并从而产生具有宽动态范围的图像信号。此外，在图像信号的合成中，当目标的亮度高时，通过使用上述的阈值或曝光比率来使用短曝光周期的图像信号。另一方面，当亮度低时，使用长曝光周期的图像信号。
因此，类似于第三实施例，长时间曝光周期可以设为一个视频帧周期。因此，可以提高暗部的灵敏度。此外，通过减小短时间曝光的读出和长时间曝光的读出之间的时间差，可以减少虚色和残留图像的产生。此外，可以获得具有宽动态范围的图像信号。
在图13A至图13G中，以时间的方向从最短的曝光周期到最长的曝光周期顺序地设定短时间曝光周期。然而，可以适当地改变该顺序。图15A至图15G表示在通过将信号电荷复位仅射出部分信号电荷的情况下，对长时间曝光图像和多个短时间曝光图像的另一种读出操作。图15A至图15G表示的情况中以时间的方向按照曝光周期的长度的顺序从具有最长曝光周期的最长的短时间曝光周期到具有最短的曝光周期的最短的短时间曝光周期设定曝光周期。即使这样的情况，长时间曝光周期可以设为一个视频帧周期，并且从而可以提高暗部的灵敏度。此外，通过减小短时间曝光的读出和长时间曝光的读出之间的时间差，可以减少虚色和残留图像的产生。
5.第五实施例
接下来，将描述通过减小长时间曝光的曝光周期和短时间曝光的曝光周期之间的时间差来抑制虚色或残留图像的产生的实施例。
根据第五实施例，在通过执行不同的扫掠操作来读出短时间曝光图像和长时间曝光图像的情况中，用于短时间曝光的扫掠操作和用于长时间曝光的扫掠操作的结合在一个视频帧周期中连续地重复几次。通过将用于短时间曝光和长时间曝光的扫掠操作的结合连续地重复几次，对于长时间曝光的曝光周期和对于短时间曝光的曝光周期之间的时间差被减小。
在对于短时间曝光和长时间曝光的连续扫掠操作的结合在一个视频帧周期内重复几次的情况中，图3中所示的图像信号调节单元使用一个视频帧周期内的长时间曝光的图像信号执行几次计算，在一个视频帧周期中产生一个被拾取图像的图像信号。此外，图像信号调节单元使用一个视频帧周期内的短时间曝光的图像信号执行几次计算，在一个视频帧周期中产生一个被拾取图像的图像信号。此外，图像信号调节单元使其定时彼此一致地将计算后的长时间曝光的图像信号和短时间曝光的图像信号输出到合成处理单元。
图16是图像信号调节单元的另一种结构，并且示出了在一个视频帧周期内连续的短时间曝光的扫掠和长时间曝光的扫掠的结合例如重复两次的情况的结构。图像信号调节单元51b包括帧存储器511-L1、511-L2、511-S1和511-S2，长时间曝光信号调节部分512和短时间曝光调节部分513。
帧存储器511-L1是用于存储一个视频帧周期中的第一长时间曝光信号的存储器。帧存储器511-S1是用于存储一个视频帧周期中的第一短时间曝光信号的存储器。此外，帧存储器511-L2是用于存储一个视频帧周期中的第二长时间曝光信号的存储器。帧存储器511-S2是用于存储一个视频帧周期中的第二短时间曝光信号的存储器。
长时间曝光信号调节部分512由存储在帧存储器511-L1和511-L2中的长时间曝光的图像信号在一个视频帧周期中产生的一个拾取的长时间曝光图像的图像信号。长时间曝光信号调节部分512例如对每个像素计算存储在帧存储器511-L1中的长时间曝光的图像信号和存储在帧存储器511-L2中的长时间曝光的图像信号相加的值。长时间曝光信号调节部分512将计算的相加值设定为一个视频帧周期中的长时间曝光的图像信号。
短时间曝光信号调节部分513由存储在帧存储器511-S1和511-S2中的短时间曝光的图像信号在一个视频帧周期中产生的一个拾取的短时间曝光图像的图像信号。短时间曝光调节部分513例如对每个像素计算存储在帧存储器511-S1中的短时间曝光的图像信号和存储在帧存储器511-S2中的短时间曝光的图像信号相加的值。短时间曝光调节部分513将计算的相加值设定为一个视频帧周期中的短时间曝光的图像信号。
长时间曝光信号调节部分512和短时间曝光调节部分513使其定时彼此一致地将一个视频帧周期中的长时间曝光的图像信号和短时间曝光的图像信号输出到合成处理单元52。此外，长时间曝光信号调节部分512和短时间曝光调节部分513通过执行附加的过程计算一个视频帧周期中的图像信号。然而，长时间曝光信号调节部分512可以构造为对一个视频帧周期中的长时间曝光的图像信号取平均以用作为一个视频帧周期中的长时间曝光的图像信号。此外，短时间曝光调节部分513可以构造为对一个视频帧周期中的短时间曝光的图像信号取平均以用作为一个视频帧周期中的短时间曝光的图像信号。在第五实施例中，固态成像装置10构造为与第一实施例中的相同。
第五实施例的操作
接下来，将描述第五实施例的操作。图17A至图17F是示出第五实施例的操作的图。
图17A示出了积累在行(n)的像素的光电二极管中的信号电荷的时间变化。此外，图17B示出了行(n)的像素的操作。图17C示出了行(n+1)的像素的操作，并且图17D示出了行(n+2)的像素的操作。此外，图17E示出了行(n+3)的像素的操作，并且图17F示出了图像信号。
根据第五实施例，通过以双倍速度分别执行长时间曝光的扫掠操作和短时间曝光的扫掠操作，短时间曝光的扫掠和长时间曝光的扫掠的结合在一个视频帧周期Tf内连续地执行两次。在该情况下，在一个视频帧周期Tf的一半的第一周期T1中，执行短时间曝光的扫掠和长时间曝光的扫掠的第一结合，并且在一个视频帧周期Tf的一半的第一周期T2中，执行短时间曝光的扫掠和长时间曝光的扫掠的第二结合。这里，例如在第一和第二长时间曝光周期Tl1和Tl2设为一个视频帧周期Tf的四分之一的情况下，在时间点t41(从时间点t40过去长时间曝光周期Tl1时的时间点)处执行长时间曝光周期Tl1期间积累的信号电荷的读出。此外，在时间点t43(从时间点t40过去一个视频帧周期Tf的一半的周期T1时的时间点)处执行短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷的读出。此外，在时间点t42(比时间点t43提前短时间曝光周期Ts1的时间点)处执行用于短时间曝光的信号电荷的积累的信号电荷的复位。
类似地，在时间点t44(从时间点t43过去长时间曝光周期Tl2时的时间点)处执行长时间曝光周期Tl2期间积累的信号电荷的读出。此外，在时间点t46(从时间点t43过去一个视频帧周期Tf的一半的周期T2时的时间点)处执行短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷的读出。此外，在时间点t45(比时间点t46提前短时间曝光周期Ts2的时间点)处执行用于短时间曝光的信号电荷的积累的信号电荷的复位。
当这样的行读取操作从第一行的像素顺序地执行时，如图17B至图17E所示，在行(n)的信号之后读出行(n+1)至(n+3)的信号。因此，如图17F所示，固态成像装置的输出(与长时间曝光的一个屏对应的数据和与短时间曝光的一个屏对应的数据)在一个视频帧周期Tf中交替地输出两次。
在一个视频帧周期中第一次读出的长时间曝光和短时间曝光的图像信号存储在帧存储器511-L1和511-S1中。此外，在一个视频帧周期中第二次读出的长时间曝光和短时间曝光的图像信号存储在帧存储器511-L2和511-S2中。
存储在帧存储器511-L1和511-L2中的长时间曝光的图像信号被提供到长时间曝光信号调节部分512，并且一个视频帧周期中一个拾取的长时间曝光图像的图像信号被计算。此外，存储在帧存储器511-S1和511-S2中的短时间曝光的图像信号被提供到短时间曝光信号调节部分513，并且一个视频帧周期中一个拾取的短时间曝光图像的图像信号被计算。此外，通过长时间曝光信号调节部分512计算的图像信号和通过短时间曝光调节部分513计算的图像信号使其定时彼此一致地输出到合成处理单元52，并且执行产生具有宽动态范围的图像的过程。
通过在一个视频帧周期中连续地重复几次短时间曝光的扫掠和长时间曝光的扫掠的结合，可以减小长时间曝光和短时间曝光的曝光周期之间的时间差。因此，可以进一步抑制虚色和残留图像的产生。
例如，所考虑的图像区域中目标在一个视频帧周期内的周期T1和T2上移动，可以在周期T1中获得目标的图像信号，并且可以在周期T2中获得背景的图像信号。在这样的情况下，根据一般的方法，在周期T1中执行长时间曝光，并且在周期T2中执行短时间曝光。因此，可以通过短时间曝光获得目标的图像信号，并且可以通过短时间曝光获得背景的图像信号。因此，当作为摄像机信号处理过程执行除马赛克处理时，可能产生虚色。然而，通过在一个视频帧周期中连续地重复几次短时间曝光的扫掠和长时间曝光的扫掠的结合，可以减小长时间曝光和短时间曝光的曝光周期之间的时间差。因此，在周期T1中执行长时间曝光和短时间曝光，并且在在周期T2中执行长时间曝光和短时间曝光。然后，长时间曝光的图像信号和短时间曝光的图像信号例如分别地被图像信号调节单元51a相加或取平均。因而，即使当目标在周期T1和T2上移动，可以抑制由于移动产生的虚色。在第六实施例中固态成像装置10和成像设备50的图像信号调节单元51b构造为与第五实施例中的相同。
6.第六实施例
接下来，将描述的第六实施例通过在一个视频帧周期内将根据第一实施例的长时间曝光信号的读出和短时间曝光信号的读出的结合重复几次可以进一步抑制目标的虚色或残留图像的产生。
第六实施例的操作
图18A至图18G是示出第六实施例的操作的图。对于固态成像装置10，长时间曝光图像的读出和短时间曝光图像的读出对每行交替地执行。
图18A示出了积累在行(n)的像素的光电二极管中的信号电荷的时间变化。此外，图18B示出了行(n)的像素的操作，并且图18C示出了行(m)的像素的操作。图18D示出了行(k)的像素的操作。此外，图18E示出了行(j)的像素的操作，并且图18F示出了行(h)的像素的操作。此外，图18G示出了图像信号DS。在图18A中，虚线表示高亮度部分，并且实线表示低亮度部分。此外，Qsat表示像素的饱和电平。
如图18A和图18B所示，例如对于行(n)的像素，通过长时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t51处执行，即，当从时间点t50过去长时间曝光周期Tl1时的时间点。此外，设定短时间曝光周期Ts1，并且通过短时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t52处执行，即，从长时间曝光开始时的时间点t50过去长时间曝光周期Tl1和短时间曝光周期Ts1时的时间点。然后，通过长时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t53处执行，即，当从时间点t52过去长时间曝光周期Tl2时的时间点。此外，设定短时间曝光周期Ts2，并且通过短时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t54处执行，即，从长时间曝光开始时的时间点t52过去长时间曝光周期Tl2和短时间曝光周期Ts2时的时间点。这里，从时间点t50到时间点t54的周期是一个视频帧周期Tf。此外，从时间点t50至时间点t52的周期与从时间点t52到时间点t54的周期相同。
从行(n)的像素读出短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷之后，从其中读出长时间曝光周期Tl2期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(k)的像素。此外，从行(k)的像素读出长时间曝光的信号电荷之后，从其中读出短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(j)的像素。此外，从行(j)的像素读出短时间曝光的信号电荷之后，从其中读出长时间曝光周期Tl1期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(h)的像素。通过如上所述执行信号电荷的读出，在图18B至图18F中所示的定时处从行(n)、(k)、(j)和(h)的每个像素读出信号电荷。
如上所述，在短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷从行(n)的像素中读出之后，从扫描顺序的位置偏移的行(k)、(j)和(h)的选择在对行(m)的像素执行短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷的读出之前被包括在内。换言之，通过包括从扫描顺序的位置偏移的行的选择，在长时间曝光周期Tl1和Tl2期间积累的信号电荷和在短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷可以被读出。因此，如图18G所示，从固态成像装置10输出的图像信号DS是的其中交替地输出与已经完成第一和第二长时间曝光的一行对应的图像信号和与已经完成第一和第二短时间曝光的一行对应的图像信号的信号。此外，长时间曝光的图像信号和短时间曝光的图像信号以垂直扫描方向的顺序以一行为单位被分别输出。
图19示出了时间点t54处的行位置。在时间点t54处，行(n)的像素被选择，并且短时间曝光的信号电荷被读出。此外，在时间点t54处，当按照曝光周期偏移的位置设为行(n)、(k)、(j)和(h)时，在从行(n)执行第二短时间曝光的信号电荷的读出之后可以读出第二长时间曝光的信号电荷、第一短时间曝光的信号电荷和第一长时间曝光的信号电荷。这里，读出信号电荷的操作也用作为接下来曝光的开始处的复位操作。
通过执行所上所述的信号电荷的读出，相比第一实施例，可以减小短时间曝光图像和长时间曝光图像之间的时间差。此外，根据第六实施例，在一个视频帧周期中长时间曝光的完成在时间点t53处，由此相对于第一实施例延迟。因此，在第六实施例中，可以获得比第一实施例中的时间更长的平均图像。因此，根据第六实施例，相比第一实施例可以进一步抑制虚色的产生。此外，在第六实施例中，除短时间曝光周期外的所有周期被分配到长时间曝光周期，并从而相比第五实施例可以进一步防止暗部的灵敏度的劣化。
7.第七实施例
在上述的第五和第六实施例中，通过将短时间曝光的扫掠和长时间曝光的扫掠的结合在一个视频帧周期中连续地重复几次，可以减小短时间曝光图像和长时间曝光图像之间的时间差。然而，减小时间差的方法不限于第五和第六实施例中所用的。换言之，通过通过将包括长时间曝光和短时间曝光的总曝光周期缩短，可以进一步减小短时间曝光图像和长时间曝光图像之间的时间差。通过减小时间差，可以抑制移动模糊。
根据第七实施例，短时间曝光的扫掠和长时间曝光的扫掠的结合在一个视频帧周期中连续地重复几次，而在长时间曝光和短时间曝光之间不设置空周期。此外，通过在沿垂直扫描方向的行选择中设定从其中射出积累的信号电荷的行，即通过设置快门操作，包括长时间曝光和短时间曝光的总曝光周期缩短。此外，在第七实施例中，成像设备50的图像信号调节单元51b和固态成像装置10构造为与第五实施例中的相同。
第七实施例的操作
图20A至图20H是示出第七实施例的操作的图。对于固态成像装置10，长时间曝光图像的读出和短时间曝光图像的读出对每行交替地执行。
图20A示出了积累在行(n)的像素的光电二极管中的信号电荷的时间变化。此外，图20B示出了行(n)的像素的操作，并且图20C示出了行(m)的像素的操作。图20D示出了行(k)的像素的操作。此外，图20E、20F和20G示出了行(j)、(h)和(g)的像素的操作。图20H示出了图像信号DS。在图20A中，虚线表示高亮度部分，并且实线表示低亮度部分。此外，Qsat表示像素的饱和电平。
如图20A所示，例如对于行(n)的像素，在从时间点t60过去周期Tu的时间点t60处执行快门操作；并且通过长时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t62处执行，即，当从时间点t61过去长时间曝光周期Tl1时的时间点。此外，在时间点t62后设定短时间曝光周期Ts1，并且通过短时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t63处执行，即，从时间点t62过去短时间曝光周期Ts1时的时间点。此外，在时间点t63后设定长时间曝光周期Tl2，并且通过第二长时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t64处执行，即，从时间点t63过去长时间曝光周期Tl2时的时间点。此外，在时间点t64后设定短时间曝光周期Ts2，并且通过第二短时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t65处执行，即，从时间点t64过去短时间曝光周期Ts2时的时间点。
从行(m)的像素读出短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷之后，从其中读出长时间曝光周期Tl1期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(j)的像素。此外，从行(j)的像素读出长时间曝光的信号电荷之后，从其中读出短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(h)的像素。此外，从行(h)的像素读出短时间曝光的信号电荷之后，从其中读出长时间曝光周期Tl2期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(g)的像素。通过如上所述执行信号电荷的读出，在图20C至图20G中所示的定时处从行(k)、(j)、(h)和(g)的每个像素读出信号电荷。
如上所述，在短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷从行(m)的像素中读出之后，从扫描顺序的位置偏移的行(j)、(h)和(g)的选择在对行(k)的像素执行短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷的读出之前被包括在内。换言之，通过包括从扫描顺序的位置偏移的行的选择，在长时间曝光周期Tl1期间积累的信号电荷、在短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷和在长时间曝光周期Tl2期间积累的信号电荷可以被读出。因此，如图20H所示，从固态成像装置10输出的图像信号DS是的其中交替地输出与已经完成第一和第二长时间曝光的一行对应的图像信号和与已经完成第一和第二短时间曝光的一行对应的图像信号的信号。此外，长时间曝光的图像信号和短时间曝光的图像信号以垂直扫描方向的顺序以一行为单位被分别输出。
图21示出了时间点t66处的行位置。在时间点t66处，行(m)的像素被选择，并且在短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷被读出。图21示出从行(m)的像素读出信号电荷之后从其中读出长时间曝光周期Tl1期间积累的信号电荷的行(j)的像素。此外，图21示出从行(j)的像素读出信号电荷之后从其中读出短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷的行(h)的像素。此外，图21示出从行(h)的像素读出信号电荷之后从其中读出长时间曝光周期Tl2期间积累的信号电荷的行(g)的像素。
当按照短时间曝光周期Ts1和Ts2以及长时间曝光周期Tl1和Tl2设定时，如图21H所示，行(j)、(h)和(g)的像素可以对每行顺序地输出短时间曝光周期Ts1和Ts2的图像信号以及长时间曝光周期Tl1和Tl2的图像信号。此外，在信号电荷被读出时通过缩短长时间曝光周期与/或短时间曝光周期而不设置长时间曝光和短时间曝光之间的空周期，可以进一步减小短时间曝光图像和长时间曝光图像之间的时间差。因此，可以进一步抑制虚色的产生的等级。
通过设置快门操作，在长时间曝光周期缩短的情况下暗部的灵敏度降低。然而，这样的关系与一般的摄像机的快门操作和曝光周期之间的关系相同。因此，优选的是按照避免运动模糊和灵敏度之间的折衷获得适当的设定。在第七实施例中，示出的示例中首先执行长时间曝光，并且快门操作设置在长时间曝光开始的时间处。然而，可以构造为首先执行短时间曝光，并且快门操作设置在短时间曝光开始的时间处。
8.第八实施例
接下来，将描述第八实施例，其中，在用于积累短时间曝光的电荷的信号电荷的复位中通过向单元像素施加中间电压仅部分信号电荷被射出的情况中，通过将曝光周期设为比一个视频帧周期更短，使短时间曝光图像和长时间曝光图像之间的时间差减小。此外，在第八实施例中，成像设备50的图像信号调节单元51b和固态成像装置10构造为与第五实施例中的相同。
第八实施例的操作
通过允许从扫描顺序的位置偏移的行的选择被包括在沿扫描方向执行的行选择中，与第三实施例类似，在信号电荷的读取中，与已经完成长时间曝光的一行对应的像素的读出和与已经完成短时间曝光的一行对应的像素的读出交替地执行。
图22A至图22F是示出第八实施例的操作的视图。图22A示出了对于高亮度部分和低亮度部分的积累在行(n)的像素的光电二极管中的信号电荷的时间变化。此外，图22B示出了行(n)的像素的操作，并且图22C示出了行(n+1)的像素的操作。图22D示出了行(s)的像素的操作。此外，图22E示出了行(s+1)的像素的操作，并且图22F示出了图像信号DS。在图22A中，虚线表示高亮度部分，并且实线表示低亮度部分。此外，Qsat表示像素的饱和电平，并且Qmid表示饱和电平Qsat和像素的中间电压之间的差。
如图22A和图22B所示，例如对于行(n)的像素，快门操作在时间点t71处执行，即，当从时间点t70过去周期Tu0时的时间点；并且对通过长时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t72处执行，时间点t72是当从时间点t71过去长时间曝光周期Tl1时的时间点。此外，设定短时间曝光周期Ts1和时间差Tr。对通过短时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t73处执行，时间点t73比执行通过长时间曝光积累的信号电荷的读出提前时间差Tr。因此，在比时间点t73提前短时间曝光周期Ts的时间点t72(当从时间点t71过去周期Tu1时的时间点)处，执行对于短时间曝光的电荷积累的信号电荷的复位。如上所述，以多个曝光周期的设定的顺序执行部分信号电荷的读出，并且然后执行所有信号电荷的读出。
从行(n)的像素读出长时间曝光的信号电荷之后，从其中读出短时间曝光的信号电荷的行的像素设定到行(s)的像素。此外，对行(s)执行短时间曝光的信号电荷的读出后，对行(n+1)的像素执行长时间曝光的信号电荷的读出。然后，对行(n+1)执行长时间曝光的信号电荷的读出后，对行(s+1)的像素执行短时间曝光的信号电荷的读出。通过如上所述执行信号电荷的读出，在图22B至图22E中所示的定时处对行(n)、(n+1)、(s)和(s+1)的每个像素执行读出。
因此，如图22F所示，从固态成像装置10输出的图像信号DS是的其中交替地读出与已经完成长时间曝光的一行对应的图像和与已经完成短时间曝光的一行对应的图像的信号。此外，长时间曝光的图像信号和短时间曝光的图像信号以垂直扫描方向的顺序以一行为单位被分别输出。
当如上所述执行信号电荷的读出时，短时间曝光图像和长时间曝光图像之间的时间差可以缩短。
图23示出了时间点t74处的行位置。在时间点t74处，行(n)的像素被选择，并且通过短时间曝光积累的信号电荷被读出。此外，在图23中，在从行(n)的像素读出信号电荷以及执行复位的定时之后，与从其中读出通过短时间曝光积累的电荷的行(s)的像素对应的行由快门行(Sh0)和(Sh1)表示。
如上所述，通过将曝光周期设置为比一个视频帧周期更短，可以进一步缩短短时间曝光图像和长时间曝光图像之间的时间差。因此，相比曝光周期为一个视频帧周期的情况，可以减少虚色或残留图像的产生。
9.第九实施例
此外，当第八实施例所示的信号电荷的读出操作在一个帧周期中连续地执行几次时，相比第八实施例，可以进一步缩短短时间曝光图像和长时间曝光图像之间的时间差。在第九实施例中，表示的情况中在一个帧周期中将第八实施例中表示的信号电荷的读出操作连续地执行两次。此外，在第九实施例中，成像设备50的图像信号调节单元51b和固态成像装置10构造为与第五实施例中的相同。
第九实施例的操作
通过允许从扫描顺序的位置偏移的行的选择被包括在沿扫描方向执行的行选择中，与第八实施例类似，在信号电荷的读取中，与已经完成长时间曝光的一行对应的像素的读出和与已经完成短时间曝光的一行对应的像素的读出交替地执行。
图24A至图24G是示出第九实施例的操作的视图。图24A示出了对于高亮度部分和低亮度部分的积累在行(n)的像素的光电二极管中的信号电荷的时间变化。此外，图24B示出了行(n)的像素的操作，并且图24C示出了行(m)的像素的操作。图24D示出了行(k)的像素的操作。此外，图24E和图24F示出了行(j)和(h)的像素的操作，并且图24G示出了图像信号DS。在图24A中，虚线表示高亮度部分，并且实线表示低亮度部分。此外，Qsat表示像素的饱和电平，并且Qmid表示饱和电平Qsat和像素的中间电压之间的差。
如图24A和图24B所示，例如对于行(n)的像素，快门操作在时间点t81处执行，即，当从时间点t80过去周期Tu0时的时间点；并且对通过长时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t84处执行，时间点t84是当从时间点t81过去长时间曝光周期Tl1时的时间点。此外，设定短时间曝光周期Ts1和时间差Tr。对通过短时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t83处执行，时间点t83比执行通过长时间曝光积累的信号电荷的读出提前时间差Tr。因此，在比时间点t83提前短时间曝光周期Ts1的时间点t82(当从时间点t81过去周期Tu1时的时间点)处，执行对于短时间曝光的电荷积累的信号电荷的复位。
接下来，对通过第二长时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t87处执行，时间点t87是当从时间点t84过去长时间曝光周期Tl2时的时间点。此外，设定短时间曝光周期Ts2，并且对通过第二短时间曝光积累的信号电荷的读出在时间点t86处执行，时间点t86比执行通过长时间曝光积累的信号电荷的读出提前时间差Tr。因此，在比时间点t86提前短时间曝光周期Ts2的时间点t85(当从时间点t84过去周期Tu1时的时间点)处，执行对于短时间曝光的电荷积累的信号电荷的复位。如上所述，以多个曝光周期的设定的顺序执行部分信号电荷的读出，并且然后执行全部信号电荷的读出。
从行(m)的像素读出短时间曝光周期Ts1期间积累的的信号电荷之后，从其中读出长时间曝光周期Tl2期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(j)的像素。此外，从行(j)读出长时间曝光的信号电荷后，从其中读出短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(h)的像素。此外，读出短时间曝光周期Ts2的信号电荷后，从其中读出长时间曝光周期Tl1期间积累的信号电荷的行的像素设定到行(m)的像素。通过如上所述执行信号电荷的读出，在图24C至图24F中所示的定时处从行(m)、(j)和(h)的每个像素读出信号电荷。
如上所述，在短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷从行(m)的像素中读出之后，从扫描顺序的位置偏移的行(j)、(h)和(m)的选择在对行(k)的像素执行短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷的读出之前被包括在内。换言之，通过包括从扫描顺序的位置偏移的行的选择，在长时间曝光周期Tl1期间积累的信号电荷、在短时间曝光周期Ts2期间积累的信号电荷和在长时间曝光周期Tl2期间积累的信号电荷可以被读出。因此，如图24G所示，从固态成像装置10输出的图像信号DS是的其中交替地输出与已经完成第一和第二长时间曝光的一行对应的图像信号和与已经完成第一和第二短时间曝光的一行对应的图像信号的信号。此外，长时间曝光的图像信号和短时间曝光的图像信号以垂直扫描方向的顺序以一行为单位被分别输出。
图25示出了时间点t88处的行位置。在时间点t88处，行(m)的像素被选择，并且在短时间曝光周期Ts1期间积累的信号电荷被读出。此外，在图25中，在从行(m)的像素读出信号电荷以及执行复位的定时之后，与从其中读出信号电荷的行(k)和(j)的像素对应的行由快门行(Sh0)和(Sh1)表示。
通过以连续的方式将短时间曝光的扫掠和长时间曝光的扫掠的结合重复几次，可以进一步缩短短时间曝光图像和长时间曝光图像之间的时间差。因此，相比第八实施例，可以进一步抑制虚色或残留图像的产生。
10.第十实施例
成像操作不限于通过使用上述实施例的任一种来执行。因此，以结合方式可以执行多个实施例。例如，目标的亮度被检测，并且第六实施例的操作在目标是黑暗的情况下被执行。另一方面，在目标是明亮的情况下，类似于第七实施例，第一长时间曝光前可以设置周期Tu0以调节曝光周期。此外，周期Tu0、长时间曝光周期Tl1和Tl2以及短时间曝光周期Ts1和Ts2的长度可以按照目标的亮度来调节。这里，当周期Tu0按照目标的亮度被加长时，长时间曝光图像和短时间曝光图像之间的时间差可以减小。因此，当目标明亮时，长时间曝光图像和短时间曝光图像之间的时间差减小，并从而可以降低移动模糊。
此外，长时间曝光周期Tl1和Tl2可以按照目标的亮度而缩短。长时间曝光周期是设置用于即使在目标黑暗的情况下也产生具有适当的亮度的捕获图像的周期。因此，当目标是明亮的时，即使在长时间曝光周期被缩短的情况下也可以产生其中的目标具有适当亮度的拾取图像。此外，当目标非常亮时，短时间曝光周期Ts1和Ts2可以被缩短。短时间曝光周期是设置用于即使在目标明亮的情况下也产生其中的目标具有适当的亮度的拾取图像的周期。因此，当目标非常亮时，当短时间曝光周期被缩短时，可以获得其中的目标具有适当的亮度的拾取图像。此外，通过缩短长时间曝光周期与/或短时间曝光周期，长时间曝光图像和短时间曝光图像之间的时间差减小，并从而可以降低移动模糊。
此外，为了检测目标的亮度，例如可以通过对固态成像装置10输出的图像信号进行处理来检测拾取图像的亮度等级。或者，可以在成像装置中设置检测目标的亮度的传感器，并且可以根据从传感器传输的检测信号来控制成像操作。
如上所述，在对于垂直扫描方向的行选择中，在以扫描顺序选择的行之间，曝光周期与被选择的行的不同的行被选择，并且具有不同曝光周期的图像的图像信号从该行的单元中顺序地输出。因此，长时间曝光图像和短时间曝光图像之间的时间差减小。因此，通过使用简单的结构可以容易地产生具有宽动态范围的其中抑制了虚色或残留图像的产生的图像信号。此外，通过在一个视频帧周期中连续地重复短时间曝光的扫掠和长时间曝光的扫掠的结合，或通过缩短长时间曝光周期与/或短时间曝光周期，长时间曝光图像和短时间曝光图像之间的时间差减小。因此，可以进一步抑制虚色或残留图像的产生。
本发明不应该被构成为限制于上述实施例。例如，可以将长时间曝光和短时间曝光设置为在一个视频帧周期中执行三次或更多次。本发明的实施例以示例形式公开了本发明，并且很明显本领域技术人员可以在不背离本发明的理念的范围内修改或改变实施例。换言之，为了确定本发明的基本理念，应该参照权利要求。
根据本发明的实施例的固态成像装置和驱动方法，在每个包括有将光信号转换为信号电荷的光电转换装置的单元像素以矩阵形二维地布置的像素阵列单元中，为每行选择读出信号电荷的单元像素，并且通过为像素阵列单元的每列单独地设置的信号处理单元，产生与从每个单元像素读出的信号电荷对应的像素信号。此外，由信号处理单元产生的像素信号作为图像信号以一行为单位输出。此外，在用于垂直扫描方向的行的选择中，在以扫描顺序选择的行之间，曝光周期与被选择的行的不同的行被选择，并且具有不同曝光周期的图像的图像信号以一行为单位从水平扫描单元中顺序地输出。
因此，例如设置长时间曝光周期和短时间曝光周期时，在一个曝光周期的图像读出完成前，可以执行另一个曝光周期的图像读出。因此，长时间曝光图像和短时间曝光图像之间的时间差减小。因此，通过使用简单的结构可以容易地产生具有宽动态范围的其中抑制了虚色或残留图像的产生的图像信号。由此，本发明的实施例非常适于例如用于监视等的可能需要宽动态范围的成像装置。
本发明包含了与分别在2009年4月30日和2010年1月25日向日本专利局递交的日本在先专利申请JP2009-110750和JP2010-012927中公开的主题相关的主题，这里通过引用引入其全部内容。
本领域技术人员应理解，只要在所附权利要求或与其相当的范围内，可以按照设计要求等其它因素进行各种改变、结合、附属结合和替代。

Claims (16)

1.一种固态成像装置，包括：
像素阵列单元，其中以矩阵形二维地布置单元像素，所述单元像素的每个均包括将光信号转换为信号电荷的光电转换装置；
垂直扫描单元，其对每行选择读出所述信号电荷的所述单元像素；
信号处理单元，其单独地为所述像素阵列单元的每列设置，并且产生与从所述单元像素读出的所述信号电荷对应的像素信号；
水平扫描单元，其通过顺序地选择所述信号处理单元来读出所述像素信号，并且以一行为单位输出图像信号；以及
扫描控制单元，其执行所述垂直扫描单元和所述水平扫描单元的操作，
其中，在对于垂直扫描方向的行的选择中，所述扫描控制单元在以扫描顺序选择的行之间选择曝光周期与被选择的行的曝光周期不同的行，并且从所述水平扫描单元以一行为单位顺序地输出具有所述不同曝光周期的图像的图像信号。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述扫描控制单元按照所述不同曝光周期选择位于远离所述扫描顺序的位置的位置的行，作为对具有所述不同曝光周期的所述行的选择。
3.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中，所述扫描控制单元对被选择的所述行的所述信号电荷执行读出操作，作为用于使与读出的所述信号电荷的所述曝光周期不同的曝光周期的曝光开始的复位操作。
4.根据权利要求3所述的固态成像装置，其中，所述扫描控制单元在帧周期内设置多个曝光周期，并且将所述多个曝光周期设为不同的长度。
5.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中，所述扫描控制单元在所述帧周期内将所述多个曝光周期的结合连续地重复。
6.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中，所述扫描控制单元可以调节所述多个曝光周期的长度。
7.根据权利要求6所述的固态成像装置，其中，在对于垂直扫描方向的所述行的选择中，所述扫描控制单元通过对执行了积累信号电荷的射出的行进行设定来调节所述曝光周期的长度。
8.根据权利要求7所述的固态成像装置，其中，所述扫描控制单元按照目标的亮度调节所述曝光周期的长度。
9.根据权利要求8所述的固态成像装置，其中，所述扫描控制单元调节所述多个曝光周期中的具有长曝光周期的所述曝光周期。
10.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中，所述多个曝光周期以所述曝光周期的长度的顺序设定。
11.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中，所述扫描控制单元通过在所述曝光周期的设定中向所述单元像素施加中间电压来设定对部分所述信号电荷复位的至少一次或多次操作。
12.根据权利要求11所述的固态成像装置，其中，所述扫描控制单元结合地执行所述信号电荷的第一读出和所述信号电荷的第二读出，所述第一读出用于读出所述信号电荷的所述复位后积累的所述信号电荷，所述第二读出用于读出通过施加所述中间电压的部分所述信号电荷的所述复位后积累的所述信号电荷，并且在执行所述信号电荷的所述第二读出后执行所述信号电荷的所述第一读出。
13.一种驱动固态成像装置的方法，所述固态成像装置包括：
像素阵列单元，其中以矩阵形二维地布置单元像素，所述单元像素的每个均包括将光信号转换为信号电荷的光电转换装置；
垂直扫描单元，其对每行选择读出所述信号电荷的所述单元像素；
信号处理单元，其单独地为所述像素阵列单元的每列设置，并且产生与从所述单元像素读出的所述信号电荷对应的像素信号；
水平扫描单元，其通过顺序地选择所述信号处理单元来读出所述像素信号，并且以一行为单位输出图像信号；以及
扫描控制单元，其执行所述垂直扫描单元和所述水平扫描单元的操作，
所述方法包括以下步骤：
在对于垂直扫描方向的行的选择中，允许所述扫描控制单元在以扫描顺序选择的行之间选择曝光周期与被选择的行的曝光周期不同的行，并且通过使用所述扫描控制单元从所述水平扫描单元以一行为单位顺序地输出具有所述不同曝光周期的图像的图像信号。
14.一种成像设备，包括：
像素阵列单元，其中以矩阵形二维地布置单元像素，所述单元像素的每个均包括将光信号转换为信号电荷的光电转换装置；
垂直扫描单元，其对每行选择读出所述信号电荷的所述单元像素；
信号处理单元，其单独地为所述像素阵列单元的每列设置，并且产生与从所述单元像素读出的所述信号电荷对应的像素信号；
水平扫描单元，其通过顺序地选择所述信号处理单元来读出所述像素信号，并且以一行为单位输出图像信号；
扫描控制单元，其执行所述垂直扫描单元和所述水平扫描单元的操作；
图像信号调节单元，其调节从所述水平扫描单元输出的所述图像信号的定时；以及
信号合成单元，其通过将从所述图像信号调节单元输出的多个所述图像信号进行合成来延伸动态范围，
其中，在对于垂直扫描方向的行的选择中，所述扫描控制单元在以扫描顺序选择的行之间选择曝光周期与被选择的行的曝光周期不同的行，并且从所述水平扫描单元以一行为单位顺序地输出具有所述不同曝光周期的图像的图像信号，并且
其中，所述图像信号调节单元对每个所述曝光周期的从所述水平扫描单元输出的所述图像信号进行划分，并且使其定时彼此一致地输出每个所述曝光周期的所述图像信号。
15.根据权利要求14所述的成像设备，其中，所述图像信号调节单元通过使用存储器构成，控制将所述图像信号写入所述存储器以及将所述被写入的图像信号读出，并且使其定时彼此一致地将从所述水平扫描单元输出的所述图像信号作为每个所述曝光周期的所述图像信号输出。
16.根据权利要求14所述的成像设备，
其中，所述扫描控制单元在帧周期内重复设定连续的多个曝光周期，并且
其中，所述信号调节单元从每个所述曝光周期的所述帧周期内的多个图像信号中计算出一个图像信号，并且使其定时彼此一致地输出每个所述曝光周期的所述计算的图像信号。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102984464A (zh) * 2011-09-06 2013-03-20 奥林巴斯映像株式会社 摄像装置
CN103312998A (zh) * 2012-03-06 2013-09-18 索尼公司 固态成像装置、驱动方法、和电子设备
CN103379287A (zh) * 2012-04-13 2013-10-30 株式会社东芝 受光装置、受光方法以及传输系统
CN104380712A (zh) * 2012-06-07 2015-02-25 富士胶片株式会社 摄像装置及摄像方法
CN106341579A (zh) * 2015-07-02 2017-01-18 豪威科技股份有限公司 读出图像像素阵列的方法及高动态范围(hdr)成像系统
CN110249616A (zh) * 2017-02-03 2019-09-17 雷神公司 用于跟踪、敌方火力指示、闪烁抑制以及其他应用的基于像素的事件检测
CN110677594A (zh) * 2019-10-11 2020-01-10 北京富吉瑞光电科技有限公司 一种光电周视成像系统的补偿成像方法及装置
CN113170063A (zh) * 2018-12-07 2021-07-23 光子科学研究所基金会 光电子装置、读出方法及光电子装置的用途
CN114205488A (zh) * 2020-08-31 2022-03-18 京东方科技集团股份有限公司 图像传感电路、图像传感器以及图像传感电路的驱动方法
WO2024092503A1 (en) * 2022-11-01 2024-05-10 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Imaging device and imaging system

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013066140A (ja) 2011-08-31 2013-04-11 Sony Corp 撮像装置、および信号処理方法、並びにプログラム
WO2013070942A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-16 Rambus Inc. Image sensor sampled at non-uniform intervals
US9338372B2 (en) * 2012-09-19 2016-05-10 Semiconductor Components Industries, Llc Column-based high dynamic range imaging systems
US8866927B2 (en) 2012-12-13 2014-10-21 Google Inc. Determining an image capture payload burst structure based on a metering image capture sweep
US9087391B2 (en) 2012-12-13 2015-07-21 Google Inc. Determining an image capture payload burst structure
US8866928B2 (en) 2012-12-18 2014-10-21 Google Inc. Determining exposure times using split paxels
US9247152B2 (en) * 2012-12-20 2016-01-26 Google Inc. Determining image alignment failure
KR101871945B1 (ko) * 2013-01-17 2018-08-02 한화에어로스페이스 주식회사 영상 처리 장치 및 방법
US9686537B2 (en) 2013-02-05 2017-06-20 Google Inc. Noise models for image processing
JP5984018B2 (ja) * 2013-02-21 2016-09-06 ソニー株式会社 固体撮像素子、および撮像装置
US9117134B1 (en) 2013-03-19 2015-08-25 Google Inc. Image merging with blending
US9066017B2 (en) 2013-03-25 2015-06-23 Google Inc. Viewfinder display based on metering images
US9131201B1 (en) 2013-05-24 2015-09-08 Google Inc. Color correcting virtual long exposures with true long exposures
US9077913B2 (en) 2013-05-24 2015-07-07 Google Inc. Simulating high dynamic range imaging with virtual long-exposure images
US9615012B2 (en) 2013-09-30 2017-04-04 Google Inc. Using a second camera to adjust settings of first camera
JP6264029B2 (ja) * 2013-12-26 2018-01-24 株式会社Ｊｖｃケンウッド 撮像装置、撮像装置の制御方法及び制御プログラム
KR102170627B1 (ko) 2014-01-08 2020-10-27 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP6070599B2 (ja) * 2014-02-18 2017-02-01 ソニー株式会社 情報処理装置、情報処理方法、情報処理システム、および撮像装置
US9912886B2 (en) * 2014-12-17 2018-03-06 Canon Kabushiki Kaisha Image capturing apparatus and driving method of image sensor
JP6808495B2 (ja) * 2015-02-13 2021-01-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子、駆動方法、および電子機器
US11244478B2 (en) * 2016-03-03 2022-02-08 Sony Corporation Medical image processing device, system, method, and program
JP6800693B2 (ja) * 2016-10-12 2020-12-16 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像装置の駆動方法
CN110114803B (zh) * 2016-12-28 2023-06-27 松下电器（美国）知识产权公司 三维模型分发方法、三维模型接收方法、三维模型分发装置以及三维模型接收装置
JP6831493B2 (ja) * 2018-03-29 2021-02-17 富士フイルム株式会社 撮像装置、撮像方法、およびプログラム
US10924693B2 (en) 2018-06-19 2021-02-16 Canon Kabushiki Kaisha Image sensor and image capturing apparatus
US11375142B1 (en) * 2021-09-10 2022-06-28 Qualcomm Incorporated Asymmetric exposure time adjustments for multi-frame high dynamic range imaging in low light conditions

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1213255A (zh) * 1997-04-14 1999-04-07 鸿友科技股份有限公司 图像处理装置
CN1318939A (zh) * 2000-04-14 2001-10-24 宜霖科技股份有限公司 电子相机及其曝光方法
CN1870729A (zh) * 2005-05-26 2006-11-29 索尼株式会社 固态成像装置、其驱动方法、和成像设备
WO2008029568A1 (fr) * 2006-09-06 2008-03-13 Panasonic Corporation Dispositif d'imagerie, procédé d'imagerie et programme de photographie
CN101394487A (zh) * 2008-10-27 2009-03-25 华为技术有限公司 一种合成图像的方法与系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69318455T2 (de) * 1992-03-18 1998-10-01 Sony Corp Festkörperbildaufnahmevorrichtung
US6219097B1 (en) * 1996-05-08 2001-04-17 Olympus Optical Co., Ltd. Image pickup with expanded dynamic range where the first exposure is adjustable and second exposure is predetermined
US7446812B2 (en) * 2004-01-13 2008-11-04 Micron Technology, Inc. Wide dynamic range operations for imaging
US7554588B2 (en) * 2005-02-01 2009-06-30 TransChip Israel, Ltd. Dual exposure for image sensor
JP4888081B2 (ja) * 2006-01-23 2012-02-29 セイコーエプソン株式会社 撮像装置、撮像方法、撮像システム及び画像処理装置
JP2007329721A (ja) * 2006-06-08 2007-12-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置
US7714903B2 (en) * 2006-08-29 2010-05-11 Zoran Corporation Wide dynamic range image capturing system method and apparatus
JP4973115B2 (ja) 2006-10-16 2012-07-11 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1213255A (zh) * 1997-04-14 1999-04-07 鸿友科技股份有限公司 图像处理装置
CN1318939A (zh) * 2000-04-14 2001-10-24 宜霖科技股份有限公司 电子相机及其曝光方法
CN1870729A (zh) * 2005-05-26 2006-11-29 索尼株式会社 固态成像装置、其驱动方法、和成像设备
WO2008029568A1 (fr) * 2006-09-06 2008-03-13 Panasonic Corporation Dispositif d'imagerie, procédé d'imagerie et programme de photographie
CN101394487A (zh) * 2008-10-27 2009-03-25 华为技术有限公司 一种合成图像的方法与系统

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102984464A (zh) * 2011-09-06 2013-03-20 奥林巴斯映像株式会社 摄像装置
CN102984464B (zh) * 2011-09-06 2017-06-16 奥林巴斯株式会社 摄像装置
CN103312998B (zh) * 2012-03-06 2017-10-24 索尼公司 固态成像装置、驱动方法、和电子设备
CN103312998A (zh) * 2012-03-06 2013-09-18 索尼公司 固态成像装置、驱动方法、和电子设备
CN103379287A (zh) * 2012-04-13 2013-10-30 株式会社东芝 受光装置、受光方法以及传输系统
CN104380712A (zh) * 2012-06-07 2015-02-25 富士胶片株式会社 摄像装置及摄像方法
CN104380712B (zh) * 2012-06-07 2016-06-22 富士胶片株式会社 摄像装置及摄像方法
CN106341579B (zh) * 2015-07-02 2019-07-23 豪威科技股份有限公司 读出图像像素阵列的方法及高动态范围(hdr)成像系统
CN106341579A (zh) * 2015-07-02 2017-01-18 豪威科技股份有限公司 读出图像像素阵列的方法及高动态范围(hdr)成像系统
CN110249616A (zh) * 2017-02-03 2019-09-17 雷神公司 用于跟踪、敌方火力指示、闪烁抑制以及其他应用的基于像素的事件检测
CN113170063A (zh) * 2018-12-07 2021-07-23 光子科学研究所基金会 光电子装置、读出方法及光电子装置的用途
CN110677594A (zh) * 2019-10-11 2020-01-10 北京富吉瑞光电科技有限公司 一种光电周视成像系统的补偿成像方法及装置
CN110677594B (zh) * 2019-10-11 2020-08-25 北京富吉瑞光电科技有限公司 一种光电周视成像系统的补偿成像方法及装置
CN114205488A (zh) * 2020-08-31 2022-03-18 京东方科技集团股份有限公司 图像传感电路、图像传感器以及图像传感电路的驱动方法
CN114205488B (zh) * 2020-08-31 2023-10-27 京东方科技集团股份有限公司 图像传感电路、图像传感器以及图像传感电路的驱动方法
WO2024092503A1 (en) * 2022-11-01 2024-05-10 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Imaging device and imaging system

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US20100277631A1 (en) 2010-11-04
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