CN102612834B - 摄像设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种摄像设备，其防止使用采用XY读取方法的摄像元件所拍摄的图像的失真，并且抑制由向像素电路的漏光所导致的拍摄图像的劣化。接通所有行中的传送晶体管和复位晶体管，并且在开始光电二极管的曝光之前，复位光电二极管和FD。然后，在经过了预定曝光时间之后，接通所有行中的传送晶体管，并且将所有像素的光电二极管的信号电荷传送给FD。这样，终止曝光。然后，闭合机械快门以遮挡漏光，并且从FD逐行顺次读取与从光电二极管所传送的信号电荷相对应的电压。

Description

摄像设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及使用摄像元件拍摄图像的摄像设备及其控制方法。本发明尤其涉及一种使用诸如CMOS图像传感器等的以XY寻址方法读取像素信号的摄像元件来拍摄图像的摄像设备及其控制方法。
背景技术
近年来，诸如数字静态照相机和数字摄像机等的使用摄像元件拍摄图像并将所拍摄的图像存储为数字数据的摄像设备得以广泛使用。通常使用CCD(电荷耦合装置)图像传感器作为这类摄像设备中所包括的摄像元件。然而，近年来，随着摄像元件中包括的像素的数量进一步增大，CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器受到关注。CMOS图像传感器的特征在于像素信号的随机存取、比CCD图像传感器更高的读取速度、高灵敏度和低功耗。
在摄像设备中，当使用机械快门来控制曝光时间时，由于组装时发生的位置精度的变化误差或者快门叶片的操作精度的变化误差而发生曝光时间的变化。尤其，当使用高速快门时，曝光时间的误差的百分数大。
另一方面，许多摄像元件具有电子快门功能。在这类电子快门功能中，在开始曝光之前复位摄像元件的像素，并且在终止曝光之前读取摄像元件的像素的信号。这样，由于仅使用摄像元件的功能来控制曝光的开始和曝光的结束，所以可以实现低速快门和高速快门的曝光时间的可靠控制。
然而，CMOS图像传感器的电子快门功能与CCD图像传感器的电子快门功能的不同在于，对于各像素行顺次扫描以矩阵形式配置的许多像素，从而读取信号。因此，曝光时间根据行而改变(参考专利文献1的图9)。因此，如专利文献1的图9(B)所示，出现的问题是：在拍摄在垂直方向上呈直线延伸的被摄体S的同时，被摄体S在水平方向上移动时，在静止图像中被摄体S是倾斜的。将CMO S图像传感器的这类电子快门功能称为“卷帘快门”或“焦平面快门”。
另一方面，提出了这样一种CMOS图像传感器，在该CMOS图像传感器中，对于所有行同时释放快门，从而使得获得相同的曝光时间(例如，参考专利文献1的图11)。在这类CMOS图像传感器中，在特定时点同时复位所有行中的光电二极管，并且在经过了预定曝光时间之后，将所有行的光电二极管的电荷同时传送给浮动扩散部(FD)。然后，逐行输出传送至FD的信号。这样，如专利文献1的图11(B)所示，即使当在垂直方向上呈直线延伸的被摄体S在水平方向上移动时，在拍摄的静止图像中该被摄体也不会倾斜。
文献列表
专利文献
专利文献1：日本特开2006-191236
专利文献2：日本特开2005-176105
发明内容
技术问题
然而，在实现专利文献1的图11的CMOS图像传感器的像素中(专利文献1的图10)，难以完全遮挡除入射至光电二极管的光以外的、入射至组件的光。也就是说，在输出FD的信号之前，漏光至FD，因此，先输出信号的行的漏光量不同于后输出信号的行的漏光量。因此，出现的问题是：生成漏光量之间的差，并且发生拍摄图像的劣化。
为了解决漏光量之间的差，提出了一种摄像设备，该摄像设备通过使得以CMOS图像传感器的行为单位的读取方向与机械快门的遮光方向相同，控制光电二极管的复位和向FD的传送，从而使得光电二极管的复位和向FD的传送与机械快门的遮光操作同步(例如，参考专利文献2)。这样，如专利文献2的图3所示，从向FD传送信号时开始到机械快门进行遮光时的时间段对于所有行变得相互相同，因此，解决了漏光量之间的差的问题。
然而，如专利文献2的图3所示，由于不是同时进行对所有行的光电二极管的复位和向FD的信号的传送，所以以倾斜状态拍摄运动被摄体。
考虑到上述问题做出本发明，并且本发明的目的是提供一种能够防止通过使用XY读取方法的摄像元件所拍摄的图像的失真、并且能够抑制由向像素漏光所导致的拍摄图像的劣化的摄像设备。
问题的解决方案
为了实现上述目的，本发明提供一种摄像设备，包括：摄像元件，其包括以矩阵形式配置的多个像素，其中，各个像素均包括光电转换部件、储存部件、传送部件和复位部件，所述光电转换部件用于通过光电转换来生成与入射光量相应的电荷，所述储存部件用于储存所述光电转换部件所生成的电荷，所述传送部件用于将所述电荷从所述光电转换部件传送至所述储存部件，以及所述复位部件用于复位所述储存部件；光学镜筒，用于在所述摄像元件上形成被摄体图像，并且包括第一透镜单元、第二透镜单元和遮光部件，其中，所述第一透镜单元具有至少一个透镜，所述第二透镜单元位于所述第一透镜单元和所述摄像元件之间并且包括光轴与所述第一透镜单元的光轴相同的至少一个透镜，所述遮光部件位于所述第二透镜单元附近并且用于遮挡入射所述摄像元件的光；以及控制部件，用于进行控制，使得在通过接通所述摄像元件的所有行中包括的所述复位部件和所述传送部件来同时复位所述所有行中包括的所述光电转换部件和所述储存部件之后，通过断开所述传送部件而使所述光电转换部件开始进行光电转换，在经过了所设置的曝光时间之后通过同时接通所述所有行中的所述传送部件而使所述光电转换部件将所述电荷传送给所述储存部件之后，使所述遮光部件工作，以遮挡入射所述光电转换部件的光，此后，逐行顺次读取与储存在所述储存部件中的电荷相对应的电压。
此外，本发明提供一种用于控制摄像设备的方法，所述摄像设备包括：摄像元件，其包括以矩阵形式配置的多个像素，其中，各个像素均包括光电转换部件、储存部件、传送部件和复位部件，所述光电转换部件用于通过光电转换来生成与入射光量相应的电荷，所述储存部件用于储存所述光电转换部件所生成的电荷，所述传送部件用于将所述电荷从所述光电转换部件传送至所述储存部件，以及所述复位部件用于复位所述储存部件；以及光学镜筒，用于在所述摄像元件上形成被摄体图像，并且包括第一透镜单元、第二透镜单元和遮光部件，其中，所述第一透镜单元具有至少一个透镜，所述第二透镜单元位于所述第一透镜单元和所述摄像元件之间并且包括光轴与所述第一透镜单元的光轴相同的至少一个透镜，所述遮光部件位于所述第二透镜单元附近并且用于遮挡入射所述摄像元件的光，其中，进行控制，使得在通过接通所述摄像元件的所有行中包括的所述复位部件和所述传送部件来同时复位所述所有行中包括的所述光电转换部件和所述储存部件之后，通过断开所述传送部件而使所述光电转换部件开始进行光电转换，在经过了所设置的曝光时间之后通过同时接通所述所有行中的所述传送部件而使所述光电转换部件将所述电荷传送给所述储存部件之后，使所述遮光部件工作，以遮挡入射所述光电转换部件的光，此后，逐行顺次读取与储存在所述储存部件中的电荷相对应的电压。
本发明的优点效果
根据本发明，对摄像元件进行全行同时复位操作和全行同时传送操作，从而使得所有行的曝光时间段相互一致，此后，光学镜筒中包括的遮光部件工作以遮挡要入射至像素电路的漏光。这样，防止生成拍摄图像的失真，并且可以避免生成漏光量之间的差。
附图说明
图1是示出根据实施例的摄像设备的结构的图。
图2是示意性示出光学镜筒的功能的图。
图3是示出镜筒的断面图。
图4是示出光学镜筒中包括的光圈的图。
图5是示出光学镜筒中包括的机械快门的图。
图6是示意性示出摄像元件和模拟外围电路的结构的图。
图7是示出摄像元件中包括的像素电路的结构的图。
图8是示出卷帘快门操作中的摄像定时的图。
图9是示出全局快门操作中的摄像定时的图。
图10是示出变形例的光学镜筒的断面图。
图11是示出另一变形例的光学镜筒的断面图。
图12是示出又一变形例的光学镜筒的断面图。
图13是示出另一变形例的光学镜筒的断面图。
图14是示出摄像元件中包括的像素电路的结构的图。
具体实施方式
下面将参考附图说明本发明的实施例。注意，下述实施例仅是用作用于实现本发明的部件的例子，并且可以根据应用本发明的设备的结构或者各种条件，做出适当的修改或改变。本发明不局限于下述实施例。
第一实施例
参考图1～9，说明本发明的第一实施例。图1是示出本实施例的摄像设备的结构的图。本实施例的摄像设备可应用于具有运动图像功能的电子静态照相机和摄像机。
图1所示的摄像设备包括光学镜筒101、摄像元件102、预处理器103、信号处理器104、压缩/解压缩单元105、同步控制器106、操作单元107、图像显示单元108和图像记录单元109。光学镜筒101包括用于使来自被摄体的光会聚于摄像元件102的透镜、用于移动用于变焦操作和调焦操作的透镜的驱动机构、机械快门机构和光圈机构。在这些组件中，根据从同步控制器106所提供的控制信号驱动可移动单元。
摄像元件102是例如使用XY读取方法的CMOS图像传感器，并且根据从同步控制器106(控制部件)所提供的控制信号控制曝光的定时、读取信号的定时和复位的定时等。预处理器103包括CDS(相关双采样)电路、AGC(自动增益控制)电路和AD转换器电路，并且在同步控制器106的控制下工作。CDS电路对从摄像元件102输出的信号进行CDS处理，以消除由像素电路中包括的晶体管的阈值的变化所导致的固定模式噪声，并且进行采样和保持以使得保持良好的S/N(信号/噪声)比。此外，AGC电路进行AGC处理以控制增益，并且AD转换器电路将从CDS电路和AGC电路所提供的模拟图像信号转换成数字图像信号。
信号处理器104在同步控制器106的控制下，对被预处理器103数字化了的图像信号进行诸如白平衡控制处理、颜色校正处理、AF(自动调焦)处理和AE(自动曝光)处理等的信号处理。压缩/解压缩单元105在同步控制器106的控制下工作，并且以诸如JPEG(联合图像编码专家组)方法等的用于静止图像的预定数据格式，对从信号处理器104所提供的图像信号进行压缩编码处理。此外，压缩/解压缩单元105对从同步控制器106所提供的编码静止图像数据进行解压缩解码处理。而且，压缩/解压缩单元105能够使用例如MPEG(运动图像专家组)方法对运动图像进行压缩编码处理和解压缩解码处理。
同步控制器106包括例如CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)等，并且通过执行存储在ROM等中的程序而整体控制摄像设备的单元。操作单元107包括各种操作按键，例如快门释放按钮、操纵杆和拨盘等，并且响应于用户所进行的输入操作，向同步控制器106提供控制信号。图像显示单元108包括诸如LCD(液晶显示器)等的显示装置和用于该显示装置的接口电路等。图像显示单元108将从同步控制器106提供的图像信号转换成用于显示的视频信号，并且将该视频信号提供给显示图像的显示装置。图像记录单元109从同步控制器106接收压缩/解压缩单元105所编码了的图像数据文件，并且将该图像数据文件记录在便携式半导体存储器、光盘、HDD(硬盘驱动器)或磁盘等中。此外，图像记录单元109从记录介质读取根据从同步控制器106提供的控制信号所指定的数据，并且将该数据输出给同步控制器106。
这里，将说明这类摄像设备的基本操作。将从摄像元件102输出的图像信号顺次提供给用于对该图像信号进行CDS处理和AGC处理的预处理器103，并且AD转换器将该图像信号转换成数字图像信号。信号处理器104对从预处理器103提供的数字图像信号进行图像质量校正处理，并且通过同步控制器106，将该数字图像信号作为照相机直通图像信号提供给图像显示单元108。图像显示单元108显示照相机直通图像，并且用户在观看所显示的图像的同时调整视角。
在要拍摄和记录静止图像的情况下，当按下操作单元107中包括的快门释放按钮时，在同步控制器106的控制下，通过预处理器103从摄像元件102向信号处理器104提供一个帧的摄像信号。信号处理器104对所提供的一个帧的图像信号进行图像质量校正处理，并且将处理后的图像信号提供给压缩/解压缩单元105。压缩/解压缩单元105对所提供的图像信号进行压缩和编码，并且通过同步控制器106将作为结果获得的编码数据提供给图像记录单元109。然后，在图像记录单元109中，将与所拍摄的静止图像相对应的数据文件存储在记录介质中。
当要再现静止图像时，响应于通过操作单元107所提供的操作输入，同步控制器106从图像记录单元109的记录介质读取所选择的数据文件，并且将所读取的数据文件提供给用于进行解压缩/解码处理的压缩/解压缩单元105。通过同步控制器106将解码后的图像信号提供给图像显示单元108，然后，再现和显示该静止图像。
此外，在要拍摄和记录运动图像的情况下，当按下操作单元107中包括的快门释放按钮时，通过预处理器103从摄像元件102向信号处理器104提供连续帧的摄像信号。信号处理器104顺次处理所提供的连续帧的图像信号，并且将图像信号提供给压缩/解压缩单元105。压缩/解压缩单元105对所提供的图像信号进行压缩/编码处理，以生成运动图像的编码数据，并且将编码数据顺次提供给图像记录单元109。
当要再现运动图像时，响应于通过操作单元107所提供的操作输入，同步控制器106从图像记录单元109中包括的记录介质读取所选择的数据文件，并且将数据文件提供给用于进行解压缩/解码处理的压缩/解压缩单元105。通过同步控制器106将解码后的图像信号提供给图像显示单元108，从而再现和显示运动图像。
图2是示意性示出包括三个透镜组的光学镜筒101的功能的图。对于光轴400，被摄体401位于位置P11，第一透镜组402(第一透镜单元)位于位置P12，第二透镜组403(第二透镜单元)位于位置P13，并且第三透镜组404(第三透镜单元)位于位置P14。然后，在位置P15的成像面上形成被摄体图像405。这里，假定第一透镜组402、第二透镜组403和第三透镜组404均包括至少一个透镜。当各透镜组均包括多个透镜时，尽管同一透镜组中的透镜之间的位置关系是固定的，但是透镜组之间的相对位置关系由于变焦操作或调焦操作而改变。
此外，摄像元件102的摄像区域位于成像面P15中。
通过实线432和433所定义的区域表示从被摄体上边缘431发射至第一透镜组402的光束的范围，并且通过实线442和443所定义的区域表示从被摄体中心441发射至第一透镜组402的光束的范围。此外，通过实线452和453所定义的区域表示从被摄体下边缘451发射至第一透镜组402的光束的范围。
通过实线435和436所定义的区域表示穿过第二透镜组403、并且形成被摄体图像上端434上的图像的光束的范围。通过实线445和446所定义的区域表示穿过第二透镜组403、并且形成被摄体图像中心444上的图像的光束的范围。此外，通过实线455和456所定义的区域表示穿过第二透镜组403、并且形成被摄体图像下端454上的图像的光束的范围。
在这类透镜的关系下，在许多情况下使用第一透镜组402和第二透镜组403实现变焦功能。例如，第一透镜组402可以进行变倍功能，并且第二透镜组403可以进行用于校正成像的位置的功能。然后，由于第三透镜组404位置最靠近成像面，并且在许多情况下通常具有小直径的透镜，所以第三透镜组404具有在许多情况下要求良好的位置精度和良好的移动速度的调焦功能。此外，尽管图2未示出，但是可以将光圈(用于控制入射至摄像元件的光量的光量控制部件)设置在第一透镜组402和第二透镜组403之间。
接着说明将机械快门(用于遮挡入射摄像元件的光的部件)配置在相对于光轴400的位置P21和P27其中一处的情况。注意，这里所述的机械快门对应于从外侧向光轴闭合快门叶片的镜头快门。当机械快门位于位置P27时，并且当快门叶片开始闭合时，快门遮挡被摄体上端和被摄体下端的光束中的一部分。然而，不遮挡中心的光束。因此，周边部分的曝光时间和中心部分的曝光时间之间的差变大，因此，在被摄体图像中生成不均匀曝光。
当机械快门位于位置P24～P26其中一处时，与位置P27的情况相比，周边部分的曝光时间和中心部分的曝光时间之间的差较小。从位置P24到位置P26，不均匀曝光的程度下降，并且由于位置P26相对于调焦透镜位于成像面附近，所以位置P26可能不适当。
当机械快门位于位置P22或位置P23时，机械快门位于变焦透镜中包括的第一透镜组402和第二透镜组403之间。该位置对应于光瞳平面(傅立叶变换平面)，并且将从被摄体发射的光转换成空间频率，因此，对于从被摄体发射的光束，可以同时缩小镜头的光圈。因此，光圈位于该位置。机械快门优选位于该位置，从而使得在被摄体图像中不会生成不均匀曝光的情况下进行遮光。
当机械快门位于位置P21时，产生被摄体图像的周边部分的曝光时间和中心部分的曝光时间之间的差。此外，在许多情况下，位置最靠近被摄体的透镜直径最大，因此，机械快门位于这一位置不是合适的。注意，位置P21～P26位于透镜组其中一个的之前或之后。这是因为，假定机械快门随着为了变焦操作和调焦操作移动的透镜组而移动。此外，当各透镜组均包括多个透镜时，机械快门可以位于各透镜组中包括的透镜之间。
考虑以上所述，将说明本实施例的光学镜筒101。图3是示出镜筒101的断面图。注意，除设备500所包括的光学镜筒101以外，这里不详细说明设备500的主体。如图3所示，光学镜筒101包括被固定至设备500的固定镜筒501、第一透镜组510、用于设置第一透镜组510的第一镜筒511、第二透镜组520、用于设置第二透镜组520的第二镜筒521、包括至少一个透镜的第三透镜组530、以及用于设置第三透镜组530的第三镜筒531。此外，第二镜筒521包括光圈525(光量控制部件)和机械快门526(遮光部件)。
这里，第一镜筒511相对于第二镜筒521可在光轴的方向上移动。此外，第二镜筒521相对于固定镜筒501可在光轴的方向上移动。而且，第三镜筒531相对于固定镜筒501可在光轴的方向上移动。例如，在第二镜筒521的内侧形成螺旋槽，并且在第一镜筒511的外侧设置该槽的引导销。
然后，当通过驱动变换单元514转动第一镜筒511时，第一镜筒511的引导销沿着在第二镜筒521内侧所形成的槽移动，其中，驱动变换单元514包括从设备500的主体延伸的驱动轴513和齿轮。结果，第一镜筒511相对于第二镜筒521在光轴的方向上移动。类似地，当通过驱动变换单元524驱动第二镜筒521时，第二镜筒521相对于固定镜筒501在光轴的方向上移动，其中，驱动变换单元524包括从设备500的主体延伸的驱动轴523和齿轮。此外，类似地，当通过驱动变换单元534驱动第三镜筒531时，第三镜筒531相对于固定镜筒501在光轴的方向上移动，其中，驱动变换单元534包括从设备500的主体延伸的驱动轴533和齿轮。
这里，即使当使用从同步控制器106延伸的控制线代替驱动轴并且使用电动机代替驱动变换单元来作为用于转动第一镜筒511、第二镜筒521和第三镜筒531的方法时，也可以进行相同操作。如上所述，由于透镜组可移动，所以，类似地于图2，第一透镜组510和第二透镜组520实现变焦功能，并且第三透镜组530实现调焦功能。
图4是示出图3所示的光圈525的图。光圈525对应于被配置成光圈叶片801～803相互组合并且开口804的直径连续改变的可变光圈(iris aperture)。因此，连续控制光量。尽管开口804理想地是圆形，但是开口804具有与所使用的光圈叶片的数量相对应的许多角。尽管在本实施例中说明使用三个光圈叶片的情况，但是在适当的情况下可以使用具有更少数量的光圈叶片的光圈。
图5是示出图3所示的机械快门526的图。机械快门526可以使用快门叶片911和921遮挡入射成像面的光。在图5中，可以分别以转动轴912和922为轴，转动快门叶片911和921。此外，快门叶片911和921分别具有导孔913和923，并且设置可以在垂直方向上移动的传动销(drive pin)931以穿过这两个导孔。导孔913和923的越下面的部分，转动轴912和922分别与导孔913和923之间的距离越远。当传动销931向上移动时，开口部941闭合以遮挡光，而当传动销931向下移动时，开口部941开放。
图6是示意性示出摄像元件102和模拟外围电路的结构的图。本实施例的摄像元件102(图像传感器)包括半导体基板200，其中，半导体基板200包括其上配置的以下各种组件。也就是说，设置有像素单元(摄像区域)210、恒流单元220、序列信号处理器230、垂直选择单元240、水平选择单元250、水平信号线260、输出处理器270和TG(时序生成器)280。像素单元210包括以矩阵形式配置的许多像素，并且各像素包括下面将参考图7所述的像素电路。
像素单元210通过下面说明的用于各个像素列的垂直信号线而将图像信号输出给序列信号处理器230。在恒流单元220中，对于各个像素列设置恒流源，以向像素提供偏置电流。垂直选择单元240逐行选择像素单元210的像素，并且控制驱动对像素的复位操作和读取操作。序列信号处理器230通过垂直信号线逐行接收像素的信号，对各行进行预定信号处理，并且临时存储该信号。例如，适当进行CDS处理、AGC处理和AD转换处理。
水平选择单元250选择序列信号处理器230的各信号，并且将该信号提供给水平信号线260。输出处理器270对从水平信号线260所提供的信号进行预定处理，并且输出该信号。输出处理器270包括例如增益控制电路和颜色处理电路。注意，可以代替序列信号处理器230，通过输出处理器270进行AD转换。TG 280在同步控制器106的控制下，输出用于操作各种单元所需的各种类型的脉冲信号。
图7是示出摄像元件102的像素单元210中包括的像素310之一的电路结构的图。如图7所示，各像素310均包括光电二极管PD11、传送晶体管M12、放大晶体管M13、选择晶体管M14和复位晶体管M15。注意，晶体管对应于n沟道MOSFET(MOS场效应晶体管)。此外，行选择信号线211、传送信号线212和复位信号线213分别与选择晶体管M14的栅极、传送晶体管M12的栅极和复位晶体管M15的栅极连接。这些信号线在水平方向上延伸，并且同时驱动同一行中所包括的像素。这样，可以控制行顺次操作型卷帘快门的操作和全行同时操作型全局快门的操作。此外，垂直信号线214与选择晶体管M14的源极连接，并且垂直信号线214的一个端部通过恒流源215与地连接。
光电二极管PD11(光电转换部件)进行光电转换以生成电荷并储存电荷。光电二极管PD11的P侧接地，并且其N侧与传送晶体管M12的源极连接。当接通传送晶体管M12(传送部件)时，将光电二极管PD11的电荷传送至FD216(储存部件)。FD216具有用于储存电荷的寄生电容器C16。放大晶体管M13的漏极具有电源电压Vdd，并且放大晶体管M13的栅极与FD 216连接。放大晶体管M13将FD 216的电压转换成电信号。
使用选择晶体管M14选择对于各个行要读取信号的像素。选择晶体管M14的漏极与放大晶体管M13的源极连接，并且该源极与垂直信号线214连接。当接通选择晶体管M14时，放大晶体管M13和恒流源215构成源极跟随器，因此，将与FD 216的电压相对应的电压提供给垂直信号线214。复位晶体管M15的漏极具有电源电压Vdd，并且复位晶体管M15的源极与FD 216连接。当接通复位晶体管M15(复位部件)时，将FD 216的电压复位成电源电压VDd。
下面将说明像素单元210的基本操作的例子。在该电路中，可以进行两种类型的电子快门操作，即卷帘快门操作和全局快门操作。
卷帘快门操作的控制
首先，如果机械快门526已经闭合，则开放机械快门526。然后，使用要设置的曝光时间计算复位时间。当到达了所计算出的复位时间时，针对像素单元210的读取开始行中所包括的像素，设置复位信号线213具有高电位，从而接通复位晶体管M15。接着，设置传送信号线212具有高电位，从而接通传送晶体管M12。这样，复位FD 216和光电二极管PD11。然后，设置传送信号线212具有低电位，从而断开传送晶体管M12。这样，开始光电二极管PD11的曝光。接着，设置复位信号线213具有低电位，从而断开复位晶体管M15。
此后，在紧挨在终止曝光之前，设置开始行的复位信号线213具有高电位，并且接通复位晶体管M15，从而设置FD 216具有电源电压Vdd。在这种状态下，设置开始行的行选择信号线211具有高电位，而且接通选择晶体管M14，此后，设置复位信号线213具有低电位，从而断开复位晶体管M15。这样，向垂直信号线214输出与FD 216的电压相对应的复位电压。
接着，设置传送信号线212具有高电位，并且接通传送晶体管M12，从而将在光电二极管PD 11中生成的信号电荷提供给FD216。然后，设置传送信号线212具有低电位，并且断开传送晶体管M12，从而终止曝光。然后，向垂直信号线214输出与相加了提供给FD 216的信号电荷的电压成比例的信号电荷电压。这里，通过从输出给垂直信号线214的信号电荷电压减去复位电压来获得信号电压，并且通过利用例如序列信号处理器230对相应列所进行的CDS处理来提取信号电压。然后，通过水平选择单元250顺次选择各个列，从而使得输出一个行，即开始行的像素信号。
然后，在设置开始行的行选择信号线211具有低电位，断开选择晶体管M14，并且到达了所计算出的复位时间之后，接通复位晶体管M15和传送晶体管M12。然后，在断开复位晶体管M15和传送晶体管M12之后，开始下一曝光。与水平同步信号同步，从开始行开始以延迟方式逐行进行上述操作，从而输出各个行的像素信号。因此，逐行变换各个行的曝光时间。
图8是示出该卷帘快门操作中的摄像定时的图。对于监视时的图像显示和动画记录，使用卷帘快门操作。当机械快门526闭合时，开放机械快门526。此外，根据摄像条件预先设置光圈525的开放量。
在图8中，读取开始行位于上方，读取结束行位于下方，并且“Vread”表示读取方向。首先，根据要设置的曝光时间，计算复位开始时间t11。然后，在从时刻t11～时刻t12的复位操作时间段，从读取开始行开始到读取结束行(如图8中的附图标记11所示)，逐行进行上述像素复位操作。
接着，在复位了读取开始行并且经过了曝光时间段之后，在时刻t13，开始上述像素读取操作。然后，在从时刻t13～时刻t14的操作时间段，从读取开始行开始到读取结束行(如图8中的附图标记41所示)，逐行输出像素信号。
此外，在下一复位开始时间t15开始下一复位操作时间段(如图8中的附图标记13所示)，并且在下一读取开始时间t16开始下一读取时间段(如图8中的附图标记43所示)。注意，在时刻t10终止前一读取操作时间段(如图8中的附图标记42所示)。
如上所述，由于在将从时刻t13到时刻t16的时间段确定为一个周期的同时，进行同步控制，所以实现了监视时的图像显示和动画记录。
全局快门操作的控制
首先，如果机械快门526已经闭合，则开放机械快门526。接着，根据要设置的曝光时间计算复位时间。当到达了所计算出的复位时间时，在像素单元210的所有行中，设置复位信号线213具有高电位，并且接通复位晶体管M15，此后，设置传送信号线212具有高电位，并且接通传送晶体管M12。这样，复位所有像素(所有行)中所包括的FD 216和光电二极管PD11。随后，在所有行中，设置传送信号线212具有低电位，并且断开传送晶体管M12，从而开始所有像素中所包括的光电二极管PD11的曝光。接着，设置所有行的复位信号线213具有低电位，并且断开复位晶体管M15。
此后，在紧挨在终止曝光之前，设置所有行的复位信号线213具有高电位，并且接通复位晶体管M15，从而设置FD 216具有电源电压Vdd。接着，设置所有行的复位信号线213具有低电位，并且断开复位晶体管M15。随后，同时设置所有行的传送信号线212具有高电位，并且接通传送晶体管M12，从而将在所有像素的光电二极管PD11中所生成的信号电荷提供给FD216。然后，设置所有行的传送信号线212具有低电位，并且断开传送晶体管M12，从而终止曝光，并且所有像素的FD 216储存所提供的信号电荷。在这种状态下，机械快门526(遮光部件)工作，从而遮挡入射所有像素的光。然后，在终止遮光操作之后，开始像素读取操作。
首先，对于像素单元210的读取开始行中所包括的像素，设置行选择信号线211具有高电位，并且接通选择晶体管M14，从而向垂直信号线214输出与相加了提供给FD 216的信号电荷的电压成比例的信号电荷电压。接着，设置开始行的复位信号线213具有高电位，并且接通复位晶体管M15，从而设置FD 216具有电源电压Vdd。在这种状态下，设置开始行的复位信号线213具有低电位，并且断开复位晶体管M15，从而将与此时的FD216的电压相对应的复位电压提供给垂直信号线214。此后，设置开始行的行选择信号线211具有低电位，并且断开选择晶体管M14。这里，通过从输出给垂直信号线214的信号电荷电压减去复位电压而获得信号电压。通过利用例如序列信号处理器230对相应列所进行的CDS处理来提取信号电压。然后，通过水平选择单元250顺次选择各个列，从而输出一个行，即开始行的像素信号。
与水平同步信号同步，从开始行开始以延迟方式逐行进行上述读取操作，从而顺次输出各个行的像素信号。因此，逐行变换各个行的读取时间段。
图9是示出全局快门操作中的定时的图。对于静止图像记录使用全局快门操作。如果机械快门526已经闭合，则开放机械快门526。此外，根据摄像条件预先设置光圈525的开放量。
在图9中，读取开始行位于上方，读取结束行位于下方，并且“Vread”表示读取方向。首先，根据所设置的曝光时间，计算复位时间t1。然后，在复位时间t1(如图9中的附图标记10所示)，进行上述全行同时复位操作。
接着，在经过了从复位时间t1开始的所设置的曝光时间段之后，在时刻t2，进行上述全行同时传送操作(如图9中的附图标记20所示)。由于即使在进行全行同时传送操作之后，也继续向FD 216的漏光，所以机械快门526在时刻t3进行遮光操作(如图9中的附图标记31所示)。图9所示的阴影部分91表示在进行全行同时传送操作之后向所有像素(所有行)的漏光的状态。这里，在图3所示的光学镜筒101中，由于机械快门526位于变焦透镜所包括的第一透镜组510和第二透镜组520之间，所以可以同时遮挡入射至所有像素的光。因此，在时刻t3，可以防止向所有像素的漏光。
然后，在完成遮光之后，开始上述像素读取操作。在从时刻t5到时刻t6的读取操作时间段中，从读取开始行到读取结束行，逐行输出像素信号(如图9中的附图标记40所示)。
如上所述，在本实施例中，通过进行包括全行同时复位操作和全行同时传送操作的全局快门操作，可以解决以倾斜状态拍摄运动被摄体这一问题。此外，由于变焦透镜包括机械快门，所以均等地抑制向所有像素的漏光的水平，因此防止不均匀漏光。尽管将机械快门526包括在第二镜筒521中，但是可以将机械快门526包括在与图2所示的位置P22相对应的第一镜筒511中，只要机械快门526位于第一透镜组510和第二透镜组520之间即可。
注意，在要拍摄静止图像的情况下，当曝光时间相对长，例如，0.1秒以上时，并且当拍摄运动被摄体时，图像模糊。在这种情况下，即使在进行使用卷帘快门方法的电子快门操作时，由电子快门操作所引起的拍摄图像的失真对图像质量的影响也是可以忽略的。因此，仅当按下快门释放按钮、并且通过信号处理器104或同步控制器106所计算出的曝光时间小于特定值时，才如图9所示，组合使用全局快门操作和机械快门来控制摄像。此外，在其它情况下，可以使用如图8所示的卷帘快门操作来进行摄像控制。这样，抑制机械快门的不必要的操作，并且可以降低功耗。
接着将说明本实施例的变形例。图10是本实施例的光学镜筒101的变形例。第二镜筒521的结构与图3所示的不同，而其它结构与图3所示的相同。在图10中，机械快门527位于第二透镜组520和第三透镜组530之间。也就是说，机械快门527相对于第二透镜组520位于第一透镜组510的相对侧。
这里，机械快门527位于图2所示的位置P24。根据参考图2的考虑，在该位置，生成周边部分的曝光时间和中心部分的曝光时间之间的差，虽然该差小于在位置P27的差。
然而，在本实施例中，在完成全局快门操作中所包括的全行同时传送操作20之后，进行机械快门的遮光操作31。因此，不是针对被摄体的遮光，而是针对漏光的遮光进行遮光操作31。因此，由于不会生成被摄体图像的曝光的不均匀，而是轻微生成漏光的不均匀，所以对图像的影响是可忽略的。此外，尽管在图10中机械快门527包括在第二镜筒521中，但是，由于仅对于小于针对曝光的遮光的针对漏光的遮光，使用机械快门，所以机械快门527可以包括在与图2所示的位置P25相对应的第三镜筒531中。
图11是本实施例的光学镜筒101的另一变形例。如图11所示，光学镜筒101被设置在摄像设备600的主体上，并且包括第一镜筒611、第二镜筒621和第三镜筒631，其中，第一镜筒611包括第一透镜组610，第二镜筒621包括第二透镜组620，第三镜筒631包括第三透镜组630。将第二镜筒621固定至摄像设备600。
此外，第二镜筒621包括用作光量控制部件的光圈625和用作遮光部件的机械快门626。这里，通过包括驱动轴613和齿轮的驱动变换单元614，可以相对于第二镜筒621，在光轴的方向上移动第一镜筒611。
将图11所示的光学镜筒101配置成具有可伸缩结构的单焦点透镜。当没有接通摄像设备的电源时，将第一镜筒611容纳在第二镜筒621中，从而使得整个摄像设备的厚度减小。
在摄像设备工作时，从第二镜筒621伸出第一镜筒611，第一透镜组610和第二透镜组620构成成像透镜，并且第三透镜组630用作调焦透镜。另外，在图11所示的光学镜筒101中，由于机械快门626位于第一透镜组610和第二透镜组620之间的光瞳平面，所以可以防止漏光的不均匀。此外，机械快门626可以包括在与图2所示的位置P22相对应的第一镜筒611中。而且，考虑使机械快门626用于遮挡漏光，机械快门626可以包括在与图2所示的位置P24相对应的第二镜筒621中，或者可以包括在与图2所示的位置P25相对应的第三镜筒631中。
图12是示出本实施例的光学镜筒101的又一变形例的图。如图12所示，光学镜筒101包括第一镜筒711、第二镜筒721和第三镜筒741。第一镜筒711包括第一透镜组710和第三透镜组730，第二镜筒721包括第二透镜组720，并且第三镜筒741包括第四透镜组740。将第一镜筒711固定至摄像设备700的主体。
此外，第二镜筒721包括用作光量控制部件的光圈725，并且第一镜筒711包括用作遮光部件的机械快门736。注意，机械快门736位于包括在第二镜筒721中的第二透镜组720和包括在第一镜筒711中的第三透镜组730之间。这里，通过包括驱动轴723和齿轮的驱动变换单元724，可以相对于第一镜筒711，在光轴的方向上移动第二镜筒721。此外，通过包括驱动轴743和齿轮的驱动变换单元744，可以相对于第一镜筒711，在光轴的方向上移动第三镜筒741。
将图12所示的光学镜筒101配置成用作为包括四个组的变焦透镜。第一透镜组710、第二透镜组720和第三透镜组730构成变焦透镜，并且第四透镜组740对应于调焦透镜。注意，通过凹透镜构成用作变倍透镜的第二透镜组720。另外，在图12所示的光学镜筒101中，由于机械快门736位于第二透镜组720和第三透镜组730之间的光瞳平面，所以可以防止漏光的不均匀。
而且，可以使机械快门736位于第一镜筒711或第二镜筒721中的第一透镜组710和第二透镜组720之间。可选地，可以使机械快门736位于第二镜筒721或第一镜筒711中的第二透镜组720和第三透镜组730之间。另外，考虑使机械快门736用于遮挡漏光，可以使机械快门736位于第一镜筒711或第三镜筒741中的第三透镜组730和第四透镜组740之间。
第二实施例
除图1～9及图11和12，还参考图13，说明根据本发明第二实施例的摄像设备。注意，在本实施例中，摄像设备的基本结构和基本操作以及摄像元件的基本结构和基本操作与第一实施例的相同，因此，使用相同附图和相同附图标记进行说明。图13是示出本实施例的光学镜筒101的图。这里，除第二镜筒521包括光圈快门528以外，光学镜筒101的结构与图3所示的相同。
接着参考图4说明用于实现光圈快门528的方法。在图4中，通过相互组合三个光圈叶片801、802和803构成可变光圈。例如，可以在光圈叶片闭合的方向上设置诸如弹簧等的弹性构件，并且通过电动机控制开放方向上的移动，从而光圈叶片具有与快门操作连动地高速闭合的功能。可选地，光圈叶片中的一个可以具有独立高速闭合的功能。
此外，参考图5说明用于实现光圈快门528的另一方法。在图5中，快门叶片911和921构成机械快门。开放部941可以通过控制传动销931不仅停止在开放位置和闭合位置，而且还停止在开放位置和闭合位置之间的位置，从而用作光圈的开放。也就是说，提供用于控制入射摄像元件的光量的功能。
显然，即使当将参考图4和5所述的光圈快门528应用在图13所示的光学镜筒101中时，也可以进行参考图7和9所述的全局快门操作。
如上所述，在本实施例中，通过包括全行同时复位操作和全行同时传送操作的全局快门操作，解决以倾斜状态拍摄运动被摄体这一问题。另外，由于光圈快门包括在变焦透镜中，所以可以均等地抑制向所有像素的漏光的水平，因此可以防止漏光的不均匀。
此外，在第一实施例中，如图3所示，由于将光圈525和机械快门526两者均配置在第一透镜组510和第二透镜组520之间，所以第一透镜组510和第二透镜组520的移动范围有限。另一方面，在本实施例中，由于一体形成光圈和机械快门，所以可以解决透镜组的移动范围有限这一问题，另外，可以实现摄像设备的小型化和简单化。
而且，尽管本实施例的光圈快门528包括在第二镜筒521中，但是光圈快门528可以包括在与图2所示的位置P22相对应的第一镜筒511中，只要光圈快门528位于第一透镜组510和第二透镜组520之间即可。此外，本实施例的光圈快门528可应用于图3、11和12。
第三实施例
除图1～13，还参考图14，说明根据本发明第三实施例的摄像设备。注意，在本实施例中，摄像设备的基本结构和基本操作以及摄像元件的基本结构和基本操作与第一和第二实施例的相同，因此对于其的说明，使用相同的附图和相同的附图标记。
图14是示出根据本实施例配置在图6所示的像素单元210中的像素320之一的电路结构的图。除代替传送晶体管M12和传送信号线212，设置了电荷传送元件M17、用于对电荷传送元件M17进行传送控制的像素传送信号线217、像素储存信号线218和FD传送信号线219以外，该结构与图7所示的相同。
接着说明电荷传送元件M17的操作。电荷传送元件M17包括传送栅极G1、G2和G3，并且传送栅极G1、G2和G3控制相应的传送沟道的储存状态和势垒状态(非储存状态)。这类电荷传送元件的例子包括CCD传感器。在传送栅极G1、G2和G3的控制下，当像素传送信号线217、像素储存信号线218、FD传送信号线219处于高电位状态时，进入与接通晶体管的状态相对应的电荷储存状态。此外，当它们处于低电位状态时，进入与断开晶体管的状态相对应的势垒状态(非储存状态)。
然后，当与传送栅极G1、G2和G3相对应的传送沟道按照预定顺序进入储存状态或势垒状态(非储存状态)时，可以将信号电荷从光电二极管PD11传送至FD216。此外，使与传送栅极G1和G3相对应的传送沟道处于势垒状态(非储存状态)，并且使传送栅极G2的传送沟道处于储存状态，从而传送栅极G2的传送沟道可以独立储存电荷。
这里参考图8说明使用图14所示的像素320进行卷帘快门操作的情况下的摄像定时。首先，基于要设置的曝光时间计算复位开始时间t11。
然后，在从时刻t11到时刻t12的复位操作时间段，从像素单元210的读取开始行到读取结束行，逐行进行像素复位操作(如图8中的附图标记11所示)。如下进行逐行像素复位操作。首先，设置复位信号线213具有高电位，并且接通复位晶体管M15。此后，设置像素传送信号线217、像素储存信号线218和FD传送信号线219具有高电位，并且使电荷传送元件M17的所有传送沟道处于储存状态。由于使电荷传送元件M17的所有传送沟道都处于接通(on)状态，所以可以将光电二极管PD11的电荷传送至FD 216，并且复位光电二极管PD11。
随后，依次设置像素传送信号线217、像素储存信号线218和FD传送信号线219具有低电位，并且使电荷传送元件M17的传送沟道处于势垒状态(非储存状态)。这样，开始光电二极管PD11的曝光。注意，依次设置像素传送信号线217、像素储存信号线218和FD传送信号线219具有低电位，以将保持在电荷传送元件M17的传送沟道中的电荷可靠地传送至FD 216。最后，设置复位信号线213具有低电位，并且断开复位晶体管M15。如上所述进行像素的复位操作。
接着，在复位了读取开始行并且经过了曝光时间段之后，在时刻t13，开始像素读取操作。然后，在从时刻t13到时刻t14的操作时间段中，从像素单元210的读取开始行到读取结束行(如图8中的附图标记41所示)，逐行输出像素信号。如下进行逐行像素读取操作。首先，在紧接着终止曝光之后，设置复位信号线213具有高电位，并且接通复位晶体管M15，从而设置FD216具有电源电压Vdd。在这种状态下，设置行选择信号线211具有高电位，接通选择晶体管M14，设置复位信号线213具有低电位，此后，断开复位晶体管M15，从而将与此时的FD 216的电压相对应的复位电压输出给垂直信号线214。
接着设置像素传送信号线217、像素储存信号线218和FD传送信号线219具有高电位，并且使电荷传送元件M17的传送沟道处于储存状态，从而将光电二极管PD11中所生成的信号电荷传送给FD 216。随后，依次设置像素传送信号线217、像素储存信号线218和FD传送信号线219具有低电位，并且使电荷传送元件M17的传送沟道处于势垒状态(非储存状态)。这样，终止曝光，并且向垂直信号线214输出与相加了传送给FD 216的信号电荷的电压成比例的信号电荷电压。
这里，通过从输出给垂直信号线214的信号电荷电压减去复位电压而获得信号电压，并且通过例如利用序列信号处理器230对相应列所进行的CDS处理来提取信号电压。然后，通过水平选择单元250顺次选择各个列，并且输出一行的像素信号。最后，设置行选择信号线211具有低电位，并且断开选择晶体管M14。如上所述进行像素读取操作。
此外，在下一复位开始时间t15开始下一复位操作时间段(如图8中的附图标记13所示)，并且在下一读取开始时间t16开始下一读取操作时间段(如图8中的附图标记43所示)。注意，直到时刻t10之前的时间段对应于前一读取操作时间段(如图8中的附图标记42所示)。如上所述，由于在将从时刻t13到时刻t16的时间段确定为一个周期的同时进行同步控制，所以实现监视时的图像显示和动画记录。
接着参考图9说明使用图14所示的像素320进行全局快门操作的情况下的摄像定时。首先，基于要设置的曝光时间计算复位时间t1。然后，在复位时间t1进行全行同时复位操作(如图9中的附图标记10所示)。如下执行全行同时复位操作。首先，设置所有行的复位信号线213具有高电位，并且接通复位晶体管M15。随后，设置所有行的像素传送信号线217、所有行的像素储存信号线218和所有行的FD传送信号线219具有高电位，并且使电荷传送元件M17的传送沟道处于储存状态。由于电荷传送元件M17的传送沟道处于接通状态，所以将光电二极管PD11的电荷传送给FD 216，并且复位所有像素的光电二极管PD11。
随后，依次设置所有行的像素传送信号线217、所有行的像素储存信号线218和所有行的FD传送信号线219具有低电位，并且使电荷传送元件M17的传送沟道处于势垒状态(非储存状态)。这样，开始光电二极管PD11的曝光。依次设置像素传送信号线217、像素储存信号线218和FD传送信号线219具有低电位，以将保持在电荷传送元件M17的传送沟道中的电荷可靠地提供给FD 216。最后，设置复位信号线213具有低电位，并且断开复位晶体管M15。如上所述进行全行同时复位操作。
在经过了从复位时间t1开始的曝光时间段之后，在时刻t2，进行全行同时传送操作(如图9中的附图标记20所示)。首先，设置所有行的像素传送信号线217和所有行的像素储存信号线218具有高电位，并且使与电荷传送元件M17的传送栅极G1和G2相对应的传送沟道处于储存状态。这里，FD传送信号线219仍具有低电位，因此，与传送栅极G3相对应的传送沟道处于势垒状态(非储存状态)。因此，将所有像素的光电二极管PD11中所生成的信号电荷提供给与栅极G1和G2相对应的传送沟道。
接着，设置所有行的像素传送信号线217具有低电位，从而使与电荷传送元件M17的传送栅极G1相对应的传送沟道处于势垒状态(非储存状态)。这样，终止曝光，将储存在与传送栅极G1相对应的传送沟道中的信号电荷提供给与传送栅极G2相对应的传送沟道，并且将在所有像素的光电二极管PD11中所生成的信号电荷储存在与所有像素的传送栅极G2相对应的传送沟道中。如上所述进行全行同时传送操作。
即使在进行全行同时传送操作之后，继续向FD 216漏光。因此，在时刻t3，机械快门526进行遮光操作(如图9中的附图标记31所示)。图9所示的阴影部分91表示进行全行同时传送操作之后向所有像素(所有行)的漏光的状态。这里，在图3所示的光学镜筒101中，由于机械快门526位于变焦透镜中所包括的第一透镜组510和第二透镜组520之间，所以可以同时遮挡入射所有像素的光。因此，在时刻t3，可以防止向所有像素的漏光。
然后，在完成遮光之后，开始像素读取操作。在从时刻t5到时刻t6的读取操作时间段，从读取开始行到读取结束行，逐行输出像素信号(如图9中的附图标记40所示)。如下进行逐行像素读取操作。首先，设置复位信号线213具有高电位，并且接通复位晶体管M15，从而设置FD 216具有电源电压Vdd。在这种状态下，设置行选择信号线211具有高电位，并且接通选择晶体管M14。此后，设置复位信号线213具有低电位，并且断开复位晶体管M15。这样，将与此时的FD 216的电压相对应的复位电压输出给垂直信号线214。
接着，设置FD传送信号线219具有高电位，并且使与电荷传送元件M17的传送栅极G3相对应的传送沟道处于储存状态，从而将储存在与传送栅极G2相对应的传送沟道中的信号电荷提供给FD 216。随后，依次设置像素储存信号线218和FD传送信号线219具有低电位，从而使得电荷传送元件M17的所有传送沟道处于势垒状态(非储存状态)。这样，向垂直信号线214输出与相加了传送给FD 216的信号电荷的电压成比例的信号电荷电压。
这里，通过从输出给垂直信号线214的信号电荷电压减去复位电压而获得信号电压。例如，通过利用序列信号处理器230对相应列所进行的CDS处理来提取信号电压。然后，通过水平选择单元250顺次选择各个列，并且输出一行的像素信号。最后，设置行选择信号线211具有低电位，并且断开选择晶体管M14。
如上所述进行像素读取操作。
如上所述，在本实施例中，通过包括全行同时复位操作和全行同时传送操作的全局快门操作，解决以倾斜状态拍摄运动被摄体这一问题。另外，由于光圈快门包括在变焦透镜中，所以可以均等地抑制向所有像素的漏光的水平，因此可以抑制漏光的不均匀。
此外，在第一实施例中，在全局快门操作中所进行的从图7所示的像素310读取复位电压和信号电荷电压的顺序不同于在卷帘快门操作中所进行的顺序。在卷帘快门操作中，当要读取像素时，在向垂直信号线214输出相加了信号电荷的信号电荷电压的同时，向垂直信号线214输出复位电压。因此，可以减去在读取信号电荷电压时所获得的复位电压。然而，当在第一实施例的全局快门操作中进行从像素310的读取时，在向垂直信号线214输出信号电荷电压之后，复位FD 216，并且向垂直信号线214提供复位电压。因此，由于复位时的电源电压Vdd的噪声的影响，可能获得不同于在读取信号电荷电压之前所获得的复位电压的电压。在这种情况下，在通过从信号电荷电压减去复位电压所获得的信号电压中包括噪声。
因此，在本实施例中，在像素320的光电二极管和FD之间设置可以临时储存信号电荷的电荷传送元件。这样，全局快门操作中的复位电压和信号电荷电压的读取的顺序可以与卷帘快门操作中的相同。因此，在从信号电荷电压减去复位信号时，可以获得可靠的信号电压。此外，显然，包括本实施例的电荷传送元件的像素不仅可应用于图3所示的光学镜筒，而且还可应用于图10～13所示的光学镜筒。
附图标记列表
101光学镜筒
102摄像元件
106同步控制器
510第一透镜组
520第二透镜组
525光圈
526机械快门

Claims (6)

1.一种摄像设备，其特征在于，包括：
摄像元件，其包括以矩阵形式配置的多个像素，其中，各个像素均包括光电转换部件、第一储存部件、第二储存部件、第一传送部件、第二传送部件和复位部件，所述光电转换部件用于通过光电转换来生成与入射光量相应的电荷，所述第一储存部件用于储存所述光电转换部件所生成的电荷，所述第二储存部件设置在所述第一储存部件和所述光电转换部件之间并且用于储存电荷，所述第一传送部件用于将电荷从所述光电转换部件传送至所述第二储存部件，所述第二传送部件用于将电荷从所述第二储存部件传送至所述第一储存部件，以及所述复位部件用于复位所述第一储存部件和所述第二储存部件；
光学镜筒，用于在所述摄像元件上形成被摄体图像，并且包括第一透镜单元、第二透镜单元和遮光部件，其中，所述第一透镜单元具有至少一个透镜，所述第二透镜单元位于所述第一透镜单元和所述摄像元件之间并且包括光轴与所述第一透镜单元的光轴相同的至少一个透镜，所述遮光部件位于所述第二透镜单元附近并且通过从外侧向所述光轴闭合所述遮光部件来遮挡入射所述摄像元件的光；以及
控制部件，用于进行控制，使得在通过接通所述摄像元件的所有行中包括的所述复位部件、所述第一传送部件和所述第二传送部件来同时复位所述所有行中包括的所述光电转换部件、所述第一储存部件和所述第二储存部件之后，通过断开所述第一传送部件和所述第二传送部件而使所述光电转换部件开始进行光电转换，在经过了所设置的曝光时间之后通过同时接通所述所有行中的所述第一传送部件而使所述光电转换部件将电荷传送给所述第二储存部件之后，使所述遮光部件工作，以遮挡入射各个像素的光，此后，通过接通所述第二传送部件来将储存在所述第二储存部件中的电荷逐行传送给所述第一储存部件，并且顺次读取与储存在所述第一储存部件中的电荷相对应的电压。
2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，
所述遮光部件设置在所述第一透镜单元和所述第二透镜单元之间。
3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，
所述遮光部件位于所述第二透镜单元和所述摄像元件之间。
4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括：
光量控制部件，用于控制入射所述摄像元件的光量。
5.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，
所述遮光部件具有用于控制入射所述摄像元件的光量的功能。
6.一种用于控制摄像设备的方法，所述摄像设备包括：
摄像元件，其包括以矩阵形式配置的多个像素，其中，各个像素均包括光电转换部件、第一储存部件、第二储存部件、第一传送部件、第二传送部件和复位部件，所述光电转换部件用于通过光电转换来生成与入射光量相应的电荷，所述第一储存部件用于储存所述光电转换部件所生成的电荷，所述第二储存部件设置在所述第一储存部件和所述光电转换部件之间并且用于储存电荷，所述第一传送部件用于将电荷从所述光电转换部件传送至所述第二储存部件，所述第二传送部件用于将电荷从所述第二储存部件传送至所述第一储存部件，以及所述复位部件用于复位所述第一储存部件和所述第二储存部件；以及
光学镜筒，用于在所述摄像元件上形成被摄体图像，并且包括第一透镜单元、第二透镜单元和遮光部件，其中，所述第一透镜单元具有至少一个透镜，所述第二透镜单元位于所述第一透镜单元和所述摄像元件之间并且包括光轴与所述第一透镜单元的光轴相同的至少一个透镜，所述遮光部件位于所述第二透镜单元附近并且通过从外侧向所述光轴闭合所述遮光部件来遮挡入射所述摄像元件的光，
其特征在于，所述方法包括：进行控制，使得在通过接通所述摄像元件的所有行中包括的所述复位部件、所述第一传送部件和所述第二传送部件来同时复位所述所有行中包括的所述光电转换部件、所述第一储存部件和所述第二储存部件之后，通过断开所述第一传送部件和所述第二传送部件而使所述光电转换部件开始进行光电转换，在经过了所设置的曝光时间之后通过同时接通所述所有行中的所述第一传送部件而使所述光电转换部件将电荷传送给所述第二储存部件之后，使所述遮光部件工作，以遮挡入射各个像素的光，此后，通过接通所述第二传送部件来将储存在所述第二储存部件中的电荷逐行传送给所述第一储存部件，并且顺次读取与储存在所述第一储存部件中的电荷相对应的电压。
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