摄像设备、摄像系统和摄像设备的驱动方法技术方案

本发明专利技术提供一种摄像设备、摄像系统和摄像设备的驱动方法。提供一种被构造为在确保电荷累积的同步性的同时在抑制光源的闪烁状态的影响的情况下获取图像的摄像设备。对于按多行布置的多个像素，摄像设备在相同的定时间歇地接通第一传输开关，以将电荷从光电转换单元多次传输到保持单元。摄像设备按行依次接通多个像素的第二传输开关，以将多次传输到保持单元且由保持单元保持的电荷按行传输到放大单元。

【技术实现步骤摘要】
摄像设备、摄像系统和摄像设备的驱动方法
本专利技术涉及一种摄像设备、摄像系统和该摄像设备的驱动方法。
技术介绍
近年来，已经广泛使用包括适于低功耗和高速读出的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的数字摄像机、数字照相机和其他摄像装置。当被摄体正相对于摄像装置移动时，如果没有在同一定时执行摄像区域内的曝光，则电荷累积时间对于各条扫描线不同，并且被记录的被摄体可能会包含失真。已经提出了这样一种构造，其中，在同一定时针对所有像素控制曝光的开始和结束(称为全局电子快门)，以确保电荷累积的同步性(参见国际未审专利申请第11/043432号)。尽管用于交通信号灯和电子公告牌的一些发光二极管(LED)光源和荧光光源似乎以对于人眼恒定的亮度而照亮，但是这些光源实际上正与商用电源的频率同步地高频闪烁。此外，在以直流(DC)电力操作的一些光源中，基于诸如脉冲宽度调制(PWM)的脉冲驱动方法来控制辉度，以抑制电流消耗并控制亮度。当在这样的光源下以短曝光时间拍摄图像时，静止图像可能被拍摄得如同光源未点亮，并且由于改变帧间图像的辉度值，运动图像可能被拍摄得如同光源频繁闪烁。当在与光源的点亮周期相比较短的曝光时间中拍摄图像时，可能出现诸如画面闪烁(其中，在具有均匀的亮度的摄像场景中辉度针对各帧而改变)和线闪烁(其中，明暗部分周期性地出现在摄像画面中)的现象。
技术实现思路
本专利技术涉及一种能够在确保电荷累积的同步性的同时、在抑制光源的闪烁状态的影响的情况下拍摄图像的摄像设备，并且还涉及一种摄像系统和该摄像设备的驱动方法。根据本专利技术的一方面，一种摄像设备包括：多个像素，所述多个像素中的各个像素包括被构造为累积由入射光生成的电荷的光电转换单元、被构造为保持电荷的保持单元、被构造为输出基于电荷的信号的放大单元、被构造为将电荷从所述光电转换单元传输到所述保持单元的第一传输开关、以及被构造为将电荷从所述保持单元传输到所述放大单元的第二传输开关；输出线，其被构造为输出来自所述多个像素的所述放大单元的信号；以及控制单元，其被构造为针对按多行布置的所述多个像素中的各个像素，执行控制以在相同的定时多次间歇地接通所述第一传输开关，来将电荷从所述光电转换单元多次传输到所述保持单元，并且执行控制以按行依次接通所述第二传输开关，来针对各行将多次传输的由所述保持单元保持的电荷传输到所述放大单元，其中，针对要传输到所述放大单元的电荷，各行的累积时段不同。根据下面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是例示根据第一示例性实施例的摄像设备的驱动的时序图。图2是例示根据第一示例性实施例的摄像设备的驱动的时序图。图3是例示根据第一示例性实施例的摄像设备的框图。图4例示了根据第一示例性实施例的摄像设备中的像素的等效电路。图5例示了根据第二示例性实施例的摄像设备中的像素的等效电路。图6是例示根据第二示例性实施例的摄像设备的驱动的时序图。图7是例示根据第二示例性实施例的摄像系统的框图。图8A和图8B例示了根据第二示例性实施例的摄像系统。图9是例示根据第三示例性实施例的摄像设备的驱动的时序图。图10是例示根据第四示例性实施例的摄像设备的驱动的时序图。具体实施方式下面将参照附图描述根据本专利技术的摄像设备的示例性实施例。在下面的描述和附图中，相同的元件被赋予相同的附图标记，因此将适当地省略重复的描述。下面将参照图1至图4描述根据本专利技术的第一示例性实施例的摄像设备的构造和该摄像设备的驱动方法。<整体框图>图3是示出根据本示例性实施例的摄像设备的整体框图。摄像设备101可以由使用半导体基板的一个芯片构成。摄像设备101包括布置在摄像区域102中的多个像素。摄像设备101还包括控制单元103。控制单元103将控制信号和电源电压供给到垂直扫描单元104、信号处理单元105和输出单元106。垂直扫描单元104将驱动信号供给到布置在摄像区域102中的多个像素。垂直扫描单元104将驱动信号供给到各像素行或多个像素行的各组。垂直扫描单元104可以由移位寄存器或地址解码器构成。信号处理单元105包括列电路、水平扫描电路和水平输出线。各列电路可以包括多个电路块。电路块包括信号保持单元、列放大器电路、噪声去除单元和模数(AD)转换单元。水平扫描电路可以由移位寄存器或地址解码器构成。模拟信号或数字信号可以被输出到水平输出线。输出单元106将经由水平输出线发送的信号输出到摄像设备101的外部。输出单元106包括缓冲器或放大器电路。垂直扫描单元104、信号处理单元105和输出单元106布置在摄像区域102的外部。<像素单元的等效电路>图4例示了根据本示例性实施例的摄像区域102中的像素部分的等效电路的构造的示例。图4示出四个像素300作为示例。像素300包括光电转换单元301、电荷保持单元302、第一传输开关304(也称为“TX1”)和第二传输开关305(也称为“TX2”)。像素300还包括放大单元310、复位晶体管309、选择晶体管307和输入节点303。光电转换单元301累积由入射光生成的电荷。例如，使用光电二极管作为光电转换单元301。第一传输开关304将由光电转换单元301生成的电荷传输到电荷保持单元302。电荷保持单元302保持由于入射光而由光电转换单元301生成的电荷。第二传输开关305将由电荷保持单元302保持的电荷传输到放大单元310的输入节点303。例如，使用金属氧化物半导体(MOS)晶体管作为第一传输开关304和第二传输开关305。第一传输开关304的操作由经由控制线321供给的控制信号(驱动脉冲)控制。第二传输开关305的操作由经由控制线322供给的控制信号控制。虽然像素300被布置为矩阵的形式，但是，公共控制线与包括在同一行中的像素300连接。选择晶体管307选择向输出线308输出信号的像素300。被选择的像素300的放大单元310将基于由入射光生成的电荷的信号输出到输出线308。放大单元310例如构成了源极跟随器电路。复位晶体管309通过控制线325的信号将放大单元310的输入节点303的电压复位到复位线326的电位。像素300包括放电开关318(也称为“溢出漏极(OFD)”)。放电开关318将光电转换单元301的电荷排出到诸如溢出漏极的电源节点324，并且使由光电转换单元301的电荷引起的电位复位。放电开关318的操作由经由控制线323供给的控制信号控制。这些构造使得光电转换单元301能够在电荷保持单元302保持电荷的同时累积所生成的电荷。因此，在摄像设备101中，电荷累积时段的开始和结束可以在多个像素300的光电转换单元301之间同步，从而确保电荷累积的同步性。例如，可以通过将多个像素300的放电开关318从ON(接通)控制为OFF(断开)来开始电荷累积时段。放电开关318不总是必需的，并且，可以采用称为垂直溢出漏极的构造，其中，来自光电转换单元301的电荷被排出到半导体基板。还可以单独地配设用于使电荷保持单元302的电位复位的开关(未示出)。在将第二传输开关305从接通断开之后并且在将电荷从光电转换单元301传输到电荷保持单元302之前，该复位开关可以被接通以使电荷保持单元302的电位复位。<时序图>本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像设备，其包括：多个像素，所述多个像素中的各个像素包括被构造为累积由入射光生成的电荷的光电转换单元、被构造为保持电荷的保持单元、被构造为输出基于电荷的信号的放大单元、被构造为将电荷从所述光电转换单元传输到所述保持单元的第一传输开关、以及被构造为将电荷从所述保持单元传输到所述放大单元的第二传输开关；输出线，其被构造为输出来自所述多个像素的所述放大单元的信号；以及控制单元，其被构造为针对按多行布置的所述多个像素中的各个像素，执行控制以在相同的定时多次间歇地接通所述第一传输开关，来将电荷从所述光电转换单元多次传输到所述保持单元，并且执行控制以按行依次接通所述第二传输开关，来针对各行将多次传输的由所述保持单元保持的电荷传输到所述放大单元，其中，针对要传输到所述放大单元的电荷，各行的累积时段不同。

【技术特征摘要】
2015.12.04 JP 2015-2378641.一种摄像设备，其包括：多个像素，所述多个像素中的各个像素包括被构造为累积由入射光生成的电荷的光电转换单元、被构造为保持电荷的保持单元、被构造为输出基于电荷的信号的放大单元、被构造为将电荷从所述光电转换单元传输到所述保持单元的第一传输开关、以及被构造为将电荷从所述保持单元传输到所述放大单元的第二传输开关；输出线，其被构造为输出来自所述多个像素的所述放大单元的信号；以及控制单元，其被构造为针对按多行布置的所述多个像素中的各个像素，执行控制以在相同的定时多次间歇地接通所述第一传输开关，来将电荷从所述光电转换单元多次传输到所述保持单元，并且执行控制以按行依次接通所述第二传输开关，来针对各行将多次传输的由所述保持单元保持的电荷传输到所述放大单元，其中，针对要传输到所述放大单元的电荷，各行的累积时段不同。2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述多个像素中的各个像素具有放电开关，所述放电开关用于排出在所述光电转换单元中积累的电荷，并且其中，所述控制单元执行控制，以在所述第一传输开关被多次间歇地接通的时刻断开所述多个像素的所述放电开关。3.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述控制单元执行控制，以在所述第一传输开关被多次间歇地接通的时刻断开所述多个像素的所述第二传输开关。4.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述多个像素中的各个像素包括：作为所述保持单元的第一保持单元和第二保持单元；所述第一传输开关，其将电荷从所述光电转换单元传输到所述第一保持单元；所述第二传输开关，其将电荷从所述第一保持单元传输到所述放大单元；第三传输开关，其被构造为将电荷从所述光电转换单元传输到所述第二保持单元；以及第四传输开关，其被构造为将电荷从所述第二保持单元传输到所述放大单元，其中，针对按多行布置的所述多个像素中的各个像素，所述控制单元执行控制以在相同的定时多次间歇地接通所述第三传输开关，来将电荷间歇地从所述光电转换单元多次传输到所述第二保持单元，并且执行控制以按行依次接通所述多个像素的所述第四传输开关，来基于行将多次传输的由所述第二保持单元保持的电荷传输到所述放大单元，并且其中，由所述第一保持单元保持且多次传输的电荷量，与由所述第二保持单元保持且多次传输的电荷量不同。5.根据权利要求4所述的摄像设备，其中，间歇地接通所述第一传输开关的时段的长度与间歇地接通所述第三传输开关的时段的长度不同，或者，通过多次接通所述第一传输开关来将电荷从所述光电转换单元传输到所述第一保持单元的次数与通过多次接通所述第三传输开关来将电荷从所述光电转换单元传输到所述第二保持单元的次数不同。6.根据权利要求4所述的摄像设备，其中，所述控制单元执行控制，使得接通所述第一传输开关的时段与接通所述第三传输开关的时段不重叠。7.根据权利要求4所述的摄像设备，其中，控制单元执行控制，使得接通所述第二传输开关的时刻不同于接通所述第四传输开关的时刻。8.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，在所述多个像素当中的至少一个像素中，所述控制单元具有在维持所述第二传输开关断开的同时由所述保持单元保持多次传输的电荷的第一保持期、以及在所述第一保持期之后的在维持所述第二传输开关断开的同时由所述保持单元保持多次传输的电荷的第二保持期，并且其中，所述控制单元执行控制，使得在所述第一保持期中接通所述第一传输开关的次数与在所述第二保持期中接通所述第一传输开关的次数不同。9.根据权利要...

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