一种摄像设备，其能够在无需增大电路规模的情况下拍摄无失真的运动图像。图像传感器具有像素，其中，各像素包括生成与入射光相对应的电荷的光电转换部、储存所述电荷的电荷储存部和输出与所述电荷相对应的电压的输出部。所述像素包括具有电荷保持部的第一类型像素和不具有所述电荷保持部的第二类型像素，所述电荷保持部在所述电荷传送至所述电荷储存部之前暂时保持所述电荷。设置单元设置模式。控制单元进行控制，以在运动图像拍摄模式下生成与来自所述第一类型像素的输出电压相对应的图像，并且在静止图像拍摄模式下生成与来自所述第一类型像素和所述第二类型像素的输出电压相对应的图像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及ー种摄像设备和图像传感器。本专利技术尤其涉及ー种在拍摄运动图像时提供没有失真等的图像质量劣化的运动图像的摄像设备和该摄像设备所适用的图像传感器。
技术介绍
近年来，诸如数字单镜头反光照相机等的许多摄像设备采用使用CMOS (互补金属氧化物半导体)的图像传感器(以下称为CMOS传感器)。CMOS传感器具有ニ维排列的多个像素。在使用这类CMOS传感器的摄像光学系统中，例如，可以使用机械快门作为机械遮光构件来控制曝光时间。 在拍摄静止图像时，机械快门对像素遮光，并且在遮光条件下复位所有像素。然后，机械快门开放以曝光CMOS传感器，从而取得适当曝光。在经过预定时间之后，机械快门闭合，然后，读取信号以获得静止图像。然而，机械快门的驱动速度(即快门速度)受限。因此，为了提高快门速度，通常代替机械快门而使用电子快门。现说明电子快门的操作的例子。应该注意，在使用电子快门时，开放机械快门以使得始终曝光CMOS传感器。首先，对于各像素或者每一行的像素，执行用于清除各像素中所储存的不必要的电荷的扫描，即复位扫描。然后，对于各像素或者每一行的像素，当经过预定时间时，执行用于读取所储存的电荷的扫描。这样实现电子快门的功能。以下将这类电子快门称为“卷帘电子快门”。图11是示意性示出使用传统CMOS传感器的摄像单元的结构的例子的图。通过X-Y地址扫描方法扫描所关心的CMOS传感器。摄像设备具有该图所示的摄像单元。图12是示出图11所示CMOS传感器的各像素的电路结构的例子的图。图12示出图11所示像素中的ー个像素。应该注意，为了简化说明，图11示出具有三行X三列(3X3矩阵)排列的9个像素1104a的CMOS传感器。然而，实际的CMOS传感器具有ニ维排列的数量极大的像素(例如，数百万个像素)。在图11中，使用该图所示的CMOS传感器的摄像单元设置有垂直移位寄存器(垂直扫描电路)1101、读出电路1102和1110、水平移位寄存器(水平扫描电路)1106和1109、输出放大器1105和1111、像素单元1104、恒流源1107a 1107c、以及选择开关1103a 1103c。而且,像素单元1104设置有3行X3列的像素1104a。如图11所示，在像素单元1104中，将信号输出线1108a连接至第一列上的三个像素1104a，并且将信号输出线1108b连接至第二列上的三个像素1104a。类似地，将信号输出线1108c连接至第三列上的三个像素1104a。恒流源1107a 1107c分别与这些信号输出线1108a 1108c连接。信号输出线1108a和1108c与读出电路1102连接。信号输出线1108b与读出电路1110连接。如图11所示，读出电路1102经由选择开关1103a和1103c连接至输出放大器1105，并且读出电路1110经由选择开关1103b连接至输出放大器1111。而且，通过水平移位寄存器1106控制选择开关1103a和1103c,并且通过水平移位寄存器1109控制选择开关1103b。上述垂直移位寄存器1101向像素単元1104给出传送脉冲信号PTX、复位脉冲信号PRES和选择脉冲信号PSEL。因此，像素单元1104将电荷作为电压输出，如后面所述。应该注意，这里将通过第一行的像素1104a所定义的扫描线称为第一扫描线。也就是说，将通过第n行(n是等于或大于I的整数，在所示例子中，n = I、2或3)的像素1104a所定义的扫描线称为第n扫描线。 将垂直移位寄存器1101施加给第n扫描线的传送脉冲信号、复位脉冲信号和选择脉冲信号分别表示为PTX (n)、PRES (n)和PSEL (n)。在图12中，像素1104a具有光电ニ极管(TO) 1201、传送开关1202、复位开关1203、存储区域(浮动扩散FD) 1204、MOS放大器1205和选择开关1206。通过ro 1201将入射至像素1104a的入射光转换成电荷。而且，传送脉冲信号PTX接通传送开关1202，并且将通过ro 1201转换的电荷传送给FD 1204。另ー方面，复位脉冲信号PRES接通复位开关1203，并且清除FD 1204中储存的电荷。MOS放大器1205是发挥源极跟随器功能的放大器。通过选择脉冲信号PSEL来接通选择开关1206，并且选择开关1206选择从中读取所储存的电荷的像素。所谓的浮动扩散放大器包括FD 1204、M0S放大器1205以及后述的恒流源1107a 1107c。如上所述，通过由选择开关1206选择的像素的I3D 1201所转换的电荷作为MOS放大器1205的输出电压出现在信号输出线1207上。应该注意，图12所示的信号输出线1207示出图11所示信号输出线1108a 1108c中的任ー个。恒流源1107a 1107c分别成为MOS放大器1205的负载，并且将来自第一列上的像素1104a的输出电压给出至读出电路1102。类似地，将来自第三列上的像素1104a的输出电压给出至读出电路1102。将来自第二列上的像素1104a的输出电压给出至读出电路1110。如上所述，通过水平移位寄存器1106驱动和控制选择开关1103a和1103c。通过选择开关1103a和1103c驱动和控制由读出电路1102读取的输出电压，并且经由输出放大器1105对其进行输出。通过水平移位寄存器1109驱动和控制选择开关1103b。通过选择开关1103b驱动和控制由读出电路1110读取的输出电压，并且经由输出放大器1111对其进行输出。图13是示出在图11所示的CMOS摄像单元进行卷帘电子快门操作时的操作序列的图。应该注意，为了简化说明，图13示出对所选择的从第n扫描线 第(n + 3)扫描线这四个行的驱动控制。首先，在第n扫描线，在时刻t32和时刻t31之间的期间，向CMOS传感器的像素单元1104施加复位脉冲信号PRES (n)和传送脉冲信号PTX(n)。这接通图12所示的传送开关1202和复位开关1203。执行复位操作以清除第n扫描线(第n行)的像素1104a的TO1201和FD 1204中所储存的不必要的电荷。然后，在时刻t32，断开传送开关1202，并且开始用于储存在H) 1201中生成的电荷的储存操作。接着，在时刻t34，向像素单元1104施加传送脉冲信号PTX(n)，并且将传送开关1202设置成0N。这使得进行用于将1201的电荷传送至FD 1204的传送操作。应该注意，在上述传送操作之前，必须断开复位开关1203。在图13所示的驱动控制中，复位开关1203和传送开关1202在时刻t32同时断开。如上所述，从在时刻t32结束复位操作起到在时刻t35结束传送为止的期间为储存时间。在完成第n行的像素1104a中所储存的电荷的传送操作之后，向像素单元1104施加选择脉冲信号PSEL (n)。这接通选择开关1206。当选择开关1206接通时，将储存在FD 1204中的电荷转换成电压，并且将该电压作为输出电压输出给读出电路1102和1110。从时刻t36开始，通过水平移位寄存器1106和1109顺次输出由读出电路1102和1110暂时保持的电压信号。将从在时刻t34开始传送起到在时刻t37结束读出为止的期间定义为T3read，并且将从时刻t本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.14 JP 2009-2828281.ー种摄像设备，其生成与入射光相对应的图像，所述摄像设备包括 图像传感器，通过配置多个像素构成所述图像传感器，其中，各所述像素包括生成与所述入射光相对应的电荷的光电转换部、储存从所述光电转换部所传送的电荷的电荷储存部以及输出与储存在所述电荷储存部中的电荷相对应的电压的输出部，所述像素包括具有电荷保持部的第一类型像素和不具有所述电荷保持部的第二类型像素，所述电荷保持部在将通过所述光电转换部所生成的电荷传送至所述电荷储存部之前暂时保持所述电荷； 设置单元，用于设置运动图像拍摄模式或静止图像拍摄模式；以及 控制单元，用于进行控制，以在所述设置单元设置了所述运动图像拍摄模式的情况下，生成与来自所述第一类型像素的输出电压相对应的图像，并且在所述设置单元设置了所述静止图像拍摄模式的情况下，生成与来自所述第一类型像素和所述第二类型像素的输出电压相对应的图像。2.根据权利要求I所述的摄像设备，其特征在于，所述第一类型像素包括第一传送开关和第二传送开关，其中，所述第一传送开关将电荷从所述光电转换部传送至所述电荷保持部，所述第二传送开关将电荷从所述电荷保持部...
【专利技术属性】
技术研发人员：石井美绘，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：
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