摄像装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种摄像装置，其不需要高级的图像处理，能够取得用于得到位置偏差小的高动态范围图像的图像数据。作为解决手段，该摄像装置具有：2维状地排列有多个像素的像素部（21）；确定曝光量以控制成使像素部（21）连续性质地多次曝光的曝光量控制部；能存储输出图像的多个帧的像素部（21）的像素信号的存储器部（22）；读出像素部（21）的像素信号并存储于存储器部（22）中的垂直扫描电路（24）；以及读出存储于存储器部（22）中的像素信号的列处理部（23），垂直扫描电路（24）依次读出多次曝光涉及的各像素信号并存储于存储器部（22）中。

【技术实现步骤摘要】
摄像装置
本专利技术涉及摄像装置，更具体而言涉及能够取得用于得到高动态范围图像的图像数据的摄像装置。
技术介绍
已知通过合成曝光时间不同的多个图像（例如短秒时和长秒时的2个图像），从而取得超过仅利用1个图像能取得的动态范围的动态范围的图像（高动态范围图像）的技术。参照图26～图28说明这种技术的一例。图26是表示现有的摄像部的构成的一例的图，图27是表示现有的摄像部的一个像素的构成的电路图，图28是表示使用以往的摄像部逐帧交替取得长时间曝光图像和短时间曝光图像时的情形的时序图。图26所示的现有的摄像部91具有：2维状（例如按行方向和列方向）排列有多个像素的像素部92；以行为单位从该像素部92读出像素值，使用CDS部进行相关2重采样或使用增益部进行放大的读出部93；以行为单位从该读出部93读出像素值并转换为数字信号的数字处理部94。如图27所示，在像素部92中构成的像素具有作为光电转换部的PD（光电二极管）和在读出电荷时暂时保持该光电转换部PD的信号的作为信号蓄积部的FD（浮动扩散）。在光电转换部PD与信号蓄积部FD之间串联连接有用于将光电转换部PD的信号传送给信号蓄积部FD的传送晶体管TX。TrA是作为放大部发挥作用的放大用晶体管，与电压源Vdd和电流源构成源输出放大器（sourcefollowamplifier）。信号蓄积部FD的信号被放大晶体管TrA放大，经由被施加了选择脉冲的选择晶体管后被输出给垂直传送线。FDRST是用于复位信号蓄积部FD和放大晶体管TrA的输入部的FD复位晶体管。另外，使FD复位晶体管FDRST和传送晶体管TX同时导通，从而能够同时进行光电转换部PD的复位。图28表示使用这种构成的摄像部，逐帧交替取得长时间曝光图像和短时间曝光图像时的情形。例如，在某帧进行长曝光时间TexpL的曝光数据的读出。曝光是滚动快门方式，在读出定时之前复位PD以成为长曝光时间。此后在垂直同步信号VD的上升沿以行为单位依次进行来自像素部92的数据读出。在与该以行为单位的读出同时，以行为单位依次完成曝光。由此从摄像部91取得长时间曝光涉及的数据输出L。在接下来的帧中，进行短曝光时间TexpS的曝光数据的读出。在垂直同步信号VD的上升沿定时以行为单位依次进行来自像素部92的数据读出，从摄像部91取得短时间曝光涉及的数据输出S。通过重复进行如上处理，从而能够逐帧交替取得长时间曝光图像和短时间曝光图像。于是，通过对在第1帧取得的长时间曝光图像与在第2帧取得的短时间曝光图像进行高动态范围合成，从而生成1帧的高动态范围图像。同样地，通过对在第3帧取得的长时间曝光图像与在第4帧取得的短时间曝光图像进行高动态范围合成，从而生成下1个帧的高动态范围图像。以往就是如上来取得为摄像帧率的一半的帧率的高动态范围图像。然而在这种现有技术中，为了取得不同曝光时间的图像，需要重复多次曝光时机不同的摄影。因此在被摄体为移动体的情况下，在以不同时机曝光的图像中的运动被摄体产生位置偏差，若将产生了位置偏差的图像彼此合成起来，则会在合成结果的图像中发生画质变差。作为用于对应该问题的技术，例如在日本特开2011-4353号公报中描述了在曝光时间不同的图像之间指定共同区域，求出共同区域一致的位置偏差校正量，来进行图像处理的图像处理装置。然而在上述日本特开2011-4353号公报所述的技术中，为了进行位置偏差校正，需要仿射（affine）变换或块匹配等高级图像处理技术，因而需要在独立于照相机的计算机中进行处理，或者使照相机具备足够的处理功能，会导致摄像装置的价格变高和大型化。另外，在上述现有技术中，例如在合成2张图像时，为了取得1张合成图像需要读出2张图像。因此若欲在动态图像中取得高动态范围图像，则存在帧率降低（例如在将2张合成的情况下，帧率会减半）的课题。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够在不需要高级的图像处理的情况下，取得用于得到位置偏差小的高动态范围图像的图像数据的摄像装置。本专利技术的一个方面涉及的摄像装置进行曝光以取得图像信号，其具有：像素部，其2维状地排列有产生与曝光量相应的信号电荷的多个像素；曝光量控制部，其确定上述像素部的曝光量；存储器部，其能够存储输出图像的多个帧的来自上述像素部的像素信号；像素读出控制部，其读出上述像素部的像素信号，并存储于上述存储器部中；以及存储器读出控制部，其读出存储于上述存储器部中的像素信号，上述曝光量控制部控制为使上述像素部进行连续性质的多次曝光，上述像素读出控制部依次读出上述连续性质的多次曝光涉及的各像素信号并存储于上述存储器部中。通过一并参见附图进行的后述说明能够进一步明确理解本专利技术上述及另外的目的、特征、优势。附图说明图1是表示本专利技术的参考例的摄像装置的构成的框图。图2是表示上述参考例的摄像部的构成的图。图3是表示上述参考例中1个像素涉及的像素部、存储器部和列处理部的构成的电路图。图4是表示上述参考例中用于取得高动态范围图像的摄像部的基本摄像动作的图。图5是表示上述参考例中像素部的第1行和第2行的动作的时序图。图6是表示上述参考例中像素部的第1行的像素的晶体管等的信号变化的情形的时序图。图7是表示在本专利技术的第1实施方式中，1个像素涉及的像素部、存储器部和列处理部的构成的电路图。图8是表示在上述第1实施方式中，用于取得高动态范围图像的摄像部的摄像动作的图。图9是表示在上述第1实施方式中，从像素部向存储器部传送第1曝光图像数据和第2曝光图像数据的情形的图。图10是表示在上述第1实施方式中，像素部的第1行和第2行的动作的时序图。图11是表示本专利技术的第2实施方式中，1个像素涉及的像素部、存储器部和列处理部的构成的电路图。图12是表示上述第2实施方式中，用于取得高动态范围图像的摄像部的摄像动作的图。图13是表示上述第2实施方式中，从像素部向存储器部传送第1～第3曝光图像数据的情形的图。图14是表示上述第2实施方式中，从列处理部向存储器部传送经过了平均运算的曝光图像数据的情形的图。图15是表示在上述第2实施方式中，像素部的第1行和第2行的动作的时序图。图16是表示在上述第2实施方式中，像素部的第1行的像素的晶体管等的信号变化的情形的时序图。图17是表示在本专利技术的第3实施方式中，1个像素涉及的像素部、存储器部和列处理部的构成的电路图。图18是表示在上述第3实施方式中，用于取得高动态范围图像的摄像部的摄像动作的图。图19是表示在上述第3实施方式中，长曝光时间时光电转换部的电荷蓄积量相对于入射光强度的线图。图20是表示在上述第3实施方式中，短曝光时间时光电转换部的电荷蓄积量相对于入射光强度的线图。图21是表示在上述第3实施方式中，将光电转换部的饱和电平设为预定的阈值电平，在列处理部中将长时间曝光图像与短时间曝光图像进行简易HDR合成时的输出电平的线图。图22是表示在上述第3实施方式中，将光电转换部的饱和电平设为预定的阈值电平，在列处理部中将长时间曝光图像与短时间曝光图像更简单地进行简易HDR合成时的输出电平的线图。图23是表示在上述第3实施方式中，在列处理部中将长时间曝光图像与短时间曝光图像单纯进行相加来进行简易HDR合成时的输出电平的线图。图24是表示在上述第3实施方式中，像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像装置，其进行曝光以取得图像信号，其特征在于，该摄像装置具有：像素部，其2维状地排列有产生与曝光量相应的信号电荷的多个像素；曝光量控制部，其确定上述像素部的曝光量；存储器部，其能够存储输出图像的多个帧的来自上述像素部的像素信号；像素读出控制部，其读出上述像素部的像素信号，并存储于上述存储器部中；以及存储器读出控制部，其读出存储于上述存储器部中的像素信号，上述曝光量控制部控制为使上述像素部进行连续性质的多次曝光，上述像素读出控制部依次读出上述连续性质的多次曝光涉及的各像素信号并存储于上述存储器部中。

【技术特征摘要】
2011.09.06 JP 2011-1942501.一种摄像装置，其进行曝光以取得图像信号，其特征在于，该摄像装置具有：像素部，其2维状地排列有产生与曝光量相应的信号电荷的多个像素；曝光量控制部，其确定上述像素部的曝光量；存储器部，其能够存储输出图像的多个帧的来自上述像素部的像素信号；像素读出控制部，其读出上述像素部的像素信号，并存储于上述存储器部中；以及存储器读出控制部，其读出存储于上述存储器部中的像素信号，上述曝光量控制部控制为使上述像素部在1个垂直同步期间内进行除去脉冲期间程度的时间而连续的多次曝光，上述像素读出控制部依次读出上述除去脉冲期间程度的时间而连续的多次曝光涉及的各像素信号并存储于上述存储器部中，上述存储器读出控制部进行存储于上述存储器部中的上述除去脉冲期间程度的时间而连续的多次曝光涉及的各图像的平均运算，或者上述像素读出控制部在读出上述像素部的像素信号并存储于上述存储器部中时，同时依次进行多次曝光涉及的各图像的平均运算，从而取得平均运算结果，将该平均运算结果输出到外部，上述存储器读出控制部还将上述平均运算结果再次写入上述存储器部，此后从该存储器部读出平均运算结果并放大，从而生成相当于上述除去脉冲期间程度的时间而连续的多次曝光涉及的图像彼此的相加运算结果的图像并输出到外部。2.一种摄像装置，其进行曝光以取得图像信号，其特征在于，该摄像装置具有：像素部，其2维状地排列有产生与曝光量相应的信号电荷的多个像素；曝光量控制部，其确定上述像素部的曝光量；存储器部，其能够存储输出图像的多个帧的来自上述像素部的像素信号；像素读出控制部，其读出上述像素部的像素信号，并存储于上述存储器部中；以及存储器读出控制部，其读出存储于上述存储器部中的像素信号，上述曝光量控制部控制为使上述像素部在1个垂直同步期间内进行除去脉冲期间程度的时间而连续的多次曝光，上述像素读出控制部依次读出上述除去脉冲期间程度的时间而连续的多次曝光涉及的各像素信号并存储于上述存储器部中，上述曝光量控制部所控制的多次曝光包含长曝光时间和短曝光时间，上述存储器读出控制部进行存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：岛田义尚，羽田和宽，池田诚，
申请(专利权)人：奥林巴斯映像株式会社，
类型：发明
国别省市：