[發(fā)明專利]驅動固態(tài)成像器的方法和裝置、成像設備和圖像合成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810090607.8
• 申請日: 2008-03-31
• 公開（公告）號: CN101277374A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 大島宗之;小林寬和
• 申請（專利權）人: 富士膠片株式會社
• 主分類號: H04N3/15
• 分類號: H04N3/15;H04N5/235
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 陳源;張?zhí)焓?/td>

本申請基于2007年3月30日提交的日本專利申請2007-94675并且要求該日本專利申請的優(yōu)先權，該日本專利申請的全部公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。

技術領域

本發(fā)明涉及用于驅動固態(tài)成像裝置的方法和裝置、成像設備和該成像設備中的圖像合成方法，這些方法、裝置和設備能夠在寬動態(tài)范圍內(nèi)取得圖像。

背景技術

JP-A-6-141229公開了用于獲得寬動態(tài)范圍圖像的相機的例子。在JP-A-6-141229中，連續(xù)獲取同一對象的過曝圖像和欠曝圖像并且對它們進行合成，以加寬圖像的動態(tài)范圍。

在JP-A-59-210775中，固態(tài)成像裝置配備有低靈敏度像素和高靈敏度像素兩種像素，并且對利用低靈敏度像素獲取的低靈敏度圖像數(shù)據(jù)和利用高靈敏度像素獲取的高靈敏度圖像數(shù)據(jù)進行合成，以加寬圖像的動態(tài)范圍。

在新近的固態(tài)成像裝置中，像素向著更加細小的方向發(fā)展并且每像素的靈敏度和最大飽和信號量都在降低。為了克服靈敏度的降低，在表面上形成了微透鏡并且每像素的光匯集效率得到了提高，但是與靈敏度相比，提高飽和信號量更為困難。這樣，飽和信號量相對于靈敏度而言是不足的，并且在實際攝影時，各個像素很容易達到飽和區(qū)，且不能獲得具有適當層次感的圖像。

為了合成曝光不同的圖像和擴大動態(tài)范圍，需要增加過曝圖像的曝光量和減少欠曝圖像的曝光量。具體來說，當增加曝光量時，快門速度變低，造成幀頻降低并且對象模糊。

由于各個像素很細小，因此也很難將像素分成低靈敏度像素和高靈敏度像素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施方式的說明性的、非限定性的實施方式的目的是提供驅動固態(tài)成像裝置的方法和裝置、成像設備和圖像合成方法，這些方法、裝置和設備能夠獲取寬動態(tài)范圍的圖像，即使利用相對于靈敏度而言飽和輸出信號量較小的固態(tài)成像裝置也能夠獲取寬動態(tài)范圍的圖像。

按照本發(fā)明的一個方面，給出了一種驅動固態(tài)成像裝置的方法，該固態(tài)成像裝置包括排列成二維陣列的多個像素，該多個像素中的各個像素按照入射光量累積信號電荷，該方法包括：以第一倍增系數(shù)對第一信號電荷進行電子倍增，以輸出第一圖像信號；和以第二倍增系數(shù)對第二信號電荷進行電子倍增，以輸出第二圖像信號，至少第一和第二圖像信號是同一對象場景的圖像信號并且是相繼輸出的。

在驅動固態(tài)成像裝置的方法中，第一和第二倍增系數(shù)中的至少一個可以是1。

在驅動固態(tài)成像裝置的方法中，電子倍增可以是在從像素中讀取信號電荷時進行的。

在驅動固態(tài)成像裝置的方法中，固態(tài)成像裝置可以包括垂直電荷傳送路徑，并且電子倍增可以是在該垂直電荷傳送路徑中進行的。

在驅動固態(tài)成像裝置的方法中，電子倍增可以是通過在未完成在垂直電荷傳送路徑中傳送從像素中讀取的信號電荷的情況下而重復進行一項處理來進行的，該處理包括：在垂直電荷傳送路徑中的傳送電極下方形成用于電子倍增的電位阱；和使信號電荷落入該電位阱。

在驅動固態(tài)成像裝置的方法中，固態(tài)成像裝置可以包括水平電荷傳送路徑和與該水平電荷傳送路徑的輸出級部分相連接地設置的電子倍增傳送路徑，并且電子倍增可以是在該電子倍增傳送路徑中進行的。

在驅動固態(tài)成像裝置的方法中，電子倍增可以是在每次將信號電荷傳送到電子倍增傳送路徑中時進行的。

在驅動固態(tài)成像裝置的方法中，電子倍增傳送路徑可以包括具有第一分支部分和第二分支部分的至少兩個分支部分，并且可以通過第一分支部分輸出第一圖像信號，可以通過第二分支部分輸出第二圖像信號。

在驅動固態(tài)成像裝置的方法中，第一和第二信號電荷可以是在一次曝光的情況下在同一像素中累積的并且可以是單獨讀取的。

在驅動固態(tài)成像裝置的方法中，第一和第二信號電荷可以是在兩次連續(xù)曝光的情況下在同一像素中按順序累積的并且可以是按照累積的順序讀取的。

按照本發(fā)明的一個方面，給出了驅動固態(tài)成像裝置的裝置，包括執(zhí)行上述驅動固態(tài)成像裝置的方法的驅動單元。

按照本發(fā)明的一個方面，給出了一種成像設備，包括：固態(tài)成像裝置；和驅動單元，該驅動單元執(zhí)行上述驅動固態(tài)成像裝置的方法。

該成像設備可以此外還包括合成單元，該合成單元對從固態(tài)成像裝置輸出的第一和第二圖像信號進行合成。

該成像設備可以此外還包括：操作單元，該操作單元給出關于是否需要擴大第一和第二圖像信號的合成圖像信號的動態(tài)范圍的指令或者關于動態(tài)范圍的寬度的指令；和倍增控制單元，該倍增控制單元控制第一和第二倍增系數(shù)之間的關系，從而執(zhí)行所述指令。