[發(fā)明專利]固體拍攝元件及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980153123.6
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN102265605A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 廣津亞彌子;廣津總吉
• 申請（專利權）人: 廣津和子
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張鑫

技術領域

本發(fā)明涉及固體拍攝元件及其控制方法，更特定而言，涉及固體拍攝元件的動態(tài)范圍擴大。

背景技術

CCD(Charge-coupled?device，電荷耦合器件)或CMOS(Complementary?mental-oxide?semiconductor，互補金屬氧化物半導體)成像器等固體拍攝元件在以攝像機或數(shù)碼相機為代表的設備中應用，現(xiàn)在也已經(jīng)內(nèi)置于移動電話等，作為廉價、耗電量較少的拍攝元件廣泛普及。

然而，固體拍攝元件的感知能力與人的視覺感知相比要差很多。在人的視覺中，在一個視野內(nèi)即使存在4～5位左右的亮度分布，也可以充分檢測亮處和暗處的對比度。該優(yōu)良的對比度感知能力是由位于視網(wǎng)膜內(nèi)的感光細胞可以利用對每個細胞調(diào)整其光感應特性的功能來實現(xiàn)。

與之相反，在以往的固體拍攝元件中，在某一定時拍攝的視野內(nèi)存在極端的亮度差的情況下，在視野內(nèi)的亮處和暗處難以同時得到充分的對比度。即，以亮處或者暗處的任一個作為起點，難以使位于其相反一處的亮度部分維持充分的對比度來進行拍攝。

因此，在日本專利特開2000-340779號公報(專利文獻1)中，記載了一種半導體拍攝元件的結(jié)構，該結(jié)構包括可以根據(jù)向周邊像素的入射光量、來移動各像素電路中的感光靈敏度范圍的機構，從而擴大動態(tài)范圍。

另外，在日本專利特開2004-159274號公報(專利文獻2)中，記載了一種結(jié)構，該結(jié)構的像素電路的結(jié)構仍保持單純的結(jié)構，通過從像素電路取出長時間的積累所產(chǎn)生的低照度信號、短時間的積累所產(chǎn)生的高照度信號，防止高照度的光電荷的飽和以拓寬動態(tài)范圍。同樣，在日本專利特開2004-363666號公報(專利文獻3)中，記載了通過獨立地取出長時間的光電荷積累所產(chǎn)生的低照度信號、短時間的光電荷積累所產(chǎn)生的中照度信號、超短時間的光電荷積累所產(chǎn)生的高照度信號，并且在后級的信號處理中組合這些信號，實現(xiàn)動態(tài)地變更較寬的動態(tài)范圍的拍攝條件的動態(tài)范圍的自適應控制。

專利文獻1：日本專利特開2000-340779號公報

專利文獻2：日本專利特開2004-159274號公報

專利文獻3：日本專利特開2004-363666號公報

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題

然而，在上述專利文獻1記載的結(jié)構中，對各像素電路需要配置用于檢測自身的感光量的第一光檢測元件、以及用于檢測附近像素的平均感光光量而在與其他像素電路之間經(jīng)由電阻元件互相連接的第二光檢測元件的2個光檢測元件。因此，有可能難以實現(xiàn)特別是適用于移動型設備等所要求的像素電路的小型化。

另外，在專利文獻2和3中，盡管像素電路可以小型化，但用于將光檢測元件所產(chǎn)生的信號電荷向浮動擴散區(qū)域傳輸?shù)膫鬏旈T的控制、以及從像素電路讀出的信號在后級的處理有可能復雜化。

即，在兼顧像素電路的小型化之后，難以既不使像素電路的控制或者在像素電路后級的計算處理復雜化，又同時擴大動態(tài)范圍。

本發(fā)明是為了解決這樣的問題而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種固體拍攝裝置元件，不使像素電路的結(jié)構、或者像素電路的控制及/或在像素電路后級的計算處理復雜化，而可以擴大動態(tài)范圍。

用于解決問題的方法

本發(fā)明所涉及的固體拍攝元件包括像素電路、及用于控制在像素電路中的信號電荷的傳輸?shù)南袼乜刂茊卧Ｏ袼仉娐钒汗鈾z測元件，根據(jù)感光來產(chǎn)生信號電荷；積累區(qū)域，積累由光檢測元件產(chǎn)生的信號電荷；浮動擴散區(qū)域；以及傳輸電路，其構成為在工作時將積累區(qū)域的信號電荷向浮動擴散區(qū)域傳輸，另一方面，在不工作時斷開傳輸。像素控制單元根據(jù)像素電路的感光電平來控制傳輸電路，使得在感光量為預定以上時，與感光量低于預定時比較，延長傳輸電路的工作期間。

優(yōu)選的是像素控制單元使傳輸電路工作預定期間，并且在預定期間向浮動擴散區(qū)域傳輸?shù)男盘栯姾闪看笥诨鶞蕰r，與預定期間相比延長傳輸電路的工作；另一方面，在傳輸?shù)男盘栯姾闪繛榛鶞室韵聲r，在預定期間結(jié)束時使傳輸電路不工作。

本發(fā)明所涉及的固體拍攝元件的控制方法包括：對于如上所述構成的像素電路、在傳輸電路不工作的狀態(tài)下將光檢測元件產(chǎn)生的信號電荷積累在積累區(qū)域的步驟；通過利用預定定時使傳輸電路工作預定期間、將在積累的步驟中積累在積累區(qū)域的信號電荷向浮動擴散區(qū)域傳輸?shù)牟襟E；以及在預定期間向浮動擴散區(qū)域傳輸?shù)男盘栯姾闪看笥诨鶞蕰r與預定期間相比延長傳輸電路的工作、從而將預定期間以后光檢測元件產(chǎn)生的信號電荷進一步向浮動擴散區(qū)域傳輸?shù)牟襟E。