摄像设备及其控制方法、图像处理设备和存储介质与流程

本发明涉及摄像设备及其控制方法、图像处理设备和存储介质。

背景技术：

1、在所谓的cmos图像传感器中，存在用于实现全局快门(以下称为“gs”)功能的在各个像素中具有存储部(电荷保持部)的gs传感器。gs传感器的各个像素包括用于将光电转换单元中所累积的信号电荷传送至电荷保持部的栅极。在gs传感器中，基本上是通过将电荷从所有光电转换单元同时传送至电荷储存部并通过使光电转换单元中电荷累积的开始和结束定时对于所有像素是相同的，来实现gs功能。

2、此外，通过针对一个光电转换单元配置多个电荷保持部并在一帧时段期间多次将电荷传送至电荷保持部，可以基于在不同的总电荷累积时段期间累积并传送至不同电荷保持部的电荷来获得多个图像。然后，通过将多个获得的图像进行合成，可以获得具有改善的动态范围的图像。

3、us-2013-0135486公开了针对一个光电转换单元具有多个电荷保持部的gs像素的配置。此外，日本特开2017-220896公开了如下：针对一个光电转换单元设置两个电荷保持部，并且对于各个帧时段，光电转换单元中生成的电荷交替地保持在两个电荷保持部中，并且在电荷不从光电转换单元传送至电荷保持部的时段期间，电荷从两个电荷保持部其中之一输出到输出单元。这使得即使在读出时段期间也可以累积电荷，从而实现gs功能。

4、然而，为了提高动态范围，如果电荷在不同的电荷累积时段保持在两个电荷保持部中，在所累积的电荷正在被读出的同时，两个电荷保持部都保持电荷，因此电荷保持部无法新保持下一帧中的电荷。结果，存在无法获得信号的帧。

5、因此，为了在从电荷保持部读出电荷的同时可以累积下一帧的电荷，可以考虑除从中正在读出电荷的多个电荷保持部之外还具有多个电荷保持部的以下配置。

6、首先，对于一个光电转换单元，设置四个电荷保持部和两个浮动扩散(fd)单元，各个光电转换单元连接到两个电荷保持部，两个电荷保持部分别串联连接到另外两个电荷保持部。此外，串联连接的两个电荷保持部分别连接到不同的fd。

7、使用上述配置，在任意帧中，来自光电转换单元的电荷以不同电荷累积时段累积在前两个电荷保持部中，当电荷累积完成时，将前两个电荷保持部中所保持的电荷传送至串联连接的后两个电荷保持部。然后，在下一帧中，来自光电转换单元的电荷以不同电荷累积时段再次累积在前两个电荷保持单元中，而在先前帧中累积和传送的电荷从后两个电荷保持部传送至fd。如上所述，不同的fd连接到后两个电荷保持部，因此以不同的电荷累积时段累积的电荷被传送至不同的fd，并且读出与电荷相对应的图像信号。然后，通过将读出的图像信号进行合成，可以获得具有高动态范围的图像，而不会产生不能累积电荷的帧。

8、然而，在上述配置中，将在电荷保持部中以不同电荷累积时段所累积的电荷传送至不同的fd。因此，由于fd电容的变化，即使累积的电荷量相同，信号电平也不具有与电荷累积时段的比率相同的比率，并且所得图像不是通过以适当亮度将图像进行合成而获得的图像。

技术实现思路

1、考虑到上述情形做出了本发明，并且可以在抑制像素之间的亮度的变化的同时在连续帧中获取高动态范围图像。

2、根据本发明，提供了一种摄像设备，其包括：多个像素；以及校正部件，其中，各个像素包括：光电转换器，其被配置为将入射光光电转换成电荷；第一电荷保持部和第二电荷保持部，其被配置为分别保持由所述光电转换器以第一电荷累积时段和第二电荷累积时段获得的电荷，以及第一浮动扩散部和第二浮动扩散部，其被配置为读出与所述第一电荷保持部和所述第二电荷保持部中所保持的电荷相对应的第一信号和第二信号，其中，所述校正部件基于所述第一浮动扩散部和所述第二浮动扩散部之间的电容差来对所述第一信号和所述第二信号的信号电平进行校正。

3、此外，根据本发明，提供了一种图像处理设备，用于对从具有多个像素的摄像设备输出的信号进行处理，各个像素包括：光电转换器，其被配置为将入射光光电转换成电荷；第一电荷保持部和第二电荷保持部，其被配置为分别保持由所述光电转换器以第一电荷累积时段和第二电荷累积时段获得的电荷，以及第一浮动扩散部和第二浮动扩散部，其被配置为读出与所述第一电荷保持部和所述第二电荷保持部中所保持的电荷相对应的第一信号和第二信号，所述图像处理设备包括校正部件，所述校正部件被配置为基于所述第一浮动扩散部和所述第二浮动扩散部之间的电容差来对所述第一信号和所述第二信号的信号电平进行校正。

4、此外，根据本发明，提供了一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备具有多个像素，各个像素包括：光电转换器，其被配置为将入射光光电转换成电荷；第一电荷保持部和第二电荷保持部，其被配置为分别保持由所述光电转换器以第一电荷累积时段和第二电荷累积时段获得的电荷，以及第一浮动扩散部和第二浮动扩散部，其被配置为读出与所述第一电荷保持部和所述第二电荷保持部中所保持的电荷相对应的第一信号和第二信号，所述控制方法包括基于所述第一浮动扩散部和所述第二浮动扩散部之间的电容差来对所述第一信号和所述第二信号的信号电平进行校正。

5、此外，根据本发明，提供了一种计算机可读存储介质，其存储有程序，所述程序使计算机用作上述图像处理设备的各个部件。

6、根据以下(参考附图)对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得明显。

技术特征：

1.一种摄像设备，包括：

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，各个像素还包括第三电荷保持部和第四电荷保持部，所述第三电荷保持部和所述第四电荷保持部被配置为分别保持从所述第一电荷保持部和所述第二电荷保持部传送的电荷。

3.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述校正部件基于所述第一信号的信号电平与第三信号的信号电平的第二比率来进行校正，以降低所述第一信号的信号电平与所述第三信号的信号电平之间的差，其中所述第三信号是通过使用所述第一电荷累积时段和所述第二电荷累积时段之间的第一比率来对所述第二信号进行调整而获得的。

4.根据权利要求3所述的摄像设备，其中，所述校正部件基于所述第二比率来对所述第一信号和所述第二信号中的至少一个进行校正。

5.根据权利要求1所述的摄像设备，还包括控制部件，所述控制部件被配置为对针对多个像素的电荷累积时段进行控制，

6.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述校正部件将所述第一信号和所述第二信号中的至少一个进行放大。

7.根据权利要求3所述的摄像设备，还包括存储部件，所述存储部件被配置为针对各个像素存储基于所述第二比率预先获得的校正值，

8.根据权利要求3所述的摄像设备，其中，所述第一电荷累积时段和所述第二电荷累积时段具有不同的长度，以及

9.根据权利要求1至8中任一项所述的摄像设备，其中，针对各个像素的所述第一电荷累积时段和所述第二电荷累积时段是通过控制用于解除所述光电转换器的复位状态的定时来控制的。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的摄像设备，其中，针对各个像素的所述第一电荷累积时段和所述第二电荷累积时段是通过控制电荷从所述光电转换器传送至所述第一电荷保持部和所述第二电荷保持部的定时来控制的。

11.一种图像处理设备，用于对从具有多个像素的摄像设备输出的信号进行处理，各个像素包括：

12.根据权利要求11所述的图像处理设备，其中，各个像素还包括第三电荷保持部和第四电荷保持部，所述第三电荷保持部和所述第四电荷保持部被配置为分别保持从所述第一电荷保持部和所述第二电荷保持部传送的电荷。

13.根据权利要求11所述的图像处理设备，其中，所述校正部件基于所述第一信号的信号电平与第三信号的信号电平的第二比率来进行校正，以降低所述第一信号的信号电平与所述第三信号的信号电平之间的差，其中所述第三信号是通过使用所述第一电荷累积时段和所述第二电荷累积时段之间的第一比率来对所述第二信号进行调整而获得的。

14.根据权利要求13所述的图像处理设备，其中，所述第一电荷累积时段和所述第二电荷累积时段具有不同的长度，以及

15.一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备具有多个像素，各个像素包括：

16.一种计算机可读存储介质，其存储有程序，所述程序使计算机用作根据权利要求11至14中任一项所述的图像处理设备的各个部件。

技术总结
本发明提供摄像设备及其控制方法、图像处理设备和存储介质。摄像设备包括多个像素和校正部件。各个像素包括：光电转换器，其被配置为将入射光光电转换成电荷；第一电荷保持部和第二电荷保持部，其被配置为分别保持由光电转换器以第一电荷累积时段和第二电荷累积时段获得的电荷；以及第一浮动扩散部和第二浮动扩散部，其被配置为读出与第一电荷保持部和第二电荷保持部中所保持的电荷相对应的第一信号和第二信号。校正部件基于第一浮动扩散部和第二浮动扩散部之间的电容差来对第一信号和第二信号的信号电平进行校正。

技术研发人员：石川直树
受保护的技术使用者：佳能株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/8/20