CN101057493A

CN101057493A - 图像传感器

Info

Publication number: CN101057493A
Application number: CNA2005800381549A
Authority: CN
Inventors: 小川雅裕; 今村邦博; 西川真由; 秦野敏信
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Craib Innovations Ltd
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: CN101057493B; WO2006049098A1; US7956925B2; JPWO2006049098A1; JP4689620B2; US20070273785A1

Abstract

【问题】在扩展动态范围的同时抑制图片质量的恶化。【解决问题的手段】按照如下方式，图像传感器从其中以矩阵形式布置多个图像采集元件的区域传感器读出在所述图像采集元件中累积的信号电荷。首先，在设置多种不同的曝光时间之后，将这些曝光时间分别分配到所述区域传感器的各行。然后，以所述区域传感器的行为单位，读出在所分配的曝光时间中在所述图像采集元件中累积的信号电荷。然后，以所述区域传感器的屏幕为单位合成所读出的信号电荷。

Description

图像传感器

技术领域

本发明涉及图像传感器，具体地说，涉及用于实现宽动态范围拍摄的曝光时间控制技术，所述宽动态范围拍摄可以很好地同时捕获同时具有明亮部分和黑暗部分的物体的明亮部分图像信息和黑暗部分图像信息。

背景技术

用于对图像进行数字处理的固态图像采集器件，例如处理静态图片的数字静态照相机和处理动态图片的数字视频照相机，利用光电转换元件对通过图像采集光学系统获取的光学图像进行光电转换，并且对所获取的图像信号进行数字处理。作为在其中图像采集元件包括光电转换元件并且其累加电荷保持部分排列为交叉矩阵形式的区域传感器，通常使用的是MOS(金属氧化物半导体)图像传感器和CCD(电荷耦合器件)图像传感器。这些区域传感器的有效入射光通量被限制在很窄的区域。因此，当这些区域传感器对光亮和阴影之间具有巨大差别的物体进行采集时，在明亮部分产生图像被过曝光(此后称为过白)的现象，而在黑暗部分产生黑色被挤压(此后称为黑色积压)的现象。这缩小了图像的动态范围。为了避免这样的现象并扩大图像的动态范围，传统上，如专利文献1-3中所描述那样对长曝光信号和短曝光信号进行合成(synthesize)。

图16是分别示出长曝光信号Slong、短曝光信号Sshort和通过对这些信号进行合成而获取的混合信号(composite signal)Smix的入射光通量与输出信号电平之间关系的特性图。A是具有较少入射光通量的区域，B是长曝光信号Slong开始饱和的区域，C是长曝光信号Slong完全饱和的区域。在光亮和阴影之间具有显著差异的图像(物体)中，存在混合在同一图像中的区域A、B和C。

长曝光信号Slong施加的影响为提高区域A(在具有较少入射光通量的黑暗部分中)的敏感度，而在区域B和C(敏感度饱和的明亮区域)中产生诸如过白的不良影响。短曝光信号Sshort施加的影响为提高区域物体的相对明亮部分的灵敏度，而具有在具有较少光通量的部分产生黑色挤压的不良影响。如上所述，当单独采用这些信号之一时，缩小了动态范围，并且难以实现对在光亮和阴影之间具有显著差别(高对比度)的图像(物体)进行清晰的图像描绘，所述图像具有混合在同一图像中的区域A、B和C。

同时，利用通过将长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort相加而得获取的混合信号Smix，可以捕获图像信息而具有较小的从区域A到区域C的偏差，这允许对高对比度图像进行描绘。也就是说，可以实现宽动态范围。

专利文献1：日本未审专利公开H2-174470(第2页、图3)

专利文献2：日本未审专利公开H7-95481(第3-5页、图2)

专利文件3：日本未审专利公开H11-75118(第4-6页、图1-4)

本发明所要解决的问题

为了获取长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort，如图17A所示，通常将一个域的时间区一分为二，从而在一个时间区进行长曝光，而在另一个时间区进行短曝光。图17B示意性地描述了长曝光时期中一个域的图像信息。在这种情况下，在所有行中，以行为单位的图像采集元件组是长曝光信号Slong。图17C示意性地描述了短曝光时期中一个域的图像信息。在这种情况下，在所有行中以行为单位的图像采集元件组是短曝光信号Sshort。以下将参照作为示例的图像传感器进一步进行描述。

假设在任意行中用于捕获长曝光信号Slong的定时为t1，而在同一行中用于捕获短曝光信号Sshort的定时为t2，每一个均可以表示为Slong(t1)和Sshort(t2)。长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort的混合信号Smix可以一般地表示为“Smix＝Slong(t1)+Sshort(t2)”。

这里应该注意，时间区t1和时间区t2从随着时间彼此偏移，虽然这两个时间区在同一域时期中。因此，作为单个混合曝光信号Smix的结构元素的长曝光信号Slong(t1)和短曝光信号Sshort(t2)的曝光时间，随着时间彼此偏移很大。这样，虽然当物体保持静止或者移动很小的时候不会引起问题，但是在对物体移动很大的动态图片进行拍摄时，因为构成读出信号信息(混合信号Smix)的长曝光信号Slong(t1)和短曝光信号Sshort(t2)的曝光时间变得大为不同，就会在图像中产生诸如模糊等的图片质量恶化。解决以上问题的手段

为了克服上述问题，本发明构造图像传感器读出方法如下，其从其中以矩阵形式布置多个图像采集元件的区域传感器读出在图像采集元件中累积的信号电荷。也就是说，设置在时间长度上彼此不同的多个曝光时间，然后将这些曝光时间分别分配到区域传感器的各行。以区域传感器的行为单位读出在所分配的曝光时间内在图像采集元件中累积的信号电荷。以所述区域传感器的屏幕为单位合成所读出的信号电荷。

当通过对在曝光时间以行为单位变化的多行中所累积的信号电荷进行合成而产生混合信号时，作为合成源的多行在时间上彼此非常接近。因此，即使在拍摄动态图像以采集运动中物体的情况下，也可以抑制在图片质量中产生的恶化，例如图像中的模糊，并同时实现动态范围的扩展。

本发明的效果

根据本发明，曝光时间以行为单位变化。因此，即使在拍摄动态图像以采集运动中物体的情况下，可以抑制在图片质量中产生的恶化，例如图像中的模糊，同时实现动态范围的扩展。

附图说明

【图1】包括本发明的MOS图像传感器的固态图像采集器件的示意图；

【图2】示出根据本发明第一实施例的MOS图像传感器详细结构的方框图；

【图3】示出根据本发明第一实施例的MOS图像传感器在正常模式(在所有行中设置常数曝光时间的曝光控制模式)中的操作的时序图；

【图4】示出在由根据第一实施例的MOS图像传感器表征的模式(按照各行设置曝光时间的曝光控制模式)下的操作的时序图；

【图5A】描述根据本发明第一实施例的一个域时期中的长曝光和短曝光的第一示意图；

【图5B】描述根据本发明第一实施例的一个域时期中的长曝光和短曝光的第二示意图；

【图6A】描述拜尔型(Bayer-type)彩色滤光器阵列的示意图；

【图6B】根据本发明第二实施例的曝光时间的第一示例的示意图；

【图6C】根据本发明第二实施例的曝光时间的第二示例的示意图；

【图7】描述传统OB减法处理的示意图；

【图8】描述根据本发明第三实施例的OB减法处理的示意图；

【图9】描述根据本发明第四实施例的OB减法处理的示意图；

【图10】用于描述根据本发明第五实施例的OB减法处理的示意图；

【图11】描述根据本发明第六实施例的OB减法处理的示意图；

【图12】描述根据本发明第七实施例的WB处理的示意图；

【图13A】描述根据第七实施例的用于合成长曝光信号和短曝光信号的方法的示意图；

【图13B】示出根据第七实施例的权重系数和曝光信号之间关系的示意图；

【图14】描述根据本发明第八实施例的针对读出定时信号和输出信号的屏蔽设置方法的示意图；

【图15】描述根据本发明第九实施例的长曝光信号输出行和短曝光信号输出行的示意图；

【图16】描述在长曝光信号和短曝光信号中的输出信号电平与入射光通量之间关系的示意图；

【图17A】描述根据传统技术的一个域时期中长曝光时期和短曝光时期的示意图；

【图17B】描述根据传统技术的一个域时期中长曝光时期的示意图；

【图17C】描述根据传统技术的一个域时期中短光时期的示意图。

附图标记的描述

101：MOS图像传感器

102：驱动控制部分

103：信号处理部分

201：图像采集元件

202：区域传感器

203：竖直移位寄存器(竖直控制部分)

204：重置移位寄存器(重置控制部分)

205：重置屏蔽控制部分

206：信号电荷读出控制部分

207：水平移位寄存器(水平控制部分)

210：拜尔型滤光器阵列

211：曝光区域

212：OB像素单元

212a、212b：OB像素单元

213：减法处理部分

214：有效数据

215：减法处理部分

216：有效数据

217：曝光系数控制部分

218：减法处理部分

219：有效数据

220：第一加法处理部分

221：第二加法处理部分

222：减法处理部分

223：有效数据

224：加法处理部分

225：减法处理部分

226：有效数据

227：积分处理部分

228：增益控制部分

229：积分块数据

230：水平权重系数

231：竖直权重系数

RD0：读出定时参考信号

RD1-RD6：读出定时信号

RT0：电荷清除脉冲

RT1-RT6：重置定时信号

实现本发明的最佳实施例

以下，参照附图详细描述根据本发明的MOS图像传感器的实施例。

(第一实施例)

图1是包括根据本发明第一实施例的MOS图像传感器的固态图像采集器件的示意图。该固态图像采集器件包括MOS图像传感器101、用于对图像传感器101进行驱动控制的驱动控制部分102和用于处理来自图像传感器101的信号的信号处理部分103。

图2是示出图像传感器101详细结构的方框图。在图2中，附图标记201表示图像采集元件，202是区域传感器。附图标记203是作为竖直控制部分的竖直移位寄存器，204是作为重置控制部分的重置移位寄存器。附图标记205是重置屏蔽控制部分，206是信号电荷读出控制部分，207是水平移位寄存器。竖直移位寄存器203、重置移位寄存器204、重置屏蔽控制部分205和水平移位寄存器207构成定时控制部分。

区域传感器202由布置成交叉矩阵形式的大量图像采集元件201构成。图像采集元件201由光电转换元件、累积电荷保持部分和信号读出部分构成。竖直移位寄存器203在读出图像采集元件201的累积信号电荷的过程中，在竖直方向上以行为单位控制读出行的选择。信号电荷读出控制部分206在读出图像采集元件201的信号电荷的过程中，在竖直方向上以行为单位有效地控制读出行的选择。

读出定时参考信号RD0输入到竖直移位寄存器203。竖直移位寄存器203根据时间流逝而顺序地移位读出定时参考信号RD0，从而为各行产生读出定时信号RD1、RD2、RD3...，并将它们发送到信号电荷读出控制部分206。

以行为单位对累积的信号电荷进行重置的电荷清除脉冲RT0输入到重置移位寄存器204。重置移位寄存器204根据时间流逝顺序地移位电荷清除脉冲RT0，从而为各行产生重置定时信号RT1、RT2、RT3...，并且将它们发送到信号电荷读出控制部分206。“重置”在这里表示从图像采集元件201清除信号电荷，从而将图像采集元件201的累积电荷设置为零。

重置屏蔽控制部分205插入到重置移位寄存器204和信号电荷读出控制部分206之间，从而对重置定时信号RT1、RT2、RT3...分别进行输出控制。也就是说，重置屏蔽控制部分205分别对重置定时信号RT1、RT2、RT3...进行屏蔽，以允许或者抑制重置定时信号RT1、RT2、RT3...对信号电荷读出控制部分206的影响。重置屏蔽控制部分205可以任意地确定重置定时信号RT1、RT2、RT3...中的哪一个被设置为有效或者无效。

通过将区域传感器202中一行的一组图像采集元件201...处理为控制单元，信号电荷读出控制部分206对所有行进行累积信号电荷的清除(重置)操作控制和累积信号电荷的读出操作控制。也就是说，当重置定时信号RTi(i是自然数)从重置移位寄存器204输入的时候，信号电荷读出控制部分206在从重置定时信号RTi的上升到读出定时信号RDi(i是自然数)上升的曝光时间期间，以行为单位从区域传感器202中读出在一组图像采集元件201...中累积的信号电荷。同时，当不存在重置定时信号RTi的输入时，信号电荷读出控制部分206在从读出定时信号RDi的上升到下一个周期的读出定时信号RDi的上升之间的曝光时间期间，以行为单位从区域传感器202中读出在一组图像采集元件201...中累积的信号电荷。

对累积信号电荷的读出操作在各行中在读出定时信号RD1的上升定时处执行，而电荷重置操作在各行中在重置定时信号RTi的上升定时处执行。在累积信号电荷从其读出的行中，那组图像采集元件201...的电荷被重置。

同一行中从读出定时信号RDi的上升到其下一个上升的时期所累积的信号电荷，对应于长曝光时间Slong。这种情况下的电荷累积时期对应于第一曝光时间(长曝光时间)。长曝光信号Slong的曝光时间(第一曝光时间)是从读出定时信号RDi的上升定时到下一个上升定时的时期。

进一步，当在下一个上升之前输入重置定时RTi时，信号电荷读出控制部分206重置该行中的一组图像采集元件201...的电荷。信号电荷从重置定时累积到下一个读出定时信号RDi(i＝1、2、...)的上升定时，并且对应行的那组图像采集元件组201...所累积的信号电荷在该上升定时被读出。此时的信号电荷对应于短曝光信号Sshort。以下，将这种状态下的曝光时间称为第二曝光时间。第二曝光时间是从重置定时信号RTi的上升定时到下一个读出定时信号RDi的上升定时的时期。

根据区域传感器202的屏幕区域中被判断为相对黑暗的屏幕部分的亮度来设置第一曝光时间的长度。根据区域传感器202的屏幕区域中被判断为相对明亮的屏幕部分的亮度来设置第二曝光时间的长度。

即使在重置移位寄存器204中顺序地移位电荷清除脉冲RT0，并且以时间顺序输出重置定时信号RT1、RT2、RT3...，在被重置屏蔽控制部分205屏蔽的行(屏蔽有效行)中的重置定时信号RTi(i是自然数)也没有被传播到信号电荷读出控制部分206。因此，只有来自竖直移位寄存器203的读出定时信号RDi(i是自然数)在屏蔽有效行中变为有效，并且产生基于第一曝光时间的长曝光信号Slong。同时，在没有被重置屏蔽控制部分205屏蔽的行(屏蔽无效行)中，对应的重置定时信号RTi传播到信号电荷读出控制部分206。因此，来自重置移位寄存器204的重置定时信号在屏蔽无效行也变为有效，并且产生基于第二曝光时间的短曝光信号。在任何一种情况下，曝光时间的长度以彼此分开的行为单位被分别控制。

如上所述，第一曝光时间的相同时间长度被设置为读出定时参考信号RDi的信号周期的时间长度，而第二曝光时间的时间长度被设置为短于读出定时参考信号RDi的信号周期的时间长度。

设置第一曝光时间的行组称为第一行对(line pair)组。设置第二曝光时间的行组称为第二行对组。如接下来将要描述的图4所示，第一行对和第二行对在区域传感器202上交替布置。进一步，在实施例中，第一行对和第二行对由单行或者多行构成。在以下描述的第一实施例中，假设每个第一行对和第二行对都由单行构成。

图1所示的驱动控制部分102执行：针对竖直移位寄存器203控制读出定时参考信号RD0的输入定时，针对重置移位寄存器204控制电荷清除脉冲RT0的输入定时，以及设置重置屏蔽控制部分。

区域传感器202的那组图像采集元件201...的累积信号电荷，即在以行为单位设置的曝光时间中累积的信号电荷，被以行为单位在竖直方向上读出，并且竖直地传送给水平移位寄存器207。水平移位寄存器207以像素为单位在水平方向上传送所传送的信号电荷，其被输出放大器(未示出)转换成电压信号，并且被发送到信号处理部分103。重复该操作以读出一个屏幕的信号电荷，从而生成图像。

在图2中，示意性地示出带有在竖直方向为六行、在水平方向上为六列的一组图像采集元件201...的区域传感器202。然而，一般来说，在竖直方向上有N行，在水平方向上有M列，其中N和M是任意自然数。

以下，在更加具体的程度上描述读出操作。

(1)在所有行中设置常数曝光时间的正常模式中的曝光控制

首先，参照图3描述正常模式下的曝光控制。用于生成信号电荷读出参考定时的读出定时信号参考信号RD0输入到竖直移位寄存器203。竖直移位寄存器203通过顺序地移位读出定时参考信号RD0而按各行产生读出定时信号RD1、RD2、RD3...。读出定时信号RD0的周期以下称为T1。

详细描述第一行。第一行中的那组图像采集元件201...重置被上一第一读出定时信号RD1累积的信号电荷，并且重新开始信号电荷的累积。然后，第一重置定时信号RT1在下一周期的第一读出定时信号RD1上升之前上升，并且重置到目前为止所累积的信号电荷，重新开始信号电荷的累积。在这一时期累积的信号电荷被丢弃。

在第一重置定时信号RT1上升之后，下一周期的第一读出定时信号RD1上升。这在图3中图示为小三角形。三角形的横轴示出时间而三角形的纵轴示出曝光通量。第一行的三角形所指示的曝光状态下的曝光时间是第二曝光时间Tst1。基于第一重置定时信号RT1在哪个定时上升，来确定第二曝光时间Tst1的长度。

通过第一读出定时信号RD1的上升，其指示第二曝光时间Tst1的结束定时，在第一行中那组图像采集元件201...的第二曝光时间Tst1的累积信号电荷被读出。

以上述相同的方式，从第二重置定时信号RT2的上升到下一个第二读出定时信号RD2的上升的第二曝光时间Tst2所累积的信号电荷被读出。

进一步，从第三重置定时信号RT3的上升到下一个第三读出定时信号RD3的上升的第二曝光时间Tst3所累积的信号电荷被读出。

更进一步，从第四重置定时信号RT4的上升到下一个第四读出定时信号RD4的上升的第二曝光时间Tst4所累积的信号电荷被读出。

然后，对于所有行执行相同的读出处理，以读出整个屏幕的信号电荷。结果是，生成一个屏幕的被采集图像。在以上描述中，第二曝光时间Tsti(i＝1、2...)对各行都是一样的，并且其是可以用来产生短曝光信号Sshort的时间长度。

(2)在按各行设置曝光时间的模式中的曝光控制

下面，参照图4，在按各行设置曝光时间的模式中描述曝光控制。此处描述的操作示例是这样的情况：奇数行的曝光时间被设置得较长，偶数行的曝光时间被设置得较短。

在由竖直移位寄存器203移位读出定时参考信号RD0时，按各行产生读出定时信号RD1、RD2、RD3...。进一步，重置屏蔽控制部分204进行设置，以屏蔽(屏蔽有效)或者不屏蔽(屏蔽无效)来自重置移位寄存器204的重置定时信号RT1、RT2、RT3...。这里，为奇数行设置“屏蔽有效”，为偶数行设置“屏蔽无效”。在图4中，第一重置定时信号RT1、第三重置定时信号RT3和第五重置定时信号RT5被固定在平坦低电平。因此，在一个屏幕上设置了两种曝光时间。设置为“屏蔽有效”的奇数行的曝光时间变为等于读出定时参考信号RD0的周期T1。设置为“屏蔽无效”的偶数行的曝光时间变为等于从重置定时信号RTi(i＝1、2、...)的上升到读出定时信号RDi(i＝1、2、...)的上升的时间，如同上述的情况(1)。

对于第一行，在第一行的那组图像采集元件201...中所累积的信号电荷被前一第一读出定时信号RD1的上升重置，并且重新开始信号电荷的累积。在下一个周期的第一读出定时信号RD1上升之前没有重置定时信号的上升，从而使得信号电荷的累积继续。然后，下一周期的第一读出定时信号RD1上升。上述电荷累积的结果在图4中被图示为横向长而窄的三角形。第一行的长而窄三角形所图示的曝光状态下的曝光时间是第一曝光时间Tlg1。第一曝光时间Tlg1的长度等于读出定时参考信号RD0的周期T1。通过第一读出定时信号RD1的上升，其指示第一曝光时间Tlg1的结束定时，第一行中那组图像采集元件201...在第一曝光时间Tlg1所累积的信号电荷被读出。这对应于长曝光信号Slong。

对于第二行，从第二重置定时信号RT2的上升到下一个第二读出定时信号RD2的上升的第二曝光时间Tst2所累积的信号电荷被读出，如同在上述情况(1)中那样。这对应于短曝光信号Sshort。

对于第三行，从第三读出定时信号RD3的上升到下一周期的第三读出定时信号RD3的上升的第一曝光时间Tlg3(＝T1)所累积的电荷被读出。这对应于长曝光信号Slong。

对于第四行，从第四重置定时信号RT4的上升到下一个第四读出定时信号RD4的上升的第二曝光时间Tst4所累积的信号电荷被读出，如同在上述情况(1)中那样。这对应于短曝光信号Sshort。

对于第五行，从第五读出定时信号RD5的上升到下一周期的第五读出定时信号RD5的上升的第一曝光时间Tlg5(＝T1)所累积的电荷被读出。这对应于长曝光信号Slong。

对于第六行，从第六重置定时信号RT4的上升到下一个第六读出定时信号RD6的上升的第二曝光时间Tst6所累积的信号电荷被读出，如同在上述情况(1)中那样。这对应于短曝光信号Sshort。

通过进行这样的曝光时间控制，产生等于一个屏幕的被采集图像。奇数行的长曝光信号和相邻偶数行的短曝光信号被信号处理部分103合成。

如同在图17A-17C中所述，在传统技术中，均为混合信号Smix结构元素的长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort，随着时间很大地移位。这样，在拍摄物体移动较大的动态图片中，可能在图像中导致图片质量的恶化，例如模糊。

同时，第一实施例中一个域的时间区被分割为如图5所示的大量区域。那么，如图5B所示，设置了相邻第一行对和第二行对。在图4中，每个第一和第二行对都由单行构成。然而，这些行对可以由多行构成。

然后，将输出长曝光信号Slong的第一曝光时间设置到第一行对，将输出短曝光信号Sshort的第二曝光时间设置到第二行对。进一步，从相邻的第一和第二行对输出的长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort被合成。这样，产生作为相邻两行的对的混合信号Smix。也就是说，构成混合信号长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort仅仅相隔一行或者数行的时间，并且在时间上彼此非常接近。这样，即使在拍摄具有移动物体的动态图片中，也几乎不会在图片中产生诸如图像模数的恶化。当然，也可以实现宽动态范围。

在第一实施例中，对按各行改变曝光时间的控制模式进行了描述。然而，这仅仅是示例，并且可以为任意行设置任意的曝光时间。这可以通过调整到重置移位寄存器204的电荷清除脉冲RT0并且在重置屏蔽控制部分205中任意地设置屏蔽行和非屏蔽行来实现。

(第二实施例)

图6A示出拜尔型彩色滤光器阵列210。拜尔型彩色滤光器阵列210是对应于基于光的三元色(红绿蓝)的彩色滤光器的滤光器阵列的示例。在拜尔型彩色滤光器阵列210中，作为要求高分辨率的亮度信号的主信号的G像素由像素Gr和像素Gb表示，这些像素Gr和Gb交替地布置在晶格型图案的像素阵列区域中，并且在其两两之间提供一个像素的空间。然后像素R和像素B交替地布置在这些空间中。

在拜尔型彩色滤光器210中，像素Gr、像素Gb、像素R和像素B四个像素(2×2)构成基本单元。在具有拜尔型彩色滤光器阵列210的区域传感器202中，以有序的方式布置彩色滤光器阵列210。

如图6B所示，在区域传感器202的曝光区域211中，设置由彼此邻近的奇数行和偶数行构成的第一行对，以及由邻近第一行对的奇数行和偶数行构成的第二行对。在如图6A所示的拜尔型彩色滤光器阵列210，像素R和Gr的输出信号从第一行对和第二行对的奇数行输出，而像素Gb和B的输出信号从第一行对和第二行对的偶数行输出。

这样，区域传感器202的所有行被分为交替布置的第一行对和第二行对。进一步，输出长曝光信号Slong的曝光时间被设置为第一行对的曝光时间，而输出短曝光信号Sshort的曝光时间被设置为第二行对的曝光时间。更进一步，根据区域传感器202的屏幕区域中被判断为相对黑暗的屏幕部分的亮度，设置第一曝光时间的时间长度。根据区域传感器202的屏幕区域中被判断为相对明亮的屏幕部分的亮度，设置第二曝光时间的时间长度。

然后，对从第一行对(两行)输出的长曝光信号Slong和从第二行对(两行)输出的短曝光信号Sshort进行合成处理，即四行合成处理。曝光信号被合成的第一行对和第二行对是彼此相邻的行对。对区域传感器202的所有行都进行这样的四行合成处理。

这里，如下所述那样进行拜尔型彩色滤光器阵列210的四行合成处理。如上所述，基于如图6A所示拜尔型彩色滤光器阵列210而设置的第一行对和第二行对由输出像素R、Gr的奇数行和输出像素B、Gb的偶数行的对构成。通过分别将输出相同像素的奇数行相加，将输出相同像素的偶数行相加，而进行四行合成处理。因此，拜尔型彩色滤光器阵列210的四行合成处理是以行为单位执行，而不是以行对为单位执行。

因此，对区域传感器202的所有行合成R的长曝光信号Slong(R)和R的短曝光信号Sshort(R)。类似地，合成B的长曝光信号Slong(B)和B的短曝光信号Sshort(B)。类似地，合成Gr的长曝光信号Slong(Gr)和Gr的短曝光信号Sshort(Gr)。类似地，合成Gb的长曝光信号Slong(Gb)和Gb的短曝光信号Sshort(Gb)。这样，生成由相邻四行构成的两个行对的混合信号Smix。对区域传感器202的所有行生成这样的混合信号Smix。

由此生成的混合信号Smix成为与图6A所示的拜尔型彩色滤光器阵列210对应的视频信号。构成每个第一行对和第二行对的行数可以是2×n的任意数(n是自然数)。图6B示出n＝1的情况。进一步，图6C示出n＝2的情况。

以下描述本发明的其它实施例，其被假设为与拜尔型彩色滤光器阵列210及其类似物相对应。在描述这些实施例之前，对当本发明应用于拜尔型彩色滤光器阵列210时产生的不便之处进行描述。

图7示出典型固态图像采集器件的结构。固态图像采集器件包括OB像素部分212和减法处理部分213。在安装到固态图像采集器件的区域传感器202中，在未曝光的部分也累积电荷。这样，在区域传感器202的曝光区域211中所进行的电荷累积处理中，总是加入不必要的电荷。因此，在与区域传感器202曝光区域211分开的区域传感器202光屏蔽区域，提供OB像素部分212。从OB像素部分212输出的信号被采样为黑色参考信号(此后称为光学黑色(optical black)或者简称为OB成分)。减法处理部分213从曝光区域211的输出信号中减去OB成分，从而仅提取原始信号(有效数据214)。

在传统的OB减法方法中，如图7所示，以域为单位将OB像素部分212的输出(OB成分)从曝光区域211的输出信号减去，从而提取有效数据214。

然而，在本发明的图像传感器中，针对每一行控制曝光时间。这样，OB成分的电平相应地变化。因此，与传统情况不同，不能以域为单位进行减法处理。

以下参照附图描述解决了这种不便的本发明的每一个实施例。

(第三实施例)

参照图8描述本发明的第三实施例。第三实施例的不同之处在于减法处理器215的处理。长曝光信号Slong从位于第一行对的OB像素部分212a供给到减法处理器215。进一步，短曝光信号Sshort从位于第二行对的OB像素部分212b供给到减法处理器215。长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort分别供给到减法处理部分215。

减法处理部分215分别处理OB像素部分212a和212b的输出信号(长曝光信号Slong、短曝光信号Sshort)。也就是说，减法处理部分215分别并且独立地对OB像素部分212a和212b的每一个的输出信号进行采样，以生成分别对应于第一行对和第二行对的OB成分。进一步，减法处理部分215将对应行对的OB成分从曝光区域211的每个行对的输出信号中减去，从而生成并且输出作为原始曝光信号的有效数据216。

虽然产生OB成分和从输出信号(长曝光信号Slong、短曝光信号Sshort)中减去OB成分的处理相对于行为单位进行，不过也可以根据环境以行对为单位进行。

在长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort是分开的状态中，配置有效数据216。在从减法处理部分218输出的有效数据216中，通过由未示出的加法处理部分对长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort进行加法处理，生成混合信号Smix。在相邻的第一行对和第二行对之间进行长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort的加法处理。

对于采样处理，有以下两种方法。第一种方法在进行采样之前，对从第一行对组中提供的所有OB像素部分212a输出的多个OB成分进行相加，从而生成与长曝光信号Slong对应的OB成分，作为平均值OB(长)Ave。类似地，第一种方法在进行采样之前，对从第二行对组中提供的所有OB像素部分212b输出的多个OB成分进行相加，从而生成与短曝光信号Sshort对应的OB成分，作为平均值OB(短)Ave。

第二种方法对输出长曝光信号的各行独立进行OB成分的采样，而不是对从第一行对组中提供的所有OB像素部分212a输出的多个OB成分进行相加，从而针对每个输出长曝光信号Slong的行产生OB成分(长)。类似地，第二种方法对输出短曝光信号的各行独立进行OB成分的采样，而不是对从第二行对组中提供的所有OB像素部分212b输出的多个OB成分进行相加，从而针对每个输出短曝光信号Sshort的行产生OB成分(短)。

可以用上述方法中的任意一个来产生OB成分。然而，根据第一种方法，可以消除噪声的影响。

(第四实施例)

参照图9描述本发明的第四实施例。第四实施例新包括曝光系数控制部分217，并且其不同之处在于减法处理部分218所进行的处理的内容。

曝光系数控制部分217以整个域为单位而不是以行对为单位获取OB像素部分212的输出(OB成分)，然后对屏幕进行采样的一个域中的OB成分求平均，从而计算OB成分的域平均。进一步，曝光系数控制部分217将所计算出来的长曝光信号Slong的输出行对(第一行对)中的OB成分的域平均值乘以独立系数K1，将短曝光信号Sshort的输出行对(第二行对)中的OB成分乘以独立系数K2。然后，曝光系数控制部分217计算每个行对的OB成分，并且将所计算的OB成分输出到减法处理部分218。

曝光系数控制部分217存储预先设置的独立系数K1和K2。独立系数K1和K2是基于长曝光信号Slong的输出行对(第一行对)的曝光时间和短曝光信号Sshort的输出行对(第二行对)的曝光时间之间的比率而计算的。

减法处理部分218从曝光区域210的各行的输出信号中减去与对应行相应的OB成分，从而生成并输出有效数据219，作为原始曝光信号。

进一步，在长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort是分开的状态中，配置有效数据219。这样，在从减法处理部分218输出的有效数据219中，通过由未示出的加法处理部分对长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort进行加法处理，而生成混合信号Smix。在相邻的第一行对和第二行对之间进行长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort的加法处理。

(第五实施例)

参照图10描述本发明的第五实施例。第五实施例新包括第一加法处理部分220和第二加法处理部分221，并且其不同之处在于减法处理部分222处理的内容。

在第五实施例中，先对与第一、第二行对相对应的OB像素部分212的输出信号进行合成处理，并且对第一、第二行对的输出信号(长曝光信号Slong、短曝光信号Sshort)进行合成处理，然后从第一和第二行对的输出信号(已合成)中减去OB像素部分212的输出信号(已合成)

以下对此进行详细描述。首先，第一加法处理部分220分别针对各行对OB像素部分212a的输出信号(对应于长曝光信号Slong)和OB像素部分212b的输出信号(对应于短曝光信号Sshort)进行采样。然后，第一加法处理部分220对相邻OB像素部分212a、212b之间的OB成分进行加法处理，以产生经过合成的OB成分并将其输出到减法处理部分222。

第二加法处理部分在两行彼此相邻处，将从第一行对输出的长曝光信号Slong和从第二行对输出的短曝光信号Sshort相加，以产生混合信号Smix，并将其输出到减法处理部分222。

减法处理部分222从所供给的混合信号Smix中减去经过合成的OB成分，以提取混合信号Smix的有效数据223。

(第六实施例)

参照图11描述本发明的第六实施例。第六实施例的不同之处在于其包括加法处理部分224和减法处理部分225。

减法处理部分225不是以行对为单位，而是以整个域为单位获取OB像素部分212的输出，并且对屏幕的一个域中的OB成分进行平均，从而计算OB成分的域平均(以后称为平均OB成分)。

加法处理部分224将均包括OB成分的第一行对的输出(长曝光信号Slong)和第二行对的输出(短曝光信号Sshort)相加，以产生混合信号Smix’。在混合信号Smix’中包括OB成分。因此，减法处理部分225从混合信号Smix’中减去平均OB成分，从而仅仅提取原始有效数据226、

对根据本发明的与OB处理有关的阐述到此为止。下面，描述本发明的与WB(白平衡)处理有关的实施例。

WB处理是这样一种处理，其用于将彩色滤光器的颜色成分校正到正确的比例，从而使得白色物体在任何光源下都被拍摄为白色。

在进行WB处理时，输入的采集图像数据被分割成一些块，每个块中的像素按照构成彩色滤光器的各种颜色即R(红)、G(绿)、B(蓝)进行积分。这样，计算出颜色成分的比例。

然而，在本发明的图像传感器中，当通过将长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort相加而获取混合信号Smix时，如果拍摄场景黑暗，则采用长曝光信号Slong的行中的入射光通量变为限于窄的范围。这样，动态范围变窄。所以，所获取的块数据的每个颜色成分变得很少，从而使其变为在确定颜色平衡时具有低精确度的数据。这样，本发明的第七实施例中实现了高精确度的WB处理。

(第七实施例)

参照图12描述第七实施例。第七实施例的不同之处在于其包括积分处理部分227和增益控制部分228。增益控制部分228控制混合信号Smix的增益。积分处理部分227由曝光区域221的输出计算增益控制数据，并将其供给到增益控制部分228。第七实施例的其它结构和以上描述的每个实施例的结构相同。因此，在图12中，相同的附图标记应用于与图1-图11相同或者类似的成分。

在根据本发明结构的WB处理中，如果如上所述拍摄场景黑暗，在输出长曝光信号Slong的行中，颜色成分的信息量不足。这样，难以确定颜色的平衡。所以，积分处理部分227从曝光区域211的输出信号中，提取通过选择性地提取第二行对(能够获取足够曝光数据的短曝光信号Sshort输出行)而形成的积分块数据229。

以这种方式提取的积分块数据229，具有构成彩色滤光器的所有颜色R、G和B。积分处理部分227根据每种颜色，对所获取的积分块数据229进行积分，并且将积分结果供给到增益控制部分228。增益控制部分228基于积分处理部分227所进行的积分结果，对混合信号Smix进行白平衡调节处理。

这样，可以从具有足够入射光通量的行(第二行对)获取必需的信息，并且计算用于调节颜色成分平衡的数据。

在包括第七实施例的本发明的每个实施例中，曝光区域211被分割为分别包括2n(n：自然数)行的第一行对和第二行对，然后从第一行对输出长曝光信号Slong，从第二行对输出短曝光信号Sshort。

然而，如图13A所示，虽然第二行对由2n行构成，但是第一行对可以由2n+1行构成，这与上述各个实施例的情况不同。

当输出长曝光信号Slong的第一行对由2n行构成时，存在这样的情况，即在物体亮度低的情况下无法获取足够的入射光通量。在这种情况下，即在低亮度的拍摄场景中，第一行对由2n+1行构成而第二行对由2n行构成。这样，可以获取输入到第一行对的足够光通量。结果是，即使在亮度低的拍摄场景中也可以提高灵敏度。

这里，以下将示出在加法处理之后R信号、G信号和B信号的每个像素的质心。当通过对从三行的第一行对获取的长曝光信号Slong和从两行的第二行对获取的短曝光信号Sshort进行合成而获取混合信号Smix时，图13B图示关注水平三个像素的像素阵列。

假定在对像素阵列的上部进行相加时的权重系数为水平权重系数230，而在对像素阵列的左部进行相加时的权重系数为竖直权重系数231，在加法处理之后，混合信号Smix中的R信号、Gr信号、Gb信号和B信号的水平像素的质心变为如下：

水平像素(R)的质心＝(0.5+2.5)/2＝1.5

水平像素(Gr)的质心＝1.5

水平像素(Gb)的质心＝(0.5+2.5)/2＝1.5

水平像素(B)的质心＝1.5

类似地，竖直像素的质心变为如下：

竖直像素(R)的质心＝(0.5+2.5+4.5)/3＝2.5

竖直像素(Gr)的质心＝(0.5+2.5+4.5)/3＝2.5

竖直像素(Gb)的质心＝(1.5+3.5)/2＝2.5

竖直像素(B)的质心＝(1.5+3.5)/2＝2.5

如上所示，像素的质心在水平和竖直的所有颜色信号中变得相等。因此，即使通过将第一行对(长曝光信号Slong的输出行)的数目设置为2n+1，并且将第二行对(短曝光信号Sshort的输出行)的数目设置为2n来增加长曝光信号Slong的行数，在所产生的混合信号Smix中的像素质心也不会移动。

(第八实施例)

接下来，参照图14对本发明第八实施例进行描述，在该实施例中按各行进行曝光控制。图14是根据第八实施例的信号处理的时序图。根据第八实施例的图像传感器的结构基本上与参照图2描述的第一实施例的结构相同。因此，相同的附图标记应用于与图2的成分相同或者相似的成分。然而，向作为第八实施例区别特征的成分的附图标记添加撇号，尽管其结构是相同的。

如图14所示，第八实施例的信号电荷读出控制部分206’基于竖直移位寄存器203而移位读出定时信号RD0，从而产生各行的读出定时信号RD1、RD2、RD3...。该操作与其它实施例的这一操作并无不同。然而，信号电平读出控制部分206’还带有屏蔽设置功能，其对读出定时信号RD1、RD2、RD3...进行“屏蔽有效”/“屏蔽无效”的设置。

信号电荷读出控制部分206’对竖直移位寄存器203的输出(读出定时信号RD1、RD2、RD3...)进行“屏蔽有效”/“屏蔽无效”的设置。在图14中，读出定时信号RD2、RD5被信号电荷读出控制部分206’设置为“屏蔽有效”。这样，读出定时信号RD2、RD5的周期变为通过将读出定时信号RD1、RD3、RD4、RD6的周期除以n(n是自然数)而获得的周期。在图14的情况下，读出定时信号RD2、RD5的周期是通过将读出定时信号RD1、RD3、RD4、RD6的周期除以2而获得的周期。

进一步，重置移位寄存器204’对选择性提取的单个或者多个重置定时信号RTi(i＝1、2、...)进行屏蔽，从而将其固定为平坦低电平。在图14的情况下，重置定时信号RT2、RT3、RT5和RT6被屏蔽并且固定为平坦低电平。这样，可以在单个屏幕中设置三种曝光时间。

在那些处于“屏蔽无效”状态而未改变并输出重置定时信号RTi(i＝1、2、...)的行(在图14的情况下，被重置定时信号RT1和RT4控制的行)，其曝光时间对应于从重置定时信号RTi(i＝1、2、...)的上升到读出定时信号RDi(i＝1、2、...)的时间。

同时，在那些重置定时信号RTi(i＝1、2、...)被屏蔽阻塞的行(在图14的情况下，被重置定时信号RT2、RT3、RT5和RT6控制的行)，其曝光时间取决于读出定时信号RDi(i＝1、2、...)被设置为“屏蔽有效”状态还是“屏蔽无效”状态。

也就是说，在那些处于“屏蔽无效”状态而未改变并输出读出定时信号RDi(i＝1、2、...)的行(在图14的情况下，被读出定时信号RD2、RD3、RD4和RD6控制的行)，曝光时间变为等于读出定时参考信号RD0的周期T1。然而，如上所述，在这些行中，在重置定时信号RTi(i＝1、2、...)未被屏蔽(“屏蔽无效”状态)的行(在图14的情况下，被重置定时信号RT1和RT4控制的行)，曝光时间变为从重置定时信号RTi(i＝1、2、...)的上升到读出定时信号RDi(i＝1、2、...)的上升的时间。所以，这不等于读出定时参考信号RD0的周期T1。

根据上面的描述，在图14的情况下，被读出定时信号RD3和RD6控制的行的曝光时间变为等于读出定时参考信号RD0的周期T1。

读出定时信号RDi(i＝1、2、...)的输出被屏蔽控制的行(在图14的情况下，被读出定时信号D2、D5控制的行)的曝光时间变为读出定时参考信号RD0周期的n倍，即周期T1×n。在图14的情况下，读出定时信号RDi(i＝1、2、...)的输出被屏蔽控制的行的曝光时间是读出定时参考信号RD0的2倍，即周期T1×2。

如上所述，各行的曝光时间可以通过控制“屏蔽有效”/“屏蔽无效”和读出定时信号及重置定时信号的定时而被设置为以下三种。

第一种曝光时间是从读出定时信号RDi的上升到下一周期的读出定时信号RDi的上升的曝光时期(在图14的情况下，曝光时期Tmd3、Tmd6)。第二种曝光时间是具有从重置定时信号RTi的上升到读出定时信号RDi的上升的时间长度的曝光时间(图14中的曝光时间Tst1、Tst4)。第三种曝光时间是时间长度为n倍读出定时参考信号RD0的曝光时间(在图14的情况下，曝光时间Tlg2、Tlg5)。

根据区域传感器202的屏幕区域中被判断为相对黑暗的屏幕部分的亮度设置第一曝光时间的时间长度(曝光时期Tmd3、Tmd6)。根据区域传感器202的屏幕区域中被判断为相对明亮的屏幕部分的亮度设置第二曝光时间的时间长度(曝光时间Tst1、Tst4)。根据区域传感器202的屏幕区域中被判断为最暗的屏幕部分的亮度设置第三曝光时间的时间长度(曝光时间Tlg2、Tlg5)。

如上所述，根据第八实施例，可以通过控制“屏蔽有效”/“屏蔽无效”和读出定时信号及重置定时信号的脉冲输出定时，而在单个屏幕上设置三种曝光时间，即Slong(第三曝光时间)、Sshort(第二曝光时间)和Smiddle(第一曝光时间)。

(第九实施例)

在上述的第一实施例以及其它实施例中，在每个域中，长曝光信号Slong的输出行和短曝光信号Sshort的输出行的布局顺序是一样的。然而，在第九实施例中，长曝光信号Slong的输出行和短曝光信号Sshort的输出行的布局顺序按照各域交替地切换。

在如图15所示的结构中，奇数域中的奇数行(对应于第一行对)被设置为长曝光信号Slong的输出行，而偶数行(对应于第二行对)被设置为短曝光信号Sshort的输出行。相反地，偶数域中的奇数行(对应于第一行对)被设置为短曝光信号Sshort的输出行，而偶数行(对应于第二行对)被设置为长曝光信号Slong的输出行。

进一步，在上述每个实施例中，通过对行存储器的记录控制进行改进，以域为单位的存储器(此后称为域存储器)变得不必要。以下将对此进行描述。

在传统的结构中，在以一个域累积长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort的每一个以后，进行下一处理。也就是说，存储于域存储器中的第一域中第一行的信号被加到第二域的第一行的输出信号，从而输出混合信号，而存储于域存储器中的第一域的第二行的输出信号被加到第二域的第二行的输出信号，从而输出混合信号。重复该操作以合成两域的信号，从而准备具有高动态范围的图像。为了进行这样的处理，需要至少一个域的域存储器。

与此相反，在根据本发明的每个实施例中，通过简单地确保以行为单位的存储器(此后称为行存储器)，就可以实现类似的高动态范围。以下将描述具体方法。

在如图6A所示的拜尔型滤光器阵列210所应用的图像传感器101中，如图6B所示，长曝光时间Slong的输出和短曝光时间Sshort的输出被以行为单位控制。在这种情况下，可以通过确保对应于三行的行存储器而产生混合信号Smix。也就是说，当一个行对中的奇数行的数据存储在行存储器(针对三行)的第一列存储区域中时，行对的其它行中奇数行的数据被存储在所述行存储器的第三列存储区域中。类似地，当一个行对中偶数行的数据存储在行存储器(针对三行)的第一列存储区域中时，行对的其它行中偶数行的数据被存储在所述行存储器的第三列的存储区域中。

通过使用这样的行存储器，可以通过单个行存储器，将第一行对的奇数行的R、Gr信号加到第二行对的奇数行的R、Gr信号，从而产生混合信号Smix。类似地，可以通过单个行存储器，将第一行对的偶数行的R、Gr信号加到第二行对的偶数行的R、Gr信号，从而产生混合信号Smix。通过重复该操作，可以在一个域的信号内产生具有高动态范围的图像。如上所述，本发明的每个实施例可以通过确保以行为单位的存储器，来进行长曝光信号Slong和短曝光信号Sshort的相加。这样，就不需要域存储器。

工业实用性

本发明的图像传感器优选地用于拍摄在宽动态范围内移动的物体而不产生图像中的模糊，并且其有效地作为数字视频照相机、带有内嵌照相机的移动电话等的图像传感器。

Claims

1、一种图像传感器读出方法，该方法从其中以矩阵形式布置多个图像采集元件的区域传感器读出在所述图像采集元件中累积的信号电荷，其中：

设置在时间长度上彼此不同的多种曝光时间，然后将所述曝光时间分别分配给所述区域传感器的各行；

以所述区域传感器的行为单位，读出在所分配的曝光时间中在所述图像采集元件中累积的所述信号电荷；

以所述区域传感器的屏幕为单位，对所读出的所述信号电荷进行合成。

2、根据权利要求1所述的图像传感器读出方法，其中设置第一曝光时间和第二曝光时间作为所述多种曝光时间。

3、根据权利要求2所述的图像传感器读出方法，其中：将所述区域传感器分割为交替布置的第一行对和第二行对；所述第一行对和第二行对由单行或者多行构成；所述第一曝光时间被设置到所述第一行对的组，所述第二曝光时间被设置到所述第二行对的组。

4、根据权利要求2所述的图像传感器读出方法，其中：根据所述区域传感器的屏幕区域中被判断为相对黑暗的屏幕部分的亮度设置所述第一曝光时间的时间长度；和

根据所述区域传感器的屏幕区域中被判断为相对明亮的屏幕部分的亮度设置所述第二曝光时间的时间长度。

5、根据权利要求4所述的图像传感器读出方法，其中：

以所述区域传感器的行为单位，顺序地产生定时参考信号，所述定时参考信号作为用于对所述第一、第二曝光时间的时间长度进行控制的参考；

所述第一曝光时间的所述时间长度被设置为与所述读出定时参考信号的信号周期相同；和

所述第二曝光时间的所述时间长度被设置为短于所述读出定时参考信号的所述信号周期。

6、根据权利要求2所述的图像传感器读出方法，其中所述第一曝光时间被设置到的所述行和所述第二曝光时间被设置到的所述行相对于每个域切换。

7、根据权利要求3所述的图像传感器读出方法，其中以行为单位，对从所述第一行对读出的所述信号电荷和从所述第二行对读出的所述信号电荷进行合成。

8、根据权利要求3所述的图像传感器，其中构成所述第一行对和第二行对的行数被设置为2n(n是自然数)，并且实现拜尔型彩色滤光器中相同颜色之间的合成。

9、根据权利要求1所述的图像传感器读出方法，其中：

设置第一曝光时间、第二曝光时间和第三曝光时间作为所述多种曝光时间；

根据所述区域传感器的屏幕区域中被判断为相对黑暗的屏幕部分的亮度设置所述第一曝光时间的时间长度；

根据所述区域传感器的所述屏幕区域中被判断为相对明亮的屏幕部分的亮度设置所述第二曝光时间的时间长度；和

根据所述区域传感器的所述屏幕区域中被判断为最黑暗的屏幕部分的亮度设置所述第三曝光时间的时间长度。

10、根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述第一行对的行数被设置为2n+1(n为自然数)。

11、根据权利要求1所述的图像传感器读出方法，其中从以行为单位从所述区域传感器读出的所述信号电荷中，以行为单位减去从布置在所述区域传感器各行中的光学黑色像素读出的OB成分。

12、根据权利要求2所述的图像传感器读出方法，其中：

通过对与从布置在所述区域传感器各行中的光学黑色像素读出的一个域相对应的OB成分进行平均来准备平均OB成分；

基于所述第一曝光时间和所述第二曝光时间之间的比率，获取所述平均OB成分中的所述第一曝光时间和第二曝光时间的独立系数；

将从所述第一曝光时间被设置到的行读出的所述信号电荷，减去所述平均OB成分与所述第一曝光时间的所述独立系数的乘积；和

将从所述第二曝光时间被设置到的行读出的所述信号电荷，减去所述平均OB成分与所述第二曝光时间的所述独立系数域的乘积。

13、根据权利要求2所述的图像传感器读出方法，其中：

通过将从所述第一曝光时间被设置到的行读出的所述OB成分，和从与所述第一曝光时间被设置到的行相邻的、所述第二曝光时间被设置到的行读出的所述OB成分相加，产生混合OB成分；

通过将包含从所述第一曝光时间被设置到的行读出的所述OB成分的所述信号电荷，和包含从与所述第一曝光时间被设置到的行相邻的、所述第二曝光时间被设置到的行读出的所述OB成分的所述信号电荷相加，产生混合信号；和

相对于各行，从所述混合信号中减去所述混合OB成分，以便仅仅提取信号成分。

14、根据权利要求2所述的图像传感器读出方法，其中：

通过对与从布置在所述区域传感器各行中的光学黑色像素读出的一个域的OB成分进行平均来产生平均OB成分；

通过将包含从所述第一曝光时间被设置到的行读出的所述OB成分的所述信号电荷，和包含从所述第二曝光时间被设置到的行读出的所述OB成分的所述信号电荷相加，产生混合信号；和

从所述混合信号中减去所述平均OB成分，以便仅仅提取信号成分。

15、根据权利要求4所述的图像传感器读出方法，其中：

从由所述第二曝光时间被设置到的行读出的所述信号电荷中获取块数据，并且按照每个颜色对所获取的所述块数据进行积分；和

基于所述块数据的积分结果校正颜色成分的比例，从而实现WB(白平衡)。

16、一种图像传感器，该图像传感器从其中以矩阵形式布置多个图像采集元件的区域传感器读出在所述图像采集元件中累积的信号电荷，所述图像传感器包括：

定时控制部分，其设置在时间长度上彼此不同的多个曝光时间，并且将所述曝光时间分别分配给所述区域传感器的各行；和

信号电荷读出控制部分，其以所述区域传感器的行为单位，读出在由所述定时控制部分分配的所述曝光时间中在所述图像采集元件中累积的所述信号电荷，其中

以所述区域传感器的屏幕为单位，对由所述信号电荷读出控制部分读出的所述信号电荷进行合成。

17、一种包括区域传感器的图像传感器，在所述区域传感器中，以矩阵形式布置多个被控制成根据以行为单位周期性供给的读出定时信号来读出信号电荷的图像采集元件，所述图像传感器：当输入重置定时信号时，将从所述重置定时信号到所述读出定时的时期设置为曝光时间，然后以行为单位从所述区域传感器读出在所述曝光时间中在所述图像采集元件中累积的信号电荷；以及当未输入所述重置定时信号时，将从所述读出定时信号到下一周期的所述读出定时的时期设置为曝光时间，然后以行为单位从所述区域传感器读出在所述曝光时间中在所述图像采集元件中累积的信号电荷，其中

通过以行为单位控制所述重置定时信号的有无，来以行为单位改变所述曝光时间。

18、一种图像传感器，包括：

区域传感器，其中多个图像采集元件被布置成矩阵形式；

信号电荷读出控制部分，其以行为单位从所述区域传感器中读出在所述图像采集元件中累积的所述信号电荷；

竖直控制部分，其以所述区域传感器的行为单位顺序地生成所述区域传感器的读出定时信号，并且将所述读出定时信号输出到所述信号电荷读出控制部分；

重置控制部分，其以所述行为单位顺序地生成所述读出定时信号的重置定时信号，并且将所述重置定时信号输出到所述信号电荷读出控制部分；和

重置屏蔽控制部分，其布置在所述重置控制部分的输出侧，从而以所述行为单位设置允许输出所述重置定时信号的状态和禁止输出所述重置定时信号的状态，其中

所述信号电荷读出控制部分：当提供重置定时信号时，将从所述重置定时信号到所述读出定时信号的时期设置为曝光时间，然后以行为单位从所述区域传感器读出在所述曝光时间中在所述图像采集元件中累积的信号电荷；以及当未输入所述重置定时时，将从所述读出定时信号到下一周期的所述读出定时信号的时期设置为曝光时间，然后以行为单位从所述区域传感器读出在所述曝光时间中在所述图像采集元件中累积的信号电荷。

19、根据权利要求18所述的图像传感器，其中所述重置屏蔽控制部分能够给所述区域传感器的所有行任意地设置允许输出所述重置定时信号的所述状态和禁止输出所述重置定时信号的所述状态。

20、根据权利要求18所述的图像传感器，其中所述重置控制部分能够任意地设置所述重置定时信号的输出定时。

21、根据权利要求18所述的图像传感器，其中所述竖直控制部分由移位寄存器构成。

22、根据权利要求18所述的图像传感器，其中所述重置控制部分由移位寄存器构成。