專利名稱：固體攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在包括具有多個輸出通道的攝像元件的攝像裝置中調(diào)節(jié)輸出通道之間的輸出信號差的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在從具有兩個光電轉(zhuǎn)換輸出通道的攝像元件同時輸出的兩個通道的攝像信號用的各個信號路徑中存在增益差時，通道之間的攝像信號電平產(chǎn)生差異。
其結(jié)果，在放映的攝像畫面中出現(xiàn)橫條紋和閃爍。
作為解決方案有如下記載根據(jù)攝像亮度電平，通過增益控制電路確定一個通道側(cè)的AGC(Automatic Gain Control，自動增益控制)電路的增益，然后基于該增益和所存儲的增益特性，由運算部確定另一個通道側(cè)的AGC電路的增益(例如，參照專利文獻1)。
專利文獻1日本特開平9-200619號公報但是，在專利文獻1記載的技術(shù)中，調(diào)節(jié)時的條件設(shè)定差異會影響調(diào)節(jié)精度。
例如，調(diào)節(jié)時的亮度設(shè)定和管理等具有因光源和散光板的狀態(tài)的經(jīng)時變化、個體差異造成的誤差因素。
因此，對于校正為調(diào)節(jié)時所需的條件，這本身也要求精密的管理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于，提供一種具有從多個通道輸出數(shù)據(jù)的攝像元件的攝像裝置，其能夠與濾色器無關(guān)地容易地調(diào)節(jié)通道之間的輸出差。
為了解決上述課題，本發(fā)明的技術(shù)方案之一的攝像裝置，包括具有多個輸出通道的攝像元件，其特征在于，該攝像裝置具有受光部，其由二維配置的具有光電轉(zhuǎn)換元件的多個像素構(gòu)成；攝像部，其可以從多個輸出部輸出由該受光部的各個像素感光而得到的光電轉(zhuǎn)換輸出；分別與所述多個輸出部對應(yīng)地設(shè)置的信號放大部；檢測部，其在所述光電轉(zhuǎn)換輸出達到飽和電平之后，檢測從所述多個輸出部輸出的飽和輸出的大??；以及設(shè)定部，其設(shè)定所述信號放大部的放大率，以使所述檢測出的各個飽和輸出的大小相等。
本發(fā)明的技術(shù)方案之二的攝像裝置，在上述發(fā)明的攝像裝置中，在由所述檢測部檢測飽和輸出的大小時，所述設(shè)定部進行控制，使得所述信號放大部的放大率設(shè)定得較低，以便可以檢測飽和輸出。
本發(fā)明的技術(shù)方案之三的攝像裝置，在上述發(fā)明的攝像裝置中，所述受光部還具有與所述多個像素相對應(yīng)的濾色器，所述多個輸出部從各個輸出部輸出通過所述多個濾色器中的相同顏色的濾色器得到的光電轉(zhuǎn)換輸出。
本發(fā)明的技術(shù)方案之四的攝像裝置，在上述發(fā)明的攝像裝置中，具有選擇部，其在所述多個輸出部中選擇不同數(shù)量的輸出部作為所述光電轉(zhuǎn)換輸出的輸出部。
本發(fā)明的技術(shù)方案之五的攝像裝置，在上述發(fā)明的攝像裝置中，所述攝像部具有由至少三種顏色形成的濾色器排列而成的受光部，所述選擇部可以在兩個輸出部和四個輸出部之間進行選擇，并且在選擇了兩個輸出部時，分別依次輸出所述受光部的濾色器布局不同的行的圖像信息，在選擇了四個輸出部時，分別以交替的順序輸出所述受光部的濾色器布局不同的行的圖像信息和濾色器布局相同的行的圖像信息。
本發(fā)明的技術(shù)方案之六的攝像裝置，在上述發(fā)明的攝像裝置中，還具有AD轉(zhuǎn)換部，其把從所述信號放大部輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述各個信號放大部的放大率被設(shè)定成使從各個輸出部輸出的飽和信號的大小相等、并且所述飽和輸出的大小成為適合于所述AD轉(zhuǎn)換部的AD輸入范圍的大小。
本發(fā)明的技術(shù)方案之七的攝像裝置，在上述發(fā)明的攝像裝置中，所述各個信號放大部的放大率被設(shè)定成使從所述各個輸出部輸出的飽和輸出的大小與從所述各個輸出部輸出的飽和輸出中的最大值相等、并且所述飽和輸出的大小成為適合于所述AD轉(zhuǎn)換部的AD輸入范圍的大小。
本發(fā)明的技術(shù)方案之八的攝像裝置，在上述發(fā)明的攝像裝置中，在由所述檢測部檢測飽和輸出的大小時，所述設(shè)定部把所述信號放大部的放大率設(shè)定為與攝影時所設(shè)定的放大率不同的放大率。
本發(fā)明的技術(shù)方案之九的攝像裝置，在上述發(fā)明的攝像裝置中，還具有參照電壓設(shè)定部，其設(shè)定規(guī)定大小的電壓作為參照電壓，在由所述檢測部檢測飽和輸出的大小時，進行控制，使得通過所述信號放大部對比所述光電轉(zhuǎn)換輸出降低了所述參照電壓的輸出信號進行放大。
本發(fā)明的技術(shù)方案之十的攝像裝置，包括具有多個輸出通道的攝像元件，其特征在于，具有攝像部，其可以從多個輸出部輸出具有顏色信息的圖像信息；選擇部，其在所述多個輸出部中選擇由所述攝像部所拍攝的圖像信息的輸出部；設(shè)定部，其設(shè)定來自所述選擇出的各個輸出部的信號的放大率，以使從各個輸出部輸出的飽和輸出的大小相等；以及AD轉(zhuǎn)換部，其把根據(jù)由所述設(shè)定部設(shè)定的放大率而放大的圖像信息從模擬形式轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。
本發(fā)明的技術(shù)方案之十一的攝像裝置，在上述發(fā)明的攝像裝置中，由所述設(shè)定部所設(shè)定的來自各個輸出部的信號的放大率被設(shè)定成使從所述各個輸出部輸出的飽和輸出的大小相等、并且所述飽和輸出的大小成為適合于所述AD轉(zhuǎn)換部的AD輸入范圍的大小。
本發(fā)明的技術(shù)方案之十二的攝像裝置，在上述發(fā)明的攝像裝置中，由所述設(shè)定部所設(shè)定的來自各個輸出部的信號的放大率被設(shè)定成使從所述各個輸出部輸出的飽和輸出的大小與從所述各個輸出部輸出的飽和輸出中的最大值相等、并且所述飽和輸出的大小成為適合于所述AD轉(zhuǎn)換部的AD輸入范圍的大小。
本發(fā)明的技術(shù)方案之十三的攝像裝置，在上述發(fā)明的攝像裝置中，所述攝像部具有由至少三種顏色形成的濾色器排列而成的受光部，所述選擇部可以在兩個輸出部和四個輸出部之間進行選擇，并且在選擇了兩個輸出部時，分別依次輸出所述受光部的濾色器布局不同的行的圖像信息，在選擇了四個輸出部時，分別以交替的順序輸出所述受光部的濾色器布局不同的行的圖像信息和濾色器布局相同的行的圖像信息。
根據(jù)本發(fā)明，在具有從多個通道輸出數(shù)據(jù)的攝像元件的攝像裝置中，能夠與濾色器無關(guān)而容易地調(diào)節(jié)通道之間的輸出差。


圖1是表示本發(fā)明第1實施方式的攝像裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是表示與攝像電路相關(guān)的電路的詳細結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示攝像元件的濾色器的排列的圖。
圖4是表示通過兩通道讀出而從各通道讀出的顏色信號序列的圖。
圖5是表示通過四通道讀出而從各通道讀出的顏色信號序列的圖。
圖6是表示光量和放大器輸出之間的關(guān)系的圖。
圖7是表示光量和放大器輸出之間的關(guān)系的圖。
圖8是表示校正系數(shù)計算處理的概略步驟的流程圖。
圖9是表示攝影時處理的概略步驟的流程圖。
圖10是表示攝像元件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖11是表示在兩通道讀出模式時的動作的時序圖。
圖12是表示在四通道讀出模式時的動作的時序圖。
圖13是表示與攝像電路相關(guān)的電路的詳細結(jié)構(gòu)的圖。
圖14是表示光學(xué)黑色(optical black)部和視頻期間的CMOS輸出波形的圖。
具體實施例方式
(第1實施方式)圖1是表示本發(fā)明第1實施方式的攝像裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
攝像裝置100具有攝影鏡頭系統(tǒng)101；攝像元件102；攝像電路103；AD轉(zhuǎn)換器104；輸出選擇部105；前處理部106；圖像處理部107；接口部108；卡槽109；系統(tǒng)控制器110；緩存111；視頻存儲器112；視頻輸出電路113；圖像顯示LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)114；外部接口部115；閃光燈部116；以及操作部117。
攝影鏡頭系統(tǒng)101具有變焦光學(xué)系統(tǒng)、光圈部、自動對焦光學(xué)系統(tǒng)等。對應(yīng)于攝像部的攝像元件102例如具有由數(shù)百萬個像素構(gòu)成的受光部。另外，構(gòu)成為可以把通過攝影鏡頭系統(tǒng)101入射的被攝物像轉(zhuǎn)換為電信號，按照后面所述，從多個輸出通道輸出作為像素信號。攝像電路103主要進行AGC(自動增益控制)處理和CDS(相關(guān)雙采樣)處理等的信號處理。對應(yīng)于AD轉(zhuǎn)換部的AD轉(zhuǎn)換器104把從攝像電路103分別輸出的模擬攝像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。輸出選擇部105根據(jù)系統(tǒng)控制器110的指令，從AD轉(zhuǎn)換器104的多個輸出通道中選擇規(guī)定的通道，把圖像數(shù)據(jù)輸出到后級。
前處理部106根據(jù)上述圖像數(shù)據(jù)，執(zhí)行與AE(自動曝光)動作、AF(自動對焦)動作相關(guān)的處理。在圖像處理部107中進行Y(亮度)/C(色度)生成處理、與具有合適的色彩平衡的RGB信號相關(guān)的色彩矩陣處理等處理。接口部108是用于通過卡槽109在與插拔式存儲器126之間收發(fā)圖像數(shù)據(jù)的接口。系統(tǒng)控制器110集中控制攝像裝置100的工作。緩存111暫時存儲圖像數(shù)據(jù)等。視頻存儲器112暫時存儲從圖像處理部107輸出的Y(亮度)和C(色度)數(shù)據(jù)。視頻輸出電路113把視頻存儲器112的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬的亮度信號(Y信號)和色度信號(C信號)，并輸出給圖像顯示LCD 114。另外，該信號可以通過外部輸入輸出端子輸出給外部設(shè)備(未圖示)。外部接口部115是用于在與PC等的終端裝置(未圖示)之間進行調(diào)節(jié)值及其它信息的收發(fā)的通信接口。
閃光燈部116通過閃光燈通信連接器(未圖示)與系統(tǒng)控制器110可通信地連接。操作部117由用戶進行輸入操作時所使用的開關(guān)、十字鍵等構(gòu)成。用戶通過該操作部117，可以進行快門操作、模式設(shè)定、電池顯示選擇等攝影和再現(xiàn)操作。電源部118把電源電壓轉(zhuǎn)換為攝像裝置100的各部分需要的電壓后供電。
另外，在調(diào)節(jié)攝像裝置100的通道之間的輸出差時，使用調(diào)節(jié)用光源125。關(guān)于該調(diào)節(jié)動作將在后面敘述。
圖2是表示與攝像電路103相關(guān)的電路的詳細結(jié)構(gòu)的圖。參照圖2，說明與攝像電路103相關(guān)的電路的結(jié)構(gòu)和動作。
攝像元件102中具有用于輸出像素信號的輸出通道CH1～CH4。從各個輸出通道CH1～CH4讀出的模擬像素信號在攝像電路103中通過信號放大部129的放大器Amp1～Amp4進行放大。然后，在通過AD轉(zhuǎn)換器104的各個轉(zhuǎn)換器AD1～AD4轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，輸出選擇部105選擇從輸出通道CH1～CH4內(nèi)讀出的已轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的圖像數(shù)據(jù)，并送給后級的前處理部106。在按照該放大器Amp1～Amp4的放大率(以下稱為增益)放大后的各個輸出中具有差異時，在上述的攝像畫面中產(chǎn)生橫向條紋或閃爍、色差。
這里，作為從攝像元件102讀出像素信號的方式，可以采用從兩個輸出通道CH1、CH2讀出的兩通道讀出，和從四個輸出通道CH1～CH4讀出的四通道讀出。四通道讀出是在高速讀出(例如連拍模式)時使用的方式。
具有選擇部的設(shè)定部130根據(jù)來自系統(tǒng)控制器110的信號，對攝像元件102的工作進行驅(qū)動控制。
另外，該設(shè)定部130對兩通道讀出和四通道讀出的動作切換進行指示。
增益設(shè)定部131根據(jù)來自系統(tǒng)控制器110的信號，設(shè)定各個放大器Amp1～Amp4的放大率。
輸出選擇部105根據(jù)來自系統(tǒng)控制器110的兩通道讀出或四通道讀出指示信號，執(zhí)行相應(yīng)的選擇動作。
下面，說明本發(fā)明第1實施方式的攝像裝置的增益差調(diào)節(jié)方法。
在本調(diào)節(jié)方法中，向攝像裝置100照射來自調(diào)節(jié)用光源125的光，根據(jù)從攝像元件102讀出的像素信號，調(diào)節(jié)放大器Amp1～Amp4的放大率。
圖3是表示攝像元件102的濾色器的布局的圖。
圖4表示通過兩通道讀出從各個通道讀出的顏色信號序列的圖。
圖5表示通過四通道讀出從各個通道讀出的顏色信號序列的圖。
以下，以四通道讀出為例說明增益差的調(diào)節(jié)方法。
在四通道讀出中，如圖5所示，各個放大器Amp1～Amp4的輸出對應(yīng)于四種顏色信號R、G、GB、GR。
在改變來自調(diào)節(jié)用光源125的光的強度(光量)時，放大器Amp1～Amp4的輸出與光量對應(yīng)地發(fā)生變化。
圖6是表示光量和放大器輸出之間的關(guān)系的圖。
另外，在圖6中為了便于說明，僅示出了顏色信號B、GR、GB。
如圖6所示，放大器的輸出隨光量的增加一起增加，在光量達到預(yù)定值以上時，像素飽和，輸出值固定為一定值。
在圖6中，顏色信號B和GR、GB飽和的光量不同，但這是因為設(shè)在攝像元件102的像素中的每種濾色器對于調(diào)節(jié)用光源125的靈敏度不同的緣故。
可是，攝像裝置100所處理的攝像信號最好是光量與輸出值之間的關(guān)系保持線性關(guān)系。
因此，對曝光進行控制，使得放大器Amp1～Amp4的輸出值處于作為保持線性關(guān)系的區(qū)域的使用區(qū)域內(nèi)。
并且，以往的增益差調(diào)節(jié)也基于該使用區(qū)域內(nèi)的攝像信號進行。
相對于此，本發(fā)明的發(fā)明人著重于在超過使用區(qū)域的區(qū)域內(nèi)存在的像素的飽和狀態(tài)。
即，像素的飽和狀態(tài)下的輸出(以下稱為飽和輸出值)是與顏色無關(guān)地由攝像元件的積蓄容量確定的。
由此想到，通過調(diào)節(jié)放大器Amp1～Amp4的增益以使飽和輸出值一致，從而可以調(diào)節(jié)使用區(qū)域中的特性。
為了實現(xiàn)該技術(shù)構(gòu)思，如圖7所示，對放大器設(shè)定使感光度變得特別低的增益(例如1/2增益)。
在攝影時，放大器的增益可以設(shè)定為對應(yīng)于ISO感光度倍增×1、×2、×4、～×32的值。
但是，當(dāng)要實現(xiàn)該技術(shù)構(gòu)思時，即使在增益為最低值×1的情況下，也由于飽和輸出值過大而在調(diào)節(jié)時有可能無法讀取飽和輸出值。
這樣，在將各個放大器的增益調(diào)節(jié)為可以讀取的飽和輸出值后，調(diào)節(jié)各個放大器Amp1～Amp4的增益，以使其它通道的飽和輸出值與最大的飽和輸出值一致。
即，把放大器Ampi(i＝1～4)的當(dāng)前增益設(shè)為Gi(i＝1～4)、把校正系數(shù)設(shè)為gi(i＝1～4)時，利用式(1)表示新的增益G’i(i＝1～4)。
G’i＝gi×Gi…式(1)這樣，校正系數(shù)gi使用飽和輸出值Si(i＝1～4)而以式(2)表示。
gi＝Max(S1，S2，S3，S4)/Si…式(2)這樣，調(diào)節(jié)放大器Amp1～Amp4的增益，以使飽和輸出值一致。
然后，把調(diào)節(jié)后的放大器Amp1～Amp4的輸出值對應(yīng)到AD轉(zhuǎn)換器104可以進行AD轉(zhuǎn)換的全范圍。
即，在式(1)、(2)中，由于僅著重于飽和輸出值，所以有時會有在校正后的輸出特性和AD轉(zhuǎn)換器104的可轉(zhuǎn)換范圍之間產(chǎn)生不匹配的弊端。
因此，也可以使用用于把輸出值對應(yīng)到AD轉(zhuǎn)換器104的全范圍的校正系數(shù)k，用式(3)定義新的增益G’i(i＝1～4)。
G’i＝k×gi×Gi…式(3)另外，最好針對每個放大器Amp1～Amp4設(shè)置校正系數(shù)k，并可以分別進行調(diào)節(jié)。
這是為了還可以進行基于其它因素的校正。
另外，上述的增益調(diào)節(jié)的想法不限于四通道讀出方式，也可以適用于兩通道讀出方式。
下面，基于上述想法，說明調(diào)節(jié)增益的步驟。
在該增益調(diào)節(jié)方法中，在攝像裝置100的制造過程中計算并掌握校正系數(shù)gi，在出廠后用戶進行攝影時，使用該校正系數(shù)gi進行圖像處理。
另外，調(diào)節(jié)步驟可以通過使預(yù)先裝在攝像裝置內(nèi)的調(diào)節(jié)用軟件工作來實現(xiàn)，也可以與作為外部裝置的PC結(jié)合并協(xié)作來實現(xiàn)。
調(diào)節(jié)者為了進行調(diào)節(jié)，向攝像裝置100入射來自調(diào)節(jié)用光源125的光。
這里，調(diào)節(jié)用光源125使用均勻的擴散光源，但如上面所述，由于在調(diào)節(jié)中使用飽和輸出值，所以只要能夠提供使像素輸出飽和的光量，則不必限于這種光源。
然后，調(diào)節(jié)者例如接通設(shè)在攝像裝置100上的調(diào)節(jié)模式開關(guān)(未圖示)時，攝像裝置100執(zhí)行校正系數(shù)計算處理(圖8)。
在圖8的步驟S01中，執(zhí)行初始化處理。
在該初始化處理中，把放大器的增益設(shè)定為調(diào)節(jié)用的增益，例如1/2。并且，在把攝像裝置100設(shè)定為四通道讀出模式后，執(zhí)行定時器的初始化、攝像元件102的殘余電荷釋放、內(nèi)部參數(shù)的清零等。
在步驟S02～S03，待機直到經(jīng)過了從開始基于調(diào)節(jié)用光源125的光量的電荷積蓄到像素飽和為止的時間t0。
并且，在經(jīng)過該飽和時間t0后，讀入各個放大器Amp1～Amp4的輸出。
這里讀入的值對應(yīng)于飽和輸出值S1～S4。
如上所述，由于預(yù)先將放大器的增益降低為1/2，所以即使在飽和狀態(tài)下也可以使飽和輸出值收斂在可以進行AD轉(zhuǎn)換的范圍內(nèi)。
在步驟S05～S06中，使用式(1)～式(3)計算校正系數(shù)gi或k×gi并保存。
在步驟S07中，確認是否已經(jīng)執(zhí)行基于兩通道讀出的處理。
此時，在尚未執(zhí)行所述處理的情況下，返回步驟S02，計算兩通道讀出模式下的校正系數(shù)gi并保存。
通過以上步驟，計算出對應(yīng)于兩通道讀出和四通道讀出的校正系數(shù)，并保存。
然后，用戶接通攝像裝置100的電源，執(zhí)行攝影時處理(圖9)。
在圖9的步驟S11中，讀出所保存的校正系數(shù)gi，并在增益設(shè)定部131進行設(shè)定。
在步驟S12中，根據(jù)攝像裝置100的工作模式來判斷要使用四通道讀出模式或兩通道讀出模式中的哪種方式。
然后，在該方式下對攝像元件102和輸出選擇部105進行設(shè)定。
在步驟S13為“是”時，即已進行了攝影時，在步驟S14～S16中，增益設(shè)定部131使用所提供的校正系數(shù)gi，調(diào)節(jié)放大器Amp1～Amp4的增益。
并且，讀出攝像元件102中積蓄的像素信號，并利用調(diào)節(jié)后的增益對所讀出的信號進行放大后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，根據(jù)該作為數(shù)字信號的圖像數(shù)據(jù)，執(zhí)行圖像處理。
下面，詳細說明用于實現(xiàn)兩通道讀出和四通道讀出的攝像元件102的結(jié)構(gòu)和動作。
圖10是表示攝像元件102的結(jié)構(gòu)的圖。
在該圖10中，符號P11～Pmn(m、n為整數(shù))表示以二維狀態(tài)行列配置(矩陣配置)的m×r個像素。符號1表示由這多個像素構(gòu)成的受光部。
符號30表示垂直掃描電路。該垂直掃描電路30依次掃描線40-1～40-n，由對應(yīng)于各線40-1～40-n的多個單元30-1～30-n構(gòu)成。
符號10、20均表示水平掃描電路。
該水平掃描電路10、20用于針對每個像素，在水平方向上依次讀出從各個像素P11～Pmn導(dǎo)出到輸出信號線50-1～50-m中的電信號。
該水平掃描電路10由對應(yīng)于各個輸出信號線50-1～50-m的多個單元10-1～10-m構(gòu)成，同樣，水平掃描電路20由對應(yīng)于各個輸出信號線50-1～50-m的單元20-1～20-m構(gòu)成。
雖然還有線40-1～40-n、輸出信號線50-1～50-m以外的其它線與各個像素P11～Pmn連接，但省略了圖示。
晶體管13-1～13-m、線存儲器12-1～12-m和晶體管11-1～11-m分別按照圖示形式成一組地設(shè)置在輸出信號線50-1～50-m的水平掃描電路10側(cè)的一端。
另一方面，晶體管23-1～23-m、線存儲器22-1～22-m和晶體管21-1～21-m分別按照圖示形式成一組地設(shè)置在輸出信號線50-1～50-m的水平掃描電路20側(cè)的另一端。
晶體管13-1～13-m、23-1～23-m發(fā)揮作為把垂直掃描電路30所選擇的像素行的信號轉(zhuǎn)送到線存儲器12-1～12-m及22-1～22-m的轉(zhuǎn)送開關(guān)的作用。
這些晶體管構(gòu)成為通過每隔一列相同地輸入的控制信號CKT1-1、CKT1-2、CKT2-1、CKT2-2進行導(dǎo)通/截止控制(以下，把該晶體管13-1～13-m、23-1～23-m稱為“轉(zhuǎn)送開關(guān)”)。
并且，線存儲器12-1～12-m、22-1～22-m由用于暫時存儲通過轉(zhuǎn)送開關(guān)13-1～13-m、23-1～23-m從像素P11～Pmn轉(zhuǎn)送來的像素信號的電容元件構(gòu)成。
晶體管11-1～11-m、21-1～21-m發(fā)揮作為選擇存儲在線存儲器12-1～12-m、22-1～22-m中的像素信號的水平選擇開關(guān)的作用。
晶體管11-1～11-m、21-1～21-m構(gòu)成為根據(jù)水平掃描電路10、20的輸出信號進行導(dǎo)通/截止控制(以下，把該晶體管11-1～11-m、21-1～21-m稱為“水平選擇開關(guān)”)。
并且，水平選擇開關(guān)11-1～11-m構(gòu)成為以11-1和11-2、11-3和11-4、…11-(m-1)和11-m這樣每兩個根據(jù)同一水平選擇信號進行導(dǎo)通/截止控制。
水平選擇開關(guān)21-1～21-m也同樣構(gòu)成為以21-1和21-2、21-3和21-4、…21-(m-1)和21-m這樣每兩個根據(jù)同一水平選擇信號進行導(dǎo)通/截止控制。
另外，具有輸出通道CH1，用于讀出通過了水平選擇開關(guān)11-1～11-m中的奇數(shù)編號的選擇開關(guān)11-1、11-3、…、11-(m-1)的像素信號；輸出通道CH2，用于讀出通過了偶數(shù)編號的選擇開關(guān)11-2、11-4、…、11-m的像素信號；輸出通道CH3，用于讀出通過了水平選擇開關(guān)21-1～21-m中的奇數(shù)編號的選擇開關(guān)21-1、21-3、…、21-(m-1)的像素信號；以及輸出通道CH4，用于讀出通過了偶數(shù)編號的選擇開關(guān)21-2、21-4、…、21-m的像素信號。
并且，水平掃描電路10、20分別由水平像素數(shù)的1/2數(shù)組成的單元10-1～10-(m/2)、20-1～20-(m/2)構(gòu)成，以便如前面所述那樣每次兩個地控制水平選擇開關(guān)11-1～11-m、21-1～21-m。
以下，參照圖11～圖12的時序圖，詳細說明如上構(gòu)成的攝像元件102的特征動作。
另外，圖11的時序圖示出了兩通道讀出模式時的動作。
并且，圖12的時序圖示出了四通道讀出模式時的動作。
首先，在對動作進行說明之前，定義在圖11、圖12中所使用的各個符號的意思。
圖11、圖12中，VD指垂直同步信號，HD指水平同步信號。
CKT1-1指控制奇數(shù)列的轉(zhuǎn)送開關(guān)12-1、12-3、…、12-(m-1)的導(dǎo)通/截止的轉(zhuǎn)送信號。
CKT1-2指控制偶數(shù)列的傳輸開關(guān)12-2、12-4、…、12-m的導(dǎo)通/截止的轉(zhuǎn)送信號。
CKT2-1指控制奇數(shù)列的轉(zhuǎn)送開關(guān)22-1、22-3、…、22-(m-1)的導(dǎo)通/截止的轉(zhuǎn)送信號。
并且，CKT2-2指控制偶數(shù)列的轉(zhuǎn)送開關(guān)22-2、22-4、…、22-m的導(dǎo)通/截止的轉(zhuǎn)送信號。
V-1～V-n指從垂直掃描電路30輸出的行選擇信號。
H1-1～H1-(m/2)指從水平掃描電路10的單元10-1～10-(m/2)輸出、控制水平選擇開關(guān)11-1～11-m的水平選擇信號。
H2-1～H2-(m/2)指從水平掃描電路20的單元20-1～20-(m/2)輸出、控制水平選擇開關(guān)21-1～21-m的水平選擇信號。
CH1～CH4也指從各個輸出通道輸出的像素信號。
以下，參照圖11詳細說明兩通道讀出模式時的動作。
在設(shè)定為兩通道讀出模式時，在水平消隱期間T1內(nèi)行選擇信號V-1成為“H”電平時，將選擇第1行像素P11～Pm1。
在此期間，轉(zhuǎn)送信號CKT1-1和CKT2-2為“H”電平，轉(zhuǎn)送信號CKT1-2和CKT2-1為“L”電平，所以所選擇的像素P11～Pm1中奇數(shù)列像素P11、P31、…、P(m-1)1的像素信號將存儲在線存儲器12-1～12-m中奇數(shù)編號的線存儲器12-1、12-3、…、12-(m-1)中。
并且，偶數(shù)列像素P21、P41、…、Pm1的像素信號將分別存儲在線存儲器22-1～22-m中偶數(shù)編號的線存儲器22-2、22-4、…、22-m中。
然后，在水平有效期間T2內(nèi)使水平掃描電路10、20工作。
從水平掃描電路10的各個單元10-1～10(m/2)依次輸出水平選擇信號H1-1～H1-(m/2)。
這樣，存儲在奇數(shù)編號的線存儲器12-1、12-3、…、12-(m-1)中的像素P11、P31、…、P(m-1)1的像素信號依次從輸出通道CH1輸出。
另一方面，從水平掃描電路20的各個單元20-1～20-(m/2)依次輸出水平選擇信號H2-1～H2-(m/2)。
這樣，存儲在偶數(shù)編號的線存儲器22-2、22-4、…、22-m中的像素P21、P41、…、Pm1的信號依次從輸出通道CH4輸出。
此后，與前述相同，在水平消隱期間中選擇第2行到第n行的像素，在水平有效期間中，把該像素信號中的奇數(shù)列像素信號從輸出通道CH1輸出，把偶數(shù)列像素信號從輸出通道CH4輸出。
即，在第1驅(qū)動模式時，從兩個輸出通道并列地讀出水平相鄰的兩個像素的信號。
這里，水平掃描電路20的動作定時相對水平掃描電路10的動作定時，相位偏離180度。
因此，在之后混合輸出通道CH1和CH4的信號時，能夠可靠地進行處理。
以下，參照圖12詳細說明四通道讀出模式時的動作。
在設(shè)定為四通道讀出模式時，在水平消隱期間T1內(nèi)的前半期間T1-1，行選擇信號V-1成為“H”電平時，將選擇第1行像素P11～Pm1。
在此期間，轉(zhuǎn)送信號CKT1-1和CKT2-2為“H”電平，轉(zhuǎn)送信號CKT1-2和CKT2-1為“L”電平。
因此，所選擇的像素P11～Pm1中奇數(shù)列像素P11、P31、…、P(m-1)1的像素信號將存儲在線存儲器12-1～12-m中奇數(shù)編號的線存儲器12-1、12-3、…、12-(m-1)中，偶數(shù)列像素P21、P41、…、Pm1的像素信號將存儲在線存儲器22-1～22-m中偶數(shù)編號的線存儲器22-2、22-4、…、22-m中。
并且，在接下來的后半期間T1-2，行選擇信號V-2成為“H”電平時，將選擇第2行像素P12～Pm2。
在此期間，轉(zhuǎn)送信號CKT1-2和CKT2-1為“H”電平，轉(zhuǎn)送信號CKT1-1和CKT2-2為“L”電平，所以所選擇的像素P12～Pm2中奇數(shù)列像素P12、P32、…、P(m-1)2的像素信號將存儲在線存儲器22-1～22-m中奇數(shù)編號的線存儲器22-1、22-3、…、22-(m-1)中。
并且，偶數(shù)列像素P22、P42、…、Pm2的像素信號將存儲在線存儲器12-1～12-m中偶數(shù)編號的線存儲器12-2、12-4、…、12-m中。
然后，在水平有效期間T2內(nèi)使水平掃描電路10、20工作。
從水平掃描電路單元10-1～10(m/2)依次輸出水平選擇信號H1-1～H1-(m/2)時，存儲在線存儲器12-1～12-m中奇數(shù)編號的線存儲器12-1、12-3、…、12-(m-1)中的像素P11、P31、…、P(m-1)1的像素信號依次從輸出通道CH1輸出。
并且，存儲在偶數(shù)編號的線存儲器12-2、12-4、…、12-m中的像素P22、P42、…、Pm2的像素信號依次從輸出通道CH2輸出。
另一方面，從水平掃描電路單元20-1～20-(m/2)依次輸出水平選擇信號H2-1～H2-(m/2)時，存儲在線存儲器22-1～22-m中奇數(shù)編號的線存儲器22-1、22-3、…、22-(m-1)中的像素P12、P32、…、P(m-1)2的像素信號依次從輸出通道CH3輸出。
并且，存儲在偶數(shù)編號的線存儲器22-2、22-4、…、22-m中的像素P21、P41、…、Pm1的像素信號依次從輸出通道CH4輸出。
此后，與前述相同，在水平消隱期間內(nèi)，從第3行到第n行每次選擇2行的像素，在水平有效期間內(nèi)，該像素信號中的奇數(shù)行奇數(shù)列的像素信號將輸出到輸出通道CH1，奇數(shù)行偶數(shù)列的像素信號將輸出到輸出通道CH4。
并且，偶數(shù)行奇數(shù)列的像素信號將輸出到輸出通道CH3，偶數(shù)行偶數(shù)列的像素信號將輸出到輸出通道CH2。
即，在圖12所示的四通道讀出模式下，從4個輸出通道并列地讀出水平垂直相鄰的2×2像素的信號。
這意味著在水平方向和垂直方向上每隔一個像素且以方格形狀配置綠色(G)濾色器、并且在其余的像素位置處按照以水平方向為行的行單位以線順序交替配置紅色(R)濾色器和藍色(B)濾色器的、形成所謂“拜耳(Bayer)布局”的色彩元件中，按照每種顏色劃分輸出通道，因此易于進行后處理。
如上所述，按照如圖11、圖12所示的定時使圖10所示結(jié)構(gòu)的攝像元件102工作，由此可以選擇并切換將要輸出的通道數(shù)。
并且，在從不同的輸出通道CH1～CH4輸出奇數(shù)列和偶數(shù)列的像素的像素信號時，錯開雙方的相位，所以能夠可靠地進行此后的混合處理。
(第2實施方式)在第1實施方式中，為了恰當(dāng)?shù)刈x出飽和輸出值，把放大器的增益降低為1/2。
相對于此，第2實施方式中，在構(gòu)成為在不降低放大器的增益(把放大器的增益保持為1)的情況下求出校正系數(shù)這一點上和第1實施方式不同。
因此，對和第1實施方式相同的部分標(biāo)以相同符號，并省略其詳細說明。
圖13是表示與攝像電路103相關(guān)的電路的詳細結(jié)構(gòu)的圖。
與圖2所示的第1實施方式的攝像電路103相比，不同點是新設(shè)置了參照電壓設(shè)定部132和切換部133。
參照電壓設(shè)定部132向設(shè)置在攝像元件102的各個輸出CH上的切換部133提供規(guī)定的電壓。
切換部133向放大器提供從參照電壓設(shè)定部132供給的電壓與來自攝像元件102的輸出信號電壓之差的電壓。
另外，根據(jù)來自系統(tǒng)控制器110的信號(未圖示)實施切換部133的電平差處理動作，對于在攝影時從攝像元件輸出的作為視頻信號的像素信號，對同樣從攝像元件輸出的由未用于視頻的光學(xué)遮光像素構(gòu)成的光學(xué)黑色部的輸出進行箝位，作為視頻信號的黑電平(black level)基準信號。
下面，說明第2實施方式的飽和輸出的讀出方法的想法。另外，假設(shè)攝像元件102為CMOS來進行說明。
圖14示出了由未用于視頻的光學(xué)遮光像素構(gòu)成的光學(xué)黑色部(未圖示)和視頻期間內(nèi)的CMOS輸出波形。
如上所述，對光學(xué)黑色部的信號進行箝位作為視頻信號的黑電平基準信號。
結(jié)果，視頻期間內(nèi)的信號成為電壓電平降低了黑電平基準信號那么多的信號。
因此，把該想法應(yīng)用于飽和輸出值的讀出。
即，在光學(xué)黑色期間內(nèi)，提供來自參照電壓設(shè)定部132的參照電壓以代替黑電平基準信號。
這樣，視頻期間的CMOS輸出信號成為電壓電平僅下降了參照電壓那么多的信號。
由此，如果利用規(guī)定電平的參照信號來對飽和信號進行箝位，則成為可以讀取的電平、即AD轉(zhuǎn)換器104可以轉(zhuǎn)換的范圍內(nèi)的信號。
上述的動作通過獲取來自CMOS的輸出信號的波形(CMOS輸出波形)中電荷清零后的期間(饋通(feed through)期間)和信號輸出后的期間(信號期間)的CMOS輸出電平之差，可以降低噪聲，作為所謂CDS(相關(guān)雙采樣)的應(yīng)用而把握。
因此，能夠以CDS電路為基礎(chǔ)構(gòu)成切換部133。
另外，在根據(jù)本方式讀出飽和輸出值時，雖然在計算校正系數(shù)gi時無法應(yīng)用式(2)所示的計算，但是，例如可以使用考慮了參照電壓α的式(4)。
gi＝Max(S1+α、S2+α、S3+α、S4+α)/(Si+α)…式(4)并且，參照電壓本身的大小也可以以黑電平為基準進行AD轉(zhuǎn)換而得到。
(實施方式的效果)根據(jù)以上說明的各個實施方式，在來自攝像元件的輸出達到飽和電平后，使用其飽和信號進行增益調(diào)節(jié)。
因此，不影響調(diào)節(jié)用光源的特性、種類等，且即使調(diào)節(jié)用光源的照度等特性變動時也不會受到影響。
并且，由于能夠不因為顏色而調(diào)節(jié)增益，所以能夠有效利用信號的動態(tài)范圍。
并且，攝像元件具有由至少三種顏色構(gòu)成的濾色器排列而成的受光部，來自攝像元件的信號輸出可以在兩個輸出部和四個輸出部之間進行選擇。
與此同時，在選擇了兩個輸出部時，分別依次輸出各個受光部的濾色器布局不同的行的圖像信息，在選擇了四個輸出部時，分別以交替的順序輸出受光部的濾色器布局不同的行的圖像信息和濾波器布局相同的行的圖像信息。
因此，容易進行向顯示圖像的轉(zhuǎn)換，且由于不產(chǎn)生偏差影響，所以顯示質(zhì)量良好。
另外，由于進行基于稱為飽和電平的與顏色信息無關(guān)的信號量的校正，所以不會受到濾色器布局的限制。
另外，關(guān)于濾色器的布局，雖然也可以適用于拜耳布局，但不限于此。
本發(fā)明的特征是，在通過多個通道處理輸出顏色排列呈周期性的信號的元件的信號時，具有通用性。
另外，本發(fā)明不限于上述實施方式，可以在實施階段中在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)對構(gòu)成要素進行變形來具體實施。
并且，也可以通過上述實施方式所公開的多個構(gòu)成要素的適當(dāng)組合，形成各種發(fā)明。
例如，可以從實施方式所示的全部構(gòu)成要素中刪除幾個構(gòu)成要素。
另外，也可以適當(dāng)組合不同實施方式間的構(gòu)成要素。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，包括具有多個輸出通道的攝像元件，其特征在于，具有受光部，其由二維配置的具有光電轉(zhuǎn)換元件的多個像素構(gòu)成；攝像部，其可以從多個輸出部輸出由該受光部的各個像素感光而得到的光電轉(zhuǎn)換輸出；分別與所述多個輸出部對應(yīng)地設(shè)置的信號放大部；檢測部，其在所述光電轉(zhuǎn)換輸出達到飽和電平之后，檢測從所述多個輸出部輸出的飽和輸出的大小；以及設(shè)定部，其設(shè)定所述信號放大部的放大率，以使所述檢測出的各個飽和輸出的大小相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，在由所述檢測部檢測飽和輸出的大小時，所述設(shè)定部進行控制，使得所述信號放大部的放大率設(shè)定得較低，以便可以檢測飽和輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述受光部還具有與所述多個像素相對應(yīng)的濾色器，所述多個輸出部從各個輸出部輸出通過所述多個濾色器中的相同顏色的濾色器得到的光電轉(zhuǎn)換輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，具有選擇部，其在所述多個輸出部中選擇不同數(shù)量的輸出部作為所述光電轉(zhuǎn)換輸出的輸出部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述攝像部具有由至少三種顏色形成的濾色器排列而成的受光部，所述選擇部可以在兩個輸出部和四個輸出部之間進行選擇，并且在選擇了兩個輸出部時，分別依次輸出所述受光部的濾色器布局不同的行的圖像信息，在選擇了四個輸出部時，分別以交替的順序輸出所述受光部的濾色器布局不同的行的圖像信息和濾色器布局相同的行的圖像信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，還具有AD轉(zhuǎn)換部，其把從所述信號放大部輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述各個信號放大部的放大率被設(shè)定成使從各個輸出部輸出的飽和信號的大小相等、并且所述飽和輸出的大小成為適合于所述AD轉(zhuǎn)換部的AD輸入范圍的大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像裝置，其特征在于，所述各個信號放大部的放大率被設(shè)定成使從所述各個輸出部輸出的飽和輸出的大小與從所述各個輸出部輸出的飽和輸出中的最大值相等、并且所述飽和輸出的大小成為適合于所述AD轉(zhuǎn)換部的AD輸入范圍的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，在由所述檢測部檢測飽和輸出的大小時，所述設(shè)定部把所述信號放大部的放大率設(shè)定為與攝影時所設(shè)定的放大率不同的放大率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，還具有參照電壓設(shè)定部，其設(shè)定規(guī)定大小的電壓作為參照電壓，在由所述檢測部檢測飽和輸出的大小時，進行控制，使得通過所述信號放大部對比所述光電轉(zhuǎn)換輸出降低了所述參照電壓的輸出信號進行放大。
10.一種攝像裝置，包括具有多個輸出通道的攝像元件，其特征在于，具有攝像部，其可以從多個輸出部輸出具有顏色信息的圖像信息；選擇部，其在所述多個輸出部中選擇由所述攝像部所拍攝的圖像信息的輸出部；設(shè)定部，其設(shè)定來自所述選擇出的各個輸出部的信號的放大率，以使從各個輸出部輸出的飽和輸出的大小相等；以及AD轉(zhuǎn)換部，其把根據(jù)由所述設(shè)定部設(shè)定的放大率而放大的圖像信息從模擬形式轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的攝像裝置，其特征在于，由所述設(shè)定部所設(shè)定的來自各個輸出部的信號的放大率被設(shè)定成使從所述各個輸出部輸出的飽和輸出的大小相等、并且所述飽和輸出的大小成為適合于所述AD轉(zhuǎn)換部的AD輸入范圍的大小。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的攝像裝置，其特征在于，由所述設(shè)定部所設(shè)定的來自各個輸出部的信號的放大率被設(shè)定成使從所述各個輸出部輸出的飽和輸出的大小與從所述各個輸出部輸出的飽和輸出中的最大值相等、并且所述飽和輸出的大小成為適合于所述AD轉(zhuǎn)換部的AD輸入范圍的大小。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的攝像裝置，其特征在于，所述攝像部具有由至少三種顏色形成的濾色器排列而成的受光部，所述選擇部可以在兩個輸出部和四個輸出部之間進行選擇，并且在選擇了兩個輸出部時，分別依次輸出所述受光部的濾色器布局不同的行的圖像信息，在選擇了四個輸出部時，分別以交替的順序輸出所述受光部的濾色器布局不同的行的圖像信息和濾色器布局相同的行的圖像信息。
全文摘要
提供了一種攝像裝置，其具有從多個通道輸出數(shù)據(jù)的攝像元件，能夠容易地調(diào)節(jié)通道之間的輸出差。攝像裝置具有攝像部(102)，其可以從多個輸出部輸出由二維配置的各個受光部感光而得到的光電轉(zhuǎn)換輸出；分別與所述多個輸出部對應(yīng)地設(shè)置的信號放大部(129)；檢測單元(110)，其在所述光電轉(zhuǎn)換輸出達到飽和電平之后，檢測所述多個輸出部的飽和輸出的大??；以及設(shè)定單元(131)，其設(shè)定所述信號放大部的放大率，以使所述檢測出的各個飽和輸出的大小相等。
文檔編號H04N5/376GK1777241SQ20051012352
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者森圭一, 五味祐一, 松田成介 申請人:奧林巴斯株式會社