CN100399807C - 固体摄像装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种摄像装置，其具有从多个通道输出数据的摄像元件，能够容易地调节通道之间的输出差。摄像装置具有：摄像部(102)，其可以从多个输出部输出由二维配置的各个受光部感光而得到的光电转换输出；分别与所述多个输出部对应地设置的信号放大部(129)；检测单元(110)，其在所述光电转换输出达到饱和电平之后，检测所述多个输出部的饱和输出的大小；以及设定单元(131)，其设定所述信号放大部的放大率，以使所述检测出的各个饱和输出的大小相等。

Description

固体摄像装置

技术领域

本发明涉及在包括具有多个输出通道的摄像元件的摄像装置中调节输出通道之间的输出信号差的技术。

背景技术

在从具有两个光电转换输出通道的摄像元件同时输出的两个通道的摄像信号用的各个信号路径中存在增益差时，通道之间的摄像信号电平产生差异。

其结果，在放映的摄像画面中出现横条纹和闪烁。

作为解决方案有如下记载：根据摄像亮度电平，通过增益控制电路确定一个通道侧的AGC(Automatic Gain Control，自动增益控制)电路的增益，然后基于该增益和所存储的增益特性，由运算部确定另一个通道侧的AGC电路的增益(例如，参照专利文献1)。

专利文献1日本特开平9-200619号公报

但是，在专利文献1记载的技术中，调节时的条件设定差异会影响调节精度。

例如，调节时的亮度设定和管理等具有因光源和散光板的状态的经时变化、个体差异造成的误差因素。

因此，对于校正为调节时所需的条件，这本身也要求精密的管理。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种具有从多个通道输出数据的摄像元件的摄像装置，其能够与滤色器无关地容易地调节通道之间的输出差。

为了解决上述课题，本发明的技术方案之一的摄像装置，包括具有多个输出通道的摄像元件，其特征在于，该摄像装置具有：受光部，其由二维配置的具有光电转换元件的多个像素构成；摄像部，其可以从多个输出部输出由该受光部的各个像素感光而得到的光电转换输出；分别与所述多个输出部对应地设置的信号放大部；检测部，其在所述光电转换输出达到饱和电平之后，检测从所述多个输出部输出的饱和输出的大小；以及设定部，其设定所述信号放大部的放大率，以使所述检测出的各个饱和输出的大小相等。

本发明的技术方案之二的摄像装置，在上述发明的摄像装置中，在由所述检测部检测饱和输出的大小时，所述设定部进行控制，使得所述信号放大部的放大率设定得较低，以便可以检测饱和输出。

本发明的技术方案之三的摄像装置，在上述发明的摄像装置中，所述受光部还具有与所述多个像素相对应的滤色器，所述多个输出部从各个输出部输出通过所述多个滤色器中的相同颜色的滤色器得到的光电转换输出。

本发明的技术方案之四的摄像装置，在上述发明的摄像装置中，具有选择部，其在所述多个输出部中选择不同数量的输出部作为所述光电转换输出的输出部。

本发明的技术方案之五的摄像装置，在上述发明的摄像装置中，所述摄像部具有由至少三种颜色形成的滤色器排列而成的受光部，所述选择部可以在两个输出部和四个输出部之间进行选择，并且在选择了两个输出部时，分别依次输出所述受光部的滤色器布局不同的行的图像信息，在选择了四个输出部时，分别以交替的顺序输出所述受光部的滤色器布局不同的行的图像信息和滤色器布局相同的行的图像信息。

本发明的技术方案之六的摄像装置，在上述发明的摄像装置中，还具有AD转换部，其把从所述信号放大部输出的模拟信号转换为数字信号，所述各个信号放大部的放大率被设定成使从各个输出部输出的饱和信号的大小相等、并且所述饱和输出的大小成为适合于所述AD转换部的AD输入范围的大小。

本发明的技术方案之七的摄像装置，在上述发明的摄像装置中，所述各个信号放大部的放大率被设定成使从所述各个输出部输出的饱和输出的大小与从所述各个输出部输出的饱和输出中的最大值相等、并且所述饱和输出的大小成为适合于所述AD转换部的AD输入范围的大小。

本发明的技术方案之八的摄像装置，在上述发明的摄像装置中，在由所述检测部检测饱和输出的大小时，所述设定部把所述信号放大部的放大率设定为与摄影时所设定的放大率不同的放大率。

本发明的技术方案之九的摄像装置，在上述发明的摄像装置中，还具有参照电压设定部，其设定规定大小的电压作为参照电压，在由所述检测部检测饱和输出的大小时，进行控制，使得通过所述信号放大部对比所述光电转换输出降低了所述参照电压的输出信号进行放大。

本发明的技术方案之十的摄像装置，包括具有多个输出通道的摄像元件，其特征在于，具有：摄像部，其可以从多个输出部输出具有颜色信息的图像信息；选择部，其在所述多个输出部中选择由所述摄像部所拍摄的图像信息的输出部；设定部，其设定来自所述选择出的各个输出部的信号的放大率，以使从各个输出部输出的饱和输出的大小相等；以及AD转换部，其把根据由所述设定部设定的放大率而放大的图像信息从模拟形式转换为数字形式。

本发明的技术方案之十一的摄像装置，在上述发明的摄像装置中，由所述设定部所设定的来自各个输出部的信号的放大率被设定成使从所述各个输出部输出的饱和输出的大小相等、并且所述饱和输出的大小成为适合于所述AD转换部的AD输入范围的大小。

本发明的技术方案之十二的摄像装置，在上述发明的摄像装置中，由所述设定部所设定的来自各个输出部的信号的放大率被设定成使从所述各个输出部输出的饱和输出的大小与从所述各个输出部输出的饱和输出中的最大值相等、并且所述饱和输出的大小成为适合于所述AD转换部的AD输入范围的大小。

本发明的技术方案之十三的摄像装置，在上述发明的摄像装置中，所述摄像部具有由至少三种颜色形成的滤色器排列而成的受光部，所述选择部可以在两个输出部和四个输出部之间进行选择，并且在选择了两个输出部时，分别依次输出所述受光部的滤色器布局不同的行的图像信息，在选择了四个输出部时，分别以交替的顺序输出所述受光部的滤色器布局不同的行的图像信息和滤色器布局相同的行的图像信息。

根据本发明，在具有从多个通道输出数据的摄像元件的摄像装置中，能够与滤色器无关而容易地调节通道之间的输出差。

附图说明

图1是表示本发明第1实施方式的摄像装置的结构的方框图。

图2是表示与摄像电路相关的电路的详细结构的图。

图3是表示摄像元件的滤色器的排列的图。

图4是表示通过两通道读出而从各通道读出的颜色信号序列的图。

图5是表示通过四通道读出而从各通道读出的颜色信号序列的图。

图6是表示光量和放大器输出之间的关系的图。

图7是表示光量和放大器输出之间的关系的图。

图8是表示校正系数计算处理的概略步骤的流程图。

图9是表示摄影时处理的概略步骤的流程图。

图10是表示摄像元件的结构的图。

图11是表示在两通道读出模式时的动作的时序图。

图12是表示在四通道读出模式时的动作的时序图。

图13是表示与摄像电路相关的电路的详细结构的图。

图14是表示光学黑色(optical black)部和视频期间的CMOS输出波形的图。

具体实施方式

(第1实施方式)

图1是表示本发明第1实施方式的摄像装置的结构的方框图。

摄像装置100具有：摄影镜头系统101；摄像元件102；摄像电路103；AD转换器104；输出选择部105；前处理部106；图像处理部107；接口部108；卡槽109；系统控制器110；缓存111；视频存储器112；视频输出电路113；图像显示LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)114；外部接口部115；闪光灯部116；以及操作部117。

摄影镜头系统101具有变焦光学系统、光圈部、自动对焦光学系统等。对应于摄像部的摄像元件102例如具有由数百万个像素构成的受光部。另外，构成为可以把通过摄影镜头系统101入射的被摄物像转换为电信号，按照后面所述，从多个输出通道输出作为像素信号。摄像电路103主要进行AGC(自动增益控制)处理和CDS(相关双采样)处理等的信号处理。对应于AD转换部的AD转换器104把从摄像电路103分别输出的模拟摄像信号转换为数字图像数据。输出选择部105根据系统控制器110的指令，从AD转换器104的多个输出通道中选择规定的通道，把图像数据输出到后级。

前处理部106根据上述图像数据，执行与AE(自动曝光)动作、AF(自动对焦)动作相关的处理。在图像处理部107中进行Y(亮度)/C(色度)生成处理、与具有合适的色彩平衡的RGB信号相关的色彩矩阵处理等处理。接口部108是用于通过卡槽109在与插拔式存储器126之间收发图像数据的接口。系统控制器110集中控制摄像装置100的工作。缓存111暂时存储图像数据等。视频存储器112暂时存储从图像处理部107输出的Y(亮度)和C(色度)数据。视频输出电路113把视频存储器112的数据转换为模拟的亮度信号(Y信号)和色度信号(C信号)，并输出给图像显示LCD 114。另外，该信号可以通过外部输入输出端子输出给外部设备(未图示)。外部接口部115是用于在与PC等的终端装置(未图示)之间进行调节值及其它信息的收发的通信接口。

闪光灯部116通过闪光灯通信连接器(未图示)与系统控制器110可通信地连接。操作部117由用户进行输入操作时所使用的开关、十字键等构成。用户通过该操作部117，可以进行快门操作、模式设定、电池显示选择等摄影和再现操作。电源部118把电源电压转换为摄像装置100的各部分需要的电压后供电。

另外，在调节摄像装置100的通道之间的输出差时，使用调节用光源125。关于该调节动作将在后面叙述。

图2是表示与摄像电路103相关的电路的详细结构的图。参照图2，说明与摄像电路103相关的电路的结构和动作。

摄像元件102中具有用于输出像素信号的输出通道CH1～CH4。从各个输出通道CH1～CH4读出的模拟像素信号在摄像电路103中通过信号放大部129的放大器Amp1～Amp4进行放大。然后，在通过AD转换器104的各个转换器AD1～AD4转换为数字信号后，输出选择部105选择从输出通道CH1～CH4内读出的已转换为数字信号的图像数据，并送给后级的前处理部106。在按照该放大器Amp1～Amp4的放大率(以下称为增益)放大后的各个输出中具有差异时，在上述的摄像画面中产生横向条纹或闪烁、色差。

这里，作为从摄像元件102读出像素信号的方式，可以采用从两个输出通道CH1、CH2读出的两通道读出，和从四个输出通道CH1～CH4读出的四通道读出。四通道读出是在高速读出(例如连拍模式)时使用的方式。

具有选择部的设定部130根据来自系统控制器110的信号，对摄像元件102的工作进行驱动控制。

另外，该设定部130对两通道读出和四通道读出的动作切换进行指示。

增益设定部131根据来自系统控制器110的信号，设定各个放大器Amp1～Amp4的放大率。

输出选择部105根据来自系统控制器110的两通道读出或四通道读出指示信号，执行相应的选择动作。

下面，说明本发明第1实施方式的摄像装置的增益差调节方法。

在本调节方法中，向摄像装置100照射来自调节用光源125的光，根据从摄像元件102读出的像素信号，调节放大器Amp1～Amp4的放大率。

图3是表示摄像元件102的滤色器的布局的图。

图4表示通过两通道读出从各个通道读出的颜色信号序列的图。

图5表示通过四通道读出从各个通道读出的颜色信号序列的图。

以下，以四通道读出为例说明增益差的调节方法。

在四通道读出中，如图5所示，各个放大器Amp1～Amp4的输出对应于四种颜色信号R、G、GB、GR。

在改变来自调节用光源125的光的强度(光量)时，放大器Amp1～Amp4的输出与光量对应地发生变化。

图6是表示光量和放大器输出之间的关系的图。

另外，在图6中为了便于说明，仅示出了颜色信号B、GR、GB。

如图6所示，放大器的输出随光量的增加一起增加，在光量达到预定值以上时，像素饱和，输出值固定为一定值。

在图6中，颜色信号B和GR、GB饱和的光量不同，但这是因为设在摄像元件102的像素中的每种滤色器对于调节用光源125的灵敏度不同的缘故。

可是，摄像装置100所处理的摄像信号最好是光量与输出值之间的关系保持线性关系。

因此，对曝光进行控制，使得放大器Amp1～Amp4的输出值处于作为保持线性关系的区域的使用区域内。

并且，以往的增益差调节也基于该使用区域内的摄像信号进行。

相对于此，本发明的发明人着重于在超过使用区域的区域内存在的像素的饱和状态。

即，像素的饱和状态下的输出(以下称为饱和输出值)是与颜色无关地由摄像元件的积蓄容量确定的。

由此想到，通过调节放大器Amp1～Amp4的增益以使饱和输出值一致，从而可以调节使用区域中的特性。

为了实现该技术构思，如图7所示，对放大器设定使感光度变得特别低的增益(例如1/2增益)。

在摄影时，放大器的增益可以设定为对应于ISO感光度倍增×1、×2、×4、～×32的值。

但是，当要实现该技术构思时，即使在增益为最低值×1的情况下，也由于饱和输出值过大而在调节时有可能无法读取饱和输出值。

这样，在将各个放大器的增益调节为可以读取的饱和输出值后，调节各个放大器Amp1～Amp4的增益，以使其它通道的饱和输出值与最大的饱和输出值一致。

即，把放大器Ampi(i＝1～4)的当前增益设为Gi(i＝1～4)、把校正系数设为gi(i＝1～4)时，利用式(1)表示新的增益G’i(i＝1～4)。

G’i＝gi×Gi    …式(1)

这样，校正系数gi使用饱和输出值Si(i＝1～4)而以式(2)表示。

gi＝Max(S1，S2，S3，S4)/Si    …式(2)

这样，调节放大器Amp1～Amp4的增益，以使饱和输出值一致。

然后，把调节后的放大器Amp1～Amp4的输出值对应到AD转换器104可以进行AD转换的全范围。

即，在式(1)、(2)中，由于仅着重于饱和输出值，所以有时会有在校正后的输出特性和AD转换器104的可转换范围之间产生不匹配的弊端。

因此，也可以使用用于把输出值对应到AD转换器104的全范围的校正系数k，用式(3)定义新的增益G’i(i＝1～4)。

G’i＝k×gi×Gi    …式(3)

另外，最好针对每个放大器Amp1～Amp4设置校正系数k，并可以分别进行调节。

这是为了还可以进行基于其它因素的校正。

另外，上述的增益调节的想法不限于四通道读出方式，也可以适用于两通道读出方式。

下面，基于上述想法，说明调节增益的步骤。

在该增益调节方法中，在摄像装置100的制造过程中计算并掌握校正系数gi，在出厂后用户进行摄影时，使用该校正系数gi进行图像处理。

另外，调节步骤可以通过使预先装在摄像装置内的调节用软件工作来实现，也可以与作为外部装置的PC结合并协作来实现。

调节者为了进行调节，向摄像装置100入射来自调节用光源125的光。

这里，调节用光源125使用均匀的扩散光源，但如上面所述，由于在调节中使用饱和输出值，所以只要能够提供使像素输出饱和的光量，则不必限于这种光源。

然后，调节者例如接通设在摄像装置100上的调节模式开关(未图示)时，摄像装置100执行校正系数计算处理(图8)。

在图8的步骤S01中，执行初始化处理。

在该初始化处理中，把放大器的增益设定为调节用的增益，例如1/2。并且，在把摄像装置100设定为四通道读出模式后，执行定时器的初始化、摄像元件102的残余电荷释放、内部参数的清零等。

在步骤S02～S03，待机直到经过了从开始基于调节用光源125的光量的电荷积蓄到像素饱和为止的时间t0。

并且，在经过该饱和时间t0后，读入各个放大器Amp1～Amp4的输出。

这里读入的值对应于饱和输出值S1～S4。

如上所述，由于预先将放大器的增益降低为1/2，所以即使在饱和状态下也可以使饱和输出值收敛在可以进行AD转换的范围内。

在步骤S05～S06中，使用式(1)～式(3)计算校正系数gi或k×gi并保存。

在步骤S07中，确认是否已经执行基于两通道读出的处理。

此时，在尚未执行所述处理的情况下，返回步骤S02，计算两通道读出模式下的校正系数gi并保存。

通过以上步骤，计算出对应于两通道读出和四通道读出的校正系数，并保存。

然后，用户接通摄像装置100的电源，执行摄影时处理(图9)。

在图9的步骤S11中，读出所保存的校正系数gi，并在增益设定部131进行设定。

在步骤S12中，根据摄像装置100的工作模式来判断要使用四通道读出模式或两通道读出模式中的哪种方式。

然后，在该方式下对摄像元件102和输出选择部105进行设定。

在步骤S13为“是”时，即已进行了摄影时，在步骤S14～S16中，增益设定部131使用所提供的校正系数gi，调节放大器Amp1～Amp4的增益。

并且，读出摄像元件102中积蓄的像素信号，并利用调节后的增益对所读出的信号进行放大后，转换为数字信号，根据该作为数字信号的图像数据，执行图像处理。

下面，详细说明用于实现两通道读出和四通道读出的摄像元件102的结构和动作。

图10是表示摄像元件102的结构的图。

在该图10中，符号P11～Pmn(m、n为整数)表示以二维状态行列配置(矩阵配置)的m×n个像素。符号1表示由这多个像素构成的受光部。

符号30表示垂直扫描电路。该垂直扫描电路30依次扫描线40-1～40-n，由对应于各线40-1～40-n的多个单元30-1～30-n构成。

符号10、20均表示水平扫描电路。

该水平扫描电路10、20用于针对每个像素，在水平方向上依次读出从各个像素P11～Pmn导出到输出信号线50-1～50-m中的电信号。

该水平扫描电路10由对应于各个输出信号线50-1～50-m的多个单元10-1～10-m构成，同样，水平扫描电路20由对应于各个输出信号线50-1～50-m的单元20-1～20-m构成。

虽然还有线40-1～40-n、输出信号线50-1～50-m以外的其它线与各个像素P11～Pmn连接，但省略了图示。

晶体管13-1～13-m、线存储器12-1～12-m和晶体管11-1～11-m分别按照图示形式成一组地设置在输出信号线50-1～50-m的水平扫描电路10侧的一端。

另一方面，晶体管23-1～23-m、线存储器22-1～22-m和晶体管21-1～21-m分别按照图示形式成一组地设置在输出信号线50-1～50-m的水平扫描电路20侧的另一端。

晶体管13-1～13-m、23-1～23-m发挥作为把垂直扫描电路30所选择的像素行的信号转送到线存储器12-1～12-m及22-1～22-m的转送开关的作用。

这些晶体管构成为通过每隔一列相同地输入的控制信号CKT1-1、CKT1-2、CKT2-1、CKT2-2进行导通/截止控制(以下，把该晶体管13-1～13-m、23-1～23-m称为“转送开关”)。

并且，线存储器12-1～12-m、22-1～22-m由用于暂时存储通过转送开关13-1～13-m、23-1～23-m从像素P11～Pmn转送来的像素信号的电容元件构成。

晶体管11-1～11-m、21-1～21-m发挥作为选择存储在线存储器12-1～12-m、22-1～22-m中的像素信号的水平选择开关的作用。

晶体管11-1～11-m、21-1～21-m构成为根据水平扫描电路10、20的输出信号进行导通/截止控制(以下，把该晶体管11-1～11-m、21-1～21-m称为“水平选择开关”)。

并且，水平选择开关11-1～11-m构成为以11-1和11-2、11-3和11-4、…11-(m-1)和11-m这样每两个根据同一水平选择信号进行导通/截止控制。

水平选择开关21-1～21-m也同样构成为以21-1和21-2、21-3和21-4、…21-(m-1)和21-m这样每两个根据同一水平选择信号进行导通/截止控制。

另外，具有：输出通道CH1，用于读出通过了水平选择开关11-1～11-m中的奇数编号的选择开关11-1、11-3、…、11-(m-1)的像素信号；输出通道CH2，用于读出通过了偶数编号的选择开关11-2、11-4、…、11-m的像素信号；输出通道CH3，用于读出通过了水平选择开关21-1～21-m中的奇数编号的选择开关21-1、21-3、…、21-(m-1)的像素信号；以及输出通道CH4，用于读出通过了偶数编号的选择开关21-2、21-4、…、21-m的像素信号。

并且，水平扫描电路10、20分别由水平像素数的1/2数组成的单元10-1～10-(m/2)、20-1～20-(m/2)构成，以便如前面所述那样每次两个地控制水平选择开关11-1～11-m、21-1～21-m。

以下，参照图11～图12的时序图，详细说明如上构成的摄像元件102的特征动作。

另外，图11的时序图示出了两通道读出模式时的动作。

并且，图12的时序图示出了四通道读出模式时的动作。

首先，在对动作进行说明之前，定义在图11、图12中所使用的各个符号的意思。

图11、图12中，VD指垂直同步信号，HD指水平同步信号。

CKT1-1指控制奇数列的转送开关12-1、12-3、…、12-(m-1)的导通/截止的转送信号。

CKT1-2指控制偶数列的传输开关12-2、12-4、…、12-m的导通/截止的转送信号。

CKT2-1指控制奇数列的转送开关22-1、22-3、…、22-(m-1)的导通/截止的转送信号。

并且，CKT2-2指控制偶数列的转送开关22-2、22-4、…、22-m的导通/截止的转送信号。

V-1～V-n指从垂直扫描电路30输出的行选择信号。

H1-1～H1-(m/2)指从水平扫描电路10的单元10-1～10-(m/2)输出、控制水平选择开关11-1～11-m的水平选择信号。

H2-1～H2-(m/2)指从水平扫描电路20的单元20-1～20-(m/2)输出、控制水平选择开关21-1～21-m的水平选择信号。

CH1～CH4也指从各个输出通道输出的像素信号。

以下，参照图11详细说明两通道读出模式时的动作。

在设定为两通道读出模式时，在水平消隐期间T1内行选择信号V-1成为“H”电平时，将选择第1行像素P11～Pm1。

在此期间，转送信号CKT1-1和CKT2-2为“H”电平，转送信号CKT1-2和CKT2-1为“L”电平，所以所选择的像素P11～Pm1中奇数列像素P11、P31、…、P(m-1)1的像素信号将存储在线存储器12-1～12-m中奇数编号的线存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中。

并且，偶数列像素P21、P41、…、Pm1的像素信号将分别存储在线存储器22-1～22-m中偶数编号的线存储器22-2、22-4、…、22-m中。

然后，在水平有效期间T2内使水平扫描电路10、20工作。

从水平扫描电路10的各个单元10-1～10(m/2)依次输出水平选择信号H1-1～H1-(m/2)。

这样，存储在奇数编号的线存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中的像素P11、P31、…、P(m-1)1的像素信号依次从输出通道CH1输出。

另一方面，从水平扫描电路20的各个单元20-1～20-(m/2)依次输出水平选择信号H2-1～H2-(m/2)。

这样，存储在偶数编号的线存储器22-2、22-4、…、22-m中的像素P21、P41、…、Pm1的信号依次从输出通道CH4输出。

此后，与前述相同，在水平消隐期间中选择第2行到第n行的像素，在水平有效期间中，把该像素信号中的奇数列像素信号从输出通道CH1输出，把偶数列像素信号从输出通道CH4输出。

即，在第1驱动模式时，从两个输出通道并列地读出水平相邻的两个像素的信号。

这里，水平扫描电路20的动作定时相对水平扫描电路10的动作定时，相位偏离180度。

因此，在之后混合输出通道CH1和CH4的信号时，能够可靠地进行处理。

以下，参照图12详细说明四通道读出模式时的动作。

在设定为四通道读出模式时，在水平消隐期间T1内的前半期间T1-1，行选择信号V-1成为“H”电平时，将选择第1行像素P11～Pm1。

在此期间，转送信号CKT1-1和CKT2-2为“H”电平，转送信号CKT1-2和CKT2-1为“L”电平。

因此，所选择的像素P11～Pm1中奇数列像素P11、P31、…、P(m-1)1的像素信号将存储在线存储器12-1～12-m中奇数编号的线存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中，偶数列像素P21、P41、…、Pm1的像素信号将存储在线存储器22-1～22-m中偶数编号的线存储器22-2、22-4、…、22-m中。

并且，在接下来的后半期间T1-2，行选择信号V-2成为“H”电平时，将选择第2行像素P12～Pm2。

在此期间，转送信号CKT1-2和CKT2-1为“H”电平，转送信号CKT1-1和CKT2-2为“L”电平，所以所选择的像素P12～Pm2中奇数列像素P12、P32、…、P(m-1)2的像素信号将存储在线存储器22-1～22-m中奇数编号的线存储器22-1、22-3、…、22-(m-1)中。

并且，偶数列像素P22、P42、…、Pm2的像素信号将存储在线存储器12-1～12-m中偶数编号的线存储器12-2、12-4、…、12-m中。

然后，在水平有效期间T2内使水平扫描电路10、20工作。

从水平扫描电路单元10-1～10(m/2)依次输出水平选择信号H1-1～H1-(m/2)时，存储在线存储器12-1～12-m中奇数编号的线存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中的像素P11、P31、…、P(m-1)1的像素信号依次从输出通道CH1输出。

并且，存储在偶数编号的线存储器12-2、12-4、…、12-m中的像素P22、P42、…、Pm2的像素信号依次从输出通道CH2输出。

另一方面，从水平扫描电路单元20-1～20-(m/2)依次输出水平选择信号H2-1～H2-(m/2)时，存储在线存储器22-1～22-m中奇数编号的线存储器22-1、22-3、…、22-(m-1)中的像素P12、P32、…、P(m-1)2的像素信号依次从输出通道CH3输出。

并且，存储在偶数编号的线存储器22-2、22-4、…、22-m中的像素P21、P41、…、Pm1的像素信号依次从输出通道CH4输出。

此后，与前述相同，在水平消隐期间内，从第3行到第n行每次选择2行的像素，在水平有效期间内，该像素信号中的奇数行奇数列的像素信号将输出到输出通道CH1，奇数行偶数列的像素信号将输出到输出通道CH4。

并且，偶数行奇数列的像素信号将输出到输出通道CH3，偶数行偶数列的像素信号将输出到输出通道CH2。

即，在图12所示的四通道读出模式下，从4个输出通道并列地读出水平垂直相邻的2×2像素的信号。

这意味着：在水平方向和垂直方向上每隔一个像素且以方格形状配置绿色(G)滤色器、并且在其余的像素位置处按照以水平方向为行的行单位以线顺序交替配置红色(R)滤色器和蓝色(B)滤色器的、形成所谓“拜耳(Bayer)布局”的色彩元件中，按照每种颜色划分输出通道，因此易于进行后处理。

如上所述，按照如图11、图12所示的定时使图10所示结构的摄像元件102工作，由此可以选择并切换将要输出的通道数。

并且，在从不同的输出通道CH1～CH4输出奇数列和偶数列的像素的像素信号时，错开双方的相位，所以能够可靠地进行此后的混合处理。

(第2实施方式)

在第1实施方式中，为了恰当地读出饱和输出值，把放大器的增益降低为1/2。

相对于此，第2实施方式中，在构成为在不降低放大器的增益(把放大器的增益保持为1)的情况下求出校正系数这一点上和第1实施方式不同。

因此，对和第1实施方式相同的部分标以相同符号，并省略其详细说明。

图13是表示与摄像电路103相关的电路的详细结构的图。

与图2所示的第1实施方式的摄像电路103相比，不同点是新设置了参照电压设定部132和切换部133。

参照电压设定部132向设置在摄像元件102的各个输出CH上的切换部133提供规定的电压。

切换部133向放大器提供从参照电压设定部132供给的电压与来自摄像元件102的输出信号电压之差的电压。

另外，根据来自系统控制器110的信号(未图示)实施切换部133的电平差处理动作，对于在摄影时从摄像元件输出的作为视频信号的像素信号，对同样从摄像元件输出的由未用于视频的光学遮光像素构成的光学黑色部的输出进行箝位，作为视频信号的黑电平(black level)基准信号。

下面，说明第2实施方式的饱和输出的读出方法的想法。另外，假设摄像元件102为CMOS来进行说明。

图14示出了由未用于视频的光学遮光像素构成的光学黑色部(未图示)和视频期间内的CMOS输出波形。

如上所述，对光学黑色部的信号进行箝位作为视频信号的黑电平基准信号。

结果，视频期间内的信号成为电压电平降低了黑电平基准信号那么多的信号。

因此，把该想法应用于饱和输出值的读出。

即，在光学黑色期间内，提供来自参照电压设定部132的参照电压以代替黑电平基准信号。

这样，视频期间的CMOS输出信号成为电压电平仅下降了参照电压那么多的信号。

由此，如果利用规定电平的参照信号来对饱和信号进行箝位，则成为可以读取的电平、即AD转换器104可以转换的范围内的信号。

上述的动作通过获取来自CMOS的输出信号的波形(CMOS输出波形)中电荷清零后的期间(馈通(feed through)期间)和信号输出后的期间(信号期间)的CMOS输出电平之差，可以降低噪声，作为所谓CDS(相关双采样)的应用而把握。

因此，能够以CDS电路为基础构成切换部133。

另外，在根据本方式读出饱和输出值时，虽然在计算校正系数gi时无法应用式(2)所示的计算，但是，例如可以使用考虑了参照电压α的式(4)。

gi＝Max(S1+α、S2+α、S3+α、S4+α)/(Si+α)…式(4)

并且，参照电压本身的大小也可以以黑电平为基准进行AD转换而得到。

(实施方式的效果)

根据以上说明的各个实施方式，在来自摄像元件的输出达到饱和电平后，使用其饱和信号进行增益调节。

因此，不影响调节用光源的特性、种类等，且即使调节用光源的照度等特性变动时也不会受到影响。

并且，由于能够不因为颜色而调节增益，所以能够有效利用信号的动态范围。

并且，摄像元件具有由至少三种颜色构成的滤色器排列而成的受光部，来自摄像元件的信号输出可以在两个输出部和四个输出部之间进行选择。

与此同时，在选择了两个输出部时，分别依次输出各个受光部的滤色器布局不同的行的图像信息，在选择了四个输出部时，分别以交替的顺序输出受光部的滤色器布局不同的行的图像信息和滤波器布局相同的行的图像信息。

因此，容易进行向显示图像的转换，且由于不产生偏差影响，所以显示质量良好。

另外，由于进行基于称为饱和电平的与颜色信息无关的信号量的校正，所以不会受到滤色器布局的限制。

另外，关于滤色器的布局，虽然也可以适用于拜耳布局，但不限于此。

本发明的特征是，在通过多个通道处理输出颜色排列呈周期性的信号的元件的信号时，具有通用性。

另外，本发明不限于上述实施方式，可以在实施阶段中在不脱离其宗旨的范围内对构成要素进行变形来具体实施。

并且，也可以通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合，形成各种发明。

例如，可以从实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素。

另外，也可以适当组合不同实施方式间的构成要素。

Claims (13)

1.一种摄像装置，包括具有多个输出通道的摄像元件，其特征在于，具有：

受光部，其由二维配置的具有光电转换元件的多个像素构成；

摄像部，其可以从多个输出部输出由该受光部的各个像素感光而得到的光电转换输出；

分别与所述多个输出部对应地设置的信号放大部；

检测部，其在所述光电转换输出达到饱和电平之后，检测从所述多个输出部输出的饱和输出的大小；以及

设定部，其设定所述信号放大部的放大率，以使所述检测出的各个饱和输出的大小相等。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，在由所述检测部检测饱和输出的大小时，所述设定部进行控制，使得所述信号放大部的放大率设定得较低，以便可以检测饱和输出。

3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述受光部还具有与所述多个像素相对应的滤色器，所述多个输出部从各个输出部输出通过所述多个滤色器中的相同颜色的滤色器得到的光电转换输出。

4.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，具有选择部，其在所述多个输出部中选择不同数量的输出部作为所述光电转换输出的输出部。

5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述摄像部具有由至少三种颜色形成的滤色器排列而成的受光部，

所述选择部可以在两个输出部和四个输出部之间进行选择，并且在选择了两个输出部时，分别依次输出所述受光部的滤色器布局不同的行的图像信息，在选择了四个输出部时，分别以交替的顺序输出所述受光部的滤色器布局不同的行的图像信息和滤色器布局相同的行的图像信息。

6.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

还具有AD转换部，其把从所述信号放大部输出的模拟信号转换为数字信号，

所述各个信号放大部的放大率被设定成使从各个输出部输出的饱和信号的大小相等、并且所述饱和输出的大小成为适合于所述AD转换部的AD输入范围的大小。

7.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于，所述各个信号放大部的放大率被设定成使从所述各个输出部输出的饱和输出的大小与从所述各个输出部输出的饱和输出中的最大值相等、并且所述饱和输出的大小成为适合于所述AD转换部的AD输入范围的大小。

8.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，在由所述检测部检测饱和输出的大小时，所述设定部把所述信号放大部的放大率设定为与摄影时所设定的放大率不同的放大率。

9.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

还具有参照电压设定部，其设定规定大小的电压作为参照电压，

在由所述检测部检测饱和输出的大小时，利用所述参照电压对所述光电转换输出进行箝位，以使所述检测部可以检测到饱和的输出信号，并进行控制，使得通过所述信号放大部对比所述光电转换输出降低了所述参照电压的输出信号进行放大。

10.一种摄像装置，包括具有多个输出通道的摄像元件，其特征在于，具有：

摄像部，其可以从多个输出部输出具有颜色信息的图像信息；

选择部，其在所述多个输出部中选择由所述摄像部所拍摄的图像信息的输出部；

设定部，其设定来自所述选择出的各个输出部的信号的放大率，以使从各个输出部输出的饱和输出的大小相等；以及

AD转换部，其把根据由所述设定部设定的放大率而放大的图像信息从模拟形式转换为数字形式。

11.根据权利要求10所述的摄像装置，其特征在于，由所述设定部所设定的来自各个输出部的信号的放大率被设定成使从所述各个输出部输出的饱和输出的大小相等、并且所述饱和输出的大小成为适合于所述AD转换部的AD输入范围的大小。

12.根据权利要求11所述的摄像装置，其特征在于，由所述设定部所设定的来自各个输出部的信号的放大率被设定成使从所述各个输出部输出的饱和输出的大小与从所述各个输出部输出的饱和输出中的最大值相等、并且所述饱和输出的大小成为适合于所述AD转换部的AD输入范围的大小。

13.根据权利要求10所述的摄像装置，其特征在于，

所述摄像部具有由至少三种颜色形成的滤色器排列而成的受光部，

所述选择部可以在两个输出部和四个输出部之间进行选择，并且在选择了两个输出部时，分别依次输出所述受光部的滤色器布局不同的行的图像信息，在选择了四个输出部时，分别以交替的顺序输出所述受光部的滤色器布局不同的行的图像信息和滤色器布局相同的行的图像信息。

Images