CN101296328B - 摄像设备及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种摄像设备及其控制方法。所述摄像设备能够根据操作模式的状态抑制在摄像元件的驱动频率高时产生的信噪比属性的劣化。与所述摄像设备的操作模式相关联地将包括关于水平传送驱动信号的时序的信息、关于复位栅极信号的时序的信息和关于馈通采样保持信号的时序的信息中的至少一个的信息表存储在存储单元中，所述水平传送驱动信号用于在所述摄像元件中沿水平方向进行电荷传送，所述复位栅极信号用于进行每个像素的电荷扫除，所述馈通采样保持信号用于对变成每个像素的黑基准的所述摄像元件的输出信号的馈通部进行采样保持。从所述存储器部中选择与所设置的操作模式相关联的信息表，并基于所述信息表驱动所述摄像元件。
Description
技术领域
本发明涉及一种摄像设备及其控制方法，其中，所述摄像设备利用能够沿水平方向顺序传送电荷的摄像元件进行摄像。
背景技术
近年来，广泛地开发并商业应用了如下的电子照相机等摄像设备：利用具有存储元件的存储卡作为记录介质来记录/再生由CCD等摄像元件拍摄的静止图像或运动图像。这里，将参考图10～13说明常规数字照相机的图像输入部的一般结构和操作的示例。
图10是示出常规数字照相机的图像输入部的结构的框图。图11是示出图10中的CCD 1001的水平传送末级部的结构的图。图12是示出采样保持电路的控制时序的图。图13是示出图10中的CDS电路1002的详细结构的框图。
在图10中，数字照相机设置有作为摄像元件的CCD1001、相关双采样(correlated double sampling，以下称为“CDS”)电路1002、放大器1003、模拟数字转换器(以下称为“ADC”)1004和CCD驱动部1005。通过由CCD驱动部1005输出的例如水平传送脉冲、复位栅极脉冲、垂直传送脉冲和电子快门脉冲的各驱动脉冲信号驱动CCD 1001，并将被摄体的光学图像转换为电信号。
在以三相驱动方式进行水平电荷传送驱动的CCD 1001内，通过水平传送脉冲沿水平方向逐像素顺序传送由光接收元件曝光和累积的电荷。如图11所示，将电荷最终从水平传送脉冲H2部1100传送到水平传送脉冲H3部1101，再到水平传送脉冲H1部1102。接下来，电荷穿过水平末级1103，然后，电荷被传送至浮动扩散(floating diffusion，FD)部1104，然后将其转换为电压信号，并作为每个像素的视频信号顺序输出。在电荷被转化为电压信号后，通过接通复位栅极1105将电荷扫到(抛弃到)漏区1106。
通过这种方式，由CCD 1001输出的信号需要逐像素进行复位操作。该复位操作使得在CCD 1001的输出信号中产生复位缺陷。
图12示出在CCD 1001的输出信号的一个像素周期内复位栅极脉冲(RG)和复位缺陷与分别用于提取馈通(feed-through)部的电平和光输出信号部的电平的采样保持电路的控制时序之间的关系。CCD 1001的输出信号基本由根据复位栅极脉冲生成的复位缺陷、变为每个像素的黑基准(black reference)的馈通电平和与光量成比例的光输出信号电平构成。
返回图10，CDS电路1002是噪声去除电路，其通过获得CCD 1001的输出信号中的馈通部的电平和光输出信号部的电平之间的差值来从输出信号中去除相关噪声分量。
如图13所示，一般的CDS电路配置有串联的采样保持电路1301和1302、采样保持电路1303和差分放大器1304。SHP是用于对馈通周期进行采样保持，以维持复位电平的脉冲信号。SHD是用于对光输出信号周期进行采样保持的脉冲信号。CDS电路用于通过采样保持电路1301、1302和1303对具有SHP和SHD的CCD的输出信号进行采样保持，并用于通过差分放大器1304取得采样保持电路1302和1303各自的输出之间的差。
返回图10，通过放大器1003，根据ADC 1004的输入范围，将CDS电路1002的输出信号放大到指定信号电平。通过ADC1004将放大器1003的输出信号转化为数字信号，接下来将其进一步发送至处于后续级的数字信号处理电路(未示出)。
诸如上述的数字照相机的摄像设备倾向于根据市场对更高的图像质量的要求而逐年提高分辨率和操作速度，以提高图像的质量，或者倾向于提高像素的数量，以增加像素。大多数型号的具有增强的分辨率和操作速度的摄像设备具有高速连续拍摄功能、实时浏览功能(在实时显示所感测的图像的同时进行调焦等操作的功能)，还具有运动图像功能。因此，需要高CCD驱动频率来满足这些功能(规格)。
另一方面，摄像设备中设置的高CCD驱动频率将导致图12所示的馈通周期(TP)和光输出信号周期(TD)的定时裕量缩小的不利效果。因此，将降低各信号的采样保持的稳定性，并且可能使信噪比(S/N)属性劣化。
作为S/N属性的劣化的对抗措施，存在一种用于设置相位和脉冲宽度的方法，从而使得提高馈通周期或光输出信号周期的定时裕量。例如，通过在各CCD驱动脉冲信号当中设置复位栅极脉冲的小脉冲宽度，从而使得有可能获得馈通周期(TP)或光输出信号周期(TD)的大定时裕量(例如，参见日本特开2006-42261)。
但是，就上述现有技术而言，作为防止S/N属性的劣化的对抗措施，如果已设置了相位和脉冲宽度以便能够确保馈通周期和光输出信号周期的定时裕量，则将产生下述问题。换言之，作为防止S/N属性的劣化的对抗措施的不利效果，可能在处理CCD的水平末级部上的大电荷的情况下产生缺陷复位。将使用图12、图3和图6说明其原因。
图6A～6C示出CCD中的三相驱动的水平传送末级部处的电荷传送状态。图3A是示出作为数字照相机的静止图像记录操作模式中的CCD驱动脉冲信号的水平传送脉冲H3和复位栅极脉冲之间的相位关系的图，图3B是示出CCD输出信号的波形的图。图3C是示出作为CCD驱动脉冲信号的水平传送脉冲H1、水平传送脉冲H3和水平传送脉冲H2之间的相位关系的图。换言之，图3A示出水平传送脉冲H3 303和复位栅极脉冲(RG)301之间的相位关系，图3C示出水平传送脉冲H1 302、水平传送脉冲H3 303和水平传送脉冲H2 304之间的相位关系。
为了确保馈通周期和光输出信号周期的定时裕量，必需使根据复位栅极脉冲而产生的复位缺陷的影响最小化。一般而言，出于这一目的，将通过降低图12的复位栅极脉冲(RG)的脉冲宽度而缩短复位缺陷周期。然而，就复位栅极脉冲的脉冲宽度而言，必需确保将电荷扫入漏区所需的最小时间。
如果不改变其它脉冲宽度而只缩短了复位栅极脉冲宽度，则如图3A所示，可能产生这样的时序：复位栅极脉冲301的OFF定时相对于水平传送脉冲H3 303的OFF定时相位超前。
在上述相位超前时序的情况下，如图3B所示，通过复位栅极脉冲清扫电荷的周期不够长。因此，如果在水平传送脉冲H1部602中处理的电荷量大，则将产生有缺陷的复位，其中，不能被弃入到漏极部606中的电荷将留在FD部604中。所产生的留在FD部604内的电荷将混叠于馈通周期内，并且如果已经以光输出信号周期执行了CDS，则产生图像比其原始亮度更暗的图像变暗。
发明内容
本发明提供一种摄像设备及其控制方法，所述摄像设备能够根据操作模式的状态或像素增加数降低摄像元件的驱动频率高时产生的信噪比属性的劣化。此外，本发明还提供一种摄像设备及其控制方法，所述摄像设备能够根据操作模式的状态或像素增加数减少浮动扩散部中的、当在所述摄像元件中的水平末级部处理大电荷量时将变得有问题的残留电荷。
本发明的第一方面，提供了一种摄像设备，包括：摄像元件，其能够沿水平方向顺序传送电荷；驱动单元，用于驱动所述摄像元件；信号处理单元，用于对所述摄像元件的输出信号进行信号处理；生成单元，用于生成被提供给所述驱动单元和所述信号处理单元的时序信号；存储单元，用于与所述摄像设备的操作模式相关联地存储包括关于水平传送驱动信号的时序的信息、关于复位栅极信号的时序的信息和关于馈通采样保持信号的时序的信息中的至少一个的信息表，所述水平传送驱动信号用于在所述摄像元件中沿水平方向进行电荷传送，所述复位栅极信号用于进行每个像素的电荷扫除，所述馈通采样保持信号用于对作为每个像素的黑基准的所述摄像元件的输出信号的馈通部进行采样保持；设置单元，用于设置所述摄像设备的操作模式；以及控制单元，用于从所述存储单元中选择与所述设置单元设置的操作模式相关联的信息表，并基于该信息表通过所述驱动单元驱动所述摄像元件。
本发明的第二方面，提供了一种摄像设备，包括：包括：摄像元件，其中能够沿水平方向顺序传送电荷，并且能够增加像素；驱动单元，驱动所述摄像元件；信号处理单元，用于对所述摄像元件的输出信号进行信号处理；生成单元，用于生成被提供给所述驱动单元和所述信号处理单元的时序信号；存储单元，用于与所述摄像元件中的像素增加数相关联地存储包括关于水平传送驱动信号的时序的信息、关于复位栅极信号的时序的信息和关于馈通采样保持信号的时序的信息中的至少一个的信息表，所述水平传送驱动信号用于在所述摄像元件中沿水平方向进行电荷传送，所述复位栅极信号用于进行每个像素的电荷扫除，所述馈通采样保持信号用于对作为每个像素的黑基准的所述摄像元件的输出信号的馈通部进行采样保持；检测单元，用于检测所述摄像元件中的像素增加数；以及控制单元，用于从所述存储单元中选择与所述检测单元检测的所述像素增加数相关联的信息表，并基于该信息表通过所述驱动单元驱动所述摄像元件。
本发明的第三方面，还提供了一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括能够沿水平方向顺序传送电荷的摄像元件、驱动所述摄像元件的驱动单元、对所述摄像元件的输出信号进行信号处理的信号处理单元和生成被提供给所述驱动单元和所述信号处理单元的时序信号的生成单元，所述控制方法包括：设置步骤，用于设置所述摄像设备的操作模式；以及控制步骤，用于从与所述摄像设备的操作模式相关联地存储信息表的存储单元中选择与在所述设置步骤中设置的操作模式相关联的信息表，并基于该信息表通过所述驱动单元驱动所述摄像元件，其中，所述信息表包括关于水平传送驱动信号的时序的信息、关于复位栅极信号的时序的信息和关于馈通采样保持信号的时序的信息中的至少一个，所述水平传送驱动信号用于在所述摄像元件中沿水平方向进行电荷传送，所述复位栅极信号用于进行每个像素的电荷扫除，所述馈通采样保持信号用于对作为每个像素的黑基准的所述摄像元件的输出信号的馈通部进行采样保持。
本发明的第四方面，还提供了一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括能够沿水平方向顺序传送电荷并能够增加像素的摄像元件、驱动所述摄像元件的驱动单元、对所述摄像元件的输出信号进行信号处理的信号处理单元和生成被提供给所述驱动单元和所述信号处理单元的时序信号的生成单元，所述控制方法包括：检测步骤，用于检测所述摄像元件中的像素增加数；以及控制步骤，用于从存储单元中选择与所述检测步骤中检测的像素增加数相关联的信息表，并基于该信息表通过所述驱动单元驱动所述摄像元件，其中，所述存储单元用于存储包括关于水平传送驱动信号的时序的信息、关于复位栅极信号的时序的信息和关于馈通采样保持信号的时序的信息中的至少一个的信息表，所述水平传送驱动信号用于在所述摄像元件中沿水平方向进行电荷传送，所述复位栅极信号用于进行每个像素的电荷扫除，所述馈通采样保持信号用于对作为每个像素的黑基准的所述摄像元件的输出信号的馈通部进行采样保持。
本发明的第五方面，提供了一种摄像设备，包括：摄像元件，其能够沿水平方向顺序传送电荷；驱动单元，用于驱动所述摄像元件；以及设置单元，用于设置所述摄像设备的操作模式，其中，所述驱动单元根据所述设置单元设置的操作模式改变所述摄像元件中的用于进行每个像素的电荷扫除的复位栅极信号的脉冲周期，所述操作模式包括静止图像模式和运动图像模式，在通过所述设置单元设置了所述静止图像模式时，所述驱动单元将所述复位栅极信号的脉冲周期设置为短于在设置了所述运动图像模式时所设置的所述复位栅极信号的脉冲周期。
本发明的第六方面，提供了一种摄像设备，包括：摄像元件，其中沿水平方向顺序传送电荷；驱动单元，用于驱动所述摄像元件；以及设置单元，用于设置所述摄像设备的操作模式其中，所述驱动单元根据所述设置单元设置的操作模式改变所述摄像元件中的用于进行每个像素的电荷扫除的复位栅极信号的脉冲周期，所述操作模式包括多个具有不同像素增加数的模式，在通过所述设置单元设置了所具有的增加数为第一增加数的第一模式时，所述驱动单元将所述复位栅极信号的脉冲周期设置为短于在设置了具有增加数大于所述第一模式的增加数的第二增加数的第二模式时所设置的复位栅极信号的脉冲周期。
根据本发明，以信息表为基础驱动摄像元件，所述信息表包括与水平传送驱动信号的定时相关的信息、与复位栅极信号的定时相关的信息和与馈通采样保持信号的定时相关的信息中的至少一种信息。然后，按照与操作模式或像素增加数相关的方式存储所述信息表。从存储单元中选择与操作模式相关的信息表，并以所述信息表为基础通过驱动单元驱动摄像元件。因此，能够根据操作模式的状态或像素增加数抑制在摄像元件的驱动频率高时产生的信噪比的劣化。此外，还有可能根据操作模式的状态或像素增加数减少浮动扩散部中的、当在摄像元件的水平末级部中处理大电荷量时将变得有问题的残留电荷。
通过以下参考附图对典型实施例的详细说明，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是示意性地示出作为根据本发明的第一实施例的摄像设备的数字照相机的结构的框图。
图2是示出数字照相机的时序信号发生部的详细结构的框图。
图3A是示出作为数字照相机的静止图像记录操作模式中的CCD驱动脉冲信号的水平传送脉冲H3和复位栅极脉冲之间的相位关系的图。图3B是示出CCD输出信号的波形的图。图3C是示出作为CCD驱动脉冲信号的水平传送脉冲H1、水平传送脉冲H3和水平传送脉冲H2之间的相位关系的图。
图4是示出对应于数字照相机的操作模式的时序信号脉冲宽度信息表的例子的图。
图5是示出对应于数字照相机的操作模式的时序信号相位信息表的例子的图。
图6A～图6C是示出CCD的水平传送末级部上的电荷传送状态的图。
图7A是示出作为数字照相机的实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中的CCD驱动脉冲信号的水平传送脉冲H3和复位栅极脉冲之间的相位关系的图。图7B是示出CCD输出信号的波形的图。图7C是示出作为CCD驱动脉冲信号的水平传送脉冲H1、水平传送脉冲H3和水平传送脉冲H2之间的相位关系的图。
图8是示出对应于像素增加数的时序信号脉冲宽度信息表的例子的图。
图9是示出对应于像素增加数的时序信号相位信息表的例子的图。
图10是示出常规数字照相机的图像输入部的结构的框图。
图11是示出图10中的数字照相机的CCD的水平传送末级部的结构的图。
图12是示出数字照相机的采样保持电路的控制时序的图。
图13是示出图10中的数字照相机的CDS电路的详细结构的框图。
图14是示出作为根据本发明的第二实施例的摄像设备的数字照相机的采样保持电路的控制时序的图。
具体实施方式
现在将参考示出本发明的优选实施例的附图详细说明本发明的实施例。
图1是示出作为根据本发明的第一实施例的摄像设备的数字照相机的结构的框图。
在图1中，数字照相机包括摄像光学系统101、摄像部102、摄像驱动部103、模拟信号处理部104以及系统控制部112。此外，数字照相机还包括存储器部113、时序信号发生部116和时序信号相位/脉冲宽度改变部117。
下面将以数字照相机具有三种操作模式(静止图像记录操作模式、运动图像记录操作模式和实时浏览操作模式)的情况为例说明本实施例。应当注意，数字照相机可以具有包括静止图像记录操作模式、运动图像记录操作模式和实时浏览操作模式中的任何一种操作模式，或者任意操作模式的结构。此外，数字照相机可以具有还具有上述操作模式之外的其它操作模式的结构。
摄像光学系统101在后述的摄像元件上形成在拍摄时入射的被摄体的光学图像。摄像部102具有将被摄体的光学图像转换为电信号的摄像元件。在本实施例中，可以使用具有以下结构的CCD作为摄像元件：能够沿水平方向顺序传送电荷并能够增加像素。摄像驱动部103驱动摄像部102。模拟信号处理部104进行用于对摄像部102的输出信号进行处理的信号处理。模拟/数字转换部(以下称为“ADC部”)105将作为模拟信号处理部104的输出的模拟图像信号转换为数字图像信号。
信号处理部106对于该数字图像信号进行诸如白平衡校正、γ校正或像素插值的图像处理。帧存储器部107是暂时存储数字图像信号的存储器，并且例如由DRAM构成帧存储器部107。信号压缩部108通过诸如JPEG(联合图象专家组)的方法压缩存储在帧存储器部107中的数字图像信号。压缩操作与拍摄时的释放操作一起启动。
记录介质部109存储压缩后的数字图像信号，并且例如由闪速存储器构成记录介质部109。NTSC/PAL编码器部110将存储在帧存储器部107中的数字图像信号转换为NTSC信号(NTSC：国家电视系统委员会)或PAL信号(PAL：逐行倒相)。电子取景器111是显示转换为NTSC信号或PAL信号的图像信号的显示部。
系统控制部112控制数字照相机的各部。此外，系统控制部112基于来自操作者的指令设置数字照相机的操作模式，并从存储器部113检索对应于所设置的操作模式的信息表。然后，系统控制部112基于上述信息表通过摄像驱动部103驱动CCD。将信息表大致分为时序信号相位信息表(相位信息表)和时序信号脉冲宽度信息表(脉冲宽度信息表)。
在该数字照相机中，将信息表与操作模式相关联地存储到存储器部113内，该信息表包括关于用于在CCD中沿水平方向进行电荷传送的水平传送驱动信号的时序的信息和关于用于逐像素进行电荷扫除的复位栅极信号的时序的信息中的至少一个。可选地，还可以将包括关于水平传送驱动信号的时序的信息和关于复位栅极信号的时序的信息中的至少一个的信息表与CCD中的像素增加数相关联地存储到存储器部113内。在本实施例中，将时序信号相位信息表(相位信息表)和时序信号脉冲宽度信息表(脉冲宽度信息表)与操作模式相关联地存储到存储器部113中。
应当注意，在本实施例中，下述控制也是可以的。系统控制部112检测CCD中的像素增加数，并从存储器部113检索与所检测到的像素增加数对应的信息表。然后，系统控制部112基于上述信息表通过摄像驱动部103驱动CCD。将在下文中说明与像素增加数相关的控制。
在操作者输入针对数字照相机的各种指令(开始拍摄、选择操作模式等)时，操作操作部114。基础时钟生成部115作为变成摄像驱动部103的驱动频率的基准的基础时钟信号。时序信号发生部116基于基础时钟生成部115输出的基础时钟信号生成提供给摄像驱动部103和模拟信号处理部104的时序信号。时序信号相位/脉冲宽度改变部117改变从时序信号发生部116输出的时序信号的相位和脉冲宽度。
图2是示出数字照相机的时序信号发生部116的详细结构的框图。
在图2中，时序信号发生部116设置有1/2频分部201、CCD驱动信号生成部202、视频信号处理控制信号生成部203和串行接口(以下称为“I/F”)部204。时序信号发生部116由系统控制部112控制。
1/2频分部201将从外部输入的基础时钟信号频率分割为1/2。在下文中，将通过1/2频分部201频率分割成1/2的信号称为“MCKO”。CCD驱动信号生成部202生成用于驱动摄像部(CCD)的各信号。视频信号处理控制信号生成部203生成用于进行模拟信号处理或ADC控制的各信号。串行I/F部204控制用于从系统控制部112接收控制信号的接口。
CCD驱动信号生成部202生成针对数字照相机的各操作模式而确定的信号模式，并将该信号模式提供给CCD，其中，该信号模式具有参照MCKO的上升沿的相位和脉冲宽度。这里，如下所述说明将水平驱动脉冲和复位栅极脉冲提供给CCD。换言之，在基于来自系统控制部112的指令，通过时序信号相位/脉冲宽度改变部117中的模拟延迟元件、数字处理电路等使水平驱动脉冲和复位栅极脉冲变为具有参照MCKO的上升沿的指定相位/脉冲宽度条件之后，将该水平驱动脉冲和复位栅极脉冲提供给CCD。
视频信号处理控制信号生成部203参照MCKO生成信号模式，并将该信号模式提供给模拟信号处理部104或ADC部105。这里，如下所述，将SHP、SHD和ADCLK(提供给ADC部105的时钟)提供给模拟信号处理部104或ADC部105。换言之，在基于来自系统控制部的指令，通过时序信号相位/脉冲宽度改变部117中的模拟延迟元件、数字处理电路等使SHP、SHD和ADCLK变为具有参照MCKO的上升沿的指定相位/脉冲宽度条件之后，提供SHP、SHD和ADCLK。
将指示上述相位/脉冲宽度条件的信息作为时序信号相位信息表(参考图5)和时序信号脉冲宽度信息表(参考图4)预先存储在存储器部113内。系统控制部112参考存储在存储器部113内的时序信号相位信息表和时序信号脉冲宽度信息表，通过摄像驱动部103驱动CCD。
在本实施例中，将说明通过针对各操作模式改变用于沿水平方向进行电荷传送的水平传送驱动信号的时序的相位和用于进行电荷扫除的复位栅极脉冲的脉冲宽度而驱动CCD的例子，该水平传送驱动信号和复位栅极脉冲由CCD驱动信号生成部202生成。
图3A是示出作为数字照相机的静止图像记录操作模式中的CCD驱动脉冲信号的水平传送脉冲H3和复位栅极脉冲之间的相位关系的图。图3B是示出CCD输出信号的波形的图。图3C是示出作为CCD驱动脉冲信号的水平传送脉冲H1、水平传送脉冲H3和水平传送脉冲H2之间的相位关系的图。
具体地，图3A示出水平传送脉冲H3 303和复位栅极脉冲(RG)301之间的相位关系。图3C示出水平传送脉冲H1 302、水平传送脉冲H3 303和水平传送脉冲H2 304之间的相位关系。图3B示出当时的CCD输出信号的波形。应当注意，在本实施例中，以三相驱动的方式进行数字照相机的CCD中的沿水平方向的电荷传送。
这里，就电子照相机(特别是数字照相机)而言，在近年来提高图像质量的趋势中，一般将静止图像记录操作的S/N属性看作是一个非常重要的属性。因此，考虑到S/N属性，必需设计静止图像记录操作中的CCD驱动信号时序。
作为考虑S/N属性设计CCD驱动信号时序的方法，存在一种延长馈通(feed-through)电平和光输出信号电平的稳定周期(period)的方法。特别地，就馈通周期而言，由于因复位栅极脉冲301生成的复位缺陷的影响，难以保持长的稳定周期。因此，必需提供这样一种CCD驱动信号时序设计，其中，能够通过最小化复位栅极脉冲301的ON周期而降低复位缺陷的影响并延长馈通周期。
图4是示出对应于数字照相机的操作模式的时序信号脉冲宽度信息表的例子的图。
在图4中，时序信号脉冲宽度信息表是其中设置了指示水平传送驱动信号和复位栅极信号的各自脉冲宽度的信息的表，并如上所述将该表存储在存储器部113中。换言之，在时序信号脉冲宽度信息表中，设置了指示各操作模式中的水平传送脉冲H1、水平传送脉冲H2、水平传送脉冲H3、复位栅极脉冲、SHP、SHD和ADCLK的各自的脉冲宽度的信息。图4的上面一行示出静止图像记录操作模式(静止图像拍摄模式)的情况，图4的下面一行示出实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式的情况。
图5是示出对应于数字照相机的操作模式的时序信号相位信息表的例子的图。
在图5中，时序信号相位信息表是其中设置了指示水平传送驱动信号和复位栅极信号的各自相位的信息的表，并如上所述将该表存储在存储器部113中。换言之，在时序信号相位信息表中，设置了指示各操作模式中的水平传送脉冲H1、水平传送脉冲H2、水平传送脉冲H3、复位栅极脉冲、SHP、SHD和ADCLK的各自的相位的信息。图5的上面一行示出静止图像记录操作模式(静止图像拍摄模式)的情况，图5的下面一行示出实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式的情况。
在静止图像记录操作中，如上所述，基于时序信号脉冲宽度信息表和时序信号相位信息表驱动CCD，在时序信号脉冲宽度信息表中，将图4的复位栅极脉冲宽度Rd1设置为能够扫除静止图像中的每个像素的饱和电荷的最小ON周期。
由于如上所述能够使馈通电平的稳定周期保持长，因此变得有可能在数字照相机的静止图像记录操作中记录具有稳定的S/N属性的图像。
接下来，将说明数字照相机的实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中设计CCD驱动信号定时的方法。
在数字照相机的实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中，为了提高帧速率(表示在显示图像时，每秒钟重写多少次屏幕的值)，一般的做法是增加CCD中的像素，并减少输出像素的数量。就此而言，由于在CCD中增加了像素，因此增加了所要处理的电荷，因此存在图像浮散(blooming)(电荷溢出)和缺陷复位的问题。
首先，将使用图6说明在水平电荷传送期间产生图像浮散和复位误差的原理。
图6A～图6C是示出CCD的水平传送末级部上的电荷传送状态的图。
在图6A中，通过传送脉冲沿水平方向以逐像素为单位顺序传送由CCD的光接收元件曝光和累积的电荷，并最终将其传送至水平传送脉冲H3部601。接下来，关闭水平传送脉冲H3部601，并将水平传送脉冲H3部601中的所有电荷传送到水平传送脉冲H1部602。这里，如果复位栅极605的OFF定时早于水平传送脉冲H3部601的OFF定时，则将无法充分进行向漏极部606中的电荷扫除，从而导致电荷残留在浮动扩散(FD)部604中的状态。
作为上述图3A中所示的CCD驱动脉冲信号的复位栅极脉冲301和水平传送脉冲H3 303的交叉点CP1表示上述状态。上述状态是复位栅极脉冲301相对于水平传送脉冲H3 303相位超前的状态，其等价于最小化复位栅极脉冲301的ON周期的方法，该方法是上述静止图像记录操作模式中的设计CCD驱动信号时序的方法。
然而，在静止图像记录操作模式中，由于未进行像素增加，因此所传送的电荷量低于实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中所传送的电荷量。此外，在静止图像记录操作模式中，如果使用机械快门，并且进行读取前的电荷扫除，则由于没有产生多余的拖尾电荷和图像浮散，因此电荷残留在FD部604内可能性显著降低。
如上所述，在实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中，如果使用与静止图像记录操作模式中相同的时序信号相位信息表和时序信号脉冲宽度信息表驱动CCD，则由于复位误差可能产生残留电荷。因此，在实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中，必需进行减少FD部604中的残留电荷的CCD驱动信号时序设计。
图7A是示出作为数字照相机的实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中的CCD驱动脉冲信号的水平传送脉冲H3和复位栅极脉冲之间的相位关系的图。图7B是示出CCD输出信号的波形的图。图7C是示出作为CCD驱动脉冲信号的水平传送脉冲H1、水平传送脉冲H3和水平传送脉冲H2之间的相位关系的图。
具体地，图7A示出水平传送脉冲H3 703和复位栅极脉冲(RG)701之间的相位关系。图7C示出水平传送脉冲H1 702、水平传送脉冲H3 703和水平传送脉冲H2 704之间的相位关系。图7B示出此时的CCD输出信号的波形。
如上所述，为了减少上述FD部604中的残留电荷，必需使复位栅极脉冲701的OFF定时进一步近似水平传送脉冲H3703的OFF定时。在本实施例中，如图7A所示，增大复位栅极脉冲701的脉冲宽度，使水平传送脉冲H3 703的相位提前，由此将复位栅极脉冲701和水平传送脉冲H3 703的各自的OFF定时设置为相同的定时。
在使水平传送脉冲H3 703的相位提前的情况下，还必需注意与其它水平传送驱动信号的交叉点。如果该交叉点不处于指定范围内，则可能导致水平传送劣化。此外，在拓宽复位栅极脉冲701的脉冲宽度的情况下，可能降低S/N属性。
然而，由于一般在实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中进行像素增加，因此能够确保比静止图像记录操作模式中大的电荷容量。因此，在实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中，能够设置比静止图像记录操作模式中低的ISO灵敏度，并且很少需要与静止图像记录操作模式中等同的S/N属性。
因此，在本实施例中，在实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中，将图5的时序信号相位信息表改为这样的表，其中，在不显著影响S/N属性的范围内，将复位栅极脉冲701的脉冲宽度拓宽为Rp2或Rp3。此外，将图4的时序信号脉冲宽度信息表改为这样的表，其中，在考虑与其它水平传送驱动信号的交叉点的情况下，使水平传送脉冲H3的相位提前至H3d2或H3d3。应当注意，值Rp3可以与值Rp2相等，值H3d3可以与值H3d2相等。
最终，根据图4的时序信号脉冲宽度信息表和图5的时序信号相位信息表，根据操作模式切换复位栅极脉冲的脉冲宽度和水平传送脉冲H3的相位，并参考该信息表驱动CCD。应当注意，替代根据操作模式切换复位栅极脉冲的脉冲宽度和水平传送脉冲H3的相位，还存在一种根据CCD中的像素增加数切换复位栅极脉冲的脉冲宽度和水平传送脉冲H3的相位的方法。
由于在实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中，FD部604内产生的残留电荷取决于电荷量，因此在CCD中的像素增加数大的情况下可能产生残留电荷。如果CCD中的像素增加数小(例如，将像素增加数设置为1)，则创建用于实现抑制了图3A和图3B所示的S/N属性的劣化的CCD驱动信号定时的时序信号脉冲宽度信息表(图8)和时序信号相位信息表(图9)。
此外，如果像素增加数大(例如，将像素增加数设置为2～9中的任何一个)，则创建用于实现减少了图6B的FD部604中的残留电荷的CCD驱动信号定时的时序信号脉冲宽度信息表(图8)和时序信号相位信息表(图9)。然后，参考所创建的时序信号脉冲宽度信息表和所创建的时序信号相位信息表驱动CCD。
如上所述，根据本实施例，以对应于操作模式的状态或像素增加数的时序信号相位信息表和时序信号脉冲宽度信息表为基础，通过摄像驱动部103驱动CCD。因此，能够根据操作模式的状态或像素增加数抑制在CCD的驱动频率高时产生的S/N属性的劣化。此外，还有可能根据操作模式的状态或像素增加数减少浮动扩散部中的、当在CCD的水平末级部中处理大电荷量时将变得有问题的残留电荷。
第二实施例与第一实施例的不同仅在于以下的点。第二实施例的其它元件与上述第一实施例中的对应元件(图1和图2)相同，因此将省略对其的说明。
在本实施例中，将说明通过如下所述改变相位来驱动CCD的例子。换言之，将针对各操作模式改变水平传送驱动信号的定时的相位和SHP的定时的相位，水平传送驱动信号由CCD驱动信号生成部202生成，其用于进行沿水平方向的电荷传送，SHP用于对将变成每个像素的黑基准的CCD输出信号的馈通部进行采样保持。由此驱动CCD。应当注意，SHP是馈通采样保持信号。
存储器部113存储信息表，该信息表包括关于水平传送驱动信号的时序和关于SHP的时序的信息，水平传送驱动信号用于在CCD中沿水平方向进行电荷传送，SHP用于对将变成每个像素的黑基准的CCD输出信号的馈通部进行采样保持。换言之，在该信息表中，存储器部113与操作模式相关联地存储上述信息(水平传送驱动信号的时序的相位和SHP的时序的相位)。
就电子照相机(特别是数字照相机)而言，在近年来提高图像质量的趋势中，一般将静止图像记录操作中的S/N属性看作是一个非常重要的属性。因此，必需在考虑S/N属性的情况下设计静止图像记录操作中的CCD驱动信号定时。
然而，在实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中，如果使用与静止图像记录操作模式中相同的时序信号相位信息表和时序信号脉冲宽度信息表驱动CCD，则由于复位误差可能产生残留电荷。因此，在实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中，必需在FD部604中的残留电荷增多之前的定时进行馈通部的采样保持。
图14是示出作为根据本实施例的摄像设备的数字照相机的采样保持电路的控制时序的图。
图14示出在FD部604中产生了残留电荷的情况下采样保持电路(未示出)的控制时序。换言之，图14示出在CCD 1001的输出信号的一个像素周期内，分别用于提取复位栅极脉冲(RG)、馈通部的电平和光输出信号部的电平的采样保持电路的控制时序。
如上所述，在静止图像记录操作中，由于优先考虑S/N属性，因此将SHP的相位设置为处于馈通部的后部的相位定时1401，复位噪声对该相位定时的影响一般较小。但是，相位定时1401在实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中对图14中的周期TP进行采样保持，从而变成了促使在作为黑基准的馈通部中产生混叠(FD部604中的残留电荷)的定时。
因此，在本实施例中，在实时浏览操作模式和运动图像记录操作模式中，将SHP的相位设置为处于馈通部的前部的相位定时1402，该相位定时通过对图14的周期TP 1进行采样保持来降低在作为黑基准的馈通部中产生的混叠。
如上所述，根据本实施例，与上述实施例类似，可以抑制S/N属性的劣化，还能够减少浮动扩散部内的残留电荷。
上述各实施例仅示出用于实现本发明的具体例子，不应将本发明的技术范围视为受到所述实施例的限制。换言之，可以在不背离本发明的技术思路或主要特征的情况下通过各种方式实现本发明。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以涵盖所有的此类修改、等同结构和功能。
本申请要求2007年4月24日提交的日本专利申请2007-114370和2007年8月2日提交的日本专利申请2007-201955的优先权，在此将其全文引入以供参考。
Claims (11)
1.一种摄像设备，包括：
摄像元件，其能够沿水平方向顺序传送电荷；
驱动单元，用于驱动所述摄像元件；
信号处理单元，用于对所述摄像元件的输出信号进行信号处理；
生成单元，用于生成被提供给所述驱动单元和所述信号处理单元的时序信号；
存储单元，用于与所述摄像设备的操作模式相关联地存储包括关于水平传送驱动信号的时序的信息、关于复位栅极信号的时序的信息和关于馈通采样保持信号的时序的信息中的至少一个的信息表，所述水平传送驱动信号用于在所述摄像元件中沿水平方向进行电荷传送，所述复位栅极信号用于进行每个像素的电荷扫除，所述馈通采样保持信号用于对作为每个像素的黑基准的所述摄像元件的输出信号的馈通部进行采样保持；
设置单元，用于设置所述摄像设备的操作模式；以及
控制单元，用于从所述存储单元中选择与所述设置单元设置的操作模式相关联的信息表，并基于该信息表通过所述驱动单元驱动所述摄像元件。
2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述操作模式包括静止图像记录操作模式、运动图像记录操作模式和实时浏览操作模式中的任意一个。
3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述信息表是设置有指示所述水平传送驱动信号、所述复位栅极信号和所述馈通采样保持信号中的至少一个的相位的信息的相位信息表。
4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述信息表是设置有指示所述水平传送驱动信号、所述复位栅极信号和所述馈通采样保持信号中的至少一个的脉冲宽度的信息的脉冲宽度信息表。
5.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述信息表是相位信息表和脉冲宽度信息表，在所述相位信息表中，设置了指示所述水平传送驱动信号、所述复位栅极信号和所述馈通采样保持信号中的至少一个的相位的信息，在所述脉冲宽度信息表中，设置了指示所述水平传送驱动信号、所述复位栅极信号和所述馈通采样保持信号中的至少一个的脉冲宽度的信息。
6.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，以三相驱动的方式进行所述摄像元件中的沿水平方向的电荷传送。
7.一种摄像设备，包括：
摄像元件，其中能够沿水平方向顺序传送电荷，并且能够增加像素；
驱动单元，驱动所述摄像元件；
信号处理单元，用于对所述摄像元件的输出信号进行信号处理；
生成单元，用于生成被提供给所述驱动单元和所述信号处理单元的时序信号；
存储单元，用于与所述摄像元件中的像素增加数相关联地存储包括关于水平传送驱动信号的时序的信息、关于复位栅极信号的时序的信息和关于馈通采样保持信号的时序的信息中的至少一个的信息表，所述水平传送驱动信号用于在所述摄像元件中沿水平方向进行电荷传送，所述复位栅极信号用于进行每个像素的电荷扫除，所述馈通采样保持信号用于对作为每个像素的黑基准的所述摄像元件的输出信号的馈通部进行采样保持；
检测单元，用于检测所述摄像元件中的像素增加数；以及
控制单元，用于从所述存储单元中选择与所述检测单元检测的所述像素增加数相关联的信息表，并基于该信息表通过所述驱动单元驱动所述摄像元件。
8.一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括能够沿水平方向顺序传送电荷的摄像元件、驱动所述摄像元件的驱动单元、对所述摄像元件的输出信号进行信号处理的信号处理单元和生成被提供给所述驱动单元和所述信号处理单元的时序信号的生成单元，所述控制方法包括：
设置步骤，用于设置所述摄像设备的操作模式；以及
控制步骤，用于从与所述摄像设备的操作模式相关联地存储信息表的存储单元中选择与在所述设置步骤中设置的操作模式相关联的信息表，并基于该信息表通过所述驱动单元驱动所述摄像元件，其中，所述信息表包括关于水平传送驱动信号的时序的信息、关于复位栅极信号的时序的信息和关于馈通采样保持信号的时序的信息中的至少一个，所述水平传送驱动信号用于在所述摄像元件中沿水平方向进行电荷传送，所述复位栅极信号用于进行每个像素的电荷扫除，所述馈通采样保持信号用于对作为每个像素的黑基准的所述摄像元件的输出信号的馈通部进行采样保持。
9.一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括能够沿水平方向顺序传送电荷并能够增加像素的摄像元件、驱动所述摄像元件的驱动单元、对所述摄像元件的输出信号进行信号处理的信号处理单元和生成被提供给所述驱动单元和所述信号处理单元的时序信号的生成单元，所述控制方法包括：
检测步骤，用于检测所述摄像元件中的像素增加数；以及
控制步骤，用于从存储单元中选择与所述检测步骤中检测的像素增加数相关联的信息表，并基于该信息表通过所述驱动单元驱动所述摄像元件，其中，所述存储单元用于存储包括关于水平传送驱动信号的时序的信息、关于复位栅极信号的时序的信息和关于馈通采样保持信号的时序的信息中的至少一个的信息表，所述水平传送驱动信号用于在所述摄像元件中沿水平方向进行电荷传送，所述复位栅极信号用于进行每个像素的电荷扫除，所述馈通采样保持信号用于对作为每个像素的黑基准的所述摄像元件的输出信号的馈通部进行采样保持。
10.一种摄像设备，包括：
摄像元件，其中沿水平方向顺序传送电荷；
驱动单元，用于驱动所述摄像元件；以及
设置单元，用于设置所述摄像设备的操作模式，
其中，所述驱动单元根据所述设置单元设置的操作模式改变所述摄像元件中的用于进行每个像素的电荷扫除的复位栅极信号的脉冲周期，
所述操作模式包括静止图像模式和运动图像模式，在通过所述设置单元设置了所述静止图像模式时，所述驱动单元将所述复位栅极信号的脉冲周期设置为短于在设置了所述运动图像模式时所设置的所述复位栅极信号的脉冲周期。
11.一种摄像设备，包括：
摄像元件，其中沿水平方向顺序传送电荷；
驱动单元，用于驱动所述摄像元件；以及
设置单元，用于设置所述摄像设备的操作模式，
其中，所述驱动单元根据所述设置单元设置的操作模式改变所述摄像元件中的用于进行每个像素的电荷扫除的复位栅极信号的脉冲周期，
所述操作模式包括多个具有不同像素增加数的模式，在通过所述设置单元设置了所具有的增加数为第一增加数的第一模式时，所述驱动单元将所述复位栅极信号的脉冲周期设置为短于在设置了具有增加数大于所述第一模式的增加数的第二增加数的第二模式时所设置的复位栅极信号的脉冲周期。
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