CN1182703C - 图象信号处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种图象信号处理装置，在信号处理电路(9)的前段配置第一调节电路(22)。第一调节电路(22)引入由外部调节电路(2)输入的调整电压VK来产生与CCD图像传感器(3)的输出电平对应的第一电压VA。然后，信号处理电路(9)接收第一电压VA而进行工作，对由CCD图象传感器(3)输出的图象信号Y(t)实施给定的信号处理。能降低电力消耗。

Description

图象信号处理装置
技术领域
本发明涉及一种对从固体摄象元件输出的图象信号进行给定的信号处理，并把符合给定格式的图象信号输出给外部设备的图象信号处理装置。
背景技术
在使用了固体摄象元件(CCD图象传感器)的数字静物摄像机等摄象装置中使用电池作为工作电源。因为这样的电池的输出电压幅度受到限制，所以为了驱动CCD图象传感器而设有调节电路和升压电路。图5是表示现有摄象装置结构的框图。在此所示的摄象装置，调节电路2被设置在输入一侧。调节电路2引入由电池提供的电源电压(例如3.2V)，产生给定的调整电压VK(例如2.9V)。该调整电压VK是配合信号处理装置7中内置的信号处理电路9和输出电路14中动作电压高的输出电路14而设置的。
CCD图象传感器3例如是帧传送型，由摄象部、存储部、水平传送部和输出部构成。摄象部把响应入射光而产生的信息电荷存储在多个受光象素中。存储部临时保持从摄象部引入的一个画面的信息电荷。水平传送部把由存储部输出的信息电荷依次引入，在水平方向传送，依次以1象素单位输出。输出部把从水平传送部输出的信息电荷以1象素单位变换为与电荷量对应的电压值，并作为图象信号Y(t)来进行输出。
驱动装置4由升压电路5和垂直驱动器6构成，升压电路5和垂直驱动器6的各电路在同一半导体衬底上形成。
升压电路5把由调节电路2提供的调整电压VK(例如2.9V)升压至给定电压后，提供给CCD图象传感器3，并同时提供给垂直驱动器6。该升压电路5包含正电压发生用充电泵和负电压发生用充电泵，用正电压发生用充电泵把调整电压VK升压为正电压一侧的给定电压VOH(例如5V)，用负电压发生用充电泵把调整电压VK升压为负电压一侧的给定电压VOL(例如-5V)。
垂直驱动器6接收用负电压发生用充电泵生成的负电压一侧的给定电压VOL而进行工作，生成帧传送时钟f以及垂直传送时钟v，后，提供给CCD图象传感器3的摄象部和存储部。在此，帧传送时钟f以及垂直传送时钟v是用服从由定时控制电路13提供的帧移动定时信号FT、垂直同步信号VT以及水平同步信号HT的定时生成的。据此，储存在摄象部中的信息电荷以服从帧移动定时信号FT的定时被帧传送到存储部，存储部中保存的信息电荷被以服从垂直同步信号VT以及水平同步信号HT的定时线传送到水平传送部。
水平驱动器8接收由调节电路2提供的调整电压VK后进行工作，生成水平传送时钟h后，提供给CCD图象传感器3的水平传送部。在此，水平传送时钟h是用服从由定时控制电路13提供的垂直同步信号以及水平同步信号的定时生成的。据此，被引入水平传送部的信息电荷以服从水平同步信号HT的定时，被依次以1象素单位传送，作为图象信号Y(t)输出。
信号处理电路9由模拟处理部10、A/D转换器11以及数字处理部12构成，接收由调节电路2提供的调整电压VK而工作。模拟处理部10引入由CCD图象传感器3输出的图象信号Y(t)，进行采样保持、增益调整等各种模拟信号处理。A/D转换器11引入进行了模拟信号处理的图象信号Y(t)，按每个象素变换为数字信号，生成图象数据Y(n)。数字处理部12对于图象数据Y(n)进行给定的矩阵处理，生成亮度和颜色数据后，对于亮度数据，进行轮廓修正和灰度系数修正等的处理，输出图象数据Y’(n)。
定时控制电路13以调节电路2所提供的调整电压VK工作，把一定周期的基准时钟CK分频，决定CCD图象传感器3的垂直扫描以及水平扫描的定时。然后，根据所决定的定时来生成垂直同步信号VT以及水平同步信号HT，并且，以与垂直同步信号VT一致的周期来生成帧移动信号FT。
输出电路14接收调整电压VK后工作，引入从信号处理电路9输出的图象数据Y’(n)，通过系统总线15输出到CPU(中央处理器)16、存储器17、显示驱动器18。CPU16是响应来自外部的命令指示，来控制摄象装置、存储器17、显示驱动器18的动作的控制装置。存储器17例如是闪存、存储卡等可装卸的可换存储器和硬盘等固定存储器，存储从摄象装置输出的图象数据Y’(n)。显示驱动器18接收从摄象装置输出的图象数据Y’(n)，驱动显示面板19，显示再现图象。
而且，具有以上所述的结构的摄象装置按如下方式工作。首先，如果从电池提供了电源电压VDD(例如3.2V)，就被引入到调节电路2中，调整为比电源电压VDD低的调整电压VK(例如2.9V)后输出。接着，把该调整电压VK提供给驱动装置4以及信号处理装置7内的各电路。
用正电压发生用充电泵把提供给驱动装置4一侧的调整电压VK升压为正电压一侧的给定电压(例如5V)，作为电子快门用的排出电压提供给CCD图象传感器3。另外，用负电压发生用充电泵把引入到升压电路5中的调整电压VK升压到负电压一侧的给定电压(例如-5V)后，提供给垂直驱动器6。然后，使垂直驱动器6工作，生成CCD图象传感器3的帧传送以及线传送所需要的时钟f、v，并提供给摄象部和存储部。
另一方面，提供给信号处理装置7的调整电压VK被水平驱动器8、信号处理电路9、定时控制电路13以及输出电路14的各电路所引入，使各电路工作。在定时控制电路13中，生成各种定时信号后提供给各电路，在水平驱动器8，生成CCD图象传感器3的水平传送所需要的时钟脉冲h。另外，在信号处理电路9中，对于从CCD图象传感器3输出的图象信号Y(t)进行给定的模拟信号处理和数字信号处理，并通过系统总线从输出电路14输出图象信号Y’(n)。
在以上所述的摄象装置所带有的信号处理装置中，用调节电路把来自电池的电源电压调整为给定的调整电压后，共同提供给构成信号处理装置的所有电路。因此，信号处理电路尽管是以比调节电路设置的调整电压还低的电源电压而进行工作，但却被提供了更高的电源电压，从而造成不必要的电力消耗。因此，存在着使摄象装置整体的电力消耗增大这一问题。
发明内容
为了解决以上所述问题，本发明的图象信号处理装置，对固体摄象元件输出的图象信号实施给定的信号处理，将服从给定格式的图象信号输出到外部设备，其特征在于：在同一半导体衬底上形成有：引入按照所述外部设备的输入电平设置的电源电压，产生对应所述固体摄象元件输出电平的第一电压的第一调节电路；接收所述第一电压而进行工作，对由所述固体摄象元件输出的图象信号实施给定的信号处理的信号处理电路；接收所述电源电压而进行工作，并输出用所述信号处理电路进行了信号处理的图象信号的输出电路。
根据本发明，从第一调节电路对信号处理电路提供第一电压。它是使用与向输出电路提供电源电压的线路不同的线路来进行的。因此，能独立对信号处理电路提供电源电压。
附图说明
下面简要说明附图。
图1是表示本发明实施例1的图，是表示采用本发明的信号处理装置的摄象装置结构的框图。
图2是表示第一调节电路一个例子的电路结构图。
图3是表示本发明实施例2的图，是表示采用本发明信号处理装置的摄象装置结构的框图。
图4是表示本发明实施例3的图，是表示采用了本发明信号处理装置的摄象装置结构的框图。
图5是表示现有摄象装置结构的框图。
下面简要说明附图符号。
2—调节电路；3—CCD图象传感器；4—驱动装置；5—升压电路；6—垂直驱动器；7、21、21’、51—信号处理装置；8—水平驱动器；9—信号处理电路；10—模拟处理部；11—A/D转换器；12—数字处理部；13—定时控制电路；14—输出电路；15—系统总线；16—CPU；17—存储器；18—显示驱动器；19—显示面板；22—第一调节电路；31—连接切换部；32—P通道型晶体管；33—电阻列；34—比较器；35—基准电压发生部；41—第二调节电路。
具体实施方式
图1是表示本发明实施例1的图，是表示采用了本发明的信号处理装置的摄象装置结构的框图。并且，在该图中，对于与图5所示相同的结构采用了同一符号。本发明的特征在于：在信号处理装置内设置有调节电路，对模拟处理部和数字处理部的信号处理电路独立提供电压。
信号处理装置21由水平驱动器8、信号处理电路9、定时控制电路13、输出电路14以及第一调节电路22构成，接收来自信号处理装置21外配置的调节电路2(以下，为了与配置在信号处理装置内的第一调节电路22区别，称作外部调节电路)的调整电压VK而工作。在此，调整电压VK被设置为输出电路14的工作电压(例如2.9V)。
水平驱动器8以服从由定时控制电路13提供的水平同步信号HT的定时，生成水平传送时钟h，提供给CCD图象传感器3的水平传送部。
信号处理电路9由模拟处理部10、A/D转换器11、数字处理部12构成。该信号处理电路9接收与CCD图象传感器3的输出电平对应的电压进行工作，对于从CCD图象传感器3输出的图象信号，进行给定的信号处理。模拟处理部10对于从CCD图象传感器3输出的图象信号Y(t)，进行CDS(Correlated Double Sampling：相关二重采样)、AGC(AutomaticGain Control：自动增益控制)等的模拟信号处理。在CDS中，对于重复复位电平和信号电平的图象信号Y(t)，对复位电平进行箝位后，取出信号电平，生成信号电平连续的图象信号。在AGC中，把用CDS取出的图象信号以一个画面或一个垂直扫描期间单位积分，进行增益的反馈控制，使该积分数据收敛于给定的范围内。A/D转换器11把从模拟处理部10输出的图象信号与CCD图象传感器3的输出定时同步、规格化，输出数字信号的图象数据Y(n)。
数字处理部12对图象数据Y(n)进行色分离、矩阵运算等处理，生成含有亮度信号和色差信号的图象数据Y’(n)。例如，在色分离处理中，根据安装在CCD图象传感器3的摄象部上的滤色镜的颜色配列，分配图象数据Y(n)，生成多个色成分信号。另外，在矩阵运算处理中，把分配的各颜色成分合成，生成亮度信号，并且，从各颜色成分减去亮度成分，生成色差信号。
定时控制电路13由对一定周期的基准时钟CK计数的多个计数器构成，决定CCD图象传感器3的垂直扫描以及水平扫描的定时。定时控制电路13把通过时钟提供端子(图中未显示)提供的基准时钟CK分频，生成帧移动定时信号FT、垂直同步信号VT以及水平同步信号HT，提供给垂直驱动器6和水平驱动器8。另外，定时控制电路13对模拟处理部10、A/D转换器11和数字处理部12提供定时信号，使各电路的动作与CCD图象传感器3的动作定时同步。
输出电路14以与存储器17和显示驱动器18等的外部设备的输入电平对应的电源电压来进行工作，把信号处理电路9输出的图象数据Y’(n)向系统总线15输出。
第一调节电路22引入由外部调节电路2提供的调整电压VK，生成第一电压VA。该第一调节电路22配合信号处理电路9的工作电压设置有输出电压，输出与对应于CCD图象传感器3的输出电平的电压(例如2.0V～2.5V)相同的电压。
另外，该第一调节电路22的结构为：按照CCD图象传感器3的工作状态进行工作。具体而言，接收按照CCD图象传感器3的动作状态从CPU16输出的控制信号CE而工作，当CCD图象传感器3停止动作时，停止第一电压VA的输出，把输出一侧的电位下拉为接地电位VG(例如，0V)。当信号处理装置21把与外部相连接的电池作为电源工作时，它是特别有效的。即当把电池作为电源工作时，有的在电源供给一侧不具有切断电压供给的装置，在该类型中，尽管包含CCD图象传感器3以及外部设备的整个系统都停止了，但是还向信号处理装置21提供了电源电压。因此，即使信号处理电路9停止了动作，有时在电路内部还是会发生电路泄漏，实质上消耗了电力。在此，在信号处理电路9停止工作时，通过停止来自第一调节电路22的输出，就能避免不必要的电力消耗。
而且，具有以上所述的结构的信号处理装置21按如下方式工作。首先，如果从电池提供了电源电压VDD(例如3.2V)，电源电压VDD就被引入到外部调节电路2中。引入到外部调节电路2中的电源电压VDD被变换为配合输出电路14的工作电压(例如2.9V)而设置的调整电压VK(例如2.9V)后输出。把该调整电压VK提供给第一调节电路22，并且提供给输出电路14。
提供给第一调节电路22一侧的调整电压VK被变换为与水平驱动器8、信号处理电路9以及定时控制电路13的工作电压配合的第一电压VA(例如2.0V～2.5V)，提供给各电路。而且，第一电压VA使各电路工作，对于从CCD图象传感器3输出的图象信号Y(t)，以与CCD图象传感器3的动作同步的定时进行了给定的信号处理。而提供给输出电路14一侧的调整电压VK使输出电路14工作。而且，由信号处理电路9进行了处理的图象信号Y’(n)被输出到CPU16、存储器17、显示驱动器18等外部设备。
这样，通过对应于信号处理电路9，设置第一调节电路22，就能对信号处理电路9独立地提供电源电压。据此，对于信号处理电路9和输出电路14的各电路，能提供彼此不同的电源电压，从而能降低电力消耗。而且，通过配合信号处理电路9的最佳工作电压来设置第一调节电路22的输出电压，能提高信号处理的工作特性。
另外，在本发明中，把第一调节电路22内置在信号处理装置21中，在一个芯片上设置有水平驱动器8、信号处理电路9、定时控制电路13以及输出电路14。据此，就能把第一调节电路22与其它电路一次制造，从而能降低成本、提高成品率。
图2是表示第一调节电路22的一个例子的电路结构图。第一调节电路22由P通道型晶体管32、电阻列33、比较器34、基准电压发生部35构成。在电源提供端子37和P通道型晶体管32之间连接了连接切换部31。P通道型晶体管32连接在连接切换部31和调节电路的输出端子38之间，栅极与比较器34的输出端子相连接。电阻列33由串联在P通道型晶体管32的漏极和接地线39之间的电阻33a和电阻33b构成，电阻33a和电阻33b的中间点与比较器34的同相输入端子相连接。基准电压发生部35与比较器34的反相输入端子相连接。
具有这样的结构的第一调节电路22按如下方式工作。在此，电阻33a和电阻33b的电阻值分别为R1、R2。首先，如果通过电源提供端子37被提供了调整电压VK，则P通道型晶体管32导通，调整电压VK被提供给电阻列33。接着，由电阻列33分压，电阻列33的中间点的电位VX为VX＝(R2/(R1+R2))·VDD，提供给比较器34的同相输入端子。
接着，比较器34按照分压电压VX与提供给反相输入端子的基准电压VR的电位差来进行工作，控制P通道型晶体管32的导通电阻，使分压电压VX与基准电压VR相等。具体而言，当分压电压VX比基准电压VR高时，向导通P通道型晶体管32的方向动作，当分压电压VX比基准电压VR低时，向断开P通道型晶体管32的方向动作。而且，根据构成电阻列33的电阻33a和电阻33b的电阻值R1、R2的比和从基准电压发生部35输出的基准电压VR，在输出端子38一侧生成了一定的电压VOUT＝((R1+R2)/R2)·VR，作为第一电压VA输出。
这样，从调节电路输出的第一电压VA由电阻列33的分压和基准电压VR决定。因此，在第一调节电路22中，按照下一段电路的最佳工作电压，设置有电阻列33的分压比和基准电压VR。
第一调节电路22的结构为：在以上所述的结构的基础上，连接切换部31、比较器34和基准电压发生部35按照CCD图象传感器3的工作状态工作。具体而言，连接切换部31、比较器34和基准电压发生部35接收由CPU16输出的控制信号RE而工作，当控制信号RE表示为与CCD图象传感器3的驱动中对应的电平时，连接切换部31把电源提供端子37与P通道型晶体管32相连接，基准电压发生部35输出基准电压VR，比较器34工作，使分压电压VX和基准电压VR相等。而当控制信号RE表示为与CCD图象传感器3的动作的停止对应的电平时，连接切换部31切断电源提供端子与P通道型晶体管32的连接，比较器34和基准电压发生部35停止其动作。
这样，通过按照CCD图象传感器3的动作的停止，停止构成第一调节电路22的各部的动作，不仅防止了下一段电路中的电力消耗，还能防止调节电路自身的电力消耗。据此，能进一步降低电力消耗。
图3是表示本发明实施例2的图，是表示采用了本发明的信号处理装置的摄象装置结构的框图。在该图中，对于与图1相同的结构，采用相同的符号，并省略其说明。
信号处理装置21’由水平驱动器8、信号处理电路9、定时控制电路13、输出电路14以及第一和第二调节电路22、41构成。该信号处理装置21’在模拟处理部10和A/D转换器11的前段设置有第一调节电路22，而且，还在输出电路14的前段设置有第二调节电路41。
第一调节电路22被设置为能输出与模拟处理部10和A/D转换器11的最适当工作电压(例如2.5V)相同的电压，引入来自外部调节电路2的调整电压VK而生成第一电压VA。第二调节电路41被设置为能输出与数字处理部12和定时控制电路13的最适当工作电压(例如2.0V)相同的电压，引入来自外部调节电路2的调整电压VK，生成比第一电压VA低的第二电压VB。
这样，通过对模拟处理部10和数字处理部12等各部配置调节电路，就能提供适合于模拟处理部10和数字处理部12等各部的电源电压。据此，就能提高各部的信号处理的工作特性。而且，因为所进行的设定，使用第二调节电路41生成的第二电压VB比用第一调节电路22生成的第一电压VA低，所以能进一步地降低电力消耗。
另外，第一以及第二调节电路22、41的各调整电路与图2所示的具有同一结构，按照下一段电路的最适当工作电压来设置电阻列的分压比以及基准电压发生部的基准电压，并且，使之接收控制信号RE而进行工作。即按照CCD图象传感器3的工作状态进行工作，当表示为与CCD图象传感器3的动作的停止相对应的电平时，停止第一以及第二电压VA、VB的输出，并且，停止调节电路内部的基准电压发生部和比较器的动作。据此，就能准确地防止信号处理电路9在动作停止状态时的电流泄漏所导致的电力消耗，而且，还能防止调节电路自身的电力消耗。
图4是表示本发明实施例3的图，是表示采用了本发明的信号处理装置的摄象装置结构的框图。在该图中，对于与图1相同的结构，采用了相同的符号，并省略了其说明。
在该实施例3中，与以上所述的实施例1和实施例2的不同点在于：把从外部调节电路2输出的调整电压VK(例如，2.9V)提供给信号处理装置51内的水平驱动器8、模拟处理部10、A/D转换器11，并把从第一调节电路22(内部调节电路)输出的第一电压VA(例如，2.0V)提供给数字处理部12和定时控制电路13。
根据该结构，就能将比调整电压VK低的第一电压VA作为工作电压来独立地提供给数字处理部11和定时控制电路13。据此，不但能提高数字处理部11和定时控制电路13的工作特性，而且还能降低图象信号处理装置和摄象装置整体的电力消耗。
另外，在此处所示的第一调节电路22也与实施例1和实施例所示的内部调节电路相同，根据控制信号RE来进行工作，能防止数字处理部11和定时控制电路13停止工作时的电力消耗。
根据本发明，通过对信号处理电路单独设置调整电路，就能独立向信号处理电路提供电源电压。据此，就能抑制不必要的电力消耗，达到降低电力消耗的目的。

Claims (7)

1.一种图象信号处理装置，对由固体摄象元件输出的图象信号实施给定的信号处理，将服从给定格式的图象信号输出给外部设备，其特征在于：包括：
引入按照所述外部设备的输入电平而设置的电源电压，来产生对应所述固体摄象元件输出电平的第一电压的第一调节电路；
接收所述第一电压而进行工作，对由所述固体摄象元件输出的图象信号实施给定的信号处理的信号处理电路；
接收所述电源电压而进行工作，输出用所述信号处理电路进行了信号处理的图象信号的输出电路。
2.根据权利要求1所述的图象信号处理装置，其特征在于：
所述第一电压的电压值比所述电源电压的电压值低。
3.根据权利要求1所述的图象信号处理装置，其特征在于：
所述第一调节电路在所述固体摄象元件停止工作的至少一部分时间内，停止输出所述第一电压。
4.根据权利要求1所述的图象信号处理装置，其特征在于：
还包括引入所述电源电压来产生第二电压的第二调节电路；
所述信号处理电路包含：对由所述固体摄象元件输出的图象信号实施给定的模拟信号处理的模拟处理部；和在用所述模拟处理部实施了处理后，引入被变换为数字信号的图象信号来实施给定的数字信号处理的数字处理部；
所述数字处理部接收所述第二电压而进行工作。
5.根据权利要求4所述的图象信号处理装置，其特征在于：
所述第二电压的电压值比所述第一电压的电压值低。
6.根据权利要求4所述的图象信号处理装置，其特征在于：
所述第二调节电路在所述固体摄象元件停止工作期间的至少一部分时间内，停止输出所述第二电压。
7.根据权利要求1所述的图象信号处理装置，其特征在于：
所述信号处理电路包含：对由所述固体摄象元件输出的图象信号实施给定的模拟信号处理的模拟处理部；和在用所述模拟处理部实施了处理后，引入被变换为数字信号的图象信号来实施给定的数字信号处理的数字处理部；
所述模拟处理部引入所述电源电压而进行工作；
所述数字处理部接收所述第一电压而进行工作。
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