CN1189023C

CN1189023C - 固态摄影装置

Info

Publication number: CN1189023C
Application number: CNB021015406A
Authority: CN
Inventors: 石本一男
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2022-01-08
Also published as: CN1366425A; US6882370B2; US20020089594A1; JP3895930B2; TW535414B; JP2002209145A

Abstract

本发明公开了一种固态摄影装置，来自电荷耦合影像传感器2的信号电荷的读出期间结束之后，时序发生器8就会停止提高电源6输出电压的升压脉冲，借此停止驱动器4的动作，基本上停止驱动电荷耦合影像传感器2所需的电力消耗。然后即将进入电子快门动作，于是时序发生器8再度产生升压脉冲，以提高电源6的电压。数字信号处理器(DSP)16则根据上回半帧的曝光状态，求出在下一半帧的电子快门的定时，并求出只在缓存器(register)设定的升压必要期间先行的定时，从此先行定时开始升压动作。在升压期间连续产生升压脉冲，以快速提高电源6的电压。

Description

固态摄影装置

技术领域

本发明涉及一种固态摄影装置，尤其是可降低电力消耗的固态摄影装置。

背景技术

使用电荷耦合(CCD，Charge Coupled Device)影像传感器(imagesensor)的相机，即所谓的数字相机(digital stil camera)是由电荷耦合影像传感器、驱动电荷耦合影像传感器的驱动器(driver)、对电荷耦合影像传感器的输出进行各种处理的处理器(processor)、显示摄影画面的显示器(display)、以及将摄影画面当作数据(data)存储起来的存储器(memory)等构成的。因为这种数字相机以电池驱动者居多，因此在构成数字相机的各部中，在不常使用的部分，在不使用的期间停止其动作，以达到降低电力消耗的目的。

电荷耦合影像传感器的驱动电压比一般的半导体组件高，故设有升压电路，以提高电池的电压，产生驱动电荷耦合影像传感器的电压。至于脉冲(pulse)驱动电荷耦合影像传感器的驱动器也使用相同的升压电路，以产生足够使用的电压驱动脉冲。此升压电路是以脉冲驱动的电荷(charge)泵(pump)累积电源电压，以取得所需要的电压。

发明内容

供应电荷耦合影像传感器或驱动器电力的升压电路，是根据可供应的所定电力来决定驱动脉冲的频率。当数字相机动作期间，它会继续升压的动作，即在数字相机继续动作期间，会不断使电荷耦合影像传感器动作，故成为电荷耦合影像传感器或驱动器电源的升压电路会继续动作，于是为了使需要高频率驱动脉冲的升压电路继续动作，因而造成电力的消耗大增。

因此，本发明的目的在于降低上述升压电路的电力消耗，以进一步降低数字相机的电力消耗。

本发明的固态摄影装置具有依受光的影像产生信号电荷的固态摄影组件、以脉冲驱动上述固态摄影组件传送输出上述信号电荷的驱动电路、依升压脉冲的输入量产生电压供应上述固态摄影组件及驱动电路的电源与供应产生上述升压脉冲的电源的脉冲发生电路。上述的脉冲发生电路会根据来自上述固态摄影组件的一个摄影期间的信号电荷的读出期间的结束停止上述脉冲电压的产生，同时上述的驱动电路会排出积蓄在上述固态摄影组件的信号电荷。在进行重新开始曝光的电子快门动作时，会先执行此动作，较上述读出时间高密度产生在所定升压期间的上述升压脉冲，以提高上述电源的电压。

电子快门(shutter)动作是众所周知调节固态摄影组件的曝光时间的技术，电子快门动作自受光画数所累积的信号电荷排出之后开始重新曝光，且曝光结束，信号电荷从固态摄影组件完全读出之后，一摄影期间(譬如交错(interline)扫描为一场(field)，非交错(non-interline)扫描为一帧(frame))的动作实际上才算完成。也就是说，自此信号电荷的读出期间结束至下一个电子快门动作之间，固态摄影组件基本上是不需要驱动脉冲的。根据本发明，在此固态摄影组件不需要驱动脉冲的期间，使固态摄影组件的驱动系统停止动作，以节省在这段期间的电力消耗。驱动用的电源是依升压脉冲的输入量来产生电压，大家所熟的DC-DC转换器(converter)即属于此类情况。此电源将升压脉冲的输入量依所定的时间常数的积分值输出电压，也就是说当停止供应升压脉冲时，电源的输出电压就会降低，并停止驱动固态摄影组件的驱动器。反之，若开始供给升压脉冲，输出电压就会上升，并开始使驱动器动作。因此，本发明会根据信号电荷读出时间的结束，停止升压脉冲发生电路的动作，借此立刻降低电源的电压，接着升压脉冲发生电路可抑制升压脉冲开始产生之前固态摄影组件的电力消耗。另一方面，当电子快门动作进行时，电源必须达到平常的准位。因此，在电子快门动作之前，就开始升压脉冲发生电路的动作，将电源的输出电压提高至平常准位，尤其在电子快门动作前的升压期间，要提高升压脉冲的产生频率，例如连续将升压脉冲处于开的状态，就可立刻提高电源的输出电压。

在其它与本发明的固态摄影装置中，按照在任何上述摄影期间的曝光状态，在后续的上述摄影期间设定进行上述电子快门动作的快门时序(shutter timing)，将上述升压期间以上的所定时间，在上述快门时序之前的时序设定为上述升压动作的开始时序。

根据本发明，可事先设定从开始升压动作到电子快门动作的所定时间，这段时间为升压至目标准位的可能时间，因包含以高密度产生上述升压脉冲的升压期间，故至少可设定在该升压期间以上。电子快门动作的定时可根据前一影像摄影的曝光状态来决定，即前一影像信号被读出之后，借此侦测曝光状态，并决定下一个快门时序。例如可以在上述时序产生电子快门触发脉冲(trigger pulse)，而控制电子快门动作。并且从该快门时序事先设定所定时间的前一时序来决定升压动作的时序，例如从该时序供应电源给上述升压期间继续进行的升压脉冲。

在本发明其它固态摄影装置中，使用具有上述升压期间以上的所定脉冲宽度的快门触发脉冲，上述的升压动作与上述快门触发脉冲的前端边缘(edge)的时序一起开始动作，而上述的电子快门动作则与上述快门触发脉冲的后端边缘的时序一起开始进行。

根据本发明，使用一个快门触发脉冲就可以决定快门定时与升压动作的开始时序。例如快门触发脉冲是以外部系统的方式供应摄影装置来控制快门时序的，在这样的情况之下，摄影装置无法预知快门时序为何时，因此也无法预知所定时间之前的升压动作的开始时序。因此，升压动作的开始时序也必须从外部系统给予。但根据本发明的话，只要使用一个脉冲就可控制这两个时序。

本发明的其它固态摄影装置，其特征为：上述升压动作的开始时序，比上述信号电荷的读出期间结束先行的场合，便不进行上述升压脉冲发生电路的上述停止动作。

根据本发明，可以减少从升压脉冲发生电路的停止时序至开始时序的电力消耗，但根据快门时序，也有开始时序比停止时序还早的场合。在此场合，信号电荷的读出动作与电子快门动作双方皆从电源输出目标准位的电压，以抑制升压脉冲的停止。

附图说明

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文配合附图，作详细说明：

图1是与第一实施例有关的固态摄影装置的概略方框构成图；

图2是与第一实施例有关的固态摄影装置动作的定时图；

图3是与第二实施例有关的固态摄影装置的概略方框构成图；

图4是说明与第二实施例有关的固态摄影装置动作的定时图。

图中标记分别是：

2：电荷耦合影像传感器 4：驱动器

6：电源 8：时序发生器

10：相关双重取样处理电路 12：模拟数字转换器

14：信号处理电路 16：数字信号处理器

20：低准位的期间 22：快门触发脉冲

24：帧移位触发脉冲 26：影像信号的输出期间

28：旗标脉冲 30：信号波形

32：信号波形 40：外部系统

42：摄影装置 44：时序发生器

具体实施方式

以下将参照附图对本发明的实施例做详细的说明。

实施例一：

图1是本发明的固态摄影装置一数字相机的概略方框构成图。本装置是由电荷耦合影像传感器2、为驱动电荷耦合影像传感器2产生各种脉冲的驱动器4、产生驱动器4的动作所需的电压的电源6、对驱动器4及电源6供给控制脉冲的时序发生器(timing generator)8、对电荷耦合影像传感器2的输出信号(Vout)进行相关双重取样处理(CDS，Correlated Double Samping)的相关双重取样处理电路10、将相关双重取样处理电路10的输出信号变换成数字信号的模拟数字转换器(ADC，Analog-to Digital Converter)12，以及对模拟数字转换器12的输出信号进行各种数字处理的信号处理电路14。这里的电荷耦合影像传感器2为帧传输型。

电源6根据时序发生器8所输入的升压脉冲使电荷泵动作以提高电压，因此，电源6会按照以所定时间常数积分值的电压，将升压脉冲的输入量输往电荷耦合影像传感器2及驱动器4。另一方面，电源6的输出电压会因停止供给升压脉冲而下降。电源6是使用DC-DC转换器(converter)构成的。

时序发生器8及信号处理电路14是使用数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)16所构成的。时序发生器8以程序(program)过的时序将时序脉冲给予驱动器4。驱动器4则依来自时序发生器8的时序脉冲产生驱动电荷耦合影像传感器2的脉冲，然后输出。时序发生器8则供给升压脉冲DRVCLK至电源6。

图2是说明本装置动作的时序图(timing chart)，在图中，信号VD为垂直同步信号，VD为低(L，Low)准位的期间20表垂直消隐(blanking)期间，垂直消隐的周期相当于一场。

信号STTRG为给予快门触发脉冲(STTRG pulse)22的信号，该脉冲是用来决定电子快门动作的时序的。

信号FTTRG为给予帧移位触发脉冲(frame shift triggerpulse)(FTTRG pulse)24的信号，该脉冲24是用来决定帧移位的时序的。帧移位是在垂直消隐期间内进行的，而FTTRG脉冲24也是在垂直消隐期间产生的。

信号DATA是从模拟数字转换器(ADC)12所输出的影像信号，而VOPBL是表示影像信号的输出期间26结束，给予旗标脉冲(flag pulse)的信号。

如上所述，信号DRVCLK为给予升压脉冲的信号，因在垂直消隐期间进行帧移动等动作，故驱动器4的电力消耗大，因此，时序发生器8在垂直消隐期间连续产生升压脉冲，以确保供给驱动器4的电流量。而且为了使电荷耦合影像传感器2在输出信号时不产生噪声(noise)，而在水平扫描期间停止升压脉冲，并在水平消隐期间连续产生升压脉冲。在图2中，信号波形30是表示对应垂直消隐期间所产生的升压脉冲群，信号波形32是表示对应水平消隐期间所产生的升压脉冲群。

如上所述，电源6的电压是靠升压脉冲来升压的，在平常动作时，电源6对驱动器4供给具有所定的正电位(+8V)、负电位(-6V)的输出DRV-POWER，电源6同时对电荷耦合影像传感器2供给依驱动器4的驱动电压所定的电压输出CCD-POWER。

当来自电荷耦合影像传感器2在任意场(field)读出信号电荷，结束控制动作时，时序发生器8就会在VOPBL信号竖立旗标脉冲28，于是时序发生器8就会与此旗标脉冲28连动，而停止产生升压脉冲DRVCLK。

停止升压脉冲之后，电源6的输出电压就会逐渐降低，即升压脉冲停止后，两个CCD-POWER的电压就会变成0V，而停止驱动器4的动作，因此，在驱动器4的电力消耗基本上是停止的。

信号处理电路14则根据模拟数字转换器(ADC)12的输出，例如积分各场的亮度信号，以检测该场的曝光量。而时序发生器8则根据所检测的曝光量取得下一个场的STTRG脉冲22的位置，好将下一个场的曝光量收纳在所定的适当位置。具体而言，当在最新的场所检测的曝光量过多时，则使下一个场的STTRG脉冲22的时序比现存场的时序慢，并缩短曝光时间；反之，在曝光量太少的场合，则使STTRG脉冲22的时序变快。

为了以电荷耦合影像传感器2实施电子快门动作，必须与信号电荷读出期间一同结束，并起动处于停止状态的驱动器4，换言之，就是要以时序发生器8再度产生升压脉冲DRVCLK，以提高电源6的输出电压，使驱动器开始动作。

在此为了将电源6的电压提高至平常动作时的电压，需要所定的上升时间。本装置为了缩短其上升时间，升压脉冲DRVCLK从其再度产生起使之连续产生，亦即在信号电荷读出期间，升压脉冲是在水平消隐期间产生的，相对于在水平扫描期间采用名为停止的间歇性产生方式，在再起动时的升压，经水平消隐期间以上的时间，可连续产生升压脉冲，借此可将电源6的输出电压急速提高至平常准位。

上升所需的时间取决于电源的电容器(condenser)、负载等主要因素。使升压脉冲连续产生的场合，在此将上升至平常准位所需的时间定义为升压期间Tb。数字信号处理器(DSP)16具有缓存器(register)，在此缓存器上事先设定升压期间的值Tb。如上所述，数字信号处理器(DSP)16对于所决定的STTRG脉冲22的时序，求出在缓存器所设定的Tb的负偏移量(minus offset)，一检测到开始时序，就开始根据时序发生器8连续产生升压脉冲。此升压脉冲的连续发生，只在升压期间Tb继续进行，因此，在STTRG脉冲产生时序之前，电源6的电压就会上升至平常准位。

又在某场内所产生的STTRG脉冲的时序以及升压期间Tb，在该场内的信号电荷读出期间终了前是已知的。因此，数字信号处理器(DSP)16在信号电荷读出期间结束前，可以从STTRG脉冲所产生的时序，计算只在升压期间Tb负补偿升压动作的开始时序。当算出的升压动作的开始时序比升压脉冲的停止时序一信号电荷读出期间结束更前面的时序的场合，数字信号处理器(DSP)16就不执行升压脉冲的停止动作，将电源6的输出电压维持在平常的准位。

于是本装置在未驱动电荷耦合影像传感器2的期间，就停止来自电源6的电力供应，并停止驱动器的动作。因此，可以抑制驱动电荷耦合影像传感器2所需的电力消耗。当摄影装置拍摄动画的场合，基本上在场内进行信号电荷的读出动作与电子快门动作、以及随之而起的曝光动作与升压动作，因此，基本上从场的期间减去这些动作期间的时间，使驱动器停止动作，故可减少电力消耗。而在摄影静止画面的场合，其摄影间隔远大于动画的摄影间隔一场(或一帧)，这时驱动电荷耦合影像传感器2所需要消耗的电力会受到显著的抑制。

实施例二：

以下将对本发明的第二实施例做详细的说明，为求简便起见，与上述实施例相同的构成要素、信号等皆给予相同的符号、信号。

图3是本发明的固态摄影装置一数字相机的概略方框构成图。本系统以外部系统40产生STTRG脉冲，控制在摄影装置42的电子快门动作。

图4为说明本装置动作的时序图。如上所述，信号STTRG是从外部系统40输入时序发生器(timing gerenator)44，外部系统40则对信号STTRG产生STTRG脉冲46。STTRG脉冲46为脉冲的后端，即上升的脉冲变成电子快门动作的起动脉冲，脉冲宽度是为构成上述实施例所说明的升压期间Tb而产生的。

时序发生器44与上述的实施例一样，以信号电荷的读出期间的结束定时停止升压脉冲DRVCLK的产生。且当输入STTRG脉冲46之后，检测其前端一上升的时序，再度产生升压脉冲DRVCLK，只在冲46的后端时序。时序发生器44检测STTRG脉冲46的后端之后，在信号读出期间将升压脉冲转换成1H周期间歇产生动作，同时驱动驱动器4使电子快门动作。

在上述实施例的摄影装置中，电子快门的动作时序是根据前帧的曝光状态经由数字信号处理器(DSP)16内部产生的，以该时序为基准，较该时序先行的升压动作的开始时序也可经由数字信号处理器(DSP)16内部产生。另一方面，本装置的电子快门的动作时序是经由外部系统40指示的，故无法以数字信号处理器(DSP)16产生较该时序先行的升压动作的开始时序，因此，升压动作的开始时序也是从外部系统40控制。本装置可以外部系统40所产生的一个STTRG脉冲46来控制这些电子快门动作及升压开始动作的时序。

例如外部系统40在本摄影装置的摄影区域内的所定位置检测摄影对象，然后指示本摄影装置摄影。具体而言，当要摄影在输送带(beltconveyer)上移动的物体时，当外部系统40检测到物体到达摄影装置之前时，就会输出STTRG脉冲46，借此对物体来到摄影装置前时进行曝光，故可以捕捉到各影像的中心部位。

根据本发明的固态摄影装置的驱动方法，在不驱动固态摄影组件的信号电荷读出期间结束后至电子快门动作之前，停止驱动电路，故可有效减少其电力消耗。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉该项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与润饰，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种固态摄影装置，其特征为：具有依受光的影像发生信号电荷的固态摄影组件、以脉冲驱动上述的固态摄影组件并传送输出上述信号电荷的驱动电路、发生根据升压脉冲的输入量的电压供应上述固态摄影组件以及上述驱动电路的电源、与发生上述升压脉冲供应上述电源的脉冲发生器；上述的脉冲发生电路会根据来自上述固态摄影组件的一个摄影期间的信号电荷的读出期间的结束，停止上述升压脉冲电压的发生，同时上述的驱动电路会排出积蓄在上述固态摄影组件的信号电荷，在实施重新开始曝光的电子快门动作时，在执行此动作之前，较上述读出时间高密度发生在所定升压期间的上述升压脉冲，以提高上述电源的电压。

2.根据权利要求1所述的固态摄影装置，其特征为：在上述的固态摄影装置中，根据在上述任意摄影期间的曝光状态，设定在后续的上述摄影期间进行上述电子快门动作的快门时序，将上述升压期间以上的所定时间，从上述快门时序先行的时序设定为上述升压动作的开始时序。

3.根据权利要求1所述的固态摄影装置，其特征为：使用具有上述升压期间以上的所定的脉冲宽度的快门触发脉冲，上述的升压动作则与上述快门触发脉冲的前端边缘的时序一同开始动作，上述的电子快门动作则与上述快门触发脉冲的后端边缘的时序一同开始动作。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的固态摄影装置，其特征征为：上述升压动作的开始时序比上述信号电荷的读出期间结束还早的场合，就不进行上述升压脉冲发生电路的停止动作。