CN1216487C

CN1216487C - 摄像装置

Info

Publication number: CN1216487C
Application number: CN031543022A
Authority: CN
Inventors: 高桥达也; 渡边透; 田畑修
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2023-08-14
Also published as: US7355640B2; JP2004088323A; TW200404459A; US20040105009A1; CN1484436A; TWI234999B; KR20040018956A; KR100512503B1

Abstract

本发明提供一种摄像装置。伴随摄像装置驱动的开始，同步信号生成部(60a)开始生成水平同步信号HT，计数器(60b)对其脉冲数进行计数。钳位能力控制部(60c)，当计数到规定值后，将钳位方式信号上升为H电平。钳位脉冲生成部(60d)从摄像装置的驱动开始到信号SC的上升为止的期间，将钳位脉冲CP的幅度比通常时加宽，将钳位电路(52)的开关元件(52c)的导通时间延长，钳位的时间常数缩短。一方面，信号SC上升后，将开关元件(52c)的导通时间设定成与通常比较要短的时间，加大钳位的时间常数。由此，可以抑制当钳位时间常数短时，追随噪音而产生的横锯齿状的噪音。既获得良好的图像质量又可以实现摄像装置启动的高速化。

Description

摄像装置

技术领域

本发明涉及在摄像元件生成图像信号并输出的摄像装置，特别是涉及图像信号的钳位处理。

背景技术

由CCD(Charge Coupled Device)映像传感器等摄像元件得到的图像信号，通常由电容耦合的方式被取出。因此，图像信号的直流电平可以由图像信号电平进行变动。所以，要将对应在摄像元件的像素排列的周边部分设置的光学黑区域(Optical Black：OPB)得到的图像信号(OPB图像信号)进行设置成规定的黑电平的钳位处理。在钳位处理中，要进行将输出电容耦合的图像信号的信号端子连接到在OPB图像信号期间的基准电压源的操作。

OPB区域如上所述那样地包围有效摄像区域而设置。即，构成摄像元件的像素排列的多行电平行之中的上下端分别数行、构成有效像素信号的电平行的前端、后端分别多个像素为OPB区域。钳位操作在各电平行的OPB图像信号期间进行。由于钳位操作这样地在每个行周期地进行，可以抑制垂直扫描期间内的直流电平的变动。

图5是以往的摄像装置的模式的电路图。这个装置包含CCD映像传感器2、钳位电路4、模拟信号处理电路6、A/D(Analog-to Digital)转换电路8、数字信号处理电路10。CCD映像传感器2生成的图像信号经钳位电路4内的电容4a的耦合，被信号线22取出。然后，这个图像信号在模拟信号处理电路6、A/D转换电路8、数字处理电路10上进行规定的信号处理以后，比如输出到显示装置上。钳位电路4是钳制信号线22的电位的电路，具有作为基准电压源的缓冲电路4b、将缓冲电路4b连接于信号线22的开关元件4c。开关元件4b比如在电源端子以及接地端子之间串行地连接两个晶体管M1、M2构成，两个晶体管M1、M2之间的电压作为基准电压而被输出。晶体管M1在栅极上施加第一控制电压V1，由这个控制电压V1决定流过缓冲电路4b的电流。晶体管M2在栅极上施加第二控制电压V2。由这个第二控制电压V2决定缓冲电路4b的输出电压。开关元件4c对应在图中未示的时序控制电路上生成的钳位脉冲CP控制开闭。图6是以往的钳位电路的动作说明的时序图。钳位脉冲30与电平同步信号HT同步那样地生成。钳位脉冲30具有一定的幅度，只有在那个期间开关元件处于导通状态，缓冲电路4b的输出电压Vk附加在信号线22上。钳位脉冲在各电平行的先头的OPB图像信号期间内发生，由此，OPB图像信号被规定电位钳位，黑电平被固定在一定的电平。

在钳位操作中，由于从缓冲电路4b1向信号线22供给电流，信号线22的电位向缓冲电路4b的输出电压Vk变化。由一次钳位操作使信号线22的电位变化量这里称为钳位能力。钳位能力依赖于缓冲电路4b的电流供给能力以及开关元件4c的导通时间。即，缓冲电路4b的电路供给能力越大，或者导通时间越长，则钳位能力越大。

这里，钳位能力提高以后，设定的直流电平容易追随OPB图像信号期间中的噪音。因此，每个电平行其图像信号的直流电平变动，其结果在再生图像上产生横锯齿状的噪音。

因此，以往，向规定电平的钳位都是为了跨越比较多的行地设定比较低的钳位能力，一边平滑噪音的影响，抑制横锯齿状的噪音。比如，以往的钳位能力，在一个扫描场期间，将输出端子的电位设定为可以收敛在规定电平那样的大的时间常数。

当不必要进行摄影时，为了减少摄像元件、驱动电路、信号处理电路的电力消耗，停止摄像元件的驱动。在驱动停止期间得不到OPB图像信号，钳位操作也停止。因此，在摄像元件的驱动停止期间由放电产生输出端子的电位变化。

如上所述那样，以往，为了防止噪音，抑制钳位能力。因此当摄像元件开始驱动时，输出端子的电位要到达摄像元件的规定的正常动作状态的稳定的电位需要很长时间。即图像也存在需要较长的时间才能到达规定的正常状态的问题。这个使钳位电平到达规定电位的启动动作成为妨碍摄像装置的动作启动的高速化的一个原因。

发明内容

本发明为了解决上述的问题，其目的是提供一种摄像元件在驱动开始时，输出端子的电位迅速地被钳位到规定的电平，迅速地得到通常的图像的摄像装置。

本发明的摄像装置，具备：将对应射入光发生的信息电荷存储到多个受光像素的固体摄像元件；

驱动所述固体摄像元件并得到图像信号的驱动电路；

将从所述固体摄像元件输出的图像信号的基准电平钳位成规定的电平的钳位电路，所述钳位电路，从所述固体摄像元件的摄像动作的启动开始在规定时间，较高地设定比规定钳位能力高的嵌位能力；以及

所述钳位电路的所述钳位能力能够被可变更地控制。。

被钳位的信号线与固体摄像元件的输出部电容耦合，钳位电路将这个信号线周期地与基准电压源连接，图像信号的基准电平逐渐向规定电位钳位。根据本发明，表示一次钳位操作的电位变化量的钳位能力，在固体摄像元件脱离启动动作的过渡的状态而处于稳定动作的状态下，设定为比较低的钳位能力(标准钳位能力)。比如，标准钳位能力可以是能够抑制横锯齿状噪音的程度的钳位能力。一方面，当固定摄像元件开始驱动后，在规定期间进行启动动作时，钳位能力比标准钳位能力较高地设定(高钳位能力)，直流电平可以迅速到达稳定图像的水平。在摄像动作的启动之际的规定期间设定的高钳位能力，在该规定期间中，可以是一定的，也可以设定成变化的。比如高钳位能力在启动动作时设定成更大的值，然后，随着接近规定期间的结束，逐渐使之接近标准钳位能力那样地进行变化。

本发明的理想的方式，是所述钳位电路，具有：输出规定的基准电压的缓冲电路；连接于所述固体摄像元件的输出端子的信号线与所述缓冲电路之间进行开闭操作的开关元件，所述开关元件的导通期间被可伸缩地控制，所述钳位能力被可变更地控制的摄像装置。

本发明的其他理想方式，是所述钳位电路，具有：输出规定的基准电压的多个缓冲电路；选择所述多个缓冲电路的任一的选择器；在连接于所述固体摄像元件的输出端子的信号线与所述选择器选择的缓冲电路之间进行开闭操作的开关元件，通过所述选择器，使所述多个缓冲电路有选择性地被有效，从而使所述钳位能力被可变更地控制的摄像装置。

在其他的本发明的摄像装置中，对应所述固体摄像元件的摄像动作的停止时间，所述摄像动作的启动后的所述规定期间的所述钳位能力被变更。

由电容耦合去除的图像信号的信号线的电位，对应固体摄像元件停止摄像动作后直到下一个摄像动作开始为止的动作停止时间进行变化。一般，动作停止时间越长，在信号线上，动作停止时的电位与通常动作时的电位的差越大。根据本发明，动作停止时间越长，可以将钳位能力的值设定成更大的值，可以迅速地得到直流电平稳定的图像。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的摄像装置的模式的电路图。

图2是说明本装置的电源投入时的钳位控制的时序图。

图3是说明本装置从待机方式恢复时的钳位控制的时序图。

图4是使钳位电流变化切换钳位能力的钳位电路的电路构成图。

图5是以往的设想装置的模式的电路图。

图6是说明以往的钳位电路的动作的时序图。

图中：50-CCD映像传感器，52-钳位电路，52b-缓冲电路，54-模拟信号处理电路，58-谁出信号处理电路，60-时序控制电路，60a-同步信号生成部，60b-计数器，60c-钳位能力控制，60d-钳位脉冲生成部，62-升压电路，64-垂直驱动器，66-电平驱动器，68-调节电路

具体实施方式

其次，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的实施方式的摄像装置的模式的电路图。这个装置包括：CCD映像传感器50、钳位电路52、模拟信号处理电路54、A/D转换电路56、数字信号处理电路58、时序控制电路60、升压电路62、垂直控制器64、电平控制器66、调节电路68。

这个装置的摄像动作，除了在电源投入时，还有从待机方式恢复时也被启动。这里所谓待机方式是指电源从升压电路62或调节电路68被提供的状态，其各种动作停止的动作方式。由此比如不向垂直驱动器64、电平驱动器66那样的CCD驱动器电路提供驱动电压，从而可以在这些电路上抑制电力的消耗。

升压电路62升压被供给的电源电压VD，生成在正侧的被升压的电压VOH与在负侧的被升压的电压VOL。生成的升压电压VOH、VOL分别提供给CCD映像传感器50、垂直驱动器64。调节电路68将提供的电源电压VD降压至规定的调节电压VJ并输出。调节电压被利用在模拟信号处理电路54、A/D转换电路56、数字信号处理电路58、电平驱动器66上。

CCD映像传感器50，比如，是帧传送型，由摄像部50I、累积部50s、电平传送部50h以及输出部50d构成。摄像部50i行列配置多个受光像素，对应射入光产生的信息电荷存储在各受光像素。存储部50s读入摄像部50i存储的1画面的信息电荷在规定的期间存储。电平传送部50h以一行单位读取存储部50s存储的信息电荷，以一个像素单位电平传送。输出部50d将电平传送部50h输出的信息电荷变换成图像信号并输出。

垂直驱动器64生成对应供给的升压电压VOL的脉冲高的时钟φf、φv。帧传送时钟φf与垂直同步信号VT同步生成，垂直传送时钟φv与垂直同步信号VT以及电平同步信号HT同步生成。时钟φf、φv提供给CCD的映像传感器50。由帧传送时钟φf将存储在CCD映像传感器50的摄像部50i里的一个画面的信息电荷向存储部50s高速度一揽子地进行帧传送。而垂直传送时钟φv，将存储在存储部50s的信息电荷在电平同步信号HT的每个周期以一个电平行单位垂直传送。由此，从存储部50s向电平传送部50h逐行地读出信息电荷。

水平驱动器66供给调节电压VJ，与水平同步信号HT同步，开始生成水平传送时钟φh以及重置时钟φr。水平传送时钟φh供给电平传送部50h，从存储部50s向水平传送部50h移送的一行的信息电荷以一个像素单位传送。由此，从水平传送部50h向输出部50d依次地读出一个像素的信息电荷。在输出部50d上，交互地进行从水平传送部50h向浮游扩散层读出信息电荷并存储的动作以及由重置时钟φr从浮游扩散层排除信息电荷的动作。在浮游扩散层上生成对应存储电荷量的电位变化，这个电压信号作为图像信号Y(t)从CCD映像传感器50输出。

在进行摄像动作的状态，在CCD映像传感器50上生成的图像信号Y(t)，通过钳位电路52内的电容52a的耦合被信号线70取出。然后，其图像信号讲过在模拟信号处理电路54、A/D转换电路56、数字信号处理电58进行规定的信号处理后，比如输出到显示装置等上。

钳位电路52是钳位信号线70的电位的电路，具有：作为基准电压源的缓冲器电路52b，将缓冲器电路52b连接于信号线70的开关元件52c。开关元件52c基于时序控制电路60生成的钳位脉冲CP控制导通/断开。

时序控制电路60由对基准时钟CK进行计数的多个计数器构成，基于基准时钟CK对于钳位电路52、垂直驱动器66、调节电路68以及其他电路生成各种控制信号、成为摄像装置的内部系统时钟的内部时钟CK’。由此，各电路的动作与CCD映像传感器50的动作同步那样地被控制。

时序控制电路60由从外部输入的待机信号ST发出待机指示，停止升压电路62以及调节电路68的动作。由此，升压电路62的升压电压VOH、VOL以及调节电路64的调节电压VJ的输出被停止。而，时序控制电路60包含同步信号生成部60a、计数器60b、钳位能力控制部60c、钳位脉冲生成部60d。同比信号生成部60a以规定的分频比率对基准时钟CK进行分频，生成垂直同步信号VT以及电平同步信号HT。首先，垂直同步信号VT电平同步信号HT在计数器60上用于计数的动作。计数器60对应开始向摄像装置供给电源以及从待机方式恢复使进行重置，对同步信号VT、HT的脉冲进行计数。

钳位方式信号生成部60c基于计数器60b的计数值生成钳位方式信号SC。比如，钳位能力控制部60c到达计数器60b的计数值预先设定的阈值后，将钳位方式信号SC由‘L(Low)’电平上升到’H(High)电平。

钳位脉冲生成部60d，在摄像装置的电源供给开始后，或者从待机方式恢复后，与电平同步信号HT同步开始生成钳位脉冲CP。钳位脉冲生成部60d在钳位方式信号SC处于L电平期间，将钳位脉冲CP的幅度设定得比通常要长，一方面，信号SC上升到H电平以后，将钳位脉冲Cp的幅度变更为通常值。由此，在信号SC上升为止的规定期间，开关元件52c处于比通常更长的导通状态，钳位电路52的钳位能力被提高。即，当摄像动作启动时，可以将端子70的电位迅速地接近缓冲电路52b的输出电压Vk。

图2是说明本装置的电源投入时的钳位控制的时序图。图2(a)表示电源的导通/断开的状态，图2(b)表示内部系统时钟CK’、图2(c)表示电平同步信号HT、图2(d)表示钳位方式信号SC。在时刻t1，电源被导通，与此同步，开始时钟CK’的振荡，与此同时开始生成电平同步信号HT的生成。如上所述，计数器60b在时刻t1被重置成‘0’，对在1电平扫描期间(1H)周期发生的电平同步信号HT的脉冲100进行计数。钳位能力控制部60c当其计数值在预定的阈值‘3’以下时，钳位方式信号SC保持L电平，当计数值超过阈值成为‘4’的t2时刻，信号SC切换成H电平。钳位脉冲生成部60d如上所述在信号SC处于L电平的t1～t2期间中，钳位电路52的钳位能力变大那样地控制，时刻t2以后的期间，将钳位电路52的钳位能力抑制在横锯齿状噪音在容许的范围以下那样，比通常的钳位能力降低。

图3是说明本装置从待机方式恢复时的钳位控制的时序图。图3(a)表示电源的导通/断开状态，图3(b)表示待机方式信号ST，图3(c)表示内部系统时钟CK’、图3(d)表示电平同步信号HT、图3(e)表示钳位方式信号SC。在时刻t1，由于待机方式信号ST由L电平切换成H电平，只是从待机方式的恢复。与此同步，开始时钟CK’的振荡，与此同时开始生成电平同步信号HT的生成。与图2中说明的电源投入时的动作一样，钳位能力控制部60c当计数器60b的计数值在预定的阈值‘3’以下时，钳位方式信号SC保持L电平，当计数值成为‘4’的t2时刻，信号SC切换成H电平。钳位脉冲生成部60d如上所述在信号SC处于L电平的t1～t2期间中，钳位电路52的钳位能力变大那样地控制，时刻t2以后的期间，将钳位电路52的钳位能力抑制在横锯齿状噪音在容许的范围以下那样，比通常的钳位能力降低。

在上述的构成中，钳位电路52的钳位能力由导通开关元件52c的钳位脉冲CP的幅度控制。这里，钳位能力，可以由开关元件52在导通时，钳位电路52供给端子70的电流的增减而进行控制。

图4是表示钳位电路的其他构成的电路构成图。钳位电路72作为钳位CCD映像传感器50的输出的构成，具有：开关元件72c、并列配置的两个缓冲电路72b、72b’、以及选择这两个缓冲电路72b、72b’的输出并连接于开关元件72c的选择器72d。在这样的构成中，比如当缓冲电路72b的供给电流比缓冲电路72b’的供给电流大时，在上述的t1～t2期间，选择器72d选择缓冲电路72b，在t2时刻以后的期间的通常动作中，选择缓冲电路72b’。比如，作为对选择器72d进行切换控制的选择信号，可以使用信号SC，此时，选择器72b作为控制信号输入L电平的期间选择缓冲电路72b，在输入H电平期间，选择缓冲电路72b’那样地构成。而，在这个图4的构成中，在上述的t1～t2期间中，当钳位能力比通常动作提高的情况下，在选择器72d上，缓冲电路72b、72b’的输出全部有效，因而可以提高钳位能力。即，在多个缓冲电路之中，通过有选择地组合有效的缓冲电路，进行钳位能力的变更。另外，两个缓冲电路72b、72b’的电流供给能力可以相互相等地设定，也可以相互不等地设定。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。在本实施方式中，作为CCD映像传感器50，举例表示了帧传送型，但是并不限于此。即，采用其他传送方式的隔行书写型、帧隔行书写型的CCD映像传感器的摄像装置也可以适用。

根据本发明的摄像装置，在摄像装置开始时，输出端子的电位可以迅速地被钳位成通常状态的电位，而在通常动作时又可以以比较低的钳位能力进行钳位，因此可以抑制横锯齿状噪音。其结果摄像装置的启动动作高速化的同时可以得到良好的图像质量。

Claims

1.一种摄像装置，其特征在于：具备：将对应射入光发生的信息电荷存储到多个受光像素的固体摄像元件；

驱动所述固体摄像元件并得到图像信号的驱动电路；

将从所述固体摄像元件输出的图像信号的基准电平钳位成规定的电平的钳位电路，所述钳位电路，从所述固体摄像元件的摄像动作的启动开始在规定时间，设定比规定钳位能力高的嵌位能力；以及

所述钳位电路的所述钳位能力能够被可变更地控制。

2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：所述钳位电路具有：

输出规定的基准电压的缓冲电路；

连接于所述固体摄像元件的输出端子的信号线与所述缓冲电路之间进行开闭操作的开关元件，所述开关元件的导通期间被可伸缩地控制，从而使所述钳位能力被可变更地控制。

3.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：所述钳位电路具有：

输出规定的基准电压的多个缓冲电路；

选择所述多个缓冲电路的任一个的选择器；

在连接于所述固体摄像元件的输出端子的信号线与所述选择器选择的缓冲电路之间进行开闭操作的开关元件，通过所述选择器，使所述多个缓冲电路有选择性地被有效，从而使所述钳位能力被可变更地控制。

4.如权利要求1～3的任一项所述的摄像装置，其特征在于：

所述钳位电路，在对应所述固体摄像元件的摄像动作的停止时间，所述摄像动作的启动后的所述规定期间的所述钳位能力被变更。