TWI237502B - Image pickup apparatus - Google Patents

Description

1237502 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域 本發明關於使用多個固離 /一 影像，將由此取得的多個“的=個被拍攝體 影裝置。 像k號合成並輸出的攝 【先前技術】 在數位靜物攝影照相機等的攝 個固態攝影元件，拍攝多個被拍攝=中脾：以配置多 多個系列的圖像信號合成並在Α =〜像，將由此取得的 (例如，參照專利文獻丨）。/、的顯不晝面上顯示。 號處理電路2 a，並且作為第2攝影二景== 元件1b和第2信號處理電㈣，而且具有開關；2路口 信號處理電路4。 』电峪3和第3 -在第4圖所示的攝影裝置中’驅動第】和第2固態攝， 70件1 a、1 b，把從第1和第2固態攝影元件丨a、丨b取出 個系列的圖像彳§號輸入到第1和第2信號處理電路、2匕。 第1和第2信號處理電路2a、2b對於各系列的圖像信號進行 灰度係數修正處理或AGC(自動增益控制）處理，把處理後 的信號輸出到開關電路3。開關電路3把兩個系列的圖像信 號輸入到各輸入端子，進行交替選擇，並把選擇的圖像信 號輸出到第3信號處理電路4。第3信號處理電路4對於由開 關電路3選擇的圖像信號進行色分離處理或矩陣運算等處 理，生成包含亮度信號和色差信號的圖像信號。

12702pif.ptd 第6頁 1237502 五、發明說明（2) 這樣的攝影裝置中，交替選擇來自第丨和第2固態攝 ：件的兩個系列的圖像信號’藉由對選擇的圖像信號依 二進仃k號處理，進行合成，取得每隔預定的間隔交替排 *之第1和第2圖像信號的1系列的圖像信號。 [專利文獻1 ] 特開昭64-62974號公報 在上述的攝影裝置中，以公開了 一種具有多個攝影系 =，交替切換這些攝影系列的技術。近年來，考A到把这 =攝影裝s應用於監視照像系統中，❹配置適合於明 的固態攝影元件和適合於黑暗的夜間的固態攝影 晉庵ΐ方根據照度條件，&開使用。當把這樣的攝影裝 的ί蜞Iΐ 5照像系統中時’攝影裝置是以通常處於工； 數小ϊ為=彳，並i各固態攝影元件的動作切換間隔是以 如士罢ΓI位的非常長的間隔。在這樣的攝影裝置中，例 態攝影元件供給動作電，則在： 電流池漏，信號ί理電路中’如果產生 使電流泄漏是很小的曰$ ^ ’但疋繼續耗電。這時’即 則成為不容；:二；：當攝影裝置長時間連續工作時， 【發明内容】 元件：：影以的；w:提供在使用多個固態攝影 電的攝影裝置。可向效地提供工作電壓，並可減少耗 本發明是審於所述問題而提出的’其特徵在於包括：

1237502 五、發明說明（3) _ 皮拍攝體影像而產生的第1資訊電荷儲存到多個 :：笛、的第1固態攝影70 # ;驅動前述第1固態攝影元 體旦《像^產d圖像信號的第1驅動電路；將回應第2被拍攝 的第2資訊電荷儲存到多個受光畫素中的第2 固態攝衫兀件；，驅動前述第2固態攝 弟2 動電路；決定前述第1和第2固態攝=牛的 寸述平掃描的時序的時序控制電㉟；有選擇地向 5 if : 1固態攝影70件供給預定的電源電壓的選擇電 路，别述第1和第2固態攝影元件分時工作，於： 態的固態攝影元件供給前述電源電壓。 、乍狀 狀離rm只對第1和第2固態攝影元件中處於工作 =壓的固態攝影元件提供作為工作電壓的 態攝影元件不供二=作=…停止工作侧的固 【實施方式】原電堡，避免了不必要的耗電。 圖中f ^/作表//發明的攝影褒置結構的方塊圖。在第！ 圖中表不作為攝影裝置全體的系統結構。 類比處理電路22;A/D轉換電 存部：水平傳輪部,mn，，，由攝影部、儲 翰出邛構成。攝影部把多個受光晝素 12702pif.ptd 第8頁 1237502 — _ 五、發明說明（4) 配置為矩陣狀，把回應第 =存；各受光畫素中。儲存拍部攝把體，^ 於入至’丨ί從攝影部統一傳輪輪出ϊ 1 *儲存畫素配置為矩 輸入到各儲存晝素中暫時 11面部分的資訊電縣 以1行為單位傳輸輸出的資訊電。水平傳輸部接收從儲存部 部把從水平傳輸部傳輸輸出的I ’進+行水平傳輸。輸出 存在電容中，變換為與電荷量^ Μ何以1晝素為單位儲 第1驅動電路11a由第1垂吉:^電壓值後輸出。 器13a構成。該第}驅動電路〗“回 d2a和第工水平驅動 的時序信號，生成多個驅動時梦，二來自時序控制電路1 4 件l〇a供給這些驅動時鐘，驅動第1 = $ ^第1固態攝影元 出第1圖像信號Yl(t)。第1垂直驅^攝影兀件l〇a，取 鎚（〇、垂直傳輸時鐘燧（v)，提 ^2&生成框傳輸時鐘 直傳輸驅動第u態攝影垂 irr攝時， m 。此外’第1水平驅動器⑴生成重置 時鐘鐽⑴，提供給輸出部，驅動輸出部，以：： 取出第1圖像信號Ya(t)。 一 /、為早位 第2固態攝影元件10b與第！固態攝影元件…同樣 =疋框傳輸型，具有攝影部、儲存部、水平傳輸部和輸出 第2驅動電路lib具有與第1驅動電路lla同等的電路結 構’具有第2垂直驅動器1 2b和第1水平驅動器1 3b，藉由驅 動第2固態攝影元件i〇b，取出第2圖像信號Yb(t)。

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1237502 五、發明說明（5) 定的電nv和第2驅動電路ua、ιη提供預 直掃描時“水;:y時/2=攝影元件iQa、刚的垂 周期的基準時鐘CK=:;的電路14由對-定 th μ ^ s 卞數的计數器15、把該計數器的輸 構成，藉由變更解碼器16的設定值，能 和第2驅動雷政n仏號。曰此外，時序控制電路1 4也向第1 斑第1和第2固^^llb提供時序信號，使各電路的動作 勒Λ 4攝影元件10a、1〇b的工作時序同步。 的多個言I二(^未料圖不2:存與多個模式的攝影模式分別對應 “把:：：指；:：:：=攝影模式切換信號 制電路"輸出“;向時序控 . '壬心方工作，以1晝面或多個畫面為單衍士 換第1和第2固態攝影元件1〇a、1〇 一 ，'、、早位切 2 = ΐ攝影模式對應的設定資序^電 按照彳曰疋的攝影模式變更各時序俨號。 工 攝影模式，當指定T以1畫面為單位交替°使° ’作為 攝影元件10a、10b工作時，從時序 = 態 侧的固態攝影元件所對應的驅動電路 ;:向工作一 對另-方的驅動電路供給時序信號。=時=，停止 3時序信號-側的驅動電路’，吏另一方的固態攝=

1237502 五、發明說明（6) -詈升ί :路二對於第1和第2固態攝影元件10a、10b共通 壓=Γ壓時鐘把從電池(未圖示)供給的電源電 電壓’向第1和第2驅動電路"a、11b輸 -側井路18:，在其内部具有把輸入的電壓向正 踗 不一側二壓電路、向負-侧升壓的負一側升壓 妗屯’备:二壓電路生成的升壓電壓v°h向選擇電路20 電路生成的升壓電壓V-分別向第1和第2 垂直驅動器12a、12b輸出。 調節器電路19對於第丨和第2固態攝影元件1〇a、i〇biL 通設置，例如，輸入從電池提供的 調。料，向第！和第2水平驅動器13a、13b輸出成預在%的 凋谛器電路1 9中，將把被供給的電源電壓經過電阻分割後

預定的基準電壓藉由比較器進行比較，根據 比較态的輸出，生成調整電壓％。在調節器電路19中，配 合下=級的水平驅動器13a、13b的工作電壓設定調整電壓 的電壓值，5周整輸出電壓，將來自電池的電 調整電壓VK。 J 選擇電路2 0輸入來自升壓電路18的升壓電壓^，並且 回應選擇信號SEL，有選擇地把升壓電壓v〇h向第j和第2固 ，攝影^兀件l〇a、l〇b輸出。提供給該選擇電路2〇的選擇信 號SEL是由時序控制電路14按照攝影模式生成的，因此， ，第\和第2固態攝影元件1 〇 a、1 〇 b的工作時序同步，把升 壓電壓V〇H提供給第1和第2固態攝影元件l〇a、l〇b的任意一 個例如’當只有第1固態攝影元件1 〇 a工作時，把升壓電

1237502 五、發明說明（7) 壓V〇H只提供給第1固態攝影元件1 〇 a，切斷對第2固態攝影 元件10b的升壓電壓VGH的供給。 輸出選擇電路21輸入第1和第2圖像信號Ya(t)、

Yb(t) ’與第1和第2固態攝影元件i〇a、i〇b的工作時序同 步’選擇第1和第2圖像信號Ya(t)、Yb(t)的任意一方作為 圖像信號Y(t)輸出。

類比處理電路22對於由輸出選擇電路21選擇的圖像信 號Y( t)進行CDS或AGC等類比信號處理。在CDS中，對於交 $重複重置電平和信號電平的圖像信號γ (t )，把重置電平 籍位後’取出信號電平，生成信號電平連續的圖像信號。 此外’在AGC中，用1晝面、1垂直掃描期間單位對由CDS取 出的圖像信號積分，進行增益調整，以便使該積分值收斂 在預定的範圍内。 ,A/D轉換電路23輸入進行了類比信號處理的圖像信號 Y’（t)規格化，並從類比信號變換為數位信號，作為圖像 資料Y (η)輸出。

、,數位處理電路24對於從A/D轉換電路23輸出的圖像資 料Υ(η)進行色分離、矩陣運算等數位信號處理，生成包含 壳度信號和色差信號的圖像資料γ，（η)。此外，數位處理 電路24具有曝光控制電路或白平衡控制電路，進行控制第 1和第2固態攝影元件10a、1〇b的曝光狀態的曝光控制、控 制圖像^號Y (t)的白平衡的白平衡控制。 •第2圖疋表示第1和第2固態攝影元件1〇a、i〇b的水平 傳輸部、輸出部的結構，並且表示選擇電路2〇和輸出選擇

1237502 五、發明說明（8) 電路2】結構的圖。此外，扁太 的，採用相同的符Ϊ在本圖令，對於與第J圖相同 緣膜nn:元件…中，在第“夕基㈣上隔著絕 緣膜35a配置夕層傳輸電極31a、3 、 該水平傳輸部根據施加在各傳冓成f平傳輸部。 輸時鐘和、鐵2，在形成J = 、、32a上的水平傳 輸資訊電荷。在水平傳浐的通道區域内傳 。。的第1輸出問極二輸二輸第= 己置施加第1㈣ J成輸出W。在輸出部的第丨矽基板 ' 第1洋置擴散36a(第i電容）。在 =面£域上形成 水平傳輸部輸送輸出的資訊電荷 連接在第1輸出放大器4〇a的輸入端子卜，f 政 出放大器4Ga取出與資訊電荷的儲存此’由第1輸 擴散3 6a的電位變化。在從第二里目應的第1浮置 的第“夕基板3〇a的表面區域第开隔開-定距離 班、在k 。 ~成&力口 >及極電壓V 沾筮1舌 置汲極37a。第1浮置擴散36a和重 仙的第1重 基板30a的表面區域以古、、普由、 〆極37a都是在第1矽 在第1浮置擴散36a和第]重而形<。而且， -1 jrt^t,,,34a： ： 電荷向第1重置汲極37&排出。丨擴政36a中的資訊 第1輸出放大器4 0 a例如ώ 9你沾 仏構成，在第卜级的源極号、路原41=器電路…、 切裔电峪4 1 a的輸入側接收第1

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浮置擴散36a的電位變動。該第1輸出放大器4〇a接收藉由 選擇電路2 0供給的升壓電壓vQH而工作，把在輸入侧接收的 第1浮置擴散36a的電位變動進行阻抗變換，取得輸出信 號。各源極隨動器電路4la、42a在接收升壓電壓VGH的電源 端子和接地點之間串聯兩個M0S電晶體，把電源端子一側 M0S電晶體的閘極極作為輸入，並且把串聯的兩個M〇s電晶 體的連接點作為輸出。此外，各源極隨動器電路4 1 a、4 2 a 按照提供給接地侧的Μ 0 S電晶體的閘極極的控制電壓，設 定增益。從該第1輸出放大器4〇a輸出對應第1浮置擴散36a 的電位變動的第1圖像信號丫3( t)。 第2固態攝影元件i〇b具有第2浮置擴散36b、第2重置 沒極37b和第2輸出放大器4〇b。該第2固態攝影元件i〇b具 有與第1固態攝影元件1 〇 a同等的構造，這裏省略了說明。 選擇電路20由第1和第2反及閘（NAND)60、61、第1和 第2緩衝器63、64以及反向器62構成。第1和第2反及閘 60、61交叉耦合連接，第i反及閘60的輸出施加到第2反及 閘6 1的一方的輸入上，並且第2反及閘6丨的輸出施加到第！ 反及閘60的一方的輸入上。在第2反及閘61的另一方的輸 入端子上施加來自時序控制電路14的選擇信號SEL，從第2 反及閘61把選擇k^SEL和第1反及閘60的輸出的邏輯積向 第1緩衝器63輸出。而在第1反及閘60的另一方的輸入端子 上施加藉由反向器62使選擇信號SEL反向而取得的反向信 號，從第1反及閘6 0把反向信號與第2反及閘6丨的輸出的邏 輯積向第2缓衝器64輸出。此外，各反閘60、61由連接在

12702pif.ptd 第14頁 1237502 五、發明說明（10) ---- 接收升壓電壓VQH的電源端子和接地點之間的多個M〇s電曰 體構成，對應選擇信號SEL的電平，輸出升壓電壓¥和2 地電壓VG的任意一方，並且藉由交叉耦合保持該輸出。 輸出選擇電路21由第1和第2電晶體5〇a、5〇b、電阻元 件5 1構成。第1和第2電晶體5 〇 a、5 〇 b分別與第1和第2固熊 攝影元件10a、l〇b對應設置，用第}電晶體5〇a和電阻元g 51構成第1輸入路徑，並且用第2電晶體5〇b和電阻元件5ι 構成第2輸入路徑。第1和第2電晶體5〇a、5〇b例如由雙極 電晶體構成，在基極端子接收第i和第2輸出放大器4〇&、 40b的輸出。因此，在輸出選擇電路52中，在第i和第2電 晶體5 0a、5 0b中，只有接收處於工作中的固態攝影元件的 輸出的電晶體工作，由此，將工作中的固態攝影元件的輸 出向下一級電路輸出。 第3圖是說明第2圖動作的時序圖。在第3圖中，表示 把，擇信號SEL、向第1和第2輸出放大器4〇a、4〇b的供給 電壓vD1、vDZ。在本圖中，例如，時間t〇〜u是第1固態攝影 兀件10a的工作期間，並且時間t3以後是第2固態攝影元件 i〇b =工作期間，時間tl〜t3為從第}固態攝影元件i〇a向第 2固悲攝影70件1 〇b的動作切換的轉移期間。 在時間tO〜tl，如果選擇信號SEL上升為η電平，則在 選擇電路20中，第1反及閘的輸出變為η電平（升壓電壓ν 0Η)，並且第2反及閘61的輪出變為乙電平（接地電壓。 結^對於第1輸出放大器4Ga以及第i電晶體心提供升壓 電查V0H，並且對於第2輸出放大器4〇b和第2電晶體5〇b提供

1237502 五、發明說明（11) 接地電壓VGND ’只向處於工作中的固態攝影元件提供電源。 在時間tl，如果選擇信號SEL下降為l電平，則在選擇 電路20中，第1反及閘6〇的輸出下降為[電平（接地電壓 )’並且第2反及閘61的輸出上升為η電平（升壓電壓vQH)。 這時，在第1反及閘60中，對於選擇信號SEL下降的tl，在 只延遲了第1反及閘60自身的延遲時間的時間t2切換輸 出。此外，在第2反及閘6 1中，對於第1反及閘6 〇的輸出切 換的時間t2，在只延遲第2反及閘6 1自身的延遲時間的時 間13切換輸出。結果，向第2輸出放大器4 〇 b以及第2電晶 體50b供給升壓電壓V〇H的期間中，第1反及閘6〇的延遲時間 與向第1輸出放大器40a以及第1電晶體50a供給升壓電壓v 的期間重疊。 ^ 這樣，在電源供給的切換時，藉由設置一定的轉移期 間’此取得穩定的圖像信號。例如，如果瞬間切換對第1 和第2固態攝影元件1 〇a、1 〇b的電源供給，則在現在停止 的固態攝影元件中，在DC電平不上升的狀態下進行轉移， 所以有時切換後的信號變得不穩定，無法正確取出圖像传 號。因此，藉由設置轉移期間，固態攝影元件的DC電平充 分穩定後，取出圖像信號，即使在電源供給的切換之後， 也能取得穩定的圖像信號。 而且，在時間t3，如果第2反及閘61的輸出下降為1^電 平，則此後向第2輸出放大器40b以及第2電晶體5〇b供給升 壓電壓V〇H ’並且向第1輸出放大器40a以及第1電晶體5〇&供 給接地電位VGND，只向第2固態攝影元件1 Ob供給電源。’、

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1237502 五、發明說明（12) 這樣，藉由 切換同步，切換 供給，能高效地 源。即只對處於 停止動作侧的固 停止的固態攝影 耗電量。此外， 來自升壓電路1 8 11 a、11 b只要不 就不工作，所以 攝影元件對應的 以上，參照 本實施例中，採 壓電壓V〇h作為電 第1和第2固態攝 電壓下工作，亦 給該電源電壓。 此外，作為 但是並不限於此 行型的固態攝影 根據本發明 中，能夠對多個 耗電。 與第1和第2固態攝影元件1 〇 a、1 〇 b的動作 向第1和第2固態攝影元件i〇a、10b的電源 向第1和第2固態攝影元件i〇a、l〇b供給電 工作狀態側的固態攝影元件供給電源，對 態攝影元件不供給電源。因此，能防止由 元件產生不要的耗電，能減少攝影裝置的 對於第1和第2驅動電路11 a、11 b，總供給 的升壓電壓VQL，但是第1和第2驅動電路 被供給來自時序控制電路丨4的時序信號， 即使被供給升壓電壓，在與停止側^ ^態 驅動電路中也不耗電。 第1圖〜第3圖說明了本發明的實施例。在 用向選擇電路2〇和輸出選擇電路21供給升 源電壓的結構，但是並不侷限於此。只要 影元件l〇a、l〇b能夠在從電池提供的電源 可以向選擇電路20以及輸出選擇電路21供 固態攝影元件的類型’表示了框傳輸型， 元用其他傳輸型的隔行型或框隔 件的攝影裝置，也能充分應用。 ，在使用多個固態攝影元件的攝 固態攝影元件進行高效率的供電，；降低

12702pif.ptd 第17頁 1237502 圖式簡單說明 第1圖是表示本發明實施例的方塊圖。 第2圖是表示固態攝影元件的輸出部的結構和選擇電 路20、輸出選擇電路21的電路結構的圖。 第3圖是說明第2圖的動作的時序圖。 第4圖是表不以往的攝影裝置之概略結構的方塊圖。 【圖式標示說明】 la、 10a :第1固態攝影元件 2a、1 la :第1驅動電路 lb、 10b :第2固態攝影元件 2b、1 lb :第2驅動電路 12a 、12b : 垂 直 驅 動 器 13a 、13b ·· 水 平 驅 動 器 14 時序 控 制 電 路 18 升壓 電 路 19 Jure Λ/r 调即 器 電 路 20 選擇 電 路 21 輸出 選 擇 電 路 22 類比 處 理 電 路 23 A/D轉換電路 24 數位 處 理 電 路 30a :第1 矽 基 板 31a 、32a 傳 輸 電 極 33a :第1 出 閘 極 電 極 34a :第1 重 置 電 極

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圖式簡單說明 35a 絕緣膜 3 6a 第1浮置擴散 37a 重置汲極 40a 第1輸出放大器 30b 第2矽基板 31b • 32b :傳輸電極 33b 第2輸出閘極電極 34b 第2重置電極 35b 絕緣膜 36b 第2浮置擴散 37b 重置汲極 40b 第2輸出放大器 60 : 第1反及閘 61 : 第2反及閘 62 : 反向器 63 ^ 64 :緩衝器

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Claims (1)

1237502 六、申請專利範圍 -—— h 一種攝影裝置，其特徵在於包括： 將回應第1被拍攝體影像而產第 多個受光畫素中的第!固態攝影^的第1…何儲存到 驅動上述第1固態攝影元件， 坌 驅動電路； 干取付第1圖像信號的第1 將回應第2被拍攝體影像而產生的第 多個党光畫素中的第2固態攝影元件； “了儲存到 驅動上述第2固態攝影元件 驅動電路； 千取付第2圖像信號的第2 φ亩ΐ!上述第、固態攝影元件和上述第2固態攝影元件的 "τ描和水平掃描的時序的時序控制電路；以及 -π ί l擇地向上述第1固態攝影元件和上述第2固離攝 疋件供給預定的電源電壓的選擇電路； 口攝衫 土 J第1固態攝影元件和上述第2固態攝影 广ί::ΐ狀態的固態攝影元件供給上述電源電：。 、·. 明專利範圍第1項所述的攝影裝置，其特徵在 於· 上述選擇電路使向上述第丨固態攝 態=元件的-方供給上述電源電壓的期間的一部这二 上述第1固態攝影疋件和上述第2固態攝影元 ς 給上述電源電壓的期間的一部分重疊。 另方供 於 3.如申請專利範圍第1項所述的攝影裝置，其特徵在 上述第1固恶攝影元件包含：輸入並儲存被傳輸輸出

12702pif.ptd 第20頁 1237502 六、申請專利範圍 的上述第1資訊電荷的第1電容、取出與上述第1資訊電荷 的儲存電荷量相應的上述第1電容的電位變化並輸出上述 第1圖像信號的第1輸出放大器；以及 上述第2固態攝影元件包含：輸入並儲存被傳輸輸出 的上述第2資訊電荷的第2電容、取出與上述第2資訊電荷 的儲存電荷量相應的上述第2電容的電位變化並輸出上述 第2圖像信號的第2輸出放大器， 上述選擇電路對上述第1輸出放大器和上述第2輸出放 大器中的處於工作狀態的固態攝影元件的輸出放大器供給 上述電源電壓。 σ 4 ·如申睛專利範圍第3項所述的攝影裝置，盆特徵在 於： 八、 上述選擇電路使向上述第1輸出放大器和上述第2輸出 放大器的一方供給所述電源電壓的期間的一部分與向上述 第1輸出放大器和上述第2輸出放大器的另一方供給上述 源電壓的期間的一部分重疊。 5 ·如申請專利範圍第1項所述的攝影裝置，直特 於還具有： /、付倣隹

'輸入上述第1圖像信號和上述第2圖像信號，與上述第 上二元件和上述第2固態攝影元件的工作時序同步， 第1圖像信號和上述第2圖像信號有選擇地向下一級 處理：路輪出的輸出選擇電路；以及 、 圖像作，輪出選擇電路具有與上述第1圖像信號和上述第2 β °咸分別對應的多個輸入路徑，並且各輸入路徑接受

12702pif.ptd 第21頁 1237502 六、t請專利範圍 上述電源電壓而工作， 摄^ ^選擇電路與上述第1固態攝影元件和上述1 攝影兀件的工作時序同步， 不上述第2固態 路徑供給上述電源電壓。有、擇也刀別向上述多個輸入 6 ·如申清專利範 於： 項所述的攝影裝置，其特徵在 上述選擇電路使向 電源電壓的期間的—部八^二個輸入路徑的一方供給上述 供給上述電源電壓的77 = °上述多個輪入路徑的另一 间的一部分重疊。 12702pif.ptd 第22頁