專利名稱：攝像設備及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種攝像設備及其控制方法。
背景技術：
圖1中示出CCD攝像機中用于電子變焦處理的典型機構。圖1中，附圖標記100表示鏡頭，附圖標記101表示電荷耦合裝置(CCD)，附圖標記102表示相關雙采樣電路(CDS)，附圖標記103表示箝位電路(CLP)。此外，附圖標記104表示模數轉換器(A/D)，附圖標記105表示幀存儲器，附圖標記106表示變焦控制器，附圖標記108表示圖像補償單元，附圖標記107表示圖像輸出。
在該機構中，光學圖像通過鏡頭100形成在作為攝像裝置的CCD 101的光感測表面上。在CCD 101的光感測表面上形成的光學圖像在二維設置的光電轉換器中轉換成光電荷并順序傳送到輸出。相關雙采樣電路102從CCD 101的輸出信號中消除CCD特有的復位噪聲以產生沒有復位噪聲的采樣保持(sampled-and-held)視頻信號。
箝位電路103執行暗電平(dark level)箝位，A/D轉換器104將輸入的模擬信號轉換為數字信號。幀存儲器105是用于記錄一幀的全部像素數據的存儲器。當例如想要2倍變焦的圖像數據時，變焦控制器106只讀出CCD的中心周圍的部分區域。
最近，CMOS圖像傳感器因為廉價、不需要復雜的定時產生電路、并且以單電源操作且同時耗能較少，所以使用日益增加。此外，CMOS圖像傳感器具有CCD圖像傳感器不具有的特性，即，僅獲取CMOS圖像傳感器的任意區域作為圖像的能力。
下面說明能夠讀出任意區域的CMOS圖像傳感器的高圖像質量電子變焦(見日本特開2001-78081號公報)。圖2是CMOS圖像傳感器的電子變焦操作的概念圖。圖2中的附圖標記201表示正常模式的讀出方法，圖2中的附圖標記202表示變焦模式的讀出方法。在正常模式中，例如讀出通過將固體攝像裝置的四個像素值相加而得到的值作為一個像素的像素值。在201的粗線內的范圍中，讀出陰影像素的像素值，其中每個像素值是通過將該像素和在該像素右邊、右下方、及正下方的像素的四個像素值相加得到的。即，從8×8個像素的范圍中讀出4×4個像素的像素值。
另一方面，在變焦模式中，直接讀出粗線內8×8個像素范圍的中心周圍連續4×4個像素(陰影部分)區域的像素值而不相加。然后，可以以放大的形式顯示粗線內的中心部分。另外，因為讀出的像素數目與正常模式中的相同且不需要通過信號處理的像素填充，所以在電子變焦中可以提供高圖像質量。
當在能夠塊讀出(block readout)的CMOS傳感器中積累光電荷時，基于行控制開始積累的定時。因此，在各行之間，積累光電荷的時間沒有對準。該各行之間時間上的錯位與讀出一行所需的時間相對應。讀出一行所需的時間可以通過下面的方程計算。
每行讀出時間＝HBLK×α+Skip×β+水平像素數×基準時鐘時間 方程(1)其中，α和β是由在垂直方向相加的方式確定的值。
例如，圖3A到圖3C示出包括沿垂直方向將兩個像素行相加并平均的驅動，其中α是2，β是1。即，通過對下面各項求和來確定每行的讀出時間傳送第一行所需時間HBLK、跳過第二行所需時間Skip、傳送第三行所需時間HBLK、傳送通過相加并平均第一行和第三行得到的水平方向上的像素值所需時間。
傳送水平方向上的像素值所需時間還取決于基準時鐘時間(驅動頻率)。即，每行的讀出時間隨在垂直方向相加的方式和驅動頻率變化。結果，在畫面的頂部和底部之間開始積累的時間的錯位隨驅動模式情況的改變而變化。
圖4A和圖4B是說明根據每行的讀出時間積累時間錯位的圖。比較圖4A和圖4B，在圖4B中每行的讀出時間較長。在這里，如圖4A中每行讀出時間較短的驅動將被稱為“驅動模式A”，如圖4B中每行讀出時間較長的驅動將被稱為“驅動模式B”。在驅動模式A中，同一顯示畫面的頂部和底部之間的積累時間錯位比驅動模式B中的小。
參考圖5，說明使用EVF(電子取景器)等在獲取運動圖像中切換驅動模式的情形。在圖5中，附圖標記501表示以驅動模式A驅動的幀中像素值的積累時間和讀出時間的和。在圖5中，對一幀的讀出已完成了的行，開始對下一幀的光電荷積累。因此，前一幀的讀出時間與對后一幀積累的開始交迭。附圖標記502表示當在時刻t1將驅動模式從驅動模式A切換到驅動模式B時，積累時間和讀出時間的和。在讀出幀2的像素值后在VBLK(垂直消隱)期間內執行驅動模式的切換。即，在驅動模式切換前，對行設置對應于驅動模式A的積累開始定時，在驅動模式切換后，對行設置對應于驅動模式B的積累開始定時。
在圖5所示例子中，在時刻t1前以驅動模式A執行驅動，在時刻t1驅動切換到驅動模式B。因為幀3的復位開始時間是在時刻t1前，所以由時刻t1前的期間中積累開始定時的錯位引起的傾斜度對應于驅動模式A。然而，在時刻t1驅動模式切換到驅動模式B，使得與驅動模式A相比該讀出時間變長。結果，在時刻t1后開始復位的行的復位開始定時的錯位對應于驅動模式B，造成不同的錯位傾斜度。然后，試圖保持幀速率將引起幀3在同一顯示畫面的頂部和底部之間積累時間的不同。
這樣，例如在上面的例子中，當幀的讀出時間與下一幀的積累時間交迭時，切換驅動模式造成在后一幀中積累時間的不同，由此降低了輸出圖像的質量。
發明內容
根據本發明實施例的一方面，涉及一種攝像設備，該攝像設備包括攝像單元，用于產生圖像數據，所述攝像單元設置有多個行，每行有多個像素電路，每個像素電路包括根據入射光量產生和積累電荷的光接收單元；復位單元，用于以幀為單位執行第一復位模式和第二復位模式，其中，所述復位單元在所述第一復位模式中以第一時間間隔對每個預定行順序復位所述光接收單元，在所述第二復位模式中以與所述第一時間間隔不同的第二時間間隔對每個預定行順序復位所述光接收單元；以及讀出單元，用于以幀為單位執行第一讀出模式和第二讀出模式，其中，在所述第一讀出模式中，所述讀出單元在從開始所述第一復位模式中的所述復位開始經過預定時間后以所述第一時間間隔對每個所述預定行讀出在所述光接收單元中積累的所述電荷作為像素值，在所述第二讀出模式中，所述讀出單元在從開始所述第二復位模式中的所述復位開始經過預定時間后以所述第二時間間隔對每個所述預定行讀出在所述光接收單元中積累的所述電荷作為像素值，其中，在所述讀出單元完成對一幀中的像素值的讀出后所述復位單元以與所述一幀的復位模式不同的復位模式對下一幀執行復位。
根據本發明實施例的另一方面，涉及一種攝像設備，該攝像設備包括攝像單元，用于產生圖像數據，所述攝像單元設置有多個行，每行有多個像素電路，每個像素電路包括根據入射光量產生和積累電荷的光接收單元；復位單元，用于對每個預定行順序復位所述光接收單元；讀出單元，用于在從開始所述復位開始經過預定時間后對每個所述預定行讀出在所述光接收單元中積累的所述電荷作為像素值，其中，以所述圖像數據的幀為單位，當對所述攝像單元的第一區域執行讀出時，所述讀出單元在將所述像素值相加后讀出所述像素值，當對比所述第一區域小的第二區域執行讀出時，所述讀出單元在對小于讀出所述第一區域時相加的像素數量的像素值進行相加后或不進行相加來讀出所述像素值，其中，所述復位單元以幀為單位在對所述第一區域執行讀出前執行用于以第一時間間隔對每個預定行順序復位的復位模式，以及以幀為單位在對所述第二區域執行讀出前執行用于以與所述第一時間間隔不同的第二時間間隔對每個預定行順序復位的復位模式，所述讀出單元對所述第一區域以所述第一時間間隔對每個所述預定行執行讀出，對所述第二區域以所述第二時間間隔對每個所述預定行執行讀出，以及在所述讀出單元完成對一幀中像素值的讀出后，所述復位單元以與一幀的復位模式不同的復位模式對下一幀執行復位。
根據本發明實施例的另一方面，涉及一種控制攝像設備的方法，所述攝像設備包括攝像單元，用于產生圖像數據，所述攝像單元設置有多個行，每行有多個像素電路，每個像素電路包括根據入射光量產生和積累電荷的光接收單元；復位單元，用于以幀為單位執行第一復位模式和第二復位模式，其中，在所述第一復位模式中，所述復位單元以第一時間間隔對每個預定行順序復位所述光接收單元，在所述第二復位模式中，所述復位單元以與所述第一時間間隔不同的第二時間間隔對每個預定行順序復位所述光接收單元，所述方法包括讀出步驟，用于以幀為單位執行第一讀出模式和第二讀出模式，其中，在所述第一讀出模式中，在從開始所述第一復位模式的所述復位開始經過預定時間后以所述第一時間間隔對每個所述預定行讀出在所述光接收單元中積累的所述電荷作為像素值，在所述第二讀出模式中，在從開始所述第二復位模式的所述復位開始經過預定時間后以所述第二時間間隔對每個所述預定行讀出在所述光接收單元中積累的所述電荷作為像素值；以及復位步驟，用于在完成所述讀出步驟中對一幀中像素值的讀出后，所述復位單元以與所述一幀的復位模式不同的復位模式對下一幀執行復位。
根據本發明實施例的一個方面，涉及一種控制攝像設備的方法，所述攝像設備包括攝像單元，用于產生圖像數據，所述攝像單元設置有多個行，每行有多個像素電路，每個像素電路包括根據入射光量產生和積累電荷的光接收單元；復位單元，用于對每個預定行順序復位所述光接收單元，所述方法包括讀出步驟，用于從開始所述復位開始經過預定時間后，讀出單元對每個所述預定行讀出在所述光接收單元中積累的電荷作為像素值，其中，以所述圖像數據的幀為單位，當對所述攝像單元的第一區域執行讀出時，在將所述像素值相加后讀出所述像素值，當對比所述第一區域小的第二區域執行讀出時，在對小于讀出所述第一區域時相加的像素數量的像素值進行相加后或不進行相加來讀出所述像素值，以及以第一時間間隔對每個所述預定行執行對所述第一區域的讀出，以與所述第一時間間隔不同的第二時間間隔對每個所述預定行執行對所述第二區域的讀出；以及復位步驟，用于在所述讀出單元完成對一幀中所述像素值的讀出后，所述復位單元以與所述一幀的復位模式不同的復位模式對下一幀執行復位，其中，在所述復位步驟中，以幀為單位，在對所述第一區域執行讀出前執行用于以所述第一時間間隔對每個預定行順序復位的復位模式，以及在對所述第二區域執行讀出前執行用于以所述第二時間間隔對每個預定行順序復位的復位模式。
從下面(參考附圖)對典型實施例的說明，本發明的其它特征將變得明顯。
圖1是示出用于使用CCD的電子變焦處理的典型機構的框圖；圖2是示出使用部分讀出的高圖像質量電子變焦的概念的圖；圖3A、圖3B、及圖3C是說明在垂直方向上相加和平均兩個像素行中，每行的積累時間不同的概念的圖；圖4A和圖4B是說明當切換驅動模式時每行的讀出時間的改變的圖；圖5是說明由驅動模式的切換引起的同一畫面的頂部和底部之間積累時間錯位的圖；圖6是示出根據本發明實施例的攝像設備的典型配置的圖；圖7是示出根據本發明實施例的單像素電路的典型配置的圖；圖8是示出根據本發明實施例的像素電路和讀出電路的典型配置的圖；圖9是說明根據本發明第一實施例的讀出定時的圖；圖10A和圖10B是說明根據本發明實施例的積累時間減小的圖；圖11是說明根據本發明第二實施例的讀出定時的圖；圖12是說明根據本發明第三實施例的讀出定時的圖；圖13是說明在本發明實施例中在驅動模式A和驅動模式B中讀出像素值的攝像區域的差異的圖；圖14是示出根據本發明實施例用于在攝像區域的部分區域中讀出像素值的典型機構的圖；圖15是示出根據本發明實施例的水平解碼器單元1406和水平移位寄存器單元1407的典型配置的圖；及圖16是根據本發明實施例的控制信號的典型時序圖。
具體實施例方式
下面參考附圖詳細說明本發明的實施例。
第一實施例圖6是示出根據實施例的攝像設備的典型配置的圖。
在圖6的攝像設備中，來自被攝體的光穿過光圈葉片1并通過鏡頭2在攝像裝置4上成像。由此，執行光電轉換。濾光器組3是用于截去較高頻率的光來避免莫爾紋(moiré)的光學低通濾光器、顏色補償濾光器、用于截去紅外線的濾光器等的組合。
在攝像裝置4中通過轉換得到的信號具有通過X地址選擇單元6和Y地址選擇單元5利用來自尋址單元8的信號二維選擇的像素位置。將所述位置讀出到定時調整單元7。定時調整單元7調整來自攝像裝置4的輸出(一個或更多輸出)的定時。
從定時調整單元7輸出的信號具有由AGC(Auto GainControl，自動增益控制)10控制的電壓并在A/D轉換器11中轉換為數字信號。攝像機DSP 12執行用于運動圖像或靜態圖像的圖像處理。MPU 14執行例如為攝像機DSP 12設置用于該圖像處理的參數、執行AE和AF處理等操作。
通過調焦馬達51來回移動調焦鏡頭(未示出)執行AF控制。振蕩器9向攝像機DSP 12和MPU 14提供時鐘脈沖。顯示區域指定單元19接受來自攝像設備的使用者的顯示區域指定。顯示區域指定單元19可以作為變焦按鈕來實現。DRAM 13用作圖像處理中的暫時存儲區域，圖像記錄介質18用作非易失性存儲區域。例如，圖像記錄介質18可以是智能介質(smart medium)、磁帶、或光盤。視頻編碼器15、CRT 16等被提供用于圖像處理后的顯示。
取景器17可以是例如LCD等，其用于例如在將被攝體存儲在圖像記錄介質18上之前檢查被攝體等目的。輸出單元不局限于CRT 16和取景器17，還可以用打印機等實現。
根據實施例的攝像裝置4包括單像素電路和讀出電路。首先，參考圖7說明單像素電路的配置和操作。
在圖7中，MOS晶體管158是用于控制勢壘的傳送門，用于將在光電二極管(下文中稱為PD)150中積累的電荷傳送到用來浮動放大MOS晶體管160的柵極的浮動擴散(floating diffusion，下文中稱為FD)。
復位MOS晶體管157是用于復位PD 150的電荷的晶體管。MOS晶體管159被提供用于行選擇。將MOS晶體管158的柵極連接到用于傳送PD 150的電荷的傳送信號線153。將復位MOS晶體管157的柵極連接到用于復位FD的復位信號線156。將MOS晶體管159的柵極連接到選擇信號線152。
首先將在PD 150中積累的電荷通過由傳送信號線153選擇的MOS晶體管158傳送到FD，其中FD已經由復位信號線156導通的復位晶體管157復位。然后，當由選擇信號線152選擇MOS晶體管159時電荷在源隨器MOS晶體管160處被放大，且電荷被讀出到讀出線154。
在實施例中，當使用包括一組如上所述的單像素電路的攝像區域執行電子變焦操作時，在變焦模式(tele)中一個接一個地讀出包括在攝像區域內的部分區域中的像素，而不進行像素值相加。可選擇地，將比稍后說明的正常模式(寬)少的像素數目的像素值相加。例如，如果圖13中所示的攝像區域1301代表攝像裝置4可以成像的整個區域，則在變焦模式中讀出包括在區域1301內的區域1302中的像素。在實施例中將這種驅動稱為“驅動模式A”。另一方面，在正常模式(寬)中，對整個攝像區域1301讀出通過相加預定數目的像素(例如，2×2＝4個像素)得到的像素值。在實施例中將這種驅動稱為“驅動模式B”。
在驅動模式B中相加的像素數目不局限于兩行(4個像素)，可以是4行(16個像素)。這種情況下，驅動模式A除了不相加以外，還可包括兩行(四個像素)的相加。
如果在驅動模式A中執行沒有相加的讀出，則一個水平周期(水平周期A)對應于將區域1302中的一行的像素值存儲到讀出電路中的存儲電容器中然后不經相加從水平輸出線讀出該像素值的周期。另一方面，在驅動模式B中，將兩行的圖像像素順序存儲在讀出電路的存儲電容器中，然后將所述像素相加并從水平輸出線讀出。因此，一個水平周期(水平周期B)對應于直到讀出相加后的像素值的周期。即，水平周期A比水平周期B短。
參考圖8，說明包括設置了多個圖7所示的單像素電路的像素部801及讀出電路802的電路配置。為簡化說明，圖8中只示出2×2個像素。
首先，當在驅動模式A中不相加像素值時(非相加控制)，由信號線169激活圖8中所示MOS晶體管161-1。這引起PD 150-1的電荷積累在電容器162-1中。類似地，像PD 150-1的讀出由信號線156-1、153-1、152-1和169控制一樣，PD 150-2的電荷被讀出到電容器164-1。然后，交替接通信號線167-1和167-2，使得經由放大器171依次讀出來自PD 150-1和PD 150-2的圖像信號。在156-2、153-2、和152-2的控制下以與上面類似的方式執行垂直方向的操作。
當在驅動模式B中相加像素值時(相加控制)，在圖8所示的信號線156-1、153-1、152-1和169的控制下，PD 150-1和PD 150-2的電荷分別積累在電容器162-1和164-1中。然后，在信號線156-2、153-2、152-2和170的控制下，PD 150-3和PD 150-4的電荷分別積累在電容器162-2和164-2中。其后，同時接通信號線167-1和167-2，使得經由放大器171讀出通過相加來自PD 150-1到PD 150-4的電荷得到的圖像信號。
以這種方式，可以執行驅動模式A和驅動模式B的操作。
在驅動模式A中，選擇攝像區域1301中的部分區域1302以從中讀出像素值。參考圖14說明用于選擇該部分區域的機構。
圖14是示出根據本實施例的攝像裝置4、Y地址選擇單元5、X地址選擇單元6的更詳細的配置的圖。
在圖14中，攝像裝置4包括攝像區域1401以及讀出電路1403，攝像區域1401包括8×8個像素，讀出電路1403對應水平方向上的8個像素。攝像區域1402是攝像區域1401中的4×4個像素的區域。在驅動模式A中，在不相加的情況下讀出攝像區域1402中的像素值。另一方面，在驅動模式B中，在攝像區域1401中的像素值被相加并讀出。這里假設采用2×2個像素的相加。
Y地址選擇單元5包括垂直解碼器單元1404和垂直移位寄存器單元1405，X地址選擇單元6包括水平解碼器單元1406和水平移位寄存器單元1407。垂直解碼器單元1404接收VD0到VD1的輸入，垂直移位寄存器單元1405用來接收時鐘脈沖(CLK)和垂直復位脈沖(VRES)的輸入。垂直移位寄存器單元1405輸出選擇信號152、傳送信號153、和復位信號156。類似地，水平解碼器單元1406接收HD0到HD1的輸入，水平移位寄存器單元1407接收時鐘脈沖(CLK)和水平復位脈沖(HRES)的輸入。
使用垂直解碼器單元1404和水平解碼器單元1406判斷整個攝像區域1401或部分攝像區域1402中的哪個被選擇。因為在攝像區域的選擇中Y地址選擇單元5和X地址選擇單元6幾乎以相同的方式操作，所以下面只說明關于X地址選擇單元6在水平方向的選擇。
圖15示出水平解碼器單元1406和水平移位寄存器單元1407的典型配置。
水平解碼器單元1406的輸入HD0到HD1對應于兩行(位)。攝像區域1401在水平方向被分割為三個部分兩個像素、四個像素、兩個像素。因此，可以選擇中間的四個像素從而選擇攝像區域1402。作為(HD0，HD1)的組合，例如(0，0)可以對應于選擇前兩個像素，(0，1)可以對應于選擇接下來的四個像素，(1，0)可以對應于選擇最后兩個像素。
位于水平解碼器單元1406和攝像區域1401之間的水平移位寄存器單元1407利用時鐘脈沖CLK移位從水平解碼器單元1406得到的信號。同時，水平移位寄存器單元1407向讀出電路1403輸出信號167，用于經由水平輸出線從圖像區域1401中的像素電路讀出像素值。為了停止水平移位寄存器單元1407的驅動，可以使用水平復位脈沖HRES擦除由水平移位寄存器單元1407移位的信號脈沖。
在圖15中，水平解碼器單元1406具有用于低位的HD0和用于高位的HD1的輸入，且包括反向器1501和1502及“與”電路1503和1504。水平移位寄存器單元1407包括D觸發器1505-1到1505-5及“或”電路1506-1和1506-2。注意圖15是作為簡圖示出的，用于說明在水平方向的8個像素中選出對應于攝像區域1402的四個像素的情形。因此，在水平移位寄存器單元1407中示出的觸發器只是為8個像素實際設置的觸發器中的一部分。
除了圖15中所示的配置以外，水平解碼器單元1406的電路可以使用“與”裝置和反向器以外的裝置來實現，水平移位寄存器單元1407可以像傳統情形中的一樣由時鐘反向器實現。
當將(0，1)輸入到水平解碼器單元1406的(HD0，HD1)的輸入時，信號167輸出到讀出電路1403，用于攝像區域1402中的四個像素當中最左邊像素。同時，選擇觸發器1505-1(FF1)。然后，時鐘脈沖CLK使得對每個時鐘順序移位到FF2(1505-2)、FF3(1505-3)、及FF4(1505-4)。將FF4(1505-4)的輸出經由“或”電路1506-2輸入到FF5(1505-5)。因此，當只選擇對應于攝像區域1402的四個像素時，可以輸入復位脈沖HRES而不是向“與”電路1504輸入值為(1，0)的(HD0，HD1)。為了進一步選擇這四個像素之后的兩個像素，可以對(HD0，HD1)輸入(1，0)使得“與”電路1504的輸出為1。
通過以類似方式驅動垂直解碼器單元1404和垂直移位寄存器單元1405，可以選擇攝像區域1401中的4×4個像素區域1402。
以這種方式，可以在整個攝像區域中只選擇部分攝像區域。
圖16示出根據圖14的控制信號的時序圖。附圖標記1601表示驅動模式B中的讀出時間，附圖標記1602表示驅動模式A中的讀出時間。
附圖標記1603表示驅動模式B中的單個水平周期。這是用一對選擇信號例如152-1和152-2讀出像素值，然后將這些像素值相加以從水平輸出線讀出所需的時間。附圖標記1604表示驅動模式A中的單個水平周期。這是用單個選擇信號線例如152-3讀出像素值，然后從水平輸出線讀出像素值所需的時間。單個水平周期1603比單個水平周期1604長。另外，讀出時間1601和1602被分別定義為一組這樣的單個水平周期1603和1604。因此，如果如圖16所示從水平輸出線讀出相同數量的像素，則讀出時間1601比讀出時間1602長。
接下來，說明在實施例中對驅動模式的切換的控制。在該實施例中，在完成對一幀的讀出后切換驅動模式，并開始下一幀的復位操作。在該方式中，在前一幀的讀出時間期間不執行下一幀的復位操作。因此，能夠使得下一幀的積累時間在該幀中一致。參考圖9進一步說明關于這點的概念圖。
在圖9中，附圖標記901到903分別表示幀1到幀3的積累時間和讀出時間的和。幀1(901)和幀2(902)以驅動模式A驅動。另一方面，幀3(903)以驅動模式B驅動。幀1(901)和幀2(902)在它們的讀出時間和積累時間不互相交迭，使得一旦在時刻t1完成了幀1(901)的讀出時間，就開始幀2(902)的積累時間。即，接通信號線156和153以復位PD 150。在圖9中，在時刻t2執行從驅動模式A到驅動模式B的切換。時刻t2是完成了讀出幀2(902)中全部行的像素的時刻。此外，在時刻t2開始幀3(903)的積累時間。
在該方式中，在完成對幀中像素的讀出后，開始下一幀的積累時間。即使當驅動模式被切換時這也使該幀中的積累時間一致。
然而，由于對下一幀的積累時間直到完成前一幀的讀出才能開始這一事實，如果幀速率相同，則積累時間自然變得比在兩個連續的幀之間讀出時間與積累時間交迭的情形中短。
例如，在圖10A的情形中，下一幀的積累在前一幀的讀出時間期間開始。積累時間1001示出該情形中對像素的積累時間。另一方面，在圖10B的情形中，在前一幀的讀出時間結束后開始下一幀的積累。積累時間1002示出該情形中對像素的積累時間。在圖10A和圖10B二者中決定幀速率的單個幀周期1003是相同的。
比較積累時間1001和積累時間1002，可見周期1001＞周期1002。因此，當采用根據本發明的圖10B的方法時，需要增加輸出像素值的增益。
具體說來，在本實施例中，可以使用AGC 10對幀中每行以一定的值進行增益校正來補償短的積累時間。另外，本實施例的特征在于在驅動模式切換后在DSP 12中改變幀的信號處理的設置值。這是因為，例如，由于由驅動模式切換引起的像素相加和跳過中的改變導致分辨率的改變，所以在驅動模式的每次切換需要將用于邊緣增強的設置值改變為最佳值。
通過增加驅動頻率可以縮短如上所述讀出一行所需的時間，且因此延長了積累時間。這改進了CMOS傳感器的讀出速率并且還解決了積累時間減小的問題，由此使得在不執行增益校正的情況下得到正常輸出。
這樣，在本實施例中，在完成前一幀的讀出后開始下一幀的積累時間。因此，即使在幀之間切換驅動模式時，也可以避免在切換后緊跟著的幀中的積累時間變得不一致的情況。另外，對于積累時間減小的幀，可以對每行施加增益來補償所述減小。
第二實施例在第一實施例中，對于所有幀，將開始下一幀積累時間的定時設置到讀出時間完成之后。然而，只有在驅動模式切換時才能看見由讀出時間和積累時間的交迭導致的在顯示畫面的頂部和底部之間亮度不同的不利效果。另外，為了補償積累時間而對每行施加增益可能導致S/N比劣化的不利效果。
在本實施例中，只有在驅動模式切換時才在完成讀出時間后復位下一幀。作為結果，因為只有驅動模式切換的幀需要增加增益，所以S/N比的減小可以被最小化。
例如，如圖11所示，幀1和幀2在驅動模式A中，且幀1的讀出時間與幀2的積累時間交迭。如果驅動模式從A切換到B，則在時刻t1完成讀出時間后將驅動模式切換到B，并開始幀3的積累時間。其后，幀3的讀出時間和幀4的積累時間被再次設置為互相交迭。
以這樣的方式，通過只在驅動模式切換時移位下一幀的積累時間的開始，可以最小化積累時間的減小。另外，可以通過調整每幀的VBLK周期使幀速率一致而與驅動模式的切換無關。此外，本實施例特征在于，與第一實施例中相同，為了平滑的驅動模式切換，改變驅動模式后的幀的信號處理的設置值。
第三實施例在第二實施例中，通過調整積累時間使得在切換驅動模式后緊跟著的幀的積累時間變得比其它幀短從而使幀速率對準。本實施例的特征在于通過調整切換驅動模式后緊跟著的幀的讀出開始時刻使得其積累時間與其它幀的積累時間相等。
例如，在圖12中，在時刻t1驅動模式從A切換到B，使得幀3及隨后的幀的復位和讀出定時被改變。在本實施例中，同樣在完成幀2的讀出時間后開始幀3的積累時間。然而，直到幀3的積累時間變得與在驅動模式B中的其它幀(幀4及隨后的幀)的積累時間相等才開始讀出。
作為結果，不發生像在第二實施例中那樣的積累時間的錯位。這消除了對顯示畫面上垂直方向施加增益的需要并防止了S/N比的劣化。此外，與在第一實施例中一樣，為了平滑的驅動模式切換，可以在改變切換驅動模式后的幀的信號處理的設置值。
針對執行電子變焦的情形給出了以上說明。即，說明了在變焦模式(tele)中，在不相加的情況下一個接一個地讀出包括在攝像區域的部分區域中的像素的像素值。在正常模式(寬)中，對整個攝像區域1301讀出通過相加預定數目的像素(例如，2×2＝4個像素)得到的像素值。
然而，除了上述情形，下面的情形也適用。
當順序讀出幀圖像時，可以執行下面的處理以節省功耗。即，以第一時間間隔對每個預定行順序復位幀圖像直到某一幀圖像。以第一時間間隔對每個所述預定行讀出作為像素值的積累在PD中的電荷。然后，切換驅動模式，使得以與第一時間間隔不同的第二時間間隔對每個預定行順序復位后續的幀圖像。以第二時間間隔對每個所述預定行讀出作為像素值的積累在PD中的電荷。
第一到第三實施例的方法可被用于上述技術。這避免了如下情況即使在幀之間切換驅動模式時，也使緊跟在切換后面的幀中的積累時間不一致。
其它實施例還可以通過將包含用于實現上述功能的軟件程序代碼的存儲介質提供給系統使該系統讀取和執行該程序代碼來實現本發明的目的。在這種情況下，從存儲介質讀取的程序代碼本身實現上述實施例的功能，并且本發明包括包含該程序代碼的存儲介質。本發明還包括如下情形在該程序代碼的指示下，運行在計算機上的操作系統(OS)等執行實現上述功能的部分或全部實際操作。
本發明還可以以如下方式實現將從存儲介質讀取的程序代碼寫到插入到計算機中的功能擴展板或連接到計算機的功能擴展單元中的存儲器中。在該程序代碼的指示下，在該功能擴展板或功能擴展單元中的CPU等執行部分或全部實際處理以實現上述功能。
雖然已參考典型實施例說明了本發明，但是應該理解，本發明不局限于所公開的典型實施例。所附權例要求的范圍符合最寬的解釋，以便包含所有修改和等同的結構及功能。
權利要求
1.一種攝像設備，包括攝像單元，用于產生圖像數據，所述攝像單元設置有多個行，每行有多個像素電路，每個像素電路包括根據入射光量產生和積累電荷的光接收單元；復位單元，用于以幀為單位執行第一復位模式和第二復位模式，其中，所述復位單元在所述第一復位模式中以第一時間間隔對每個預定行順序復位所述光接收單元，在所述第二復位模式中以與所述第一時間間隔不同的第二時間間隔對每個預定行順序復位所述光接收單元；以及讀出單元，用于以幀為單位執行第一讀出模式和第二讀出模式，其中，在所述第一讀出模式中，所述讀出單元在從開始所述第一復位模式中的所述復位開始經過預定時間后以所述第一時間間隔對每個所述預定行讀出在所述光接收單元中積累的所述電荷作為像素值，在所述第二讀出模式中，所述讀出單元在從開始所述第二復位模式中的所述復位開始經過預定時間后以所述第二時間間隔對每個所述預定行讀出在所述光接收單元中積累的所述電荷作為像素值，其中，在所述讀出單元完成對一幀中的像素值的讀出后，所述復位單元以與所述一幀的復位模式不同的復位模式對下一幀執行復位。
2.一種攝像設備，包括攝像單元，用于產生圖像數據，所述攝像單元設置有多個行，每行有多個像素電路，每個像素電路包括根據入射光量產生和積累電荷的光接收單元；復位單元，用于對每個預定行順序復位所述光接收單元；以及讀出單元，用于在從開始所述復位開始經過預定時間后對每個所述預定行讀出在所述光接收單元中積累的所述電荷作為像素值，其中，以所述圖像數據的幀為單位，當對所述攝像單元的第一區域執行讀出時，所述讀出單元在將所述像素值相加后讀出所述像素值，當對比所述第一區域小的第二區域執行讀出時，所述讀出單元在對小于讀出所述第一區域時相加的像素數量的像素值進行相加后或不進行相加來讀出所述像素值，其中，所述復位單元以幀為單位在對所述第一區域執行讀出前執行用于以第一時間間隔對每個預定行順序復位的復位模式，以及以幀為單位在對所述第二區域執行讀出前執行用于以與所述第一時間間隔不同的第二時間間隔對每個預定行順序復位的復位模式，所述讀出單元對所述第一區域以所述第一時間間隔對每個所述預定行執行讀出，對所述第二區域以所述第二時間間隔對每個所述預定行執行讀出，以及在所述讀出單元完成對一幀中像素值的讀出后，所述復位單元以與所述一幀的復位模式不同的復位模式對下一幀執行復位。
3.根據權利要求1或2所述的攝像設備，其特征在于，當所述讀出單元通過在兩個連續幀之間從以所述第一時間間隔對每個所述預定行執行讀出切換到以所述第二時間間隔對每個所述預定行執行讀出，或從以所述第二時間間隔對每個所述預定行執行讀出切換到以所述第一時間間隔對每個所述預定行執行讀出來執行讀出時，所述復位單元在完成對所述前一幀中像素值的讀出后對后一幀執行復位，以及當在所述兩個連續幀之間不執行所述切換時，所述復位單元在完成對所述前一幀中像素值的讀出前對所述后一幀執行復位。
4.根據權利要求3所述的攝像設備，其特征在于，所述讀出單元控制在所述后一幀中開始讀出的時間，使得在所述后一幀中從開始復位到開始讀出的時間段與在所述后一幀之后的幀中從開始復位到開始讀出的時間段相等。
5.根據權利要求3所述的攝像設備，其特征在于，還包括增益校正單元，所述增益校正單元用于當在所述兩個連續幀之間執行所述切換時校正所述后一幀中像素值的增益以補償所述兩個連續幀的積累時間的差。
6.根據權利要求1或2所述的攝像設備，其特征在于，包括用于處理來自所述攝像單元的信號的信號處理單元，以及用于顯示由所述信號處理單元處理過的信號的顯示單元。
7.一種用于控制攝像設備的方法，所述攝像設備包括攝像單元，用于產生圖像數據，所述攝像單元設置有多個行，每行有多個像素電路，每個像素電路包括根據入射光量產生和積累電荷的光接收單元；復位單元，用于以幀為單位執行第一復位模式和第二復位模式，其中，在所述第一復位模式中，所述復位單元以第一時間間隔對每個預定行順序復位所述光接收單元，在所述第二復位模式中，所述復位單元以與所述第一時間間隔不同的第二時間間隔對每個預定行順序復位所述光接收單元，所述方法包括讀出步驟，用于以幀為單位執行第一讀出模式和第二讀出模式，其中，在所述第一讀出模式中，在從開始所述第一復位模式的所述復位開始經過預定時間后以所述第一時間間隔對每個所述預定行讀出在所述光接收單元中積累的所述電荷作為像素值，在所述第二讀出模式中，在從開始所述第二復位模式的所述復位開始經過預定時間后以所述第二時間間隔對每個所述預定行讀出在所述光接收單元中積累的所述電荷作為像素值；以及復位步驟，用于在完成所述讀出步驟中對一幀中像素值的讀出后，所述復位單元以與所述一幀的復位模式不同的復位模式對下一幀執行復位。
8.一種用于控制攝像設備的方法，所述攝像設備包括攝像單元，用于產生圖像數據，所述攝像單元設置有多個行，每行有多個像素電路，每個像素電路包括根據入射光量產生和積累電荷的光接收單元；復位單元，用于對每個預定行順序復位所述光接收單元，所述方法包括讀出步驟，用于從開始復位所述開始經過預定時間后，讀出單元對每個所述預定行讀出在所述光接收單元中積累的電荷作為像素值，其中，以所述圖像數據的幀為單位，當對所述攝像單元的第一區域執行讀出時，在將所述像素值相加后讀出所述像素值，當對比所述第一區域小的第二區域執行讀出時，在對小于讀出所述第一區域時相加的像素數量的像素值進行相加后或不進行相加來讀出所述像素值，以及以第一時間間隔對每個所述預定行執行對所述第一區域的讀出，以與所述第一時間間隔不同的第二時間間隔對每個所述預定行執行對所述第二區域的讀出；以及復位步驟，用于在所述讀出單元完成對一幀中像素值的讀出后，所述復位單元以與所述一幀的復位模式不同的復位模式對下一幀執行復位，其中，在所述復位步驟中，以幀為單位，在對所述第一區域執行讀出前執行用于以所述第一時間間隔對每個預定行順序復位的復位模式，以及在對所述第二區域執行讀出前執行用于以所述第二時間間隔對每個預定行順序復位的復位模式。
9.根據權利要求7或8所述的控制攝像設備的方法，其特征在于，當在所述讀出步驟中通過在兩個連續幀之間從以所述第一時間間隔對每個所述預定行執行讀出切換到以所述第二時間間隔對每個所述預定行執行讀出，或從以所述第二時間間隔對每個所述預定行執行讀出切換到以所述第一時間間隔對每個所述預定行執行讀出來執行讀出時，在完成對所述前一幀中所述像素值的讀出后在所述復位步驟中執行對所述后一幀的復位，以及當在所述兩個連續幀之間不執行所述切換時，在完成對所述前一幀中像素值的讀出前在所述復位步驟中執行對所述后一幀的復位。
10.根據權利要求9所述的控制攝像設備的方法，其特征在于，在所述讀出步驟中，控制在所述后一幀中開始讀出的時間，使得在所述后一幀中從開始所述復位到開始讀出的時間段等于在所述后一幀之后的幀中從開始所述復位到開始讀出的時間段。
11.根據權利要求9所述的控制攝像設備的方法，其特征在于，還包括增益校正步驟，所述增益校正步驟用于當在所述兩個連續幀之間執行所述切換時，校正所述后一幀中像素值的增益以補償所述兩個連續幀的積累時間的差。
全文摘要
一種攝像設備及其控制方法，在完成對一幀的讀出后切換驅動模式，并開始對下一幀的復位操作。在這種方式下，在對前一幀的讀出時間期間將不執行對下一幀的復位操作。因此，可以使下一幀的積累時間在該幀中一致。
文檔編號H04N5/341GK1925553SQ20061012772
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月1日 優先權日2005年9月2日
發明者鈴木將一 申請人:佳能株式會社