專利名稱：相位調整方法及數碼相機的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于對數碼相機獲取圖像時所使用的脈沖的相位(時序)進 行調整的相位調整裝置及相位調整方法，以及帶有該相位調整裝置的數碼相機。
背景技術：
在數碼相機(數字靜態攝影機、數字攝像機、帶有照相機的移動電話、
醫用照相機等)中，由諸如CCD和MOS傳感器之類的成像元件獲取的模擬 成像信號被轉換為數字成像信號，并且然后，這種數字成像信號在以預定方 式處理之后被記錄下來。為了利用成像元件獲取被攝物體的圖像，需要用于 驅動成像元件的脈沖、用于檢測信號電平的脈沖等。由于在制造過程中產生 的易變性，因此在硬件設計階段很難調整這些脈沖的相位。因此，在制造過 程之后由技術人員調整相位，并且將示出已調整相位的信息存儲在存儲區域 中，并在產品實際使用時從該存儲區域讀出所述信息，以便使相位得到最優 的設置。
在最短的曝光時間內提取噪聲成分以及在高頻分量(噪聲分量)被最小 化的情況下調整相位，是已知的常規技術。在日本特許公開專利申請 No.2005-151081中記載了所述技術的例子。在下文中，該常規例-故稱為常規 例1。
由近年來積極推廣的資源再循環的觀點看來，數碼相機可以在僅更換了 廢成像元件之后就再使用，尤其可用在用于內窺鏡的醫用照相機領域。然而， 更換成像元件無疑改變了系統配置，并且相應地，用于驅動成像元件的脈沖 的相位變得不合適。因此必需對脈沖的相位進行重新調整。在重新調整相位時，為了改進工作效率，必需使調整所需的時間最小化。
存在若干種不同的待相位調整的脈沖。在常規例1中，無論相應脈沖的 特性如何均以同 一種方法的方式來對所有脈沖計算最優相位，這樣計算最優
相位是耗時的。
在計算最優相位方法的另 一 個實例中，針對所輸入的數字成像信號中的
各像素計算亮度和色散，利用計算得到的亮度和色散來搜索脈沖的最優相 位，用于相位調整。然而，由于針對各個脈沖的最優相位是單獨計算的，所 以根據該相關方法的相位調整是耗時的。
發明內容
因此，本發明的主要目的是快速并容易地調整用于驅動成像元件的脈沖的相位。
為了達到所述目的，根據本發明的相位調整裝置一種用于基于針對成像元 件的各像素將從所述成像元件輸出的模擬成像信號轉換為數字值時獲取的數字 成像信號，來調整用于成像所述模擬成像信號的成像脈沖的相位的相位調整裝
置，所述相位調整裝置包括
信號變化差分值檢測器，用于對在利用兩個相位調整采樣脈沖針對各像素 將所述模擬成像信號轉換為所述數字值時獲取的兩個數字信號之間的信號變化 差分值進行檢測；
模擬成像信號波形估計器，用于基于所述信號變化差分值來估計所述模擬 成像信號的波形；以及
時序調整器，用于基于由所述模擬成像信號波形估計器估計的所述模擬成 像信號的波形來計算所述成像脈沖的最優相位。
在本發明中，優選地，根據本發明的相位調整裝置進一步包括信號變化差 分值存儲器，所述信號變化差分值存儲器用于存儲由所述信號變化差分值檢測 器檢測到的針對各像素的所述信號變化差分值，其中
所述模擬成像信號波形估計器從所述信號變化差分值存儲器中讀取所述信號變化差分值，并估計所述模擬成像信號的所述波形。
在本發明中，所述兩個相位調整采樣脈沖用于對模擬成像信號進行采樣，
并且將所述數字化的數字成像信號輸入所述信號變化差分值檢測器。所述信號
變化差分值檢測器檢測所述兩個輸入數字成像信號之間的信號變化差分值。所
述信號變化差分值指示由兩個調整采樣脈沖之間的相位差生成的模擬成像信號
的信號電平差。針對每個像素檢測所述信號變化差分值，由此獲取的各個結果
隨之保存在例如所述信號變化差分值存儲器中。在所述模擬成像信號的信號值
變化率(斜率)越大的相位區域，所述信號變化差分值越大。在所述模擬成像
信號的信號值變化率(斜率)越小的相位區域，所述信號變化差分值越小。所
述模擬成像信號波形估計器利用與信號變化差分值相關的時間順序信息來估計
來自成像元件的模擬成像信號的波形。換句話說，所述模擬成像信號波形估計
器估計所述信號變化差分值大的相位區域為所述模擬成像信號在重置時段或信
號時段的下降相位區域，同時所述模擬成像信號波形估計器估計所述信號變化
差分值小的相位區域為所述模擬成像信號在基準時段的相位區域。所述模擬成
像信號波形估計器以這種方式所估計的所述模擬成像信號的波形信息被傳達給
所述時序調整器。所述時序調整器利用所估計的所述模擬成像信號的波形來設
置所述成像脈沖(基準采樣脈沖、峰值采樣脈沖)的最優相位，并向時序發生
器等傳達設置所述最優相位的指令。到目前為止描述的所述相位調整是在由所
述信號變化差分值檢測器、所述模擬成像信號波形估計器和所述時序調整器協
同操作中并自動實施的。根據所述構造，所述模擬成像信號波形估計器實際上
估計由所述成像元件獲取的所述模擬成像信號的波形，并基于所述模擬成像信
號的波形的狀態計算所述成像脈沖的最優相位。因此，可以非常精確地進行所
述成像脈沖的相位調整，從而可以實現適合于所述成像元件當前狀態的相位調
整。進一步，可以自動調整所述成像脈沖各自的相位，從而與以技術人員手動
操作來進行相位調整相比可以減少調整所需的時間量。
如所描述的，用所述信號變化差分值來代替所述模擬成像信號以便估計
模擬成像信號的波形，并且根據所估計的相關模擬成像信號的波形來計算所述最優相位。因此，可以以與基于由諸如示波器之類的測量儀器對所述模擬 成像信號的觀測結果來進行相位調整這樣的調整方法相似的方式來對所述 相位進行調整。
存在如下不同的計算方法。在所述模擬成像信號包含多個像素的情況 下，在相移間隔很小的狀態下檢測順序指定的各像素的亮度，并且基于所檢 測的亮度通過計算處理計算成像脈沖的最優相位。然而，這種方法包括大量 處理步驟，不適合高速處理。
相反，在本發明中，采樣脈沖的最優相位是基于所估計的所述模擬成像 信號的波形的狀態來計算的。因此，可以減少處理步驟的數目，實現高速處 理。
在本發明中，優選地，所述時序調整器在所述兩個相位調整采樣脈沖的 相位間隔固定的狀態下，對所述兩個相位調整采樣脈沖的采樣相位進行移位 時，計算所述最優相位。
所述兩個采樣脈沖的相位間隔固定意味著在檢測示出所述模擬成像信 號的斜率的信號變化差分值的躍變時，時間方向上的很小變化(At)總為 一個常數。上述構造可以有效確保所述信號變化差分值的精度。
在本發明中，優選地，所述時序調整器將兩個所述成像脈沖用作所述相 位調整采樣脈沖，并在對所述兩個成像脈沖進行相移的狀態下使用所述兩個成 像脈沖。
在上述構造中，優選地，被所述時序調整器用作所述相位調整采樣脈沖的 所述兩個成像脈沖為在所述模擬成像信號受到相關雙重采樣時，用于對所述模
進行纟企測的基準采樣脈沖。
根據上述構造，待相移的所述峰值采樣脈沖和基準采樣脈沖用于計算所
述信號變化差分值。因此，沒有必要單獨準備專門用于相位調整的采樣脈沖，
從而防止使電路構造進一步復雜。
在本發明中，優選地，所述信號變化差分值檢測器持續地對所述相位調整采樣脈沖的相位進行移位，并針對各所述移位后的相位檢測所述模擬成像 信號的最大值包絡線上的第一信號變化差分值和所述模擬成像信號的最小 值包絡線上的第二信號變化差分值。在所述構造中，優選地，所述模擬成像 信號波形估計器基于所述第一和第二信號變化差分值，估計所述模擬成像信 號在重置時段的第一下降部分、所述模擬成像信號的基準時段部分以及所述 模擬成像信號在信號時段的第二下降部分。
大差分顯著部分表示所述重置時段的第一下降部分和所述信號時段的 第二下降部分。由于各像素中會重復出現所述大差分顯著部分，所以不可能
區分表示下降部分的兩個大差分顯著部分中哪個是所述第一下降部分，哪個 是所述第二下降部分。因此，為了區分所述第一下降部分和第二下降部分， 采用了所述最大值包絡線上的第一信號變化差分值和所述最小值包絡線上 的第二信號變化差分值。在所述重置時段和所述基準時段，所述最大值包絡 線和所述最小值包絡線之間的差別很小，而由于模擬成像信號的特性，在信 號時段針對各像素的最大值包絡線和最小值包絡線之間的差別趨向增加。在 所述模擬成像信號的波形中，所述重置時段的第一下降部分的斜率總是相對 比較大。所述信號時段的第二下降部分的斜率隨著像素的不同而多樣地改 變。因此，在存在所述第一大差分顯著部分和第二大差分顯著部分的情況下， 估計所述顯著大差分值部分的信號波形區段對應于所述重置時段的下降部 分，在所述顯著大差分值部分的信號波形區段，形成了明顯高于其它大差分 顯著部分的相位區域的山形狀(即所述第一大差分顯著部分)。在僅有一個 顯著大差分值部分的情況下，估計所述大差分顯著部分的信號波形部分對應 于所述重置時段的下降部分。
在本發明中，優選地，所述信號變化差分值檢測器利用包括從OB區域 獲取的模擬成像信號的模擬成像信號作為所述模擬成像信號來檢測所述信 號變化差分值。所述最小值包絡線上的信號變化差分值在所述重置時段的下 降部分中總是大的，而在所述信號時段下降部分多樣地變化。因為在OB區 域中所述模擬成像信號的信號電平為最小電平，在所述信號時段下降部分的所述信號變化差分值大致為0,所述大差分顯著部分的數目隨之由一個來代 替兩個，從而所述大差分顯著部分對應于在所述重置時段的下降部分。
在本發明中，優選地，所述模擬成像信號波形估計器針對各相位從所述第 一信號變化差分值的第 一分布區域抽取第 一大差分顯著部分和第 一小差分穩定 部分，所述第一大差分顯著部分的值大于所述第一分布區域其它區段的值，所
述第一小差分穩定部分的值小于所述第一分布區域其它區段的值；所述模擬成
像信號波形估計器進一步針對各相位從所述第二信號變化差分值的第二分布區 域抽取第二大差分顯著部分和第二小差分穩定部分，所述第二大差分顯著部分
的值大于第二分布區域其它區段的值，所述第二小差分穩定部分的值小于所述 第二分布區域其它區段的值，并且
所述模擬成像信號波形估計器估計所述第一大差分顯著部分和所述第二大 差分顯著部分為所述模擬成像信號在重置時段的下降相位區域和所述模擬成像 信號在信號時段的下降相位區域，并且估計第一小差分穩定部分和第二小差分 穩定部分為所述模擬成像信號在基準時段的相位區域。
在本發明中，優選地，所述模擬成像信號波形估計器設置第一閾值和第二 閾值作為用于抽取所述第一大差分顯著部分和第二大差分顯著部分以及所述第 一小差分穩定部分和第二小差分穩定部分的閾值，以便用于抽取所述第一大差 分顯著部分和第二大差分顯著部分以及所述第一小差分穩定部分和第二小差分 穩定部分的準則可以具有滯后特性，所述第 一分布區域其它區段的值和第二分 布區域其它區段的值小于所述第一大差分顯著部分的值和第二大差分顯著部分 的值，所述第一闞值用于將所述第一大差分顯著部分和第二大差分顯著部分與
所述第一分布區域其它區段和第二分布區域其它區段區分出來；所述第一分布 區域其它區段的值和第二分布區域其它區段的值大于所述第一小差分穩定部分 的值和第二小差分穩定部分的值，小于所述第一閾值的所述第二閾值用于將所
述第一小差分穩定部分和第二小差分穩定部分與所述第一分布區域其它區段和 第二分布區域其它區段區分出來。
根據上述構造，可以吸收信號變化差分值的任何急劇偏差(過大的振動)，從而可以基于所述信號變化差分值更加精確地估計重置時段、基準時 段和信號時段。
在本發明中，優選地，所述模擬成像信號波形估計器通過在時間上反轉所 述相位調整采樣脈沖的相位來進一步估計在所述信號時段的上升部分，并且
所述時序調整器基于所述第二下降部分和所述上升部分來計算所述最優相 位。當調整之后所述峰值采樣脈沖的延遲調整室的溫度由于環境的攻變而可變 時，采樣位置也是可變的，這導致估計所述峰值釆樣脈沖的精度惡化。當相位 調整采樣脈沖之間的位置關系在時間上反轉時，示出所述才莫擬成像信號的上升 部分的信號變化差分值在根據本發明的相位調整中是有效的。換句話說，所述 信號變化差分值在所述波形中明顯地示出。基于位于在所述第二下降部分和由 此估計的所述上升部分之間的分界線處的所述小差分穩定部分，設置所述峰值 采樣脈沖的最優脈沖，從而可以更為精確地設置所述峰值采樣脈沖的最優相位。
優選地，根據本發明的相位調整裝置進一步包括線計數器，其中所述線計 算器以多條線為單位向所述信號變化差分值檢測器傳達關于檢測信號變化差分 值的檢測目標的指令。根據所述構造，相比之下，由線檢測信號變化差分值可 以減少觀測所述模擬成像信號所需的大量時間，從而，可以更加快速地調整相 位。
根據本發明的數碼相機，包括 成像元件，用于輸出模擬成像信號；
相關雙重采樣單元，用于對所述模擬成像信號執行相關雙重采樣并決定針 對各像素的所述成像元件的信號電平；
自動增益控制器，用于調整針對各像素所述信號電平由所述相關雙重采樣 單元決定的所述模擬成像信號的幅度；
AD轉換器，用于從針對各像素所述信號電平由所述相關雙重采樣單元決 定并且所述幅度由所述自動增益控制器調整的所述模擬成像信號生成數字成像 信號；
時序發生器，用于生成對所述模擬成像信號進行成像所使用的成像脈沖；以及
根據本發明的相位調整裝置，用于基于所述數字成像信號調整所述成像脈 沖的相位。
關雙重采樣單元、自動增益控制器、AD轉換器和時序發生器)，不需要在本說 明書中進行描述。根據本發明的數碼相機的關鍵因素在于這里提供了根據本發 明的相位調整裝置。
根據本發明的相位調整方法是一種用于調整用于對從成像元件輸出的模擬 成像信號的峰值信號電平進行檢測的峰值采樣脈沖的相位和用于對用作對所述 模擬成像信號執行相關雙重采樣的基準電平的信號電平進行檢測的基準采樣脈 沖的相位的相位調整方法，該方法包括
在所述峰值采樣脈沖和基準采樣脈沖的的相位間隔固定的狀態下，對相應 脈沖的采樣相位進行移位時，通過對針對所述成像元件的各像素的所述模擬成 像信號進行采樣而獲取數字成像信號的步驟；
計算所述數字成像信號的信號變化差分值的步驟；
在所述數字成像信號的相位中抽取所述信號變化差分值小于其它區段的值 的相位區域以及在所述相位中抽取所述信號變化差分值大于其它區段的值的相 位區域的抽取步驟；
基于在所述抽取步驟中抽取的結果來估計所述模擬成像信號的波形的步 驟；以及
基于所估計的所述模擬成像信號的波形來設置所述峰值采樣脈沖的最優相 位和所述基準采樣脈沖的最優相位的步驟。
在所述相位調整方法中，用所述信號變化差分值代替所述模擬成像信號以 便估計所述模擬成像信號的波形，并根據所述模擬成像信號的波形計算所述最 優相位。因此，與根據針對各像素所檢測的亮度計算最優相位的方法相比，處 理步驟的數目減少，從而提高了處理速度。進一步，將待被相位調整的所述峰 值采樣脈沖和所述基準采樣脈沖用作用于計算所述信號變化差分值的相位調整采樣脈沖，這樣無需準備專門用于所述相位調整的采樣脈沖，從而可以避免使 電路配置進一步復雜。
根據本發明的相位調整方法是一種用于調整用于對從成像元件輸出的模擬 成像信號的峰值信號電平進行檢測的峰值采樣脈沖的相位和用于對用作對模擬 成像信號執行相關雙重采樣的基準電平的信號電平進行檢測的基準采樣脈沖的
相位的相位調整方法，該方法包4舌
在所述峰值采樣脈沖和基準采樣脈沖的的相位間隔固定的狀態下，對相應 脈沖的采樣相位進行移位時，通過對針對所述成像元件的各像素的所述模擬成
像信號進行采樣而獲取數字成像信號的步驟；
計算所述數字成像信號的信號變化差分值的步驟；
每當所述相位改變時，計算所述信號變化差分值的最大值包絡線和所述信 號變化差分值的最小值包絡線的步驟；
從所述最大值包絡線上的信號變化差分值的第一分布區域抽取值大于所述 第一分布區域其它部分的值的第一大差分顯著部分以及值小于所述第一分布區 域其它部分的值的第一小差分穩定部分，所述模擬成像信號波形估計器進一步 從所述最小值包絡線上的信號變化差分值的第二分布區域抽取值大于所述第二 分布區域其它區段的值的第二大差分顯著部分以及值小于所述第二分布區域其 它區段的值的第二小差分穩定部分的步驟；
基于所述第一大差分顯著部分和第二大差分顯著部分來估計所述才莫擬成4象 信號在重置時段的第 一 下降部分的步驟；
基于所述第 一大差分顯著部分和第二大差分顯著部分來估計不同于所述第
一下降部分的所述模擬成像信號在信號時段的第二下降部分的步驟；
估計所述模擬成像信號在基準時段的所述第一下降部分與第二下降部分之 間的所述第一小差分穩定部分和第二小差分穩定部分的步驟；
調整所述基準采樣脈沖的相位，使得所述基準采樣脈沖的上升沿盡可能與
所述基準時段的中點重合的步驟；以及
調整所述峰值采樣脈沖的相位，使得所述峰值采樣脈沖的上升沿盡可能與一分界線重合，所述分界線為所述第二下降區域與在位置上緊跟其后的所述第 一小差分穩定部分及第二小差分穩定部分之間的分界線。
在所述相位調整方法中，可以清楚地區分所述重置時段內的所述第 一下降 部分和所述信號時段內的所述第二下降部分，從而可以非常精確地沖全測所述基 準采樣脈沖和所述峰值采樣脈沖的最優相位。
根據本發明的相位調整方法是一種用于調整用于對從成像元件輸出的模擬
沖的相位的相位調整方法，該方法包括
在所述峰值采樣脈沖和基準采樣脈沖的的相位間隔固定的狀態下，對相應 脈沖的釆樣相位進行移位時，通過對針對所述成像元件的各像素的所述模擬成 像信號進行采樣而獲取數字成像信號的步驟；
計算所述第一數字成像信號的第一信號變化差分值的步驟；
每當所述相位改變時，計算所述第一信號變化差分值的第一最大值包絡線 和所述第一信號變化差分值的第一最小值包絡線的步驟；
從所述第一最大值包絡線上的所述第一信號變化差分值的第一分布區域抽 取值大于所述第一分布區域其它部分的值的第一大差分顯著部分以及值小于所 述第一分布區域其它部分的值的第一小差分穩定部分，所述模擬成像信號波形 估計器進一步從所述第一最小值包絡線上的第一信號變化差分值的第二分布區 域抽取值大于所述第二分布區域其它區段的值的第二大差分顯著部分以及值小 于所述第二分布區域其它區段的值的第二小差分穩定部分的步驟；
基于所述第一大差分顯著部分和第二大差分顯著部分來估計所述;^莫擬成像 信號在重置時段的第 一下降區域的步驟；
基于所述第一大差分顯著部分和第二大差分顯著部分來估計不同于所述第
一下降部分的所述模擬成像信號在信號時段的第二下降部分的步驟；
估計所述模擬成像信號在基準時段的位于所述第一下降部分與第二下降部
分之間的所述第一小差分穩定部分的步驟；在所述基準采樣脈沖的和所述峰值采樣脈沖的相位關系在時間上反轉且然 后相應脈沖中的相位間隔固定的狀態下，對所述峰值采樣脈沖和基準采樣脈沖 的采樣相位進行移位時，通過針對所述成像元件的各像素對所述模擬成像信號 進行采樣而獲取第二數字成像信號的步驟；
計算所述第二數字成像信號的第二信號變化差分值的步驟； 計算所述第二信號變化差分值的第二最大值包絡線的步驟； 從所述第二信號變化差分值的第三分布區域抽取值大于所述第三分布區域
其它區段的值的第三大差分顯著部分以及值小于所述第三分布區域其它區段的
值的第三小差分穩定部分的步驟；
估計在所述信號時段中像素電壓示出其峰值的時段的位于所述第三大差分
顯著部分與隨后的所述第三大差分顯著部分之間的所述第三小差分穩定部分的
步驟；
調整所述基準采樣脈沖的相位，使得所述基準采樣脈沖的上升沿盡可能與
所述基準時段的中點重合的步驟；以及
調整所述峰值采樣脈沖的相位，使得所述峰值采樣脈沖的上升沿盡可能與 所述像素電壓峰值時段的中點重合的步驟。
根據所述相位調整方法，將所述基準采樣脈沖和所述峰值采樣脈沖之間的 所述相位關系在時間上反轉，可以更加精確地設置所述峰值采樣脈沖的最優相位。
根據本發明，真實地估計出由所述成像元件獲取的所述模擬成像信號的波 形，并且根據所估計的所述模擬成像信號的波形的狀態計算出所述成像脈沖的 最優相位。因此，響應所述成像元件的當前狀態，可以對所述相位進行調整， 相位調整從而可以達到更高的精度。進一步，可以自動調整所述脈沖的相應相 位，從而與由技術人員手動調整相比可以減少調整所需的時間量。
進一步，用所述信號變化差分值代替所述模擬成像信號，以便估計所述模 擬成像信號的波形，并從所估計的相關模擬成像信號的波形中計算出最優相位。 因此，可以以與基于由示波器之類的測量儀器對所述模擬成像信號的觀測來進行相位調整這樣的調整方法類似的方式對所述相位進行調整。從而與根據針對 各像素所檢測的亮度計算最優相位的方法相比，可以減少處理步驟的數目，從 而提高了處理速度。進一步，可以相對簡單地構造所需要的組件，并且所述組 件可以作為硬件組件來實現。這個優勢可以進一 步提高相位調整的處理速度。
本發明能夠自動和快速地調整用于利用數字靜態攝影機或醫用相機獲取圖 像的脈沖的時序，可以至少有利地用于數字靜態攝影機或醫用相機。
通過理解以下對本發明優選實施例的描述，本發明的這些及其它目的和 優勢將變得明顯，并且將在所附的權利要求中詳細說明。本領域技術人員在 實施本發明之后，將注意到說明書中沒有記載的許多優點。
圖l是示出根據本發明優選實施例1的帶有相位調整裝置的數碼相機的 整體構造的方框圖。
圖2以時間順序示出從成像元件輸出的信號分量。
圖3是示出根據優選實施例1的相位調整操作的流程圖。
圖4是根據優選實施例1的信號分量差和波形斜率的相互關系圖。
圖5示出以時間順序示出的從成像元件輸出的信號分量與根據優選實 施例1的最小值包絡線上的信號變化差分值的波形之間的關系。
圖6示出以時間順序示出從成像元件輸出的信號分量與根據優選實施 例1的最大值包絡線上的信號變化差分值的波形之間的關系。
圖7是根據本發明優選實施例1的用于識別大差分顯著部分的閾值和用 于識別小差分穩定部分的閾值的示意圖。
圖8示出以時間順序示出的從成像元件輸出的信號分量與根據優選實 施例1的最小值包絡線上的信號變化差分值的波形之間的關系中的相位區 域的分界。
圖9示出以時間順序示出的從成像元件輸出的信號分量與根據優選實 施例1的最大值包絡線上的信號變化差分值的波形之間的關系中的相位區域的劃分。
圖IO是示出根據本發明優選實施例2的相位調整操作的流程圖。
圖11示出以時間順序示出的從成像元件輸出的信號分量與根據優選實
施例2的最大值包絡線上的信號變化差分值的波形之間的關系中的相位區
域的分界。
圖12是示出根據本發明優選實施例3的DSP的結構的方框圖。
具體實施例方式
在下文中，參見附圖描述本發明的優選實施例。 優選實施例1
圖1是示出根據本發明優選實施例1的數碼相機的整體構造的方框圖。 根據本優選實施例的數碼相機包括光學鏡頭1，用于將被攝物的圖像會聚 到成像元件2上；成像元件2，用于獲取由光學鏡頭l在成像元件2上會聚 的被攝物的圖像(以下給出將CCD作為成像元件2的實例的描述)；模擬 前端10，用于向從成像元件2輸出的模擬成像信號Sa提供預定處理，并將 所得到的信號轉換為數字成像信號Sd;以及DSP (數字信號處理器)20， 用于通過向從模擬前端IO輸出的數字成像信號Sd提供預定處理(顏色校正、 YC處理等)來生成視頻信號。
成像元件2包括多個像素，其中該多個像素均包括有效像素區域，用 于獲取被攝物的圖像；和OB像素區域，其以阻光方式提供在有效像素區域 的外圍并用于檢測OB ( Optical Black，光學黑體)水平。
模擬前端10包括相關雙重采樣(CDS)單元3,用于執行CDS以標 識從成像元件2輸出的模擬成像信號Sa的信號電平；自動增益控制器(AGC ) 4，用于利用可調整的增益來放大從相關雙重采樣單元3輸出的信號；AD轉 換器(模擬數字轉換器)5，用于將自動增益控制器4所放大的信號轉換為 數字成像信號Sd;時序發生器6，用于生成在獲取圖像時所使用的脈沖；和 垂直驅動器7,用于向成像元件2輸出時序發生器6所生成的脈沖。DSP20包括信號變化差分值檢測器11、信號變化差分值存儲器12、 模擬成像信號波形估計器13和時序調整器14。信號變化差分值檢測器11 針對兩個采樣脈沖的各移位相位來檢測信號變化差分值ASdn (見圖5)和 信號變化差分值ASdx(見圖6)。信號變化差分值ASdn表示數字數據的最 小值包絡線Sdn上的信號變化差分值，而信號變化差分值A Sdx表示數字數 據的最大值包絡線Sdx上的信號變化差分值。本說明書中提及的數字數據為 在模擬信號Sa被AD轉換器5轉換時所獲取的數據。
信號變化差分值存儲器12存儲由信號變化差分值檢測器ll針對時序發 生器6生成的脈沖的各相位檢測得到的信號變化差分值A Sdn和信號變化差 分值ASdx。模擬成像信號波形估計器13基于信號變化差分值存儲器12中 存儲的內容，估計從成像元件2輸出的模擬成像信號Sa的波形。時序調整 器14根據模擬成像信號波形估計器13所估計的模擬成像信號Sa的波形， 計算基準采樣脈沖DS1和峰值釆樣脈沖DS2的最優相位，并且對時序發生 器6進行相位調整(時序調整)以獲取最優相位。
圖2以時間順序示出從成像元件2輸出的模擬成像信號Sa。如圖2所示， 重置時段T1、基準時段T2和信號期信號時段T3構成模擬成像信號Sa。重 置時段Tl是用來對成像元件2進行重置的時段。基準時段T2是從成像元 件2輸出基準電壓的時段，在該時段，檢測在相關雙重采樣單元3操作時用 作基準的信號。信號時段T3是輸出信號電壓的時段。對在信號時段T3示 出峰值電平的信號電壓和基準時段T2的基準電壓進行采樣，以便獲取這兩 個電壓之間的差分電壓，從而可以獲取模擬成像信號Sa的信號電平Vs。在 圖2中，圖中向下的方向被定義為信號分量的正方向。
圖3示出根據本優選實施例的對相應脈沖進行調整的總體流程圖。相位 調整主要由信號變化差分值檢測器11、信號變化差分值存儲器12、模擬成 像信號波形估計器13和時序調整器14來實施。在本優選實施例中，將基準 采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2作為相位調整的目標。基準釆樣脈沖DS1 是用于對在相關雙重采樣時用作基準的信號分量進行采樣的脈沖。對基準采樣脈沖DSl進行期望的相位調整，以便基準采樣脈沖DSl的上升沿與所述 基準時段T2的中點重合。峰值采樣脈沖DS2是用于對在信號時段T3示出 峰值的信號分量進行采樣的脈沖。對峰值采樣脈沖DS2進行期望的相位調 整，以便峰值采樣脈沖DS2的上升沿與從成像元件2輸出的模擬量成像信 號Sa示出峰值的時間點重合。由相關雙重采樣單元3計算得到的信號電平 Vs表示在峰值采樣脈沖DS2上升過程中的峰值信號分量與基準釆樣脈沖 DS1的上升所確定的基準時段T2內的信號分量之間的差分，它們之間的信 號變化差分值ASd示出像素的信號電平。
該基準采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2不用于上述本來用途。在相 位調整過程中，當從模擬成像信號Sa中檢測到最小值包絡線Sdn上的信號 變化差分值ASdn和最大值包絡線Sdx上的信號變化差分值ASdx時，必需 使用基準采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2。將基準采樣脈沖DS1和峰值 采樣脈沖DS2作為兩個采樣脈沖，用于在相位間隔固定的狀態下所使用的 相位調整。更具體地說，在本優選實施例中，基準采樣脈沖DS1采樣的信 號分量與用峰值采樣脈沖DS2采樣的信號分量之間的差分被視為信號分量 在特定時段的斜率。
參見圖4給出詳細的描述。以下是假設以相位圖樣Pa和相位圖樣Pb 對基準采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2對進行采樣的情況。在此假設的 情況下，以相位圖樣Pa進行采樣的情況下，信號變化差分值為a,而以相位 圖樣Pb進行采樣的情況下，信號變化差分值為b。還假設在相位圖樣Pa和 Pb中，基準采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2之間的相位間隔是相同的。
如圖4清楚所示，信號變化差分值a大于信號變化差分值b。因為在兩 種相位圖樣中，基準采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2的相位間隔是相同 的，所以信號波形在獲取信號變化差分值a時的斜率要比信號波形在獲取信 號變化差分值b時的斜率要更陡。這意味著當信號變化差分值大時，斜率陡 哨，當信號變化差分值小時，斜率緩和。
基于上述方面，以時分方式計算從成像元件2輸出的信號的斜率(這里所用的斜率指上述波形的斜率)，同時在基準采樣脈沖DS1和峰值采樣脈
沖DS2的相位在這兩個脈沖之間的相位間隔固定的狀態下從初始值起進行 移位。基于對斜率的計算結果來估計信號波形，并根據對波形的估計結果來 計算基準采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2的最優相位。
以下參見圖3所示的流程圖描述計算最優相位的方法。首先，以時分方 式從計算成像元件2輸出的模擬成像信號Sa的斜率，并觀測模擬成像信號 Sa的波形形狀(步驟S1)。接下來，根據觀測得到的波形形狀的數據來估 計信號波形重置時段T1的下降部分(步驟S2)。以相似的方式，根據觀測 得到的波形形狀的數據來估計在信號時段T3信號波形的下降部分(步驟 S3)。以相似的方式，根據觀測得到的波形形狀的數據來估計在基準時段 T2信號波形的下降部分(步驟S4)。然后，基于在步驟S2、 S3、 S4中獲 取的估計結果來決定基準采樣脈沖DS1的最優相位和峰值采樣脈沖DS2的 最優相位(步驟S5)。
當決定了基準采樣脈沖DS1的最優相位和峰值采樣脈沖DS2的最優相 位時，將與所確定的最優相位相關的信息設置在時序發生器6中的寄存器 中。相應地，生成均具有最優相位的基準采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2。
接下來，描述相應步驟的細節。 l)步驟Sl:觀測模擬成像信號Sa的波形
在本步驟中，當觀測信號波形時，將基準采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖 DS2中的相位間隔保持固定，并在基準采樣脈沖DS1的相位在時間上比峰 值采樣脈沖DS2的相位提前的狀態下，將脈沖DS1和DS2各自的相位從其 初始值起同時移位。在本優選實施例中，每當讀取成像元件2的有效像素區 域的整個區域和稍后描述的估計重置時段Tl所使用的OB像素區域時，相 位被移位。當所述圖像作為運動圖像在顯示器上顯示時，圖像數據先前由成 像元件2以線為單位細化并輸出。因此，也要對細化后的圖像數據的輸出進 行采樣。
經過采樣的數據被AD轉換器5轉換成數字成像信號Sd，并被供應給信號變化差分值檢測器11。信號變化差分值檢測器11逐相位地檢測所供應的
采樣數據的最小值包絡線Sdn上的信號變化差分值ASdn (見圖5)和最大 值包絡線Sdx上的信號變化差分值ASdx (見圖6),并將檢測結果貯存在 信號變化差分值存儲器12中。
圖5以時間順序示出信號變化差分值存儲器12中存儲的最小值包絡線 Sdn中的信號變化差分值△ Sdn與從成像元件2輸出的模擬成像信號Sa的比 較結果。圖6以時間順序示出信號變化差值存儲器12中存儲的最大值包絡 線Sdx中的信號變化差分值ASdx與從成像元件2輸出的模擬成像信號Sa 的比較結果。圖中由點劃線示出的間隔為基準采樣脈沖DS1和峰值采樣脈 沖DS2的采樣間隔，該采樣間隔對應于計算差時所使用的相位間隔。差分 波形表示當以基準采樣脈沖DS1進行采樣時所獲取的采樣值與當以峰值采 樣脈沖DS2進行采樣時所獲取的采樣值之間的差分值，該差分波形存儲在 信號變化差分值存儲器12中。
如從圖5和6所知，在斜率大的地方，信號變化差分值ASd也大，而在 斜率小的地方，信號變化差分值ASd也小。然而，為了得到這個結論，相 關雙重采樣單元4在構造上應滿足以下條件在以基準采樣脈沖DS1對信 號分量進行采樣時所獲取的電位高于在以峰值采樣脈沖DS2對信號分量進 行采樣時所獲取的電位。因此，在以基準采樣脈沖DS1進行采樣時所獲取 的電位低于在以峰值采樣脈沖DS2進行采樣時所獲取的電位的情況下，由 此獲取的差分具有反方向，結果信號變化差分值ASd輸出為零電平。在本 優選實施例中，基準采樣脈沖DS1的相位早于峰值采樣脈沖DS2的相位， 故在顯示信號波形上升的時段，信號變化差分值△ Sd輸出為零電平。
如所述的，在模擬成像信號Sa的波形中，在重置時段T1信號波形的下 降部分以及在信號時段T3信號波形的下降部分形成信號變化差分值△ Sd的 波狀山部分。下文將山部分稱為大差分顯著部分A。當在基準時段T2和信 號時段T3信號變化差分值的電壓示出其峰值或在時段T2和T3信號波形處 于示出為上升的部分時，形成差分波形的變動小的穩定部分。在下文中將該部分稱為小差分穩定部分B。
為了觀測大差分顯著部分A和小差分穩定部分B的相位區域，執行步
驟S1。因此，為信號變化差分值ASd設置閾值以便提取大差分顯著部分A 和小差分穩定部分B的相位區i或。
接下來，描述對信號變化差分值ASd的閾值的設置。如圖7所示，設置 以下兩個閾值用于識別大差分顯著部分A的閾值Tha和用于識別小差分 穩定部分B的闊值Thb。小差分穩定部分B的區域基于閾值Tha而切換到 大差分顯著部分A的區域。大差分顯著部分A的區域基于閾值Thb而切換 到小差分穩定部分B的區域。對大差分顯著部分A的區域與小差分穩定部 分B的區域之間的切換的判斷具有滯后特性。相應地，由于噪聲等所生成的 差分值的任何急劇變動(過度變動)被吸收，并且，大差分顯著部分A的 相位區域為兩部分，即在重置時段T1信號波形的下降部分以及在信號時段 T3信號波形的下降部分。圖8和9示出由上述觀測方法獲取的結果。在圖8 中，以分界的方式示出圖5所示的大差分顯著部分A的相位區域和小差分 穩定部分B的相位區域。在圖9中，以分界的方式示出圖6所示的大差分顯 著部分A的相位區域與小差分穩定部分B的相位區域。
然而，在存在多個大差分顯著部分A的情況下，僅靠所述觀測方法很難 標識與在重置時段Tl信號波形的下降部分相對應的大差分顯著部分A和與 在信號時段T3信號波形的下降部分相對應的大差分顯著部分A。進一步， 在存在多個小差分穩定部分B的情況下，不可能識別與基準時段T2相對應 的小差分穩定部分B和與信號時段T3中信號變化差分值電壓示出峰值時相 對應的小差分穩定部分B。因此，提供以下處理。 2)步驟S2:估計在重置時段T1信號波形的下降部分的相位區域
在本步驟中，模擬成像信號波形估計器13估計在重置時段T1信號波形 的下降部分。基于最小值包絡線Sdn上的信號變化差分值ASdn來估計在重 置時段T1信號波形的下降部分(見圖8)。下面給出詳細的描述。
由最小值包絡線Sdn上的信號變化差分值A Sdn生成的差分波形的山部分顯然包括大山和小山，以下說明原因。在讀取OB像素區域的時段，信號
電平必須處于最低電平。然而，當計算最小值包絡線Sdn上的信號變化差分 值ASdn時，信號時段T3為反映信號電平為低的OB像素區域的時段。進 一步，不管被攝物的狀態如何以及是否讀取OB區域，重置時段T1的信號 電平總是不變的。進一步，由于在重置時段T1信號波形基本上都是陡峭的， 所以重置時段T1的信號波形變化差分值ASdn大于任一其它時段。基于上 述方面，在重置時段T1信號波形的下降部分為持續檢測到信號變化差分值 △ Sdn的值很大的時段，而在信號時段T3信號波形的下降部分為持續檢測 到信號變化差分值ASdn的值很小的時段。當OB像素區域的信號電平遠低 于期望電平時，信號電平沒有達到用于識別大差分顯著部分A的閾值Tha， 即使在這樣的情況下，也可能存在至少一個大差分顯著部分A。
基于以上描述，實施如下估計。在存在兩個大差分顯著部分A的情況下， 山部分顯然比其它大差分顯著部分A更高的大差分顯著部分A的相位區域 被估計為與在重置時段T1信號波形的下降部分相對應的相位區域。在僅存 在一個大差分顯著部分A的情況下，該大差分顯著部分A的相位區域-波估 計為與在重置時段T1信號波形的下降部分相對應的相位區域。 3)步驟S3:估計在信號時段T3信號波形的下降部分的相位區域
在本步驟中，模擬成像信號波形估計器13估計在信號時段T3信號波形 的下降部分。參見圖9,描述對在信號時段T3信號波形的下降部分的相位 區域的估計，圖9示出模擬成像信號Sa的最大值包絡線上的信號變化差分 值A Sdx,其中在模擬成像信號Sa中，重置時段Tl和信號時段T3之間的 信號變化相當大。在對在信號時段T3信號波形的下降部分的相位區域進行 估計的時間點，已經確定在重置時段T1信號波形的下降部分的相位區域。 因此，在信號時段T3信號波形的下降部分被估計為大差分顯著部分A的相 位區域，該相位區域與重置時段Tl中的大差分顯著部分A的相位區域不同。 上述描述沒有參見圖8,因為在信號時段T3中可能沒有大差分部分A。 4 )步驟S4:估計基準時段T2的相位區域在本步驟中，模擬成像信號波形估計器13執行關于基準時段T2的估計。
基于最大值包絡線Sdx上的信號變化差分值ASdx (見圖9)，以與關于信 號時段T3的估計類似的方式執行關于基準時段T2的估計。以下給出詳細描述。
基準電壓在基準時段T2中示出，其中不存在波形振幅。因此，在圖9 中，基準時段T2對應于信號變化差分值△ Sd為零電平的小差分穩定部分B 的相位區域。此時，已經確定重置時段Tl的信號波形下降部分的相位區域 和信號時段T3的信號波形下降部分的相位區域。因此，基準時段T2對應 于小差分穩定部分B的相位區域，該小差分穩定部分B的相位區域位于(與 重置時段T1的信號波形下降部分相對應的)大差分顯著部分A的相位區域 和(與信號時段T3中的信號波形下降部分相對應的)大差分顯著部分A的 相位區域之間。
5)步驟S5:設置基準采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2的最優相位
在本步驟中，時序調整器14調整基準采樣脈沖DS1的相位和峰值采樣 脈沖DS2的相位。如先前所述，對基準采樣脈沖DS1進4亍期望的相位調整 以便基準采樣脈沖DS1的上升沿盡可能與基準時段T2的中點重合。因此， 對基準采樣脈沖DS1進行相位調整，以便基準釆樣脈沖DS1的上升部分盡 可能與基準時段的估計中所估計的基準時段T2中的相位區域中點重合。更 具體地說，對基準采樣脈沖DS1的相位進4于調整，以便基準采辨.脈沖DS1 的上升沿盡可能與基準時段T2的中點重合。
如先前所述，對峰值采樣脈沖DS2進行期望的相位調整，以便峰值采樣 脈沖DS2的上升沿盡可能與在信號時段T3信號變化差分值的電壓示出其峰 值的時間點重合。因此，對峰值采樣脈沖DS2進行相位調整，以便峰值采 樣脈沖DS2的上升沿盡可能與在基準時段的估計中估計出的信號時段T3中 的相位區域中點重合。更具體地說，對峰值采樣脈沖DS2進行相位調整， 以便峰值采樣脈沖DS2的上升沿盡可能與，信號時段T3中的下降部分和緊 跟其后的小差分穩定部分B之間的邊界重合。在信號時段T3中，模擬成像信號Sa在急劇下降之后，在信號變化差分 值的電壓示出其峰值時，示出相對平緩的波形。然后，波形再次急劇上升， 接著轉換到重置時段T1。
如前所述，基于在信號上升期間無差分生成的假設，輸出步驟S1中所 觀測的模擬成像信號Sa。因此，在圖9示出的波形中，信號時段T3中，在 示出下降部分的大差分顯著部分A的相位區域之后的小差分穩定部分B的 相位區域包括信號變化差分值的電壓示出其峰值的時段和信號上升以轉換 到重置時段Tl的時段。
基于在信號時段T3中，存在下降之后信號變化差分值的電壓示出其峰 值的時段的事實，在本優選實施例中，省略了對信號變化差分值的電壓示出 其峰值的時段與信號上升以從峰值時段轉換到下一個重置時段Tl的時段之 間的分界線的估計，因此處理速度提高。代替該估計，可以對從與信號時段 T3內信號波形下降部分相對應的大差分顯著部分A的相位區域切換到小差 分穩定部分B的相位區域的分界線進行估計，并且對峰值采樣脈沖DS2進 行相位調整，以便峰值采樣脈沖DS2的上升發生在所估計的分界線處。
根據到目前為止描述的方法，可以對基準采樣脈沖DS1的相位以及峰值 采樣脈沖DS2的相位進行自動調整。因此，在成像元件2的特性由于成像 元件2本身更換或某些外在因素(溫度、隨時間惡化等)而變化的情況下， 從時序發生成器6輸出的基準采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2的相位可 以通過自動調整而保持高精度。
進一步，用信號變化差分值ASd代替模擬成像信號Sa，并估計模擬成 像信號Sa的波形，然后基于估計出的模擬成像信號Sa的波形來計算基準采 樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2的最優相位。因此，以與在通過諸如示波 器之類的測量儀器來觀測模擬成像信號Sa時調整相位的方法相似的方式對 相位進行調整。相應地，可以直觀地調整脈沖的相位，這不需要單獨調整脈 沖各自的相位的步驟，從而可以以更快的速度執行相位調整。
在相位調整過程中，脈沖相位的移位和最優相位的4企測這種簡單的處理，可以由硬件獨自實現，從而可以以更快的速度執行相位調整。 進一步，硬件電路可以構成信號變化差分值檢測器11、信號變化差分值存 儲器12、模擬成像信號波形估計器13和時序調整器14，或者這些部件可以 由微計算機中的軟件來實現。除了軟件和硬件構造外，不用說，到目前為止 所描述的本優選實施例僅僅是示例，并且除了以下描述的主要修改示例外的 各種修改也是可以接受的。
優選實施例2
圖10為示出根據本發明優選實施例2的相位調整操作的流程圖。本優 選實施例的特征在于更精確地設置了峰值采樣脈沖DS2的最優相位。在本 優選實施例中，提供了以下步驟在基準時段T2對相位區域進行估計之后 再次觀測模擬成像信號Sa的步驟，以及當信號變化差分值的電壓在信號時 段T3示出其峰值時對相位區域進行估計的步驟。
在本發明優選實施例1的峰值采樣脈沖DS2的相位調整過程中，為了提 高處理速度，當決定了峰值采樣脈沖DS2的最優相位時，峰值采樣脈沖DS2 的上升部分位于大差分顯著部分A (對應于信號時段T3的信號波形下降部 分)的相位區域向小差分穩定部分B的相位區域切換的分界線處。
然而，調整之后，由于峰值采樣脈沖DS2中的延遲調整室的溫度會根據 環境的變化而可變，所以峰值采樣脈沖DS2的采樣位置可能是可變的。因 此，當信號變化差分值的電壓示出其峰值時，峰值采樣脈沖DS2并不總是 在上升。
為了更精確地設置脈沖DS2的最優相位，優選的是使調整脈沖DS2的 相位所處的位置具有一些余量，以便在信號電壓示出其峰值時脈沖DS2可 以被釆樣，而不考慮采樣位置的特定量的偏差。通過這樣做，在最優相位被 設置為相位調整位置具有余量的情況下，峰值采樣脈沖DS2的上升與在信 號電壓示出其峰值時的波形中心重合。
基于上述方面，將基準采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2的相位在時 間上反轉。更具體地說，在步驟S25中，為了以類似于估計基準時段T2的相位區域的方式計算信號時段T3信號電壓峰值時段的相位區域，在基準采
樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖的相位間隔固定的狀態下，基準釆樣脈沖DS1 的相位或峰值采樣脈沖DS2的相位分別從對方的相位開始移位。此時，基 準采樣脈沖DS1的相位滯后于峰值采樣脈沖DS2的相位。然后，觀測才莫擬 成像信號Sa,以便檢測其波形的上升。此時，為了提高處理速度，對相移 時段進行如下設置。相移時段為從大差分顯著部分A (對應于信號時段T3 內信號波形下降部分)的相位區域向小差分穩定部分B的相位區域切換的分 界線到信號時段T3內信號變化差分值達到用于識別大差分顯著部分A的閾 值Tha的時間點的時段。
圖11以時間順序示出在處理進行到步驟S25的時間點，最大值包絡線 Sck上的信號變化差分值ASdx (存儲在信號變化差分值存儲器12中)與模 擬成像信號(圖像信號)的比較結果。圖11中，以分界的方式示出大差分 顯著部分A的相位區域和小差分穩定部分B的相位區域。如圖11所-假設的， 小差分穩定區域B的相位區域出現在大差分顯著部分A (對應于信號時段 T3的信號波形下降部分)的相位區域之后，大差分顯著部分A的相位區域 又出現在所述小差分穩定區域B的相位區域之后。
在步驟S26中，根據信號時段T3中信號變化差分值的電壓示出其峰值 時進行的估計進行以下估計。估計位于大差分顯著部分A(對應于信號時段 T3內信號波形下降部分)的相位區域和其后的大差分顯著部分A的相位區 域之間的小差分穩定區域B的相位區域對應于信號時段T 3中信號變化差分 值的電壓示出其峰值的相位區域。
下面描述步驟S27中的處理。當調整基準采樣脈沖DS1的最優相位時， 對基準采樣脈沖DS1進行相位調整，以便基準采樣脈沖DS1的上升指向基 準時段T2內的相位區域的中心相位，其中基準時段T2內的相位區域是基 于對基準時段T2的估計而確定的。當對峰值釆樣脈沖DS2的最優相位進行 調整時，對峰值采樣脈沖DS2進行相位調整，以便峰值采樣脈沖DS2的上 升沿指向信號時段T3內中信號變化差分值的電壓示出其峰值時的相位區域的中心相位。在優選實施例2中，相位調整得到控制，雖然調整速度慢了下 來，卻可以改進調整精度。
1"尤選實施例3
在優選實施例1中，在觀測模擬成像信號Sa時，每當讀取全部成像元 件2的有效像素區域和OB像素區域時，對相位進行調整。然而，基于多條 線將有效像素區域中的所有區域和OB像素區域劃分成多個區域，每當讀取 各個分區時相位被移位，結果可以減少觀測模擬成像信號Sa所需的時間量。
更具體地說，如圖12所示，在DSP20中提供用于對線的數目進行計數 的線計數器15。當線計數器15對預先定義的讀線L進行計數時，信號變化 差分值檢測器11接收計數結果，并重置最大值包絡線Sdx上的信號變化差 分值ASdx和最小值包絡線Sdn上的信號變化差分值ASdn。接收計數結果 的信號變化差分值存儲器12存儲信號變化差分值ASdx和信號變化差分值 ASdn。接收計數結果的時序調整器14對下一個基準采樣脈沖DS1和峰值 采樣脈沖DS2的相位進行移位。然后，開始獲取下一個相位的波形信息。
相應地，減少了觀測模擬成像信號Sa的時間量，從而減少了相位調整 時間。用于相位調整的兩個采樣脈沖通常是基準采樣脈沖DS1和峰值采樣 脈沖DS2的組合；然而，并不必然局限于此。
目前為止所描述的優選實施例僅僅是示例，不用說，可以在本發明的計 劃保護范圍內做出各種修改。
雖然已經描述了目前所認為的本發明優選實施例，不過應當理解，可以 對所述優選實施例做出各種修改，并且意在由所附的權利要求覆蓋所有這些 修改，并且所有這些修改均落入本發明的真實精神和保護范圍。
權利要求
1. 一種相位調整裝置，用于基于針對成像元件的各像素將從所述成像元件輸出的模擬成像信號轉換為數字值時獲取的數字成像信號，來調整用于成像所述模擬成像信號的成像脈沖的相位，所述相位調整裝置包括信號變化差分值檢測器，用于對在針對各像素利用兩個相位調整采樣脈沖將所述模擬成像信號轉換為所述數字值時獲取的兩個數字信號之間的信號變化差分值進行檢測；模擬成像信號波形估計器，用于基于所述信號變化差分值來估計所述模擬成像信號的波形；以及時序調整器，用于基于由所述模擬成像信號波形估計器估計的所述模擬成像信號的波形來計算所述成像脈沖的最優相位。
2、 根據權利要求1所述的相位調整裝置，進一步包括信號變化差分值存儲 器，所述信號變化差分值存儲器用于存儲由所述信號變化差分值檢測器檢測的 針對各像素的所述信號變化差分值，其中所述模擬成像信號波形估計器從所述信號變化差分值存儲器中讀取所述信 號變化差分值，并估計所述模擬成像信號的所述波形。
3、 根據權利要求1所述的相位調整裝置，其中所述時序調整器在所述兩個相位調整采樣脈沖的相位間隔固定的狀態下對 所述兩個相位調整采樣脈沖的釆樣相位進行移位時，計算所述最優相位。
4、 根據權利要求1所述的相位調整裝置，其中所述時序調整器將兩個所述成像脈沖用作所述相位調整采樣脈沖，并在對 所述兩個成像脈沖進行相移的狀態下使用所述兩個成像脈沖。
5、 根據權利要求4所述的相位調整裝置，其中被所述時序調整器用作所述相位調整采樣脈沖的所述兩個成像脈沖為用 于對所述模擬成像信號的電平進行檢測的峰值采樣脈沖，和用于在所述模擬成 像信號受到相關雙重采樣時對用作基準電平的信號電平進行檢測的基準采樣脈沖。
6、 根據權利要求1所述的相位調整裝置，其中所述信號變化差分值檢測器持續地對所述相位調整采樣脈沖的相位進行移 位，并針對各所述移位后的相位檢測所述模擬成像信號的最大值包絡線上的第 一信號變化差分值和所述模擬成像信號的最小值包絡線上的第二信號變化差分值。
7、 根據權利要求6所述的相位調整裝置，其中所述模擬成像信號波形估計器基于所述第一信號變化差分值和第二信號變 化差分值，估計所述模擬成像信號在重置時段的第一下降部分、所述模擬成像 信號的基準時段部分以及所述模擬成像信號在信號時段的第二下降部分。
8、 根據權利要求1所述的相位調整裝置，其中所述信號變化差分值檢測器利用包含從OB區域獲取的模擬成像信號的模 擬成像信號作為所述模擬成像信號，來檢測所述信號變化差分值。
9、 根據權利要求6所述的相位調整裝置，其中所述模擬成像信號波形估計器針對各相位從所述第一信號變化差分值的第 一分布區域抽取第一大差分顯著部分和第一小差分穩定部分，所述第一大差分 顯著部分的值大于所述第一分布區域其它區段的值，所述第一小差分穩定部分 的值小于所述第一分布區域其它區段的值；所述模擬成像信號波形估計器進一 步針對各相位從所述第二信號變化差分值的第二分布區域抽取第二大差分顯著 部分和第二小差分穩定部分，所述第二大差分顯著部分的值大于所述第二分布區域其它區段的值，所述第二小差分穩定部分的值小于所述第二分布區域其它 區段的值，并且所述模擬成像信號波形估計器估計所述第一大差分顯著部分和所述第二大 差分顯著部分為所述模擬成像信號在重置時段的下降相位區域和所述模擬成像 信號在信號時段的下降相位區域，并且估計第一小差分穩定部分和第二小差分 穩定部分為所述模擬成像信號在基準時段的相位區域。
10、 根據權利要求9所述的相位調整裝置，其中所述模擬成像信號波形估計器設置第 一 閾值和第二閾值作為用于抽取所述 第一大差分顯著部分和第二大差分顯著部分以及所述第一小差分穩定部分和第 二小差分穩定部分的閾值，以便用于抽取所述第一大差分顯著部分和第二大差 分顯著部分以及所述第一小差分穩定部分和第二小差分穩定部分的準則可以具 有滯后特性，所述第一分布區域其它區段的值和第二分布區域其它區段的值小 于所述第一大差分顯著部分的值和第二大差分顯著部分的值，所述第一閾值用 于將所述第一大差分顯著部分和第二大差分顯著部分與所述第一分布區域其它區段和第二分布區域其它區段區分出來；所述第一分布區域其它區段的值和第 二分布區域其它區段的值大于所述第一小差分穩定部分的值和第二小差分穩定 部分的值，小于所述第一閾值的所述第二閾值用于將所述第一小差分穩定部分 和第二小差分穩定部分與所述第 一分布區域其它區段和第二分布區域其它區段 區分出來。
11、 根據權利要求7所述的相位調整裝置，其中所述模擬成像信號波形估計器通過在時間上反轉所述相位調整采樣脈沖的 相位來進一步估計在所述信號時段的上升部分，并且所述時序調整器基于所述第二下降部分和所述上升部分來計算所述最優相位。
12、 根據權利要求1所述的相位調整裝置，進一步包括線計數器，其中 所述線計算器以多條線為單位向所述信號變化差分值檢測器傳達關于信號變化差分值的檢測目標的指令。
13、 一種數碼相機，包括 成像元件，用于輸出模擬成像信號；相關雙重采樣單元，用于針對各像素對所述模擬成像信號執行相關雙重采 樣并決定所述成像元件的信號電平；自動增益控制器，用于調整針對各像素所述信號電平由所述相關雙重采樣 單元決定的所述模擬成像信號的幅度；AD轉換器，用于從針對各像素所述信號電平由所述相關雙重采樣單元決定并且所述幅度由所述自動增益控制器調整的所述模擬成像信號生成數字成像信號；時序發生器，用于生成用于成像所述模擬成像信號的成像脈沖；以及 根據權利要求1所述的相位調整裝置，用于基于所述數字成像信號來調整 所述成像脈沖的相位。
14. 一種相位調整方法，用于調整用于對從成像元件輸出的模擬成像信號 的峰值信號電平進行檢測的峰值采樣脈沖的相位，并調整用于對用作對所述模 擬成像信號執行相關雙重采樣的基準電平的信號電平進行檢測的基準采樣脈沖 的相位，該方法包括以下步驟在所述峰值采樣脈沖和基準采樣脈沖的相位間隔固定的狀態下，對所述峰 值采樣脈沖和基準采樣脈沖的采樣相位進行移位時，通過對針對所述成像元件 的各像素的所述模擬成像信號進行采樣而獲取數字成像信號；計算所述數字成像信號的信號變化差分值；在所述數字成像信號的相位中抽取所述信號變化差分值小于其它區段的值 的相位區域以及在所述相位中抽取所述信號變化差分值大于其它區段的值的相 位區i或；基于所述抽取的結果來估計所述模擬成像信號的波形；以及 基于所估計的所述模擬成像信號的波形來設置所述峰值采樣脈沖的最優相 位和所述基準采樣脈沖的最優相位。
15.一種相位調整方法，用于調整用于對從成像元件輸出的模擬成像信號 的峰值信號電平進行檢測的峰值采樣脈沖的相位和用于對用作對模擬成像信號 執行相關雙重采樣的基準電平的信號電平進行檢測的基準采樣脈沖的相位，該 方法包括以下步驟在所述峰值采樣脈沖和基準采樣脈沖的相位間隔固定的狀態下，對所述峰 值采樣脈沖和基準采樣脈沖的采樣相位進行移位時，通過對針對所述成像元件 的各像素的所述模擬成像信號進行釆樣而獲取數字成像信號；計算所述數字成像信號的信號變化差分值；每當所述相位改變時，計算所述信號變化差分值的最大值包絡線和所述信號變化差分值的最小值包絡線；從所述最大值包絡線上的信號變化差分值的第一分布區域抽取值大于所述 第一分布區域其它部分的值的第一大差分顯著部分以及值小于所述第一分布區 域其它部分的值的第 一 小差分穩定部分，所述模擬成像信號波形估計器進一 步 從所述最小值包絡線上的信號變化差分值的第二分布區域抽取值大于所述第二 分布區域其它區段的值的第二大差分顯著部分以及值小于所述第二分布區域其 它區段的值的第二小差分穩定部分；基于所述第 一大差分顯著部分和第二大差分顯著部分來估計所述^^擬成像 信號在重置時段的第一下降部分；基于所述第一大差分顯著部分和第二大差分顯著部分來估計不同于所述第一下降部分的所述模擬成像信號在信號時段的第二下降部分；估計所述模擬成像信號在基準時段的位于所述第一下降部分與第二下降部分之間的所述第 一 小差分穩定部分和第二小差分穩定部分；調整所述基準采樣脈沖的相位，使得所述基準采樣脈沖的上升沿盡可能與 所述基準時段的中點重合；以及調整所述峰值采樣脈沖的相位，使得所述峰值采樣脈沖的上升沿盡可能與 一分界線重合，所述分界線為所述第二下降部分與在位置上緊跟其后的所述第 一小差分穩定部分及第二小差分穩定部分之間的分界線。
16、 一種相位調整方法，用于調整用于對從成像元件輸出的模擬成像信號 的峰值信號電平進行檢測的峰值采樣脈沖的相位，并調整用于對用作對所述模的相位，該方法包括以下步驟在所述峰值采樣脈沖和基準采樣脈沖的相位間隔固定的狀態下，對所述峰 值采樣脈沖和基準采樣脈沖的采樣相位進行移位時，通過對針對所述成像元件 的各像素的所述模擬成像信號進行采樣而獲取數字成像信號；計算第 一數字成像信號的第 一信號變化差分值的步驟；每當所述相位改變時，計算所述第一信號變化差分值的第一最大值包絡線 和所述第一信號變化差分值的第一最小值包絡線；從所述第一最大值包絡線上的所述第一信號變化差分值的第一分布區域抽 取值大于所述第一分布區域其它部分的值的第一大差分顯著部分以及值小于所 述第一分布區域其它部分的值的第一小差分穩定部分，所述模擬成像信號波形 估計器進一步從所述第一最小值包絡線上的第一信號變化差分值的第二分布區 域抽取值大于所述第二分布區域其它區段的值的第二大差分顯著部分以及值小于所述第二分布區域其它區段的值的第二小差分穩定部分；基于所述第一大差分顯著部分和第二大差分顯著部分來估計所述模擬成像 信號在重置時段的第 一下降區域；基于所述第一大差分顯著部分和第二大差分顯著部分來估計不同于所述第一下降部分的所述模擬成像信號在信號時段的第二下降部分；估計所述模擬成像信號在基準時段的位于所述第一下降部分與第二下降部分之間的所述第 一小差分穩定部分；在所述基準采樣脈沖和峰值采樣脈沖的相位關系在時間上反轉且然后所述 基準采樣脈沖的和峰值采樣脈沖的相位間隔固定的狀態下，對所述峰值采樣脈 沖和基準采樣脈沖的采樣相位進行移位時，通過針對所述成像元件的各像素對 所述模擬成像信號進行采樣而獲取第二數字成像信號；計算第二數字成像信號的第二信號變化差分值；計算所述第二信號變化差分值的第二最大值包絡線；從所述第二信號變化差分值的第三分布區域抽取值大于所述第三分布區域 其它區段的值的第三大差分顯著部分以及值小于所述第三分布區域其它區段的 值的第三小差分穩定部分；估計在所述信號時段中像素電壓示出其峰值的時段的位于所述第三大差分 顯著部分與隨后的所述第三大差分顯著部分之間的所述第三小差分穩定部分；調整所述基準采樣脈沖的相位，使得所述基準采樣脈沖的上升沿盡可能與 所述基準時段的中點重合；以及調整所述峰值采樣脈沖的相位，使得所述峰值采樣脈沖的上升沿盡可能與 所述像素電壓峰值時段的中點重合。
全文摘要
信號變化差分值檢測器檢測兩個數字信號之間信號變化差分值，所述兩個數字信號是在使用兩個相位調整采樣脈沖針對各像素將模擬成像信號轉換為數字值時獲取的。模擬成像信號波形估計器基于信號變化差分值估計模擬成像信號的波形。時間調整器基于由模擬成像信號波形估計器估計的模擬成像信號計算成像脈沖的最優相位。
文檔編號H04N5/232GK101304492SQ20081009703
公開日2008年11月12日 申請日期2008年5月8日 優先權日2007年5月8日
發明者高田伸一 申請人:松下電器產業株式會社