專利名稱：攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括圖像傳感器的攝像裝置。
背景技術(shù)：
近來，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementarymetal-oxide-semiconductor, CMOS)圖像傳感器經(jīng)常被用于數(shù)字單反照相機(jī)以及攝像機(jī)。這些CMOS圖像傳感器需要有更 多的像素、更快的成像速度以及更高的IS0(高感光度)。具有如此多像素的CMOS傳感器 在拍攝高清晰度靜止圖像方面非常有效。近來，像素?cái)?shù)已經(jīng)超過了一千萬。另一方面，拍攝 運(yùn)動(dòng)圖像所需的像素?cái)?shù)少于拍攝靜止圖像所需的像素?cái)?shù)，并且對(duì)于普通運(yùn)動(dòng)圖像，所需的 像素?cái)?shù)約為30萬。即使對(duì)于支持全高清(HD)標(biāo)準(zhǔn)的高清的運(yùn)動(dòng)圖像，該數(shù)目也只是約兩 百萬像素。此外，幀頻約為30幀/秒或60幀/秒。
當(dāng)使用設(shè)計(jì)為拍攝靜止圖像的具有很多像素的CMOS傳感器來拍攝運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)， 從像素?cái)?shù)以及幀頻的觀點(diǎn)來看，一般進(jìn)行像素稀疏(thinning)處理或像素加法處理。此 夕卜，為高速讀取像素信號(hào)，還采用通過進(jìn)行跳躍讀取來僅讀取要使用區(qū)域的圖像的方法。一 般地，以3: 2的寬高比來構(gòu)成CMOS傳感器的成像平面。然而，由于高清的寬高比為16: 9， 因此在高清運(yùn)動(dòng)圖像模式下，不使用傳感器的頂部以及底部。所以，如果在跳過不使用的區(qū) 域的情況下讀取像素信號(hào)，則可以縮短讀取時(shí)間。
此外，如日本專利特開第2009-17517號(hào)公報(bào)所討論，例如，還存在如下攝像裝置， 該攝像裝置包括通過在成像畫面的任意位置處切割圖像、來在不降低分辨率的情況下進(jìn)行 放大顯示的模式。在這種情況下，能夠通過只跳躍讀取任意區(qū)域中的像素信號(hào)，而不是讀取 圖像傳感器中的所有像素的像素信號(hào)，來進(jìn)行30幀/秒的高速顯示。
通常，為獲得用作信號(hào)電平基準(zhǔn)的信號(hào)(黑基準(zhǔn)信號(hào))，圖像傳感器包括由多個(gè)對(duì) 光無反應(yīng)的遮蔽的光學(xué)黑色像素(0B像素)形成的光學(xué)黑色區(qū)域(0B區(qū)域)。在有效像素 區(qū)域左側(cè)設(shè)置有HOB區(qū)域，并且在有效像素區(qū)域的上部設(shè)置有VOB區(qū)域?；谕ㄟ^將OB像 素的輸出信號(hào)鉗位(Clamp)在預(yù)定的電平而在光學(xué)黑色區(qū)域中獲得的信號(hào)電平，來進(jìn)行有 效像素信號(hào)的計(jì)算處理。具體地，能夠校正長時(shí)間曝光導(dǎo)致的暗電流和暗時(shí)信號(hào)的垂直方 向的陰影。
現(xiàn)在將描述將OB像素輸出鉗位在預(yù)定電平的操作。例如在日本專利特開第 2008-41776號(hào)公報(bào)中討論這樣的操作。首先，在監(jiān)控VOB區(qū)域的信號(hào)輸出的同時(shí)，通過以 大的增益提供反饋以使輸出信號(hào)快速到達(dá)預(yù)定目標(biāo)電平來進(jìn)行鉗位操作(高速鉗位)。然 后，當(dāng)已鉗位到目標(biāo)電平時(shí)，監(jiān)控區(qū)域移動(dòng)到HOB區(qū)域，并且通過以小的增益提供反饋以使 HOB區(qū)域的輸出信號(hào)緩慢到達(dá)預(yù)定目標(biāo)電平來繼續(xù)鉗位操作(低速鉗位)。由此，可以通過 對(duì)HOB區(qū)域進(jìn)行低速鉗位來校正垂直方向的陰影。
然而，當(dāng)如上所述進(jìn)行跳躍讀取的驅(qū)動(dòng)時(shí)，如果垂直方向陰影較大，則在跳躍前后 的邊界上產(chǎn)生偏移落差(offset step)。如果不考慮偏移落差而進(jìn)行低速鉗位，則可能無法 及時(shí)進(jìn)行到預(yù)定電平的鉗位操作，從而在畫面上部可能殘留未完成的校正。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種能夠校正由跳躍讀取產(chǎn)生的落差的攝像裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種攝像裝置，所述攝像裝置包括:圖像傳感器，在該圖 像傳感器中，按二維矩陣布置有各自輸出基于通過光電轉(zhuǎn)換生成的電荷的信號(hào)的多個(gè)像 素，所述圖像傳感器包括光圈像素區(qū)域、在所述光圈像素區(qū)域的上部設(shè)置的第一遮光區(qū)域 以及與所述光圈像素區(qū)域中的各行相對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二遮光區(qū)域；讀取單元，其針對(duì)各行從 所述圖像傳感器讀取圖像信號(hào)；選擇單元，其選擇所述圖像傳感器的讀取行；校正單元，其 基于從當(dāng)前讀取行的第二遮光區(qū)域讀取的黑電平基準(zhǔn)信號(hào)、以及從第一遮光區(qū)域或所述當(dāng) 前讀取行之前的讀取行的第二遮光區(qū)域讀取的黑電平基準(zhǔn)信號(hào)，針對(duì)各行校正從所述光圈 像素區(qū)域讀取的圖像信號(hào)的黑電平；以及控制單元，其在所述圖像傳感器的讀取行由所述 選擇單元非連續(xù)選擇的情況下，進(jìn)行控制以使所述校正單元在考慮從非連續(xù)讀取行的所述 光圈像素區(qū)域中讀取的圖像信號(hào)中發(fā)生的信號(hào)電平的落差量的情況下、校正從所述光圈像 素區(qū)域讀取的圖像信號(hào)的黑電平。
基于以上配置，能夠合適地校正跳躍讀取前后的落差量，并且能夠獲得圖像的垂 直方向的陰影落差被抑制的合適的圖像。
通過以下對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述(參照附圖)，本發(fā)明的其他特征將變得清λ.Μ/E.ο


被并入說明書并構(gòu)成說明書的一部分的附圖，例示了本發(fā)明的示例性實(shí)施例、特 征及方面，并且與文字描述一起用來說明本發(fā)明的原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的固體攝像裝置的整體框圖。
圖2是例示固體攝像裝置中的像素區(qū)域的配置示例。
圖3是CMOS圖像傳感器中的像素單位(一個(gè)像素)的電路圖。
圖4是例示整個(gè)CMOS圖像傳感器的配置示例的框圖。
圖5例示了讀出電路。
圖6是固體攝像裝置的驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖。
圖7A和圖7B是跳躍讀取攝像模式的操作示意圖。
圖8是基于AFE的偏移鉗位的框圖。
圖9是例示第一示例性實(shí)施例的流程圖。
圖10例示了根據(jù)傳統(tǒng)方法的各行的OB鉗位結(jié)果。
圖11例示了根據(jù)傳統(tǒng)方法的OB鉗位之后的垂直陰影。
圖12例示了根據(jù)第一示例性實(shí)施例的各行的OB鉗位結(jié)果。
圖13例示了根據(jù)第一示例性實(shí)施例的OB鉗位之后的垂直陰影。
圖14例示了根據(jù)第二示例性實(shí)施例的落差量的表格。
具體實(shí)施方式
下面，將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各個(gè)示例性實(shí)施例、特征及方面。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的固體攝像裝置的整體框圖。在圖1中， CMOS圖像傳感器101將通過成像透鏡(未示出)形成的被攝體圖像轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)，并輸 出圖像信號(hào)。模擬前端(AFE) 102是進(jìn)行從圖像傳感器輸出的圖像信號(hào)的放大以及黑電平 調(diào)整(0B鉗位)的信號(hào)處理電路。AFE 102從定時(shí)生成電路110接收OB鉗位定時(shí)以及OB 鉗位目標(biāo)電平，并基于接收的信息進(jìn)行圖像信號(hào)處理。此外，AFE 102將處理后的模擬圖像 信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)。數(shù)字前端(DFE) 103對(duì)由AFE 102轉(zhuǎn)換的各像素進(jìn)行諸如數(shù)字 圖像信號(hào)的校正以及像素重新排布等的數(shù)字處理。此外，DFE 103還可以進(jìn)行OB鉗位。
信息處理裝置105進(jìn)行諸如通過對(duì)從DFE 103輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行顯像而向顯示 電路108輸出圖像的處理，以及經(jīng)由控制電路106在記錄介質(zhì)109上記錄的處理。控制電 路106進(jìn)行諸如從操作單元107接收指令并向定時(shí)生成電路110發(fā)送命令的控制。
緊湊式閃存卡 可被用于記錄介質(zhì)。存儲(chǔ)電路104被用作信息處理裝置105在顯 像階段的工作存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)電路104還被用作當(dāng)持續(xù)進(jìn)行攝像時(shí)進(jìn)行的顯像處理的緩沖存 儲(chǔ)器。操作單元107包括用于啟動(dòng)數(shù)字照相機(jī)的電源開關(guān)以及快門開關(guān)。
快門開關(guān)指示開始諸如測(cè)量及聚焦等攝像準(zhǔn)備操作。此外，快門開關(guān)發(fā)出指令來 開始一系列的攝像操作，以處理通過驅(qū)動(dòng)反光鏡以及快門并對(duì)讀取信號(hào)進(jìn)行讀取而從圖像 傳感器101讀取的信號(hào)。此外，操作單元107還包括用于設(shè)置各種攝像條件(諸如快門速 度以及光圈的曝光條件，以及ISO感光度)的設(shè)置開關(guān)。
圖2例示了固體攝像裝置中的像素區(qū)域的配置示例。如圖2所例示，根據(jù)本示例 性實(shí)施例的固體圖像傳感器包括光圈像素區(qū)域203、水平方向光學(xué)黑色區(qū)域(HOB) 201以及 垂直方向光學(xué)黑色區(qū)域(VOB) 202。光圈像素區(qū)域203積累由入射光生成的電荷并輸出圖像信號(hào)。
HOB 201是鄰接光圈像素區(qū)域203在垂直方向的頭部而設(shè)置的遮光像素區(qū)域。VOB 202是鄰接光圈像素區(qū)域203在水平方向的頭部(在左側(cè))而設(shè)置的遮光像素區(qū)域。光圈 像素區(qū)域203、H0B 201以及VOB 202具有相同的配置，不同的是，對(duì)HOB 201以及VOB 202 進(jìn)行了遮光而未對(duì)光圈像素區(qū)域203進(jìn)行遮光。來自像素的信號(hào)從圖2的左上起被讀取， 如箭頭所指示。
圖3例示了在CMOS圖像傳感器中的像素單位(一個(gè)像素)電路的示例。光電二 極管(ro)301通過接收由成像透鏡形成的光圖像生成并積累電荷。由ro 301積累的電荷 經(jīng)由MOS晶體管構(gòu)成的傳送開關(guān)302傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散(FD)節(jié)點(diǎn)304。電荷在FD節(jié)點(diǎn)304 被轉(zhuǎn)換成電壓，電壓被從源極跟隨放大器305輸出。選擇開關(guān)306將一行的像素輸出統(tǒng)一 輸出到垂直輸出線307。復(fù)位開關(guān)303復(fù)位FD節(jié)點(diǎn)304的電位，以及經(jīng)由傳送開關(guān)302將 PD 301的電位復(fù)位為電位VDD。
圖4是例示整個(gè)CMOS圖像傳感器的配置示例的框圖。在圖4中，垂直移位寄存器 401將諸如行選擇線Pres、Ptx以及Psel的信號(hào)輸出到像素區(qū)域400。像素區(qū)域400包括 多個(gè)像素核Pixel。各像素核Pixel如圖3所示配置。像素信號(hào)分別針對(duì)偶數(shù)列以及奇數(shù) 列輸出到CHl以及CH2的垂直信號(hào)線。電源407連接到各垂直信號(hào)線408。讀出電路402 經(jīng)由η-通道MOS晶體管403向差分放大器405輸出從垂直信號(hào)線408輸入的像素信號(hào)，并 經(jīng)由η-通道MOS晶體管404向差分放大器405輸出噪聲信號(hào)。水平移位寄存器406控制 晶體管403以及404的on (開)/off (關(guān))。差分放大器405輸出像素信號(hào)與噪音信號(hào)之間的差。
用于在第I行中的多個(gè)像素核Pixel的傳送開關(guān)302的門極(gate)，各自共通地 連接到在水平方向上延伸布置的第I行選擇線Ptxl。此外，用于在同一行上的多個(gè)像素核 Pixel的復(fù)位開關(guān)303的門極，各自共通地連接到在水平方向上延伸布置的第2行選擇線 Presl0此外,用于在同一行上的多個(gè)像素核Pixel的選擇開關(guān)306的門極,各自共通地連 接到在水平方向上延伸布置的第3行選擇線Psell。這些第I至第3行選擇線Ptxl，PResl 以及Psell連接到垂直移位寄存器401并被其驅(qū)動(dòng)。對(duì)于圖4例示的剩余行也是如此，各 像素核Pixel的傳送開關(guān)302門極、復(fù)位開關(guān)303門極以及選擇開關(guān)306門極共通地連接 到行選擇線Ptx2至Ptx3、Pres2至Pres3以及Psel2至Psel3。
選擇開關(guān)306的源極連接到在垂直方向上延伸布置的垂直信號(hào)線的Vout端子。在 同一列中布置的其他像素核Pixel的選擇開關(guān)306的源極也連接到垂直信號(hào)線的Vout端 子。垂直信號(hào)線的Vout端子連接到作為負(fù)載單元的恒定電流源407。
圖5是圖4例示的讀出電路402(410)的塊的一列的電路示例。由虛線包圍的部 分的編號(hào)匹配列的編號(hào)。Vout端子連接到各垂直信號(hào)線。
圖6是例示CMOS圖像傳感器的讀取操作示例的時(shí)序圖。在從PD301讀取信號(hào)電 荷之前，復(fù)位開關(guān)303的門極線Presl被設(shè)置為高電平。由此，PD 301以及FD節(jié)點(diǎn)304門 極被復(fù)位為復(fù)位電壓VDD。當(dāng)復(fù)位開關(guān)303的門極線Presl返回低電平時(shí)，鉗位開關(guān)的門 極線PcOr (圖5)被同步設(shè)置為高電平。然后，選擇開關(guān)306的門極線Psell被設(shè)置為高電 平。由此，疊加了復(fù)位噪聲的復(fù)位信號(hào)(噪聲信號(hào))被讀取到垂直信號(hào)線Vout，并且被鉗位 在各列的鉗位電容中。
然后，在鉗位開關(guān)的門極線PcOr返回到低電平之后，噪聲信號(hào)側(cè)傳送開關(guān)的門極 線Pctn被設(shè)置為高電平，并且復(fù)位信號(hào)被存儲(chǔ)在各列中設(shè)置的噪聲存儲(chǔ)電容Ctn中。然后， 在圖像像素側(cè)復(fù)位開關(guān)的門極線Pcts已被設(shè)置為高電平之后，傳送開關(guān)302門極線Ptxl 被設(shè)置為高電平，由此隨著H) 301的信號(hào)電荷被傳送到源極跟隨放大器305的門極，基于 傳送的電荷的電壓信號(hào)被讀取到垂直信號(hào)線Vout。然后，在傳送開關(guān)302門極線Ptxl已經(jīng) 返回到低電平之后，圖像信號(hào)側(cè)傳送開關(guān)的門極線Pcts被設(shè)置為低電平。
由此，來自復(fù)位信號(hào)的變化量(光信號(hào)成分)被讀取到各列中設(shè)置的信號(hào)存儲(chǔ)電 容Cts?；谥敝吝@一點(diǎn)的操作，連接到第I行的像素Pixel的信號(hào)被存儲(chǔ)在連接到各列的 信號(hào)存儲(chǔ)電容Ctn以及Cts中。
接下來，基于從水平移位寄存器406 (409)供應(yīng)的信號(hào)Ph，各列中的水平傳送開關(guān) 門極被依次設(shè)置為高電平。存儲(chǔ)在信號(hào)存儲(chǔ)電容Ctn以及Cts中的電壓信號(hào)被依次讀取到 水平輸出線Chn以及Chs中，經(jīng)過輸出放大器的差分處理，并且依次輸出到輸出端子OUT。 在讀取各列的信號(hào)的期間，水平輸出線Chn以及Chs被復(fù)位開關(guān)復(fù)位到復(fù)位電壓VCHRN以 及 VCHRS。
基于以上操作，連接到第I行的像素核Pixel的讀取完成。然后，基于來自垂直移 位寄存器401的信號(hào)以同樣的方式依次讀取連接到第2以及后續(xù)行的像素核Pixel的信號(hào) 來完成所有像素核Pixel的讀取?？梢酝ㄟ^基于來自垂直移位寄存器401的信號(hào)連接期望 的行來進(jìn)行后述的跳躍讀取。
接下來，將描述根據(jù)圖1至圖6例示的本示例性實(shí)施例的攝像裝置的跳躍讀取操作。圖7A示意性例示了基于由圖1例示的攝像裝置100進(jìn)行的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的跳躍讀取攝像 模式中的操作。
在圖7A中，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示在CMOS圖像傳感器101中的行的位置。將描 述由垂直移位寄存器401選擇的Y = n-th行中的操作的示例。在n-th行中，首先，在時(shí)間 tl至?xí)r間t2期間傳送開關(guān)302以及復(fù)位開關(guān)303被接通，然后進(jìn)行復(fù)位操作以移除在n-th 行H) 301以及FD節(jié)點(diǎn)304中積累的無用電荷。
在時(shí)間t2，傳送開關(guān)302被切斷，并且H) 301積累光電荷的積累操作開始。進(jìn)行 積累操作直至?xí)r間t3。在時(shí)間t3，開始光電荷傳送以及讀取操作?；趫D6例示的時(shí)序圖 進(jìn)行如上所述的操作。
從傳送開始的時(shí)間t3到讀取完成的時(shí)間t4的時(shí)間是讀取時(shí)間。以上是在n-th 行中進(jìn)行的從積累到讀取的一系列操作。n+1-th行的操作被依次驅(qū)動(dòng)，以使n+1-th行的傳 送以及讀取從n-th行的讀取完成的時(shí)間t4開始。
接下來，將描述跳躍讀取。圖7B是例示在S0-th行被讀取后Sl-th行被跳過 時(shí)進(jìn)行的操作順序的放大圖。在so-th行的復(fù)位操作完成后，垂直移位寄存器通過應(yīng)用 PRES(Sl)以及PTX(Sl)來進(jìn)行Sl-th行的復(fù)位操作，然后以與n-th行相同的方式驅(qū)動(dòng)復(fù) 位操作、積累操作、傳送操作以及讀取操作。在S0-th行的讀取完成后開始Sl-th行讀取操 作。后續(xù)行的操作被以相同的方式驅(qū)動(dòng)。由此，通過僅讀取需要的區(qū)域，可以迅速讀取一張 圖像或一幀圖像。
圖8是信號(hào)處理電路(圖1中的AFE 102)的框圖，其例示了 AFE進(jìn)行的偏移鉗 位。來自CMOS圖像傳感器101的輸出信號(hào)被可編程增益放大器(PGA)801放大。在該操作 期間，通過使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)804將由OB鉗位單元803生成的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信 號(hào)來供應(yīng)基準(zhǔn)信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)802將來自PGA 801的輸出信號(hào)從模擬格式轉(zhuǎn)換為 數(shù)字格式，并輸出所得的數(shù)字信號(hào)。
在OB鉗位單元803中，從目標(biāo)電平設(shè)置單元805輸入鉗位目標(biāo)值，并從ADC 802 輸出輸出信號(hào)。此外，OB鉗位單元803在使得上述輸出信號(hào)與目標(biāo)值之間的差變?yōu)镺的方 向上生成基準(zhǔn)信號(hào)，即，使得來自CMOS圖像傳感器的光學(xué)黑色區(qū)域(V0B區(qū)域、HOB區(qū)域)的 輸出信號(hào)通過由預(yù)定增益乘以上述差時(shí)而得到的值來接近鉗位目標(biāo)值的基準(zhǔn)信號(hào)(在下 文中，該值將被稱為“鉗位量”)。
在輸入來自鉗位信號(hào)生成單元806的信號(hào)的同時(shí)進(jìn)行該操作。預(yù)定增益大約為 1/2至1/64。DAC 804將由OB鉗位單元803生成的基準(zhǔn)信號(hào)從數(shù)字格式轉(zhuǎn)換為模擬格式，并 向PGA 801輸出所得的模擬信號(hào)。由此，來確定輸入到PGA 801的信號(hào)的基準(zhǔn)電壓。在ADC 802中，放大后的傳感器信號(hào)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。如上所述，盡管目標(biāo)電平設(shè)置單元805將 OB區(qū)域鉗位目標(biāo)值輸入到OB鉗位單元803中，但是該值可以被任意設(shè)置。
現(xiàn)在將進(jìn)一步詳細(xì)說明HOB鉗位處理。首先，為了與本實(shí)施例比較，將說明傳統(tǒng)的 OB鉗位方法?；谙旅娴牡仁絀確定Y = 1-th行的鉗位量OBC (i)。
OBC (i) = OBC (1-1) +(Darklevel-OB (i)) XFBG (等式 I)
OB (i)是用于1-th行的OB鉗位的、在1-1-th行的鉗位之后的OB像素輸出的平均 值。OBC(1-l)是1-1-th行的鉗位量。Darklevel是基準(zhǔn)黑電平。FBG是HOB鉗位的反饋增 益。此外，使用基于等式I算出的鉗位OBC (i)，基于等式2表示的等式來對(duì)1-th行的光圈區(qū)域中的像素的輸出以及i+1-th行的OB像素的輸出進(jìn)行鉗位。
Signal (鉗位后)=Signal (鉗位前)+OBC (i) (等式 2、
圖10例示了基于等式I以及2處理當(dāng)各行的OB鉗位還未進(jìn)行時(shí)的OB輸出的平 均值(鉗位前OB輸出)以及在基于傳統(tǒng)方法進(jìn)行鉗位后的OB輸出的平均值(鉗位后OB 輸出)的結(jié)果。在圖10中，基準(zhǔn)黑電平Darklevel是500LSB，并且HOB鉗位反饋增益FBG 是1/4( = 0.25)。此外，VOB最后一行的OB鉗位量是+300LSB。
在圖10中，在讀取圖2中例示的VOB區(qū)域202的像素信號(hào)之后，跳過箭頭A的像 素區(qū)域，并讀取虛線包圍的像素區(qū)域B的像素信號(hào)。在圖2中的像素區(qū)域的左側(cè)，例示了在 OB鉗位之前的垂直陰影的狀態(tài)。
當(dāng)在設(shè)置為高ISO感光度(攝像感光度)的狀態(tài)下進(jìn)行攝像時(shí)，如圖2所例示，陰 影可能較大。在這樣較大的垂直陰影狀態(tài)下執(zhí)行垂直跳躍讀取，會(huì)在OB輸出中產(chǎn)生大的落 差。例如，在作為跳過之后的讀取行的Y = SI行中鉗位前OB輸出是450LSB。這與在作為 跳過前的讀取行的Y = SO行中鉗位前OB輸出200LSB相比差為250LSB。
通過基于等式2在Y = SI行上進(jìn)行OB鉗位處理，以300LSB的鉗位量進(jìn)行鉗位， 這使得鉗位后OB輸出為750LSB。在該情況下，如果從Sl-th行開始HOB鉗位，基于等式I 算出的鉗位量如下所示。
OBC(Sl) = 300+(500-750) X0.25 = 237.5
如果基于等式2將計(jì)算出的鉗位量反映到下一行的HOB輸出中，則Y = Sl+1-th 行的鉗位后OB輸出是693.5LSB。此外，計(jì)算下一個(gè)鉗位量為189.1LSB,并且Y = Sl+2-th 行的鉗位后OB輸出是649.1LSB。具體地，即使在Sl+2-th行中，OB輸出也比500LSB的基 準(zhǔn)黑電平要大很多。圖11例示了針對(duì)通過跳躍讀取輸出的圖像、在執(zhí)行OB鉗位之前的垂 直陰影以及在執(zhí)行了 OB鉗位之后的垂直陰影的狀態(tài)。圖11示出如果在跳躍讀取之后也進(jìn) 行一般的OB鉗位，則緊接跳過之后的垂直陰影非常大。
從而，在本實(shí)施例中，當(dāng)ISO感光度(攝像感光度)設(shè)置得比預(yù)定ISO感光度(例 如，ISO 25600)高時(shí)，進(jìn)行控制以校正在垂直跳躍讀取中產(chǎn)生的落差高度。圖9是例示在 根據(jù)第一示例性實(shí)施例的垂直跳躍讀取中的落差校正操作的流程圖。盡管可以基于由圖1 中例示的AFE 102或DFE 103進(jìn)行的控制來執(zhí)行該處理，當(dāng)在本示例性實(shí)施例中將描述由 AFE 102進(jìn)行處理的示例。此外，在讀取圖2中例示的VOB區(qū)域202的像素信號(hào)之后，跳過 箭頭A的像素區(qū)域，并讀取由虛線包圍的像素區(qū)域B的像素信號(hào)。
在圖9中，首先，在步驟S901中，AFE 102開始從CMOS圖像傳感器101讀取信號(hào)。 從圖像傳感器讀取的信號(hào)被輸入到AFE 102。在從V0B202讀取OB信號(hào)的期間，執(zhí)行VOB鉗 位。特別是，基于通過計(jì)算VOB區(qū)域中的像素的信號(hào)電平以及從定時(shí)生成電路輸出的CLAMP 信號(hào)電平(基準(zhǔn)黑電平)的差并將預(yù)定的反饋增益與該差相乘而獲取的值進(jìn)行鉗位處理。
在步驟S902中，如果在VOB 202中的最后一行(圖7的Y = S0)的讀取完成，則 處理跳過預(yù)定行(Y = Sl)并進(jìn)行讀取。基于由垂直移位寄存器401進(jìn)行的預(yù)定讀取行的 非連續(xù)選擇執(zhí)行該讀取驅(qū)動(dòng)。在該操作期間，計(jì)算VOB 202的最后一行(Y = S0)的像素輸 出的平均值并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
接下來，在步驟S903中，AFE 102計(jì)算已算出的跳躍后的Y = SI行的HOB 201的 像素輸出的平均值X(Sl)與跳躍前的Y = SO行的VOB 202的像素輸出的平均值X (SO)的差，即，AFE 102計(jì)算落差量α。圖12例示了根據(jù)第一示例性實(shí)施例的各行的輸出(鉗位前OB輸出)以及OB鉗位結(jié)果的輸出(鉗位后OB輸出)。作為緊接跳躍之后的讀取行的Y = SI行的鉗位后HOB輸出是750LSB。具體地，當(dāng)計(jì)算作為V0B202最后一行的Y = SO行的500LSB的OB輸出與作為跳過的行的Y = SI行的750LSB的OB輸出之間的差時(shí)，落差量a = -250LSB。接下來，在步驟S904中，基于在步驟S903中算出的落差量α對(duì)Y = Sl行的光圈區(qū)域的像素輸出進(jìn)行偏移校正。通過基于落差量α進(jìn)行偏移校正，1-th行的光圈區(qū)域的像素輸出與i+1-th行的OB像素的像素輸出被表示為等式3。Singal (鉗位后)=Singal (鉗位前)+OBC (i)-a (等式 3)通過在考慮到落差量α的情況下進(jìn)行OB鉗位操作，基于等式3，Y = Sl+1-th行的OB輸出是3456+300-250 = 506.0LSB0然后，在步驟S905中，從Y = Sl+1-th行開始HOB鉗位?；诘仁絀計(jì)算的鉗位量如下所示。0BC(S1+1) = 300+(500-506) X0.25 = 298.5此外，通過基于等式3進(jìn)行OB鉗位處理，Y = Sl+2-th行的鉗位后OB輸出是460+298.5-250 = 508.5LSB。在步驟S906中，重復(fù)類似的操作直至讀取最后一行。圖13例示了在OB鉗位執(zhí)行之前的垂直陰影與在OB鉗位執(zhí)行之后的垂直陰影。從圖13可以看出通過基于在跳躍前后的落差量α進(jìn)行偏移校正，盡管在輸出上有些變化，但緊接跳躍之后的輸出迅速接近基準(zhǔn)黑電平。對(duì)于運(yùn)動(dòng)圖像攝像(實(shí)時(shí)取景模式)，可以通過平均多個(gè)幀的值來更新落差量α。例如，可以通過存儲(chǔ)前面4巾貞(即，a (n-4)、a (n_3)、a (n_2)以及a (n_l))的落差量a的值并計(jì)算n-th幀的落差量α的平均來計(jì)算n-th幀的落差量α。此外，當(dāng)平均前4幀時(shí)，例如，盡管也許沒有足夠的落差量數(shù)據(jù)來平均最早的幾個(gè)幀，但可以如下進(jìn)行處理。第I 幀 a = a (I)第2 幀 a = {a (I)+ a (2)}/2第3 中貞 a = { a (I)+ a (2) + a (3)}/3第4 中貞 a = { a (I)+ a (2) + a (3) + a (4)}/4第5 幀及之后的 n-th 中貞 a = {a (n-4) + a (n_3) + a (n_2) + a (n_l)}/5因此，通過反映跳躍前后的落差量來進(jìn)行OB鉗位處理，能夠獲得垂直陰影落差的發(fā)生得到抑制的合適的圖像。該處理可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)上而非照相機(jī)上進(jìn)行。此外，當(dāng)拍攝運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)，通過計(jì)算數(shù)幀的平均，即使對(duì)具有很多噪聲的高ISO也能合適地獲得落差量α。盡管在本示例性實(shí)施例中省略了詳細(xì)說明，但當(dāng)拍攝運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)，除了非稀疏操作之外，本發(fā)明還能夠被應(yīng)用于在稀疏操作或垂直加法操作中的跳躍讀取。現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例。除獲取落差量α的步驟外，處理與第一示例性實(shí)施例中的處理相同，因此這里將省略對(duì)其的說明。在本示例性實(shí)施例中，例如在從工廠將裝置出貨時(shí)提前獲取落差量a，并將落差量α存儲(chǔ)在攝像裝置的存儲(chǔ)電路104中。在該階段，由于落差量根據(jù)跳躍位置不同，因此針對(duì)在運(yùn)動(dòng)圖像模式以及放大模式中要用的所有跳躍位置檢測(cè)并保持落差量。圖14是落差量的表格。盡管該表格示出了基于跳躍位置以及ISO感光度(攝像感光度)的參數(shù)的各種落差量，但表格并不限于這些參數(shù)。例如，可以使用諸如溫度的各種攝像條件。
替代在圖9中例示的流程圖的步驟S903中的落差量α的計(jì)算，在步驟S904中通 過從圖14中例示的落差量表格獲取對(duì)應(yīng)于攝像條件以及跳躍位置的落差量α來進(jìn)行偏 移校正。因此，通過在攝像裝置的存儲(chǔ)單元中預(yù)先存儲(chǔ)跳躍前后的落差量并通過在拍攝期 間讀取落差量來進(jìn)行校正，也能夠獲得垂直陰影的發(fā)生得到抑制的合適的圖像以及運(yùn)動(dòng)圖像。
現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例。除獲取落差量α的步驟外，處理與 第一示例性實(shí)施例中的處理相同，因此這里將省略對(duì)其的說明。在本示例性實(shí)施例中，例如 當(dāng)從工廠將裝置出貨時(shí)提前獲取考慮跳躍操作的針對(duì)所有行的校正數(shù)據(jù)，并將校正數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)在攝像裝置的存儲(chǔ)電路104中。具體地，在工廠中的制造期間，通過將裝置設(shè)置為包括跳 躍讀取的攝像模式來獲取遮光圖像，從各行的平均值來計(jì)算垂直方向映射，并將映射作為 校正值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。除OB部分外，來自光圈區(qū)域的輸出也可以被用于映射計(jì)算。由于 參數(shù)的數(shù)目越多，越有利于計(jì)算平均值，因此當(dāng)使用光圈區(qū)域時(shí)，能夠計(jì)算出具有較少誤差 的校正值。此外，期望獲得用于各跳躍位置的各個(gè)不同攝像條件的校正值。
此外，在攝像期間，通過讀取基于攝像條件的校正值，在各行上進(jìn)行偏移校正。具 體地，從一個(gè)幀的量的讀取圖像數(shù)據(jù)中針對(duì)各行統(tǒng)一減去校正值。由于讀取校正值考慮到 了跳躍讀取，因此能夠進(jìn)行包括在跳躍前后的落差量的垂直陰影校正。此外，如果也進(jìn)行OB 鉗位，則能夠?qū)崟r(shí)校正由溫度變化等引起的垂直陰影，由此能夠獲得良好的圖像。
其他實(shí)施例
本發(fā)明的各方面還可以通過讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)設(shè)備上的用于執(zhí)行上述實(shí)施 例的功能的程序的系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)(或諸如CPU或MPU的設(shè)備)來實(shí)現(xiàn)，以及通過由 系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)通過例如讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)設(shè)備上的用于執(zhí)行上述實(shí)施例的功 能的程序來執(zhí)行各步驟的方法來實(shí)現(xiàn)。鑒于此，例如經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或者從用作存儲(chǔ)設(shè)備的各種 類型的記錄介質(zhì)(例如計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì))向計(jì)算機(jī)提供程序。
雖然參照示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于所 公開的示例性實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)對(duì)所附權(quán)利要求的范圍給予最寬的解釋，以使其涵蓋所有這些 變型例以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，所述攝像裝置包括:圖像傳感器，在該圖像傳感器中，按二維矩陣布置有各自輸出基于通過光電轉(zhuǎn)換生成 的電荷的信號(hào)的多個(gè)像素，所述圖像傳感器包括光圈像素區(qū)域、在所述光圈像素區(qū)域的上 部設(shè)置的第一遮光區(qū)域以及與所述光圈像素區(qū)域中的各行相對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二遮光區(qū)域；讀取單元，其針對(duì)各行從所述圖像傳感器讀取圖像信號(hào)；選擇單元，其選擇所述圖像傳感器的讀取行；校正單元，其基于從當(dāng)前讀取行的第二遮光區(qū)域讀取的黑電平基準(zhǔn)信號(hào)、以及從第一 遮光區(qū)域或所述當(dāng)前讀取行之前的讀取行的第二遮光區(qū)域讀取的黑電平基準(zhǔn)信號(hào)，針對(duì)各 行校正從所述光圈像素區(qū)域讀取的圖像信號(hào)的黑電平；以及控制單元，其在所述圖像傳感器的讀取行由所述選擇單元非連續(xù)選擇的情況下，進(jìn)行 控制以使所述校正單元在考慮從非連續(xù)讀取行的所述光圈像素區(qū)域中讀取的圖像信號(hào)中 發(fā)生的信號(hào)電平的落差量的情況下、校正從所述光圈像素區(qū)域讀取的圖像信號(hào)的黑電平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，所述控制單元在所述圖像傳感器的讀取行 由所述選擇單元非連續(xù)選擇的情況下，基于所述黑電平基準(zhǔn)信號(hào)計(jì)算從非連續(xù)讀取行的所 述光圈像素區(qū)域讀取的圖像信號(hào)中發(fā)生的信號(hào)電平的落差量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像裝置，其中，所述控制單元使用來自多個(gè)幀的信號(hào)計(jì)算 落差量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，所述攝像裝置還包括:存儲(chǔ)單元，其針對(duì)攝像條件以及跳躍位置預(yù)先存儲(chǔ)落差量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，所述攝像裝置還包括:存儲(chǔ)單元，其針對(duì)包括落差量的各行預(yù)先存儲(chǔ)校正量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，所述攝像裝置還包括:設(shè)置單元，其設(shè)置攝像感光度，其中所述控制單元在由所述設(shè)置單元設(shè)置的攝像感光度高于預(yù)定攝像感光度的情況 下，進(jìn)行控制以使所述校正單元在考慮從非連續(xù)讀取行的所述光圈像素區(qū)域中讀取的圖像 信號(hào)中發(fā)生的信號(hào)電平的落差量的情況下、校正從所述光圈像素區(qū)域讀取的圖像信號(hào)的黑 電平。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝像裝置，其包括具有多個(gè)圖像傳感器的攝像設(shè)備，該攝像裝置被配置為接收入射在攝像設(shè)備上的光線，獲得基于接收的光線的輸出電壓，并生成基于該輸出電壓的圖像。多個(gè)圖像傳感器具有積累并輸出基于入射光生成的電荷的光圈像素區(qū)域以及遮蔽的光學(xué)黑色區(qū)域。攝像設(shè)備進(jìn)行跳躍操作以任意地且非連續(xù)地選擇讀取行。通過進(jìn)行由于跳躍操作而在非連續(xù)讀取期間產(chǎn)生的落差量的偏移校正，能夠校正由跳躍讀取導(dǎo)致的落差。
文檔編號(hào)H04N5/378GK103139494SQ20121052760
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者石井美繪 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社