專(zhuān)利名稱(chēng)：固體攝像裝置、固體攝像元件的控制電路及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)攝像機(jī)或數(shù)碼照相機(jī)等固體攝像裝置的輸出信號(hào)的電平調(diào)整適宜的固體攝像裝置、固體攝像元件的控制電路及控制方法。
背景技術(shù)：
圖1示出了具備CCD固體攝像元件的攝像裝置100的構(gòu)成一例。攝像裝置100構(gòu)成為包括CCD固體攝像元件102、定時(shí)控制電路104、驅(qū)動(dòng)器106、模擬信號(hào)處理電路108、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(A/D轉(zhuǎn)換電路)110、數(shù)字信號(hào)處理電路112及電平調(diào)整控制電路114。
CCD固體攝像元件102為幀傳輸型時(shí)，CCD固體攝像元件102具有攝像部102i、存儲(chǔ)部102s、水平傳輸部102h及輸出部102d。定時(shí)控制電路104接受規(guī)定頻率的時(shí)鐘脈沖及外部控制信號(hào)，生成控制CCD固體攝像元件102的攝像、垂直傳輸、水平傳輸及輸出的控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)被輸入到驅(qū)動(dòng)器106。驅(qū)動(dòng)器106從定時(shí)控制電路104接受控制信號(hào)，以必要的定時(shí)分別對(duì)CCD固體攝像元件102的攝像部102i、存儲(chǔ)部102s、水平傳輸部102h及輸出部102d輸出時(shí)鐘脈沖。
CCD固體攝像元件102接受來(lái)自驅(qū)動(dòng)電路106的時(shí)鐘，進(jìn)行攝像、垂直傳輸、水平傳輸及輸出。在攝像部102i中，矩陣狀配置有受光像素。入射到攝像部102i的光由受光像素進(jìn)行光電變換，并生成信息電荷。在攝像部102i中生成的信息電荷通過(guò)施加垂直傳輸時(shí)鐘i，由攝像部1 02i的垂直移位寄存器傳輸?shù)酱鎯?chǔ)部102s。在圖1所示的幀傳輸型CCD固體攝像元件102中，1幀的信息電荷被保存到存儲(chǔ)部102s的垂直移位寄存器中。其后，通過(guò)施加垂直傳輸時(shí)鐘s，由存儲(chǔ)部102s的垂直移位寄存器將信息電荷一行一行地從存儲(chǔ)部102s傳輸至水平傳輸部102h。而且，通過(guò)施加水平傳輸時(shí)鐘h，由水平傳輸部102h的水平移位寄存器將信息電荷以1像素為單位從水平傳輸部102h傳輸至輸出部102d。輸出部102d將每1個(gè)像素的電荷量變換為電壓值，將其電壓值的變化作為CCD的輸出，通過(guò)施加輸出時(shí)鐘d輸出到后級(jí)。
CCD固體攝像元件102的輸出信號(hào)(被攝體的圖像信號(hào))被輸入模擬信號(hào)處理電路108中。在模擬信號(hào)處理電路108中，對(duì)CCD固體攝像元件102的輸出信號(hào)進(jìn)行相關(guān)雙采樣(Correlated Double Sampling)，在除去該輸出信號(hào)中的復(fù)位噪聲的同時(shí)，由增益可變放大器(AGC放大器Automatic Gain Control amplifier)將模擬信號(hào)的亮度電平放大到規(guī)定電平。而且，進(jìn)行這些模擬信號(hào)處理后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路110中的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)將模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
并且，轉(zhuǎn)換過(guò)的數(shù)字信號(hào)被輸入到數(shù)字信號(hào)處理電路112，對(duì)輸入數(shù)字信號(hào)進(jìn)行各種數(shù)字信號(hào)處理。在此，由數(shù)字信號(hào)處理電路112內(nèi)的數(shù)字放大器(圖中未示出)將數(shù)字信號(hào)的亮度電平放大到規(guī)定電平。另外，除由數(shù)字放大器的放大外，還實(shí)施各種數(shù)字信號(hào)處理，由數(shù)字信號(hào)處理電路112輸出。
此外，在電平調(diào)整控制電路114中，接受來(lái)自CCD固體攝像元件102的輸出信號(hào)，生成控制模擬信號(hào)處理電路108中的AGC放大器、數(shù)字信號(hào)處理電路112內(nèi)的數(shù)字放大器的放大濾(增益)的控制信號(hào)。而且，為使CCD固體攝像元件102的攝像部102i中的曝光時(shí)間變化，生成相對(duì)定時(shí)控制電路104的電子光圈(iris)控制信號(hào)。電平調(diào)整控制電路114如圖6所示，在積分器10中對(duì)來(lái)自CCD固體攝像元件102的輸出信號(hào)進(jìn)行積分，接著，在運(yùn)算/判定部20中，計(jì)算出被攝體1個(gè)畫(huà)面份的圖像數(shù)據(jù)中的平均亮度電平，根據(jù)該平均亮度電平，生成電子光圈控制信號(hào)、模擬增益控制信號(hào)及數(shù)字增益控制信號(hào)。在此，根據(jù)所得到的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)于平均亮度電平的輸出信號(hào)的電平調(diào)整。
但是，通常在現(xiàn)有的輸出信號(hào)的電平調(diào)整控制中，如圖7所示，隨著攝像圖像的平均亮度電平變低，首先進(jìn)行根據(jù)電子光圈控制的輸出信號(hào)電平調(diào)整。如果攝像圖像的平均亮度電平進(jìn)一步降低，則成為依次移至根據(jù)模擬增益控制的電平調(diào)整區(qū)域、根據(jù)數(shù)字增益控制的電平調(diào)整區(qū)域的構(gòu)成。
因此，在這種構(gòu)成的輸出信號(hào)的電平調(diào)整控制中，在攝像圖像的平均亮度電平低的情況下，首先成為根據(jù)電子光圈控制的輸出信號(hào)的電平調(diào)整區(qū)域。在光圈值計(jì)算部30中，由1個(gè)畫(huà)面份的圖像數(shù)據(jù)的平均亮度電平生成電子光圈控制信號(hào)，以便延長(zhǎng)CCD固體攝像元件102的曝光時(shí)間。在定時(shí)控制電路104中，根據(jù)該電子光圈控制信號(hào)，控制輸出到CCD固體攝像元件102的時(shí)鐘脈沖。由此，攝像時(shí)的信息電荷的存儲(chǔ)量增加，其后的輸出信號(hào)的平均亮度電平變高。此外，在電子光圈控制時(shí)，模擬增益及數(shù)字增益均為最小。
隨著攝像圖像的平均亮度電平變低，進(jìn)行使曝光時(shí)間更長(zhǎng)的控制。但是，如果曝光時(shí)間成為設(shè)定的最大值，則根據(jù)該值以上的電子光圈控制的電平調(diào)整成為不可能。因此，在攝像圖像的平均亮度電平進(jìn)一步變低的情況下，接著根據(jù)電子光圈控制的輸出信號(hào)電平調(diào)整，進(jìn)行根據(jù)模擬增益控制的放大。具體為，當(dāng)在光圈值計(jì)算部30中計(jì)算出的光圈值變?yōu)樽畲?曝光時(shí)間最大)時(shí)，具有表示其狀態(tài)的標(biāo)志的信號(hào)從光圈值計(jì)算部30輸出至模擬增益值計(jì)算部40，根據(jù)該輸出信號(hào)的標(biāo)志，開(kāi)始模擬增益控制。
在該模擬增益控制中，在模擬增益控制計(jì)算部40中由1個(gè)畫(huà)面份的圖像數(shù)據(jù)的平均亮度電平生成使模擬增益變大的模擬增益控制信號(hào)。模擬信號(hào)處理電路108中的AGC放大器接受該模擬增益控制信號(hào)，通過(guò)增益調(diào)整來(lái)進(jìn)行輸出信號(hào)的亮度電平調(diào)整。而且，在模擬增益控制時(shí)，根據(jù)電子光圈控制的曝光時(shí)間被維持為最大，數(shù)字增益為最小。
再者，在即使通過(guò)根據(jù)該模擬增益控制的增益動(dòng)作、輸出信號(hào)的亮度也不足的情況下，進(jìn)行根據(jù)數(shù)字增益控制的增益動(dòng)作。具體為，當(dāng)模擬信號(hào)處理電路108的AGC放大器的放大為最大限值時(shí)，具有指示其狀態(tài)的標(biāo)志信號(hào)由模擬增益值計(jì)算部40輸出至數(shù)字增益值計(jì)算部50，根據(jù)該標(biāo)志，開(kāi)始數(shù)字增益控制。
在該數(shù)字增益控制中，在數(shù)字增益值計(jì)算部50中由1個(gè)畫(huà)面份的圖像數(shù)據(jù)的平均亮度電平生成使數(shù)字增益變大的數(shù)字增益控制信號(hào)。在數(shù)字信號(hào)處理電路112內(nèi)的數(shù)字放大器中，接受該數(shù)字增益控制信號(hào)，通過(guò)數(shù)字信號(hào)的位移位等來(lái)調(diào)整輸出信號(hào)的電平。而且，在數(shù)字增益控制時(shí)，根據(jù)電子光圈控制的曝光時(shí)間被維持為最大，模擬增益也為最大。
如上所述，在攝像圖像的平均亮度電平從高的狀態(tài)變低時(shí)，按電子光圈控制、模擬增益控制、數(shù)字增益控制的順序調(diào)整輸出信號(hào)電平。
與此相反，在攝像圖像的平均亮度電平從低的狀態(tài)變高時(shí)，與上述動(dòng)作相反，按數(shù)字增益控制、模擬增益控制、電子光圈控制的順序調(diào)整輸出信號(hào)的亮度電平。
此外，即使在攝像圖像的平均亮度電平從低的狀態(tài)變高的情況下，也根據(jù)各增益動(dòng)作區(qū)域間的過(guò)渡時(shí)輸出的信號(hào)標(biāo)志，進(jìn)行各增益動(dòng)作區(qū)域間的過(guò)渡。具體為，在從數(shù)字增益控制向模擬增益控制過(guò)渡時(shí)，當(dāng)數(shù)字增益為最小時(shí)，具有指示其狀態(tài)的標(biāo)志信號(hào)從數(shù)字增益值計(jì)算部50輸出至模擬增益值計(jì)算部40，根據(jù)該輸出信號(hào)的標(biāo)志開(kāi)始模擬增益控制。此外，在從模擬增益控制向電子光圈控制過(guò)渡時(shí)，當(dāng)模擬增益值為最小時(shí)，具有指示其狀態(tài)的標(biāo)志信號(hào)從模擬增益值計(jì)算部40輸出至光圈值計(jì)算部30，根據(jù)該輸出信號(hào)的標(biāo)志開(kāi)始電子光圈控制。
根據(jù)如上所述的攝像圖像的電平調(diào)整控制，在攝像圖像的平均亮度電平降低到進(jìn)行模擬增益控制或數(shù)字增益控制程度的情況下，通過(guò)電子光圈控制曝光時(shí)間可延長(zhǎng)到最大限。因此，因手抖動(dòng)等原因而在曝光期間內(nèi)固體攝像元件移動(dòng)，從而存在圖像模糊等圖像質(zhì)量降低頻繁發(fā)生這一問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種可抑制圖像質(zhì)量降低的固體攝像裝置、固體攝像元件的控制電路及其控制方法。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的固體攝像裝置，其特征在于，包括固體攝像元件，其接受外部光，輸出被攝物體像的攝像圖像信號(hào)；信號(hào)處理電路，其包括放大上述攝像圖像信號(hào)的亮度電平的增益可變放大器；電平調(diào)整控制電路，其根據(jù)上述攝像圖像信號(hào)的亮度電平，生成用于使上述固體攝像元件中的曝光時(shí)間變化的電子光圈控制信號(hào)及用于控制上述增益可變放大器增益的增益控制信號(hào)；和定時(shí)控制電路，其根據(jù)上述電子光圈控制信號(hào)，控制上述固體攝像元件曝光時(shí)間；上述電平調(diào)整控制電路按以下順序執(zhí)行在上述攝像圖像信號(hào)的第1亮度電平區(qū)域中，根據(jù)電子光圈控制信號(hào)進(jìn)行上述攝像圖像信號(hào)的電平調(diào)整的第1電平調(diào)整區(qū)域；根據(jù)用于控制上述增益可變放大器增益的增益控制信號(hào)，進(jìn)行上述攝像圖像信號(hào)電平調(diào)整的第2電平調(diào)整區(qū)域；和在比上述攝像圖像信號(hào)的第1亮度電平低、與第1亮度電平不連續(xù)的第2亮度電平中，根據(jù)使曝光時(shí)間比上述第1電平調(diào)整區(qū)域還長(zhǎng)的電子光圈控制信號(hào)，進(jìn)行上述攝像圖像信號(hào)電平調(diào)整的第3電平調(diào)整區(qū)域。
此外，在上述構(gòu)成的固體攝像裝置中，其特征在于，上述信號(hào)處理電路是模擬信號(hào)處理電路或數(shù)字信號(hào)處理電路。
此外，本發(fā)明的固體攝像元件的控制電路，其特征在于，包括信號(hào)處理電路，其含有對(duì)從固體攝像元件輸出的攝像圖像信號(hào)的亮度電平進(jìn)行放大的增益可變放大器；電平調(diào)整控制電路，其根據(jù)上述攝像圖像信號(hào)的亮度電平，生成用于使上述固體攝像元件中的曝光時(shí)間變化的電子光圈控制信號(hào)及用于控制上述增益可變放大器增益的增益控制信號(hào)；和定時(shí)控制電路，其根據(jù)上述電子光圈控制信號(hào)，控制上述固體攝像元件曝光時(shí)間；上述電平調(diào)整控制電路按以下順序執(zhí)行在上述攝像圖像信號(hào)的第1亮度電平區(qū)域中，根據(jù)電子光圈控制信號(hào)進(jìn)行上述攝像圖像信號(hào)的電平調(diào)整的第1電平調(diào)整區(qū)域；根據(jù)用于控制上述增益可變放大器增益的增益控制信號(hào)，進(jìn)行上述攝像圖像信號(hào)電平調(diào)整的第2電平調(diào)整區(qū)域；和在比上述攝像圖像信號(hào)的第1亮度電平低、與第1亮度電平不連續(xù)的第2亮度電平中，根據(jù)使曝光時(shí)間比上述第1電平調(diào)整區(qū)域還長(zhǎng)的電子光圈控制信號(hào)，進(jìn)行上述攝像圖像信號(hào)電平調(diào)整的第3電平調(diào)整區(qū)域。
此外，在上述構(gòu)成的固體攝像裝置的控制電路中，其特征在于，上述電平調(diào)整控制電路具備生成電子光圈控制信號(hào)的光圈值計(jì)算部；和生成增益控制信號(hào)的增益值計(jì)算部；上述光圈值計(jì)算部隨著電平調(diào)整區(qū)域的過(guò)渡，向上述增益值計(jì)算部輸出指示動(dòng)作開(kāi)始的信號(hào)；上述增益值計(jì)算部隨著電平調(diào)整區(qū)域的過(guò)渡，向上述光圈值計(jì)算部輸出指示動(dòng)作開(kāi)始的信號(hào)。
而且，在上述構(gòu)成的固體攝像裝置的控制電路中，其特征在于，上述信號(hào)處理電路及上述增益值計(jì)算部是模擬信號(hào)處理電路及模擬增益值計(jì)算部、或數(shù)字信號(hào)處理電路及數(shù)字增益值計(jì)算部。
此外，本發(fā)明的固體攝像元件的控制方法，其中包括信號(hào)處理工序，其含有由增益可變放大器放大從固體攝像元件輸出的攝像圖像信號(hào)的亮度電平的工序；電平調(diào)整控制工序，其根據(jù)上述攝像圖像信號(hào)的亮度電平，生成用于使上述固體攝像元件中的曝光時(shí)間變化的電子光圈控制信號(hào)及用于控制上述增益可變放大器增益的增益控制信號(hào)；和定時(shí)控制工序，其根據(jù)上述電子光圈控制信號(hào)，控制上述固體攝像元件曝光時(shí)間；其特征在于，上述電平調(diào)整控制工序按以下順序執(zhí)行在上述攝像圖像信號(hào)的第1亮度電平區(qū)域中，根據(jù)電子光圈控制信號(hào)進(jìn)行上述攝像圖像信號(hào)的電平調(diào)整的第1電平調(diào)整工序；根據(jù)用于控制上述增益可變放大器增益的增益控制信號(hào)，進(jìn)行上述攝像圖像信號(hào)電平調(diào)整的第2電平調(diào)整工序；和在比上述攝像圖像信號(hào)的第1亮度電平低、與第1亮度電平不連續(xù)的第2亮度電平中，根據(jù)使曝光時(shí)間比上述第1電平調(diào)整區(qū)域還長(zhǎng)的電子光圈控制信號(hào)，進(jìn)行上述攝像圖像信號(hào)電平調(diào)整的第3電平調(diào)整工序。
根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)電子光圈控制的曝光時(shí)間調(diào)整可以分為2個(gè)階段進(jìn)行。由此，可抑制因在曝光時(shí)間中固體攝像元件的移動(dòng)而產(chǎn)生的圖像質(zhì)量的降低。


圖1為表示具備CCD固體攝像元件的攝像裝置的構(gòu)成一例的圖。
圖2為表示本發(fā)明一實(shí)施方式涉及的電平調(diào)整控制電路的電路構(gòu)成的圖。
圖3為表示本實(shí)施方式的輸出信號(hào)電平調(diào)整控制中的電平調(diào)整區(qū)域的過(guò)渡模型的一例的圖。
圖4為表示本實(shí)施方式的輸出信號(hào)電平調(diào)整控制中的電平調(diào)整區(qū)域的其它過(guò)渡模型的圖。
圖5為表示本實(shí)施方式的輸出信號(hào)電平調(diào)整控制中的電平調(diào)整區(qū)域的其它過(guò)渡模型的圖。
圖6為表示現(xiàn)有的電平調(diào)整控制電路的電路構(gòu)成的圖。
圖7為表示現(xiàn)有的輸出信號(hào)電平調(diào)整控制中的電平調(diào)整區(qū)域的過(guò)渡模型的圖。
圖中10-積分器，20-運(yùn)算/判定部，30、31-光圈值計(jì)算部，40、41-模擬增益值計(jì)算部，50、51-數(shù)字增益值計(jì)算部，100-攝像裝置，102-CCD固體攝像元件，102i-攝像部，102s-存儲(chǔ)部，102h-水平傳輸部，102d-輸出部，104-定時(shí)控制電路，106-驅(qū)動(dòng)器，108-模擬信號(hào)處理電路，110-A/D轉(zhuǎn)換電路，112-數(shù)字信號(hào)處理電路，114-電平調(diào)整控制電路。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖2為表示本實(shí)施方式涉及的電平調(diào)整控制電路的電路構(gòu)成的圖。圖3為表示由圖2的電平調(diào)整控制電路進(jìn)行的電平調(diào)整區(qū)域過(guò)渡模型的一例的圖。
在本實(shí)施方式中，具備了CCD固體攝像元件的攝像裝置，與圖1相同，構(gòu)成為包括CCD固體攝像元件102、定時(shí)控制電路104、驅(qū)動(dòng)器106、模擬信號(hào)處理電路108、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(A/D轉(zhuǎn)換電路)110、數(shù)字信號(hào)處理電路112及電平調(diào)整控制電路114構(gòu)成，各部進(jìn)行與原來(lái)相同的動(dòng)作。
而且，即使在本實(shí)施方式的電平調(diào)整控制電路114中，也與原來(lái)相同，接受來(lái)自CCD固體攝像元件102的輸出信號(hào)，生成控制模擬信號(hào)處理電路108中的AGC放大器、數(shù)字信號(hào)處理電路112內(nèi)的數(shù)字放大器的放大濾(增益)的控制信號(hào)，同時(shí)為使CCD固體攝像元件102的攝像部102i中的曝光時(shí)間變化，生成相對(duì)定時(shí)控制電路104的電子光圈控制信號(hào)。本實(shí)施方式的電平調(diào)整控制電路114如圖2所示，在積分器10中對(duì)來(lái)自CCD固體攝像元件102的輸出信號(hào)進(jìn)行積分，接著，在運(yùn)算/判定部20中，計(jì)算出被攝體1個(gè)畫(huà)面份的圖像數(shù)據(jù)中的平均亮度電平，根據(jù)該平均亮度電平，生成電子光圈控制信號(hào)、模擬增益控制信號(hào)及數(shù)字增益控制信號(hào)。在此，根據(jù)所得到的運(yùn)算結(jié)果，自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)于平均亮度電平的輸出信號(hào)的電平調(diào)整。
在本實(shí)施方式涉及的輸出信號(hào)的電平調(diào)整控制中，如圖3所示，使電子光圈的區(qū)域構(gòu)成為具備具有短曝光時(shí)間的極限值E1max的第1電子光圈區(qū)域；和具有長(zhǎng)曝光時(shí)間的極限值E2max的第2電子光圈區(qū)域；形成有根據(jù)2種電子光圈控制的電平調(diào)整區(qū)域。當(dāng)攝像圖像的平均亮度電平低時(shí)，首先形成第1電子光圈區(qū)域的電平調(diào)整區(qū)域，隨著攝像圖像的平均亮度電平變低，成為依次移至根據(jù)模擬增益控制的電平調(diào)整區(qū)域、根據(jù)第2電子光圈區(qū)域的電平調(diào)整區(qū)域、根據(jù)數(shù)字增益控制的電平調(diào)整區(qū)域。
在如上述構(gòu)成的輸出信號(hào)的電平調(diào)整控制中，首先成為第1電子光圈區(qū)域的電平調(diào)整區(qū)域，在光圈值計(jì)算部31中，計(jì)算出電子光圈的光圈值，根據(jù)該光圈值，為了提高輸出電平，生成使CCD固體攝像元件102的曝光時(shí)間變長(zhǎng)的電子光圈控制信號(hào)。而且，在定時(shí)控制電路104中接受該電子光圈控制信號(hào)，控制時(shí)鐘脈沖，以使CCD固體攝像元件102的曝光時(shí)間變長(zhǎng)。由此，攝像時(shí)的信息電荷存儲(chǔ)量增加，其后輸出信號(hào)的平均亮度電平變高。
在此，計(jì)算出的光圈值如果為上述短曝光時(shí)間的極限值E1max，則接著過(guò)渡到根據(jù)模擬增益控制的電平調(diào)整區(qū)域。具體為，當(dāng)光圈值為短曝光時(shí)間的極限值E1max時(shí)，則從光圈值計(jì)算部31向模擬增益計(jì)算部41輸出具有指示其狀態(tài)標(biāo)志的信號(hào)，根據(jù)該輸出信號(hào)的標(biāo)志，開(kāi)始模擬增益控制。
在模擬增益控制中，在模擬增益值計(jì)算部41中計(jì)算出模擬增益值。而且，模擬信號(hào)處理電路108中的AGC放大器，接受該模擬增益值，通過(guò)增益調(diào)整對(duì)輸出信號(hào)的亮度電平進(jìn)行調(diào)整。
并且，在即使通過(guò)根據(jù)該模擬增益控制的輸出信號(hào)電平調(diào)整，輸出信號(hào)的亮度電平也不足的情況下，過(guò)渡到第2電子光圈區(qū)域的電平調(diào)整區(qū)域。具體為，當(dāng)模擬增益值為最大Amax(由AGC放大器進(jìn)行的放大為最大限值)時(shí)，由模擬增益值計(jì)算部41向光圈值計(jì)算部31輸出具有指示其狀態(tài)的信號(hào)，根據(jù)該輸出信號(hào)的標(biāo)志，開(kāi)始第2電子光圈區(qū)域的控制。
即使在第2電子光圈區(qū)域的控制中，也與第1電子光圈區(qū)域的控制相同，根據(jù)光圈值，為了提高輸出信號(hào)的電平，生成使CCD固體攝像元件102的曝光時(shí)間變長(zhǎng)的電子光圈控制信號(hào)。而且，在定時(shí)控制電路104中，接受該電子光圈控制信號(hào)，控制時(shí)鐘脈沖以使CCD固體攝像元件102的曝光時(shí)間變長(zhǎng)。這樣，攝像時(shí)的信息電荷的存儲(chǔ)量增加，其后輸出信號(hào)的平均亮度電平進(jìn)一步變高。
并且，由該第2電子光圈區(qū)域的控制計(jì)算出的光圈值如果為上述長(zhǎng)曝光時(shí)間的極限值E2max，則根據(jù)超過(guò)該值以上的電子光圈控制的電平調(diào)整是不可能的。因此，在攝像圖像的平均亮度電平進(jìn)一步變低的情況下，接著根據(jù)第2電子光圈區(qū)域的輸出信號(hào)電平調(diào)整，過(guò)渡到根據(jù)數(shù)字增益控制的電平調(diào)整區(qū)域。具體為，當(dāng)光圈值為極限值E2max(曝光時(shí)間為最大)時(shí)，則從光圈值計(jì)算部31向數(shù)字增益值計(jì)算部51輸出具有指示其狀態(tài)標(biāo)志的信號(hào)，根據(jù)該輸出信號(hào)的標(biāo)志，開(kāi)始數(shù)字增益控制。
在該數(shù)字增益控制中，在數(shù)字增益值計(jì)算部51中計(jì)算出數(shù)字增益控制值。而且，在數(shù)字信號(hào)處理電路112中的數(shù)字放大器中，接受該數(shù)字增益值，由數(shù)字信號(hào)的位移位等調(diào)整輸出信號(hào)的亮度電平。
如上所述，在攝像圖像的平均亮度電平從高狀態(tài)變低時(shí)，按電子光圈控制(第1電平調(diào)整)、模擬增益控制、電子光圈控制(第2電平調(diào)整)、數(shù)字增益控制的順序調(diào)整輸出信號(hào)的電平。
而且，在攝像圖像的平均亮度電平從低狀態(tài)變高時(shí)，與上述動(dòng)作相反，按數(shù)字增益控制、電子光圈控制(第2電子光圈區(qū)域)、模擬增益控制、電子光圈控制(第1電子光圈區(qū)域)的順序調(diào)整輸出信號(hào)的亮度電平。各控制的切換與平均亮度電平從高狀態(tài)變低時(shí)相同，根據(jù)各計(jì)算部31、41、51間標(biāo)志的輸入輸出來(lái)進(jìn)行。
而且，在根據(jù)電子光圈控制的第1電平調(diào)整動(dòng)作中，由于曝光時(shí)間被限制在比最大值還短的時(shí)間內(nèi)，故可使因曝光時(shí)間變長(zhǎng)的手抖動(dòng)的影響變小。因此，可抑制由手抖動(dòng)引起的曝光時(shí)間中固體攝像元件的移動(dòng)造成的圖像質(zhì)量降低。
在上述實(shí)施方式中，構(gòu)成為隨著攝像圖像的平均亮度電平從高狀態(tài)變低，按電子光圈控制(第1電子光圈區(qū)域)、模擬增益控制、電子光圈控制(第2電子光圈區(qū)域)、數(shù)字增益控制的順序調(diào)整輸出信號(hào)的電平，但構(gòu)成方式并不限定于此。
例如，如圖4所示，也可構(gòu)成為按電子光圈控制(第1電子光圈區(qū)域)、模擬增益控制、數(shù)字增益控制、電子光圈控制(第2電子光圈區(qū)域)的順序調(diào)整輸出信號(hào)的電平?；蛘?，如圖5所示，也可構(gòu)成為按電子光圈控制(第1電子光圈區(qū)域)、數(shù)字增益控制、電子光圈控制(第2電子光圈區(qū)域)、模擬增益控制的順序調(diào)整輸出信號(hào)的電平。但是，如果與模擬增益控制相比先進(jìn)行數(shù)字增益控制，則由于攝像圖像信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍劣化，最好是比數(shù)字增益控制先進(jìn)行模擬增益控制。即使在這些構(gòu)成中，也與上述實(shí)施方式相同，可根據(jù)各計(jì)算部31、41、51間具有的標(biāo)志的信號(hào)的輸入輸出，依次過(guò)渡輸出信號(hào)的電平調(diào)整控制方法。
此外，在上述實(shí)施方式中，將根據(jù)電子光圈控制的電平調(diào)整區(qū)域設(shè)為2種，但也可作為3種構(gòu)成。例如，可構(gòu)成為按電子光圈控制(第1電子光圈區(qū)域)、模擬增益控制、電子光圈控制(第2電子光圈區(qū)域)、數(shù)字增益控制、電子光圈控制(第3電子光圈區(qū)域)的順序調(diào)整輸出信號(hào)的電平。
再有，在上述實(shí)施方式中，構(gòu)成為在運(yùn)算/判定部20中統(tǒng)一進(jìn)行計(jì)算被攝物體的1個(gè)畫(huà)面份的圖像數(shù)據(jù)中的平均亮度電平、和對(duì)應(yīng)于平均亮度電平的最佳輸出信號(hào)的電平調(diào)整控制方法的判斷處理。但也可以構(gòu)成為分為運(yùn)算部和判斷部，在運(yùn)算部中計(jì)算被攝物體1個(gè)畫(huà)面份的圖像數(shù)據(jù)中的平均亮度電平；在判定部中判定對(duì)應(yīng)于平均亮度電平的最佳輸出信號(hào)的電平調(diào)整控制方法。
另外，在上述實(shí)施方式中構(gòu)成為在第1電子光圈區(qū)域及第2電子光圈區(qū)域中，將模擬增益控制值及數(shù)字增益控制值維持為恒定值，在根據(jù)模擬控制及數(shù)字控制的電平調(diào)整區(qū)域中，將電子光圈的光圈值維持在恒定值，但并不限于此。例如，可以構(gòu)成為在第1電子光圈區(qū)域，以比根據(jù)模擬控制的電平調(diào)整區(qū)域還小的變化比例使模擬增益值變化；或者構(gòu)成為在根據(jù)模擬控制的電平調(diào)整區(qū)域，以比第1或第2電子光圈區(qū)域還小的變化比例使光圈值變化。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像裝置，其特征在于，包括固體攝像元件，其接受外部光、輸出被攝物體像的攝像圖像信號(hào)；信號(hào)處理電路，其包括對(duì)所述攝像圖像信號(hào)的亮度電平進(jìn)行放大的增益可變放大器；電平調(diào)整控制電路，其根據(jù)所述攝像圖像信號(hào)的亮度電平，生成用于使所述固體攝像元件中的曝光時(shí)間變化的電子光圈控制信號(hào)及用于控制所述增益可變放大器增益的增益控制信號(hào)；和定時(shí)控制電路，其根據(jù)所述電子光圈控制信號(hào)，控制所述固體攝像元件的曝光時(shí)間；所述電平調(diào)整控制電路，按以下順序執(zhí)行在所述攝像圖像信號(hào)的第1亮度電平區(qū)域中，根據(jù)電子光圈控制信號(hào)進(jìn)行所述攝像圖像信號(hào)的電平調(diào)整的第1電平調(diào)整區(qū)域；根據(jù)用于控制所述增益可變放大器增益的增益控制信號(hào)，進(jìn)行所述攝像圖像信號(hào)電平調(diào)整的第2電平調(diào)整區(qū)域；和在比所述攝像圖像信號(hào)的第1亮度電平低、與第1亮度電平不連續(xù)的第2亮度電平中，根據(jù)使曝光時(shí)間比所述第1電平調(diào)整區(qū)域還長(zhǎng)的電子光圈控制信號(hào)，進(jìn)行所述攝像圖像信號(hào)電平調(diào)整的第3電平調(diào)整區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理電路是模擬信號(hào)處理電路或數(shù)字信號(hào)處理電路。
3.一種固體攝像元件的控制電路，其特征在于，包括信號(hào)處理電路，其包括對(duì)從固體攝像元件輸出的攝像圖像信號(hào)的亮度電平進(jìn)行放大的增益可變放大器；電平調(diào)整控制電路，其根據(jù)所述攝像圖像信號(hào)的亮度電平，生成用于使所述固體攝像元件中的曝光時(shí)間變化的電子光圈控制信號(hào)及用于控制所述增益可變放大器增益的增益控制信號(hào)；和定時(shí)控制電路，其根據(jù)所述電子光圈控制信號(hào)，控制所述固體攝像元件曝光時(shí)間，所述電平調(diào)整控制電路，按以下順序執(zhí)行在所述攝像圖像信號(hào)的第1亮度電平區(qū)域中，根據(jù)電子光圈控制信號(hào)進(jìn)行所述攝像圖像信號(hào)的電平調(diào)整的第1電平調(diào)整區(qū)域；根據(jù)用于控制所述增益可變放大器增益的增益控制信號(hào)，進(jìn)行所述攝像圖像信號(hào)電平調(diào)整的第2電平調(diào)整區(qū)域；和在比所述攝像圖像信號(hào)的第1亮度電平低、與第1亮度電平不連續(xù)的第2亮度電平中，根據(jù)使曝光時(shí)間比所述第1電平調(diào)整區(qū)域還長(zhǎng)的電子光圈控制信號(hào)，進(jìn)行所述攝像圖像信號(hào)電平調(diào)整的第3電平調(diào)整區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體攝像元件的控制電路，其特征在于，所述電平調(diào)整控制電路具有生成電子光圈控制信號(hào)的光圈值計(jì)算部；和生成增益控制信號(hào)的增益值計(jì)算部；所述光圈值計(jì)算部隨著電平調(diào)整區(qū)域的過(guò)渡，向所述增益值計(jì)算部輸出指示動(dòng)作開(kāi)始的信號(hào)；所述增益值計(jì)算部隨著電平調(diào)整區(qū)域的過(guò)渡，向所述光圈值計(jì)算部輸出指示動(dòng)作開(kāi)始的信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的固體攝像元件的控制電路，其特征在于，所述信號(hào)處理電路及所述增益值計(jì)算部是模擬信號(hào)處理電路及模擬增益值計(jì)算部、或數(shù)字信號(hào)處理電路及數(shù)字增益值計(jì)算部。
6.一種固體攝像元件的控制方法，其中包括信號(hào)處理工序，其包含由增益可變放大器放大從固體攝像元件輸出的攝像圖像信號(hào)的亮度電平的工序；電平調(diào)整控制工序，其根據(jù)所述攝像圖像信號(hào)的亮度電平，生成用于使所述固體攝像元件中的曝光時(shí)間變化的電子光圈控制信號(hào)及用于控制所述增益可變放大器增益的增益控制信號(hào)；和定時(shí)控制工序，其根據(jù)所述電子光圈控制信號(hào)，控制所述固體攝像元件曝光時(shí)間；其特征在于，所述電平調(diào)整控制工序，按以下順序執(zhí)行在所述攝像圖像信號(hào)的第1亮度電平區(qū)域中，根據(jù)電子光圈控制信號(hào)進(jìn)行所述攝像圖像信號(hào)的電平調(diào)整的第1電平調(diào)整工序；根據(jù)用于控制所述增益可變放大器增益的增益控制信號(hào)，進(jìn)行所述攝像圖像信號(hào)電平調(diào)整的第2電平調(diào)整工序；和在比所述攝像圖像信號(hào)的第1亮度電平低、與第1亮度電平不連續(xù)的第2亮度電平中，根據(jù)使曝光時(shí)間比所述第1電平調(diào)整區(qū)域還長(zhǎng)的電子光圈控制信號(hào)，進(jìn)行所述攝像圖像信號(hào)電平調(diào)整的第3電平調(diào)整工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體攝像裝置、控制電路及控制方法。形成將根據(jù)電子光圈控制的電平調(diào)整分為2個(gè)階段而應(yīng)進(jìn)行的2種電子光圈控制的電平調(diào)整區(qū)域，隨著攝像圖像的平均亮度電平從高狀態(tài)變?yōu)榈蜖顟B(tài)，從根據(jù)電子光圈控制的第1電平調(diào)整區(qū)域，經(jīng)過(guò)根據(jù)模擬增益控制或數(shù)字增益控制中至少一個(gè)的第2電平調(diào)整區(qū)域，依次過(guò)渡到根據(jù)電子光圈控制的第3電平調(diào)整區(qū)域。
文檔編號(hào)H04N5/372GK1750600SQ20051009924
公開(kāi)日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者中井智通, 藤井信也, 高橋英樹(shù) 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社