專利名稱：相位調(diào)整裝置、相位調(diào)整方法及數(shù)碼相機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及相位調(diào)整裝置和用于對數(shù)碼相機獲耳X圖像時所使用的脈沖 的相位(時序)進行調(diào)整的相位調(diào)整方法，以及包括該相位調(diào)整裝置的數(shù)碼 相機。
背景技術(shù)：
在數(shù)碼相機(數(shù)字照相機、數(shù)字?jǐn)z像機、包括照相機的移動電話等)中，由諸如CCD或MOS傳感器之類的成像元件得到的模擬成像信號被轉(zhuǎn)換為數(shù) 字成像信號，并且這種數(shù)字成像信號在以預(yù)定的方式被處理之后，其結(jié)果被 記錄下來。為了利用成像元件獲得拍攝對象的圖像，需要用于檢測從成像元 件輸入的模擬信號的信號電平的脈沖、用于驅(qū)動成像元件的脈沖等，而由于 制造過程中產(chǎn)生的易變性，在硬件設(shè)計階段很難調(diào)整這些脈沖的相位。因此， 在制造過程之后，由技術(shù)人員調(diào)整相位，并且將表示經(jīng)調(diào)整的相位的信息存 儲在存儲區(qū)中，并在產(chǎn)品實際使用時從該存儲區(qū)讀出所述信息，以便使相位 得到最優(yōu)的設(shè)置。在最短的曝光時間內(nèi)只獲取噪聲分量并在高頻分量(噪聲分量)最小的 情況下調(diào)整相位，是已知的常規(guī)技術(shù)。在日本公開專利申請No. 2005-151081 中記載了該技術(shù)的例子。在數(shù)碼相機領(lǐng)域中，可以對包括相位調(diào)整裝置的系統(tǒng)做出多種改變。在 數(shù)碼相機被用作醫(yī)用照相機的情況下，有可能在制造出數(shù)碼相機之后調(diào)換成 像元件。在包括相位調(diào)整裝置的系統(tǒng)或成像元件經(jīng)歷某種改變的情況下，用 于檢測從成像元件輸入的模擬信號的信號電平的脈沖的相位也會改變，這使 得有必要重新調(diào)整相位。然而，當(dāng)技術(shù)人員必須手動重新調(diào)整相位時，難以快速并容易地改變包括相位調(diào)整裝置的系統(tǒng)或者替換成像元件。上述文獻中所記載的發(fā)明的另 一個缺點在于，雖然有多種類型的待調(diào)整脈沖，但是所有脈沖的最優(yōu)相位都通過同一種方法進行計算，而沒有考慮那些脈沖的特性，這導(dǎo)致無法實現(xiàn)高準(zhǔn)確度的相位調(diào)整。進一步，在數(shù)碼相機中，技術(shù)人員通常根據(jù)安裝狀態(tài)來調(diào)整成像元件(特別是CCD)中的多個水平傳遞脈沖的相位。在水平傳遞脈沖中，第一水平傳遞脈沖的電壓與第二水平傳遞脈沖的電壓的組合被控制，并由此控制勢阱的深度，以便傳遞信號電荷。這樣進行控制是作為對抗陰影(shading)的措 施，其中在水平傳遞脈沖的相位不合適時，由于在傳遞中有效電平的惡化， 在屏幕的右側(cè)和左側(cè)會產(chǎn)生陰影。陰影是在屏幕上產(chǎn)生的不均勻性。在水平 傳遞CCD的具有大量傳遞階段的像素中，大量電荷減少，因此由于屏幕的 右側(cè)和左側(cè)的電荷量不同而產(chǎn)生陰影。結(jié)果是，圖像質(zhì)量惡化。然而，按照技術(shù)人員用與其它脈沖相似的方式手動調(diào)整水平傳遞脈沖的 相位的傳統(tǒng)方式，很難快速并容易地改變包括相位調(diào)整裝置的系統(tǒng)以及調(diào)換 成像元件。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的主要目的在于與技術(shù)人員進行手動調(diào)整相比，即使在包 括相位調(diào)整裝置的系統(tǒng)改變，并且成像元件被調(diào)換的情況下，也可以快速和 容易地進行包括水平傳遞脈沖的成像脈沖的相位調(diào)整，并改進所述相位調(diào)整 的準(zhǔn)確度。根據(jù)本發(fā)明的相位調(diào)整裝置是這樣的相位調(diào)整裝置，即，基于針對各像 素由模擬成像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值產(chǎn)生的數(shù)字成像信號，調(diào)整對模擬成像信號 進行成像所使用的脈沖的相位，所述模擬成像信號由包括多個像素的成像元 件獲得，所述裝置包括亮度水平檢測器，用于檢測針對所述多個像素中的每個像素的數(shù)字成像 信號的亮度水平；陰影檢測器，用于在所述成像元件中沿水平方向設(shè)置彼此遠離的 一組像 素區(qū)域，然后基于該組像素區(qū)域的亮度水平之間的差，檢查所述模擬成像信 號中是否產(chǎn)生陰影；和時序調(diào)整器，用于基于所述亮度水平檢測器和所述陰影檢測器的輸出， 對用于檢測所述模擬成像信號的峰值電平的峰值采樣脈沖的相位、用于檢測 在生成所述數(shù)字成像信號時執(zhí)行的所述相關(guān)雙重采樣中用作基準(zhǔn)的信號電 平的基準(zhǔn)采樣脈沖的相位和所述成像元件中的水平傳遞脈沖的相位進行調(diào) 整。在這樣構(gòu)成的相位調(diào)整裝置中，所述亮度水平檢測器檢測由所述像素區(qū)域中的多個像素產(chǎn)生的數(shù)字成像信號中的亮度水平，并將所獲得的亮度信息提供給時序調(diào)整器。所述時序調(diào)整器基于接收到的亮度信息調(diào)整所述脈沖的相位。基于所述亮度信息進行的所述脈沖的相位調(diào)整適合于，例如調(diào)整對在信號時段處于其峰值的信號分量進行采樣的所述峰值采樣脈沖的相位，或調(diào)整對在所述相關(guān)雙重采樣中用作基準(zhǔn)的信號分量進行采樣的所述基準(zhǔn)采樣脈沖的相位。進一步，所述陰影檢測器基于在由所述亮度水平檢測器檢測的亮度水平中的兩個水平方向上彼此遠離的像素區(qū)域中的亮度水平之間的差，來檢測所述陰影，并將所述陰影檢測的結(jié)果提供給所述時序調(diào)整。所述時序調(diào)整器調(diào)整所述水平傳遞脈沖的相位，以便最小化所述陰影的程度。目前描述的相位調(diào)整的操作是通過所述亮度水平檢測器、陰影檢測器和時序調(diào)整器協(xié)同操作來自動執(zhí)行的。進一步，在包括所述相位調(diào)整裝置的系統(tǒng)改變或所述成像元件被調(diào)換的情況下執(zhí)行所述脈沖的相位調(diào)整時，所述亮度水平檢測器測量所述亮度水平，并且所述陰影檢測器檢測由所述多個像素產(chǎn)生的數(shù)字成像信號中是否生成所述陰影。結(jié)果是，在考慮所述亮度水平和所述陰影的情況下調(diào)整所述脈沖的相位。因此，能非常精確地調(diào)整所述成像脈沖的相位。進一步，所述峰值采樣脈沖、基準(zhǔn)采樣脈沖和水平傳遞脈沖是自動調(diào)整的，與技術(shù)人員手動調(diào)整所述脈沖的相位相比，這樣減小了相位調(diào)整所需的時間量。特別地，因為水平傳遞脈沖的相位也是自動調(diào)整的，所以可以消除任何陰影的影響，并且可以得到具有高質(zhì)量的圖像。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的相位調(diào)整裝置可以進一步包括方差計算器，用于計算表示所述像素之間的信號變化性的方差，其中，所述時序調(diào)整器基于由所述亮度水平檢測器和所述方差計算器獲得的結(jié)果，進一步調(diào)整在生成所述數(shù)字成像信號時所使用的AD時鐘信號的相位。 根據(jù)這樣構(gòu)成的相位調(diào)整裝置，所述方差計算器計算由所述多個像素產(chǎn) 生的數(shù)字成像信號的方差，并將所得到的方差信息提供給所述時序調(diào)整器， 針對所述多個像素，應(yīng)當(dāng)計算表示所述像素之間的信號變化性的方差。所述 時序調(diào)整器基于所接收的方差信息進一步調(diào)整所述脈沖的相位?；谒龇?差信息的脈沖相位調(diào)整適合于，例如所述AD時鐘信號的相位調(diào)整，所述 AD時鐘信號是在所述模擬成像信號被AD轉(zhuǎn)換為所述數(shù)字成像信號時的工 作時鐘。在根據(jù)本發(fā)明的相位調(diào)整裝置中，所述亮度水平優(yōu)選為所述像素區(qū)域中 的數(shù)字成像信號的信號電平的平均值。根據(jù)本發(fā)明的相位調(diào)整方法是這樣一種相位調(diào)整方法，即，用于對用于 檢測從成像元件輸出的模擬成像信號的峰值電平的峰值采樣脈沖的相位、用 于檢測在所述模擬成像信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字成像信號時用作所執(zhí)行的相關(guān)雙 重采樣的基準(zhǔn)的信號電平的基準(zhǔn)采樣脈沖的相位、在所述模擬成像信號被 AD轉(zhuǎn)換為所述數(shù)字成像信號時所使用的AD時鐘信號的相位和所述成像元 件的水平傳遞單元中的水平傳遞脈沖的相位進行調(diào)整，該方法包括在所述基準(zhǔn)采樣脈沖的相位和所述AD時鐘信號的相位分別固定為任 意相位的狀態(tài)下，檢測所述模擬成像信號的亮度水平被最大化的所述峰值釆 樣脈沖的相位的步驟；將所述模擬成像信號的亮度水平被最大化的所述峰值采樣脈沖的相位 設(shè)為所述峰值采樣脈沖的最優(yōu)相位的步驟；在第一水平傳遞脈沖的相位被固定的狀態(tài)下，檢測所述水平傳遞單元中的水平傳遞效率最大的第二水平傳遞脈沖的相位的步驟，所述第二水平傳遞脈沖是構(gòu)成所述水平傳遞脈沖的第一水平傳遞脈沖和第二水平傳遞脈沖之和將所述水平傳遞效率被最大化的所述第二水平傳遞脈沖的相位設(shè)為所 述第二水平傳遞脈沖的最優(yōu)相位的步驟。在所述相位調(diào)整方法中，在包括所述相位調(diào)整裝置的系統(tǒng)改變或所述成 像元件被調(diào)換的情況下執(zhí)行相位調(diào)整時，實際上測量所述亮度水平，并判決 與通過所述多個像素得到的數(shù)字成像信號有關(guān)的陰影的存在，并在考慮所述 亮度水平和所述陰影的情況下調(diào)整所述峰值采樣脈沖的相位和所述第二水 平傳遞脈沖的相位。因此，這些脈沖的相位調(diào)整可以非常準(zhǔn)確。進一步，所 述峰值釆樣脈沖的相位和所述第二水平傳遞脈沖的相位可以自動調(diào)整。因 此，與技術(shù)人員手動調(diào)整所述脈沖的相位相比，可以減小相位調(diào)整所需的時 間量。在上述方法中，關(guān)于所述第一水平傳遞脈沖和所述第二水平傳遞脈沖 的相位之間的關(guān)系，任意一個脈沖可以在另一個之前，或滯后于另一個。所述相位調(diào)整方法可以優(yōu)選進一 步包括在所述峰值采樣脈沖的相位被固定為所述峰值采樣脈沖的最優(yōu)相位并 且所述AD時鐘信號的相位被固定為任意相位的狀態(tài)下，檢測在所述基準(zhǔn)采 樣脈沖中亮度水平的變化小的相位區(qū)域的步驟；并且將所述亮度水平的變化小的所述相位區(qū)域的中心相位設(shè)為所述基準(zhǔn)采 樣脈沖的最優(yōu)相位的步驟。根據(jù)這樣構(gòu)成的相位調(diào)整方法，所述峰值采樣脈沖的相位是自動調(diào)整 的，并且所述基準(zhǔn)采樣脈沖的相位也是自動調(diào)整的。結(jié)果是，可以進一步改 進所述圖像質(zhì)量。所述相位調(diào)整方法可以優(yōu)選進一 步包括在所述峰值采樣脈沖的相位被固定在所述峰值釆樣脈沖的最優(yōu)相位，所 述基準(zhǔn)采樣脈沖的相位-故固定在所述最優(yōu)相位，并且所述成^f象元件的入射光 被阻擋的狀態(tài)下，檢測表示所述像素之間的信號變化性的方差最小的所述 AD時鐘信號的相位的步驟；以及將方差被最小化的AD時鐘信號的相位設(shè)為所述AD時鐘信號的最優(yōu)相 位的步驟。根據(jù)這樣構(gòu)成的相位調(diào)整方法，所述峰值釆樣脈沖的相位和所述基準(zhǔn)釆 樣脈沖的相位是自動調(diào)整的，并且所述AD時鐘信號的相位也是自動調(diào)整的。 結(jié)果是，可以進一步改進所述圖像質(zhì)量。所述相位調(diào)整方法優(yōu)選以這種方式構(gòu)成所述成像元件是濾色CCD,并且在檢測所述水平傳遞效率被最大化的相位的步驟中，計算在至少兩個具 有同一垂直坐標(biāo)的像素區(qū)域中的各個顏色的亮度水平，同時改變所述第二水 平傳遞脈沖的相位，計算得到的至少兩個像素區(qū)域中各個顏色的亮度水平的 變化最小的所述第二水平傳遞脈沖的相位，被設(shè)為水平傳遞效率被最大化的 第二水平傳遞脈沖的相位。根據(jù)這樣構(gòu)成的相位調(diào)整方法，計算在至少兩個垂直坐標(biāo)相同的像素區(qū) 域中各個顏色的亮度水平，并且在計算得到的在所述至少兩個像素區(qū)域中各個顏色的亮度水平的變化最小的所述第二水平傳遞脈沖的相位，被設(shè)為相對 于顏色陰影(color shading)的生成使顏色陰影最小的所述第二水平傳遞脈 沖的相位。更具體地說，所述第一像素區(qū)域和所述第二像素區(qū)域中的亮度平 均值之間的差是針對顏色獲得的。在所有顏色中得到差，并計算在所有顏色 中的亮度平均值之間的差的總和。然后，檢測所述總和最小的相位。所述相位調(diào)整方法優(yōu)選以這種方式構(gòu)成所述成像元件是濾色CCD,并且在檢測所述水平傳遞效率被最大化的相位的步驟中，在能由所述濾色 CCD接收的顏色中的任意顏色被單獨成像的狀態(tài)下，由于傳遞效率的惡化 產(chǎn)生的相對于水平臨近像素的傳遞泄露最小化的相位，被設(shè)為所述水平傳遞 效率被最大化的相位。在可以由所述濾色器接收的顏色中的任意顏色被單獨成像(例如，紅色(R)被單獨成像)的情況下，理想地，臨近的另一顏色(對應(yīng)于所述任意顏色的顏色，相對于紅色(R)的綠色(Gr))的輸出信號為0,除非所述 傳遞效率惡化。因此，在單獨計算另一種顏色(例如，綠色(Gr))的亮度 水平，同時所述第二水平傳遞脈沖的相位被移位，并且檢測所得到的值被最 小的相位(由于所述傳遞惡化引起的傳遞殘留最小的相位)時，確定所述第 二水平傳遞脈沖的最優(yōu)相位。所述相位調(diào)整方法可以優(yōu)選進一步包括采樣脈沖調(diào)整步驟，用于調(diào)整所述基準(zhǔn)釆樣脈沖、所述峰值采樣脈沖和 所述AD時鐘信號的相位中的至少一個相位；和水平傳遞脈沖調(diào)整步驟，用于調(diào)整所述第一水平傳遞脈沖和所述第二水 平傳遞脈沖的相位的至少一個相位，其中，所述采樣脈沖調(diào)整步驟和所述水平傳遞脈沖調(diào)整步驟是重復(fù)執(zhí)行的。所述采樣脈沖調(diào)整步驟是調(diào)整在一定安裝狀態(tài)下關(guān)于預(yù)定水平傳遞脈 沖的相位的相互關(guān)系的步驟。當(dāng)所述水平傳遞脈沖的相位改變時，所述采樣 脈沖調(diào)整步驟中的最優(yōu)相位也改變。進一步，在所述水平傳遞脈沖調(diào)整步驟 中，當(dāng)所述采樣脈沖調(diào)整中的相位不合適時，不能準(zhǔn)確地對信號進行采樣， 這樣就破壞了所測量數(shù)據(jù)的可靠性。換句話說，早先實施的所述采樣脈沖調(diào) 整步驟的調(diào)整結(jié)果，將受到在所述采樣脈沖步驟之后實施的所述水平傳遞脈 沖調(diào)整步驟的影響。因此，當(dāng)重復(fù)執(zhí)行所述采樣脈沖調(diào)整步驟和所述水平傳 遞脈沖調(diào)整步驟這兩個步驟時，可以逐漸減小任何可能的誤差，并且可以進 一步改進檢測所述最優(yōu)相位的精度。所述相位調(diào)整裝置可以優(yōu)選進一步包括閃爍檢測器，用于檢測在熒光燈 下的成像操作中產(chǎn)生的閃爍，其中所述時序調(diào)整器根據(jù)所述閃爍檢測器檢測到的閃爍的周期，校正待調(diào)整 的相位。在熒光燈下的成像操作可能受到由所述熒光燈產(chǎn)生的閃爍的影響。所述 焚光燈的光量與電源電壓的頻率有關(guān)。因此，在成像系統(tǒng)的快門速度和所述 熒光燈閃爍的頻率彼此不同步的情況下，所述光量根據(jù)不同的快門時序而改變，這影響所述亮度水平和所述最優(yōu)相位調(diào)整。因此，提供所述閃爍檢測器 以便檢測所述焚光燈閃爍的周期，并根據(jù)所述周期校正待調(diào)整的相位。結(jié)果 是，可以優(yōu)化所述相位調(diào)整。
所述相位調(diào)整裝置可以優(yōu)選進一步包括亮度水平校正器，用于根據(jù)由所 述閃爍檢測器檢測到的閃爍的周期來計算校正系數(shù)，并通過將由所述亮度水 平檢測器計算的亮度水平與所述校正系數(shù)相乘來校正所述亮度水平。
所述亮度水平校正器根據(jù)由所述閃爍檢測器檢測到的閃爍的周期來計 算所述校正系數(shù)，并且所述亮度水平檢測器或所述時序調(diào)整器基于所述校正 系數(shù)來校正所述相位調(diào)整中所使用的亮度水平，以便優(yōu)化所述相位調(diào)整。相 應(yīng)地，與根據(jù)閃爍頻率調(diào)整自動增益控制器的模擬增益的構(gòu)成相比或與所述 快門速度逐幀改變的構(gòu)造相比，所述校正能更加準(zhǔn)確。
所述相位調(diào)整裝置可以優(yōu)選進一步包括閃爍檢測器，用于檢測在熒光燈下的成像操作中生成的閃爍；和曝光控制器，用于將所述成像元件的快門速度設(shè)為所述光量根據(jù)所述閃 爍檢測器的閃爍檢測結(jié)果而改變的周期的正整數(shù)倍。在所述成像元件的快門速度被設(shè)為所述熒光燈閃爍周期的正整數(shù)倍的 構(gòu)造中，在任何時序下測量的光量都可以為常數(shù)，這對于所述相位調(diào)整的優(yōu) 化是有利的。根據(jù)本發(fā)明的數(shù)碼相機包括 成像元件；相關(guān)雙重采樣單元，用于計算針對通過所述成像元件獲得的各像素的模 擬成像信號的信號電平；自動增益控制器，用于調(diào)整從所述相關(guān)雙重采樣單元輸出的成像信號的振幅；AD轉(zhuǎn)換器，用于通過將振幅由所述自動增益控制器進行調(diào)整的所述成 像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值來產(chǎn)生數(shù)字成像信號；權(quán)利要求1中所記載的相位調(diào)整裝置，用于基于所述數(shù)字成像信號設(shè)置適合于在獲得所述模擬成像信號時所述成像元件所使用的脈沖的相位；和時序發(fā)生器，用于基于由所述相位調(diào)整裝置調(diào)整的相位，產(chǎn)生所述脈沖。 在數(shù)碼相機中通常提供有所述成像元件、相關(guān)雙重采樣單元、自動增益控制器、AD轉(zhuǎn)換器和時序發(fā)生器，這些都是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)碼相機的組成 部分。因此，它們不需要特別描述。上述構(gòu)造的特征在于提供了根據(jù)本發(fā)明 的相位調(diào)整裝置。根據(jù)本發(fā)明，即使在包括所述相位調(diào)整裝置的系統(tǒng)改變，并且所述成像 元件被調(diào)換的情況下，也可以自動調(diào)整包括所述水平傳遞脈沖的所述成像脈 沖的相位。因此，與技術(shù)人員手動調(diào)整所述脈沖的相位的情況相比，可以減 小相位調(diào)整所需的時間量。進一步，實際上測量所述亮度水平，并判斷是否 存在陰影，然后在考慮所述亮度水平和所述陰影的情況下，調(diào)整所述脈沖的 相位。結(jié)果是，所述成像脈沖的相位調(diào)整可以很準(zhǔn)確。本發(fā)明至少可以有效地適用于數(shù)碼相機，其中在本發(fā)明中，可以自動調(diào) 整用于獲得數(shù)碼相機中的圖像的脈沖的時序。


通過理解以下對本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的這些及其它目的和 優(yōu)勢將變得清楚，并且將在所附的權(quán)利要求中詳細(xì)說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員在 實施本發(fā)明之后，將注意到說明書中沒有記載的許多優(yōu)點。圖l是示出提供有根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例1的相位調(diào)整裝置的數(shù)碼相機 的整體構(gòu)造的方框圖。圖2示出以時間順序從CCD輸出的信號分量。圖3示出CCD的內(nèi)部構(gòu)造。圖4A和4B是垂直傳遞CCD的操作原理的圖示。圖5A和5B是水平傳遞CCD的操作原理的圖示。圖6是圖示根據(jù)優(yōu)選實施例1的相位調(diào)整方法的整體操作的流程圖。圖7A是圖示圖6所示的釆樣脈沖調(diào)整的更詳細(xì)處理的流程圖。圖7B示出圖6中示出的采樣脈沖調(diào)整中的相應(yīng)脈沖的相變。圖8是根據(jù)優(yōu)選實施例1的峰值采樣脈沖的相位調(diào)整中所使用的信號分量的時序圖。圖9是示出根據(jù)優(yōu)選實施例1的峰值采樣脈沖的相位調(diào)整的詳細(xì)操作的流程圖。圖IO是根據(jù)優(yōu)選實施例1的基準(zhǔn)采樣脈沖的相位調(diào)整中所使用的信號分量的時序圖。圖ll是示出根據(jù)優(yōu)選實施例1的基準(zhǔn)釆樣脈沖的相位調(diào)整的詳細(xì)操作 流程圖。圖12A是根據(jù)優(yōu)選實施例l的AD時鐘信號的相位調(diào)整中所使用的信號 分量的時序圖。圖12B是示出根據(jù)優(yōu)選實施例l的AD時鐘信號的相位調(diào)整中所使用的 信號分量的亮度水平的平均值的圖。圖13是示出根據(jù)優(yōu)選實施例1的AD時鐘信號的相位調(diào)整的詳細(xì)操作 的流程圖。圖14是根據(jù)優(yōu)選實施例1的水平傳遞脈沖的相位調(diào)整中所使用的信號 分量的時序圖。圖15是示出根據(jù)優(yōu)選實施例1的水平傳遞脈沖的相位調(diào)整的詳細(xì)操作 的流程圖。圖16示出由于根據(jù)優(yōu)選實施例1的水平傳遞的惡化引起的顏色陰影的 檢測結(jié)果。圖17是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例3的相位調(diào)整方法的整體操作的流 程圖。圖18是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例4的數(shù)碼相機的整體構(gòu)造的方框圖。 圖19示出根據(jù)優(yōu)選實施例4的熒光燈所產(chǎn)生的閃爍的原理。 圖20是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例5的數(shù)碼相機的整體構(gòu)造的方框圖。 圖21示出根據(jù)優(yōu)選實施例5的通過控制曝光周期來控制閃爍。圖22是示出根據(jù)優(yōu)選實施例的經(jīng)修改的實施例1的數(shù)碼相機的整體構(gòu) 造的方框圖。量差的情況下從CCD輸出的信號分量。圖24是根據(jù)優(yōu)選實施例的經(jīng)修改的實施例4調(diào)整相位的范圍的示例。 圖25示出根據(jù)優(yōu)選實施例的經(jīng)修改的實施例5,基于峰值采樣脈沖預(yù)測基準(zhǔn)采樣脈沖和AD時鐘信號的最優(yōu)位置。
具體實施方式
在下文中，將參見附圖詳細(xì)描述提供有根據(jù)本發(fā)明各優(yōu)選實施例的相位 調(diào)整裝置的數(shù)碼相機。 優(yōu)選實施例1圖1是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例1的數(shù)碼相機的整體構(gòu)造的方框圖。 根據(jù)本優(yōu)選實施例的數(shù)碼相機包括光學(xué)鏡頭l，用于將拍攝對象的圖像會 聚到成像元件2上；成像元件2，用于獲得由光學(xué)鏡頭l在成像元件2上會 聚的拍攝對象的圖像(以下給出的描述將以CCD作為成像元件2的示例)； 模擬前端10,用于對從成像元件2輸出的模擬成像信號Sa執(zhí)行預(yù)定的處理， 并將獲得的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字成像信號Sd;和DSP (數(shù)字信號處理器)20， 用于通過對從模擬前端IO輸出的數(shù)字成像信號Sd執(zhí)行預(yù)定的處理(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，并且所述多 個像素包括用于獲得拍攝對象的圖像的有效像素區(qū)域；和OB (Optical Black，光學(xué)黑體)像素區(qū)域，其以阻光方式提供在有效像素區(qū)域的外圍并 用于^r測OB水平。模擬前端10包括相關(guān)雙重采樣單元3,用于執(zhí)行CDS (相關(guān)雙重采 樣)以確定從成像元件2輸出的模擬成像信號Sa的信號電平；AGC (自動 增益控制器)4,用于利用可調(diào)整的增益來放大從相關(guān)雙重采樣單元3輸出 的信號；AD轉(zhuǎn)換器(模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)5，用于將自動增益控制器4所放大的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字成像信號Sd;時序發(fā)生器6，用于生成獲得圖像時所使用 的脈沖；和垂直驅(qū)動器7，用于向成像元件2輸出時序發(fā)生器6所生成的脈 沖。DSP20包括亮度水平檢測器ll,用于通過計算在預(yù)定區(qū)域內(nèi)所選擇 像素的信號的亮度水平的平均值來檢測亮度水平；方差計算器12，用于計 算所選擇像素之間的信號電平的方差；陰影檢測器13,用于基于在亮度水 平檢測器11所檢測的所有亮度水平中，在水平方向上彼此遠離的兩個像素 區(qū)域中的亮度水平之間的差，檢測陰影；和時序調(diào)整器14。時序調(diào)整器14 調(diào)整所有由時序發(fā)生器6生成的基準(zhǔn)采樣脈沖DS1、峰值采樣脈沖DS2、 AD時鐘信號ACK和CCD 2中的水平傳遞脈沖HI和H2的相位(時序)。 相位調(diào)整是基于亮度水平檢測器11、方差計算器12和陰影檢測器13的檢 測結(jié)果和計算結(jié)果來執(zhí)行的。圖2是按時間順序示出從成像元件2輸出的信號分量的圖。如圖2所示， 模擬成像信號Sa包括重置時段Tl、基準(zhǔn)時段T2和信號時段T3。重置時段 Tl是用來對成像元件2重置的時段?；鶞?zhǔn)時段T2是從成像元件2輸出基準(zhǔn) 電壓的時段，在該時段，檢測在相關(guān)雙重采樣單元3操作時作為基準(zhǔn)的信號。 信號時段3是輸出信號電壓的時段。當(dāng)表示信號時段T3中的波峰的信號電 壓和基準(zhǔn)時段T2中的基準(zhǔn)電壓被采樣以便獲得兩者之間的差時，獲得模擬 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正方向上 的信號分量。圖3示出成像元件2的內(nèi)部構(gòu)造。在圖3中，由時序發(fā)生器6生成的作 為讀取脈沖的垂直傳遞脈沖VP( V2 )被應(yīng)用到成像元件2的控制柵(gate )。 因此，存儲在連接到相應(yīng)控制柵的光電二極管PD中的信號電荷從光電二極 管PD讀取到垂直傳遞CCD 21上。由于垂直傳遞脈沖VP被應(yīng)用到垂直傳 遞CCD 21,所以在垂直傳遞CCD 21上讀取的信號電荷;波傳遞到水平傳遞 CCD 22。傳遞到水平傳遞CCD 22的信號電荷由水平傳遞脈沖HI和H2在 浮動擴散放大器(FDA) 2的方向上逐像素地傳遞，并且電荷被轉(zhuǎn)換為其中的電壓。圖4A和4B示出四相(four-phase)垂直傳遞CCD的操作原理。電荷 的傳遞是電荷在其所存儲的勢阱中移動的操作，并且在根據(jù)電荷傳遞方向依 次施加垂直傳遞脈沖VP ( Vl-V4)時傳遞電荷。以下給出描述。 一在傳遞電勢TP1情況下的狀態(tài)在這種狀態(tài)下，施加垂直傳遞脈沖VP ( VI和V2)。然后，只在施加 垂直傳遞脈沖VP (VI和V2)的控制柵下生成勢阱，并在其中累積信號電 荷。—在傳遞電勢TP2情況下的狀態(tài)在這種狀態(tài)下，施加垂直傳遞脈沖VP (VI、 V2和V3)。然后，維持 垂直傳遞脈沖VP (VI和V2)之下的勢阱，同時勢阱進一步延伸到垂直傳 遞脈沖VP(V3)之下。結(jié)果是，出現(xiàn)信號電荷的移動。 一在傳遞電勢TP3情況下的狀態(tài)在這種狀態(tài)下，維持施加垂直傳遞脈沖VP ( V2和V3 ),同時暫停施 加垂直傳遞脈沖V1。因此，勢阱維持在垂直傳遞脈沖VP(V2和V3)之下； 然而，垂直傳遞脈沖VP ( VI )之下的勢阱消失。結(jié)果是，向傳遞方向往前 推進信號電荷。一在傳遞電勢TP4情況下的狀態(tài)在這種狀態(tài)下，維持施加垂直傳遞脈沖VP ( V2和V3 ),同時施加垂 直傳遞脈沖V4。然后，維持垂直傳遞脈沖VP (V2和V3)之下的勢阱，同 時信號電荷進一步延伸到垂直傳遞脈沖VP ( V4)之下。結(jié)果是，出現(xiàn)信號 電荷的移動。之后，重復(fù)上述操作以便傳遞變化。圖5A和5B示出兩相水平傳遞CCD的操作原理。該CCD與圖4中示 出的CCD的不同之處在于*兩個彼此鄰近的電極電連接；并且參Si襯底表面附近的雜質(zhì)濃度被設(shè)為，在兩個鄰近的電極中，位于沿傳 遞方向前側(cè)的電極的電勢總是高于后側(cè)的電極的電勢。以下描述兩相水平傳遞CCD中的電荷傳遞4喿作。 一在傳遞電勢TP11情況下的狀態(tài)在這種狀態(tài)下，施加第一水平傳遞脈沖Hl。然后，在施加第一水平傳遞脈沖H1的控制柵下，位于沿傳遞方向前側(cè)的電勢處于最高的電平(高于后側(cè)的電勢)。因此，電荷停留在施加第一水平傳遞脈沖Hl的控制柵下、沿傳遞方向的前側(cè)?！趥鬟f電勢TP12情況下的狀態(tài)在這種狀態(tài)下，降低了第一水平傳遞脈沖Hl的電勢，同時增加了第二 水平傳遞脈沖H2的電勢。然后，勢阱變得更淺。 一在傳遞電勢TP13情況下的狀態(tài)在這種狀態(tài)下，第一水平傳遞脈沖H1中電勢的降低和第二水平傳遞脈 沖H2中電勢的增加變得比傳遞電勢TP12的情況更加顯著。然后，施加第 二水平傳遞脈沖H2的控制柵下的電勢變得比施加第一水平傳遞脈沖Hl的 控制柵下的電勢更高。進一步，沿傳遞方向前側(cè)的電勢處于施加第二水平傳 遞脈沖H2的控制柵下的最高電平(高于后側(cè)的電勢)。因此，電荷保留在 傳遞方向的前側(cè)，施加第一水平傳遞脈沖Hl的控制柵下，并且還停留在施 加第二水平傳遞脈沖H2的控制柵下的整個區(qū)域中。參照第一水平傳遞脈沖 Hl和第二水平傳遞脈沖H2的電勢，傳遞方向中前側(cè)的電勢高于后側(cè)的電 勢。因此，電荷根據(jù)前側(cè)低于后側(cè)的階梯式電勢分布來移動。 —在傳遞電勢TP14情況下的狀態(tài)在這種狀態(tài)下，暫停施加第一水平傳遞脈沖Hl,同時只施加第二水平 傳遞脈沖H2。因此，完成了電荷的移動，并且勢阱移動到施加第二水平傳 遞脈沖H2的控制4冊下。當(dāng)由時序發(fā)生器6提供的第一水平傳遞脈沖Hl和第二水平傳遞脈沖 H2的相位不合適時，由于傳遞效率的惡化，會在屏幕的右側(cè)和左側(cè)產(chǎn)生陰 影(在屏幕上產(chǎn)生的不均勻度)。傳遞效率是根據(jù)在傳遞階段存儲的信號電 荷量Ql與由電荷傳遞操作將電荷量Ql傳遞到的隨后傳遞階段的信號電荷量Q2之比計算得到的百分比，并可以通過以下公式荻得 傳遞效率二Q2/Q1 x 100當(dāng)傳遞效率為例如90%時，在各傳遞階革殳，10%的電荷傳遞將失敗。由 于電荷量隨傳遞階段的功率而降低，在具有更多傳遞階段的像素中電荷量降 低，這導(dǎo)致屏幕的右側(cè)和左側(cè)產(chǎn)生陰影。如果檢測到由于第一水平傳遞脈沖 Hl和第二水平傳遞脈沖H2的惡化所導(dǎo)致的陰影，則可以調(diào)整相位。以下描 述更具體的^r測方法。圖6是示出根據(jù)優(yōu)選實施例1的相位調(diào)整方法的整體操作的流程圖。相 位調(diào)整主要由亮度水平檢測器11、方差計算器12、陰影檢測器13和時序調(diào) 整器14來執(zhí)行。假設(shè)本優(yōu)選實施例中待調(diào)整的脈沖是基準(zhǔn)采樣脈沖DS1、峰值采樣脈沖 DS2、 AD時鐘信號ACK以及第一水平傳遞脈沖Hl和第二水平傳遞脈沖 H2。基準(zhǔn)采樣脈沖DS1是用于對被用作相關(guān)雙重采樣中的基準(zhǔn)的信號分量 進行采樣的脈沖。因此，期望調(diào)整相位使上升沿到達基準(zhǔn)時段T2的中心。 峰值采樣脈沖DS2是用于對表示信號時段T2中的波峰的信號分量進行采樣 的脈沖。因此，期望調(diào)整相位，使得在從成像元件2輸出的信號分量表示其 峰值時達到上升沿。相關(guān)雙重采樣單元3計算得到的信號電平Vs是峰值釆樣脈沖DS2上升 時處于峰值的信號分量與基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的上升所確定的基準(zhǔn)時段T2中的信號分量之間生成的差。AD時鐘信號是AD轉(zhuǎn)換器5操作的時鐘信號，并且是用于確定從AD 轉(zhuǎn)換器5輸出的信號的輸出時序的脈沖。因此，當(dāng)AD時鐘信號的相位不合 適時，產(chǎn)生諸如針對仿真的反沖(kickback)和數(shù)據(jù)誤鎖存之類的問題，這 導(dǎo)致AD檢測結(jié)果變化。因此，期望調(diào)整AD時鐘信號ACK的相位，使得 在AD檢測結(jié)果中不會產(chǎn)生易變性。已經(jīng)描述了水平傳遞脈沖Hl和H2。根據(jù)本優(yōu)選實施例的相位調(diào)整方法包括用于調(diào)整峰值采樣脈沖DS2、基 準(zhǔn)采樣脈沖DS1和AD時鐘信號ACK的相位的釆樣脈沖調(diào)整PS1,和用于調(diào)整第一水平傳遞脈沖HI和第二水平傳遞脈沖H2的相位的水平傳遞脈沖 調(diào)整PS2。以下詳細(xì)描述相應(yīng)的調(diào)整。
圖7A和7B是示出圖6所示的采樣脈沖調(diào)整PS1的更詳細(xì)操作的流程 圖。首先，基準(zhǔn)采樣脈沖DS1和AD時鐘信號ACK的相位固定在預(yù)定的初 始值，以峰值采樣脈沖DS2的相位從其初始值逐漸移位的方式測量用于確 定峰值采樣脈沖DS2所必需的數(shù)據(jù)(步驟Sl )。接下來，對在步驟Sl中測 得的數(shù)據(jù)進行評估以便確定峰值采樣脈沖DS2的最優(yōu)相位(步驟S2)。當(dāng) 確定了峰值釆樣脈沖DS2的相位時，峰值釆樣脈沖DS2的相位固定在所確 定的最優(yōu)值，并且以基準(zhǔn)采樣脈沖DS1從其初始值逐漸移位的方式測量用 于確定基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的相位所必需的數(shù)據(jù)，而AD時鐘信號ACK的相 位固定在其初始值(步驟S3)。接下來，評估在步驟S3中測得的數(shù)據(jù)以便 確定基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的最優(yōu)相位(步驟S4)。當(dāng)確定了基準(zhǔn)采樣脈沖DS1 和峰值采樣脈沖DS2的相位時，以AD時鐘信號ACK的相位從其初始值逐 漸移位的方式測量用于確定AD時鐘信號ACK的相位所必需的數(shù)據(jù)，而基 準(zhǔn)采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2的相位固定在最優(yōu)值(步驟S5 )。接 下來，對在步驟S5中測得的數(shù)據(jù)進行評估以便確定AD時鐘信號ACK的最 優(yōu)相位(步驟S6)。接下來，計算在亮度水平檢測器11所檢測到的亮度水 平中，在水平方向中兩個彼此遠離的像素區(qū)域中的亮度水平之間的差(步驟 S7)。進一步，當(dāng)在步驟S7中所計算的亮度水平之間的差與預(yù)定門限值比 較時，判決是否產(chǎn)生陰影(步驟S8)。當(dāng)確定了基準(zhǔn)采樣脈沖DS1、峰值 采樣脈沖DS2、 AD時鐘信號ACK以及水平傳遞脈沖Hl和H2的最優(yōu)相位 時，與所確定的最優(yōu)相位相關(guān)的信息被設(shè)置在時序發(fā)生器6的寄存器中(步 驟S9)。相應(yīng)地，生成具有最優(yōu)相位的脈沖。圖7B示出在調(diào)整過程中相應(yīng) 脈沖的相變。
接下來，以下詳細(xì)描述峰值采樣脈沖DS2、基準(zhǔn)釆樣脈沖DS1、 AD時 鐘信號ACK和水平傳遞脈沖Hl和H2的相位調(diào)整。 一峰值采樣脈沖DS2的相位調(diào)整首先，參見圖8和圖9描述峰值采樣脈沖DS2的相位調(diào)整。圖8是用 于峰值采樣脈沖DS2相位調(diào)整的信號分量的時序圖。圖9是示出峰值采樣 脈沖DS2的相位調(diào)整細(xì)節(jié)的流程圖。這些附圖對應(yīng)于圖7中示出的步驟S1 和S2。
在圖8中，Wl表示成像元件輸出信號(模擬輸入信號Sa),而W3表 示亮度信號。峰值釆樣脈沖DS2相位調(diào)整中的亮度水平被定義為在成像元 件2的部分或所有有效像素區(qū)域(在下文中，稱為峰值采樣脈沖檢測區(qū)域) 中所選擇的相應(yīng)像素的信號中的亮度水平的平均值。當(dāng)成像元件輸出信號 Wl處于圖8中示出的狀態(tài)時，同時基準(zhǔn)采樣脈沖DS1和AD時鐘信號ACK 的相位固定時，峰值采樣脈沖DS2的相位如W2所示被移位；隨后在亮度信 號W3中產(chǎn)生突起形狀，這在其信號電平中產(chǎn)生峰值?；诖?，在亮度信號 W3處于最大水平(峰值狀態(tài))時的峰值采樣脈沖DS2的相位被確定為其最 優(yōu)相位。如早先所述，在圖像數(shù)據(jù)中選擇的各像素的信號電平Vs為峰值采 樣脈沖DS2所確定的信號分量的峰值與基準(zhǔn)采樣脈沖DS1所確定的作為基 準(zhǔn)的信號分量之間的差。因此，該差應(yīng)當(dāng)在峰值釆樣脈沖DS2中的信號分 量和基準(zhǔn)采樣脈沖DS1中的信號分量在振幅上具有相反關(guān)系的部分顯示出 負(fù)值；然而，在附圖中，信號電平用零來表達，因為在該例子中任何負(fù)值不 包括在信號電平的定義之中。
參見圖9給出進一步的詳細(xì)描述。在步驟Sll中，定義了亮度水平的最 大值的初始值。亮度水平的最大值的初始值被設(shè)為在至少具有一定振幅的信 號分量出現(xiàn)時迅速更新的小的值。在步驟S12中，基準(zhǔn)采樣脈沖DS1和AD 時鐘信號ACK的相位被設(shè)為初始值，按時間順序比基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的相 位的初始值略晚的點被設(shè)為峰值采樣脈沖DS2的初始值。在步驟S13中， 獲取成像元件2所獲得的圖像數(shù)據(jù)。
在步驟S14中，檢測所獲取圖像數(shù)據(jù)的峰值采樣脈沖檢測區(qū)域中的亮度 水平，換句話說，計算在峰值釆樣脈沖檢測區(qū)域中相應(yīng)像素的信號中的亮度 水平的平均值。由于假設(shè)具有顯示出至少預(yù)定值的信號電平的任何像素都飽和，所以期望這種像素排除在采樣過程之外。步驟S14的處理在亮度水平檢
測器14中執(zhí)行。
在步驟S15中，將亮度水平的當(dāng)前最大值與在步驟S14中計算得到的亮 度水平相比較。當(dāng)比較結(jié)果是在步驟S14中計算得到的亮度水平更大時，在 步驟S16中，將步驟S14中計算得到的亮度水平設(shè)為當(dāng)前最大值。當(dāng)在步驟 S15中，亮度水平的當(dāng)前最大值更大時，不更新亮度水平的最大值。步驟S15 和S16由時序調(diào)整器16執(zhí)行。
在步驟S17中，時序調(diào)整器16向時序發(fā)生器6發(fā)送峰值相位脈沖DS2 的相位向后移位一個步長而基準(zhǔn)采樣脈沖DS1和AD時鐘信號ACK的相位 固定的指令。在步驟S17中，相位移位一個步長之后，過程返回到步驟S13, 并再次執(zhí)行步驟S13-S17,以便比較亮度水平的最大值。
到目前為止所描述的操作在一個周期的時段內(nèi)重復(fù)，以便亮度水平最大 的相位被確定為峰值采樣脈沖DS2的最優(yōu)相位。
基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的相位調(diào)整
接下來，參見圖10和11來描述基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的相位調(diào)整。圖10 是基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的相位調(diào)整所使用的信號分量的時序圖。圖ll是示出 基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的相位調(diào)整的細(xì)節(jié)的流程圖。這些步驟對應(yīng)于圖7中示 出的步驟S3和S4。
在圖10中，Wl表示成像元件輸出信號，而W3表示亮度信號。在基準(zhǔn) 采樣脈沖DS1的相位調(diào)整的情況下，亮度水平被定義為在成像元件2的部 分或所有有效像素區(qū)域(稱為基準(zhǔn)采樣脈沖檢測區(qū)域)中所選擇的相應(yīng)像素 的信號中的亮度水平的平均值。當(dāng)成像元件輸出信號處于圖IO所示的狀態(tài)， 同時峰值采樣脈沖DS2和AD時鐘信號ACK的相位固定時，基準(zhǔn)采樣脈沖 DS1的相位從其初始值移位，如W4所示，亮度信號W3顯著減小，在基準(zhǔn) 時段T2中大致為常數(shù)，然后再次減小，并在與峰值采樣脈沖DS2相匹配的 點變?yōu)榱?。基于此，確定基準(zhǔn)采樣脈沖DS1相位的最優(yōu)值，以便上升沿到 達亮度信號W3大致為常數(shù)的間隔(稱為穩(wěn)定區(qū)域)的中心。參見圖11,給出進一步詳細(xì)的描述。在步驟S21中，基準(zhǔn)采樣脈沖DS1
的相位和AD時鐘信號ACK的相位被初始化，而峰值采樣脈沖DS2的相位 被設(shè)為所描述調(diào)整方法所確定的最優(yōu)值。然后，獲取成像元件2所得到的圖 像數(shù)據(jù)(模擬視頻信號)。
在步驟S22中，檢測所獲取的圖像數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)采樣脈沖檢測區(qū)域中的亮 度水平，換句話說，計算在基準(zhǔn)采樣脈沖檢測區(qū)域中相應(yīng)像素的信號中的亮 度水平的平均值。由于假設(shè)具有顯示出至少預(yù)定值的信號電平的任何像素飽 和，所以期望這種像素排除在采樣過程之外。步驟S22的處理在亮度水平檢 測器14中執(zhí)行。
在步驟S23中，基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的相位向后移位一個步長，同時峰 值采樣脈沖DS2和AD時鐘信號ACK的相位固定。在步驟S24中，設(shè)置基 準(zhǔn)采樣脈沖DS1的一個周期時段中的重復(fù)處理。在步驟S25中，獲取成像 單元2所得到的圖像數(shù)據(jù)。在步驟S26中，檢測所獲取的圖像數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)采 樣脈沖檢測區(qū)域中的亮度水平。
在步驟S27中，計算根據(jù)在之前的一個步長的基準(zhǔn)采樣脈沖DS1處獲 取的圖像數(shù)據(jù)所計算的亮度水平與根據(jù)在當(dāng)前相位處所檢測的圖像數(shù)據(jù)所 計算的亮度水平之間的差，并判決計算得到的差是否至多是預(yù)定的門限值。 當(dāng)在步驟S27中差被判決為至多是門限值時，當(dāng)前相位被判決為處于穩(wěn)定區(qū) 域(步驟S28 )。
在步驟S29中，基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的相位向后移位一個步長，同時峰 值采樣脈沖DS2和AD時鐘信號ACK的相位固定。在所述相位移位一個步 長之后，過程返回步驟S25,并再次執(zhí)行步驟S25-S29，以便判決所移位的 相位是否處于穩(wěn)定區(qū)域。這項操作在一個周期的時段內(nèi)重復(fù)執(zhí)行，以便判決 穩(wěn)定區(qū)域中所包括的相位。
最后，在步驟S30中，被判決為包括在穩(wěn)定區(qū)域中的相位的中心值被確 定為基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的相位的最優(yōu)值。在穩(wěn)定區(qū)域的最終判決時，在判 決存在包括在至少兩個不連續(xù)間隔的穩(wěn)定區(qū)域中的相位的情況下，可以忽略較短的間隔，或者被判決為包括在穩(wěn)定區(qū)域中的相位繼續(xù)最長持續(xù)時間的間 隔可以被判決為穩(wěn)定區(qū)域。
在噪聲分量大的情況下，基于兩個像素之間的差，穩(wěn)定區(qū)域可能被錯誤 地檢測或者根本不能被檢測到。在這種情況下，可以使用例如濾波計算器等， 以便計算在至少三個相位中亮度水平的平均值和在當(dāng)前相位中亮度水平的 平均值之間的差，并且將其與門限值比較。作為替代地，可以計算在至少三 個相位中的亮度水平的方差，并將其與門限值比較。
在基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的相位調(diào)整流程以及峰值采樣脈沖DS2的相位調(diào) 整流程中使用的基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的相位的初始值可以相同，也可以彼此 不同。例如，在峰值采樣脈沖DS2的相位調(diào)整流程中的基準(zhǔn)采樣脈沖DS1 的相位的初始值可以設(shè)為處于根據(jù)設(shè)計規(guī)范預(yù)測的基準(zhǔn)時段T2附近。用于 在基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的相位調(diào)整流程中獲取第一圖像數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)采樣脈沖 DS1的相位的初始值被設(shè)為處于重置時段T1之內(nèi)，以便檢測亮度信號的任 何突然減小。
AD時鐘信號ACK的相位調(diào)整
接下來，參見圖12A、 12B和13來描述AD時鐘信號ACK的相位調(diào)整。 圖12A是在AD時鐘信號ACK的相位調(diào)整中使用的信號分量的時序圖。圖 12B示出AD時鐘信號ACK的相位調(diào)整中的分散變換(dispersal transition)。 圖13是示出AD時鐘信號ACK的相位調(diào)整細(xì)節(jié)的流程圖。圖13中示出的 流程圖對應(yīng)于圖7中示出的步驟S5和S6。
在圖12A中，Wl表示成像元件輸出信號，而W6表示方差。在該例子 中，方差被定義為在光相對于成像元件2被阻擋的狀態(tài)下，在有效像素區(qū)域 和OB像素區(qū)域中的至少一個的部分或所有區(qū)域中(為第二像素區(qū)域，并且 在下文中稱為AD時鐘信號檢測區(qū)域)各個像素的信號電平的方差。更具體 地說，由于成像元件2處于光線被阻擋的狀態(tài)下，方差表示在理想情況下推 定為常數(shù)的相應(yīng)像素的信號電平的分散程度的值。因此，需要設(shè)置AD時鐘 信號ACK的相位以便減小方差。被計算方差的像素區(qū)域和被檢測亮度水平的像素區(qū)域可以是相同的像素區(qū)域，也可以是彼此不同的像素區(qū)域。
當(dāng)成像元件輸出信號Wl處于圖12A中示出的狀態(tài)時，基準(zhǔn)采樣脈沖
DS1和峰值采樣脈沖DS2的相位固定在最優(yōu)值，然后AD時鐘信號ACK的 相位從如W5所示的初始值開始移位，在分散過程中生成如W6所示的凹進 形狀。應(yīng)當(dāng)確定AD時鐘信號ACK的相位，以Y更方差W6的值最??；然而， 由于某種因素，方差W6可能在錯誤的位置顯示出最小值?；诖?，將AD 時鐘信號檢測區(qū)域的亮度水平與在方差W6被判決為最小的相位中的預(yù)定的 期望值(預(yù)先設(shè)置)進行比較。由于OB像素區(qū)域是光線被阻擋的，所以存 在期望值作為設(shè)計規(guī)范中的DC偏移量。當(dāng)AD時鐘信號檢測區(qū)域的亮度水 平與期望值完全不同時，不能說AD時鐘信號ACK被優(yōu)化。因此，只有當(dāng) 前亮度水平與期望值之間的差至多為在方差W6被判決為最小的相位中的門 限值(預(yù)先設(shè)置)時，才能確定該相位為AD時鐘信號ACK的最優(yōu)值。當(dāng) 差大于該門限值時，將差與在方差W6顯示出第二小的值的相位中的門限值 進行比較。上述判決重復(fù)進行，以便確定AD時鐘信號ACK的相位的最優(yōu) 值。
相對于成像元件2阻擋光的可能方法是關(guān)閉機械快門，從而阻擋入射 光。然而，在OB像素區(qū)域用作AD時鐘信號檢測區(qū)域的情況下，沒有必要 關(guān)閉機械快門，因為它已經(jīng)處于光線被阻擋的狀態(tài)。
參見圖13給出進一步詳細(xì)的描述。在步驟S31中，當(dāng)機械快門關(guān)閉時， 入射光被阻擋。在OB像素區(qū)域用作AD時鐘信號檢測區(qū)域的情況下，這個 步驟是不必要的。在步驟S32中，增大模擬增益，以便只放大噪聲分量。在 步驟S33中，基準(zhǔn)采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2的相位被設(shè)為預(yù)定的 最優(yōu)值，而AD時鐘信號ACK的相位被設(shè)為初始值。在步驟S34中，獲取 由成像元件2獲得的圖像數(shù)據(jù)。在步驟S35中，檢測所獲取的圖像數(shù)據(jù)的 AD時鐘信號檢測區(qū)域中的亮度水平，換句話說，計算在AD時鐘信號檢測 區(qū)域中各個像素中的信號的亮度水平的平均值。步驟S35的處理是在亮度水 平檢測器14中執(zhí)行的。在步驟S36中，在基準(zhǔn)采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2的相位固定的狀態(tài)下，AD時鐘信號ACK的相位向后移位一個步長。 在所述相位移位一個步長之后，過程返回步驟S34，并且再次執(zhí)行步驟 S34-S36。步驟S34-S36在一個周期的時段內(nèi)重復(fù)，并由此檢測各相位的亮 度水平。計算得到的亮度水平暫時存儲在存儲器中。
在步驟S37中，基準(zhǔn)采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2的相位被設(shè)為 由上述方法確定的最優(yōu)值，然后，AD時鐘信號ACK的相位被設(shè)為初始值。 在步驟S38中，再次獲取由成像元件2獲得的圖像數(shù)據(jù)。在步驟S39中，計 算在所獲取的圖像數(shù)據(jù)的AD時鐘信號檢測區(qū)域中的方差cj(n),換句話說， 計算在AD時鐘信號檢測區(qū)域中的相應(yīng)像素的信號電平的方差，n為任意正 數(shù)，并表示一個周期時段中的可設(shè)置相位的數(shù)目。換句話說，計算在AD時 鐘信號檢測區(qū)域中的相應(yīng)像素的信號電平的方差。步驟S39的處理是在方差 計算器12中執(zhí)行的。在步驟S40中，在基準(zhǔn)采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖 DS2的相位固定的狀態(tài)下，AD時鐘信號ACK的相位向后移位一個步長。 在AD時鐘信號ACK的相位移位一個步長之后，過程返回步驟S38,并且 再次執(zhí)行步驟S38-S40。當(dāng)上述操作在一個周期的時段重復(fù)時，計算針對各 相位的方差。計算得到的方差暫時存儲在存儲器中。在說明書中，在獲取圖 像數(shù)據(jù)的不同時刻分別計算亮度水平的分布和方差的分布；然而，它們可以 在 一 次獲取圖像數(shù)據(jù)時同時計算。
經(jīng)過這樣處理，亮度水平的分布和針對各相位的方差存儲在存儲器中。 然后，存儲器中存儲的數(shù)據(jù)用來計算AD時鐘信號ACK的最優(yōu)相位。以下 給出詳細(xì)描述。在步驟S41中，第一相位的方差(7(1)被設(shè)為最小值cj(min)。 在步驟S43中，第二相位與其后的相位的方差被設(shè)為cj(n),并且將各方差(J(n) 與方差cj(min)進行比較。當(dāng)在比較中cj(n)較小時，在步驟S44中，將o(n) 設(shè)為新的最小值ci(min)。重復(fù)步驟S43-S44,直到完成最后的相位為止，以 便可以計算方差最小的相位。
在步驟S45中，判決方差最小的相位的亮度水平與設(shè)計規(guī)范所確定的期 望值之間的差是否至多為門限值(預(yù)定)。當(dāng)在步驟S45的判決中，在方差最小的相位中的亮度水平大于門限值時，執(zhí)行步驟S46的處理，直到除了(7(min)的相位之外的方差最小的相位。然后，重復(fù)步驟S45和S46,直到確 定最優(yōu)相位為止。當(dāng)在步驟S45和S46重復(fù)之后，方差最小的相位中的亮度 水平落入門限值之內(nèi)時，則在步驟S47中，得到的相位被確定作為AD時鐘 信號ACK的最優(yōu)相位。水平傳遞力永沖Hl和H2的相位調(diào)整參見圖14和15,描述水平傳遞^^沖Hl和H2的相位調(diào)整。圖14是當(dāng) 調(diào)整水平傳遞脈沖H1和H2的相位時所使用的信號分量的時序圖。圖15是 示出水平傳遞脈沖Hl和H2的相位調(diào)整細(xì)節(jié)的流程圖。圖15中示出的流程 圖對應(yīng)于圖7中示出的步驟S7和S8。在圖14中，Hl表示第一水平傳遞脈沖，而W6表示第二水平傳遞脈沖。 當(dāng)調(diào)整水平傳遞脈沖Hl和H2的相位時，在第一水平傳遞脈沖Hl的相位固 定在初始值的狀態(tài)下，第二水平傳遞脈沖H2的相位移位，如W6所示。待 固定的水平傳遞脈沖沒有必要局限于第一水平傳遞脈沖Hl。在第二水平傳 遞脈沖H2的相位固定在初始值的狀態(tài)下，第一水平傳遞脈沖Hl可以移位。 以下給出詳細(xì)的描述。在步驟S51中，第一水平傳遞脈沖Hl的相位固定在預(yù)定的初始值。然 后，在步驟S52中，在第二水平傳遞脈沖H2的一個周期的時段內(nèi)待重復(fù)的 處理被設(shè)置。在步驟S53中，計算在兩個具有相同垂直坐標(biāo)的像素區(qū)域中的 亮度水平之間的差。在步驟S54中，將計算得到的亮度差與目前得到的亮度 水平的最小值進行比較。當(dāng)在步驟S54中比較結(jié)果是計算得到的亮度差小于 最小值時，在步驟S55中，計算得到的亮度差被設(shè)為目前得到的最小值。當(dāng) 比較結(jié)果中直到當(dāng)時為止當(dāng)前亮度值差的最小值小于計算得到的亮度差時， 不更新亮度最小值。在步驟S56中，在第一水平傳遞脈沖Hl的相位固定的狀態(tài)下，第二水 平傳遞脈沖H2的相位向后移位一個步長。更具體地說，時序調(diào)整器14向 時序發(fā)生器6發(fā)送位一個步長之后，過程返回步驟S53,并且再次執(zhí)行步驟S53-S56,其中將 目前得到的亮度差的最小值與當(dāng)前亮度差進行比較。該處理在一個周期的時 段中重復(fù)。然后，在步驟S57中，基于亮度差的最小值判決陰影是否存在。 當(dāng)在步驟S57中判決結(jié)果顯示陰影不存在時，當(dāng)時的相位被確定為第二水平 傳遞"永沖H2的最優(yōu)相位。在成像元件2是包括拜耳陣列的原色濾色器的CCD的情況下，其中所 述拜耳陣列包括R (紅)、G (綠)和B (藍)，例如如圖16所示，在有效 像素區(qū)域A0中兩個具有相同垂直坐標(biāo)的像素區(qū)域中(水平傳遞脈沖檢測區(qū) 域Al和A2)的亮度水平關(guān)于R、 Gr、 Gb和B進行計算。A3為OB像素區(qū) 域。亮度水平被定義為如早先所述的水平傳遞脈沖檢測區(qū)域Al和A2中的 信號的亮度水平的平均值。在由于傳遞惡化造成的傳遞殘留(transfer residue)被添加到下一個像素的情況下，在屏幕的右側(cè)和左側(cè)色平衡不同， 導(dǎo)致產(chǎn)生顏色陰影。因此，得到在計算顏色的兩個區(qū)域中的亮度水平之間的 差，并且當(dāng)亮度水平之間沒有任何差時，判決沒有在屏幕的右側(cè)和左側(cè)產(chǎn)生 顏色陰影。換句話說，當(dāng)檢測到相應(yīng)顏色的差的和最小的相位時，第二水平 傳遞脈沖H2的最優(yōu)相位被確定。然而，由于判決是基于對由于傳遞效率的 惡化引起的色平衡的變化進行檢測作出的，所以經(jīng)歷判決的物體(拍攝對象) 必須發(fā)出任意單彩色光。在拍攝對象發(fā)出諸如黑色或白色的非彩色光，其中 相應(yīng)顏色的信號輸出為常數(shù)的情況下，前一個像素的傳遞殘留的增加和由于 傳遞惡化引起的減小為偏移量。結(jié)果是，即使傳遞效率惡化，也不可能在傳 遞之前和之后觀察到任何不同。根據(jù)本優(yōu)選實施例的亮度水平檢測器11包括兩個用于計算亮度水平的采樣區(qū)域。因此，當(dāng)針對各顏色獨立計算亮度水平時，可以調(diào)整水平傳遞效 率的相位。根據(jù)目前描述的方法，可以自動調(diào)整基準(zhǔn)采樣脈沖DS1、峰值采樣脈沖 DS2、 AD時鐘信號ACK以及水平傳遞脈沖Hl和H2的相位。因此，即使 在包括相位調(diào)整裝置的系統(tǒng)改變、成像元件2本身被調(diào)換或者由于任何外部因素(溫度、隨時間的惡化等)引起的成像元件2的特性改變的情況下，也 可以自動調(diào)整從時序發(fā)生器6輸出的脈沖的相位。此外，由于脈沖的相位是 根據(jù)在就圖像質(zhì)量而言和考慮到各脈沖的特性的最優(yōu)狀態(tài)下的不同的個別 方法進行調(diào)整的，因此可以實現(xiàn)高準(zhǔn)確度的自動調(diào)整。亮度水平檢測器11、方差計算器12、陰影檢測器13和時序調(diào)整器14 這些部件可以作為硬件電路來實現(xiàn)，或者可以作為由微計算機處理的軟件來 實現(xiàn)。調(diào)整流程不局限于圖7中示出的步驟，并且可以對其進行改變。本優(yōu) 選實施例僅僅是個示例，并且無需贅言，除了以下描述的主要的改進實施例 之外，還存在各種可能經(jīng)過修改的實施例。優(yōu)選實施例2在基準(zhǔn)采樣脈沖DS1和峰值采樣脈沖DS2的相位調(diào)整中，除非獲得至 少某一級別的亮度水平，否則難以調(diào)整相位，這是因為最優(yōu)相位是根據(jù)亮度 水平調(diào)整得到的。很多醫(yī)用數(shù)碼相機系統(tǒng)被提供以諸如LED (發(fā)光二極管) 的輔助發(fā)光裝置。因此，在相位被調(diào)整一次，并且作為峰值級別的亮度水平 至多是可以使用輔助光的系統(tǒng)中的預(yù)定值的情況下，在輔助發(fā)光裝置以輔助 光照射拍攝對象的狀態(tài)下，可以再次執(zhí)行相位調(diào)整。對于拍攝對象，來自被設(shè)為成像元件2 (CCD)的濾色器中的濾色器顏 色的各個顏色(RGB)的任何任意顏色可以被單獨照射或在其上反射，在被 提供以這種拍攝對象的情況下，需要注意的是對應(yīng)于從拍攝對象進入成像元 件2的顏色的像素，并且計算在水平方向上與該像素相鄰的一組像素的亮度 水平的平均值。結(jié)果是，可以檢測到傳遞效率的惡化。在紅色(R)從拍攝 對象單獨進入成像元件2的情況下，理想上綠色(gr)的輸出信號為0,除 非傳遞效率惡化。然后，只計算在有效像素區(qū)域的部分區(qū)域或整體區(qū)域中綠 色(gr)的亮度水平，同時第二水平傳遞脈沖的相位逐漸移位，并且使所得 到的值最小的相位被檢測為，由于傳遞惡化引起的傳遞殘留(泄露)最小的 相位。所檢測的傳遞殘留(泄露)最小的相位被確定為第二水平傳遞脈沖 H2的最優(yōu)相位。在本優(yōu)選實施例中，在亮度水平檢測器11中針對各顏色獨立地計算亮度水平，并且可以調(diào)整水平傳遞脈沖的相位。 優(yōu)選實施例3在優(yōu)選實施例1和2中，描述了目前的兩種相位調(diào)整，水平傳遞脈沖(用 于控制成像元件2的水平傳遞的脈沖的相位調(diào)整)的相位調(diào)整和釆樣脈沖 (用于對在相關(guān)雙重采樣單元4中從成像元件2輸出的信號進行采樣的基準(zhǔn) 采樣脈沖DS1、峰值采樣脈沖DS2和AD時鐘信號ACK的相位調(diào)整)的相 位調(diào)整。然而，在采樣脈沖的相位調(diào)整中，調(diào)整在某種安裝狀態(tài)中基準(zhǔn)采樣脈沖 DS1、峰值釆樣脈沖DS2和AD時鐘信號ACK相對于水平傳遞脈沖Hl和 H2的任意相位的相互關(guān)系。因此，當(dāng)水平傳遞脈沖的相位改變時，基準(zhǔn)采 樣脈沖DS1、峰值采樣脈沖DS2和AD時鐘信號ACK的最優(yōu)相位也改變。 進一步，在水平傳遞脈沖的相位調(diào)整中，除非基準(zhǔn)采樣脈沖DS1、峰值采樣 脈沖DS2和AD時鐘信號ACK的相位合適，否則不可能準(zhǔn)確地對相關(guān)雙重 采樣單元4中的信號進行采樣，這致使所測得的數(shù)據(jù)不可靠。因此，如圖 17所示，重復(fù)上述兩個相位調(diào)整，以便改進精度。本發(fā)明優(yōu)選實施例3是 由考慮到這一方面來對優(yōu)選實施例1和2進行改進而做出的。以下描述根據(jù)優(yōu)選實施例3的操作。 一采樣脈沖調(diào)整PS1首先，將水平傳遞脈沖Hl和H2設(shè)為初始值，然后，調(diào)整基準(zhǔn)采樣脈 沖DS1、峰值采樣脈沖DS2和AD時鐘信號ACK的相位。結(jié)果是，可以優(yōu) 化相關(guān)雙重采樣單元4中的采樣時序。水平傳遞脈沖調(diào)整PS2接下來，在最優(yōu)地調(diào)整基準(zhǔn)釆樣脈沖DS1、峰值采樣脈沖DS2和AD 時鐘信號ACK相對于水平傳遞脈沖Hl和H2的相互關(guān)系的狀態(tài)下，調(diào)整水 平傳遞脈沖Hl和H2的相位，以便優(yōu)化成l象元件2的傳遞效率。采樣脈沖調(diào)整PS3在下文中，再次調(diào)整基準(zhǔn)釆樣脈沖DS1、峰值采樣脈沖DS2和AD時鐘信號ACK的相位，并且以適合于優(yōu)化的水平傳遞脈沖HI和H2的方式調(diào) 整基準(zhǔn)采樣脈沖DS1、峰值采樣脈沖DS2和AD時鐘信號ACK相對于水平 傳遞脈沖HI和H2的相互關(guān)系。在時序發(fā)生器6中設(shè)置水平傳遞脈沖HI和H2、基準(zhǔn)采樣脈沖DS1、 峰值采樣脈沖DS2和AD時鐘信號ACK的最優(yōu)相位，所述最優(yōu)相位被確定 為重復(fù)實施兩次相位調(diào)整的結(jié)果。結(jié)果是，可以生成具有最優(yōu)相位的相應(yīng)脈 沖。優(yōu)選實施例4圖18是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例4的數(shù)碼相機的整體構(gòu)造的方框圖。在 本優(yōu)選實施例中，根據(jù)當(dāng)在熒光燈下獲得圖像時生成的閃爍的周期來校正被 采樣的亮度水平。在圖18中，與根據(jù)優(yōu)選實施例1的圖1中示出的附圖標(biāo) 記相同的附圖標(biāo)記顯示相同的部件。在本優(yōu)選實施例中，在#4居目前描述的 優(yōu)選實施例的構(gòu)造中，進一步提供閃爍檢測器15和亮度水平校正器16。以下描述如何生成閃爍。在電源電壓的頻率的影響下，熒光燈的光量以 電源周期的1/2周期進行改變。例如，如圖19所示，當(dāng)使用50Hz的電源電 壓時，熒光燈的光量改變周期為1/100秒，因此當(dāng)以由附圖中A和B所示的 時序，以相同的快門速度對相同的拍攝對象進行成像時，在時序A與B之 間的光量不同，從而B比A獲得的圖像信號更暗，在暗度上的這種差異即 是閃爍。讀操作遵循成像元件2 (CCD)中的面順序。因此，在熒光燈的光量周 期和一幀的曝光周期不以正整數(shù)倍的方式相關(guān)的情況下(例如，在如圖19 所示，50Hz電源的熒光燈下， 一幀頻率為60Hz的情況下)，在熒光燈的光 量改變的影響下，在幀與幀之間產(chǎn)生閃爍。當(dāng)在相位調(diào)整期間，熒光燈用作光源時，由于閃爍的影響，每次測量數(shù) 據(jù)時的光量都會改變。由于閃爍引起的光量改變影響了由亮度水平檢測器 11計算得到的亮度水平，從而不能準(zhǔn)確地判決最優(yōu)相位。為了校正閃爍，通?？梢愿鶕?jù)所生成的閃爍的頻率，在自動增益控制器4中采用模擬增益乘法，或者可以逐幀改變快門速度。當(dāng)在相位調(diào)整中采用 這些校正方法中的任一種時，數(shù)據(jù)測量條件隨相位的不同而不同，這不是優(yōu) 選的。在優(yōu)選實施例4中，由閃爍檢測器15檢測是否生成閃爍，并且由亮度水平校正器16計算消除光量改變從而使輸出電平可以為常數(shù)的校正系數(shù)a。 然后，將從亮度水平檢測器11輸出的亮度水平與根據(jù)閃爍周期所計算的校 正系數(shù)a相乘。結(jié)果是，可以在相同的數(shù)據(jù)測量條件下校正閃爍，這樣實現(xiàn) 了準(zhǔn)確的亮度水平計算。 優(yōu)選實施例5圖2 0是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例5的數(shù)碼相機的整體構(gòu)造的方框圖。 本優(yōu)選實施例是控制閃爍的另一個例子。在圖20中，與根據(jù)優(yōu)選實施例4 的圖18中的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記顯示相同的部件。在本優(yōu)選實施例中， 在曝光控制器17中，快門速度固定為預(yù)定的時間段，以便校正閃爍。圖21是根據(jù)本優(yōu)選實施例的閃爍控制圖，其中在電源電壓為50Hz的 焚光燈下，快門速度固定為1/100秒。當(dāng)快門速度被設(shè)為1/100秒時，成像 元件2的曝光時間與熒光的光量改變周期彼此一致。因此，輸出信號電平不 再可變，因此閃爍的生成受到控制。在這種情況下，在輸出信號電平中，沒 有生成閃爍的快門速度是熒光燈的光量改變周期的整數(shù)倍。當(dāng)閃爍檢測器15檢測到閃爍時，曝光控制器17將快門速度設(shè)為熒光燈 的光量周期改變的整數(shù)倍，并且設(shè)置時序發(fā)生器6中的寄存器，以便生成對 應(yīng)于所設(shè)置的快門速度的脈沖。相應(yīng)地，快門速度基于從時序發(fā)生器6輸出 的脈沖，固定為光量改變周期的整數(shù)倍。因此，可以得到處于恒定電平的輸 出信號，從而可以準(zhǔn)確地測量亮度水平。在數(shù)碼相機中，通常已經(jīng)提供閃爍檢測器15和曝光控制器17,以便實 現(xiàn)AE (自動曝光)。因此，在本實施例中，沒有必要添加任何新的電路元 件，因為可以利用這些電路元件。在優(yōu)選實施例中存在以下可能的經(jīng)過修改的實施例。經(jīng)過修改的實施例1圖22是示出根據(jù)優(yōu)選實施例的經(jīng)過修改的實施例1的數(shù)碼相機的整體 構(gòu)造的方框圖。經(jīng)過修改的本實施例基于任何缺陷像素均不用于脈沖的相位調(diào)整的技術(shù)思想。缺陷像素檢測器18和存儲裝置19被提供。構(gòu)成成像元件2的一組像素可以包括在制造過程中產(chǎn)生的缺陷像素。在 缺陷像素中，無論入射光的光量如何，信號電平都通常固定在最大或者最小 值的周圍。因此，期望不將缺陷像素的值用作相位調(diào)整，即使在所述值處于 脈沖檢測區(qū)域內(nèi)。在經(jīng)過修改的本實施例中，由缺陷像素檢測器18檢測缺 陷像素，并且缺陷像素的地址預(yù)先存儲在存儲裝置19中。因此，可以避免 將缺陷像素用于相位調(diào)整，這樣改進了相位調(diào)整的準(zhǔn)確度。缺陷相位檢測器18可以具有多種構(gòu)造?？梢砸赃@樣的方式構(gòu)成缺陷像 素檢測器18:在數(shù)碼相機被激活時，機械快門被關(guān)閉，將電荷存儲以特定 的時間段，并且信號電平至少為預(yù)定門限值的像素被檢測作為缺陷像素。存 儲裝置19沒有必要適用于存儲所有缺陷像素的地址，它必須做的是存儲預(yù) 定數(shù)目的缺陷像素的地址。 經(jīng)過^^改的實施例2在設(shè)置上述基準(zhǔn)采樣脈沖DS1時，臨近像素之間的差至多為預(yù)定門限 值的區(qū)域被認(rèn)為是穩(wěn)定區(qū)域，并且執(zhí)行脈沖調(diào)整，以便基準(zhǔn)采樣脈沖DS1 的上升沿到達穩(wěn)定區(qū)域的中心。然而，當(dāng)信號質(zhì)量如圖23所示較低時，可 能檢測不到對應(yīng)于穩(wěn)定區(qū)域的相位時段。即使如此，信號分量的斜率相對較 小的區(qū)域可以替代地被視為穩(wěn)定區(qū)域。在經(jīng)過修改的本實施例中，當(dāng)不可能 檢測到穩(wěn)定區(qū)域時，增加門限值，以便信號分量的斜率具有特定角度的任何 區(qū)域均可以替代地被視為穩(wěn)定區(qū)域。在被替代地檢測為穩(wěn)定區(qū)域的穩(wěn)定區(qū)域 持續(xù)特定時間段的情況下，調(diào)整基準(zhǔn)采樣脈沖DS1的相位，以便上升沿到 達所述時段的中央。經(jīng)過修改的實施例3可能沒有必要基于臨近像素之間的差的計算來檢測穩(wěn)定區(qū)域，而是可以基于第一和第二穩(wěn)定區(qū)域檢測結(jié)果之間的差來檢測穩(wěn)定區(qū)域。例如，可以以如下方式來^T測穩(wěn)定區(qū)域。一第一穩(wěn)定區(qū)域檢測 計算在至少三個相位中的亮度水平的平均值與當(dāng)前相位中亮度水平 的平均值之間的差，并且 將計算得到的差與被設(shè)為相對較小值的門限值進行比較。 一第二穩(wěn)定區(qū)域檢測 計算兩個彼此臨近的像素之間的差，并且 *將所計算的差與被設(shè)為相對較大值的門限值進行比較。 經(jīng)過修改的本實施例的要點的特征在于第二穩(wěn)定區(qū)域檢測中減弱檢測 的條件，以便更容易地檢測穩(wěn)定區(qū)域。結(jié)果是，即使信號質(zhì)量較低，也可以設(shè)置基準(zhǔn)采樣脈沖DS1。 經(jīng)過》務(wù)改的實施例4在目前的描述中，基準(zhǔn)采樣脈沖DS1、峰值采樣脈沖DS2和AD時鐘 信號ACK的相位是以這種方式調(diào)整的相位在一個周期的時段內(nèi)移位。然 而，如果之前已知成像元件2的設(shè)計規(guī)范，則在某種程度上可以預(yù)先預(yù)測各 脈沖的相位調(diào)整度?；谶@種預(yù)測，調(diào)整范圍可以設(shè)得比如圖24所示的一 個周期的時段更窄，并且可以縮短相位調(diào)整所需的時間量。經(jīng)過修改的實施例5在目前描述的優(yōu)選實施例中，首先調(diào)整峰值采樣脈沖DS2。當(dāng)峰值釆樣 脈沖DS2完成時，可以預(yù)測基準(zhǔn)采樣脈沖DS1和AD時鐘信號ACK的相位 調(diào)整度。在圖25中，當(dāng)根據(jù)成像元件輸出信號Wl確定峰值采樣脈沖DS2 的相位時，可以假設(shè)，基準(zhǔn)采樣脈沖DS1和AD時鐘信號ACK的相位被調(diào) 整為就可用于下文中的設(shè)計規(guī)范而言相位差最優(yōu)的相位(或者它們的相鄰相 位)。然后，在該相位之前或之后，在預(yù)定的范圍內(nèi)調(diào)整基準(zhǔn)采樣脈沖DS1 和AD時鐘信號ACK的相位。在圖25中，A01表示峰值采樣脈沖DS2與基準(zhǔn)采樣脈沖DS1之間的相位差(最優(yōu)相位)，而A02表示峰值采樣脈沖DS2與AD時鐘ACK的相位 差(最優(yōu)相位)。當(dāng)根據(jù)已經(jīng)計算的脈沖的相位預(yù)測其它脈沖的相位時，可 以使調(diào)整范圍變窄，并且可以大大減少相位調(diào)整所需的時間量。如果準(zhǔn)確度不是最高優(yōu)先級，則沒有必要對調(diào)整所有基準(zhǔn)采樣脈沖 DS1、峰值采樣脈沖DS2和AD時鐘ACK的相位。首先計算的脈沖的相位 固定，然后可以計算其它脈沖的相位，或者第二次計算的脈沖的相位固定， 然后可以確定第三次計算的脈沖的相位=經(jīng)過修改的實施例6例如，當(dāng)由于某些諸如溫度改變或隨時間惡化的因素引起相位移位而進 行相位調(diào)整時，預(yù)測最優(yōu)相位處于最近調(diào)整的相位附近。因此每個相位調(diào)整 結(jié)果均存儲在存儲器中。然后，當(dāng)再次調(diào)整相位時，可以將最近調(diào)整的相位 附近設(shè)為相位調(diào)整中的調(diào)整范圍。雖然已經(jīng)描述了目前被認(rèn)為的本發(fā)明優(yōu)選實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解可以對 其作出各種修改，并且本發(fā)明意在所附的權(quán)利要求中覆蓋所有這些落入本發(fā) 明的真實精神和保護范圍內(nèi)的修改。
權(quán)利要求
1、一種相位調(diào)整裝置，用于基于由模擬成像信號針對各像素轉(zhuǎn)換為數(shù)字值所產(chǎn)生的數(shù)字成像信號，對所述模擬成像信號進行成像所使用的脈沖的相位進行調(diào)整，所述模擬成像信號由包括多個像素的成像元件獲得，該裝置包括亮度水平檢測器，用于檢測針對所述多個像素的每個像素的數(shù)字成像信號的亮度水平；陰影檢測器，用于在所述成像元件中沿水平方向設(shè)置一組彼此遠離的像素區(qū)域，然后基于該組像素區(qū)域的亮度水平之間的差，檢查所述模擬成像信號中是否產(chǎn)生陰影；和時序調(diào)整器，用于基于所述亮度水平檢測器和所述陰影檢測器的輸出，對用于檢測所述模擬成像信號的峰值電平的峰值采樣脈沖的相位、用于檢測在生成所述數(shù)字成像信號時所執(zhí)行的相關(guān)雙重采樣中用作基準(zhǔn)的信號電平的基準(zhǔn)采樣脈沖的相位和所述成像元件中的水平傳遞脈沖的相位進行調(diào)整。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位調(diào)整裝置，進一步包括方差計算器，用于計 算表示所述像素之間的信號變化性的方差，其中所述時序調(diào)整器基于由所述亮度水平檢測器和所述方差計算器獲得的結(jié) 果，進一步調(diào)整在產(chǎn)生所述數(shù)字成像信號時所使用的AD時鐘信號的相位。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位調(diào)整裝置，其中所述亮度水平是所述像素區(qū)域中所述數(shù)字成像信號的信號電平的平均值。
4、 一種相位調(diào)整方法，用于對用于檢測從成像元件輸出的模擬成像信號的 峰值電平的峰值采樣脈沖的相位、用于檢測在所述模擬成像信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字 成像信號時用作所執(zhí)行的相關(guān)雙重采樣的基準(zhǔn)的信號電平的基準(zhǔn)采樣脈沖的相 位、在所述模擬成像信號被AD轉(zhuǎn)換為所述數(shù)字成像信號時所使用的AD時鐘 信號的相位和所述成像元件的水平傳遞單元中水平傳遞脈沖的相位進行調(diào)整， 該方法包4舌在所述基準(zhǔn)采樣脈沖的相位和所述AD時鐘信號的相位分別固定為任意相位的狀態(tài)下，檢測所述模擬成像信號的亮度水平被最大化的所述峰值采樣脈沖的相位的步驟；將所述模擬成像信號的亮度水平被最大化的所述峰值采樣脈沖的相位設(shè)為 所述峰值采樣脈沖的最優(yōu)相位的步驟；在第一水平傳遞脈沖的相位被固定的狀態(tài)下，4全測所述水平傳遞單元中水平傳遞效率被最大化的第二水平傳遞脈沖的相位的步驟，所述第二水平傳遞脈沖是構(gòu)成所述水平傳遞脈沖的第一水平傳遞脈沖和第二水平傳遞脈沖之一；和 將所述水平傳遞效率被最大化的所述第二水平傳遞脈沖的相位設(shè)為所述第 二水平傳遞脈沖的最優(yōu)相位的步驟。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的相位調(diào)整方法，進一步包括 在所述峰值采樣脈沖的相位被固定為所述峰值采樣脈沖的最優(yōu)相位，并且所述AD時鐘信號的相位被固定為所述任意相位的狀態(tài)下，檢測在所述基準(zhǔn)采 樣脈沖中所述亮度水平的變化小的相位區(qū)域的步驟；和將所述亮度水平的變化小的所述相位區(qū)域的中心相位設(shè)為所述基準(zhǔn)采樣脈 沖的最優(yōu)相位的步驟。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的相位調(diào)整方法，進一步包括 在所述峰值采樣脈沖的相位被固定為所述峰值采樣脈沖的最優(yōu)相位，所述基準(zhǔn)采樣脈沖的相位;波固定為所述最優(yōu)相位，并且所述成像元件的入射光被阻 擋的狀態(tài)下，檢測表示所述像素之間的信號變化性的方差最小的所述AD時鐘 信號的相位的步驟；和將所述方差被最小化的所述AD時鐘信號的相位設(shè)為所述AD時鐘的最優(yōu) 相位的步驟。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的相位調(diào)整方法，其中 所述成像元件是濾色CCD，并且在檢測所述水平傳遞效率被最大化的相位的步驟中，計算在至少兩個具有 同一垂直坐標(biāo)的像素區(qū)域中的各個顏色的亮度水平，同時改變所述第二水平傳 遞脈沖的相位，所計算的在所述至少兩個像素區(qū)域中各個顏色的亮度水平的變化最小的所述第二水平傳遞脈沖的相位，^皮-沒為水平傳遞效率被最大化的所述 第二水平傳遞脈沖的相位。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的相位調(diào)整方法，其中所述成像元件是濾色CCD，并且在檢測所述水平傳遞效率被最大化的相位的步驟中，在能由所述濾色CCD 接收的顏色中的任意顏色被單獨成像的狀態(tài)下，由傳遞效率惡化產(chǎn)生的相對于 水平臨近像素的傳遞泄露最小的相位，被設(shè)為所述水平傳遞效率被最大化的相 位。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的相位調(diào)整方法，進一步包括 采樣脈沖調(diào)整步驟，用于調(diào)整所述基準(zhǔn)采樣脈沖、所述峰值采樣脈沖和所述AD時鐘信號的相位中的至少一個相位；和水平傳遞脈沖調(diào)整步驟，用于調(diào)整所述第一水平傳遞脈沖和所述第二水平 傳遞脈沖的相位中的至少一個相位，其中所述采樣脈沖調(diào)整步驟和所述水平傳遞脈沖調(diào)整步驟重復(fù)執(zhí)行。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位調(diào)整裝置，進一步包括閃爍檢測器，用于 檢測在焚光燈下的成像操作中產(chǎn)生的閃爍，其中所述時序調(diào)整器根據(jù)所述閃爍檢測器檢測到的閃爍的周期來校正待調(diào)整的 相位。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的相位調(diào)整裝置，進一步包括亮度水平校正器， 用于根據(jù)所述閃爍檢測器檢測到的閃爍的周期來計算校正系數(shù)，并通過將由所 述亮度水平檢測器計算的亮度水平與所述校正系數(shù)相乘來校正所述亮度水平。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位調(diào)整裝置，進一步包括 閃爍檢測器，用于檢測在熒光燈下的成像操作中所產(chǎn)生的閃爍；和 曝光控制器，用于將所述成像元件的快門速度設(shè)為光量隨所述閃爍檢測器的閃爍檢測結(jié)果而變化的周期的正整數(shù)倍。
13、 一種數(shù)碼相才幾，包括 成像元件；相關(guān)雙重采樣單元，用于計算針對通過所述成像元件獲得的各像素的模擬成像信號的信號電平；自動增益控制器，用于調(diào)整從所述相關(guān)雙重采樣單元輸出的成像信號的振幅；AD轉(zhuǎn)換器，用于通過將振幅由所述自動增益控制器進行調(diào)整的所述成像 信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值來產(chǎn)生數(shù)字成像信號；根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位調(diào)整裝置，用于基于所述數(shù)字成像信號設(shè)置適 合于在獲得所述模擬成像信號時所述成像單元所使用的脈沖的相位；和時序發(fā)生器，用于基于由所述相位調(diào)整裝置調(diào)整的相位來產(chǎn)生所述脈沖。
全文摘要
本發(fā)明公開相位調(diào)整裝置及其方法和數(shù)碼相機。亮度水平檢測器檢測針對多個像素中的各個像素的數(shù)字成像信號的亮度水平。陰影檢測器在成像元件中沿水平方向上設(shè)置一組彼此遠離的像素區(qū)域，然后基于該組像素區(qū)域的亮度水平之間的差，檢測模擬成像信號中是否產(chǎn)生陰影。時序調(diào)整器基于亮度檢測器和陰影檢測器的輸出，調(diào)整用于檢測模擬成像信號的峰值電平的峰值采樣脈沖的相位、用于檢測在生成數(shù)字成像信號時執(zhí)行的相關(guān)雙重采樣中用作基準(zhǔn)的信號電平的基準(zhǔn)采樣脈沖的相位和成像元件中水平傳遞脈沖的相位。利用本發(fā)明能改進相位調(diào)整的準(zhǔn)確度。
文檔編號H04N5/351GK101267495SQ20081008406
公開日2008年9月17日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月14日
發(fā)明者小川真由 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社