信号处理设备和方法、摄像设备以及控制设备和方法技术

本发明专利技术提供一种信号处理设备和方法、摄像设备以及控制设备和方法。信号处理设备包括：模拟‑数字转换器，用于使用具有彼此不同的斜率的多个参考信号来将从图像传感器的像素部输出的模拟信号转换成数字信号；以及确定单元，用于基于转换出的数字信号的分布来确定所述多个参考信号进行改变的信号电平，其中，与所述模拟信号小于所述信号电平的情况相比，所述模拟‑数字转换器在所述模拟信号等于或大于所述信号电平的情况下使用具有更陡的斜率的参考信号来进行所述转换。

Signal processing apparatus and method, image pickup apparatus, and control apparatus and method

The present invention provides a signal processing apparatus and method, an image pickup apparatus, and a control device and method. The signal processing device comprises: analog digital converter, using multiple reference signals with different slope to convert the analog signal from the image sensor pixel of the output into a digital signal; and a determination unit for signal level, to determine the plurality of reference signals are changed based on the distribution of digital signal conversion of which, compared with the analog signal is less than the level of the signal, the analog to digital converter in the simulation of the conversion using the reference signal with a steeper slope of the signal is equal to or greater than the signal level of the case.

【技术实现步骤摘要】
信号处理设备和方法、摄像设备以及控制设备和方法
本专利技术涉及信号处理设备、摄像设备、控制设备、信号处理方法和控制方法，并且特别涉及用于进行模拟-数字转换的信号处理设备、摄像设备、控制设备、信号处理方法和控制方法。
技术介绍
近来，常见的电视标准已经从被称为“全高清”的电视标准改变成被称为“4K2K”的电视标准，其中，在“全高清”中，存在1920个水平像素以及1080个垂直像素，以及在“4K2K”中，存在3840个水平像素以及2160个垂直像素，这是被称为“高清”的电视标准的像素的4倍多。在将来，期待进一步转变成被称为“8K4K”(“超高清”)的下一代电视标准，其中，在“8K4K”中，存在7680个水平像素以及4320个垂直像素。随着像素数量增多，帧频同样会继续增大。在用于拍摄电视的视频的摄像设备中，向这种电视标准的转变导致对更多像素和更高帧频的需求增大，并且为了满足这种需求，增大用于将光转换成电信号的图像传感器读出这种视频的速度成为问题。为了增大读出速度，当然需要增大图像传感器中所设置的AD转换器的处理速度。日本特开2011-211535公开了如下内容：将像素信号和参考电平相比较，并且使用具有不同斜率的斜坡信号来对像素信号进行模拟-数字转换。更具体地，在像素信号大于参考电平的情况下，使用具有第一斜率的斜坡信号来对像素信号进行模拟-数字转换，并且在像素信号等于或小于参考电平的情况下，使用具有比第一斜率平缓的第二斜率的斜坡信号来对像素信号进行模拟-数字转换。这样，缩短了用以进行模拟-数字转换的时间。然而，如日本特开2011-211535所述，需要使用具有不同斜率的斜坡信号对模拟-数字转换后的信号进行位移动操作，以使得转换后的信号处在同一增益水平。然而，根据斜率之间的差，针对如下像素，可能在视频中可以看到由于位移动操作而引起的位间隙(bitgap)：该像素的在位移动操作之前的信号具有在表示斜坡信号的改变点的参考电平附近的信号电平。为了避免这种位间隙，考虑通过摄像设备的图像处理单元来对具有参考电平附近的信号电平的像素信号叠加随机噪声(抖动)，以使得针对具有斜坡信号的改变点附近的信号电平的像素降低视频中的不自然。然而，在这种方法中，如果视频的许多像素信号具有参考电平附近的信号电平，则叠加随机噪声的像素信号的数量大，因此可能导致与通常相比具有更多噪声的视频。
技术实现思路
本专利技术是考虑到上述情形而做出的，并且在使用具有不同斜率的多个斜坡信号来进行模拟-数字转换的情况下，针对具有斜坡信号的改变点附近的信号电平的像素降低视频中的不自然。根据本专利技术，提供一种信号处理设备，包括：模拟-数字转换器，用于使用具有彼此不同的斜率的多个参考信号来进行从图像传感器的像素部所输出的模拟信号向数字信号的转换；以及确定单元，用于基于转换出的数字信号的分布来确定所述多个参考信号进行改变的信号电平，其中，与所述模拟信号小于所述信号电平的情况相比，所述模拟-数字转换器在所述模拟信号等于或大于所述信号电平的情况下使用具有更陡的斜率的参考信号来进行所述转换。此外，根据本专利技术，提供一种摄像设备，包括：图像传感器；模拟-数字转换器，用于使用具有彼此不同的斜率的多个参考信号来进行从所述图像传感器的像素部所输出的模拟信号向数字信号的转换；以及确定单元，用于基于转换出的数字信号的分布来确定所述多个参考信号进行改变的信号电平，其中，与所述模拟信号小于所述信号电平的情况相比，所述模拟-数字转换器在所述模拟信号等于或大于所述信号电平的情况下使用具有更陡的斜率的参考信号来进行所述转换。此外，根据本专利技术，提供一种控制设备，用于对模拟-数字转换器进行控制，其中所述模拟-数字转换器用于使用具有彼此不同的斜率的多个参考信号来进行从图像传感器的像素部所输出的模拟信号向数字信号的转换，所述控制设备包括：确定单元，用于基于转换出的数字信号的分布来确定所述多个参考信号进行改变的信号电平；以及通知单元，用于向所述模拟-数字转换器通知所确定的信号电平，其中，与所述模拟信号小于所述信号电平的情况相比，所述模拟-数字转换器在所述模拟信号等于或大于所述信号电平的情况下使用具有更陡的斜率的参考信号来进行所述转换。此外，根据本专利技术，提供一种信号处理方法，包括以下步骤：使用具有彼此不同的斜率的多个参考信号来进行从图像传感器的像素部所输出的模拟信号向数字信号的转换；以及基于转换出的数字信号的分布来确定所述多个参考信号进行改变的信号电平，其中，当所述模拟信号向所述数字信号转换时，与所述模拟信号小于所述信号电平的情况相比，在所述模拟信号等于或大于所述信号电平的情况下使用具有更陡的斜率的参考信号来进行所述转换。此外，根据本专利技术，提供一种控制方法，用于对模拟-数字转换器进行控制，其中所述模拟-数字转换器用于使用具有彼此不同的斜率的多个参考信号来进行从图像传感器的像素部所输出的模拟信号向数字信号的转换，所述控制方法包括以下步骤：基于转换出的数字信号的分布来确定所述多个参考信号进行改变的信号电平；以及向所述模拟-数字转换器通知所确定的信号电平，其中，对所述模拟-数字转换器进行控制，以使得与所述模拟信号小于所述信号电平的情况相比，在所述模拟信号等于或大于所述信号电平的情况下使用具有更陡的斜率的参考信号来进行所述转换。通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本专利技术的其它特征将变得明显。附图说明包含于并且构成说明书的一部分的附图示出本专利技术的各实施例，并且与说明书一起用来解释本专利技术的原理。图1是示出根据本专利技术实施例的摄像设备中所使用的图像传感器的整体结构的框图；图2A和2B是示出图像传感器的列AMP组的整体结构和操作定时的图。图3A和3B是示出根据第一实施例的AD转换操作的时序图；图4A和4B是示出在根据信号电平使用具有不同斜率的斜坡信号的情况下输出电平和AD转换结果之间的关系的图；图5是示出根据第一实施例的直方图和AD转换值之间的关系的图；图6A和6B是示出根据第一实施例的在具有与明亮部分相对应的信号电平的像素的数量相对大的情况下直方图和AD转换值之间的关系的图；图7A和7B是示出根据第一实施例的在具有与黑暗部分相对应的信号电平的像素的数量相对大的情况下直方图和AD转换值之间的关系的图；图8A和8B是示出根据第一实施例和第二实施例的改变判断电平的定时的图；图9是示出根据第一实施例的图像传感器的像素部的结构的示例的图；图10A是根据第一实施例的在伪像素读出期间使用第一斜坡信号VRAMP(缓斜率)来对固定电压V1进行AD转换的情况下的时序图；图10B是根据第一实施例的在伪像素读出期间使用第二斜坡信号VRAMP(陡斜率)来对固定电压V1进行AD转换的情况下的时序图；图10C是根据第一实施例的在伪像素读出期间使用第一斜坡信号VRAMP(缓斜率)来对固定电压V2进行AD转换的情况下的时序图；图10D是根据第一实施例的在伪像素读出期间使用第二斜坡信号VRAMP(陡斜率)来对固定电压V2进行AD转换的情况下的时序图；图11A和11B是示出根据第三实施例的图像的示例以及直方图和AD转换值之间的关系的图；以及图12是根据第三实施例的摄像处理的流程图。具体实施方式以下将参考附图来详细说明本专利技术的典型实施例。第一实施例图1是示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号处理设备，包括：模拟‑数字转换器，用于使用具有彼此不同的斜率的多个参考信号来进行从图像传感器的像素部所输出的模拟信号向数字信号的转换；以及确定单元，用于基于转换出的数字信号的分布来确定所述多个参考信号进行改变的信号电平，其中，与所述模拟信号小于所述信号电平的情况相比，所述模拟‑数字转换器在所述模拟信号等于或大于所述信号电平的情况下使用具有更陡的斜率的参考信号来进行所述转换。

【技术特征摘要】
2016.03.02 JP 2016-0404401.一种信号处理设备，包括：模拟-数字转换器，用于使用具有彼此不同的斜率的多个参考信号来进行从图像传感器的像素部所输出的模拟信号向数字信号的转换；以及确定单元，用于基于转换出的数字信号的分布来确定所述多个参考信号进行改变的信号电平，其中，与所述模拟信号小于所述信号电平的情况相比，所述模拟-数字转换器在所述模拟信号等于或大于所述信号电平的情况下使用具有更陡的斜率的参考信号来进行所述转换。2.根据权利要求1所述的信号处理设备，其中，所述确定单元基于与所述图像传感器的像素部的整个区域相对应的数字信号的分布来确定所述信号电平。3.根据权利要求1所述的信号处理设备，其中，还包括设置单元，所述设置单元用于设置所述像素部的部分区域，其中，所述确定单元基于与所述部分区域相对应的数字信号的分布来确定所述信号电平。4.根据权利要求3所述的信号处理设备，其中，还包括检测单元，所述检测单元用于在从所述图像传感器的像素部的整个区域所获得的数字信号中检测主被摄体，其中，所述部分区域是所述主被摄体的区域。5.根据权利要求3所述的信号处理设备，其中，还包括指定单元，所述指定单元用于指定所述部分区域。6.根据权利要求1至5中任一项所述的信号处理设备，其中，还包括：电压供给单元，用于将预定的多个不同输出电平的模拟信号供给至所述模拟-数字转换器；以及计算单元，用于基于通过使用所述多个参考信号对所述多个不同输出电平的模拟信号进行转换而获得的多个数字信号，来计算用于校正所述数字信号的校正值。7.根据权利要求6所述的信号处理设备，其中，所述校正值包括：补偿量；以及所述多个参考信号的斜率之间的比。8.根据权利要求1至5中任一项所述的信号处理设备，其中，还包括参考信号输出单元，所述参考信号输出单元用于输出所述多个参考信号，其中，所述多个参考信号包括第一参考信号以及斜率比所述第一参考信号的斜率陡的第二参考信号，并且所述参考信号输出单元基于所述数字信号的分布来改变所述第一参考信号的斜率。9.根据权利要求1至5中任一项所述的信号处理设备，其中，所述图像传感器以预定周期输出一帧的模拟信号，以及在指定了记录静止图像的情况下，所述确定单元对从紧挨进行所述指定之前所获得的一帧的模拟信号所转换出的数字信号的分布进行分析，并且确定所述信号电平。10.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：小布施武范，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP