图像采集设备、信号处理设备和信号处理方法技术

本发明专利技术公开了图像采集设备、信号处理设备和信号处理方法。图像采集设备包括电荷耦合器件（ＣＣＤ）、模拟前端电路和控制单元。所述ＣＣＤ通过横向ＣＣＤ独立输出对应于图像采集区域的每个分隔区域的图像采集信号。所述模拟前端电路包括放大器和用于转换成数字数据的数字转换单元。所述控制单元控制横向ＣＣＤ的复位过程的复位门信号的驱动水平，并且根据放大器的增益设定值控制复位门信号的驱动水平，以便当放大器的增益设定值相对低时降低复位门信号的驱动水平，以及当放大器的增益设定值相对高时提高复位门信号的驱动水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像采集设备、信号处理设备、信号处理方法和计算机程 序产品。
技术介绍
电荷耦合器件(CCD)广泛用作照相机的图像采集器件，例如摄像机 和静态相机。在一般类型的现有CCD中，利用许多光检测器(PD)检测 关于一帧的成像信息之后，由光电转换产生的电荷信号通过竖向CCD和 横向CCD被读取以转变成数据流，然后该数据流从一个输出通道输出。 参照图1说明该单通道输出类型的CCD和信号处理配置。图1所示的CCD IO具有竖向CCD 11，其用于在竖直方向传输光检测 器(PD)中积聚的电荷，所述光检测器被设置为组成CCD的图像采集器 件；和横向CCD 12，其用于在横向方向上一次一条线传输由竖向CCD 11 传输的电荷。横向CCD 12具有横向寄存器13，其用于积聚对应于每条线 的电荷；和输出放大器14，其用于将横向寄存器13中的电荷转变成电 压，由此将输出放大器14的输出输入到模拟前端(AFE) 21中。模拟前端(AFE) 21由诸如以下的电路构成用于消去输入信号中的 噪声的CDS电路、用于控制输入信号的增益的放大器(AMP)电路和用 于执行A/D转换的数字转换单元(ADC)。将模拟前端(AFE) 21中处理 的数字信号在数字信号处理器(DSP) 22中进一步处理成已处理的数字信 号，并将其输出以提供例如图l所示的输出图像30。近年来，随着对不断增加的信号处理速度和/或CCD中像素数目的要 求，已提出了一种配置，或者说双通道输出CCD，其通过将来自CCD的 输出分隔成多于一个区域，关于所述分隔输出区域执行并行处理以提供合 成输出。该配置的双通道输出CCD能够实现更快的信号处理。具体而言，如果由单一 CCD提供双通道输出，则能够以高达单通道输出工作频 率一半的工作频率对输出数据执行信号处理。参照图2说明双通道输出CCD的信号处理配置。图2所示的CCD 50 具有竖向CCD (或竖向寄存器)51，其用于在竖直方向传输光检测器 (PD)中积聚的电荷，所述光检测器被设置为组成CCD的图像采集器 件；和第一与第二横向CCD 52与53，其用于在横向方向上一次一条线传 输通过竖向CCD 51接收的电荷。第一横向CCD 52接收对应于组成CCD 50的光检测器左半侧的输出，而第二横向CCD 53接收对应于光检测器右在通过输出放大器56将电荷转变成电压之后，第一横向CCD 52的第 一横向寄存器54中的存储数据输入到模拟前端(AFE) 62中。在通过输 出放大器57将电荷转变成电压之后，第二横向CCD 53的第二横向寄存器 55中的存储数据输入到模拟前端(AFE) 61中。模拟前端(AFE) 61和62均由诸如以下的电路构成用于消去输入 信号中的噪声的CDS电路、用于执行增益控制的放大器(AMP)电路和 用于执行AD转换的数字转换(ADC)单元。两个模拟前端(AFE) 61和 62分别对相应于CCD —半像素的输出数据进行并行处理，从而实现高速 处理。信号处理所处理的数据在数字信号处理(DSP) 63中进一步被处理成 数字信号并被合成，由此将处理的信号输出以提供例如图2所示的输出图 像70。图2中所示配置的双通道输出CCD使得能够以如下方式提高图像输 出速度通过将CCD的图像采集区域分隔成左侧和右侧区域，通过横向 CCD 52和53在左侧和右侧区域中并行执行数据传送和信号处理。然而， 需要使用两个或更多个输出放大器56和57以及两个或更多个模拟前端 (AFE) 61和62，导致依赖于输出放大器56和57禾B/或模拟前端 (AFE) 61和62的特性差异的输出横向差异。模拟前端(AFE) 61和62其中分别包括用于执行增益控制的放大器 单元(AMP)。信号在放大单元(AMP)中被放大，然后放大的信号经由数字转换单元(ADC)作为数字图像被输出。如果模拟前端(AFE) 61和 62中的放大器单元(AMP)以及数字转换单元(ADC)的特性精确相 同，则不存在发生信号差异的因素，输出图像70看起来恰好是单一输出 图像而不会产生关于左侧区域和右侧区域的任何差异。然而，实际上，依 赖于左侧和右侧模拟前端(AFE) 61和62所包括的元件之间的特性差 异，在输出信号中存在差异，结果输出图像70具有如图2所示的左侧和 右侧水平之间的差异，并在中间处出现边界线。对于输出图像在左侧和右侧特性之间出现差异的因素可广泛分成以下 三类(1) 施加到两个横向CCD的时钟中发生相位差，(2) 存在CCD的输出放大器的特性差异，(3) 存在AFE的增益放大器的特性差异。 可以认为消除出现特性差异的因素适合于除去输出图像的左侧和右侧特性之间的差异。在因素(1)至(3)中，通过严格管理基底迹线 (substrate trace)可解决因素(1)。因素(2)和(3)源于器件制造涉及的问题，并且事实上存在一定程度的制造变化。认为因素(2)可进一步分为以下两类 (2A)左侧和右侧横向CCD之间存在特性差异，和(2B)横向CCD末级阶段处的左侧和右侧浮动扩散放大器之间存在特性关已左幵。横向CCD末级阶段处的左侧和右侧浮动扩散放大器是指图2中所示 的输出放大器56和57，这些输出放大器通过对转变成电压之后的电荷进 行放大来产生关于相应的模拟前端(AFE) 61和62的输入信号。输出放 大器的特性依赖于制造变化，并且因此难以完全匹配放大器的特性值。为了通过校正左侧和右侧水平之间的差异来使图像采集区域边界不明 显，对左侧和右侧区域图像的输出水平进行匹配。例如存在一种技术，该 技术执行计算并比较左侧和右侧区域图像的输出水平，由此校正一个水平 以便匹配另一水平。例如，日本专利No. 3619077公开了基于该技术的水 平控制配置。然而，当将这种技术应用于该水平控制配置时，必须在左侧和右侧区域图像中，例如从每个分隔区域的像素，选择高度相关的像素区 域或者具有相同目标的区域如空白区域之后进行水平比较。因此，水平控 制需要诸如确定相关性和选择高度相关像素区域的处理。此外，存在如下 问题在每个分隔区域中没有找到任何高度相关像素区域可导致处理的不 可行。在日本未审专利申请公布No.2002-252808中，公开了一种通过如下方 式校正左侧和右侧水平之间的差异的配置确定增益校正值从而在两条线 或更多条线上矫平关于左侧和右侧通道的像素数据，以便计算已矫平像素 数据之间的差异。然而，这种配置还需要考虑到分隔区域之间相关性的处 理，产生与上文所述相同的问题。在日本未审专利申请公布No.2003-143491中，公开了一种配置通过 安装用于独立控制来自左侧和右侧通道中每一个的输出的控制系统，调节 控制系统以减小水平差异。然而，这样的配置需要新安装控制系统，产生 电路尺寸和/或成本增加的问题。在日本未审专利申请公布No. 2004-64404中，公开了一种配置基于使用图像采集设备在光屏蔽状态中的成像产生的成像数据，通过检测分隔 区域之间的水平差异来提供水平控制数据，由此执行对成像数据的水平控 制。然而，这样的配置在图像釆集之间需要获取控制参数的处理。如上文所述，使用双通道输出CCD可能在左侧和右侧输出图像亮度 水平之间产生取决于左侧和右侧横向CCD传输特性和/或左侧和右侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像采集设备，包括：电荷耦合器件（ＣＣＤ），其用于通过横向ＣＣＤ独立输出对应于图像采集区域的每个分隔区域的图像采集信号；模拟前端电路，其配置为关于横向ＣＣＤ的输出的信号处理电路，包括放大器和用于转换成数字数据的数字转换单 元；和控制单元，其用于控制横向ＣＣＤ的复位过程的复位门信号的驱动水平，其中根据放大器的增益设定值，控制单元控制复位门信号的驱动水平，用以当放大器的增益设定值相对低时降低复位门信号的驱动水平，以及当放大器的增益设定值相对高时提 高复位门信号的驱动水平。

【技术特征摘要】
JP 2006-10-17 2006-2822341.一种图像采集设备，包括电荷耦合器件(CCD)，其用于通过横向CCD独立输出对应于图像采集区域的每个分隔区域的图像采集信号；模拟前端电路，其配置为关于横向CCD的输出的信号处理电路，包括放大器和用于转换成数字数据的数字转换单元；和控制单元，其用于控制横向CCD的复位过程的复位门信号的驱动水平，其中根据放大器的增益设定值，控制单元控制复位门信号的驱动水平，用以当放大器的增益设定值相对低时降低复位门信号的驱动水平，以及当放大器的增益设定值相对高时提高复位门信号的驱动水平。2. 根据权利要求1的图像采集设备，其中控制单元控制复位门信号的 驱动水平，以便当放大器的增益设定值低于预定的下阈值时降低复位门信 号的驱动水平，并且当放大器的增益设定值高于预定的上阈值时提高复位 门信号的驱动水平。3. 根据权利要求l的图像采集设备，其中控制单元通过参照列出放大 器增益设定值和复位门信号驱动水平设定之间的对应关系的表来根据放大 器的增益设定值确定复位门信号的驱动水平。4. 根据权利要求1的图像采集设备，其中模拟前端电路包括配置为复位门信号输出单元的横向CCD驱动信号 产生单元，控制单元将关于复位门信号驱动水平的设定信息输出到横向CCD驱 动信号产生单元，且横向CCD驱动信号产生单元基于由控制单元输入的设定信息控制复 位门信号的驱动信号，以便进行关于横向CCD的输出过程。5. 根据权利要求l的图像采集设备，其中复位门信号是用于通过中和组成横向CCD的浮动扩散放大单元的浮 动电容中的残留电荷来将横向CCD的电势恢复到参考电势的信号，控制单元根据模拟前端电路中的放大器的增益设定值确定复位门信号 的驱动水平，并使得输出具有对应于所确定驱动水平的输出脉冲形状的复 位门信号。6. —种用于控制由电荷耦合器件(CCD)输出的信号的信号处理设 备，该电荷耦合器件通过不同的横向CCD独立输出对应于图像采集区域的每个分隔区域的图像采集信号，该信号处理设备包括控制单元，其用于确定复位门信号的驱动水平，该复位门信号用于根据模拟前端电路中的放大器的增益设定值来恢复每个横向CCD,所述模拟 前端电路配置为关于每个横向CCD的输出的信号处理电路；和驱动信号产生单元，其用于产生对应于由控制单元确定的驱动水平的复位门信号，并且将产生的复位信号输出到每个横向CCD，其中控制单元控制复位门信号的驱动水平，以便...

【专利技术属性】
技术研发人员：萩原茂，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]