專利名稱：固態(tài)圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)圖像傳感器。更具體地，本發(fā)明涉及一種減少在室內(nèi)拍攝期間因熒光燈造成的閃爍噪聲(flicker noise)的固態(tài)圖像傳感器。
背景技術(shù)：
圖像傳感器包括攝像管和固態(tài)圖像拾取裝置(固態(tài)圖像傳感器)，這些圖像傳感器中除了專門(mén)用于觀察高速現(xiàn)象的以外，多數(shù)是存儲(chǔ)型的。存儲(chǔ)型圖像傳感器存儲(chǔ)與多個(gè)像素中的入射光圖像相對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷，這些信號(hào)電荷以掃描的方式依次被讀取并成為輸出信號(hào)電流。每個(gè)像素對(duì)掃描周期期間的信號(hào)電荷進(jìn)行存儲(chǔ)。
近來(lái)，固態(tài)圖像傳感器已被用作許多產(chǎn)品(例如數(shù)字相機(jī)和便攜終端)中的內(nèi)置裝置。固態(tài)圖像傳感器包括由電荷傳送型圖像傳感器構(gòu)成的CCD型固態(tài)圖像拾取裝置(CCD型圖像傳感器)和其圖像傳感器由CMOS晶體管構(gòu)成的CMOS型固態(tài)圖像拾取裝置(CMOS型圖像傳感器)?？梢岳门cMOSFET制造工藝相同的技術(shù)來(lái)制造CMOS型圖像傳感器，并預(yù)期CMOS型圖像傳感器會(huì)代替CCD圖像傳感器，這是因?yàn)榍罢吣軌虮粏蝹€(gè)電源驅(qū)動(dòng)，功耗小，并且可以在單個(gè)芯片上安裝各種信號(hào)處理電路。本發(fā)明可應(yīng)用于任何固態(tài)圖像傳感器，即，CCD型圖像傳感器和CMOS型圖像傳感器兩者皆可。在此將CMOS型圖像傳感器作為示例進(jìn)行特別說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于此。
CMOS圖像傳感器具有以矩陣排列的多個(gè)像素區(qū)，這些像素區(qū)連接到多個(gè)垂直選擇線和水平選擇線。在每個(gè)像素區(qū)中，形成諸如光電二極管的光電轉(zhuǎn)換裝置。入射到每個(gè)光電轉(zhuǎn)換裝置的光接收表面上的光被進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并且在該裝置中存儲(chǔ)電荷。存儲(chǔ)的電荷由設(shè)置在各像素內(nèi)的源極跟隨器放大器等進(jìn)行放大并在固定定時(shí)被讀取作為各像素的圖像數(shù)據(jù)。把連接到固定的水平選擇線的多個(gè)圖像數(shù)據(jù)一次輸出，以響應(yīng)來(lái)自垂直掃描移位寄存器的行選擇信號(hào)，隨后將這些圖像數(shù)據(jù)從水平移位寄存器依次輸出到外部系統(tǒng)側(cè)，以響應(yīng)列選擇信號(hào)。
由于在數(shù)字相機(jī)和便攜終端中使用的固態(tài)圖像傳感器不能利用光學(xué)孔徑等來(lái)調(diào)節(jié)入射光的量，所以必須具備自動(dòng)增益控制功能，利用該功能根據(jù)在使用固態(tài)圖像傳感器進(jìn)行拍攝時(shí)的亮度(照度)來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出。在一個(gè)最通用的自動(dòng)增益控制方法中，使用一可變?cè)鲆娣糯笃鱽?lái)替換固態(tài)圖像傳感器的輸出部分的放大器，并且通過(guò)根據(jù)圖像的最高電平或平均電平來(lái)改變放大器的放大系數(shù)(增益)，總能夠獲得恒定的輸出電平。
在另一個(gè)自動(dòng)增益控制方法中，改變存儲(chǔ)時(shí)間。如上所述，固態(tài)圖像傳感器的每個(gè)像素對(duì)從其讀取一個(gè)信號(hào)到其讀取下一個(gè)信號(hào)這段時(shí)間內(nèi)的電荷進(jìn)行存儲(chǔ)。這段存儲(chǔ)時(shí)間涉及到靈敏度，也就是說(shuō)，存儲(chǔ)時(shí)間越短，存儲(chǔ)的電荷就越少，導(dǎo)致靈敏度下降。近來(lái)，固態(tài)圖像傳感器已經(jīng)具備以行為單位重置各像素內(nèi)存儲(chǔ)的電荷的功能，因此，可以任意縮短存儲(chǔ)時(shí)間。在自動(dòng)增益控制中利用了這種改變存儲(chǔ)時(shí)間的功能。
圖1和圖2示出了常規(guī)CMOS圖像傳感器中的自動(dòng)增益控制。圖1示出了對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)時(shí)間的積分線(integral line)數(shù)量的調(diào)整，圖2示出了增益的調(diào)整。在圖1和圖2中，下圖示出了亮度值在0到2000范圍內(nèi)時(shí)上圖的放大部分。在此假設(shè)CMOS圖像傳感器具有512行并以30Hz的讀取周期讀取每個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)。因此，在此情況中存儲(chǔ)時(shí)間最多為1/30秒，積分線的數(shù)量為512。如果縮短存儲(chǔ)時(shí)間，則積分線的數(shù)量相應(yīng)變得少于512。
亮度值是表示入射到CMOS圖像傳感器上的光的檢測(cè)量的數(shù)據(jù)，并被表示在，例如，14位數(shù)據(jù)內(nèi)，即，該值在0到1616384范圍內(nèi)。0值意味著最大亮度并且隨著該值增大，亮度變低。如圖1和圖2所示，當(dāng)亮度值從0變到1000時(shí)，增加積分線的數(shù)量來(lái)增強(qiáng)靈敏度。當(dāng)亮度值改變并超過(guò)1000時(shí)，增益增加而積分線數(shù)量被固定為最大值。
在室內(nèi)拍攝的情況中，經(jīng)常使用熒光燈進(jìn)行照明，但是已經(jīng)知道由于熒光燈的閃爍，在熒光燈照明下進(jìn)行的拍攝會(huì)造成圖像中的閃爍噪聲。熒光燈射出的光量的改變頻率是電源頻率的兩倍。因此，在電源頻率為50Hz的區(qū)域中，熒光燈射出的光量以100Hz頻率變化，而在電源頻率為60Hz的區(qū)域中，熒光燈射出的光量以120Hz頻率變化。熒光燈的發(fā)光頻率和固態(tài)圖像傳感器的存儲(chǔ)時(shí)間之間的這種關(guān)系帶來(lái)了問(wèn)題。
圖3示出了閃爍噪聲的發(fā)生，(a)示出了發(fā)光頻率為100Hz的情況和(b)示出了發(fā)光頻率為120Hz的情況。下面參照?qǐng)D3對(duì)連接到從第一幀的頂部的第x個(gè)水平選擇線(下面稱為第x線)的像素的光電二極管的信號(hào)存儲(chǔ)進(jìn)行說(shuō)明。假設(shè)第x線的信號(hào)存儲(chǔ)的開(kāi)始時(shí)間是lxb，信號(hào)存儲(chǔ)的結(jié)束時(shí)間是lxe，并且信號(hào)存儲(chǔ)時(shí)間(積分時(shí)間)是ts。例如，如果假設(shè)從第一水平選擇線到最后一個(gè)水平選擇線的垂直掃描周期和垂直消隱周期的總和為一個(gè)幀周期T，則一個(gè)幀周期T＝1/30秒，因此幀頻率f＝30Hz。
如圖3(b)所示，當(dāng)熒光燈的發(fā)光周期為1/120秒時(shí)，熒光燈的發(fā)光周期的整數(shù)倍(四倍)與CMOS圖像傳感器的一個(gè)幀周期一致。因此，針對(duì)熒光燈的發(fā)光周期，第x線的信號(hào)存儲(chǔ)開(kāi)始時(shí)間lxb和信號(hào)存儲(chǔ)結(jié)束時(shí)間lxe的定時(shí)在第n幀和第n+1幀內(nèi)是相同的。因此，在發(fā)光頻率為120Hz的熒光燈照明下進(jìn)行的拍攝會(huì)導(dǎo)致每個(gè)幀中的圖像的恒定亮度。
另一方面，如圖3(a)所示，當(dāng)熒光燈的發(fā)光周期為1/100秒時(shí)，熒光燈的發(fā)光周期的整數(shù)倍與CMOS圖像傳感器的一個(gè)幀周期不一致，在該例中大約是該周期的3.3倍。因此，除非將信號(hào)存儲(chǔ)時(shí)間ts調(diào)整為熒光燈的發(fā)光周期，否則針對(duì)熒光燈的發(fā)光周期，信號(hào)存儲(chǔ)開(kāi)始時(shí)間lxb和信號(hào)存儲(chǔ)結(jié)束時(shí)間lxe的定時(shí)在第n幀和第n+1幀內(nèi)并不相同。因此，在發(fā)光頻率為100Hz的熒光燈照明下進(jìn)行的拍攝使得幀與幀之間的圖像亮度不同，導(dǎo)致出現(xiàn)閃爍。
圖3示出了幀之間的關(guān)系問(wèn)題，但在連接到同一幀的不同水平線的多個(gè)像素的信號(hào)存儲(chǔ)情況中，針對(duì)發(fā)光頻率為100Hz和120Hz的熒光燈的發(fā)光周期，定時(shí)都是不同的。因此，對(duì)于發(fā)光頻率100Hz和120Hz，同一幀中各行產(chǎn)生不同亮度，導(dǎo)致圖像中出現(xiàn)亮暗條紋。必須將存儲(chǔ)時(shí)間設(shè)定為熒光燈的發(fā)光周期的整數(shù)倍，以防止因在熒光燈照明下進(jìn)行拍攝而出現(xiàn)閃爍和條紋。
常規(guī)地，當(dāng)亮度值為1000或更大時(shí)，通過(guò)將存儲(chǔ)時(shí)間分別設(shè)定為頻率為50Hz和60Hz的發(fā)光周期的整數(shù)倍來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，但是在0到1000的亮度值范圍內(nèi)，由于存儲(chǔ)時(shí)間被改變，所以仍然存在產(chǎn)生閃爍和條紋的問(wèn)題。然而，在實(shí)際使用中，當(dāng)在熒光燈照明下進(jìn)行室內(nèi)拍攝時(shí)，由于照明強(qiáng)度小，也就是說(shuō)，在大多數(shù)情況下亮度值為1000或更大，所以圖1和圖2所示的靈敏度調(diào)整的方法不會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重問(wèn)題。
但是，在日本，一些地區(qū)的電源頻率為50Hz，一些地區(qū)的電源頻率為60Hz，并且在發(fā)貨時(shí)根據(jù)產(chǎn)品的假設(shè)目的地來(lái)設(shè)定存儲(chǔ)時(shí)間。然而，如果電源頻率不合適，仍然存在出現(xiàn)閃爍和條紋的問(wèn)題。
為了解決這樣的問(wèn)題，本發(fā)明的申請(qǐng)人已經(jīng)在日本未審查專利公報(bào)2002-330350中披露了一種結(jié)構(gòu)，其中不管照明是由發(fā)光頻率為50Hz還是60Hz的熒光燈提供，都根據(jù)固態(tài)圖像傳感器的輸出信號(hào)來(lái)檢測(cè)照明光內(nèi)的閃爍，然后根據(jù)熒光燈的發(fā)光周期來(lái)將存儲(chǔ)時(shí)間設(shè)定為一個(gè)值。
此外，日本未審查專利公報(bào)10-304249披露了另一種減少閃爍噪聲的方法。
近來(lái)，固態(tài)圖像傳感器，尤其是CMOS圖像傳感器已經(jīng)提高了靈敏度，因此，即使對(duì)于熒光燈照明(也就是光強(qiáng)度相對(duì)小的照明)下進(jìn)行的室內(nèi)拍攝，除非改變積分時(shí)間，否則不能充分地執(zhí)行靈敏度調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決這些問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)一種固態(tài)圖像傳感器，在該固態(tài)圖像傳感器中，可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)整靈敏度而不會(huì)因熒光燈的照明而產(chǎn)生閃爍或條紋。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的固態(tài)圖像傳感器中，同時(shí)利用存儲(chǔ)時(shí)間和放大器的放大系數(shù)來(lái)調(diào)整靈敏度。為此，本發(fā)明的固態(tài)圖像傳感器的特征在于使用一個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃髯鳛榉糯笃?，該可變?cè)鲆娣糯笃鲗?duì)從像素中讀取的信號(hào)進(jìn)行放大，設(shè)置有亮度/照明閃爍檢測(cè)部分，用于檢測(cè)入射光圖像的亮度和照明閃爍，并當(dāng)根據(jù)檢測(cè)的亮度和照明閃爍將存儲(chǔ)時(shí)間逐步改變到多個(gè)無(wú)閃爍(flicker-less)時(shí)間之一而沒(méi)有發(fā)生照明閃爍的同時(shí)，根據(jù)檢測(cè)的亮度和存儲(chǔ)時(shí)間的設(shè)定值來(lái)改變可變?cè)鲆娣糯笃鞯姆糯笙禂?shù)。
由于同時(shí)利用存儲(chǔ)時(shí)間和放大器的放大系數(shù)來(lái)調(diào)整靈敏度，所以本發(fā)明的固態(tài)圖像傳感器具有較寬的可調(diào)范圍。通過(guò)檢測(cè)照明閃爍來(lái)將存儲(chǔ)時(shí)間逐步改變到無(wú)閃爍時(shí)間而不發(fā)生120Hz或100Hz頻率的閃爍，以便防止即使改變存儲(chǔ)時(shí)間也不出現(xiàn)閃爍或條紋，并且通過(guò)在逐步改變存儲(chǔ)時(shí)間的同時(shí)利用放大器的放大系數(shù)來(lái)平穩(wěn)地改變總靈敏度。
當(dāng)照明閃爍具有100Hz發(fā)光周期(熒光燈工作在50Hz時(shí)的周期)時(shí)，將存儲(chǔ)時(shí)間設(shè)定為n/100秒(n為1、2或3)，而當(dāng)照明閃爍具有120Hz發(fā)光周期(熒光燈工作在60Hz時(shí)的周期)時(shí)，將存儲(chǔ)時(shí)間設(shè)定為n/120秒(n為1、2、3或4)。
通過(guò)日本未審查專利公報(bào)2002-330350中披露的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)亮度/照明閃爍檢測(cè)部分，在該結(jié)構(gòu)中在一個(gè)幀中指定的固定的平均照度檢測(cè)區(qū)域內(nèi)檢測(cè)各幀中像素信號(hào)的平均照度，計(jì)算各幀之間的平均照度差，并根據(jù)計(jì)算的平均照度差來(lái)判斷照明閃爍是因熒光燈工作在50Hz還是60Hz產(chǎn)生的。但是，本發(fā)明并不限定于此，可以使用任何檢測(cè)方法，只要該方法可以檢測(cè)入射光圖像的亮度和照明閃爍。


結(jié)合附圖，從下面的說(shuō)明中能夠更清楚地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1示出了在固態(tài)圖像傳感器的自動(dòng)增益控制的常規(guī)示例中積分線數(shù)量的變化；圖2示出了在固態(tài)圖像傳感器的自動(dòng)增益控制的常規(guī)示例中放大器增益的變化；圖3示出了因熒光燈的照明而產(chǎn)生閃爍的問(wèn)題；
圖4示出了本發(fā)明的實(shí)施例中CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)；圖5示出了在實(shí)施例中固態(tài)圖像傳感器的自動(dòng)增益控制中積分線數(shù)量的變化；圖6示出了在實(shí)施例中固態(tài)圖像傳感器的自動(dòng)增益控制中放大器增益的變化；圖7示出了實(shí)施例中當(dāng)電源頻率為100Hz時(shí)用于固態(tài)圖像傳感器的自動(dòng)增益控制的控制值；圖8示出了實(shí)施例中當(dāng)電源頻率為120Hz時(shí)用于固態(tài)圖像傳感器的自動(dòng)增益控制的控制值；圖9是用于檢測(cè)照明閃爍的處理的流程圖；圖10示出了用于檢測(cè)照明閃爍的處理的平均照度檢測(cè)區(qū)域。
具體實(shí)施例方式
圖4示出了本發(fā)明的實(shí)施例中CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)。
圖4是具有m行n列像素陣列的CMOS圖像傳感器1的4×4像素的電路示例圖。連接到多個(gè)垂直選擇線CL1至CL4和水平選擇線RW1至RW4的像素區(qū)P11至P44以矩陣排列。在各像素區(qū)P11至P44內(nèi)，光電二極管10被構(gòu)成作為光電轉(zhuǎn)變裝置。例如，可以使用光電柵極(photo gate)代替光電二極管10來(lái)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)變裝置。
CMOS圖像傳感器具有APS(有源像素傳感器)結(jié)構(gòu)，其中由，例如，MOSFET(在本實(shí)施例中，舉例示出了N溝道MOSFET)組成的源極跟隨器放大器14、水平選擇晶體管16等排列在各像素區(qū)域P11至P44中。
下面對(duì)像素區(qū)Pmn的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，其中m表示行數(shù)而n表示列數(shù)。例如，將像素區(qū)Pmn中光電二極管10的陰極側(cè)連接到由N溝道MOSFET構(gòu)成的重置晶體管12的源極和源極跟隨器放大器14的柵極。
將各重置晶體管12的漏極連接到施加了重置電壓VR的重置電壓供給線VRm，并將柵極連接到重置信號(hào)線RSTm。將源極跟隨器放大器14的漏極連接到重置電壓供給線VRm，并且將源極連接到，例如，由N溝道MOSFET構(gòu)成的水平選擇晶體管16的漏極。將各水平選擇晶體管16的柵極連接到施加了選擇信號(hào)的水平選擇線RWm。將各水平選擇晶體管16的源極連接到垂直選擇線CLn。
將重置電壓供給線VRm和水平選擇線RWm連接到垂直掃描移位寄存器/重置控制電路4。通過(guò)在此未顯示但設(shè)置在垂直掃描移位寄存器/重置控制電路4中的移位寄存器，以固定定時(shí)將選擇信號(hào)依次輸出到水平選擇線RWm。
通過(guò)放大器/噪聲消除電路6和例如，由N溝道MOSFET構(gòu)成的列選擇晶體管20，將各垂直選擇線CLn連接到信號(hào)共用輸出線30。依次將列選擇信號(hào)從水平掃描移位寄存器8輸入到列選擇晶體管20的柵極，并將通過(guò)放大器/噪聲消除電路6已去除了固定模式噪聲的圖像數(shù)據(jù)依次輸出到信號(hào)共用輸出線30，然后通過(guò)放大器32將該圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到外部系統(tǒng)。放大器32是一個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃鳎浞糯笙禂?shù)(增益)可以改變。
下面，簡(jiǎn)要說(shuō)明CMOS圖像傳感器1的操作。首先，當(dāng)以固定定時(shí)由重置信號(hào)RST接通重置晶體管12時(shí)，使光電二極管10充電到重置電位VR。然后光電二極管10根據(jù)入射光開(kāi)始放電并且電位變得低于重置電位VR。經(jīng)過(guò)一固定時(shí)間之后，當(dāng)將水平選擇信號(hào)RW輸出到水平選擇線RWm時(shí)，水平選擇信號(hào)RW被輸入到連接水平選擇線RWm的水平選擇晶體管16的柵極，并接通水平選擇晶體管16。以此方式，將來(lái)自源極跟隨器放大器14的輸出電壓輸出到垂直選擇線CLn作為像素區(qū)Pmn中的圖像數(shù)據(jù)。
除上述結(jié)構(gòu)外，本發(fā)明的CMOS圖像傳感器具有微處理器41、D/A轉(zhuǎn)換器44和A/D轉(zhuǎn)換器45。在微處理器41中，作為軟件設(shè)置有控制部分42和亮度/照明閃爍檢測(cè)部分43，控制部分42控制CMOS圖像傳感器1，亮度/照明閃爍檢測(cè)部分43根據(jù)輸出信號(hào)對(duì)入射在像素上的光圖像的亮度和照明閃爍進(jìn)行檢測(cè)，該輸出信號(hào)是在A/D轉(zhuǎn)換器45中轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的放大器32的輸出。微處理器41根據(jù)檢測(cè)的亮度和照明閃爍，將用以設(shè)定用于輸出重置信號(hào)的定時(shí)(即，積分線的數(shù)量)的數(shù)據(jù)輸出到垂直掃描移位寄存器/重置控制電路4，并且同時(shí)將用以設(shè)定放大器32的增益的數(shù)據(jù)輸出到D/A轉(zhuǎn)換器44。根據(jù)上述，設(shè)定存儲(chǔ)時(shí)間(積分線的數(shù)量)并設(shè)定放大器32的增益。
圖5和圖6分別示出了對(duì)應(yīng)于圖1和圖2的本發(fā)明的自動(dòng)增益控制，其中幀頻率f為30Hz。圖5示出了在本實(shí)施例的自動(dòng)增益控制過(guò)程中積分線數(shù)量的變化，圖6示出了在本實(shí)施例的自動(dòng)增益控制過(guò)程中放大器增益的變化。圖7示出了當(dāng)用頻率為50Hz(發(fā)光周期為100Hz)的電源點(diǎn)亮熒光燈時(shí)的放大器增益和存儲(chǔ)時(shí)間的控制值，圖8示出了當(dāng)用頻率為60Hz(發(fā)光周期為120Hz)的電源點(diǎn)亮熒光燈時(shí)的放大器增益和存儲(chǔ)時(shí)間的控制值。
在本實(shí)施例中，如圖5和圖6明顯示出的那樣，即使在341至2000的亮度值范圍內(nèi)，逐步改變積分線的數(shù)量(存儲(chǔ)時(shí)間)，并且也改變放大器增益，使得總靈敏度根據(jù)亮度值發(fā)生平穩(wěn)變化。當(dāng)發(fā)光周期為120Hz時(shí)，存儲(chǔ)時(shí)間逐步改變?yōu)?/120秒、2/120秒、3/120秒、4/120秒，而當(dāng)發(fā)光周期為100Hz時(shí)，存儲(chǔ)時(shí)間逐步改變?yōu)?/100秒、2/100秒、3/100秒。當(dāng)逐步改變存儲(chǔ)時(shí)間時(shí)，積分時(shí)間最多改變6dB，因此，同時(shí)調(diào)整了放大器增益。
處理器41的亮度/照明閃爍檢測(cè)部分43以下面描述的方式對(duì)入射在像素上的光圖像的亮度和照明閃爍進(jìn)行檢測(cè)。控制部分42根據(jù)檢測(cè)的亮度和照明閃爍，從圖7和圖8的表格中確定積分線的數(shù)量(存儲(chǔ)時(shí)間)和放大器增益，將指示積分線數(shù)量(存儲(chǔ)時(shí)間)的數(shù)據(jù)輸出到垂直掃描移位寄存器/重置控制電路4，并將指示放大器增益的數(shù)據(jù)輸出到D/A轉(zhuǎn)換器44。例如，當(dāng)照明閃爍為50Hz而亮度值為500時(shí)，根據(jù)圖7的表格，將存儲(chǔ)時(shí)間設(shè)定為10ms(160個(gè)線)而將放大器增益設(shè)定為4db。
在本實(shí)施例的亮度/照明閃爍檢測(cè)部分43中對(duì)照明閃爍的檢測(cè)遵循上述日本未審查專利公報(bào)2002-330350中披露的方法。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明該方法。
圖9是檢測(cè)照明閃爍的流程圖。首先，將CMOS圖像傳感器的信號(hào)存儲(chǔ)時(shí)間設(shè)定為信號(hào)存儲(chǔ)時(shí)間ts，在時(shí)間ts由發(fā)光頻率為120Hz的熒光燈照明不產(chǎn)生閃爍噪聲(步驟S1)。當(dāng)熒光燈的發(fā)光周期為1/120秒時(shí)，因閃爍噪聲引起的幀中的照度變化量為1/120秒并具有周期性。因此，作為該周期的整數(shù)倍并小于CMOS圖像傳感器的1/30秒幀周期的1/120、2/120、3/120、4/120秒，是信號(hào)存儲(chǔ)時(shí)間可以采用的值，并且在這些值時(shí)由發(fā)光頻率為120Hz的熒光燈照明不會(huì)產(chǎn)生閃爍噪聲。
下面，在圖10所示的圖像表面上由標(biāo)號(hào)50表示的固定平均照度檢測(cè)區(qū)域內(nèi)對(duì)各幀檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)的平均照度(步驟S2)。在圖10中，用斜線表示的平均照度檢測(cè)區(qū)域50顯示在三個(gè)位置，這三個(gè)位置的間隔幾乎相等并對(duì)應(yīng)于d2個(gè)水平選擇線。平均照度檢測(cè)區(qū)域50由連接到固定數(shù)量的相鄰水平選擇線的多個(gè)像素組成。此外，必須將各平均照度檢測(cè)區(qū)域50中的水平選擇線的數(shù)量d1調(diào)整為由閃爍噪聲產(chǎn)生的照度變化量的周期的非整數(shù)倍。
但是，希望以對(duì)應(yīng)于所有水平選擇線的寬度V乘以3/10為間隔，在一個(gè)幀中的一至三個(gè)位置設(shè)置平均照度檢測(cè)區(qū)域50。
下面，計(jì)算各幀之間(例如，討論中的幀和前一個(gè)相鄰的幀)的平均照度差(步驟S3)。然后判斷該平均照度差是否超過(guò)了固定閾值(步驟S4)。如果平均照度差超過(guò)該閾值，則判斷到熒光燈的發(fā)光頻率為100Hz，這是因?yàn)閹c幀之間的照度不同(步驟S5)。如果沒(méi)有超過(guò)，則判斷為120Hz。
以上述方式可以判斷照明閃爍。
除了上述照明閃爍的檢測(cè)方法以外，例如，可以通過(guò)設(shè)置一光接收裝置和檢測(cè)所接收的光量變化來(lái)檢測(cè)照明閃爍，該光接收裝置用于接收與固態(tài)圖像傳感器的部分入射光成比例的光。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述，可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)圖像傳感器，該固態(tài)圖像傳感器可以在較寬范圍內(nèi)執(zhí)行靈敏度調(diào)整同時(shí)不會(huì)因熒光燈的照明而產(chǎn)生閃爍或條紋。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)圖像傳感器，包括多個(gè)像素，以矩陣排列并存儲(chǔ)與入射光的量成正比的電荷；和可變?cè)鲆娣糯笃鳎瑢?duì)以固定周期時(shí)間從多個(gè)像素中依次讀取的像素信號(hào)進(jìn)行放大，其放大系數(shù)可以改變，并能夠?qū)⒍鄠€(gè)像素進(jìn)行電荷存儲(chǔ)的存儲(chǔ)時(shí)間設(shè)定為比固定周期時(shí)間窄的時(shí)間范圍內(nèi)的任意值，其中該傳感器包括亮度/照明閃爍檢測(cè)部分，檢測(cè)入射光圖像的亮度和照明閃爍；和控制部分，根據(jù)檢測(cè)的亮度和存儲(chǔ)時(shí)間的設(shè)定值來(lái)改變可變?cè)鲆娣糯笃鞯姆糯笙禂?shù)，以及根據(jù)檢測(cè)的亮度和照明閃爍，逐步將存儲(chǔ)時(shí)間改變?yōu)槎鄠€(gè)無(wú)閃爍時(shí)間之一，其中在無(wú)閃爍時(shí)間上不產(chǎn)生照明閃爍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器，其中當(dāng)由亮度/照明閃爍檢測(cè)部分檢測(cè)的照明閃爍具有的發(fā)光周期對(duì)應(yīng)于熒光燈發(fā)光頻率為50Hz的情況時(shí)，所述控制部分將存儲(chǔ)時(shí)間設(shè)定為n/100秒，n為正整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器，其中當(dāng)由亮度/照明閃爍檢測(cè)部分檢測(cè)的照明閃爍具有的發(fā)光周期對(duì)應(yīng)于熒光燈發(fā)光頻率為60Hz的情況時(shí)，所述控制部分將存儲(chǔ)時(shí)間設(shè)定為n/120秒，n為正整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器，其中亮度/照明閃爍檢測(cè)部分在由一幀中指定的固定平均照度檢測(cè)區(qū)域內(nèi)對(duì)各幀的像素信號(hào)的平均照度進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算各幀之間的平均照度差，并根據(jù)計(jì)算的平均照度差來(lái)判斷照明閃爍是由熒光燈發(fā)光頻率在50Hz還是60Hz產(chǎn)生的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種固態(tài)圖像傳感器，即使照明源為熒光燈時(shí)，也能夠在較寬范圍內(nèi)調(diào)整靈敏度而不會(huì)產(chǎn)生閃爍或條紋。該固態(tài)圖像傳感器包括多個(gè)像素；和可變?cè)鲆娣糯笃?，?duì)以固定周期時(shí)間從多個(gè)像素依次讀取的信號(hào)進(jìn)行放大并可以改變其放大系數(shù)，并可將像素的存儲(chǔ)時(shí)間設(shè)定為任意值，其中該傳感器包括亮度/照明閃爍檢測(cè)部分；和控制部分，根據(jù)檢測(cè)的亮度和照明閃爍來(lái)將存儲(chǔ)時(shí)間逐步改變?yōu)槎鄠€(gè)無(wú)閃爍時(shí)間之一，以及根據(jù)檢測(cè)的亮度和存儲(chǔ)時(shí)間來(lái)改變放大器的放大系數(shù)。
文檔編號(hào)H04N5/351GK1477862SQ0315032
公開(kāi)日2004年2月25日 申請(qǐng)日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月25日
發(fā)明者大工博, 西尾茂, 小久保朝生, 朝生 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社