專利名稱：圖像處理對圖像傳感器的影響的降低的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及固態(tài)成像設備、圖像傳感器、圖像處理裝置和成像方法，具體地，涉及在通過使用圖像傳感器獲得圖像信號后，進行預定信號處理的固態(tài)成像設備，以及用于在這樣的固態(tài)成像設備中使用的圖像傳感器、圖像處理裝置和成像方法。
背景技術：
在配備有諸如CCD或CMOS的圖像傳感器的固態(tài)成像設備中，從圖像傳感器輸出的信號經(jīng)歷預定的信號處理，以生成適合屏幕顯示的圖像信號，并且這些圖像信號被提供給下一階段。在固態(tài)成像設備中執(zhí)行的這樣的信號處理包括缺陷像素校正，用于通過處理包含在圖像信號中的缺陷像素的數(shù)據(jù)而校正缺陷；色彩插值，用于基于從RGB Bayer模式獲得的色彩信息獲得每個像素的色彩數(shù)據(jù)；斑點校正，用于基于色彩數(shù)據(jù)校正透鏡畸變；自動白平衡；伽馬校正；邊緣處理等。
圖1是示出了相關技術固態(tài)成像設備的結構示例的框圖。圖1的固態(tài)成像設備包括圖像傳感器10和圖像處理單元11。圖像傳感器10以數(shù)字數(shù)據(jù)形式向圖像處理單元11提供獲得的圖像信號，以及水平同步信號、垂直同步信號和時鐘信號。圖像處理單元11執(zhí)行如上所述的各種信號處理以生成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，用于在屏幕上輸出，并向下一階段提供數(shù)據(jù)，以及水平同步信號、垂直同步信號和時鐘信號。
圖像傳感器10包括由諸如CCD或CMOS的固態(tài)圖像傳感元件組成的像素陣列21、噪聲消除電路(CDS)22、放大器23、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)24和時序發(fā)生器25。像素陣列21由多個光電二極管組成，這些光電二極管以矩陣形式排列以用作光傳感單元。為了成像的目的，這些光電二極管對應各個像素。入射光逐像素進行光電轉(zhuǎn)換，通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷被積累在電荷形成部分中，用于信號讀取。噪聲消除電路22從像素陣列21讀取圖像信號，同時通過例如相關二次采樣降低噪聲。獲得的圖像信號被差分放大器23放大，并被模數(shù)轉(zhuǎn)換器24從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
時序發(fā)生器25生成與數(shù)字圖像信號同步的時鐘信號、垂直同步信號和水平同步信號，并將這些信號和數(shù)字圖像數(shù)據(jù)提供給圖像處理單元11。數(shù)字圖像數(shù)據(jù)被分成塊，使得對應于一個單獨水平行的圖像數(shù)據(jù)組成一個數(shù)據(jù)塊，并且對應于單獨水平行的圖像數(shù)據(jù)被逐塊連續(xù)輸出。在單獨的水平行之間，提供不存在圖像數(shù)據(jù)的消隱期(blanking period)，其用作對于使用孔徑調(diào)整等的余量(margin)。水平同步信號指示對應于單獨水平行的圖像數(shù)據(jù)的有效數(shù)據(jù)周期。在每一水平行的數(shù)據(jù)存在的周期期間，水平同步信號變?yōu)楦撸谄渌芷谧優(yōu)榈汀?br> 在水平同步信號變?yōu)楦叩闹芷谄陂g，圖像處理單元11將如上所述的各種信號處理應用于所提供的圖像數(shù)據(jù)，由此生成用于在屏幕上輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。圖像處理單元11還輸出與輸出圖像數(shù)據(jù)同步的時鐘信號、水平同步信號和垂直同步信號。
圖2是示出了被輸入到圖像處理單元11的各種信號與從圖像處理單元11輸出的各種信號之間的時序關系的時序圖。在圖2中，(a)表示在輸入端的垂直同步信號，(b)表示在輸入端的水平同步信號，(c)表示在輸入端的圖像數(shù)據(jù)。另外，(d)表示在輸出端的垂直同步信號，(e)表示在輸出端的水平同步信號，(f)表示在輸出端的圖像數(shù)據(jù)。如圖2所示，在垂直同步信號是高的周期期間，提供對應于從第一行到第n行的n行圖像數(shù)據(jù)。對應于一行的圖像數(shù)據(jù)等于m個像素，因此整個圖像數(shù)據(jù)對應于一個m×n像素陣列。另外，水平同步信號與圖像數(shù)據(jù)同步地被提供，在對應于每行的圖像數(shù)據(jù)有效周期期間變?yōu)楦?。在圖像處理單元11的輸入端信號和輸出端信號之間存在延時，如圖2所示的處理等待時間。這是因為圖像處理單元11分別對每塊圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行信號處理，因此直到給定塊的所有數(shù)據(jù)被輸入到圖像處理單元11后才處理圖像數(shù)據(jù)。
日本專利申請公開No.2000-188721。
為了降低功耗，圖像處理單元11在消隱期(在兩個相鄰水平行之間的周期)期間不執(zhí)行信號處理。從而，當在如圖2所示的處理等待時間之后圖像處理單元11開始信號處理時，由數(shù)字電路的運行導致的電源噪聲等影響了圖像傳感器10的模擬電路的工作。
圖3是用于解釋圖像處理單元11的操作對模擬電路的影響的示意圖。在圖3中，(a)示出了從圖像傳感器10輸出的水平同步信號(即輸入到圖像處理單元11的水平同步信號)，(b)示出了從圖像傳感器10輸出的圖像數(shù)據(jù)(即輸入到圖像處理單元11的圖像數(shù)據(jù))，(c)示出了噪聲電平，(d)示出了在圖像處理單元11輸出端的水平同步信號，(e)示出了在圖像處理單元11輸出端的圖像數(shù)據(jù)。這里，噪聲電平是指圖像傳感器10和圖像處理單元11通常所使用的電源中發(fā)生的噪聲。
如圖3所示，圖像傳感器10的模擬電路工作以輸出(b)中所示的圖像數(shù)據(jù)。當圖像數(shù)據(jù)在被輸出時，在從(a)中所示的水平同步信號上升沿時序延遲了處理等待時間的時序處(對應于(d)中所圖示的水平同步信號的上升沿)，圖像處理單元11開始其操作。結果，(c)中所示的噪聲電平隨著圖像處理單元11開始其操作而變?yōu)檩^大的噪聲電平。這一噪聲電平的變化影響了圖像傳感器10的模擬電路的工作，使得該水平行的頭X個像素的圖像數(shù)據(jù)和隨后像素的圖像數(shù)據(jù)具有不同的電平，即具有如(b)中所示的代碼位移。這里，數(shù)字X是與處理等待時間相對應的像素的數(shù)目。
這樣，數(shù)字圖像數(shù)據(jù)一般應該在圖像傳感器10的輸出端保持固定電平，但是，由于圖像處理單元11的操作引起的噪聲，在操作啟動的前后存在代碼差別。因此，在信號處理結束后從圖像處理單元11輸出的圖像數(shù)據(jù)有一條在屏幕垂直方向延伸的不同亮度的條紋，其寬度等于X個像素。
因此，需要這樣一種固態(tài)成像設備，其中圖像數(shù)據(jù)不受由圖像處理單元操作的啟動引起的噪聲電平的變化的影響，同樣也需要在這樣的固態(tài)成像設備中使用的圖像傳感器、圖像處理裝置和成像方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一般目的是提供固態(tài)成像設備、圖像傳感器、圖像處理裝置以及成像方法，它們基本上消除了由相關技術的局限和缺點引起的一個或多個問題。
在下面的說明中將表明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，從說明書和附圖，這些特征和優(yōu)點將部分地變得清楚，或者可以根據(jù)說明書中提供的教導通過本發(fā)明的實施而認識到這些特征和優(yōu)點。本發(fā)明的目的以及其他特征和優(yōu)點將通過固態(tài)成像設備、圖像傳感器、圖像處理裝置和成像方法而被實現(xiàn)和獲得，其在說明書中以全面、清晰、簡潔、準確的話語被具體的指出，從而使得本領域的普通技術人員可以實施本發(fā)明。
為了獲得與本發(fā)明目的一致的這些優(yōu)點和其他優(yōu)點，發(fā)明提供了一種固態(tài)成像設備，其包括圖像傳感器，該圖像傳感器被配置以輸出由圖像傳感元件生成的圖像數(shù)據(jù)以及時序信號；和圖像處理單元，該圖像處理單元被配置以輸出圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)從圖像傳感器提供，并在由時序信號指示的時序之后的預定延遲時間，經(jīng)歷了預定的信號處理；圖像傳感器還被配置以使得時序信號指示第一時序，該第一時序至少比第二時序提前了處理延遲時間，該第二時序指示圖像數(shù)據(jù)的有效周期的開始，以及該圖像傳感器被配置以自第一時序到圖像數(shù)據(jù)的有效周期的開始，輸出虛設數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種圖像傳感器包括圖像傳感元件；和時序發(fā)生器，該時序發(fā)生器被配置以輸出由圖像傳感元件生成的圖像數(shù)據(jù)以及時序信號，該時序發(fā)生器還被配置以使得時序信號指示第一時序，該第一時序至少比第二時序提前了處理延遲時間，該第二時序指示圖像數(shù)據(jù)的有效周期的開始，以及該時序發(fā)生器被配置以自第一時序到圖像數(shù)據(jù)的有效周期的起始，輸出虛設數(shù)據(jù)，該處理延遲時間是圖像數(shù)據(jù)的圖像處理所必需的時間周期。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種圖像處理裝置包括圖像處理單元，該圖像處理單元被配置以接收時序信號以及包括虛設數(shù)據(jù)和有效數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)，并輸出圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)在由時序信號指示的時序之后的預定延遲時間，經(jīng)歷了預定的信號處理，該圖像處理單元還被配置以輸出指示輸出圖像數(shù)據(jù)中所包含的有效數(shù)據(jù)的開始的時序信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種成像方法包括如下步驟從圖像傳感器輸出指示第一時序的時序信號，該第一時序至少比第二時序提前了預時序間，該第二時序指示從圖像傳感元件獲得的圖像數(shù)據(jù)的有效周期的開始；自第一時序到圖像數(shù)據(jù)的有效周期的開始，從圖像傳感器輸出虛設數(shù)據(jù)；從圖像傳感器輸出跟在虛設數(shù)據(jù)之后的圖像數(shù)據(jù)；在從由時序信號指示的第一時序開始的預時序間內(nèi)，由圖像處理單元對從圖像傳感器輸出的虛設數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行預定的信號處理；以及從圖像處理單元輸出已經(jīng)經(jīng)歷了預定信號處理的圖像數(shù)據(jù)和指示已經(jīng)經(jīng)歷了預定信號處理的圖像數(shù)據(jù)的有效周期的開始的時序信號。
根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例，用作指示有效數(shù)據(jù)的時序信號的水平同步信號的周期(高電平周期)在有效圖像數(shù)據(jù)實際開始前開始，在有效圖像數(shù)據(jù)前加入足夠的虛設數(shù)據(jù)以彌補水平同步信號的提前開始。在提前開始的水平同步信號開始之后的預定處理等待時間后，圖像處理單元開始其信號處理，信號處理的開始等于或早于從圖像傳感器輸出的有效圖像數(shù)據(jù)實際開始時的時序。因此，在等于或早于從圖像傳感器輸出的有效圖像數(shù)據(jù)實際開始時的時序，由圖像處理單元的操作導致的噪聲已經(jīng)存在。結果，圖像傳感器的模擬電路在恒定噪聲電平下工作，以生成有效圖像數(shù)據(jù)，使得在有效圖像數(shù)據(jù)中間不發(fā)生代碼位移。利用這一方式，即使圖像處理單元操作的啟動引起了噪聲電平的變化，圖像數(shù)據(jù)也不會受到影響。


結合附圖，從下面的詳細描述中，本發(fā)明的其他目的和進一步的特征將變得明顯，附圖中圖1是示出了相關技術固態(tài)成像設備的結構示例的框圖；圖2是示出了被輸入到圖像處理單元的各種信號和從圖像處理單元輸出的各種信號之間的時序關系的時序圖；圖3是用于解釋圖像處理單元的操作對模擬電路的影響的示意圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像設備的結構示例的框圖；圖5是用于解釋圖4的固態(tài)成像設備的操作的示意圖；
圖6是示出了時序發(fā)生器一部分的第一實施例的電路圖；圖7是示出了水平同步校正單元實施例的結構的電路圖；圖8是用于解釋圖6的電路和圖7的水平同步校正單元的操作的時序圖；圖9是示出了時序發(fā)生器一部分的第二實施例的電路圖；圖10是用于解釋圖9的電路的操作的時序圖。
具體實施例方式
下面，參考附圖描述本發(fā)明的實施例。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像設備的結構示例的框圖。在圖4中，與圖1中的元件相同的元件用相同的數(shù)字表示，并省略了對它們的描述。
圖4的固態(tài)成像設備包括圖像傳感器30、圖像處理單元11和水平同步校正單元32。圖像傳感器30以數(shù)字數(shù)據(jù)形式向圖像處理單元11提供獲得的圖像信號，以及水平同步信號、垂直同步信號和時鐘信號。圖像處理單元11執(zhí)行上述的各種信號處理，以生成用于在屏幕上輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并向下一階段提供數(shù)據(jù)，以及水平同步信號、垂直同步信號和時鐘信號。
圖4的圖像傳感器30與圖1的圖像傳感器10不同，其中時序發(fā)生器31代替了時序發(fā)生器25。如稍后將要描述的那樣，時序發(fā)生器31在有效圖像數(shù)據(jù)實際開始前開始指示了有效數(shù)據(jù)的水平同步信號周期(高電平周期)，在有效圖像數(shù)據(jù)前加入虛設數(shù)據(jù)(dummy data)，其數(shù)量為補償水平同步信號的提前開始所需的數(shù)量。在提前開始的水平同步信號開始之后預定的處理等待時間后，圖像處理單元11開始其信號處理，信號處理開始時的時序等于或早于從時序發(fā)生器31輸出的有效圖像數(shù)據(jù)實際開始的時序。在等于或早于從時序發(fā)生器31輸出的有效圖像數(shù)據(jù)實際開始的時序處，由圖像處理單元11的操作引起的噪聲已經(jīng)存在了。結果，圖像傳感器30的模擬電路在恒定的噪聲電平下工作以生成有效圖像數(shù)據(jù)，使得在有效圖像數(shù)據(jù)中間不發(fā)生代碼位移。
圖4中所示的水平同步校正單元32校正早于正常時序而從圖像處理單元11輸出的水平同步信號，從而生成與實際有效圖像數(shù)據(jù)周期匹配的水平同步信號。以這一方式，圖像處理單元11向其提供輸出的位于隨后階段的電路接收指示了正確的圖像數(shù)據(jù)有效周期的水平同步信號。
圖5是用于解釋圖4的固態(tài)成像設備的操作的示意圖。在圖5中，(a)表示從圖像傳感器30輸出的水平同步信號，(b)表示從圖像傳感器30輸出的圖像數(shù)據(jù)，(c)表示噪聲電平，(d)表示從圖像處理單元11輸出的水平同步信號，(e)表示從圖像處理單元11輸出的圖像數(shù)據(jù)，(f)表示從水平同步校正單元32輸出的水平同步信號，(g)表示在由(f)中示出的水平同步信號所指示的周期期間有效的圖像數(shù)據(jù)。
如(a)中所示，從圖像傳感器30輸出的垂直同步信號的開始早于實際的有效圖像數(shù)據(jù)的開始。在圖像處理單元11的處理等待時間等于X個像素的情況下，水平同步信號至少提前X個像素開始。在圖5的(a)所示的例子中，水平同步信號恰好比實際有效圖像數(shù)據(jù)的開始提前X個像素開始。在這樣的情形中，水平同步信號高的周期是m+X像素長度。因為水平同步信號提前開始，所以在有效圖像數(shù)據(jù)前加入虛設數(shù)據(jù)，如(b)所示。如果沒有被加入的虛設數(shù)據(jù)，由于較輕的處理負載等原因，圖像處理單元11的操作可能不會產(chǎn)生與有效圖像數(shù)據(jù)處理期間產(chǎn)生的噪聲電平相同類型的噪聲電平。因此，虛設數(shù)據(jù)優(yōu)選地與實際被處理的有效圖像數(shù)據(jù)相似，例如，可以是從緊接著的前一水平行的有效圖像數(shù)據(jù)中提取的數(shù)據(jù)。
圖像傳感器30的模擬電路工作以輸出包括(b)中所示的虛設數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)。當圖像數(shù)據(jù)正在被輸出時，在從(a)中所示的水平同步信號上升沿的時序處被延遲了處理等待時間的時序處(對應于(d)中所圖示的水平同步信號的上升沿)，圖像處理單元11開始其操作。結果，隨著圖像處理單元11開始其操作，(c)中所示的噪聲電平變?yōu)檩^大噪聲電平。因為水平同步信號至少提前了處理等待時間而開始，所以被延遲了處理等待時間的圖像處理單元11的操作的開始不會晚于(b)中所示的有效圖像數(shù)據(jù)的開始。也就是說，(b)中所示的有效圖像數(shù)據(jù)的生成和輸出在(c)的噪聲電平顯示出大且恒定的噪聲電平的周期期間發(fā)生。即使圖像處理單元11的操作的開始導致噪聲電平的變化，在有效數(shù)據(jù)的生成和輸出期間，對圖像傳感器30的模擬電路的工作的影響也是恒定的。這樣，在圖像數(shù)據(jù)中不會生成代碼位移。
圖5的(d)所示的水平同步信號被水平同步校正單元32校正，使得頭X個像素被去除。這產(chǎn)生了如圖5的(f)所示的水平同步信號。該水平同步信號的高的周期與(g)中所示的有效圖像數(shù)據(jù)(與(e)中所示的有效圖像數(shù)據(jù)相同)的周期相匹配。以這種方式，圖像數(shù)據(jù)和只在有效圖像數(shù)據(jù)周期才變高的校正后的水平同步信號被提供給位于隨后階段的電路。
圖6是示出了時序發(fā)生器31的一部分的第一實施例的電路圖。圖6中所示的結構涉及生成和輸出水平同步信號和圖像數(shù)據(jù)的時序發(fā)生器31的一部分。生成和輸出垂直同步信號的部分與傳統(tǒng)的技術相同，在這里省略對其的說明。
圖6的電路包括計數(shù)器41、比較器42至44、多路轉(zhuǎn)換器(MUX)45和x個觸發(fā)器46-1至46-X。計數(shù)器41對圖像傳感器30內(nèi)生成的時鐘信號脈沖計數(shù)，并執(zhí)行從0到m+X的計數(shù)操作。比較器42至44將計數(shù)器41的計數(shù)值與各自的預設的值比較，從而在各自的預定時間周期內(nèi)生成變?yōu)楦叩男盘枴?br> 比較器43將計數(shù)值與X+m-1比較，并且當計數(shù)值小于或等于X+m-1時，將其輸出設置為高。也就是說，比較器43的輸出SEL4在時間等于X+m個像素的持續(xù)時間內(nèi)變?yōu)楦?，這一時間對應于從計數(shù)值0到計數(shù)值X+m-1的周期。這被用作從圖像傳感器30輸出的水平同步信號。這里，圖像數(shù)據(jù)被提供使得計數(shù)值X的時序?qū)谟行D像數(shù)據(jù)的第一像素的時序。
比較器42將計數(shù)值與2X-1比較，并且當計數(shù)值小于或等于2X-1時，將其輸出設置為高。也就是說，比較器42的輸出SEL2在時間等于2X個像素的持續(xù)時間內(nèi)變?yōu)楦?，這一時間對應于從計數(shù)值0到計數(shù)值2X-1的周期。
觸發(fā)器46-1至46-X組成X位移位寄存器。該移位寄存器接收比較器42的輸出SEL2作為使能信號，執(zhí)行與時鐘信號同步的移位操作。也就是說，與緊接著的前一水平行相對應的已經(jīng)在前一循環(huán)中被鎖存的圖像數(shù)據(jù)的頭X個像素的像素值被連續(xù)輸出到多路轉(zhuǎn)換器45，接下來通過移位操作鎖存與當前水平行相對應的圖像數(shù)據(jù)的頭X個像素的像素值。全部這些是在每一水平行中的輸出SEL2的高的周期期間完成的。該移位寄存器生成由X個像素組成的虛設數(shù)據(jù)。
比較器44將計數(shù)值與X-1比較，并且當計數(shù)值小于或等于X-1時將其輸出設置為高。也就是說，比較器44的輸出SEL1在時間等于X個像素的持續(xù)時間內(nèi)變?yōu)楦?，該時間對應于從計數(shù)值0到計數(shù)值X-1的周期。
多路轉(zhuǎn)換器45選擇從移位寄存器提供的虛設數(shù)據(jù)，用于在比較器44的輸出SEL1的高周期期間輸出，并選擇有效圖像數(shù)據(jù)，用于在輸出SEL1的低周期期間輸出。利用這一方式，生成了數(shù)據(jù)DATA1，DATA1包括X像素的虛設數(shù)據(jù)，其后跟隨有m像素的有效圖像數(shù)據(jù)。
圖7是示出了水平同步校正單元32的實施例的結構的電路圖。圖7中所示的水平同步校正單元32包括計數(shù)器51、比較器52以及與門53。計數(shù)器51接收使能信號，該使能信號是從圖像處理單元11輸出的水平同步信號SIG1，并對從圖像處理單元11輸出的時鐘信號脈沖計數(shù)，從而執(zhí)行從0到X的計數(shù)操作。比較器52將計數(shù)器51的計數(shù)值與值X比較，并且如果計數(shù)值大于或等于X，則將其輸出SIG2設置為高。與門53在水平同步信號SIG1和比較器52的輸出SIG2之間執(zhí)行與操作，由此輸出具有m個像素長度的水平同步信號SEL3。
圖8是用于解釋圖6的電路和圖7的水平同步校正單元32的操作的時序圖。在圖8中，(a)中所示的時鐘信號由計數(shù)器41計數(shù)，這樣產(chǎn)生(e)中所示的計數(shù)值。
(b)中所示的SEL1是比較器44的輸出，如前所述，其在與從計數(shù)值0到計數(shù)值X-1的周期相對應的X個像素的持續(xù)期間內(nèi)變?yōu)楦摺EL1被用來控制多路轉(zhuǎn)換器45，由此生成圖像數(shù)據(jù)DATA1，DATA1在有效圖像數(shù)據(jù)前加有X像素的虛設數(shù)據(jù)，如(f)所示。
(c)中所示的SEL2是比較器42的輸出，如前所述，其在與從計數(shù)值0到計數(shù)值2X-1的周期相對應的2X個像素的持續(xù)期間內(nèi)變?yōu)楦?。SEL2被用來使能由觸發(fā)器46-1至46-X組成的移位寄存器，以使得移位寄存器在從計數(shù)值0到計數(shù)值X-1的周期內(nèi)，連續(xù)輸出已經(jīng)被存儲在移位寄存器中的與緊接著的前一水平行相對應的有效圖像數(shù)據(jù)的頭X個像素。在從計數(shù)值X到計數(shù)值2X-1的周期內(nèi)，移位寄存器連續(xù)鎖存與當前水平行相對應的有效圖像數(shù)據(jù)的頭X個像素，由此將它們保存為在下一水平行中使用的虛設數(shù)據(jù)。
(d)中所示的SEL4是比較器43的輸出，如前所述，其在與從計數(shù)值0到計數(shù)值X+m-1的周期相對應的X+m個像素的持續(xù)期間內(nèi)變?yōu)楦?。SEL4被提供給圖像處理單元11，用作水平同步信號。
前面所述的內(nèi)容涉及圖6的電路的操作。下面，參考圖8描述圖7中所示的水平同步校正單元32的操作。
從圖像處理單元11輸出的時鐘信號由計數(shù)器51計數(shù)，這樣產(chǎn)生(j)中所示的計數(shù)值。(g)中所示的SIG1是從圖像處理單元11輸出的水平同步信號。水平同步信號SIG1具有X+m個像素的長度。(h)中所示的SIG2是比較器52的輸出，在計數(shù)值達到X后保持高電平。
(i)中所示的SEL3是與門53的輸出，其通過(g)的SIG1與(h)的SIG2之間的與操作獲得。因為SIG2在水平同步信號SIG1開始后X個像素處變?yōu)楦?，所以在等于水平同步信號SIG1的高周期減去頭X個像素的周期內(nèi)，SEL3變?yōu)楦?。也就是說，在從圖像處理單元11輸出的水平同步信號中去除頭X個像素后剩下的m像素周期中，SEL3變?yōu)楦?。結果，獲得了校正后的水平同步信號SEL3?？梢岳斫?，在與(k)中所示的從圖像處理單元11輸出的圖像數(shù)據(jù)DATA2的有效像素周期相匹配的周期中，水平同步信號SEL3變?yōu)楦摺?br> 圖9是示出了時序發(fā)生器31的一部分的第二實施例的電路圖。圖9中所示的結構涉及生成和輸出水平同步信號和圖像數(shù)據(jù)的時序發(fā)生器31的一部分。生成和輸出垂直同步信號的部分與傳統(tǒng)的技術相同，在這里省略了對其的說明。在圖9中，與圖6中相同的元件用相同的數(shù)字表示。
圖9的電路包括計數(shù)器41、比較器42至44、多路轉(zhuǎn)換器(MUX)45、兩個觸發(fā)器61-1和61-2以及多路轉(zhuǎn)換器(MUX)62。計數(shù)器41對圖像傳感器30內(nèi)生成的時鐘信號脈沖計數(shù)，并執(zhí)行從0到m+X的計數(shù)操作。比較器42至44將計數(shù)器41的計數(shù)值與各自的預設的值比較，由此生成在各自預定時間周期內(nèi)變高的信號。
比較器43將計數(shù)值與X+m-1比較，并且當計數(shù)值小于或等于X+m-1時，將其輸出設置為高。也就是說，比較器43的輸出SEL4在時間等于X+m個像素的持續(xù)時間內(nèi)變?yōu)楦?，該時間對應于從計數(shù)值0到計數(shù)值X+m-1的周期。這被用作從圖像傳感器30輸出的水平同步信號。這里，提供圖像數(shù)據(jù)，使得計數(shù)值X的時序與有效圖像數(shù)據(jù)的第一像素的時序相對應。
比較器42將計數(shù)值與X和X+1比較，并且當計數(shù)值大于或等于X并小于或等于X+1時，將其輸出設置為高。也就是說，比較器42的輸出SEL2在時間等于2個像素的持續(xù)時間內(nèi)變?yōu)楦撸摃r間對應于從計數(shù)值X到計數(shù)值X+1的周期。
觸發(fā)器61-1至61-2組成2位移位寄存器。該移位寄存器接收比較器42的輸出SEL2作為使能信號，執(zhí)行與時鐘信號同步的移位操作。也就是說，在每一水平行中輸出SEL2的高周期期間，移位寄存器通過移位操作鎖存與當前水平行相對應的圖像數(shù)據(jù)的頭兩個像素的像素值。多路轉(zhuǎn)換器62接收計數(shù)器41的輸出中的最低有效位，用作選擇信號SEL5。當計數(shù)值是偶數(shù)時，選擇信號SEL5變?yōu)榈?，當計?shù)值是奇數(shù)時，選擇信號SEL5變?yōu)楦?。這樣，當計數(shù)值是偶數(shù)時，多路轉(zhuǎn)換62選擇觸發(fā)器61-2的輸出，當計數(shù)值是奇數(shù)時，選擇出觸發(fā)器61-1的輸出。以這種方式，多路轉(zhuǎn)換器62交替選擇兩個像素的像素值，以生成像素數(shù)據(jù)，作為虛設數(shù)據(jù)提供給多路轉(zhuǎn)換器45。
比較器44將計數(shù)值與X-1比較，并且當計數(shù)值小于或等于X-1時將其輸出設置為高。也就是說，比較器44的輸出SEL1在時間等于X個像素的持續(xù)時間內(nèi)變?yōu)楦?，該時間對應于從計數(shù)值0到計數(shù)值X-1的周期。
多路轉(zhuǎn)換器45選擇從多路轉(zhuǎn)換器62提供的虛設數(shù)據(jù)，用于在比較器44的輸出SEL1的高周期期間輸出，并選擇有效圖像數(shù)據(jù)用于在輸出SEL1的低周期期間輸出。以這一方式，生成數(shù)據(jù)DATA1，DATA1包括X像素的虛設數(shù)據(jù)，其后接有m像素的有效圖像數(shù)據(jù)。
在圖6中所示的第一實施例中，虛設數(shù)據(jù)是緊接著的前一水平行的頭X個像素的像素值。另一方面，在圖9中所示的第二實施例中，虛設數(shù)據(jù)由從緊接著的前一水平行的頭兩個像素的像素值中交替選出的數(shù)據(jù)組成。在第二實施例中，使用在量上等于兩個像素的數(shù)據(jù)作為虛設數(shù)據(jù)使得可以大大減少觸發(fā)器的數(shù)量，因此獲得電路尺寸的減小。
圖10是用于解釋圖9的電路的操作的時序圖。在圖10中，(a)中所示的時鐘信號由計數(shù)器41計數(shù)，這樣產(chǎn)生如(b)所示的計數(shù)值。
(c)中所示的SEL2是比較器42的輸出，如上所述，其在與從計數(shù)值X到計數(shù)值X+1周期相對應的2個像素的持續(xù)期間變?yōu)楦?。因為計?shù)值X對應于(g)中所示的圖像數(shù)據(jù)DATA1的有效圖像數(shù)據(jù)的第一個像素，所以用SEL2使能移位寄存器使得該移位寄存器可以鎖存有效圖像數(shù)據(jù)的頭兩個像素的數(shù)據(jù)。
(d)中所示的SEL1是比較器44的輸出，如前所述，其在與從計數(shù)值0到計數(shù)值X-1的周期相對應的X個像素的持續(xù)期間變高。SEL1被用來控制多路轉(zhuǎn)換器45，由此生成圖像數(shù)據(jù)DATA1，DATA1在有效圖像數(shù)據(jù)前加有X像素的虛設數(shù)據(jù)，如(g)所示。
(e)中所示的SEL4是比較器43的輸出，如前所述，其在與從計數(shù)值0到計數(shù)值X+m-1的周期相對應的X+m個像素的持續(xù)期間變高。SEL4被提供給圖像處理單元11，用作水平同步信號。
(f)中所示的SEL5是代表計數(shù)值的多個位中的最低有效位，如前所述，當計數(shù)值是偶數(shù)時，其變?yōu)榈?，當計?shù)值是奇數(shù)時，其變?yōu)楦?。SEL5被用來交替改變多路轉(zhuǎn)換器62的選擇，由此交替地選擇已經(jīng)被存儲在移位寄存器中的與緊接著的前一水平行相對應的有效圖像數(shù)據(jù)的頭兩個像素值。這樣提供了用于生成虛設數(shù)據(jù)的方式，這些虛設數(shù)據(jù)被插入到從計數(shù)值0到計數(shù)值X-1的周期中。
圖10的(h)至(l)中所示的內(nèi)容涉及圖7中所示的水平同步校正單元32的操作。這一部分與圖8的(g)至(k)所示的部分相同，這里省略對其的描述。
另外，本發(fā)明并不限于這些實施例，可以做出各種變化和修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。在上述的實施例中，水平方向是主掃描方向，垂直方向是副掃描方向。即使垂直方向是主掃描方向而水平方向是副掃描方向，通過產(chǎn)生關于垂直方向數(shù)據(jù)的虛設數(shù)據(jù)并對虛設數(shù)據(jù)進行信號處理，也可以獲得相同的優(yōu)點。另外，在上述的實施例中，水平同步校正單元32被描述為是與圖像處理單元11分立的單元?？商鎿Q地，水平同步校正功能可以被結合在圖像處理單元11中。在上述的實施例中，從圖像處理單元11輸出的圖像數(shù)據(jù)擁有被加入其中的虛設數(shù)據(jù)，并且包括虛設數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)被提供給隨后的階段。可替換地，通過使用校正后的水平同步信號，可以從圖像數(shù)據(jù)中去除虛設數(shù)據(jù)，由此只向隨后的階段提供有效圖像數(shù)據(jù)。在上述的實施例中，具有與圖像數(shù)據(jù)的有效周期相對應的高周期的水平同步信號被用作用于指示圖像數(shù)據(jù)有效周期的信號?？商鎿Q地，同樣可以使用任何正確指示出圖像數(shù)據(jù)有效周期的信號，即使該信號不是具有與有效周期相匹配的高周期的信號，通過由這樣的信號所指示的時序的提前以及虛設數(shù)據(jù)的插入，產(chǎn)生與上述實施例相同的優(yōu)點。
本申請基于2004年6月29日向日本特許廳提交的在先日本專利申請No.2004-191473，并要求該申請的優(yōu)先權，其全部內(nèi)容通過引用被結合于此。
權利要求
1.一種固態(tài)成像設備，包括圖像傳感器，所述圖像傳感器被配置以輸出由圖像傳感元件產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)以及時序信號；和圖像處理單元，所述圖像處理單元被配置以輸出圖像數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)從所述圖像傳感器提供，并在由所述時序信號指示的時序之后的預定延遲時間經(jīng)歷了預定的信號處理。所述圖像傳感器還被配置以使得所述時序信號指示第一時序，所述第一時序至少比第二時序提前了所述處理延遲時間，所述第二時序指示所述圖像數(shù)據(jù)的有效周期的開始，以及所述圖像數(shù)據(jù)被配置以自所述第一時序到所述圖像數(shù)據(jù)的所述有效周期的開始，輸出虛設數(shù)據(jù)。
2.如權利要求1所述的固態(tài)成像設備，其中，所述圖像傳感器包括存儲器電路，所述存儲器電路被配置以保存在所述圖像數(shù)據(jù)之前被輸出的前一圖像數(shù)據(jù)的一部分，以及所述圖像傳感器輸出從所述存儲器電路讀取的數(shù)據(jù)作為所述虛設數(shù)據(jù)。
3.如權利要求2所述的固態(tài)成像設備，其中，在所述存儲器電路中存儲的數(shù)據(jù)是所述前一圖像數(shù)據(jù)的開始部分的數(shù)據(jù)。
4.如權利要求2所述的固態(tài)成像設備，其中，所述虛設數(shù)據(jù)是X個像素的數(shù)據(jù)，所述存儲器電路存儲所述X個像素的數(shù)據(jù)。
5.如權利要求2所述的固態(tài)成像設備，其中，所述虛設數(shù)據(jù)是X個像素的數(shù)據(jù)，所述存儲器電路存儲小于X個像素的數(shù)量的像素的數(shù)據(jù)，所述圖像傳感器還被配置以通過重復讀取存儲在所述存儲器電路中的數(shù)據(jù)來輸出所述X個像素的虛設數(shù)據(jù)。
6.如權利要求1所述的固態(tài)成像設備，還包括水平同步校正單元，所述水平同步校正單元被配置以校正從所述圖像處理單元輸出的時序信號，以生成校正后的時序信號，所述校正后的時序信號指示從所述圖像處理單元輸出的圖像數(shù)據(jù)的有效周期的開始。
7.如權利要求6所述的固態(tài)成像設備，其中，所述水平同步校正單元以等于所述虛設數(shù)據(jù)長度的延遲長度，延遲由從所述圖像處理單元輸出的所述時序信號所指示的時序，由此生成所述校正后的時序信號。
8.一種圖像傳感器，包括圖像傳感元件；和時序發(fā)生器，所述時序發(fā)生器被配置以輸出由所述圖像傳感元件生成的圖像數(shù)據(jù)以及時序信號，所述時序發(fā)生器還被配置以使得所述時序信號指示第一時序，所述第一時序至少比第二時序提前了處理延遲時間，所述第二時序指示所述圖像數(shù)據(jù)的有效周期的開始，以及所述時序發(fā)生器被配置以自所述第一時序到所述圖像數(shù)據(jù)的所述有效周期的開始，輸出虛設數(shù)據(jù)，所述處理延遲時間是所述圖像數(shù)據(jù)的圖像處理所必需的時間周期。
9.一種圖像處理裝置，包括圖像處理單元，所述圖像處理單元被配置以接收時序信號以及包括虛設數(shù)據(jù)和有效數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)，并輸出在由所述時序信號所指示的時序之后的預定延遲時間，經(jīng)歷了預定的信號處理的圖像數(shù)據(jù)，所述圖像處理單元還被配置以輸出指示所述輸出圖像數(shù)據(jù)中所包含的有效數(shù)據(jù)的開始的時序信號。
10.一種成像方法，包括如下步驟從圖像傳感器輸出指示第一時序的時序信號，所述第一時序至少比第二時序提前了預定時間，所述第二時序指示從圖像傳感元件獲得的圖像數(shù)據(jù)的有效周期的開始；自所述第一時序到所述圖像數(shù)據(jù)的所述有效周期的開始，從所述圖像傳感器輸出虛設數(shù)據(jù)；從所述圖像傳感器輸出跟在所述虛設數(shù)據(jù)之后的圖像數(shù)據(jù)；在從由所述時序信號指示的所述第一時序開始的所述預時序間內(nèi)，由圖像處理單元對從所述圖像傳感器輸出的所述虛設數(shù)據(jù)和所述圖像數(shù)據(jù)進行預定的信號處理；以及從所述圖像處理單元輸出已經(jīng)經(jīng)歷了所述預定的信號處理的圖像數(shù)據(jù)以及指示已經(jīng)經(jīng)歷了所述預定的信號處理的所述圖像數(shù)據(jù)的有效周期的開始的時序信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了圖像處理對圖像傳感器的影響的降低。一種固態(tài)成像設備包括圖像傳感器，該圖像傳感器被配置以輸出由圖像傳感元件生成的圖像數(shù)據(jù)以及時序信號；和圖像處理單元，該圖像處理單元被配置以輸出圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)從圖像傳感器提供，并在由時序信號指示的時序后的預定延遲時間經(jīng)歷了預定的信號處理；圖像傳感器還被配置以使得時序信號指示第一時序，該第一時序至少比第二時序提前了所述處理延遲時間，該第二時序指示圖像數(shù)據(jù)的有效周期的開始，并且圖像傳感器被配置以自第一時序到圖像數(shù)據(jù)的有效周期的開始，輸出虛設數(shù)據(jù)。
文檔編號H04N5/335GK1717014SQ20041008098
公開日2006年1月4日 申請日期2004年10月26日 優(yōu)先權日2004年6月29日
發(fā)明者小久保朝生, 大工博, 船越純, 武田豐, 吉田典弘 申請人:富士通株式會社