專利名稱：成像裝置和數(shù)字照相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說涉及成像裝置和數(shù)字照相機(jī)，更具體說涉及一種成像裝置，它用于讀取來自CCD(電荷耦合器件)成像芯片(也稱感光芯片或影像芯片，imager)的光接收元件的電荷，以便產(chǎn)生一個(gè)低分辨率相機(jī)信號(hào)；以及一種裝備有這種成像裝置的數(shù)字照相機(jī)。
背景技術(shù)：
在這種形式的常用的數(shù)字照相機(jī)中，電荷是通過來自CCD成像芯片的稀疏化處理(thinning out)來讀取的，讀出的電荷傳送到CCD成像芯片，然后由成像芯片處以分別的方式輸出。
但是，這種通過稀疏化處理的電荷讀取相當(dāng)于電荷取樣。根據(jù)取樣原則，就要考慮到輸出的相機(jī)信號(hào)中包含有混淆(aliasing)成份。如果設(shè)置一個(gè)濾波器，它就能消除這種混淆成份?？墒窃鲈O(shè)一個(gè)濾波器也會(huì)相應(yīng)地提高成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的首要目的是提供一種低成本的、能防止噪聲出現(xiàn)的成像裝置。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供低成本的、能防止噪聲出現(xiàn)的數(shù)字照相機(jī)。
一種成像裝置包括有一行間傳輸方式(interline transferscheme)CCD成像芯片，它具有多個(gè)光接收元件和多個(gè)垂直傳輸記錄器；一濾色片，它具有多個(gè)色彩元件，這些色彩元件設(shè)置得使一個(gè)色彩元件對(duì)應(yīng)于一個(gè)光接收元件；一脈沖發(fā)生器，用來產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)脈沖以驅(qū)動(dòng)CCD成像芯片；其中濾色片具有一其上安置有多個(gè)色彩的色彩元件的垂直柱，以及驅(qū)動(dòng)脈沖是一種這樣地驅(qū)動(dòng)CCD成像芯片的脈沖，即相同色彩的色彩元件的電荷在一對(duì)應(yīng)于垂直柱的垂直傳輸記錄器上混合在一起。
根據(jù)本發(fā)明，行間傳輸方式CCD成像芯片設(shè)有多個(gè)光接收元件和多個(gè)垂直傳輸記錄器，而濾色片設(shè)有多個(gè)色彩元件，每一個(gè)色彩元件對(duì)應(yīng)于一相配合的光接收元件。CCD成像芯片是由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)脈沖來驅(qū)動(dòng)。在這里，濾色片具有一其上安置多個(gè)色彩元件的垂直柱。此外，驅(qū)動(dòng)脈沖是一種這樣地驅(qū)動(dòng)CCD成像芯片的脈沖，即相同色彩的色彩元件的電荷在一相應(yīng)的垂直傳輸記錄器上混合在一起到垂直柱上。
對(duì)CCD成像芯片的驅(qū)動(dòng)使得相同色彩的色彩元件的電荷混合在一起，這就提供一種在CCD成像芯片內(nèi)進(jìn)行的濾色程序，從而消除了噪聲成份。因此也就沒有必要新設(shè)一濾波線路來消除噪聲。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)脈沖包括一第一讀取脈沖，用來讀取在相應(yīng)的垂直記錄器上第一光接收元件產(chǎn)生的第一電荷；一垂直傳輸脈沖，以便在垂直方向上傳輸?shù)谝浑姾?；以及一第二讀取脈沖，用來當(dāng)?shù)谝浑姾稍诖怪狈较蛏弦褌鬏斠活A(yù)定的距離時(shí)讀取在垂直記錄器上第二光接收元件產(chǎn)生的第二電荷。在這里，第一光接收元件和第二光接收元件設(shè)有相同色彩的色彩元件。
垂直柱最好交替地設(shè)置有兩種色彩的色彩元件，而上述預(yù)定距離最好相當(dāng)于在垂直方向上兩個(gè)光接收元件的長(zhǎng)度。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，濾色片是一種按貝爾(Bayer)排列設(shè)置有基色彩色元件的濾色器。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，垂直傳輸記錄器是由多個(gè)金屬電極形成的，至少有三個(gè)金屬電極是配定給一個(gè)光接收元件的。
根據(jù)本發(fā)明，一種數(shù)字相機(jī)包括有一行間傳輸方式(interlinetransfer scheme)CCD成像芯片，它具有多個(gè)光接收元件和多個(gè)垂直傳輸記錄器；一濾色片，它具有多個(gè)色彩元件，這些色彩元件設(shè)置得使一個(gè)色彩元件對(duì)應(yīng)于一個(gè)光接收元件；一用來驅(qū)動(dòng)CCD成像芯片的驅(qū)動(dòng)器；其中濾色片具有一其上安置有多個(gè)色彩的色彩元件的垂直柱，以及驅(qū)動(dòng)器是這樣驅(qū)動(dòng)CCD成像芯片的，即相同色彩的色彩元件的電荷在一對(duì)應(yīng)于垂直柱的垂直傳輸記錄器上混合在一起。
根據(jù)本發(fā)明，行間傳輸方式CCD成像芯片設(shè)有多個(gè)光接收元件和多個(gè)垂直傳輸記錄器，而濾色片設(shè)有多個(gè)色彩元件，每一個(gè)色彩元件對(duì)應(yīng)于一相配合的光接收元件。CCD成像芯片是由驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)。在這里，濾色片具有一其上安置多個(gè)色彩元件的垂直柱。此外，驅(qū)動(dòng)器是這樣地驅(qū)動(dòng)CCD成像芯片的，即相同色彩的色彩元件的電荷在一相應(yīng)的垂直傳輸記錄器上混合在一起到垂直柱上。
對(duì)CCD成像芯片的驅(qū)動(dòng)使得相同色彩的色彩元件的電荷混合在一起，這就提供一種在CCD成像芯片內(nèi)進(jìn)行的濾色程序，從而消除了噪聲成份。因此也就沒有必要新設(shè)一濾波線路來消除噪聲。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)件包括一第一讀取器，用來讀取在相應(yīng)的垂直記錄器上第一光接收元件產(chǎn)生的第一電荷；一垂直傳輸器，以便在垂直方向上傳輸?shù)谝浑姾?；以及一第二讀取器，用來當(dāng)?shù)谝浑姾稍诖怪狈较蛏弦褌鬏斠活A(yù)定的距離時(shí)讀取在垂直記錄器上第二光接收元件產(chǎn)生的第二電荷。在這里，第一光接收元件和第二光接收元件設(shè)有相同色彩的色彩元件。
垂直柱最好交替地設(shè)置有兩種色彩的色彩元件，而上述預(yù)定距離最好相當(dāng)于在垂直方向上兩個(gè)光接收元件的長(zhǎng)度。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，濾色片是一種按貝爾(Bayer)排列設(shè)置有基色色彩元件的濾色器。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，垂直傳輸記錄器是由多個(gè)金屬電極形成的，至少有三個(gè)金屬電極是配定給一個(gè)光接收元件的。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，一種曝光器將物體影像曝光到CCD成像芯片上。在這里，一運(yùn)算器運(yùn)算出最佳的CCD成像芯片接受的曝光量。一設(shè)定器將最佳曝光量設(shè)定給曝光器。一截止器(disablingmeans)，根據(jù)最佳曝光量截止第二讀取器。
最佳曝光量最好根據(jù)快門速度來限定，而當(dāng)快門速度高于一預(yù)定值時(shí)截止器就截止住第二讀取器。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的方框圖；圖2是一CCD成像芯片的示意圖；圖3是一基色濾色片示意圖；圖4是圖1所示實(shí)施例的部分運(yùn)行示意圖；圖5(A)和圖5(B)是稀疏化讀取模式的部分運(yùn)行示意圖；圖6(A)和圖6(B)是像素混合讀取模式的部分運(yùn)行示意圖；圖7是一濾波片實(shí)例的方框圖；圖8是一TG實(shí)例的方框圖；圖9是稀疏化讀取模式的部分運(yùn)行的時(shí)間安排圖；圖10是稀疏化讀取模式的另一部分運(yùn)行的時(shí)間安排圖；圖11是稀疏化讀取模式的再一部分運(yùn)行的時(shí)間安排圖；圖12是像素混合讀取模式的部分運(yùn)行的時(shí)間安排圖；圖13是像素混合讀取模式的另一部分運(yùn)行的時(shí)間安排圖；圖14是像素混合讀取模式的再一部分運(yùn)行的時(shí)間安排圖；圖15是圖1所示實(shí)施例中部分運(yùn)行的流程圖；圖16是圖1所示實(shí)施例中另一部分運(yùn)行的流程圖；圖17是一補(bǔ)償濾色器示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參閱圖1，本發(fā)明最佳實(shí)施例的數(shù)字照相機(jī)10包括一鏡頭12。由鏡頭12進(jìn)來的入射光學(xué)影像通過一光圈組件16，然后提供給一設(shè)置在成像裝置14上的行間傳輸方式CCD成像芯片20。該CCD成像芯片20有多個(gè)按圖2所示方式形成的光接收元件20a。對(duì)于CCD成像芯片來說，每一個(gè)光接收元件20a構(gòu)成一個(gè)像素?；珵V色片20d設(shè)有按貝爾(Bayer)排列的色彩元件R，G和B，設(shè)置在光接收元件20a的前部。各光接收元件20a具有色彩元件R，G和B中的任何一個(gè)。這就是說，一個(gè)色彩元件對(duì)應(yīng)于一個(gè)光接收元件。物體影像通過按上述方式形成的基色濾色片20d，然后提供給光接收元件20a，在這里在影像上進(jìn)行著光電轉(zhuǎn)換。
在這里如果考慮到基色濾色片20d是色彩單元(color block)的集合，每一個(gè)色彩單元是由2行×2像素組成，那么色彩單元就在一個(gè)對(duì)角線上有一個(gè)色彩元件G，而在另一對(duì)角線上有色彩元件R和B 。在整個(gè)基色濾色片20d上均設(shè)有多個(gè)這種色彩單元，使得在垂直和水平兩個(gè)方向上色彩單元都互相鄰接。另外，如果考慮垂直柱組成基色濾色片20d，那么色彩元件R和G則間隔一個(gè)像素交替地設(shè)置在某一垂直柱上，而色彩元件G和B則間隔一個(gè)像素交替地設(shè)置在另一垂直柱上，也就是說，在任一垂直柱上兩個(gè)色彩元件以一個(gè)像素的間隔交替地設(shè)置著。
現(xiàn)參閱圖2，CCD成像芯片20包括有多個(gè)光接收元件20a，對(duì)應(yīng)各個(gè)像素；多個(gè)垂直傳輸記錄器20b，用以在垂直方向上傳輸光電轉(zhuǎn)換的并由光接收元件20a存儲(chǔ)的電荷；一在垂直傳輸記錄器20b端部設(shè)置的水平傳輸記錄器20c，用以在水平方向上傳輸通過垂直傳輸記錄器20b傳輸來的電荷。CCD成像芯片20由定時(shí)脈沖發(fā)生器(TG)22輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)。在這里，驅(qū)動(dòng)脈沖包含有一讀取脈沖，它讀取來自光接收元件20a的、在垂直傳輸記錄器20b上的電荷；一垂直傳輸脈沖，它在垂直方向上一行一行地傳輸所讀取的電荷；一水平傳輸脈沖，它在水平傳輸記錄器20c上水平地傳輸電荷；一清除脈沖(sweep-out pulse)，用以清除在溢流排(overflow drain，未示出)上由光接收元件20a在非曝光時(shí)間中或電荷非存儲(chǔ)期間產(chǎn)生的電荷。
如果通過模式設(shè)定按鈕46設(shè)定一種相機(jī)運(yùn)行模式，并按下釋放按鈕48，那么首先開始執(zhí)行預(yù)曝光，從而產(chǎn)生來自CCD成像芯片20的待讀出的電荷。在預(yù)曝光期間，定時(shí)脈沖發(fā)生器22根據(jù)由微計(jì)算器40設(shè)定的初始快門速度數(shù)據(jù)控制著清除脈沖的時(shí)間間隔。如圖4所示，清除時(shí)間間隔開始于所要考慮的1幀(1-frame)的起始處。清除時(shí)間間隔的結(jié)束時(shí)間由快門速度數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。這樣，電荷存儲(chǔ)期間是變化的，以便通過所要求的快門速度(曝光時(shí)間)而實(shí)現(xiàn)曝光。應(yīng)該看到，利用清除脈沖輸出時(shí)間間隔來控制的技術(shù)就像電子快門操作一樣是為大家所熟知的。
CCD成像芯片20的輸出像素信號(hào)(相機(jī)信號(hào))由A/D轉(zhuǎn)換器(模/數(shù)轉(zhuǎn)換器)24轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，或像素?cái)?shù)據(jù)。該像素?cái)?shù)據(jù)由一寫/讀控制線路28寫在一RAM26上。存儲(chǔ)在該RAM26上的這個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)由同一個(gè)的寫/讀控制線路28讀出并輸入到算術(shù)運(yùn)算線路30中。
所輸入的像素?cái)?shù)據(jù)具有色彩成份R，G和B中任意一種。算術(shù)運(yùn)算線路30在像素?cái)?shù)據(jù)上進(jìn)行色彩插補(bǔ)和YUV轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生Y數(shù)據(jù)，U數(shù)據(jù)以及V數(shù)據(jù)。在這些數(shù)據(jù)中，Y數(shù)據(jù)輸入到一加權(quán)線路32上。加權(quán)線路32使Y數(shù)據(jù)乘以一個(gè)列在加權(quán)量表34中的加權(quán)量。加權(quán)量表34接受由寫/讀控制線路28輸送來的讀取地址數(shù)據(jù)，然后輸出一相應(yīng)的加權(quán)量。 Y數(shù)據(jù)要經(jīng)歷一個(gè)利用該加權(quán)量進(jìn)行的加權(quán)程序，因而有可能做到中心加權(quán)光學(xué)測(cè)定(center-weighted photometry)。從加權(quán)線路32輸出的Y數(shù)據(jù)以1幀的時(shí)間間隔由積分器36進(jìn)行積分。算術(shù)運(yùn)算器38將從積分器36中輸出的積分?jǐn)?shù)據(jù)除以一加權(quán)和，以計(jì)算出在曝光修正時(shí)要測(cè)定的亮度測(cè)定值。另外，與Y數(shù)據(jù)一起由算術(shù)運(yùn)算器30進(jìn)行計(jì)算的U數(shù)據(jù)和V數(shù)據(jù)則輸送到一圖中未示出的白色平衡調(diào)整線路上。
微計(jì)算器40取出從算術(shù)運(yùn)算器38輸出的亮度測(cè)定值，然后根據(jù)該亮度測(cè)定值校正快門速度。在計(jì)算出一最佳快門速度(最佳曝光時(shí)間)后，微計(jì)算器40就進(jìn)行一主曝光，產(chǎn)生一相機(jī)信號(hào)。相機(jī)信號(hào)通過開關(guān)SW1輸送到一信號(hào)處理線路42，在這里，信號(hào)經(jīng)過一預(yù)定的處理，然后存儲(chǔ)到一記錄介質(zhì)44上。
微計(jì)算器40根據(jù)最佳快門速度在時(shí)間脈沖發(fā)生器22上或設(shè)定一稀疏化讀取方式，或設(shè)定一像素混合讀取方式?？紤]到在垂直方向上接連的4個(gè)像素，在稀疏化讀取方式中電荷是從這4個(gè)像素中預(yù)先決定的兩個(gè)像素中來讀取。在另一方面，在像素混合方式中電荷是從所有這4個(gè)像素中來讀取，具有相同色彩成份的像素混合。因此，不管設(shè)定哪一種方式，所產(chǎn)生的相機(jī)信號(hào)都具有像素的數(shù)量。
通過參閱圖5(A)，圖5(B)，圖6(A)和圖6(B)中所示的垂直排列的像素，讀取方式將得到更詳細(xì)的說明。垂直傳輸記錄器20b是由多個(gè)金屬(電極)M構(gòu)成的，其中一個(gè)光接收元件20a(像素)與三個(gè)金屬M(fèi)相配。由于濾色片20d是一個(gè)具有R，G和B以貝爾排列的基色濾色片，奇數(shù)垂直柱(奇數(shù)柱)具有以一個(gè)像素間隔交替設(shè)置的像素R和B，而偶數(shù)垂直柱(偶數(shù)柱)則具有以一個(gè)像素間隔交替設(shè)置的像素G和B。考慮到三個(gè)金屬M(fèi)與各個(gè)像素相配，脈沖V1施加在位于最上端的金屬M(fèi)。脈沖V3施加到中間金屬M(fèi)上。脈沖V2A或V2B則作用在位于最下端的金屬M(fèi)上。脈沖V2A和V2B所作用的目標(biāo)物以兩個(gè)像素進(jìn)行變換。也就是說，如果在一奇數(shù)柱上，一脈沖V2A施加于作為接連像素R、G、R和G的前半部分的像素R和G上，那么一脈沖V2B則作用在后半部分的像素R和G上。同樣在偶數(shù)柱上，當(dāng)一脈沖V2A施加于作為接連的4個(gè)像素的前半部分的像素G和B上，那么一脈沖V2B則作用在后半部分的像素G和B上。
在CCD成像芯片20中，如上所述，其光接收元件每一個(gè)與三個(gè)金屬M(fèi)相配，這就有可能進(jìn)行像素的順序掃描。這意味著可以分別地傳輸從鄰近的光接收元件中讀取的電荷，即使在這里電荷同時(shí)從所有的光接收元件讀取。也就是說，即使在全部像素讀取過程中，從像素獲取的信號(hào)R、G和B由CCD成像芯片20輸出，而不會(huì)互相混合。
參閱圖5(A)和圖5(B)，如果選取稀疏化讀取方式，從脈沖V2B所施加的像素讀取電荷停止，于是只有從脈沖V2A所施加的像素讀取電荷。由于這個(gè)緣故，垂直接連的兩個(gè)像素以兩個(gè)像素的間隔讀出。如圖5(A)所示，在一奇數(shù)柱上，信號(hào)R4，G4，R2和G2被讀出，并分別地被傳輸?shù)较鄳?yīng)的垂直記錄器20b上。另一方面，如圖5(B)所示，在一偶數(shù)柱上，信號(hào)G4，B4，G2和B2被讀出，并分別地被傳輸?shù)较鄳?yīng)的垂直記錄器20b上。也就是說，當(dāng)選取稀疏化讀取方式時(shí)，要讀出的色彩單元是那些在垂直方向上存在與每隔一個(gè)的單元中的色彩單元。然后垂直傳輸像素信號(hào)就在水平方向上一行一行地進(jìn)行傳輸。由CCD成像芯片20輸出的相機(jī)信號(hào)包括所有的色彩成份R，G和B。
參閱圖6(A)和圖6(B)，當(dāng)選取像素混合讀取方式時(shí)，電荷從所有像素中讀取。在這種情況下，當(dāng)電荷已經(jīng)由兩個(gè)像素進(jìn)行傳輸時(shí)，電荷首先由脈沖V2A所施加的像素讀取，然后由脈沖V2B所施加的像素讀取。如圖6(A)所示，在一奇數(shù)柱上，信號(hào)R4，G4，R2和G2首先被讀出，然后傳輸?shù)酱怪庇涗浧魃?。在兩行垂直傳輸完成后，信?hào)R3，G3，R1和G1讀出。由于這個(gè)緣故，相同色彩元件的電荷互相混合，從而產(chǎn)生信號(hào)(R3+R4)，(G3+G4)，(R1+R2)和(G1+G2)。如圖6(B)所示，在一偶數(shù)柱上，信號(hào)G4，B4，G2和B2首先在垂直記錄器20b上讀取。當(dāng)這些信號(hào)在垂直方向上已經(jīng)傳輸兩行后，信號(hào)G3，B3，G1和B1在同一個(gè)垂直記錄器20b上讀取。這就產(chǎn)生信號(hào)(G3+G4)，(B3+B4)，(G1+G2)和(B1+B2)。
也就是說，如果選取像素混合讀取方式，像素信號(hào)首先從位于垂直方向上每隔一個(gè)單元的色彩單元中讀取。當(dāng)像素信號(hào)在垂直方向上已經(jīng)傳輸2行后，像素信號(hào)從剩下的色彩單元讀取。這就使相同色彩成份的像素信號(hào)混合一起。混合的像素信號(hào)在垂直方向上傳輸，而不與不同色彩成份混合，然后在水平方向上一行一行地進(jìn)行傳輸。也就是說，包含所有色彩成份R，G和B的相機(jī)信號(hào)由CCD成像芯片20輸出。
在稀疏化讀取方式中，根據(jù)取樣定理在相機(jī)信號(hào)中會(huì)包含混淆成份。其結(jié)果是，如果不采用濾波步驟將混淆成份從相機(jī)信號(hào)中去除掉，噪聲就會(huì)出現(xiàn)。與此相反，在像素混合讀取方式中，當(dāng)一個(gè)像素信號(hào)在垂直方向上已經(jīng)傳輸2行后，另一個(gè)像素信號(hào)讀出，然后兩個(gè)信號(hào)混合。這種傳輸方式就相當(dāng)于圖7中所示的一種濾波步驟。也就是說，考慮到信號(hào)R1和R2，信號(hào)R1讀出滯后于信號(hào)R2，然后將兩者加起來。當(dāng)選取像素混合讀取方式時(shí)，濾波步驟就是這樣進(jìn)行的，從而從相機(jī)信號(hào)中去除混淆成份。
用于電荷傳輸?shù)亩〞r(shí)脈沖發(fā)生器22，其配置如圖8所示。一H計(jì)數(shù)器22a是用來計(jì)數(shù)像素的水平數(shù)量。水平計(jì)數(shù)值根據(jù)微計(jì)算器40給出的影像取像指示或水平同步信號(hào)進(jìn)行重調(diào)，并且隨像素時(shí)鐘(pixelclock)增大。另一方面，V計(jì)數(shù)器22b是用來計(jì)數(shù)行的垂直數(shù)。垂直計(jì)數(shù)值根據(jù)影像取像指示或垂直同步信號(hào)進(jìn)行重調(diào)，并且隨水平同步信號(hào)增大。水平和垂直計(jì)數(shù)值兩者都輸送到解碼器22c-22k。解碼器22c根據(jù)這些計(jì)數(shù)值和微計(jì)算器40給出的快門速度數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個(gè)電荷清除脈沖SUB 。同樣，解碼器22d由一個(gè)輸入的計(jì)數(shù)值產(chǎn)生一水平傳輸脈沖H1(脈沖H1)。解碼器22e和22f由計(jì)數(shù)值分別產(chǎn)生一垂直傳輸脈沖V1(脈沖V1)和一垂直傳輸脈沖V3(脈沖V3)。
另外，解碼器22g-22k分別產(chǎn)生定時(shí)脈沖XV2A，XSGA，XV2B1，XV2B2和XSGB。在這些脈沖中，定時(shí)脈沖XV2A和XSGA直接傳輸給驅(qū)動(dòng)器22m。另一方面，定時(shí)脈沖XV2B1和XV2B2則通過開關(guān)SW2傳輸給驅(qū)動(dòng)器22m，而定時(shí)脈沖XSGB是直接傳輸給驅(qū)動(dòng)器22m。當(dāng)選擇稀疏化讀取方式時(shí)，微計(jì)算器40將開關(guān)連接到解碼器22i側(cè)。其結(jié)果是，在稀疏化讀取過程中，定時(shí)脈沖XV2B1輸入到驅(qū)動(dòng)器22n上。在像素混合讀取過程中，則是定時(shí)脈沖XV2B2輸入到驅(qū)動(dòng)器22n上。驅(qū)動(dòng)器22m和22n根據(jù)傳輸來的定時(shí)脈沖分別產(chǎn)生一垂直傳輸脈沖V2A(V2A脈沖)和一垂直傳輸脈沖V2B(V2B脈沖)。
如圖9和圖12所示，脈沖H1，V1，V2A和V3在這些讀取方式之間是共通的，而脈沖V2B則隨著讀取方式不同而不同。在稀疏化讀取過程中，只有脈沖V2A在時(shí)間間隔A中呈現(xiàn)出正極性，結(jié)果是電荷從V2A所施加的像素中讀取。也就是說，電荷不可能由脈沖V2B所施加的像素來讀取。在像素混合讀取過程中，在相同的時(shí)間間隔A中，只有脈沖V2A呈現(xiàn)出正極性，而后脈沖V2B變成正極性。其結(jié)果是，電荷從V2A所施加的像素中讀取，以及而后電荷由脈沖V2B所施加的像素來讀取。必須注意到，脈沖V2A和V2B具有各自作為讀出脈沖的正極性部分。
當(dāng)選取稀疏化讀取方式時(shí)，各個(gè)脈沖在時(shí)間間隔A中是變化的，其方式如圖10所示。當(dāng)脈沖V2A變化到一正能級(jí)(plus level)時(shí)，電荷由相應(yīng)的像素讀取到垂直傳輸記錄器上。在電荷讀出后，V2A和V2B兩次呈現(xiàn)出負(fù)能級(jí)，垂直地傳輸電荷2行。如圖11所示，脈沖V2A和V2B在除時(shí)間間隔A之外的另一預(yù)定的定時(shí)中呈現(xiàn)出負(fù)能級(jí)。在幾乎相同的定時(shí)中，脈沖V1和V3也變成負(fù)能級(jí)。其結(jié)果是，電荷在垂直方向上傳輸。垂直傳輸?shù)碾姾呻S后由脈沖H1進(jìn)行水平傳輸，并由CCD成像芯片20輸出。
當(dāng)選擇像素混合讀取方式時(shí)，在時(shí)間間隔A中的脈沖是變化的，其變化方式如圖13所示。脈沖V2A呈現(xiàn)出正能級(jí)一次，而后脈沖V2A和V2B同時(shí)呈現(xiàn)出負(fù)能級(jí)兩次。這使得首先讀取的電荷在垂直方向上傳輸兩行。隨后，脈沖V2B呈現(xiàn)出正能級(jí)一次，據(jù)此讀出的電荷與垂直傳輸?shù)碾姾苫旌稀Ｔ诔龝r(shí)間間隔A之外的其它時(shí)間間隔中，脈沖變化的方式如圖14所示。由于這個(gè)緣故，混合的電荷在垂直方向上傳輸。混合的電荷在垂直傳輸之后由脈沖H1進(jìn)行水平傳輸。
微計(jì)算器40運(yùn)作圖15和圖16所示的流程圖，以便計(jì)算出主曝光量，并將拍攝物體的影像記錄在記錄介質(zhì)44上。應(yīng)該注意到，該流程圖的運(yùn)作由按壓釋放按鈕48開始。
首先，在步驟S1中將光圈設(shè)定到一預(yù)定值F，在步驟S3中預(yù)置曝光時(shí)間(快門速度)。也就是說，將初始快門速度數(shù)據(jù)1/250秒設(shè)定在定時(shí)脈沖發(fā)生器TG22上。隨后在步驟S4中，開關(guān)SW2轉(zhuǎn)換接到解碼器22i側(cè)，以便在TG22上設(shè)定稀疏化讀取方式，并在步驟S5中給TG22一指令進(jìn)行影像拍攝。TG22根據(jù)快門速度數(shù)據(jù)設(shè)定進(jìn)行預(yù)曝光，并讀出用稀疏化讀取方式所產(chǎn)生的電荷。
微計(jì)算器40在步驟S7中基于預(yù)曝光所獲得的相機(jī)信號(hào)取出由算術(shù)運(yùn)算器38輸出的亮度測(cè)定值。而后微計(jì)算器40在步驟S9中計(jì)算出下一次的快門速度。具體說，將亮度測(cè)定值與在最佳曝光狀態(tài)下獲得的目標(biāo)測(cè)定值進(jìn)行比較，計(jì)算出亮度測(cè)定值與目標(biāo)測(cè)定值相吻合時(shí)的快門速度。例如，如果亮度測(cè)定值是“50”，而目標(biāo)測(cè)定值是“100”，那么亮度低于最佳狀態(tài)的亮度達(dá)一半之多，因此下一次的曝光時(shí)間就給定為1/125秒。微計(jì)算器40在步驟S11中修正設(shè)定到TG22上的快門速度數(shù)據(jù)，而在步驟S13中確定步驟S5-S11的運(yùn)作是否已經(jīng)執(zhí)行過三次。也就是說，運(yùn)作要重復(fù)進(jìn)行三次以便精確地計(jì)算出要獲得理想曝光時(shí)的快門速度(最佳快門速度)。
如果在步驟S13中確定“是”，微計(jì)算器40就將最佳快門速度(最佳曝光時(shí)間)與時(shí)間數(shù)據(jù)1/1000秒進(jìn)行比較。如果最佳曝光時(shí)間等于或長(zhǎng)于1/1000秒，那么在步驟S17中開關(guān)SW2就轉(zhuǎn)換到解碼器22j側(cè)，以設(shè)定像素混合讀取方式。然后運(yùn)作繼續(xù)進(jìn)行到步驟S19。如果最佳曝光時(shí)間短于1/1000秒，運(yùn)行繼續(xù)進(jìn)行到步驟S19，同時(shí)保持稀疏化讀取方式。因此，在最佳曝光時(shí)間例如為1/500秒的情況下，那么就將選取像素混合讀取方式。
因?yàn)楸緦?shí)施例在快門控制上使用圖4中的電子快門，在清除掉不需要的電荷后，存儲(chǔ)需要的電荷。當(dāng)預(yù)定的存儲(chǔ)時(shí)間間隔過去后進(jìn)行電荷的讀出。這意味著，在以不同的定時(shí)讀出像素的像素混合讀取方式中，快門速度提高得越快，讀取定時(shí)上的偏差就變得越大。也就是說，隨著曝光時(shí)間的減少，在先前讀出的電荷量和隨后讀出的電荷量之間的差別就增大。與此相反，本實(shí)施例根據(jù)最佳快門速度值在電荷讀取方式之間轉(zhuǎn)換。必須注意到，轉(zhuǎn)換門檻值定為1/1000秒，因?yàn)樾枰?/1000秒來傳輸讀出的電荷一個(gè)行距。
微計(jì)算器40在步驟S19中指令TG22拍攝一照片。據(jù)此，以最佳快門速度實(shí)施主曝光。這就使電荷以所希望的方式進(jìn)行讀出。如果以這種方式由CCD成像芯片20輸出相機(jī)信號(hào)，微計(jì)算器40就在步驟S21中進(jìn)行記錄處理。相機(jī)信號(hào)通過開關(guān)SW1輸入到信號(hào)處理線路42中，在這里信號(hào)經(jīng)過預(yù)定的處理。信號(hào)處理線路42輸出一靜止影像信號(hào)，以便記錄在記錄介質(zhì)44上。
根據(jù)本實(shí)施例，通過選取像素混合讀取方式，如圖14所示的濾波處理在CCD成像芯片20中進(jìn)行。這能夠從相機(jī)信號(hào)中消除混淆成份，而無須加設(shè)一濾波線路。同樣，因?yàn)橹皇窃谧罴芽扉T速度低時(shí)才選取像素混合讀取方式，就不會(huì)在先前讀出的電荷和隨后讀出的電荷之間在電荷量上出現(xiàn)大偏差。
本實(shí)施例是采用光圈優(yōu)先模式來進(jìn)行說明的，本發(fā)明自然也可以應(yīng)用于快門速度優(yōu)先模式或程序自動(dòng)曝光模式(program AEmode)。在快門速度優(yōu)先模式中曝光量是通過控制光圈量來改變的，而在程序自動(dòng)曝光模式中曝光量是通過控制快門速度和光圈兩者而變化的。其結(jié)果是，有可能通過限制快門速度優(yōu)先模式中設(shè)定的快門速度，使其低于1/1000秒，而獲得不參有混淆成份的相機(jī)信號(hào)。
同樣，本實(shí)施例雖然是在拍攝靜止影像情況下進(jìn)行說明的，但不用說，本發(fā)明也可以應(yīng)用于拍攝活動(dòng)影像。同時(shí)，本發(fā)明也可以應(yīng)用于直通觀查模式(through-image mode)，在該模式中活動(dòng)影像(直通觀查影像)實(shí)時(shí)地展現(xiàn)在液晶顯示屏上。
另外，雖然在本實(shí)施例中，快門速度是用電子快門來控制的，但是在拍攝靜止影像時(shí)快門速度可以用稱之為機(jī)械快門來控制。同樣，雖然在本實(shí)施例中在預(yù)曝光時(shí)設(shè)定稀疏化讀取方式，但是自然可以設(shè)定像素混合讀取方式來代替它。盡管本實(shí)施例使用具有色彩成份R，G和B按貝爾排列的基色濾色片，但也可以使用具有圖17所示的色彩成份Ye，Cy，Mg和G的補(bǔ)色濾色片來代替基色濾色片。
盡管本發(fā)明已做了詳細(xì)地說明，但是應(yīng)該明確這些說明只是說明性的和示例性的，并非限定性的。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字照相機(jī)，其包括一濾色片，由多個(gè)色彩元件形成，所述色彩元件的彩色分配為大于一的整數(shù)N；一成像芯片，具有分別對(duì)應(yīng)于上述多個(gè)色彩元件的多個(gè)光接收元件；一測(cè)定裝置，通過評(píng)估物體影像的照度測(cè)定所述成像芯片的曝光時(shí)間；一清除裝置，用于在曝光時(shí)間開始時(shí)清除所述多個(gè)光接收元件產(chǎn)生的電荷；一讀出裝置，用于在曝光時(shí)間失效之后讀出所述多個(gè)光接收元件的至少一部分產(chǎn)生的電荷；及一改變裝置，用于在依靠于所述曝光時(shí)間的第一安排和第二安排之間，改變所述讀出裝置的讀出安排，其特征在于所述多個(gè)光接收元件包括多個(gè)第一光接收元件，所述多個(gè)第一光接收元件分別對(duì)應(yīng)于彩色分配為大于一的整數(shù)N的多個(gè)第一色彩元件；和多個(gè)第二光接收元件，所述多個(gè)第二光接收元件分別對(duì)應(yīng)于彩色分配為大于一的整數(shù)N的多個(gè)第二色彩元件；所述第一安排為僅讀出所述多個(gè)第一光接收元件產(chǎn)生的第一電荷的安排；所述第二安排為如下一種安排，在第一定時(shí)讀出所述第一電荷及在第二定時(shí)讀出由所述多個(gè)第二光接收元件產(chǎn)生的所述第二電荷，使得所述被讀出的對(duì)應(yīng)于色彩元件的相同顏色的第一電荷和第二電荷相混合，和所述改變裝置當(dāng)所述曝光時(shí)間小于或等于極端值時(shí)，使所述第一安排有效；并當(dāng)所述曝光時(shí)間大于極端值時(shí)，使所述第二安排有效。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字照相機(jī)，其特征在于所述成像芯片具有垂直傳輸記錄器；所述讀出裝置包括一第一電荷讀出裝置，用于讀出在上述垂直傳輸記錄器上的上述第一電荷；一垂直傳輸裝置，用于在垂直方向上傳輸從所述垂直傳輸記錄器上讀出的所述第一電荷；及一第二電荷讀出裝置，用于當(dāng)所述第一電荷被在垂直方向上傳輸了一預(yù)定距離后，讀出在上述垂直傳輸記錄器上的所述第二電荷。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字照相機(jī)，其特征在于所述改變裝置通過允許/禁止所述第二電荷讀出裝置改變讀出安排。
4.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字照相機(jī)，其特征在于所述垂直傳輸記錄器由多個(gè)金屬電極形成，至少有三個(gè)金屬電極是配定給一個(gè)所述多個(gè)光接收元件的。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字照相機(jī)，其特征在于所述濾色片是一種按貝爾排列設(shè)置有基色色彩元件的濾色器。
全文摘要
一種數(shù)字照相機(jī)，包括濾色片；成像芯片；測(cè)定裝置；清除裝置；讀出裝置；改變裝置，成像芯片的多個(gè)光接收元件包括多個(gè)第一光接收元件，多個(gè)第一光接收元件分別對(duì)應(yīng)于彩色分配為大于一的整數(shù)N的多個(gè)第一色彩元件和多個(gè)第二光接收元件，多個(gè)第二光接收元件分別對(duì)應(yīng)于彩色分配為大于一的整數(shù)N的多個(gè)第二色彩元件；第一安排為僅讀出多個(gè)第一光接收元件產(chǎn)生的第一電荷的安排；第二安排為如下安排，在第一定時(shí)讀出第一電荷及在第二定時(shí)讀出由多個(gè)第二光接收元件產(chǎn)生的第二電荷，使得被讀出的對(duì)應(yīng)于色彩元件的相同顏色的第一電荷和第二電荷相混合，和改變裝置當(dāng)曝光時(shí)間小于或等于極端值時(shí)，使第一安排有效；當(dāng)曝光時(shí)間大于極端值時(shí)，使第二安排有效。
文檔編號(hào)H04N3/15GK1612027SQ20041009694
公開日2005年5月4日 申請(qǐng)日期1999年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月28日
發(fā)明者小林昭男, 岡田秀史 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社