專利名稱：黑色電平校正電路和固態(tài)成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于固態(tài)成像設(shè)備等的黑色電平校正電路，特別涉及校正過黑陰影 (blocked up shadow)的箝位電路(clamp circuit)。
背景技術(shù)：
在箝位電路中，通常通過檢測相對于目標(biāo)值的差并將該差反饋回到DAC(數(shù)字-模 擬轉(zhuǎn)換器)部分來將黑色電平維持為恒定。但是，在檢測時，存在如下情況其中存在具有 在不進(jìn)行白色點移除的電平中比目標(biāo)黑色電平明顯更高的電平的許多點的情況；以及其中 諸如幀之類的圖案(pattern)的一部分被包括在計算范圍內(nèi)的情況。在這些情況下，箝位 范圍內(nèi)的黑色電平變得高于有效像素區(qū)中的黑色電平，這不必要地增加了對于DAC部分的 控制值。結(jié)果，進(jìn)行過度的描繪，并且當(dāng)以8位(0-255)顯示黑色電平時，可以原始地輸出 的黑色電平的值被固定為“0”，這導(dǎo)致所謂的過黑陰影?？紤]到以上，當(dāng)黑色電平被固定為“0”時，變得需要檢查原因并考慮對策，然后采 取諸如現(xiàn)有技術(shù)中的電路校正的行動。在JP-A-2007-059991(專利文件1)中，公開了固態(tài)成像設(shè)備中的ADC(模擬-數(shù) 字轉(zhuǎn)換器)和DAC(數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器)，但是，未公開用于校正過黑陰影的反饋電路。在 JP-A-2006-222708 (專利文件2)中，公開了針對安裝在蜂窩電話上的MOS圖像傳感器中的 過黑陰影的校正電路，但是沒有關(guān)于用于校正反饋電路中的黑色電平的數(shù)字處理以及用于 調(diào)整反饋量的增益切換的描述。

發(fā)明內(nèi)容
用于校正黑色電平的箝位電路具有使用反饋系統(tǒng)的電路配置，并且DAC的增益通 常被設(shè)置為在反饋電路中是恒定的。在此情況下，當(dāng)在諸如光學(xué)黑色線之類的箝位計算范 圍內(nèi)的黑色電平變得高于有效線中的黑色電平的狀態(tài)下進(jìn)行箝位操作時，不必要地執(zhí)行描 繪處理。結(jié)果，數(shù)據(jù)電平被整體降低，并且可能存在未獲得低電平的動態(tài)范圍的情況，導(dǎo)致 “過黑陰影”的狀態(tài)。在這些情況下，需要檢查發(fā)生的原因并考慮對策。為了確保傳感器本身中的動態(tài) 范圍，例如需要改變用于防止過黑陰影的狀態(tài)的箝位控制。因此，期望通過相對于用于校正黑色電平的檢測量來控制作為箝位檢測的結(jié)果的 反饋量來避免過黑陰影的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種黑色電平校正電路，包括計數(shù)器，對圖像的黑 色信號電平進(jìn)行計數(shù)；黑色電平確定部分，通過將從計數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)與先前設(shè)置的閾值 比較來確定反饋增益；平均值計算部分，根據(jù)從計數(shù)器提供的數(shù)據(jù)來計算平均值；反饋計 算處理部分，通過從黑色電平確定部分提供的控制信號來選擇反饋增益，并計算所選擇的反饋增益和平均的數(shù)據(jù)；以及數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，對已經(jīng)進(jìn)行了反饋計算處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行 校正，并將校正的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)以輸出模擬黑色信號。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種固態(tài)成像設(shè)備，包括像素部分，其中按矩 陣狀態(tài)排列檢測光信號并把光轉(zhuǎn)換成電信號的光檢測單元，并且檢測的電信號經(jīng)過列線由 水平和垂直驅(qū)動電路輸出；比較器，將從列線提供的電信號與斜坡波形相比較以輸出比較 結(jié)果；計數(shù)器，基于來自比較器的輸出信號對黑色信號電平進(jìn)行計數(shù)；黑色電平確定部分， 通過將從計數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的閾值相比較而確定反饋增益；平均值計算部分， 根據(jù)從計數(shù)器提供的數(shù)據(jù)來計算平均值；反饋計算處理部分，通過從黑色電平確定部分提 供的控制信號來選擇反饋增益，并計算所選的反饋增益和平均的數(shù)據(jù)；以及數(shù)字-模擬轉(zhuǎn) 換器，對已經(jīng)進(jìn)行了反饋計算處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并將校正的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)以輸 出模擬黑色信號。根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過黑色電平的箝位檢測獲得的反饋量的控制量相對于檢 測量被降低了，并且在進(jìn)行一次反饋后停止箝位操作。據(jù)此，鉗位電路不進(jìn)行達(dá)到引起過黑 陰影的程度的描繪處理，并且可以容易地確保動態(tài)范圍。


圖IA和圖IB是用于說明固態(tài)成像設(shè)備的操作的波形圖；圖2是示出黑色電平校正電路的塊配置的圖；圖3是示出加法器和多路復(fù)用器中的數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電路配置的圖；圖4是示出平均值計算部分的電路配置的圖；圖5是示出反饋增益計算部分的電路配置的圖；圖6是示出進(jìn)行箝位時的DAC增益校正的電路配置的圖；圖7是示出DAC控制單元的電路配置的圖；圖8是用于說明箝位操作的流程圖；圖9A和圖9B是用于說明正常的箝位操作的波形圖；以及圖IOA到圖IOC是用于說明當(dāng)VOPB線中的電平高于有效線中的電平時所進(jìn) 行的箝位操作的波形圖。
具體實施例方式下文中，將說明用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式。將按以下順序進(jìn)行說明。1.黑色電平校正電路的塊配置2.黑色電平校正電路中的主要電路的具體電路3.黑色電平校正電路的操作的說明圖IA和圖IB示出表示固態(tài)成像設(shè)備的操作的波形圖。示出了在CDS(相關(guān)雙采 樣)之后的輸出波形。未示出的CDS電路利用采樣和保持的箝位脈沖，對預(yù)充電相位(P相 位)與作為像素的輸出信號的數(shù)據(jù)相位(D相位)之間的差進(jìn)行處理，以形成CCD (電荷耦 合器件)波形的輸出信號。圖IA示出了 P相位和D相位中的斜坡(Ramp)波形的例子。由虛線包圍的區(qū)域示 出了 P相位，并且關(guān)于斜坡波形的箝位操作開始于斜坡波形與P相位中的VSL的交叉處，即時間點tl。在圖IB中，計數(shù)器(Counter)從時間點tl到時間點t2進(jìn)行向下計數(shù)，由此獲得 復(fù)位電平的值_d)。如圖IA所示，VSL電平移動了在時間點t2時的斜坡波形電平與VSL 電平之間的差，作為偏移量。在D相位中，計數(shù)器在從時間點t3到時間點t4的時段期間進(jìn)行向下計數(shù)以獲得 像素的輸出數(shù)據(jù)。D相位中的計數(shù)值是通過從將信號電平添加到偏移值所獲得的值中減去 黑色電平值而獲得的電平。1.黑色電平校正電路的塊配置
圖2示出了箝位方法的塊配置，它是其中由數(shù)字電路檢測相對于目標(biāo)值的差并將 控制值(先前的控制值+差)反映到DAC部分的系統(tǒng)。由包括具有CXD傳感器的像素部分和反饋配置的箝位電路(圖2中示出為箝位 塊)的黑色電平校正電路100來配置圖2的塊。在像素部分10中，每個具有PD(光電二極管)、讀晶體管、轉(zhuǎn)移晶體管等的像素單 元以矩陣狀態(tài)排列。由像素單元檢測的信號被水平驅(qū)動電路和垂直驅(qū)動電路驅(qū)動，并與水 平和垂直時鐘同步地從列信號線輸出。黑色電平校正電路100包括比較器11-a到ll_g、計數(shù)器(計數(shù)器)12、Sens Amp (傳感放大器)13、DPU(計算處理單元)塊30、1/0(輸入/輸出接口)電路40、CLP DAC (箝位 DAC) 22、23、PGA DAC 21、斜率 DAC 21 (Slope DAC 21)等。DPU塊30包括加法器Mux (加法器多路復(fù)用器)31、白色點移除部分32、平均值計 算部分33、箝位DAC1LSB權(quán)重加法器34、偏移量加法器部分35、反饋增益計算部分36、DAC 值轉(zhuǎn)換器37和控制部分38。箝位電路的塊(箝位塊)對應(yīng)于DPU塊30的組件中除加法器Mux 31之外的處理 部分。比較器11-a到11-g由差分放大器等形成。各個比較器ll_a到ll_g的相應(yīng)輸入 端分別連接到來自像素部分10的列輸出以及斜率DAC 21的輸出，或者連接到由PCLPEN控 制的開關(guān)的輸出，并且相應(yīng)輸出端連接到計數(shù)器12。比較器11-a到11-g將從斜率DAC 21提供的斜坡信號或者黑色電平校正后的信 號與從像素部分10的列輸出的信號相比較。計數(shù)器12由未示出的控制電路控制，進(jìn)行計數(shù)直到響應(yīng)于計數(shù)值、來自比較器 11-a到11-g的輸出數(shù)據(jù)被反轉(zhuǎn)為例如15位、4并行數(shù)據(jù)的輸出數(shù)據(jù)。Sens Amp (傳感放大器)13放大從計數(shù)器12輸出的數(shù)據(jù)，并輸出15位、4并行數(shù)據(jù)。加法器Mux (加法器多路復(fù)用器)31將從傳感放大器13輸出的15位、4并行數(shù)據(jù) 輸出到I/0(LVDS)電路40，并將15位、4并行數(shù)據(jù)輸出到白色點移除部分32。白色點移除部分32的輸入端連接到加法器Mux 31的第二輸出端，并且其輸出端 連接到平均值計算部分33的輸入端，且其控制端連接到控制部分38的輸出。在白色點移除部分32中提供閾值，該白色點移除部分32根據(jù)來自控制部分38的 控制信號而操作。白色點移除部分32在例如輸入的白色點數(shù)據(jù)大于先前設(shè)置的閾值時移 除數(shù)據(jù)。白色點移除部分32移除具有比輸入的黑色電平信號中所包括的閾值大的電平的點，并提取更準(zhǔn)確的黑色點電平。平均值計算部分33的輸入端連接到白色點移除部分32的輸出端，并且其輸出端 連接到箝位DAC1LSB權(quán)重加法器部分34的輸入端，并且其控制端連接到控制部分38的輸出端。平均值計算部分33根據(jù)控制部分38的控制信號而操作，并對輸入的黑色點電平 進(jìn)行平均。稍后將描述平均值計算部分33的詳細(xì)配置。箝位DAC1LSB權(quán)重加法器部分34的輸入端連接到平均值計算部分33的輸出端，其輸出端連接到偏移量加法器部分35的輸出端，并且其控制端連接到控制部分38的輸出端。箝位DAC1LSB權(quán)重加法器部分34包括未示出的Clp Add(箝位加法器)部分以及 箝位DAC1LSB權(quán)重校正部分。在Clp Add部分中，輸入15位4-并行數(shù)據(jù)，并輸出31位數(shù)據(jù)，另外，對該31位數(shù) 據(jù)平均并得到18位數(shù)據(jù)。箝位DAC1LSB權(quán)重校正部分針對在Clp Add部分中平均的數(shù)據(jù)改變ILSB (最低有 效位)權(quán)重，并輸出該數(shù)據(jù)。 偏移量加法器部分35的輸入端連接到箝位DAC1LSB權(quán)重加法器部分34中的箝位 DAC1LSB權(quán)重校正部分的輸出端，其輸出端連接到反饋增益計算部分36的輸入端，并且其 控制端連接到控制部分38的輸出端。偏移量加法器部分35將偏移值添加到從箝位DAC1LSB權(quán)重加法器部分34輸入的 18位數(shù)據(jù)，并輸出19位數(shù)據(jù)。反饋增益計算部分36的輸入端連接到偏移量加法器部分35的輸出端，其輸出端 連接到DAC值轉(zhuǎn)換器37的輸入端，并且其控制端連接到控制部分38的輸出端。反饋增益計算部分36通過包括在例如DSP中的、未示出的黑色電平確定部分將輸 入的黑色電平信號與閾值比較，設(shè)置用于確定反饋量的增益。作為增益的例子，存在X 1.0、X0. 85、X0. 5禾Π X0. 25，并且由與黑色電平確定部 分確定的結(jié)果對應(yīng)的控制信號選擇這些增益之一。計算例如相乘所選增益與被添加了偏移 量的黑色電平信號，以作為新的反饋量而輸出。DAC值轉(zhuǎn)換器37的輸入端連接到反饋增益計算部分36的輸出端，其輸出端連接 到CLP DAC粗略(Coarse) 22和CLP DAC精細(xì)(Fine) 23的輸入端，并且其控制端連接到控 制部分38的輸出端。DAC值轉(zhuǎn)換器37針對CLP DAC粗略22進(jìn)行提高處理(raisingprocessing)，并針 對CLP DAC精細(xì)23進(jìn)行控制值的計算處理。控制部分38的輸出端連接到以上的白色點移除部分32、平均值計算部分33、箝位 DAC1LSB權(quán)重加法器部分34、偏移量加法器部分35、反饋增益計算部分36和DAC值轉(zhuǎn)換器 37的相應(yīng)控制端，并且控制部分38將控制信號輸出到相應(yīng)的部分。從DAC值轉(zhuǎn)換器37提供的數(shù)據(jù)被輸入到并行連接的兩個DAC，在那里數(shù)字信號被 轉(zhuǎn)換成模擬信號。CLP DAC粗略22的輸入端連接到DAC值轉(zhuǎn)換器37的輸出端，并且其輸出端連接到 PCLPEN的開關(guān)的端子之一。
CLP DAC精細(xì)23并聯(lián)連接到CLP DAC粗略22，其輸入端連接到DAC值轉(zhuǎn)換器37 的輸出端，并且其輸出端連接到PCLPEN的開關(guān)的端子之一。在DA轉(zhuǎn)換中，當(dāng)從DAC值轉(zhuǎn)換器37輸入已經(jīng)進(jìn)行了計算DAC控制值的處理的數(shù) 據(jù)時，首先在CLP DAC粗略22中進(jìn)行7位DA轉(zhuǎn)換，接下來，在CLP DAC精細(xì)23中進(jìn)行8位 DA轉(zhuǎn)換。結(jié)果，在DA轉(zhuǎn)換中，總共15位精確度的模擬信號(電壓)被輸出作為電平校正后 的黑色信號。二 DAC (two DAC)包括 CLP DAC 粗略 22 (coarse)和 CLP DAC 精細(xì)(fine) 23，它改 善了黑色電平的精確度。開關(guān)的另一端連接到斜率DAC 21的輸出端以及比較器ll_a到ll_g的相應(yīng)輸入 端。斜率DAC 21的輸出端連接到比較器ll_a到ll_g的相應(yīng)輸入端，根據(jù)同步信號輸 出斜坡信號，例如具有斜坡波形的信號。接下來，將說明構(gòu)成箝位電路的主要塊的電路配置例子。2.黑色電平校正電路中的主要電路的具體電路圖3示出了具有數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和多路復(fù)用器的加法器Mux 31的具體電路配置。計數(shù)器12的輸出端110連接到減法器120的第一輸入端，從計數(shù)器12提供偏移 量減法的數(shù)據(jù)到減法器120的第二輸入端，輸出端130連接到4系統(tǒng)串行處理電路125的 第一輸入端。輸出端130連接到箝位塊(CLAMPBlock)。計數(shù)器12的輸出端111連接到減法器121的第一輸入端，偏移量減法的數(shù)據(jù)從計 數(shù)器12提供到減法器121的第二輸入端，并且輸出端131連接到4系統(tǒng)串行處理電路125 的第二輸入端。輸出端131還連接到箝位塊(CLAMPBlock)。計數(shù)器12的輸出端112連接到減法器122的第一輸入端，偏移量減法的數(shù)據(jù)從計 數(shù)器12提供到減法器122的第二輸入端，輸出端132連接到4系統(tǒng)串行處理電路125的第 三輸入端。輸出端132還連接到箝位塊(CLAMPBlock)。計數(shù)器12的輸出端113連接到減法器123的第一輸入端，偏移量減法的數(shù)據(jù)從計 數(shù)器12提供到減法器123的第二輸入端，輸出端133連接到4系統(tǒng)串行處理電路125的第 四輸入端。輸出端133還連接到箝位塊(CLAMPBlock)。響應(yīng)于在計數(shù)器12中獲得的計數(shù)值，例如，在減法器120到123中對15位、4并行 數(shù)據(jù)和從計數(shù)器12提供的偏移量數(shù)據(jù)進(jìn)行減法處理，并且從4系統(tǒng)串行處理電路125輸出 LVDS (輸出)數(shù)據(jù)。已經(jīng)執(zhí)行了減法處理的相應(yīng)箝位數(shù)據(jù)被輸出到箝位塊中的白色點移除部分32。圖4示出了平均值計算部分33的具體電路配置。被輸入了箝位輸入“0”的數(shù)據(jù)的輸入端130連接到加法器140的第一輸入端，并 且被輸入了箝位輸入1的數(shù)據(jù)的輸入端131連接到加法器140的第二輸入端。加法器140 的輸出端141連接到加法器144的第一輸入端。被輸入了箝位輸入2的數(shù)據(jù)的輸入端132連接到加法器142的第一輸入端，并且 被輸入了箝位輸入3的數(shù)據(jù)的輸入端133連接到加法器142的第二輸入端。加法器142的 輸出端143連接到加法器144的第二輸入端。加法器144的輸出端145連接到平均處理電路148的輸入端，從平均處理電路的輸出端149輸出箝位計算結(jié)果。從輸入端130到131輸入的箝位數(shù)據(jù)被加法器140相加，并且從輸入端132到133 輸入的箝位數(shù)據(jù)被加法器142相加。從加法器140、142輸出的相加的數(shù)據(jù)被輸入到加法器 144，在這里進(jìn)行加法處理，并且處理的結(jié)果被提供到平均處理電路148。在平均處理電路 148中進(jìn)行平均處理，并輸出結(jié)果作為箝位計算數(shù)據(jù)。 圖5是反饋增益計算部分36的具體電路配置。被提供了在DAC增益校正后的數(shù)據(jù)的端子201連接到各個反饋處理電路202到 205的相應(yīng)輸入端。反饋處理電路202的輸出端212連接到選擇器220的第一輸入端，反饋處理電路 203的輸出端213連接到選擇器220的第二輸入端。反饋處理電路204的輸出端214連接 到選擇器220的第三輸入端，反饋處理電路205的輸出端215連接到選擇器220的第四輸 入端。從而，選擇器220的第五輸入端連接到反饋選擇寄存器。在DAC增益校正之后的數(shù)據(jù)被輸入到各個反饋處理電路202到205。在DAC增益 校正之后的數(shù)據(jù)被乘以1.0，即沒有任何改變的數(shù)據(jù)被輸出到反饋處理電路202中的選擇 器220。在反饋處理電路203中，在DAC增益校正之后的數(shù)據(jù)被乘以0. 875以輸出到選擇器 220。在反饋處理電路204中，在DAC增益校正之后的數(shù)據(jù)被乘以0. 5以輸出到選擇器220。 在反饋處理電路205中，在DAC增益校正之后的數(shù)據(jù)被乘以0. 25以輸出到選擇器220。由將黑色電平與預(yù)定閾值比較的黑色電平確定部分來確定該增益，并且基于確定 結(jié)果設(shè)置控制選擇器220的控制信號。與設(shè)置的增益對應(yīng)的控制信號被存儲在以上反饋選 擇寄存器中。增益選擇的控制信號從反饋選擇寄存器提供到選擇器220的第五輸入端(控制 端)，選擇圖5的選擇器220中所示的0到3的任意數(shù)字，并從選擇器220輸出與所選數(shù)字 對應(yīng)的輸入數(shù)據(jù)。圖6示出箝位中的DAC增益校正的示意圖。被提供了通過箝位計算獲得的數(shù)據(jù)的輸入端251連接到乘法器254的第一輸入 端，并且乘法器254的第二輸入端連接到被提供了指示RampDAC與箝位DAC的比率的數(shù)據(jù) 的端子252。箝位計算的數(shù)據(jù)和指示RampDAC與箝位DAC的比率的數(shù)據(jù)在乘法器254處相乘， 并且相乘結(jié)果從乘法器254輸出，作為DAC增益校正數(shù)據(jù)。圖7示出了 DAC(控制)值轉(zhuǎn)換器37的示意配置視圖。被提供了作為箝位反饋計算的計算結(jié)果而獲得的數(shù)據(jù)的端子301連接到加法器 302的第一輸入端，加法器302的輸出端303連接到FF (觸發(fā)器)電路304的輸入端D。FF 電路304的Q輸出端305連接到輸出DAC控制值的輸出端以及加法器302的第二輸入端。在DAC值轉(zhuǎn)換器37中，將作為箝位反饋計算的結(jié)果而獲得的數(shù)據(jù)與被延遲了 1個 時鐘的FF電路304的輸出數(shù)據(jù)相加，相加的數(shù)據(jù)與時鐘同步地輸入到FF電路304。輸入的 數(shù)據(jù)與下一時鐘同步地從FF電路304的Q輸出端305輸出，并被輸出到CLP DAC粗略22 和CLP DAC精細(xì)23作為DAC控制值，這重復(fù)給定次數(shù)。根據(jù)以上配置的各個電路，進(jìn)行平均值計算處理、反饋增益計算處理、DAC值轉(zhuǎn)換
處理等。
3.黑色電平校正電路的操作的說明接下來，將通過使用圖8所示的流程圖以及圖9A、9B和圖IOA到IOB所示的波形 圖來說明圖2所示的黑色電平校正電路100的操作。在此，將說明P相位的黑色電平的校 正操作。由于D相位的操作與現(xiàn)有技術(shù)的中的操作相同，因此將對其簡要說明。從像素部分10讀取的黑色電平信號通過列信號線提供給比較器11-a到ll_g，并 且所提供的信號與從CLP DAC精細(xì)23提供的RAMP波形相比較。 計數(shù)器12在從相對于同步信號已經(jīng)經(jīng)過了給定時間段時開始直到來自比較器 11-a到11-g的輸出信號在相應(yīng)列中被反轉(zhuǎn)的時段中進(jìn)行測量，基于當(dāng)輸出信號被反轉(zhuǎn)時 獲得的計數(shù)值將4并行、15位數(shù)據(jù)輸出到傳感放大器13。通過加法器Mux 31的多路復(fù)用操作將在傳感放大器13處放大的15位、4并行數(shù) 據(jù)提供給箝位塊(CLAMP Block)。輸入到白色點移除部分32的15位數(shù)據(jù)與先前在白色點移除部分32中已經(jīng)設(shè)置 的閾值相比較，并且作為比較結(jié)果，移除比閾值高的白色點數(shù)據(jù)。被移除了白色點的白色點 數(shù)據(jù)以及不同于白色點數(shù)據(jù)的黑色電平數(shù)據(jù)在加法器中被添加到箝位值，結(jié)果被輸出到平 均值計算部分33，其中在平均值計算部分33中進(jìn)行平均值處理。在箝位DAC1LSB權(quán)重加法器部分34中，例如，輸入的數(shù)據(jù)在DAC1LSB權(quán)重校正中 統(tǒng)一地乘以3，另外，偏移值被添加到已經(jīng)在偏移值加法器部分中進(jìn)行了權(quán)重校正的數(shù)據(jù)。添加了偏移量的黑色電平信號被提供到反饋增益計算部分36，并且根據(jù)在黑色電 平確定電路中的黑色電平值確定的增益的結(jié)果也被提供到反饋增益計算部分36。根據(jù)確定 結(jié)果，從X 1.0、X0. 85、X 0.5和X0. 25的反饋增益中選擇最佳增益(系數(shù))。反饋增益 不限于這些值，并且可以應(yīng)用各種值，只要其適合于箝位操作即可。另外，在此示出了四個 增益系數(shù)，但是，增益系數(shù)的數(shù)量不限于此，并且可以設(shè)置可選數(shù)量。接下來，將通過使用圖8所示的流程圖來說明反饋增益計算部分36的操作。步驟STlO 假設(shè)黑色電平高于有效線電平步驟STll 將黑色電平的數(shù)據(jù)與閾值比較，并確定應(yīng)該從反饋增益系數(shù)中選擇哪 個系數(shù)，根據(jù)確定結(jié)果將傳感器的反饋增益從X0. 875改變?yōu)閄0. 5。通過使用選擇的X0. 5的增益來計算添加了偏移量的數(shù)據(jù)，然后，進(jìn)行模擬增益 校正和偏移量校正。在DAC值轉(zhuǎn)換器37中進(jìn)行控制值的提高處理或者計算，并且數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 在CLP DAC粗略22或者CLP DAC精細(xì)23中被轉(zhuǎn)換成模擬電壓。通過由PCLPEN的控制信號設(shè)置為接通狀態(tài)的SW(開關(guān))將轉(zhuǎn)換的電壓輸入到比 較器11-a到11-g。在計數(shù)器12中獲得與比較器11-a到ll_g中的比較結(jié)果對應(yīng)的計數(shù)值，并通過傳 感放大器13、加法器Mux 31、I/0(LVDS)電路40將該結(jié)果提供給DSP中的黑色電平確定部 分。步驟ST12 在黑色電平確定部分中確定黑色電平是否在正常值的范圍內(nèi)，當(dāng)確定 結(jié)果是“是”時，處理前進(jìn)到步驟ST13，并且當(dāng)確定結(jié)果是“否”時，處理前進(jìn)到步驟ST14。步驟ST13 當(dāng)作為黑色電平確定部分中的確定結(jié)果的黑色電平在正常范圍內(nèi)時， 停止反饋增益計算部分36中的計算操作，并且通過將反饋增益(增益系數(shù))設(shè)置為X0. 5 來保持箝位控制值。
步驟ST14 作為黑色電平的確定結(jié)果，當(dāng)黑色電平不在正常范圍內(nèi)時，通過黑色 確定單元將反饋增益從X0. 5改變?yōu)閄0. 25，并且如上所述再次進(jìn)行箝位操作。步驟ST15 然后，停止反饋增益計算部分36的計算操作，并且通過將反饋增益 (增益系數(shù))設(shè)置為X0. 25來保持箝位控制值，并且處理前進(jìn)到有效線的圖像處理。接下來，在以上箝位操作中校正黑色電平后，在D相位中進(jìn)行信號處理。從像素部分10輸出的信號通過列信號線提供到比較器11-a到ll_g，并將所提 供 的信號與從斜率DAC 21提供的傾斜信號相比較。計數(shù)器12在從當(dāng)相對于同步信號經(jīng)過了 給定時間段時直到來自比較器11-a到11-g的輸出信號被反轉(zhuǎn)的時段中進(jìn)行測量，基于當(dāng) 輸出信號被反轉(zhuǎn)時獲得的計數(shù)值將4并行15位數(shù)據(jù)輸出到傳感放大器13。從傳感放大器 13輸出的像素信號通過加法器Mux 31提供到I/O(LVDS) 40，并且輸出12位的圖像數(shù)據(jù)。在數(shù)字部分中，對在先前設(shè)置的范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)相加并平均，進(jìn)行DAC的增益校正， 然后，將反饋增益計算的結(jié)果反映在DAC值轉(zhuǎn)換器的控制值上，并輸出到DAC部分(CLP DAC 粗略22和CLP DAC精細(xì)23)。通常，在光學(xué)黑色線中設(shè)置箝位計算范圍以調(diào)整黑色電平。重復(fù)幾次這一系列操 作循環(huán)以實現(xiàn)向目標(biāo)黑色電平的收斂而沒有振蕩。在光學(xué)黑色(VOPB)線中的信號電平增加的情況下，對DAC控制部分的控制值不必 要地增加，則增加的量被描繪(draw)到DAC部分中以調(diào)整該電平。結(jié)果，整體信號電平降 低，導(dǎo)致過黑陰影。存在可以正常輸出的黑色電平被固定為“0”的情況，這可能降低D (動 態(tài))范圍。接下來，將參考圖9A、圖9B和圖IOA到圖IOC說明當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的實施例的箝位 電路接通/斷開時的操作。圖9A和圖9B示出在“正常操作V0PB(V-光學(xué)黑色) <有效線”的情況下的箝位 操作的操作例子，圖IOA到圖IOC示出在“V0PB >有效線電平”的情況下的操作例子。在這些波形圖中，以8位表示黑色電平，即，電平被定義為“0”到“255”，其中下限 是 “0”。圖9A示出了在“V0PB<有效(線)電平”的情況下、箝位電路處于斷開狀態(tài)時的
信號波形。VOPB線的黑色電平從時間點t0到時間點t2處于固定電平(Al)，并且示出了在從 時間點t2到時間點t3的時段期間有效線的圖像的黑色電平A2。在此情況下，停止箝位電 路，因此在從開始箝位控制的操作時的時間點tl到時間點t2的時段期間的黑色電平的箝 位值與在作為箝位操作開始之前的時段的、從時間點to到時間點tl的時段期間的黑色電 平相同。圖9B示出了箝位電路處于接通狀態(tài)時的信號波形。從時間點t0到時間點tl，VOPB線的黑色電平處于固定電平(Bi)。在時間段tl進(jìn) 行上述箝位控制操作，其中黑色電平被箝位在值“255”。維持箝位的黑色電平直到時間點 t2為止。有效線中的黑色電平的箝位值從時間點t2到時間點t3是電平B2。在從時間點 t2到時間點t3的時段期間，黑色電平的箝位值從校正之前的值降低(移動)了時間點tl 時的黑色電平的校正量。在圖中，向下的箭頭表示該情況以便使該情況視覺上易理解。
S卩，在“VOPB (V光學(xué)黑色)<有效線”的情況下，箝位操作的反饋量小，并且有效線 中的黑色電平的箝位值不變?yōu)椤?”，因此，不產(chǎn)生過黑陰影的狀態(tài)。圖IOA示出了在“V0PB >有效線電平”的情況下、箝位電路處于斷開狀態(tài)時的信號波形。
VOPB線的黑色電平從時間點t0到時間點t2處于固定電平(Cl)，示出了具有比時 間點t2之前的VOPB中的黑色電平低的值的有效線中的圖像的黑色電平。作為此情況下的 具體例子，有效線中的黑色電平指示黑色電平255到“0”之間的給定值C2。在此情況下，以與以上情況相同的方式停止箝位電路，因此，在從開始箝位控制的 操作時的時間點tl到時間點t2的時段期間的黑色電平與在開始箝位操作之前的、從時間 點to到時間點tl的時段期間的黑色電平Cl相同。圖IOB示出了當(dāng)箝位電路處于接通狀態(tài)時的信號波形。VOPB線的黑色電平從時間點t0到時間點tl處于固定電平(Dl)，并且在時間段tl 進(jìn)行上述箝位控制操作，其中黑色電平被箝位在值“ 255 ”。在箝位時，在上述黑色電平確定部分中確定反饋增益。假設(shè)將X0. 5的增益值設(shè) 置為確定結(jié)果。在此之后，通過在反饋增益計算部分36處使用所選擇的增益X0. 5來計算 黑色電平，并且對要被提供到比較器11-a到11-g的計算結(jié)果進(jìn)行DAC值轉(zhuǎn)換處理和CLP DAC精細(xì)23處的DA轉(zhuǎn)換處理。在這些處理同時，維持黑色電平。維持箝位的黑色電平“255”直到時間點t2為止。示出了在從時間點t2到時間點 t3的時段期間的有效線中的黑色電平。在從時間點t2到時間點t3的時段期間，黑色電平 從校正前的值降低(移動)了時間點tl時的黑色電平的校正量(電平Dl-電平255)。向 下的箭頭表示該情況以便使該情況視覺上易理解。S卩，在“V0PB(V光學(xué)黑色)>有效線”的情況下以及當(dāng)反饋增益大時，箝位操作的 反饋量大，并且有效線的黑色電平被固定為下限“0”，導(dǎo)致過黑陰影。圖IOC示出了當(dāng)箝位電路接通并且反饋增益進(jìn)一步降低時的信號波形。VOPB線的黑色電平從時間點t0到時間點tl處于固定電平(El)，并且在時間段tl 進(jìn)行上述箝位控制操作，其中黑色電平被箝位在高于黑色電平“255”的電平E2處。在箝位時，在上述黑色電平確定部分處確定增益。假設(shè)將X0. 25的反饋增益值設(shè) 置為確定結(jié)果。在此之后，通過使用X0. 25的所選增益在反饋增益計算部分36計算黑色電 平，并且通過DAC值轉(zhuǎn)換器37和CLP DAC精細(xì)23將計算結(jié)果提供給比較器ll_a到ll_g。 在這些處理的同時，維持黑色電平。該箝位操作僅進(jìn)行一次。維持箝位電平E2直到時間段t2。示出了在從時間段t2到時間段t3的時段期間 的有效線中的黑色電平E3。在從時間點t2到時間點t3的時段期間，黑色電平從校正之前 的值降低(移動)了時間點tl時的黑色電平的校正量(電平El-電平E2)。向下的箭頭表 示該情況以便使該情況視覺上易理解。S卩，在“V0PB(V光學(xué)黑色)>有效線”的情況下，調(diào)整箝位操作的反饋量以選擇最 佳增益，因此，有效線中的黑色電平未被固定為下限的黑色電平“0”，因此，未產(chǎn)生過黑陰影 的狀態(tài)。還能夠通過簡單的控制改變來避免過黑陰影的狀態(tài)，即，僅進(jìn)行一次箝位計算。當(dāng)在諸如光學(xué)黑色線之類的箝位計算范圍內(nèi)的黑色電平高于有效線中的黑色電 平的狀態(tài)下進(jìn)行箝位操作時，不必要地進(jìn)行描繪處理，并且數(shù)據(jù)電平整體降低，結(jié)果，可能存在難以確保低電平的動態(tài)范圍的情況。但是，為了確保傳感器本身的動態(tài)范圍，通過小程度地改變箝位的控制，將箝位檢 測結(jié)果的反饋量降低到例如檢測量的一半或者1/4，并且在進(jìn)行一次反饋之后停止箝位操 作。從而，在黑色電平校正電路中，不會不必要地進(jìn)行描繪處理，因此，不產(chǎn)生所謂的過黑陰 影，并且可以容易地確保動態(tài)范圍。在本發(fā)明的實施例中，對圖像的黑信號電平進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)器對應(yīng)于計數(shù)器12。 將從計數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)與先前設(shè)置的閾值比較以確定反饋增益的黑色電平確定部分對應(yīng) 于在未示出的DSP等中包括的黑色電平確定部分。從自計數(shù)器提供的數(shù)據(jù)中計算平均值的 平均值計算部分對應(yīng)于平均值計算部分33。通過從黑色電平確定部分提供的控制信號來選 擇反饋增益并計算所選擇的反饋增益和平均的數(shù)據(jù)的反饋計算部分對應(yīng)于反饋增益計算 部分36。校正已經(jīng)進(jìn)行了反饋計算處理的數(shù)據(jù)并將校正的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)以輸出模擬 黑信號的數(shù)字_模擬轉(zhuǎn)換器對應(yīng)于CLPDAC粗略22和CLPDAC精細(xì)23。本申請包含與2009年4月24日在日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請 JP2009-10713 8中的公開有關(guān)的主題，通過引用將其全部內(nèi)容合并于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，取決于設(shè)計要求和其他因素，可以發(fā)生各種修改、組合、 組合和替換，只要其在所附權(quán)利要求或其等效物的范圍內(nèi)即可。
權(quán)利要求
一種黑色電平校正電路，包括計數(shù)器，對圖像的黑色信號電平進(jìn)行計數(shù)；黑色電平確定部分，通過將從計數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)與先前設(shè)置的閾值比較來確定反饋增益；平均值計算部分，根據(jù)從計數(shù)器提供的數(shù)據(jù)來計算平均值；反饋計算處理部分，通過從黑色電平確定部分提供的控制信號來選擇反饋增益，并計算所選擇的反饋增益和平均的數(shù)據(jù)；以及數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，對已經(jīng)進(jìn)行了反饋計算處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并將校正的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)以輸出模擬黑色信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的黑色電平校正電路，其中所述黑色電平校正電路操作在黑色電平檢測時段中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的黑色電平校正電路，其中在反饋計算處理部分中進(jìn)行反饋計算的次數(shù)是一次。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的黑色電平校正電路，還包括白色點移除部分，其在從計數(shù)器提供并被輸出到平均值計算部分的數(shù)據(jù)中移除高于閾 值的白色點數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的黑色電平校正電路，其中從計數(shù)器輸出所輸出的數(shù)據(jù)具有4-并行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在平均值計算部分中使用該 數(shù)據(jù)進(jìn)行平均。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的黑色電平校正電路， 其中包括了多個反饋增益，以及包括選擇器，其通過從黑色電平確定部分提供的控制信號來選擇反饋增益。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的黑色電平校正電路，其中當(dāng)在黑色電平檢測時段中的黑色信號電平低于視頻檢測時段中的黑色信號電平 時，選擇較小的反饋增益值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的黑色電平校正電路， 其中反饋增益值是1. 0,0. 875,0. 5和0. 25。
9.一種固態(tài)成像設(shè)備，包括像素部分，其中按矩陣狀態(tài)排列檢測光信號并把光轉(zhuǎn)換成電信號的光檢測單元，并且 檢測的電信號經(jīng)過列線由水平和垂直驅(qū)動電路輸出；比較器，將從列線提供的電信號與斜坡波形相比較以輸出比較結(jié)果； 計數(shù)器，基于來自比較器的輸出信號對黑色信號電平進(jìn)行計數(shù)； 黑色電平確定部分，通過將從計數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的閾值相比較而確定反饋 增益；平均值計算部分，根據(jù)從計數(shù)器提供的數(shù)據(jù)來計算平均值；反饋計算處理部分，通過從黑色電平確定部分提供的控制信號來選擇反饋增益，并計 算所選的反饋增益和平均的數(shù)據(jù)；以及數(shù)字_模擬轉(zhuǎn)換器，對已經(jīng)進(jìn)行了反饋計算處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并將校正的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換成模擬數(shù)據(jù)以輸出模擬黑色信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的固態(tài)成像設(shè)備，其中黑色電平校正電路操作在黑色電平檢測時段中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的固態(tài)成像設(shè)備，其中在反饋計算處理部分中進(jìn)行反饋計算的次數(shù)是一次。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的固態(tài)成像設(shè)備，還包括白色點移除部分，其在從計數(shù)器提供并被輸出到平均值計算部分的數(shù)據(jù)中移除高于閾 值的白色點數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的固態(tài)成像設(shè)備，其中從計數(shù)器輸出所輸出的數(shù)據(jù)具有4-并行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在平均值計算部分中使用該 數(shù)據(jù)進(jìn)行平均。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的固態(tài)成像設(shè)備， 其中包括多個反饋增益，以及包括選擇器，其通過從黑色電平確定部分提供的控制信號來選擇反饋增益。
全文摘要
一種黑色電平校正電路，包括計數(shù)器，對圖像的黑色信號電平進(jìn)行計數(shù)；黑色電平確定部分，通過將從計數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)與先前設(shè)置的閾值比較來確定反饋增益；平均值計算部分，根據(jù)從計數(shù)器提供的數(shù)據(jù)來計算平均值；反饋計算處理部分，通過從黑色電平確定部分提供的控制信號來選擇反饋增益，并計算所選擇的反饋增益和平均的數(shù)據(jù)；以及數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，對已經(jīng)進(jìn)行了反饋計算處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并將校正的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)以輸出模擬黑色信號。
文檔編號H04N5/374GK101873413SQ201010163509
公開日2010年10月27日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者堀川裕之, 宇井博貴 申請人:索尼公司