专利名称：图像摄取装置和图像摄取方法
技术领域：
本发明涉及包括图像传感器的图像摄取装置以及图像摄取方法，该图像传感器采 用用于偏移(Shift)画面的图像区域中的曝光定时的方法。
背景技术：
一般地，用于将图像区域(像素部分)划分为多个区块(region)并且读取包括在 各个区块中的像素的方法被用作用于实现由CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器执 行的高速读取的方法(参见日本未实审专利申请第2005-323331和2008-160438号公报)。 日本未实审专利申请第2008-160438号公报公开了一种将图像区域划分为两个区块并且 读取包括在各个区块中的像素的技术。
发明内容
然而，出现的问题在于当使用在输出图像信号时像素再开始存储电荷的图像传 感器时，对画面中的图像区域的各个区块执行曝光的定时彼此偏移。因此，在通过捕获运动 对象而获得的图像中可能出现失真(滚动失真，rolling distortion)。以如下情况作为如图16的(a)所示的示例，在该情况中，从具有2160行的图像区 域200中包括的像素中获取的图像信号从第1行至第2160行顺序地被读取(扫描)。与图 像区域200中的像素列相对应的ADC 201被布置在图像区域200的上侧。注意，尽管在图 16的(a)中仅示出了一个ADC 201，然而，实际上多个ADC 201被布置为与多个像素列相对 应。假设在此配置中图像区域200被扫描并且对象01随着时间从左至右移动，如图16 的(b)至(d)所示。在此情况中，最终获得的图像发生失真，如图16的(e)所示。S卩，生成 了与对象01相对应的并且具有向左倾斜的垂直线的图片。当采用将图像区域划分为区块并且读取包括在各个区块中的像素的方法时，明显 地产生了这种滚动失真。如图17的(a)所示，假设图像区域200被划分为上部区块和下部 区块200-1和200-2，并且上部区块200-1从上至下被扫描，下部区块200-2从下到上被扫 描。如图17的(a)所示，ADC 201-1对从上部区块200-1获得的像素信号执行AD转换，并 且ADC201-2对从下部区块200-2获得的像素执行AD转换。S卩，对区块200-1执行的读取处理和对区块200-2执行的读取处理分别从上部区 块200-1中包括的第1行和下部区块200-2中包括的第2160行同时开始。于是，完成第 1080行的读取时的定时与完成第1081行的读取时的定时彼此相符。假设图像区域200在此配置中被扫描并且对象01随着时间从左至右移动，如图17 的(b)至(d)所示。在此情况中，最终获得的图像发生失真，如图17的(e)所示。S卩，生成 了与对象01相对应的并且在上半部分具有向左倾斜的垂直线并在下半部分具有向右倾斜 的垂直线的图片。此外，在如图18所示的从上至下读取上部区块200-1和下部区块200-2的情况
4中，也产生了滚动失真。与图16和17的情况一样，当对象01在画面中从左向右移动时，最 终获得的图像具有这样的失真对象01的垂直线在上部区块200-1和下部区块200-2中向 左倾斜，如图18的(e)所示。即，与该图像相对应的图片具有Z字形的垂直线。S卩，如图17至18所示，当图像区域200被划分为多个区块并且使各个区块经过读 取处理时，实现了高速读取。然而，在最终获得的图像中出现了滚动失真。另一方面，如图 16所示，当从上至下顺序扫描图像区域200时，未缩短用于读取处理的时间段。然而，滚动 失真相对地得到抑制。在常用的图像传感器中，图像区域200的读取方向以及通过划分图像区域200获 得的区块数目可以改变。然而，产生的问题在于不能在高速读取优点与减少滚动失真优点 之间进行选择。本发明是鉴于上面的问题作出的，并且希望选择当使用画面中的曝光定时彼此不 同步的图像传感器时具有不同优点的两种模式中的一种。根据本发明的实施例，提供了一种图像摄取装置，该装置包括像素单元，该像素 单元通过对经由镜头输入的对象的图像光执行光电转换来生成像素信号并且被划分为至 少两个区块；图像摄取元件控制器，该图像摄取元件控制器对从像素单元读取像素信号的 起始进行控制；驱动控制器，该驱动控制器被布置为与像素单元中的经划分的各区块相对 应，并且控制从区块读取像素信号；存储单元，该存储单元存储从像素输出的一个画而的像 素信号；定时控制器，该定时控制器根据输入帧率的设定值来控制从存储单元读取像素信 号的定时。通过这种配置，当帧率大于预定阈值时，在时间上并行地执行从像素单元的区块 中的一个区块读取像素信号和从区块中的另一个区块读取像素信号。另一方面，当帧率等 于或小于预定阈值时，在时间上串行地执行从像素单元的区块中的一个区块读取像素信号 和从区块中的另一个区块读取像素信号。通过这种配置，在时间上并行地执行从像素单元的区块中的一个区块读取像素信 号和从所述区块中的另一个区块读取像素信号的模式和在时间上串行地执行从所述像素 单元的区块中的一个区块读取像素信号和从所述区块中的另一个区块读取像素信号的模 式被自动地从一个切换为另一个。即，具有不同优点的这两种模式之一被选择性地使用。
图1是图示出根据本发明实施例的图像摄取装置的内部配置的框图；图2是图示出根据本发明实施例的旋转式快门(rotary shutter)的配置的示图；图3是图示出根据本发明实施例的旋转式快门与图像区域之间的位置关系的示 图；图4A至4D图示出了根据本发明实施例的在图像区域中的各位置处旋转式快门的 旋转速度与遮光定时或曝光定时之间的关系的示例，其中，图4A图示出了当满足“a = 0”时 在图像区域中的各位置处旋转式快门的旋转速度与遮光定时或曝光定时之间的关系，图4B 图示出了满足“a = 0”的图像摄取元件与旋转式快门之间的位置关系的示例，图4C图示出 了当满足“a = 0. 5”时在图像区域中的各位置处旋转式快门的旋转速度与遮光定时或曝光 定时之间的关系，并且图4D图示出了满足“a = 0. 5”的图像摄取元件与旋转式快门之间的 位置关系的示例；
图5A至5C示出了根据本发明实施例的旋转式快门的图像区域遮光时间与图像区 域读取时间之间的关系的示图，其中，图5A图示出了 FPS等于60P的情况，图5B图示出了 FPS等于24P的情况，并且图5C图示出了 FPS等于8P的情况；图6示出了根据本发明实施例的图像区域的划分示例，其中，图6的(a)图示出了 经划分区块，图6的(b)图示出了在第一模式中读取图像区域的方法，并且图6的(c)图示 出了在第二模式中读取图像区域的方法；图7是图示出根据本发明实施例的图像摄取元件的内部配置的框图；图8是图示出根据本发明实施例的定时生成电路的内部配置的框图；图9是图示出根据本发明实施例的寄存器的配置的示图；图10示出了根据本发明实施例的用于第一模式的设置的示图，其中，图10的(a) 图示出了用于读取图像区域的方法，图10的(b)图示出了 V重置信号、块选择信号和主计 数器之间的关系，并且图10的(C)图示出了寄存器的设置；图11示出了图示出根据本发明实施例的第二模式以及用于实现在读取有效像素 之后执行的AD伪信号的读取的设置的示图，其中，图11的(a)图示出了用于读取图像区域 的方法，图11的(b)图示出了 V重置信号、块选择信号和主计数器之间的关系，并且图11 的(c)图示出了寄存器的设置；图12示出了图示出根据本发明实施例的第二模式以及用于实现在读取有效像素 之前执行的AD伪信号的读取的设置的示图，其中，图12的(a)图示出了用于读取图像区域 的方法，图12的(b)图示出了 V重置信号、块选择信号和主计数器之间的关系，并且图12 的(c)图示出了寄存器的设置；图13示出了图示出根据本发明实施例的第二模式以及用于实现在以小间隔提供 V重置信号时在读取有效像素之后执行的AD伪信号的读取的设置的示图，其中，图13的 (a)图示出了用于读取图像区域的方法，图13的(b)图示出了 V重置信号、块选择信号和主 计数器之间的关系，并且图13的(c)图示出了寄存器的设置；图14示出了图示出根据本发明实施例的第二模式以及用于实现在以稍大间隔提 供V重置信号时在读取有效像素之后执行的AD伪信号的读取的设置的示图，其中，图14的 (a)图示出了用于读取图像区域的方法，图14的(b)图示出了 V重置信号、块选择信号和主 计数器之间的关系，并且图14的(c)图示出了寄存器的设置；图15是图示出根据本发明实施例的修改的图像区域的划分的示图；图16示出了图示出根据现有技术的当从上至下扫描图像区域时滚动失真的生成 的示图，其中，图16的(a)图示出了图像区域的扫描方向，图16的(b)至(d)图示出了对 象位置根据扫描位置的偏移而偏移，并且图16的(e)图示出了在最终获得的图像中生成的 滚动失真；图17示出了图示出根据现有技术的当被划分为上部和下部区块的图像区域被扫 描以使得上部区块从上至下被扫描并且下部区块从下至上被扫描时滚动失真的生成的示 图，其中，图17的(a)图示出了图像区域的扫描方向，图17的(b)至(d)图示出了对象位 置根据扫描位置的偏移而转变，并且图17的(e)图示出了在最终获得的图像中生成的滚动 失真；以及图18示出了图示出根据现有技术的当被划分为上部和下部区块的图像区域被扫描以使得上部和下部区块各自从上至下被扫描时滚动失真的生成的示图，其中，图18的 (a)图示出了图像区域的扫描方向，图18的(b)至(d)图示出了对象位置根据扫描位置的 偏移而转变，并且图18的(e)图示出了在最终获得的图像中生成的滚动失真
具体实施例方式下面将参考附图描述本发明的实施例(下面称为“本实施例”)。本实施例的图像 摄取装置被配置为使得帧率(每秒的帧；下面称为“FPS”)被任意设定并且利用机械旋转 快门将画面中的曝光定时控制为固定的。尽管在本实施例中取将旋转式快门用作机械旋转 快门的情况作为示例，也可以使用诸如焦平面快门之类的其它快门。此外，本实施例的图像摄取装置根据对图像区域执行的旋转式快门的扫描速度来 选择第一模式或第二模式，在第一模式中，第一优先权被给予高速度读取像素信号，在第二 模式中，第一优先权被给予减少滚动失真。注意，将以下面的顺序来进行描述。1.图像摄取装置的整体配置示例2.旋转式快门的旋转速度与滚动失真之间的关系3.第一和第二模式的简要描述4.用于实现第一和第二模式的方法的详细描述(图像摄取元件以及图像摄取元 件中的定时生成电路的配置示例)5.第一和第二模式的详细设置示例6.修改1.图像摄取装置的整体配置示例首先，参考图1和图2，将描述本实施例的图像摄取装置的整体配置示例。这里，主 要描述用于实现利用旋转式快门控制曝光定时的配置，并且后面将参考图3及后续示图描 述用于实现第一和第二模式的具体方法。注意，在本实施例中，当选择了第一优先权被给予 减少滚动失真的第二模式时，不执行利用旋转式快门3对曝光定时的控制。图1是图示出根据本实施例的图像摄取装置100的配置的示图。图像摄取装置 100连接到相机控制单元10 (下面称为“(XU 10”)。视频信号和控制信号根据HD-SDI (高 清晰度串行数字接口)标准在图像摄取装置100与CXU 10之间被发送和接收。CXU 10向图像摄取装置100发送同步信号。根据该同步信号，图像摄取装置100 的帧同步频率被确定。在图像摄取装置100中使用的帧同步频率同样地用在连接到图像摄 取装置100的记录/再现装置(未示出)和显示装置(未示出)中。CXU 10还向图像摄取装置100发送与确定图像摄取元件2的拍摄间隔的FPS有关 的信息。当用“P_F”表示帧同步频率时，帧同步频率P_F与FPS之间的关系表达如下。P_F ^ FPS例如，当图像摄取装置100的图像摄取元件2的最大驱动速度为240P(240frameS/ s progressive, 240帧/秒逐行扫描)时，帧同步频率被设为240P。在此情况中，从IP至 240P范围内的任意值被用户设置为FPS。帧同步频率P_F与视频信号之间的关系可被固定 以使得仅当帧同步频率P_F等于FPS的值时获得固定的相位关系，否则不允许关系被固定。 即，关系通常不被固定，并且FPS的值不取决于帧同步频率P_F而是在不大于P_F的范围内
7被任意设置。图1所示的图像摄取装置100包括镜头1、对通过镜头1接收的图像光执行光电转 换以生成视频信号的图像摄取元件2、以及按预定间隔向图像摄取元件2的图像区域打开 或阻挡光的旋转式快门3。图像摄取元件2例如包括CMOS图像传感器。此外，旋转式快门3被布置在镜头1与图像摄取元件2之间。旋转式快门3的旋 转受快门驱动马达4、快门控制器5和快门位置检测器6的控制。快门驱动马达4驱动旋转 式快门3旋转。快门控制器5控制快门驱动马达4。快门位置检测器6检测旋转式快门3 的旋转位置(旋转相位)并且将旋转位置输出给快门控制器5。现在参考图2，将描述旋转式快门3的配置示例。旋转式快门3包括两个遮光部分 Cl (图2所示的阴影部分)和与遮光部分Cl以外的区块相对应的开孔部分0p，并且当旋转 式快门3旋转一次使遮光和开口执行两次。注意，尽管在本实施例中将旋转式快门3包括 两个遮光部分Cl的情况作为示例，本发明不限于这种配置，旋转式快门3例如可以包括一 个遮光部分Cl或三个遮光部分Cl。当旋转式快门3的开孔部分Op之一位于图像摄取元件2的图像区域前面时，从镜 头1发射来的对象光由图像区域接收并且光接收信号被存储在图像区域中。另一方面，当 遮光部分Cl之一位于图像区域前面时，光接收信号不被存储在图像区域中。旋转式快门3在其圆盘的圆周部分上包括表示圆周上的位置的黑色和白色标记 Ma。旋转式快门3例如在圆周上包括具有预定间隔的30个黑色和白色标记Ma。快门位置 检测器6通过读取标记来检测旋转式快门3的旋转位置(相位)。具体地，当未示出的传感 器读取黑色标记之一时脉冲信号Pa上升，而当该传感器读取白色标记之一时脉冲信号下 降。在布置在旋转式快门3的圆周上的黑色标记中，一个标记具有与其它标记不同的 形状。快门位置检测器6在读到该标记Mb时生成具有与其它脉冲信号不同的脉冲宽度的 脉冲信号Pb，并且将该脉冲信号Pb提供给快门控制器5。注意，尽管在本实施例中具有与 其它标记不同形状的标记Mb (第二标记)被布置在圆周上的一个部分中，然而本发明不限 于此，例如标记Mb可被布置在圆周上的两个部分中。快门控制器5包括计数器(未示出)，该计数器对脉冲信号Pa被从快门位置检测 器6提供来的次数进行计数。当脉冲信号Pb被输入时，计数器的值被重置。因此，快门控 制器5得知视频信号的帧的起始点并且得知旋转式快门3实际上是否阻挡了图像摄取元件 2的光，即，得知了与旋转式快门3的物理布置位置有关的信息。在本实施例中，当旋转式快门3的遮光部分Cl之一位于适合于遮光的部分时，快 门控制器5生成指示开始帧读取的帧起始信号，并且将该帧起始信号输出给图像摄取控制 器7 ο此外，快门控制器5根据从CXU 10提供来的FPS信息来控制旋转式快门3的旋转 次数。除了接收FPS信息以外，快门控制器5还接收从快门位置检测器6提供来的快门位 置信息。根据该信息，快门控制器5生成马达控制信号并且将该马达控制信号提供给快门 驱动马达4，该马达控制信号在根据FPS信息确定的旋转式快门3的目标旋转位置(相位) 与由快门位置检测器6检测到的实际旋转位置(相位)之间的差值被吸收的方向上经过了 校正。即，快门位置检测器6、快门控制器5和快门驱动马达4构成了反馈环路。
8
图像摄取装置100还包括图像摄取元件控制器7、信号处理器8、发送/接收单元 9、串行1/0(输入/输出)编码器11、相位比较器12、电压控制振荡单元13以及定时控制 器14。图像摄取元件控制器7驱动包括在图像摄取元件2中的水平和垂直扫描电路(未 示出)并且控制读取像素信号的处理。当第一模式被选择时，图像摄取元件控制器7输出 同步信号，该同步信号指示图像摄取元件2在图像摄取元件控制器7从快门控制器5接收 到帧起始信号时的定时处读取一个画面(帧)的像素信号。由图像摄取元件2读取的一个 画面的像素信号被输出给信号处理器8。用于指示读取一个画面的视频信号的同步信号直 到从快门控制器5提供来帧起始信号时才被输出。具体地，在选择了第一模式的情况中，仅当从快门位置检测器6提供来帧起始信 号时才执行从图像摄取元件2读取像素信号。当从快门位置检测器6输出帧起始信号时， 旋转式快门3的遮光部分Cl之一位于图像摄取元件2的前面。以这种方式，仅当光被阻挡 时才从图像摄取元件2读取像素信号。另一方面，当选择了第二模式时，快门控制器5停止控制快门驱动马达4。S卩，当选 择了第二模式时，旋转式快门3不被驱动。信号处理器8执行信号处理，包括将从图像摄取元件2读取的像素信号的黑电平 固定到某些基准值的钳位处理、对轮廓进行强调的轮廓强调处理，以及根据显示设备的伽 马特性控制伽马值的伽马校正处理。当信号处理器8执行处理时，从像素信号生成视频信 号。在图1中，省略了执行这些处理的模块。信号处理器8包括从自图像摄取元件2输出的视频信号中分离出同步信号的同步 信号分离单元81以及存储一个画面的视频信号的帧存储器82 (存储单元)。信号处理器8 还包括同步信号分离单元83，其分离已与从CXU 10发送来的返回视频图像相叠加的同步信号。同步信号分离单元81通过从与同步信号相叠加的视频信号中分离诸如SAV(活动 视频起始)和EAV(活动视频结束)之类的同步码来生成同步信号，并且将视频信号和同步 信号提供给帧存储器82。帧存储器82例如包括异步FIFO (先进先出)存储器，并且执行对 与从同步信号分离单元81提供来的同步信号帧同步的视频信号的写入。另一方面，从帧存储器82读取视频信号是根据从CCU 10提供来的FPS信息与从 CCU 10提供来的帧同步信号同步地执行的。发送/接收单元9将从信号处理器8的帧存储器82提供来的视频信号转换为诸 如HD-SDI (高清晰度串行数字接口)信号之类的频率复用信号，将频率复用信号提供给CCU 10，并且对从CCU 10发送来的频率复用信号执行编码。经过编码的返回视频信号被输出给 同步信号分离单元83，并且包括FPS信息的串行数据被输出给串行I/O编码器11。串行I/ 0编码器11将输入的串行数据写入使用该信息的模块中。当FPS信息作为串行数据被发送 时，FPS信息被提供给快门控制器5。同步信号分离单元83从视频信号中分离与视频信号相叠加的诸如SAV和EAV之 类的同步码，以便提取出水平同步信号H和帧同步信号F，并且将提取出的水平同步信号H 提供给定时控制器14和相位比较器12。提取出的帧同步信号F被输出给定时控制器14。 定时控制器14生成具有与从同步信号分离单元83提供来的水平同步信号H相同的频率的自由运行(free-running)水平同步信号PH，并且将自由运行水平同步信号PH输出给相位 比较器12。相位比较器12检测从同步信号分离单元83输入的水平同步信号H与从定时控制 器14输入的自由运行水平同步信号PH之间的相位差，以生成要提供给电压控制振荡单元 13的、与所检测到的相位差相对应的电压。电压控制振荡单元13根据提供来的电压改变 振荡频率，以使得水平同步信号H的相位与自由运行水平同步信号PH的相位彼此一致。然 后，电压控制振荡单元13将具有相位被锁定以便与水平同步信号H相对应的振荡频率的系 统时钟CK输出给定时控制器14、帧存储器82和快门控制器5。定时控制器14还接收由同步信号分离单元83分离出的帧同步信号F。即，定时控 制器14与从CCU 10提供来的水平同步信号H同步，并且还与帧同步信号F同步。然后，定 时控制器14将相位受到控制的水平同步信号PLH和帧同步信号PLF输出给帧存储器82和 快门控制器5。2.旋转式快门的旋转速度与滚动失真之间的关系接下来，在描述对本实施例的图像摄取装置100的第一和第二模式之间的切换进 行控制之前，现在参考图3和图5描述旋转式快门3的旋转速度与滚动失真之间的关系。图3是图示出图2所示的旋转式快门3与图像摄取元件2的图像区域之间的位置 关系的示图。在图3中，与图2中相同的部分用与图2中相同的标号来表示。假设旋转式 快门3具有大约70mm的圆盘直径以及设置在圆盘中央的直径35mm的光路。通过按如图3所示的顺时针方向旋转旋转式快门3，图像区域20被闭合以进行遮 光或者被打开。在图3中，左上角处的坐标用(0，0)表示，右上角处的坐标用(1，0)表示， 画面中心处的坐标用(0. 5,0. 5)表示，左下角处的坐标用(0，1)表示，并且右下角处的坐标 用(1，1)表示。图4A和4B示出了当旋转式快门3对图像区域20的各个位置执行遮光操作和打 开操作时的定时，并且定时被转换为角度。横坐标轴表示旋转式快门3的基准点A处的角 度θ (参考图3)，纵坐标轴表示旋转式快门3的透光率(相对透光量)。图4Α示出了这样的情况的示例，其中，通过将瞳距(pupil distance)除以从旋转 式快门3被插入的位置到图像摄取元件2的距离而获得的值用“a”来表示并且“a”等于0。 这里，“a = 0”意味着从旋转式快门3的旋转平面到图像摄取平面的距离q小于从透镜1的 出瞳(exit pupil)到旋转式快门3的旋转平面的距离ρ。即，如图4B所示，“a = 0”表示 旋转式快门3被布置在紧邻图像摄取元件2之前的情况或者透镜具有无限远瞳距的情况的 示例。图4C示出了 “a”等于0.5的情况。“a”等于0.5的情况意味着距离ρ等于距离q。 即，如图4D所示，“a”等于0. 5的情况表示旋转式快门3被布置在图像摄取元件2与透镜1 的出瞳位置之间的距离的中间的情况的示例。如图4A所示，当计算为角度时，图像区域20的左上角的位置(0，0)被遮光时的定 时和左下角的位置(0，1)被遮光时的定时彼此偏移了 22度。这是因为旋转式快门3的旋 转速度是有限的。即，在图像区域20的遮光开始之后并且在图像区域20的遮光终止之前 经过了与22度相对应的时间段。在如图4C所示的“a”等于0. 5的情况的示例中，即，当到瞳孔的距离较远时，从遮 光处理(或打开处理)开始到遮光处理(或打开处理)结束的时间段在图像区域20的特定位置中较长。即，图像区域20的特定位置中的遮光处理或打开处理的定时相对于图像区 域20的其它位置中的定时发生明显的偏移。图5A至5C示出了图示出当FPS在60P、24P和8P间改变时旋转式快门3对图像 区域20执行遮光处理的时间段与用于读取图像区域20的时间段之间的关系的示图。在图 5A至5C中，这些时间段被示为旋转角度。图5A至5C中包括的横坐标轴表示旋转角度，并 且纵坐标轴表示旋转式快门3的透光率。注意，尽管旋转式快门3的圆盘大小对应于图3 所示的大小，然而，为了简化描述，旋转式快门3每次旋转时执行一次打开处理。图5A图示出了 FPS等于60P的情况。在此情况中，从读取某个画面到读取下一画 面的时间段为16. 7ms，其被表示为“360° ”。此外，当从图像区域20的一部分通过旋转式 快门3被遮光到整个图像区域20完全被遮光的时间段(遮光时间)用“Ts”表示时，遮光 时间Ts在表示为角度时对应于22度，并且在表示为时间时对应于1ms。另一方面，当用于 从上至下顺序地读取图像区域20的时间段(读取时间)用“Tr”表示时，读取时间Tr对应 于 8. 3ms。S卩，如图5A所示，当FPS等于60P时，获得了下面的表达式(遮光时间Ts)/(读取时间Tr) 1/8在此情况中，当使用旋转式快门3时，用于读取画面最上端的时间段与用于读取 最下端的时间段之间的差值被减小到1/8。因此，在与该减小相当的程度上抑制了滚动失
直
ο另一方面，如图5B所示，当FPS等于24P时，获得了下面的表达式(遮光时间Ts) / (读取时间 Tr) = 2. 5 (ms) /8. 3ms ^ 3/10S卩，与FPS等于60P的情况相比，通过利用旋转式快门3获得的对滚动失真的改进 效果减弱。此外，如图5C所示，当FPS等于8P时，获得了下面的表达式(遮光时间Ts) / (读取时间 Tr) = 8 (ms) /8. 3ms ^ 1S卩，通过利用旋转式快门3获得的对滚动失真的改进效果可忽略。具体地，当FPS被设置为某个值(在本实施例中为8P)或更小时，取决于图像区域 20的曝光位置与对象的位置之间的关系，旋转式快门3的使用可能增加滚动失真。为了解决这个问题，本实施例的图像摄取装置100在设置了等于或小于8P的FPS 时不驱动旋转式快门3。另外，为了减少滚动失真，从画面的上部到下部顺序地执行图像区 域20的读取。这种模式称为第二模式。另一方面，当设置了大于8P的FPS时，旋转式快门3被驱动以抑制滚动失真。另 外，通过划分图像区域20获得的区块分别地被读取。因此，读取时间减少为读取时间Tr的 一半。即，实现了高速读取。下面将这种模式称为第一模式。这里，旋转式快门3的旋转相 位被控制为使得当从图像区域20读取有效像素时图像区域20被遮光。注意，尽管在本实施例中“FPS = 8”被用作模式改变阈值，然而阈值不限于此。该 值是根据旋转式快门3的圆盘的大小和配置、图像区域20的读取速度等来确定的。模式改 变条件抽象地表示如下遮光时间Ts <读取时间Tr —第一模式遮光时间Ts彡读取时间Tr —第二模式
11
3.第一和第二模式的简要描述现在参考图6和图7，简要描述用于实现本实施例的图像摄取装置100的第一和第 二模式的方法。在本实施例的图像摄取装置100中，图像区域20被划分为两个区块，即，上 部区块和下部区块，如图6的(a)所示。然后，从各个区块获得的像素信号分别由ADC 26a 和ADC 26b读取，ADC 26a和ADC 26b被布置为与区块中所包括的像素列相对应。此外，图像摄取装置100使得ADC 26b读取在仅ADC 26a和ADC26b操作的状态中 获得的信号(下面称为AD伪信号)，并且获得这些信号与有效像素之间的差异以使得固定 样式噪声被去除。当选择了第一模式时，如图6的(b)所示，利用ADC 26a读取像素和利用ADC 26b 读取像素被并行地执行。此时，对上部图像区域20a的读取在从第一行到第1080行的方向 上执行，并且如双点虚线所示的，对下部图像区域20b的读取在从第2160行到第1081行的 方向上执行。注意，在读取了在有效像素区块中包括的像素信号之后，执行对AD伪信号的读 取。通过以这种方式执行读取，实现了对像素信号的高速读取。此外，由于第1080行 和第1081行基本上同时被读取，因此即使当从外部输入噪声时，也可以抑制将出现在上部 区域与下部区域之间的边界处的、上部区域中的噪声的影响与下部区域中的噪声的影响之 间的差异得到抑制。因此，不自然图像的生成被抑制到最低限度。当选择第二模式时，首先，ADC 26a读取上部图像区域20a的像素信号并且ADC 26b读取下部图像区域20b的像素信号。在此情况中，根据物理布置的像素信号的读取方向 在两个图像区域20a和20b中对应于从上至下的方向(该方向在上部图像区域20a中用实 线表示并且在下部图像区域20b中用单点虚线表示)。此外，在此情况中，对AD伪信号的读 取在各个区域中的像素信号的读取已终止时的定时处(例如，在上部图像区域20a的情况 中是第1081行的地址被指定时的定时处)开始。由于以这种方式执行读取处理，因此，尽管未实现高速读取，但获得了图16的(e) 所示的最终获得图像的滚动失真。即，获得了比图17的(e)和图18的(e)的图片更合适 的图片。4.用于实现第一和第二模式的方法的详细描述现在参考图7至图9，详细描述用于实现图像摄取装置100的第一和第二模式的方 法。首先，将参考图7的框图描述图像摄取元件2(参考图1)的内部配置。图7所示的图像摄取元件2包括图像区域20a和20b、驱动控制器30a和30b以 及被布置为与各个列相对应的ADC 26a和26b。具有驱动控制器30a和30b的驱动控制器 30包括行译码器/驱动器电路21a、22a、21b和22b以及列选择电路27a和27b。注意，由 于图7是图示出功能块的说明性示图，因此图7所示的布置与硅芯片上的实际布置不同。针对由行译码器/驱动器电路21a和22a指定的各个行，存储在上部图像区域20a 中所包括的像素(未示出)中的电荷作为像素信号被读到列方向上的信号线上，并且像素 信号被提供给ADC 26a。ADC 26a执行将像素信号转换为数字信号的处理。注意，尽管图7 中仅示出了一个ADC 26a (ADC 26b)，然而实际上布置了多个ADC以便与像素列相对应。针对由列选择电路27a选择的各个列，在ADC 26a中被转换为数字信号的像素信号被读取，并且被输出给图1所示的信号处理器8。注意，驱动图像区域20b的块执行与驱动图像区域20a的块的操作相同的操作，因 此省略对其的描述。定时生成电路31根据从外部输入的同步信号、传感器驱动时钟、传感器重置信 号、串行通信信号等(未示出)来生成定时信号。然后，定时生成电路31将所生成的定时 信号提供给行译码器/驱动器电路21a和22a以及行译码器/驱动器电路21b和22b。即， 针对一对行译码器/驱动器电路21a和22a以及一对行译码器/驱动器电路21b和22b，布 置了两个定时生成电路31。然后，定时生成电路31根据模式设置(第一或第二模式)生成 唯一驱动信号，并且将所生成的驱动信号提供给行译码器/驱动器电路21a和22a或者行 译码器/驱动器电路21b和22b。下面将参考图8和图9详细描述定时生成电路31。定时生成电路的内部配置示例图8是图示出定时生成电路31的内部配置的框图。定时生成电路31包括主计数 器310、与图像区域20a或20b相对应的控制器311a或311b (未示出控制器311b)。主计数器310接收H重置信号和V重置信号。主计数器310在V重置信号被输入 的定时处重置计数值，并且每当H重置信号被输入时使计数值递增1。由主计数器310计数 得到的计数值被提供给包括在控制器311a中的比较器312a。在图8中，左侧所示的〃起始-计数器_块1"和〃起始-像素行_块1"表示预 先设置在寄存器(存储单元，未示出)中的设定值。这里，将参考图9描述将设置在寄存器 中的设定值。如图9所示，设置在寄存器中的设定值的示例包括“起始计数器”、“起始像素行”、 “读取行的数目”和“读取方向”。这些设定值中的每个具有与针对经划分的图像区域20a和 20b中的每个的“块1”和“块2”相对应的两个不同值。针对“块1”的设定在V重置信号下降时块选择信号处于“低”状态中的情况中执 行。另一方面，针对“块2”的设定在V重置信号下降时块选择信号处于“高”状态中的情况 中执行。然后，在由旋转式快门3对图像区域20执行的遮光终止的定时处将块选择信号设 置为“低”状态，而在整个图像区域20被曝光的定时处将块选择信号设置为“高”状态。这 些设定之间的切换是根据从快门控制器5 (图1所示)提供来的信号执行的。例如，在“块1”中作出用于读取有效像素的设定并且在“块2”中作出用于读取AD 伪信号的设定的情况中，如果当V重置信号输入时图像区域20处于遮光状态，则执行有效 像素的读取。另一方面，如果在V重置信号输入的定时处图像区域20处于曝光状态，则执 行AD伪信号的读取。返回对寄存器的设定值的描述，用作开始读取被指定的上部图像区域20a或下部 图像区域20b的触发的计数值被设置为值“起始计数器”。表示被读取像素信号的图像区域 20中的行号的值被设置为值“起始像素行”。表示将要被读取的行的数目的值被设置为“读 取行数目”。表示将要从画面的上端还是从画面的下端开始执行图像区域20的读取的值被 设置为值“读取方向”。具体地，当值“读取方向”表示行数目被向上计数(加计数)的方向 时，“向上”被设定，而当值“读取方向”表示行数目被向下计数(减计数)的方向时，“向下” 被设定。
S卩，当从主计数器310输入的计数值与被设置为值“起始计数器”的计数值相符 时，根据与寄存器中相同的行中所设置的设定值来执行像素信号的读取。即，在被指定的图 像区域20a和20b之一中，在被指定为值“读取方向”的方向上以被指定为值“起始像素行” 的行为起始点来读取被设置为值“读取行数目”的多个行的像素信号。返回参考图8，继续进行描述。开关SW用来将“块1”的设置和“块2”的设置从一 个改变为另一个。开关SW将连接的目的地由块切换单元315控制。开关SW的切换控制由 块切换单元315根据块选择信号和“读取方法设置信号”来执行。“读取方法设置信号”用来控制切换开关SW的方法。具体地，该信号具有两个值 “并行”和“顺序”。当选择第一模式时，值“并行”被选择，而当选择第二模式时，值“顺序” 被选择。当选择值“并行”时，“块选择信号”起作用。具体地，在V重置信号被输入时“块 选择信号”处于“低”状态的情况中，根据“块1”的设置来对图像区域20 (包括AD伪信号) 执行读取处理。当“块选择信号”处于“高”状态时，根据“块2”的设置来对图像区域20执 行读取处理。另一方面，在选择值“顺序”时，当V重置信号被输入时，首先，“块1，，的设置 被读取，此后，“块2”的设置自动被读取。然后，根据读取的设置来对图像区域20执行读取 处理。在比较器312a中，在“块1”中设置的起始计数器的值(起始_计数器_块1)和 在“块2”中设置的起始计数器的值(起始-计数器_块2)中由开关SW选择的一个值被输 入。此外，在比较器312a中，从主计数器310提供来计数值。S卩，比较器312a将从主计数器310提供来的计数值与被设置为“起始_计数器_ 块1 (或2) ”的计数器值相比较。当从主计数器310提供来的计数值与被设置为“起始_计 数器_块1 (或2) ”的计数器值相符时，比较器312a将表示“真”的信号提供给驱动信号生 成器314，否则，比较器312a将表示“假”的信号提供给驱动信号生成器314。驱动信号生成器314包括能够在向上计数操作和向下计数操作之间执行切换的 计数器。驱动信号生成器314接收从比较器312a提供来的信号、“起始-像素-行_块1 (或 2) ”的设定值、“读取-方向_块1 (或2) ”的设定值以及H重置信号。驱动信号生成器314 在从比较器312a提供来表示“真”的信号的定时处载入在“起始_像素-行_块1 (或2)，， 中设置的值作为初始值。然后，驱动信号生成器314的计数值根据设定值“读取-方向_块 1 (或2) ”在每次输入H重置信号时向上计数或向下计数。计数结果与指定了从其读取像 素信号的行的驱动信号相对应，并且与H重置信号同步地被提供给行译码器/驱动器电路 21a 和 22a。驱动信号生成器314和块切换单元315接收从比较器313a提供来的信号。比较 器313a将被设置为值“读取_行-计数_块1 (或2)，，的行数目与实际从驱动信号生成器 314输出的驱动信号中所指定的行的数目相比较。当实际读取的行数目与被设置为值“读 取-行-计数_块1 (或2) ”的行数目相符时，比较器313a生成用来停止读取的信号，并且 将该信号提供给驱动信号生成器314。注意，当“读取_方法设置信号”的值对应于“顺序” 并且开关SW选择了“块1”时，块切换单元315响应于来自比较器313a的输入使得开关SW 选择“块2”。5.第一和第二模式的详细设置示例
14
第一模式在有效像素被读取之后读取AD伪信号接下来，将参考图10至图14描述第一和第二模式的详细设置示例。图10示出了 用于实现第一模式的设置示例。在第一模式中，上部图像区域20a和下部图像区域20b同时被读取，并且另外，上 部图像区域20a的读取从上至下被执行，而下部图像区域20b的读取从下至上被执行。S卩，如图10的(a)所示，上部图像区域20a中包括的第1行至第1080行的读取以 及下部图像区域20b中包括的第2160行至第1081行的读取被并行地执行。以这种方式实 现了对上部图像区域20a和下部图像区域20b这两者的并行读取。此外，在有效像素被读取之后，读取由ADC 26a生成的AD伪信号。这些操作是通过由驱动信号生成器314生成指定要读取的行的驱动信号并且根 据该驱动信号读取像素信号来实现的。行“上部AD和块1”包括用于实现当在用作图像区域20的上部区块的上部图像 区域20a中选择“块1”时执行的操作的设置，并且“0”被设置为列“起始计数器”。如图10 的(b)所示，当从主计数器310提供来的计数值对应于“0”并且由(C)表示的V重置信号 被输入时，块选择信号处于“低”状态，如由(D)所表示的。然后，在图10的(c)中的行“上 部AD和块1”中设置的值被提供给与上部图像区域20a相对应的驱动信号生成器314 (参 考图8)。在列“起始像素行”中，设置了值“l/wir^start 1”。这里“/”用作表示“或”的符 号，并且表示“1”或“win_Start 1”被设置为设定值。注意，“Win_Start 1”表示在“窗口 读取”操作被执行时选择的设定值，在“窗口读取”操作中，从任意行而非图像的顶部开始读 取。从“1”至“1079”中选择的任意值被设置为值“wirustart 1”。在列“读取行数目”中，设置了 “1080/Win_Width”。注意，"win_width"也表示在 “窗口读取”操作被执行时设置的、指定要读取的行的数目的设定值，并且从“1”至“1080” 中选择的任意值被设置。在列“读取方向”中，设置了值“向上”。行“向上AD和块2”包括用于实现在“块2”被选择时执行的操作的设置。在列“起 始计数器”中，设置了值“0”。在列“起始_像素_行”中，设置了值“2126”。即，在有效像素的像素信号的读取 将要终止的第2160行之后的第2161行被指定为开始读取处理的行。在本实施例的图像摄 取元件2(参考图1)中，当该行(第2161行或后续行)被指定时，仅由ADC 26a执行A/D转 换而不读取像素。该操作被执行以使得获取与行相对应的ADC 26a中包括的AD转换器的 特性的变化。以这种方式生成的信号称为“AD伪信号”。然后，根据AD伪信号，CCU 10 (参 考图1)校正与ADC 26a的行相对应的AD转换器的变化(其在画面中表现为条纹)。下面， 将这种校正称为“条纹校正”。注意，有效像素区块以外的区块中的AD伪信号可被读取。因 此，当在(E)和(F)的“起始计数器”中设置任意值时，可在所希望的定时处执行AD伪信号 的读取。在列“读取行数目”中，设置了值“1至1080”。实际上，“1至1080”中的值(数 目)之一被设置。该值越大，被读取AD伪信号的行的数目越大。另一方面，该值越小，被读 取AD伪信号的行的数目越小。当被读取AD伪信号的行的数目增大时，利用较大数目的AD伪信号来执行噪声消除。因此，CCU 10 (参考图1)利用与多个行相对应的AD伪信号的同步相加平均值来执行 抑制由ADC 26a或26b的操作引起的随机噪声的处理，即条纹校正。然而，如果将从其读取 AD伪信号的行的数目增大，则存在的问题在于功耗增大并且处理时间增加。
因此，在AD伪信号将被读取时使用的列“读取行数目”中，根据要被校正的有效像 素中所包括的噪声量来设置适当的值。在行“上部AD和块2”的列“读取方向”中，设置了值“向上”。在行“下部AD和块1”的列“起始计数器”中，设置了值“0”。此外，在列“起始像 素行”中，设置了值“ 2160/Win_Start2 ”。这里，值“Win_Start2，，是在“窗口读取，，操作被 执行时设置的，并且设置了从“ 1”至“ 1079”中选出的任意值。在列“读取行数目”中，设置 了值“ 1080/Win_Width”。值“ 1080/Win_Width”也是在“窗口读取”操作被执行时设置的、 用于指定要读取的行的数目的设定值。在列“读取方向”中，设置了值“向下”。在行“下部AD和块2 ”和列“起始计数器”中，设置了值“ 0 ”。此外，在列“起始像 素行”中，设置了值“ 2161 ”，并且在列“读取行数目”中，设置了从“ 1”至“ 1080 ”中选出的 任意值(数目)。此外，在列“读取方向”中，设置了值“向上”。利用这种设置，当比8P大的值被设置为FPS时，首先，值“并行”被选为“读取方法 设置信号”以实现“第一模式”的操作。然后，V重置信号被输入。此时，当“块选择信号”处 于“低”状态时，读取“块1，，的设置。主计数器310的V重置信号、块选择信号和计数值之间的关系在图10的(b)中示 出。根据图10的(b)，每当V重置信号被提供时，块选择信号的值在“高”和“低”之间切换。 如上所述，块选择信号在旋转式快门3完成对图像区域20的遮光时被设为“低”状态，并且 在图像区域20完全曝光时被设为“高”状态。S卩，当块选择信号处于“高”状态时，图像区域20处于曝光状态，而当块选择信号 处于“低”状态时，图像区域20处于遮光状态。此外，根据图10的(b)，每当V重置信号被 提供时，主计数器310的计数值被重置为“0”。以这种方式，首先，在上部图像区域20a中，在从主计数器310(参考图8)输入的 计数器值与列“起始计数器”中指定的“0”相对应的定时处，读取在列“起始像素行”中指 定的第一行中的像素信号。然后，对后续的1080行执行像素信号的读取。此时，在列“读取 方向”中设置了值“向上”作为读取方向，并且因此，在行号变大(在画面中从上至下)的方 向上执行读取。与该操作并行地，在下部图像区域20b中，在从主计数器310(参考图8)输入的计 数器值对应于“0”的定时处读取在列“起始像素行”中指定的第2161行中的像素信号。然 后，对在列“读取行数目”中确定的后续的1080行执行像素信号的读取。此时，作为读取方 向，在列“读取方向”中设置了值“向下”，因此，在行号变小的方向上(在画面中从下至上) 执行读取。如上所述，由于根据图10的(c)所示的设定值来对上部图像区域20a和下部图像 区域20b并行地执行读取处理，因此，像素信号高速地(以两倍速度)被读取。当下一 V重置信号被输入并且因此主计数器310的计数值被重置为“0”时，并且 当“块选择信号”处于“高”状态时，仅“块2”的设置被读取。因此，在上部图像区域20a中，在从主计数器310输入的计数器值与列“起始计数器”中指定的“0”相对应的定时处，在列“起始像素行”中指定的第2161行中的AD伪信号 被读取。然后，对与列“读取行数目”中指定的值相对应的多行执行AD伪信号的读取。由 于在列“读取方向”中值“向上”被设置为读取方向，因此在行号变大的方向上(在画面中 从上至下)执行读取。此时，由于已作出用于在第2161行之后连续读取AD伪信号的设定， 因此，与所希望的行数目相对应的AD伪信号可被读取。与该操作并行地，在下部图像区域20b中，在从主计数器310输入的计数器值对应 于“0”的定时处，读取在列“起始像素行”中指定的第2161行中的像素信号。然后，对列“读 取行数目”中指定的多行执行像素信号的读取。此时，在列“读取方向”中值“向上”被设置 为读取方向，因此，在行号变大的方向上(在画面中从上至下)执行读取。由于已作出用于 在第2161行之后连续读取AD伪信号的设定，因此，与所希望的行数目相对应的AD伪信号 可被读取。CXU 10 (参见图1)包括的信号处理器对如上所述那样读取的所希望数目的AD伪 信号执行同步相加平均。然后，获取通过同步相加平均获得的值与有效像素之间的差异，从 而去除固定样式噪声。第二模式在有效像素被读取之后读取AD伪信号现在参考图11至14，描述用于实现第二模式的设置示例及其操作。图11示出了 在有效像素被读取之后执行AD伪信号的读取的情况的示例。在第二模式中，在上部图像区域20a的读取终止之后执行下部图像区域20b的读 取。这里，图像区域20a和20b从上至下被读取。具体地，如图11的(a)所示，首先，上部图像区域20a中的第1行至第1080行经 历读取处理，然后，下部图像区域20b中的第1081行至第2160行经历读取处理。这些读取 处理是通过执行“块1”中的有效像素的读取设置和“块2”中的AD伪信号的读取设置并且 将值“顺序”选作“读取方法设置信号”来实现的。此外，该操作是通过由图8所示的驱动信号生成器314生成用于指定要读取的行 的驱动信号并且根据该驱动信号读取像素信号来实现的。注意，当选择第二模式并且FPS的值被设为8P或更小时，旋转式快门3不被驱动， 并且因此，快门控制器5 (参考图1)不提供用于驱动旋转式快门3的信号。因此，不输出用 于在提供V重置信号时判定曝光状态或遮光状态的块选择信号。因此，仅当V重置信号被 输入时主计数器310的计数值被重置为“0”。在图11的行“上部AD和块1(c)”的列“起始计数器”中，设置了值“0”，并且在列 “起始像素行”中，设置了值“1/Vin_startl”。此外，在列“读取行数目”中，设置了值“1080/ win_widthl”，并且在列“读取方向”中，设置了值“向上”。已描述过值“wirustartl，，和 "win_widthl",因此省略对其的描述。在行“上部AD/块2”的列“起始计数器”中，设置了值“1080/Win_Widthl+l”。艮口， 在上部图像区域20a中的有效像素的读取结束的定时处执行行“上部AD/块2”中设置的内 容，并且主计数器310的值被递增。在列“起始像素行”中，设置了值“2161”。当该行被指定时，ADC26a开始生成AD
伪信号。在列“行数目”中，设置了从“1”至“1080”中选出的任意值(数目)，并且在列“读取方向”中，设置了值“向上”。在行“下部AD/块1”、列“起始计数器”中，设置了值“1080/Win_Widthl+l”。即， 在上部图像区域20a中的有效像素的读取在第1080(win_widthl)行中结束的定时处，执行 行“下部AD/块1 ”中设置的内容，并且主计数器310的值对应于值“ 1081 (win_widthl+l) ”。在列“起始像素行”中，设置了值“1081”，并且在列“读取行数目”中，设置了值 “ 1080/win_width2”。此外，在列“读取方向”中，设置了值“向上”。在行“下部AD/块2”、列“起始计数器”中，设置了值“2160”。即，在下部图像区域 20b中的第2060行中的有效像素的读取结束之后当主计数器310的计数值对应于“2161” 时，执行行“下部AD/块2 ”中设置的内容。在列“起始像素行”中，设置了值“2161”，并且在列“读取行数目”中，设置了从“1” 至“1080”中选出的任意值(数目)。此外，在列“读取方向”中，设置了值“向上”。因此，在上部图像区域20a中，在从主计数器310输入的计数器值与在列“起始计 数器”中指定的“0”相对应时，读取在列“起始像素行”中指定的第一行中的像素信号。然 后，对后续行执行像素信号的读取，直到抵达在列“读取行数目”中指定的第1080行为止。 由于在列“读取方向”中值“向上”被设为读取方向，因此在行号增大的方向上(在画面中 从上至下)执行读取。当上部图像区域20a中的像素信号的读取被执行到第1080(/Win_Widthl)行时， 由于“读取设置方法”的值对应于“顺序”，因此开关SW根据从比较器313a(参考图8)获得 的比较结果来选择“块2”。从主计数器310输出的计数值为“1081(win_widthl+l)”。即， 该值与在行“上部AD和块2”、列“起始计数器”中设定的值以及在行“下部AD和块1”、列 “起始计数器”中设定的值相符。因此，从行“上部AD和块2”、列“起始计数器”中设定的行(2161)开始，读取在列 “读取行数目”中所设定的多行中包括的多个AD伪信号。这里，根据值“向上”的设定，在行 号变大的方向上(在画面中从上至下)执行读取。此外，从行“下部AD和块1”、列“起始像素行”中所设定的行(1081)起，读取针对 “1080(/win_width2)”(其值在列“读取行数目”中被设置)个行的像素信号。这里，根据 值“向上”的设定，在行号变大的方向上(在画面中从上至下)执行读取。在下部图像区域20b中，即使在从第1081(/win_width2+l)行开始读取“1080(/ win_width2) ”个行的像素信号之后，计数也持续被执行，并且主计数器310的计数值到达 “2160”。即，该计数值与在行“下部AD和块2”、列“起始计数器”中所设定的值相符。因此， 从行“下部AD和块2”、列“起始像素行”中所设定的第2161行起，读取针对列“读取行数目，， 中所设定的预定数目个行的AD伪信号。这里，根据值“向上”的设定，在行号变大的方向上 (在画面中从上至下)执行读取。如上所述，由于根据图11的(c)所示的设定值先对上部图像区域20a执行读取、 然后对下部图像区域20b执行读取，因此，减少了所出现的滚动失真，如图16所示。第二模式在AD伪信号被读取之后读取有效像素注意，在图10和图11中，将在有效像素的读取结束之后执行AD伪信号的读取的 情况作为示例。然而，还可在读取有效像素之前执行AD伪信号的读取。图12示出了用于在第二模式中在有效像素的读取被执行之前执行的AD伪信号的读取的设置。这种读取处理是通过执行用于读取“块1”中的AD伪信号的设置以及用于读 取“块2”中的像素信号的设置来实现的。具体地，在行“上部AD和块1 ”、列“起始像素行”中设置了要从其开始读取AD伪信 号的行号(“2161”)，并且在列“读取行数目”中设置了要从其读取AD伪信号的行的数目。 列“起始计数器”的值被设为“0”。然后，值“从其读取AD伪信号的行的数目+1”被设置在 行“上部AD和块2”、列“起始计数器”中。然后，值“1 (/wirustartl) ”被设置在行“上部AD 和块2”、列“起始像素行”中，并且值“ 1080 (/win_widthl)，，被设置在列“读取行数目”中。通过这些设置，在主计数器310的计数值对应于“0”的定时处从列“起始像素行” 中所指定的行开始，读取在列“读取行数目，，中所指定的多行的AD伪信号。此后，当主计数 器310的计数值与值“从其读取AD伪信号的行+1”相符时，从上部图像区域20a的第一行 (/win_startl)开始，读取1080 (/win_widthl)个行的像素信号。对行“下部AD和块1”和“下部AD和块2”执行类似设置，并且类似地执行下部图 像区域20b中的读取。注意，当与行“下部AD和块1”、列“起始计数器”相对应的设定值类似地被设置为 与行“上部AD和块1”、列“起始像素行”的值(0)相同时，从上部图像区域20a读取AD伪 信号的定时与从下部图像区域20b读取AD伪信号的定时相符。注意，已在假设V重置信号以恒定间隔被输入的情况下进行了描述。然而，即使当 V重置信号的输入间隔更小时，通过控制寄存器的设定值也可获得相同的优点。V重置信号的提供间隔最小的情况的示例图13的(a)示出了这样的情况的示例其中，在对下部图像区域20b执行有效像 素的读取之后立即执行对上部图像区域20a的有效像素的读取。在此情况中，在对下部图 像区域20b执行的对第2160行的像素信号的读取结束之后立即提供V重置信号。因此， 如图13的(b)所示，在主计数器310的计数值向上计数到“2160”之后立即将该值重置为 “0”。因此，如图13的(c)所示，通过将行“下部AD和块2”、列“起始计数器”中的值设 置为“0”，在下部图像区域20b中的第2160行的像素信号被读取之后立即开始读取AD伪信号。V重置信号的提供间隔稍微更长的情况的示例图14的(a)和(b)示出了 V重置信号的输入间隔稍微更长的情况的示例，S卩，在 下部图像区域20b中的有效像素的读取结束之后并且在上部图像区域20a中的有效像素的 读取开始之前的时间间隔稍微更长的情况的示例。在此情况中，即使在下部图像区域20b中的第2160行的像素信号的读取结束之 后，主计数器310继续向上计数的操作。因此，例如值“2160”被设置到与行“下部AD和块 2”、列“起始计数器”相对应的部分，此后，在下部图像区域20b中的第2160行的像素信号 结束之后立即开始读取AD伪信号。实施例的优点根据前面的实施例，像素信号被高速读取的第一模式和像素信号被低速读取但滚 动失真得到抑制的第二模式根据FPS的设定值被从一个切换为另一个。即，选择性地使用 具有不同优点的两个模式中的一个。
具体地，在大于8P的值被设为FPS时选择第一模式，并且通过划分获得的图像区 域20a中的读取与通过划分获得的图像区域20b中的读取并行地执行。因此，像素信号被 高速地读取。此外，当选择第一模式时，图像区域20的曝光定时由旋转式快门3控制。因 此，滚动失真得到抑制。另一方面，当等于或小于8P的值被设为FPS时选择第二模式，并且旋转式快门3 的驱动被停止。因此，由于旋转式快门3的操作而生成的滚动失真得到抑制。此外，当选择 第二模式时，图像区域20中所包括的像素信号在从有效像素区块的第一行起至最后一行 的正常方向上被读取。因此，滚动失真的生成适度。此外，根据前面的实施例，执行了利用AD伪信号去除固定样式噪声的处理。因此， 即使包括在列ADC中的ADC间的变化较大时，也可获得适当的图像。此外，根据前面的实施例，由于要从其读取AD伪信号的行的数目以及AD伪信号被 读取的定时可任意地设置作为寄存器的设定值。因此，可以执行适合于情形的校正。例如， 在图13所示的不能充分确保用于读取AD伪信号的时间段的示例中，通过减少从其读取AD 伪信号的行的数目实现了高速处理。此外，在图11所示的充分确保了用于读取AD伪信号 的时间段的示例中，从其读取AD伪信号的行的数目被增加到例如4000行。通过此处理，在 由ADC 26a或26b引起的随机噪声得到抑制的状态中执行了减少固定样式噪声的处理。6.修改注意，在前面的实施例中，处理是在AD伪信号的电平被固定的假设下来执行的。 然而，本发明不限于此。例如，通过使用具有不同电平的多种类型的AD伪信号，可以对更具 体的电平执行固定样式噪声校正。此外，在前面的实施例中，描述了利用AD伪信号减少固定样式噪声的示例。然而， 本发明不限于此。例如，可以利用光暗信号来执行类似处理。光暗信号具有与有效像素基 本相同的配置。因此，如果需要优先提高黑电平校正的精确度，则优选地使用光暗信号。此外，在前面的实施例中，描述了图像区域20被划分为上部区块和下部区块的示 例。然而，图像区域20还可被划分为左部区块和右部区块。替代地，如图15所示，图像区 域20可被划分为四个区块。图15是图示出图像区域20被划分为在垂直方向上排列的四 个区块(图像区域20a.20b.20c和20d)的情况的示图。当采用这种配置时，在第一模式中，使图像区域20a和20b经历从上至下的读取处 理，并且使图像区域20c和20d经历从画面的下部至上部的读取处理。在此情况中，图像区 域20a和20b的读取与图像区域20c和20d的读取并行地执行。此外，在第二模式中，在图像区域20a和20b经历从画面的上部至下部的读取之 后，图像区域20c和20d也经历从上至下的读取。替代地，不在水平或垂直方向上划分图像区域20，可倾斜地划分图像区域20。本申请包含与2009年7月23日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2009-172384中公开的内容有关的主题，该申请的全部内容通过引用结合于此。本领域的技术人员应当明白，可以根据设计要求和其它因素进行各种修改、组合、 子组合和变更，只要它们在权利要求或其等同物的范围之内。
20
权利要求
一种图像摄取装置，包括像素单元，该像素单元通过对经由镜头输入的对象的图像光执行光电转换来生成像素信号并且被划分为至少两个区块；图像摄取元件控制器，该图像摄取元件控制器对从所述像素单元读取所述像素信号的起始进行控制；驱动控制器，所述驱动控制器被布置为与所述像素单元中的经划分的各区块相对应，并且控制从区块读取像素信号；存储单元，该存储单元存储从像素输出的一个画面的像素信号；定时控制器，该定时控制器根据输入帧率的设定值来控制从所述存储单元读取像素信号的定时；以及定时生成器，该定时生成器在帧率大于预定阈值时，生成用来在时间上并行地执行从所述像素单元的区块中的一个区块读取像素信号和从所述区块中的另一个区块读取像素信号的驱动信号，并且在所述帧率等于或小于所述预定阈值时，生成用来在时间上串行地执行从所述像素单元的区块中的一个区块读取像素信号和从所述区块中的另一个区块读取像素信号的驱动信号，并且所述定时生成器将所生成的驱动信号提供给所述驱动控制器。
2.根据权利要求1所述的图像摄取装置，其中，所述定时生成器利用当所述帧率等于或小于所述预定阈值时生成的驱动信号来 执行指令，以使得就物理布置而言，从所述区块中的一个区块读取像素信号的方向和从所 述区块中的另一个区块读取像素信号的方向彼此相同。
3.根据权利要求2所述的图像摄取装置，其中，所述定时生成器利用当所述帧率大于所述预定阈值时生成的驱动信号来执行指 令，以使得从所述区块中的一个区块读取像素信号的方向和从所述区块中的另一个区块读 取像素信号的方向彼此不同。
4.根据权利要求3所述的图像摄取装置，还包括机械快门，该机械快门包括阻止入射光透过到所述像素单元的遮光部分以及允许入射 光透过到所述像素单元的透过部分；以及快门控制器，该快门控制器在所述快门的遮光部分位于所述像素单元前面时，使得所 述图像摄取元件控制器开始从所述像素单元读取像素信号，其中，当所述帧率等于或小于所述预定阈值时，停止由所述快门控制器执行的对所述 机械快门的控制。
5.根据权利要求4所述的图像摄取装置，还包括快门位置检测器，该快门位置检测器检测所述快门的旋转位置， 其中，具有圆盘形状的所述机械快门由马达驱动以旋转，并且 所述快门控制器根据与由所述快门位置检测器检测到的快门的旋转位置有关的信息 来判断所述遮光部分是否位于所述图像摄取元件的前面。
6.根据权利要求5所述的图像摄取装置，还包括模/数转换器，所述模/数转换器被布置为与被划分为各区块的所述像素单元中所包 括的各像素列相对应，将在所述像素单元中生成的像素信号转换为数字信号，并且生成不包括像素信号的伪信号；以及信号处理器，该信号处理器通过计算所述伪信号的同步相加平均值并获取所述同步相 加平均值与所述像素信号之间的差异来去除固定噪声样式，其中，所述定时生成器在像素信号不被读取的时间段中从所述伪信号中读取来自由用 户指定的多行的伪信号。
7.根据权利要求6所述的图像摄取装置， 其中，所述定时生成器包括计数器，该计数器具有当输入垂直重置信号时被清零并且每当输入水平重置信号时被 递增1的值，存储单元，该存储单元存储用于读取有效像素的操作的第一设置以及用于读取所述伪 信号的操作的第二设置，驱动信号生成器，该驱动信号生成器在所述第一设置或所述第二设置的设置中所设定 的起始计数器的值与所述计数器的计数值相符时，根据所述第一设置或所述第二设置来生 成用于指定读取像素信号的行的驱动信号，以及切换单元，该切换单元通过根据指示在时间上并行读取或在时间上串行读取的读取方 法设置信号来选择被设置为所述第一设置和所述第二设置的值中的一个值，从而将指示选 择所述第一设置或所述第二设置的设置选择信号以及被划分的所述像素单元的各区块的 像素信号输出给所述驱动信号生成器。
8.根据权利要求7所述的图像摄取装置，其中，所述第一设置和所述第二设置各自包括指定开始读取所述像素信号或所述伪信 号的行的起始行设置、指定所述像素信号或所述伪信号的读取方向的读取方向设置、以及 从读取起始行开始被读取的行的数目的设置。
9.根据权利要求8所述的图像摄取装置，其中，所述像素单元包括图像传感器，该图像传感器采用对图像区域中的一个画面执 行的、用于将曝光定时从一个偏移到另一个的方法。
10.一种图像摄取方法，包括以下步骤控制对从被划分为至少两个区块的像素单元生成的像素信号的读取，所述像素信号是 通过对经由镜头输入的对象的图像光执行光电转换生成的； 存储从像素输出的一个画面的像素信号；根据输入帧率的设定值来控制读取所存储的像素信号的定时；以及 执行控制，以使得当帧率大于预定阈值时，从所述像素单元的区块中的一个区块读取 像素信号和从所述区块中的另一个区块读取像素信号在时间上并行地执行，并且在所述帧 率等于或小于所述预定阈值时，从所述像素单元的区块中的一个区块读取像素信号和从所 述区块中的另一个区块读取像素信号在时间上串行地执行。
全文摘要
本发明公开了图像摄取装置和图像摄取方法。一种图像摄取装置包括被划分为至少两个区域的像素单元，其生成像素信号；驱动控制器，其控制从区块读取像素信号；存储单元，其存储一个画面的像素信号；定时控制器，其根据输入帧率的设定值来控制从存储单元读取像素信号的定时；以及定时生成器，该定时生成器在帧率大于预定阈值时，生成用于在时间上并行地执行区块中的像素信号的读取处理的驱动信号，并且在帧率等于或小于预定阈值时，生成用于在时间上串行地执行从区块读取像素信号的处理，并且定时生成器将所生成的驱动信号提供给驱动控制器。
文档编号H04N5/335GK101964879SQ20101023220
公开日2011年2月2日 申请日期2010年7月16日 优先权日2009年7月23日
发明者天野良介 申请人:索尼公司