摄像设备和摄像设备的控制方法

摄像设备和摄像设备的控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种摄像设备和摄像设备的控制方法。使用具有相互不同的斜率的多个参考信号来将具有多个不同的输出电平的模拟信号转换成数字信号，并且基于数字信号来计算多个不同斜率的比以及偏移量。然后，以帧为单位，基于斜率的比和偏移量来计算用于对通过针对从图像传感器的像素部输出的模拟信号执行模数转换所获得的数字信号进行校正的校正系数。该校正系数包括斜率的比和偏移校正值，并且该偏移校正值是通过执行用于使用循环系数来对偏移量和在先前帧中计算出的偏移校正值进行加权相加的滤波处理所获得的。
【专利说明】
摄像设备和摄像设备的控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及摄像设备和摄像设备的控制方法，尤其涉及用于将从图像传感器读出的模拟信号转换成数字信号的摄像设备及其控制方法。
【背景技术】
[0002]传统上，被称为存在I，920个水平像素和I，080个垂直像素的“高清晰度”的电视标准已普遍使用。然而，近年来继续向被称为存在3 ,840个水平像素和2，160个垂直像素的“4K2K”的电视标准转变。将来预期进一步向被称为存在7，680个水平像素和4，320个垂直像素的“8K4K” ( “超高清晰度”)的下一代电视标准转变。随着像素的数量增加，帧频也继续增加。
[0003]向这些电视标准的转变已使得在用于拍摄电视所用的视频的摄像设备中针对更多像素和更高帧频的要求增加，并且关于满足这种要求，增加图像传感器读出这种视频的速度成为问题。为了增加读出速度，绝对有必要增加图像传感器中所设置的AD转换器的处理速度，并且关于增加AD转换器的速度，提出了各种技术。
[0004]除增加读出速度外，为了改善S/N比并扩大动态范围，针对色调精度的提高的要求也高。因而，在不会增大电路规模并且不会延长处理时间等的情况下提高色调精度，这是关于将来提高图像质量的重要问题。
[0005]为了应对这种问题，日本特开2012-080252公开了具有以下结构的摄像设备。使用不同的AD(模数)转换器电路来对使用图像传感器内的列放大器电路的、通过以第一增益放大像素信号所获得的第一像素信号和通过以比第一增益大的第二增益放大像素信号所获得的第二像素信号进行AD转换。然后，根据像素信号的电平来选择性地输出AD转换后的第一像素信号和第二像素信号其中之一。采用这种结构使得可以扩大动态范围并改善S/N比。
[0006]此外，日本特开2012-080252提出了如下的技术，其中该技术用于使选择性地读出的第一像素信号和第二像素信号电平移位至相同的增益电平，检测增益误差或偏移误差，并且基于所检测到的值来校正像素信号。通过执行这种处理，可以减少在将选择性地读出的第一像素信号和第二像素信号合成为单个图像时产生的信号电平级差(gap)。
[0007]然而，日本特开2012-080252没有考虑使用检测值所计算出的校正值的变化(波动)以及用于计算增益误差和偏移误差的检测值随时间的经过的变化(波动)。急剧的温度变化、图像传感器的驱动方法的切换、供给至列放大器的电源中的噪声、互连线中的噪声和外部噪声(例如，在马达驱动期间所产生的磁噪声的跳跃)等是校正值和检测值中的波动的主要原因。如果在由于这些原因因而校正值发生波动的状态下、如日本特开2012-080252所公开的将第一像素信号和第二像素信号合成为单个图像，则信号电平级差将变得可见。如果在检测值发生了波动的状态下计算增益误差和偏移误差、使用这些计算值来校正有效像素的像素信号、并且如日本特开2012-080252所公开的将第一像素信号和第二像素信号合成为单个图像，则信号电平级差也将变得可见。
[0008]例如，在以帧为单位计算校正值并且进行更新的校正方法的情况下，如果具有信号电平级差的帧和不具有信号电平级差的帧这两者都存在，则将产生从视觉上不自然的视频。
[0009]另一方面，在用于针对通过对单个帧的图像进行分割所获得的各个区域计算个体校正值并且使用这些校正值来进行校正的方法的情况下，针对各区域将存在具有级差的区域和不具有级差的区域，这样再次产生从视觉上不自然的图像。同样，在针对通过对单个帧的图像进行分割所获得的各个区域获得个体检测值、然后使用根据该检测值所计算出的校正值来校正各区域的情况下，针对各区域将存在具有级差的区域和不具有级差的区域，这样产生从视觉上不自然的图像。该情形在被摄体对比度低且亮度电平逐渐改变的视频中特别明显。

【发明内容】

[0010]本发明是考虑到上述情形而作出的，并且防止帧之间的或者图像内的区域之间的诸如出现信号电平级差、级差电平改变等的不自然视频。
[0011 ]根据本发明，提供一种摄像设备，包括:模数转换单元，用于使用具有相互不同的斜率的多个参考信号来将模拟信号转换成数字信号；电压供给单元，用于向所述模数转换单元供给具有预定的多个不同的输出电平的模拟信号；以及计算单元，用于基于通过使用所述多个参考信号对具有所述多个不同的输出电平的模拟信号进行转换所获得的多个数字信号来计算多个不同的斜率的比和偏移量，并且以帧为单位，基于所述斜率的比和所述偏移量来计算用于对通过所述模数转换单元针对从图像传感器的像素部输出的模拟信号进行转换所获得的数字信号进行校正的校正系数，其中，所述校正系数包括所述斜率的比和偏移校正值，并且所述偏移校正值是通过执行用于使用循环系数来对所述偏移量和先前帧中计算出的偏移校正值进行加权相加的滤波处理所获得的。
[0012]此外，根据本发明，提供一种摄像设备的控制方法，所述控制方法包括以下步骤:向模数转换单元供给具有预定的多个不同的输出电平的模拟信号;使用具有相互不同的斜率的多个参考信号来将具有所述多个不同的输出电平的模拟信号转换成多个数字信号;基于所述多个数字信号来计算多个不同的斜率的比和偏移量；以及计算步骤，用于以帧为单位，基于所述斜率的比和所述偏移量来计算用于对通过针对从图像传感器的像素部输出的模拟信号执行模数转换所获得的数字信号进行校正的校正系数，其中，所述校正系数包括所述斜率的比和偏移校正值，并且所述偏移校正值是通过执行用于使用循环系数来对所述偏移量和先前帧中计算出的偏移校正值进行加权相加的滤波处理所获得的。
[0013]此外，根据本发明，提供一种摄像设备，包括:模数转换单元，用于使用具有相互不同的斜率的多个参考信号来将模拟信号转换成数字信号；电压供给单元，用于向所述模数转换单元供给具有预定的多个不同的输出电平的模拟信号；以及计算单元，用于对通过使用所述多个参考信号对具有所述多个不同的输出电平的模拟信号进行转换所获得的检测值执行滤波处理，并且以帧为单位，基于所述滤波处理后的检测值来计算用于对通过所述模数转换单元针对从图像传感器的像素部输出的模拟信号进行转换所获得的数字信号进行校正的校正系数，其中，所述滤波处理是用于使用循环系数对所述滤波处理前的检测值和先前帧中的所述滤波处理后的检测值进行加权相加的处理。
[0014]此外，根据本发明，提供一种摄像设备的控制方法，所述控制方法包括以下步骤:向模数转换单元供给具有预定的多个不同的输出电平的模拟信号;使用具有相互不同的斜率的多个参考信号来将具有所述多个不同的输出电平的模拟信号转换成多个数字信号;对通过使用所述多个参考信号对具有所述多个不同的输出电平的模拟信号进行转换所获得的检测值执行滤波处理；以及计算步骤，用于以帧为单位，基于所述滤波处理后的检测值来计算用于对通过针对从图像传感器的像素部输出的模拟信号执行模数转换所获得的数字信号进行校正的校正系数，其中，所述滤波处理是用于使用循环系数对所述滤波处理前的检测值和先前帧中的所述滤波处理后的检测值进行加权相加的处理。
[0015]通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
【附图说明】
[0016]包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并和说明书一起用来解释本发明的原理。
[0017]图1是示出根据本发明实施例的摄像设备中所使用的图像传感器的整体结构的框图；
[0018]图2A和2B是示出图像传感器的列放大器组的整体结构和操作定时的图。
[0019]图3是示出根据实施例的AD转换操作的时序图；
[0020]图4A和4B是示出在根据信号电平而使用斜率不同的斜坡信号的情况下、输出电平和AD转换结果之间的关系的图；
[0021]图5是示出根据实施例的图像传感器的像素部的结构的示例的图；
[0022]图6A是根据实施例的、针对虚拟像素读出时间段中的使用第一斜坡信号VRAMP(平缓斜率)来对固定电压Vl进行AD转换的情况的时序图；
[0023]图6B是根据实施例的、针对虚拟像素读出时间段中的使用第二斜坡信号VRAMP(陡峭斜率)来对固定电压Vl进行AD转换的情况的时序图；
[0024]图6C是根据实施例的、针对虚拟像素读出时间段中的使用第一斜坡信号VRAMP(平缓斜率)来对固定电压V2进行AD转换的情况的时序图；
[0025]图6D是根据实施例的、针对虚拟像素读出时间段中的使用第二斜坡信号VRAMP(陡峭斜率)来对固定电压V2进行AD转换的情况的时序图；
[0026]图7是示出第一实施例中的、在产生噪声时偏移校正值β的波动的示例的图；
[0027]图8Α和SB是用于说明根据第一实施例的、在外部噪声正发生时所执行的偏移校正值滤波处理的图；
[0028]图9Α和9Β是用于说明根据第一实施例的、在电源接通时以及在对图像传感器驱动方法进行切换时的循环系数设置值的图；
[0029]图10是示出根据实施例的相对于温度变化的循环系数设置值的图；
[0030]图1lA和IlB是示出根据实施例的与单个帧相对应的图像中的亮度分布的示例的图；
[0031]图12Α和12Β是示出根据实施例的、在根据对比度确定循环系数的情况下的加权系数和循环系数的图；
[0032]图13是示出根据实施例的、在根据帧频确定循环系数的情况下的循环系数的图；
[0033]图14Α和14Β是不出根据第一实施例的、在根据偏移校正值的稳定程度改变循环系数的情况下的循环系数设置值的图；
[0034]图15是示出根据实施例的、在根据被摄体的运动量改变循环系数的情况下的循环系数的图；
[0035]图16是示出根据实施例的、在根据颜色滤波器的颜色改变循环系数的情况下的循环系数的图；
[0036]图17是示出根据实施例的、在根据列放大器的增益切换改变基准信号电平的情况下的循环系数的图；
[0037]图18是示出根据本发明的、针对图像传感器中的各个区域计算偏移校正值或检测值的情况的说明图；
[0038]图19是示出根据第三实施例的检测值VlH的波动的示例的图；
[0039]图20A和20B是用于说明根据第三实施例的、在外部噪声正发生时所执行的检测值VlH滤波处理的图；
[0040]图21A和21B是用于说明根据第三实施例的、在电源接通时以及在对图像传感器驱动方法进行切换时的循环系数设置值的图；以及
[0041]图22A和22B是示出根据第三实施例的、在根据检测值的稳定程度来确定循环系数的情况下的循环系数设置值的图。
【具体实施方式】
[0042]将参考附图来详细说明本发明的典型实施例。
[0043]第一实施例
[0044]图1是示出根据本发明第一实施例的摄像设备中所使用的图像传感器I的结构的框图，并且示出图像传感器I和作为图像传感器I所获得的图像数据的输出目的地的图像处理部2。根据第一实施例的图像传感器I是设置有并行型AD转换器的CMOS图像传感器。图像处理部2对图像传感器I所输出的图像数据执行诸如白平衡处理和伽玛处理等的显影处理，并且最终将该数据记录到记录介质中。图像处理部2包括CPU，并且该CPU根据摄像设备的操作模式(例如，经由串行通信)与图像传感器I进行通信并且控制图像传感器I。
[0045]在图像传感器I中，定时控制单元100通过向图像传感器I的各块供给操作时钟信号和定时信号来控制各块的操作。
[0046]像素部110包括二维配置的多个像素，并且将通过各像素的光电转换元件根据入射光量执行光电转换所获得的电荷转换成电压并且输出。各像素设置有颜色滤波器和微透镜。通常使用利用已知为包括R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的RGB原色滤波器的拜尔阵列循环结构作为颜色滤波器，但颜色滤波器不必局限于此。
[0047]垂直扫描电路120执行用于在单个帧时间段内顺次读出从像素部110中的像素获得的像素信号的定时控制。该读出通常是从帧的最顶行起向下方的行移动来以行为单位顺次执行的。
[0048]列放大器组130包括各个列中所设置的多个列放大器，并且用于以电气方式放大从像素部110读出的像素信号。通过使用列放大器组130放大像素信号来改善后级的斜坡电路140和列模数转换器组(列ADC组)150等产生噪声的S/N比。然而，在斜坡电路140和列ADC组150等所产生的噪声相对于像素部110所产生的噪声十分低的电路结构中，列放大器组130不是绝对必需的。
[0049]固定电压电路400将固定电压供给至使像素部110和列放大器组130相连接的信号线。尽管在第一实施例中使用固定电压电路400，但还可以使用可被应用作为用于以给定的恒定电压对信号进行限幅的限幅电路等的电路。
[0050]斜坡电路140是用于生成在时间方向上具有恒定斜率的斜坡形状的电压信号(斜坡信号)的信号生成器。列ADC组150在各列中具有包括比较单元151和计数器/锁存器电路152的列ADC。比较单元151将列放大器组130进行放大后的像素信号(模拟信号)与来自斜坡电路140的斜坡信号进行比较，并且输出表示这些信号之间的大小关系的信号。然后，通过计数器/锁存器电路152根据来自比较单元151的信号对计数器值进行锁存来执行模数转换。后面将给出比较单元151和计数器/锁存器电路152所执行的操作的详情。计数器/锁存器电路152所保持的一行的数字图像数据是由水平传送电路160从该行的端部起按顺序依次读出的。
[0051]将水平传送电路160所读出的图像数据输入至信号处理电路170。信号处理电路170是用于以数字方式处理信号的电路，并且除通过数字处理加上设置量的偏移值外，还可以通过执行移位计算和相乘等来容易地执行增益计算。可以在像素部110中形成被遮光的像素区域(0B像素部)，并且信号处理电路170可以使用从OB像素部中的像素所获得的信号来执行数字黑电平钳位操作。此外，如后面将说明的，信号处理电路170基于输入图像数据，经由定时控制单元100来控制从斜坡电路140输出的斜坡信号。
[0052]将信号处理电路170进行处理后的图像数据传递至外部输出电路180。外部输出电路I80具有串行化器功能，并且将来自信号处理电路170的多位的输入并行信号转换成串行信号。该串行信号例如被转换成LVDS信号等，并且被输出至图像处理部2。
[0053]控制器电路300是与图像处理部2的I/F单元，并且使用串行通信电路等来处理从图像处理部2的CPU向图像传感器I的控制。
[0054]接着，将使用图2A和2B来说明使用图像传感器I的列ADC组150的基本AD转换的原理。如上所述，列ADC组150在各列中具有比较单元151和计数器/锁存器电路152。另一方面，如图2A所示，比较单元151将从列放大器组130输出的像素信号VAMP与从斜坡电路140输出的斜坡信号VRAMP进行比较，并且输出该比较结果。
[0055]如图2B所示，在来自像素部110的像素信号VAMP的读出开始之前，比较单元151所进行的操作开始(时刻11)。在列放大器组130的各列放大器的操作稳定的情况下，在时刻t2重置计数器/锁存器电路152的计数值。与计数器/锁存器电路152的计数重置定时同步地，从斜坡电路140输出的斜坡信号VRAMP的信号电平随着从时刻t2起的时间经过而增加。在从斜坡电路140输出的斜坡信号VRAMP的信号电平超过从列放大器组130输出的像素信号VAMP的信号电平的情况下，比较单元151的输出发生反转(时刻t3)。计数器/锁存器电路152在从重置计数值起直到比较单元151的输出发生反转为止的时间段(时刻t2?时刻t3)内执行计数操作。通过这些操作来获得与列放大器组130进行放大后的像素信号的输出电平成比例的计数值，因而这样所获得的计数值用作AD转换结果。注意，这里所述的用于将像素信号和斜坡信号进行比较的方法以及计数器/锁存器电路所进行的计数方法等仅是示例，并且可以采用其它方法，只要可以检测到从重置计数值起直到比较电路151的输出发生反转为止的时间段即可。
[0056]图3是示出根据第一实施例的斜坡电路140和列ADC组150所进行的操作的图。在图3中，横轴表示时间，曲线图的上部的纵轴表示输出电平，并且曲线图的下部表示比较单元151的输出。将参考图3来说明从斜坡电路140输出的斜坡信号VRAMP的斜率根据来自列放大器组130的像素信号VAMP的信号电平而改变的示例。
[0057]通常，在从单位像素读出信号的处理中，首先读出N信号(噪声电平)并进行AD转换，然后读出S信号(噪声电平+信号电平)并进行AD转换。然后，通过求出信号处理电路170进行转换后的S信号和N信号之间的差并且消除噪声成分，获得了 S/N良好的信号。
[0058]首先，为了对N信号进行AD转换，在时刻til处开始比较单元151的操作，在时刻tl2处重置计数器/锁存器电路152的计数，并且从斜坡电路140输出的斜坡信号VRAMP的信号电平发生改变。这里，作为噪声电平的N信号的信号电平低，因而在N信号的AD转换中使用斜率低的第一斜坡信号VRAMP(平缓斜率)。通过在从重置计数器/锁存器电路152的计数起直到比较器151的输出发生反转的时间段(时刻112?时刻113)内执行计数操作，来对N信号进行AD转换。
[0059]接着，针对作为通过读出与像素部110中所累积的电荷相对应的信号并且使用列放大器组130放大该信号所获得的输出信号的S信号，在电平判断时间段内，斜坡电路140将最大电平是设置判断电平Vs的判断用斜坡信号输出至比较单元151。然后将该判断用斜坡信号与S信号进行比较。这里，在时刻tl4，重置计数器/锁存器电路152的计数值，并且斜坡电路140开始输出具有预定的判断电平Vs作为最大电平的判断用斜坡信号。如果S信号的信号电平大于或等于判断电平Vs(S2 Vs)，则比较单元151的输出没有发生反转，因而该计数值继续增加，直到在时刻tl6处电平判断时间段结束为止。与此相对比，如果S信号的信号电平低于判断电平Vs(S〈Vs)，则例如在时刻tl5处比较单元151的输出发生反转，因而计数值停止增加。这样，信号处理电路170可以根据计数器/锁存器电路152的计数值来判断S信号的信号电平是高于还是低于判断电平Vs。注意，重置计数器/锁存器电路152的计数值的定时可被视为斜坡电路140在判断电平Vs处稳定的时间点，并且在S信号的信号电平低于判断电平Vs(S〈Vs)的情况下，可以将计数值控制为O。
[0060]在S信号的信号电平低于判断电平Vs的情况下，从时刻tl7起，使用与N信号相同的第一斜坡信号VRAMP(平缓斜率)来对S信号进行AD转换。结果，在图3所示的示例中，获得时亥Ijtl7和时刻tl8之间的计数值。另一方面，在S信号的信号电平大于或等于判断电平Vs的情况下，使用斜率是第一斜坡信号VRAMP(平缓斜率)的斜率的α倍的第二斜坡信号VRAMP(陡峭斜率)来对S信号进行AD转换。结果，在图3所示的示例中，获得时刻tl7和时刻tl9之间的计数值。
[0061 ]图4A和4B是不出在根据输出电平而使用斜率不同的斜坡信号的情况下、输出信号的信号电平和AD转换结果之间的关系的图。在图4A和4B中，横轴表示列放大器组130的输出信号电平，并且纵轴表示通过对S信号进行AD转换所获得的数字值。实线表示比较单元151和计数器/锁存器电路152进行AD转换后的并且经由水平传送电路160输入至信号处理电路170的数字值(AD转换值)。如上所述，使用第一斜坡信号VRAMP(平缓斜率)来对信号电平低于判断电平Vs的S信号进行AD转换，而使用第二斜坡信号VRAMP (陡峭斜率)来对信号电平大于或等于判断电平Vs的S信号进行AD转换。因此，如图4A所示，AD转换后的S信号在判断电平Vs之前和之后不一致。
[0062]因此，首先，信号处理电路170将信号电平高于判断电平Vs的S信号的AD转换值乘以第一斜坡信号VRAMP (平缓斜率)的斜率和第二斜坡信号VRAMP (陡峭斜率)的斜率之间的比α。此外，通过向判断电平Vs加上偏移量β以消除级差，来将与入射光量相对应的像素信号的信号电平以及AD转换值校正成一次关系。
[0063]如果在不执行上述校正的状态下输出根据有效像素的视频，则将得到在给定亮度处残留级差的不自然视频。理想的目标校正值根据图像传感器的温度、图像传感器的驱动定时(列放大器组130的增益和操作状态等)以及驱动设置(电源设置等)而改变，因而需要在这些条件发生改变的情况下重新获得校正时所使用的校正值。
[0064]另一方面，需要最大程度地减少在接通电源接通时以及紧挨在对图像传感器I的驱动方法进行切换之后所发生的校正值的急剧变化、以及供给至列放大器组130的电源中的噪声、互连线噪声和外部噪声所引起的校正值的临时波动等。“外部噪声”例如包括马达驱动等所产生的磁噪声跳跃。后面将给出用于减少校正值波动的方法的详情。
[0065]接着，将说明用于计算第一斜坡信号VRAMP(平缓斜率)的斜率和第二斜坡信号VRAMP(陡峭斜率)的斜率之间的比α、以及偏移量β的处理的示例。
[0066]图5示出像素部110的结构的示例。在该像素结构中，在最上部区域中设置不具有光电二极管的虚拟像素区域，并且在该虚拟像素区域的下方按顺序依次配置被遮光的光学黑(OB)区域和用于输出通过光电转换所获得的信号的有效像素区域。在第一实施例中，使用虚拟像素来计算斜率之间的比α以及偏移量β。这里，执行控制，以使得在针对虚拟像素的像素信号读出时间段内输入来自固定电压电路400的固定电压，并且从列放大器组130输入至比较单元151的电压达到给定的固定电压。注意，在第一实施例中，使用比判断电平Vs低的电压Vl和V2作为固定电压。
[0067]将参考图6Α?6D来说明在虚拟像素读出时间段内所执行的AD转换处理。在图6Α中，对固定电压Vl进行AD转换。注意，不同于参考图3所述的处理，不必设置用于对N信号进行AD转换的时间段。如图6Α所示，通过使在电平判断时间段内从斜坡电路140输出的斜坡信号VRAMP上升为最大值VRAMP (MAX)，使用斜率低的第一斜坡信号VRAMP(平缓斜率)来对固定电压Vl进行AD转换。利用VlL来表示AD转换的结果。
[0068]接着，如图6B所示，通过将在电平判断时间段内从斜坡电路140输出的斜坡信号VRAMP设置为最小值VRAMP(MIN)，使用斜率高的第二斜坡信号VRAMP (陡峭斜率)来对固定电压Vl进行AD转换。利用VlH来表示AD转换的结果。
[0069]之后，如图6C和6D所示，固定电压改变为比电压Vl高的电压V2，并且执行与图6A和6B所示相同的AD转换。利用V2L和V2H来分别表示这些AD转换的结果。
[0070]在横轴表示输出电平并且纵轴表示AD转换值的情况下，该情况如图4B所示。图4B以放大方式示出图4A中的输出信号电平低于判断电平Vs的区域。根据这四个坐标点，可以通过以下的公式(I)和公式(2)分别求出斜率比α和偏移量β。
[0071]a = (V2L-VlL)/(V2H-VlH)---(l)
[0072]e=(V2L-VlL)/(V2-Vl) XVs
[0073]-a(V2H-VlH)/(V2-Vl) XVs---(2)
[0074]上述的校正值a和β的计算可以在图像传感器I内执行、或者可以由图像处理部2执行。注意，在从虚拟像素区域中的虚拟像素读出像素信号时分别获得多个V1L、V1H、V2L和V2H，因而在根据公式(I)和公式(2)求出斜率比α和偏移量β时，使用各自的平均值。
[0075]这里，说明将关注通过公式(2)所计算出的偏移量β。尽管通过公式(2)来以两条直线在判断电平Vs处交叉的方式计算偏移量β，但如前面所述，在电源接通时、紧挨在对图像传感器I的驱动方法进行切换之后以及在产生外部噪声时等可能发生大的波动。这些波动导致在判断电平Vs附近的信号电平中产生电平级差，这样产生了不自然的视频。然而，为了在提高色调精度以改善S/N比并扩大动态范围的同时、抑制信号电平级差所引起的图像质量的劣化，需要使偏移量β的波动减少为电平级差在图像中不可见的水平。
[0076]图7是示出在引起偏移量(偏移校正值)β的波动的噪声正发生的条件下以帧为单位获得偏移校正值β的情况下、偏移校正值β中的波动的曲线图。在图7中，横轴表示帧数(与时间相对应)，纵轴表示偏移校正值β，并且利用曲线图A来表示偏移校正值β的针对各帧的变化。另一方面，利用曲线图C来表示在不存在来自噪声的影响的情况下的理想校正值(理想值)。尽管理想值没有由于不定期地发生的噪声成分等而发生波动，但理想值由于图像传感器的驱动设置和图像传感器的温度变化等而发生改变。在第一实施例中，假定图像传感器的驱动设置是一致的并且温度十分稳定。
[0077]在第一实施例中，为了说明的目的，如曲线图C所示，假定理想地，偏移校正值β的值在帧I?帧100内始终是-5LSB O此外，假定在曲线图A的值相对于作为理想值的曲线图C的值超出了 ±5LSB(小于或等于-10LSB或者大于或等于0LSB)的情况下，在图像中开始出现信号电平级差。
[0078]在图7所示的示例中，存在曲线图A的值与作为理想值的曲线图C的值相比超出了土 5LSB的许多帧。换句话说，级差在给定帧中可见但在下一帧中消失的视频重复了任意次数。这里，将详细说明用于减少偏移校正值β的波动的方法。
[0079]用于减少偏移校正值β的波动的一个方法是用于使用以下的公式(3)来执行滤波处理的方法。
[0080]β?(η) =β(η) Xp+Pf (η-1) X (1-p)
[0081](0<p< I)...(3)
[0082]在公式(3)中，M(n)表示滤波处理之后的第n个帧中的偏移校正值。另一方面，将使用在第η个帧中获得的图像基于上述的公式(2)所计算出的新的偏移校正值定义为β(η)，将滤波处理之后的第η-1个帧中的偏移校正值定义为W(n-l)，并且将循环系数定义为Ρ(0<Ρ<1) <^可以取的范围是η > O，并且被设置成在η = 0的情况下，由于先前帧的偏移校正值w(-l)不存在，因此在P被设置为1.0的状态下0(11-1)=0。
[0083]图7中的曲线图B表示在上述的公式(3)中将循环系数P设置为0.1的情况下、滤波处理后的偏移校正值M的值的变化。如从该曲线图可以看出，通过对曲线图A执行滤波处理，偏移校正值W的值落在从与在图像中开始出现信号电平级差的极限值相对应的曲线图C起的±5LSB的范围内。
[0084]尽管在图7所示的示例中将循环系数P设置为0.1，但P并非绝对必需为0.1，并且可以根据噪声所引起的校正值的波动的大小来确定循环系数。此外，可以使用程序来执行滤波处理，或者可以向图像传感器I或图像处理部2的内部添加滤波处理电路。
[0085]使用如上所述所获得的斜率比α和偏移校正值M作为校正系数，通过以下的公式
(4)，对使用第二斜坡信号VRAMP(陡峭斜率)进行AD转换后的第η个帧的S信号的数字信号Sd(η)进行校正，并且获得校正后的数字信号S’D(n)。
[0086]S，D(n) = SD(n) Xa+0f."(4)
[0087]如上所述，对使用通过在虚拟像素读出时间段内读出固定电压所获得的信号而计算出的偏移校正值β来执行滤波处理。据此，偏移校正值β的波动可以降至在图像中开始出现信号电平级差的极限值以下。这样使得可以减少信号电平级差所引起的图像质量劣化。
[0088]以下将说明良好的滤波处理的若干示例。
[0089](I)偏移校正值β存在急剧的大波动的情况
[0090]如上所述，在校正值由于供给至列放大器组130的电源中的噪声、互连线噪声或外部噪声等因而发生波动的情况下，可以通过在循环系数减小的情况下执行滤波处理来使校正值稳定。然而，如果循环系数P的值减小得过多，则在理想值(目标校正值)由于急剧的温度变化或图像传感器的驱动方法的切换等因而急剧改变的情况下，偏移校正值w(n)的值收敛于理想值附近将花费时间。另一方面，如果循环系数增大，则滤波处理的在减少校正值的波动方面的效果将减弱，这样产生能够看见信号电平级差的帧。
[0091]因此，在新获得的偏移校正值β(η)与先前帧的滤波处理后的偏移校正值W(n-l)相比明显大幅波动的情况下，将循环系数P设置为O。据此，循环系数P成为可以充分适应理想值的波动的设置值，并且还可以抑制由于外部噪声等所引起的校正值β的急剧变化，从而可以降低噪声的影响。特别是外部噪声会产生急剧的极大电平波动，因而存在如下情况:不能实现滤波处理后的偏移校正值w(n)收敛于理想值附近的时间量的优化以及偏移校正值相对于外部噪声等的稳定这两者。
[0092]图8A是示出在发生了外部噪声的情况下偏移校正值β的波动的曲线图。在图8Α所示的示例中，与图7所示的示例相比，在三个帧中正发生外部噪声;然而，其余部分与图7相同，因而将省略针对图8Α的详细说明。
[0093]在图8Α中，存在曲线图A的值与表示理想值的曲线图C的值相比高出了约60LSB的三个帧(第13个帧、第43个帧和第73个帧)。因此，如曲线图B所示，尽管执行了滤波处理，但仍发生处理后的结果相对于表示极限值的曲线图C超出了 ±5LSB的帧。换句话说，在100个帧中，能够看见级差的帧仅在若干个帧之间发生，然后不能看见级差的视频定期地重复。
[0094]因此，在第一实施例中，在使用上述的公式(3)执行滤波处理之前，求出新获得的偏移校正值β(η)与针对直到先前帧为止所使用的校正值的滤波处理结果MU-1)之间的差。然后，判断该差是否超过阈值，并且在超过了阈值的情况下，执行用以将循环系数P设置为O的控制。尽管在第一实施例中将阈值设置为±30LSB，但优选根据没有发生外部噪声时的噪声水平(电源电压和图案化互连线等所引起的随机波动)以及循环系数的设置值来确定阈值。理想地，优选即使在发生了外部噪声的情况下，也以滤波处理后的偏移校正值M(η)不会超过在图像中开始出现信号电平级差的极限值的方式设置阈值。
[0095]图SB的曲线图B表示在添加了阈值判断的情况下的滤波处理结果。在图SB中，将阈值设置为±30LSB，并且在发生了外部噪声的三个帧中，循环系数P是O且继承先前帧中的滤波处理后的校正值W(n-l)。通过添加该处理，在所有的图像中，滤波处理后的偏移校正值βf (η)都保持在开始出现信号电平级差的极限值以下的范围内。
[0096]如上所述，在执行滤波处理之前求出先前帧中的滤波处理后的偏移校正值i3f(n-1)和新获得的偏移校正值β(η)之间的差。然后，判断该差值是否超过阈值，并且在超过了阈值的情况下将循环系数P设置为O。据此，在由于外部噪声等因而发生了急剧的大波动的情况下，可以抑制滤波处理后的偏移校正值W(n)的影响。此外，可以实现滤波处理后的偏移校正值W(n)收敛于理想值附近的时间量的优化以及校正值相对于外部噪声等的稳定这两者。
[0097]尽管本实施例描述了外部噪声，但本实施例还可适用于发生相同噪声的所有情况。
[0098](2)电源接通时以及对图像传感器驱动方法进行切换的情况
[0099]在电源接通时，视频信号输出可能不稳定，并且可以对图像传感器I的驱动方法进行切换，以在启动时执行各种处理；如此，理想值可能大幅改变。此外，即使在电源接通之后，紧挨在对图像传感器驱动方法进行切换之后，理想值也经历急剧的大变化。这些因素导致滤波处理后的偏移校正值W (η)和理想值之间的差急剧增大。
[0100]可以通过不执行滤波处理来使直到值收敛于理想值附近所需的时间量最小化。然而，如果不执行滤波处理，则在偏移校正值w(n)收敛于理想值附近之后，电源噪声等所引起的校正值β (η)的波动变得不能减少。
[0101]因此，在本实施例中，在执行滤波处理之前求出新获得的校正值β(η)和先前帧中的滤波处理后的偏移校正值W(n-l)之间的差，并且根据该差值的大小来改变循环系数。具体地，在该差值高的情况下，将循环系数设置得较高，并且在该差值低的情况下，将循环系数设置得较低。可以根据理想值的变化量、或者电源噪声等所引起的校正值的波动大小等来针对该差值确定循环系数。
[0102]在本实施例中，预先设置图9A所示的表数据，并且通过参考该表数据来确定与新获得的偏移校正值β(η)和先前帧中的滤波处理后的偏移校正值W(n-l)之间的差相对应的循环系数P。理想地(即，在校正值没有由于电源噪声等而改变的情况下)，将图9A的表数据中所示的差值设置为偏移校正值收敛于比在单个帧内在图像中开始出现信号电平级差的极限值低的值的设置值。尽管图9A所示的表数据仅包括正的差值，但这是为了说明的目的，并且这同样适用于负的差值;严格而言，这些值是绝对值|β(η)-Μ.(η-1)|。
[0103]图9Β是示出在对图像传感器I的驱动方法进行切换之前和之后、基于图9Α的表数据的循环系数的设置值以及偏移校正差值β(η)-Μ(η-1)的变化的图。在图9Β中，实线表示针对循环系数的设置值根据偏移校正差值而已改变的情况的曲线图，并且虚线表示针对循环系数的设置值没有改变的情况的曲线图。还设置作为在图像中开始出现信号电平级差的极限值的10LSB作为参考。
[0104]在图9Β中，在对图像传感器I的驱动方法进行切换之前，偏移校正差值接近约OLSB(严格而言，叠加了电源噪声等所引起的波动)，因而将循环系数P设置为0.1。在直到对图像传感器I的驱动方法进行切换为止的时间段内，循环系数P保持设置为0.1。
[0105]现在将说明在对图像传感器I的驱动方法进行切换的情况下所执行的控制。在紧挨切换之后的帧(第I个帧)中，发生60LSB的偏移校正差值，因而基于图9Α所示的表数据来将循环系数P设置为0.9。如此，即使在紧挨驱动方法切换之后的帧中，也可以在驱动方法切换之后获得接近理想值的校正值。在本实施例中，理想地(即，在校正值没有由于电源噪声等而改变的情况下)，可以通过改变循环系数来将校正值减少为10LSB以下。
[0106]在对驱动方法进行切换之后的第2个帧中，偏移校正差值已变为10LSB，因而基于图9A的表数据来将循环系数p设置为0.1。在偏移校正差值为1LSB以下的情况下，针对后续的帧，将循环系数P继续设置为0.1。
[0107]与此相对比，在循环系数P保持设置为0.1的状态下对驱动方法进行切换的情况下，为了使偏移校正差值收敛于在图像中开始出现信号电平级差的极限值以下的值，需要18个帧。然而，通过求出偏移校正差值并且根据该偏移校正差值的大小改变循环系数p，在一个帧之后校正值变得小于或等于极限值，并且可以在收敛于理想值之后减少由于电源噪声等所引起的校正值的波动。
[0108]如上所述，在电源接通时以及在对图像传感器驱动方法进行切换的情况下，在执行滤波处理之前求出偏移校正值β(η)和WU-1)之间的差，并且根据该差值的大小来改变循环系数。据此，即使滤波处理后的偏移校正值W(n)和理想值之间的差已急剧增大，也可以缩短偏移校正值W (η)的收敛时间。此外，在偏移校正值时(η)收敛于理想值附近之后，可以减少电源噪声等所引起的校正值的波动。
[0109](3)温度改变的情况
[0110]图像传感器I的温度变化是理想的偏移校正值发生变化的一个原因。特别地，在电源接通之后开始驱动图像传感器I的情况下，由于在图像传感器I中电力消耗开始因而发生急剧的温度上升;为了抑制该温度上升，可以使用诸如风扇或帕帖尔(Peltier)元件等的冷却装置来执行冷却，这样可以引起急剧的温度下降。偏移校正值的理想值由于这种急剧的温度变化因而可能急剧改变。
[0111]在理想值以这种方式急剧改变的情况下，在如上所述为了抑制电源电压波动和图案化互连线噪声等所引起的偏移校正值w(n)的波动而将循环系数设置为较低值并且执行滤波处理的情况下，可能无法适应理想值。
[0112]因此，在本实施例中，根据使用热敏电阻或温度检测传感器等所测量到的温度来检测帧间温度变化，然后执行用于根据温度的变化率来改变循环系数的处理。具体地，在温度的变化率高的情况下，将循环系数设置得较高，并且在温度的变化率低的情况下，将循环系数设置得较低。据此，即使在理想值由于急剧的温度变化因而急剧改变的情况下，偏移校正值W(n)也可以适应理想值，并且在理想值中不存在急剧变化的情况下，可以减少电源噪声等所引起的偏移校正值β(η)的波动。
[0113]图10是示出相对于时间(帧)的变化的温度、温度变化率和循环系数设置值的概念图。在图10中，“温度”表示热敏电阻或温度检测传感器等所获得的温度值。“温度变化率”表示温度每单位时间(在本实施例中为每帧)所增加的量(温度曲线图的差分值)。在本实施例中，从最高的温度变化率起向下按顺序依次设置区域A?Ε，但在执行实际控制的情况下，优选使用通过将温度变化量除以单位时间所获得的数值。“循环系数设置值”表示针对温度变化率A?E的循环系数的设置值。在本实施例中，温度变化率A与0.5相对应;温度变化率B与
0.4相对应;温度变化率C与0.3相对应;温度变化率D与0.2相对应;并且温度变化率E与0.1相对应。
[0114]在图10中，在紧挨启动之后直至tl为止的时间段内，温度变化率在区域B中，因而将循环系数设置值设置为0.4。在tl?t2的时间段内，温度变化率在区域C中，因而将循环系数设置值设置为0.3。在t2?t3的时间段内，温度变化率在区域D中，因而将循环系数设置值设置为0.2。从t3起，温度变化率在区域E中，因而将循环系数设置值设置为0.1。
[0115]这样，在温度的变化率高的情况下，循环系数增大，并且在温度的变化率低的情况下，循环系数减小。据此，即使在理想值由于急剧的温度变化而急剧改变的情况下，滤波处理后的偏移校正值W(n)也可以适应理想值。另一方面，在理想值没有急剧改变的情况下，可以减少电源噪声等所引起的偏移校正值W(n)的波动。
[0116]尽管图10所示的示例表示温度上升的情况，但这同样适用于温度下降的情况，并且具体地，根据温度变化率的绝对值来设置循环系数设置值。
[0117](4)被摄体对比度
[0118]尽管在偏移校正值β(η)发生了波动的情况下在图像中将出现信号电平级差，但这些级差的明显程度根据被摄体的对比度和亮度而改变。图1lA和IlB是示出单个帧的图像的亮度分布的直方图，其中横轴表示信号电平并且纵轴表示在单个帧的图像内发生的亮度的频度(像素数)。另一方面，判断电平Vs表示使斜坡信号在第一斜坡信号VRAMP(平缓斜率)和第二斜坡信号VRAMP(陡峭斜率)之间进行切换的信号电平。
[0119]在产生诸如图1lA所示等的直方图的图像中，存在具有判断电平Vs附近的亮度的许多像素。换句话说，假定被摄体极有可能是对比度低的如下被摄体，其中在该被摄体中，亮度以判断电平Vs附近的亮度电平为中心逐渐改变。因此，这种图像可被视为如下的图像，其中在该图像中，具有判断电平Vs附近的亮度的像素的发生频度高，因而可以容易地看出信号电平级差。优选针对这种图像将循环系数设置得较低，以使偏移校正值W(ri)在最大程度上稳定。
[0120]另一方面，在产生诸如图1lB所示等的直方图的图像中，并不存在那么多的判断电平Vs附近的像素。换句话说，假定被摄体的对比度高，并且在图像整体中各种亮度以平衡方式存在。因此，这种图像可被视为如下的图像，其中在该图像中，具有判断电平Vs附近的亮度的像素的发生频度低，因而无法容易地看出信号电平级差。针对这种图像不是很有必要使偏移校正值W(Ii)稳定，因而优选通过将循环系数设置为更高的值来改善向理想值的适应性。
[0121]在本实施例中，根据直方图(亮度分布)来确定最佳的循环滤波器系数。具体地，对具有判断电平Vs附近的信号电平的像素进行加权，并且通过累计进行了加权的像素数来计算累计值，由此求出在判断电平Vs附近存在多少个像素。然后，根据加权累计值来确定滤波处理中所使用的循环系数设置值。
[0122]图12A示出加权时所使用的加权系数的示例。横轴表示信号电平，而纵轴表示加权系数。在图12A中，将与判断电平Vs相对应的信号电平处的系数设置为1.0，并且随着信号电平和判断电平Vs之间的差增大，加权系数减小。在信号电平和判断电平Vs的加权系数之间的差大到一定程度的情况下，信号电平级差不太可能影响图像，因而将加权系数设置为O。注意，在确定将加权系数设置为O的信号电平时，可以考虑到在S信号的电平附近可能发生的、电源噪声等所引起的偏移校正值β(η)的波动的大小。
[0123]可以通过仅累计通过上述方法进行了加权的像素的数量来计算加权累计值。然后，根据所计算出的该累计值来确定滤波处理中所使用的循环系数设置值。
[0124]图12Β是示出相对于加权累计值的循环系数设置值的概念图。横轴表示加权累计值，而纵轴表示循环系数设置值。如图12Β所示，循环系数设置值随着加权累计值的增大而减小。
[0125]通过执行上述处理，可以判断针对被摄体是否可以容易地看出信号电平级差，然后根据该判断结果来改变循环系数设置值。据此，根据所拍摄到的被摄体的亮度分布，可以使偏移校正值W(n)稳定并且可以使向理想值的适应性优化。
[0126]尽管本实施例使用图像整体的直方图来进行说明，但可以将图像分割成多个区域并且可以针对各区域创建直方图。如此使得即使针对在图像内的一些区域中容易发生级差但在其它区域中不容易发生级差的被摄体，也可以更精确地实现上述的优化。
[0127]如上所述，对具有判断电平附近的信号电平的像素进行加权，通过累计进行了加权的像素的数量来计算加权累计值，并且根据该累计值的结果来改变循环系数设置值。据此，根据所拍摄到的被摄体的亮度分布，可以使校正值稳定并且可以优化向理想值的适应性。
[0128](5)帧频
[0129]如上所述，理想值根据温度变化而改变。为了确保偏移校正值M(n)适应该理想值，需要频繁地获得偏移校正值β(η)并且更新偏移校正值W(n)。
[0130]然而，在帧频低的情况下，无法频繁地获得偏移校正值β(η)，因而根据帧频，有可能偏移校正值W(Ii)将以延迟方式适应理想值的变化。特别地，在由于电源噪声等因而存在偏移校正值β(η)的大幅波动的情况下，需要将循环系数设置得较低，因而偏移校正值W(ri)以延迟方式适应急剧的温度变化所引起的理想值的波动。因此，在本实施例中，根据帧频来改变循环系数设置值。
[0131]图13示出针对帧频的循环系数P的设置值。随着帧频下降，循环系数P的设置值增大，并且随着帧频增加，循环系数P的设置值减小。换句话说，随着每单位时间可以获得的偏移校正值β(η)的数量减少，新获得的偏移校正值β(η)对滤波处理后的偏移校正值M(n)的影响量增加。因此，帧频越低，越容易适应温度变化所引起的理想值的波动。可以通过考虑到温度变化率和电源噪声等所引起的偏移校正值β(η)的波动来针对各循环系数确定帧频范围。
[0132]如迄今为止所述，通过根据帧频改变循环系数设置值，即使在校正值的更新频度较小的低帧频的情况下，也可以使校正值适应理想值的波动并且可以优化偏移校正值的稳定。
[0133](6)视频没有使用的帧
[0134]以上说明了根据帧频来改变循环系数的情况，但根据图像传感器I所进行的处理，存在从图像传感器I读出图像、但该图像实际并不用作输出图像的情况。例如，假定以120fps从图像传感器I读出图像并且以30fps输出视频。在这种情况下，在四个帧的图像中，仅一个图像将用于实际图像。
[0135]如前面所述，以尽可能高的频度获得偏移校正值使得可以确保使滤波处理中的校正值稳定，因而针对视频输出中所不使用的帧的图像也计算校正值β(η)，并且使用该校正值β(η)来进行滤波处理。具体地，求出仅使用视频输出所使用的帧的偏移校正值β(η)来执行滤波处理的结果与除视频输出所使用的帧的校正值β(η)外还使用视频输出没有使用的帧的偏移校正值β(η)来执行滤波处理的结果之间的差。据此，判断出偏移校正值β(η)的稳定程度。判断为在上述差大的情况下校正值不稳定，并且判断为在上述差小的情况下校正值稳定。
[0136]在判断结果表示稳定程度高的情况下，由于电源噪声等因此校正值的波动极小，因而将循环系数设置得较高以加速适应性。另一方面，在稳定程度低的情况下，由于电源噪声等因此偏移校正值的波动量大，因而将循环系数设置得较低。
[0137]在本实施例中，利用β?(n)来表示在仅使用被输出作为视频的帧执行滤波处理的情况下所使用的偏移校正值，并且利用时’(η)来表示在还使用没有被输出作为视频的帧执行滤波处理的情况下所使用的偏移校正值。然后计算W(n)-W’(η)以判断稳定程度。
[0138]图14Α是示出相对于随时间(帧)的经过变化的、偏移校正值β(η)、在仅使用被输出作为视频的图像执行滤波处理的情况下所使用的偏移校正值WU)、在还使用没有被输出作为视频的图像执行滤波处理的情况下所使用的偏移校正值时’(η)、以及表示稳定程度的W(n)-0f，(η) ο
[0139]在图14Α中，横轴表示时间(在表示为帧的情况下是I?100个帧的时间段)，而纵轴表示偏移校正值扒11)、时(11)、肝’(11)和偏移校正差值时(11)-时’(11)。在本实施例中，针对在仅使用被输出作为视频的图像执行滤波处理的情况下所使用的偏移校正值w(n)，将循环系数设置得较高。另一方面，针对在还使用没有被输出作为视频的图像执行滤波处理的情况下所使用的偏移校正值时’(η)，将循环系数设置为最小值，以获得尽可能稳定的校正值(以用作用于判断稳定程度的基准)。此时差值W(n)-W’(n)越大，W(n)越不稳定。
[0140]在本实施例中，如图14B所示，保持基于差值W(n)-W’(n)的大小并且用于与循环系数P进行相乘的相乘值q的值作为表数据，并且基于该表数据来执行用于将循环系数P乘以相乘值q的处理。如此，在用于计算在仅使用被输出作为视频的图像执行滤波处理的情况下的偏移校正值W(n)的循环系数在稳定程度方面不适合的情况下，可以优化循环系数。尽管图14B所示的表数据仅包括正的差值，但这是用于说明的目的，并且这同样适用于负的差值;严格而言，这些值是绝对值IW (n)-W’(η) I。
[0141]如迄今为止所述，求出仅使用视频输出所使用的帧的校正值β(η)执行滤波处理的结果与除视频输出所使用的帧的校正值β(η)外还使用视频输出没有使用的帧的校正值β(η)执行滤波处理的结果之间的差。然后，通过求出视频输出所使用的帧的校正值的稳定程度并且根据该稳定程度改变循环系数，可以优化循环系数。
[0142](7)被摄体运动
[0143]因电源噪声等所引起的校正值β(η)的波动而发生的电平级差出现的方式根据被摄体而改变。特别地，在运动图片中，在不存在被摄体运动的状态下容易看出这些级差;然而，在被摄体正在运动的情况下，各像素的信号电平恒定地发生改变，因而级差不太明显。
[0144]因此，在本实施例中，执行用于根据被摄体的运动量来确定循环系数的处理。可以使用采用陀螺仪传感器的常用方法和通过根据所获得的图像计算运动矢量来检测运动量的方法等来检测运动量。假定使用已知的技术来检测被摄体的运动量，因而这里省略了针对该技术的详细说明。
[0145]图15示出表示与被摄体的运动量相对应的、与循环系数相乘的相乘值q的表数据。在本实施例中，将被摄体的运动量小的情况视为基准(1.0倍)，并且执行如下的处理:随着被摄体的运动量增加，循环系数增大，由此偏移校正值M(Ii)可以容易地适应理想值。在本实施例中，尽管在被摄体的运动量大的情况下将相乘值q设置为4.0倍，但在循环系数P和相乘值q的乘积大于1.0的情况下，假定相乘结果是1.0。尽管图15示出运动量作为“大”、“中”和“小”，但根据用于检测运动量的方法，可以适当地将运动量分割成范围。
[0146]如此，在针对被摄体不容易看见信号电平级差的条件下，偏移校正值W(n)可以容易地适应理想值，并且在针对被摄体容易看见级差的条件下，可以减少偏移校正值W(n)的波动。据此，可以优化偏移校正值W(n)向理想值的适应性以及减少电源噪声等所引起的偏移校正值的波动的效果。
[0147]如迄今为止所述，通过检测被摄体的运动量并且根据所检测到的运动量改变循环系数，可以优化偏移校正值WU)根据被摄体向理想值的适应性以及减少电源噪声等所引起的校正值的波动的效果。
[0148](8)颜色滤波器的光谱特性
[0149]如前面所述，图像传感器中所使用的颜色滤波器通常具有使用R、G和B的三个原色滤波器的拜尔阵列循环结构。在从具有上述的R、G和B这三色的颜色滤波器的像素输出的像素信号中，人类具有针对G像素极其敏感、但与针对G像素相比针对R像素和B像素不太敏感的视觉特性。换句话说，信号电平级差针对G像素更加明显，但与针对G像素相比针对R像素和B像素不太明显。因而，以从视觉上感知到电平级差的方式(极限值)发生差异;作为示例，针对G像素，信号电平级差在超过了 ± 10LSB的情况下开始变得明显，而针对R像素和B像素，这些级差在土 20LSB之前并不明显。
[0150]因此，在本实施例中，通过采用G像素作为基准(1.0)并且将R像素和B像素的循环系数P乘以相乘值q，针对R像素、G像素和B像素设置不同的循环系数。具体地，通过将针对R像素和B像素的相乘值q设置为比作为针对G像素的值的1.0大的值，可以在加速向理想值的适应性的同时，维持偏移校正值W(n)的波动为在图像中开始出现信号电平级差的极限值以下的状态。特别是在电源接通时和在对图像传感器驱动方法进行切换时等，偏移校正值β(η)急剧改变，并且即使在针对这些急剧变化的敏感性低的R像素和B像素中，这些急剧变化也作为信号电平级差而出现。换句话说，优选设置如下的循环系数作为针对R像素和B像素的循环系数，其中该循环系数最大程度地加速了向理想值的适应，同时还确保了校正值保持处于在图像中开始出现信号电平级差的极限值(±20LSB)以下。
[0151]图16示出针对颜色滤波器的各颜色的、要与循环系数相乘的相乘值Cit3G像素用作基准，因而将针对G像素的相乘值q设置为1.0倍。在本实施例中，针对R像素和B像素，将相乘值q设置为2.0倍。尽管在本实施例中针对R像素和B像素将相乘值q设置为2.0倍，但在循环系数P和相乘值q的乘积大于1.0的情况下，假定相乘结果为1.0。
[0152]如此，可以在保持偏移校正值W(n)的波动为在图像中开始出现信号电平级差的极限值以下的同时，使偏移校正值W(n)快速地适应甚至理想值的急剧变化。
[0153]如上所述，针对R像素、G像素和B像素设置不同的循环系数，并且针对各像素优化循环系数。据此，针对各像素颜色，可以在保持偏移校正值W(Ii)的波动为在图像中开始出现信号电平级差的极限值以下的同时，使偏移校正值W(n)快速地适应甚至理想值的急剧变化。
[0154](9)根据列放大器组130中的增益切换来改变判断电平
[0155]在低照度的情形下，可以对图像传感器I的列放大器组130的增益进行切换以改善图像信号的S/N比。可以通过对列放大器组130的增益进行切换来相对于像素信号减少在列放大器组130之后的电路中产生的噪声成分，从而使得可以改善S/N比。
[0156]本实施例假定列放大器组130的增益是模拟增益，并且列放大器组130具有离散的增益设置。具体地，设置了 2倍和4倍的设置，其中2倍是正常设置，其在低照度的情况下切换为4倍。
[0157]在通过对列放大器组130的增益设置进行切换而放大了具有判断电平Vs附近的信号电平的像素信号的情况下，需要将判断电平Vs改变为与通过增益切换所得到的增益相对应的高电平。这是因为，万一产生电平级差，图像中的信号电平级差出现的位置将急剧改变。这在对列放大器组130的增益进行切换之后存在发生信号电平级差的许多像素的图像中特别明显。本实施例将说明用于在根据列放大器组130的增益切换来改变判断电平Vs时设置循环系数的方法。
[0158]在本第一实施例中，根据在对列放大器组130的增益进行了切换之后发生改变的判断电平Vs来改变与循环系数P相乘所用的相乘值q的设置值。图17示出针对在对列放大器组130的增益进行了切换之后的各判断电平Vs、要与循环系数相乘的相乘值q。这里，假定AD转换范围最大为12位(O?4095LSB)，并且相乘值q的基准值(X 1.0)确保了在对列放大器组130的增益进行了切换之后的判断电平Vs在电平级差最不明显的O?511LSB的范围内。
[0159]在对列放大器组130的增益进行了切换之后的判断电平Vs是2048?4095LSB的情况下，相对于上述的基准值将相乘值q设置为4.0倍，并且在判断电平Vs是512?2047LSB的情况下，相对于该基准值将相乘值q设置为2.0倍。换句话说，通过随着电平级差变得更明显将循环系数设置得更高，来改善适应性。在本实施例中，尽管在列放大器切换之后信号电平是2048?4095LSB的情况下将相乘值q设置为4.0倍，但在循环系数P和相乘值q的乘积大于1.0的情况下，假定相乘结果是1.0。
[0160]据此，在对列放大器组130的增益进行了切换之后判断电平Vs高的情况下、或者换句话说在S信号中的信号电平级差明显的情况下，通过临时增大循环系数来使偏移校正值βf (η)快速地收敛于理想值附近。另一方面，在对列放大器组130的增益进行了切换之后判断电平Vs低的情况下、或者换句话说在S信号中的信号电平级差不太明显的情况下，通过保持循环系数低来减少偏移校正值W(ri)的波动。还可以仅在对列放大器组130的增益进行了切换之后才应用相乘值。
[0161]如迄今为止所述，在要根据列放大器组130的增益切换来改变判断电平的情况下，根据在对列放大器组130的增益进行了切换之后所设置的判断电平Vs的大小来改变循环系数设置值。据此，可以在维持在图像中级差不容易注意到的状态的同时，优化偏移校正值W(η)收敛于理想值附近所需的时间量和减少噪声所引起的偏移校正值的波动的效果。
[0162]尽管迄今为止说明了优选的滤波处理方法的若干示例，但可以考虑到多个这种方法来确定循环系数。此外，尽管本发明说明了循环系数作为单个示例，但用于针对各种条件设置循环系数的方法不必局限于本实施例的内容，并且可以根据发生噪声的条件、温度变化率和图像传感器的驱动切换等所引起的理想值的变化量来确定循环系数。
[0163]第二实施例
[0164]以下将说明本发明的第二实施例。第二实施例中所使用的摄像设备具有与第一实施例中参考图1所述的摄像设备相同的结构，因而将省略针对该结构的说明，并且将仅说明不同之处。
[0165]与图5所示的根据第一实施例的像素部110的结构相对比，如图18所示，在第二实施例中，在水平方向上对有效像素区域进行四分割。按从画面的左侧起的顺序，这些区域依次为有效像素区域A、有效像素区域B、有效像素区域C和有效像素区域D。另外，与有效像素区域相对应，还在水平方向上对虚拟像素区域进行四分割，如此按从画面的左侧起的顺序依次得到虚拟像素区域A、虚拟像素区域B、虚拟像素区域C和虚拟像素区域D。通过在水平方向上将这些区域分割成若干个区域，即使在AD转换器的性能在水平方向上发生改变的情况下，也可以执行更接近理想值的校正。
[0166]在上述的第一实施例中，使用画面整体的虚拟像素来计算斜率比α和偏移量β，但在本实施例中，针对通过上述分割所获得的各个区域A?D，通过上述的公式(3)来计算α和β。对于针对上述各个区域所计算出的偏移校正值W执行与第一实施例相同的处理，由此确保不会看见信号电平级差。
[0167]如迄今为止所述，通过在水平方向上进行分割获得了多个区域，并且针对各区域计算偏移校正值W(n)。据此，即使在AD转换器的性能在水平方向上发生改变的情况下也可以执行更接近理想值的校正，并且此外，可以实现与第一实施例的效果相同的效果。
[0168]第三实施例
[0169]接着，将说明本发明的第三实施例。第三实施例中所使用的摄像设备具有与第一实施例中参考图1和2A所述的摄像设备相同的结构，因而将省略针对该结构的说明。还使用参考图2B?6所述的方法来执行根据第三实施例的AD转换，因而将省略针对该AD转换的说明。
[0170]如以上在第一实施例中所述，需要最大程度地减少在电源接通时以及紧挨在对图像传感器I的驱动方法进行了切换之后发生的校正值的急剧变化、以及供给至列放大器组130的电源中的噪声、互连线噪声和外部噪声等所引起的校正值的临时波动。如后面将说明的，校正值的这些波动是使用虚拟像素所获得的用于计算校正值的检测值中的波动所引起的。本第三实施例说明用于减少为了计算校正值所获得的检测值中的波动的方法。
[0171]如上所述，通过公式(I)和公式(2)来分别求出斜率比α和偏移量β。
[0172]a = (V2L-VlL)/(V2H-VlH)---(l)
[0173]e=(V2L-VlL)/(V2-Vl) XVs
[0174]-a(V2H-VlH)/(V2-Vl) XVs---(2)
[0175]这里，将关注为了计算校正值a和β所获得的检测值V1H、V1L、V2H和V2L。例如，通过使用斜率高的第二斜坡信号VRAMP (陡峭斜率)对固定电压Vl的模拟信号进行AD转换所获得的检测值VlH在电源接通时、在对图像传感器驱动方法进行了切换之后、或者在发生外部噪声时，可能经历大的电平波动。如果在所获得的检测值V1H、V1L、V2H和V2L的甚至一个中发生波动，则基于这些检测值所计算出的斜率比a和偏移量β将偏离本来期望的理想值。结果，在S信号判断电平附近的信号电平中发生电平级差，这样产生不自然的视频。
[0176]换句话说，需要最大程度地抑制检测值V1H、V1L、V2H和V2L的波动，以在提高色调精度从而改善S/N比并扩大动态范围的同时，抑制信号电平级差所引起的图像质量的劣化。此外，需要将根据检测值所计算出的偏移校正值β的波动减少得不大于在图像中不能看出电平级差的水平(极限值)。
[0177]以下将详细说明用于减少检测值V1H、V1L、V2H和V2L的波动的方法。尽管本第三实施例将仅针对检测值中的VlH进行说明，但还可以以相同方式减少检测值V1L、V2H和V2L的波动。
[0178]图19是示出在引起检测值(V1H、V1L、V2H和V2L)波动的噪声正发生的条件下、在以帧为单位获得这些检测值的情况下的检测值VlH的波动的曲线图。在图19中，横轴表示帧数(与时间相对应)，纵轴表示检测值V1H，并且利用曲线图A示出检测值VlH的针对各帧的变化。另一方面，利用曲线图C示出在不存在来自噪声的影响的情况下的理想检测值VlH(理想值)。尽管理想值没有由于不定期地发生的噪声成分等而波动，但理想值由于图像传感器的驱动设置和图像传感器的温度变化等而改变。在第三实施例中，假定图像传感器的驱动设置是一致的并且温度十分稳定。
[0179]在第三实施例中，为了说明的目的，如曲线图C所示，假定理想地检测值VlH的值在帧I?帧100之间始终是-5LSB。此外，假定在曲线图A的值相对于作为理想值的曲线图C的值超出了 ±5LSB(小于或等于-10LSB或者大于或等于0LSB)的情况下，使用检测值所计算出的偏移校正值β的值开始引起在图像中出现信号电平级差。
[0180]在图19所示的示例中，存在曲线图A的值与作为理想值的曲线图C的值相比超出了±5LSB的许多帧。换句话说，级差在给定帧中可见但在下一帧中消失的视频重复了任意多次。这里，将详细说明用于减少检测值VlH的波动的方法。
[0181]用于减少检测值VlH的波动的一个方法是用于使用以下的公式(5)来执行滤波处理的方法。
[0182]VlHf(n)=VlH(n) Xp+VlHf (n-1) X (1-p)
[0183](0<p< I)...(5)
[0184]在公式(5)中，VlHf(n)表示滤波处理之后的第n个帧中的检测值。另一方面，将在针对第η个帧中获得的虚拟像素的读出时间段内所获得的新的检测值定义为VlH(n)，将滤波处理之后的第n-Ι个帧中的检测值定义为VlHf (n-Ι)，并且将循环系数定义为p(0 < p <I) A可以取的范围是η 2 0，并且被设置成在n = 0的情况下，由于不存在先前帧的偏移校正值VlHf (-1)，因此在将P设置为1.0的状态下VlHf (n-1) =0。
[0185]图19中的曲线图B表示在上述的公式(5)中将循环系数P设置为0.1的情况下滤波处理后的检测值VlHf (η)的值的变化。如从该曲线图可以看出，通过对曲线图A执行滤波处理，滤波处理之前的检测值VlHf (η)的值落在从与在计算校正值时在图像中开始出现信号电平级差的极限值相对应的曲线图C起的±5LSB的范围内。
[0186]尽管在图19所示的示例中将循环系数P设置为0.1，但P并非绝对必需为0.1，并且可以根据噪声所引起的检测值VlH(n)的波动的大小来确定循环系数。此外，可以执行使用程序的处理作为用于执行滤波处理的部件，或者可以向图像传感器I或图像处理部2的内部添加滤波处理电路。
[0187]基于如上所述所获得的检测值，基于公式(I)和(2)来求出斜率比α和偏移值β。使用以这种方式求出的斜率比α和偏移值β作为校正系数，通过以下的公式(6)，对使用第二斜坡信号VRAMP(陡峭斜率)进行AD转换后的第η个帧的S信号的数字信号SD(n)进行校正，并且获得校正后的数字信号S’D(n)。
[0188]S，D(n) = SD(n)Xa+P."(6)
[0189]如上所述，对使用通过在虚拟像素读出时间段中读出固定电压获得的信号所获得的检测值执行滤波处理。据此，可以使检测值的波动处于电平级差出现的极限值以下，并且可以降低信号电平级差所引起的图像质量的劣化。
[0190]以下将说明良好的滤波处理方法的若干示例。
[0191 ] (I)检测值具有急剧的大波动的情况
[0192]如上所述，在检测值由于供给至列放大器组130的电源中的噪声、互连线噪声或外部噪声等因而发生波动的情况下，可以通过在循环系数减小的情况下执行滤波处理来使检测值稳定。然而，如果循环系数P的值减小得过多，则发生以下问题。也就是说，在理想值(作为检测值而理想地获得的值)由于急剧的温度变化或图像传感器的驱动方法的切换等因而急剧改变的情况下，滤波处理后的检测值VlHf(n)的值收敛于理想值附近将花费时间。另一方面，如果循环系数增大，则滤波处理的在减少检测值的波动方面的效果将减弱，这样产生能够看见信号电平级差的帧。
[0193]因此，在新获得的滤波处理前的检测值VlH(n)与先前帧的滤波处理后的检测值VlHf(n-l)相比明显大幅波动的情况下，将循环系数P设置为O。据此，循环系数P成为可以充分适应理想值的波动的设置值，并且还可以抑制由于外部噪声等所引起的检测值VlH(n)的急剧变化，从而可以降低噪声的影响。特别是外部噪声会产生急剧的极大电平波动，因而存在如下情况:不能实现滤波处理后的检测值VlHf (η)收敛于理想值附近的时间量的优化以及检测值相对于外部噪声等的稳定这两者。
[0194]图20Α是示出在发生了外部噪声的情况下检测值VlH(n)的波动的曲线图。在图20Α所示的示例中，与图19所示的示例相比，在三个帧中正发生外部噪声;然而，其余部分与图19相同，因而将省略针对图20A的详细说明。
[0195]在图20A中，存在曲线图A的值与表示理想值的曲线图C的值相比高出了约60LSB的三个帧(第13个帧、第43个帧和第73个帧)。因此，如曲线图B所示，尽管执行了滤波处理，但仍发生处理后的结果相对于表示极限值的曲线图C超出了 ±5LSB的帧。换句话说，在100个帧中，能够看见级差的帧仅在若干个帧之间发生，然后不能看见级差的视频定期地重复。
[0196]因此，在第三实施例中，在使用上述的公式(5)执行滤波处理之前，求出新获得的检测值VlH(n)与针对直到先前帧为止所使用的检测值的滤波处理结果VlHf (n-Ι)之间的差。然后，判断该差是否超过阈值，并且在超过了阈值的情况下，执行用以将循环系数P设置为O的控制。在第三实施例中，尽管将阈值设置为±30LSB，但优选根据没有发生外部噪声时的噪声水平(电源电压和图案化互连线等所引起的随机波动)以及循环系数的设置值来确定阈值。理想地，优选即使在发生了外部噪声的情况下，也以使用滤波处理后的检测值VlHfU)所计算出的偏移校正值β不会超过在图像中开始出现信号电平级差的极限值的方式设置阈值。
[0197]图20Β的曲线图B表示在添加了阈值判断的情况下的滤波处理结果。在图20Β中，将阈值设置为±30LSB，并且在发生了外部噪声的三个帧中，循环系数P是O且继承先前帧中的滤波处理后的检测值VlH(n-l)。通过添加该处理，在所有的图像中，滤波处理后的检测值VlHf (η)都保持在开始出现信号电平级差的极限值以下的范围内。
[0198]如上所述，在执行滤波处理之前求出先前帧中的滤波处理后的检测值VlH(n_l)和新获得的检测值VlH(n)之间的差。然后，判断该差值是否超过阈值，并且在超过了阈值的情况下将循环系数P设置为O。据此，在由于外部噪声等因而发生了急剧的大波动的情况下，可以抑制滤波处理后的检测值VlHf (η)的影响。此外，可以实现滤波处理后的检测值VlHf (η)收敛于理想值附近的时间量的优化以及检测值相对于外部噪声等的稳定这两者。
[0199]尽管本实施例描述了外部噪声，但本实施例还可适用于发生相同噪声的所有情况。
[0200](2)电源接通时以及对图像传感器驱动方法进行切换的情况
[0201]在电源接通时，视频信号输出可能不稳定，并且可以对图像传感器I的驱动方法进行切换，以在启动时执行各种处理；如此，理想值可能大幅改变。此外，即使在电源接通之后，紧挨在对图像传感器驱动方法进行切换之后，理想值也经历急剧的大变化。这些因素导致滤波处理后的检测值VlHf(n)和理想值之间的差急剧增大。
[0202]可以通过不执行滤波处理来使直到值收敛于理想值附近所需的时间量最小化。然而，如果不执行滤波处理，则在检测值VlHf (η)收敛于理想值附近之后，电源噪声等所引起的检测值VlH(n)的波动变得不能减少。
[0203]因此，在本实施例中，在执行滤波处理之前求出新获得的检测值VlH(n)和先前帧中的滤波处理后的检测值VlHf (n-Ι)之间的差，并且根据该差值的大小来改变循环系数。具体地，在差值高的情况下，将循环系数设置得较高，并且在差值低的情况下，将循环系数设置得较低。可以根据理想值的变化量、或者电源噪声等所引起的检测值的波动大小等来针对差值确定循环系数。
[0204]在本实施例中，预先设置图21A所示的表数据，并且通过参考该表数据来确定与新获得的检测值VlH(n)和先前帧中的滤波处理后的检测值VlHf (n-Ι)之间的差相对应的循环系数P。理想地(即，在检测值没有由于电源噪声等而改变的情况下)，将图21A的表数据中所示的差值设置为如下的设置值，其中在这些设置值处，滤波处理后的检测值收敛于比在单个帧内在计算校正值时在图像中开始出现信号电平级差的极限值低的值。尽管图21A所示的表数据仅包括正的差值，但这是为了说明的目的，并且这同样适用于负的差值;严格而言，这些值是绝对值|VlH(n)-VlHf(n-l) |。
[0205]图21B是示出在对图像传感器I的驱动方法进行切换之前和之后、基于图21A的表数据的循环系数的设置值以及检测差值VlH(n)-VlHf(n-l)的变化的图。在图21B中，实线表示针对循环系数的设置值根据偏移校正差值而已改变的情况的曲线图，并且虚线表示针对循环系数的设置值没有改变的情况的曲线图。还设置作为在计算校正值时在图像中开始出现信号电平级差的极限值的10LSB作为参考。
[0206]在图21B中，在对图像传感器I的驱动方法进行切换之前，检测差值接近约OLSB(严格而言，叠加了电源噪声等所引起的波动)，因而将循环系数P设置为0.1。在直到对图像传感器I的驱动方法进行切换为止的时间段内，循环系数P保持设置为0.1。
[0207]现在将说明在对图像传感器I的驱动方法进行切换的情况下所执行的控制。在紧挨切换之后的帧(第I个帧)中，发生60LSB的检测差值，因而基于图21A所示的表数据来将循环系数P设置为0.9。如此，即使在紧挨驱动方法切换之后的帧中，也可以在驱动方法切换之后获得接近理想值的检测值。在本实施例中，理想地(即，在检测值没有由于电源噪声等而改变的情况下)，可以通过改变循环系数来将检测值减少为10LSB以下。
[0208]在对驱动方法进行切换之后的第2个帧中，检测差值已变为10LSB，因而基于图21A的表数据来将循环系数P设置为0.1。在检测差值为10LSB以下的情况下，针对后续的帧，将循环系数P继续设置为0.1。
[0209]与此相对比，在循环系数p保持设置为0.1的状态下对驱动方法进行切换的情况下，为了使检测差值收敛于在图像中开始出现信号电平级差的极限值以下的值，需要18个帧。然而，通过求出检测差值并且根据该检测差值的大小改变循环系数P，在一个帧之后检测值变得小于或等于极限值，并且可以在收敛于理想值之后减少由于电源噪声等所引起的检测值的波动。
[0210]如上所述，在电源接通时以及在对图像传感器驱动方法进行切换的情况下，在执行滤波处理之前求出新获得的检测值VlH(n)和针对直到先前帧为止的检测值的滤波处理后的检测值VlHf(n-l)之间的差。然后，根据该差值的大小来改变循环系数。据此，即使滤波处理后的检测值VlHf (η)和理想值之间的差已急剧增大，也可以缩短检测值VlHf (η)的收敛时间。此外，在检测值VlHf (η)收敛于理想值附近之后，可以减少电源噪声等所引起的检测值的波动。
[0211](3)温度改变的情况
[0212]图像传感器的温度变化是理想的检测值发生变化的一个原因。特别地，在电源接通之后开始驱动图像传感器I的情况下，由于在图像传感器I中电力消耗开始因而发生急剧的温度上升;为了抑制该温度上升，可以使用诸如风扇或帕帖尔元件等的冷却装置来执行冷却，这样可以引起急剧的温度下降。滤波处理后的检测值的理想值由于这种急剧的温度变化因而可能急剧改变。
[0213]在理想值以这种方式急剧改变的情况下，在如上所述为了抑制电源电压波动和图案化互连线噪声等所引起的检测值VlHf(n)的波动而将循环系数设置为较低值并且执行滤波处理的情况下，可能无法适应理想值。
[0214]因此，在本实施例中，根据使用热敏电阻或温度检测传感器等所测量到的温度来检测帧间温度变化，然后执行用于根据温度的变化率来改变循环系数的处理。具体地，在温度的变化率高的情况下，将循环系数设置得较高，并且在温度的变化率低的情况下，将循环系数设置得较低。据此，即使在理想值由于急剧的温度变化因而急剧改变的情况下，滤波处理后的检测值VlHf (η)也可以适应理想值。另一方面，在理想值中不存在急剧变化的情况下，可以减少电源噪声等所引起的检测值VlH(n)的波动。
[0215]将参考上述的图10?13以及图22A和22B来说明用于设置循环系数的方法。
[0216]图10是示出相对于时间(帧)的变化的温度、温度变化率和循环系数设置值的概念图。在图10中，“温度”表示热敏电阻或温度检测传感器等所获得的温度值。“温度变化率”表示温度每单位时间(在本实施例中为每帧)所增加的量(温度曲线图的差分值)。在本实施例中，从最高的温度变化率起向下按顺序依次设置区域A?E，但在执行实际控制的情况下，优选使用通过将温度变化量除以单位时间所获得的数值。“循环系数设置值”表示针对温度变化率A?E的循环系数的设置值。在本实施例中，温度变化率A与0.5相对应;温度变化率B与
0.4相对应;温度变化率C与0.3相对应;温度变化率D与0.2相对应;并且温度变化率E与0.1相对应。
[0217]在图10中，在紧挨启动之后直至tl为止的时间段内，温度变化率在区域B中，因而将循环系数设置值设置为0.4。在tl?t2的时间段内，温度变化率在区域C中，因而将循环系数设置值设置为0.3。在t2?t3的时间段内，温度变化率在区域D中，因而将循环系数设置值设置为0.2。从t3起，温度变化率在区域E中，因而将循环系数设置值设置为0.1。
[0218]这样，在温度的变化率高的情况下，循环系数增大，并且在温度的变化率低的情况下，循环系数减小。据此，即使在理想值由于急剧的温度变化而急剧改变的情况下，滤波处理后的检测值VlHf(n)也可以适应理想值。另一方面，在理想值没有急剧改变的情况下，可以减少电源噪声等所引起的检测值VlHf(n)的波动。
[0219]尽管图10所示的示例表示温度上升的情况，但这同样适用于温度下降的情况，并且具体地，根据温度变化率的绝对值来设置循环系数设置值。
[0220](4)被摄体对比度
[0221]尽管在检测值VlH(n)发生了波动的情况下在图像中将出现信号电平级差，但这些级差的明显程度根据被摄体的对比度和亮度而改变。图1lA和IlB是示出单个帧的图像的亮度分布的直方图，其中横轴表示信号电平并且纵轴表示在单个帧的图像内发生的亮度的频度(像素数)。另一方面，判断电平Vs表示使斜坡信号在第一斜坡信号VRAMP(平缓斜率)和第二斜坡信号VRAMP(陡峭斜率)之间进行切换的信号电平。
[0222]在产生诸如图1lA所示等的直方图的图像中，存在具有判断电平Vs附近的亮度的许多像素。换句话说，假定被摄体极有可能是对比度低的如下被摄体，其中在该被摄体中，亮度以判断电平Vs附近的亮度电平为中心逐渐改变。因此，这种图像可被视为如下的图像，其中在该图像中，具有判断电平Vs附近的亮度的像素的发生频度高，因而可以容易地看出信号电平级差。优选针对这种图像将循环系数设置得较低，以使滤波处理后的检测值VlHf(η)在最大程度上稳定。
[0223]另一方面，在产生诸如图1lB所示等的直方图的图像中，并不存在那么多的判断电平Vs附近的像素。换句话说，假定被摄体的对比度高，并且在图像整体中各种亮度以平衡方式存在。因此，这种图像可被视为如下的图像，其中在该图像中，具有判断电平Vs附近的亮度的像素的发生频度低，因而无法容易地看出信号电平级差。针对这种图像不是很有必要使滤波处理后的检测值VlHf (η)稳定，因而优选通过将循环系数设置为更高的值来改善向理想值的适应性。
[0224]在本实施例中，根据直方图(亮度分布)来确定最佳的循环滤波器系数。具体地，对具有判断电平Vs附近的信号电平的像素进行加权，并且通过累计进行了加权的像素数来计算累计值，由此求出在判断电平Vs附近存在多少个像素。然后，根据加权累计值来确定滤波处理中所使用的循环系数设置值。
[0225]图12Α示出加权时所使用的加权系数的示例。横轴表示信号电平，而纵轴表示加权系数。在图12Α中，将与判断电平Vs相对应的信号电平处的系数设置为1.0，并且随着信号电平和判断电平Vs之间的差增大，加权系数减小。在信号电平和判断电平Vs的加权系数之间的差大到一定程度的情况下，信号电平级差不太可能影响图像，因而将加权系数设置为O。注意，在确定将加权系数设置为O的信号电平时，可以考虑到在S信号的电平附近可能发生的、电源噪声等所引起的检测值VlH(n)的波动的大小。
[0226]可以通过仅累计通过上述方法进行了加权的像素的数量来计算加权累计值。然后，根据所计算出的该累计值来确定滤波处理中所使用的循环系数设置值。
[0227]图12B是示出相对于加权累计值的循环系数设置值的概念图。横轴表示加权累计值，而纵轴表示循环系数设置值。如图12B所示，循环系数设置值随着加权累计值的增大而减小。
[0228]通过执行上述处理，可以判断针对被摄体是否可以容易地看出信号电平级差，然后根据该判断结果来改变循环系数设置值。据此，根据所拍摄到的被摄体的亮度分布，可以使滤波处理后的检测值VlHf(n)稳定并且可以使向理想值的适应性优化。
[0229]尽管本实施例使用图像整体的直方图来进行说明，但可以将图像分割成多个区域并且可以针对各区域创建直方图。如此使得即使针对在图像内的一些区域中容易发生级差但在其它区域中不容易发生级差的被摄体，也可以更精确地实现上述的优化。
[0230]如上所述，对具有判断电平附近的信号电平的像素进行加权，通过累计进行了加权的像素的数量来计算加权累计值，并且根据该累计值的结果来改变循环系数设置值。据此，根据所拍摄到的被摄体的亮度分布，可以使检测值稳定并且可以优化向理想值的适应性。
[0231]⑶帧频
[0232]如上所述，理想值根据温度变化而改变。为了确保滤波处理后的检测值VlHf(n)适应该理想值，需要频繁地获得检测值VlH(n)并且更新检测值VlH(n)。
[0233]然而，在帧频低的情况下，无法频繁地获得检测值VlH(n)，因而根据帧频，有可能滤波处理后的检测值VlHf (η)将以延迟方式适应理想值的变化。特别地，在由于电源噪声等因而存在检测值VlH(n)的大幅波动的情况下，需要将循环系数设置得较低，因而检测值VlH(η)以延迟方式适应急剧的温度变化所引起的理想值的波动。因此，在本实施例中，根据帧频来改变循环系数设置值。
[0234]图13示出针对帧频的循环系数P的设置值。随着帧频下降，循环系数P的设置值增大，并且随着帧频增加，循环系数P的设置值减小。换句话说，随着每单位时间可以获得的检测值VlH(n)的数量减少，新获得的检测值VlH(n)对滤波处理后的检测值VlHf (η)的影响量增加。因此，帧频越低，越容易适应温度变化所引起的理想值的波动。可以通过考虑到温度变化率和电源噪声等所引起的检测值VlH(n)的波动来针对各循环系数确定帧频范围。
[0235]如迄今为止所述，通过根据帧频改变循环系数设置值，即使在检测值的更新频度较小的低帧频的情况下，也可以使滤波处理后的检测值适应理想值的波动并且可以优化检测值的稳定。
[0236](6)视频没有使用的帧
[0237]以上说明了根据帧频来改变循环系数的情况，但根据图像传感器I所进行的处理，存在从图像传感器I读出图像、但该图像实际并不用作输出图像的情况。例如，假定以120fps从图像传感器I读出图像并且以30fps输出视频。在这种情况下，在四个帧的图像中，仅一个图像将用于实际图像。
[0238]如前面所述，以尽可能高的频度获得检测值使得可以确保使滤波处理中的检测值稳定，因而针对视频输出中所不使用的帧的图像也计算检测值VlH(n)，并且使用该检测值VlH(n)来进行滤波处理。具体地，求出仅使用视频输出所使用的帧的检测值VlH(n)来执行滤波处理的结果与除视频输出所使用的帧的检测值VlH(n)外还使用视频输出没有使用的帧的检测值VlH(n)来执行滤波处理的结果之间的差。据此，判断出检测值VlH(n)的稳定程度。判断为在上述差大的情况下检测值不稳定，并且判断为在上述差小的情况下检测值稳定。
[0239]在判断结果表示稳定程度高的情况下，由于电源噪声等因此检测值的波动极小，因而将循环系数设置得较高以加速适应性。另一方面，在稳定程度低的情况下，由于电源噪声等因此检测值的波动量大，因而将循环系数设置得较低。
[0240]在本实施例中，利用VlHf(η)来表示在仅使用被输出作为视频的帧执行滤波处理的情况下所使用的检测值，并且利用VlHf’(η)来表示在还使用没有被输出作为视频的帧执行滤波处理的情况下所使用的检测值。然后计算VlHf(n)-VlHf’(n)以判断稳定程度。
[0241]图22A是示出相对于随时间(帧)的经过变化的、检测值VlH(n)、在仅使用被输出作为视频的图像执行滤波处理的情况下所使用的检测值VlHf (η)、在还使用没有被输出作为视频的图像执行滤波处理的情况下所使用的检测值VlHf’(η)、以及表示稳定程度的VlHf(n)-VlHf’(n)。
[0242]在图22A中，横轴表示时间(在表示为帧的情况下是I?100个帧的时间段)，而纵轴表示检测值￥111(11)、￥1!^(11)、￥1!^’(11)和差值￥1!^(11)-￥1!^’(11)。在本实施例中，针对在仅使用被输出作为视频的图像执行滤波处理的情况下所使用的检测值VlHf (η)，将循环系数设置得较高。另一方面，针对在还使用没有被输出作为视频的图像执行滤波处理的情况下所使用的检测值VlHf’(η)，将循环系数设置为最小值，以获得尽可能稳定的检测值(以用作用于判断稳定程度的基准)。此时差值VlHf (n)-VlHf’(η)越大，检测值VlHf (η)越不稳定。
[0243]在本实施例中，如图22Β所示，保持基于差值VlHf(n)-VlHf’(n)的大小并且用于与循环系数P进行相乘的相乘值q的值作为表数据，并且基于该表数据来执行用于将循环系数P乘以相乘值q的处理。如此，在用于计算在仅使用被输出作为视频的图像执行滤波处理的情况下的检测值VlHf(n)的循环系数在稳定程度方面不适合的情况下，可以优化循环系数。尽管图22B所示的表数据仅包括正的差值，但这是用于说明的目的，并且这同样适用于负的差值;严格而言，这些值是绝对值|VlHf(n)-VlHf’(n) |。
[0244]如迄今为止所述，求出仅使用视频输出所使用的帧的检测值VlH(n)执行滤波处理的结果与除视频输出所使用的帧的检测值VlH(n)外还使用视频输出没有使用的帧的检测值VlH(n)执行滤波处理的结果之间的差。然后，通过求出视频输出所使用的帧的检测值的稳定程度并且根据该稳定程度改变循环系数，可以优化循环系数。
[0245](7)被摄体运动
[0246]因电源噪声等所引起的检测值VlH(n)的波动而发生的电平级差出现的方式根据被摄体而改变。特别地，在运动图片中，在不存在被摄体运动的状态下容易看出这些级差；然而，在被摄体正在运动的情况下，各像素的信号电平恒定地发生改变，因而级差不太明显。
[0247]因此，在本实施例中，执行用于根据被摄体的运动量来确定循环系数的处理。可以使用采用陀螺仪传感器的常用方法和通过根据所获得的图像计算运动矢量来检测运动量的方法等来检测运动量。假定使用已知的技术来检测被摄体的运动量，因而这里省略了针对该技术的详细说明。
[0248]图15示出表示与被摄体的运动量相对应的、与循环系数相乘的相乘值q的表数据。在本实施例中，将被摄体的运动量小的情况视为基准(1.0倍)，并且执行如下的处理:随着被摄体的运动量增加，循环系数增大，由此检测值VlHf (η)可以容易地适应理想值。在本实施例中，尽管在被摄体的运动量大的情况下将相乘值q设置为4.0倍，但在循环系数P和相乘值q的乘积大于1.0的情况下，假定相乘结果是1.0。尽管图15示出运动量作为“大”、“中”和“小”，但根据用于检测运动量的方法，可以适当地将运动量分割成范围。
[0249]据此，在针对被摄体不容易看见信号电平级差的条件下，滤波处理后的检测值VlHf(n)可以容易地适应理想值，并且在针对被摄体容易看见级差的条件下，可以减少检测值VlHf (η)的波动。因此，可以优化检测值VlHf (η)向理想值的适应性以及减少电源噪声等所引起的检测值的波动的效果。
[0250]如迄今为止所述，通过检测被摄体的运动量并且根据所检测到的运动量改变循环系数，可以优化滤波处理后的检测值VlHf (η)根据被摄体向理想值的适应性以及减少电源噪声等所引起的检测值的波动的效果。
[0251 ] (8)颜色滤波器的光谱特性
[0252]如前面所述，图像传感器中所使用的颜色滤波器通常具有使用R、G和B的三个原色滤波器的拜尔阵列循环结构。在从具有上述的R、G和B这三色的颜色滤波器的像素输出的像素信号中，人类具有针对G像素极其敏感、但与针对G像素相比针对R像素和B像素不太敏感的视觉特性。换句话说，信号电平级差针对G像素更加明显，但与针对G像素相比针对R像素和B像素不太明显。因而，以从视觉上感知到电平级差的方式(极限值)发生差异;作为示例，针对G像素，信号电平级差在超过了 ± 10LSB的情况下开始变得明显，而针对R像素和B像素，这些级差在土 20LSB之前并不明显。
[0253]因此，在本实施例中，通过采用G像素作为基准(1.0)并且将R像素和B像素的循环系数P乘以相乘值q，针对R像素、G像素和B像素设置不同的循环系数。具体地，通过将针对R像素和B像素的相乘值q设置为比作为针对G像素的值的1.0大的值，可以在加速向理想值的适应性的同时，维持滤波处理后的检测值VlHf (η)的波动为在图像中开始出现信号电平级差的极限值以下的状态。特别是在电源接通时和在对图像传感器驱动方法进行切换时等，检测值VlH(n)急剧改变，并且即使在针对这些急剧变化的敏感性低的R像素和B像素中，这些急剧变化也作为信号电平级差而出现。换句话说，优选将R像素和B像素的循环系数设置为如下的循环系数，其中该循环系数最大程度地加速了向理想值的适应，同时还确保了检测值保持处于在计算校正值时在图像中开始出现信号电平级差的极限值(±20LSB)以下。
[0254]图16示出针对颜色滤波器的各颜色的、要与循环系数相乘的相乘值Cit3G像素用作基准，因而将针对G像素的相乘值q设置为1.0倍。在本实施例中，针对R像素和B像素，将相乘值q设置为2.0倍。尽管在本实施例中针对R像素和B像素将相乘值q设置为2.0倍，但在循环系数P和相乘值q的乘积大于1.0的情况下，假定相乘结果为1.0。
[0255]如此，可以在保持滤波处理后的检测值VlHf(η)的波动为在计算校正值时在图像中开始出现信号电平级差的极限值以下的同时，使检测值VlHf (η)快速地适应甚至理想值的急剧变化。
[0256]如上所述，针对R像素、G像素和B像素设置不同的循环系数，并且针对各像素优化循环系数。据此，针对各像素颜色，可以在保持滤波处理后的检测值VlHf (η)的波动为在计算校正值时在图像中开始出现信号电平级差的极限值以下的同时，使检测值VlHf (η)快速地适应甚至理想值的急剧变化。
[0257](9)根据列放大器组130中的增益切换来改变判断电平
[0258]在低照度的情形下，可以对图像传感器I的列放大器组130的增益进行切换以改善图像信号的S/N比。可以通过对列放大器组130的增益进行切换来相对于像素信号减少在列放大器组130之后的电路中产生的噪声成分，从而使得可以改善S/N比。
[0259]本实施例假定列放大器组130的增益是模拟增益，并且列放大器组130具有离散的增益设置。具体地，设置了 2倍和4倍的设置，其中2倍是正常设置，其在低照度的情况下切换为4倍。
[0260]在通过对列放大器组130的增益设置进行切换而放大了具有判断电平Vs附近的信号电平的像素信号的情况下，需要将判断电平Vs改变为与通过增益切换所得到的增益相对应的高电平。这是因为，万一产生电平级差，图像中的信号电平级差出现的位置将急剧改变。这在对列放大器组130的增益进行切换之后存在发生信号电平级差的许多像素的图像中特别明显。本实施例将说明用于在根据列放大器组130的增益切换来改变判断电平Vs时设置循环系数的方法。
[0261]在本第一实施例中，根据在对列放大器组130的增益进行了切换之后发生改变的判断电平Vs来改变与循环系数P相乘所用的相乘值q的设置值。图17示出针对在对列放大器组130的增益进行了切换之后的各判断电平Vs、要与循环系数相乘的相乘值q。这里，假定AD转换范围最大为12位(O?4095LSB)，并且相乘值q的基准值(X 1.0)确保了在对列放大器组130的增益进行了切换之后的判断电平Vs在电平级差最不明显的O?511LSB的范围内。
[0262]在对列放大器组130的增益进行了切换之后的判断电平Vs是2048?4095LSB的情况下，相对于上述的基准值将相乘值q设置为4.0倍，并且在判断电平Vs是512?2047LSB的情况下，相对于该基准值将相乘值q设置为2.0倍。换句话说，通过随着电平级差变得更明显将循环系数设置得更高，来改善适应性。在本实施例中，尽管在列放大器切换之后信号电平是2048?4095LSB的情况下将相乘值q设置为4.0倍，但在循环系数P和相乘值q的乘积大于1.0的情况下，假定相乘结果是1.0。
[0263]据此，在对列放大器组130的增益进行了切换之后判断电平Vs高的情况下、或者换句话说在S信号中的信号电平级差明显的情况下，通过临时增大循环系数来使滤波处理后的检测值VlHf (η)快速地收敛于理想值附近。另一方面，在对列放大器组130的增益进行了切换之后判断电平Vs低的情况下、或者换句话说在S信号中的信号电平级差不太明显的情况下，通过保持循环系数低来减少滤波处理后的检测值VlHf(n)的波动。还可以仅在对列放大器组130的增益进行了切换之后才应用相乘值。
[0264]如迄今为止所述，在要根据列放大器组130的增益切换来改变判断电平的情况下，根据在对列放大器组130的增益进行了切换之后所设置的判断电平Vs的大小来改变循环系数设置值。据此，可以在维持在图像中级差不容易注意到的状态的同时，优化滤波处理后的检测值VlHf (η)收敛于理想值附近所需的时间量和减少噪声所引起的检测值的波动的效果O
[0265]尽管迄今为止说明了优选的滤波处理方法的若干示例，但可以考虑到多个这种方法来确定循环系数。此外，尽管本发明说明了循环系数作为单个示例，但用于针对各种条件设置循环系数的方法不必局限于本实施例的内容，并且可以根据发生噪声的条件、温度变化率和图像传感器的驱动切换等所引起的理想值的变化量来确定循环系数。
[0266]另一方面，尽管本实施例说明了检测值VlH作为滤波处理的对象，如前面所述，需要对V1L、V2H和V2L执行相同的处理。通过使检测值V1H、V1L、V2H和V2L稳定，可以使校正值α和β稳定。尽管还对检测值V1L、V2H和V2L执行诸如上述的公式(5)所示等的滤波处理，但在针对检测值V1H、V1L、V2H和V2L而对公式(5)进行一般化的情况下，可以将公式(5)表示为以下的公式(7)。
[0267]Vf(n) = v(n) Xp+Vf (n-1) X (1-p)
[0268](0<p< I)...(7)
[0269]在公式(7)中，Vf(n)表示第n个帧中的滤波处理后的检测值，并且V(n)表示在第η个帧中所获得的虚拟像素的读出时间段内所获得的新的检测值。另一方面，Vf(n-l)表示第n-Ι个帧中的滤波处理后的检测值，并且利用p(0<pd)来表示循环系数。
[0270]除上述方法外，还可以向在用于求出校正值α和β的计算期间获得的公式(I)和公式(2)中的各项应用循环滤波器。具体地，还可以对计算V2H-V1H的结果(中间值)和计算V2L-V1L的结果(中间值)执行滤波处理。通过执行这种处理，在V2H和VlH中产生相同水平的外部噪声的情况下，可以抵消该噪声并且可以将循环系数设置得较高，由此滤波处理后的检测差值V2H-V1H可以更快速地收敛于理想值附近。
[0271]可以考虑到获得检测值所用的虚拟像素的配置和外部噪声发生的方式等来确定使用哪个方法。
[0272]第四实施例
[0273]以下将说明本发明的第四实施例。第四实施例中所使用的摄像设备具有与第一实施例中参考图1所述的摄像设备相同的结构，因而将省略针对该结构的说明，并且将仅说明不同之处。
[0274]与图5所示的像素部110的结构相对比，如图18所示，在第四实施例中，在水平方向上对有效像素区域进行四分割。按从画面的左侧起的顺序，这些区域依次为有效像素区域Α、有效像素区域B、有效像素区域C和有效像素区域D。另外，与有效像素区域相对应，还在水平方向上对虚拟像素区域进行四分割，如此按从画面的左侧起的顺序依次得到虚拟像素区±或八、虚拟像素区域B、虚拟像素区域C和虚拟像素区域D。通过在水平方向上将这些区域分割成若干个区域，即使在AD转换器的性能在水平方向上发生改变的情况下，也可以执行更接近理想值的校正。
[0275]在上述的第三实施例中，使用画面整体的虚拟像素来计算检测值V1H、V1L、V2H和V2L，但在本第四实施例中，针对通过上述分割所获得的各个区域A?D获得检测值。对于针对上述各个区域所计算出的检测值V1H、V1L、V2H和V2L执行与第三实施例相同的处理，由此确保不会看见信号电平级差。
[0276]如迄今为止所述，通过在水平方向上进行分割获得了多个区域，并且针对各区域计算滤波处理后的检测值。据此，即使在AD转换器的性能在水平方向上发生改变的情况下也可以获得更接近理想值的检测值，并且此外，可以实现与第三实施例的效果相同的效果。
[0277]尽管第一实施例?第四实施例说明了具有不同的斜率的两种斜坡信号，但相同的技术还可应用于三种以上的斜率，并且本发明并不意图受到斜坡信号的类型的数量所限制。另一方面，需要对使用虚拟像素区域所计算出的校正值执行滤波处理，并且尽管第一实施例说明了用于获得并计算校正值的示例性方法等，但本发明并不意图局限于此。
[0278]最终，尽管第一实施例?第四实施例说明了在图像传感器I中针对各列设置电路规模小的单个列ADC的结构，但本发明不限于此。例如，可以使用如下结构:在各列中设置多个列ADC，这多个ADC各自使用具有各自不同的斜率的斜坡信号来执行AD转换，并且选择如此得到的结果其中之一;或者可以使用如日本特开2013-009087所公开的结构等的结构。日本特开2013-009087公开了图像传感器内的列放大器电路，其中在该列放大器电路中，通过根据像素信号的电平以像素为单位选择性地使用第一斜坡信号和斜率比第一斜坡信号的斜率低的第二斜坡信号其中之一来执行AD转换。换句话说，本发明还可应用于通过选择性地使用利用具有不同斜率的多个斜坡信号其中之一进行AD转换得到的像素信号来构成图像的各帧的任何技术。
[0279]尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功會K。
【主权项】
1.一种摄像设备，包括: 模数转换单元，用于使用具有相互不同的斜率的多个参考信号来将模拟信号转换成数字信号； 电压供给单元，用于向所述模数转换单元供给具有预定的多个不同的输出电平的模拟信号；以及 计算单元，用于基于通过使用所述多个参考信号对具有所述多个不同的输出电平的模拟信号进行转换所获得的多个数字信号来计算多个不同的斜率的比和偏移量，并且以帧为单位，基于所述斜率的比和所述偏移量来计算用于对通过所述模数转换单元针对从图像传感器的像素部输出的模拟信号进行转换所获得的数字信号进行校正的校正系数， 其中，所述校正系数包括所述斜率的比和偏移校正值，并且所述偏移校正值是通过执行用于使用循环系数来对所述偏移量和先前帧中计算出的偏移校正值进行加权相加的滤波处理所获得的。2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，在利用W(n)表示所述偏移校正值、利用β(η)表示所述偏移量、利用M(n-l)表示所述先前帧中计算出的偏移校正值、并且利用P表示所述循环系数的情况下，所述计算单元通过以下表达式来求出所述偏移校正值: Pf (η)=β(η) Xp+Pf (η-1) X (1-ρ)，(O < ρ < I)。3.根据权利要求1或2所述的摄像设备，其中，在所述偏移量和所述先前帧中计算出的偏移校正值之间的差大于阈值的情况下，将所述循环系数设置为O。4.根据权利要求1或2所述的摄像设备，其中，在所述偏移量和所述先前帧中计算出的偏移校正值之间的差的绝对值在预定范围内的情况下，与该差的绝对值低于该预定范围的情况相比，将所述循环系数设置为更高的值。5.根据权利要求1或2所述的摄像设备，其中，还包括温度检测单元，所述温度检测单元用于测量温度， 其中，在所述温度检测单元所测量到的温度的变化率的绝对值在预定范围内的情况下，与该变化率的绝对值低于该预定范围的情况相比，将所述循环系数设置为更高的值。6.根据权利要求1或2所述的摄像设备，其中，从所述图像传感器的像素部所输出的一帧的图像的对比度越低，将所述循环系数设置为越低的值。7.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，在读出所述图像传感器的像素部时所使用的帧频在预定范围内的情况下，与该帧频高于该预定范围的情况相比，将所述循环系数设置为更高的值。8.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，通过读出所述图像传感器的像素部所获得的图像包括视频输出所使用的帧和视频输出没有使用的帧，以及 在针对视频输出所使用的帧所计算出的偏移校正值和针对视频输出没有使用的帧所计算出的偏移校正值之间的差的绝对值在预定范围内的情况下，与该差的绝对值高于该预定范围的情况相比，将所述循环系数乘以更高的值。9.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，还包括运动量检测单元，所述运动量检测单元用于检测被摄体的运动量， 其中，在所述运动量检测单元所检测到的运动量在预定范围内的情况下，与所检测到的运动量低于该预定范围的情况相比，将所述循环系数乘以更高的值。10.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述图像传感器的像素部被拜尔阵列的原色滤波器所覆盖，以及 通过将所述循环系数乘以与用于对与绿色滤波器所覆盖的像素相对应的数字信号进行校正的校正系数相比更高的值，来计算用于对与红色滤波器或蓝色滤波器所覆盖的像素相对应的数字信号进行校正的校正系数。11.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述模数转换单元在从构成所述图像传感器的像素部的各像素输出的模拟信号的输出电平低于预定的判断电平的情况下，输出通过使用第一参考信号进行转换所获得的数字信号，并且在所述输出电平大于或等于所述判断电平的情况下，输出通过使用斜率比所述第一参考信号的斜率高的第二参考信号进行转换所获得的数字信号。12.根据权利要求11所述的摄像设备，其中，还包括放大单元，所述放大单元用于在所述模数转换单元对从构成所述图像传感器的像素部的各像素输出的模拟信号进行转换之前，放大所述模拟信号， 其中，在所述放大单元的增益发生改变的情况下，在以所述判断电平与所述增益的变化相对应的方式发生改变后的值在预定范围内的情况下，与该值低于该预定范围的情况相比，将所述循环系数乘以更高的值。13.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，还包括校正单元，所述校正单元用于使用所述计算单元所计算出的所述校正系数，来对通过针对从所述图像传感器的像素部输出的模拟信号执行模数转换所获得的数字信号进行校正。14.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述图像传感器的像素部包括不具有光电转换元件的虚拟像素，并且所述电压供给单元在针对所述虚拟像素的读出时间段内，供给具有预定的所述多个不同的输出电平的模拟信号。15.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，将所述图像传感器的像素部分割成多个区域，并且所述计算单元针对通过分割所获得的多个区域各自计算所述校正系数。16.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述模数转换单元设置在所述图像传感器的像素部的各个列中。17.—种摄像设备的控制方法，所述控制方法包括以下步骤: 向模数转换单元供给具有预定的多个不同的输出电平的模拟信号； 使用具有相互不同的斜率的多个参考信号来将具有所述多个不同的输出电平的模拟信号转换成多个数字信号； 基于所述多个数字信号来计算多个不同的斜率的比和偏移量；以及 计算步骤，用于以帧为单位，基于所述斜率的比和所述偏移量来计算用于对通过针对从图像传感器的像素部输出的模拟信号执行模数转换所获得的数字信号进行校正的校正系数， 其中，所述校正系数包括所述斜率的比和偏移校正值，并且所述偏移校正值是通过执行用于使用循环系数来对所述偏移量和先前帧中计算出的偏移校正值进行加权相加的滤波处理所获得的。18.根据权利要求17所述的摄像设备的控制方法，其中，将所述图像传感器的像素部分割成多个区域，并且在所述计算步骤中，针对通过分割所获得的多个区域各自计算所述校正系数。19.根据权利要求17或18所述的摄像设备的控制方法，其中，还包括校正步骤，所述校正步骤用于使用所述计算步骤中所计算出的所述校正系数，来对通过针对从所述图像传感器的像素部输出的模拟信号执行模数转换所获得的数字信号进行校正。20.一种摄像设备，包括: 模数转换单元，用于使用具有相互不同的斜率的多个参考信号来将模拟信号转换成数字信号； 电压供给单元，用于向所述模数转换单元供给具有预定的多个不同的输出电平的模拟信号；以及 计算单元，用于对通过使用所述多个参考信号对具有所述多个不同的输出电平的模拟信号进行转换所获得的检测值执行滤波处理，并且以帧为单位，基于所述滤波处理后的检测值来计算用于对通过所述模数转换单元针对从图像传感器的像素部输出的模拟信号进行转换所获得的数字信号进行校正的校正系数， 其中，所述滤波处理是用于使用循环系数对所述滤波处理前的检测值和先前帧中的所述滤波处理后的检测值进行加权相加的处理。21.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，在利用V(n)表示所述滤波处理前的检测值、利用Vf(n)表示所述滤波处理后的检测值、利用Vf(n-l)表示所述先前帧中的所述滤波处理后的检测值、并且利用P表示所述循环系数的情况下，所述计算单元通过以下表达式执行所述滤波处理: Vf (n)=V(n) Xp+Vf (n-1) X (1-ρ)，(0<ρ<1)ο22.根据权利要求20或21所述的摄像设备，其中，所述滤波处理前的检测值与通过使用所述多个参考信号对具有所述多个不同的输出电平的模拟信号进行转换所获得的多个数字信号相对应。23.根据权利要求20或21所述的摄像设备，其中，所述滤波处理前的检测值与在如下的计算的中途所获得的多个中间值相对应，其中该计算用于使用通过使用所述多个参考信号对具有所述多个不同的输出电平的模拟信号进行转换所获得的多个数字信号来求出所述校正系数。24.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，在所述滤波处理前的检测值和所述先前帧中的所述滤波处理后的检测值之间的差大于阈值的情况下，将所述循环系数设置为O。25.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，在所述滤波处理前的检测值和所述先前帧中的所述滤波处理后的检测值之间的差的绝对值在预定范围内的情况下，与该差的绝对值低于该预定范围的情况相比，将所述循环系数设置为更高的值。26.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，还包括温度检测单元，所述温度检测单元用于测量温度， 其中，在所述温度检测单元所测量到的温度的变化率的绝对值在预定范围内的情况下，与该变化率的绝对值低于该预定范围的情况相比，将所述循环系数设置为更高的值。27.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，从所述图像传感器的像素部所输出的一帧的图像的对比度越低，将所述循环系数设置为越低的值。28.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，在读出所述图像传感器的像素部时所使用的帧频在预定范围内的情况下，与该帧频高于该预定范围的情况相比，将所述循环系数设置为更高的值。29.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，通过读出所述图像传感器的像素部所获得的图像包括视频输出所使用的帧和视频输出没有使用的帧，以及 在针对视频输出所使用的帧所计算出的所述滤波处理后的检测值和针对视频输出没有使用的帧所计算出的所述滤波处理后的检测值之间的差的绝对值在预定范围内的情况下，与该差的绝对值高于该预定范围的情况相比，将所述循环系数乘以更高的值。30.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，还包括运动量检测单元，所述运动量检测单元用于检测被摄体的运动量， 其中，在所述运动量检测单元所检测到的运动量在预定范围内的情况下，与所检测到的运动量低于该预定范围的情况相比，将所述循环系数乘以更高的值。31.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，所述图像传感器的像素部被拜尔阵列的原色滤波器所覆盖，以及 通过将所述循环系数乘以与用于对与绿色滤波器所覆盖的像素相对应的数字信号进行校正的校正系数相比更高的值，来计算用于对与红色滤波器或蓝色滤波器所覆盖的像素相对应的数字信号进行校正的校正系数。32.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，所述模数转换单元在从构成所述图像传感器的像素部的各像素输出的模拟信号的输出电平低于预定的判断电平的情况下，输出通过使用第一参考信号进行转换所获得的数字信号，并且在所述输出电平大于或等于所述判断电平的情况下，输出通过使用斜率比所述第一参考信号的斜率高的第二参考信号进行转换所获得的数字信号。33.根据权利要求32所述的摄像设备，其中，还包括放大单元，所述放大单元用于在所述模数转换单元对从构成所述图像传感器的像素部的各像素输出的模拟信号进行转换之前，放大所述模拟信号， 其中，在所述放大单元的增益发生改变的情况下，在以所述判断电平与所述增益的变化相对应的方式发生改变后的值在预定范围内的情况下，与该值低于该预定范围的情况相比，将所述循环系数乘以更高的值。34.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，还包括校正单元，所述校正单元用于使用所述计算单元所计算出的所述校正系数，来对通过针对从所述图像传感器的像素部输出的模拟信号执行模数转换所获得的数字信号进行校正。35.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，所述图像传感器的像素部包括不具有光电转换元件的虚拟像素，并且所述电压供给单元在针对所述虚拟像素的读出时间段内，供给具有预定的所述多个不同的输出电平的模拟信号。36.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，将所述图像传感器的像素部分割成多个区域，并且所述计算单元针对通过分割所获得的多个区域各自计算所述校正系数。37.根据权利要求20所述的摄像设备，其中，所述模数转换单元设置在所述图像传感器的像素部的各个列中。38.—种摄像设备的控制方法，所述控制方法包括以下步骤: 向模数转换单元供给具有预定的多个不同的输出电平的模拟信号； 使用具有相互不同的斜率的多个参考信号来将具有所述多个不同的输出电平的模拟信号转换成多个数字信号； 对通过使用所述多个参考信号对具有所述多个不同的输出电平的模拟信号进行转换所获得的检测值执行滤波处理；以及 计算步骤，用于以帧为单位，基于所述滤波处理后的检测值来计算用于对通过针对从图像传感器的像素部输出的模拟信号执行模数转换所获得的数字信号进行校正的校正系数， 其中，所述滤波处理是用于使用循环系数对所述滤波处理前的检测值和先前帧中的所述滤波处理后的检测值进行加权相加的处理。39.根据权利要求38所述的摄像设备的控制方法，其中，将所述图像传感器的像素部分割成多个区域，并且在所述计算步骤中，针对通过分割所获得的多个区域各自计算所述校正系数。40.根据权利要求38或39所述的摄像设备的控制方法，其中，还包括校正步骤，所述校正步骤用于使用所述计算步骤中所计算出的所述校正系数，来对通过针对从所述图像传感器的像素部输出的模拟信号执行模数转换所获得的数字信号进行校正。
【文档编号】H04N5/3745GK105828003SQ201610044460
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月22日
【发明人】木村孝行
【申请人】佳能株式会社