专利名称：图像拾取装置和图像拾取方法
技术领域：
本发明涉及一种图像拾取装置以及一种图像拾取方法。
背景技术：
公知的的固态图像拾取器件是将入射到它的光接收面的光进行光电转换以产生电荷，并按预先设定的电荷存储时段累积地存储该电荷，随后输出对应于所存储的电荷的图像拾取信号。所述类型的固态图像拾取器件包括以行和列、即以矩阵排列的象素，以便执行光电转换。
在固态图像拾取器件由CMOS传感器构成时，从各个象素中读出图像拾取信号是这样执行的，即或者是以象素排列在其中的行(线)为单位连续地读出图像拾取信号，或者是以焦平面的方式执行，其中以单个象素为单位连续地读出图像拾取信号。
附带提及，如果在从工业电源供电的光源发射出来的光下使用具有诸如如上所述的CMOS传感器的图像拾取装置，那么当CMOS传感器的电荷存储时间不等于光源光亮度的变化周期的整数倍时，噪声将以在水平方向上扩展的条纹形式出现在由从CMOS传感器输出的图像拾取信号所构成的屏幕(帧)上。
例如，日本专利公开号No.2003-333423已经提出并公开了消除上述这种缺点的图像拾取装置。所提及的图像拾取装置包括一个光量检测器，用于检测光源光亮度的周期变化，以及一个A/D转换器，用于将光量检测器的检测信号转换成数字信号。该图像拾取装置进一步包括一个纠正电路，用于对从CMOS传感器输出的图像拾取信号进行纠正，并基于从A/D转换器提供的检测信号的变化周期、将其转换成数字信号。
该纠正电路包括一个增益放大器(乘法器)，并响应于从A/D转换器提供到那里的检测信号来调节该增益放大器的放大因子，以纠正图像拾取信号的电平。
发明内容
但是，利用上述的图像拾取装置，不能避免由于增益放大器的放大而使图像拾取信号噪声量的增加和分辨率的恶化，并且存在由该图像拾取信号所构成的图像的S/N率可能下降或者该图像等级中的平滑度可能下降的可能性。
此外，为了使用增益放大器来纠正图像拾取信号，除增益放大器之外，需要提供用于检测信号的A/D转换器，以及提供配线线路，用于将已经转换成数字信号的检测信号传送到纠正电路。因此，部件数量的增加和构造的复杂化是不可避免的，并且这在减少成本方面存在不利。
如上所述的图像拾取装置还具有这样一个问题，当操作用于放大图像的部分区域的图像拾取器件中的电子放大功能时，该增益放大器的纠正功能变得复杂，这使纠正变得困难。
此外，在上述的图像拾取装置中，在应用了该固态图像拾取器件以便像CCD单元那样为每一个帧输出图像拾取信号时，每一个帧的放大因子通过增益放大器改变。但是对于具有增加的帧放大因子的帧，由于噪声量的增加或是分辨率的恶化而出现等级平滑度的下降。
因此，期望提供一种图像拾取装置，其可以不管图像拾取信号的读出方法，从图像拾取信号中确实消除噪声，并保证图像拾取信号的高S/N率和高分辨率，同时有利于减少成本。
根据本发明，通过在固态图像拾取器件的光接收面上提供图像拾取区域和光量检测区域，并且相互独立地设定图像拾取区域的图像拾取电荷存储时段以及光量检测区域的光量检测电荷存储周期来实现上述期望。
特别地，根据本发明，提供了一种图像拾取装置，其包括固态图像拾取器件，用于对入射到它的光接收面的光进行光电转换以产生电荷，以便响应于预先设定的电荷存储时段累积存储该电荷，并输出对应于所存储电荷的检测信号；以及控制部件，用于设定电荷存储时段，固态图像拾取器件的光接收面具有图像拾取区域，其中对应于由入射到该光接收面的光形成的、图像拾取对象的图像的检测信号作为图像拾取信号输出；以及光量检测区域，其中对应于入射到该光接收面的光量的检测信号作为光量检测信号输出，电荷存储时段包括两个时段，图像拾取电荷存储时段，其是图像拾取区域的电荷存储时段，和光量检测电荷存储时段，其是光量检测区域的电荷存储时段，控制部件相互独立地设定图像拾取电荷存储时段和光量检测电荷存储时段。
在图像拾取装置中，可以相互独立地设定固态图像拾取器件中的图像拾取区域的图像拾取电荷存储时段和光量检测区域的光量检测电荷存储时段。因此，当从光源发射的光的亮度具有固定的变化周期时，将光量检测电荷存储时段设定为不同于该变化周期的整数倍的时段，并且判定该光量检测信号是否在变化周期内周期性地改变。随后，如果判定该光量检测信号在变化周期内周期性地改变，那么将图像拾取电荷存储时段设定为等于该变化周期的整数倍的时段。因此，可以使在图像拾取电荷存储时段内的光量总和在该图像拾取区域中的图像拾取象素当中相等。
因此，当在亮度周期性地改变的光源下执行图像拾取时，可以确实防止在形成图像的屏幕上出现水平条纹噪声。
进而，因为与现有技术不同，没有涉及通过增益放大器对图像拾取信号进行纠正，因此构造是简单的，并且在实现降低成本的方面也是有利的。进而，因为没有使用以线为单位或是以象素为单位放大图像拾取信号的增益放大器，即使在应用了固态图像拾取器件以便通过对每一帧都相同的、曝光时间执行从中读出图像拾取信号帧的地方，也可以防止增益放大器的放大因子的增加。
进而，其中在光源亮度周期性地改变的环境下，将图像拾取电荷存储时段设定为一个等于变化周期的整数倍的值，当光源环境发生改变并且现在亮度不是周期性地改变时，可以将该图像拾取电荷存储时段设定为一个不同于变化周期的整数倍的时段。
通过连同附图参考说明，将了解本发明的这些和其它方面，其中图1是示出根据本发明第一实施例的图像拾取装置的框图；图2是示出如图1所示的固态图像拾取器件的光接收面的示意图；图3是示出如图1所示的固态图像拾取器件的光电转换部件的原理的电路图；图4是说明图3中的光电转换部件的电荷存储时段的图表；图5是说明图1中的图像拾取装置的操作的图表；图6A、6B和7A、7B是说明在光源亮度变化周期和电荷存储时段之间的关系的图表；图8是示出根据本发明第二实施例的图像拾取装置的框图；图9是相似的视图，但是示出了根据本发明第三实施例的图像拾取装置；图10是示出图9的图像拾取装置中的图像拾取区域和光量检测区域的电路构造的线路图；图11是相似的视图，但是示出图9的图像拾取装置中的图像拾取区域和光量检测区域的另一个电路构造；以及图12是说明图像拾取信号和光量检测信号的读出定时的图表，其中图像拾取信号从如图11所示的固态图像拾取器件的图像拾取区域的限定部分中读出，以实现放大图像的电子放大功能。
具体实施例方式
首先参考图1，这里示出了根据本发明第一实施例的图像拾取装置的结构。所示图像拾取装置100包括由CMOS传感器构成的固态图像拾取器件10和信号处理部件30。
参见图2，固态图像拾取器件10包括光接收面11，由未示出的图像拾取光学系统引入的图像拾取对象的光进入其中。光接收面11光电转换入射光以产生电荷，累积存储该电荷预先设定的电荷存储时段，随后输出对应于所存储电荷的检测信号。
光接收面11包括图像拾取区域12和光量检测区域14。图像拾取区域12输出对应于由入射到光接收面11的光形成的、图像拾取对象的图像的检测信号，作为图像拾取信号S1。光量检测区域14输出对应于入射到光接收面11的光量的检测信号，作为光量检测信号S2。
在本实施例中，图像拾取区域12和光量检测区域14中的每一个都具有矩形形状，而且光量检测区域14位于邻近图像拾取区域12的一个侧边的位置并且具有比图像拾取区域12更小的面积。此外，彼此独立地执行分别从图像拾取区域12和光量检测区域14读出图像拾取信号S1和光量检测信号S2的操作。
图像拾取信号S1和光量检测信号S2在控制电路20的控制下由开关16进行切换，并提供给A/D转换器18。
A/D转换器18将从开关16提供到那里的图像拾取信号S1或光量检测信号S2从模拟信号转换成数字信号，并将该数字信号提供到信号处理部件30。
该控制电路20控制开关16的切换，并控制从图像拾取区域12和光量检测区域14的读出。这样配置控制电路20以便彼此独立地为在下文中描述的固态图像拾取器件10的图像拾取设定电荷存储时段和为光量检测设定电荷存储时段。该控制电路20可以例如由微计算机构成。
在本实施例中，图像拾取信号S1和光量检测信号S2根据时间来切断并分开，并通过开关16的切换，从固态图像拾取器件10沿着相同的线路连续地输出。换句话说，图像拾取信号S1和光量检测信号S2通过彼此分开的读出操作，经由相同的线路连续地输出。
信号处理部件30包括信号处理电路32、检测电路34以及控制部件36。
信号处理电路32处理由A/D转换器18提供到那里、以数字信号形式的图像拾取信号S1，以产生一个符合定义的视频信号。应该注意的是，所述视频信号的这样产生是通过使用相关领域的公知技术来执行的，并且与本发明的主题没有关系。因此，此处省略了它的细节描述。
检测电路34从由A/D转换器18提供到那里的、以数字信号形式的光量检测信号S2中，检测光源亮度的变化周期。
控制部件36控制信号处理电路32，并基于检测电路34的检测结果向控制电路20发出指令。控制部件36例如可以由微计算机构成。
在本实施例中，控制电路20、信号处理电路32、检测电路34和控制部件36协作以起控制部件的作用，而且控制电路20、检测电路34和控制部件36协作以起设定部件的作用。此外，信号处理电路32起信号处理部件的作用。
现在，参考图3描述构成固态图像拾取器件10的图像拾取区域12的象素。应该注意的是，构成光量检测区域14的象素与构成图像拾取区域12的象素相似地构造。
在本实施例中，以行的方向和列的方向在矩阵中形成多个象素10A。按照X-Y寻址方法在行的方向和列的方向扫描象素10A，以读出存储在象素10A中的电荷(信号电荷)作为检测信号(图像拾取信号S1或光量检测信号S2)。
每个象素10A包括光电二极管1002、电荷清除开关1004、电荷读出开关1006和放大器1008。
光电二极管1002接收光并将其光电转换成电荷。
电荷清除开关1004插入到光电二极管1002的阳极和参考电位(地电平)之间，并将由光电二极管1002产生的电荷(信号电荷)清除到地面，由此将存储在象素10A中的电荷减少到零。
电荷读出开关1006与光电二极管1002的阳极连接，并在电荷读出开关1006接通时输出由光电二极管1002产生的电荷。因此，作为信号输出存储在象素10A中的电荷。
在本实施例中，电荷读出开关1006包括两个开关，即，根据X-Y寻址扫描方法在行的方向插入的开关1006A，和根据X-Y寻址扫描方法在列的方向插入的另一个开关1006B。
放大器1008放大通过电荷读出开关1006读出的电荷，即，如上所述的信号，以产生并输出检测信号。
参见图4，由时间T1到另一个时间T2的时间间隔Ts给出电荷存储时段，其中在T1时，接通电荷清除开关1004一次以设定该检测信号为0，在T2时，接通电荷读出开关1006以读出该信号。
在本实施例中，将图像拾取区域12中的象素的电荷存储时段称为图像拾取电荷存储时段，并且将光量检测区域14中的象素的电荷存储时段称为光量检测电荷存储时段。因此，固态图像拾取器件10的电荷存储时段是由图像拾取电荷存储时段和光量检测电荷存储时段这两个时段构成的。
通过控制电荷清除开关1004和电荷读出开关1006的接通和断开时间来执行由控制电路20对图像拾取电荷存储时段的设定以及对光量检测电荷存储时段的设定。
将进一步描述由固态图像拾取器件10产生图像拾取信号S1和光量检测信号S2的操作。
参见图5，附图标记Tv1、Tv2和Tv3各自表示用于从信号处理电路32输出视频信号中的一个帧的时间周期。
帧时段Tv1由用于读出作为图像有效的、图像拾取信号S1的时段Tvd1，以及用于读出光量检测信号S2的时段Tfl1组成。类似地，帧时段Tv2由用于读出作为图像有效的、图像拾取信号S1的时段Tvd2，以及用于读出光量检测信号S2的时段Tfl2组成。帧时段Tv3由用于读出作为图像有效的、图像拾取信号S1的时段Tvd3，以及用于读出光量检测信号S2的时段Tfl3组成。
通过控制时间间隔来执行设定用于读出图像拾取信号S1的时段Tvd1、Tvd2、Tvd3...，以及用于读出光量检测信号S2的时段Tfl1、Tfl2、Tfl3...，在该时间间隔后，转换开关16。换句话说，除用于读出图像拾取信号S1的时段Tvd1、Tvd2、Tvd3...之外，帧时段Tv1、Tv2、Tv3...的剩余时间被分配为用于读出光量检测信号S2的时段Tfl1、Tfl2、Tfl3...。
附图标记Tvds表示图像拾取电荷存储时段。该电荷存储时段用于从中获得有效视频信号的图像拾取区域12的象素(在下文中称为有效区域象素)。在CMOS传感器的情况下，因为象素的电荷是被连续地读出，所以该图像拾取电荷存储时段Tvds被替换成固定的彼此时间间隔。
如上所述，首先接通电荷清除开关1004以将象素中的电荷减少为零。在图像拾取电荷存储时段Tvds过去以后，连续接通电荷读出开关1006的开关1006A和1006B以读出象素中的电荷。因此，输出图像拾取信号S1。
附图标记Tfls是如上所述的光量检测电荷存储时段。该电荷存储时段用于光量检测区域14的象素(在下文中称为光量检测象素)。
如上所述，首先接通电荷清除开关1004以将象素中的电荷减少为零。在光量检测电荷存储时段Tf1s过去之后，连续接通电荷读出开关1006的开关1006A和1006B以读出象素中的电荷。因此，输出光量检测信号S2。
应该注意的是控制该光量检测电荷存储时段以便可以不会使输入到A/D转换器18的光量检测信号S2饱和。
进而，为每个象素中执行图像拾取信号S1的读出，即为一个帧中的每个象素执行一次，并且光量检测信号S2的读出总是从某个相位延迟固定时间间隔的时间处执行，该相位例如是与每个帧对应的垂直同步信号的开始。
现在描述由检测电路34对光源亮度的变化周期的检测。
检测电路34接收光量检测信号S2作为到它的输入，并检测是否存在光源亮度的变化性。检测电路34将检测结果输出到控制部件36。
光源亮度变化的主要因素是提供给该光源的交流电源(工业电源)的频率。因为交流电源的电压在一个周期内出现最大值两次，所以光源亮度变化的频率通常等于电源频率的两倍。
检测电路34包括，例如，带通滤波器(BPF)，其被构成为具有中心频率等于交流电源两倍的通带。控制部件36基于已经通过检测电路34的信号的变化周期值判定光源是否周期性地改变。应该注意的是检测电路34不局限于使用BPF的类型，而是可以自然地应用类似这样的各种公知电路。
图6A示出了光量和象素的电荷存储时段之间的关系。图6B示出了存储在图6A所示的象素中的电荷量。图像拾取电荷存储时段Tvds不同且不等于光源亮度变化周期TLt的整数倍。换句话说，图像拾取电荷存储时段Tvds等于光源亮度变化周期TLt的实数倍，其在小数点后有数字(例如，1.1倍，2.5倍，或是4/3倍)。
即使如图6A所示，每个象素A、B、C、D...的图像拾取电荷存储时段Tvds彼此相等，如图6B所示，取决于象素A、B、C、D...的电荷读出时间，图像拾取电荷存储时段Tvds内的光量总和也不同，。因此，即使拾取了等光量的图像拾取对象部分的图像，从象素A、B、C、D...获得的图像拾取信号S1的输出电平也彼此不同，结果，这样的差异作为水平条纹噪声出现在屏幕上。
图7A示出了光量和象素的电荷存储时段之间的关系，其中图像拾取电荷存储时段Tvds等于光源亮度变化周期TLt的整数倍，例如，一倍、两倍、三倍...。图7B示出了存储在如图7A所示的象素中的电荷量。
如图7A所示，象素A、B、C、D...的图像拾取电荷存储时段Tvds彼此相等，并且光源亮度与象素A、B、C、D...的读出时间无关地、在图像拾取电荷存储时段Tvds内整数倍地变化。因此，在象素A、B、C、D...当中，在图像拾取电荷存储时段Tvds内的光量总和是相等的。
因此，当拾取具有相同光量的图像拾取对象部分的图像时，从象素A、B、C、D...中获得的图像拾取信号S1具有相同的电平，而且没有水平条纹噪音出现在屏幕上。
另一方面，仅仅考虑光量检测区域14中的象素，如果光量检测电荷存储时段不等于光源亮度变化周期TLt的整数倍，则光量检测信号S2按照光源亮度的变化周期进行变化。根据类似于上文参考图6A到7B所描述的原理，如果光量检测电荷存储时段等于光源亮度变化周期TLt的整数倍，则光量检测信号S2不按照该光源亮度的变化周期进行变化。
现在，描述本实施例中图像拾取装置100的操作。
控制部件36向控制电路20发出指令，使得控制电路20设定光量检测区域14的光量检测电荷存储时段，以使其可以变成不等于光源亮度变化周期TLt的整数倍。更特别地，如果交流电源的频率是50Hz或60Hz，那么设定该光量检测电荷存储时段以使其不等于100Hz或120Hz的整数倍，即交流电源频率的整数倍。换句话说，该光量检测电荷存储时段被设定为不同于等于1/100秒或是1/120秒周期的整数倍的周期。
控制电路20为每一帧切换一次开关16，以通过相同的读出通路向信号处理部件30提供来自于图像拾取区域12的图像拾取信号S1和来自于光量检测区域14的光量检测信号S2。
在这种情况下，控制部件36监控从检测电路34获得的检测结果。然后，如果控制部件36判定光源亮度周期性地改变，那么向控制电路20发出一个指令，以把图像拾取电荷存储时段Tvds设定为等于光源亮度变化周期TLt的整数倍的值。特别地，刚刚描述的操作在例如在荧光灯下的环境下执行。
另一方面，如果控制部件36判定光源亮度没有周期性地改变，那么向控制电路20发出一个指令，以使其有可能也把图像拾取电荷存储时段Tvds设定为与不等于该光源亮度变化周期TLt的整数倍的值不同的时段。特别地，刚刚描述的操作在例如在阳光下的环境下执行。
如上所述，根据本发明，可以相互独立地设定固态图像拾取器件10的图像拾取区域12的图像拾取电荷存储时段Tvds和光量检测电荷存储时段。
因此，当从光源发出的光的亮度变化周期是固定的变化周期TLt时，光量检测电荷存储时段被设定为不同于变化周期TLt的整数倍的值，并且判定光量检测信号S2是否在变化周期TLt内周期性地变化。如果判定光量检测信号S2在变化周期TLt内周期性地变化，则图像拾取电荷存储时段Tvds被设定为一个等于变化周期TLt的整数倍的值。因此，可以使图像拾取电荷存储时段Tvds内的光量总和在图像拾取区域12的图像拾取象素当中相等。
因此，当在光源亮度周期性改变的情况下执行图像拾取时，确实可以防止在在其上形成图像的屏幕上出现水平条纹噪声。
而且，当如现有技术那样，改变用于放大图像拾取信号的增益放大器的放大因子、以纠正光源周期性变化的影响时，如果提供给增益放大器的图像拾取信号由数字信号构成，则图像拾取信号的分辨率由增益放大器的放大而恶化。因此，存在在由图像拾取信号构成的图像的等级中的平滑度可能退化的可能性。
相反，根据本发明，因为没有使用增益放大器的放大因子，则不存在图像拾取信号分辨率的恶化，并且这在保证在由图像拾取信号构成的图像等级中的平滑度方面是有利的。
此外，因为与现有技术不同，没有涉及通过增益放大器对图像拾取信号进行纠正，所以构造是简单的，并且这在实现成本减少方面是有利的。
此外，在现有技术的图像拾取装置中，其中所使用的固态图像拾取器件是这样的类型，其通过为每一帧进行同样的曝光时间获得图像拾取信号，因此要为每一帧调整增益放大器的放大因子，所以在用减少的光量获得的帧中、S/N率的下降或是分辨率的下降不可避免的。但是根据本实施例，可以防止图像拾取信号中的S/N率的下降以及分辨率的下降。
此外，根据本实施例，因为图像拾取区域12和光量检测区域14都在该固态图像拾取器件10的光接收面11上提供，所以可以有利地实现固态图像拾取器件10和用于将光引入到固态图像拾取器件10的图像拾取光学系统的小型化。
例如，当形成图像拾取光学系统的透镜具有圆形形状，而且图像拾取区域12具有矩形形状时，如果光量检测区域14被置于由从图像拾取光学系统引入到光接收面11的光束构成的弓形部分与图像拾取区域12的一个侧边之间的阴影区，则不需要扩展固态图像拾取器件10的光接收面11，或者增加图像拾取光学系统的孔径。
第二实施例现在描述本发明的第二实施例。
第二实施例是不同于上文参考图1所描述的第一实施例的变体，其不同之处在于，在第一实施例中，图像拾取信号S1和光量检测信号S2是根据时间来切断和分开的，并由固态图像拾取器件10提供给信号处理部件30，基于光量检测信号S2对光源光量变化的检测是由固态图像拾取器件10执行的，并且检测的变化结果在独立于图像拾取信号S1的输出(读出)时间的时间处提供给信号处理部件30。
图8示出了根据第二实施例的图像拾取装置100A。使用相同的数字表示该第二实施例中、与先前描述的第一实施例中的部件相同的部件。
参见图8，图像拾取装置100A的控制电路20控制图像拾取区域12和光量检测区域14的读出，并相互独立地设定固态图像拾取器件10的图像拾取电荷存储时段和光量检测电荷存储时段。
从图像拾取区域12中读出的图像拾取信号S1通过A/D转换器和信号线路提供给信号处理电路32。
从光量检测区域14中读出的光量检测信号S2提供给检测电路22。
检测电路22包括具有中心频率例如等于电源频率的两倍的通频带的带通滤波器(BPF)。控制电路20产生表示已经通过检测电路22的信号的周期性变化值的检测数据，并将该检测数据提供给控制部件36。通过互连控制电路20和控制部件36的信号线路执行将检测数据提供给控制部件36。类似于如上所述的第一实施例，检测电路22并不局限于使用BPF的检测电路，各种公知的电路也可以应用于检测电路22。
控制部件36基于检测数据判定光源是否周期性地变化，并且执行类似于第一实施例的控制。
因此，虽然在第二实施例中，与第一实施例类似，相互独立地形成图像拾取区域12和光量检测区域14，然而与第一实施例不同，按照彼此分开的读出操作，通过彼此不同的线路输出图像拾取信号S1和光量检测信号S2。
在本实施例中，控制电路20、检测电路22、信号处理电路32和控制部件36协作构成控制部件。控制电路20、检测电路22和控制部件36协作构成设定部件。信号处理电路32构成信号处理部件。
此外，由用于传送对应于光量检测信号S2的检测数据的信号线路构成第一线路，并且由用于传送图像拾取信号S1的信号线路构成第二线路。
具有如上文所述构造的第二实施例自然实现了与第一实施例相似的操作和效果。
此外，根据第二实施例，不同与第一实施例，图像拾取信号S1和光量检测信号S2并不是由开关16根据时间来切断和分开以使它们被连续地提供给信号处理部件30。因此，根据第二实施例，与第一实施例相比较，可以除去开关16，并且这有利于构造的简化。
此外，可以相互独立地设定向控制部件36提供检测数据的时间和向信号处理电路32提供图像拾取信号S1的时间，而且这在执行自由地设定图像拾取信号S1的读出时间方面是有利的。此外，例如可以同时地(共同地)将检测数据和图像拾取信号S1提供给信号处理部件30，或者可以每一帧提供多个检测数据，而这在保证设计的自由度方面是有利的。
第三实施例现在，描述本发明的第三实施例。
第三实施例与第一和第二实施例不同之处在于从固态图像拾取器件10的图像拾取区域12中读出图像拾取信号S1的操作和从固态图像拾取器件10的光量检测区域14中读出光量检测信号S2的操作是在时间上连续地执行的。
图9示出了第三实施例中的图像拾取装置100B的构造，而且图10示出了图像拾取装置100B的图像拾取区域12和光量检测区域14。
首先参见图9，按照X-Y寻址方法扫描构成固态图像拾取器件10的图像拾取区域12和光量检测区域14。
现在参见图10，象素排列在固态图像拾取器件10的四个垂直行上，并且在上面三行的象素用作图像拾取区域12的有效区域象素，而在下面一行的象素用作光量检测区域14的光量检测象素。
固态图像拾取器件10包括水平读出控制电路1020、垂直读出控制电路1022、图像拾取区域电荷清除控制电路1024和光量检测区域电荷清除控制电路1026。
水平读出控制电路1020在图10中从左向右连续地将水平方向读出控制信号H1、H2、H3和H4分别设置为接通状态一个固定时段。
垂直读出控制电路1022在图10中从上至下连续地分别设置垂直方向读出控制信号VS1、VS2、VS3和VSL一个固定时段。
因此，存储在图像拾取区域12和光量检测区域14的象素中的电荷从矩阵的左上部向右下部一行接一行且一列接一列地连续读出，并作为图像拾取信号S1和光量检测信号S2提供到A/D转换器18。
图像拾取区域电荷清除控制电路1024输出用于控制图像拾取区域12的图像拾取电荷存储时段的清除控制信号VR1、VR2和VR3。相对于在垂直方向的读出控制信号VS1、VS2、VS3被连续地设置为接通状态的时间，在其之前用于图像拾取区域12的图像拾取电荷存储时段的时间处，图像拾取区域的图像拾取区域电荷清除控制电路1024将清除控制信号VR1、VR2和VR3连续地设置为接通状态。
光量检测区域电荷清除控制电路1026输出用于控制光量检测区域14的光量检测电荷存储时段的清除控制信号VRL。相对于在垂直方向的垂直方向读出控制信号VSL被设置为接通状态的时间，在其之前用于光量检测区域14的光量检测电荷存储时段的时间处，光量检测区域电荷清除控制电路1026将垂直方向的读出控制信号VSL设置为接通状态。
因此，水平读出控制电路1020、垂直读出控制电路1022、图像拾取区域电荷清除控制电路1024和光量检测区域电荷清除控制电路1026进行操作以在时间上连续地执行图像拾取信号S1的读出操作和光量检测信号S2的读出操作。
此外，与图像拾取信号S1的读出操作和光量检测信号S2的读出操作同步操作信号处理部件30的信号处理电路32和检测电路34。
同样在具有如上所述构造的第三实施例中，自然可实现与第一实施例相似的操作和效果。
此外，在第三实施例中，图像拾取信号S1的读出操作和光量检测信号S2的读出操作并不是相互独立地执行的。因此该第三实施例在简化控制电路20的控制方面是有利的。
此外，在图10的构造中，为每一个象素提供了单个电荷清除开关1004，而且在上下方向相同位置处的所有象素的电荷清除开关1004由相同的清除控制信号VS1、VS2、VS3和VSL接通。因此，在上下方向位于相同位置的所有象素的电荷清除是在相同时间处执行的。
另一方面，除电荷清除开关1004以外，也可以为每个象素提供另一个电荷清除开关1005，以便电荷清除开关1005由水平读出控制电路1020的水平方向读出控制信号H1、H2、H3和H4接通，然后可以使在水平方向位于相同位置的象素的电荷的清除时间相互一致。
此外，在固态图像拾取器件也是像CCD单元那样的、在相同的时间读出整个屏幕区域的类型时，如果以与图9所示的相似的方式构造它，以设定清除象素电荷的两个独立时间，则可以自然地配置图像拾取区域12和光量检测区域14。
图12示出了图像拾取信号S1和光量检测信号S2的读出时间，其中固态图像拾取器件10的图像拾取区域12被局部限定、以从中读出图像拾取信号S1，由此实现放大图像的电子放大功能。
参考图12，在电子放大功能无效的地方、读出图像拾取信号S1的时段由Tvd1、Tvd2、Tvd3...表示，并且在电子放大功能有效的地方、读出图像拾取信号S1的时段由Tvd1’、Tvd2’、Tvd3’...表示，如图12所示，当电子放大功能有效时，图像拾取信号S1的读出时间较短。因此，由于光源周期性地变化而产生的水平条纹噪声的形状可根据电子放大功能有效还是无效而变化。
但是根据本实施例，因为不管电子放大功能是有效还是无效，光量检测信号S2的读出时段Tf11、Tf12、Tf13...是固定的，所以光量检测信号S2的读出时间不受其影响。
因此，可以确实防止上述水平条纹的出现，而不管该电子放大功能是有效还是无效的。
应该注意的是，这样构造上述实施例，以便于当从光源发出的光的亮度变化周期是固定周期时，将光量检测电荷存储时段设定为一个与等于该变化周期整数倍的时段所不同的时段，并判定光量检测信号是否在该变化周期内周期性地改变。然后，如果判定该光量检测信号在变化周期内周期性地改变，那么将图像拾取电荷存储时段设定为一个等于该变化周期的整数倍的时段。因此，这些实施例的优点在于，当在光源亮度周期性改变的情况下执行图像拾取时，可以确实防止在所拾取的图像上出现水平条纹。
但是，根据本发明，设定方式并不局限于上文所述的那些实施例，而图像拾取信号和光量检测信号的电平可以通过用不同于上述实施例中的那些的各种方法、相互独立地设定图像拾取电荷存储时段和光量检测电荷存储时段来进行纠正。
虽然已经使用特定术语对本发明的优选实施例进行了描述，但是该描述仅仅是用于说明性的目的，而且应该理解在不背离权利要求的精神和范围的情况下可以做出变化和改变。
权利要求
1.一种图像拾取装置，包括固态图像拾取器件，用于对入射到它的光接收面的光进行光电转换以产生电荷，以使得响应于预先设定的电荷存储时段累积存储该电荷，并输出一个对应于所存储的电荷的检测信号；以及控制部件，用于设定所述电荷存储时段；所述固态图像拾取器件的所述光接收面具有图像拾取区域，其中对应于由入射到所述光接收面的光形成的图像拾取对象的图像的、检测信号作为图像拾取信号输出，以及光量检测区域，其中对应于入射到所述光接收面的光量的检测信号作为光量检测信号输出；所述电荷存储时段包括两个时段，图像拾取电荷存储时段，其是所述图像拾取区域的电荷存储时段，和光量检测电荷存储时段，其是所述光量检测区域的电荷存储时段；所述控制部件相互独立地设定所述图像拾取电荷存储时段和所述光量检测电荷存储时段。
2.根据权利要求1的图像拾取装置，其中，当从光源发出的光的亮度具有固定变化周期时，所述控制部件将该光量检测电荷存储时段设定为一个不同于该变化周期的整数倍的时段，并判定所述光量检测信号是否在该变化周期内周期性地改变，然后如果判定所述光量检测信号在该变化周期内周期性地改变，则所述控制部件将该图像拾取电荷存储时段设定为一个等于该变化周期的整数倍的时段。
3.根据权利要求2的图像拾取装置，其中，当判定所述光量检测信号在该变化周期内周期性地改变时，所述控制部件也可以将该图像拾取电荷存储时段设定为一个与等于该变化周期的整数倍的时段不同的时段。
4.根据权利要求1的图像拾取装置，其中，相互独立地执行从所述图像拾取区域读出该图像拾取信号的操作和从所述光量检测区域读出该光量检测信号的操作。
5.根据权利要求1的图像拾取装置，其中，相互独立地执行从所述图像拾取区域读出该图像拾取信号的操作和从所述光量检测区域读出该光量检测信号的操作，而且所述控制部件包括开关，用于选择该图像拾取信号和该光量检测信号之一，设定部件，用于基于通过所述开关输入到那里的光量检测信号、设定图像拾取电荷存储时段和光量检测电荷存储时段，和信号处理部件，用于处理通过所述开关输入到那里的图像拾取信号以产生视频信号。
6.根据权利要求1的图像拾取装置，其中，相互独立地执行从所述图像拾取区域读出该图像拾取信号的操作和从所述光量检测区域读出该光量检测信号的操作，而且所述控制部件包括设定部件，用于基于通过第一通路提供到那里的光量检测信号、设定图像拾取电荷存储时段和光量检测电荷存储时段，和信号处理部件，用于处理通过与所述第一通路不同的第二通路提供到那里的图像拾取信号以产生视频信号。
7.根据权利要求1的图像拾取装置，其中，在时间上连续地执行从所述图像拾取区域读出该图像拾取信号的操作和从所述光量检测区域读出该光量检测信号的操作。
8.根据权利要求1的图像拾取装置，其中，在时间上连续地执行从所述图像拾取区域读出该图像拾取信号的操作和从所述光量检测区域读出该光量检测信号的操作，而且所述控制部件包括设定部件，用于基于光量检测信号设定图像拾取电荷存储时段和光量检测电荷存储时段，和信号处理部件，用于处理该图像拾取信号以产生视频信号。
9.根据权利要求1的图像拾取装置，其中所述变化周期等于工业电源周期的1/2。
10.根据权利要求1的图像拾取装置，其中所述固态图像拾取器件是CMOS传感器单元或是CCD单元。
11.一种用于图像拾取装置的图像拾取方法，其中该装置包括固态图像拾取器件，用于对入射到它的光接收面的光进行光电转换以产生电荷，以使得响应于预先设定的电荷存储时段累积存储该电荷，并输出对应于所存储的电荷的检测信号；以及控制部件，用于设定所述电荷存储时段，该方法包括相互独立地设定图像拾取电荷存储时段和光量检测电荷存储时段的步骤；所述固态图像拾取器件的所述光接收面具有图像拾取区域，其中对应于由入射到所述光接收面的光形成的图像拾取对象的图像的、检测信号作为图像拾取信号输出，和光量检测区域，其中对应于入射到所述光接收面的光量的检测信号作为光量检测信号输出；所述电荷存储时段包括两个时段，其中一个是图像拾取电荷存储时段，其是所述图像拾取区域的电荷存储时段，以及其中另一个是光量检测电荷存储时段，其是所述光量检测区域的电荷存储时段。
12.根据权利要求11的图像拾取方法，其中，当从光源发出的光的亮度具有固定变化周期时，将该光量检测电荷存储时段设定为一个不同于该变化周期的整数倍的时段，并判定该光量检测信号是否在该变化周期内周期性地改变，然后如果判定该光量检测信号在该变化周期内周期性地改变，则将该图像拾取电荷存储时段设定为一个等于该变化周期的整数倍的时段。
13.根据权利要求12的图像拾取方法，其中，当判定该光量检测信号在该变化周期内周期性地改变时，将该图像拾取电荷存储时段设定为一个与等于该变化周期的整数倍的时段不同的时段。
14.根据权利要求11的图像拾取方法，其中，相互独立地执行从所述图像拾取区域读出该图像拾取信号的操作和从所述光量检测区域读出该光量检测信号的操作。
15.根据权利要求11的图像拾取方法，其中，在时间上连续地执行从所述图像拾取区域读出该图像拾取信号的操作和从所述光量检测区域读出该光量检测信号的操作。
16.根据权利要求11的图像拾取方法，其中，所述变化周期等于工业电源周期的1/2。
17.根据权利要求11的图像拾取方法，其中，所述固态图像拾取器件是CMOS传感器单元或是CCD单元。
全文摘要
本发明公开了一种图像拾取装置，其可以从图像拾取信号中确实消除噪声，并保证该图像拾取信号的高分辨率，而不管该图像拾取信号的读出方法，并且可以实现成本降低。固态图像拾取器件的光接收面具有图像拾取区域，其中对应于由入射到该光接收面的光形成的、图像拾取对象的图像的检测信号作为图像拾取信号输出；以及光量检测区域，其中对应于入射到该光接收面的光量的检测信号作为光量检测信号输出。信号处理部件的信号处理电路处理该图像拾取信号以产生视频信号。检测电路从该光量检测信号中检测光源亮度的周期性变化。控制部件控制该信号处理电路，并响应于该检测电路的检测结果向控制电路发出指令。
文档编号H04N5/374GK1717007SQ200510081759
公开日2006年1月4日 申请日期2005年5月19日 优先权日2004年5月19日
发明者佐藤裕 申请人:索尼株式会社