固态图像拾取器件的驱动电路、驱动方法和图像拾取系统的制作方法

专利名称：固态图像拾取器件的驱动电路、驱动方法和图像拾取系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及固态图像拾取器件的驱动电路、固态图像拾取器件的 驱动方法和固态图像拾取器件的图像拾取系统。
背景技术：
诸如数字照相机的图像拾取装置包含作为XY地址型的图像拾取 器件的CMOS图像传感器作为图像拾取器件。CMOS图像传感器在 拖尾的出现方面有利地比CCD少，达到可忽略的程度。但是，作为滚动快门(rolling shutter ) ， XY地址型的CMOS图 像传感器在对各线不同的定时蓄积电荷，并且很难对于所有的像素同 时完成蓄积操作。控制CMOS图像传感器的电荷蓄积时间并控制曝光 的意图导致蓄积周期在扫描线的第 一行和最后一行之间移动近一帧。 因此，CMOS图像传感器被视为不适于将要被拾取的运动对象的图像 拾取为静态图像。因此，常使用用于控制CMOS图像传感器的膝光时 间的机械快门。这里，将在比各行中的蓄积电荷的信号电平的读取操作的定时提 前电荷蓄积时间所需的时间的定时，执行CMOS图像传感器的用于开 始电荷的蓄积的各行中的复位操作。可使得该复位的操作速度与蓄积 电荷的信号电平的读取的操作速度不同。通过其利用，日本专利申请 /〉开No. Hll-041523乂^开了 CMOS图像传感器包含以沿机械快门的 行进而行进的速度基于行执行的复位操作以控制膝光。日本专利申请公开No. H11-041523包含经历以沿机械快门的行 进而行进的速度基于行执行的复位操作而开始的电荷蓄积、然后用机 械快门遮光并然后基于行执行蓄积电荷的信号电平的读取操作。调整
光控制.在日本专利申请公开No. H11-041523中，为了使基于行执行的复 位操作与不必以恒定速度操作的机械快门的行进同步，用于在由脉冲 产生器产生的扫描时钟之中垂直扫描的时钟通过垂直驱动调制单元受 到频率调制，并被供给图像拾取器件。存在包括CMOS图像传感器为前叶片、以机械快门为后叶片的复 位操作的快门机构。为了使快门机构获得没有膝光不均匀性的良好的 图像，必须以与作为后叶片的机械快门的行进特性一致的方式精确调 整CMOS图像传感器的各行的复位定时，以使传感器的各行的膝光时 间恒定。另一方面，机械快门叶片一般被弹簧驱动，并且通过电磁体的吸 引主要保持在行进的开始位置。因此，由于诸如图像拾取器件的姿势 差异、温度和湿度、保持机械快门的电磁体的驱动电压和机械快门的 个体差异的多种因素，因此机械快门的行进特性不总是恒定的。因此，在拾取图像时，必须使得图像拾取器件的驱动电路以与图 像拾取装置的状态一致的方式对图像拾取器件的各行产生精确的复位 定时。日本专利申请公开No. 2006-33338公开了以下方法。使用在用于 导致图像拾取器件的各区域开始电荷的蓄积的扫描和用于读取在各区 域中蓄积的电荷的扫描中的一个以及遮住图像拾取器件的接受表面的 机械快门的行进之间蓄积的电荷的量，对机械快门的行进特性进行计 算。然后，产生作为前叶片的图像拾取元件的各行的精确的复位定时。另外，日本专利申请公开No. 2002-51270公开了产生用于驱动固 体图像拾取器件的多个定时脉冲的定时发生器的例子。另外，在日本专利申请公开No. HI 1-041523和日本专利申请公开 No. 2006-33338中的一个中，用于在由脉冲产生器产生的扫描脉冲之 间进行垂直扫描的脉沖在垂直驱动调制部分中受到频率调制，并被供 给图像拾取器件。将垂直扫描速度的特性和机械快门的行进特性进行
匹配，该配置可产生用于其间隔非线性变化的垂直扫描的脉冲。但是， 维持用于垂直扫描的脉冲和用于垂直扫描的脉冲以外的脉沖之间的相 对关系将变得十分困难。为了在固态图像拾取器件的光电二极管的复 位操作中将光电二极管放电，光电二极管需要处于复位状态不少于恒 定的周期。但是，在用于垂直扫描的脉沖之外，还需要用于开始和结 束复位光电二极管中的一个的脉冲。因此，这种很难维持用于垂直扫 描的脉冲和用于垂直扫描的脉冲以外的脉冲之间的相对关系的配置是 不合适的。另外，需要控制垂直扫描速度的调制单元，这会增加成本。另外，根据在日本专利申请公开No. 2002-51270中公开的存储器 内置型定时发生器，为了产生用于其间隔非线性变化的垂直扫描的脉 冲，脉冲的所有变化点都必须被存储在存储器中。例如，将说明用存 储器内置型定时发生器产生要作为前叶片的复位定时的包含 3000x2000像素的600万像素的固态图像拾取器件。在这种情况下， 由于用于图像拾取器件的2000行的所有复位定时都必须被存储在存 储器中，因此存储器内置型定时发生器的电路尺寸将增加，这会增加 成本。另外，在图像拾取器件的姿势差异、温度和湿度和保持机械快 门的电磁体的驱动电压等波动的情况下，机械快门的行进特性在各情 况下变化。因此，对于将用于垂直扫描的脉冲设置到定时发生器中与 CPU等的通信将变得是必要的，从而不合乎希望地为了存储用于图像 拾取器件的各行的所有复位定时增加通信时间。本发明的目的在于，提供能够在不增加电路尺寸和用于设置电子冲和用于垂直扫描的脉冲以外的脉冲等的固态图像拾取器件的驱动电 路、固态图像拾取器件的驱动方法和固态图像拾取器件的图像拾取系 统。发明内容本发明的固态图像拾取器件的驱动电路包括用于执行一次或更 高次的多项式的算术运算的多项式算术运算单元；产生多项式的变量
以控制多项式算术运算单元中的算术运算的算术运算控制器；和基于 多项式算术运算单元的多项式的算术运算的结果产生脉冲的脉冲产生器。本发明的固态图像拾取器件的驱动方法包括产生多项式的变量； 用变量执行一次或更高次的多项式的算术运算；和基于多项式算术运 算的结果产生脉沖。结合附图阅读以下说明，本发明的其它特征和优点将变得十分明 显，在所有这些附图中，类似的附图标记指示相同或类似的部分。并且，参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的特征将 变得十分明显。


图l是与本发明的第一实施例相关的图像拾取系统的框图。 图2是与本发明的第一实施例相关的定时发生器的框图。 图3是示出图1中的固态图像拾取器件的配置的例子的框图。 图4A、图4B、图4C、图4D、图4E和图4F是示出图3中的主信号的波形与N次多项式算术运算值之间的关系的例子的定时图。 图5是示出与本发明的第一实施例相关的N次多项式算术运算电路和算术运算控制电路的配置的例子的框图。图6是说明在图5中所示的配置例子的操作的定时图。图7是与本发明的笫二实施例相关的定时发生器的框图。图8是与本发明的第三实施例相关的定时发生器的框图。图9是示出与本发明的第三实施例相关的算术运算检验模式控制器单元的配置例子的框图。图IO是说明图9中所示的配置例子的操作的定时图。图11是说明与本发明的第三实施例相关的图像拾取系统的操作的流程图。被加入说明书中并构成其一部分的附图示出本发明的实施例，并 与说明书一起用于解释本发明的原理。
具体实施方式
以下参照

本发明的适当的实施例。 (第一实施例)图l是与本发明的第一实施例相关的图像拾取系统的框图。与本实施例相关的图像拾取系统包含作为图像拾取装置的照相机机体100 和安装在照相机机体100中的可互换透镜器件200。该可互换透镜器 件200可能不能从照相机机体100上拆下，但可一体化地包含于照相 机机体100中。首先说明可互换透镜器件200内的配置。图像拾取透镜201可沿 光轴L的方向移动。这里，图1为了简化仅示出一个透镜，但包含一 组多个透镜。透镜CPU 202通过透镜驱动电路203控制图像拾取透镜201的位 置。另外，透镜CPU 202通过可互换透镜器件200侧的通信接触点204 和照相机机体100侧的通信接触点112与照相机机体内的照相机CPU 101通信。然后说明照相机机体100内的配置。照相机机体100包含照相机 CPU 101和镜部件102。照相机机体100包含取景器光学系统103和 XY地址类型的固态图像拾取器件104。固态图像拾取器件104通过光 电转换产生图像信号，作为机械快门器件的焦面快门105包含用于打 开光路的前叶片和用于关闭光路的后叶片。镜部件102将穿过图像拾 取器件201的对象图像的光通量反射和引导到取景器光学系统103。 如图l所示，镜部件102在存在于光路中以将光通量引导到光取景器 103的位置和从光路缩回以将光通量引导到固态图像拾取器件104的 位置之间切换其位置。在用户观看取景器光学系统103以监视对象的 外观时，镜部件102如图1所示位于光路上。在拾取静态图像的情况 下以及另外在用户观察显示于图像显示电路109上的图像拾取对象的 运动图像以由此监视图像拾取对象的外观的情况下，镜部件102在图 1中上跳以由此从光路缩回。
快门器件105被配置在固态图像拾取器件104中的图像拾取对象 侧。快门器件105的遮光叶片从光路的缩回导致光通量到达固态图像 拾取器件104。快门驱动电路106控制机械快门器件105的驱动。照相机机体100 包含定时发生器107。定时发生器107是供给固态图像拾取器件104 扫描脉沖和控制脉沖的固态图像拾取器件104的驱动电路。另外，定 时发生器107还供给信号处理电路108时钟信号。信号处理电路108导致从固态图像拾取器件104读取的信号经受 已知的模拟信号处理和数字信号处理以产生图像数据。诸如EVF (电 子取景器)的图像显示电路109用由信号处理电路108产生的显示图 像数据执行显示操作。图像记录电路110在照相机机体的内部存储器 和可从照相机机体拆下的记录介质中的一个中记录在信号处理电路 108中产生的用于记录的图像数据。开关单元111包含为设定图像拾取条件操作的开关和为开始图像 拾取准备操作和图像拾取操作操作的开关。照相机CPU 101通过通信 接触点112和可互换透镜器件200侧的通信接触点204与可互换透镜 器件200内的透镜CPU 202通信。在拾取静态图像的情况下，图像拾取系统打开机械快门105的前 叶片以打开光路以执行固态图像拾取器件104的复位操作，并关闭机 械快门105的后叶片以关闭光路并然后读取固态图像拾取器件104中 的蓄积电荷。图2是与本实施例相关的定时发生器的框图。通信控制器11是控 制定时发生器107的操作的控制单元。用于产生各种脉冲的定时参数 存储单元15存储与各种脉冲对应的定时参数。算术运算参数存储单元 18存储用于执行N次多项式算术运算的算术运算参数。通信控制器11控制与照相机CPU 101的用于操作设定的通信， 接收从照相机CPU ll传送的各种参数或控制命令，并在定时参数存 储单元15中存储定时参数以及在算术运算参数存储单元18中存储N 次多项式算术运算单元的运算参数，以向控制器12输出控制命令。控
制器12确定与从通信控制器11输入的控制命令对应的定时发生器 107的操作模式，并通过通信控制器11接收从照相机CPU 101传送的 同步信号。并且，为了开始操作模式下的脉沖产生，控制器12控制计 数器13和脉冲产生器14。定时发生器的操作模式具有多个操作模式, 诸如蓄积驱动模式、读取驱动模式和前叶片电子快门驱动模式。蓄积 驱动模式是用于从光电二极管的复位到蓄积开始控制固态图像拾取器 件104的模式。读取驱动模式是用于读取在光电二极管中蓄积的电荷 的模式。前叶片电子快门驱动模式是控制作为规定电荷(信号)蓄积 周期的开始的前叶片的光电二极管的复位操作的模式。能够使用机械 快门作为后叶片。该后叶片规定电荷(信号)蓄积周期的完成。计数器13包含用于以从照相机CPIJ 101传送的水平同步信号作 为开始点对时钟脉冲进行计数的水平计数器和用于以从照相机CPU 101传送的垂直同步信号作为开始点对水平同步信号进行计数的垂直 计数器。计数器13管理用于规定脉冲产生的定时的时间。脉冲产生器14产生诸如用于驱动固态图像拾取器件104的垂直扫 描脉沖、水平扫描脉冲和像素复位脉冲的驱动脉冲。脉沖产生器14 根据服从控制器12的命令的定时发生器107的操作模式产生固态图像 拾取器件104的驱动脉冲。脉沖产生器14将诸如存储在定时参数存储 单元15中的各驱动脉冲的上升定时和下降定时的参数与计数器13的 水平计数值和垂直计数值相比较，并确定各驱动脉沖的上升信号和下 降信号的定时以产生各驱动脉冲。算术运算控制器16用N次多项式算术运算单元17执行N次多项 式算术运算。这里，N次多项式的自然数N不小于1。例如，使得数 N为4,即，式(1)表示4次多项式。这里，式(1)包含作为算术 多项式的系数的实数"a" ~ "e"、变量"y"和算术多项式运算结果"T"。 与N次多项式的变量对应的算术运算结果被用作用于驱动脉冲产生的 定时参数，并被另外用作用于计数器操作控制的参数。(式l)算术运算控制器16根据来自控制器12的前叶片电子快门驱动模 式的操作指令开始操作。算术运算控制器16还执行用于以前叶片电子 快门驱动模式的操作指令的接收为开始点的时间管理的计数器操作、 管理用于向N次多项式算术运算单元17产生运算指令的定时、和产 生N次多项式的变量。N次多项式算术运算单元17基于存储在算术运算参数存储单元 (系数存储单元)18中的多项式的系数和在算术运算控制器16中产 生的变量执行N次多项式算术运算，以向算术运算控制器16输出运 算结果。然后，脉沖产生器14比较算术运算控制器16的计数值、N 次多项式的变量值和N次多项式算术运算单元17的运算结果，以确 定脉冲上升信号的定时以产生脉沖。图3是示出图1中的固态图像拾取器件104的配置的例子的框图。 图3示出像素单元21、垂直扫描电路块22、水平扫描电路块23、差 动放大器电路24、输入MOS晶体管Nl和负栽MOS晶体管N2 ~ N3. 图3还示出集总(clump)电容C01-C02、集总开关N4 N5、传递 开关(transfer switch) N6 N7、信号保持电容CT1 ~ CT2、水平传 递开关N8 N9和复位开关N10。另外，像素单元21包含光电二极管 Dll ~ D22、传递MOS晶体管Mill ~ M122、复位MOS晶体管M211 ~ M222、放大MOS晶体管M311 ~ M322和选择MOS晶体管M411 ~ M422。这里，包含例如光电二极管Dll、传递MOS晶体管Mlll、 复位MOS晶体管M211、放大MOS晶体管M311和选择MOS晶体 管M411的单元被称为像素。包含沿水平方向排列的像素组Hl的单 元被称为行。像素单元21包含四个像素并且行数是二。另外，用整数 定义以从像素单元21的上边或下边的排列的次序作为相对于各行的 垂直方向的排列位置的Y地址(行地址)。例如，像素单元21的像 素组H1的Y地址可以为1,并且^^素组H2的Y地址可以为2。
在通过使用机械快门控制用于控制图3所示的固态图像拾取器件 的光信号电荷的蓄积的前叶片和后叶片的情况下，从光信号电荷蓄积 的开始到读取的方法如下。在光信号电荷的蓄积之前，复位MOS晶 体管M211~M222的栅极PRES1 PRES2和传递MOS晶体管 M111 M122的栅极PTX1 PTX2被设为高电平。由此，在光电二极 管D11~D22中蓄积的电荷返回到复位电平。然后，通过将传递MOS 晶体管M111~M122的栅极PTX1 PTX2设为低电平，光电二极管 D11 D22开始电荷蓄积。然后，开始读取操作。首先，复位MOS晶 体管M211 ~ M221的栅极PRES1被设为低电平，同时，集总开关N4 ~ N5的栅极PC0R被设为高电平。然后，选择MOS晶体管M411 ~ M421 的栅极PSEL1被设为高电平。由此，噪声信号被读到垂直信号线VI ~ V2，并通过集总电容C01 C02被聚集(clump)。同时，通过将传 递开关N6 ~ N7的栅极PT设为高电平，信号保持电容CT1 ~ CT2被 复位到集总电压。然后，使得聚集开关N4~N5的栅极PC0R回到低电平，并且， 传递MOS晶体管M111 M121的栅极PTX1被设为高电平。然后， 在光电二极管D11~D21中蓄积的光信号电荷净皮转移到放大MOS晶 体管M311 ~ M321的栅极。光信号被同时读到垂直信号线VI ~ V2。 然后，使得传递MOS晶体管M111 M121的栅极PTX1回到低电平 以结束光电二极管D11 D21的蓄积操作。然后，传递开关N6~N7 的栅极PT被设为低电平。由此与复位信号的偏离(光信号)通过信 号保持电容CT1 ~ CT2被读取。操作到目前为止在与各列连接的信号 保持电容CT1 ~ CT2中存储像素组Hl的行中的像素的光信号。然后， 复位MOS晶体管M211 ~M221的栅极PRES1和传递MOS晶体管 M111 M121的栅极PTX1被设为高电平，以复位光电二极管D11-D21的光信号电荷。然后，通过从水平扫描块23供给并通过信号线 H1 H2传送的信号，各列的水平传递开关N8~N9的栅极被依次设 为高电平，以依次将在信号保持电容CT1 CT2中保持的电压读到水 平输出线中并依次输出到输出端子OUT。并且，在读取各列的信号中
水平输出线被复位开关N10复位到复位电压Vres。现在与像素组HI 的行连接的像素被完全读取。与上面相同，通过来自垂直扫描块22 的信号依次读取与跟在像素组H2的行后面的行连接的像素的信号， 以完全读取所有像素。在通过机械快门控制用于控制光信号电荷的蓄 积的前叶片和后叶片的情况下，机械快门的前叶片在光信号电荷的光 电二极管前次蓄积的复位操作之后打开，以导致光通量入射到固态图 像拾取器件上。并且，在一定的膝光时间之后，机械快门的后叶片关 闭以完成膝光并在随后执行读取操作。在这种情况下，机械快门的前 叶片和后叶片的行进(running)特性大致匹配，使得对于固态图像拾 取器件的各行的时间即光信号的蓄积时间均变为恒定。下面，在使用设置在固态图像拾取器件104中的电子快门和机械 快门的情况下通过使用图4说明固态图像拾取器件104的操作和定时 发生器107的操作。图4A示出从固态图像拾取器件104的像素单元 21的上边到下边行进的机械快门105的后叶片的外观和遮住入射到固 态图像拾取器件104的像素单元21上的光通量的机械快门105的后叶 片的前端的外观。即，以到像素单元21的上边的距离为纵轴、以时间 为横轴表示快门的行进特性。后叶片由弹簧力驱动，因此不以恒定的 速度行进。后叶片的行进特性将形成图4A所示的曲线。通过已知的 图像拾取器件的控制方法获得行进特性。图4B是N次多项式算术运 算单元17的算术运算值的示图，其中以作为N次多项式的变量的固 态图像拾取器件104中的Y地址为纵轴、以算术运算值为横轴。另夕卜， 图4C是通过按下图像拾取装置的快门按钮产生的释放信号波形。图 4D是以图4C中的释放信号为开始点计数恒定频率的时钟的计数器的 信号波形。这里，作为纵轴的固态图像拾取器件104的Y地址由到像 素单元21的上边的距离代替。另外，作为横轴的由算术运算计算的值 被以计数值即图4D中的释放信号为开始点的时间代替。另外，N次 多项式中的系数被设为使得如图4A那样获得的快门行进特性的曲线 和通过图4B中的示图中的N次多项式给出的曲线匹配。参照图4E和图4F说明作为图3中所示的固态图像拾取器件的前
叶片的电子快门的操作。垂直扫描电路块22是选择像素单元21的行 的电路块，并将从定时发生器107输入的传递MOS晶体管的栅极信 号(PTX)、复位MOS晶体管的栅极信号(PRES)和选择MOS晶 体管的栅极信号(PSEL)分发给选择的行的像素组。另外，垂直扫描 电路块22仅选择像素单元21的一行，并且能够通过输入垂直扫描电 路块22的垂直扫描脉冲(PV)依次将选择行变为上下相邻的行或另 外选择像素单元21的所有的行。另外，垂直扫描电路块22能够从所 有行被选择的状态通过垂直扫描脉沖(PV)依次取消选择。首先，通 过按下快门按钮，CPU 101的释放信号和前叶片电子快门模式在定时 发生器107中被设定。定时发生器107的控制器12将前叶片电子快门 模式的指令发送给算术运算控制器16。算术运算控制器16开始用于 管理以前叶片电子快门模式指令的发出的时间点为开始点的时间的计 数器的计数(图4D中的波形)。然后，定时发生器107对于垂直扫 描电路块22产生所有行选择的信号。此时，栅极信号PRES如图4E 那样事先祐 没为高电平，并且放大MOS晶体管M311 M322处于复 位状态。然后，定时发生器107将算术运算控制器16的计数值与定时参数 存储单元15的参数相比较，以通过脉冲产生器14产生将垂直扫描电 路块22的栅极信号PTX设为高电平的信号(图4E中的栅极信号PTX 波形)。由此，传递晶体管M111 M122的栅极被设为高电平以将光 电二极管D11 D22复位。同时，定时发生器107的算术运算控制器 16以变量为l控制N次多项式算术运算单元17的算术运算。算术运 算控制器16将由N次多项式算术运算单元17计算的算术运算的结果 与计数器(图4D)的计数值比较，使得脉冲产生器14在两单元相互 对应的时间点上产生与变量的Y地址对应的垂直扫描脉冲PV。垂直 扫描电路块22通过垂直扫描脉冲PV取消像素组Hl的行选择，使得 栅极PTX1回到低电平(图4F中的栅极PTX1波形)。传递MOS晶 体管Mill ~M121进入截止状态，使得像素组HI的行的光电二极管 D11和D21开始蓄积光信号电荷。然后，定时发生器107的算术运算
控制器16以变量为2控制N次多项式算术运算单元17的算术运算. 脉冲产生器14在由N次多项式算术运算单元17计算的值与计数器(困 4D)对应的时间点上产生垂直扫描脉沖PV(图4E中的垂直扫描脉冲 PV)。垂直扫描电路块22通过垂直扫描脉冲PV取消像素组H2的行 选择，使得栅极PTX2回到低电平(图4F中的栅极PTX2波形)。传 递MOS晶体管M121 ~M122进入截止状态，使得像素组H2的行的 光电二极管D21和D22开始蓄积光信号电荷。与上面类似，使得所有 行的光电二极管依次从复位状态开始蓄积。在所有的行开始蓄积后， 在随后的读取操作的准备中，定时发生器107将算术运算控制器16 的计数值与定时参数存储单元15的参数相比较。脉冲产生器14产生 用于导致垂直扫描电路块22的栅极PTX回到低电平的信号(图4E 中的栅极PTX波形)。下面，通过图5中所示的N次多项式算术运算单元17和算术运 算控制器16的配置例子进一步详细说明N次多项式算术运算单元17、 算术运算控制器16和算术运算参数存储单元18的操作。这里，图5 示出用于说明N次多项式算术运算单元17的操作的配置的例子，并 且意图不在于限制其配置。首先，N次多项式被展开，并为了简化电路实现被近似式代替。 式(1)是四次多项式的例子，并包含作为系数的实数"a，， "e"、变量 "y，，和算术多项多的解"T"。式(1)被去除括号以展开为式(2)。类 似地，式(2)有时为N次多项式，从而可被展开为式(3)。这里， 如式(4)所示，用作式(3)的系数的实数"A"被近似为通过整数I 除以2的J次幂得到的数。N次多项式从而可由式(5)表示。(式2)<formula>formula see original document page 16</formula>
图5示出用于用式(5)执行算术运算的N次多项式算术运算单 元17和算术运算控制器16的配置例子。算术运算控制器16包含算术 运算状态控制电路31、由算术运算控制电路31控制的变量计数器32、 电子快门用计数器33和比较N次多项式算术运算的结果与电子快门 用计数器33的比较器34。 N次多项式算术运算单元17包含使变量和
系数相乘的乘法器45、使乘法器45的算术运算的结果移动J位的移 位电路46、将移位电路46的结果加到系数上的加减法器47和临时存 储上述算术运算的结果的触发器(flip-flop)电路48。并且，N次多 项式算术运算单元17包含选择触发器电路48的输出和存储器电路51 的输出(其为零次的系数)的选择器41，和选择存储器电路52的输 出(其为输入到加减法器47中的整数)的选择器43。并且，N次多 项式算术运算单元17包含选择存储器电路53的输出(作为输入到移位 电路46的移位量)的选择器42,和用于只从触发器电路48的输出选 择N次算术运算的结果的选择器44。并且，N次多项式算术运算单元 17包含存储N次多项式的算术运算的结果的触发器电路49,并且触 发器电路49的输出被输入比较器34并被输入脉沖产生器14。图6是说明图5中的配置例子的操作的定时图。首先，算术运算 状态控制电路31从控制器12接收电子快门模式操作指令，然后对电 子快门计数器33进行复位，以开始用时钟CLK计数。在时钟CLK 的随后的周期中，算术运算状态控制电路31确认电子快门计数器33 的复位(计数值为0)，然后，将变量计数器32设为缺省值1，同时 向N次多项式算术运算单元17输出用于执行一次算术运算的算术运 算控制信号Fl。 一旦接收算术运算控制信号Fl，选择器41就将10 输出到信号Sl。乘法器45将信号Sl乘以变量计数器32的输出值1, 并将结果输出到信号S3。然后，乘法器45的算术运算结果S3在移位 电路46中向右移动在选择器42中通过算术运算控制信号Fl选择的 J0(信号S4)位。然后，移位电路46的移位算术运算结果S5被加到 在选择器43中通过算术运算控制信号Fl选择的整数Il(信号S6 )上， 以得出信号S7，完成一次算术运算。 一次算术运算的结果(S7)在时 钟CLK的随后的时钟上升沿(随后的周期)上被存储在触发器电路 48中。同时，算术运算状态控制电路31向N次多项式算术运算单元 17输出用于执行二次算术运算的算术运算控制信号F2。选择器41接 收算术运算控制信号F2以输出信号S8作为信号Sl。然后，二次算术 运算如一次算术运算那样被执行，并且，二次算术运算的结果(S7) 在时钟CLK的随后的时钟上升沿(随后的周期)上被存储在触发器 电路48中。然后，重复N周算术运算，直到完成N次算术运算。当 N次算术运算完成时，算术运算结果通过选择器44被存储在触发器 49中。存储在触发器49中的算术运算结果S10被输入比较器34中， 使得N次多项式算术运算单元17停止算术运算，直到电子快门计数 器33的计数值与算术运算结果S10对应。当算术运算结果S10与电 子快门计数器33的计数值Sll对应时，算术运算状态控制器电路31 增加变量计数器32计数以用增加的变量执行N次多项式算术运算。与上面类似，执行N次多项式算术运算，直到变量计数器32被 计数增加固态图像拾取器件的行数。另一方面，固态图像拾取器件104的像素传送脉冲PTX参照存储 在电子快门计数器33和定时参数存储单元15中的参数产生，在图6 中的例子中，像素传送脉冲PTX在电子快门计数器33的值提供1时 产生上升信号。另外，垂直扫描脉冲PV在N次多项式算术运算结果 S10与电子快门计数器33对应时产生脉沖。因此，本实施例可用电子快门实现与通过打开机械快门的前叶片 开始曝光等同的前叶片操作。并且，本实施例的固态图像拾取器件的 驱动电路通过参照相同的计数值产生脉沖，即，发生间隔非线性变化 的垂直扫描脉冲PV和像素传送脉沖PTX。因此，这些脉沖之间的相 对关系可一直被保持，使得在固态图像拾取器件的电子快门操作时光 电二极管保持在复位状态不少于一定的周期。另外，用于确定发生间隔非线性变化的垂直扫描脉沖PV的发生定时的参数只是N次多项式 的系数，不增加参数存储单元的电路尺寸，也不增加为了参数设置与 CPU通信的时间。 (第二实施例)下面围绕与第一实施例不同的点说明本发明的第二实施例。图7 是与本发明的第二实施例相关的定时发生器107的框图，它与第一实 施例的定时发生器的不同在于，存在检测在N次多项式算术运算单元 17的算术运算中得出的不正确算术运算结果的不正确算术运算检测
单元61。通常，在硬件的算术运算电路中，其算术运算数据以2位表示， 并且负数以2的补数表示。并且，运算数据的数据长度是固定的，但 是，根据算术运算电路的输入数据，算术运算结果有时超过上述的数 据长度，并且这种情况下正状态被转变为负状态，或反之。例如，在 2的补数中数据长度为4位的0111表示十进制的7，并且加1得出二 进制的1000。但是，在2的补数表示中，1000表示十进制的-8。因此， 算术运算结果超过预定的数据长度的情况被称为溢出，并被视为不正 确的算术运算。不正确算术运算检测单元61监视N次多项式算术运算单元17的 算术运算电路中的溢出的发生，以在检测到溢出时通知算术运算控制 器16不正确的算术运算检测。一旦接收到不正确的算术运算检测的通 知，算术运算控制器16就取消通过N次多项式算术运算单元17进行 的算术运算。脉沖产生器14产生用于取消固态图像拾取器件104的所 有行的复位状态的脉冲。同时，不正确算术运算检测单元61还通知通 信控制器11不正确的算术运算检测。通信控制器11通知CPU 104不 正确的算术运算检测。如上所述，本发明的第二实施例即使在在N次多项式算术运算中 参数被设为使得不正确的算术运算被执行的情况下也能够防止固态图 像拾取器件进行错误操作。 (第三实施例)下面围绕与第二实施例不同的点说明本发明的第三实施例。图8 是与本发明的第三实施例相关的定时发生器107的框图，它与第二实 施例的定时发生器的不同在于，存在算术运算检验(test)模式控制器 单元71。图9是解释N次多项式算术运算单元17和算术运算检验模 式控制器单元71的配置的例子的框图。算术运算检验模式控制器单元 71包含算术运算检验控制器电路81和变量计数器82，并且，与算术 运算控制器16不同，在算术检验模式中产生多项式的变量以控制多项 式算术运算单元17的算术运算检验。多项式算术运算单元17在算术
运算检验模式中基于由算术运算检验模式控制器单元71产生的变量 操作多项式的算术运算，图IO是说明在图9中说明的配置例子的操作的定时图。将参照图 IO说明与本发明的第三实施例有关的定时发生器107的操作。首先，算术运算检验控制器电路81从控制器12接收算术运算检 验模式操作指令，然后将变量计数器82设为缺省值1，同时向N次多 项式算术运算单元17输出用于执行一次算术运算的算术运算控制信 号F1。 一旦接收算术运算控制信号Fl，选择器41就将IO输出到信 号Sl。乘法器45将信号Sl乘以变量计数器32的输出值1，并将结 果输出到信号S3。然后，乘法器45的算术运算结果S3在移位电路 46中向右移动在选择器42中通过算术运算控制信号Fl选择的JO(信 号S4)位。然后，移位电路的移位算术运算结果S5被加到在选择器 43中通过算术运算控制信号Fl选择的整数Il (信号S6)上，以得出 信号S7，完成一次算术运算。 一次算术运算的结果(S7)在时钟CLK 的随后的时钟上升沿(随后的周期)上被存储在触发器电路48中。同 时，算术运算检验控制器电路81向N次多项式算术运算单元17输出 用于执行二次算术运算的算术运算控制信号F2。选择器41接收算术 运算控制信号F2以输出信号S8作为信号Sl。然后，二次算术运算如 一次算术运算那样被执行，并且，二次算术运算的结果(S7)在时钟 CLK的随后的时钟上升沿(随后的周期)上被存储在触发器电路48 中。然后，重复N周算术运算，直到完成N次算术运算。当N次算 术运算完成时，算术运算结果通过选择器44被存储在触发器49中。 同时，算术运算检验控制器电路81将变量计数器82计数增加以用增 加的变量执行N次多项式算术运算。与上面类似，执行N次多项式算术运算单元17，直到变量计数器 82计数增加固态图像拾取器件的行数以结束算术运算检验模式。如果 不正确算术运算检测单元61在算术运算检验模式中检测到不正确算 术运算，那么通信控制器11通知CPU 101算术运算检验模式中的不 正确的算术运算检测。
图11是说明与本发明的第三实施例相关的图像拾取系统的操作 的流程图。首先，通过已知的图像拾取装置的控制方法获得机械快门105的后叶片的行进特性。然后，照相机CPU101产生作为N次多项 式的算术运算参数(步骤S101)。然后，照相机CPU 101与定时发 生器107通信，以在定时发生器107中设定在步骤S101中产生的算术 运算参数(步骤S102 )。然后，定时发生器107执行算术运算检验模 式(步骤S103)，然后，在算术运算检验模式中检测不正确的算术运 算标记以确认没有发生任何不正确的算术运算(步骤S104)。在步骤 S105中，如果不正确的算术运算被检测到，那么定时发生器107通知 照相机CPU 101不正确的算术运算检测，使得照相机CPU 101重新 产生算术运算参数(以返回步骤S101)。在步骤S105中，如果没有 不正确的算术运算被检测到，那么定时发生器107执行电子快门模式 (步骤S106)，以对固态图像拾取器件产生电子快门驱动脉冲。根据第三实施例，即使照相机CPU产生错误的算术运算参数，定 时发生器也不会通过不正确算术运算产生任何错误驱动脉冲，而是会 使得能够抑制使用电子快门的静态图像的图像拾取中的失败。第 一到第三实施例能够提供用固态图像拾取器件中的电子快门和 机械快门两者确定瀑光周期的图像拾取系统，并能够在不增加电路尺 寸和用于设置电子快门的通信时间的情况下产生用于其间隔非线性变 化的垂直扫描的脉沖和用于垂直扫描的脉沖以外的脉冲。实施例包括用于执行一次或更高次多项式的算术运算的多项式 算术运算单元；存储多项式中的系数的系数存储单元；产生多项式的 变量以控制多项式算术运算单元中的算术运算的算术运算控制器；和 用于对具有恒定的频率的时钟进行计数的计数器。对通过多项式算术 运算单元获得的多项式的算术运算值和计数器的计数值进行比较，以 确定脉冲产生的定时。包括用于执行一次或更高次多项式的算术运算的多项式算术运 算单元；存储多项式中的系数的系数存储单元；产生多项式的变量以 控制多项式算术运算单元中的算术运算的算术运算控制器。因此，产
生与在算术运算控制器中产生的各变量对应的非线性间隔的多个参数 是可行的。另外，对用于对具有恒定的频率的时钟进行计数的计数器 和具有非线性间隔的多个参数进行比较，以使得能够产生具有非线性 间隔的脉冲。另外，包括存储定时器参数的定时器参数存储单元并包 括用于将存储在定时器参数存储单元中的定时器参数与计数值相比较 以确定脉冲产生的定时以产生脉冲的单元。因此，用于其间隔非线性数器控制，以使得保持用于其间隔非线性变化的垂直扫描的脉;和用 于垂直扫描的脉沖以外的脉冲之间的相对关系变得很简单。并且，用于产生具有非线性间隔的脉沖的参数仅是多项式中的系 数，因此，能够抑制用于存储用于产生具有非线性间隔的脉冲的参数的电路的尺寸增加。另外，能够抑制为了参数设置在CPU和固态图像拾取器件的驱动电路之间通信的周期。另外，以多项式中的变量为固态图像拾取器件中的Y地址，多项 式算术运算单元导出用于各Y地址的算术运算值，将与Y地址对应的 算术运算值与计数值相比较，并确定用于产生与Y地址对应的垂直扫 描脉冲的定时。因此，以与机械快门的行进特性一致的方式调整用于 固态图像拾取器件的各行的蓄积开始时间变得十分简单。另外，第二实施例包括检测在多项式算术运算单元的多项式算术运算中出现的不正确算术运算的不正确算术运算检测单元，因此能够 抑制固态图像拾取器件产生不正确的驱动脉冲。另外，第三实施例包括与算术运算控制器不同的控制多项式算术 运算单元中的算术运算检验的算术运算检验模式控制器单元。算术运 算检验模式控制器单元能够用在多项式算术运算单元中存储在系数存 储单元中的系数和在算术运算检验模式控制器单元中产生的变量依次 执行多项式算术运算。因此，能够抑制由于不正确的算术运算导致的 图像拾取的失败。这里，上述实施例中的任何一个只是解释用于执行本发明的具体 化的例子，并且本发明的技术范围不必由此以限制的方式被解释。即，
在不背离其技术概念及其主要特征中的 一 个的条件下，本发明可以以 各种形式被执行。虽然参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于 公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以 包含所有这些变更方式和等同的结构和功能。
权利要求
1.一种固态图像拾取器件的驱动电路，包括用于执行一次或更高次的多项式的算术运算的多项式算术运算单元；产生多项式的变量以控制多项式算术运算单元中的算术运算的算术运算控制器；和基于多项式算术运算单元的多项式的算术运算的结果产生脉冲的脉冲产生器。
2. 根据权利要求1的固态图像拾取器件的驱动电路，还包括对时 钟脉冲计数的计数器，其中，脉冲产生器基于多项式算术运算单元的多项式的算术运算的结果 和计数器的计数值执行比较以产生与比较的结果对应的脉冲。
3. 根据权利要求2的固态图像拾取器件的驱动电路，还包括存储 定时参数的定时参数存储单元，其中，脉冲产生器基于存储在定时参数存储单元中的定时参数和计数器 的计数值执行比较以产生与比较的结果对应的脉冲。
4. 根据权利要求1~3中的任一项的固态图像拾取器件的驱动电 路，还包括存储多项式的系数的系数存储单元，其中，多项式算术运算单元基于存储在系数存储单元中的多项式的系数 执行多项式的算术运算。
5. 根据权利要求2的固态图像拾取器件的驱动电路，其中， 多项式中的变量是指定固态图像拾取器件中的行地址的变量；多项式算术运算单元对于指定行地址的每个变量获得算术运算结果；并且脉冲产生器将与指定行地址的变量对应的多项式的算术运算结果 与计数器的计数值比较，以根据比较结果产生与行地址对应的垂直扫 描脉冲。
6. 根据权利要求1 3和5中的任一项的固态图像拾取器件的驱 动电路，还包括检测在多项式算术运算单元的多项式算术运算中得出 的不正确的算术运算结果的不正确算术运算检测单元。
7. 根据权利要求6的固态图像拾取器件的驱动电路，还包括，与 算术运算控制器不同的产生多项式的变量并控制多项式算术运算单元中的算术运算检验的算术运算检验模式控制器单元，其中，多项式算术运算单元基于在算术运算检验模式控制器单元中在算术运算检验模式下产生的变量执行多项式的算术运算。
8. 根据权利要求1 3、 5和7中的任一项的固态图像拾取器件的 驱动电路，其中，多项式算术运算单元使用近似式执行一次或更高次 的多项式的算术运算。
9. 根据权利要求1~3、 5和7中的任一项的固态图像拾取器件的 驱动电路，包括使遮住固态图像拾取器件的接受表面的遮光叶片行进以由此改变 固态图像拾取器件的接受表面上的遮光区域的机械快门器件，其中，脉冲产生器产生用于规定固态图像拾取器件的信号蓄积时 间的开始的脉沖，并且机械快门规定信号蓄积时间的终了 。
10. —种固态图像拾取器件的驱动方法，包括 产生多项式的变量；用变量执行一次或更高次的多项式的算术运算；和 基于多项式算术运算的结果产生脉冲。
全文摘要
提供能够在不增加电路尺寸和用于设置电子快门的通信时间的情况下产生用于其间隔非线性变化的垂直扫描的脉冲和用于垂直扫描的脉冲以外的脉冲的固态图像拾取器件的驱动电路。提供一种固态图像拾取器件的驱动电路，该固态图像拾取器件的驱动电路包括用于执行一次或更高次的多项式的算术运算的多项式算术运算单元(17)；产生多项式的变量以控制多项式算术运算单元中的算术运算的算术运算控制器(16)；和基于多项式算术运算单元的多项式的算术运算的结果产生脉冲的脉冲产生器(14)。
文档编号H04N5/353GK101119433SQ20071013826
公开日2008年2月6日 申请日期2007年7月31日 优先权日2006年7月31日
发明者竹中真太郎 申请人:佳能株式会社