固态图像捕获设备和电子信息装置的制作方法

专利名称：固态图像捕获设备和电子信息装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及固态图像捕获设备和电子信息装置，更具体而言涉及固 态图像捕获设备中和使用该固态图像捕获设备的电子信息装置中的横 线(transverse line )校正。
背景技术：
近年来，诸如摄像机和数码相机的电子图像捕获设备已经变得广泛 应用。这种电子图像捕获设备拍摄对象图像并将数字图像数据记录在记 录介质上，且CMOS图像传感器、CCD图像传感器等用作与其连接的 固态图像捕获设备。
图像传感器具有橫线噪声的问题，因为在每条橫线中信号级(signal level)由于电源电压波动而变化。考虑到这一点，传统上存在使用来自 被遮蔽像素的光学黑色值来校正横线的图像传感器。
例如，参考文献l披露了一种传统图像传感器，在使用来自被遮蔽 像素的光学黑色值来校正横线时，使用中值处理(median treatment)等 来执行降噪。图7示出这种传统图像传感器的示例性结构。
图7所示图像传感器20包括像素部分200a，其中具有布置成矩 阵的多个像素；以及A/D转换电路202,用于对从像素读出的像素数据 (像素信号)执行A/D转换，以输出数字像素数据(数字像素值)Dad。 这里，像素部分200a包括光学黑色部201 (下文中称为水平OB像素 部分)，光学黑色部对应于在页面的左側被遮蔽的64个像素；以及有效 像素部分200,有效像素部分未纟皮遮蔽，并且在其中响应于来自外部的 光而对每个像素执行光电转换。
图像传感器20还包括纵线校正逻辑电路203,用于校正从A/D 转换电路202输出的数字像素值Dad，从而抑制纵线噪声以输出纵线校正后像素值Dua;以及横线校正逻辑电路210，用于校正从纵线校正逻 辑电路203输出的纵线校正后像素值Dua，从而抑制横线噪声以输出校 正后像素值Dao作为校正后输出值。
横线校正逻辑电路210包括水平OB中值电路205,用于根据水 平OB像素部分201中一条线的64个像素的数字像素值(在下文中，也 称作水平OB值)中的48个像素的水平OB值来计算校正后水平OB值 Dha;以及加法电路206，用于输出校正后像素值Dao,其中，通过将来 自水平OB中值电路205的校正后水平OB值Dha加到来自上述的纵线 校正逻辑电路203的有效像素的纵线校正后像素值Dua，由此对纵线和 4黄线执行校正。
这里，水平OB中值电路205提取48个像素的水平OB值的中心值 或者该中心值与相邻像素值的平均值作为该水平OB中值，且水平OB 中值电路205将所提取的水平OB中值从预定光学黑色值中减去，以输 出通过该减法得到的值作为校正后水平OB值Dha。此外，该预定光学 黑色值包括例如64LSB，这意味着可以用IO位(bit)来表示的像素值 等级(level )，并且该像素值等级是从最低LSB开始介于0至1023 LSB 之间的第64像素值等级。
接下来将描述该操作。
来自像素部分200a的像素数据(像素信号)在A/D转换电路202 内被转换成例如10位数字像素值，且该数字像素值输入纵线校正逻辑 电路203。纵线校正逻辑电路203基于水平OB像素部分201内像素(水 平OB像素)的数字像素值或者水平OB值提取纵线校正等级，并基于 该纵线校正等级来校正有效像素部分内像素(下文中称为有效像素)的 数字像素值，以输出纵线校正后像素值Dua。
将来自纵线校正逻辑电路203的纵线校正后像素值Dua输入横线 校正逻辑电路210之后，横线校正逻辑电路2I0基于水平OB像素的数 字像素值提取校正后水平OB值Dha,并通过校正后水平OB值Dha校 正有效像素的数字像素值，使得将针对横线校正的数字像素值输出作为 校正后像素值Dao。
具体而言，当对应于水平OB像素部分201内一条线的水平OB像 素的数字像素值或者64个水平OB值输入横线校正逻辑电路210时，这 些值在横线校正逻辑电路210内被提供给水平OB中值电路205。随后，水平OB中值电路205提取中值或者该中值与相邻值的平均值，作为来 自水平OB像素部分的一条像素线内64个像素中的48个像素的水平OB 像素的水平OB中值。
例如，如果水平OB中值假设为32 LSB，则水平OB中值电路205 执行运算处理以从64LSB中减去该OB中值(32LSB)，该64LSB为设 定的光学黑色值，使得校正后水平OB值被计算并输出到加法电路206。
随后，输入一条像素线的水平OB值以及接着输入相应像素线的有 效像素值到横线校正逻辑电路210之后，该有效像素值输入到加法电路 206而不经过水平OB中值电路205。在加法电路206,将校正后水平 OB值Dha加到有效像素值200,使得将针对横线校正的有效像素值输 出作为校正后像素值Dao。
参考文献l:日本特开2006-157263号公报

发明内容
然而，传统图像传感器中横线校正逻辑电路210内的水平OB中值 电路205存在需要复杂的运算处理的问题，因为中值是从与水平OB像 素的一条线相对应的64个像素中的48个像素的像素值提取。
更具体而言，对48个像素的数字像素值执行有关大值和小值的比 较，因此每个像素的数字像素值被逐位输入EXOR电路。
此外，需要执行该运算处理许多次，因为需要对所有48个像素的 数字像素值进行比较。
再者，由于48个像素按大小排列，当把一个像素值定义为IO位时， 则需要多达48xlO位的电阻器，这导致电路尺寸增加。
此外，需要从按幅值排列的48个像素的数据中选择中心值，以提 取中值，因此需要提供用于选择中心值的运算电路。
因此，与从48个像素的像素值提取平均值相比，从48个像素的像 素值中找到中值的执行更为复杂且需要大规模的运算处理。因此，出现 这样的问题，校正橫线需要复杂的数据处理。
本发明旨在解决上述传统问题。本发明的目的是提供一种能够使用 非常简单的逻辑电路来执行横线校正的固态图像捕获设备，以及使用该 固态图像捕获设备的电子信息装置。
根据本发明的固态图像捕获设备包括像素部分，其中具有布置成矩阵的多个像素；A/D转换电路，用于对从该像素部分的像素读出的像 素信号执行A/D转换以输出数字像素值；以及校正逻辑电路，用于接收 从该A/D转换电路输出的该数字像素值，并基于平均水平光学黑色值来 校正每条水平像素线上的有效像素的该数字像素值，该平均水平光学黑 色值为相应水平像素线中多个被遮蔽像素的平均数字像素值，其中该校
在特:有限范围内，并在特^有限范围内找到:亥多个被遮^像素的被钳 位数字像素值的平均值，从而计算该平均水平光学黑色值，由此实现上 述目的。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，该校正逻辑电路校 正预测光学黑色值以用于下一条水平像素线，该预测光学黑色值为该特 定有限范围的中心值，使得每条该水平像素线的该平均水平光学黑色值 会聚在固定值。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，在该有效像素的像 素信号之前，被遮蔽像素的像素信号从该像素部分读出，使得在相应水 平像素线上的有效像素的数字像素值之前，每条水平像素线上的被遮蔽 像素的数字像素值从该A/D转换部输入到该校正逻辑电路。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，该像素部分包括沿 水平像素线方向仅布置在一側上的被遮蔽区域。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，该平均水平光学黑 色值是从布置于该被遮蔽区域内的被遮蔽像素的一部分的数字像素值 产生。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，用于产生该平均水
平光学黑色值的该被遮蔽像素位于该被遮蔽区域内的水平像素线方向 的中心部分。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，该像素部分配置有 沿水平像素线方向布置在一个端侧上的第一被遮蔽区域和沿水平像素 线方向布置在另一端側上的第二被遮蔽区域。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，该平均水平光学黑 色值是从布置于该第一被遮蔽区域内的被遮蔽像素的一部分的数字像 素值和布置于该第二被遮蔽区域内的被遮蔽像素的一部分的数字像素 值产生。优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，用于产生该平均水 平光学黑色值的该被遮蔽像素位于该第 一和第二被遮蔽区域内沿水平 像素线方向的中心部分。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，该校正逻辑电路包 括有效像素校正电路，用于通过将与设定用于该像素部分的设定光学黑 色值和该平均水平光学黑色值之间的差值对应的数字像素值加到该有 效像素的数字像素值，来校正该有效像素的数字像素值。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，该校正逻辑电路包
括上限限制电路，用于限制用于产生该平均水平光学黑色值的被遮蔽 像素数字像素值的上限值；以及下限限制电路，用于限制用于产生该平 均水平光学黑色值的被遮蔽像素数字像素值的下限值。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，该校正逻辑电路包 括平均电路，用于对被钳位在特定有限范围内的多个数字像素值求平 均，以产生用于每条水平像素线的平均水平光学黑色值。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，该校正逻辑电路包 括预测运算逻辑电路，用于计算预测光学黑色值，以便输出该预测光学 黑色值到该上限限制电路和该下限限制电路，该预测光学黑色值用作参 考值，以基于每条水平像素线的该平均水平光学黑色值来设置用于下一
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，该预测运算逻辑电 路包括第一运算电路，用于将该平均水平光学黑色值乘以1/n(n为正 整数)；第二运算电路，用于将该预测光学黑色值乘以(n-l) /n;加法 电路，用于相加该第一和第二运算电路的输出；以及锁存电路，用于锁 存来自该加法电路的相加输出，以将该相加输出作为该预测光学黑色值 输出到该第二预测运算电路，在其中，该预测光学黑色值被更新以用于 每条该水平像素线。
优选地，在根椐本发明的固态图像捕获设备中，该上限限制电路设 定比该预测光学黑色值高特定等级的像素值作为该上限值；该下限限制 电路设定比该预测光学黑色值低特定等级的像素值作为该下限值。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，该校正逻辑电路通 过该上限限制电路来限制用于产生该平均水平光学黑色值的该被遮蔽 像素的数字像素值的上限，并通过该下限限制电路来限制用于产生该平均水平光学黑色值的该被遮蔽像素的数字像素值的下限，使得该校正逻 辑电路将用于产生该平均水平光学黑色值的多个被遮蔽像素的数字像 素值钳位在以该预测光学黑色值为中心的特定有限范围内。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，该固态图像捕获设
备为CMOS图像传感器。
优选地，在根据本发明的固态图像捕获设备中，该固态图像捕获设 备为CCD图像传感器。
优选地， 一种电子信息装置使用根据本发明的固态图像捕获设备作 为图像捕获部分，由此实现上述目的。
下面描述具有上述结构的本发明的功能。
根椐本发明，提供了一种校正逻辑电路，用于基于平均水平光学黑 色值来校正每条水平像素线的有效像素的数字值，该平均水平光学黑色 值为水平像素线上的多个被遮蔽像素的数字像素值的平均值。该校正逻
定有限范围内，并在特^有限范围内找到^亥多个被遮^像素的被钳位数 字像素值的平均值，从而计算该平均水平光学黑色值。因此，该校正逻 辑电路通过简单处理，将多个被遮蔽像素的数字像素值钳位在特定有限 范围内，以在特定有限范围内找到该多个被遮蔽像素的被钳位的数字像 素值的平均值，由此允许除去诸如白斑缺陷的噪声并校正横线。
根据上述的本发明，是水平像素线内多个被遮蔽像素的像素值的多 个光学黑色值被钳位在特定有限范围内，且基于通过找到多个被钳位的 光学黑色值的平均值而获得的平均水平光学黑色值，对相应水平像素线 内的有效像素的数字像素值进行校正。因此，钳位和找到多个光学黑色 值的平均值的简单运算处理可以除去诸如白斑缺陷的噪声并可以校正 横线。结果，可以获得使用非常简单逻辑电路来校正横线的固态图像捕 获设备。
在参考附图阅读和理解了下述详细描述后，本领域技术人员可以显 见本发明的这些和其它优点。


图1为描述根据本发明实施例1的固态图像捕获设备的框图。
图2示出根据实施例1的固态图像捕获设备的电路区块，该电路区块产生水平光学黑色像素的平均值。
图3示出根据实施例1的固态图像捕获设备的电路区块，该电路区 块校正有效像素的像素值。
图4为示出配置根据实施例1的固态图像捕获设备的预测运算逻辑 电路的详细结构的框图。
图5为示出根据实施例1的固态图像捕获设备中预测运算逻辑电路 的操作时序的图示，其示出了由预测运算逻辑电路产生的预测OB值和 校正后水平OB值的输出时序与帧间隔和线间隔的时序之间的关系。
图6为示出根据本发明实施例2的固态图像捕获设备的图示。
图7为示出传统固态图像捕获设备的图示。
图8为示出使用根据本发明实施例l或2的固态图像捕获设备作为 其图像捕获部分的电子信息装置的实例性示意结构的框图。
10， 10a固态图像捕获设备
100有效像素部分
100a像素部分
101左水平OB像素部分
102右水平OB像素部分
103A/D转换电路
104横线校正逻辑电路
105上限限制电路
106下限限制电路
107平均电路
108预测运算逻辑电路
109有效像素校正电路
1101/8电路
1117/8电路
112加法电路
113锁存电路
DadA/D转换值
Dao校正后输出值
Dav平均OB值Dud 校正后水平OB值
Dpr 预测光学黑色值
Dur 上限限制输出
Dsr 下限限制输出
E 使能信号
R 复位信号
具体实施例方式
下面将解释本发明的实施例。 (实施例1 )
图1为描述根椐本发明实施例1的固态图像捕获设备的框图，该图 示出该固态图像捕获设备的电路结构。
根据实施例1的固态图像捕获设备10包括像素部分100a,其中 具有布置成矩阵的多个像素；以及A7D转换电路103，用于对从像素读 出的像素数据(像素信号)执行A/D转换以输出数字像素数据(下文中 称为数字像素值)Dad作为A/D转换值。在实施例1中，像素部分100a 包括光学黑色部101 (左水平OB像素部分)，其中在页面左侧被遮蔽 的64个像素(水平OB像素)沿水平方向布置；光学黑色部102 (右水 平OB像素部分)，其中在页面右侧被遮蔽的64个像素(水平OB像素) 沿水平方向布置；以及有效像素部分100,该有效像素部分未被遮蔽， 且在该有效像素部分内在每个像素(有效像素)中对来自外部的光执行 光电转换。
此外，固态图像捕获设备10还包括横线校正逻辑电路104,用于 校正从A/D转换电路103输出的数字像素值Dad从而抑制橫线噪声，以 输出横线校正后输出值Dao作为校正后输出值。
横线校正逻辑电路104将光学黑色值(在下文中也称为OB像素值) 与上限值比较，其中该光学黑色值为从A/D转换电路103输出的水平 OB像素的数字值，该上限值是基于预测光学黑色值来确定的，该预测 光学黑色值是在校正逻辑电路输出处定义的用于光学黑色值的预测值。 随后，横线校正逻辑电路104没有改变地输出小于上限值的OB像素值。 横线校正逻辑电路104还包括上限限制电路105，用于对于大于该上 限值的OB像素值，输出该上限值作为该OB像素值；以及下限限制电路106，用于将从上限限制电路105输出的OB像素值Dur与预设下限 值比较，且随后当该OB像素值大于该下限值时不改变地输出该OB像 素值，或者当该OB像素值小于该下限值时输出该下限值作为该OB像素值。
这里，上限限制电路105将上迷上限值设置为比该预测光学黑色值 高特定等级，例如该上限值是高出32 LSB等级的等级，而下限限制电 路106将上述下限值设置为比该预测光学黑色值低特定等级，例如该下 限值是低出32 LSB等级的等级。
此外，横线校正逻辑电路104还包括平均值发生电路107,用于 通过接收从下限限制电路106输出的用于一条线的OB像素值Dsr来产 生平均值(平均OB值)Dav;以及预测运算逻辑电路108,用于基于来 自平均值发生电路107的平均光学黑色值Dav来产生上述预测光学黑色 值Dpr，以输出预测光学黑色值Dpr到上限限制电路105和下限限制电 路106。这里，如图2所示，上限限制电路105、下限限制电路106、平 均值发生电路107和预测运算逻辑电路108构成水平OB像素平均值发 生电路110a,以用于产生校正后水平OB值Dud，该校正后水平OB值 Dud为左水平OB像素部分101的OB像素值的平均值Dav的校正后值。
此外，橫线校正逻辑电路104包括有效像素校正电路109，用于基 于从水平OB像素平均值发生电路110a产生的校正后水平OB值Dud 来校正有效像素的数字像素值Dad,以输出针对横线校正的数字像素值 作为校正后输出值Dao。
图4为示出上述的预测运算逻辑电路108的详细结构的框图。
预测运算逻辑电路108是用于基于平均OB值Dav而输出预测光学 黑色值Dpr的电路，该平均OB值Dav为上述平均值发生电路107的输 出。预测运算逻辑电路108包括1/8电路110，用于通过将平均OB值 偏移3位而将该平均OB值乘以1/8，该平均OB值是OB像素值的平均 值；以及7/8电路111,用于通过使上述的预测光学黑色值的前3位有 效并将其余低位定义为0，而产生其中预测光学黑色值Dpr减小至7/8 的值。
此外，预测运算逻辑电路108包括加法电路112,用于相加为1/8 电路110的输出的1/8平均OB值Davl和为7/8电路111的输出的7/8 预测OB值Dpr7;以及锁存电路113，用于基于复位信号R和使能信号E来锁存来自加法电路112的输出Dadd。另外，加法电路112保持初始 值，锁存电路113以该初始值锁存，这里该初始值为48 LSB等级。复 位信号R与帧间隔同步地变为H电平且在经过1分钟之后变为L电平， 而使能信号E与线间隔同步地变为H电平且在经过1分钟之后变为L 电平。
在复位信号R变为H电平的上升时刻，锁存电路113锁存该加法 电路所保持的初始值；在使能信号E变为H电平的上升时刻，锁存电路 113还锁存更新后的预测OB值Dpr,该更新后的预测光学黑色值Dpr
为来自加法电路112的输出Dadd。
接着将解释操作。
这里定义，根据实施例1的固态图像捕获设备IO从像素部分的顶 部像素线以及从每条像素线中的最左像素开始从像素部分100a读出像 素数据，并使用仅介于最上像素线和第8条像素线之间的左水平OB像 素部分的数字像素值来计算预测OB值。不过，从像素部分100a读出像 素数据的起点不一定开始于像素部分内的顶部像素线，而可以开始于像 素部分内的最下像素线。另外，预测OB值的计算不限于顶部像素线和 第8条像素线之间，而可以依据固态图像捕获设备的特性而恰当地设定。
将根据实施例1的固态图像捕获设备10的操作划分为如图2所 示基于沿一条水平像素线的OB像素的数字值来产生该水平OB像素的 平均值的电路区块的操作；以及如图3所示用于校正沿一条水平像素线 的有效像素的数字像素值的电路区块的操作。下文中，将具体地针对每 条像素线解释相应区块的操作。
(1)第一条像素线内的像素值的读出
当开始对应于一个帧的像素数据的读出时，由A/D转换电路103 读出第一条水平像素线内的像素数据(像素信号)并对该像素数据执行 A/D转换，以及将该A/D转换的数字像素数椐输出到横线校正逻辑电路 104作为数字像素值(A/D转换值)Dad。
在横线校正逻辑电路104中，针对每个像素将一条水平像素线的 64个OB像素值通过A/D转换电路103转换成数字像素数据，例如10 位数字像素值Dadl。
随后，将左水平OB像素部分101内OB像素的数字像素值(水平 OB像素值)Dadl输入到水平OB像素平均值发生电路110a。此时，通过复位信号R,预测运算逻辑电路108内的锁存电路113 锁存来自加法电路112的初始值(48 LSB等级)，且48 LSB等级作为预 测OB值Dpr被输出到上限限制电路105和下限限制电路106。
因此，在上述的上限限制电路105中，将来自A/D转换电路103 的水平OB像素值Dadl与该上限值或者80 LSB等级比较，其中该80 LSB等级是通过将32 LSB等级的固定等级宽度加到48 LSB等级而得到 的。在该比较之后，如果输入数据的水平OB像素值小于上限值，则将 输入数据的水平OB像素值不改变地作为上限限制OB像素值Dur输出 到下限限制电路106;而如果输入数据的水平OB像素值大于上限值， 则将该上限值输出作为上限限制OB像素值Dur而输出。
此外，在下限限制电路106中，将来自上限限制电路105的输出 Dur与该下限值或者16LSB等级比较，其中该16 LSB等级是通过将48 LSB等级减去32LSB等级的固定等级宽度而得到的。该比较的结果为， 如果输入数据(上限限制OB像素值)Dur小于该下限值，则将该下限 值作为下限限制OB像素值Dsr从下限限制电路106输出；而如果输入 数据(上限限制OB像素值)Dur大于该下限值，则将来自上限限制电
107。
如上所述，当由如上所述的上限限制值和下限限制值所钳位的每个 水平OB像素值输入到平均电路107时，产生左水平OB像素部分101 内一条线的OB像素值或者64个OB像素中48个OB像素的像素值的 平均值(Al )，并将其作为平均OB值Dav输出到有效像素校正电路109 和预测运算逻辑电路108。
此外，在有效像素校正电路109中，在左水平OB像素部分101内 的水平OB像素的数字像素值之后，基于来自平均电路107的平均OB 值Dav对有效像素部分100内的像素的数字像素值Dad2进行校正。
更具体而言，48 LSB等级设置在0-1024 LSB之间作为光学黑色值， 且如果从第一条水平像素线上的48个像素的OB像素值获得的平均OB 值Dav为16 LSB等级，则假设在降低32 LSB等级的等级对有效像素部 分的像素数据进行A/D转换，该32 LSB等级是通过将光学黑色值的设 定值(48LSB等级)减去平均OB值(16LSB等级)而得到的。
因此，在有效像素校正电路109中，输入到有效像素校正电路109的当前线的有效像素值的等级一致地增加了 32 LSB等级，且具有增加 等级的有效像素值输出作为校正后输出值Dao。
同时，在预测运算逻辑电路108内，来自平均电路107的平均OB 值Dav在1/8电路内乘以1/8,且1/8平均OB值Davl (2LSB等级)输 出到加法电路U2。另一方面，在7/8电路lll内，将来自锁存电路113 的锁存输出或者初始值(48LSB等级)乘以7/8,且将7/8锁存输出Dpr7 (42LSB等级)输入到加法电路112。在加法电路H2，将l/8平均OB 值Davl ( 2 LSB等级)和7/8锁存输出Dpr7 ( 42 LSB等级)相加起来， 且将相加值Dadd输出到锁存电路113。 (2)第二条像素线内的像素的读出
接着，当第二条像素线的像素数据被A/D转换电路103读出以执行 A/D转换且随后该A/D转换的数字像素值Dad输出到橫线校正逻辑电路 104时，与前一条像素水平线的数字值相似，左水平OB像素部分101 内的OB像素的数字像素值Dadl被提供给水平OB像素平均值发生电路 110a。在数字像素值Dadl在上限限制电路105和下限限制电路106中 接收对像素值等级的限制之后，数字像素值Dadl输入到平均电路107。
然而，当第二条线的像素数据从像素部分100a读出到A/D转换电 路103时，锁存电路113在使能信号E变为H电平的上升时刻时锁存加 法电路112的相加输出。因此，锁存输出(Ql )作为预测运算逻辑电路 108的预测OB值Dpr,不仅输出到上限限制电路105和下限限制电路 106,而且还输出到预测运算逻辑电路108内的7/8电路111。
更具体而言，在像素水平线从加法电路的前一读出的时刻获得的输
限制电路iol在上限限;;电路105中，76 LSB等级^皮设定为新上限值， 其中该76 LSB等级是通过将固定等级宽度(32 LSB等级)加到更新的 预测OB值Dpr而得到的。另一方面，在下限限制电路106中，12LSB 等级设定为新下限值，其中该12LSB等级是通过从上述更新的预测OB 值Dpr减去固定等级宽度(32LSB等级)而得到的。
随后，在上限限制电路105中，将来自A/D转换电路中第二条像素 线的OB像素值与新上限值或者76LSB等级比较。在该比较之后，如果 输入数据的水平OB像素值小于上限值，则将输入数据的水平OB像素 值不改变地输出到下限限制电路106;而如果输入数椐的水平OB像素值大于上限值，则将该上限值作为水平OB像素值输出到下限限制电路 106。
在下限限制电路106中，将从上限限制电路105输出的上限限制像 素值Dw与新下限值或者12 LSB等级比较。该比较的结果为，如果输 入数据的上限限制像素值小于该下限值，则从下限限制电路106输出该 下限值，否则如果输入数据的上限限制像素值大于该下限值，则将来自 上限限制电路105的该上限限制像素值不改变地输出到平均电路107。
如上所述，当来自左水平OB像素部分中第二条线的OB像素的数 字像素值Dadl通过上限限制电路105和下限限制电路106而输出到平 均电路107时，在平均电路107中提取左水平OB像素部分第二条线内 64个OB像素中的48个像素的数字值的平均值(A2 )。该平均值输出到 有效像素校正电路109和预测运算逻辑电路108作为从第一条像素水平 线中的OB像素的像素值获得的平均OB值Dav的校正后值(校正后水 平OB值)Dud。
在有效像素校正电路109中，在左水平OB像素部分内的OB像素 的数字像素值之后，基于来自平均电路107的校正后水平OB值Dud而 对有效像素部分内的像素的数字像素值Dad2进行校正。
此外，在预测运算逻辑电路108中，基于该校正后水平OB值产生 新预测OB值，该校正后水平OB值为左水平OB像素部分中一条线的 OB像素值的平均值。
也就是说，如果例如从第二条线中的48个像素的OB像素值获得 的平均OB值Dav (即，校正后水平OB值Dud是针对第一条线获得的 水平OB值的校正后值)为24 LSB等级，则假设在降低24 LSB等级的 等级对有效像素部分的像素数据执行A/D转换，其中从光学黑色的设置 值48 LSB等级中减去24 LSB等级。
因此，有效像素校正电路109输出校正后值Dao作为有效像素值， 其中输入有效像素校正电路109中的当前线(笫二条线)的有效像素数 据等级一致地增加了 24LSB等级。
此时，在预测运算逻辑电路108中，来自平均电路107的校正后水 平OB值Dud在1/8电路中乘以1/8，且1/8平均OB值(3 LSB等级) 输入加法电路112。此外，在7/8电路111内，来自锁存电路113的锁存 输出或者相加值(44 LSB等级)乘以7/8,且7/8锁存输出(38.5 LSB等级)输入到加法电路112。在加法电路112, 1/8平均OB值(3 LSB 等级)和7/8锁存输出(38.5 LSB等级)相加，且相加值(41.5 LSB等 级)输出到锁存电路113。
当下一条线即第三条线的像素被读出时，锁存电路113锁存该相加 值，该锁存电路将该相加值作为预测OB值Dpr输出到上限限制电路 105、下限限制电路106和7/8电路111。
如此，如上所述，通过基于左水平OB像素部分101中前一条线内 64个像素的OB像素数据中的48个像素来更新平均OB值，预测OB值 如上所述在加法电路112内累加。此外，在该预测OB值如上所述通过 左水平OB像素部分101中前一条线内64个像素的像素数据中的48个 像素而更新之后，至锁存电路113的使能信号改变到H电平，使得在锁 存电路113中获得更新的预测OB值。在锁存电路113中获得的最新预 测OB值如前所述用作左水平OB像素部分101内下一条线的64个像素 的OB像素数据中48个像素的预测值。
在图5, A3至An为校正后水平OB值Dud，其在读出第三条线或 之后的线的像素值时从平均电路输出，以及Q2至Qn为锁存输出，其 在读出第三条线或之后的线的像素值时作为预测OB值Dpr从锁存电路 U3输出。
由于从每条线读出像素数椐被重复，从预测运算逻辑电路108输出 的一条线的校正后水平OB值被连续地更新且会聚在固定值，或者预定 光学黑色值。例如，在实施例1,当第一条线至第八条线的像素数据通 过预测运算逻辑电路108被读出时，更新校正后水平OB值。这大致上 是因为，通过更新8条像素水平线的校正后水平OB值，校正后水平OB 值被认为会聚到接近预定光学黑色值。
因此，在实施例l中，提供横线校正逻辑电路104,该橫线校正逻 辑电路基于平均水平光学黑色值来校正每条水平像素线中有效像素的 数字像素值，该平均水平光学黑色值为水平像素线中多个被遮蔽像素的 数字像素值。横线校正逻辑电路104将每条水平像素线中的多个被遮蔽 像素的数字像素值钳位在特定有限范围内并在特定有限范围内找到该 多个被遮蔽像素的被钳位的数字像素值的平均值，从而计算每条水平像 素线的平均水平光学黑色值，该平均水平光学黑色值是通过找到上迷平 均值而得到的。因此，该校正逻辑电路采用简单处理，将多个被遮蔽像素的数字像素值钳位在特定有限范围内，以在特定有限范围内找到该多
个被遮蔽像素的被钳位的OB像素值的平均值，由此除去诸如白斑缺陷
的噪声并校正橫线。
此外，当横线噪声的幅值在等于或小于随机噪声的幅值的范围内 时，通过这种方式的横向降噪是有效的，且多个OB像素值被限制在达 随机噪声的幅值若千倍的范围内。
右水平OB像素部分中像素的像素值也可以用于计算预测OB值。 备选地，左水平OB像素部分和右水平OB像素部分中OB像素的像素 值均可以使用。此外，预测OB值的计算不限于从顶部像素线到第8条 像素线的OB像素，来自更多像素线的OB像素可以被使用。 (实施例2)
图6为示出根据本发明实施例2的固态图像捕获设备的图示。 根据实施例2的固态图像捕获设备10a与根据实施例1的固态图像 捕获设备10不同之处在于，固态图像捕获设备10a不仅使用来自左水 平OB像素部分的像素值而且使用来自右水平OB像素部分的像素值来 计算预测OB值。该结构的其余部分与实施例1中的固态图像捕获设备 IO相同。
也就是说，与根据实施例1的固态图像捕获设备IO相似，根据实 施例2的固态图像捕获设备10a包括像素部分100a,其中具有布置成 矩阵的多个像素；A/D转换电路103，用于对从像素读出的像素数据(像 素信号)执行A/D转换以输出数字像素数据Dad作为A/D转换值；以 及横线校正逻辑电路104a，用于校正从A/D转换电路103输出的数字像 素值Dad从而抑制横线噪声，以输出横线校正后像素值Dao作为校正后 输出值。
然而，横线校正逻辑电路104a与实施例1中的横线校正逻辑电路 104不同之处在于，水平OB像素平均值发生电路110a不仅被提供左水 平OB像素部分的中心中的48个OB像素的像素值，而且被提供右水平 OB像素部分的中心中的24个OB像素的像素值。
当开始一个帧的像素数据的读出时，由A/D转换电路103读出第一 条水平像素线的像素数据(像素信号)并对该像素数据执行A/D转换。 该A/D转换后数字像素数椐输出到横线校正逻辑电路104a作为数字像 素值(A/D转换值)。在实施例2,将右水平OB像素部分102中OB像素的24个数字像 素值输入到水平OB像素平均值发生电路110a，随后输入左水平OB像 素部分101中OB像素的48个数字像素值。
如此，通过不仅使用左水平OB像素部分中OB像素的像素值而且 使用右水平OB像素部分中OB像素的像素值，这使得预测OB值是更 为平均的值，即使在像素部分100a左侧和右侧中大量光学黑色值是不 同的情形下，或者是在像素部分中的光学黑色值存在倾斜的情形下。结 果，诸如白斑缺陷的噪声被除去，且同时横线噪声得到更好抑制。
尽管实施例1和2包括具有左和右水平OB像素部分的像素部分， 但该像素部分可以仅包括左水平OB像素部分和右水平OB像素部分中 任一部分。
再者，尽管实施例1和2没有具体描述这些实施例的固态图像捕获 设备是否为CMOS类型或CCD类型，但本发明旨在针对CMOS图像传 感器，其中横线噪声出现是由于电源噪声等所致，且实施例中的固态图 像捕获设备为CMOS图像传感器。不过，在由于某种原因而在CCD图 像传感器中出现横线噪声的情形下，也可以使用上述实施例l或2所解 释的横线校正电路来校正数字像素值，该数字像素值为像素数据的A/D 转换值，以便获得横线降噪的目的。因此，根据上述实施例的固态图像 捕获设备也可以用做CCD图像传感器。
此外，尽管没有在上述的实施例1或2中具体地解释，但将描述一 种电子信息装置，该电子信息装置包括使用上述实施例l或2的固态图 像捕获设备10或lOa中至少任一种作为图像捕获部分的图像输入装置， 例如数码相机(例如，数码摄像机和数码照相机)、图像输入相机(例 如，监视相机、门禁相机、车载相机、电视电话用相机、和装备在移动 电话中的相机)、以及图像输入装置(例如，扫描仪、传真机以及装备 有相机的移动电话装置)。 (实施例3 )
图8示出电子信息装置的示例性示意结构的框图，该电子信息装置 使用本发明实施例1或2的固态图像捕获设备10或10a的至少任一种 作为其图像捕获部分。
在图8,根据本发明实施例3的电子信息装置90包括下述至少任 一种图像捕获部分91,其使用根据实施例1至2的固态图像捕获设备10或10a的至少任一种；存储部分92(例如，记录介质)，用于在对图 像数据执行预定信号处理以用于记录之后，对该由图像捕获部分91获 得的高质量的图像数据进行数据记录；显示部分93(例如，液晶显示装 置)，用于在执行预定信号处理以用于显示之后，在显示屏幕(例如， 液晶显示屏幕)上显示该图像数据；通信部分94(例如，收发装置)， 用于在对该图像数据执行预定信号处理以用于通信之后，通信传送该图 像数据；以及图像输出部分95,用于印刷(印字)和输出(印出)该图 像数据。
如上所述，通过使用优选实施例1至3来示例性描迷本发明。然而， 本发明不应仅仅基于上述的实施例1至3来解释。应理解，本发明的范 围应仅基于权利要求来解释。还应理解，基于对本发明的描述以及从对 本发明详细的优选实施例1至3的描述而得到的常识，本领域技术人员 可以实施等同技术范围。此外，应理解，在本说明书中引用的任何专利、 任何专利申请和任何参考文献均是通过引用而结合于本说明书中，如同 在此具体地描述了其内容。
工业应用性
本发明在用于诸如摄像机和数码相机的电子信息设备的图像传感 器领域中，提供了一种固态图像捕获设备，其能够使用非常简单的逻辑 电路来校正横线。
在不离开本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员显见且可 以容易地进行各种其它调整。因此，所附权利要求的范围不限于此处给 出的说明书，相反该权利要求应得到宽广地解释。
权利要求
1.一种固态图像捕获设备，包括像素部分，其中具有布置成矩阵的多个像素；A/D转换电路，用于对从所述像素部分的像素读出的像素信号执行A/D转换以输出数字像素值；以及校正逻辑电路，用于接收从所述A/D转换电路输出的所述数字像素值，并基于平均水平光学黑色值来校正每条水平像素线上的有效像素的所述数字像素值，所述平均水平光学黑色值为相应水平像素线中多个被遮蔽像素的平均数字像素值，其中所述校正逻辑电路将每条水平像素线上的多个被遮蔽像素的数字像素值钳位在特定有限范围内并在特定有限范围内找到所述多个被遮蔽像素的被钳位数字像素值的平均值，从而计算所述平均水平光学黑色值。
2. 如权利要求1所述的固态图像捕获设备，其中所述校正逻辑电 路校正预测光学黑色值以用于下一条水平像素线，所述预测光学黑色值 为所述特定有限范围的中心值，使得每条所述水平像素线的所述平均水 平光学黑色值会聚在固定值。
3. 如权利要求1所述的固态图像捕获设备，其中在所述有效像素 的像素信号之前，被遮蔽像素的像素信号从所述像素部分读出，使得在 相应水平像素线上的有效像素的数字像素值之前，每条水平像素线上的 被遮蔽像素的数字像素值从所述A/D转换部分输入到所述校正逻辑电 路。
4. 如权利要求3所述的固态图像捕获设备，其中所述像素部分包 括沿水平像素线方向仅布置在一側上的被遮蔽区域。
5. 如权利要求4所述的固态图像捕获设备，其中所述平均水平光 学黑色值是从布置于所述被遮蔽区域内的被遮蔽像素的一部分的数字 像素值产生。
6. 如权利要求5所述的固态图像捕获设备，其中用于产生所述平 均水平光学黑色值的所述被遮蔽像素位于所述被遮蔽区域内的水平像 素线方向的中心部分。
7. 如权利要求3所述的固态图像捕获设备，其中所述像素部分配 置有沿水平像素线方向布置在一个端側上的笫一被遮蔽区域和沿水平像素线方向布置在另一端侧上的第二被遮蔽区域。
8. 如权利要求7所述的固态图像捕获设备，其中所述平均水平光 学黑色值是从布置于所述第 一被遮蔽区域内的被遮蔽像素的 一部分的 数字像素值和布置于所述第二被遮蔽区域内的被遮蔽像素的一部分的 数字像素值产生。
9. 如权利要求8所述的固态图像捕获设备，其中用于产生所述平 均水平光学黑色值的所述被遮蔽像素位于所迷第一和第二被遮蔽区域 内沿水平像素线方向的中心部分。
10. 如权利要求1所述的固态图像捕获设备，其中所述校正逻辑电 路包括有效像素校正电路，用于通过将与设定用于所述像素部分的设定 光学黑色值和所述平均水平光学黑色值之间的差值对应的数字像素值 加到所述有效像素的数字像素值，来校正所述有效像素的数字像素值。
11. 如权利要求10所述的固态图像捕获设备，其中所述校正逻辑 电路包括上限限制电路，用于限制用于产生所述平均水平光学黑色值 的被遮蔽像素数字像素值的上限值；以及下限限制电路，用于限制用于 产生所述平均水平光学黑色值的被遮蔽像素数字像素值的下限值。
12. 如权利要求10所述的固态图像捕获设备，其中所述校正逻辑 电路包括平均电路，用于对被钳位在特定有限范围内的多个数字像素值 求平均，以产生用于每条水平像素线的平均水平光学黑色值。
13. 如权利要求11所述的固态图像捕获设备，其中所述校正逻辑 电路包括预测运算逻辑电路，用于计算预测光学黑色值，以便输出所述 预测光学黑色值到所述上限限制电路和所述下限限制电路，所述预测光 学黑色值用作参考值以基于每条水平像素线的所述平均水平光学黑色 值来设置用于下一条水平像素线的所迷上限限制电路上限值和所迷下 限限制电路下限值。
14. 如权利要求13所述的固态图像捕获设备，其中所述预测运算 逻辑电路包括第一运算电路，用于将所述平均水平光学黑色值乘以1/n(n为正 整数)；第二运算电路，用于将所述预测光学黑色值乘以(n-l)/n; 加法电路，用于相加所述第一和第二运算电路的输出；以及 锁存电路，用于锁存来自所述加法电路的相加输出，以将所述相加输出作为所迷预测光学黑色值输出到所述第二预测运算电路，其中所述预测光学黑色值被更新以用于每条所述水平像素线。
15. 如权利要求14所述的固态图像捕获设备， 其中所述上限限制电路设定比所述预测光学黑色值高特定等级的像素值作为所述上限值；以及其中所述下限限制电路设定比所述预测光学黑色值低特定等级的 像素值作为所述下限值。
16. 如权利要求15所述的固态图像捕获设备，其中所述校正逻辑 电路通过所述上限限制电路来限制用于产生所述平均水平光学黑色值 的所述被遮蔽像素的数字像素值的上限，并通过所述下限限制电路来限 制用于产生所述平均水平光学黑色值的所述被遮蔽像素的数字像素值 的下限，使得所述校正逻辑电路将用于产生所迷平均水平光学黑色值的 多个被遮蔽像素的数字像素值钳位在以所述预测光学黑色值为中心的 特定有限范围内。
17. 如权利要求1所述的固态图像捕获设备，其中所述固态图像捕 获设备为CMOS图像传感器。
18. 如权利要求1所述的固态图像捕获设备，其中所述固态图像捕 获设备为CCD图像传感器。
19. 一种电子信息装置，其使用如权利要求1所述的固态图像捕获 设备作为图像捕获部分。
全文摘要
固态图像捕获设备和电子信息装置。提供了一种固态图像捕获设备，该固态图像捕获设备包括像素部分，其中具有布置成矩阵的多个像素；A/D转换电路，用于对从该像素部分的像素读出的像素信号执行A/D转换以输出数字像素值；以及校正逻辑电路，用于接收从该A/D转换电路输出的该数字像素值，并基于平均水平光学黑色值来校正每条水平像素线上的有效像素的该数字像素值，该平均水平光学黑色值为相应水平像素线中多个被遮蔽像素的平均数字像素值。
文档编号H04N5/372GK101309361SQ200810099068
公开日2008年11月19日 申请日期2008年5月16日 优先权日2007年5月16日
发明者服部真司 申请人:夏普株式会社