相位调整方法及数码相机的制作方法

专利名称：相位调整方法及数码相机的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对数码相机获取图像时所使用的脉沖的相位(时序)进 行调整的相位调整装置及相位调整方法，以及带有该相位调整装置的数码相机。
背景技术：
在数码相机(数字静态摄影机、数字摄像机、带有照相机的移动电话、
医用照相机等)中，由诸如CCD和MOS传感器之类的成像元件获取的模拟 成像信号被转换为数字成像信号，并且然后，这种数字成像信号在以预定方 式处理之后被记录下来。为了利用成像元件获取被摄物体的图像，需要用于 驱动成像元件的脉沖、用于检测信号电平的脉沖等。由于在制造过程中产生 的易变性，因此在硬件设计阶段很难调整这些脉沖的相位。因此，在制造过 程之后由技术人员调整相位，并且将示出已调整相位的信息存储在存储区域 中，并在产品实际使用时从该存储区域读出所述信息，以便使相位得到最优 的设置。
在最短的曝光时间内提取噪声成分以及在高频分量(噪声分量)被最小 化的情况下调整相位，是已知的常规技术。在日本特许公开专利申请 No.2005-151081中记载了所述技术的例子。在下文中，该常规例-故称为常规 例1。
由近年来积极推广的资源再循环的观点看来，数码相机可以在仅更换了 废成像元件之后就再使用，尤其可用在用于内窺镜的医用照相机领域。然而， 更换成像元件无疑改变了系统配置，并且相应地，用于驱动成像元件的脉冲 的相位变得不合适。因此必需对脉冲的相位进行重新调整。在重新调整相位时，为了改进工作效率，必需使调整所需的时间最小化。
存在若干种不同的待相位调整的脉冲。在常规例1中，无论相应脉冲的 特性如何均以同 一种方法的方式来对所有脉沖计算最优相位，这样计算最优
相位是耗时的。
在计算最优相位方法的另 一 个实例中，针对所输入的数字成像信号中的
各像素计算亮度和色散，利用计算得到的亮度和色散来搜索脉冲的最优相 位，用于相位调整。然而，由于针对各个脉沖的最优相位是单独计算的，所 以根据该相关方法的相位调整是耗时的。

发明内容
因此，本发明的主要目的是快速并容易地调整用于驱动成像元件的脉冲的相位。
为了达到所述目的，根据本发明的相位调整装置一种用于基于针对成像元 件的各像素将从所述成像元件输出的模拟成像信号转换为数字值时获取的数字 成像信号，来调整用于成像所述模拟成像信号的成像脉沖的相位的相位调整装
置，所述相位调整装置包括
信号变化差分值检测器，用于对在利用两个相位调整采样脉冲针对各像素 将所述模拟成像信号转换为所述数字值时获取的两个数字信号之间的信号变化 差分值进行检测；
模拟成像信号波形估计器，用于基于所述信号变化差分值来估计所述模拟 成像信号的波形；以及
时序调整器，用于基于由所述模拟成像信号波形估计器估计的所述模拟成 像信号的波形来计算所述成像脉冲的最优相位。
在本发明中，优选地，根据本发明的相位调整装置进一步包括信号变化差 分值存储器，所述信号变化差分值存储器用于存储由所述信号变化差分值检测 器检测到的针对各像素的所述信号变化差分值，其中
所述模拟成像信号波形估计器从所述信号变化差分值存储器中读取所述信号变化差分值，并估计所述模拟成像信号的所述波形。
在本发明中，所述两个相位调整采样脉沖用于对模拟成像信号进行采样，
并且将所述数字化的数字成像信号输入所述信号变化差分值检测器。所述信号
变化差分值检测器检测所述两个输入数字成像信号之间的信号变化差分值。所
述信号变化差分值指示由两个调整采样脉冲之间的相位差生成的模拟成像信号
的信号电平差。针对每个像素检测所述信号变化差分值，由此获取的各个结果
随之保存在例如所述信号变化差分值存储器中。在所述模拟成像信号的信号值
变化率(斜率)越大的相位区域，所述信号变化差分值越大。在所述模拟成像
信号的信号值变化率(斜率)越小的相位区域，所述信号变化差分值越小。所
述模拟成像信号波形估计器利用与信号变化差分值相关的时间顺序信息来估计
来自成像元件的模拟成像信号的波形。换句话说，所述模拟成像信号波形估计
器估计所述信号变化差分值大的相位区域为所述模拟成像信号在重置时段或信
号时段的下降相位区域，同时所述模拟成像信号波形估计器估计所述信号变化
差分值小的相位区域为所述模拟成像信号在基准时段的相位区域。所述模拟成
像信号波形估计器以这种方式所估计的所述模拟成像信号的波形信息被传达给
所述时序调整器。所述时序调整器利用所估计的所述模拟成像信号的波形来设
置所述成像脉沖(基准采样脉冲、峰值采样脉沖)的最优相位，并向时序发生
器等传达设置所述最优相位的指令。到目前为止描述的所述相位调整是在由所
述信号变化差分值检测器、所述模拟成像信号波形估计器和所述时序调整器协
同操作中并自动实施的。根据所述构造，所述模拟成像信号波形估计器实际上
估计由所述成像元件获取的所述模拟成像信号的波形，并基于所述模拟成像信
号的波形的状态计算所述成像脉冲的最优相位。因此，可以非常精确地进行所
述成像脉冲的相位调整，从而可以实现适合于所述成像元件当前状态的相位调
整。进一步，可以自动调整所述成像脉沖各自的相位，从而与以技术人员手动
操作来进行相位调整相比可以减少调整所需的时间量。
如所描述的，用所述信号变化差分值来代替所述模拟成像信号以便估计
模拟成像信号的波形，并且根据所估计的相关模拟成像信号的波形来计算所述最优相位。因此，可以以与基于由诸如示波器之类的测量仪器对所述模拟 成像信号的观测结果来进行相位调整这样的调整方法相似的方式来对所述 相位进行调整。
存在如下不同的计算方法。在所述模拟成像信号包含多个像素的情况 下，在相移间隔很小的状态下检测顺序指定的各像素的亮度，并且基于所检 测的亮度通过计算处理计算成像脉冲的最优相位。然而，这种方法包括大量 处理步骤，不适合高速处理。
相反，在本发明中，采样脉冲的最优相位是基于所估计的所述模拟成像 信号的波形的状态来计算的。因此，可以减少处理步骤的数目，实现高速处 理。
在本发明中，优选地，所述时序调整器在所述两个相位调整采样脉沖的 相位间隔固定的状态下，对所述两个相位调整采样脉冲的采样相位进行移位 时，计算所述最优相位。
所述两个采样脉冲的相位间隔固定意味着在检测示出所述模拟成像信 号的斜率的信号变化差分值的跃变时，时间方向上的很小变化(At)总为 一个常数。上述构造可以有效确保所述信号变化差分值的精度。
在本发明中，优选地，所述时序调整器将两个所述成像脉冲用作所述相 位调整采样脉冲，并在对所述两个成像脉冲进行相移的状态下使用所述两个成 像脉冲。
在上述构造中，优选地，被所述时序调整器用作所述相位调整采样脉冲的 所述两个成像脉沖为在所述模拟成像信号受到相关双重采样时，用于对所述模
进行纟企测的基准采样脉沖。
根据上述构造，待相移的所述峰值采样脉冲和基准采样脉沖用于计算所
述信号变化差分值。因此，没有必要单独准备专门用于相位调整的采样脉冲，
从而防止使电路构造进一步复杂。
在本发明中，优选地，所述信号变化差分值检测器持续地对所述相位调整采样脉沖的相位进行移位，并针对各所述移位后的相位检测所述模拟成像 信号的最大值包络线上的第一信号变化差分值和所述模拟成像信号的最小 值包络线上的第二信号变化差分值。在所述构造中，优选地，所述模拟成像 信号波形估计器基于所述第一和第二信号变化差分值，估计所述模拟成像信 号在重置时段的第一下降部分、所述模拟成像信号的基准时段部分以及所述 模拟成像信号在信号时段的第二下降部分。
大差分显著部分表示所述重置时段的第一下降部分和所述信号时段的 第二下降部分。由于各像素中会重复出现所述大差分显著部分，所以不可能
区分表示下降部分的两个大差分显著部分中哪个是所述第一下降部分，哪个 是所述第二下降部分。因此，为了区分所述第一下降部分和第二下降部分， 采用了所述最大值包络线上的第一信号变化差分值和所述最小值包络线上 的第二信号变化差分值。在所述重置时段和所述基准时段，所述最大值包络 线和所述最小值包络线之间的差别很小，而由于模拟成像信号的特性，在信 号时段针对各像素的最大值包络线和最小值包络线之间的差别趋向增加。在 所述模拟成像信号的波形中，所述重置时段的第一下降部分的斜率总是相对 比较大。所述信号时段的第二下降部分的斜率随着像素的不同而多样地改 变。因此，在存在所述第一大差分显著部分和第二大差分显著部分的情况下， 估计所述显著大差分值部分的信号波形区段对应于所述重置时段的下降部 分，在所述显著大差分值部分的信号波形区段，形成了明显高于其它大差分 显著部分的相位区域的山形状(即所述第一大差分显著部分)。在仅有一个 显著大差分值部分的情况下，估计所述大差分显著部分的信号波形部分对应 于所述重置时段的下降部分。
在本发明中，优选地，所述信号变化差分值检测器利用包括从OB区域 获取的模拟成像信号的模拟成像信号作为所述模拟成像信号来检测所述信 号变化差分值。所述最小值包络线上的信号变化差分值在所述重置时段的下 降部分中总是大的，而在所述信号时段下降部分多样地变化。因为在OB区 域中所述模拟成像信号的信号电平为最小电平，在所述信号时段下降部分的所述信号变化差分值大致为0,所述大差分显著部分的数目随之由一个来代 替两个，从而所述大差分显著部分对应于在所述重置时段的下降部分。
在本发明中，优选地，所述模拟成像信号波形估计器针对各相位从所述第 一信号变化差分值的第 一分布区域抽取第 一大差分显著部分和第 一小差分稳定 部分，所述第一大差分显著部分的值大于所述第一分布区域其它区段的值，所
述第一小差分稳定部分的值小于所述第一分布区域其它区段的值；所述模拟成
像信号波形估计器进一步针对各相位从所述第二信号变化差分值的第二分布区 域抽取第二大差分显著部分和第二小差分稳定部分，所述第二大差分显著部分
的值大于第二分布区域其它区段的值，所述第二小差分稳定部分的值小于所述 第二分布区域其它区段的值，并且
所述模拟成像信号波形估计器估计所述第一大差分显著部分和所述第二大 差分显著部分为所述模拟成像信号在重置时段的下降相位区域和所述模拟成像 信号在信号时段的下降相位区域，并且估计第一小差分稳定部分和第二小差分 稳定部分为所述模拟成像信号在基准时段的相位区域。
在本发明中，优选地，所述模拟成像信号波形估计器设置第一阈值和第二 阈值作为用于抽取所述第一大差分显著部分和第二大差分显著部分以及所述第 一小差分稳定部分和第二小差分稳定部分的阈值，以便用于抽取所述第一大差 分显著部分和第二大差分显著部分以及所述第一小差分稳定部分和第二小差分 稳定部分的准则可以具有滞后特性，所述第 一分布区域其它区段的值和第二分 布区域其它区段的值小于所述第一大差分显著部分的值和第二大差分显著部分 的值，所述第一阚值用于将所述第一大差分显著部分和第二大差分显著部分与
所述第一分布区域其它区段和第二分布区域其它区段区分出来；所述第一分布 区域其它区段的值和第二分布区域其它区段的值大于所述第一小差分稳定部分 的值和第二小差分稳定部分的值，小于所述第一阈值的所述第二阈值用于将所
述第一小差分稳定部分和第二小差分稳定部分与所述第一分布区域其它区段和 第二分布区域其它区段区分出来。
根据上述构造，可以吸收信号变化差分值的任何急剧偏差(过大的振动)，从而可以基于所述信号变化差分值更加精确地估计重置时段、基准时 段和信号时段。
在本发明中，优选地，所述模拟成像信号波形估计器通过在时间上反转所 述相位调整采样脉沖的相位来进一步估计在所述信号时段的上升部分，并且
所述时序调整器基于所述第二下降部分和所述上升部分来计算所述最优相 位。当调整之后所述峰值采样脉沖的延迟调整室的温度由于环境的攻变而可变 时，采样位置也是可变的，这导致估计所述峰值釆样脉沖的精度恶化。当相位 调整采样脉沖之间的位置关系在时间上反转时，示出所述才莫拟成像信号的上升 部分的信号变化差分值在根据本发明的相位调整中是有效的。换句话说，所述 信号变化差分值在所述波形中明显地示出。基于位于在所述第二下降部分和由 此估计的所述上升部分之间的分界线处的所述小差分稳定部分，设置所述峰值 采样脉沖的最优脉沖，从而可以更为精确地设置所述峰值采样脉沖的最优相位。
优选地，根据本发明的相位调整装置进一步包括线计数器，其中所述线计 算器以多条线为单位向所述信号变化差分值检测器传达关于检测信号变化差分 值的检测目标的指令。根据所述构造，相比之下，由线检测信号变化差分值可 以减少观测所述模拟成像信号所需的大量时间，从而，可以更加快速地调整相 位。
根据本发明的数码相机，包括 成像元件，用于输出模拟成像信号；
相关双重采样单元，用于对所述模拟成像信号执行相关双重采样并决定针 对各像素的所述成像元件的信号电平；
自动增益控制器，用于调整针对各像素所述信号电平由所述相关双重采样 单元决定的所述模拟成像信号的幅度；
AD转换器，用于从针对各像素所述信号电平由所述相关双重采样单元决 定并且所述幅度由所述自动增益控制器调整的所述模拟成像信号生成数字成像 信号；
时序发生器，用于生成对所述模拟成像信号进行成像所使用的成像脉冲；以及
根据本发明的相位调整装置，用于基于所述数字成像信号调整所述成像脉 冲的相位。
关双重采样单元、自动增益控制器、AD转换器和时序发生器)，不需要在本说 明书中进行描述。根据本发明的数码相机的关键因素在于这里提供了根据本发 明的相位调整装置。
根据本发明的相位调整方法是一种用于调整用于对从成像元件输出的模拟 成像信号的峰值信号电平进行检测的峰值采样脉沖的相位和用于对用作对所述 模拟成像信号执行相关双重采样的基准电平的信号电平进行检测的基准采样脉 沖的相位的相位调整方法，该方法包括
在所述峰值采样脉沖和基准采样脉沖的的相位间隔固定的状态下，对相应 脉沖的采样相位进行移位时，通过对针对所述成像元件的各像素的所述模拟成 像信号进行采样而获取数字成像信号的步骤；
计算所述数字成像信号的信号变化差分值的步骤；
在所述数字成像信号的相位中抽取所述信号变化差分值小于其它区段的值 的相位区域以及在所述相位中抽取所述信号变化差分值大于其它区段的值的相 位区域的抽取步骤；
基于在所述抽取步骤中抽取的结果来估计所述模拟成像信号的波形的步 骤；以及
基于所估计的所述模拟成像信号的波形来设置所述峰值采样脉冲的最优相 位和所述基准采样脉沖的最优相位的步骤。
在所述相位调整方法中，用所述信号变化差分值代替所述模拟成像信号以 便估计所述模拟成像信号的波形，并根据所述模拟成像信号的波形计算所述最 优相位。因此，与根据针对各像素所检测的亮度计算最优相位的方法相比，处 理步骤的数目减少，从而提高了处理速度。进一步，将待被相位调整的所述峰 值采样脉冲和所述基准采样脉沖用作用于计算所述信号变化差分值的相位调整采样脉冲，这样无需准备专门用于所述相位调整的采样脉沖，从而可以避免使 电路配置进一步复杂。
根据本发明的相位调整方法是一种用于调整用于对从成像元件输出的模拟 成像信号的峰值信号电平进行检测的峰值采样脉沖的相位和用于对用作对模拟 成像信号执行相关双重采样的基准电平的信号电平进行检测的基准采样脉沖的
相位的相位调整方法，该方法包4舌
在所述峰值采样脉沖和基准采样脉沖的的相位间隔固定的状态下，对相应 脉沖的采样相位进行移位时，通过对针对所述成像元件的各像素的所述模拟成
像信号进行采样而获取数字成像信号的步骤；
计算所述数字成像信号的信号变化差分值的步骤；
每当所述相位改变时，计算所述信号变化差分值的最大值包络线和所述信 号变化差分值的最小值包络线的步骤；
从所述最大值包络线上的信号变化差分值的第一分布区域抽取值大于所述 第一分布区域其它部分的值的第一大差分显著部分以及值小于所述第一分布区 域其它部分的值的第一小差分稳定部分，所述模拟成像信号波形估计器进一步 从所述最小值包络线上的信号变化差分值的第二分布区域抽取值大于所述第二 分布区域其它区段的值的第二大差分显著部分以及值小于所述第二分布区域其 它区段的值的第二小差分稳定部分的步骤；
基于所述第一大差分显著部分和第二大差分显著部分来估计所述才莫拟成4象 信号在重置时段的第 一 下降部分的步骤；
基于所述第 一大差分显著部分和第二大差分显著部分来估计不同于所述第
一下降部分的所述模拟成像信号在信号时段的第二下降部分的步骤；
估计所述模拟成像信号在基准时段的所述第一下降部分与第二下降部分之 间的所述第一小差分稳定部分和第二小差分稳定部分的步骤；
调整所述基准采样脉冲的相位，使得所述基准采样脉沖的上升沿尽可能与
所述基准时段的中点重合的步骤；以及
调整所述峰值采样脉冲的相位，使得所述峰值采样脉冲的上升沿尽可能与一分界线重合，所述分界线为所述第二下降区域与在位置上紧跟其后的所述第 一小差分稳定部分及第二小差分稳定部分之间的分界线。
在所述相位调整方法中，可以清楚地区分所述重置时段内的所述第 一下降 部分和所述信号时段内的所述第二下降部分，从而可以非常精确地冲全测所述基 准采样脉沖和所述峰值采样脉沖的最优相位。
根据本发明的相位调整方法是一种用于调整用于对从成像元件输出的模拟
冲的相位的相位调整方法，该方法包括
在所述峰值采样脉沖和基准采样脉沖的的相位间隔固定的状态下，对相应 脉冲的釆样相位进行移位时，通过对针对所述成像元件的各像素的所述模拟成 像信号进行采样而获取数字成像信号的步骤；
计算所述第一数字成像信号的第一信号变化差分值的步骤；
每当所述相位改变时，计算所述第一信号变化差分值的第一最大值包络线 和所述第一信号变化差分值的第一最小值包络线的步骤；
从所述第一最大值包络线上的所述第一信号变化差分值的第一分布区域抽 取值大于所述第一分布区域其它部分的值的第一大差分显著部分以及值小于所 述第一分布区域其它部分的值的第一小差分稳定部分，所述模拟成像信号波形 估计器进一步从所述第一最小值包络线上的第一信号变化差分值的第二分布区 域抽取值大于所述第二分布区域其它区段的值的第二大差分显著部分以及值小 于所述第二分布区域其它区段的值的第二小差分稳定部分的步骤；
基于所述第一大差分显著部分和第二大差分显著部分来估计所述;^莫拟成像 信号在重置时段的第 一下降区域的步骤；
基于所述第一大差分显著部分和第二大差分显著部分来估计不同于所述第
一下降部分的所述模拟成像信号在信号时段的第二下降部分的步骤；
估计所述模拟成像信号在基准时段的位于所述第一下降部分与第二下降部
分之间的所述第一小差分稳定部分的步骤；在所述基准采样脉冲的和所述峰值采样脉冲的相位关系在时间上反转且然 后相应脉沖中的相位间隔固定的状态下，对所述峰值采样脉冲和基准采样脉冲 的采样相位进行移位时，通过针对所述成像元件的各像素对所述模拟成像信号 进行采样而获取第二数字成像信号的步骤；
计算所述第二数字成像信号的第二信号变化差分值的步骤； 计算所述第二信号变化差分值的第二最大值包络线的步骤； 从所述第二信号变化差分值的第三分布区域抽取值大于所述第三分布区域
其它区段的值的第三大差分显著部分以及值小于所述第三分布区域其它区段的
值的第三小差分稳定部分的步骤；
估计在所述信号时段中像素电压示出其峰值的时段的位于所述第三大差分
显著部分与随后的所述第三大差分显著部分之间的所述第三小差分稳定部分的
步骤；
调整所述基准采样脉冲的相位，使得所述基准采样脉沖的上升沿尽可能与
所述基准时段的中点重合的步骤；以及
调整所述峰值采样脉冲的相位，使得所述峰值采样脉冲的上升沿尽可能与 所述像素电压峰值时段的中点重合的步骤。
根据所述相位调整方法，将所述基准采样脉沖和所述峰值采样脉沖之间的 所述相位关系在时间上反转，可以更加精确地设置所述峰值采样脉冲的最优相位。
根据本发明，真实地估计出由所述成像元件获取的所述模拟成像信号的波 形，并且根据所估计的所述模拟成像信号的波形的状态计算出所述成像脉沖的 最优相位。因此，响应所述成像元件的当前状态，可以对所述相位进行调整， 相位调整从而可以达到更高的精度。进一步，可以自动调整所述脉沖的相应相 位，从而与由技术人员手动调整相比可以减少调整所需的时间量。
进一步，用所述信号变化差分值代替所述模拟成像信号，以便估计所述模 拟成像信号的波形，并从所估计的相关模拟成像信号的波形中计算出最优相位。 因此，可以以与基于由示波器之类的测量仪器对所述模拟成像信号的观测来进行相位调整这样的调整方法类似的方式对所述相位进行调整。从而与根据针对 各像素所检测的亮度计算最优相位的方法相比，可以减少处理步骤的数目，从 而提高了处理速度。进一步，可以相对简单地构造所需要的组件，并且所述组 件可以作为硬件组件来实现。这个优势可以进一 步提高相位调整的处理速度。
本发明能够自动和快速地调整用于利用数字静态摄影机或医用相机获取图 像的脉沖的时序，可以至少有利地用于数字静态摄影机或医用相机。


通过理解以下对本发明优选实施例的描述，本发明的这些及其它目的和 优势将变得明显，并且将在所附的权利要求中详细说明。本领域技术人员在 实施本发明之后，将注意到说明书中没有记载的许多优点。
图l是示出根据本发明优选实施例1的带有相位调整装置的数码相机的 整体构造的方框图。
图2以时间顺序示出从成像元件输出的信号分量。
图3是示出根据优选实施例1的相位调整操作的流程图。
图4是根据优选实施例1的信号分量差和波形斜率的相互关系图。
图5示出以时间顺序示出的从成像元件输出的信号分量与根据优选实 施例1的最小值包络线上的信号变化差分值的波形之间的关系。
图6示出以时间顺序示出从成像元件输出的信号分量与根据优选实施 例1的最大值包络线上的信号变化差分值的波形之间的关系。
图7是根据本发明优选实施例1的用于识别大差分显著部分的阈值和用 于识别小差分稳定部分的阈值的示意图。
图8示出以时间顺序示出的从成像元件输出的信号分量与根据优选实 施例1的最小值包络线上的信号变化差分值的波形之间的关系中的相位区 域的分界。
图9示出以时间顺序示出的从成像元件输出的信号分量与根据优选实 施例1的最大值包络线上的信号变化差分值的波形之间的关系中的相位区域的划分。
图IO是示出根据本发明优选实施例2的相位调整操作的流程图。
图11示出以时间顺序示出的从成像元件输出的信号分量与根据优选实
施例2的最大值包络线上的信号变化差分值的波形之间的关系中的相位区
域的分界。
图12是示出根据本发明优选实施例3的DSP的结构的方框图。
具体实施例方式
在下文中，参见附图描述本发明的优选实施例。 优选实施例1
图1是示出根据本发明优选实施例1的数码相机的整体构造的方框图。 根据本优选实施例的数码相机包括光学镜头1，用于将被摄物的图像会聚 到成像元件2上；成像元件2，用于获取由光学镜头l在成像元件2上会聚 的被摄物的图像(以下给出将CCD作为成像元件2的实例的描述)；模拟 前端10，用于向从成像元件2输出的模拟成像信号Sa提供预定处理，并将 所得到的信号转换为数字成像信号Sd;以及DSP (数字信号处理器)20， 用于通过向从模拟前端IO输出的数字成像信号Sd提供预定处理(颜色校正、 YC处理等)来生成视频信号。
成像元件2包括多个像素，其中该多个像素均包括有效像素区域，用 于获取被摄物的图像；和OB像素区域，其以阻光方式提供在有效像素区域 的外围并用于检测OB ( Optical Black，光学黑体)水平。
模拟前端10包括相关双重采样(CDS)单元3,用于执行CDS以标 识从成像元件2输出的模拟成像信号Sa的信号电平；自动增益控制器(AGC ) 4，用于利用可调整的增益来放大从相关双重采样单元3输出的信号；AD转 换器(模拟数字转换器)5，用于将自动增益控制器4所放大的信号转换为 数字成像信号Sd;时序发生器6，用于生成在获取图像时所使用的脉冲；和 垂直驱动器7,用于向成像元件2输出时序发生器6所生成的脉沖。DSP20包括信号变化差分值检测器11、信号变化差分值存储器12、 模拟成像信号波形估计器13和时序调整器14。信号变化差分值检测器11 针对两个采样脉沖的各移位相位来检测信号变化差分值ASdn (见图5)和 信号变化差分值ASdx(见图6)。信号变化差分值ASdn表示数字数据的最 小值包络线Sdn上的信号变化差分值，而信号变化差分值A Sdx表示数字数 据的最大值包络线Sdx上的信号变化差分值。本说明书中提及的数字数据为 在模拟信号Sa被AD转换器5转换时所获取的数据。
信号变化差分值存储器12存储由信号变化差分值检测器ll针对时序发 生器6生成的脉冲的各相位检测得到的信号变化差分值A Sdn和信号变化差 分值ASdx。模拟成像信号波形估计器13基于信号变化差分值存储器12中 存储的内容，估计从成像元件2输出的模拟成像信号Sa的波形。时序调整 器14根据模拟成像信号波形估计器13所估计的模拟成像信号Sa的波形， 计算基准采样脉冲DS1和峰值釆样脉沖DS2的最优相位，并且对时序发生 器6进行相位调整(时序调整)以获取最优相位。
图2以时间顺序示出从成像元件2输出的模拟成像信号Sa。如图2所示， 重置时段T1、基准时段T2和信号期信号时段T3构成模拟成像信号Sa。重 置时段Tl是用来对成像元件2进行重置的时段。基准时段T2是从成像元 件2输出基准电压的时段，在该时段，检测在相关双重采样单元3操作时用 作基准的信号。信号时段T3是输出信号电压的时段。对在信号时段T3示 出峰值电平的信号电压和基准时段T2的基准电压进行采样，以便获取这两 个电压之间的差分电压，从而可以获取模拟成像信号Sa的信号电平Vs。在 图2中，图中向下的方向被定义为信号分量的正方向。
图3示出根据本优选实施例的对相应脉冲进行调整的总体流程图。相位 调整主要由信号变化差分值检测器11、信号变化差分值存储器12、模拟成 像信号波形估计器13和时序调整器14来实施。在本优选实施例中，将基准 采样脉冲DS1和峰值采样脉冲DS2作为相位调整的目标。基准釆样脉冲DS1 是用于对在相关双重采样时用作基准的信号分量进行采样的脉沖。对基准采样脉沖DSl进行期望的相位调整，以便基准采样脉冲DSl的上升沿与所述 基准时段T2的中点重合。峰值采样脉冲DS2是用于对在信号时段T3示出 峰值的信号分量进行采样的脉冲。对峰值采样脉沖DS2进行期望的相位调 整，以便峰值采样脉沖DS2的上升沿与从成像元件2输出的模拟量成像信 号Sa示出峰值的时间点重合。由相关双重采样单元3计算得到的信号电平 Vs表示在峰值采样脉冲DS2上升过程中的峰值信号分量与基准釆样脉沖 DS1的上升所确定的基准时段T2内的信号分量之间的差分，它们之间的信 号变化差分值ASd示出像素的信号电平。
该基准采样脉沖DS1和峰值采样脉沖DS2不用于上述本来用途。在相 位调整过程中，当从模拟成像信号Sa中检测到最小值包络线Sdn上的信号 变化差分值ASdn和最大值包络线Sdx上的信号变化差分值ASdx时，必需 使用基准采样脉冲DS1和峰值采样脉沖DS2。将基准采样脉冲DS1和峰值 采样脉冲DS2作为两个采样脉冲，用于在相位间隔固定的状态下所使用的 相位调整。更具体地说，在本优选实施例中，基准采样脉冲DS1采样的信 号分量与用峰值采样脉冲DS2采样的信号分量之间的差分被视为信号分量 在特定时段的斜率。
参见图4给出详细的描述。以下是假设以相位图样Pa和相位图样Pb 对基准采样脉冲DS1和峰值采样脉沖DS2对进行采样的情况。在此假设的 情况下，以相位图样Pa进行采样的情况下，信号变化差分值为a,而以相位 图样Pb进行采样的情况下，信号变化差分值为b。还假设在相位图样Pa和 Pb中，基准采样脉冲DS1和峰值采样脉冲DS2之间的相位间隔是相同的。
如图4清楚所示，信号变化差分值a大于信号变化差分值b。因为在两 种相位图样中，基准采样脉沖DS1和峰值采样脉沖DS2的相位间隔是相同 的，所以信号波形在获取信号变化差分值a时的斜率要比信号波形在获取信 号变化差分值b时的斜率要更陡。这意味着当信号变化差分值大时，斜率陡 哨，当信号变化差分值小时，斜率緩和。
基于上述方面，以时分方式计算从成像元件2输出的信号的斜率(这里所用的斜率指上述波形的斜率)，同时在基准采样脉沖DS1和峰值采样脉
沖DS2的相位在这两个脉沖之间的相位间隔固定的状态下从初始值起进行 移位。基于对斜率的计算结果来估计信号波形，并根据对波形的估计结果来 计算基准采样脉沖DS1和峰值采样脉冲DS2的最优相位。
以下参见图3所示的流程图描述计算最优相位的方法。首先，以时分方 式从计算成像元件2输出的模拟成像信号Sa的斜率，并观测模拟成像信号 Sa的波形形状(步骤S1)。接下来，根据观测得到的波形形状的数据来估 计信号波形重置时段T1的下降部分(步骤S2)。以相似的方式，根据观测 得到的波形形状的数据来估计在信号时段T3信号波形的下降部分(步骤 S3)。以相似的方式，根据观测得到的波形形状的数据来估计在基准时段 T2信号波形的下降部分(步骤S4)。然后，基于在步骤S2、 S3、 S4中获 取的估计结果来决定基准采样脉冲DS1的最优相位和峰值采样脉沖DS2的 最优相位(步骤S5)。
当决定了基准采样脉冲DS1的最优相位和峰值采样脉沖DS2的最优相 位时，将与所确定的最优相位相关的信息设置在时序发生器6中的寄存器 中。相应地，生成均具有最优相位的基准采样脉沖DS1和峰值采样脉冲DS2。
接下来，描述相应步骤的细节。 l)步骤Sl:观测模拟成像信号Sa的波形
在本步骤中，当观测信号波形时，将基准采样脉沖DS1和峰值采样脉沖 DS2中的相位间隔保持固定，并在基准采样脉沖DS1的相位在时间上比峰 值采样脉冲DS2的相位提前的状态下，将脉冲DS1和DS2各自的相位从其 初始值起同时移位。在本优选实施例中，每当读取成像元件2的有效像素区 域的整个区域和稍后描述的估计重置时段Tl所使用的OB像素区域时，相 位被移位。当所述图像作为运动图像在显示器上显示时，图像数据先前由成 像元件2以线为单位细化并输出。因此，也要对细化后的图像数据的输出进 行采样。
经过采样的数据被AD转换器5转换成数字成像信号Sd，并被供应给信号变化差分值检测器11。信号变化差分值检测器11逐相位地检测所供应的
采样数据的最小值包络线Sdn上的信号变化差分值ASdn (见图5)和最大 值包络线Sdx上的信号变化差分值ASdx (见图6),并将检测结果贮存在 信号变化差分值存储器12中。
图5以时间顺序示出信号变化差分值存储器12中存储的最小值包络线 Sdn中的信号变化差分值△ Sdn与从成像元件2输出的模拟成像信号Sa的比 较结果。图6以时间顺序示出信号变化差值存储器12中存储的最大值包络 线Sdx中的信号变化差分值ASdx与从成像元件2输出的模拟成像信号Sa 的比较结果。图中由点划线示出的间隔为基准采样脉沖DS1和峰值采样脉 冲DS2的采样间隔，该采样间隔对应于计算差时所使用的相位间隔。差分 波形表示当以基准采样脉沖DS1进行采样时所获取的采样值与当以峰值采 样脉冲DS2进行采样时所获取的采样值之间的差分值，该差分波形存储在 信号变化差分值存储器12中。
如从图5和6所知，在斜率大的地方，信号变化差分值ASd也大，而在 斜率小的地方，信号变化差分值ASd也小。然而，为了得到这个结论，相 关双重采样单元4在构造上应满足以下条件在以基准采样脉冲DS1对信 号分量进行采样时所获取的电位高于在以峰值采样脉沖DS2对信号分量进 行采样时所获取的电位。因此，在以基准采样脉冲DS1进行采样时所获取 的电位低于在以峰值采样脉冲DS2进行采样时所获取的电位的情况下，由 此获取的差分具有反方向，结果信号变化差分值ASd输出为零电平。在本 优选实施例中，基准采样脉沖DS1的相位早于峰值采样脉冲DS2的相位， 故在显示信号波形上升的时段，信号变化差分值△ Sd输出为零电平。
如所述的，在模拟成像信号Sa的波形中，在重置时段T1信号波形的下 降部分以及在信号时段T3信号波形的下降部分形成信号变化差分值△ Sd的 波状山部分。下文将山部分称为大差分显著部分A。当在基准时段T2和信 号时段T3信号变化差分值的电压示出其峰值或在时段T2和T3信号波形处 于示出为上升的部分时，形成差分波形的变动小的稳定部分。在下文中将该部分称为小差分稳定部分B。
为了观测大差分显著部分A和小差分稳定部分B的相位区域，执行步
骤S1。因此，为信号变化差分值ASd设置阈值以便提取大差分显著部分A 和小差分稳定部分B的相位区i或。
接下来，描述对信号变化差分值ASd的阈值的设置。如图7所示，设置 以下两个阈值用于识别大差分显著部分A的阈值Tha和用于识别小差分 稳定部分B的阔值Thb。小差分稳定部分B的区域基于阈值Tha而切换到 大差分显著部分A的区域。大差分显著部分A的区域基于阈值Thb而切换 到小差分稳定部分B的区域。对大差分显著部分A的区域与小差分稳定部 分B的区域之间的切换的判断具有滞后特性。相应地，由于噪声等所生成的 差分值的任何急剧变动(过度变动)被吸收，并且，大差分显著部分A的 相位区域为两部分，即在重置时段T1信号波形的下降部分以及在信号时段 T3信号波形的下降部分。图8和9示出由上述观测方法获取的结果。在图8 中，以分界的方式示出图5所示的大差分显著部分A的相位区域和小差分 稳定部分B的相位区域。在图9中，以分界的方式示出图6所示的大差分显 著部分A的相位区域与小差分稳定部分B的相位区域。
然而，在存在多个大差分显著部分A的情况下，仅靠所述观测方法很难 标识与在重置时段Tl信号波形的下降部分相对应的大差分显著部分A和与 在信号时段T3信号波形的下降部分相对应的大差分显著部分A。进一步， 在存在多个小差分稳定部分B的情况下，不可能识别与基准时段T2相对应 的小差分稳定部分B和与信号时段T3中信号变化差分值电压示出峰值时相 对应的小差分稳定部分B。因此，提供以下处理。 2)步骤S2:估计在重置时段T1信号波形的下降部分的相位区域
在本步骤中，模拟成像信号波形估计器13估计在重置时段T1信号波形 的下降部分。基于最小值包络线Sdn上的信号变化差分值ASdn来估计在重 置时段T1信号波形的下降部分(见图8)。下面给出详细的描述。
由最小值包络线Sdn上的信号变化差分值A Sdn生成的差分波形的山部分显然包括大山和小山，以下说明原因。在读取OB像素区域的时段，信号
电平必须处于最低电平。然而，当计算最小值包络线Sdn上的信号变化差分 值ASdn时，信号时段T3为反映信号电平为低的OB像素区域的时段。进 一步，不管被摄物的状态如何以及是否读取OB区域，重置时段T1的信号 电平总是不变的。进一步，由于在重置时段T1信号波形基本上都是陡峭的， 所以重置时段T1的信号波形变化差分值ASdn大于任一其它时段。基于上 述方面，在重置时段T1信号波形的下降部分为持续检测到信号变化差分值 △ Sdn的值很大的时段，而在信号时段T3信号波形的下降部分为持续检测 到信号变化差分值ASdn的值很小的时段。当OB像素区域的信号电平远低 于期望电平时，信号电平没有达到用于识别大差分显著部分A的阈值Tha， 即使在这样的情况下，也可能存在至少一个大差分显著部分A。
基于以上描述，实施如下估计。在存在两个大差分显著部分A的情况下， 山部分显然比其它大差分显著部分A更高的大差分显著部分A的相位区域 被估计为与在重置时段T1信号波形的下降部分相对应的相位区域。在仅存 在一个大差分显著部分A的情况下，该大差分显著部分A的相位区域-波估 计为与在重置时段T1信号波形的下降部分相对应的相位区域。 3)步骤S3:估计在信号时段T3信号波形的下降部分的相位区域
在本步骤中，模拟成像信号波形估计器13估计在信号时段T3信号波形 的下降部分。参见图9,描述对在信号时段T3信号波形的下降部分的相位 区域的估计，图9示出模拟成像信号Sa的最大值包络线上的信号变化差分 值A Sdx,其中在模拟成像信号Sa中，重置时段Tl和信号时段T3之间的 信号变化相当大。在对在信号时段T3信号波形的下降部分的相位区域进行 估计的时间点，已经确定在重置时段T1信号波形的下降部分的相位区域。 因此，在信号时段T3信号波形的下降部分被估计为大差分显著部分A的相 位区域，该相位区域与重置时段Tl中的大差分显著部分A的相位区域不同。 上述描述没有参见图8,因为在信号时段T3中可能没有大差分部分A。 4 )步骤S4:估计基准时段T2的相位区域在本步骤中，模拟成像信号波形估计器13执行关于基准时段T2的估计。
基于最大值包络线Sdx上的信号变化差分值ASdx (见图9)，以与关于信 号时段T3的估计类似的方式执行关于基准时段T2的估计。以下给出详细描述。
基准电压在基准时段T2中示出，其中不存在波形振幅。因此，在图9 中，基准时段T2对应于信号变化差分值△ Sd为零电平的小差分稳定部分B 的相位区域。此时，已经确定重置时段Tl的信号波形下降部分的相位区域 和信号时段T3的信号波形下降部分的相位区域。因此，基准时段T2对应 于小差分稳定部分B的相位区域，该小差分稳定部分B的相位区域位于(与 重置时段T1的信号波形下降部分相对应的)大差分显著部分A的相位区域 和(与信号时段T3中的信号波形下降部分相对应的)大差分显著部分A的 相位区域之间。
5)步骤S5:设置基准采样脉冲DS1和峰值采样脉沖DS2的最优相位
在本步骤中，时序调整器14调整基准采样脉冲DS1的相位和峰值采样 脉冲DS2的相位。如先前所述，对基准采样脉冲DS1进4亍期望的相位调整 以便基准采样脉冲DS1的上升沿尽可能与基准时段T2的中点重合。因此， 对基准采样脉沖DS1进行相位调整，以便基准釆样脉冲DS1的上升部分尽 可能与基准时段的估计中所估计的基准时段T2中的相位区域中点重合。更 具体地说，对基准采样脉冲DS1的相位进4于调整，以便基准采辨.脉冲DS1 的上升沿尽可能与基准时段T2的中点重合。
如先前所述，对峰值采样脉沖DS2进行期望的相位调整，以便峰值采样 脉冲DS2的上升沿尽可能与在信号时段T3信号变化差分值的电压示出其峰 值的时间点重合。因此，对峰值采样脉冲DS2进行相位调整，以便峰值采 样脉冲DS2的上升沿尽可能与在基准时段的估计中估计出的信号时段T3中 的相位区域中点重合。更具体地说，对峰值采样脉冲DS2进行相位调整， 以便峰值采样脉沖DS2的上升沿尽可能与，信号时段T3中的下降部分和紧 跟其后的小差分稳定部分B之间的边界重合。在信号时段T3中，模拟成像信号Sa在急剧下降之后，在信号变化差分 值的电压示出其峰值时，示出相对平緩的波形。然后，波形再次急剧上升， 接着转换到重置时段T1。
如前所述，基于在信号上升期间无差分生成的假设，输出步骤S1中所 观测的模拟成像信号Sa。因此，在图9示出的波形中，信号时段T3中，在 示出下降部分的大差分显著部分A的相位区域之后的小差分稳定部分B的 相位区域包括信号变化差分值的电压示出其峰值的时段和信号上升以转换 到重置时段Tl的时段。
基于在信号时段T3中，存在下降之后信号变化差分值的电压示出其峰 值的时段的事实，在本优选实施例中，省略了对信号变化差分值的电压示出 其峰值的时段与信号上升以从峰值时段转换到下一个重置时段Tl的时段之 间的分界线的估计，因此处理速度提高。代替该估计，可以对从与信号时段 T3内信号波形下降部分相对应的大差分显著部分A的相位区域切换到小差 分稳定部分B的相位区域的分界线进行估计，并且对峰值采样脉冲DS2进 行相位调整，以便峰值采样脉沖DS2的上升发生在所估计的分界线处。
根据到目前为止描述的方法，可以对基准采样脉冲DS1的相位以及峰值 采样脉冲DS2的相位进行自动调整。因此，在成像元件2的特性由于成像 元件2本身更换或某些外在因素(温度、随时间恶化等)而变化的情况下， 从时序发生成器6输出的基准采样脉沖DS1和峰值采样脉沖DS2的相位可 以通过自动调整而保持高精度。
进一步，用信号变化差分值ASd代替模拟成像信号Sa，并估计模拟成 像信号Sa的波形，然后基于估计出的模拟成像信号Sa的波形来计算基准采 样脉沖DS1和峰值采样脉冲DS2的最优相位。因此，以与在通过诸如示波 器之类的测量仪器来观测模拟成像信号Sa时调整相位的方法相似的方式对 相位进行调整。相应地，可以直观地调整脉沖的相位，这不需要单独调整脉 冲各自的相位的步骤，从而可以以更快的速度执行相位调整。
在相位调整过程中，脉沖相位的移位和最优相位的4企测这种简单的处理，可以由硬件独自实现，从而可以以更快的速度执行相位调整。 进一步，硬件电路可以构成信号变化差分值检测器11、信号变化差分值存 储器12、模拟成像信号波形估计器13和时序调整器14，或者这些部件可以 由微计算机中的软件来实现。除了软件和硬件构造外，不用说，到目前为止 所描述的本优选实施例仅仅是示例，并且除了以下描述的主要修改示例外的 各种修改也是可以接受的。
优选实施例2
图10为示出根据本发明优选实施例2的相位调整操作的流程图。本优 选实施例的特征在于更精确地设置了峰值采样脉冲DS2的最优相位。在本 优选实施例中，提供了以下步骤在基准时段T2对相位区域进行估计之后 再次观测模拟成像信号Sa的步骤，以及当信号变化差分值的电压在信号时 段T3示出其峰值时对相位区域进行估计的步骤。
在本发明优选实施例1的峰值采样脉冲DS2的相位调整过程中，为了提 高处理速度，当决定了峰值采样脉冲DS2的最优相位时，峰值采样脉沖DS2 的上升部分位于大差分显著部分A (对应于信号时段T3的信号波形下降部 分)的相位区域向小差分稳定部分B的相位区域切换的分界线处。
然而，调整之后，由于峰值采样脉冲DS2中的延迟调整室的温度会根据 环境的变化而可变，所以峰值采样脉沖DS2的采样位置可能是可变的。因 此，当信号变化差分值的电压示出其峰值时，峰值采样脉沖DS2并不总是 在上升。
为了更精确地设置脉冲DS2的最优相位，优选的是使调整脉沖DS2的 相位所处的位置具有一些余量，以便在信号电压示出其峰值时脉沖DS2可 以被釆样，而不考虑采样位置的特定量的偏差。通过这样做，在最优相位被 设置为相位调整位置具有余量的情况下，峰值采样脉冲DS2的上升与在信 号电压示出其峰值时的波形中心重合。
基于上述方面，将基准采样脉沖DS1和峰值采样脉冲DS2的相位在时 间上反转。更具体地说，在步骤S25中，为了以类似于估计基准时段T2的相位区域的方式计算信号时段T3信号电压峰值时段的相位区域，在基准采
样脉沖DS1和峰值采样脉沖的相位间隔固定的状态下，基准釆样脉沖DS1 的相位或峰值采样脉冲DS2的相位分别从对方的相位开始移位。此时，基 准采样脉冲DS1的相位滞后于峰值采样脉沖DS2的相位。然后，观测才莫拟 成像信号Sa,以便检测其波形的上升。此时，为了提高处理速度，对相移 时段进行如下设置。相移时段为从大差分显著部分A (对应于信号时段T3 内信号波形下降部分)的相位区域向小差分稳定部分B的相位区域切换的分 界线到信号时段T3内信号变化差分值达到用于识别大差分显著部分A的阈 值Tha的时间点的时段。
图11以时间顺序示出在处理进行到步骤S25的时间点，最大值包络线 Sck上的信号变化差分值ASdx (存储在信号变化差分值存储器12中)与模 拟成像信号(图像信号)的比较结果。图11中，以分界的方式示出大差分 显著部分A的相位区域和小差分稳定部分B的相位区域。如图11所-假设的， 小差分稳定区域B的相位区域出现在大差分显著部分A (对应于信号时段 T3的信号波形下降部分)的相位区域之后，大差分显著部分A的相位区域 又出现在所述小差分稳定区域B的相位区域之后。
在步骤S26中，根据信号时段T3中信号变化差分值的电压示出其峰值 时进行的估计进行以下估计。估计位于大差分显著部分A(对应于信号时段 T3内信号波形下降部分)的相位区域和其后的大差分显著部分A的相位区 域之间的小差分稳定区域B的相位区域对应于信号时段T 3中信号变化差分 值的电压示出其峰值的相位区域。
下面描述步骤S27中的处理。当调整基准采样脉冲DS1的最优相位时， 对基准采样脉冲DS1进行相位调整，以便基准采样脉冲DS1的上升指向基 准时段T2内的相位区域的中心相位，其中基准时段T2内的相位区域是基 于对基准时段T2的估计而确定的。当对峰值釆样脉冲DS2的最优相位进行 调整时，对峰值采样脉沖DS2进行相位调整，以便峰值采样脉沖DS2的上 升沿指向信号时段T3内中信号变化差分值的电压示出其峰值时的相位区域的中心相位。在优选实施例2中，相位调整得到控制，虽然调整速度慢了下 来，却可以改进调整精度。
1"尤选实施例3
在优选实施例1中，在观测模拟成像信号Sa时，每当读取全部成像元 件2的有效像素区域和OB像素区域时，对相位进行调整。然而，基于多条 线将有效像素区域中的所有区域和OB像素区域划分成多个区域，每当读取 各个分区时相位被移位，结果可以减少观测模拟成像信号Sa所需的时间量。
更具体地说，如图12所示，在DSP20中提供用于对线的数目进行计数 的线计数器15。当线计数器15对预先定义的读线L进行计数时，信号变化 差分值检测器11接收计数结果，并重置最大值包络线Sdx上的信号变化差 分值ASdx和最小值包络线Sdn上的信号变化差分值ASdn。接收计数结果 的信号变化差分值存储器12存储信号变化差分值ASdx和信号变化差分值 ASdn。接收计数结果的时序调整器14对下一个基准采样脉冲DS1和峰值 采样脉沖DS2的相位进行移位。然后，开始获取下一个相位的波形信息。
相应地，减少了观测模拟成像信号Sa的时间量，从而减少了相位调整 时间。用于相位调整的两个采样脉沖通常是基准采样脉冲DS1和峰值采样 脉冲DS2的组合；然而，并不必然局限于此。
目前为止所描述的优选实施例仅仅是示例，不用说，可以在本发明的计 划保护范围内做出各种修改。
虽然已经描述了目前所认为的本发明优选实施例，不过应当理解，可以 对所述优选实施例做出各种修改，并且意在由所附的权利要求覆盖所有这些 修改，并且所有这些修改均落入本发明的真实精神和保护范围。
权利要求
1. 一种相位调整装置，用于基于针对成像元件的各像素将从所述成像元件输出的模拟成像信号转换为数字值时获取的数字成像信号，来调整用于成像所述模拟成像信号的成像脉冲的相位，所述相位调整装置包括信号变化差分值检测器，用于对在针对各像素利用两个相位调整采样脉冲将所述模拟成像信号转换为所述数字值时获取的两个数字信号之间的信号变化差分值进行检测；模拟成像信号波形估计器，用于基于所述信号变化差分值来估计所述模拟成像信号的波形；以及时序调整器，用于基于由所述模拟成像信号波形估计器估计的所述模拟成像信号的波形来计算所述成像脉冲的最优相位。
2、 根据权利要求1所述的相位调整装置，进一步包括信号变化差分值存储 器，所述信号变化差分值存储器用于存储由所述信号变化差分值检测器检测的 针对各像素的所述信号变化差分值，其中所述模拟成像信号波形估计器从所述信号变化差分值存储器中读取所述信 号变化差分值，并估计所述模拟成像信号的所述波形。
3、 根据权利要求1所述的相位调整装置，其中所述时序调整器在所述两个相位调整采样脉沖的相位间隔固定的状态下对 所述两个相位调整采样脉冲的釆样相位进行移位时，计算所述最优相位。
4、 根据权利要求1所述的相位调整装置，其中所述时序调整器将两个所述成像脉沖用作所述相位调整采样脉冲，并在对 所述两个成像脉冲进行相移的状态下使用所述两个成像脉沖。
5、 根据权利要求4所述的相位调整装置，其中被所述时序调整器用作所述相位调整采样脉冲的所述两个成像脉冲为用 于对所述模拟成像信号的电平进行检测的峰值采样脉沖，和用于在所述模拟成 像信号受到相关双重采样时对用作基准电平的信号电平进行检测的基准采样脉冲。
6、 根据权利要求1所述的相位调整装置，其中所述信号变化差分值检测器持续地对所述相位调整采样脉沖的相位进行移 位，并针对各所述移位后的相位检测所述模拟成像信号的最大值包络线上的第 一信号变化差分值和所述模拟成像信号的最小值包络线上的第二信号变化差分值。
7、 根据权利要求6所述的相位调整装置，其中所述模拟成像信号波形估计器基于所述第一信号变化差分值和第二信号变 化差分值，估计所述模拟成像信号在重置时段的第一下降部分、所述模拟成像 信号的基准时段部分以及所述模拟成像信号在信号时段的第二下降部分。
8、 根据权利要求1所述的相位调整装置，其中所述信号变化差分值检测器利用包含从OB区域获取的模拟成像信号的模 拟成像信号作为所述模拟成像信号，来检测所述信号变化差分值。
9、 根据权利要求6所述的相位调整装置，其中所述模拟成像信号波形估计器针对各相位从所述第一信号变化差分值的第 一分布区域抽取第一大差分显著部分和第一小差分稳定部分，所述第一大差分 显著部分的值大于所述第一分布区域其它区段的值，所述第一小差分稳定部分 的值小于所述第一分布区域其它区段的值；所述模拟成像信号波形估计器进一 步针对各相位从所述第二信号变化差分值的第二分布区域抽取第二大差分显著 部分和第二小差分稳定部分，所述第二大差分显著部分的值大于所述第二分布区域其它区段的值，所述第二小差分稳定部分的值小于所述第二分布区域其它 区段的值，并且所述模拟成像信号波形估计器估计所述第一大差分显著部分和所述第二大 差分显著部分为所述模拟成像信号在重置时段的下降相位区域和所述模拟成像 信号在信号时段的下降相位区域，并且估计第一小差分稳定部分和第二小差分 稳定部分为所述模拟成像信号在基准时段的相位区域。
10、 根据权利要求9所述的相位调整装置，其中所述模拟成像信号波形估计器设置第 一 阈值和第二阈值作为用于抽取所述 第一大差分显著部分和第二大差分显著部分以及所述第一小差分稳定部分和第 二小差分稳定部分的阈值，以便用于抽取所述第一大差分显著部分和第二大差 分显著部分以及所述第一小差分稳定部分和第二小差分稳定部分的准则可以具 有滞后特性，所述第一分布区域其它区段的值和第二分布区域其它区段的值小 于所述第一大差分显著部分的值和第二大差分显著部分的值，所述第一阈值用 于将所述第一大差分显著部分和第二大差分显著部分与所述第一分布区域其它区段和第二分布区域其它区段区分出来；所述第一分布区域其它区段的值和第 二分布区域其它区段的值大于所述第一小差分稳定部分的值和第二小差分稳定 部分的值，小于所述第一阈值的所述第二阈值用于将所述第一小差分稳定部分 和第二小差分稳定部分与所述第 一分布区域其它区段和第二分布区域其它区段 区分出来。
11、 根据权利要求7所述的相位调整装置，其中所述模拟成像信号波形估计器通过在时间上反转所述相位调整采样脉沖的 相位来进一步估计在所述信号时段的上升部分，并且所述时序调整器基于所述第二下降部分和所述上升部分来计算所述最优相位。
12、 根据权利要求1所述的相位调整装置，进一步包括线计数器，其中 所述线计算器以多条线为单位向所述信号变化差分值检测器传达关于信号变化差分值的检测目标的指令。
13、 一种数码相机，包括 成像元件，用于输出模拟成像信号；相关双重采样单元，用于针对各像素对所述模拟成像信号执行相关双重采 样并决定所述成像元件的信号电平；自动增益控制器，用于调整针对各像素所述信号电平由所述相关双重采样 单元决定的所述模拟成像信号的幅度；AD转换器，用于从针对各像素所述信号电平由所述相关双重采样单元决定并且所述幅度由所述自动增益控制器调整的所述模拟成像信号生成数字成像信号；时序发生器，用于生成用于成像所述模拟成像信号的成像脉沖；以及 根据权利要求1所述的相位调整装置，用于基于所述数字成像信号来调整 所述成像脉沖的相位。
14. 一种相位调整方法，用于调整用于对从成像元件输出的模拟成像信号 的峰值信号电平进行检测的峰值采样脉冲的相位，并调整用于对用作对所述模 拟成像信号执行相关双重采样的基准电平的信号电平进行检测的基准采样脉沖 的相位，该方法包括以下步骤在所述峰值采样脉冲和基准采样脉沖的相位间隔固定的状态下，对所述峰 值采样脉沖和基准采样脉沖的采样相位进行移位时，通过对针对所述成像元件 的各像素的所述模拟成像信号进行采样而获取数字成像信号；计算所述数字成像信号的信号变化差分值；在所述数字成像信号的相位中抽取所述信号变化差分值小于其它区段的值 的相位区域以及在所述相位中抽取所述信号变化差分值大于其它区段的值的相 位区i或；基于所述抽取的结果来估计所述模拟成像信号的波形；以及 基于所估计的所述模拟成像信号的波形来设置所述峰值采样脉沖的最优相 位和所述基准采样脉冲的最优相位。
15.一种相位调整方法，用于调整用于对从成像元件输出的模拟成像信号 的峰值信号电平进行检测的峰值采样脉冲的相位和用于对用作对模拟成像信号 执行相关双重采样的基准电平的信号电平进行检测的基准采样脉冲的相位，该 方法包括以下步骤在所述峰值采样脉沖和基准采样脉冲的相位间隔固定的状态下，对所述峰 值采样脉冲和基准采样脉冲的采样相位进行移位时，通过对针对所述成像元件 的各像素的所述模拟成像信号进行釆样而获取数字成像信号；计算所述数字成像信号的信号变化差分值；每当所述相位改变时，计算所述信号变化差分值的最大值包络线和所述信号变化差分值的最小值包络线；从所述最大值包络线上的信号变化差分值的第一分布区域抽取值大于所述 第一分布区域其它部分的值的第一大差分显著部分以及值小于所述第一分布区 域其它部分的值的第 一 小差分稳定部分，所述模拟成像信号波形估计器进一 步 从所述最小值包络线上的信号变化差分值的第二分布区域抽取值大于所述第二 分布区域其它区段的值的第二大差分显著部分以及值小于所述第二分布区域其 它区段的值的第二小差分稳定部分；基于所述第 一大差分显著部分和第二大差分显著部分来估计所述^^拟成像 信号在重置时段的第一下降部分；基于所述第一大差分显著部分和第二大差分显著部分来估计不同于所述第一下降部分的所述模拟成像信号在信号时段的第二下降部分；估计所述模拟成像信号在基准时段的位于所述第一下降部分与第二下降部分之间的所述第 一 小差分稳定部分和第二小差分稳定部分；调整所述基准采样脉冲的相位，使得所述基准采样脉沖的上升沿尽可能与 所述基准时段的中点重合；以及调整所述峰值采样脉沖的相位，使得所述峰值采样脉沖的上升沿尽可能与 一分界线重合，所述分界线为所述第二下降部分与在位置上紧跟其后的所述第 一小差分稳定部分及第二小差分稳定部分之间的分界线。
16、 一种相位调整方法，用于调整用于对从成像元件输出的模拟成像信号 的峰值信号电平进行检测的峰值采样脉沖的相位，并调整用于对用作对所述模的相位，该方法包括以下步骤在所述峰值采样脉沖和基准采样脉冲的相位间隔固定的状态下，对所述峰 值采样脉冲和基准采样脉沖的采样相位进行移位时，通过对针对所述成像元件 的各像素的所述模拟成像信号进行采样而获取数字成像信号；计算第 一数字成像信号的第 一信号变化差分值的步骤；每当所述相位改变时，计算所述第一信号变化差分值的第一最大值包络线 和所述第一信号变化差分值的第一最小值包络线；从所述第一最大值包络线上的所述第一信号变化差分值的第一分布区域抽 取值大于所述第一分布区域其它部分的值的第一大差分显著部分以及值小于所 述第一分布区域其它部分的值的第一小差分稳定部分，所述模拟成像信号波形 估计器进一步从所述第一最小值包络线上的第一信号变化差分值的第二分布区 域抽取值大于所述第二分布区域其它区段的值的第二大差分显著部分以及值小于所述第二分布区域其它区段的值的第二小差分稳定部分；基于所述第一大差分显著部分和第二大差分显著部分来估计所述模拟成像 信号在重置时段的第 一下降区域；基于所述第一大差分显著部分和第二大差分显著部分来估计不同于所述第一下降部分的所述模拟成像信号在信号时段的第二下降部分；估计所述模拟成像信号在基准时段的位于所述第一下降部分与第二下降部分之间的所述第 一小差分稳定部分；在所述基准采样脉冲和峰值采样脉冲的相位关系在时间上反转且然后所述 基准采样脉冲的和峰值采样脉沖的相位间隔固定的状态下，对所述峰值采样脉 沖和基准采样脉沖的采样相位进行移位时，通过针对所述成像元件的各像素对 所述模拟成像信号进行采样而获取第二数字成像信号；计算第二数字成像信号的第二信号变化差分值；计算所述第二信号变化差分值的第二最大值包络线；从所述第二信号变化差分值的第三分布区域抽取值大于所述第三分布区域 其它区段的值的第三大差分显著部分以及值小于所述第三分布区域其它区段的 值的第三小差分稳定部分；估计在所述信号时段中像素电压示出其峰值的时段的位于所述第三大差分 显著部分与随后的所述第三大差分显著部分之间的所述第三小差分稳定部分；调整所述基准采样脉沖的相位，使得所述基准采样脉沖的上升沿尽可能与 所述基准时段的中点重合；以及调整所述峰值采样脉沖的相位，使得所述峰值采样脉沖的上升沿尽可能与 所述像素电压峰值时段的中点重合。
全文摘要
信号变化差分值检测器检测两个数字信号之间信号变化差分值，所述两个数字信号是在使用两个相位调整采样脉冲针对各像素将模拟成像信号转换为数字值时获取的。模拟成像信号波形估计器基于信号变化差分值估计模拟成像信号的波形。时间调整器基于由模拟成像信号波形估计器估计的模拟成像信号计算成像脉冲的最优相位。
文档编号H04N5/232GK101304492SQ20081009703
公开日2008年11月12日 申请日期2008年5月8日 优先权日2007年5月8日
发明者高田伸一 申请人:松下电器产业株式会社