[发明专利]图象检测设备及其控制方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种图象检测设备，更具体地涉及自一个图象检测设备中读取信号的过程、其控制方法和一个程序。

发明背景

通常使用固态图象检测元件(例如CCD)的不同图象检测设备被建议使用。图19是用于显示传统图象检测设备中自固态图象检测元件至箝位电路的配置。在这类图象检测设备中，自一个物体发射而通过透镜输入的光被一个固态图象检测元件13所接收，及自固态图象检测元件13输出的信号被输入至一个CDS单元14，该CDS单元14实行相关双采样(以后简称为CDS)，以便去除时钟和减少噪音。来自CDS单元14的输出信号被输入至一个箝位电路15，它在一个箝位脉冲信号CPOB的控制下把来自光学黑色(以后简称为OB)部分的由固态图象检测元件13的遮光象素所形成的输出(对应于一个黑色电平)箝位于一个给定的DC电位，从而生成一个用作黑色基准的信号电平。此后，一个图象信号被A/D转换器进行A/D转换，及该转换的图象数据被输入至下一级中的一个信号处理器，以便经受不同信号处理和转换过程从而获取一个所需显示或记录格式的信号。

图20A和20B显示固态图象检测元件13的基本配置。该固态图象检测元件具有一个能够从一个物体接收光的有效象素区域111，及一个被例如铝所遮盖的光学黑区112。有效象素区域111和光学黑区112中的象素分别具有光电二极管113和114。在图20B中，有效象素区域111的光电二极管113由空正方形标示，而光学黑区112的光电二极管114则由阴影线正方形标示。来自每个光电二极管114的输出被用作光学黑色电平的基准。

此外，固态图象检测元件具有沿着光电二极管113和114的阵列排列的纵向传输寄存器115，及一个用于将电荷信号自纵向传输寄存器115传输至一个输出电路117的水平传输寄存器116。在此配置下，由光电二极管113进行光电转换的电荷信号被送至相应的纵向传输寄存器115，然后与纵向传输脉冲信号φV1至φV4同步地被顺序地送至水平传输寄存器116。被送至水平传输寄存器116的电荷信号与水平传输脉冲信号φH1至φH2同步地被顺序地送至输出电路117，然后被送至后随电路。参考数字118标示水平传输寄存器116中没有电荷信号自纵向传输寄存器115向其传输的的一部分，即所谓哑元部分(dummy portion)。

当在图19中所示传统图象检测设备的箝位电路15中设置小的箝位时间常数时，不同OB电平被采样和保持以及在被箝位于各线间，因而在图象上出现水平带状噪音，进一步影响图象质量。由于这个原因，在传统图象检测设备的箝位电路中，考虑到图象质量和响应速度，必须对OB箝位设置一个相对大的时间常数。

然而，当非常强的光例如探照灯、日光等照射在固态图象检测元件13上时，由可接收的有效象素区域111生成的电荷信号上溢到达纵向传输寄存器115和水平传输寄存器116，以致即使在OB区域112象素的电荷传输阶段即认为几乎没有电荷信号被传输的OB阶段内也会有许多电荷信号被传输。其结果是，来自CDS单元14的信号输出的OB电平高于正常电平，并且与准备获取的黑色电平不同。

此现象将结合图21A和21B进行检验。在正常运行中(当不输入强光时)，有效象素区域111的象素中积累对应于物体光的电荷，同时OB区域112的象素并不产生任何电荷，因为它们被遮盖住光。因此，电荷传输阶段(有效象素阶段)和OB阶段内的有效象素区域111的象素的CCD输出被显示于图21A中。CDS单元14通过响应于采样/保持脉冲信号SH1而将一个复位电平采样和保持，响应于采样/保持脉冲信号SH2而将一个信号电平采样和保持，以及提取它们的差值作为信号电平来执行相关双采样，因而获取图21A中所示CDS输出信号。注意到，当信号电平高时，图21A中所示CDS输出波形被转换为上升(许多电荷信号被积累于CCD中)。当OB阶段内一个箝位脉冲信号变为LOW而使此CDS输出信号被箝位时，一个常量DC电位被获取并且在执行随后的A/D转换过程和不同信号处理过程中被用作参考电平。