[发明专利]图像采集设备、信号处理设备和信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像采集设备、信号处理设备、信号处理方法和计算机程序产品。

背景技术

电荷耦合器件(CCD)广泛用作照相机的图像采集器件，例如摄像机和静态相机。在一般类型的现有CCD中，利用许多光检测器(PD)检测关于一帧的成像信息之后，由光电转换产生的电荷信号通过竖向CCD和横向CCD被读取以转变成数据流，然后该数据流从一个输出通道输出。参照图1说明该单通道输出类型的CCD和信号处理配置。

图1所示的CCD 10具有竖向CCD 11，其用于在竖直方向传输光检测器(PD)中积聚的电荷，所述光检测器被设置为组成CCD的图像采集器件；和横向CCD 12，其用于在横向方向上一次一条线传输由竖向CCD 11传输的电荷。横向CCD 12具有横向寄存器13，其用于积聚对应于每条线的电荷；和输出放大器14，其用于将横向寄存器13中的电荷转变成电压，由此将输出放大器14的输出输入到模拟前端(AFE)21中。

模拟前端(AFE)21由诸如以下的电路构成：用于消去输入信号中的噪声的CDS电路、用于控制输入信号的增益的放大器(AMP)电路和用于执行A/D转换的数字转换单元(ADC)。将模拟前端(AFE)21中处理的数字信号在数字信号处理器(DSP)22中进一步处理成已处理的数字信号，并将其输出以提供例如图1所示的输出图像30。

近年来，随着对不断增加的信号处理速度和/或CCD中像素数目的要求，已提出了一种配置，或者说双通道输出CCD，其通过将来自CCD的输出分隔成多于一个区域，关于所述分隔输出区域执行并行处理以提供合成输出。该配置的双通道输出CCD能够实现更快的信号处理。具体而言，如果由单一CCD提供双通道输出，则能够以高达单通道输出工作频率一半的工作频率对输出数据执行信号处理。

参照图2说明双通道输出CCD的信号处理配置。图2所示的CCD 50具有竖向CCD(或竖向寄存器)51，其用于在竖直方向传输光检测器(PD)中积聚的电荷，所述光检测器被设置为组成CCD的图像采集器件；和第一与第二横向CCD 52与53，其用于在横向方向上一次一条线传输通过竖向CCD 51接收的电荷。第一横向CCD 52接收对应于组成CCD50的光检测器左半侧的输出，而第二横向CCD 53接收对应于光检测器右半侧的输出。

在通过输出放大器56将电荷转变成电压之后，第一横向CCD 52的第一横向寄存器54中的存储数据输入到模拟前端(AFE)62中。在通过输出放大器57将电荷转变成电压之后，第二横向CCD 53的第二横向寄存器55中的存储数据输入到模拟前端(AFE)61中。

模拟前端(AFE)61和62均由诸如以下的电路构成：用于消去输入信号中的噪声的CDS电路、用于执行增益控制的放大器(AMP)电路和用于执行AD转换的数字转换(ADC)单元。两个模拟前端(AFE)61和62分别对相应于CCD一半像素的输出数据进行并行处理，从而实现高速处理。

信号处理所处理的数据在数字信号处理(DSP)63中进一步被处理成数字信号并被合成，由此将处理的信号输出以提供例如图2所示的输出图像70。

图2中所示配置的双通道输出CCD使得能够以如下方式提高图像输出速度：通过将CCD的图像采集区域分隔成左侧和右侧区域，通过横向CCD 52和53在左侧和右侧区域中并行执行数据传送和信号处理。然而，需要使用两个或更多个输出放大器56和57以及两个或更多个模拟前端(AFE)61和62，导致依赖于输出放大器56和57和/或模拟前端(AFE)61和62的特性差异的输出横向差异。

模拟前端(AFE)61和62其中分别包括用于执行增益控制的放大器单元(AMP)。信号在放大单元(AMP)中被放大，然后放大的信号经由数字转换单元(ADC)作为数字图像被输出。如果模拟前端(AFE)61和62中的放大器单元(AMP)以及数字转换单元(ADC)的特性精确相同，则不存在发生信号差异的因素，输出图像70看起来恰好是单一输出图像而不会产生关于左侧区域和右侧区域的任何差异。然而，实际上，依赖于左侧和右侧模拟前端(AFE)61和62所包括的元件之间的特性差异，在输出信号中存在差异，结果输出图像70具有如图2所示的左侧和右侧水平之间的差异，并在中间处出现边界线。

对于输出图像在左侧和右侧特性之间出现差异的因素可广泛分成以下三类：

(1)施加到两个横向CCD的时钟中发生相位差，

(2)存在CCD的输出放大器的特性差异，