固態攝像裝置、數據傳輸方法以及攝像裝置的製作方法

2023-05-22 00:55:11

專利名稱：固態攝像裝置、數據傳輸方法以及攝像裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種從C-MOS型圖像傳感器等固態攝像元件 讀出並發送攝像數據的固態攝像裝置以及數據傳輸方法，進一 步涉及一種使用C-MOS型圖像傳感器等固態攝像元件的攝像 裝置。
本申請基於2006年6月30日在日本申請的日本專利申請號 2006-182030號主張優先權，參照該申請而在本申請中予以引 用。
背景技術：
近年來，使用C-MOS型的半導體製造工藝的圖像傳感器 (下面稱為C-MOS圖像傳感器。)正在被廣泛實用化。在C-MOS 圖像傳感器中，例如能夠依次讀出從被二維排列成m列xn行的 各單位像素21得到的像素信號。具體地說，C-MOS圖像傳感器 是如下 一種攝像設備m條列信號線和n條水平選擇線被排列成 格子狀，利用這些列信號線和水平選擇線對m列xn行的單位像 素21逐個依次進行掃描來生成圖像信號，其中，上述m條列信 號線傳輸從被排列在垂直方向(稱為列方向。)上的n個單位像素 21產生的像素信號，上述n條水平選擇線選擇被排列在水平方向 上的m個單位像素21。
在使用這種攝像設備對例如全高清晰度(Full High Definition)標準等的高像質的圖像進行攝像時，要求在每個單 位時間從C-MOS圖像傳感器輸出更多的像素數據。因此，在 C-MOS圖像傳感器中，需要以更高的像素速率輸出像素數據。 在這樣以高像素速率拍攝圖像信號的情況下，為了以與以往同
4樣的傳輸速率向外部輸出而需要增加攝像設備的輸出端子，因 此存在導致電路規模變大的問題。
為了改善這種問題，考慮加快從C-MOS圖像傳感器中的各 單位像素2l讀出像素數據的速度，利用數量較少的輸出端子將
以高速讀出的圖像信號輸出到外部。在此，當簡單地加快從各
單位像素21讀出像素信號的速度時，C - M O S圖像傳感器內的消 耗電力、讀出時產生的噪聲增大。
為了改善這種隨著讀出速度的高速化產生的弊端，在日本 特開2005-86224號公報中提出了如下一種固態攝像裝置從低 速時鐘生成高速時鐘，以低速時鐘為基準而從C-MOS圖像傳感 器讀出4個像素的像素數據，以高速時鐘為基準而利用多個信道 的差動傳輸線路向外部輸出像素數據。
在該專利文獻l中提出的固態攝像裝置中，使C-MOS圖像 傳感器以低速時鐘進行動作，使輸出像素數據的輸出側電路以 高速時鐘進行動作。因此，與使整個裝置中所有的處理模塊都 高速地進行動作的情況相比，能夠降低在C-MOS圖像傳感器內 產生的噪聲、抑制消耗電力的增加。

發明內容
發明要解決的問題
在上述專利文獻l所記載的固態攝像裝置中，即使在以低分 辨率拍攝並傳輸低幀頻的數據格式的圖像信號的情況下，也對 與以高解析度傳輸高幀頻的圖像數據的情況相同數量的差動放 大器進行驅動來傳輸圖像信號，因此與以比較低的頻率的時鐘 數進行從像素信號的讀出起到將圖像信號輸出到外部為止的整 個處理的固態攝像裝置相比，導致消耗電力變高。
本發明的技術課題是鑑於這種實際情況而提出的，其提供
5一種以節省電力的方式向固態攝像元件的外部傳輸從固態攝像 元件讀出的攝像數據的固態攝像裝置、數據傳輸方法以及攝像 裝置。
本發明所涉及的固態攝像裝置的一個實施方式具備固態 攝像元件，其以第一時鐘為基準，從二維排列的單位像素讀出 攝像數據；第二時鐘生成部，其生成動作頻率比第一時鐘高的 第二時鐘；排列處理部，其將從固態攝像元件讀出的攝像數據 重新排列成比特數據序列；數據傳輸部，其具有多個差動放大 器，差動放大器通過多個差動傳輸線路向外部傳輸由排列處理 部重新排列成的比特數據序列，差動放大器以第二時鐘為基準 向外部傳輸比特數據序列；以及控制部，其對與向外部傳輸攝 像數據的傳輸速度成比例的數量的差動放大器進行驅動。
另外，本發明所涉及的數據傳輸方法的 一 個實施方式是一 種通過多個差動傳輸線路向外部輸出從單位像素被二維排列的 固態攝像元件讀出的攝像數據的數據傳輸方法，包括將從固 態攝像元件讀出的攝像數據重新排列成規定數量的比特數據序 列，生成動作頻率比第一時鐘高的第二時鐘，對與向外部傳輸 攝像數據的傳輸速度成比例的數量的差動放大器進行驅動，以 第二時鐘為基準，對每個進行了驅動的差動放大器向外部傳輸 重新排列成的各個比特數據序列。
並且，本發明所涉及的攝像裝置的一個實施方式是一種具 備攝像處理部和圖像處理部的攝像裝置，其中，上述攝像處理 部以第一時鐘為基準從單位像素被二維排列的固態攝像元件讀 出攝像數據，上述圖像處理部對從上述攝像處理部讀出的攝像 數據實施規定的數據處理，攝像處理部具備第二時鐘生成部， 其生成動作頻率比第一時鐘高的第二時鐘；排列處理部，其將 從固態攝像元件讀出的攝像數據重新排列成規定數量的比特據序列；數據傳輸部，其具有多個差動放大器，差動放大器通
過多個差動傳輸線路向外部傳輸由排列處理部重新排列成的比 特數據序列，差動放大器以第二時鐘為基準向外部傳輸比特數
據序列；以及控制部，其對與向圖像處理部傳輸攝像數據的傳 輸速度成比例的數量的差動放大器進行驅動。
本發明使固態攝像元件以第 一 時鐘進行動作，並且使輸出 像素數據的輸出側的電路以高頻率的第二時鐘進行動作。因此， 在本發明中，不加快固態攝像元件的攝像數據的動作而在每個 單位時間輸出更多的攝像數據，因此能夠在輸出高像質的數據 的情況下降低在固態攝像元件內部產生的噪聲。
另外，在本發明中，對與向外部傳輸攝像數據的傳輸速度 成t匕例的數量的差動放大器進行驅動，以第二時鐘為基準由進 行了驅動的差動放大器向外部傳輸各比特數據序列。
這樣，在本發明中，通過差動傳輸線路向外部傳輸攝像數 據，因此能夠降低傳輸數據時產生的不必要的輻射，並且根據 圖像數據的像質來驅動最低限度的差動放大器，因此不論成為 傳輸對象的攝像數據的像質如何，都能夠以節省電力的方式傳 輸攝像數據。
基於下面參照


的實施方式會進一步明確本發明的 進一 步其它的技術課題、根據本發明得到的具體的優點。

圖l是示意性地表示攝像機l的結構的框圖。 圖2A和圖2B是表示根據攝像模式而發生變化的攝像機內 部的動作的圖。
圖3是表示OMOS圖像傳感器的電路基板的圖。 圖4是表示C-MOS圖像傳感器的電路基板的圖。圖5是表示攝像設備和圖像處理設備的結構的示意圖。
圖6是表示基準時鐘CLK0和高速時鐘CLK1的圖。 圖7是表示靜止圖像攝像模式中的比特數據的差動傳輸處 理的圖。
圖8A和圖8B是表示HD運動圖像記錄模式中的比特數據的 差動傳輸處理的圖。
圖9A和圖9B是表示監視模式中的比特數據的差動傳輸處 理的圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細說明用於實施本發明的較佳方式。下面 說明的實施方式是將本發明例如應用於使用固態攝像元件對被 攝體進行攝像的攝像裝置(下面僅稱為攝像機1 。)的實施方式。
如圖l所示，l聶像機l具備透鏡單元10、由C-MOS(Comple mentary Metal Oxide Semiconductor:互補金屬氧化物半導體) 圖像傳感器110和數據輸出部120構成的攝像設備100、圖像處理 設備200、存儲器300、系統控制器400、存儲介質500、以及顯 示部600。
在透鏡單元10上設置有聚焦透鏡、變焦透鏡、光圈、以及 對這些透鏡進行驅動的驅動部。另外，透鏡單元10對被攝體像 進行受光，使其在C-MOS圖像傳感器110的受光面上成像。
攝像設備100由如下部分構成C-MOS圖像傳感器llO，其 對被攝體像進行受光來生成攝像數據；以及數據輸出部120,其 向圖像處理設備2 00輸出C - M O S圖像傳感器110所生成的攝像 數據。
在C-MOS圖像傳感器110的受光面上，單位像素21被二維 排列，各單位像素21對被成像的光進行光電變換來輸出電信號。然後，C-MOS圖像傳感器110從各單位像素21讀出電信號，將 讀出的電信號變換為例如10個比特的像素數據。另外，C-MOS 圖像傳感器110具備放大器，該放大器實現列線的電信號的4個 並行輸出。即，C-MOS圖像傳感器110在每個單位時間輸出4個 並行的像素數據。
數據輸出部12 0具備輸出串行格式的比特數據的合計10個 信道的輸出端，將由C-MOS圖像傳感器110輸出的4個並行的像 素數據置換為串行格式的比特數據序列而從各信道進行輸出。 即，攝像設備100將攝像數據作為串行格式的比特數據序列而從 數據輸出部120向圖像處理設備200傳輸。
圖像處理設備2 0 0將從攝像設備10 0提供的串行格式的比特 數據序列重新排列成以l個像素為單位的像素數據。並且，圖像 處理設備2 00對像素數據進行二維排列來生成以1個畫面為單位 的圖像數據，將生成的圖像數據提供給存儲器300來進行存儲。
另外，圖像處理設備200讀出暫時存儲在存儲器300中的圖 像數據，對讀出的圖像數據實施y校正、白平衡等調整，將數據 格式變換為存儲介質、顯示器等的格式。並且，圖像處理設備 200將圖像數據提供給存儲介質500和顯示部600。這樣，將由攝 像機l拍攝得到的圖像數據存儲到例如硬碟、快閃記憶體等存儲介質 500中，另外在由LCD(Liquid Crystal Display: 液晶顯示器)、 有機EL(Electroluminescence:電致發光)等構成的顯示部600上 顯示上述攝像數據。
系統控制器40 0對攝像機1的各設備提供基準時鐘C L K 0 。此 外，如圖2A和圖2B所示，基準時鐘CLKO根據攝像模式來變更 動作頻率。具體地說，在圖像數據的像素速率較高的情況下系 統控制器4 00生成動作頻率較高的基準時鐘C L K 0,在拍攝的圖 像數據的像素速率較低的情況下系統控制器400生成動作頻率較低的基準時鐘CLKO。
另外，系統控制器400對這些處理部進行控制。特別是在本 實施方式所涉及的攝像機l中，系統控制器400向數據輸出部120 提供與在對被攝體進行攝像時選擇的攝像模式相應的控制命 令，對在數據輸出部120中使用的輸出端的信道數進行切換。
在此，在本實施方式中，例如假設有根據像素速率(兆像素 /s)劃分的合計四種攝像模式。即，按照在每個單位時間從攝像 設備100向圖像處理設備200提供的像素數據的數量(Pixel)的降 序，這些攝像模式依次為靜止圖像記錄模式(432[兆像素/s])、 HD(High Definition:高清晰度)運動圖像記錄模式(108[兆像素 /s])、 SD(Standard Definition:標準清晰度)運動圖像記錄模式 (54[兆像素/s])、監視模式(27[兆像素/s])。
在以往的攝像機中，如圖2A所示，無論是這些攝像模式中 的哪個模式，在與數據輸出部相當的處理部中始終使用合計IO 個信道的輸出端。因此，在以往的攝像機中，每個信道的比特 率根據攝像模式而發生變化。
與此相對，在本實施方式所涉及的攝像機l中，如圖2B所 示，系統控制器40 0根據攝像模式使在數據輸出部12 0中使用的 輸出端的信道數發生變化。
在本實施方式中，關註上述的在輸出端中使用的信道數的 選擇處理而對攝像設備10 0和圖像處理設備200的結構進行詳細 說明。
首先，參照圖3說明C-MOS圖像傳感器IIO的結構。 如圖3所示，C-MOS圖像傳感器110具備被二維排列成m列 xn行的多個單位像素21、以及傳輸從各單位像素21輸出的電信
號的m條列信號線(22-l、 22-2..... 22-m)。另外，C-MOS圖
像傳感器110具備n條水平選擇線23(23-l、 23-2..... 23-n),該n條水平選擇線23與排列在水平方向上的m個單位像素21連 接；以及水平地址選擇電路24，其將選擇信號提供給n條水平選 擇線23。
C-MOS圖像傳感器110具備四個列放大器25(25-l、 25-2、 25-3、 25-4);被連接在各列信號線22上的m個列選擇開關
26(26-1、 26-2..... 26-m);垂直地址選才奪電路27;以及被連
接在各個列放大器25的輸出端上的四個模擬/數字(A/D)變換器。
m條列信號線22將與列放大器25對應的條數(4條)作為一 組，逐個通過列選擇開關26而與各個列放大器25連接。即，在4
條的組中，第一個列信號線22(22-1、 22-5..... 25_(n-3))通過
列選擇開關26被連接在列放大器25-1上。第二個列信號線22(22—2、 22—6..... 25—(n—2))通過歹寸選才奪開關26#皮連才妾在歹寸》文
大器25-2上。第三個列信號線22(22-3、 22-7..... 25-(n-1))
通過列選擇開關26被連接在列放大器25-3上。第四個列信號線
22(22—4、 22—8..... 25—n)通過歹'J選4奪開關26#1連4妄在歹'J》文大
器25-4上。
垂直地址選擇電路27產生接通/斷開列選擇開關26的列選 擇信號。垂直地址選擇電路2 7以4條列信號線2 2為組來控制列選 擇開關26的接通/斷開。當列選擇開關26為接通時，將從連接在 該列信號線22上的單位像素21輸出的電信號提供給列放大器 25。
A/D變換器28將由列放大器25放大後的電信號數位化，輸 出每像素10個比特的像素數據。另外，各個A/D變換器28的輸 出端通過與構成像素數據的各比特數據對應的合計10條的信號 線而與數據輸出部120連接，例如在基於基準時鐘CLK0的脈衝 信號的上升沿/下降沿的各定時輸出1個比特的數據。另外，如上所述，從系統控制器400提供給C-MOS圖像傳 感器110的基準時鐘C L K 0的動作頻率根據攝像模式的不同而不 同。因此，當選擇較高的像素速率的攝像模式時，C-MOS圖像 傳感器110以較快的定時輸出像素數據，當選擇較低的像素速率 的攝像模式時，以較慢的定時輸出像素數據。
此外，如圖4所示，也可以使用如下的C-MOS圖像傳感器 110:在各個列信號線22上插入A/D變換器29，從列信號線22直 接輸出被數位化的像素數據。另外，C-MOS圖像傳感器110也 可以在基於基準時鐘C L K 0的脈衝信號的每個上升沿的定時輸 出l個比特的數據。
如上所述，C-MOS圖像傳感器110對被攝體進行攝像，在 每個單位時間將4個並行的像素數據通過合計40條信號線提供 給數據輸出部120。
接著，參照圖5說明數據輸出部120和圖像處理設備200的結構。
數據輸出部120對通過合計40條信號線從C-MOS圖像傳感 器110輸入的4個並行的像素數據實施下面示出的處理，通過最 多IO個信道的差動傳輸線路從該輸出端向圖像處理設備200提 供攝像數據。由於這樣利用最多IO個信道的差動傳輸線路來輸 出像素數據，因此減少數據輸出部120向固態攝像設備100外部 輸出數據的輸出端子的數量。與此同時，減少對固態攝像設備 IOO與圖像處理設備200進行連接的信號線的數量，與將合計40 條信號線從攝像設備100直接連接到圖像處理設備200的情況相 比，作為整個裝置，電路規模大幅減小。
具體地說，數據輸出部120具備倍頻電路121,其生成對 基準時鐘CLKO進行倍增的高速時鐘CLK1;重新排列處理部 122,其將從C-MOS圖像傳感器11 O提供的4個並行的像素數據
12重新排列成並行格式的比特數據序列；並行/串行變換部123， 其將由重新排列處理部12 2重新排列成的比特數據序列變換為
串行格式；合計10個信道的數據發送器124(124-1、 124-2.....
124-10)，其向圖像處理設備200傳輸由並行/串行變換部123變 換後的串行格式的比特數據序列；以及時鐘發送器125,其向圖 像處理設備200傳輸由倍頻電路121生成的高速時鐘CLK1 。
在此，各個數據發送器124(124-1、 124-2..... 124-IO)和
時鐘發送器125是差動放大器，分別通過以兩條信號線為一對的 差動傳輸線路而連接在圖像處理設備2 0 0上。
具體地說，時鐘發送器125使用各自的相位相反(逆位相) 的兩個脈衝信號來傳輸高速時鐘CLK1。各個數據發送器124也 使用各自的相位相反的兩個脈沖信號來傳輸比特數據。
圖像處理設備200具備合計IO個信道的數據接收器
201(201-1、 201-2..... 201-10),其4妻收通過差動傳輸線路傳
輸過來的串行格式的脈衝數據序列；時鐘接收器202，其接收從 數據輸出部120的時鐘發送器125發送的高速時鐘CLK1;分頻電 路203，其生成與時鐘接收器202所接收到的高速時鐘CLK1同步 的時鐘；串行/並行變換部204，其將由各個數據接收器201接收 到的串行格式的比特數據序列變換為並行格式的比特數據序 列；數據邊界一全測部205，其從並行格式的比特數據序列檢測各 像素數據的邊界；重新排列處理部206，其基於由數據邊界檢測 部205檢測出的邊界而根據攝像數據形成像素數據；以及同步代 碼檢測部207,其檢測包含在由重新排列處理部206形成的像素 數據中的同步代碼。
在此，數據接收器201和時鐘接收器202是差動放大器，分 別接收以從數據輸出部12 0的數據發送器12 4和時鐘發送器12 5 傳輸過來的脈衝信號表現的比特數據。另外，在通過差動傳輸線路從攝像設備100向圖像處理設備
200傳輸攝像數據的情況下，相對於單端傳輸方式而言難以受到
共模噪聲的影響。因此，在差動傳輸方式中，即使降低信號的 振幅也能夠比單端傳輸方式更可靠地傳輸數據。由此，與利用
單端傳輸方式傳輸攝像數據的情況相比，數據輸出部120能夠減
小信號成分，與此相應地能夠實現數據傳輸速度的高速化。這
樣實現了數據傳輸速度的高速化，因此能夠以由倍頻電路121 生成的高速時鐘CLK1為基準來傳輸比特數據。
在此，如圖6所示，高速時鐘CLK1與基準時鐘CLK0同步， 其脈衝間隔是基準時鐘CLK0的脈衝間隔T的1/4倍。高速時鐘 CLK1被分別提供給並行/串行變換部123和時鐘發送器125。
另外，通過差動傳輸線路將高速時鐘CLK1從時鐘發送器 125傳輸到圖像處理設備200的時鐘接收器202。分頻電路203對 由時鐘接收器202接收到的高速時鐘CLK1進行分頻，分別生成 與高速時鐘CLK1同步的高速時鐘CLK2以及與基準時鐘CLK0 同步的低速時鐘CLK3並向各處理部提供。在此，高速時鐘CLK2 的脈衝間隔是低速時鐘CLK3的脈沖間隔的1/4倍。這樣，在圖 像處理設備200中，以高速時鐘CLK2和低速時鐘CLK3為基準而 與攝像設備100取得同步。
並且，數據輸出部120按照從系統控制器400提供的控制命 令，根據攝像模式來選擇在輸出端使用的信道數、即提供電力 來進行驅動的數據發送器124。同樣地，圖像處理設備200也根 據攝像模式來選擇提供電力來進行驅動的數據接收器2 01 。這 樣，數據輸出部120和圖像處理設備200的動作根據攝像模式而 發生變化。
接下來說明數據輸出部12 0和圖像處理設備200的各處理部 的具體動作。下面作為具體例列舉出圖2A和圖2B中示出的合計四種攝像模式中的靜止圖像記錄模式(432[兆像素/s])、 HD運動 圖像記錄模式(108[兆像素/s])、監視模式(27[兆像素/s])的三種 攝像模式。首先，將攝像模式設為靜止圖像記錄模式(432[兆像 素/s])來詳細敘述數據輸出部120和圖像處理設備200的各處理 部的動作。
重新排列處理部122將從C-MOS圖 <象傳感器11 O提供的4個 並行的1泉素It據置換成10個並行的比特悽t據序列。
例如，如圖7所示，設為在將4個並行的像素數據分別設為
第一像素數據(Dl[l]、 Dl[2].....Dl[lO])、第二像素數據(D2[1]、
D2[2].....D2[10])、第三像素數據(D3[1]、 D3[2].....D3[10])、
第四像素數據(D4[1]、 D4[2].....D4[10])時，重新排列處理部
122將這4個並行的像素數據置換為第一比特數據序列(Dl[l]、 D2[l]、 D3[l]、 D4[1])、第二比特數據序列(D1[2]、 D2[2]、 D3[2]、 D4[2])…第十比特數據序列(D1[10]、 D2[10]、 D3[10]、 D4[10])。 在此，重新排列處理部122在基於基準時鐘CLK0的脈沖信號的 上升沿/下降沿的各個定時，進行將4個並行的像素數據置換為 IO個並行的比特數據序列的處理。另外，從重新排列處理部122 向並行/串行變換部12 3提供這些比特數據序列。
如圖8A和圖8B所示，並行/串行變換部123將各個比特數據 序列分配到與各信道對應的數據發送器124。然後，各信道的數 據發送器124在基於高速時鐘CLKl的脈衝信號的上升沿/下降 沿的各個定時，逐個比特地輸出數據。例如，在基於高速時鐘 CLKl的脈衝信號的上升沿/下降沿的各個定時，從發送器124-1 以Dl[l]、 D2[l]、 D3[1]、 D4[l]的順序輸出第一比特數據序列。 即，在10個信道的數據發送器124整體中，在基於高速時鐘CLK1 的脈衝信號的上升沿/下降沿的各個定時，輸出l個像素的像素 數據。通過差動傳輸線路向圖像處理設備200的各個數據接收器
201傳輸從各個數據發送器124輸出的比特數據。串行/並行變換 部204根據基於高速時鐘CLK2的脈衝信號的上升沿/下降沿的 各個定時，從向各數據接收器201傳輸過來的脈衝信號檢測比特 數據。並且，串行/並行變換部204在基於低速時鐘CLK3的脈衝 信號的上升沿/下降沿的各個定時，將從各個數據接收器201讀 出的多個比特數據作為一個比特數據序列提供給數據邊界檢測 部205。在此，低速時鐘CLK3的周期為高速時鐘CLK2的四個周 期，因此串行/並行變換部204向數據邊界才企測部205提供每列由 4個比特構成的合計10列的比特數據序列。
數據邊界檢測部205在基於低速時鐘CLK3的脈衝信號的上 升沿/下降沿的各個定時，根據從串行/並行變換部204提供的比 特數據序列檢測各像素數據的最低位比特和最高位比特，向重 新排列處理部206提供附加有檢測結果的比特數據序列。
升沿/下降沿的各個定時，根據從數據邊界檢測部205提供的比 特數據序列生成擴展為每像素14個比特的長度的像素數據並提 供給同步代碼4企測部207。
同步代碼檢測部207在基於低速時鐘CLK3的脈衝信號的上 升沿/下降沿的各個定時，根據從重新排列處理部20 6提供的各 個像素數據檢測同步代碼。通過該同步處理，在構成l個畫面的 多個像素數據之間實現同步。
然後，在圖像處理設備200中，將在每一個畫面的像素數據 中實現了同步的攝像數據以l個畫面為單位存儲到存儲器中。
這樣，在以靜止圖像攝像模式進行攝像的情況下，在本實施 方式所涉及的攝像機l中，與以往的攝像機同樣地將電力提供給 IO個信道的差動傳輸線路來進行驅動，以每一信道432[Mbps]的數據速率從固態攝像設備100向圖像處理設備200提供攝像數據。 接著，參照圖8A和圖8B說明將攝像模式設為HD運動圖像
記錄模式的情況下的攝像數據的傳輸處理。此外，對於數據輸
出部120和圖像處理設備200的與靜止圖像攝像模式相同的處
理，省略其i兌明。
在攝像模式為HD運動圖像記錄模式的情況下，在數據輸出
部120的重新排列處理部122中，將從C-MOS圖^f象傳感器110提
供的4個並行的像素數據置換為每列8個比特的5個並行的比特
數據序列。
具體地說，如圖8A所示，關於5個並行的比特數據序列， 將像素數據置換為如下比特數據序列第 一 比特數據序列 (Dl[l]、 Dl[2]、 D2[l]、 D2[2]、 D3[l]、 D3[2]、 D4[l]、 D4[2])、 第二比特數據序列(D1[3]、 Dl[4]、 D2[3]、 D2[4]、 D3[3]、 D3[4]、 D4[3]、 D4[4])…第五比特數據序列(D1[9]、 Dl[lO]、 D2[9]、 D2[10]、 D3[9]、 D3[10]、 D4[9]、 D4[10])。然後，通過5個信道 的差動傳輸線路向圖像處理設備200傳輸這5個並行的比特數據 序列。
這樣，在以HD運動圖像記錄模式進行攝像的情況下，如圖 2A和圖2B所示，對5個信道的差動傳輸線路提供電力，以每一 信道216[M bps]的數據速率從固態攝像設備100向圖像處理設 備200提供攝像數據。
與此相對，在以往的攝像機中，如圖8B所示，對全部的IO 個信道的差動傳輸線路進行驅動，將每個信道的數據速率設為 108[M bps],從固態攝像設備100向圖像處理設備200提供攝像 數據。
因此，在本實施方式所涉及的數據輸出部120和圖像處理設 備200中，相對於圖9B所示的以往的攝像機，將l個信道的比特率加快為兩倍來傳輸攝像數據。
接著參照圖9A和圖9B說明將攝像模式設為監視模式的情況下的攝像數據的傳輸處理。
在本實施方式所涉及的攝像機l中，如圖9A所示，通過重新排列處理部12 2將從C - M O S圖像傳感器110提供的4個並行的像素數據設為l列的比特數據序列，通過l個信道的差動傳輸線路傳輸到圖像處理設備200。即，在攝像模式是監視模式的情況下，僅對l個信道的差動傳輸線路提供電力。
這樣，在以監視模式進行攝像的情況下，如圖2A和圖2B所示，對l個信道的差動傳輸線路進行驅動，以每一信道270[Mbps]的數據速率從固態攝像設備100向圖像處理設備200提供攝像數據。
與此相對，在以往的攝像機中，如上所述那樣使用全部的IO個信道的差動傳輸線路來傳輸攝像數據。具體地說，在以往的攝像機中，如圖9B所示，與以其它攝像模式進行動作的情況相比，每個信道的比特率變低。
另外，將輸入輸出端設為差動放大器的差動傳輸系統以恆定電流進行傳輸，因此差動傳輸系統的消耗電力幾乎不會根據傳輸頻率而發生變化。另一方面，差動傳輸系統的消耗電力與所使用的差動傳輸線路的信道數成正比地增加。
在此，在靜止圖像記錄模式中，以往的攝像機和本實施方
式所涉及的損n象機i都同樣地使用io個信道的差動傳輸線路。因此，在本實施方式所涉及的攝像機l中，對攝像數據進行差動傳輸時所消耗的電力與利用以往的傳輸方法所消耗的電力相等。即，在攝像數據的像素速率較高的情況下，每個信道的傳輸速率上存在界限而同樣利用所有信道數的差動傳輸線路進行傳輸處理，因此與以往的攝像機相比，差動傳輸系統的消耗電力量幾乎沒有差異。
另一方面，在HD運動圖像記錄模式中，以往的攝像機使用10個信道的差動傳輸線^各，與此相對地，本實施方式所涉及的
攝像機l使用5個信道的差動傳輸線路。因此，在本實施方式所
涉及的攝像機1中，與以往相比能夠將差動傳輸系統所；肖耗的電力大約降低一半。
同樣地，在監視模式的情況下，在本實施方式所涉及的攝像機1中，與以往相比能夠將差動傳輸系統所消耗的電力降低至
大約1/10。
這樣，在本實施方式所涉及的攝像機l中，不論是哪種攝像模式，都對各信道的差動傳輸系統進行驅動使得以更高的比特率傳輸數據，從而傳輸攝像數據。另外，在本實施方式所涉及的攝像機l中，使用與像素速率成比例的信道數的差動傳輸線路來傳輸攝像數據。因此，攝像機l在傳輸像素速率較低的攝像數據的情況下，能夠減少進行驅動的差動傳輸線路的信道數來實現低功耗化。
如上所述，在攝像機l中，通過差動傳輸線路來傳輸攝像數據，因此能夠降低在傳輸數據時產生的不必要的輻射，並且根據圖像數據的像質來驅動最低限度的差動放大器，因此不論作為傳輸對象的攝像數據的像質如何，都能夠以節省電力的方式傳輸攝像數據。
此外，本發明並不^又限定於上述實施方式，在不脫離本發明的要旨的範圍內可進行各種變更是顯然的。具體地說，在上
述實施方式中，從攝像設備100向圖像處理設備200傳輸像素數據的差動傳輸系統是10個信道的差動傳輸線路，但是並不限定於該信道數。另外，本實施方式中的高速時鐘CLK1、 CLK2的動作頻率是基準時鐘的4倍，但是並不限定於此。
權利要求
1. 一種固態攝像裝置，其特徵在於，具備固態攝像元件，其以第一時鐘為基準，從二維排列的單位像素21讀出攝像數據；第二時鐘生成部，其生成動作頻率比上述第一時鐘高的第二時鐘；排列處理部，其將從上述固態攝像元件讀出的攝像數據重新排列成比特數據序列；數據傳輸部，其具有多個差動放大器，上述差動放大器通過多個差動傳輸線路向外部傳輸由上述排列處理部重新排列成的比特數據序列，上述差動放大器以上述第二時鐘為基準向外部傳輸上述比特數據序列；以及控制部，其對與向外部傳輸上述攝像數據的傳輸速度成比例的數量的差動放大器進行驅動。
2. 根據權利要求l所述的固態攝像裝置，其特徵在於， 上述第二時鐘生成部生成對上述第一時鐘的動作頻率進行倍增而得到的第二時鐘。
3. 根據權利要求l所述的固態攝像裝置，其特徵在於， 上述固態攝像元件以上述第一時鐘為基準，在每個單位時間讀出多個列的像素數據，上述排列處理部將上述多個列的像 素數據重新排列成上述比特數據序列。
4. 一種數據傳輸方法，通過多個差動傳輸線路向外部輸出 從單位像素被二維排列的固態攝像元件讀出的攝像數據，其特 徵在於，上述數據傳輸方法包括將從上述固態攝像元件讀出的攝像數據重新排列成規定數 量的比特數據序列，生成動作頻率比上述第一時鐘高的第二時鐘，對與向外部傳輸上述攝像數據的傳輸速度成比例的數量的差動放大器進行驅動，以上述第二時鐘為基準，對每個上述進行了驅動的差動放 大器向外部傳輸上述重新排列成的各個比特數據序列。
5. —種攝像裝置，具備攝像處理部和圖像處理部，其中， 上述攝像處理部以第 一 時鐘為基準從單位像素被二維排列的固 態攝像元件讀出攝像數據，上述圖像處理部對從上述攝像處理 部讀出的攝像數據實施規定的數據處理，上述攝像裝置的特徵 在於，上述攝像處理部具備第二時鐘生成部，其生成動作頻率比上述第一時鐘高的第 二時鐘；排列處理部，其將從上述固態攝像元件讀出的攝像數據重 新排列成規定數量的比特數據序列；數據傳輸部，其具有多個差動放大器，上述差動放大器通 過多個差動傳輸線路向外部傳輸由上述排列處理部重新排列成 的比特數據序列，上述差動放大器以上述第二時鐘為基準向外 部傳輸上述比特數據序列；以及控制部，其對與向上述圖像處理部傳輸上述攝像數據的傳輸速度成比例的數量的差動放大器進行驅動。
全文摘要
本發明是一種以節省電力的方式從攝像設備向圖像處理設備傳輸圖像數據的攝像機，該攝像機(100)具備C-MOS圖像傳感器(110)，其以基準時鐘CLK0為基準讀出攝像數據；倍頻電路(121)，其生成高速時鐘CLK1；重新排列電路(122)，其將攝像數據置換為比特數據序列；數據輸出部(120)，其以高速時鐘CLK1為基準，由各數據發送器(124)將各比特數據序列依次傳輸到外部；以及系統控制器(400)，其使與傳輸速度成比例的數量的數據發送器(124)進行驅動。
文檔編號H04L25/02GK101485194SQ20078002484
公開日2009年7月15日 申請日期2007年6月26日 優先權日2006年6月30日
發明者下田哲也 申請人:索尼株式會社