專利名稱：彩色固態(tài)圖像拾取裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于拾取靜止圖像和用于記錄活動圖像的彩色固態(tài)圖像拾取裝置。
背景技術：
彩色固態(tài)圖像拾取裝置包括光電轉換元件陣列和用來控制從該光電轉換元件陣列讀出象素數(shù)據(jù)的控制單元。
在該光電轉換元件陣列中，多個光電轉換元件(象素)按矩陣排列。該光電轉換元件陣列通過光電轉換，將通過光學系統(tǒng)入射到其中的光學圖像轉換成電信號。
控制單元從該光電轉換元件陣列中的一組象素讀出象素數(shù)據(jù)。
控制單元具有用于讀出象素數(shù)據(jù)的全象素讀出模式和垂直/水平混合象素讀出模式。
全象素讀出模式用于在拾取靜止圖像時，讀出光電轉換元件陣列上的全部象素的象素數(shù)據(jù)。
垂直/水平混合象素讀出模式用于在記錄活動圖像時，通過混合水平和垂直方向上的多個象素的象素數(shù)據(jù)，以減少將要作為讀取對象的象素數(shù)目而讀出象素數(shù)據(jù)。
對于彩色固態(tài)圖像拾取裝置的光電轉換元件陣列，近些年由于半導體技術的發(fā)展，象素的數(shù)目顯著地增加了。足夠多數(shù)目的象素被稱為高象素。
對于高質量的單透鏡反射數(shù)字相機，具有超過10,000,000象素的相機就可以獲得非常精細的靜止圖像。
同時，對于能夠記錄活動圖像的數(shù)字攝像機，通過安裝三板CCD以從每一CCD單獨地獲得RGB信號，就可以提高靈敏度、分辨率、色彩質量、色彩分辨率以及動態(tài)范圍。
近來，提出了一種相機結構，它具有用于拾取靜止圖像和記錄活動圖像的兩種功能，其中這兩種模式可以切換。
對于拾取靜止圖像，可以通過使用該光電轉換元件陣列中全部象素的象素數(shù)據(jù)進行。這就是全象素讀出模式，其按照每一象素的順序輸出將從光電轉換元件陣列讀出全部象素的象素數(shù)據(jù)。從而，可以拾取高精細的靜止圖像。
同時，還提出了一種具有用于拾取靜止圖像和記錄活動圖像的兩種模式的固態(tài)圖像拾取裝置，這兩種模式都可以切換。
當前，數(shù)字信號處理電路在運算速度上具有特定的限制。而且，考慮到電源消耗，難以通過類似于在拾取靜止圖像時所使用的全象素讀出模式記錄活動圖像。通常在記錄活動圖像時，通過減少象素和增加每單位時間中幀的數(shù)目對象素數(shù)據(jù)進行處理。這就是垂直/水平混合象素讀出模式。
對于從光電轉換元件陣列讀出的象素數(shù)據(jù)，在該陣列的垂直和水平方向上混合多個象素數(shù)據(jù)，并且將混合后的象素數(shù)據(jù)作為單個單元的象素數(shù)據(jù)輸出。因此就增加了每單位時間的幀數(shù)，從而就能夠平滑和快速地記錄活動圖像。
由于使用信號線可以隨意地讀出任何線上的象素數(shù)據(jù)，而不需要MOS圖像傳感器不同于CCD圖像傳感器，以通過傳送勢井來傳送電勢，可以很好地進行如上所述的減少象素和在全象素讀出模式與垂直/水平混合象素讀出模式之間切換，特別是通過MOS圖像傳感器更是如此。進一步，MOS圖像傳感器的優(yōu)點在于其可以工作于低電壓，具有更少的電流泄漏，相比于同樣大小的CCD具有更大的數(shù)值孔徑，具有高靈敏度，相比于CCD可以更容易地讀出數(shù)據(jù)等。特別是，其最大的優(yōu)勢在于其可以隨意地按照混合象素選擇和讀出象素。
本發(fā)明的目的是通過該彩色圖像拾取裝置獲得更高質量的記錄的活動圖像，該裝置具有兩種模式用于通過高象素拾取靜止圖像的模式，和用于記錄平滑移動的活動圖像的模式，其中這兩種模式可以切換。
發(fā)明內容
本發(fā)明的彩色固態(tài)圖像拾取裝置包括下面兩個結構元件。其一是光電轉換元件陣列，另一個就是用于讀出象素數(shù)據(jù)的控制單元。該光電轉換元件陣列設置為矩陣形式，以通過光電轉換將進入光學系統(tǒng)的光學圖像轉換成電信號，并且其結構可以產生四個顏色的象素數(shù)據(jù)，具有兩行兩列的一組象素是一個單元。這里，四個顏色的象素數(shù)據(jù)可以全部是相同的顏色，或者兩個可以是相同的顏色。兩個顏色是相同的情況下的一種示例是Bayer格式的GRBG(G是綠、R是紅、B是藍)。
控制單元包括四個輸出部分的通道，和具有四通道同時輸出系統(tǒng)的全象素讀出模式以及垂直/水平混合象素讀出模式，其中這兩個模式可以切換。
作為一個輸出形式，上述全象素讀出模式通過四個輸出部分的通道同時從第一輸出部分輸出第一顏色象素的象素數(shù)據(jù)，從第二輸出部分輸出第二顏色象素的象素數(shù)據(jù)，從第三輸出部分輸出第三顏色象素的象素數(shù)據(jù)以及從第四輸出部分輸出第四顏色象素的象素數(shù)據(jù)，在該光電轉換元件陣列中兩行兩列的一組象素是象素數(shù)據(jù)的第一輸出單元。這種模式用于將光電轉換元件陣列中全部象素的象素數(shù)據(jù)作為如上所述的由第一輸出單元掃描該輸出形式的結果進行輸出。
作為一種輸出形式，上述垂直/水平混合象素讀出模式按照每一顏色混合第二輸出單元中的相同顏色的n×n個象素后，然后通過輸出部分的四個通道同時從第一輸出部分輸出第一顏色象素的混合象素數(shù)據(jù)，從第二輸出部分輸出第二顏色象素的混合象素數(shù)據(jù)，從第三輸出部分輸出第三顏色象素的混合象素數(shù)據(jù)，從第四輸出部分輸出第四顏色象素的混合象素數(shù)據(jù)，光電轉換元件陣列中2n行2n列(n為2或大于2的自然數(shù))的一組象素是第二輸出單元。這種模式用于輸出象素數(shù)據(jù)，其中通過由第二輸出部分在光電轉換元件陣列的整個部分上掃描上述的輸出形式來減少象素。
如上所述，上述結構中第一、第二、第三和第四顏色可以全部不同，或者兩個可以是相同顏色(例如Bayer格式的GRBG)。
在上述結構中，例如，如果n＝3，第二輸出單元成為6行6列的一組象素。6行6列的象素組中包含36個象素。當作為第一輸出單元的2行2列的組象素是例如Bayer格式的GRBG時，由于當n＝3時，n×n＝9，6行6列的象素組包含9個第一G(綠)象素、9個R(紅)象素、9個B(藍)象素和9個第二G(綠)象素。
9個第一G(綠)象素的象素數(shù)據(jù)混合成為具有混合九象素的第一G數(shù)據(jù)，從而可以從第一通道輸出。與此同時，9個R(紅)象素的象素數(shù)據(jù)混合成為具有混合九象素的R數(shù)據(jù)，從而可以從第二通道輸出。與此同時，9個B(藍)象素的象素數(shù)據(jù)混合成為具有混合九象素的B數(shù)據(jù)，從而可以從第三通道輸出，并且與此同時，9個第二G(綠)象素的象素數(shù)據(jù)混合成為具有混合九象素的第二G數(shù)據(jù)，從而可以從第四通道輸出。
也就是說，同時彼此分開地輸出具有混合九象素的第一G數(shù)據(jù)、具有混合九象素的R數(shù)據(jù)、具有混合九象素的B數(shù)據(jù)以及具有混合九象素的第二G數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)原始的36個象素一起放入四個數(shù)據(jù)中。至于通道單元，每一通道輸出原始36象素的一個象素數(shù)據(jù)。通過具有6行6列一組象素的第二輸出單元，在光電轉換元件陣列的整個部分上掃描象素數(shù)據(jù)的輸出形式，其中如上所述9個象素被混合以變少。也就是說，在水平方向上象素減少到1/6，在垂直方向上也減少到1/6。
現(xiàn)在來考慮超過10,000,000的高象素的示例，全部象素大約為11,060,000，垂直方向上3,840個象素，水平方向上2,880個象素。當大約11,060,000象素插入到6行6列的象素組中，它就成為活動圖像模式標準的VGA(視頻圖形陣列)，在水平方向上具有640象素、垂直方向上具有480象素。
不僅在n＝3的情況下，而且在通常情況下都可以歸納如下。第二輸出單元成為2n列2n行的象素組。2n列2n行的象素組包含4n2個象素。當作為第一輸出單元的2行2列的組象素是例如Bayer格式的GRBG時，2n行2n列的象素組包含n2個第一G(綠)象素、n2個R(紅)象素、n2個B(藍)象素和n2個第二G(綠)象素。
n2個第一G(綠)象素的象素數(shù)據(jù)混合成為具有混合n2象素的第一G數(shù)據(jù)，從而可以從第一通道輸出。與此同時，n2個R(紅)象素的象素數(shù)據(jù)混合成為具有混合n2象素的R數(shù)據(jù)，從而可以從第二通道輸出。與此同時，n2個B(藍)象素的象素數(shù)據(jù)混合成為具有混合n2象素的B數(shù)據(jù)，從而可以從第三通道輸出，并且與此同時，n2個第二G(綠)象素的象素數(shù)據(jù)混合成為具有混合n2象素的第二G數(shù)據(jù)，從而可以從第四通道輸出。
也就是說，同時彼此分開地輸出具有混合n2象素的第一G數(shù)據(jù)、具有混合n2象素的R數(shù)據(jù)、具有混合n2象素的B數(shù)據(jù)以及具有混合n2象素的第二G數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)原始的4n2個象素一起放入四個數(shù)據(jù)中。至于通道單元，每一通道輸出原始4n2象素的一個象素數(shù)據(jù)。通過具有2n行2n列一組象素的第二輸出單元，在光電轉換元件陣列的整個部分上掃描象素數(shù)據(jù)的輸出形式，其中如上所述n2個象素被混合以減少。也就是說，在水平方向上象素減少到1/(2n)，在垂直方向上也減少到1/(2n)。通過四個通道同時并行分開的輸出混合象素數(shù)據(jù)被稱為GRBG虛擬四板讀出系統(tǒng)。
通常，在為n的情況下，為了獲得水平方向上640象素、垂直方向上480象素的GRBG虛擬四板讀出系統(tǒng)，通過計算可得到，該光電轉換元件陣列的大小可以為水平方向上640×2n象素×垂直方向上480×2n象素。在當n＝4的情況下，總共大概為19,700,000，水平方向上有5,120個象素，垂直方向上有3,840個象素。在當n＝5的情況下，總共大概為30,700,000，水平方向上有6,400個象素，垂直方向上有4,800個象素。其也可以應用于n＝2的情況下。
一般情況下，通常用作VGA的是RGB三板系統(tǒng)。相反，具有上述結構的本發(fā)明所采用的是具有四通道輸出部分的GRBG虛擬四板讀出系統(tǒng)。這就是說，相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提高了活動圖像的質量。
并不是必須將活動圖像模式限制為VGA。如果活動圖像模式在水平方向上有NH個象素，在垂直方向上有NV個象素，NH和NV為自然數(shù)，該光電轉換元件陣列的大小可以為水平方向上NH×2n象素×垂直方向上NV×2n象素。
兩行兩列組成光電轉換元件陣列的象素組的顏色組合可以是互補色青色、絳紅、黃色和綠色。
另外，在提高活動圖像質量方面具有下列優(yōu)勢。安裝在常規(guī)和通用數(shù)字電影機上的圖像傳感器的光學單元通常比較小。相反，安裝在高象素的高質量數(shù)字靜止相機上的圖像傳感器的光學單元較大。在使用大光學單元為基礎制造的圖像傳感器中，按照上述方式減少象素。于是可以獲得更加優(yōu)質的活動圖像。
下面將具體描述上述控制單元的優(yōu)選結構。也就是，該控制單元所具有的結構包括兩行的垂直傳送開關電路，用于從光電轉換元件陣列讀出象素數(shù)據(jù)；兩行的信號電壓保持電路，用于臨時保持讀出數(shù)據(jù)；兩行的水平傳送開關電路，通過將該數(shù)據(jù)分別劃分為兩個通道，用于從信號電壓保持電路輸出象素數(shù)據(jù)或混合的象素數(shù)據(jù)；具有四通道的輸出放大器，從所述水平移位選擇電路彼此獨立和并行地輸出全部的四象素數(shù)據(jù)或混合象素數(shù)據(jù)；以及水平移位選擇電路，用于通過控制水平傳送開關電路切換全象素讀出模式的輸出和混合象素讀出模式的輸出。
下面通過示例的方式描述本發(fā)明，這些示例并不限于附圖。在附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的彩色固態(tài)圖像拾取裝置的基本結構的框圖；圖2是用于描述全象素讀出模式的操作的模型圖解；圖3是用于描述垂直/水平混合象素讀出模式的操作的模型圖解；圖4是彩色固態(tài)圖像拾取裝置的更加具體結構的框圖；圖5是為圖4中所示彩色固態(tài)圖像拾取裝置的噪聲消除/象素選擇電路的詳細框圖；圖6是圖4中所示彩色固態(tài)圖像拾取裝置的光電轉換元件陣列的部分放大框圖；圖7是圖4中所示彩色固態(tài)圖像拾取裝置的用于通過全象素讀出模式讀出第一掃描線上象素的象素數(shù)據(jù)的電路部分的放大說明；圖8是圖4中所示彩色固態(tài)圖像拾取裝置的用于通過全象素讀出模式讀出第二掃描線上象素的象素數(shù)據(jù)的電路部分的放大說明；圖9是圖4中所示彩色固態(tài)圖像拾取裝置的用于通過混合九象素讀出模式讀出第一掃描線上象素的象素數(shù)據(jù)的電路部分的放大說明；和圖10是圖4中所示彩色固態(tài)圖像拾取裝置的用于通過混合九象素讀出模式讀出第二掃描線上象素的象素數(shù)據(jù)的電路部分的放大說明。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的彩色固態(tài)圖像拾取裝置。圖1是該彩色固態(tài)圖像拾取裝置的基本框圖。
在圖1中，附圖標記E1為拍攝對象的光學圖像入射到其中的光學系統(tǒng)。該光學系統(tǒng)E1包括多個組合透鏡。
E2為光電轉換元件陣列。該光電轉換元件陣列E2包括以矩陣排列的多個光電轉換元件(象素)。此外，每一光電轉換元件對進入光學系統(tǒng)E1的入射光線進行光電轉換，以生成象素數(shù)據(jù)。通過來自光學系統(tǒng)E1的入射光線，在光電轉換元件的整個部分上形成有拍攝對象的光學圖像。
光電轉換元件陣列E2包括濾色器。E3為用來控制象素讀出的控制單元。控制單元E3從光電轉換元件陣列E2讀出象素數(shù)據(jù)，并通過切換兩種模式輸出該讀出的象素數(shù)據(jù)。這兩種模式中的一種是在拾取靜止圖像時的全象素讀出模式，另一種是在記錄活動圖像時的垂直/水平混合象素讀出模式(用于讀出混合象素的模式)。
(1)在拾取靜止圖像時的全象素讀出模式用于按照每一象素的順序輸出全部象素的讀出數(shù)據(jù)。
(2)在記錄活動圖像時的垂直/水平混合象素讀出模式用于在陣列的垂直和水平方向上混合多個讀出數(shù)據(jù)，并輸出混合后的數(shù)據(jù)。
控制單元E3包括作為輸出象素數(shù)據(jù)部分的四個輸出部分○1、○2、○3、○4的通道。
輸出部分○1、○2、○3、○4在全象素讀出模式的時候并行輸出象素數(shù)據(jù)，其中每一象素彼此相互分開。而且輸出部分○1、○2、○3、○4的結構可以在混合象素讀出模式的時候并行輸出象素數(shù)據(jù)，其中每一象素彼此相互分開。
E4為圖像處理單元。圖像處理單元E4在接收到從控制單元E3輸出的象素數(shù)據(jù)的時候，執(zhí)行所需數(shù)據(jù)處理。
下面將描述操作過程。
設置混合象素讀出模式。拍攝對象通過光學系統(tǒng)E1在光電轉換元件陣列E2上形成光學圖像，光學圖像通過光電轉換在光電轉換元件陣列E2中被轉換為電信號。
關于這一點的具體操作如下。
控制單元E3從光電轉換元件陣列E2讀出象素數(shù)據(jù)。圖像處理單元E4對輸入的象素數(shù)據(jù)執(zhí)行CDS(相關雙采樣)處理，以去除復位噪聲和低頻噪聲。進一步執(zhí)行AGC(自動增益控制)，以進一步將模擬信號轉換成數(shù)字信號。
接下來，參照圖2和圖3，將更加詳細地描述全象素讀出模式和混合象素讀出模式。
圖2和圖3是清楚地展示了每一種讀出模式示例的模型圖解。
在圖2中，上邊所示為光電轉換元件陣列E2的一部分，下邊為該控制單元E3輸出的象素數(shù)據(jù)。
在圖3中，左邊所示為光電轉換元件陣列E2的一部分，右上邊為象素通過控制單元E3被混合后的象素數(shù)據(jù)，右下邊為輸出的混合象素數(shù)據(jù)。
光電轉換元件陣列E2是Bayer格式的，其中設置有第一G(綠色)、R(紅色)、B(藍色)和第二G(綠色)。
首先將參照圖2中所示的模型圖解描述全象素讀出模式。光電轉換元件陣列E2中全部象素的所有象素數(shù)據(jù)都被輸出。此中的模式為在拾取靜止圖像時所使用的那一種。
一組由作為Bayer格式的基本結構元素的四象素GRBG組成的2行2列的象素a1、a2、a3...被設置為象素數(shù)據(jù)的第一輸出單元。
使用輸出部分○1、○2、○3、○4，由第一輸出單元同時在水平和垂直方向上掃描輸出形式，在該輸出形式中輸出了第一輸出單元的每一顏色中的象素數(shù)據(jù)。通過這種掃描，就輸出了光電轉換元件陣列E2中全部象素的象素數(shù)據(jù)。通過兩條相鄰水平掃描線的掃描單元按照從箭頭Y1到箭頭Y2，再到Y3的順序執(zhí)行掃描。具體操作如下。
在第一輸出單元的作為由Y1所示的兩條掃描線的第一掃描單元的a1中，從第一輸出部分○1輸出作為第一彩色象素的第一G(綠)象素的象素數(shù)據(jù)，并與此同時，從第二輸出部分○2輸出作為第二彩色象素的R(紅)象素的象素數(shù)據(jù)。同時，從第三輸出部分○3輸出作為第三彩色象素的B(藍)象素的象素數(shù)據(jù)，并與此同時，從第四輸出部分○4輸出作為第四彩色象素的第二G(綠)象素的象素數(shù)據(jù)。
接下來，處理到水平方向上下一個輸出單元，也就是第一輸出單元的a2，按照與上述相同的方式，同時執(zhí)行從第一輸出部分○1輸出第一G(綠)象素數(shù)據(jù)，從第二輸出部分○2輸出R(紅)象素數(shù)據(jù)，從第三輸出部分○3輸出B(藍)象素數(shù)據(jù)，從第四輸出部分○4輸出第二G(綠)象素數(shù)據(jù)。
然后，處理到水平方向上下一個輸出單元，也就是第一輸出單元的a3，按照與上述相同的方式，同時從第一至第四輸出部分○1、○2、○3、○4彼此分開地輸出第一G(綠)象素數(shù)據(jù)、R(紅)象素數(shù)據(jù)、B(藍)象素數(shù)據(jù)、以及第二G(綠)象素數(shù)據(jù)。
按照相同的方式，通過按照第一輸出單元的順序處理到水平方向上的下一單元，由第一輸出單元從四個輸出部分○1、○2、○3、○4的通道分開且并行地輸出GRBG象素數(shù)據(jù)。當?shù)谝粧呙鑶卧腉RBG象素數(shù)據(jù)都已經并行分開輸出，然后轉到相鄰的掃描單元Y2，并且以相同的方式在水平和垂直方向上執(zhí)行掃描。從而，由第一輸出單元對光電轉換元件陣列E2的全部象素并行分開地輸出GRBG象素數(shù)據(jù)。
在全象素讀出模式中，使用光電轉換元件陣列E2全部象素的象素數(shù)據(jù)，從而可以拾取具有高象素的高精度靜止圖像。
接下來，將參照圖3中所示的模型圖解描述混合象素讀出模式。在光電轉換元件陣列E2中的象素被減少的狀態(tài)下輸出混合象素數(shù)據(jù)。這是在記錄活動圖像時所使用的一種模式。
由9組構成GRBG四象素的2行2列的象素組成的6行6列中的象素數(shù)據(jù)b1、b2、b3...被設置為第二輸出單元。
在圖3上邊所示的象素被混合的象素數(shù)據(jù)中，在6行6列組成一組36個象素的第二輸出單元中有兩個G(綠)混合象素數(shù)據(jù)、以及R(紅)和B(藍)混合象素數(shù)據(jù)。
這些混合象素數(shù)據(jù)中，用圓圈標記的單個G(綠)象素數(shù)據(jù)是光電轉換元件陣列上用圓圈標記的9個G(綠)象素的象素數(shù)據(jù)被混合后的數(shù)據(jù)。
這些混合象素數(shù)據(jù)中，R(紅)象素數(shù)據(jù)位于用圓圈標記的象素數(shù)據(jù)右側，它是光電轉換元件陣列上用圓圈標記的9個象素數(shù)據(jù)右側的9個R(紅)象素混合后的數(shù)據(jù)。
這些混合象素數(shù)據(jù)中，B(藍)象素數(shù)據(jù)位于用圓圈標記的象素數(shù)據(jù)上側，它是光電轉換元件陣列上分別位于用圓圈標記的9個象素數(shù)據(jù)上側的9個B(藍)象素混合后的數(shù)據(jù)。
這些混合象素數(shù)據(jù)中，與用圓圈標記的象素數(shù)據(jù)成對角的G(綠)象素數(shù)據(jù)是光電轉換元件陣列上分別與用圓圈標記的9個象素數(shù)據(jù)成對角的9個G(綠)象素混合后的數(shù)據(jù)。在6行6列組成一個單元的總共36個陣列中重復這些格式。
在光電轉換元件陣列E2的36個象素中，有18個G象素、9個R象素和9個B象素。作為象素數(shù)據(jù)，它們在數(shù)目上分別變?yōu)?、1和1。也就是，它們在水平方向上減少到1/3，在垂直方向上減少到1/3，從而整體減少到1/9。這些混合象素數(shù)據(jù)的每一個分別從單個通道輸出，總共四個通道，從而每個通道減少到1/36。
而且，減少后輸出的混合象素數(shù)據(jù)與原始的Bayer格式類似，從而保持Bayer格式。具體地說，第一行(k1)混合象素數(shù)據(jù)為G、R、G、R...，第二行(k2)為B、G、B、G...，第三行(k3)混合象素數(shù)據(jù)為G、R、G、R...，并且第四行(k4)為B、G、B、G...。
使用輸出部分○1、○2、○3、○4，通過第二輸出單元中的每一顏色同時輸出在圖3右上側所示的混合象素數(shù)據(jù)，從而輸出如圖3右下側所示的混合象素數(shù)據(jù)，第二輸出單元在水平和垂直方向上掃描這種輸出形式。通過該掃描，就可以在減少象素的狀態(tài)下輸出混合象素數(shù)據(jù)。相鄰6條水平掃描線為一對的掃描單元按照從箭頭Y1至箭頭Y2進行掃描。具體操作如下。
在第二輸出單元的作為由Y1所示的6條掃描線的第一掃描單元的b1中，從第一輸出部分○1輸出作為第一彩色象素的第一G(綠)象素的混合象素數(shù)據(jù)，并與此同時，從第二輸出部分○2輸出作為第二彩色象素的R(紅)象素的混合象素數(shù)據(jù)。同時，從第三輸出部分○3輸出作為第三彩色象素的B(藍)象素的混合象素數(shù)據(jù)，并與此同時，從第四輸出部分○4輸出作為第四彩色象素的第二G(綠)象素的混合象素數(shù)據(jù)。
接下來，處理到水平方向上的下一個輸出單元，也就是第二輸出單元的b2，按照與上述相同的方式，同時執(zhí)行從第一輸出部分○1輸出第一G(綠)象素數(shù)據(jù)，從第二輸出部分○2輸出R(紅)象素數(shù)據(jù)，從第三輸出部分○3輸出B(藍)象素數(shù)據(jù)，從第四輸出部分○4輸出第二G(綠)象素數(shù)據(jù)。
然后，處理到水平方向上的下一個輸出單元，也就是第二輸出單元的b3，按照與上述相同的方式，同時從第一至第四輸出部分○1、○2、○3、○4彼此分開地輸出第一G(綠)象素數(shù)據(jù)、R(紅)象素數(shù)據(jù)、B(藍)象素數(shù)據(jù)、以及第二G(綠)象素數(shù)據(jù)。
按照相同的方式，通過按照第一輸出單元的順序處理到水平方向上的下一單元，由第二輸出單元從輸出部分○1、○2、○3、○4的四個通道分開且并行地輸出GRBG象素數(shù)據(jù)。當?shù)谝粧呙鑶卧腉RBG象素數(shù)據(jù)都已經并行分開輸出時，然后轉到相鄰的掃描單元Y2，并且以相同的方式在水平和垂直方向上執(zhí)行掃描。從而，通過第二輸出單元在減少了象素后，對光電轉換元件陣列E2的全部象素并行分開地輸出GRBG象素數(shù)據(jù)。
在圖2中所示輸出的象素數(shù)據(jù)和圖3中所示輸出的混合象素數(shù)據(jù)中，水平方向上的距離顯示了光電轉換元件陣列上的空間位置關系，而不是時間基座標。對于時間，象素數(shù)據(jù)的輸出速率在圖2和圖3中基本上相同。
如上所述，在由6行6列的一組象素組成的第二輸出單元中，通過輸出部分的每一通道由每一顏色輸出每一顏色的混合象素數(shù)據(jù)。于是，在二維的水平和垂直方向上的每一通道中混合象素數(shù)據(jù)減少到1/36。
因此，根據(jù)本實施例的彩色故態(tài)圖像拾取裝置采用虛擬四板讀取系統(tǒng)，它同時從四個通道并行分開地輸出GRBG混合象素數(shù)據(jù)。于是，能夠使用高象素記錄平滑移動的精細活動圖像。
在記錄活動圖像中，由于輸出的是被減少了的混合象素數(shù)據(jù)，光學單元的尺寸因為高象素變大，因此相比于現(xiàn)有技術活動圖像的質量可以得到顯著的提高。
圖4為該彩色固態(tài)圖像拾取裝置的電路框圖，它更加具體地說明了上述圖1的結構。
在圖4中，附圖標記100為透鏡單元，200為MOS圖像傳感器，300為CDS-AGC-A/D處理單元，400為數(shù)字信號處理單元，500為定時發(fā)生器，600為操作單元，700為屏幕顯示單元。透鏡單元100對應于光學系統(tǒng)E1。
該MOS圖像傳感器200包括光電轉換元件陣列210和象素數(shù)據(jù)讀出控制單元220。
該光電轉換元件陣列210對應于光電轉換元件陣列E2，象素數(shù)據(jù)讀出控制單元220對應于象素數(shù)據(jù)讀出控制單元E3。
控制單元220包括垂直移位選擇電路230、上端和下端噪聲消除/象素選擇電路240a和240b、上端和下端水平移位選擇電路250a和250b、以及用于四個通道的輸出放大器261、262、263、264。
該CDS-AGC-A/D處理單元300和數(shù)字信號處理單元400對應于圖像處理單元E4。數(shù)字信號處理單元400包括CPU 410和AF塊420。
圖5所示為噪聲消除/象素選擇電路的更具體結構的框圖。在圖5中，附圖標記242a和242b為垂直傳送開關電路，244a和244b為信號電壓保持電路，246a和246b為水平傳送開關電路，248a為連接到第一輸出放大器261的信號輸出線，249a為連接到第二輸出放大器262的信號輸出線，248b為連接到第三輸出放大器263的信號輸出線，249b為連接到第四輸出放大器264的信號輸出線。
垂直移位選擇電路230選擇掃描單元，也就是兩條水平掃描線。為了讀出第一掃描線上象素的象素數(shù)據(jù)，在下側組成有垂直傳送開關電路242a、信號電壓保持電路244a、水平傳送開關電路246a、水平移位選擇電路250a、信號輸出線248a和249a、以及輸出放大器261和262。并且為了讀出第二掃描線上象素的象素數(shù)據(jù)，在上側組成有垂直傳送開關電路242b、信號電壓保持電路244b、水平傳送開關電路246b、水平移位選擇電路250b、信號輸出線248b和249b、以及輸出放大器263和264。
圖6是光電轉換元件陣列210的部分放大視圖。單個象素20包括光電二極管10、單元放大器12和濾色器14。光電二極管的陽極接地，陰極連接到單元放大器12，并且單元放大器12的輸出在縱向連接到象素數(shù)據(jù)讀出線16。單元放大器12的控制端連接到垂直移位選擇電路230的掃描線18。
濾色器14設置在光電二極管10的前面。濾色器14的結構為4象素對(G、R、B、G)的Bayer格式。作為在2行2列具有4個象素的單元，第一G(綠色)和R(紅色)，以及B(藍色)和第二G(綠色)在水平方向上成行，而第一G(綠色)和B(藍色)，以及R(紅色)和第二G(綠色)在垂直方向上成列。大量的4象素單元設置成交叉矩陣形式。
(全象素讀出模式)下面參照圖7和圖8描述全象素讀出模式的操作。圖7是用于讀出第一掃描線上象素的象素數(shù)據(jù)的電路結構部分的放大視圖。圖8是用于讀出第二掃描線上象素的象素數(shù)據(jù)的電路結構部分的放大視圖。在附圖中，也示出了噪聲消除電路243a、243b(在圖5中未示出)。在圖8中也示出了在圖7中所示的光電轉換元件陣列210的第一線上的象素組和第二線上的象素組。
在讀出第一象素單元的第一階段，輸出放大器261、262、263、264前面的復位開關RS閉合一次，以將信號輸出電容Cout復位到具有復位電源EE2的電平VDD。復位之后，打開復位開關RS。進一步，噪聲消除電路243a、243b的箝位開關CL閉合一次，并且將所有的箝位電容CC復位。復位之后，打開箝位開關CL。
由垂直移位選擇電路230選擇光電轉換元件陣列210的第一行。同時閉合下側的垂直傳送開關電路242a中的垂直傳送開關V11、V21、V31、V41...。這時，噪聲消除電路243a、243b的箝位開關CL閉合一次，以將所有的箝位電容CC復位。復位之后，打開箝位開關CL，然后分別將第一行上的象素P11、P21、P31、P41...中的電壓信號充電至下側的信號電壓保持電路244a的電容Q11、Q21、Q31、Q41...。這里簡單地描述電容Q11，但是電容Q11對應于圖9中所示的三個電容d11、d12、d13中的全部或一個。這對于電容Q21、Q31、Q41...等也是相同的。
然后，由垂直移位選擇電路230選擇光電轉換元件陣列210的第二行。同時閉合上側的垂直傳送開關電路242b中的垂直傳開關V12、V22、V32、V42...。然后分別將第二行上的象素P12、P22、P32、P42...中的電壓信號充電至上側的信號電壓保持電路244b的電容Q12、Q22、Q32、Q42...。這里，簡單地描述電容Q12，但是電容Q12對應于圖9中所示的三個電容u11、u12、u13中的全部或一個。這對于電容Q22、Q32、Q42...等也是相同的。
這樣選擇了第一行和第二行，兩條掃描線上全部象素的象素數(shù)據(jù)累積到上側和下側的信號電壓保持電路244a和244b的每個電容上。也就是說，準備好了通過四通道同時并行分開地輸出2行2列象素組的象素數(shù)據(jù)。
接著，通過第一輸出單元對通過四通道并行分開輸出的GRBG四象素數(shù)據(jù)進行掃描，第一輸出單元由2行2列的象素組組成，并且兩條線作為一對。
首先，在上側和下側的水平傳送開關電路246a、246b中，通過從上側和下側的水平移位選擇電路250a、250b輸出的定時控制信號，同時閉合第一通道的水平傳送開關h11、第二通道的水平傳送開關h21、第三通道的水平傳送開關h12、以及第四通道的水平傳送開關h22，從而從四通道的輸出放大器261、262、263、264輸出GRBG的四象素數(shù)據(jù)。這里，簡單描述了h11，但是h11對應于圖9中所示的三個水平傳送開關f11、f12、f13中的全部或一個。這對于水平傳送開關h22也是相同的。
具體地說，當?shù)谝煌ǖ赖乃絺魉烷_關h11閉合，通過輸出電容Cout和第一通道的輸出放大器261輸出保持在電容Q11中的、第1行第1列的G(綠)象素P11的象素數(shù)據(jù)。
與此同時，當?shù)诙ǖ赖乃絺魉烷_關h21閉合，通過輸出電容Cout和第二通道的輸出放大器262輸出保持在電容Q21中的、第1行第2列的R(紅)象素P21的象素數(shù)據(jù)。
與此同時，當?shù)谌ǖ赖乃絺魉烷_關h12閉合，通過輸出電容Cout和第三通道的輸出放大器263輸出保持在電容Q12中的、第2行第1列的B(藍)象素P12的象素數(shù)據(jù)。
與此同時，當?shù)谒耐ǖ赖乃絺魉烷_關h22閉合，通過輸出電容Cout和第四通道的輸出放大器264輸出保持在電容Q22中的、第2行第2列的G(綠)象素P22的象素數(shù)據(jù)。
從而，通過四通道，由圖2中的第一掃描單元中具有四象素GRBG的第一輸出單元a1同時并行分開地輸出象素數(shù)據(jù)。
此后，通過復位開關RS在信號輸出電容Cout復位之后讀出下一水平象素。由單個象素的每一象素數(shù)據(jù)的輸出進行復位。
接下來，通過從上側和下側的水平移位選擇電路250a、250b輸出的定時控制信號，在上側和下側的水平傳送開關電路246a、246b中同時閉合水平傳送開關，將其前置兩行。
也就是說，同時閉合第一通道的水平傳送開關h31、第二通道的水平傳送開關h41、第三通道的水平傳送開關h32、第四通道的水平傳送開關h42。
從而，從第一通道的輸出放大器261輸出保持在電容Q31中的、第3行第1列的G(綠色)象素P31的象素數(shù)據(jù)，從第二通道的輸出放大器262輸出保持在電容Q41中的、第4行第1列的R(紅色)象素P41的象素數(shù)據(jù)，從第三通道的輸出放大器263輸出保持在電容Q32中的、第3行第2列的B(藍色)象素P32的象素數(shù)據(jù)，從第四通道的輸出放大器264輸出保持在電容Q42中的、第4行第2列的G(綠色)象素P42的象素數(shù)據(jù)。從而，通過四通道，由圖2中的第一掃描單元中具有四象素GRBG的第一輸出單元a2同時并行分開地輸出象素數(shù)據(jù)。
此后，通過水平移位選擇電路250a、250b輸出的定時控制信號，水平傳送開關電路246a、246b中同時閉合的傳送開關被前置兩行，并執(zhí)行相同的操作。從而對于第一輸出單元的a3、a4、a5、a6...，通過四通道可以按照順序的同時并行分開地輸出GRBG四象素的象素數(shù)據(jù)。從而可以完成第一掃描單元上全部象素的象素數(shù)據(jù)的讀出。
當通過四通道同時并行分開地輸出第一掃描單元上全部象素的GRBG象素數(shù)據(jù)結束時，在消除噪聲之后，操作然后移到對第二掃描單元的象素數(shù)據(jù)的讀出。也就是說，通過使用箝位直流電源EE1，通過閉合箝位開關CL，將所有的箝位電容CC復位到初始電勢。
象素是通過組合光電二極管和單元放大器(漂移擴散放大器)而形成的。通過單元放大器以電壓的形式輸出光電二極管中所累積的電勢。單元放大器的晶體管的電壓VT的閾值之間有所不同，這就成為圖片質量惡化(例如產生垂直線)的偏移因素，這稱之為噪聲，這就是需要噪聲消除電路243a、243b消除噪聲的原因?？梢允褂肕OS門電容作為箝位電容。在復位箝位電容之后，釋放箝位開關CL，并且操作轉移到讀出下一掃描單元的象素數(shù)據(jù)。
在從下一掃描單元讀出象素數(shù)據(jù)的時候，在水平消隱期間，在垂直移位選擇電路230中掃過垂直移位之后，執(zhí)行兩次讀出操作，以逐個處理到所被選擇的掃描單元。此后，重復與上相同的操作，以通過四個通道并行分開地同時輸出一個掃描單元全部象素的GRBG象素數(shù)據(jù)。
然后，通過逐個地處理到所被選擇的掃描單元，通過四個通道并行分開地同時輸出GRBG象素數(shù)據(jù)，并不停地重復，直至最后一個掃描單元為止。從而，通過四個通道就同時輸出了一幀的全部象素數(shù)據(jù)。
(混合九象素讀出模式)下面參照圖9和圖10描述混合九象素讀出模式的操作。圖9所示為用于讀出第一掃描線上象素的象素數(shù)據(jù)的電路結構部分的放大視圖，圖10為用于讀出第二掃描線上象素的象素數(shù)據(jù)的電路結構部分的放大視圖。在圖10中也示出了在圖9中所示的光電轉換元件陣列的第一至第六列上的象素組。
由垂直移位選擇電路230選擇光電轉換元件陣列210的第一行。同時閉合下側的垂直傳送開關電路242a的垂直傳送開關V11、V21、V31、V41、V51、V61...，并進一步，同時閉合下側的信號電壓保持電路244a中的所有第一傳輸開關e11、e21、e31、e41、e51、e61...，以分別將第一行上的G(綠)和R(紅)象素P11、P21、P31、P41、P51、P61...中的電壓信號充電至下側的信號電壓保持電路244a的第一電容d11、d21、d31、d41、d51、d61...。然后，通過下側的噪聲消除電路243a的箝位開關CL的ON-OFF操作，將所有的箝位電容CC復位。
與此同時，由垂直移位選擇電路230選擇該光電轉換元件陣列210的第二行。同時閉合上側的垂直傳送開關電路242b中的垂直傳開關V12、V22、V32、V42、V52、V62...，并進一步，同時閉合上側的信號電壓保持電路244b中的所有第一傳輸開關r11、r21、r31、r41、r51、r61...，以分別將第二行上的B(藍)和G(綠)象素P12、P22、P32、P42、P52、P62...中的電壓信號充電至上側的信號電壓保持電路244b的第一電容u11、u21、u31、u41、u51、u61...。然后，通過上側的噪聲消除電路243b的箝位開關CL的ON-OFF操作，將所有的箝位電容CC復位。
接下來，在水平消隱期間，在由垂直移位選擇電路230進行垂直移位之后，對于第三行的選擇執(zhí)行兩次讀出操作。同時閉合下側的垂直傳送開關電路242a的垂直傳送開關V11、V21、V31、V41、V51、V61...，并進一步，同時閉合下側的信號電壓保持電路244a的所有第二傳輸開關e12、e22、e32、e42、e52、e62...，以分別將第三行上的G(綠)和R(紅)象素P13、P23、P33、P43、P53、P63...中的電壓信號充電至下側的信號電壓保持電路244a的第二電容d12、d22、d32、d42、d52、d62...。然后，通過下側的噪聲消除電路243a的箝位開關CL的ON-OFF操作，將所有的箝位電容CC復位。
與此同時，由該垂直移位選擇電路230選擇該光電轉換元件陣列210的第四行。同時閉合上側的垂直傳送開關電路242b的垂直傳送開關V12、V22、V32、V42、V52、V62...，并進一步，同時閉合上側的信號電壓保持電路244b的所有第二傳輸開關r12、r22、r32、r42、r52、r62...，以分別將第四行上的B(藍)和G(綠)象素P14、P24、P34、P44、P54、P64...中的電壓信號充電至上側的信號電壓保持電路244b的第二電容u12、u22、u32、u42、u52、u62...。然后，通過上側的噪聲消除電路243b的箝位開關CL的ON-OFF操作，將所有的箝位電容CC復位。
接下來，在水平消隱期間，在由垂直移位選擇電路230進行垂直移位之后，對于第五行的選擇執(zhí)行兩次讀出操作。同時閉合下側的垂直傳送開關電路242a的垂直傳送開關V11、V21、V31、V41、V51、V61...，并進一步，同時閉合下側的信號電壓保持電路244a中的所有第一傳輸開關e13、e23、e33、e43、e53、e63...，以分別將第五行上的G(綠)和R(紅)象素P15、P25、P35、P45、P55、P65...中的電壓信號充電至下側的信號電壓保持電路244a的第三電容d13、d23、d33、d43、d53、d63...。然后，通過下側的噪聲消除電路243a的箝位開關CL的ON-OFF操作，將所有的箝位電容CC復位。
與此同時，由該垂直移位選擇電路230選擇該光電轉換元件陣列210的第六行。同時閉合上側的垂直傳送開關電路242b的垂直傳送開關V12、V22、V32、V42、V52、V62...，并進一步，同時閉合上側的信號電壓保持電路244b的所有第三傳輸開關r13、r23、r33、r43、r53、r63...，以分別將第六行上的B(藍)和G(綠)象素P16、P26、P36、P46、P56、P66...中的電壓信號充電至上側的信號電壓保持電路244b的第三電容u13、u23、u33、u43、u53、u63...。然后，通過上側的噪聲消除電路243b的箝位開關CL的ON-OFF操作，將所有的箝位電容CC復位。
當查看第一行、第三行、第五行中從第一列至第六列的象素組，第一列中三個G(綠)象素數(shù)據(jù)分別由電容d11、d12、d13保持，第二列中三個R(紅)象素數(shù)據(jù)分別由電容d21、d22、d23保持，第三列中三個G(綠)象素數(shù)據(jù)分別由電容d31、d32、d33保持，第四列中三個R(紅)象素數(shù)據(jù)分別由電容d41、d42、d43保持，第五列中三個G(綠)象素數(shù)據(jù)分別由電容d51、d52、d53保持，第六列中三個R(紅)象素數(shù)據(jù)分別由電容d61、d62、d63保持。在其它列中也建立了相同的關系。
第一、三、五行第一、三、五列中的9個象素都是G(綠)象素，象素數(shù)據(jù)由電容d11、d12、d13、d31、d32、d33、d51、d52、d53保持。于是通過同時操作對應于電容的9個水平傳送開關f11、f12、f13、f31、f32、f33、f51、f52、f53，以對第一通道的信號輸出電容Cout充電，就可以混合9個G(綠色)象素的象素數(shù)據(jù)。然后，將9個G(綠)象素混合后的象素數(shù)據(jù)從第一輸出放大器261輸出，其對應于圖3中所示第一掃描單元中第二輸出單元b1的9個G(綠)混合象素數(shù)據(jù)D1。
同時，第一、三、五行第二、四、六列中的9個象素都是R(紅)象素，象素數(shù)據(jù)由電容d21、d22、d23、d41、d42、d43、d61、d62、d63保持。于是在按照上述方式讀出9個G(綠)象素混合數(shù)據(jù)的同時，通過同時操作對應于電容的9個水平傳送開關f21、f22、f23、f41、f42、f43、f61、f62、f63，以對第二通道的信號輸出電容Cout充電，就可以混合9個R(紅)象素的象素數(shù)據(jù)。然后，將9個R(紅)象素混合后的象素數(shù)據(jù)從第二輸出放大器262輸出，其對應于圖3中所示第一掃描單元中第二輸出單元b2的9個R(紅)混合象素數(shù)據(jù)D2。
進一步，第二、四、六行第一、三、五列中的9個象素都是B(藍)象素，象素數(shù)據(jù)由電容u11、u12、u13、u31、u32、u33、u51、u52、u53保持。于是在按照上述方式讀出G(綠)和R(紅)的9個象素混合數(shù)據(jù)的同時，通過同時操作對應于電容的9個水平傳送開關t11、t12、t13、t31、t32、t33、t51、t52、t53，以對第三通道的信號輸出電容Cout充電，就可以混合9個B(藍)象素的象素數(shù)據(jù)。然后，將9個B(藍)象素混合后的數(shù)據(jù)從第三輸出放大器263輸出，其對應于圖3中所示第一掃描單元中第二輸出單元b1的9個B(藍)混合象素數(shù)據(jù)D3。
同時，第二、四、六行第二、四、六列中的9個象素都是G(綠)象素，并且象素數(shù)據(jù)由電容u21、u22、u23、u41、u42、u43、u61、u62、u63保持。于是在按照上述方式讀出G(綠)、R(紅)和B(藍)的9個象素混合數(shù)據(jù)的同時，通過同時操作對應于電容的9個水平傳送開關t21、t22、t23、t41、t42、t43、t61、t62、t63，以對第四通道的信號輸出電容Cout充電，就可以混合9個G(綠)象素的象素數(shù)據(jù)。然后，將9個G(綠)象素混合后的數(shù)據(jù)從第四輸出放大器264輸出，其對應于圖3中所示第一掃描單元中第二輸出單元b1的9個G(綠)混合象素數(shù)據(jù)D4。
從而，通過四個通道，同時由圖3中第一掃描單元中的第二輸出單元b1并行分開地輸出GRBG的四象素數(shù)據(jù)，其中分別混合了9個象素。
接下來，通過將作為輸出對象的第二輸出單元從b1移位到b2并重復上述相同的操作，通過四個通道，同時由圖3中第一掃描單元中的第二輸出單元b2并行分開地輸出GRBG的四象素數(shù)據(jù)，其中分別混合了9個象素。
在通過四個通道同時并行分開地輸出GRBG混合數(shù)據(jù)結束之后，所選擇的掃描單元通過垂直移位選擇電路230移位到下一個，并重復上述相同的操作。從而，通過四個通道，由圖3中所示6行6列組成象素組的第二輸出單元b11、b12同時并行分開地輸出GRBG混合象素數(shù)據(jù)。
如上所述，實現(xiàn)了通過四通道同時并行分開地輸出GRBG混合象素數(shù)據(jù)的虛擬四板讀出系統(tǒng)，其中通過由6行6列象素組組成的第二輸出單元，從各個顏色和通道的輸出部分輸出每一顏色的混合象素數(shù)據(jù)。進一步，它具有大量的象素，從而光學單元的尺寸變大。作為乘數(shù)效應的結果，就可能用高象素記錄平滑移動的高精細的活動圖像，從而相比于現(xiàn)有技術就顯著提高了活動圖像的質量。
為了達到這種效果，通過簡單地對從光電轉換元件陣列讀出象素數(shù)據(jù)的控制單元中象素數(shù)據(jù)的輸出形式應用小裝置就可以實現(xiàn)。于是，如上所述，盡管顯著地提高了活動圖像的質量，但是避免了復雜的結構。因此，在制造成本上就會有利。
在上述實施例中，設置n＝3，然而，也可以通過設置n＝4、n＝5、n＝6等獲得實施例。當設置n＝3，(2n)2＝62＝36＝4×9，從而GRBG象素由9個象素分別與6行6列的第二輸出單元中的象素組混合。
當設置n＝4，(2n)2＝82＝64＝4×16，從而GRBG象素由16個象素分別與8行8列的第二輸出單元中的象素組混合。在這種情況下，水平方向上5,120象素×垂直方向上3,840象素，大概為19,700,000象素。于是，使用象素為8行8列的單元，就成為虛擬四板讀出系統(tǒng)中的VGA。
此外，當設置n＝5，(2n)2＝102＝100＝4×25，從而GRBG象素由25個象素分別與10行10列的第二輸出單元中的象素組混合。在這種情況下，水平方向上6,400象素×垂直方向上4,800象素，大概為30,700,000象素。于是，使用象素為10行10列的單元，就成為虛擬四板讀出系統(tǒng)中的VGA。
而且，當設置n＝6，(2n)2＝122＝144＝4×36，從而GRBG象素由36個象素分別與12行12列的第二輸出單元中的象素組混合。它也以相同的方式成為上述虛擬四板讀出系統(tǒng)。
雖然已經詳細地描述和說明了本發(fā)明，但是應該明確理解的是，這只是意欲說明和示例的形式，而不是進行限制，本發(fā)明的精神和范圍只由下面的權利要求書進行限制。
權利要求
1.一種彩色固態(tài)圖像拾取裝置，包括光電轉換元件陣列，和用于控制讀出由所述光電轉換元件陣列產生的象素數(shù)據(jù)的控制單元，其中所述光電轉換元件陣列包括以矩陣排列的多個光電轉換元件(象素)，并且產生具有2行2列一個單元象素組的四種顏色的象素數(shù)據(jù)；和所述控制單元包括四個輸出部分的通道，從所述光電轉換元件陣列讀出象素數(shù)據(jù)，并且通過切換全象素讀出模式和混合象素讀出模式輸出讀出的象素數(shù)據(jù)，其中所述全象素讀出模式是用于拾取靜止圖像的模式，并通過由第一輸出單元掃描輸出形式輸出全部象素的象素數(shù)據(jù)，所述輸出形式通過四個輸出部分的通道同時從第一輸出部分輸出第一顏色的象素數(shù)據(jù)，從第二輸出部分輸出第二顏色的象素數(shù)據(jù)，從第三輸出部分輸出第三顏色的象素數(shù)據(jù)，從第四輸出部分輸出第四顏色的象素數(shù)據(jù)，其中所述光電轉換元件陣列中的2行2列的象素組是所述第一輸出單元；和所述混合象素讀出模式是用于記錄活動圖像的模式，并通過由第二輸出單元掃描輸出形式在減少象素數(shù)目之后輸出象素數(shù)據(jù)，所述輸出形式在按照每一顏色混合第二輸出單元的相同顏色的n×n個象素數(shù)據(jù)之后，通過四個輸出部分的通道同時從第一輸出部分輸出第一顏色的混合象素數(shù)據(jù)，從第二輸出部分輸出第二顏色的混合象素數(shù)據(jù)，從第三輸出部分輸出第三顏色的混合象素數(shù)據(jù)，從第四輸出部分輸出第四顏色的混合象素數(shù)據(jù)，其中所述光電轉換元件陣列中的2n行2n列的象素組是所述第二輸出單元，n為任意自然數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的彩色固態(tài)圖像拾取裝置，其中在所述光電轉換元件陣列中的所述四個象素數(shù)據(jù)中，兩個象素數(shù)據(jù)是相同的顏色。
3.根據(jù)權利要求1所述的彩色固態(tài)圖像拾取裝置，其中所述光電轉換元件陣列中的所述四個象素數(shù)據(jù)是設置成Bayer格式的象素數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的彩色固態(tài)圖像拾取裝置，其中所述光電轉換元件陣列中的所述四個象素數(shù)據(jù)分別是互補色的青、絳紅、黃和綠的象素數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求1所述的彩色固態(tài)圖像拾取裝置，其中所述光電轉換元件陣列包括光電二極管；單元放大器；和濾色器。
6.根據(jù)權利要求1所述的彩色固態(tài)圖像拾取裝置，其中所述控制單元在所述混合象素讀出模式中，由輸出單元執(zhí)行掃描，所述輸出單元是所述光電轉換元件陣列中6行6列象素組；和在所述混合象素讀出模式中，由混合九象素單元操作。
7.根據(jù)權利要求1所述的彩色固態(tài)圖像拾取裝置，其中所述控制單元包括兩行垂直傳送開關電路，用于從所述光電轉換元件陣列讀出象素數(shù)據(jù)；兩行信號電壓保持電路，用于臨時保持該讀出數(shù)據(jù)；兩行水平傳送開關電路，用于通過將該數(shù)據(jù)分別劃分成兩個通道從所述信號電壓保持電路輸出象素數(shù)據(jù)或混合象素數(shù)據(jù)；水平移位選擇電路，用于通過控制所述水平傳送開關電路切換所述全象素讀出模式的輸出和所述垂直/水平混合象素讀出模式的輸出；和具有四通道的輸出放大器，用于從所述水平移位選擇電路彼此并行分開地輸出全部的四象素數(shù)據(jù)或混合象素數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種彩色固態(tài)圖像拾取裝置，包括光電轉換元件陣列和用于控制讀出象素數(shù)據(jù)的控制單元。該控制單元具有全象素讀出模式和垂直/水平混合象素讀出模式，由此從四個輸出部分的通道同時輸出數(shù)據(jù)。在全象素讀出模式中，使用四個輸出部分的通道同時并行分開地輸出GRBG象素數(shù)據(jù)，其中該光電轉換元件陣列中2行2列象素組是第一輸出單元。同時在垂直/水平混合象素讀出模式中，使用四個輸出部分的通道同時并行分開地輸出GRBG混合象素數(shù)據(jù)，其中該光電轉換元件陣列中2n行2n列象素組是第二輸出單元。
文檔編號H04N3/15GK1604655SQ20041008063
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月29日 優(yōu)先權日2003年9月30日
發(fā)明者秦野敏信 申請人:松下電器產業(yè)株式會社