專利名稱：固態(tài)圖像拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)圖像拾取裝置，更具體地，涉及一種能夠切換拾取靜止圖像的模式和記錄活動(dòng)圖像的模式的固態(tài)圖像拾取裝置。
背景技術(shù)：
固態(tài)圖像拾取裝置包括光電轉(zhuǎn)換元件陣列，和，象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元，用于控制從光電轉(zhuǎn)換元件陣列讀取象素?cái)?shù)據(jù)。光電轉(zhuǎn)換元件陣列由排列成矩陣的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件(象素)組成。通過(guò)對(duì)由于進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的入射光而形成在多個(gè)光電元件上的光學(xué)圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，光電轉(zhuǎn)換元件陣列產(chǎn)生象素?cái)?shù)據(jù)。至于光電轉(zhuǎn)換元件陣列，近些年由于半導(dǎo)體技術(shù)劃時(shí)代的發(fā)展，象素的數(shù)目顯著地增加了。在使用這種光電轉(zhuǎn)換元件陣列的固態(tài)圖像拾取裝置中，利用象素來(lái)拾取靜止圖像和記錄活動(dòng)圖像。對(duì)于拾取靜止圖像，是通過(guò)利用光電轉(zhuǎn)換元件陣列上的全部象素的象素?cái)?shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行的。這被稱之為全象素讀取模式，其中從光電轉(zhuǎn)換元件陣列讀取的象素?cái)?shù)據(jù)按照每一象素的數(shù)據(jù)單元的順序輸出，從而可以高精度地拾取靜止圖像。
同時(shí)，由于數(shù)字信號(hào)處理單元運(yùn)算速度的限制，并且由于功耗的原因，對(duì)于記錄活動(dòng)圖像而言，難以通過(guò)類似于在拾取靜止圖像時(shí)所使用的全象素讀取模式進(jìn)行記錄。于是，對(duì)于記錄活動(dòng)圖像，通常進(jìn)行象素?cái)?shù)據(jù)處理，減少象素以增加每單位時(shí)間中幀的數(shù)目。如上所述的通過(guò)減少象素來(lái)記錄活動(dòng)圖像通常稱之為垂直/水平混合象素讀取模式。
以下將詳細(xì)描述垂直/水平混合象素讀取模式。對(duì)于從光電轉(zhuǎn)換元件陣列讀取的象素?cái)?shù)據(jù)，將多個(gè)象素?cái)?shù)據(jù)在相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換元件(象素)排列的垂直和水平方向上混合，并且混合后的象素?cái)?shù)據(jù)作為象素?cái)?shù)據(jù)的一個(gè)單元輸出。因此，增加了每單位時(shí)間中幀的數(shù)目，從而通過(guò)固態(tài)圖像拾取裝置能夠獲得平滑和快速的活動(dòng)圖像記錄，其中固態(tài)圖像拾取裝置上安裝有高象素(即，象素?cái)?shù)目多)的光電轉(zhuǎn)換元件陣列。
由于使用信號(hào)線可以隨意地讀取任何線上的象素?cái)?shù)據(jù)，而不需要具有不同于CCD圖像傳感器的MOS圖像傳感器，以通過(guò)傳送勢(shì)阱來(lái)傳送電勢(shì)，特別是通過(guò)MOS圖像傳感器，可以很好的進(jìn)行如上所述的減少象素，和，在全象素讀取模式與垂直/水平混合象素讀取模式之間切換。
MOS圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于其可以工作于低電壓，承受少量的電流泄漏，相比于同樣大小的CCD具有更大數(shù)值孔徑，具有高的靈敏度，相比于CCD可以更容易地讀取數(shù)據(jù)，等。特別是，其最大的優(yōu)勢(shì)在于在混合象素方面可以隨意地選擇和讀取象素。
在包括諸如液晶顯示單元成像顯示器的固態(tài)圖像拾取裝置中，光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)聚焦。通常，在提供電源的初始狀態(tài)中，被拍攝對(duì)象以活動(dòng)圖像模式顯示在成像顯示器中，這稱為顯示模式。顯示模式可以用于活動(dòng)圖像，并且對(duì)其應(yīng)用減少象素的垂直/水平混合象素讀取模式。在顯示模式中，當(dāng)按下快門按鈕拾取靜止圖像時(shí)，在按鈕的半按狀態(tài)中激活光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)聚焦，進(jìn)一步按下快門按鈕(全按狀態(tài))，以在焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的時(shí)候釋放快門，并且模式被切換到用于拾取靜止圖像的全象素讀取模式。
參照?qǐng)D11描述自動(dòng)聚焦的相關(guān)技術(shù)的示例。
步驟S21是剛剛提供電源之后，處于拾取靜止圖像的等待狀態(tài)，并且其設(shè)置為顯示模式。在步驟S22，設(shè)置為垂直/水平混合象素讀取模式。在步驟S23，判定其是用于記錄活動(dòng)圖像還是拾取靜止圖像。當(dāng)拍攝圖片的人選擇記錄活動(dòng)圖像的模式，其轉(zhuǎn)到步驟S24。當(dāng)拍攝圖片的人選擇拾取靜止圖像的模式，其轉(zhuǎn)到步驟S26。當(dāng)轉(zhuǎn)到步驟S24，激活自動(dòng)聚焦以驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，并在步驟S25，通過(guò)按下記錄按鈕以垂直/水平混合象素讀取模式記錄活動(dòng)圖像。在步驟S24，通過(guò)在水平和垂直方向上進(jìn)行二維混合的象素?cái)?shù)據(jù)執(zhí)行自動(dòng)聚焦。當(dāng)執(zhí)行到步驟S26，通過(guò)粗略自動(dòng)聚焦驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)的透鏡。在步驟S27，判定快門按鈕的半按狀態(tài)。在步驟S28，以與步驟S24相同的方式，通過(guò)在水平和垂直方向上進(jìn)行二維混合的象素?cái)?shù)據(jù)，激活自動(dòng)聚焦以驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)的透鏡。當(dāng)在步驟S29中判定其焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，在步驟S30，設(shè)置全象素讀取模式，并允許全部地按下快門按鈕，通過(guò)全象素讀取模式進(jìn)行靜止圖像的拾取。
在所述技術(shù)中，當(dāng)仍處于垂直/水平混合象素讀取模式中的時(shí)候執(zhí)行步驟S28中的自動(dòng)聚焦。在所述技術(shù)中，對(duì)于拾取靜止圖像而言，顯示模式在自動(dòng)聚焦控制的時(shí)候也使用類似于記錄活動(dòng)圖像所使用的垂直/水平混合象素讀取模式。也就是，通過(guò)那些以混合象素來(lái)減少象素的象素?cái)?shù)據(jù)控制自動(dòng)聚焦。換言之，自動(dòng)聚焦的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處于消隱狀態(tài)。
然而，通常在自動(dòng)聚焦中，通過(guò)帶通濾波器獲取象素?cái)?shù)據(jù)的信號(hào)增益頻率特性中的高頻帶成分，并且在峰值時(shí)判定其焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。
圖12A所示為水平方向上的頻率特征，其中實(shí)線是在象素沒(méi)有混合的情況下的頻率特性，虛線是在象素混合后的情況下的頻率特性。
圖12B所示為自動(dòng)聚焦所使用的水平高通濾波器的高頻帶特性。當(dāng)象素混合的時(shí)候，水平方向上的高頻帶信息就丟失了。
結(jié)果，在拾取靜止圖像時(shí)的自動(dòng)聚焦控制、應(yīng)用垂直/水平混合象素讀取模式的所述技術(shù)中，不可能按照象素程度獲得非常精確的自動(dòng)聚焦。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種固態(tài)圖像拾取裝置，其能夠獲得兩種模式通過(guò)高象素用于記錄具有平滑移動(dòng)的高精細(xì)活動(dòng)圖像的模式，和通過(guò)高精度自動(dòng)聚焦用于拾取高精細(xì)靜止圖像的模式。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的固態(tài)圖像拾取裝置包括光電轉(zhuǎn)換元件陣列，和控制單元，用于控制從光電轉(zhuǎn)換元件陣列讀取象素?cái)?shù)據(jù)，其中光電轉(zhuǎn)換元件陣列包括排列成矩陣的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件(象素)，并且當(dāng)入射光線進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，每一象素通過(guò)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生象素?cái)?shù)據(jù)；和控制單元，在從光電轉(zhuǎn)換元件陣列讀取象素?cái)?shù)據(jù)的時(shí)候，控制執(zhí)行用于拾取靜止圖像的全象素讀取模式，其按照單個(gè)象素的數(shù)據(jù)單元順序輸出全部象素的讀取象素?cái)?shù)據(jù)；用于記錄活動(dòng)圖像的垂直/水平混合象素讀取模式，其在光電轉(zhuǎn)換元件陣列的水平和垂直方向上混合多個(gè)象素之后，輸出象素?cái)?shù)據(jù)；和用于自動(dòng)聚焦的單向混合象素讀取模式，其在控制自動(dòng)聚焦的時(shí)候，通過(guò)取消對(duì)從光電轉(zhuǎn)換元件陣列讀取的多個(gè)象素的象素?cái)?shù)據(jù)在光電轉(zhuǎn)換元件陣列的水平方向或垂直方向上的混合，輸出只在一個(gè)方向上混合的象素?cái)?shù)據(jù)。
象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元沒(méi)有必要具體限制單向混合象素讀取模式中取消的方向，其可取消象素在水平或垂直方向的混合。也就是(1)通過(guò)取消在光電轉(zhuǎn)換元件陣列水平方向上的混合，可以輸出只在垂直方向上混合的象素?cái)?shù)據(jù)用于自動(dòng)聚焦。
(2)通過(guò)取消在光電轉(zhuǎn)換元件陣列垂直方向上的混合，可以輸出只在水平方向上混合的象素?cái)?shù)據(jù)用于自動(dòng)聚焦。
(3)其可以具有第一和第二混合取消模式，從而可以切換模式。在(1)中所述為第一混合取消模式，其通過(guò)取消在光電轉(zhuǎn)換元件陣列水平方向上的混合，輸出只在垂直方向上混合的象素?cái)?shù)據(jù)用于自動(dòng)聚焦；在(2)中所述為第二混合取消模式，其通過(guò)取消在光電轉(zhuǎn)換元件陣列垂直方向上的混合，輸出只在水平方向上混合的象素?cái)?shù)據(jù)用于自動(dòng)聚焦。
進(jìn)一步地，在上述結(jié)構(gòu)中，該光電轉(zhuǎn)換元件陣列可以是單色類型或彩色類型。在后一種情況下，在前面設(shè)置有多個(gè)濾色鏡。可以使用任何類型的濾色鏡。可以使用Bayer格式的RGB(R為紅色，G為綠色，B為藍(lán)色)，或全彩色類型的青、洋紅、黃色(或綠色)。
通過(guò)本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)取得如下效果。
自動(dòng)聚焦之后的操作可以認(rèn)為與相關(guān)技術(shù)的操作相同。也就是，在記錄活動(dòng)圖像的時(shí)候，通過(guò)象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元設(shè)置垂直/水平混合象素讀取模式，并且在待輸出陣列的水平和垂直方向上混合從光電轉(zhuǎn)換元件陣列讀取的多個(gè)象素的象素?cái)?shù)據(jù)。
也就是，象素?cái)?shù)據(jù)處理是通過(guò)減少象素以增加每單位時(shí)間的幀數(shù)而進(jìn)行。因此，可以通過(guò)高象素獲得具有平滑移動(dòng)的高精細(xì)活動(dòng)圖像。
而且在拾取靜止圖像時(shí)，通過(guò)象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元設(shè)置全象素讀取模式，并且按照單個(gè)象素的數(shù)據(jù)單元順序輸出從該光電轉(zhuǎn)換元件陣列讀取的全部象素的象素?cái)?shù)據(jù)。因此，可以通過(guò)高象素獲得具有的高精細(xì)靜止圖像。
本發(fā)明在拾取靜止圖像的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦之前的操作完全不同。具體而言，通過(guò)象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元設(shè)置一個(gè)新模式，這就是單向混合象素讀取模式。
以下通過(guò)示例的方式描述本發(fā)明，并不限于所述的附圖，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的基本結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2為圖1中所示固態(tài)圖像拾取裝置的操作的流程圖；圖3為圖1中所示固態(tài)圖像拾取裝置的全象素讀取模式操作的模型圖解；圖4為圖1中所示固態(tài)圖像拾取裝置的垂直/水平混合象素讀取模式操作的模型圖解；圖5為圖1中所示固態(tài)圖像拾取裝置的垂直混合象素讀取模式操作的模型圖解；圖6為圖1中所示固態(tài)圖像拾取裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)方框圖；圖7為圖1中所示固態(tài)圖像拾取裝置的噪聲消除/象素選擇電路的具體結(jié)構(gòu)的電路圖；圖8為圖1中所示固態(tài)圖像拾取裝置的部分光電轉(zhuǎn)換元件陣列的放大電路圖；圖9為圖1中所示固態(tài)圖像拾取裝置的電路結(jié)構(gòu)部分的放大電路圖，其用于讀取象素?cái)?shù)據(jù)；圖10為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的電路結(jié)構(gòu)部分的放大電路圖，其用于讀取象素?cái)?shù)據(jù)；圖11為相關(guān)技術(shù)的固態(tài)圖像拾取裝置的操作的流程圖；和圖12為象素?cái)?shù)據(jù)和帶通濾波器的頻率特性圖。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)參照附圖，描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。圖1所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的基本結(jié)構(gòu)方框圖。
在圖1中，附圖標(biāo)記E1為光學(xué)系統(tǒng)，其接收被拍攝對(duì)象的光學(xué)圖像。該光學(xué)系統(tǒng)E1包括由多個(gè)透鏡組成的組合透鏡。
E2為光電轉(zhuǎn)換元件陣列。光電轉(zhuǎn)換元件陣列E2包括在矩陣的水平和垂直方向上排列的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件(象素)。進(jìn)一步，通過(guò)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換將進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)E1的入射光線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，每一象素分別產(chǎn)生象素?cái)?shù)據(jù)。因而，通過(guò)來(lái)自光學(xué)系統(tǒng)E1的入射光線，在光電轉(zhuǎn)換元件的整個(gè)部分上形成有被拍攝對(duì)象的光學(xué)圖像。
E3為象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元，其從光電轉(zhuǎn)換元件陣列E2讀取象素?cái)?shù)據(jù)，并通過(guò)切換模式輸出讀取的象素?cái)?shù)據(jù)。象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元E3控制模式(1)、(2)以及(3)的執(zhí)行。
(1)用于拾取靜止圖像的全象素讀取模式這是按照每一象素的數(shù)據(jù)單元順序、輸出全部象素的讀取象素?cái)?shù)據(jù)的模式。
(2)用于記錄活動(dòng)圖像的垂直/水平混合象素讀取模式
這是在陣列的垂直和水平方向上混合多個(gè)讀取數(shù)據(jù)之后，輸出混合象素?cái)?shù)據(jù)的模式。
(3)垂直混合讀取模式這種模式是在顯示模式中控制自動(dòng)聚焦的時(shí)候，通過(guò)取消在該陣列的水平方向上混合多個(gè)讀取數(shù)據(jù)，輸出自動(dòng)聚焦的垂直混合象素?cái)?shù)據(jù)。
在圖1中，E4為圖像處理單元，用于對(duì)接收的來(lái)自象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元E3輸出的象素?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)行所期望的數(shù)據(jù)處理。E5為圖像處理單元E4的自動(dòng)聚焦控制單元，并且E6為圖像顯示器，諸如液晶顯示器。
參照?qǐng)D2描述上述固態(tài)圖像拾取裝置的操作。
步驟S1是剛剛提供電源之后，處于拾取靜止圖像的等待狀態(tài)。在步驟S1，設(shè)置顯示模式，并且在步驟S2，設(shè)置垂直/水平混合象素讀取模式。通過(guò)在光電轉(zhuǎn)換元件陣列E2上進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)換，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)E1在光電轉(zhuǎn)換元件陣列E2上形成的被拍攝對(duì)象的光學(xué)圖像被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
這一點(diǎn)上的具體操作如下。
象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元E3從光電轉(zhuǎn)換元件陣列E2讀取象素?cái)?shù)據(jù)。
當(dāng)提供電源時(shí)，設(shè)置顯示模式，象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元E3設(shè)置成垂直/水平混合象素讀取模式，并將在垂直和水平方向上混合的象素的象素?cái)?shù)據(jù)輸出到圖像處理單元E4。
圖像處理單元E4對(duì)輸入的象素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行CDS(相關(guān)二重采樣)處理，以刪除復(fù)位噪聲和低頻噪聲。進(jìn)一步進(jìn)行AGC(自動(dòng)增益控制)，以進(jìn)一步將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
而且，圖像處理單元E4將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出到成像顯示器E6。從而在該成像顯示器E6中實(shí)時(shí)地顯示被拍攝對(duì)象的圖像。
在步驟S3，判定是用于記錄活動(dòng)圖像或是用于拾取靜止圖像。當(dāng)拍攝圖片的人選擇記錄活動(dòng)圖像模式，其轉(zhuǎn)到步驟S4，并且當(dāng)拍攝圖片的人選擇拾取靜止圖像模式，其轉(zhuǎn)到步驟S6。
在步驟S4，激活自動(dòng)聚焦以驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)的透鏡。
在步驟S5，通過(guò)按下記錄按鈕，以垂直/水平混合象素讀取模式記錄活動(dòng)圖像。在步驟S4，通過(guò)在水平和垂直方向上進(jìn)行二維混合的象素執(zhí)行自動(dòng)聚焦。
在步驟S6，通過(guò)粗略自動(dòng)聚焦驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)的透鏡。在步驟S7，判斷快門按鈕是否處于半按狀態(tài)。在確認(rèn)為半按狀態(tài)之后，其執(zhí)行步驟S8。在步驟S8，設(shè)置垂直混合象素讀取模式。
設(shè)置垂直混合象素讀取模式的結(jié)果是，象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元E3在垂直方向上混合多列象素?cái)?shù)據(jù)，并將只在垂直方向上混合的象素?cái)?shù)據(jù)輸出到圖像處理單元E4作為自動(dòng)聚焦的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，該象素?cái)?shù)據(jù)對(duì)于在水平方向上象素沒(méi)有減少的全部象素為連續(xù)象素?cái)?shù)據(jù)。
然后在步驟S9，通過(guò)用于驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)E1的垂直混合象素讀取數(shù)據(jù)激活高精度的自動(dòng)聚焦。在步驟S10，當(dāng)判定為焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，轉(zhuǎn)到步驟S11，以設(shè)置到全象素讀取模式。然后全部地按下快門按鈕，以通過(guò)全象素讀取模式拾取靜止圖像。
參照?qǐng)D3至圖5，以下描述全象素讀取模式、垂直/水平混合象素讀取模式以及垂直混合象素讀取模式。
在附圖中，左側(cè)所示為部分光電轉(zhuǎn)換元件陣列E2，右側(cè)所示為通過(guò)象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元E3讀取的象素?cái)?shù)據(jù)。在光電轉(zhuǎn)換元件陣列E2中，按照Bayer格式設(shè)置第一G(綠色)、R(紅色)、B(藍(lán)色)和第二G(綠色)。
圖3為全象素讀取模式的模型圖解，其中輸出光電轉(zhuǎn)換元件陣列E2中的全部象素的所有象素?cái)?shù)據(jù)。這是在拾取靜止圖像時(shí)所使用的模式，按照順序Y1、Y2、Y3...進(jìn)行掃描。使用全部象素的象素?cái)?shù)據(jù)，從而可以通過(guò)高象素拾取到具有高精細(xì)靜止圖像。
圖4為垂直/水平混合象素讀取模式的模型圖解。這種模式是在記錄活動(dòng)圖像的時(shí)候所使用的模式。
所示的狀態(tài)為，在具有6行6列為一個(gè)單元的36象素陣列中，輸出2個(gè)G(綠色)象素?cái)?shù)據(jù)、1個(gè)R(紅色)象素?cái)?shù)據(jù)和1個(gè)B(藍(lán)色)象素?cái)?shù)據(jù)。
在待輸出的這些象素?cái)?shù)據(jù)中用圓圈標(biāo)記的第一G(綠色)混合象素?cái)?shù)據(jù)是光電轉(zhuǎn)換元件陣列上用圓圈標(biāo)記的9個(gè)G象素的象素?cái)?shù)據(jù)混合后的數(shù)據(jù)。
象素?cái)?shù)據(jù)中混合數(shù)據(jù)的R(紅色)象素位于用圓圈標(biāo)記的象素?cái)?shù)據(jù)右側(cè)，其是該光電轉(zhuǎn)換元件陣列上用圓圈標(biāo)記的9個(gè)象素?cái)?shù)據(jù)右側(cè)的9個(gè)R(紅色)象素的混合后的數(shù)據(jù)。象素?cái)?shù)據(jù)中混合數(shù)據(jù)的B(藍(lán)色)象素位于用圓圈標(biāo)記的象素?cái)?shù)據(jù)上側(cè)，其是該光電轉(zhuǎn)換元件陣列上分別位于用圓圈標(biāo)記的9個(gè)象素?cái)?shù)據(jù)上側(cè)的9個(gè)B(藍(lán)色)象素混合后的數(shù)據(jù)。
與用圓圈標(biāo)記的象素?cái)?shù)據(jù)呈對(duì)角的混合象素?cái)?shù)據(jù)中的G(綠色)象素?cái)?shù)據(jù)，是光電轉(zhuǎn)換元件陣列上分別與9個(gè)象素?cái)?shù)據(jù)呈對(duì)角的9個(gè)G(綠色)象素混合后的數(shù)據(jù)。
在整個(gè)6行6列為一個(gè)單元的36象素陣列中重復(fù)這些格式。
在36象素的光電轉(zhuǎn)換元件陣列E2中，有18個(gè)G象素，9個(gè)R象素和9個(gè)B象素。作為象素?cái)?shù)據(jù)，它們?cè)跀?shù)目上分別被轉(zhuǎn)換為2、1和1。也就是，它們?cè)谒椒较蛏蠝p少為1/3，在垂直方向上減少為1/3，從而整體減少為1/9。每個(gè)混合象素?cái)?shù)據(jù)分別從單個(gè)通道輸出，總共四個(gè)通道，因此每通道減少為1/36。
而且，減少后輸出的混合象素?cái)?shù)據(jù)與原始的Bayer格式類似，從而保持Bayer格式。具體的，第一行(k1)混合象素?cái)?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?cái)?shù)據(jù)為G、R、G、R...，并且第四行(k4)為B、G、B、G...。
通過(guò)在水平和垂直方向上二維地減少1/9，并且也通過(guò)保持原始Bayer格式將這些象素?cái)?shù)據(jù)輸出，從而能夠記錄具有高象素平滑移動(dòng)的高精細(xì)活動(dòng)圖像。
圖5為在顯示模式中控制自動(dòng)聚焦時(shí)垂直混合象素讀取模式的模型圖解。待輸出的象素?cái)?shù)據(jù)在垂直方向上減少，但是在水平方向上不減少。這樣，待輸出的象素?cái)?shù)據(jù)所處于的狀態(tài)是全部象素在水平方向上連續(xù)。
這時(shí)，在6行2列為一個(gè)單元的12象素陣列，分別輸出2個(gè)G象素?cái)?shù)據(jù)和1個(gè)R和B象素?cái)?shù)據(jù)。
只在一個(gè)方向上混合的、用圓圈標(biāo)記的第一G(綠色)象素?cái)?shù)據(jù)，是光電轉(zhuǎn)換元件陣列上用圓圈標(biāo)記的3個(gè)G(綠色)象素混合后的象素?cái)?shù)據(jù)。
只在一個(gè)方向上混合的、標(biāo)記的R(紅色)象素?cái)?shù)據(jù)，是位于光電轉(zhuǎn)換元件陣列上用圓圈標(biāo)記的象素?cái)?shù)據(jù)右側(cè)的3個(gè)R象素混合后的象素?cái)?shù)據(jù)。
只在一個(gè)方向上混合的、標(biāo)記的B(藍(lán)色)象素?cái)?shù)據(jù)，是位于光電轉(zhuǎn)換元件陣列上用圓圈標(biāo)記的象素?cái)?shù)據(jù)上側(cè)的3個(gè)B象素混合后的象素?cái)?shù)據(jù)。
只在一個(gè)方向上混合的、標(biāo)記的第二G(綠色)象素?cái)?shù)據(jù)，是與光電轉(zhuǎn)換元件陣列上用圓圈標(biāo)記的象素?cái)?shù)據(jù)對(duì)角的3個(gè)G象素混合后的象素?cái)?shù)據(jù)。
在6行2列為一個(gè)單元的12象素陣列重復(fù)這些格式。按照Y1、Y2、Y3...的順序進(jìn)行掃描。這時(shí)也保持了Bayer格式。
在垂直混合信息數(shù)據(jù)讀取模式中，在垂直方向上減少象素?cái)?shù)據(jù)。然而在水平方向上沒(méi)有減少，從而可以在水平方向上連續(xù)地輸出全部象素的象素?cái)?shù)據(jù)。
也就是，在水平方向上，可以產(chǎn)生自動(dòng)聚焦的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而沒(méi)有信息丟失，并且使用該數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)聚焦的控制。
通過(guò)使用具有如圖12B中所示特性的高通濾波器來(lái)控制自動(dòng)聚焦，在沒(méi)有混合象素的情況下，水平方向上的頻率特性如圖12A中的實(shí)線所示，保留了水平方向上的高頻帶信息。
如上所述，在根據(jù)象素程度獲得了非常精確的自動(dòng)聚焦之后，按照?qǐng)D3中所示拾取具有高象素的高精細(xì)靜止圖像。于是，由此得到的靜止圖像數(shù)據(jù)成為高精確的數(shù)據(jù)，其相比于在自動(dòng)聚焦的控制時(shí)使用垂直/水平混合象素讀取模式的相關(guān)技術(shù)具有非常高的質(zhì)量。
圖6所示為上述圖1結(jié)構(gòu)的更加具體的說(shuō)明。
在圖6中，附圖標(biāo)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(hào)處理單元，500為定時(shí)發(fā)生器，600為操作單元，以及700為圖像顯示單元。
透鏡單元100對(duì)應(yīng)于光學(xué)系統(tǒng)E1。MOS圖像傳感器200包括光電轉(zhuǎn)換元件陣列210和象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元220。光電轉(zhuǎn)換元件陣列210對(duì)應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件陣列E2，象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元220對(duì)應(yīng)于象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元E3。
象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元220包括垂直移位選擇電路230、噪聲消除/象素選擇電路240、水平移位選擇電路250、和輸出放大器260。
輸出放大器260可以具有一個(gè)通道或兩個(gè)通道。CDS-AGC-A/D處理單元300和數(shù)字信號(hào)處理單元400對(duì)應(yīng)于圖像處理單元E4。數(shù)字信號(hào)處理單元400包括CPU410和自動(dòng)聚焦AF塊420。
圖7所示為噪聲消除/象素選擇電路的更具體結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖7中，附圖標(biāo)記242為垂直傳送開關(guān)電路，244為信號(hào)電壓保持電路，246為水平傳送開關(guān)電路，以及248為信號(hào)輸出線。
圖8所示為光電轉(zhuǎn)換元件陣列210的部分放大視圖。單個(gè)象素20包括光電二極管10、單元放大器12和濾色鏡14。光電二極管的陽(yáng)極接地，陰極輸入到單元放大器12，并且單元放大器12的輸出連接到縱方向的象素?cái)?shù)據(jù)讀取線16。單元放大器12的控制終端連接到來(lái)自于垂直移位選擇電路230的掃描線18。
濾色鏡14設(shè)置在光電二極管10的前面。濾色鏡14的結(jié)構(gòu)為4象素對(duì)(G、R、B、G)的Bayer格式。作為具有2行2列的4象素單元，第一G(綠色)和R(紅色)，以及B(藍(lán)色)和第二G(綠色)在水平方向上成行，而第一G(綠色)和B(藍(lán)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(shè)置成交叉矩陣形式。全象素讀取模式通過(guò)參照?qǐng)D9描述全象素讀取模式的操作。圖9為用于讀取象素?cái)?shù)據(jù)的電路結(jié)構(gòu)部分的放大視圖。圖9所示的情況是使用具有一個(gè)通道的輸出放大器260。
在圖9中，也示出了噪聲消除電路243(在圖7中未示出)。
在水平消隱周期內(nèi)選擇行之后，通過(guò)單元放大器的參考電勢(shì)對(duì)使用箝位開關(guān)的一行象素進(jìn)行復(fù)位和噪聲消除。然后讀取并保持該電壓。
在通過(guò)單象素單元讀取象素的初始階段，復(fù)位開關(guān)RS閉合一次，以將信號(hào)輸出電容Cout復(fù)位到復(fù)位電源EE2的電壓VDD。復(fù)位之后，打開復(fù)位開關(guān)RS。
箝位開關(guān)CL閉合一次，所有的箝位電容CC復(fù)位。復(fù)位之后，打開箝位開關(guān)CL。
通過(guò)垂直移位選擇電路230選擇光電轉(zhuǎn)換元件陣列210的第一行。這時(shí)，噪聲消除電路243的箝位開關(guān)CL閉合一次，所有的箝位電容CC復(fù)位。
復(fù)位之后，打開箝位開關(guān)CL，并然后同時(shí)閉合所有的垂直傳送開關(guān)V1、V2、V3...。這時(shí)，所有的傳輸開關(guān)a11、a12、a13...同時(shí)閉合，以將象素P11、P21、P31的電壓信號(hào)充至每一電容Q11、Q21、Q31...(每一電壓對(duì)全部的3個(gè)電容充電，然而也可以只對(duì)一個(gè)電容充電)。
接著，按照順序閉合水平傳送開關(guān)h11、h21、h31...(這時(shí)，每一象素單元通過(guò)復(fù)位開關(guān)RS進(jìn)行復(fù)位)，并且通過(guò)輸出電容Cout和輸出放大器260輸出一列全部象素的象素?cái)?shù)據(jù)。
也就是，首先，第一水平傳送開關(guān)h11(全部的3個(gè)開關(guān)H11、H12、H13)閉合一次，通過(guò)輸出電容Cout和輸出放大器260輸出保持在電容Q11中的、第1行第1列象素P11的象素?cái)?shù)據(jù)。
然后，第二水平傳送開關(guān)h21(全部的3個(gè)開關(guān)H21、H22、H23)閉合一次，輸出保持在電容Q21中的、第1行第2列象素P21的象素?cái)?shù)據(jù)。
接著，第三水平傳送開關(guān)h31(全部的3個(gè)開關(guān)H31、H32、H33)閉合一次，輸出保持在電容Q31中的、第1行第3列象素P31的象素?cái)?shù)據(jù)。
此后，按照順序閉合水平傳送開關(guān)h41、h51、h61...，輸出保持在電容Q41、Q51、Q61...中的、第4行、第5行、第6行...的象素P41、P51、P61...的象素?cái)?shù)據(jù)。
如上所述，就輸出了第一行全部象素的象素?cái)?shù)據(jù)。
在讀取第一行全部象素的象素?cái)?shù)據(jù)結(jié)束之后，在消除噪聲之后，然后轉(zhuǎn)移到對(duì)第2行中象素的讀取。
也就是，通過(guò)使用箝位直流電源EE1，通過(guò)閉合箝位開關(guān)CL，所有的箝位電容復(fù)位到初始電勢(shì)。
象素是通過(guò)光電二極管和單元放大器(漂移擴(kuò)散放大器)的組合而形成的。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(shì)。
單元放大器的晶體管的閾值電壓VT之間有差別，這成為圖片質(zhì)量惡化(例如產(chǎn)生垂直線)的偏移因素，稱之為噪聲，也是噪聲消除電路243要消除噪聲的原因。
可以使用MOS門電容作為箝位電容。在復(fù)位箝位電容之后，釋放箝位開關(guān)CL，并且操作轉(zhuǎn)移到讀取下一掃描單元的象素?cái)?shù)據(jù)。
對(duì)于讀取下一行的象素?cái)?shù)據(jù)，垂直移位選擇電路230逐一地移位所選擇的行。此后重復(fù)與上述相同的操作，按照順序讀取一行全部象素的象素?cái)?shù)據(jù)。
然后逐一地移位所選擇行之后，順序讀取每一行全部象素的象素?cái)?shù)據(jù)，重復(fù)此直至最后一行。從而就讀取了一幀的全部象素?cái)?shù)據(jù)。
混合9象素讀取模式垂直移位選擇電路230選擇光電轉(zhuǎn)換元件陣列210的第一行。這時(shí)，同時(shí)閉合所有的垂直傳送開關(guān)V1、V2、V3...，并通過(guò)箝位開關(guān)CL的ON-OFF操作將箝位電容CC復(fù)位到單元放大器的參考電勢(shì)VT。
然后對(duì)于所有同時(shí)閉合的垂直傳送開關(guān)V1、V2、V3...，輸出所有單元放大器的信號(hào)電壓。與此同時(shí)，同時(shí)閉合每一第一傳輸開關(guān)a11、a21、a31...，以將第1行中象素P11、P21、P31...的信號(hào)電壓分別充至第一電容C11、C21、C31...。
然后，通過(guò)箝位開關(guān)CL的ON-OFF操作將箝位電容CC復(fù)位。
接著，垂直移位選擇電路230跳過(guò)一行，選擇第三行。
同時(shí)閉合所有的垂直傳送開關(guān)V1、V2、V3...，這時(shí)，同時(shí)閉合每一第二傳輸開關(guān)a12、a22、a32...，以將第3行中象素P31、P31、P31...的信號(hào)電壓分別充至第二電容C12、C22、C32...。然后按照上述相同的方式，再次復(fù)位箝位電容CC。
然后，垂直移位選擇電路230跳過(guò)一行，選擇第五行。同時(shí)閉合所有的垂直傳送開關(guān)V1、V2、V3...，這時(shí)，同時(shí)閉合每一第三傳輸開關(guān)a13、a23、a33...，以將第5行中象素P15、P25、P35...的信號(hào)電壓分別充至第三電容C13、C23、C33...。然后按照上述相同的方式，再次復(fù)位箝位電容CC。
從而，當(dāng)看一看第一行、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(gè)G(綠色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)分別由電容C11、C12、C13保持，第二列中三個(gè)R(紅色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)分別由電容C21、C22、C23保持，第三列中三個(gè)G(綠色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)分別由電容C31、C32、C33保持，第四列中三個(gè)R(紅色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)分別由電容C41、C42、C43保持，第五列中三個(gè)G(綠色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)分別由電容C51、C52、C53保持，第六列中三個(gè)R(紅色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)分別由電容C61、C62、C63保持。在另一列中也建立相同的關(guān)系。
第一、三、五行和第一、三、五列中的9個(gè)象素都是G(綠色)象素，并且其象素?cái)?shù)據(jù)由電容C11、C12、C13、C31、C32、C33、C51、C52、C53保持。于是通過(guò)同時(shí)操作對(duì)應(yīng)于9個(gè)電容的9個(gè)水平傳送開關(guān)H11、H12、H13、H31、H32、H33、H51、H52、H53，通過(guò)將信號(hào)輸出電容Cout充電，就可以混合9個(gè)G(綠色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)?；旌?個(gè)象素之后，將9個(gè)G(綠色)象素混合后的象素?cái)?shù)據(jù)從輸出放大器260輸出。這對(duì)應(yīng)于圖4中的9個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)D1。
同時(shí)，第一、三、五行和第二、四、六列中的9個(gè)象素都是R(紅色)象素，并且其象素?cái)?shù)據(jù)由電容C21、C22、C23、C41、C42、C43、C61、C62、C63保持。于是，按照上述描述讀取9個(gè)G(綠色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)之后，通過(guò)同時(shí)操作對(duì)應(yīng)于9個(gè)電容的9個(gè)水平傳送開關(guān)H21、H22、H23、H41、H42、H43、H61、H62、H63，通過(guò)將信號(hào)輸出電容Cout充電，就可以混合9個(gè)R(紅色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)。混合9個(gè)象素之后，將9個(gè)R象素混合后的象素?cái)?shù)據(jù)從輸出放大器260輸出。這對(duì)應(yīng)于圖4中的9個(gè)R混合的象素?cái)?shù)據(jù)D2。
盡管在圖中沒(méi)有示出，但是通過(guò)同時(shí)操作對(duì)應(yīng)于電容C71、C72、C73、C91、C92、C93、C111、C112、C113的9個(gè)水平傳送開關(guān)，將下9個(gè)G象素混合后的象素?cái)?shù)據(jù)從輸出放大器260輸出。這對(duì)應(yīng)于圖4中的9個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)D3。
進(jìn)一步，通過(guò)同時(shí)操作對(duì)應(yīng)于電容C81、C82、C83、C101、C102、C103、C121、C122、C123的9個(gè)水平傳送開關(guān)，將下9個(gè)R象素混合后的象素?cái)?shù)據(jù)從輸出放大器260輸出。這對(duì)應(yīng)于圖4中的9個(gè)R混合的象素?cái)?shù)據(jù)D4。
對(duì)于減少象素狀態(tài)下的一行，在輸出象素?cái)?shù)據(jù)G、R、G、R...結(jié)束之后，垂直移位選擇電路230逐行移位到所選擇的行，重復(fù)如上所述相同的操作。從而如圖4中所示，輸出9個(gè)B混合的象素?cái)?shù)據(jù)D5、9個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)D6、9個(gè)B混合的象素?cái)?shù)據(jù)D7、9個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)D8等。
對(duì)于減少象素狀態(tài)下的一行，在輸出象素?cái)?shù)據(jù)B、G、B、G...結(jié)束之后，垂直移位選擇電路230逐行移位到所選擇的行，重復(fù)如上所述相同的操作。從而如圖4中所示，輸出9個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)D9、9個(gè)R混合的象素?cái)?shù)據(jù)D10、9個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)D11、9個(gè)R混合的象素?cái)?shù)據(jù)D12等。
對(duì)于減少象素狀態(tài)下的一行，在輸出象素?cái)?shù)據(jù)G、R、G、R...結(jié)束之后，垂直移位選擇電路230逐行移位到所選擇的行，重復(fù)如上所述相同的操作。從而如圖4中所示，輸出9個(gè)B混合的象素?cái)?shù)據(jù)D13、9個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)D14、9個(gè)B混合的象素?cái)?shù)據(jù)D15、9個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)D16等。
垂直混合象素讀取模式垂直混合象素讀取模式讀取的象素?cái)?shù)據(jù)充至電容的操作與9混合象素讀取模式的相同。
也就是，同時(shí)閉合所有的垂直傳送開關(guān)V1、V2、V3...，以將第1行中象素P11、P21、P31...的信號(hào)電壓分別充至第一電容C11、C21、C31...。然后，通過(guò)箝位開關(guān)CL的ON-OFF操作將箝位電容CC再次復(fù)位。
接著，垂直移位選擇電路230跳過(guò)一行，選擇第三行。同時(shí)閉合所有的垂直傳送開關(guān)V1、V2、V3...，這時(shí)，同時(shí)閉合每一第二傳輸開關(guān)a12、a22、a32...，以將第3行中象素P31、P31、P31...的信號(hào)電壓分別充至第二電容C12、C22、C32...。然后再次復(fù)位箝位電容CC。
然后，垂直移位選擇電路230跳過(guò)一行，選擇第五行。
同時(shí)閉合所有的垂直傳送開關(guān)V1、V2、V3...，這時(shí)，同時(shí)閉合每一第三傳輸開關(guān)a13、a23、a33...，以將第5行中象素P15、P25、P35...的信號(hào)電壓分別充至第三電容C13、C23、C33...。
然后，再次復(fù)位箝位電容CC。
從而，當(dāng)看一看第一行、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(gè)G(綠色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)分別由電容C11、C12、C13保持，第二列中三個(gè)R(紅色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)分別由電容C21、C22、C23保持，第三列中三個(gè)G(綠色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)分別由電容C31、C32、C33保持，第四列中三個(gè)R(紅色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)分別由電容C41、C42、C43保持，第五列中三個(gè)G(綠色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)分別由電容C51、C52、C53保持，第六列中三個(gè)R(紅色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)分別由電容C61、C62、C63保持。在另一行中也建立相同的關(guān)系。
在這一點(diǎn)上，垂直/水平混合象素讀取模式情況下的也是相同。
第一、三、五行和第一列中的3個(gè)象素都是G(綠色)象素，并且其象素?cái)?shù)據(jù)由電容C11、C12、C13保持。
于是通過(guò)同時(shí)操作對(duì)應(yīng)于電容的3個(gè)水平傳送開關(guān)H11、H12、H13，通過(guò)將信號(hào)輸出電容Cout充電，就可以混合3個(gè)G(綠色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)?；旌?個(gè)象素之后，將3個(gè)G(綠色)象素混合后的象素?cái)?shù)據(jù)從輸出放大器260輸出。
這對(duì)應(yīng)于圖5中的3個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)d1。
第一、三、五行和第二列中的3個(gè)象素都是R(紅色)象素，并且其象素?cái)?shù)據(jù)由電容C21、C22、C23保持。
于是，通過(guò)同時(shí)操作對(duì)應(yīng)于電容的3個(gè)水平傳送開關(guān)H21、H22、H23，通過(guò)將信號(hào)輸出電容Cout充電，就可以混合3個(gè)R(紅色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)?；旌?個(gè)象素之后，將3個(gè)R象素混合后的象素?cái)?shù)據(jù)從輸出放大器260輸出。
這對(duì)應(yīng)于圖5中的3個(gè)R混合的象素?cái)?shù)據(jù)d2。
第一、三、五行和第三列中的3個(gè)象素都是G(綠色)象素，并且其象素?cái)?shù)據(jù)由電容C31、C32、C33保持。
于是通過(guò)同時(shí)操作對(duì)應(yīng)于電容的3個(gè)水平傳送開關(guān)H31、H32、H33，通過(guò)將信號(hào)輸出電容Cout充電，就可以混合3個(gè)G(綠色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)?；旌?個(gè)象素之后，將3個(gè)G象素混合后的象素?cái)?shù)據(jù)從輸出放大器260輸出。
這對(duì)應(yīng)于圖5中的3個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)d3。
第一、三、五行和第四列中的3個(gè)象素都是R(紅色)象素，并且其象素?cái)?shù)據(jù)由電容C41、C42、C43保持。
于是，通過(guò)同時(shí)操作對(duì)應(yīng)于電容的3個(gè)水平傳送開關(guān)H41、H42、H43，通過(guò)將信號(hào)輸出電容Cout充電，就可以混合3個(gè)R(紅色)象素的象素?cái)?shù)據(jù)?；旌?個(gè)象素之后，將3個(gè)R象素混合后的象素?cái)?shù)據(jù)從輸出放大器260輸出。
這對(duì)應(yīng)于圖5中的3個(gè)R混合的象素?cái)?shù)據(jù)d4。
對(duì)于只在垂直方向上減少象素、而水平方向上的全部象素被選擇的狀態(tài)下的一行，在輸出象素?cái)?shù)據(jù)G、R、G、R...結(jié)束之后，垂直移位選擇電路230逐行移位到所選擇的行，重復(fù)如上所述相同的操作。從而如圖5中所示，輸出3個(gè)B混合的象素?cái)?shù)據(jù)d5、3個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)d6、3個(gè)B混合的象素?cái)?shù)據(jù)d7、3個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)d8等。
對(duì)于只在垂直方向上減少象素、而水平方向上的全部象素被選擇的狀態(tài)下的一行，在輸出象素?cái)?shù)據(jù)B、G、B、G...結(jié)束之后，垂直移位選擇電路230逐行移位到所選擇的行，重復(fù)如上所述相同的操作。從而如圖5中所示，輸出3個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)d9、3個(gè)R混合的象素?cái)?shù)據(jù)d10、3個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)d11、3個(gè)R混合的象素?cái)?shù)據(jù)d12等。
對(duì)于只在垂直方向上減少象素、而水平方向上的全部象素被選擇的狀態(tài)下的一行，在輸出象素?cái)?shù)據(jù)G、R、G、R...結(jié)束之后，垂直移位選擇電路230逐行移位到所選擇的行，重復(fù)如上所述相同的操作。從而如圖5中所示，輸出3個(gè)B混合的象素?cái)?shù)據(jù)d13、3個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)d14、3個(gè)B混合的象素?cái)?shù)據(jù)d15、3個(gè)G混合的象素?cái)?shù)據(jù)d16等。
再次，在垂直混合信息數(shù)據(jù)讀取模式中，在垂直方向上減少象素?cái)?shù)據(jù)。然而在水平方向上沒(méi)有減少，從而可以在水平方向上連續(xù)的輸出全部象素的象素?cái)?shù)據(jù)。也就是，在水平方向上，可以產(chǎn)生自動(dòng)聚焦的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而沒(méi)有信息丟失，并且使用該數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)聚焦的控制。
如上所述，在根據(jù)象素程度獲得了非常精確的自動(dòng)聚焦之后，按照?qǐng)D3中所示拾取具有高象素的高精細(xì)靜止圖像。于是，由此得到的靜止圖像數(shù)據(jù)成為高精確的數(shù)據(jù)，其相比于在自動(dòng)聚焦的控制時(shí)使用垂直/水平混合象素讀取模式的相關(guān)技術(shù)具有非常高的質(zhì)量。
在上述說(shuō)明中，描述了使用具有一個(gè)通道的輸出放大器260。然而，如圖10中所示，其結(jié)構(gòu)可以有第一輸出放大器260a和第二放大器260b。在這種情況下，在垂直/水平混合象素讀取模式中，如圖4中所示，掃描通過(guò)同時(shí)從兩個(gè)通道單獨(dú)和并行地輸出混合象素?cái)?shù)據(jù)D1和D5進(jìn)行，然后同時(shí)從兩個(gè)通道單獨(dú)和并行地輸出混合象素?cái)?shù)據(jù)D2和D6，然后同時(shí)從兩個(gè)通道單獨(dú)和并行地輸出混合象素?cái)?shù)據(jù)D3和D7，然后同時(shí)從兩個(gè)區(qū)道單獨(dú)和并行地輸出混合象素?cái)?shù)據(jù)D4和D8。至于輸出的控制，控制其的方式是這樣的同時(shí)閉合水平傳送開關(guān)h11、h21，然后同時(shí)閉合水平傳送開關(guān)h31、h41，然后同時(shí)閉合水平傳送開關(guān)h51、h61。從而，從輸出放大器的兩個(gè)通道260a和269b輸出混合后的象素?cái)?shù)據(jù)。
進(jìn)一步，在上述說(shuō)明中，可以混合在水平和垂直方向上隔行的9個(gè)象素的象素?cái)?shù)據(jù)。然而，通常本發(fā)明可以混合在水平和垂直方向上隔行的(2n+1)2個(gè)象素的象素?cái)?shù)據(jù)，其中n為任意自然數(shù)。
本發(fā)明的固態(tài)圖像拾取裝置可以有效的用作數(shù)字相機(jī)等，其功能包括既可以拾取高象素的靜止圖像，也可以記錄高象素的活動(dòng)圖像。
雖然已經(jīng)詳細(xì)的描述和說(shuō)明的本發(fā)明，但是應(yīng)該明確理解的是，這只是意欲說(shuō)明和示例的形式，而不是進(jìn)行限制，本發(fā)明的精神和范圍只由下面的權(quán)利要求書進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)圖像拾取裝置，包括光電轉(zhuǎn)換元件陣列，和，控制單元，用于控制從所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列讀取象素?cái)?shù)據(jù)，其中所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列包括排列成矩陣的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件(象素)，并且當(dāng)入射光線進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，每一所述象素通過(guò)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生象素?cái)?shù)據(jù)；和所述控制單元在從所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列讀取所述象素?cái)?shù)據(jù)時(shí)，控制執(zhí)行用于拾取靜止圖像的全象素讀取模式，其按照單個(gè)象素的數(shù)據(jù)單元順序輸出全部象素的所述讀取象素?cái)?shù)據(jù)；用于記錄活動(dòng)圖像的垂直/水平混合象素讀取模式，其在所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列的水平和垂直方向上混合多個(gè)象素之后，輸出所述象素?cái)?shù)據(jù)；和用于自動(dòng)聚焦的單向混合象素讀取模式，其在控制所述自動(dòng)聚焦時(shí)，通過(guò)取消從所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列讀取的多個(gè)象素的象素?cái)?shù)據(jù)在所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列的水平方向或垂直方向上的混合，輸出只在一個(gè)方向上混合的象素?cái)?shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像拾取裝置，所述控制單元在所述單向混合象素讀取模式中，控制取消在光電轉(zhuǎn)換元件陣列水平方向上的象素混合，和控制輸出用于自動(dòng)聚焦的垂直混合后的象素?cái)?shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像拾取裝置，所述控制單元，在所述單向混合象素讀取模式中，控制取消在光電轉(zhuǎn)換元件陣列垂直方向上的象素混合，和控制輸出用于自動(dòng)聚焦的水平混合后的象素?cái)?shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像拾取裝置，所述控制單元控制執(zhí)行第一混合取消模式，其取消在所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列水平方向上的象素混合，并輸出用于自動(dòng)聚焦的垂直混合后的象素?cái)?shù)據(jù)；第二混合取消模式，其取消在所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列垂直方向上的象素混合，并輸出用于自動(dòng)聚焦的水平混合后的象素?cái)?shù)據(jù)；和切換所述第一和第二混合取消模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像拾取裝置，所述控制單元在所述垂直/水平混合象素讀取模式中，對(duì)所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列中6列6行的一組象素為輸出單元進(jìn)行掃描，并且按所述垂直/水平混合象素讀取模式，對(duì)混合的9象素單元進(jìn)行操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像拾取裝置，所述控制單元包括垂直傳送開關(guān)電路，用于從所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列讀取象素?cái)?shù)據(jù)；信號(hào)電壓保持電路，用于臨時(shí)保持所述讀取象素?cái)?shù)據(jù)；水平移位選擇電路，用于通過(guò)控制水平傳送開關(guān)電路，切換所述全象素讀取模式、所述垂直/水平混合象素讀取模式和所述單向混合象素讀取模式；和輸出放大器，用于從所述水平移位選擇電路輸出象素?cái)?shù)據(jù)或混合后的象素?cái)?shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像拾取裝置，進(jìn)一步包括光學(xué)系統(tǒng)，被拍攝對(duì)象的光學(xué)圖像入射其中；和自動(dòng)聚焦控制單元，用于根據(jù)來(lái)自所述控制單元輸出的用于自動(dòng)聚焦的象素?cái)?shù)據(jù)，控制所述光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)。
全文摘要
一種固態(tài)圖像拾取裝置，包括光電轉(zhuǎn)換元件陣列和象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元。該象素?cái)?shù)據(jù)讀取控制單元控制執(zhí)行用于拾取靜止圖像的全象素讀取模式，其按照單個(gè)象素的數(shù)據(jù)單元順序輸出全部象素的所述讀取象素?cái)?shù)據(jù)；用于記錄活動(dòng)圖像的垂直/水平混合象素讀取模式，其在所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列的水平和垂直方向上混合多個(gè)象素之后，輸出所述象素?cái)?shù)據(jù)；和用于自動(dòng)聚焦的單向混合象素讀取模式，其在控制所述自動(dòng)聚焦時(shí)，通過(guò)取消從所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列讀取的多個(gè)象素的象素?cái)?shù)據(jù)在所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列的水平方向或垂直方向上的混合，輸出只在一個(gè)方向上混合的象素?cái)?shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04N5/374GK1604625SQ20041008115
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者秦野敏信 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社