專利名稱：固態(tài)圖像拾取設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)成像設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)方法，尤其涉及使用X-Y可尋址固態(tài)成像設(shè)備的固態(tài)成像設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
固態(tài)成像設(shè)備大致分為由例如CCD(電荷耦合器件)圖像傳感器為代表的電荷轉(zhuǎn)移固態(tài)成像設(shè)備以及由例如CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器為代表的X-Y可尋址固態(tài)成像設(shè)備。這類固態(tài)成像設(shè)備在諸如用于拍攝移動(dòng)圖像的攝像機(jī)以及用于拍攝靜止圖像的電子照相機(jī)之類的各種視頻設(shè)備中使用，以作為其中的成像設(shè)備。
傳統(tǒng)上，當(dāng)CCD圖像傳感器用作1CCD彩色攝影機(jī)中的成像設(shè)備時(shí)，在用于跳過(skipping)像素信息的所謂的像素跳過處理中，例如，采用一種從圖像傳感器中讀出所有像素的像素信息，并且然后在外部信號(hào)處理系統(tǒng)中跳過該像素信息的方法。當(dāng)CMOS圖像傳感器用作成像設(shè)備時(shí)，采用遵循在CCD圖像傳感器中的像素跳過處理方法的方法。在這樣的像素跳過處理方法中，雖然像素跳過處理減少了信息量，但是因?yàn)閳D像傳感器的驅(qū)動(dòng)頻率不可改變，所以沒有減少能量消耗。相反地，這導(dǎo)致在信號(hào)處理系統(tǒng)上的負(fù)載。
例如，采用讀出所有像素的像素信息、然后在外部信號(hào)處理系統(tǒng)中執(zhí)行像素信息的像素跳過處理的像素跳過及讀出方法的原因如下所示<1>不可能在保持濾色器的空間排列和輸出次序的同時(shí)跳過像素信息；<2>在用作用于選擇像素的選擇裝置的普通移位寄存器中，按次序選擇像素；以及<3>在CCD圖像傳感器中，僅僅可以按照一個(gè)次序從像素中讀出信息。
為了解決這些問題，傳統(tǒng)上使用X-Y可尋址的固態(tài)成像設(shè)備，其中為以矩陣形式排列的相應(yīng)像素形成具有預(yù)定顏色編碼的濾色器。當(dāng)指定這個(gè)X-Y可尋址固態(tài)成像設(shè)備的像素跳過和讀出時(shí)，改變系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率并且基于所改變的時(shí)鐘頻率、以對(duì)應(yīng)于顏色編碼的次序選擇像素，以讀出像素信號(hào)，借此在從像素中讀出像素信息時(shí)的階段執(zhí)行像素跳過處理過程(例如參見專利文獻(xiàn)1(JP-A-2001-298748))。
如圖31所示，在具有G(綠色)條紋系統(tǒng)的顏色編碼的濾色器排列中，按照一半執(zhí)行像素跳過和讀出，其中將四個(gè)行設(shè)置為一個(gè)行塊并且將四個(gè)列設(shè)置為一個(gè)列塊。在這種情況下，當(dāng)讀出像素矩陣的第一行時(shí)，在奇數(shù)列塊中讀出該塊中的第一和第二列，并且在偶數(shù)列塊中，讀出該塊中的第一和第四列。當(dāng)讀出第一行塊的第三行，即像素矩陣的第三行時(shí)，在奇數(shù)列塊中讀出該塊的第一和第四列，并且在偶數(shù)列塊中讀出該塊中的第一和第二列(例如參見專利文獻(xiàn)2(JP-A-2000-004406))。
在專利文獻(xiàn)1所公開的第一種傳統(tǒng)技術(shù)中，有可能跳過和壓縮像素信息量而沒有在信號(hào)處理系統(tǒng)上施加負(fù)擔(dān)。此外，有可能根據(jù)系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率改變而減少能量消耗。即使操作模式改變了，也有可能也固定幀頻。另一方面，當(dāng)在利用設(shè)置為1/9(像素跳過比率設(shè)置為1/9)的系統(tǒng)時(shí)鐘而使像素信息經(jīng)受像素跳過處理的同時(shí)，以一定間隔讀出像素信息時(shí)，在要被讀出的像素之間的距離增加了。
當(dāng)像素之間的距離為p時(shí)，取決于像素的排列間隔p的尼奎斯特頻率(Nyquist)fn由下面的表達(dá)式(1)所表示。
fn＝1/2p (1)因此，隨著像素之間的距離p增大，尼奎斯特頻率fn降低，而且具有等于或者高于尼奎斯特頻率fn的空間頻率的模式相對(duì)增加了。因此，折疊噪聲增加了。
將參考圖30A到30C所示的像素排列，說明在當(dāng)像素跳過比率增加的時(shí)候、在像素之間的距離p的增加。在圖30A到30C中，帶陰影的像素是在像素跳過處理中要被讀出的像素。在圖30A中，示出了在讀出所有像素時(shí)的像素排列。像素之間的距離與像素寬度相同。在圖30B中，示出了在以1/9的比率跳過像素信息的時(shí)候的像素排列示例。要被讀出的像素之間的距離增加到等于三個(gè)像素的距離。在圖30C中，示出了在以1/25的比率跳過像素信息的時(shí)候的像素排列示例。要被讀出的像素之間的距離增加到等于五個(gè)像素的距離?？梢钥吹剑?dāng)像素跳過比率增加時(shí)，像素之間的距離增加了，而且隨著尼奎斯特頻率的降低而增加了折疊噪聲，其顯著地影響圖像。
在專利文獻(xiàn)2中描述的第二種傳統(tǒng)技術(shù)中，當(dāng)在上述過程中執(zhí)行像素跳過處理時(shí)，在圖31中帶陰影的像素是要被讀出的像素。因此，例如，在要被讀出的像素之間有兩種類型的間隔(A和B)。因?yàn)橄袼鼐哂胁煌目臻g頻率用于每種像素間距，因此增加了折疊噪聲而且出現(xiàn)了假顏色。在以這種方法執(zhí)行像素跳過處理的過程中，由于折疊噪聲的增加和假顏色的增加而存在有嚴(yán)重的問題。
簡(jiǎn)而言之，在像素跳過和讀出的時(shí)候，當(dāng)在保持像素信息的次序和空間位置關(guān)系與所有讀出像素中的那些相同的同時(shí)簡(jiǎn)單地跳過要被讀取的像素、以便獲得相同的像素顏色排列時(shí)，因?yàn)樵黾恿艘蛔x出的像素之間的距離，所以降低了取決于排列間隔的尼奎斯特頻率。因此，具有等于或者高于尼奎斯特頻率的空間頻率的模式相對(duì)增加了，這導(dǎo)致折疊噪聲的增加。此外，在其中要被讀出的像素具有兩種或者更多在像素之間距離的像素跳過和讀出方法中，因?yàn)橄袼鼐哂胁煌目臻g頻率用于每種間隔，所以折疊噪聲增加了。
已經(jīng)鑒于上述問題而設(shè)計(jì)出本發(fā)明，而且本發(fā)明的目的是提供固態(tài)成像設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)方法，其使得通過模擬地增加像素區(qū)域來減少折疊噪聲成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像設(shè)備的特征在于包括X-Y可尋址固態(tài)成像設(shè)備，其中以矩陣形式排列像素，而且在相應(yīng)的像素中形成具有預(yù)定顏色編碼的濾色器；以及驅(qū)動(dòng)裝置，其在從固態(tài)成像設(shè)備中讀出像素信息的像素跳過處理中，利用將由在行方向和列方向彼此鄰近的多個(gè)像素組成的像素塊設(shè)置為單元像素塊，模擬地讀出該單元像素塊中相同濾色器的像素信息，作為用于一個(gè)像素的像素信息。
一種依據(jù)本發(fā)明用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于在使用其中以矩陣形式排列像素、而且在相應(yīng)的像素中形成具有預(yù)定顏色編碼的濾色器的X-Y可尋址固態(tài)成像設(shè)備的固態(tài)成像設(shè)備中，在從該固態(tài)成像設(shè)備中讀出像素信息的跳過處理中，將由在行方向和列方向彼此鄰近的多個(gè)像素組成的像素塊設(shè)置為單元像素塊，模擬地讀出單元像素塊中相同濾色器的像素信息，作為用于一個(gè)像素的像素信息。
在具有上述結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像設(shè)備或者其驅(qū)動(dòng)方法中，在像素跳過和讀出的時(shí)候，模擬地輸出單元像素塊中相同濾色器的像素信息作為用于一個(gè)像素的像素信息，借此模擬地增加像素之間的距離以及模擬地增加像素區(qū)域。因此，MTF值落入等于或者高于尼奎斯特頻率的空間頻率域中。結(jié)果，降低了折疊噪聲(aliasing noise)。


圖1為一個(gè)框圖，示出了依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例。
圖2A和2B為用于說明在以1/9的比率壓縮像素信息量的時(shí)候的操作的圖示；圖2A示出了傳統(tǒng)示例的情況而圖2B示出了第一實(shí)施例的情況；圖3為用于說明在以1/25的比率壓縮像素信息量的時(shí)候的操作的圖示。
圖4為用于說明在以1/49的比率壓縮像素信息量的時(shí)候的操作的圖示。
圖5A和5B為示出跳躍相加(skip and add)像素信息而沒有移動(dòng)單元像素塊的重心的方法示例的圖示。
圖6為示出在期望減少尤其是由于水平方向空間頻率而引起的折疊噪聲的時(shí)候，跳躍相加像素信息的方法的圖示。
圖7A和7B為用于說明在一種濾色器的像素排列的情況下的操作的圖示，其中濾色器具有單元重復(fù)的顏色編碼，而且將四行和四列設(shè)置為一個(gè)單元。
圖8A到8E為用于說明在第二實(shí)施例的第一特定示例(以1/4的比率壓縮像素信息量)中的操作的圖示。
圖9為示出在第二實(shí)施例的第一特定示例中的處理結(jié)果。
圖10A到10E為用于說明在第二實(shí)施例的第二特定示例(以1/9的比率壓縮像素信息量)中的操作的圖示。
圖11為示出在第二實(shí)施例的第二特定示例中的處理結(jié)果。
圖12A到12D為用于說明在第二實(shí)施例的第三特定示例(以1/16的比率壓縮像素信息量)中的操作的圖示。
圖13為示出在第二實(shí)施例的第三特定示例中的處理結(jié)果。
圖14A到14D為用于說明在第二實(shí)施例的第四特定示例(以1/25的比率壓縮像素信息量)中的操作的圖示。
圖15為示出在第二實(shí)施例的第四特定示例中的處理結(jié)果。
圖16A到16D為用于說明在第二實(shí)施例的修改(跳躍相加十六個(gè)像素并且以1/25的比率壓縮像素信息量)的操作的圖示。
圖17為示出在第二實(shí)施例的修改中的處理結(jié)果。
圖18為一個(gè)框圖，示出了依據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例。
圖19為用于說明在第三實(shí)施例中的操作的圖示。
圖20為示出在第三實(shí)施例中跳躍相加像素信息的另一種方法的圖示。
圖21A到21C為示意地示出在傳感器單元和垂直移位寄存器之間的關(guān)系，以及在存儲(chǔ)器電路單元、水平移位寄存器、和水平數(shù)據(jù)線之間的關(guān)系的圖示。
圖22A到22C為電路圖，示出在第三實(shí)施例中，在兩個(gè)像素行、用于兩行的存儲(chǔ)器電路、以及水平數(shù)據(jù)線之間的關(guān)系的示例。
圖23A到23E為用于說明在第四實(shí)施例中的操作的圖示。
圖24為示出在第四實(shí)施例中的處理結(jié)果的圖示。
圖25A到25C為電路圖，示出在第四實(shí)施例中，在兩個(gè)像素行、用于兩行的存儲(chǔ)器電路、以及水平數(shù)據(jù)線之間的關(guān)系的示例。
圖26A到26E為用于說明在第四實(shí)施例的第一特定示例(以1/9的比率壓縮像素信息量)中的操作的圖示。
圖27為示出在第四實(shí)施例中的處理結(jié)果的圖示。
圖28A到28D為用于說明在第四實(shí)施例的第二特定示例(以1/16的比率壓縮像素信息量)中的操作的圖示。
圖29為示出在第四實(shí)施例中的處理結(jié)果的圖示。
圖30A到30C為用于說明在第一種傳統(tǒng)技術(shù)中的問題的圖示。
圖31為用于說明在第二種傳統(tǒng)技術(shù)中的問題的圖示。
具體實(shí)施例方式
將在下面參考附圖詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。
圖1為一個(gè)框圖，示出了依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例。在這個(gè)實(shí)施例中說明的一個(gè)示例中，用于同時(shí)讀出一行的像素信息的類型的X-Y可尋址固態(tài)成像設(shè)備，例如CMOS圖像傳感器用作固態(tài)成像設(shè)備。
如圖1所示，依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備包括傳感器單元11、垂直移位寄存器12、快門移位寄存器13、CDS(相關(guān)二次取樣)電路14、存儲(chǔ)器電路單元15、水平移位寄存器16、水平數(shù)據(jù)線17、放大器單元(AMP)18、AD轉(zhuǎn)換器(ADC)19、數(shù)字放大器20、以及定時(shí)發(fā)生器21。
傳感器單元11具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中以矩陣形式排列像素，而且相對(duì)于該像素排列連線行選擇線路、快門線、垂直數(shù)據(jù)線等。要注意到雖然未在圖中示出，在傳感器單元11中的相應(yīng)像素中形成具有預(yù)定顏色編碼的濾色器。稍后將描述顏色編碼的特定示例。由光電轉(zhuǎn)換元件和晶體管電路構(gòu)成傳感器單元11的相應(yīng)像素。垂直移位寄存器12是用于在從傳感器單元11中讀出像素信息中，以行為單元選擇相應(yīng)像素的移位寄存器。垂直移位寄存器12連同相應(yīng)行的驅(qū)動(dòng)電路(未顯示)一起，構(gòu)成信號(hào)輸出行選擇裝置。快門移位寄存器13是在執(zhí)行電子快門操作中、用于以行為單元選擇相應(yīng)像素的移位寄存器?？扉T移位寄存器13連同相應(yīng)行的驅(qū)動(dòng)電路(未顯示)一起構(gòu)成電子快門行選擇裝置。
CDS電路14是一種噪聲去除裝置。為傳感器單元11的每個(gè)像素行提供CDS電路14。CDS電路14計(jì)算來自像素的信號(hào)電平和在復(fù)位光電轉(zhuǎn)換元件之后的0電平之間的差別，并且為每個(gè)像素去除固定的波動(dòng)。存儲(chǔ)器電路單元15存儲(chǔ)通過CDS電路14發(fā)送的像素信息。這里假定存儲(chǔ)器電路單元15的存儲(chǔ)容量無關(guān)緊要。水平移位寄存器16具有作為選擇裝置的功能，其用于選擇存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器電路單元15中的像素信息，并且將所選擇的像素信息輸出到水平數(shù)據(jù)線17。
放大器單元18用適當(dāng)?shù)脑鲆娣糯笙鄳?yīng)像素的信號(hào)，該信號(hào)通過水平數(shù)據(jù)線17從CMOS圖像傳感器中輸出。A/D轉(zhuǎn)換器19把由放大器單元18放大的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字放大器20適當(dāng)?shù)胤糯髲腁/D轉(zhuǎn)換器19輸出的數(shù)字信號(hào)，并且輸出放大的數(shù)字信號(hào)。定時(shí)發(fā)生器21生成各種在垂直移位寄存器12、快門移位寄存器13、CDS電路14、存儲(chǔ)器電路單元15、水平移位寄存器16、放大器單元18、A/D轉(zhuǎn)換器19、和數(shù)字放大器20中使用的定時(shí)信號(hào)。
在具有上述結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像設(shè)備中，用于以行為單元選擇傳感器單元11的相應(yīng)像素、并且同時(shí)讀出所選擇行的像素信息的類型的CMOS圖像傳感器由垂直移位寄存器12、快門移位寄存器13、以及用于驅(qū)動(dòng)垂直移位寄存器12和快門移位寄存器13的定時(shí)發(fā)生器21構(gòu)成。存儲(chǔ)器電路單元15、水平移位寄存器16、水平數(shù)據(jù)線17、以及用于驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器電路單元15、水平移位寄存器16、和水平數(shù)據(jù)線17的定時(shí)發(fā)生器21構(gòu)成驅(qū)動(dòng)裝置，其在跳過并且從傳感器單元11中讀出像素信息的處理中，利用將由在行方向和列方向彼此鄰近的多個(gè)像素組成的像素塊設(shè)置為一個(gè)單元像素塊，模擬地讀出在該單元像素塊中相同的濾色器的像素信息，作為一個(gè)像素的像素信息。
接下來，將描述具有上述結(jié)構(gòu)、依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的操作。在從傳感器單元11中讀出像素信息時(shí)，當(dāng)由垂直移位寄存器12選擇要成為信號(hào)輸出對(duì)象的像素行(以下稱為“信號(hào)輸出行”)時(shí)，在所選擇的信號(hào)輸出行的相應(yīng)像素中，對(duì)應(yīng)于由光電轉(zhuǎn)換元件光電轉(zhuǎn)換并且積累的電子的信號(hào)電平、以及在復(fù)位該光電轉(zhuǎn)換元件之后的0電平被輸出到每列的CDS電路14。
在執(zhí)行電子快門操作中，當(dāng)由快門移位寄存器13選擇要成為電子快門對(duì)象的像素行(以下稱為“電子快門行”)時(shí)，復(fù)位所選電子快門行中的相應(yīng)像素的光電轉(zhuǎn)換元件。緊接著垂直移位寄存器12驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出行之后，用與垂直移位寄存器12相同的驅(qū)動(dòng)脈沖操作快門移位寄存器13。由CDS電路14獲取電子快門行和信號(hào)輸出行的相應(yīng)像素的信號(hào)。
當(dāng)電子快門行和信號(hào)輸出行在保持行之間的固定間隔的同時(shí)而移動(dòng)時(shí)，在光從電子快門行傳播到信號(hào)輸出行的同時(shí)，從信號(hào)輸出行輸出的像素信號(hào)改變?yōu)橛晒怆娹D(zhuǎn)換元件光電轉(zhuǎn)換的光信號(hào)。因此，有可能通過調(diào)整在電子快門行和信號(hào)輸出行之間的間隔來改變?cè)诠怆娹D(zhuǎn)換元件上的照射時(shí)間(電荷積累時(shí)間)。
由定時(shí)發(fā)生器21生成用于垂直移位寄存器12和快門移位寄存器13的驅(qū)動(dòng)脈沖。因此，可以通過調(diào)整由定時(shí)發(fā)生器21所生成的相應(yīng)驅(qū)動(dòng)脈沖的定時(shí)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)電荷積累時(shí)間的調(diào)整。
在讀出所有像素的時(shí)候，向從第一行到最后一行或者接近最后一行的像素行的所有行應(yīng)用電子快門和讀出的相應(yīng)操作。所讀出的像素信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器電路單元15中。有可能在任意定時(shí)處從存儲(chǔ)器電路單元15中輸出多個(gè)任意像素信息到水平數(shù)據(jù)線17，并且讀出該像素信息。這些操作是與在普通CMOS圖像傳感器的情況下的那些相同的、公眾已知的操作。
隨后，將說明作為依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的特征部分的像素跳過和讀出操作。在依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備中所采用的結(jié)構(gòu)中，在像素跳過和讀出處理中，利用將由在行方向和列方向彼此鄰近的多個(gè)像素組成的像素塊設(shè)置為一個(gè)單元，以其中沒有彼此重疊地布置單元像素塊的狀態(tài)、讀出在該單元像素塊中出現(xiàn)的相同濾色器的像素信息，作為一個(gè)像素的信息，借此模擬地增加像素尺寸以固定要被讀出的像素的間隔。在保持像素信息次序和空間位置關(guān)系與在讀出的全部像素中的那些相同的同時(shí)，減少了等于或者高于尼奎斯特頻率的空間頻率域的MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))值，借此減少折疊噪聲。
將參考圖2A和2B說明用于像素跳過和讀出處理的特定方法(驅(qū)動(dòng)方法)。圖2A為一個(gè)圖示，其作為像素排列示意地示出，在以1/9的比率壓縮像素信息量的時(shí)候、傳統(tǒng)的像素跳過和讀出情況的示例。圖2B為一個(gè)圖示，其作為像素排列示意地示出，在以1/9的比率壓縮像素信息量的時(shí)候、依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的像素跳過和讀出情況的示例。
在傳統(tǒng)的像素跳過和讀出處理中，如圖2A所示，按次序簡(jiǎn)單地讀出第二行的第二、第五、第八、...列中的相應(yīng)像素信息。當(dāng)要被讀出的像素到達(dá)最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且讓其經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)時(shí)，則按次序讀出第五行的第二、第五、第八、...列中的相應(yīng)像素信息。隨后，重復(fù)相同的操作。以這種方法，當(dāng)以1/9的壓縮比執(zhí)行像素跳過操作時(shí)，如上所述，在要被讀出的像素之間的距離增加了。因此，尼奎斯特頻率降低了，而且隨著尼奎斯特頻率的降低、等于或者高于尼奎斯特頻率的空間頻率相對(duì)增加了。因此，增加了折疊噪聲。
如果減少要被讀出的像素的間距寬度以增加尼奎斯特頻率，或者減少等于或者高于該尼奎斯特頻率的頻率區(qū)域的MTF值，則有可能減少折疊噪聲。當(dāng)像素寬度設(shè)置為X且空間頻率設(shè)置為ω時(shí)，由以下的表達(dá)式(2)表示MTF值。MTF值隨著像素區(qū)域的增加而減少。
MTF＝{sin(ωX/2)}/(ωX/2) (2)因此，為了減少折疊噪聲，如圖2B所示，在依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備中，利用兩行兩列為一個(gè)單元，在像素排列中排列具有該單元的重復(fù)的顏色編碼的濾色器。在該像素排列中，在以例如1/9的比率壓縮像素信息量時(shí)，3×3的像素塊被設(shè)置為單元像素塊(在該圖中，用四邊的粗線包圍的塊)。要注意到，為了方便說明，將虛擬的像素行名稱a、b、c、等以及虛擬的像素列名a、b、c等附于單元像素塊的排列。
首先，相加在第一行的第一和第三列以及第三行的第一和第三列中相同濾色器的全部像素信息(在這個(gè)圖中，帶陰影的部分)，即在第a行和第a列的像素塊中相同顏色的全部像素信息，在這個(gè)實(shí)施例中該顏色為G(綠色)，并且輸出為一個(gè)像素的信息?？梢酝ㄟ^同時(shí)從存儲(chǔ)器電路單元15讀出這些像素信息到水平數(shù)據(jù)線17中，來實(shí)現(xiàn)這個(gè)用于對(duì)在單元像素塊中相同顏色的像素信息進(jìn)行相加的處理。接下來，相加在第一行的第四和第六列以及第三行的第四和第六列中相同濾色器的全部像素信息，即在第a行和第b列的像素塊中相同顏色的全部圖像信息，在這個(gè)實(shí)施例中該顏色為B(藍(lán)色)，然后輸出作為一個(gè)像素的信息。隨后，以像素塊為單元為第a行重復(fù)相同的操作。
當(dāng)要被讀出的像素在第a行中到達(dá)最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且讓該信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)時(shí)，向下三級(jí)，相加在第四行的第一和第三列以及第六行的第一和第三列中相同濾色器的全部像素信息，即在第b行和第a列的像素塊中相同顏色的全部圖像信息，在這個(gè)實(shí)施例中該顏色為R(紅色)，并且輸出作為用于一個(gè)像素的信息。隨后，相加在第四行的第四和第六列以及第三行的第四和第六列中相同濾色器的全部像素信息，即在第b行和第b列的像素塊中相同顏色的全部圖像信息，在這個(gè)實(shí)施例中該顏色為G，并且輸出作為用于一個(gè)像素的信息。隨后，以像素塊為單元為第b行重復(fù)相同的操作。
將相同的操作重復(fù)地應(yīng)用于在最后行或者接近最后行的行中的像素信息。通過依據(jù)這樣的操作執(zhí)行像素跳過和讀出處理，有可能模擬地增加像素區(qū)域并且減少等于或者高于尼奎斯特頻率的空間頻率域的MTF值。因此，有可能減少折疊噪聲。
在上述像素跳過和讀出處理中，作為示例將3×3像素塊設(shè)置為單元像素塊。本發(fā)明不局限于此。將以通用表達(dá)式表示為(2k+3)×(2k+3)(k是等于或者大于0正整數(shù))的像素塊設(shè)置為單元像素塊，并且對(duì)在該單元塊中相同顏色的所有像素信息進(jìn)行相加。這使得在減少等于或者高于尼奎斯特頻率的空間頻率域的MTF值并且保持像素信息次序和空間位置關(guān)系與讀出的全部像素中的那些相同的同時(shí)，模擬地增加像素區(qū)域并且跳過像素信息成為可能。
當(dāng)k＝1時(shí)，如圖3所示，將5×5像素塊設(shè)置為單元像素塊，并且相加在像素排列的第一、第三、和第五行的第一、第三、和第五列中的像素信息，且輸出該信息作為在單元像素塊的第a行和第a列中的輸出。隨后，相加像素排列的第一、第三、和第五行中的第六、第八、和第十列中的像素信息，并且輸出該信息作為在單元像素塊的第a行和第b列中的輸出。隨后，相加并且輸出像素信息，直至最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且讓該信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)為止。此后，相加在像素排列的第六、第八、和第十行中的第一、第三、和第五列中的像素信息，并且輸出該信息作為在單元像素塊的第b行和第a列中的輸出。隨后，在重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素信息的同時(shí)，讀出全部任意的像素。因此，獲得以1/25的比率壓縮像素信息量的結(jié)果。
當(dāng)k＝2時(shí)，如圖4所示，將7×7像素塊設(shè)置為單元像素塊，并且相加在像素排列的第一、第三、第五、和第七行的第一、第三、第五、和第七列中的像素信息，且輸出該信息作為在單元像素塊的第a行和第a列中的輸出。然后，相加在像素排列的第一、第三、第五、和第七行中的第八、第十、第十二、和第十四列中的像素信息，并且輸出該信息作為在單元像素塊的第a行和第b列中的輸出。隨后，相加并且輸出像素信息，直至最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且讓該信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)為止。此后，相加在像素排列的第八、第十、第十二、和第十四行中的第一、第三、第五、和第七列中的像素信息，并且輸出該信息作為在單元像素塊的第b行和第a列中的輸出。隨后，在重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素的同時(shí)，讀出全部任意的像素。因此，獲得以1/49的比率壓縮像素信息量的結(jié)果。
隨后，以同樣的方式，將由k＝3、4、...給定的像素塊設(shè)置為單元像素塊，并且相加且跳過和讀出在單元像素塊中相同顏色的所有圖像信息。因此，有可能減少折疊噪聲。
作為讀出像素信息以便不破壞單元像素塊的重心以及跳躍相加這些像素信息的方法，幾種方式是可能的。具體地說，例如當(dāng)k＝3時(shí)，如圖5A所示，相加在像素排列的第一和第九行的第一和第九列、第三和第七行的第三和第七列、以及第五行的第五列中的相應(yīng)像素信息，并且輸出該像素信息作為9×9單元像素塊的輸出。對(duì)于其它單元像素塊，在重復(fù)相同的操作以跳躍相加所有像素信息的同時(shí)讀出全部任意的像素。此外，如圖5B所示，相加在像素排列的第一和第九行的第一、第五、和第九列以及第三和第七行的第三和第七列中的相應(yīng)像素信息，并且輸出該像素信息作為單元像素塊的輸出。對(duì)于其它單元像素塊，在重復(fù)相同的操作以跳躍相加所有像素的同時(shí)讀出全部任意的像素。
圖6所示的方法是在期望減少尤其是由于水平方向(列排列方向)的空間頻率而引起的折疊噪聲的時(shí)候，可能的跳躍相加像素信息的方法。在該方法中，模擬地增加在水平方向的像素區(qū)域。
具體地說，將3×3像素塊模擬地設(shè)置為單元像素塊，并且相加在第二行的第一和第三列中的像素信息，并且輸出該信息作為在這個(gè)單元像素塊的第a行和第a列中的輸出。接下來，相加在第二行的第四和第六列中的像素信息，并且輸出該像素信息作為在它的第a行和第b列中的輸出。隨后，相加并且輸出像素信息，直至最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且讓該信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)為止。此后，相加在第五行的第一和第三列中的像素信息，并且輸出該信息作為在單元像素塊的第b行和第a列中的輸出。隨后，在相應(yīng)的單元像素塊中重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素的同時(shí)，讀出全部任意的像素。
依據(jù)上述像素跳躍相加處理，有可能模擬地在水平方向增加像素區(qū)域。因此，有可能減少由于在水平方向的空間頻率所引起的折疊噪聲。不需提及的是，在垂直方向(行排列方向)，也有可能利用相同的想法通過執(zhí)行像素跳過處理來減少折疊噪聲。
在上述說明中，利用將兩行和兩列設(shè)置為一個(gè)單元，向其中排列了具有該單元的重復(fù)的顏色編碼(垂直2×水平2的重復(fù))的濾色器的像素排列應(yīng)用像素跳過和讀出處理。然而，本發(fā)明不局限于此。一種在像素跳過處理的時(shí)候假定某一單元像素塊為一個(gè)像素、相加在該單元像素塊中相同濾色器的像素信息以模擬地增加像素區(qū)域(像素寬度)并且減少折疊噪聲的方法，在具有顏色編碼的每個(gè)濾色器排列中都是有效的。
例如，作為具有顏色編碼的濾色器的另一種像素排列，還有可能提供具有G條紋系統(tǒng)的顏色編碼的濾色器的像素排列，該像素排列具有四行和四列作為一個(gè)單元，而且該G條紋系統(tǒng)是該單元的重復(fù)的顏色編碼。在這種像素排列的情況下，再次，將(2k+3)×(2k+3)(k是等于或者大于0的正整數(shù))的像素塊設(shè)置為單元像素塊，在其中彼此重疊地放置單元像素塊的狀態(tài)下，僅僅需要模擬地讀出在相應(yīng)單元像素塊中相同濾色器的像素信息作為用于一個(gè)像素的像素信息。
具體地說，例如當(dāng)k＝0時(shí)，如圖7A所示，相加像素排列的第一和第三行的第一列以及第二行的第三列中的像素信息，并且輸出該信息作為在單元像素塊的第a行和第a列中的輸出。然后，相加在像素排列的第一和第三行的第六列以及第二行的第四列中的像素信息，并且輸出該像素信息作為在單元像素塊的第a行和第b列中的輸出。隨后，相加和輸出像素信息，直至最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且讓該信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)為止。此后，相加在像素排列的第四和第六行的第一列以及第五行的第三列中的像素信息，并且輸出該信息作為在單元像素塊的第b行和第a列中的輸出。然后，相加在像素排列的第四和第六行的第六列以及第五行的第四列中的像素信息，并且輸出該信息作為在單元像素塊的第b行和第b列中的輸出。隨后，在重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素的同時(shí)，僅僅讀出全部任意的像素。
如圖7B所示，相加像素排列的第一和第三行的第一列以及第二行的第三列中的像素信息，并且輸出該像素信息作為在單元像素塊的第a行和第a列中的輸出。然后，相加在像素排列的第一和第三行的第四列以及第二行的第六列中的像素信息，并且輸出該像素信息作為在單元像素塊的第a行和第b列中的輸出。隨后，相加并且輸出像素信息，直至最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且讓該信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)為止。此后，相加在像素排列的第四和第六行的第一列以及第五行的第三列中的像素信息，并且輸出該信息作為在單元像素塊的第b行和第a列中的輸出。然后，相加在像素排列的第四和第六行的第四列以及第五行的第六列中的像素信息，并且輸出該信息作為在單元像素塊的第b行和第b列中的輸出。隨后，在重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素的同時(shí)，僅僅必需讀出全部任意的像素。
以這種方法，如圖7A和7B所示，在將四行和四列設(shè)置為一個(gè)單元、具有該單元的重復(fù)的顏色編碼的濾色器的像素排列中，當(dāng)如上所述例如用3×3單元像素塊執(zhí)行像素跳過和讀出時(shí)，相加在單元像素塊中帶陰影部分的像素信息，并且輸出該信息作為一個(gè)像素信息。這使得在保持像素信息的次序和空間位置關(guān)系與在讀取全部像素中的那些相同的同時(shí)減少折疊噪聲成為可能。此外，普遍地，同樣有可能通過以相同的方法在(2k+3)×(2k+3)(k是等于或者大于0的正整數(shù))的單元像素塊中跳過像素信息來減少折疊噪聲。
如上所述，假定某一單元像素塊是一個(gè)像素，則相加并且讀出在該單元像素塊中相同濾色器的像素信息。因此，即使在其中增加像素之間的距離并且減少尼奎斯特頻率以相對(duì)地增加折疊噪聲的像素跳過和讀出處理中，也有可能模擬地增加像素區(qū)域(像素寬度)并且減少在等于或者高于尼奎斯特頻率的空間頻率域中的MTF值。此使得減少折疊噪聲成為可能。此外，因?yàn)樵诓蓸舆^程中，有可能通過在執(zhí)行像素跳過處理的同時(shí)讀出像素信息來減少固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)頻率，所以有可能減少能量消耗。此外，可以顯著地減少在稍后階段施加在放大器單元18和A/D轉(zhuǎn)換器19上的負(fù)載。此使得不用向信號(hào)處理系統(tǒng)施加負(fù)載而壓縮像素信息量成為可能。
依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)基本上與圖1所示依據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)基本相同。然而，在依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備中，當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，在以1/(k+2)×(k+2)的比率壓縮像素信息量的處理中，以要被跳躍相加的模擬像素塊(單元像素塊)彼此重疊布置的狀態(tài)跳躍相加(k+2)×(k+2)個(gè)像素，借此以減少折疊噪聲的狀態(tài)跳過像素信息。將引用特定地示例說明在這個(gè)實(shí)施例中的固態(tài)成像設(shè)備。
(第一特定示例)在第一特定示例的情況下，k＝0，換言之，跳躍相加四個(gè)(2×2)像素并且以1/4的比率壓縮像素信息量。將參考圖8A到9B中用于說明操作的圖示說明這個(gè)情況。
首先，如圖8A所示，相加在第一行的第一和第三列以及第三行的第一和第三列中相同濾色器的全部像素信息，在這個(gè)示例中為G的全部像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，如圖8B所示，相加在第一行的第二和第四列以及第三行的第二和第四列中相同濾色器的全部像素信息，在這個(gè)示例中為B的全部像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。然后，如圖8C所示，相加在第一行的第五和第七列以及第三行的第五和第七列中的全部像素信息，在這個(gè)示例中為G的全部像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
當(dāng)重復(fù)相同的操作而且如圖8D所示、要被讀出的像素到達(dá)最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且使該像素信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)時(shí)，如圖8E所示，向下一級(jí)，相加在第二行的第一和第三列以及第四行的第一和第三列中的相同濾色器的全部像素信息，在這個(gè)示例中為R的全部像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。當(dāng)要被讀出的像素到達(dá)在第二行和第四行的最后列或者接近最后列的列時(shí)，向下三級(jí)，相加在第五行的第一和第三列以及第七行的第一和第三列中的全部像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。以這種方法，重復(fù)相同的操作。當(dāng)要被讀出的像素到達(dá)最后列或者接近最后列的列而且操作轉(zhuǎn)入下一級(jí)時(shí)，重復(fù)相同的操作，直到讀出在最后行或者接近最后行的行中的像素信息為止，其中該重復(fù)被設(shè)置為向下一級(jí)、向下三級(jí)、向下一級(jí)、向下三級(jí)、諸如此類。
在操作<1>的操作A中，跳躍相加在第4m+1和第4m+3行的第4n+1和第4n+3列中的像素信息(m和n是等于或者大于0的正整數(shù))，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，在操作<1>的操作B中，跳躍相加在第4m+1和第4m+3行的第4n+2和第4n+4列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。從m＝0以及n＝0開始該操作，首先將m固定為0，并且當(dāng)一系列操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n增1。隨后，以相同的方式，以A、B、A、B、A、B、諸如此類的次序重復(fù)操作A和操作B，到列的結(jié)尾或者接近列的結(jié)尾。
當(dāng)讀取像素信息直至最后列或者接近最后列的列時(shí)，接下來，在操作<2>的操作A中，跳躍相加在第4m+2和第4m+4行的第4n+1和第4n+3列中的像素信息，以輸出該像素信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，在操作<2>的操作B中，跳躍相加在第4m+2和第4m+4行的第4n+2和第4n+4列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。從m＝0以及n＝0開始該操作，首先將m固定為0，并且當(dāng)一系列操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n增1。隨后，以同樣的方式，以A、B、A、B、A、B、諸如此類的次序重復(fù)操作A和操作B，到列的結(jié)尾或者接近列的結(jié)尾。
當(dāng)讀取像素信息直至在該行中的最后列或者接近最后列的列時(shí)，將m值增1并且以同樣的方式執(zhí)行操作<1>和操作<2>。然后，利用操作<1>和操作<2>對(duì)為基本操作，每次執(zhí)行該基本操作一個(gè)循環(huán)將m值增1，直到讀出了被設(shè)置為要被讀出的全部像素信息為止。當(dāng)以這種方法跳躍相加像素信息時(shí)，模擬的像素重心如圖9所示。這意味著，因?yàn)闉槊?×2單元像素塊輸出相同濾色器的像素信息，所以以1/4的比率壓縮像素信息量。
(第二特定示例)在第二特定示例的情況下，k＝1，換言之，跳躍相加九個(gè)(3×3)像素并且以1/9的比率壓縮像素信息量。將參考10A到10E中用于說明操作的圖示說明這個(gè)情況。
首先，如圖10A所示，相加在第一行的第一、第三、和第五列、第三行的第一、第三、和第五列、以及第五行的第一、第三、和第五列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，如圖10B所示，相加在第一行的第四、第六、和第八列、第三行的第四、第六、和第八列、以及第五行的第四、第六、和第八列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。類似地，如圖10C所示，相加在第一行的第七、第九、和第十一列、第三行的第七、第九、和第十一列、以及第五行的第七、第九、和第十一列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
當(dāng)重復(fù)相同的操作而且如圖10D所示、要被讀出的像素到達(dá)最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且使該像素信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)時(shí)，如圖10E所示，向下三級(jí)，相加在第四行的第一、第三、和第五列、第六行的第一、第三、和第五列、以及第八行的第一、第三、和第五列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
在操作<1>中，跳躍相加在第3m+1、第3m+3、和第3m+5行的第6n+1、第6n+3、和第6n+5列中的像素信息(m和n是等于或者大于0的正整數(shù))，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，在操作<2>中，跳躍相加在第3m+1、第3m+3、和第3m+5行的第6n+4、第6n+6、和第6n+8列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。作為基本操作，成對(duì)地執(zhí)行操作<1>和操作<2>。從m＝0和n＝0開始該操作，首先將m固定為0，并且每次執(zhí)行基本操作時(shí)將n增1。當(dāng)要被讀取的像素到達(dá)最后列或者接近最后列的列時(shí)，將m增1并且將n設(shè)置為0。
隨后，重復(fù)地執(zhí)行該操作，直到以同樣方式讀出全部設(shè)置的像素信息為止。當(dāng)以這種方法跳躍相加像素信息時(shí)，模擬的像素重心如圖11所示。這意味著，因?yàn)闉槊?×3單元像素塊輸出相同濾色器的像素信息，所以以1/9的比率壓縮像素信息量。
(第三特定示例)在第三特定示例的情況下，k＝2，換言之，跳躍相加十六個(gè)(4×4)像素并且以1/16的比率壓縮像素信息量。將參考12A到12D中用于說明操作的圖示說明這個(gè)情況。
首先，如圖12A所示，相加在第一、第三、第五、和第七行的第一、第三、第五、和第七列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，如圖12B所示，相加在第一、第三、第五、和第七行的第四、第六、第八、和第十列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。類似地，相加在第一、第三、第五、和第七行的第九、第十一、第十三、和第十五列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
當(dāng)重復(fù)相同的操作而且如圖12C所示、要被讀出的像素到達(dá)最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且使該像素信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)時(shí)，如圖12D所示，向下三級(jí)，相加在第四、第六、第八和第十行的第一、第三、第五、和第七列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。當(dāng)要被讀出的像素到達(dá)在第四、第六、第八、和第十行的最后一列或者接近最后列的一列時(shí)，向下五級(jí)，重復(fù)相同的操作。
在操作<1>的操作A中，跳躍相加在第8m+1、第8m+3、第8m+5、和第8m+7行的第8n+1、第8n+3、第8n+5、和第8n+7列中的像素信息(m和n是等于或者大于0的正整數(shù))，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，在操作<1>的操作B中，跳躍相加在第8m+1、第8m+3、第8m+5、和第8m+7行的第8n+4、第8n+6、第8n+8、和第8n+10列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。固定m值，并且當(dāng)一系列的操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n值增1。隨后，以同樣的方式，以A、B、A、B、A、B、諸如此類的次序重復(fù)操作A和操作B，到列的結(jié)尾或者接近列的結(jié)尾。
當(dāng)讀取像素信息直至最后列或者接近最后列的列時(shí)，接下來，在操作<2>的操作A中，跳躍相加在第8m+4、第8m+6、第8m+8、和第8m+10行的第8n+1、第8n+3、第8n+5、和第8n+7列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，在操作<2>的操作B中，跳躍相加在第8m+4、第8m+6、第8m+8、和第8m+10行的第8n+4、第8n+6、第8n+8、和第8n+10列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。固定m值，并且當(dāng)一系列的操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n值增1。隨后，以同樣的方式，以A、B、A、B、A、B、諸如此類的次序重復(fù)操作A和操作B，到列的結(jié)尾或者接近列的結(jié)尾。
當(dāng)讀取像素信息直至在該行中的最后列或者接近最后列的列時(shí)，將m值增1并且執(zhí)行操作<1>和操作<2>。然后，重復(fù)上述操作系列，直到讀出了被設(shè)置為要被讀出的全部像素信息為止。當(dāng)以這種方法跳躍相加像素信息時(shí)，模擬的像素重心如圖13所示。這意味著，因?yàn)闉槊?×4單元像素塊輸出相同濾色器的像素信息，所以以1/16的比率壓縮像素信息量。
(第四特定示例)在第四特定示例的情況下，k＝3，換言之，跳躍相加二十五個(gè)(5×5)像素并且以1/25的比率壓縮像素信息量。將參考14A到14D中用于說明操作的圖示說明這個(gè)情況。
首先，如圖14A所示，相加在第一、第三、第五、第七、和第九行的第一、第三、第五、第七、和第九列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，如圖14B所示，相加在第一、第三、第五、第七、和第九行的第六、第八、第十、第十二、和第十四列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。類似地，相加在第一、第三、第五、第七、和第九行的第十一、第十三、第十五、第十七、和第十九列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
當(dāng)重復(fù)相同的操作而且如圖14C所示、要被讀出的像素到達(dá)最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且使該像素信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)時(shí)，如圖14D所示，向下五級(jí)，相加在第六、第八、第十、第十二、和第十四行的第一、第三、第五、第七、和第九列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
在操作<1>中，跳躍相加在第5m+1、第5m+3、第5m+5、第5m+7、和第5m+9行的第10n+1、第10n+3、第10n+5、第10n+7、和第10n+9列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，在操作<2>中，跳躍相加在第5m+1、第5m+3、第5m+5、第5m+7、和第5m+9行的第10n+6、第10n+8、第10n+10、第10n+12、和第10n+14列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
作為基本操作，成對(duì)地執(zhí)行操作<1>和操作<2>，而且m和n是等于或者大于0的正整數(shù)。從m＝0和n＝0開始該操作，首先將m固定為0，并且每當(dāng)執(zhí)行基本操作時(shí)將n增一。當(dāng)要被讀取的像素到達(dá)最后一列或者接近最后列的一列時(shí)，將m增1并且將n設(shè)置為0。隨后，重復(fù)地執(zhí)行該操作，直到讀出被設(shè)置為要被讀出的全部像素信息為止。當(dāng)以這種方法跳躍相加像素信息時(shí)，模擬的像素重心如圖15所示。這意味著，因?yàn)闉槊?×5單元像素塊輸出相同濾色器的像素信息，所以以1/25的比率壓縮像素信息量。
在第一到第四特定示例的說明中，假定在以1/(k+2)×(k+2)的比率壓縮像素信息的處理中跳躍相加(k+2)×(k+2)個(gè)像素，而且k＝0(1/4壓縮)、k＝1(1/9壓縮)、k＝2(1/16壓縮)、以及k＝3(1/25壓縮)。當(dāng)k為4或更多時(shí)應(yīng)用相同的說明。簡(jiǎn)而言之，當(dāng)k是等于或者大于4的偶數(shù)時(shí)，基本上執(zhí)行與第一和第三特定示例的情況相同的操作，而且當(dāng)k是等于或者大于5的奇數(shù)時(shí)，基本上執(zhí)行與第二和第四特定示例的情況相同的操作，借此可以獲得相同的操作效果。將在下面說明其中k是等于或者大于4的偶數(shù)的示例，以及其中k是等于或者大于5的奇數(shù)的示例。
在其中k等于或者大于4的偶數(shù)的情況下，當(dāng)j是等于或者大于1的整數(shù)時(shí)，跳躍相加(2j+4)×(2j+4)個(gè)像素，并且以1/(2j+4)×(2j+4)的比率壓縮像素信息。例如，當(dāng)j＝1時(shí)，即當(dāng)以1/36的比率壓縮像素信息時(shí)，如下所述，依據(jù)在第一和第三特定示例中的方法執(zhí)行基本操作<1>和基本操作<2>。在操作<1>的操作A中，跳躍相加在第12m+1、第12m+3、第12m+5、第12m+7、第12m+9、和第12m+11行的第12n+1、第12n+3、第12n+5、第12n+7、第12n+9、和第12n+11列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，在操作<1>的操作B中，跳躍相加在第12m+1、第12m+3、第12m+5、第12m+7、第12m+9、和第12m+11行的第12n+6、第12n+8、第12n+10、第12n+12、第12n+14、和第12n+16列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
接下來，在操作<2>的操作A中，跳躍相加在第12m+6、第12m+8、第12m+10、第12m+12、第12m+14、和第12m+16行的第12n+1、第12n+3、第12n+5、第12n+7、第12n+9、和第12n+11列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。然后，在操作<2>的操作B中，跳躍相加在第12m+6、第12m+8、第12m+10、第12m+12、第12m+14、和第12m+16行的第12n+6、第12n+8、第12n+10、第12n+12、第12n+14、和第12n+16列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。以這種方法，在保持要被一次讀出的像素塊的正方形的同時(shí)，僅僅需要依據(jù)要被相加的像素?cái)?shù)目改變要被一次讀出和相加的像素?cái)?shù)目。然后，以其中在要被相加的像素行中相加所有像素的狀態(tài)跳過像素的同時(shí)，讀出所有任意的像素。
在其中k等于或者大于5的奇數(shù)的情況下，當(dāng)j是等于或者大于1的整數(shù)時(shí)，跳躍相加(2j+5)×(2j+5)個(gè)像素，并且以1/(2j+5)×(2j+5)的比率壓縮像素信息。例如，當(dāng)j＝1時(shí)，即當(dāng)以1/49的比率壓縮像素信息時(shí)，如下所述，依據(jù)在第二和第四特定示例中的方法執(zhí)行基本操作<1>和基本操作<2>。在操作<1>中，跳躍相加在第7m+1、第7m+3、第7m+5、第7m+7、第7m+9、第7m+11、和第7m+13行的第14n+1、第14n+3、第14n+5、第14n+7、第14n+9、第14n+11、和第14n+13列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。然后，在操作<2>中，跳躍相加在第7m+1、第7m+3、第7m+5、第7m+7、第7m+9、第7m+11、和第7m+13行的第14n+8、第14n+10、第14n+12、第14n+14、第14n+16、第14n+18、和第14n+20列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。以這種方法，在保持要被一次讀出的像素塊的正方形的同時(shí)，僅僅需要依據(jù)要被相加的像素?cái)?shù)目改變要被一次讀出和相加的像素?cái)?shù)目。然后，以其中在要被相加的像素行中相加所有像素的狀態(tài)跳過像素的同時(shí)，讀出所有任意的像素。
在第二和第四特定示例中，讀出在虛擬像素當(dāng)中所有像素的信息。然而，并不總是需要讀出所有像素的信息。例如，可以讀取、跳躍相加僅僅一個(gè)任意行的一些圖像信息，或者如在下面的修改中所描述的那樣，可以跳過垂直列以跳躍相加一些像素信息。
(修改)接下來，跳躍相加十六個(gè)像素，并且以1/25的比率壓縮像素信息量。將參考圖16A到16D中用于說明操作的圖示說明這個(gè)情況。
首先，如圖16A所示，相加在第一、第三、第五、和第七行的第一、第三、第五、和第七列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，如圖16B所示，相加在第一、第三、第五、和第七行的第六、第八、第十、和第十二列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息(每次讀取像素信息時(shí)，忽略一個(gè)像素行)。類似地，相加在第一、第三、第五、和第七行的第十一、第十三、第十五、和第十七列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
當(dāng)重復(fù)相同的操作而且如圖16C所示、要被讀出的像素到達(dá)最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且使該像素信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)時(shí)，如圖16D所示，向下五級(jí)，相加在第六、第八、第十、和第十二行的第一、第三、第五、和第七列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
在操作<1>中，跳躍相加在第5m+1、第5m+3、第5m+5、和第5m+7行的第10n+1、第10n+3、第10n+5、和第10n+7列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。然后，在操作<2>中，跳躍相加在第5m+1、第5m+3、第5m+5、和第5m+7行的第10n+6、第10n+8、第10n+10、和第10n+12列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
作為基本操作，重復(fù)操作<1>和操作<2>，而且m和n是等于或者大于0的正整數(shù)。從m＝0和n＝0開始該操作，首先將m固定為0，并且每次執(zhí)行基本操作時(shí)將n增加1。當(dāng)要被讀取的像素到達(dá)最后列或者接近最后列的列時(shí)，將m增1并且將n設(shè)置為0。隨后，重復(fù)該操作。當(dāng)以這種方法跳躍相加像素信息時(shí)，模擬的像素重心由圖17中的陰影部分所指示。這意味著，因?yàn)闉槊?×5單元像素塊輸出相同濾色器的像素信息，所以以1/25的比率壓縮像素信息量。
例如，通過以這種方法執(zhí)行像素跳躍相加處理，模擬地消除了像素區(qū)域的增加和在水平方向像素的省略。因此，有可能減少等于或者高于尼奎斯特頻率的空間頻率域的MTF值。因此，因?yàn)闇p少了折疊噪聲，所以有可能在減輕在像素跳躍處理中傳統(tǒng)的噪聲問題的同時(shí)提高圖像質(zhì)量。通過在采樣處理中跳躍像素信息的同時(shí)執(zhí)行信號(hào)處理，可以顯著地減少施加在放大器單元18和A/D轉(zhuǎn)換器19上的負(fù)載。因此，有可能在保持像素信息次序和空間位置關(guān)系與讀出的所有像素的那些相同的同時(shí)，以高速讀出像素信息、減少能量消耗、并且跳躍像素信息。
圖18為一個(gè)框圖，示出了依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例。在該圖中，用相同的參考數(shù)字和符號(hào)表示相當(dāng)于圖1中的部件的那些部件。在依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備中，再次，用于同時(shí)讀出一行的像素信息類型的X-Y可尋址固態(tài)成像設(shè)備，例如CMOS圖像傳感器被用作固態(tài)成像設(shè)備。
在依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備中所采用的結(jié)構(gòu)中，能夠存儲(chǔ)傳感器單元11中一行的像素信息的兩個(gè)存儲(chǔ)器電路15A和15B用作存儲(chǔ)器電路單元15。在這方面，就該結(jié)構(gòu)而言，依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備不同于依據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備。就操作而言，依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備顯著不同于在第一實(shí)施例中的固態(tài)成像設(shè)備，該操作用于在執(zhí)行像素跳躍和讀出處理中，在兩個(gè)存儲(chǔ)器電路15A和15B中存儲(chǔ)從傳感器單元11輸出的像素信息，并且從存儲(chǔ)器電路15A和15B中讀出像素信息并且輸出該像素信息。
具體地說，當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備所采用的結(jié)構(gòu)在以1/(2k+3)×(2k+3)的比率壓縮像素信息量的處理中，以其中要被跳躍相加的模擬像素塊(單元像素塊)被沒有彼此重疊地布置的狀態(tài)跳躍相加2k+4個(gè)像素，借此以減少折疊噪聲的狀態(tài)跳躍像素信息。
將在下面參考圖19中用于說明操作的圖示說明控制折疊噪聲的方法。在該方法中，將(2k+3)×(2k+3)像素塊設(shè)置為單元像素塊，通過相加相同顏色的濾色器的像素信息作為在該單元像素塊中出現(xiàn)的任意的濾色器，模擬地增加像素尺寸。通過在保持像素信息次序和空間位置關(guān)系與讀出的全部像素中的那些相同的同時(shí)，減少等于或者大于尼奎斯特頻率的空間頻率域MTF值，來控制折疊噪聲。
從圖19中看出，在這個(gè)實(shí)施例中，在以1/15的比率壓縮像素信息量時(shí)，將5×5像素塊設(shè)置為單元像素塊(在該圖中，通過四邊的粗線圍繞的塊)。要注意到，為了方便說明，將虛擬的像素行名稱a、b、c、等以及虛擬的像素列名a、b、c等附于這些單元像素塊。
首先，如圖19所示，相加在第一行的第一、第三、和第五列以及第五行的第一、第三、和第五列中相同濾色器的像素信息(在這個(gè)圖中，帶陰影的部分)，即在第a行和第a列的像素塊中相同顏色的像素信息，在這個(gè)實(shí)施例中該顏色為G，然后輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。然后，相加在第一行的第六、第八、和第十列以及第五行的第六、第八、和第十列中相同濾色器的像素信息，即在第a行和第b列的像素塊中相同顏色的像素信息，在這個(gè)實(shí)施例中該顏色為B，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。類似地，相加在第一行的第十一、第十三、和第十五列以及第五行的第十一、第十三、和第十五列中相同濾色器的像素信息，即在第a行和第c列的像素塊中相同顏色的像素信息，在這個(gè)實(shí)施例中該顏色為G，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
隨后，以像素塊為單元對(duì)第a行重復(fù)相同的操作。然后，當(dāng)要被讀出的像素到達(dá)最后一列或者接近最后列的一列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且使該信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)時(shí)，向下五級(jí)，相加在第六行的第一、第三、和第五列以及第十行的第一、第三、和第五列中相同濾色器的像素信息，即在第b行和第a列的像素塊中相同顏色的像素信息，在這個(gè)實(shí)施例中該顏色為R，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
簡(jiǎn)而言之，跳躍相加在第5m+1和第5m+5行的第3n+1、第3n+3、和第3n+5列中相同濾色器的像素信息(m和n是等于或者大于0的正整數(shù))，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，跳躍相加在第3m+1和第3m+5行的第3n+6、第3n+8、和第3n+10列中相同濾色器的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。隨后，重復(fù)相同的操作。
當(dāng)以這種方法跳躍相加像素信息時(shí)，這意味著，因?yàn)閷?duì)每5×5單元像素塊輸出相同濾色器的像素信息，所以以1/25的比率壓縮像素信息量。要注意到，在這個(gè)實(shí)施例中，要被相加的像素行組合是第一行和第五行，第六行和第十行，諸如此類。然而，除了這些組合之外，例如，第一行和第三行、第六行和第八行、諸如此類的組合，第三行和第五行、第八行和第十行、諸如此類的組合，第一行、第三行和第五行，第六行、第八行和第十行，諸如此類的組合，也是可能的。
除了上述在圖19中的像素跳躍相加方法之外，還有可能采用其它的方法。在該方法中，如圖20所示，將5×5個(gè)像素設(shè)置為一個(gè)像素塊。對(duì)于每個(gè)單元像素塊，跳躍相加在第5m+2和第5m+4行的第3n+1、第3n+3、和第3n+5列中相同濾色器的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，跳躍相加在第3m+1和第3m+5行的第3n+6、第3n+8、和第3n+10列中相同濾色器的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。隨后，重復(fù)相同的操作。
在上述像素跳躍相加處理中，作為示例，將5×5像素塊設(shè)置為單元像素塊。本發(fā)明不局限于此。將以通用表達(dá)式表示為(2k+3)×(2k+3)(k是等于或者大于0的正整數(shù))的像素塊設(shè)置為單元像素塊，并且相加該單元像素塊中相同顏色的所有像素信息。這使得在減少等于或者高于尼奎斯特頻率的空間頻率域的MTF值、并且保持像素信息次序和空間位置關(guān)系與讀出的全部像素中的那些相同的同時(shí)，模擬地增加像素區(qū)域并且跳躍像素信息成為可能。
接下來，將參考圖21A到21C說明在執(zhí)行上述像素跳躍相加處理中，用于在存儲(chǔ)器電路15A和15B中存儲(chǔ)從傳感器單元11輸出的像素信息、并且將來自存儲(chǔ)器電路15A和15B的像素信息輸出到水平數(shù)據(jù)線17的處理中的操作。圖21A到21C為示意地示出在傳感器單元11和垂直移位寄存器12之間的關(guān)系，以及在存儲(chǔ)器電路單元15、水平移位寄存器16、和水平數(shù)據(jù)線17之間的關(guān)系的圖示，其中在傳感器單元11中以矩陣形式排列像素，而且存儲(chǔ)器電路單元15能夠存儲(chǔ)兩行像素信息。
首先，如圖21A所示，將由垂直移位寄存器12所選擇的第一和第五行中的相應(yīng)像素信息輸出到存儲(chǔ)器電路單元15，并且在兩個(gè)存儲(chǔ)器電路15A和15B中為每一行存儲(chǔ)這些信息。接下來，如圖21B所示，同時(shí)從存儲(chǔ)器電路15A和15B向水平數(shù)據(jù)線17輸出由水平移位寄存器16所選擇的第一、第三、和第五列中的像素信息。因此，在水平數(shù)據(jù)線17上相加第一行的第一、第三、和第五列以及第五行的第一、第三、和第五列中的全部像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
隨后，如圖21C所示，從存儲(chǔ)器電路15A和15B中順序地交替選擇在第一行的第5n+1、第5n+3、和第5n+5列以及第五行的第5n+1、第5n+3、和第5n+5列(n＝1、2、3、...)中的像素信息，并且輸出該信息到水平數(shù)據(jù)線17。當(dāng)要被相加的像素信息到達(dá)最后列或者接近最后列的列時(shí)，垂直移位寄存器12選擇第六和第十行以輸出像素信息到存儲(chǔ)器電路單元15，并且導(dǎo)致存儲(chǔ)器電路15A和15B存儲(chǔ)用于每一行的像素信息。隨后，重復(fù)相同的操作，以在跳過一些像素信息的同時(shí)相加和輸出這些像素信息。
接下來，將使用圖22A到22C更詳細(xì)地說明像素跳躍相加處理的流程系列。圖22A到22C為電路圖，示出在說明當(dāng)把5×5像素塊設(shè)置為單元像素塊時(shí)的像素跳躍相加處理中，在第k和第k+2或者第k和第k+4(k是自然數(shù))像素行、用于兩行的存儲(chǔ)器電路15A和15B、以及水平數(shù)據(jù)線17之間的關(guān)系的示例。
圖22A示出其中在較低存儲(chǔ)器電路15B中存儲(chǔ)第k行中的像素信息的狀態(tài)(當(dāng)在較高存儲(chǔ)器電路15A中存儲(chǔ)像素信息時(shí)，獲得相同的效果)。圖22B示出其中在較高存儲(chǔ)器電路15A中存儲(chǔ)在第k+2行中的像素信息的狀態(tài)(當(dāng)在較高存儲(chǔ)器電路15A中存儲(chǔ)在第k行中的像素信息時(shí)，則在較低存儲(chǔ)器電路15B中存儲(chǔ)在第k+2行中的像素信息)。依據(jù)這個(gè)操作，在存儲(chǔ)器電路單元15中存儲(chǔ)用于兩行的像素信息。如圖22C所示，同時(shí)將這些像素信息輸出到水平數(shù)據(jù)線17，以進(jìn)行相加。
以這種方法，將(2k+3)×(2k+3)(k是等于或者大于0的正整數(shù))像素塊設(shè)置為單元像素塊，相加在該單元像素塊中相同濾色器的像素信息。因此模擬地增加像素區(qū)域，并且在等于或者高于尼奎斯特頻率的空間頻率域中降低MTF值。因此，有可能在像素跳躍處理的時(shí)候減少折疊噪聲。
此外，通過在采樣處理中跳過像素信息的同時(shí)執(zhí)行信號(hào)處理，可以顯著地減少在放大器單元18和A/D轉(zhuǎn)換器19上的負(fù)載。因此，有可能在保持像素信息次序和空間位置關(guān)系與讀出的所有像素中的那些相同的同時(shí)，以高速讀出像素信息、減少能量消耗、并且跳過像素信息。特別地，在依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備中，可以通過使用用于兩行的存儲(chǔ)器電路15A和15B作為存儲(chǔ)器電路單元來簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)期望的處理。因此，因?yàn)榭梢燥@著地減少存儲(chǔ)區(qū)域，有可能減少芯片面積和期望成本降低。
依據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)同與圖18中依據(jù)第三實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)相同。然而，當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，在依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備中，在以1/(2k+3)×(2k+3)的比率壓縮像素信息量的處理中，以其中要被跳躍相加的模擬像素塊(單元像素塊)彼此重疊布置的狀態(tài)跳躍相加2k+6個(gè)像素，借此以減少折疊噪聲的狀態(tài)跳過像素信息。
(第一特定示例)在第一特定示例的情況下，k＝0，換言之，跳躍相加六個(gè)像素并且以1/9的比率壓縮像素信息量。將參考圖23A到23E中用于說明操作的圖示說明這個(gè)情況。
首先，如圖23A所示，相加在第一行的第一、第三、和第五列以及第三行的第一、第三、和第五列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。然后，如圖23B所示，相加在第一行的第四、第六、和第八列以及第三行的第四、第六、和第八列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。類似地，如圖23C所示，相加在第一行的第七、第九、和第十一列以及第三行的第七、第九、和第十一列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
當(dāng)重復(fù)相同的操作而且如圖23D所示、要被讀出的像素到達(dá)最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且使該像素信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)時(shí)，如圖23E所示，向下三級(jí)，相加在第四行的第一、第三、和第五列以及第六行的第一、第三、和第五列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
簡(jiǎn)而言之，在操作<1>中，跳躍相加在第3m+1和第3m+3行的第6n+1、第6n+3、和第6n+5列中的像素信息(m和n是等于或者大于0的正整數(shù))，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，在操作<2>中，跳躍相加在第3m+1和第3m+3行的第6n+4列、第6n+6列、和第6n+8列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。利用操作<1>和操作<2>對(duì)作為基本操作，從m＝0和n＝0開始該操作，首先把m固定為0，而且每次執(zhí)行基本操作時(shí)將n增一。當(dāng)要被讀取的像素到達(dá)最后一列或者接近最后列的一列時(shí)，將m增1并且將n設(shè)置為0。隨后，重復(fù)地執(zhí)行相同的操作。以其中在要被相加的像素行中相加所有像素的狀態(tài)跳過像素的同時(shí)，讀出所有像素。當(dāng)以這種方法跳躍相加像素信息時(shí)，模擬的像素重心如圖24所示。這意味著，因?yàn)閷?duì)每3×3單元像素塊輸出相同濾色器的像素信息，所以以1/9的比率壓縮像素信息量。
接下來，將參考圖25A到25C說明在執(zhí)行上述像素跳躍相加處理中，用于在存儲(chǔ)器電路15A和15B中存儲(chǔ)從傳感器單元11輸出的像素信息、并且將來自存儲(chǔ)器電路15A和15B的像素信息輸出到水平數(shù)據(jù)線17的處理中的操作。圖25A到25C為示意地示出在傳感器單元11和垂直移位寄存器12之間的關(guān)系，以及在存儲(chǔ)器電路單元15、水平移位寄存器16、和水平數(shù)據(jù)線17之間的關(guān)系的圖示，其中在傳感器單元11中以矩陣形式排列像素，而且存儲(chǔ)器電路單元15能夠存儲(chǔ)兩行的像素信息。
首先，如圖25A所示，將由垂直移位寄存器12所選擇的第一和第三行中的相應(yīng)像素信息輸出到存儲(chǔ)器電路單元15，并且在兩個(gè)存儲(chǔ)器電路15A和15B中為每一行存儲(chǔ)這些信息。接下來，如圖25B所示，同時(shí)從存儲(chǔ)器電路15A和15B向水平數(shù)據(jù)線17輸出由水平移位寄存器16所選擇的第一、第三、和第五列中的像素信息。因此，在水平數(shù)據(jù)線17上相加第一行的第一、第三、和第五列以及第三行的第一、第三、和第五列中的全部像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
隨后，如圖23A到23E所示，從存儲(chǔ)器電路15A和15B中順序地交替選擇在第6n+1、第6n+3、和第6n+5列以及在第6n+4、第6n+6、和第6n+8列中的像素信息，并且輸出到水平數(shù)據(jù)線17。當(dāng)要被相加的像素信息到達(dá)最后列或者接近最后列的列時(shí)，垂直移位寄存器12選擇第四和第六行以輸出像素信息到存儲(chǔ)器電路單元15，并且使得存儲(chǔ)器電路15A和15B存儲(chǔ)用于每一行的像素信息。隨后，重復(fù)相同的操作，以在跳過像素信息的同時(shí)相加和輸出這些像素信息。
(第二特定示例)如同第一特定示例情況那樣，在第二特定示例的情況下，k＝0，換言之，跳躍相加六個(gè)像素并且以1/9的比率壓縮像素信息量。將參考圖26A到26E中用于說明操作的圖示說明這個(gè)情況。
首先，如圖26A所示，相加在第一行的第一、第三、和第五列以及第五行的第一、第三、和第五列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。然后，如圖26B所示，相加在第一行的第四、第六、和第八列以及第五行的第四、第六、和第八列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。類似地，如圖26C所示，相加在第一行的第七、第九、和第十一列以及第五行的第七、第九、和第十一列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
當(dāng)重復(fù)相同的操作而且如圖26D所示、要被讀出的像素到達(dá)最后列或者接近最后列的列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且使該像素信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)時(shí)，如圖26E所示，向下三級(jí)，相加在第四行的第一、第三、和第五列以及第八行的第一、第三、和第五列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
簡(jiǎn)而言之，跳躍相加在第3m+1和第3m+5行的第6n+1、第6n+3、和第6n+5列中的像素信息(m和n是等于或者大于0的正整數(shù))，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，跳躍相加在第3m+1和第3m+3行的第6n+4列、第6n+6列、和第6n+8列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。隨后，重復(fù)相同的操作。當(dāng)以這種方法跳躍相加像素信息時(shí)，模擬的像素重心如圖27所示。這意味著，因?yàn)閷?duì)每3×3單元像素塊輸出相同濾色器的像素信息，以1/9的比率壓縮像素信息量。
用于在存儲(chǔ)器電路15A和15B中存儲(chǔ)像素信息并且從存儲(chǔ)器電路15A和15B輸出像素信息到水平數(shù)據(jù)線17的處理的操作與圖25A到25C中所示的那些相同。簡(jiǎn)而言之，首先，在兩個(gè)存儲(chǔ)器電路15A和15B中存儲(chǔ)用于兩行的相應(yīng)像素信息。順序地交替選擇、跳躍相加在第6n+1、第6n+3、和第6n+5列以及在第6n+4、第6n+6、和第6n+8列中的像素信息，并且將這些信息輸出到水平數(shù)據(jù)線17作為用于一個(gè)像素的信息。當(dāng)要被相加的像素信息到達(dá)最后一列或者接近最后列的一列時(shí)，垂直移位寄存器12選擇第四和第八行以輸出像素信息到存儲(chǔ)器電路單元15，并且使得存儲(chǔ)器電路15A和15B存儲(chǔ)用于每一行的像素信息。隨后，重復(fù)相同的操作，以在跳過像素信息的同時(shí)相加和輸出這些像素信息。
(第三特定示例)在第三特定示例的情況下，k＝1，換言之，跳躍相加八個(gè)像素并且以1/25的比率壓縮像素信息量。將參考圖28A到28D中用于說明操作的圖示說明這個(gè)情況。
首先，如圖28A所示，相加在第一行的第一、第三、第五、和第七列以及第三行的第一、第三、第五、和第七列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，如圖28B所示，相加在第一行的第四、第六、第八、和第十列以及第三行的第四、第六、第八、和第十列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。類似地，相加在第一行的第九、第十一、第十三、和第十五列以及第三行的第九、第十一、第十三、和第十五列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
當(dāng)重復(fù)相同的操作而且如圖28C所示、要被讀出的像素到達(dá)最后一列或者接近最后列的一列(通過設(shè)置來改變最后從中讀出像素信息并且使該像素信息經(jīng)受像素跳躍相加處理的列)時(shí)，如圖28D所示，向下三級(jí)，相加在第四行的第一、第三、第五、和第七列以及第六行的第一、第三、第五、和第七列中的像素信息，并且輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。
簡(jiǎn)而言之，在操作<1>的操作A中，跳躍相加在第8m+1和第8m+3行的第8n+1、第8n+3、第8n+5、和第8n+7列中的像素信息(m和n是等于或者大于0的正整數(shù))，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，在操作<1>的操作B中，跳躍相加在第8m+1和第8m+3行的第8n+4列、第8n+6列、第8n+8列、和第8n+10列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。固定m值，并且當(dāng)一系列的操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n值增1。隨后，以同樣的方式，以A、B、A、B、A、B、諸如此類的次序重復(fù)操作A和操作B，到列的結(jié)尾或者接近列的結(jié)尾。
當(dāng)讀取像素信息直至最后一列或者接近最后列的一列時(shí)，接下來，在操作<2>的操作A中，跳躍相加在第8m+4和第8m+6行的第8n+1、第8n+3、第8n+5、和第8n+7列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。接下來，在操作<2>的操作B中，跳躍相加在第8m+4和第8m+6行的第8n+4、第8n+6、第8n+8、和第8n+10列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。固定m值，并且當(dāng)一系列的操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n值增1。隨后，以同樣的方式，以A、B、A、B、A、B、諸如此類的次序重復(fù)操作A和操作B，到列的結(jié)尾或者接近列的結(jié)尾。
當(dāng)讀取像素信息直至在該行中的最后一列或者接近最后列的一列時(shí)，將m值增1并且執(zhí)行操作<1>和操作<2>。然后，重復(fù)上述操作系列，直到讀出了被設(shè)置為要被讀出的全部像素信息為止。當(dāng)以這種方法跳躍相加像素信息時(shí)，模擬的像素重心如圖29所示。這意味著，因?yàn)閷?duì)每4×4單元像素塊輸出相同濾色器的像素信息，以1/16的比率壓縮像素信息量。
用于在存儲(chǔ)器電路單元15中存儲(chǔ)像素信息并且從存儲(chǔ)器電路單元15輸出像素信息到水平數(shù)據(jù)線17的處理操作與圖25A到25C中所示的那些相同。簡(jiǎn)而言之，首先，在兩個(gè)存儲(chǔ)器電路15A和15B中存儲(chǔ)用于兩行的相應(yīng)像素信息。順序地交替選擇、跳躍相加在第8n+1、第8n+3、第8n+5、和第8n+7列以及在第8n+4、第8n+6、第8n+8、和第8n+10列中的像素信息，并且輸出到水平數(shù)據(jù)線17作為用于一個(gè)像素的信息。當(dāng)要被相加的像素信息到達(dá)最后一列或者接近最后列的一列時(shí)，垂直移位寄存器12選擇第四和第六行以輸出像素信息到存儲(chǔ)器電路15A和15B，并且使得存儲(chǔ)器電路15A和15B存儲(chǔ)每一行的像素信息。隨后，重復(fù)相同的操作，以在跳過一些像素信息的同時(shí)相加和輸出這些像素信息。
在這個(gè)特定示例中，在操作<1>中，將第8m+1和第8m+3行(在操作<2>中，是第8m+4和第8m+6行)選為行，從這些行讀出、跳躍相加像素信息。然而，無論選擇了在第8m+1、第8m+3、第8m+5、和第8m+7(在操作<2>中是第8m+4、第8m+6、第8m+8、第8m+10)行中的哪兩行，都可以獲得相同的效果。
除了上述第一到第三特定示例之外，當(dāng)將j設(shè)置為等于或者大于1的整數(shù)時(shí)，有可能采用在以1/(2j+3)×(2j+3)的比率壓縮像素信息的處理中跳躍相加(2j+3)×2個(gè)像素的方法，以及在以1/(2j+4)×(2j+4)的比率壓縮像素信息的處理中跳躍相加(2j+4)×2個(gè)像素的方法。當(dāng)采用前者的方法時(shí)，基本上執(zhí)行與第一和第二特定示例的情況相同的操作。當(dāng)采用后者的方法時(shí)，基本上執(zhí)行與第三特定示例的情況相同的操作。因此，有可能獲得與上述相同的操作效果。將在下文中引用示例來說明這些方法。
在其中以1/(2j+3)×(2j+3)的比率壓縮像素信息的情況下，例如當(dāng)j＝1時(shí)，換言之以1/25的比率壓縮像素信息時(shí)，依據(jù)第一和第二特定示例的方法執(zhí)行基本操作<1>和基本操作<2>。在操作<1>中，跳躍相加在第5m+1和第5m+5行的第10n+1、第10n+3、第10n+5、第10n+7、和第10n+9列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。然后，在操作<2>中，跳躍相加在第5m+1和第5m+5行的第10n+6、第10n+8、第10n+10、第10n+12、和第10n+14列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息(行可以是單元像素塊中的任意兩行)。以這種方法，在保持要被一次讀出的像素塊的正方形的同時(shí)，僅僅需要依據(jù)要被相加的像素?cái)?shù)目改變要被一次讀出和相加的像素?cái)?shù)目。然后，以其中在要被相加的像素行中相加所有像素的狀態(tài)跳過像素的同時(shí)，讀出所有任意的像素。
在其中以1/(2j+4)×(2j+4)的比率壓縮像素信息的情況下，例如當(dāng)j＝1時(shí)，換言之以1/36的比率壓縮像素信息時(shí)，依據(jù)第三特定示例的方法執(zhí)行基本操作<1>和基本操作<2>。在操作<1>的操作<A>中，跳躍相加在第12m+1和第12m+3行的第12n+1、第12n+3、第12n+5、第12n+7、第12n+9、和第12n+11列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。然后，在操作<1>的操作<B>中，跳躍相加在第12m+1和第12m+3行的第12n+6、第12n+8、第12n+10、和第12n+12列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。固定m值，并且當(dāng)一系列的操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n值增1。隨后，以同樣的方式，以A、B、A、B、A、B、諸如此類的次序重復(fù)操作A和操作B，直至最后一列或者接近最后列的一列。
當(dāng)讀取像素信息直至最后一列或者接近最后列的一列時(shí)，接下來，在操作<2>的操作<A>中，跳躍相加在第12m+6和第12m+8行的第12n+1、第12n+3、第12n+5、第12n+7、第12n+9、和第12n+11列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。然后，在操作<2>的操作<B>中，跳躍相加在第12m+6和第12m+8行的第12n+6、第12n+8、第12n+10、第12n+12、12n+14、和第12n+16列中的像素信息，以輸出該信息作為用于一個(gè)像素的信息。固定m值，并且當(dāng)一系列的操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n值增1。隨后，以同樣的方式，以A、B、A、B、A、B、諸如此類的次序重復(fù)操作A和操作B，直至最后一列或者接近最后列的一列。
當(dāng)讀取像素信息直至在該行中的最后一列或者接近最后列的一列時(shí)，將m值增1并且執(zhí)行操作<1>和操作<2>。僅僅必需以這種方法改變操作。然后，以其中在要被相加的像素行中相加所有像素的狀態(tài)跳過像素的同時(shí)，讀出所有像素。
例如，通過以這種方法執(zhí)行像素跳躍相加處理，模擬地消除了像素區(qū)域的增加和在水平方向像素的省略。因此，有可能減少等于或者高于尼奎斯特頻率的空間頻率域的MTF值。因此，因?yàn)闇p少了折疊噪聲，所以有可能在減少像素跳躍處理中傳統(tǒng)的噪聲問題的同時(shí)提高圖像質(zhì)量。
此外，通過在采樣處理中跳過像素信息的同時(shí)執(zhí)行信號(hào)處理，可以顯著地減少在放大器單元18和A/D轉(zhuǎn)換器19上的負(fù)載。因此，有可能在保持像素信息次序和空間位置關(guān)系與讀出的所有像素中的那些相同的同時(shí)，以高速讀出像素信息、減少能量消耗、并且跳過像素信息。特別是，在依據(jù)這個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備中，僅僅必需準(zhǔn)備用于兩行的存儲(chǔ)器電路15A和15B作為存儲(chǔ)器電路單元15。因此，因?yàn)榭梢燥@著地減少存儲(chǔ)區(qū)域，所以有可能減少芯片面積和期望成本降低。
要注意到在相應(yīng)實(shí)施例中說明的示例中，在進(jìn)行跳躍以從固態(tài)成像設(shè)備中讀出像素信息的處理中，將由在行方向和列方向彼此鄰近的多個(gè)像素組成的像素塊設(shè)置為單元像素塊，經(jīng)由存儲(chǔ)器電路單元15將該單元像素塊中相同濾色器的像素信息同時(shí)輸出到水平數(shù)據(jù)線17，借此模擬地相加和讀出這些像素信息，作為用于一個(gè)像素的像素信息。還有可能采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中對(duì)通過一次相加像素信息獲得的結(jié)果進(jìn)行平均，并且輸出其作為用于一個(gè)像素的像素信息。作為一個(gè)示例，當(dāng)相加四個(gè)像素的像素信息時(shí)，平均相加的結(jié)果作為1/4大小的信息。這個(gè)平均處理可以通過使用例如放大器單元18中的可編程放大器實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)在A/D轉(zhuǎn)換器19之后的電路的輸入動(dòng)態(tài)范圍較窄時(shí)，這種相加/平均的方法是有效的。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，依據(jù)本發(fā)明，利用(2k+3)×(2k+3)的像素排列(k是等于或者大于0的整數(shù))作為一個(gè)單元，讀出與包括在該單元像素塊中的任意濾色器顏色相同的濾波器的像素信息，作為用于一個(gè)像素的信息。因此，有可能模擬地增加像素區(qū)域，并且在等于或者高于尼奎斯特頻率的空間頻率域中降低MTF值。這使得減少折疊噪聲成為可能。因此，獲得了諸如在像素跳過的時(shí)候減少折疊噪聲、減少輸出信息量、減少信號(hào)處理系統(tǒng)上的負(fù)載、以及負(fù)載減少后實(shí)現(xiàn)高速讀出、通過低頻率的時(shí)鐘減少能量消耗、減少芯片區(qū)域的大小、以及減少成本之類的各種伴隨的效果。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)成像設(shè)備，包含X-Y可尋址固態(tài)成像設(shè)備，其中以矩陣形式排列像素，并且在相應(yīng)的像素中形成具有預(yù)定顏色編碼的濾色器；以及驅(qū)動(dòng)裝置，其在進(jìn)行跳躍以從固態(tài)成像設(shè)備中讀出像素信息的像素處理中，將由在行方向和列方向彼此鄰近的多個(gè)像素組成的像素塊設(shè)置為單元像素塊，模擬地讀出該單元像素塊中相同濾色器的像素信息，作為用于一個(gè)像素的像素信息。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中，驅(qū)動(dòng)裝置將單元像素塊中相同濾色器的像素信息進(jìn)行相加，并且輸出相加的像素信息。
3.如權(quán)利要求2所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中，驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)相加的像素信息進(jìn)行平均，并且輸出平均的像素信息。
4.如權(quán)利要求2所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中，驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)單元像素塊中的相同濾色器中的像素信息進(jìn)行相加，以便不破壞該單元像素塊的重心，并且輸出所相加的像素信息。
5.如權(quán)利要求2所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中，驅(qū)動(dòng)裝置具有用于存儲(chǔ)從固態(tài)成像設(shè)備中讀出的像素信息的存儲(chǔ)器電路單元，并且同時(shí)將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器電路單元中的、單元像素塊中相同濾色器的像素信息輸出到水平數(shù)據(jù)線。
6.如權(quán)利要求5所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中，預(yù)定顏色編碼具有兩行和兩列為一個(gè)單元，并且是該單元的重復(fù)，以及當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，利用(2k+3)×(2k+3)像素塊作為單元像素塊，以其中單元像素塊被沒有彼此重疊地布置的狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)裝置模擬地讀出每一單元像素塊中相同濾色器的像素信息，作為用于一個(gè)像素的像素信息。
7.如權(quán)利要求6所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中，驅(qū)動(dòng)裝置模擬地讀出單元像素塊中在列排列方向或者行排列方向的相同濾色器的像素信息，作為用于一個(gè)像素的像素信息。
8.如權(quán)利要求5所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中，預(yù)定顏色編碼具有四行和四列為一個(gè)單元，并且是該單元的重復(fù)，和當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，利用(2k+3)×(2k+3)像素塊作為單元像素塊，以其中該單元像素塊被彼此重疊布置的狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)裝置模擬地讀出每一單元像素塊中相同濾色器的像素信息，作為用于一個(gè)像素的像素信息。
9.如權(quán)利要求5所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中，預(yù)定顏色編碼具有兩行和兩列為一個(gè)單元，并且是該單元的重復(fù)，和當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，在以1/(k+2)×(k+2)的比率壓縮像素信息量的處理中，驅(qū)動(dòng)裝置以其中要被跳躍相加的單元像素塊被彼此重疊布置的狀態(tài)跳躍相加(k+2)×(k+2)個(gè)像素。
10.如權(quán)利要求5所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中，預(yù)定顏色編碼具有兩行和兩列為一個(gè)單元，并且是該單元的重復(fù)，和當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，利用(2k+2)×(2k+2)像素塊作為單元像素塊，以其中該單元像素塊被彼此重疊布置的狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)裝置模擬地讀出每一單元像素塊中相同濾色器的像素信息，作為一個(gè)像素的像素信息。
11.如權(quán)利要求5所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中，預(yù)定顏色編碼具有兩行和兩列為一個(gè)單元并且是該單元的重復(fù)，以及當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，利用(2k+3)×(2k+3)像素塊作為單元像素塊，以其中單元像素塊被彼此重疊布置的狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)裝置模擬地讀出在每一單元像素塊中相同濾色器的像素信息，作為用于一個(gè)像素的像素信息。
12.如權(quán)利要求5所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中，驅(qū)動(dòng)裝置具有第一和第二存儲(chǔ)器電路，作為存儲(chǔ)器電路單元，并且同時(shí)輸出分別存儲(chǔ)在第一和第二存儲(chǔ)器電路中的單元像素塊中相同濾色器的像素信息到水平數(shù)據(jù)線，該第一和第二存儲(chǔ)器電路能夠相對(duì)于固態(tài)成像設(shè)備的像素排列分別存儲(chǔ)用于一行的像素信息。
13.如權(quán)利要求12所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中，預(yù)定顏色編碼具有兩行和兩列為一個(gè)單元，并且是該單元的重復(fù)，以及當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，利用(2k+3)(2k+3)像素塊作為單元像素塊，以其中單元像素塊被沒有彼此重疊地布置的狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)裝置模擬地讀出在每一單元像素塊中相同濾色器的像素信息，作為用于一個(gè)像素的像素信息。
14.如權(quán)利要求12所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中，預(yù)定顏色編碼具有兩行和兩列為一個(gè)單元，并且是該單元的重復(fù)，以及當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，在以1/(2k+3)×(2k+3)的比率壓縮像素信息量的處理中，驅(qū)動(dòng)裝置以其中要被跳躍相加的單元像素塊被彼此重疊布置的狀態(tài)跳躍相加2k+6個(gè)像素。
15.一種用于使用X-Y可尋址固態(tài)成像設(shè)備的固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，在該固態(tài)成像設(shè)備中，以矩陣形式排列像素，而且在相應(yīng)的像素中形成具有預(yù)定顏色編碼的濾色器，該驅(qū)動(dòng)方法包括在進(jìn)行跳躍以便從固態(tài)成像設(shè)備中讀出像素信息的像素處理中，利用將由在行方向和列方向彼此鄰近的多個(gè)像素組成的像素塊設(shè)置為單元像素塊，模擬地讀出該單元像素塊中相同濾色器的像素信息，作為用于一個(gè)像素的像素信息。
16.如權(quán)利要求15所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其中預(yù)定顏色編碼具有兩行和兩列為一個(gè)單元，并且是該單元的重復(fù)，以及該驅(qū)動(dòng)方法包括當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，利用(2k+3)×(2k+3)像素塊作為單元像素塊，以其中單元像素塊被沒有彼此重疊地布置的狀態(tài)，模擬地讀出每一單元像素塊中相同濾色器的像素信息，作為用于一個(gè)像素的像素信息。
17.如權(quán)利要求16所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝0時(shí)，分別向3×3單元像素塊的排列附加虛擬的像素行名稱a、b等以及虛擬的像素列名稱a、b等；相加并且輸出在像素排列的第一和第三行的第一和第三列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第a列的輸出，然后，相加并且輸出在像素排列的第一和第三行的第四和第六列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第b列的輸出，并且隨后，以同樣的方式相加并且輸出像素信息直至最后列或者接近最后列的列為止；以及此后，相加并且輸出在像素排列的第四和第六行的第一和第三列中的像素信息，作為單元像素塊的第b行和第a列的輸出，以及隨后，在重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素信息的同時(shí)，讀出全部任意的像素。
18.如權(quán)利要求16所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝1時(shí)，分別向5×5單元像素塊的排列附加虛擬的像素行名稱a、b等以及虛擬的像素列名稱a、b等；相加并且輸出在像素排列的第一、第三、和第五行的第一、第三、和第五列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第a列的輸出，然后，相加并且輸出在像素排列的第一、第三、和第五行的第六、第八、和第十列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第b列的輸出，并且隨后，以同樣的方式相加并且輸出像素信息直至最后列或者接近最后列的列為止；以及此后，相加并且輸出在像素排列的第六、第八、和第十行的第一、第三、和第五列中的像素信息，作為單元像素塊的第b行和第a列的輸出，以及隨后，在重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素信息的同時(shí)，讀出全部任意的像素。
19.如權(quán)利要求16所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝2時(shí)，分別向7×7單元像素塊的排列附加虛擬的像素行名稱a、b等以及虛擬的像素列名稱a、b等；相加并且輸出在像素排列的第一、第三、第五、和第七行的第一、第三、第五、和第七列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第a列的輸出，然后，相加并且輸出在像素排列的第一、第三、第五、和第七行的第八、第十、第十二、和第十四列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第b列的輸出，并且隨后，以同樣的方式相加并且輸出像素信息直至最后列或者接近最后列的列為止；以及此后，相加并且輸出在像素排列的第八、第十、第十二和第十四行的第一、第三、第五、和第七列中的像素信息，作為單元像素塊的第b行和第a列的輸出，以及隨后，在重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素信息的同時(shí)，讀出全部任意的像素。
20.如權(quán)利要求16所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝3時(shí)，相加并且輸出在像素排列的第一和第九行的第一和第九列、第三和第七行的第三和第七列、以及第五行的第五列中的像素信息，作為9×9單元像素塊的輸出；以及在對(duì)其它單元像素塊重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素信息的同時(shí)，讀出全部任意的像素。
21.如權(quán)利要求16所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝3時(shí)，相加并且輸出在像素排列的第一和第九行的第一、第五、和第九列以及第三和第七行的第三和第七列中的像素信息，作為9×9單元像素塊的輸出；以及在對(duì)其它單元像素塊重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素信息的同時(shí)，讀出全部任意的像素。
22.如權(quán)利要求16所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝0時(shí)，分別向3×3單元像素塊的排列附加虛擬像素行名稱a、b等以及虛擬像素列名稱a、b等；相加并且輸出在像素排列的第二行的第一和第三列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第a列的輸出，然后，相加并且輸出在像素排列的第二行的第四和第六列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第b列的輸出，并且隨后，以同樣的方式相加并且輸出像素信息直至最后列或者接近最后列的列為止；以及此后，相加并且輸出在像素排列的第五行的第一和第三列中的像素信息，作為單元像素塊的第b行和第a列的輸出，以及隨后，在重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素信息的同時(shí)，讀出全部任意的像素。
23.如權(quán)利要求15所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其中預(yù)定顏色編碼具有四行和四列為一個(gè)單元，并且是該單元的重復(fù)，以及該驅(qū)動(dòng)方法包括當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，利用(2k+3)×(2k+3)像素塊作為單元像素塊，以其中單元像素塊被彼此重疊布置的狀態(tài)，模擬地讀出在每一單元像素塊中相同濾色器的像素信息，作為用于一個(gè)像素的像素信息。
24.如權(quán)利要求23所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝0時(shí)，分別向3×3單元像素塊的排列附加虛擬像素行名稱a、b等以及虛擬像素列名稱a、b等；相加并且輸出在像素排列的第一和第三行的第一列以及第二行的第三列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第a列的輸出，然后，相加并且輸出在像素排列的第一和第三行的第六列以及第二行的第四列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第b列的輸出，并且隨后，以同樣的方式相加并且輸出像素信息直至最后列或者接近最后列的列為止；以及此后，相加并且輸出在像素排列的第四和第六行的第一列以及第五行的第三列中的像素信息，作為單元像素塊的第b行和第a列的輸出，然后，相加并且輸出在像素排列的第四和第六行的第六列以及第五行的第四列中的像素信息，作為單元像素塊的第b行和第b列的輸出，以及隨后，在重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素信息的同時(shí)，讀出全部任意的像素。
25.如權(quán)利要求23所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝0時(shí)，分別向3×3單元像素塊的排列附加虛擬像素行名稱a、b等以及虛擬像素列名稱a、b等；相加并且輸出在像素排列的第一和第三行的第一列以及第二行的第三列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第a列的輸出，然后，相加并且輸出在像素排列的第一和第三行的第四列以及第二行的第六列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第b列的輸出，并且隨后，以同樣的方式相加并且輸出像素信息直至最后列或者接近最后列的列為止；以及此后，相加并且輸出在像素排列的第四和第六行的第一列以及第五行的第三列中的像素信息，作為單元像素塊的第b行和第a列的輸出，然后，相加并且輸出在像素排列的第四和第六行的第四列以及第五行的第六列中的像素信息，作為單元像素塊的第b行和第b列的輸出，以及隨后，在重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素信息的同時(shí)，讀出全部任意的像素。
26.如權(quán)利要求15所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其中預(yù)定顏色編碼具有兩行和兩列為一個(gè)單元，并且是該單元的重復(fù)，以及該驅(qū)動(dòng)方法包括當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，在以1/(k+2)×(k+2)的比率壓縮像素信息量的處理中，以其中要被跳躍相加的單元像素塊被彼此重疊布置的狀態(tài)跳躍相加(k+2)×(k+2)個(gè)像素。
27.如權(quán)利要求26所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝0時(shí)，執(zhí)行以下的處理直至該行的最后列或者接近最后列的列為止從m＝0和n＝0開始操作<1>的操作A和操作<1>的操作B，其中操作<1>的操作A用于相加和輸出在第4m+1和第4m+3行的第4n+1和第4n+3列中的像素信息、以及操作<1>的操作B用于相加和輸出在第4m+1和第4m+3行的第4n+2和第4n+4列中的像素信息，首先，固定m為0，并且當(dāng)一系列操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n遞增1，并且隨后，以同樣方式交替地重復(fù)操作A和操作B，其中m和n是等于或者大于0的正整數(shù)；接下來，執(zhí)行以下的處理直至該行的最后列或者接近最后列的列為止從m＝0和n＝0開始操作<2>的操作A和操作<2>的操作B，其中操作<2>的操作A用于相加和輸出在第4m+2和第4m+4行的第4n+1和第4n+3列中的像素信息、以及操作<2>的操作B用于相加和輸出在第4m+2和第4m+4行的第4n+2和第4n+4列中的像素信息，首先，固定m為0，并且當(dāng)一系列操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n遞增1，并且隨后，以同樣方式交替地重復(fù)操作A和操作B；此后，將m的值增1并且以相同的方式執(zhí)行操作<1>和操作<2>，并且利用操作<1>和操作<2>對(duì)作為基本操作，每次執(zhí)行基本操作一個(gè)循環(huán)時(shí)將m值增1，直到讀出被設(shè)置為要被讀出的全部像素信息為止。
28.如權(quán)利要求26所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包含當(dāng)k＝1時(shí)，利用一對(duì)用于相加并且輸出在第3m+1、第3m+3、和第3m+5行的第6n+1、第6n+3、和第6n+5列中的像素信息的操作<1>以及用于相加并且輸出在第3m+1、第3m+3、和第3m+5行的第6n+4、第6n+6、和第6n+8列中的像素信息的操作<2>作為基本操作，從m＝0和n＝0開始該基本操作，首先將m固定為0，并且每次執(zhí)行基本操作時(shí)將n增一，其中m和n是等于或者大于0的正整數(shù)；以及當(dāng)要被讀取的像素到達(dá)最后列或者接近最后列的列時(shí)，將m增1，將n設(shè)置為0，并且隨后，以相同的方式重復(fù)執(zhí)行該操作直到讀出全部設(shè)置的像素信息為止。
29.如權(quán)利要求26所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝2時(shí)，執(zhí)行以下的處理直至該行的最后列或者接近最后列的列為止使m的值固定，執(zhí)行操作<1>的操作A和操作<1>的操作B，其中操作<1>的操作A用于相加和輸出在第8m+1、第8m+3、第8m+5和第8m+7行的第8n+1、第8n+3、第8n+5、第8n+7列中的像素信息、以及操作<1>的操作B用于相加和輸出在第8m+1、第8m+3、第8m+5和第8m+7行的第8n+4、第8n+6、第8n+8、第8n+10列中的像素信息，并且當(dāng)一系列操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n遞增1，并且隨后，以同樣方式交替地重復(fù)操作A和操作B，其中m和n是等于或者大于0的正整數(shù)；接下來，執(zhí)行以下的處理直至該行的最后列或者接近最后列的列為止使m的值固定，執(zhí)行操作<2>的操作A和操作<2>的操作B，其中操作<2>的操作A用于相加和輸出在第8m+4、第8m+6、第8m+8和第8m+10行的第8n+1、第8n+3、第8n+5、第8n+7列中的像素信息、以及操作<2>的操作B用于相加和輸出在第8m+4、第8m+6、第8m+8和第8m+10行的第8n+4、第8n+6、第8n+8、第8n+10列中的像素信息，并且當(dāng)一系列操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n遞增1，并且隨后，以同樣方式交替地重復(fù)操作A和操作B，此后，將m的值增1并且以相同的方式執(zhí)行操作<1>和操作<2>，并且利用操作<1>和操作<2>對(duì)作為基本操作，每次執(zhí)行基本操作一個(gè)循環(huán)時(shí)將m值增1，直到讀出被設(shè)置為要讀出的全部像素信息為止。
30.如權(quán)利要求26所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝3時(shí)，利用一對(duì)用于相加并且輸出在第5m+1、第5m+3、第5m+5、第5m+7、和第5m+9行的第10n+1、第10n+3、第10n+5、第10n+7、和第10n+9列中的像素信息的操作<1>、以及用于相加并且輸出在第5m+1、第5m+3、第5m+5、第5m+7、和第5m+9行的第10n+6、第10n+8、第10n+10、第10n+12、和第10n+14列中的像素信息的操作<2>作為基本操作，從m＝0和n＝0開始該基本操作，首先將m固定為0，并且每次執(zhí)行基本操作時(shí)將n增一，其中m和n是等于或者大于0的正整數(shù)；以及當(dāng)要被讀取的像素到達(dá)最后列或者接近最后列的列時(shí)，將m增1，將n設(shè)置為0，并且隨后，以相同的方式重復(fù)執(zhí)行該操作直到讀出全部設(shè)置的像素信息為止。
31.如權(quán)利要求15所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其中預(yù)定顏色編碼具有兩行和兩列為一個(gè)單元，并且是該單元的重復(fù)，以及該驅(qū)動(dòng)方法包括當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，利用(2k+3)×(2k+3)像素塊作為單元像素塊，以其中單元像素塊被沒有彼此重疊的布置的狀態(tài)，從任意兩個(gè)像素行中提取與每個(gè)單元像素塊的左端像素相同的濾色器的像素信息，并且模擬地讀出它們，作為用于一個(gè)像素的像素信息。
32.如權(quán)利要求16所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝1時(shí)，分別向5×5單元像素塊的排列附加虛擬像素行名稱a、b等以及虛擬像素列名稱a、b等；相加并且輸出在像素排列的第一和第三、第一和第五、或者第三和第五行的第一、第三、和第五列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第a列的輸出，然后，相加并且輸出在像素排列的第一和第三、第一和第五、或者第三和第五行的第六、第八、和第十列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第b列的輸出，并且隨后，以同樣的方式相加并且輸出像素信息，直至最后列或者接近最后列的列為止；以及此后，相加并且輸出在像素排列的第六和第八、第六和第十、或者第八和第十行的第一、第三、和第五列中的像素信息，作為單元像素塊的第b行和第a列的輸出，以及隨后，在重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素信息的同時(shí)，讀出全部任意的像素。
33.如權(quán)利要求16所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝1時(shí)，分別向5×5單元像素塊的排列附加虛擬像素行名稱a、b等以及虛擬像素列名稱a、b等；相加并且輸出在像素排列的第二和第四行的第一、第三、和第五列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第a列的輸出，然后，相加并且輸出在像素排列的第二和第四行的第六、第八、和第十列中的像素信息，作為單元像素塊的第a行和第b列的輸出，并且隨后，以同樣的方式相加并且輸出像素信息，直至最后列或者接近最后列的列為止；以及此后，相加并且輸出在像素排列的第七和第九行的第一、第三、和第五列中的像素信息，作為單元像素塊的第b行和第a列的輸出，以及隨后，在重復(fù)相同的操作并且跳躍相加像素信息的同時(shí)，讀出全部任意的像素。
34.如權(quán)利要求15所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，其中預(yù)定顏色編碼具有兩行和兩列為一個(gè)單元，并且是該單元的重復(fù)，以及該驅(qū)動(dòng)方法包括當(dāng)k是等于或者大于0的正整數(shù)時(shí)，在以1/(2k+3)×(2k+3)的比率壓縮像素信息量的處理中，以其中要被跳躍相加的單元像素塊被彼此重疊布置的狀態(tài)跳躍相加2k+6個(gè)像素。
35.如權(quán)利要求34所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝0時(shí)，利用一對(duì)用于相加并且輸出在第3m+1和第3m+3行的第6n+1、第6n+3、和第6n+5列中的像素信息的操作<1>、以及用于相加并且輸出在第3m+1和第3m+3行的第6n+4、第6n+6、和第6n+8列中的像素信息的操作<2>作為基本操作，從m＝0和n＝0開始該基本操作，首先將m固定為0，并且每次執(zhí)行基本操作時(shí)將n增一，其中m和n是等于或者大于0的正整數(shù)；以及當(dāng)要被讀取的像素到達(dá)像素排列的最后列或者接近最后列的列時(shí)，將m增1，將n設(shè)置為0，隨后重復(fù)地執(zhí)行相同的操作，并且以其中在要被相加的像素行中相加所有像素的狀態(tài)跳過像素的同時(shí)，讀出所有像素。
36.如權(quán)利要求34所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝0時(shí)，利用一對(duì)用于相加并且輸出在第3m+1和第3m+5行的第6n+1、第6n+3、和第6n+5列中的像素信息的操作<1>、以及用于相加并且輸出在第3m+1和第3m+5行的第6n+4、第6n+6、和第6n+8列中的像素信息的操作<2>作為基本操作，從m＝0和n＝0開始該基本操作，首先將m固定為0，并且每次執(zhí)行基本操作時(shí)將n增一，其中m和n是等于或者大于0的正整數(shù)；以及當(dāng)要被讀取的像素到達(dá)像素排列的最后列或者接近最后列的列時(shí)，將m增1，將n設(shè)置為0，隨后重復(fù)地執(zhí)行相同的操作，并且以其中在要被相加的像素行中相加所有像素的狀態(tài)跳過像素的同時(shí)，讀出所有像素。
37.如權(quán)利要求34所述的用于固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，還包括當(dāng)k＝1，執(zhí)行以下的處理直至該行的最后列或者接近最后列的列為止使m的值固定，執(zhí)行操作<1>的操作A和操作<1>的操作B，其中操作<1>的操作A用于相加和輸出在第8m+1和第8m+3行的第8n+1、第8n+3、第8n+5、和第8n+7列中的像素信息、以及操作<1>的操作B用于相加和輸出在第8m+1和第8m+3行的第8n+4、第8n+6、第8n+8、和第8n+10列中的像素信息，并且當(dāng)一系列操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n遞增1，并且隨后，以同樣方式交替地重復(fù)操作A和操作B，其中m和n是等于或者大于0的正整數(shù)；接下來，執(zhí)行以下的處理直至該行的最后列或者接近最后列的列為止使m的值固定，執(zhí)行操作<2>的操作A和操作<2>的操作B，其中操作<2>的操作A用于相加和輸出在第8m+4和第8m+6行的第8n+1、第8n+3、第8n+5、和第8n+7列中的像素信息、以及操作<2>的操作B用于相加和輸出在第8m+4和第8m+6行的第8n+4、第8n+6、第8n+8、和第8n+10列中的像素信息，并且當(dāng)一系列操作A和操作B結(jié)束時(shí)，在轉(zhuǎn)入下一操作A和操作B之前將n遞增1，并且隨后，以同樣方式交替地重復(fù)操作A和操作B；以及此后，將m值增1并且以相同的方式執(zhí)行操作<1>和操作<2>，并且以其中在要被相加的像素行中相加全部像素的狀態(tài)跳過像素的同時(shí)讀出全部像素。
全文摘要
如果在保持像素信息次序和空間位置關(guān)系與在讀取全部像素模式下的情況相同的同時(shí)簡(jiǎn)單地跳過像素讀取，則所讀出像素之間的距離增加。因此降低了尼奎斯特頻率并增加了折疊噪聲。5×5的像素塊用作單元像素塊。對(duì)像素排列第一、第三和第五列的第一、第三和第五行中的像素信息相加以作為單元像素塊第a行第a列的輸出并輸出。對(duì)像素排列第六、第八和第十列的第一、第三和第五行的像素信息相加以作為單元像素塊第a行第b列的輸出并輸出。以相同方式重復(fù)相加和輸出直到最后行或者接近最后行的行。之后，對(duì)第一、第三和第五列的第六、第八第十行的像素信息相加以作為單元像素塊第b行第a列的輸出并輸出。重復(fù)類似的操作，使得為讀出所有任意像素而重復(fù)稀疏相加。
文檔編號(hào)H04N5/374GK1774935SQ20048001015
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月21日
發(fā)明者和田孝政, 船津英一, 馬渕圭司, 中島健, 廣田克明, 佐藤伸行, 阿部高志, 梅田智之, 中村信男, 藤田博明, 佐藤弘樹 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社