專利名稱：成像設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括CMOS圖像傳感器等的圖像拾取設備，該圖像拾取設備能夠進行全像素讀出和選擇性讀出。
背景技術：
近年來，即使對于具有高分辨率的圖像傳感器，也期望拾取具有低分辨率的高質(zhì)量圖像。例如，通過數(shù)字相機拍攝運動圖像的功能和相比之下通過攝像機拾取靜止圖像的功能已經(jīng)變得常見。此外，在這些電子單元中，在許多情況下包括用于檢查畫面的取景器；然而，取景器的分辨率低于要拾取的圖像。進一步，數(shù)字相機、蜂窩電話等中的一些具有在低分辨率圖像拾取期間改善幀速的功能以拾取現(xiàn)有技術中不可見的高速運動的圖像。如上所述，期望一個圖像傳感器既以低幀速支持高分辨率靜止圖像又以高幀速支持相對低分辨率的運動圖像。另一方面，提出了這樣的CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器，其支持從全部像素讀取信號的全像素讀出模式和通過跳過行或列間歇地讀取數(shù)據(jù)的選擇性讀出模式。在這種CMOS圖像傳感器中，全像素讀出模式用于拍攝高分辨率靜止圖像，而選擇性讀出模式用于拾取低分辨率運動圖像或處于高幀速的圖像。PTL I描述了在選擇性讀出模式下拾取運動圖像的情況下改善圖像質(zhì)量的CMOS 圖像傳感器。在此方法中，讀出像素的位置從一個幀改變到另一個幀以變更采樣相位和頻率， 從而降低了莫爾條紋(moire)。[引用列表][專利文獻][PTL I]日本待審申請公開 No. 2003-338933。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在此方法中，存在這樣的缺點從一個幀到另一個幀不同的圖像處理是必要的，消耗的負載很大，并且必要的存儲器量也很大。此外，在選擇性讀出模式下，采樣的像素的重心在偶數(shù)行和奇數(shù)行之間偏移，并且在PTL I中，沒有考慮此問題，并且存在另外地需要重心校正處理的缺點。本發(fā)明提供這樣的圖像拾取設備其消除了對于從一個幀到另一個幀不同的圖像處理的需要，并且能夠在不另外進行重心校正處理的情況下消除重心偏移，從而改善S/N 比和圖像質(zhì)量。
本發(fā)明的圖像拾取設備包含像素部分，其包括以矩陣方式安置的多個像素；讀出電路，其對所述像素部分中產(chǎn)生的模擬信號進行轉(zhuǎn)換處理以輸出所得信號作為場數(shù)據(jù)； 控制器，其響應于操作模式控制信號進行控制以選擇像素部分中要從其讀出信號的像素； 以及信號處理部分，其對從所述讀出電路提供的場數(shù)據(jù)進行信號處理以輸出所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)，其中，所述控制器在所述操作模式控制信號指定全像素讀出模式時，依次從全部的像素讀取信號，而在所述操作模式控制信號指定選擇性讀出模式時，在將讀出位置從一個場變動到另一個場的同時控制從不同的像素讀取信號，并且所述信號處理部分在所述操作模式控制信號指定全像素讀出模式時，對單個場的一組場數(shù)據(jù)進行信號處理以輸出所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)，而在所述操作模式控制信號指定選擇性讀出模式時，累加多個場上的多組場數(shù)據(jù)以輸出所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，消除了對于從一個幀到另一個幀不同的圖像處理的需要，并且允許在不另外進行重心校正處理的情況下消除重心偏移，從而改善了 S/N比和圖像質(zhì)量。


圖I是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像拾取設備的配置示例的框圖。圖2是圖像拾取設備中累加處理的構思圖。圖3是圖示第一實施例中H1/4V1/4選擇性讀出模式下m=2的情況下每個場中的讀出地址的示例的示圖。圖4是圖示從圖3中所示的地址處的像素讀取信號的情況下的場數(shù)據(jù)200的示例的示圖。圖5是圖示通過進行場數(shù)據(jù)FL2n和FL2n+l的累加所獲得的幀數(shù)據(jù)FM2n+l中的采樣重心的示圖。圖6是圖示根據(jù)第一實施例的圖像拾取設備中每個像素的復位(電子快門)和讀出時刻的示例的示圖。圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的圖像拾取設備中每個場的讀出地址的示例的示圖。圖8是圖示第二實施例中幀數(shù)據(jù)FM2n+l中像素地址處的采樣重心的示圖。圖9是圖示第二實施例中每個像素的復位(電子快門)和讀出時刻的示例的示圖。圖10圖示第三實施例中在H1/4V1/4選擇性讀出模式下進行針對兩個像素的累加處理的情況的示例的示圖。
具體實施例方式下面參照附圖描述本發(fā)明的實施例。要注意，將按下列順序給出描述。I.第一實施例(圖像拾取設備的第一配置和功能)2.第二實施例(圖像拾取設備的第二配置和功能)3.第三實施例(圖像拾取設備的第三配置和功能)(I.第一實施例)
圖I是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像拾取設備的配置示例的框圖。圖像拾取設備100包括圖像拾取光學系統(tǒng)110、作為像素部分的光電轉(zhuǎn)換部分 120、讀出電路130、采樣控制器140和信號處理部分150。光電轉(zhuǎn)換部分120、讀出電路130、采樣控制器140和信號處理部分150可以統(tǒng)一地安放在一個芯片上作為半導體元件，或者可以分配到多個芯片。圖像拾取設備100具有至少支持從全部像素讀取信號的全像素讀出模式以及通過跳過行或列間歇讀取信號的選擇性讀出模式的功能。工作模式響應于從圖像拾取設備100的外部提供的操作模式控制信號300而改變。在選擇性讀出模式下，圖像拾取設備100從光電轉(zhuǎn)換部分120獲得從一個場到另一個場不同的數(shù)據(jù)，并且累加數(shù)據(jù)以產(chǎn)生和輸出幀數(shù)據(jù)。圖像拾取光學系統(tǒng)110由透鏡、機械快門等配置。光電轉(zhuǎn)換部分120檢測通過圖像拾取光學系統(tǒng)110入射的光，并且根據(jù)光量產(chǎn)生
電信號。光電轉(zhuǎn)換部分120 例如由 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器等配置。光電轉(zhuǎn)換部分120包括以具有M行和N列的矩陣方式安置的數(shù)目為MXN的像素。像素每一個均包括光電轉(zhuǎn)換器，其例如由根據(jù)入射光的量產(chǎn)生電荷的光電二極管配置。將有規(guī)律地安置具有不同光譜透射率的濾色器的濾色器陣列布置在以矩陣方式安置的像素的前面。濾色器陣列例如可以使用由RGB濾色器配置的拜耳圖案(參見稍后描述的圖3或圖4)，或者由CMYG濾色器配置的補色濾色器。讀出電路130讀取光電轉(zhuǎn)換部分120中產(chǎn)生的模擬電信號，并且對模擬電信號進行AD (模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換以輸出所得信號作為場數(shù)據(jù)200。采樣控制器140響應于操作模式控制信號300進行控制以便從以具有M行和N列的矩陣方式安置的像素中選擇要從其讀取信號的像素。當操作模式控制信號300指定全像素讀出模式時，采樣控制器140依次從全部像素讀取信號。另一方面，當操作模式控制信號300指定選擇性讀出模式時，采樣控制器140在將讀出位置從一個場變動到另一個場的同時進行控制以從不同像素讀取信號。例如，在V1/4選擇性讀出模式(其中從M行的1/4讀取信號)下每隔兩個場改變讀出位置的情況下，采樣控制器140進行下列處理。換言之，在此情況下，在場2a中，采樣控制器140從第4x行讀取數(shù)據(jù)，而場2a+l 中，從第4x+2行讀取數(shù)據(jù)。這里，a和X每一個均是任意的整數(shù)。光電轉(zhuǎn)換部分120響應于來自采樣控制器140的信號，將來自位于特定行中的像素121的電信號輸出至讀出電路130。讀出電路130響應于來自采樣控制器140的控制信號CTL讀取來自該特定行的電信號，并且對電信號進行AD轉(zhuǎn)換以輸出所得信號作為場數(shù)據(jù)200。可替代地，讀出電路130可以響應于來自采樣控制器140的控制信號CTL讀取來自所有列的電信號，并且可以對電信號進行AD轉(zhuǎn)換并僅輸出來自特定列的所得信號作為場數(shù)據(jù)200。信號處理部分150對從讀出電路130提供的場數(shù)據(jù)200進行信號處理以將所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)210輸出至外部設備。信號處理部分150包括累加部分151和存儲器152,并且響應于操作模式控制信號 300選擇是否要累加多個場上的多組場數(shù)據(jù)200以輸出所得數(shù)據(jù)。當操作模式控制信號300指定全像素讀出模式時,信號處理部分150僅對單個場的一組場數(shù)據(jù)200進行信號處理以輸出所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)210。另一方面，當操作模式控制信號300指定選擇性讀出模式時，信號處理部分150累加多個場上的多組場數(shù)據(jù)200以輸出所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)210。在選擇性讀出模式下，信號處理部分150的存儲器152臨時存儲從讀出電路130 提供的場數(shù)據(jù)200。此外，在選擇性讀出模式下，信號處理部分150的累加部分151累加存儲器152中存儲的或者從讀出電路130提供的多組場數(shù)據(jù)200。更確切地，累加部分151針對全部像素中的每一個進行多個場上相應坐標處的數(shù)據(jù)的累加(或平均)。然后，從多組圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生單組的圖像數(shù)據(jù)。在每隔m(m是任意的整數(shù))個場改變讀出位置的情況下，累加部分151累加m組場數(shù)據(jù)200以產(chǎn)生一組圖像數(shù)據(jù)。此時，存儲器152需要存儲m-l組或更多的場數(shù)據(jù)200。由此，圖像拾取設備100在選擇性讀出模式下將讀出位置從一個場改變到另一個場，并且累加多個場上的多組場數(shù)據(jù)200以產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)210。接下來，下面將描述第一實施例中的累加處理。在圖像拾取設備100中的累加處理中，允許從場數(shù)據(jù)200的n個場獲得幀數(shù)據(jù)的一個到n-(m-l)個中貞。在累加處理中，允許通過必要的幀速等自由地確定要從場數(shù)據(jù)200的n個場獲得的幀數(shù)據(jù)210的幀的數(shù)目。圖2(A)和2(B)是圖像拾取設備中累加處理的構思圖。圖2(A)和2(B)圖示每隔兩個場(m=2)改變讀出位置的情況。圖2⑷圖示從場數(shù)據(jù)200的n個場產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)210的(n_l)個幀的情況的示例。通過進行場n中的場數(shù)據(jù)FLn和場n_l中的場數(shù)據(jù)FLn-I的累加產(chǎn)生幀n中的幀數(shù)據(jù)Fmn。以同樣的方式，通過進行場數(shù)據(jù)FLn+1和FLn的累加產(chǎn)生幀n+1中的幀數(shù)據(jù) FMn+I。圖2 (B)圖示從場數(shù)據(jù)200的2n個場產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)210的n個幀的情況的示例。通過進行場數(shù)據(jù)FL2n和FL2n+l的累加產(chǎn)生幀n中的幀數(shù)據(jù)FMn。以同樣的方式，通過進行場數(shù)據(jù)FL2 (n+1)和FL2(n+l)+l的累加產(chǎn)生幀n+1中的幀數(shù)據(jù)FMn+1。
當進行場n中的場數(shù)據(jù)FLn和場n_l中的場數(shù)據(jù)FLn-I的累加以產(chǎn)生幀n中的幀數(shù)據(jù)FMn時，圖像拾取設備100累加處于相同地址的數(shù)據(jù)。換言之，通過{FMD2n(X，Y) =FLD2n_l (X，Y) +FLD2n (X，Y)}獲得由 FMD2n (X，Y)表示的幀數(shù)據(jù)FM2n中的行X和列Y處的數(shù)據(jù)，其中場數(shù)據(jù)FL2n中行X和列Y處的數(shù)據(jù)是 FLD2n(X，Y)。接下來，下面詳細描述場數(shù)據(jù)200。下文描述在H1/4V1/4選擇性讀出模式(其中從M行的1/4和N列的1/4讀取數(shù)據(jù))下每隔兩個場(m=2)改變讀出位置的情況作為示例。圖3 (A)和3⑶圖示第一實施例中H1/4V1/4選擇性讀出模式下m=2的情況下每個場中的讀出地址的示例。圖3⑷和3⑶分別圖示場2n中的讀出地址和場2n+l中的讀出地址。這里，n是任意的整數(shù)。在圖3⑷和3⑶中的示例中，在場2n中，從以具有M行和N列的矩陣的方式安置的像素中的第4x2j行和第4x(2j+l)+l行以及第4x2i列和第4x(2i+l)+l列的交叉點處的像素讀取信號。這里，i和j每一個均是滿足4x (2j+1) +3〈M并且4x (2i+l) +3<N的任意整數(shù)。此外，在場2n+l中，從第4x2j+2行和第4x(2j+1) +1行以及第4x2i+2列和第 4x (2i+l) +1列的交叉點的像素讀取信號。由此，圖像拾取設備100在選擇性讀出模式下，將奇數(shù)行2j和奇數(shù)列2i中像素的讀出位置從一個場改變到另一個場。圖4(A)和4(B)圖示在從圖3中所示的地址處的像素讀取信號的情況下的場數(shù)據(jù) 200的示例。如圖4⑷中所圖示的，在場2n中的場數(shù)據(jù)FL2n中，將來自第4x2j行中的像素的數(shù)據(jù)和來自第4(2j+l)+l行中的像素的數(shù)據(jù)分別提供給偶數(shù)行2j和奇數(shù)行2j+l。將來自第4x2i列中的像素的數(shù)據(jù)和來自第4(2i+l)+l列中的像素的數(shù)據(jù)分別提供給偶數(shù)列2i和奇數(shù)列2j+1。此外，如圖4(B)中所圖示的，在場2n+l中的場數(shù)據(jù)FL2n+l中，將來自第4x2j+2 行中的像素的數(shù)據(jù)和來自第4(2j+l)+l行中的像素的數(shù)據(jù)分別提供給偶數(shù)行2j和奇數(shù)列 2 j+1。將來自第4x2i+2列中的像素的數(shù)據(jù)和來自第4(2i+l)+l列中的像素的數(shù)據(jù)分別提供給偶數(shù)列2i和奇數(shù)列2i+l。在以這種方式獲得的場數(shù)據(jù)200中，在單個場中，偶數(shù)行和奇數(shù)行之間以及偶數(shù)列和奇數(shù)列之間的空間相位被平移。例如，在場2n中，在將來自第4x2 j行中的像素的數(shù)據(jù)提供給場數(shù)據(jù)中的偶數(shù)行2n 的同時，將來自第4(2i+l)+l行中的像素的數(shù)據(jù)提供給奇數(shù)行2n+l，并且將采樣重心平移
一個像素。在列方向上發(fā)生類似的事情。因此，當基于場數(shù)據(jù)中的偶數(shù)行和奇數(shù)行如全像素讀出模式的情況下那樣具有相等間距的假設下進行信號處理時，處理的圖像具有鋸齒。
另一方面，在圖像拾取設備100中，將具有不同讀出位置的多組場數(shù)據(jù)200累加以允許偶數(shù)列中的采樣重心和奇數(shù)列中的采樣重心具有相等的間距。圖5圖示通過進行場數(shù)據(jù)FL2n和FL2n+l的累加所獲得的幀數(shù)據(jù)FM2n+l中的采
樣重心。如上所述，將數(shù)據(jù)從其提供給場數(shù)據(jù)FL2n中的偶數(shù)行2j的像素的行地址是4x2j， 并且將數(shù)據(jù)從其提供給場數(shù)據(jù)FL2n+l中的偶數(shù)行2j的像素的行地址是4x2j+2。因此，當來自場數(shù)據(jù)FL2n和FL2n+l中的偶數(shù)行2j的數(shù)據(jù)被累加時，行方向上的采樣重心位于行地址4x2 j+1處的像素。另一方面，在場數(shù)據(jù)FL2n和FL2n+l兩者中將數(shù)據(jù)從其提供給奇數(shù)列2 j+1的像素的行地址是4x (2 j+1)+1，并且重心即使在累加之后也不改變。由此,在偶數(shù)行和奇數(shù)行兩者中，巾貞數(shù)據(jù)FM2n+l中第k行(k是滿足0〈4k〈M的任意整數(shù))中的采樣重心為4k+l，并且去除了行中的重心偏移。同樣地，從其將數(shù)據(jù)提供給場數(shù)據(jù)FL2n中的偶數(shù)列2i的像素的列地址是4x2i，并且從其將數(shù)據(jù)提供給場數(shù)據(jù)FL2n+l中的偶數(shù)列2i的像素的列地址是4x2i+2。因此，當將來自場數(shù)據(jù)FL2n和FL2n+l中的偶數(shù)行2i的數(shù)據(jù)累加時，列方向上的采樣重心位于列地址4x2i+l中的像素處。另一方面，在場數(shù)據(jù)FL2n和FL2n+l兩者中將數(shù)據(jù)從其提供給奇數(shù)列2i+l的像素的列地址是4x(2j+l)，并且重心即使在累加之后也不改變。由此，在偶數(shù)列和奇數(shù)列兩者中，幀數(shù)據(jù)FM2n+l中第I行(L是滿足0〈41〈N的任意整數(shù))中的采樣重心為41+1，并且去除了列中的重心偏移。如上所述，在選擇性讀出模式下，圖像拾取設備100累加具有不同讀出位置的多組場數(shù)據(jù)200以產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)210，從而允許行中像素的采樣重心和列中像素的采樣重心固定并且減小鋸齒。要注意，當將m組場數(shù)據(jù)累加時，要針對每個場中的讀出指定的像素讀出地址可以被選擇用來允許行中的重心和列中的重心固定，并且不限于圖3到5中的示例。此外，在圖像拾取設備100中，當進行多組場數(shù)據(jù)200的累加時，改善了幀數(shù)據(jù)210 的S/N比。例如，下面描述像素使用光電二極管產(chǎn)生電信號并且每隔兩個場(m=2)改變讀出位置的情況。為了簡化的緣故，場2n和2n+l中各個像素的輸出值等于SFD，并且噪聲是NFD。典型地，在具有特定量的光的條件下，伴隨著光電二極管的光電轉(zhuǎn)換的光子散粒噪聲是噪聲NFD的主要因素，并且建立NFD ^ (SFD) 1/2。在這種情況下，建立SFM=2SFD 并且 NFM= ((NFD) 2+(NFD) 2) 1/2=21/2NFD = (2SFD) 1/2，其中累加后的信號是SFM，并且噪聲是NFM。當累加前和累加后的S/N比相互比較時，累加前的S/N比是SFD/NFD= (SFD) 1/2，累加后的S/N比是SFM/NFM=2SFD/(2SFD) 1/2=(2SFD) 1/2，并且明顯的是，在累加之后，S/N比改善了 21/2倍。圖6圖示圖像拾取設備100中每個像素的復位(電子快門)和讀出時刻的示例。圖6圖示每隔兩個場(m=2)改變讀出位置的情況。
水平軸和垂直軸分別表示時間和像素的行地址。在場2n開始時，從行地址0處的像素讀取數(shù)據(jù)。同樣地，在場2n+l開始時，從行地址2處的像素讀取數(shù)據(jù)。在實施例中，在場2n和2n+l中，從偶數(shù)行2i+l中的行地址4(i+l)+l處的相同像
素讀取信號。因此，從復位來自每個像素的電信號到讀取信號的存儲時間Te需要短于場時段 Tf (即，一個場的長度)。如上所述，在實施例的圖像拾取設備100中，在選擇性讀出模式下，進行具有不同讀出位置的多組場數(shù)據(jù)200的累加以產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)210。因此，允許行中像素的采樣重心固定，并且可以允許減小鋸齒。此外，當通過累加多個場產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)時，可以允許改善S/N比和圖像質(zhì)量。(2.第二實施例)作為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的圖像拾取設備的整體配置，如第一實施例中的情況下那樣，允許使用圖I中的配置。圖像拾取設備100A與第一實施例中的圖像拾取設備類似之處在于，圖像拾取設備100A至少支持從全部像素讀取信號的全像素讀出模式以及通過跳過行或列間歇讀取信號的選擇性讀出模式，并且允許其通過操作模式控制信號300控制操作模式。在選擇性讀出模式中，圖像拾取設備100A從光電轉(zhuǎn)換部分120獲得從一個場到另一個場不同的數(shù)據(jù)，并且累加數(shù)據(jù)以產(chǎn)生并輸出幀數(shù)據(jù)。同樣在第二實施例中，圖像拾取設備100A累加多組場數(shù)據(jù)200以產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)。此外，如在第一實施例的情況下那樣，當產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)時，圖像拾取設備100A累加場數(shù)據(jù)中相同地址處的數(shù)據(jù)。圖7圖示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的圖像拾取設備中每個場的讀出地址的示例。圖7圖示從M行的1/4和N列的1/4讀取數(shù)據(jù)的H1/4V1/4選擇性讀出模式下每隔兩個場(m=2)改變讀出位置的情況。在根據(jù)第二實施例的圖像拾取設備100A中，自從要經(jīng)歷累加的多個場之一到多個場的另一個不同的像素地址讀取數(shù)據(jù)。在圖7的示例中，從場2n中場數(shù)據(jù)FD2n的偶數(shù)行2i中的行地址4x2j處的像素讀取信號，并且從奇數(shù)行2i+l中行地址4x2j+3處的像素讀取信號。另一方面，在場2n+l中，從場數(shù)據(jù)FD2n+l中的偶數(shù)行2i中的行地址4x2 j+2處的像素讀取信號，并且從奇數(shù)行2i+l中的行地址4x(2j+l)+3處的像素讀取信號。從具有以M行和N列的矩陣方式安置的像素中的第4x2 j行和第4x2 j+3行與第 4x2i列和4x(2i+l)+l列的交叉點處的像素讀取信號。這里，i和j每一個均是滿足4x(2j+l)+3〈M和4x(2i+l)+3〈N的任意整數(shù)。此外，在場2n+l中，從第4x2j+2行和第4x (2j+1) +3行與第4x2i+2列和第 4x(2i+l)+l列的交差點處的像素讀取信號。這里，在場數(shù)據(jù)FL2n中，將來自第4x2i列中像素的數(shù)據(jù)和第4(2i+l)+l列中的數(shù)據(jù)分別提供給偶數(shù)列2i和奇數(shù)列2i+l。然后，第二實施例與第一實施例類似之處在于，在場數(shù)據(jù)FL2n+l中，將來自第4x2i+2列中像素的數(shù)據(jù)和來自第4(2i+l)+l列中像素的數(shù)據(jù)分別提供給偶數(shù)列2i和奇數(shù)列 2i+l。結果，要在R、G和B像素的所有中讀取數(shù)據(jù)的像素的地址在場2n和場2n+l之間是不同的。每個像素的地址由(像素的列地址、像素的行地址)表示。關于R像素，在場2n中，從(4x2i，4x2j)處的像素讀取數(shù)據(jù)。另一方面，在場2n+l 中，從(4x2i+2，4x2j+2)處的像素獲取數(shù)據(jù)。關于G像素，在場2n中，從(4x2i, 4x2j+3)和(4x (2i+l)+1, 4x2 j)處的像素讀取數(shù)據(jù)。另一方面，在場 2n+l 中，從(4x2i+2,4x(2j+l)+3)和(4x(2i+l)+1, 4x2j+2)處的像
素讀取數(shù)據(jù)。此外，關于B像素，在場2n中，從(4x(2i+l)+l，4x2j+3)處的像素獲取數(shù)據(jù)。另一方面，在場2n+l中，從(4x(2i+l)+l,4x(2j+l)+3)處的像素讀取數(shù)據(jù)。即使在進行以這種方式讀取的場2n中的場數(shù)據(jù)FL2n和場2n+l中的場數(shù)據(jù) FL2n+l的累加以產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)FM2n+l的情況下，在幀數(shù)據(jù)FM2n+l中，行中的采樣重心與列中的采樣重心具有相同的間距。圖8圖示幀數(shù)據(jù)FM2n+l中像素地址處的采樣重心。在圖8中，偶數(shù)行2i中的重心位于行地址4x2i+l處的像素，這是由于場2n中像素的行地址是4x2i，并且場2n+l中像素的行地址是4x2i+2。另一方面，奇數(shù)行2i+l中的重心位于行地址4x(2i+l)+l處的像素，這是由于場2n 中像素的行地址是4x2i+3，并且場2n+l中像素的行地址是4x (2i+l)+3。由此,在偶數(shù)行和奇數(shù)行兩者中，巾貞數(shù)據(jù)FM2n+l中第k個行(k是滿足0〈4k〈M的任意整數(shù))中的采樣重心是4k+l，并且消除了行中的重心偏移。同樣地，將數(shù)據(jù)從其提供給場數(shù)據(jù)FL2n中的偶數(shù)列2i的像素的列地址是4x2i，并且將數(shù)據(jù)從其提供給場數(shù)據(jù)FL2n+l中的偶數(shù)列2i的像素的列地址是4x2i+2。因此，當來自場數(shù)據(jù)FL2n和場數(shù)據(jù)FL2n+l中的偶數(shù)行2i的數(shù)據(jù)累加時，列方向中的采樣重心位于列地址4x2i+l處的像素。另一方面，在場數(shù)據(jù)FL2n和FL2n+l兩者中，將數(shù)據(jù)從其提供給奇數(shù)行2i+l的像素的列地址是4x (2 j+1)+1，并且即使在累加之后重心也不改變。由此，在偶數(shù)列和奇數(shù)列兩者中，在幀數(shù)據(jù)FM2n+l中的第I (L是滿足0〈41〈N的任意整數(shù))行中的采樣重心是41+1，并且列中的重心偏移被消除。如上所述，在選擇性讀出模式下，圖像拾取設備100將具有不同讀出位置的多組場數(shù)據(jù)200累加以產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)210，從而允許行中像素的采樣重心和像素的列中的采樣重心固定，并且減小了鋸齒。要注意，當將m組場數(shù)據(jù)累加時，針對每個場中的讀出要指定的像素地址可以被選擇用來允許行中的重心和列中的重心固定，并且不限于圖3到5中的示例。此外，同樣在第二實施例中，如第一實施例中的情況下那樣，當進行多組場數(shù)據(jù) 200的累加時，改善了幀數(shù)據(jù)210的S/N比。接下來，下面描述第二實施例中每個像素的存儲時間。在第二實施例中，自從要經(jīng)歷累加的多個場之一到多個場的另一個不同的像素讀取信號。因此，在各個像素中，允許在多個場期間累積信號。例如，在每隔m個場改變讀出位置并且將m組的場數(shù)據(jù)累加以產(chǎn)生一組幀數(shù)據(jù)的情況下，允許將Te設置在0〈Te〈mX Tf的范圍內(nèi)，其中一個場的時段是Tf，并且每個像素的存儲時間是Te。圖9圖示第二實施例中每個像素的復位(電子快門)和讀出時刻的示例。圖9圖示每隔兩個場(m=2)改變讀出位置的情況。在圖9中，水平軸和垂直軸分別指示時間和像素的行地址。在場2n的起始處，從行地址0處的像素讀取數(shù)據(jù)。此后，不從行地址0處的像素讀取數(shù)據(jù)，直到場2n+2為止。由此，從場2n的起始到場2n+2的起始，允許行地址0處的像素復位。因此，允許將從復位每個像素的電信號到讀取信號的存儲時間Te最大地設置在場時段Tf X 2的范圍內(nèi)。通過延伸場時段Tf■，允許最大存儲時間增大；然而,減小了幀速。另一方面，如上所述，當自從要經(jīng)歷累加的場之一到場的另一個完全不同的像素讀取信號時，允許最大存儲時間長于場時段Tf。換言之，在保持幀速不變的同時，允許最大存儲時間增加。由此，在第二實施例的圖像拾取設備中，在選擇性讀出模式下，進行具有不同讀出位置的多組場數(shù)據(jù)200的累加以產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)210。因此，允許行中像素的采樣重心固定，并且允許減小鋸齒。此外，當通過針對多個場的累加處理來產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)時，允許改善S/N比和圖像質(zhì)量。進一步，當自從要經(jīng)歷累加的場之一到場的另一個完全不同的像素讀取信號時， 允許最大存儲時間長于場時段Tf。換言之，當保持幀速不變時,允許最大存儲時間增大。(3 第三實施例)接下來，下面描述本發(fā)明的第三實施例。在第三實施例中，在選擇性讀出模式下，一組場數(shù)據(jù)中相同顏色的多組像素數(shù)據(jù)被累加以允許重心固定，從而產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)。作為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的圖像拾取設備的整個配置，如第一實施例的情況下那樣，允許使用圖I中的配置。第三實施例中的采樣控制器140響應于操作模式控制信號400進行控制，以便從以具有M行和N列的矩陣方式安置的像素中選擇要從其讀取信號的像素。采樣控制器140在操作模式控制信號300指定全像素讀出模式時依次從全部的像素讀取信號。另一方面，當操作模式控制信號300指定選擇性讀出模式時，采樣控制器140間歇地選擇像素的行或列以從一些像素讀取信號。如第一實施例中那樣，光電轉(zhuǎn)換部分120響應于來自采樣控制器140的信號，將來自位于特定行中的像素121的電信號輸出至讀出電路130。此外，如第一實施例的情況下那樣，讀出電路130響應于來自采樣控制器140的控制信號CTL從特定的列讀取電信號，并且對電信號進行AD轉(zhuǎn)換以輸出所得信號作為場數(shù)據(jù)200。可替代地，讀出電路130可以響應于來自采樣控制器140的控制信號從所有列讀取電信號，并且可以對電信號進行AD轉(zhuǎn)換，并且僅輸出來自特定列的所得信號作為場數(shù)據(jù) 200。信號處理部分150對從讀出電路130提供的場數(shù)據(jù)200進行信號處理以將所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)210輸出至外部設備。信號處理部分150包括累加部分151和存儲器152，并且響應于操作模式控制信號 300選擇是否要進行場數(shù)據(jù)200中多組像素數(shù)據(jù)的累加以輸出所得數(shù)據(jù)。接下來，下面詳細描述第三實施例中的場數(shù)據(jù)200和累加處理。圖10圖示第三實施例中在H1/4V1/4選擇性讀出模式下進行針對兩個像素的累加處理的情況的示例。這里，場數(shù)據(jù)200中每個像素的地址由(像素的列地址,像素的行地址)表示。在圖10的示例中，對于R像素，從(4x2i, 4x2 j)和(4x2i+2, 4x2 j+2)處的像素讀取數(shù)據(jù)。信號處理部分150進行對于這兩個像素的累加處理以輸出所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù) 210中(2i，2j)處的數(shù)據(jù)。此外，對于G 像素，進行對于(4x2i, 4x2j+3)和(4x2i+2, 4x(2j+1)+3)的累加處理以輸出所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)210中(2i，2j+l)處的數(shù)據(jù)。然后，進行對于 (4x(2i+l)+l,4x2j)和(4x(2i+l)+1,4x2j+2)的累加處理以輸出所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)210 中(2i+l，2j)處的數(shù)據(jù)。進一步，對于B像素，進行對于(4x(2i + l)+1,4x2j+3)和 (4x(2i+l)+l,4x(2j+l)+3)的累加處理以輸出所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)210中(2i+l，2j+l)處的數(shù)據(jù)。由此，通過進行對于多個像素的累加處理，允許幀數(shù)據(jù)中的行中的采樣重心和列中的采樣重心固定。例如，在要將數(shù)據(jù)從其提供至幀數(shù)據(jù)210中的(2i，2j)的R像素的情況下，采樣重心位于(4x2i+l, 4x2j+l)。此外，在要將數(shù)據(jù)從其提供至幀數(shù)據(jù)210中的(2i+l，2j+l)的B像素的情況下，采樣重心位于(4x2 (i+1) +1，4x2 (j+1) +1)。換言之，在偶數(shù)行和奇數(shù)行兩者中，幀數(shù)據(jù)中第k行(k是滿足0〈4k〈M的任意整數(shù))中的采樣重心是4k+l。在偶數(shù)列和奇數(shù)列兩者中，第I行(L是滿足0〈4k〈N的任意整數(shù))中的采樣重心是41+1，并且去除了行和列中的重心偏移。如上所述，在選擇性讀出模式下，圖像拾取設備100B進行對于場數(shù)據(jù)200中多個像素的累加處理以產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)210，從而允許行中像素的采樣重心和列中像素的采樣重心固定，并且減小了鋸齒。要注意，當累加來自多個像素的數(shù)據(jù)時，針對每個場數(shù)據(jù)中的讀出要指定的像素地址可以被選擇用來允許行中重心和列中重心固定，并且其不限于圖10中的示例。如上所述，在本發(fā)明的第三實施例中，允許在每行中進行累加。允許從一個行到另一個行依次進行這種累加處理。因此，對于存儲器152而言足以具有用于最小地存儲一行的數(shù)據(jù)的大小。此外，同樣在第三實施例中，如在第一實施例的情況下那樣，進行多組像素數(shù)據(jù)的累加以產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)210，并且相應地，允許改善S/N比。如第一實施例的情況下那樣，圖像拾取設備100中存儲時間Te需要短于場時段 Tf。如上所述，在選擇性讀出模式下，第三實施例的圖像拾取設備100B累加具有不同讀出位置的多組場數(shù)據(jù)200以產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)210。因此,允許行中像素的采樣重心固定,并且允許減小鋸齒。此外，當通過對于多個場的累加處理來產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)時，允許改善S/N比和圖像質(zhì)量。進一步，允許從一個行到另一個行依次進行累加處理；因此，將存儲器152所需要的大小減小到對于存儲一個行的數(shù)據(jù)足夠大的大小。如上所述，根據(jù)第一實施例、第二實施例和第三實施例，允許獲得下列效果。在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像拾取設備中，在選擇性讀出模式下，進行具有不同讀出位置的多組場數(shù)據(jù)200的累加以產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)210。因此,允許行中像素的采樣重心固定,并且允許減小鋸齒。此外，當通過對于多個場的累加處理來產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)時，允許改善S/N比和圖像質(zhì)量。此外，在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的圖像拾取設備中，在選擇性讀出模式下，進行具有不同讀出位置的多組場數(shù)據(jù)200的累加以產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)210。因此，允許行中像素的采樣重心固定，并且允許減小鋸齒。此外，當通過對于多個場的累加處理來產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)時，允許改善S/N比和圖像質(zhì)量。進一步，當自從要經(jīng)歷累加的場之一到場的另一個完全不同的像素讀取信號時， 允許最大存儲時間長于場時段Tf。換言之，在保持幀速不改變的同時，允許最大存儲時間增大。進一步，在根據(jù)本發(fā)明第三實施例的圖像拾取設備中，在選擇性讀出模式下，進行具有不同讀出位置的多組場數(shù)據(jù)200的累加以產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)210。因此，允許行中像素的采樣重心固定，并且允許減小鋸齒。此外，當通過對于多個場的累加處理來產(chǎn)生幀數(shù)據(jù)時，允許改善S/N比和圖像質(zhì)量。進一步，允許從一個行到另一個行依次進行這種累加處理；因此，將存儲器152所需要的大小減小到對于存儲一行的數(shù)據(jù)足夠大的大小。
權利要求
1.一種圖像拾取設備，包含像素部分，其包括以矩陣安置的多個像素；讀出電路，其對所述像素部分中產(chǎn)生的模擬信號進行轉(zhuǎn)換處理以輸出所得信號作為場數(shù)據(jù)；控制器，其響應于操作模式控制信號進行控制，以選擇像素部分中要從其讀出信號的像素；以及信號處理部分，其對從所述讀出電路提供的場數(shù)據(jù)進行信號處理，以輸出所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)，其中，所述控制器在所述操作模式控制信號指定全像素讀出模式時，依次從全部的像素讀取信號，而在所述操作模式控制信號指定選擇性讀出模式時，在將讀出位置從一個場變動到另一個場的同時控制從不同的像素讀取信號，并且所述信號處理部分在所述操作模式控制信號指定全像素讀出模式時，對單個場的一組場數(shù)據(jù)進行信號處理以輸出所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)，而在所述操作模式控制信號指定選擇性讀出模式時，累加多個場上的多組場數(shù)據(jù)以輸出所得數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)。
2.如權利要求I所述的圖像拾取設備，其中所述信號處理部分針對全部像素中的每一個，進行多個場上相應坐標處的數(shù)據(jù)的累加或平均，從而從多組圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生單組圖像數(shù)據(jù)。
3.如權利要求I所述的圖像拾取設備，其中當操作模式控制信號指定選擇性讀出模式時，信號處理部分每隔m個場改變讀出位置，并且累加m組場數(shù)據(jù)以產(chǎn)生一組圖像數(shù)據(jù)，其中m是任意整數(shù)。
4.如權利要求I所述的圖像拾取設備，其中當所述操作模式控制信號指定選擇性讀出模式時，所述信號處理部分累加多個場上的多組場數(shù)據(jù)以分別允許行中采樣重心和列中采樣重心固定。
5.如權利要求I所述的圖像拾取設備，其中當累加多組場數(shù)據(jù)時，選擇針對每個場中的讀出要指定的像素地址以分別允許行中采樣重心和列中采樣重心固定。
6.如權利要求I所述的圖像拾取設備，其中所述控制器進行控制以允許所述多個場的一個場中的讀出像素地址與所述多個場的另一個場中的讀出像素地址不同，所述多個場要經(jīng)歷通過所述信號處理部分的累加處理。
7.如權利要求I所述的圖像拾取設備，其中，所述信號處理部分在所述操作模式控制信號指定選擇性讀出模式時進行處理以允許累加一組場數(shù)據(jù)中的多組像素數(shù)據(jù)，從而分別允許行中的采樣重心和列中的采樣重心固
全文摘要
提供了這樣的成像設備其對于每個幀不需要不同的圖像處理操作，能夠在不提供單獨重心校正處理的情況下消除重心不對準，并且改善S/N比，從而改善圖像質(zhì)量。控制器(140)在操作模式控制信號指定完全像素模式的情況下依次從全部像素讀取信號，而在操作模式控制信號指定稀疏模式的情況下改變每個場的讀取位置并且從不同的像素讀取信號。信號處理單元(150)在操作模式控制信號指定完全像素模式的情況下對單個場的場數(shù)據(jù)進行信號處理并且輸出結果作為幀數(shù)據(jù)，或者在操作模式控制信號指定稀疏模式的情況下將多個場的數(shù)據(jù)累加并且輸出結果作為幀數(shù)據(jù)。
文檔編號H04N5/345GK102612835SQ201080052549
公開日2012年7月25日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權日2009年9月28日
發(fā)明者北見大岳, 新田嘉一, 海老原弘知 申請人:索尼公司