專利名稱：圖像拾取器件及其驅(qū)動(dòng)方法、圖像拾取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像拾取器件、圖像拾取系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)圖像拾取器件的方法。
背景技術(shù)：
在圖像拾取設(shè)備中，控制使得輸出與不同區(qū)域相關(guān)聯(lián)的信號(hào)的操作是已知的。日 本專利特開第2005-86245號(hào)公開了一種技術(shù)，在該技術(shù)中，以兩種模式從像素讀取信號(hào)， 這兩種模式即中心區(qū)域連續(xù)讀取模式和整個(gè)區(qū)域斷續(xù)讀取模式，對(duì)于每一幀交替地切換這 兩種模式，使得在中心區(qū)域連續(xù)讀取模式中，從像素陣列的中心區(qū)域中的多個(gè)相鄰像素連 續(xù)地讀取信號(hào)，而在整個(gè)區(qū)域斷續(xù)讀取模式中，在削減像素(thinning the pixels)的同時(shí) 從像素陣列的整個(gè)區(qū)域選擇性地讀取信號(hào)。在日本專利特開第2005-86245號(hào)中參照?qǐng)D5和圖6公開了 在整個(gè)區(qū)域斷續(xù)讀取 模式和中心區(qū)域連續(xù)讀取模式二者中共用從一些像素讀取的信號(hào)。然而，在該技術(shù)中，無法 將累積時(shí)段設(shè)定為比幀速率確定的一幀時(shí)間長，因而，如果幀速率增大，則敏感度隨著增大 的幀速率而下降。在削減像素的同時(shí)對(duì)于整個(gè)區(qū)域讀取信號(hào)之后，如果執(zhí)行從相同像素的讀取而不 在中心區(qū)域連續(xù)讀取模式中復(fù)位這些像素，則在整個(gè)區(qū)域斷續(xù)讀取模式中使用的像素和未 在整個(gè)區(qū)域斷續(xù)讀取模式中使用的像素之間，累積時(shí)段變得不同。累積時(shí)段的差異不僅引 起信號(hào)強(qiáng)度的差異，而且引起運(yùn)動(dòng)對(duì)象的圖像滯后(image lag)的產(chǎn)生。在日本專利特開第2005-86245號(hào)中，還參照?qǐng)D12和圖13公開了 在中心區(qū)域連 續(xù)讀取模式中，以非周期性的方式選擇行。然而，如果使用從以非周期性的方式選擇的行中 的像素讀取的信號(hào)來產(chǎn)生圖像，則發(fā)生混疊(aliasing)，這導(dǎo)致圖像質(zhì)量劣化。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供一種器件，所述器件包含像素陣列，所述像素陣列 包括像素，各像素被配置為輸出經(jīng)由光電轉(zhuǎn)換獲得的信號(hào)；以及控制單元，其以行為單位選 擇像素陣列的像素，并且輸出來自所選的像素的信號(hào)，所述控制單元被配置為控制信號(hào)的 輸出，使得對(duì)于等于或大于ι的整數(shù)η和k，在第一幀中，從第一像素輸出第一信號(hào)，所述第 一像素位于像素陣列的每隔η行的行中，在第一幀之后的第二幀中，從第二像素輸出第二 信號(hào)，所述第二像素位于通過選擇像素陣列的每隔k行的行而定義的第一組行中。從以下參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的其他特征將變得清晰。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像拾取器件的配置的示例的圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的像素的配置的示例的圖。圖3A 3D是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像感測(cè)區(qū)域的圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制單元的配置的示例的圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像拾取系統(tǒng)的配置的示例的圖。圖6A和6B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像感測(cè)區(qū)域的圖。圖7A和7B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像感測(cè)區(qū)域的圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例以下參照附圖描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像拾取器件的配置。圖像拾取器件1包含像 素陣列4，所述像素陣列4包含以矩陣形式布置的像素41。在圖1所示的示例中，為了圖 示的簡單，僅示出3X3像素。在像素陣列4中，諸如復(fù)位、電荷累積以及信號(hào)讀取之類的 像素的操作根據(jù)從充當(dāng)行選擇單元的垂直掃描單元6供給的信號(hào)而以行為單位被控制。從 垂直掃描單元6輸出的信號(hào)經(jīng)由信號(hào)線被傳輸?shù)较袼?，所述信?hào)線被設(shè)置為使得每行中的 所有像素共同地連接到一條信號(hào)線。垂直掃描單元6包含垂直移位寄存器VSR、電子快門 (electronic-shutter)移位寄存器ESR以及選擇器SELECTOR，所述選擇器SELECTOR用于 選擇來自垂直移位寄存器VSR的信號(hào)或者來自電子快門移位寄存器ESR的信號(hào)，使得所選 的信號(hào)被供給到像素陣列。垂直移位寄存器VSR根據(jù)從定時(shí)產(chǎn)生器(未示出)供給的起始 脈沖VST和傳送時(shí)鐘信號(hào)VCLK而操作。電子快門移位寄存器ESR根據(jù)也從同一定時(shí)產(chǎn)生 器(未示出)供給的起始脈沖EST和傳送時(shí)鐘信號(hào)VCLK而操作。根據(jù)從定時(shí)產(chǎn)生器(未 示出)供給的信號(hào)，選擇器SELECTOR選擇性地將從垂直移位寄存器VSR或者電子快門移位 寄存器ESR接收的信號(hào)供給到像素陣列4的特定行。位于各列中的像素41共同地連接到垂直信號(hào)線49之一。每條垂直信號(hào)線49連 接到存儲(chǔ)電容器51，所述存儲(chǔ)電容器51用于保持從像素41輸出的信號(hào)。存儲(chǔ)電容器51經(jīng) 由相應(yīng)的水平傳送開關(guān)52而連接到水平信號(hào)線53。水平傳送開關(guān)52由從水平掃描單元5 供給的信號(hào)控制。水平掃描單元5例如使用水平掃描電路HSR被配置，所述水平掃描電路 HSR由從定時(shí)產(chǎn)生器(未示出)供給的充當(dāng)起始脈沖的信號(hào)HST和傳送時(shí)鐘信號(hào)HCLK控 制。水平信號(hào)線53連接到輸出放大器54，使得當(dāng)水平傳送開關(guān)52之一被接通時(shí)，在相應(yīng)的 存儲(chǔ)電容器51中保持的信號(hào)經(jīng)由輸出放大器54和輸出端子55而被輸出到圖像拾取器件 1的外部。圖2示出像素41的配置的示例。每個(gè)像素41包括光電二極管PD、傳送晶體管75、 放大晶體管77、復(fù)位晶體管74以及選擇晶體管76。光電二極管PD的陽極連接到地(GND)， 而其陰極連接到傳送晶體管75的漏極端子。傳送晶體管75的源極連接到復(fù)位晶體管的源 極和放大晶體管77的柵極。注意，在此節(jié)點(diǎn)處存在的電容由圖2中的FD表示。復(fù)位晶體 管74的漏極連接到電源VR。選擇晶體管76的漏極連接到電源VCC。放大晶體管77的漏 極經(jīng)由選擇晶體管76連接到電源VCC，放大晶體管77的源極經(jīng)由節(jié)點(diǎn)45連接到垂直信號(hào) 線49。注意，圖2所示的節(jié)點(diǎn)42 45對(duì)應(yīng)于由圖1中的類似的附圖標(biāo)記表示的節(jié)點(diǎn)。如果傳送晶體管75響應(yīng)于從垂直掃描單元6供給的信號(hào)φΤ而接通，則光電二極 管PD中累積的電荷被傳送到電容器FD。如果復(fù)位晶體管74響應(yīng)于從垂直掃描單元6供 給的信號(hào)<pR而接通，則電容器FD的電位被復(fù)位為與電源VR對(duì)應(yīng)的電平。當(dāng)信號(hào)φΤ和(pR被同時(shí)施加到像素41時(shí)，光電二極管PD也被復(fù)位為與電源VR對(duì)應(yīng)的電平。此后，復(fù) 位光電二極管PD的操作也被稱作像素復(fù)位操作。如果選擇晶體管76響應(yīng)于從垂直掃描單 元6供給的信號(hào)而接通，則放大晶體管77與圖1所示的恒流源40相結(jié)合形成源跟隨 器電路，由此與放大晶體管77的柵極的電位對(duì)應(yīng)的電平被輸出到垂直信號(hào)線49。以下更加詳細(xì)地說明根據(jù)本實(shí)施例的操作。在以下的說明中，假設(shè)該操作被執(zhí)行 以使得對(duì)于每一幀交替地獲取整個(gè)區(qū)域圖像和部分區(qū)域圖像。即，對(duì)于一幀，通過對(duì)像素進(jìn) 行削減而從圖像感測(cè)區(qū)域的整個(gè)區(qū)域上的像素讀取信號(hào)，獲取整個(gè)區(qū)域圖像，并且對(duì)于之 后的一幀，通過從部分區(qū)域的像素讀取信號(hào)而獲取部分區(qū)域圖像。圖3Α示意性地示出圖像拾取器件的圖像感測(cè)區(qū)域。在圖3Α中，附圖標(biāo)記11表示 與圖像感測(cè)區(qū)域的整個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的整個(gè)圖像區(qū)域。通常，光電轉(zhuǎn)換部分被保護(hù)以避開光的 OB(光學(xué)黑色)像素被布置在圖像感測(cè)區(qū)域周圍。然而，在以下的說明中，為了簡單起見，假 設(shè)整個(gè)圖像區(qū)域11不包含OB(光學(xué)黑色)像素。附圖標(biāo)記12表示整個(gè)圖像像素行，其通 過部分地選擇整個(gè)圖像區(qū)域11的行(像素行)而被定義。從這些整個(gè)圖像像素行讀取的 信號(hào)被用于形成整個(gè)圖像區(qū)域11的圖像。附圖標(biāo)記13表示部分圖像區(qū)域，其是從整個(gè)圖 像區(qū)域11抽取的部分。在本實(shí)施例中，在第一幀中讀取整個(gè)圖像像素行，在第一幀之后的 第二幀中讀取部分圖像像素行。圖3Β是圖3Α中示出的區(qū)域14的放大視圖。此區(qū)域14包含兩個(gè)整個(gè)圖像像素行 12。圖3C示出一個(gè)示例，其中，每隔一個(gè)像素行讀取部分圖像區(qū)域13中的像素行。在 此示例中，部分圖像像素行15對(duì)應(yīng)于第5、第7、第9、...第17行，因而讀取的行與作為整 個(gè)圖像像素行12而被讀取的第8行和第16行不同。更一般地說，對(duì)于正整數(shù)η和k，通過 對(duì)于像素陣列中的每n+1行讀取一行而執(zhí)行在第一幀中讀取整個(gè)圖像像素行12(在圖3C 中示出的示例中，η = 7)，通過對(duì)于像素陣列中的每k+1行讀取一行而執(zhí)行在第二幀中讀取 部分圖像像素行15(在圖3C中示出的示例中，k = 1)。注意，對(duì)于第一幀和第二幀，從彼此 不同的像素行讀取信號(hào)。即，在第一幀中讀取的像素行以等間隔定位，而在第二幀中讀取的 像素行也以等間隔定位，因而由Moire條紋引起的圖像質(zhì)量的劣化被抑制。此外，由于對(duì)于 第一幀和第二幀從彼此不同的像素行讀取信號(hào)，因此第一幀和第二幀中的累積時(shí)段可以被 設(shè)為比幀速率定義的一幀時(shí)間長。更具體地，累積時(shí)段可被設(shè)為高達(dá)對(duì)應(yīng)于兩幀長度的值。圖3D示出一個(gè)示例，其中，通過對(duì)于像素陣列中的每k+Ι行讀取一行而執(zhí)行對(duì)部 分圖像像素行16的讀取(在圖3D中示出的示例中，k = 3)。在這種情況下也同樣，通過對(duì) 于每n+1行讀取一行而執(zhí)行整個(gè)圖像像素行的讀取(η = 7)，因而，從對(duì)于第一幀和第二幀 彼此不同的像素行讀取信號(hào)。由于部分圖像像素行16與整個(gè)圖像像素行12不同，因此，即 使部分圖像的分辨率被切換，也能夠?qū)τ诟鲙瑢?shí)現(xiàn)長的累積時(shí)段，因而能夠抑制圖像質(zhì)量 的劣化。根據(jù)本實(shí)施例的圖像拾取器件1例如可以用于監(jiān)視攝像機(jī)中。在監(jiān)視攝像機(jī)中， 要求對(duì)整個(gè)區(qū)域設(shè)置中等的分辨率，同時(shí)對(duì)所關(guān)心的特定區(qū)域設(shè)置比整個(gè)區(qū)域的分辨率更 高的分辨率。還會(huì)要求不發(fā)生由于混疊所引起的圖像質(zhì)量的劣化。進(jìn)一步地，在以上描述 的處理中，對(duì)該部分圖像的采樣頻率可以被設(shè)為高于對(duì)整個(gè)圖像的采樣頻率。注意，采樣頻 率對(duì)應(yīng)于在像素陣列內(nèi)從其讀取信號(hào)的像素的頻度。
更一般地說，在根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例的圖像拾取器件中，令η和k 二者均為正整 數(shù)，通過對(duì)于像素陣列中的每n+1行讀取一行來執(zhí)行在第一幀中的信號(hào)讀取，而通過對(duì)于 像素陣列中的每k+Ι行讀取一行來執(zhí)行在第二幀中的信號(hào)讀取，使得在第一幀中讀取的行 與在第二幀中讀取的行不同，由此使得能夠確保累積時(shí)段對(duì)于各幀足夠長，并且抑制由混 疊引起的圖像質(zhì)量的劣化。通過在滿足以上條件的同時(shí)改變k和/或n，由于圖像是基于以 在每幀中恒定的采樣間隔獲取的信號(hào)而形成的，所以能夠改變分辨率同時(shí)抑制圖像質(zhì)量的 劣化。接著，以下給出對(duì)于控制單元的描述，所述控制單元被配置為實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的 本實(shí)施例的操作。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例的控制單元的配置的示例，所述控制單 元產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)垂直掃描電路和水平掃描電路的信號(hào)。控制單元包含計(jì)數(shù)器單元601、解碼 器單元602以及脈沖輸出單元603。計(jì)數(shù)器單元601包含H計(jì)數(shù)器607和V計(jì)數(shù)器610。H計(jì)數(shù)器607包含復(fù)位端子 608和遞增計(jì)數(shù)脈沖輸入端子609，所述復(fù)位端子608用于接收使計(jì)數(shù)值復(fù)位的H計(jì)數(shù)器復(fù) 位脈沖，所述遞增計(jì)數(shù)脈沖輸入端子609用于接收使計(jì)數(shù)值遞增的H遞增計(jì)數(shù)脈沖。V計(jì)數(shù) 器610包含復(fù)位端子611和遞增計(jì)數(shù)脈沖輸入端子612，所述復(fù)位端子611用于接收使計(jì) 數(shù)值復(fù)位的V計(jì)數(shù)器復(fù)位脈沖，所述遞增計(jì)數(shù)脈沖輸入端子612用于接收使計(jì)數(shù)值遞增的 V遞增計(jì)數(shù)脈沖。解碼器單元602包含多個(gè)解碼器。整個(gè)圖像水平掃描解碼器613對(duì)從H計(jì)數(shù)器607 輸出的計(jì)數(shù)值進(jìn)行解碼，并且產(chǎn)生用于獲取整個(gè)圖像(即用于選擇圖3A所示的整個(gè)圖像區(qū) 域11)的信號(hào)。確定從整個(gè)圖像水平掃描解碼器613輸出的信號(hào)和將在后面描述的4m垂 直選擇解碼器616的輸出之間的邏輯“與”，并且經(jīng)由脈沖輸出單元的端子A輸出結(jié)果。這 使得能夠在獲取整個(gè)圖像時(shí)，對(duì)于每4m個(gè)像素行(m是正整數(shù))選擇一個(gè)像素行。部分圖像水平掃描解碼器614對(duì)從H計(jì)數(shù)器607輸出的計(jì)數(shù)值進(jìn)行解碼，并且產(chǎn) 生用于獲取部分圖像(即用于選擇諸如圖3A 圖3D所示的部分圖像區(qū)域13)的信號(hào)。確 定從部分圖像水平掃描解碼器614輸出的信號(hào)和將在后面描述的解碼器的輸出之間的邏 輯“與”，并且從脈沖輸出單元603輸出結(jié)果，作為像素行選擇信號(hào)。部分圖像垂直提取解碼器615經(jīng)由“與”電路從脈沖輸出單元的端子B輸出信號(hào)。 更具體地，部分圖像垂直提取解碼器615對(duì)從V計(jì)數(shù)器610輸出的計(jì)數(shù)值進(jìn)行解碼，并且輸 出用于選擇諸如圖3A 圖3D所示的部分圖像區(qū)域13的脈沖。4m垂直選擇解碼器616經(jīng)由反向器和“與”電路從脈沖輸出單元的端子C輸出信 號(hào)。更具體地，所述4m垂直選擇解碼器616對(duì)從V計(jì)數(shù)器610輸出的計(jì)數(shù)值進(jìn)行解碼，并 且從端子C輸出用于對(duì)于每4m行(其中m是正整數(shù))選擇一行的信號(hào)。2m垂直選擇解碼器617經(jīng)由反向器和“與”電路從脈沖輸出單元的端子D輸出信 號(hào)。更具體地，2m垂直選擇解碼器617對(duì)從V計(jì)數(shù)器610輸出的計(jì)數(shù)值進(jìn)行解碼，并且從端 子D輸出用于對(duì)于每2m行(其中m是正整數(shù))選擇一行的信號(hào)。4m+l垂直選擇解碼器618經(jīng)由“與”電路從脈沖輸出單元的端子E輸出信號(hào)。更 具體地，4m+l垂直選擇解碼器618對(duì)從V計(jì)數(shù)器610輸出的計(jì)數(shù)值進(jìn)行解碼，并且從脈沖輸 出單元603的端子E輸出用于僅選擇每隔4m行的行(其中m是正整數(shù))的信號(hào)。例如，當(dāng) 通過每隔4m-l行的行給出整個(gè)圖像像素行(其中m為正整數(shù))時(shí)，部分圖像像素行應(yīng)被選擇為與整個(gè)圖像像素行不同。此外，可以基于4m+l垂直選擇解碼器618的輸出而選擇部分 圖像像素行。因而，整個(gè)圖像和部分圖像二者均基于從等間距隔開的并且被選擇為在整個(gè) 圖像和部分圖像之間不重疊的像素行輸出的信號(hào)而形成。這使得能夠?qū)⒗鄯e時(shí)段設(shè)為比由 幀速率確定的一幀時(shí)段長，并且抑制圖像質(zhì)量的劣化。參照?qǐng)D5，以下給出關(guān)于使用上述的圖像拾取器件的圖像拾取系統(tǒng)的配置的示例 的描述。圖像拾取系統(tǒng)100例如包含光學(xué)單元110、圖像拾取器件120、信號(hào)處理電路130、 存儲(chǔ)/通信單元140、定時(shí)控制電路150、系統(tǒng)控制電路160以及回放/顯示單元170。光學(xué)單元110包含光學(xué)系統(tǒng)，諸如被配置為聚焦來自對(duì)象的光以便在像素陣列上 形成對(duì)象圖像的透鏡，所述像素陣列包含在圖像拾取器件120中以二維矩陣形式布置的多 個(gè)像素。與從定時(shí)控制電路150輸出的信號(hào)同步地，圖像拾取器件120輸出與形成在像素 陣列上的光學(xué)圖像對(duì)應(yīng)的信號(hào)。從圖像拾取器件120輸出的信號(hào)被輸入到充當(dāng)信號(hào)處理單元的信號(hào)處理電路 130。信號(hào)處理電路130根據(jù)以程序等定義的預(yù)定過程對(duì)輸入的電信號(hào)執(zhí)行諸如模數(shù)轉(zhuǎn)換 之類的處理。作為由信號(hào)處理電路130執(zhí)行的處理的結(jié)果而獲得的信號(hào)被供應(yīng)到存儲(chǔ)/通 信單元140。存儲(chǔ)/通信單元140將用于形成圖像的信號(hào)輸出到回放/顯示單元170。根據(jù) 接收到的信號(hào)，回放/顯示單元170顯示運(yùn)動(dòng)圖像或靜止圖像。存儲(chǔ)/通信單元140被配 置為也接收來自信號(hào)處理電路130的信號(hào)，與系統(tǒng)控制電路160通信，并且在存儲(chǔ)介質(zhì)(未 示出)中存儲(chǔ)圖像信號(hào)。系統(tǒng)控制電路160負(fù)責(zé)圖像拾取系統(tǒng)的操作的總體控制。更具體地，系統(tǒng)控制電 路160控制光學(xué)單元110、定時(shí)控制電路150、存儲(chǔ)/通信單元140以及回放/顯示單元170 的操作。系統(tǒng)控制電路160還包含存儲(chǔ)設(shè)備(未示出)，所述存儲(chǔ)設(shè)備包含存儲(chǔ)介質(zhì)，在所 述存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有用于控制圖像拾取系統(tǒng)的操作的程序。定時(shí)控制電路150在充當(dāng)控制單元的系統(tǒng)控制電路160的控制下，控制圖像拾取 器件120和信號(hào)處理電路130的驅(qū)動(dòng)定時(shí)。系統(tǒng)控制電路160可以包含定義如何確定整個(gè)圖像和部分圖像的程序。注意，由系統(tǒng)控制電路160采用的驅(qū)動(dòng)方法不限于上述的驅(qū)動(dòng)方法，而是，系統(tǒng)控 制電路160可以執(zhí)行根據(jù)其他方法的驅(qū)動(dòng)處理，諸如逐行掃描方法和隔行掃描方法等，在 逐行掃描方法中，有效像素區(qū)域中的像素從第一行開始逐行地依次被掃描，在隔行掃描方 法中，每隔一行執(zhí)行掃描。注意，上述的圖像拾取系統(tǒng)可以被用于以下所述的其他實(shí)施例。如上所述，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，累積時(shí)段可以被設(shè)為比由幀速率確定的一 幀時(shí)段長，并且可以抑制圖像質(zhì)量的劣化。第二實(shí)施例以下描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖6A和6B示意性地示出圖像感測(cè)區(qū)域中的部分 圖像區(qū)域13和附近的區(qū)域。在此實(shí)施例中也是同樣，如在第一實(shí)施例中那樣，在第一幀中 從整個(gè)圖像像素行讀取信號(hào)，而在第一幀之后的第二幀中從部分圖像像素行讀取信號(hào)。圖6A如圖3B 圖3D那樣示出從圖像感測(cè)區(qū)域抽取的與部分圖像關(guān)聯(lián)的區(qū)域和 周圍區(qū)域。在圖6A中，由虛線圍繞的包括第2行 第18行的區(qū)域13對(duì)應(yīng)于部分圖像區(qū)域。 整個(gè)圖像像素行17是通過從圖像感測(cè)區(qū)域?qū)τ诿?行選擇一行而定義的行。在圖6A所示的示例中，第1、第7、第13和第19行作為整個(gè)圖像像素行17而被提取。另一方面，部分圖 像像素行19對(duì)應(yīng)于除去整個(gè)圖像像素行17之外的圖像感測(cè)區(qū)域中的行。然而，如果簡單 地讀取圖6A中示出的所有的部分圖像像素行19，則像素在垂直方向上被讀取以形成部分 圖像的采樣間隔將不是恒定的，這導(dǎo)致所獲得的圖像的質(zhì)量的劣化。在本實(shí)施例中，考慮到上述，從垂直相鄰的像素獲得的信號(hào)被相加在一起。更具體 地，在圖6A所示的示例中，對(duì)部分圖像像素行19執(zhí)行相加，使得在第2行和第3行之間，在 第5行和第6行之間，在第8行和第9行之間等等，來自兩個(gè)垂直相鄰的像素的信號(hào)被相加 在一起，如圖6B所示。作為相加的結(jié)果獲得的所得信號(hào)的質(zhì)心(centroid)位于第2行和 第3行之間，第5行和第6行之間，第8行和第9行之間等等，因而作為相加的結(jié)果獲得的 所得信號(hào)的質(zhì)心以等間隔定位。因此，對(duì)于整個(gè)圖像和部分圖像二者，從圖像拾取器件輸出 的信號(hào)的質(zhì)心都以等間隔定位，因而不發(fā)生由混疊引起的圖像質(zhì)量的劣化。在圖6B所示的示例中，部分圖像具有高分辨率。例如通過在第2行和第6行之間、 第8行和第12行之間、以及第14行和第18行之間對(duì)部分圖像像素行19的像素信號(hào)進(jìn)行 相加，可以將部分圖像的分辨率設(shè)置為較低。在這種情況下，作為相加的結(jié)果獲得的所得信 號(hào)的質(zhì)心位于第4行、第10行以及第16行中，因而對(duì)部分圖像的采樣以等間隔執(zhí)行。上述的討論可以被概括如下。在第二幀中，來自與部分圖像像素行19相關(guān)聯(lián)的像 素的信號(hào)被相加在一起，使得所得信號(hào)的質(zhì)心以等間隔定位。換言之，當(dāng)η和k是等于或大 于1的整數(shù)時(shí)，在第一幀中，從像素陣列對(duì)每隔η行的行讀取信號(hào)，而在第二幀中，從與在第 一幀中讀取信號(hào)的行不同并且通過從像素陣列選擇每隔k行的行定義的第一組行讀取信 號(hào)。進(jìn)一步地，在第二幀中，從與在第一幀中讀取信號(hào)的像素不同并且位于通過從像素陣列 選擇每隔k行的行定義的第二組行中的像素讀取信號(hào)。在第二幀中，從第一組行和第二組 行讀取的信號(hào)被相加在一起。注意，對(duì)信號(hào)被相加在一起的位置沒有特別的限制。例如，諸如圖1中所示的存儲(chǔ) 電容器可以被布置在像素陣列的每一列中，使得信號(hào)在存儲(chǔ)電容器處被相加。在圖2所示 的多個(gè)光電二極管PD連接到一個(gè)放大晶體管77的配置中，可以在放大晶體管77的柵電極 的節(jié)點(diǎn)處執(zhí)行相加。代替在圖像拾取器件的內(nèi)部執(zhí)行相加，可以通過圖5所示的信號(hào)處理 電路130在外部執(zhí)行相加。在本實(shí)施例中，除了在第一實(shí)施例中獲得的益處，還通過相加在第一幀中已經(jīng)讀 取的信號(hào)，在第一幀中的垂直分辨率的增大的方面實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的益處。第三實(shí)施例在上述的第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中，已假設(shè)圖像拾取器件是單色類型的。然而， 本發(fā)明也可應(yīng)用于彩色圖像拾取器件。在以下描述的第三實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用于具有RGB Bayer陣列類型的濾色器的彩色圖像拾取器件。圖7A和圖7B示意性地示出圖像感測(cè)區(qū)域中的部分圖像區(qū)域13和附近區(qū)域。在 此實(shí)施例中，如在先前實(shí)施例中那樣，在第一幀中從部分圖像像素行讀取信號(hào)，在第一幀之 后的第二幀中從整個(gè)圖像像素行讀取信號(hào)。在Bayer濾色器中，行被布置為使得RG行和GB行被交替地定位。注意，RG行是其 中交替布置有R和G濾色器元件的行，而GB行是其中交替布置有G和B濾色器元件的行。 在本實(shí)施例中，整個(gè)圖像像素行22包含包括通過從圖像感測(cè)區(qū)域?qū)τ诿?行選擇一行而
9定義的RG行(在圖7A和圖7B中示出的示例中為第8行和第16行)的一組行，以及包括 與上述RG行相鄰的GB行(在圖7A和圖7B中示出的示例中為第9行和第17行)的一組 行。部分圖像像素行21對(duì)應(yīng)于圖像感測(cè)區(qū)域中除去整個(gè)圖像像素行22之外的行。然而， 如果簡單地讀取圖7A中示出的所有部分圖像像素行21，則像素在垂直方向上被讀取以形 成部分圖像的采樣間隔將不是恒定的，這導(dǎo)致所獲得的圖像的質(zhì)量的劣化。在本實(shí)施例中，為了避免上述的情形，如下進(jìn)行讀取。S卩，如圖7B所示，在第一幀 中，從行22讀取信號(hào)，所述行22包括包含RG行(圖7A和圖7B中所示的第8行和第16行) 的所述一組行和包含GB行(圖7A和圖7B中所示的第9行和第17行)的所述一組行。如 圖7B所示，在第二幀中，從包括通過從部分圖像像素行21對(duì)于每4行選擇一行而定義的RG 行23(第2行、第6行、第10行、第14行和第18行)的第一組行讀取信號(hào)。并且也在第二 幀中，從包括通過從部分圖像像素行21對(duì)于每4行選擇一行而定義的GB行24 (第3行、第 7行、第11行、第15行和第19行)的第二組行讀取信號(hào)，使得所提取的行與第一組行中的 行相鄰。以上描述的讀取算法可以被概括如下。當(dāng)η和k是等于或大于1的整數(shù)時(shí)，通過 對(duì)于每n+1個(gè)像素行讀取一個(gè)像素行，執(zhí)行第一幀中的信號(hào)讀取，而通過讀取通過從像素 陣列對(duì)于每k+Ι行選擇一行而定義的第一組行中的像素，執(zhí)行第二幀中的信號(hào)讀取。此外， 在第二幀中，除了第一組行，還從與在第一幀中讀取的像素不同并且位于與第一組行的行 相鄰的第二組行中的像素讀取信號(hào)。因而，在本實(shí)施例中，對(duì)于包含具有布置在像素區(qū)域上的多種顏色的濾色器元件 的濾色器的圖像拾取器件，也實(shí)現(xiàn)與在第一實(shí)施例中獲得的益處類似的益處。此外，只要滿 足上述的條件，允許各幀的分辨率被改變，同時(shí)對(duì)于每幀維持長的累積時(shí)段，并且不造成圖 像質(zhì)量的顯著劣化。雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開 的示例性實(shí)施例。以下權(quán)利要求的范圍應(yīng)被給予最寬的解釋，以便包含所有這樣的修改以 及等同的結(jié)構(gòu)和功能。本申請(qǐng)要求于2009年6月5日提交的日本專利申請(qǐng)No. 2009-136370的優(yōu)先權(quán)，
通過引用將其全文結(jié)合在此。
權(quán)利要求
一種圖像拾取器件，包含像素陣列，所述像素陣列包含像素，各像素被配置為輸出經(jīng)由光電轉(zhuǎn)換獲得的信號(hào)，所述像素被布置為矩陣；以及控制單元，其以行為單位選擇像素陣列的像素，并且輸出來自所選的像素的信號(hào)；所述控制單元被配置為控制信號(hào)的輸出，使得對(duì)于大于1的整數(shù)n和k，在第一幀中，從第一像素輸出第一信號(hào)，所述第一像素位于所述像素陣列的每隔n行的行中，以及在第一幀之后的第二幀中，從第二像素輸出第二信號(hào)，所述第二像素與從其輸出第一信號(hào)的像素不同，并且所述第二像素位于通過選擇像素陣列的每隔k行的行而定義的第一組行中。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像拾取器件，其中，所述控制單元控制信號(hào)的輸出，使得在第 二幀中，除了所述第二像素，還從第三像素輸出第三信號(hào)，所述第三像素與在第一幀中從其 輸出信號(hào)的像素不同，并且所述第三像素位于通過選擇像素陣列的每隔k行的行而定義的 第二組行中，使得第二組行的所選的行與第一組行的行不同。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像拾取器件，其中，所述第二像素與相應(yīng)的第三像素相鄰定位。
4.如權(quán)利要求2所述的圖像拾取器件，其中，在第二幀中，第二信號(hào)與第三信號(hào)相加。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像拾取器件，其中，所述像素陣列包含具有多種顏色的濾色 器元件的濾色器。
6.如權(quán)利要求1所述的圖像拾取器件，其中 所述第一像素與像素陣列的整個(gè)區(qū)域關(guān)聯(lián)；以及 所述第二像素與像素陣列的整個(gè)區(qū)域的部分區(qū)域關(guān)聯(lián)。
7.一種圖像拾取系統(tǒng)，包含 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拾取器件；光學(xué)系統(tǒng)，被配置為在像素陣列上形成圖像；以及 處理單元，被配置為處理從所述圖像拾取器件輸出的信號(hào)。
8.—種驅(qū)動(dòng)圖像拾取器件的方法，所述圖像拾取器件包含像素陣列，所述像素陣列 包含像素，各像素被配置為輸出經(jīng)由光電轉(zhuǎn)換獲得的信號(hào)，對(duì)于大于1的整數(shù)η和k，所述方 法包含在第一幀中，從第一像素輸出第一信號(hào)，所述第一像素位于像素陣列的每隔η行的行 中，以及在第一幀之后的第二幀中，從第二像素輸出第二信號(hào)，其中，所述第二像素與從其輸出 第一信號(hào)的像素不同，并且所述第二像素位于通過選擇像素陣列的每隔k行的行而定義的 第一組行中。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包含控制信號(hào)的輸出，使得在第二幀中，除了所述第 二像素，還從第三像素輸出第三信號(hào)，所述第三像素與在第一幀中從其輸出信號(hào)的像素不 同，并且所述第三像素位于通過選擇像素陣列的每隔k行的行定義的第二組行中，使得第 二組行的所選的行與第一組行的行不同。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第二像素與相應(yīng)的第三像素相鄰定位。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，還包含在第二幀中，將第二信號(hào)與第三信號(hào)相加。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述像素陣列包含具有多種顏色的濾色器元件的濾色器ο
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第一像素與像素陣列的整個(gè)區(qū)域關(guān)聯(lián)·，以及 所述第二像素與像素陣列的整個(gè)區(qū)域的部分區(qū)域關(guān)聯(lián)。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，還包含 在像素陣列上形成圖像；以及處理從所述圖像拾取器件輸出的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供圖像拾取器件及其驅(qū)動(dòng)方法、圖像拾取系統(tǒng)。將整數(shù)n和k設(shè)為等于或大于1，并且如下控制從像素讀取信號(hào)。在第一幀中，從像素陣列的每隔n行的行中的像素輸出信號(hào)，以及在第一幀之后的第二幀中，從與在第一幀中輸出信號(hào)的像素不同并且位于通過選擇像素陣列的每隔k行的行而定義的第一組行中的像素輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101909168SQ20101019447
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者橋本誠二, 繁田和之 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社