一种固体图像获取装置的制作方法

专利名称：一种固体图像获取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种固体(solid state)图像获取装置，包括获取静止图像的读取模式和记录移动图像的读取模式，通过一个光电转换元件阵列来读出这两个模式所获得的象素数据。
背景技术：
随着近来半导体技术的发展，在固体图像获取装置的光电转换元件阵列中，象素数目已经得到了很大提高。足够大量的象素数目才可以定义为高象素。静止图像的获取是通过把象素数据应用于光电转换元件阵列的全部象素来实现的，这个过程叫做全象素读取模式(whole-pixel-reading-out mode)，其中，从光电转换元件阵列读取的全部象素的象素数据由一个单一象素单元按顺序输出，从而能够获得高精度静止图像。
同时，出现了固体图像获取装置，具有获取静止图像和记录运动图像两种模式，通过配置可以在这两种模式之间进行转换。目前，在诸如DSP(DigitalSignal Processing)等数字信号处理电路中，还存在运行速度的特殊限制。另外，在能量消耗方面，很难把用于获取静止图像的全象素读取模式应用在记录运动图像上。为了记录运动图像，通常是使用混合象素读取模式(mixed-pixel-reading-out mode)，其原理为，在混合象素后，通过稀释象素来增加每个单位时间的帧数目，从而执行象素数据处理。
对于从光电转换元件阵列所读取的象素数据，至少在阵列垂直方向混合了较大量的象素后，混合后的象素数据作为一个单元的象素数据被输出。因此，每个单位时间内的帧数目增加，从而能够使用安装了光电转换元件阵列的固体图像获取装置来获取运动图像的光滑、快速记录。
通过金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，MOS)图像传感器，可以很好地实现上文提到的象素稀释/混合象素读取模式和全象素读取模式之间的转换。原因在于MOS传感器跟电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)图像传感器不同，MOS图像传感器不需要通过势阱移位来传输电荷，而且通过使用信号线路(电线)能够自由读取任意行列的象素数据。MOS图像传感器的优点在于能够在低电压下工作、电流泄漏相对较少、与同尺寸的CCD相比具有较大的数值孔径、灵敏度高、与CCD相比数据易于读取，等等。特别地，在象素混合方面，MOS具有能够随意选择和读取象素的不可比拟的优势。
对于光电转换元件阵列的全屏扫描，CCD图像传感器领域中有两种组成方式，即渐进读取和交错读取。然而，在MOS图像传感器领域，只有渐进读取而没有交错读取，因此，不能记录高视觉运动图像，也就是，不能记录高象素、高质量的运动图像。

发明内容
本发明所构架的固体图像获取装置，能够在两种模式之间进行切换，即用于获取高象素、高分辨率静止图像的模式和用于记录平滑运动、高分辨率运动图像的模式。在此基础上，本发明通过使用交错读取，实现了象素数据的高速读取，从而实现了记录高质量的运动图像。
本发明的固体图像获取装置，包括矩阵形式的光电转换元件阵列，用于对光学系统输入的光学图像进行光电转换，以将其转换为电信号；和象素数据读取控制单元，对于从所述光电转换元件阵列读取的象素数据具有静止图像读取模式和运动图像读取模式，所述象素数据读取控制单元在运动图像读取模式下，对象素数据进行交错读取，其中，对于在所述光电转换元件阵列所得到的全屏象素数据，依次读取相邻行作为一组象素数据。
象素数据读取控制单元具有以下几种形式(1)根据第一方面的象素数据读取控制单元，n为任意自然数，可以交错切换于由第一扫描单元(下面简称第一单元)执行扫描的第一域扫描，在由所述光电转换元件阵列得到的全屏象素数据中，相邻的2n行象素数据作为一个单元，每次位移2n行；和由第二扫描单元(下面简称第二单元)执行扫描的第二域扫描，第一域扫描的第一扫描单元中作为一个单元的每行都位移n行，位移后的相邻2n行象素数据作为一个单元，每次位移2n行。
这时，第一域可能是奇数域，而第二域可能是偶数域。反过来，第一域也可能是偶数域，而第二域可能是奇数域。
例如，在上述形式中，当n＝1时，扫描过程如下，该单元为一对相邻行。
在第一域扫描时，在把(第1行，第2行)作为第一单元的两行数据进行扫描后，把(第3行，第4行)作为第一单元的一对行数据(由前两行各位移两行得到)进行扫描。随后进行的是把(第5行，第6行)作为第一单元的一对行数据(由前两行各位移两行得到)进行扫描。
在第二域扫描时，把(第2行，第3行)作为第二单元的两行数据(也就是第一域扫描第一单元位移一行后的相邻两行)进行扫描后，把(第4行，第5行)作为第二单元的一对行数据(由前两行各位移两行得到)进行扫描。随后进行的是把(第6行，第7行)作为第二单元的一对行数据(由前两行各位移两行得到)进行扫描。简单地说，在第一域扫描中，扫描的形式是(1，2)，(3，4)，(5，6)...(2n-1，2n)---，在第二域扫描中，扫描的形式是(2，3)，(4，5)，(6，7)...(2n，2n+1)...。
在第一域扫描和第二域扫描中，除了第一行，普遍用到了其他行。
另外，当n＝2时，扫描过程如下，该单元为四个相邻行组合。
在第一域扫描时，把(第1行，第2行，第3行，第4行)作为第一单元行组合进行扫描后，把(第5行，第6行，第7行，第8行)作为第一单元行组合(由前四行各位移四行得到)进行扫描。随后把(第9行，第10行，第11行，第12行)作为第一单元行组合(由前四行各位移四行得到)进行扫描。
在第一域扫描时，把(第3行，第4行，第5行，第6行)作为第二单元行组合(也就是第一域扫描第二单元位移两行后的相邻四行)进行扫描后，把(第7行，第8行，第9行，第10行)作为第二单元行组合(由前四行各位移四行得到)进行扫描。随后进行的是把(第11行，第12行，第1 3行，第14行)作为第二单元行组合(由前四行各位移四行得到)进行扫描。
简单地说，在第一域扫描中，扫描的形式是(1，2，3，4)，(5，6，7，8)，(9，10，11，12)...(4n-3，4n-2，4n-1，4n)...，在第二域扫描中，扫描的形式是(3，4，5，6)，(7，8，9，10)，(11，12，13，14)...(4n-1，4n，4n+1，4n+2)...。
在第一域扫描和第二域扫描中，除了第1行和第2行，其他行都普遍用到了。
本发明通过使用交错读取方法，能够记录高视觉运动图像，也就是，记录高象素、高质量的运动图像。
(2)根据第二方面，象素数据读取控制单元包括用于获取静止图像的全象素读取模式，输出从光电转换元件阵列按顺序逐个读取的象素数据；用于记录运动图像的融合象素读取模式，至少在该阵列的垂直方向上融合大量象素数据，输出融合后的象素数据，其中n为任何自然数，象素数据读取控制单元交替转换于由第一扫描单元执行的第一域扫描，用于融合2n+1行象素数据，第一扫描单元执行扫描时略过一行，对于在所述光电转换元件阵列所得到的全屏象素数据，相邻的2n+1行象素数据作为一个单元，每次位移2n+1行；由第二扫描单元执行的第二域扫描，用于融合2n+1行象素数据，第二扫描单元执行扫描时略过一行，第一域扫描第一扫描单元的每行都位移2行，所得到的相邻2n+1行象素数据作为一个单元，每次位移2n+1行。
这时，第一域可能是奇数域，而第二域可能是偶数域。反过来，第一域可能是偶数域，而第二域可能是奇数域例如，在上述形式中，当n＝1时，扫描过程如下，该单元为一个相邻三行组合。
在第一域扫描时，在融合了略过一行所得第一单元组合(第1行，第3行，第5行)的三个垂直象素后，把略过一行所得第一单元组合(第4行，第6行，第8行)(由前一个组合位移三行得到)的三个垂直象素融合。随后进行的是把略过一行所得第一单元组合(第7行，第9行，第11行)(由前一个组合位移三行得到)的三个垂直象素融合。进一步进行的是把略过一行所得第一单元组合(第10行，第12行，第14行)(由前一个组合位移三行得到)的三个垂直象素融合。
在第二域扫描时，在融合了略过一行所得第二单元组合(第3行，第5行，第7行)(也就是第一域扫描第一单元的相邻三行位移2行所得)的三个垂直象素后，把略过一行所得第二单元组合(第6行，第8行，第10行)(由前一个组合位移三行得到)的三个垂直象素融合。随后进行的是把略过一行所得第二单元组合(第9行，第11行，第13行)(由前一个组合位移三行得到)的三个垂直象素融合。进一步进行的是把略过一行所得第二单元组合(第12行，第14行，第16行)(由前一个组合位移三行得到)的三个垂直象素融合。
在第一域扫描中，融合三个垂直象素的形式是{1，3，5}，{4，6，8}，{7，9，11}，{10，12，14}---{2n-1，2n+1，2n+3}，{2n+2，2n+4，2n+6}...，在第二域扫描中，融合三个垂直象素的形式是{3，5，7}，{6，8，10}，{9，11，13}，{12，14，16}...{2n+1，2n+3，2n+5}，{2n+4，2n+6，2n+8}...。
在第一域扫描和第二域扫描中，从奇数行的集合开始扫描，并在奇数行的集合和偶数行的集合之间交替重复进行。
除了第1行、第2行和第4行，在第一域扫描和第二域扫描中都用到了其他行。
另外，当n＝2时，扫描过程如下，该单元为五个相邻行组合。
在第一域扫描时，在融合了略过一行所得第一单元组合(第1行，第3行，第5行，第7行，第9行)的五个垂直象素后，把略过一行所得第一单元组合(第6行，第8行，第10行，第12行，第14行)(由前一个组合位移五行得到)的五个垂直象素融合。随后进行的是把略过一行所得第一单元组合(第11行，第13行，第15行，第17行，第19行)(由前一个组合位移五行得到)的五个垂直象素融合。进一步进行的是把略过一行所得第一单元组合(第16行，第18行，第20行，第22行，第24行)(由前一个组合位移五行得到)的五个垂直象素融合。
在第二域扫描时，在融合了略过一行所得第二单元组合(第3行，第5行，第7行，第9行，第11行)(也就是第一域扫描第一单元的相邻五行位移2行所得)的五个垂直象素后，把略过一行所得第二单元组合(第8行，第10行，第12行，第14行，第16行)(由前一个组合位移五行得到)的五个垂直象素融合。随后进行的是把略过一行所得第二单元组合(第13行，第15行，第17行，第19行，第21行)(由前一个组合位移五行得到)的五个垂直象素融合。进一步进行的是把略过一行所得第二单元组合(第18行，第20行，第22行，第24行，第26行)(由前一个组合位移五行得到)的五个垂直象素融合。
在第一域扫描中，融合三个垂直象素的形式是(1，3，5，7，9)，(6，8，10，12，14)，(11，13，15，17，19)，(16，18，20，22，24)...(2n-3，2n-1，2n+1，2n+3，2n+5)，(2n+2，2n+4，2n+6，2n+8，2n+10)...，在第二域扫描中，融合三个垂直象素的形式是(3，5，7，9，11)，(8，10，12，14，16)，(13，15，17，19，21)，(18，20，22，24，26)...(2n-1，2n+1，2n+3，2n+5，2n+7)，(2n+4，2n+6，2n+8，2n+10，2n+12)...。
在第一域扫描和第二域扫描中，从奇数行的集合开始扫描，并在奇数行的集合和偶数行的集合之间交替重复进行。
除了第1行、第2行、第4行和第6行，在第一域扫描和第二域扫描中都用到了其他行。
本发明通过使用交错读取方法，能够记录高视觉运动图像，也就是，记录高象素、高质量的运动图像。
(3)根据第三方面，象素数据读取控制单元包括用于获取静止图像的全象素读取模式，输出从光电转换元件阵列按顺序逐个读取的象素数据；用于记录运动图像的融合象素读取模式，至少在该阵列的垂直方向上融合大量象素数据，输出融合后的象素数据，其中n为任意自然数，象素数据读取控制单元交替切换于由第一扫描单元进行扫描的第一域扫描，用于融合两对行组合(各包含2n行)象素数据，对于在所述光电转换元件阵列所得到的全屏象素数据，相邻的4n行象素数据作为一个单元，每次位移4n行；由第二扫描单元进行扫描的第二域扫描，用于融合两对行组合(各包含2n行)象素数据，第一域扫描第一扫描单元的4n行每行位移2n行，所得新的相邻4n行象素数据作为一个单元，每次位移4n行。
这时，第一域可能是奇数域，而第二域可能是偶数域。反过来，第一域可能是偶数域，而第二域可能是奇数域。
例如，在上述形式中，当n＝1时，扫描过程如下，该单元为一个相邻四行组合。
在第一域扫描时，在融合了第一单元组合对(第3行，第4行，第5行，第6行)的两对垂直双象素后，把第二单元组合对(第5行，第6行，第7行，第8行)(由前一个组合对各位移四行得到)的四个垂直象素融合。随后进行的是把第一单元组合对(第9行，第10行，第11行，第12行)(由前一个组合对各位移四行得到)的四个垂直象素融合。
在第二域扫描时，在融合了第二单元组合对(第3行，第4行，第5行，第6行)(也就是第一域扫描第一单元的相邻四行位移2行所得))的两对垂直双象素后，把第二单元组合对(第7行，第8行，第9行，第10行)(由前一个组合对各位移四行得到)的四个垂直象素融合。随后进行的是把第二单元组合(第11行，第12行，第13行，第14行)(由前一个组合对各位移四行得到)的四个垂直象素融合。
在第一域扫描中，融合两对垂直双象素的形式是(1，2，3，4)，(5，6，7，8)，(9，10，11，12)...(4n-3，4n-2，4n-1，4n)...，以及更多，({1，3})，{2，4})，({5，7}，{6，8})，({9，11}，{10，12})...({4n-3，4n-1}，{4n-2，4n})...，在第二域扫描中，融合两对垂直双象素的形式是(3，4，5，6)，(7，8，9，10)，(11，12，13，14)...(4n-1，4n，4n+1，4n+2)...，以及更多，({3，5})，{4，6})，({7，9}，{8，10})，({11，13}，{12，14})...({4n-1，4n+1}，{4n，4n+2})...。
在本发明中，由于使用了交错读取和垂直象素融合，另外还在多个通道中采用了同步并行输出，因此能够记录高视觉运动图像，也就是，记录高象素、高质量的运动图像。
(4)根据本发明第四个方面所涉及的固体图像获取装置的，(1)、(2)、(3)所述的象素数据读取控制单元，在每个扫描单元中进一步执行水平象素融合。因此，交错读取方法也用在水平象素融合中。从而可以进一步增加高象素的读取速度，并能够记录高视觉运动图像，也就是，记录高象素、高质量的运动图像。
在所述的(1)中，光电转换元件阵列可以是单色类型，也可以是彩色类型。在彩色类型的情况下，光电转换元件阵列表面提供有一个多彩色滤波器配置，可以使用任何彩色滤波器。例如，可以使用拜尔RGB(R是红色，G是绿色，B是蓝色)模型，或者使用CMY(cyanogens，magenta，yellow)补色模型。
确切的说，上文所述象素数据读取控制单元的一个较佳配置如下，该象素数据读取控制单元包括垂直传输转换电路，用于从光电转换元件阵列读取象素数据；信号电压保持电路，用于暂时保持读出的象素数据；水平传输转换电路，用于输出来自信号电压保持电路的象素数据或者融合的象素数据；输出放大器，用于输出水平传输转换电路所传送的象素数据或者融合的象素数据；水平位移选择电路，通过控制水平传输转换电路，用于转换在全象素读取模式下的输出和在融合象素读取模式下的输出。
有了这样的配置，就能随意读取任意象素数据，并能充分达到和满足上文所描述的效果。
本发明其他目标和优点将在下文的具体描述中显而易见，参考附图可以更好的理解本发明。


图1所示为根据本发明第一实施例的固体图像获取装置的基本构造框图；图2所示典型图解说明了应用本发明第一实施例的固体图像获取装置中的全象素读取模式；图3所示典型图解说明了应用本发明第一实施例的固体图像获取装置中的交错读取模式；图4所示分解方框图详细说明了应用本发明第一实施例的固体图像获取装置构造；图5所示电路图说明了应用本发明第一实施例的固体图像获取装置中，一个去噪/象素选择电路的详细构造；图6所示为本发明第一实施例的固体图像获取装置中，光电转换元件阵列的局部放大电路框图；图7所示为本发明第一实施例的固体图像获取装置中，一个用于通过交错读取方法读取两行扫描线的象素数据的电路结构的局部放大电路框图；图8所示为根据本发明第二实施例的固体图像获取装置中，交错读取模式的操作图解说明；图9所示为根据本发明第二实施例的固体图像获取装置中，一个电路结构的局部放大电路框图，该电路用于通过交错读取方法读取两行扫描线的象素数据；图10所示为应用本发明第三实施例的固体图像获取装置中，交错读取模式的操作的典型图解说明；图11所示为应用本发明第三实施例的固体图像获取装置中，一个电路结构的局部放大电路框图，该电路用于通过交错读取方法读取两行扫描线的象素数据；
图12A-图12E所示为应用本发明第四实施例的固体图像获取装置中，交错读取模式的典型操作图解说明；图13所示为应用本发明第四实现的固体图像获取装置中，一个电路结构的局部放大电路框图，该电路用于通过交错读取方法读取两行扫描线的象素数据；在每个图解当中，同一部件所使用的参考标号都相同。
具体实施例方式
下面，参照所附的图片，将详细描述基于本发明的固体图像获取装置的具体实施例。
(第一实施例)图1是本发明第一实施例的固体图像获取装置的基本构造框图。在图1中，标号E1为光学系统，物体的光学图像对光学系统形成入射，光学系统包含由多个透镜组成的联合透镜组。标号E2为以矩阵形式表示的带有滤色镜的光电转换元件阵列(以下简称元件阵列)，它通过光电转换将进入光学系统E1中的光学图像转换成电信号。标号E3为象素数据读取控制单元，它从元件阵列E2中读取象素数据，同时，通过对模式进行切换输出读出的象素数据。读取控制单元E3包括获取静止图像的读取模式和记录运动图像的读取模式。在图1中，标号E4是图像处理单元，当它输入由读取控制单元E3输出的象素数据时，就由E4来完成上述数据的处理任务。
在上述配置的固体图像获取装置中，在元件阵列E2中，元件阵列E2对通过光学系统E1形成的物体光学图像进行光电转化，转化成电信号。特别是，读取控制单元E3从元件阵列E2读出象素数据。图像处理单元E4通过CDS(相关复式采样)处理除去输入的象素数据的剩余噪音及低频噪音。然后，执行AGC(自动增益控制)，以继续将模拟信号向数字信号转换。
图2是一个典型图例，它清楚地列举了一个在获取静止图像时全象素读取模式的示例。在该图中，左边显示为元件阵列E2的一部分，右边显示为从读取控制单元E3中输出的象素数据。元件阵列E2排列在具有第一个G(绿色)，R(红色)，B(蓝色)和第二个G(绿色)的拜尔(Bayer)模式中。元件阵列E2中所有象素的象素数据都被输出。这种模式是用来获取静止图像的。按照Y1，Y2，Y3...次序进行扫描，因为利用到了所有象素的象素数据，因此可以意识到能够获取具有高象素的高品质静止图像。
图3是一个显示交错读取模式操作的典型图例。左边显示了元件阵列E2的一部分，中间显示了在奇数域从读取控制单元E3输出的象素数据，右边显示了在偶数域输出的象素数据。
在奇数域中的第一个扫描单元(第一单元)a1中，首先，输出代表G(绿色)和B(蓝色)的一对象素数据U11作为第一行，然后，输出代表R(红色)和G(绿色)的一对象素数据作为第二行。随后，输出代表G和B的一对象素数据U3 1作为第三行，然后输出代表R和G的一对象素数据作为第四行。结果，就输出了一个以奇数域象素数据U1作为第一单元的输出序列。
随后，在奇数域中的第二个扫描单元(第二单元)a2，奇数域象素数据U2也以同样的方式被输出。随后，在奇数域中的第三个扫描单元(第三单元)a3，奇数域象素数据U3也以同样的方式被输出。
在完成奇数域内垂直和水平扫描之后，开始偶数域的扫描。偶数域读取行从奇数域读取行平移一行。
在偶数域中第一单元b1中，首先，输出代表B(绿色)和G(蓝色)的一对象素数据w11作为第一行，然后，输出代表G(绿色)和R(红色)的一对象素数据w21作为第二行。随后，输出代表B和G的一对象素数据w31作为第三行，然后输出代表G和R的一对象素数据w41作为第四行。结果，就输出了一个以偶数域象素数据W1为第一单元的输出序列。
随后，偶数域中第二个扫描单元b2，偶数域象素数据W2也以同样的方式被输出。然后，偶数域中第三个扫描单元b3，偶数域象素数据W3也以同样的方式被输出。
图4是一个剖面图，它更加明确地阐述了上述图1中所描述的构造。
图4中，标号100是一个透镜单元，200是一个MOS摄像传感器，300是一个相关复式采样(CDS)-自动增益控制(AGC)-模数(A/D)处理单元，400是一个数字信号处理单元，500是一个定时脉冲发生器，600是一个操作单元，700是一个屏幕显示单元。透镜单元100对应于光学系统E1。摄像传感器200包括光电转换元件阵列210和象素数据读取控制单元220。元件阵列210对应于元件阵列E2，读取控制单元220对应于读取控制单元E3。读取控制单元220包括垂直移位选择电路230、去噪/象素选择电路240、水平移位选择电路250和输出放大器260。输出放大器260可以为单通道或者双通道。相关复式采样(CDS)-自动增益控制(AGC)-模数(A/D)处理单元300和数字信号处理单元400对应于图像处理单元E4。数字信号处理单元400包括中央处理器(CPU)401和视频(AF)模块420。
图5是一个更加详细地描述去噪/象素选择电路240构造的框图。在图5中，标号242为垂直转换切换电路，标号244为信号电压保存电路，标号246为水平转换切换电路，标号248为向第一输出放大器输出信号的输出线，标号249为向第二输出放大器262输出信号的输出线。
垂直转换选择电路230选择扫描单元，即两个平行扫描列。第一扫描列上象素的象素数据由第一输出放大器261输出，第二扫描列上象素的象素数据由第二输出放大器262输出。
图6是元件阵列210的片断放大视图。单象素20由光电二极管10、单元放大器12和滤色镜14组成。光电二极管的阳极10是接地的，阴极与单元放大器12的输入端相连，单元放大器12的输出端被连到纵向读取列16上。单元放大器12的控制终端被连到从垂直移位电路230中延伸出来的扫描列18上。
滤色镜14安装在光电二极管10的正前端。滤色镜14构成为含有一组4象素(G，R，B，G)的Bayer模式。排列成2行2列的4个象素组成一个单元，在此单元中第一个G(绿色)和R(红色)及B(蓝色)和第二个G(绿色)沿水平方向排列，第一个G(绿色)和B(蓝色)及R(红色)和第二个G(绿色)沿垂直方向排列，大量四象素单元沿纵向和横向排列组成了矩阵形式。
(全象素读取模式)下面将参照图7描述全象素读取模式的操作。图7是象素数据读取电路结构的放大图。去噪电路243也将同时在此图(在图5中略去)中说明。
在读取的初始状态，关闭复位开关RS一次，信号输出电容Count将被重置到重启电源EE2的VVD电平。重置之后，复位开关RS将被打开。同样，夹紧开关CL也将被关闭一次，所有的夹紧电容CC将被重置。重置之后，夹紧开关CL将被打开。
由垂直移位选择电路230选择元件阵列E2的第1行。垂直转换开关V11，V21，V32...将同时关闭，象素p11，p21，p31...中的电压信号将被分别充入到电容器d11，d21，d31...中。
随后，通过依次关闭水平转换开关f11，f21，f31...，两行上的所有象素的象素数据将通过信号输出电容器Cout的两个通道和输出放大器261输出。
特别地，首先，通过关闭第一个水平转换开关f11，由电容器d11保存的在第1行和第1列上的象素P11的象素数据，将从输出电容器Cout和输出放大器26中输出。然后，通过关闭第二个水平转换开关f21，由电容d21保存的在第1行和第2列上的象素P21的象素数据也将被输出。随后，通过关闭第三个水平转换开关f31，由电容d31保存的在第1行和第3列上的象素P31的象素数据也将被输出。随后，以相同的方式，依次关闭三个水平转换开关f41，f51，f61...，在第1行和第4、5、6列上由电容d41，d51，d61保存的象素P41、P51、P61...的象素数据也将被输出。这样，第1行上所有象素的象素数据都被输出(见图2中Y1)。
在完成了读取第1行上所有象素的象素数据并去除噪音之后，它移位并开始读取第2行上的象素数据(见图2中Y2)。这样，通过关闭夹紧开关CL来使用夹紧直流电流电源EE1，所有夹紧电容器CC都被重置到初始电压。
象素由光电二极管和单元放大器(流动扩散放大器)组合而形成。通过单元放大器，将在光电二极管积聚的电势能以电压的方式输出。在单元放大器晶体管的阈值电压VT中有差量(dispersion)，这个差量是造成图像质量恶化的偏移分量(例如，垂直线条)。这被称为噪音，而去噪单元243的功能之一就是消除噪音。作为夹紧电容器，可以运用MOS门电容。重置夹紧电容器后，通过打开夹紧开关CL，可使它移位并读取下一行的象素数据(见图2中Y2)。
对于读取下一行上的象素数据，选择行的移位由垂直移位选择电路230来完成。此后重复操作上述过程。一行上所有象素的象素数据将被依次读取。
通过重复读取每一行上所有象素的象素数据的操作，依次移位选择行，直到最后一行，一帧上所有的象素数据就被读取了出来。
(交错读取奇数域)下面参照图7描述交错读取的操作，图7是读取两个扫描列上象素的象素数据电路结构的放大图。
元件阵列210的第1行将由垂直移位选择电路230选择。垂直转换开关电路242中的所有垂直转换开关V11，V21，V31，V41...将同时关闭。同时，信号保存电路244中的所有第一传输开关e11，e21，e31，e41也将被关闭。这样第一行上G(绿色)和R(红色)象素点p11，p21，p31，p41...的电压信号将被分别充入到信号保存电路244的第一电容器d11，d21，d31，d41...中。然后，通过对去噪电路243中的夹紧开关CL进行开-关操作，所有夹紧开关CC得以重置。
随后，垂直转换电路230将移动一行而转到第二个被选行。垂直转换电路242中的所有垂直转换开关V11，V21，V31，V41...将同时关闭。同时，信号保存电路244中的所有第二传输开关E12，e22，e32，e42也将被同时关闭。这样第二行上B(蓝色)和G(绿色)点p12，p22，p32，p42...的电压信号将被分别充入到信号保存电路244的第二电容器d12，d22，d32，d42...之中。然后，所有夹紧开关CC将通过去噪电路243中夹紧开关CL的开-关操作而得以重置。
这样，第1行第1列G(绿色)的象素数据就被保存到了电容器d11，第1行第2列的R(红色)就被保存到了电容器d21中。同时，第1行第3列G(绿色)的象素数据就被保存到了电容器d31，第1行第4列的R(红色)就被保存到了电容器d41中。在其它列中，也可以找到相同的关系。此外，第2行第1列B(蓝色)的象素数据就被保存到了电容器d12，第2行第2列的G(绿色)就被保存到了电容器d22中。同样，第2行第3列B(蓝色)的象素数据就被保存到了电容器d32，第2行第4列的G(绿色)就被保存到了电容器d42中。在其它列中也可以找到相同的关系。
随后，通过同时操作第1列上的水平转换开关f11，f12，保存在电容器d11中的G(绿色)象素数据就被充入到信号输出电容器Cout，并从第一放大器261中输出。同时，保存在电容器d12中的B(蓝色)象素数据就被充入到信号输出电容器Cout，并从第二放大器262中输出。在图3中，它们对应于奇数域第一单元的成对的双象素数据u11。
然后，通过同时操作第2列上的水平转换开关f21，f22，保存在电容器d21中的R(红色)象素数据从第一放大器261输出。同时，保存在电容器d22中的G(绿色)象素数据从第二放大器262输出。在图3中，它们对应于奇数域第一单元的成对的双象素数据u21。
随后，通过同时操作第3列上的水平转换开关f31，f32，保存在电容器d31中的G(绿色)象素数据从第一放大器261输出。保存在电容器d32中的B(蓝色)象素数据从第二放大器262输出。在图3中，它们对应于奇数域第一单元的成对的双象素数据u31。
这样，图3中所示的奇数域中第一单元的第1和第2两行上成对的象素数据就从两个通道中同时并行输出。这就是奇数域象素数据U1。
然后，垂直移位选择电路230将输出目标单元从a1移动到a2。上述操作将被重复进行。这样，图3中所示的奇数域中第二单元的第3和第4两行上成对的象素数据就从两个通道中同时并行输出。这就是奇数域象素数据U2。
然后，垂直移位选择电路230将输出目标单元从a2移动到a3。上述操作将被重复进行。这样，图3中所示的奇数域中第三单元的第5和第6两行上成对的象素数据就从两个通道中同时并行输出。这就是奇数域象素数据U3。
以这种方式，同时并行输出(第1、2行)、(第3、4行)、(第5、6行)等，依此类推而依次执行。这样，就完成了奇数域中所有象素的象素数据的输出。随后，转移到偶数域。
(偶数域中的交错读取)为了实现在偶数域中交错读取，将奇数域中两行作为一对的单元移动一行。
元件阵列210的第二行将由垂直移位选择电路230选择。垂直转换开关电路242中的所有垂直转换开关V11，V21，V31，V41...将同时关闭。同时，信号保存电路244中的所有第一传输开关E11，e21，e31，e41也将被关闭。这样第2行上B(蓝色)和G(绿色)点p12，p22，p32，p42...的电压信号将被分别充入到信号保存电路244的第一电容器d11，d21，d31，d41...中。然后，所有夹紧开关CC将通过去噪电路243中夹紧开关CL的操作而得以重置。
随后，垂直移位电路230移动一行，转到第3个被选行。所有垂直转换开关V11，V21，V31，V41...将同时关闭。同时，所有第二传输开关e12，e22，e32，e42也将被同时关闭。这样，第3行上的G(绿色)和R(红色)象素点P13，P23，P33，P43...中的电压信号将被分别充入到第二电容器d12，d22，d32，d42...中。然后，所有的夹紧开关CC将通过夹紧开关CL开-关操作而重置。
这样，第2行第1列上B(蓝色)的象素数据就被保存到了电容器d11中，第2行第2列上G(绿色)的象素数据就被保存到了电容器d21中。同时，第2行第3列B(蓝色)的象素数据就被保存到了电容器d31，第2行第4列的G(绿色)的象素数据就被保存到了电容器d41中。在其它列中也可以找到相同的关系。此外，第3行第1列G(绿色)的象素数据就被保存到了电容器d12，第3行第2列的R(红色)的象素数据就被保存到了电容器d22中。同时，第3行第3列G(绿色)的象素数据就被保存到了电容器d32，第3行第4列的R(红色)的象素数据就被保存到了电容器d42中。在其它列中也可以找到相同的关系。
随后，同时切换第1列上的水平转换开关f11，f12，保存在电容器d11中的B(蓝色)象素数据从第一放大器261输出。保存在电容器d12中的G(绿色)象素数据从第二放大器262输出。在图3中，它们对应于偶数域中第一单元成对的双象素数据w11。
然后，同时切换第2列上的水平转换开关f21，f22，保存在电容器d21中的G(绿色)象素数据从第一放大器261输出。同时，保存在电容器d22中的R(红色)象素数据从第二放大器262输出。在图3中，它们对应于偶数域第一单元成对的双象素数据w21。
随后，同时操作第3列上的水平转换开关f31，f32，保存在电容器d31中的B(蓝色)象素数据从第一放大器261输出。保存在电容器d32中的G(绿色)象素数据从第二放大器262输出。在图3中，它们对应于偶数域第一单元成对的双象素数据w31。
这样，图3中所示的偶数域中第一单元的第二和第三行上成对的象素数据就从两个通道中同时并行输出。这是偶数域象素数据W1。
然后，垂直移位选择电路230将输出目标单元从b1移动到b2。上述操作将被重复进行。这样，图3中所示的偶数域中第二单元的第4和第5两行上成对的象素数据就从两个通道中同时并行输出。这是偶数域象素数据W2。
接着，垂直移位选择电路230将输出目标单元从b2移动到b3。上述操作将被重复进行。这样，图3所示的偶数域中第三单元的第6和第7两行上成对的象素数据就从两个通道中同时并行输出。这是偶数域象素数据W3。
以这种方式，同步并行输出(第2、3行)、(第4、5行)、(第6、7行)等，依此类推而依次执行。这样，在偶数域中输出所有象素的象素数据就完成了。随后，转换到奇数域。
在奇数域就实现了对(第1、2行)、(第3、4行)和(第5、6行)同步并行输出。在偶数域就实现了对(第2、3行)、(第4、5行)和(第6、7行)同步并行输出。无论在奇数域还是在偶数域中，每一行都会被选取，并且奇数域及偶数域中相同的行通过不同的通道输出。
如前所述，将两个行合并为一个单元而交错读取，因此可以通过快速读取而获得具有高品质的高象素平滑运动交错动态图像，也可以获得高品质的静止图像。因此，动态图像的画面质量可以获得显著提高。
对读取控制单元中仅仅进行与象素数据输出形式相关的改进，就可以实现这种效果，象素数据是从光电转换元件阵列中读取出来的。因此，正如前面所描述的，可以显著提高运动图像的品质，并且同时还不会增加结构的复杂性，因此就产品的价格优势而言，可以达到期望值。
这个实施例还可应用于穿过四通道的同步并行输出。
(第二实施例)接下来，参照图8与图9，将描述根据本发明第二实施例的固体图像获取装置。图8是描述垂直混合5象素交错读取示意图。图9是用于说明读取5个扫描行上象素数据电路结构的放大图。
(奇数域中的交错读取)奇数域中第一个输出目标是五行一组的第一个单元。第一个单元A1是第一行，第三行，第五行，第七行和第九行的集合。
首先，由垂直移位选择电路230选择元件阵列210中第一个单元的第一行。垂直转换开关242中的所有垂直转换开关V11，V21，V31，V41...将同时关闭。同时，信号电压保存电路244中的所有第一传输开关e11，e21，e31，e41也将关闭。这样第一行上G(绿色)和R(红色)象素点p11，p21，p31，p41...的电压信号将被分别充入到信号保存电路244的第一电容器d11，d21，d31，d41...中。然后，所有夹紧开关CC将通过对去噪电路243中的夹紧开关CL进行开-关操作而得以重置。
随后，垂直移位选择电路230将移动两行而转到第三个被选行。所有垂直转换开关V11，V21，V31，V41...将同时关闭。同时，所有第二传输开关e12，e22，e32，e42也将被同时关闭。这样，第三行上的G(绿色)和R(红色)象素点P13，P23，P33，P43...中的电压信号将被分别充入到第二电容器d12，d22，d32，d42...中。然后，所有夹紧开关CC都被重置。
紧接着，垂直移位选择电路230将移动两行而转到第五个被选列。所有垂直转换开关V11，V21，V31，V41...将同时关闭。同时，所有第三传输开关e13，e23，e33，e43也将被同时关闭。这样，第五行上的G(绿色)和R(红色)象素点P15，P25，P35，P45...中的电压信号将被分别充入到第三电容器d13，d23，d33，d43...中。然后，所有夹紧开关CC都被重置。
随后，垂直移位选择电路230将移动两行而转到第七个被选行。所有垂直转换开关V11，V21，V31，V41...将同时关闭。同时，所有第四传输开关e14，e24，e34，e44也将被同时关闭。这样，第七行上的G(绿色)和R(红色)象素点P17，P27，P37，P47...中的电压信号将被分别充入到第四电容器d14，d24，d34，d44...中。然后，所有夹紧开关CC都被重置。
紧接着，垂直移位选择电路230将移动两行而转到第九个被选行。所有垂直转换开关V11，V21，V31，V41...将同时关闭。同时，所有第五传输开关e15，e25，e35，e45也将被同时关闭。这样，第九行上的G(绿色)和R(红色)象素点P19，P29，P39，P49...中的电压信号将被分别充入到第五电容器d15，d25，d35，d45...中。然后，所有夹紧开关CC都被重置。
在上述方式中，对于第一行、第三行、第五行、第七行以及第九行上的象素组，在第一列上的G(绿色)的五象素数据分别由电容器d11、d12、d13、d14和d15保存，第二列上的R(红色)的五象素数据分别由电容器d21、d22、d23、d24和d25保存。同样，第三列上的G(绿色)的五象素数据分别由电容器d31、d32、d33、d34和d35保存，第四列上的R(红色)的五象素数据分别由电容器d41、d42、d43、d44和d45保存。在其它列中也可以找到相同的关系。
在第一行、第三行、第五行、第七行和第九行中，第一列上的五象素全部是G(绿色)象素，而其五象素数据则由电容器d11、d12、d13、d14和d15保存。这样，通过同时操作与信号输出电容器Cout充电电容相应的五个水平转换开关f11、f12、f13、f14和fl5，五个G(绿色)象素的象素数据就混合在了一起，同时G(绿色)的五象素混合象素数据将从输出放大器260中输出。在图8中，这相当于第一单元的G(绿色)的五象素混合象素数据k11。
在第一行、第三行、第五行、第七行和第九行中，第二列上的五象素全部是R(红色)象素，而其五象素数据则由电容器d21、d22、d23、d24和d25保存。这样，通过同时操作与信号输出电容器Cout充电电容相应的五个水平转换开关f21、f22、f23、f24和f25，五个R(红色)象素的象素数据就混合在了一起，同时R(红色)的五象素混合象素数据从输出放大器260中输出。在图8中，这相当于第一单元的R(红色)的五象素混合象素数据k21。
同样的方式，通过同时操作第三列上的五个水平转换开关f31、f32、f33、f34和f35，电容器d31、d32、d33、d34和d35保存的G(绿色)象素数据就混合在了一起，并从输出放大器260中输出作为五象素混合象素数据k31。然后，通过同时操作第四列上的五个水平转换开关f41、f42、f43、f44和f45，电容器d41、d42、d43、d44和d45保存的R(红色)象素数据就混合在了一起，并从输出放大器260中输出作为五象素混合象素数据k41。
就这样，输出五象素混合象素数据K1(k11、k21、k31、k41...)，如图8所示，第一行、第三行、第五行、第七行和第九行的每一列的五个象素的象素数据的通过奇数域中第一个单元五行作为一组的混合在了一起。
随后，五行输出目标单元作为一组被垂直移位选择电路230从A1移动到A2。第二个单元A2是第6行、第8行、第10行、第12行和第14行的集合。通过重复上述第二个单元A2的操作过程，第二个单元中五行上的五象素混合象素数据K2(k11、k21、k31、k41...)就被输出出来，如图8所示，五象素通过奇数域中第二个单元作为一组的五个行混合在了一起。
然后，五行输出目标单元作为一组被垂直移位选择电路230从A2移动到A3。第三个扫描单元(第三个单元)A3是第11行、第13行、第14行、第17行和第19行的集合。通过重复上述第三个单元A3的操作过程，第三个单元中五行上的五象素混合象素数据K3(k13、k23、k33、k43...)就被输出出来，如图8所示，五象素通过奇数域中第三个单元作为一组的五个行混合在了一起。
通过重复上述操作过程，奇数域的象素数据的输出就基本完成了。
在上述奇数域中，第一个单元A1的五象素混合象素数据K1，其重心(gravitational center)在第5行；第二个单元A2的五象素混合象素数据K2，其重心在第10行；第三个单元A3的五象素混合象素数据K3，其重心在第15行。也就是，每跳转5行，重心就会移位，从第5行移动到第10行，再移动到第15行。
接下来，转换到偶数域。
(偶数域中的交错读取)为了在偶数域中实现交错读取，五行单元作为一组从奇数域中的相对位置移位两行。偶数域中的第一个输出目标是第一单元B1。第一个单元B1是第3行，第5行，第7行，第9行和第11行的集合。
首先，元件阵列210中的第三行被垂直移位选择电路230选中。所有垂直转换开关V11、V21、V31、V41...将同时关闭。同时，所有第一传输开关e11，e21，e31，e41...也将被同时关闭。这样，第三行上的G(绿色)和R(红色)象素点P13，P23，P33，P43...中的电压信号将被分别充入到第二电容器d12，d21，d31，d41...中。然后，所有夹紧开关CC就都被重置了。
随后，垂直移位选择电路230将移动两行而转到第5个被选行。所有垂直转换开关V11，V21，V31，V41...将同时关闭。同时，所有第二传输开关e12，e22，e32，e42也将被同时关闭。这样，第五行上的G(绿色)和R(红色)象素点P15，P25，P35，P45...中的电压信号将被分别充入到第二电容器d12，d22，d32，d42...中。然后，所有夹紧开关CC就都被重置了。
接下来，垂直移位选择电路230将移动两行而转到第七个被选行。所有垂直转换开关V11，V21，V31，V41...将同时关闭。同时，所有第三传输开关e13，e23，e33，e43也将被同时关闭。这样，第七行上的G(绿色)和R(红色)象素点P17，P27，P37，P47...中的电压信号将被分别充入到第三电容器d13，d23，d33，d43...中。然后，所有夹紧开关CC就都被重置了。
随后，垂直移位选择电路230将移动两行而转到第九个被选行。所有垂直转换开关V11，V21，V31，V41...将同时关闭。同时，所有第四传输开关e14，e24，e34，e44也将被同时关闭。这样，第九行上的G(绿色)和R(红色)象素点P19，P29，P39，P49...中的电压信号将被分别充入到第四电容器d14，d24，d34，d44...中。然后，所有夹紧开关CC就都被重置了。
紧接着，垂直移位选择电路230将移动两行而转到第11个被选行。所有垂直转换开关V11，V21，V31，V41...将同时关闭。同时，所有第五传输开关e15，e25，e35，e45也将被同时关闭。这样，第11行上的G(绿色)和R(红色)象素点P111，P211，P311，P411...中的电压信号将被分别充入到第五电容器d15，d25，d35，d45...中。然后，所有夹紧开关CC就都被重置了。
在上述方式中，对于第3行、第5行、第7行、第9行以及第11行上的象素组，在第一列上的G(绿色)的五象素数据分别由电容器d11、d12、d13、d14和d15保存，第二列上的R(红色)的五象素数据分别由电容器d21、d22、d23、d24和d25保存。同样，第三列上的G(绿色)的五象素数据分别由电容器d31、d32、d33、d34和d35保存，第四列上的R(红色)的五象素数据分别由电容器d41、d42、d43、d44和d45保存。在其它列中也可以找到相同的关系。
通过同时操作五个水平转换开关f11、f12、f13、f14和f15，由电容器d11、d12、d13、d14、d15保存的五个G(绿色)象素的象素数据就被充入到电容器Cout中，混合在一起，同时G(绿色)的五象素混合象素数据m11从输出放大器260中输出。然后，通过同时操作五个水平转换开关f21，f22，f23，f24，f25，保存在电容器d21 d22，d23，d24，d25中的五个R(红色)象素数据被充入信号输出电容器Cout中，混合在一起，R(红色)五象素混合象素数据从放大器260输出。
如上所述的同样方式，通过同时操作五个水平转换开关f31，f32，f33，f34，f35，保存在电容器d31，d32，d33，d34，d35中的G(绿色)象素数据混合，同五象素混合象素数据m31一样，从放大器260输出。然后，通过同时操作五个水平转换开关f41，f42，f43，f44，f45，在电容器d41，d42，d43，d44，d45中的五个R(红色)象素数据混合，同五象素混合象素数据m41一样，从放大器260输出。
这样，就输出了五象素混合象素数据M1(m11、m21、m31、m41...)，如图8所示，象素数据的五象素通过偶域中第一个单元五行作为一组的第3行、第5行、第7行、第9行和第11行的每一列混合在了一起。
随后，五行输出目标单元作为一组被垂直移位选择电路230从B1移动到B2。第二个单元B2是第8行、第10行、第12行、第14行和第16行的集合。通过重复上述第二个单元B2的操作过程，第二个单元中五行上的五象素混合象素数据M2(m12、m22、m32、m42...)就被输出出来，如图8所示，五象素通过偶数域中第二个单元作为一组的五个行混合在了一起。
随后，五行输出目标单元作为一组被垂直移位选择电路230从B2移动到B3。第三个单元B3是第13行、第15行、第17行、第19行和第21行的集合。通过重复上述第三个单元B3的操作过程，第三个单元中五行上的五象素混合象素数据M3(m13、m23、m33、m43...)就被输出出来，如图8所示，五象素通过偶数域中第三个单元作为一组的五个行混合在了一起。
通过重复上述操作过程，就完成了偶数域的象素数据的输出。
在上述偶数域中，第一个单元B1的五象素混合象素数据M1，其重心在第7行；第二个单元B2的五象素混合象素数据M2，其重心在第12行；第三个单元B3的五象素混合象素数据M3，其重心在第17行。也就是，每跳转5行，重心就会移动，从第7行移动到第12行，再移动到第17行。每跳转五行，重心也可以从第8行移动到第13行，再移动到第18行......
接下来，转换到偶数域，没有使用第2行。
如前所述，五行作为一组，正是这个带有一组五行单元的交错读取，使快速读取获得了具有高品质的高象素平滑运动交错动态图像，也可以获得高品质的静止图像。因此，可以显著提高动态图像的画面质量。
仅在与象素数据输出形式相关的读取控制单元中进行改进，就可以实现这种效果，象素数据是从光电转换元件阵列中读取出来的。因此，像前面描述的那样，在显著提高了运动图像的质量的同时，结构的复杂性却没有增加，因此就产品的价格优势而言，可以达到期望值。
这个装置还可应用于穿过双通道的同步并行输出。
(第三实施例)接下来，参照图10与图11，根据本发明的第三实施例，描述一种固体图像像获取装置。图10是描述垂直混合两象素交错读取的示意图。图11是用于说明读取四个扫描列上象素数据电路结构的放大图。
全象素读取模式的操作与第一实施例的情况相同。
(奇数域中的交错读取)
如上所述的同样方式，第1行G(绿色)和R(红色)的重复象素数据被保存在电容器d11，d21，d31，d41...中，第2行B(蓝色)和G(绿色)的重复象素数据被保存在电容器d12，d22，d32，d42...中。同样，第3行G(绿色)和R(红色)的重复象素数据被保存在电容器d13，d23，d33，d43...中，第4行B(蓝色)和G(绿色)的重复象素数据被保存在电容器d14，d24，d34，d44...中。
通过同时操作水平转换开关f11，f13，保存在电容器d11、d13中的两个G(绿色)象素数据混合，G(绿色)两象素混合象素数据将从第一放大器261中输出。同时，通过同时操作水平转换开关f12，f14，保存在电容器d12，d14中的两个B(蓝色)象素数据混合，B(蓝色)两象素混合象素数据将从第二放大器262中输出。在图10中，这些数据对应于第一单元的成对的双象素数据G(绿色)和B(蓝色)两象素混合象素数据s11。
然后，通过同时操作水平转换开关f21，f23，保存在电容器d21，d23中的两个R(红色)象素数据混合，R(红色)两象素混合象素数据将从第一放大器261中输出。同时，通过同时操作水平转换开关f22，f24，保存在电容器d22，d24中的两个G(绿色)象素数据混合，G(绿色)两象素混合象素数据将从第二放大器262中输出。在图10中，这些数据对应于第一单元的成对的双象素数据R(红色)和G(绿色)两象素混合象素数据s21。
随后，通过同时操作水平转换开关f31，f33，保存在电容器d31，d33中的两个G(绿色)象素数据混合，G(绿色)两象素混合象素数据将从第一放大器261中输出。同时，通过同时操作水平转换开关f32，f34，保存在电容器d32，d34中的两个B(蓝色)象素数据混合，B(蓝色)两象素混合象素数据将从第二放大器262中输出。在图10中，这些数据对应于第一单元的成对的双象素数据G(绿色)和B(蓝色)两象素混合象素数据s31。
然后，通过同时操作水平转换开关f41，f43，保存在电容器d41，d43中的两个R(红色)象素数据混合，R(红色)两象素混合象素数据将从第一放大器261中输出。同时，通过同时操作水平转换开关f42，f44，保存在电容器d42，d44中的两个G(绿色)象素数据混合，G(绿色)两象素混合象素数据将从第二放大器262中输出。在图10中，这些数据对应于第一单元的成对的双象素数据R(红色)和G(绿色)两象素混合象素数据s41。
这样，就输出了两象素混合象素数据S1(s11，s21，s31，s41...)，如图10所示，象素数据的2象素通过奇数域中第一个单元四行作为一组的第1行、第2行、第3行、第4行的每一列混合在了一起。随后，四行输出目标单元作为一组被垂直移位选择电路230从F1移动到F2。第二个单元F2是第5行、第6行、第7行、第8行的集合。通过重复上述第二单元F2的操作，第二单元的两象素混合象素数据S2(s12，s22，s32，s42...)在图10所示的奇数域输出。
随后，四行输出目标单元作为一组被垂直移位选择电路230从F2移动到F3。第二个单元F3是第9行、第10行、第11行、第12行的集合。通过重复上述第二单元F3的操作，第二单元的两象素混合象素数据S3(s13，s23，s33，s43...)在图10所示的奇数域输出。
通过重复上述操作过程，就完成了奇数域的象素数据的输出。
在上述偶数域中，第一个单元F1的两象素混合象素数据S1，其重心在第2.5行；第二个单元F2的两象素混合象素数据S2，其重心在第6.5行；第三个单元F3的两象素混合象素数据S3，其重心在第10.5行。也就是，每跳转4行，重心就要转移。
接下来，转换到偶数域。
(偶数域中的交错读取)为了在偶数域中实现交错读取，四行单元作为一组从奇数域中的相对位置移位两行。偶数域中的第一个输出目标是第一单元J1。第一单元J1是第3行、第4行、第5行、第6行的集合。
如上所述同样的方式，第1行G(绿色)和R(红色)的重复象素数据被保存到电容器d11，d21，d31，d41...中，第2行B(蓝色)和G(绿色)的重复象素数据被保存到电容器d12，d22，d32，d42...中。并且，第3行G(绿色)和R(红色)的重复象素数据被保存到电容器d13，d23，d33，d43...中，第4行B(蓝色)和G(绿色)的重复象素数据被保存到电容器d14，d24，d34，d44...中。这与奇数域中的情况相同。
通过同时操作第一行上的水平转换开关f11，f13，保存在电容器d11、d13中的两个G(绿色)象素数据混合，G(绿色)两象素混合象素数据将从第一放大器261中输出。同时，通过同时操作第二行上的水平转换开关f12，f14，保存在电容器d12，d14中的两个B(蓝色)象素数据混合，B(蓝色)两象素混合象素数据将从第二放大器262中输出。在图10中，这些数据对应于第一单元的成对的双象素数据G(绿色)和B(蓝色)两象素混合象素数据t11。
然后，通过同时操作水平转换开关f21，f23，保存在电容器d21，d23中的两个R(红色)象素数据混合，R(红色)两象素混合象素数据将从第一放大器261中输出。同时，通过同时操作水平转换开关f22，f24，保存在电容器d22，d24中的两个G(绿色)象素数据混合，G(绿色)两象素混合象素数据将从第二放大器262中输出。在图10中，这些数据对应于第一单元的成对的双象素数据R(红色)和G(绿色)两象素混合象素数据t21。
随后，通过同时操作水平转换开关f31，f33，保存在电容器d31，d33中的两个G(绿色)象素数据混合，G(绿色)两象素混合象素数据将从第一放大器261中输出。同时，通过同时操作水平转换开关f32，f34，保存在电容器d32，d34中的两个B(蓝色)象素数据混合，B(蓝色)两象素混合象素数据将从第二放大器262中输出。在图10中，这些数据对应于第一单元的成对的双象素数据G(绿色)和B(蓝色)两象素混合象素数据t31。
然后，通过同时操作水平转换开关f41，f43，保存在电容器d41，d43中的两个R(红色)象素数据混合，R(红色)两象素混合象素数据将从第一放大器261中输出。同时，通过同时操作水平转换开关f42，f44，保存在电容器d42，d44中的两个G(绿色)象素数据混合，G(绿色)两象素混合象素数据将从第二放大器262中输出。在图10中，这些数据对应于第一单元的成对的双象素数据R(红色)和G(绿色)两象素混合象素数据t41。
这样，就输出了两象素混合象素数据T1(t11，t21，t31，t41...)，如图10所示，象素数据的2象素通过奇数域中第一个单元四行作为一组的第1行、第2行、第3行、第4行的每一行混合在了一起。
随后，四行输出目标单元作为一组被垂直移位选择电路230从J1移动到J2。第二个单元J2是第5行、第6行、第7行、第8行的集合。通过重复上述第二单元J2的操作，第二单元的两象素混合象素数据T2(t12，t22，t32，t42...)在图10所示的偶数域输出。
随后，四行输出目标单元作为一组被垂直移位选择电路230从J2移动到J3。第三个单元J3是第9行、第10行、第11行、第12行的集合。通过重复上述第三单元J3的操作，第三单元的两象素混合象素数据T3(t13，t23，t33，t43...)在图10所示的偶数域输出。
通过重复上述操作过程，就完成了偶数域的象素数据的输出。
在上述偶数域中，第一单元J1的两象素混合象素数据T1，其重心在第4.5行；第二单元J2的两象素混合象素数据T2，其重心在第8.5行；第三单元J3的两象素混合象素数据T3，其重心在第12.5行。也就是，每跳转4行，重心就要转移。
接下来，转换到奇数域。
如前所述，四行作为一组，正是这个带有一组四行单元的交错读取，使快速读取获得了具有高品质的高象素平滑运动交错动态图像，也可以获得高品质的静止图像。因此，动态图像的画面质量可以被显著提高。
仅在与象素数据输出形式相关的读取控制单元中进行改进，就可以实现这种效果，象素数据是从光电转换元件阵行中读取出来的。因此，如前面描述的那样，运动图像的品质获得了显著提高，但是结构的复杂性却没有增加，因此就产品的价格优势而言，可以达到期望值。
该装置还可应用于穿过四通道的同步并行输出。
(第四实施例)这种实现方法是对第三实施例的一种修正，在这种实现方法中，在4行一组的单元里，相同颜色的两个象素的象素数据同第3实施例一样在垂直方向混合，同时，3个象素的象素数据在水平方向混合。换句话说，6个象素在水平和垂直方向里混合。
至于电路结构，可以用第三实施例的电路。图12B，图12C，图12D，图12E显示的都是第一单元F1。图12B和图12C的时间相同，图12D和图12E的时间相同但比图12B和图12C时间有所延迟。
图12B所示是第一个G(绿色)混合六象素的状态，图12C所示是B(蓝色)混合六象素的状态。图12B所示是第一个R(红色)混合六象素的状态，图12C所示是G(绿色)混合六象素的状态。在水平方向，如图13所示，在j1→j2→j3→j4→j5→j6......中递增。第二行x没有被选择。
6象素的混合进行如下例如，就G(绿色)混合六象素而论，如图11所示的电路图。对水平转换开关f31，f33，f51，f53和水平转换开关f11，f13进行同时控制(ONN-OFF)。就R(红色)混合六象素而论，对水平转换开关f61，f63，f81，f83和水平转换开关f41，f43进行同时控制(ONN-OFF)。
如前所述，四行作为一组，正是这个带有六混合象素单元的交错读取，使快速读取获得了具有高品质的高象素平滑运动交错动态图片，也可以获得高品质的静止图片。因此，动态图片的画面质量可以被显著提高。
仅在与象素数据输出形式相关的读取控制单元中进行改进，就可以实现这种效果，象素数据是从光电转换元件阵行中读取出来的。因此，如前面描述的那样，运动图像的品质获得了显著提高，但是结构的复杂性却没有增加，因此就产品的价格优势而言，可以达到期望值。
这个装置还可应用于穿过四通道的同步并行输出。
如上所述，通过本发明所用方法，利用交错读取可以记录高清晰度的动态图像或相当于高象素高质量的动态图像。
本发明的静止图像获取装置应用于双重功能(即以高象素获取静止图像和记录动态图像)的数码相机及其相关产品中，将具有成效。
本发明不仅局限于上述的实现方法，在所附权利要求书的主旨和范围内，还可以进行各种修改。
权利要求
1.一种固体图像获取装置，包括矩阵形式的光电转换元件阵列，用于对光学系统输入的光学图像进行光电转换，将其转换为电信号；和象素数据读取控制单元，对于从所述光电转换元件阵列读出的象素，该象素数据读取控制单元具有静止图像读取模式和运动图像读取模式，在运动图像读取模式下，对于在所述光电转换元件阵列所得到的全屏象素数据，所述象素数据读取控制单元读取多个相邻行作为一组象素数据以执行交错读取。
2.根据权利要求1所述的固体图像获取装置，n为任意自然数，其中所述象素数据读取控制单元交替切换于由第一扫描单元执行扫描的第一域扫描，在由所述光电转换元件阵列得到的全屏象素数据中，相邻的2n行象素数据作为一个单元，每次位移2n行；和由第二扫描单元执行扫描的第二域扫描，第一域扫描的第一扫描单元中作为一个单元的每行都位移n行，位移后相邻2n行象素数据作为一个单元，每次位移2n行。
3.根据权利要求1所述的固体图像获取装置，其中所述象素数据读取控制单元包括用于获取静止图像的全象素读取模式，输出从光电转换元件阵列按顺序逐个读取的象素数据；用于记录运动图像的融合象素读取模式，至少在该阵列的垂直方向上融合大量象素数据，输出融合后的象素数据，其中n为任意自然数，所述象素数据读取控制单元交替切换于由第一扫描单元执行的第一域扫描，用于融合2n+1行象素数据，第一扫描单元执行扫描时略过一行，对于在所述光电转换元件阵列所得到的全屏象素数据，相邻的2n+1行象素数据作为一个单元，每次位移2n+1行；由第二扫描单元执行的第二域扫描，用于融合2n+1行象素数据，第二扫描单元执行扫描时略过一行，第一域扫描第一扫描单元的每行都位移2行，所得到的相邻2n+1行象素数据作为一个单元，每次位移2n+1行。
4.根据权利要求1所述的固体图像获取装置，其中所述象素数据读取控制单元包括用于获取静止图像的全象素读取模式，输出从光电转换元件阵列按顺序逐个读取的象素数据；用于记录运动图像的融合象素读取模式，至少在该阵列的垂直方向上融合大量象素数据，输出融合后的象素数据，其中n为任意自然数，所述象素数据读取控制单元交替切换于由第一扫描单元执行扫描的第一域扫描，用于融合两对行组合的象素数据，其中每对行组合包括2n行，对于在所述光电转换元件阵列得到的全屏象素数据，相邻的4n行象素数据作为一个单元，每次位移4n行；由第二扫描单元执行扫描的第二域扫描，用于融合两对行组合的象素数据，其中每对行组合包括2n行，第一域扫描的第一扫描单元的4n行的每行都位移2n行，所得到的新的相邻4n行象素数据作为一个单元，每次扫描位移4n行。
5.根据权利要求2所述的固体图像获取装置，其中所述象素数据读取控制单元在每个扫描单元中进一步执行水平象素融合。
6.根据权利要求3所述的固体图像获取装置，其中所述象素数据读取控制单元在每个扫描单元中进一步执行水平象素融合。
7.根据权利要求4所述的固体图像获取装置，其中所述象素数据读取控制单元在每个扫描单元中进一步执行水平象素融合。
8.根据权利要求2所述的固体图像获取装置，其中光电转换元件阵列产生四个象素数据颜色，作为一组象素的一个两行两列单元。
9.根据权利要求3所述的固体图像获取装置，其中光电转换元件阵列产生四个象素数据颜色，作为一组象素的一个两行两列单元。
10.根据权利要求4所述的固体图像获取装置，其中光电转换元件阵列产生四个象素数据颜色，作为一组象素的一个两行两列单元。
11.根据权利要求8所述的固体图像获取装置，其中所述光电转换元件阵列中的四个象素数据颜色，其中两个是相同颜色。
12.根据权利要求9所述的固体图像获取装置，其中所述光电转换元件阵列中的四个象素数据颜色，其中两个是相同颜色。
13.根据权利要求10的固体图像获取装置，其中所述光电转换元件阵列中的四个象素数据颜色，其中两个是相同颜色。
14.根据权利要求8所述的固体图像获取装置，其中所述光电转换元件阵列中的四个象素数据颜色是拜尔RGB(R是红色，G是绿色，B是蓝色)模型。
15.根据权利要求9所述的固体图像获取装置，其中所述光电转换元件阵列中的四个象素数据颜色是拜尔RGB(R是红色，G是绿色，B是蓝色)模型。
16.根据权利要求10所述的固体图像获取装置，其中所述光电转换元件阵列中的四个象素数据颜色是拜尔RGB(R是红色，G是绿色，B是蓝色)模型。
17.根据权利要求8所述的固体图像获取装置，其中所述光电转换元件阵列中的四个象素数据颜色为CMYG(青，洋红，黄，绿)补色象素数据。
18.根据权利要求9所述的固体图像获取装置，其中所述光电转换元件阵列中的四个象素数据颜色为CMYG(青，洋红，黄，绿)补色象素数据。
19.根据权利要求10所述的固体图像获取装置，其中所述光电转换元件阵列中的四个象素数据颜色为CMYG(青，洋红，黄，绿)补色象素数据。
20.根据权利要求2所述的固体图像获取装置，其中所述光电转换元件阵列包括光电二极管、蜂窝放大器和颜色滤波器；所述光电二极管和蜂窝放大器的包括MOS晶体管。
21.根据权利要求3所述的固体图像获取装置，其中所述光电转换元件阵列包括光电二极管、蜂窝放大器和颜色滤波器；所述光电二极管和蜂窝放大器包括MOS晶体管。
22.根据权利要求4所述的固体图像获取装置，其中所述光电转换元件阵列包括光电二极管、蜂窝放大器和颜色滤波器；所述光电二极管和蜂窝放大器的构成包括MOS晶体管。
23.根据权利要求2所述的固体图像获取装置，其中所述象素数据读取控制单元包括垂直传输转换电路，用于从光电转换元件阵列读取象素数据；信号电压保持电路，用于暂时保持读出的象素数据；水平传输转换电路，用于输出来自信号电压保持电路的象素数据或者融合的象素数据；输出放大器，用于输出水平传输转换电路所传送的象素数据或者融合的象素数据；水平位移选择电路，通过控制水平传输转换电路，用于转换在全象素读取模式下的输出和在融合象素读取模式下的输出。
24.根据权利要求3所述的固体图像获取装置，其中所述象素数据读取控制单元包括垂直传输转换电路，用于从光电转换元件阵列读取象素数据；信号电压保持电路，用于暂时保持读出的象素数据；水平传输转换电路，用于输出来自信号电压保持电路的象素数据或者融合的象素数据；输出放大器，用于输出水平传输转换电路所传送的象素数据或者融合的象素数据；水平位移选择电路，通过控制水平传输转换电路，用于转换在全象素读取模式下的输出和在融合象素读取模式下的输出。
25.根据权利要求4所述的固体图像获取装置，其中所述象素数据读取控制单元包括垂直传输转换电路，用于从光电转换元件阵列读取象素数据；信号电压保持电路，用于暂时保持读出的象素数据；水平传输转换电路，用于输出来自信号电压保持电路的象素数据或者融合的象素数据；输出放大器，用于输出水平传输转换电路所传送的象素数据或者融合的象素数据；水平位移选择电路，通过控制水平传输转换电路，用于转换在全象素读取模式下的输出和在融合象素读取模式下的输出。
全文摘要
本发明所公开的固体图像获取装置，由光电转换元件阵列和象素数据读取控制单元组成。象素数据读取控制单元从光电转换元件阵列读取象素数据时具有两种模式，分别是静止图像读取模式和运动图像读取模式。工作在运动图像读取模式下，读取所述光电转换元件阵列所得到的全屏象素数据时，把相邻象素数据作为一个组合交错读取。因而，能够提高象素数据读取速度，改善记录运动图像的质量。
文档编号H04N5/335GK1612594SQ200410087108
公开日2005年5月4日 申请日期2004年10月27日 优先权日2003年10月27日
发明者秦野敏信 申请人:松下电器产业株式会社