CN1203665C - 固体摄像元件以及使用其的固体摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固体摄像元件和使用其的固体摄像装置，通过使用双系统输出电路读出传感器的输出结果，可以根据颜色设定最佳放大率，从而提高分辨率和S/N。行驱动电路R1～Rn按扫描线逐行对多种象素进行驱动。列读出电路C1～Cm逐列读出多种象素。GR列选择电路15选择偶数列的列读出电路的输出，GB列选择电路16选择奇数列的列读出电路的输出。据此，在特定的行中，经由GR列选择电路15只输出G信号，经由GB列选择电路16只输出B信号。同样，在下一行中，选择电路15和16分别只输出R信号或者G信号。利用独立的放大率放大列选择电路15和16，可以做到根据象素颜色进行放大。通过逐行改变放大率和采用优质、低速装置，可以提高分辨率，得到良好的S/N的输出结果。

Description

固体摄像元件以及使用其的固体摄像装置
技术领域
本发明涉及一种提高分辨率和S/N的彩色图像传感器等的固体摄像元件以及使用其的固体摄像装置。
背景技术
近年来开发出了各种采用图像传感器等固体摄像元件获得动画或静止图像的固体摄像装置。彩色图像传感器通过例如光电二极管和晶体管构成象素，以二维阵列排列象素，从而得到二维图像。
由各象素的光电二极管得到的象素信号通过晶体管被读取。此时，例如一行的全部象素同时被选中，以电压或是电流的形式提供给列读出电路。接着，各象素信号从列读出电路进入列选择电路，各象素被一一选中后输出。
但是，在彩色图像传感器中，将感应不同波长(颜色)的象素彼此间交替配置，通过相邻的不同颜色的多个象素检测出颜色成分。例如，按每一象素适当配置R(红)、G(绿)、B(蓝)的滤光器，从而实现彩色化。
作为摄像系统，例如当采用单板式的系统时，象素排列多采用拜耳(Bayer)排列。拜耳排列是按方格花纹状配置绿色，分别按行的顺序配置红色和蓝色。即绿色存在于各行中且相互相隔一个象素，红色仅存在于奇数行且相隔一个象素，而蓝色仅存在于偶数行且相隔一个象素。
因此，在这种情况下，对于特定的一行来说，象素按绿、红、绿、红、...的顺序排列，而下一行的象素按蓝、绿、蓝、绿、...的顺序排列。另外，虽然对于各种颜色的象素的配置顺序和颜色的选择有各种各样的方法，但是交替配置各种颜色的象素是相同的。
图5表示采用此种图像传感器的现有的固体摄像装置的方框图。
通过图像传感器1，依次输出各个模拟象素信号。放大电路2对与光学黑体相对应的钳位电平进行调整，同时，设定输出电平的特定范围，放大输入的象素信号。放大电路2的输出经ADC(模拟/数字转换器)3转换成数字信号后，提供给图中未显示的信号处理电路。
发明内容
这样，各行的象素通过图像传感器被一一输出。因此，例如使用拜耳排列时，在特定行中，绿色象素和红色象素交替输出，而下一行则是绿色象素和蓝色象素交替输出。
但是，绿色滤光器的透过率与红色以及蓝色滤光器的透过率不同，绿色象素的固体摄像元件的输出电平比红色和蓝色象素的要高。如果根据绿色象素设定放大电路增益，那么关于红色象素和蓝色象素的放大电路的输出电平就会变得较小，ADC的动态范围得不到充分利用，导致分辨率降低。
此外，虽然可以考虑针对各种颜色分别改变放大电路的放大率，但此时必须要改变每一象素的放大率，需要极高速度的控制，因此不现实。
鉴于以上不足，本发明提供一种固体摄像元件以及使用其的固体摄像装置，针对传感器的输出结果，能够设定与颜色相应的最佳放大率，从而能够提高分辨率和S/N。
本发明涉及的固体摄像元件，其特征在于包括：多种象素，由在多条扫描线与多条数据线的交点上呈二维阵列状排列的多个光电转换元件构成并分别感应多种颜色；行驱动装置，连接至多条扫描线并按扫描线逐行驱动多种象素；列读出装置，连接至多条数据线并从多种象素中逐列读出象素信号；第一选择装置，从列读出装置的输出中，选择与象素种类相对应的象素信号并依次输出；以及第二选择装置，从列读出装置的输出中，选择第一选择装置未选择的象素信号依次输出。
根据这样的构成，在多条扫描线和多条数据线的交点处，分别感应多种颜色的多种象素呈二维阵列状排列。行驱动装置按每条扫描线逐行驱动多种象素。此外，列读出装置从多种象素中逐列进行读出。第一选择装置从列读出装置的输出中，选择对应象素种类的象素信号依次输出，第二选择装置从列读出装置的输出中，选择第一装置未选择的象素信号依次输出。据此，从连接扫描线各条线的象素中通过列读出装置读出的象素信号，根据其种类，通过双系统的选择装置输出，从而可以按种类分别以不同的最佳设定读出。另外，可以将读出时的处理速度例如各系统都设为1/2，利用低速装置，可以得到良好的S/N输出。
该固体摄像元件，其特征在于：该多种象素包括第一至第三象素；在特定行上，第一和第二象素交替排列；而在下一行上，第一和第三象素交替排列；该第一选择装置选择奇数列的象素信号；以及该第二选择装置选择偶数列的象素信号。
根据这样的构成，由于在特定行上第一和第二象素交替排列，如果将第一选择装置选择的奇数列象素作为例如第一象素，则第二选择装置选择的偶数列象素就作为第二象素。另外，由于在特定行的下一行上第一和第三象素交替排列，如果将第一选择装置选择的奇数列象素作为例如第三象素，则第二选择装置选择的偶数列象素就作为第一象素。此时，在特定行的输出中，第一选择装置输出第一象素，第二选择装置输出第二象素。据此，对于来自第一选择装置的第一象素和来自第二选择装置的第二象素，可以分别以不同的最佳设定读出。另外，在进行下一行的输出时，第一选择装置输出第三象素，第二选择装置输出第一象素。这时，对于第一选择装置的第三象素和第二选择装置的第一象素，也可以分别以不同的最佳设定读出。
该固体摄像元件，其特征在于：该第一至第三象素分别感应绿色、红色和蓝色；以及该第一至第三象素呈三角状配置。
根据这样的构成，例如在某特定行上，采用第一选择装置和第二选择装置，分别进行来自于绿色和红色象素的读出，而在该特定行的下一行上，采用第一选择装置和第二选择装置，分别进行来自于蓝色和绿色象素的读出。在该特定行上，可以对来自于绿色和红色的读出分别进行最佳设定，而在该特定行的下一行上，可以对来自于蓝色和绿色的读出分别进行最佳设定。在第一选择装置的输出和第二选择装置的输出之间设定的转换可以逐行进行，时间上十分充裕。
本发明的固体摄像装置，其特征在于包括：该固体摄像元件；第一放大装置，按照与象素种类相对应的放大率放大第一选择装置的输出；第二放大装置，按照与象素种类相对应的放大率放大第二选择装置的输出；以及第一转换装置，其转换并选择第一和第二放大装置的输出并按象素顺序输出。
根据这样的构成，通过列读出装置从连接扫描线的各行象素中读出的象素信号，根据其种类，通过双系统的第一及第二选择装置输出。通过第一放大装置，采用与输出的象素信号的种类相对应的放大率，放大第一选择装置的输出。另外，通过第二放大装置，采用与输出的象素信号的种类相对应的放大率，放大第二选择装置的输出。据此，不论象素的种类如何，可以用基本相同的电平输出象素信号。第一及第二放大装置的输出通过第一转换装置，按象素的顺序输出。此外，在第一转换装置的输出转换为数字信号时，由于电平基本相同，不论象素的种类如何，可以在相同的动态范围内进行处理，可以得到高分辨率。
该固体摄像装置，其特征在于还包括：该第一和第二放大装置逐行转换放大率。
根据这样的构成，第一及第二的选择装置的输出即使每行均为不同种类的象素信号，采用第一及第二的放大装置，也可以采用适合象素种类的放大率进行放大。
该固体摄像装置，其特征在于包括：该固体摄像元件；第一放大装置，按照与象素种类相对应的放大率放大第一选择装置的输出；第二放大装置，按照与象素种类相对应的放大率放大第二选择装置的输出；第一模拟/数字转换装置，将第一放大装置的输出转换为数字信号；以及第二模拟/数字转换装置，将第二放大装置的输出转换为数字信号。
根据这样的构成，分别采用第一及第二的模拟/数字转换装置，将第一及第二放大装置的输出转换为数字信号。由于使用双系统进行模拟/数字转换，可以使用第一及第二的模拟/数字转换装置，既可以利用低速的装置、又可以提高S/N。
此外，该固体摄像装置，其特征在于包括：第二转换装置，根据象素种类对第一选择装置的输出进行转换并将其提供给第一放大装置或第二放大装置；以及第三转换装置，根据象素种类对第二选择装置的输出进行转换并将其提供给第一放大装置和第二放大装置。
根据这样的构成，通过采用第二及第三的转换装置，根据象素种类，将第一及第二选择装置的输出提供给第一及第二放大装置。据此，例如向第一或第二的放大装置内，也可以仅提供同一种类的象素信号，由此可以得到没有变形的稳定的放大。
附图说明
图1表示根据本发明的第一实施方式的固体摄像装置电路图；
图2表示根据本发明的第二实施方式的电路图；
图3表示根据本发明的第三实施方式的电路图；
图4表示根据本发明的第四实施方式的电路图；以及
图5表示现有的固体摄像装置的流程图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。图1表示根据本发明的第一实施例的固体摄像装置电路图。
本实施方式中，由双系统输出电路读出图像传感器的一行的象素的输出，然后通过双系统的放大电路进行放大，由此可以实现对每种颜色分别设定放大率。
图1中，图像传感器11包括由呈阵列状排列的多个象素构成的象素区12。象素区12由多条扫描线T1～Tn(以下以扫描线T代表)和多条数据线D1～Dm(以下以数据线D代表)交叉配置。由光电二极管13与MOS晶体管14构成的各象素配置在多条扫描线T和多条数据线D的各个交点上。
各扫描线T中同一行配置的多个晶体管14的栅极连接在一起，各数据线D中同一列配置的多个晶体管14的源极连接在一起。各扫描线T1～Tn分别与行驱动电路R1～Rn(以下由行驱动电路R代表)连接，各数据线D1～Dm分别与列读出电路C1～Cm(以下由列读出电路C代表)连接。
行驱动电路R向各扫描线依次提供导通信号。据此，同一扫描线T上连接的全部晶体管14同时导通，与此同时，导通的线依照特定的周期依次转换。另外，列读出电路C通过导通的晶体管14，读出通过光电二级管13产生的光电转换输出(象素信号)。
通过例如叠加图中未显示的彩色滤光器，各象素感应不同波长(颜色)的光。例如，象素区12中采用拜耳排列。图1的R、G、B表示各象素感应的颜色。在图1的示例中，G(绿)象素按方格花纹状排列，R(红)和B(蓝)象素分别交替线状排列。在上下左右相邻的四个象素中，包含两个G象素和各一个R象素以及B象素。即R象素、G象素以及B象素呈三角状配置。
在本实施方式中，将列读出电路C的输出提供到双系统的列选择电路15和16中。即连接奇数列的数据线D1、D3、...的各个列读出电路C1、C3、...向GB列选择电路16输出象素信号，而连接偶数列的数据线D2、D4、...的各个列读出电路C2、C4、...向GR列选择电路15输出象素信号。
GR列选择电路15按象素顺序依次向放大电路17输出列读出电路C2、C4、...的象素信号。同样，GB列选择电路16按象素顺序依次向放大电路18输出列读出电路C1、C3、...的象素信号。即GR列选择电路15作为奇数行的象素信号仅输出R信号，作为偶数行的象素信号仅输出G信号。而GB列选择电路16作为奇数行的象素信号仅输出G信号，作为偶数行的象素信号仅输出B信号。
放大电路17对于来自GR列选择电路15的象素信号，调整与光学黑体相对应的钳位电平，同时，放大用于调整的输出电平，向转换器19的端子a进行输出。另外，放大电路18对于来自GB列选择电路16的象素信号，调整与光学黑体相对应的钳位电平，同时，放大用于调整的输出电平并将其输出给转换器19的端子b。放大电路17和18的放大率由图中未显示的控制电路来控制。放大电路17和18控制其放大率使输出电平在每个画面单位上保持基本一致。
另外，本实施方式中，放大电路17和18由控制电路控制，也就是说，每一行都根据输入的象素信号是G信号、还是R信号或是B信号，设定不同的放大率。例如，对于图1的象素配置，放大电路17在GR列选择电路15输出奇数行的象素信号(R信号)期间，设定与R信号水平相应的比较高的放大率，而在输出偶数行的象素信号(G信号)期间，设定与G信号水平相应的比较低的放大率。同样，放大电路18在GB列选择电路16输出奇数行的象素信号(G信号)期间，设定与G信号水平相应的比较低的放大率，而在输出偶数行的象素信号(B信号)期间，设定相应B信号水平相应的比较低的放大率。
转换器19转换选择端子a和b并以特定的周期选择其一，依象素顺序读出放大电路17和18的象素信号后，输出至ADC 20。ADC 20将输入的象素信号转换为特定比特数的数字信号，输出至图中未显示的进行信号处理等的控制电路中。
接下来就所构成的实施方式的动作进行说明。
未显示在图中的被拍摄物体的光学图像一进入象素区12的各象素中，就在光电二极管13处生成与入射光量相应的电信号。行驱动电路R1～Rn从第一行起顺序向各扫描线T1～Tn提供导通信号。这样，连接在各行的晶体管14按照各行的顺序依次导通。
首先假定第一行的全部晶体管14是导通的。这样，从第一行象素开始的象素信号由列读出电路C1～Cm读出。即奇数列的列读出电路C1、C3、...等读出第一行的奇数列G信号，而偶数列的列读出电路C2、C4、...等读出第一行的偶数列R信号。
GB列选择电路16接收来自奇数列的列读出电路C1、C3、...的G信号，按象素顺序依次输出至放大电路18。而GB列选择电路15接收来自偶数列的列读出电路C2、C4、...的R信号，按象素顺序依次输出至放大电路17。GR列选择电路15及GB列选择电路16输出隔列的象素信号，以采用单系统输出电路时一半的传输速率动作。
在读出第一行的象素期间，从GR列选择电路15向放大电路17中仅输入R信号，从GB列选择电路16向放大电路18中仅输入G信号。此时，放大电路17设定与R信号水平相应的比较高的放大率，放大电路18设定与G信号水平相应的比较低的放大率。
放大电路17将依次输入的R信号放大并输出至转换器19的端子a；放大电路18将依次输入的G信号放大并输出至转换器19的端子b。转换器19以象素为单位进行转换，交替输出放大电路18的输出(G信号)和放大电路17的输出(R信号)。这样，经由转换器19，将第一行的象素信号依次输出至ADC 20。
ADC 20将输入的象素信号转换为数字信号。此时，放大电路17和18的放大率不同，无论放大电路17和18的输出电平是G信号还是R信号，由于处在大体相同的水平上，故在ADC 20进行模拟/数字转换时，可以在几乎全部的动态范围内转换。
其次，假定第二行的扫描线T2导通。这样，第二行的全部晶体管14导通，第二行象素的象素信号由列读出电路C1～Cm读出。即奇数列的列读出电路C1、C3、...等读出第二行的奇数列B信号，而偶数列的列读出电路C2、C4、...等读出第二行的偶数列G信号。
GB列选择电路16接收来自奇数列的列读出电路C1、C3、...的B信号，按象素顺序依次输出至放大电路18。而GR列选择电路15接收来自偶数列的列读出电路C2、C4、...的G信号，按象素顺序依次输出至放大电路17。此时，GR列选择电路15及GB列选择电路16也以采用单系统输出电路时一半的传输速率动作。
在读出第二行的象素期间，经由GR列选择电路15向放大电路17中仅输入G信号，经由GB列选择电路16向放大电路18中仅输入B信号。此时，放大电路17设定与G信号水平相应的比较低的放大率，放大电路18设定与B信号水平相应的比较高的放大率。
放大电路17和18的放大率的转换逐行进行。即放大电路17和18在转换放大率时时间十分充裕。
放大电路17将依次输入的G信号放大后，输出至转换器19的端子a；放大电路18将依次输入的B信号放大后，输出至转换器19的端子b。转换器19以象素为单位进行转换，交替输出放大电路17的输出(G信号)和放大电路18的输出(B信号)。这样，经由转换器19，将第二行的象素信号依次输出至ADC 20。
ADC 20将输入的象素信号转换为数字信号。此时，放大电路17和18的放大率不同，无论放大电路17和18的输出电平是G信号还是B信号，由于处在大体相同的水平上，故在ADC 20进行模拟/数字转换时，可以在几乎全部的动态范围内转换。
此后，反复进行同样的动作，读出象素区12全部的象素。
这样，在本实施方式中，图像传感器的输出电路分为双系统，在一行期间中各系统的输出为同一颜色的象素信号。因此，通过双系统的放大电路在G信号、或R信号或B信号之间转换放大率，使R、G、和B信号的输出电平基本相同，以便有效地利用ADC 20的动态范围。这样，可以提高R、G、和B信号的各自的分辨率。另外，即使对于R和B信号，由于可以放大至非常高的水平，故可以得到良好的S/N。另外，由于采用了双系统的列选择电路以及放大电路，可以使各列选择电路以及各放大电路的处理速度变为1/2，从而可以使在处理上产生余量，提高S/N。
图2表示根据本发明第二实施方式的电路图。在图2中对与图1相同的构成元件标注相同的附图标记，省略其说明。
在第一实施方式中，通过逐行改变双系统放大电路的放大率，使R、G、和B信号的输出电平基本相同。与此相对，本实施方式中，可以在全部过程里通过一个输出系统仅输出G信号。另外，由于基本相同的放大率使R和B信号的输出电平相同，利用这一点，可以使双系统的放大电路的放大率基本一致。
本实施方式中，增加了转换器21和22，与图1所示的第一实施方式不同。GR列选择电路15的输出端与转换器21的端子a以及转换器22的端子b连接。而GB列选择电路16的输出端与转换器21的端子b以及转换器22的端子a连接。转换器21和22实施联动，以行为单位转换并选择端子a和b。
即转换器21在读出奇数行时，通过端子a将输入的象素信号输出至放大电路17，而在读出偶数行时，通过端子b将输入的象素信号输出至放大电路17。此外，转换器22在读出奇数行时，通过端子a将输入的象素信号输出至放大电路18，而在读出偶数行时，通过端子b将输入的象素信号输出至放大电路18。
以下就构成上述实施方式的动作进行说明。
GR列选择电路15的输出以及GB列选择电路16的输出与第一实施方式相同。首先进行第一行的象素的读出。此时，GB列选择电路16接收来自奇数列的列读出电路C1、C3、...的G信号，按象素顺序依次输出。而GR列选择电路15接收来自偶数列的列读出电路C2、C4、...的R信号，按象素顺序依次输出。本实施方式中，GR列选择电路15及GB列选择电路16也采用隔列输出象素信号，以单系统输出电路时的一半的传输速率动作。
在读出第一行时，经由GB列选择电路16仅输出奇数列的G信号，经由GR列选择电路15仅输出偶数列的R信号。
在读出第一行时，转换器21和22选择端子a。即在这种情况下，通过GR列选择电路15，R信号经转换器21提供给放大电路17，而通过GB列选择电路16，G信号经转换器22提供给放大电路18。此时，放大电路17设定与R信号水平相应的比较高的放大率，放大电路18设定与G信号水平相应的比较低的放大率。
放大电路17将依次输入的R信号放大后，输出至转换器19的端子a；放大电路18将依次输入的G信号放大后，输出至转换器19的端子b。转换器19以象素为单位进行转换，交替输出放大电路18的输出(G信号)和放大电路17的输出(R信号)。这样，经由转换器19，将第一行的象素信号依次输出至ADC 20。
接着，进行第二行象素的读出。此时，GB列选择电路16接收来自奇数列的B信号，按象素顺序依次输出。另外，GR列选择电路15接收来自偶数列的G信号，按象素顺序依次输出。
在读出第二行时，转换器21和22选择端子b。即在这种情况下，通过GB列选择电路16，B信号经转换器21提供给放大电路17；而通过GR列选择电路15，G信号经转换器22提供给放大电路18。此时，放大电路17设定与B信号水平相应的比较高的放大率，放大电路18设定与G信号水平相应的比较低的放大率。
放大电路17将依次输入的B信号放大后，输出至转换器19的端子a；放大电路18将依次输入的G信号放大后，将其输出至转换器19的端子b。转换器19以象素为单位进行转换，交替输出放大电路17的输出(B信号)和放大电路18的输出(G信号)。这样，经由转换器19，将第二行的象素信号依次输出至ADC 20。
其它动作与第一实施方式相同。
这样，在本实施方式中，在ADC中R、G、B信号中的任何一个，都可以以大体相同的电平输出进行输入，从而得到与第一实施方式相同的效果。进而在本实施方式中，对于任意行的读出，只提供R信号或B信号到放大电路17，只提供G信号到放大电路18。放大电路18最好永远以固定的放大率进行放大，由此可以防止特征的变形。另外，对于放大电路17，也可以对R信号和B信号采用基本相同的放大率，由此可以防止特征的变形。
图3表示根据本发明的第三实施例的电路图。在图3中对与图2相同的构成元件标以相同的附图标记，省略其说明。
第二实施方式可以使双系统放大电路的放大率基本相同。而本实施方式中，通过设置双系统的ADC，可以降低ADC的动作速度。
本实施方式不是通过转换器19将双系统的象素信号转换为单系统后再送到ADC，而是将双系统的象素信号原样送到双系统ADC 25和26。ADC 25和26分别将输入的象素信号进行模拟/数字转换，最后输出数字信号。
这样构成的实施方式与第二实施方式相同，经由放大电路17中输出R信号或是B信号，经由放大电路18仅输出G信号。放大电路17和18的输出分别提供给ADC 25和26。ADC 25将来自放大电路17的R信号和B信号转换为数字信号后输出。ADC 26将来自放大电路18的G信号转换为数字信号后输出。
经由放大电路17每行输出m/2个R信号。而R信号也得到每行m/2个模拟信号。经由放大电路18每行输出m/2个G信号。因此，ADC 25和26的每行需处理的象素信号的数量为ADC 20的1/2。所以，ADC 25和26可以采用动作速度较低的器件。由于动作速度较低，经由ADC 25和26可以获得噪声较少的良好的S/N输出。
这样，在本实施方式中，不仅是GR列选择电路15、GB列选择电路16以及放大电路17和18，连ADC 25和26也可以减低动作速度，也可以在得到与第二实施方式同样效果的同时，获得抗噪声的高质量的S/N输出。
此外，本实施方式将在图2表示的第二实施方式作为实例进行了说明，当然也适用于第一实施方式。
图4表示根据本发明的第四实施方式的电路图。在图4中对与图1相同的构成元件，标以相同的附图标记，省略其说明。
作为的一个实例，为了消除包含在输出象素信号中的噪声，本实施方式采用了输出噪声成分N的图像传感器。本实施方式中，在采用图像传感器31代替图像传感器11的同时，与第一实施方式不同的是增加了消除噪声用的放大电路32和33。
图像传感器31具有与图1同样的但未在图中显示的双系统输出电路。一边的输出电路输出包含G信号以及R信号的信号S1，另一边的输出电路输出包含B信号以及G信号的信号S2。另外，也输出用于消除包含在各信号S1和S2内噪声的噪声成分N。
放大电路32将信号S1与噪声成分N的差分输出至放大电路17。放大电路33将信号S2与噪声成分N的差分输出至放大电路18。
其它的作用以及构成与第一实施方式相同。
本实施方式中，从放大电路32和33中输出消除了噪声成分的信号S1和S2。信号S1包含G信号和R信号，信号S2包含B信号和G信号。这些信号S1和S2提供给放大电路17和18。
因此，本实施方式也可以得到与第一实施方式同样的效果。
另外，本实施方式也适用于第二及第三实施方式。
综上所述，根据本发明，对于来自传感器的输出，由于可以设定与颜色相应的最佳放大率，因此具有提高分辨率和S/N的效果。
尽管本发明已经参照附图和优选实施例进行了说明，但是，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。本发明的各种更改、变化、和等同物由所附的权利要求书的内容涵盖。
附图标记说明
11  图像传感器
12  象素区
13  光电二极管
14  晶体管
15  GR列选择电路
16  GB列选择电路
17、18放大电路
19  转换器
20  ADC
T1～Tn扫描线
D1～Dm数据线
R1～Rn行驱动电路
C1～Cm列驱动电路

Claims (6)

1.一种固体摄像元件，其特征在于包括：
多种象素，由在多条扫描线与多条数据线的交点上呈二维阵列状排列的多个光电转换元件构成，所述多种象素包括第一至第三象素，分别感应绿色、红色和蓝色，所述第一至第三象素呈三角状配置，在特定行上，所述第一和第二象素交替排列，而在下一行上，所述第一和第三象素交替排列；
行驱动装置，连接至所述多条扫描线并按所述扫描线逐行驱动所述多种象素；
列读出装置，连接至所述多条数据线并从所述多种象素中逐列读出象素信号；
第一选择装置，从所述列读出装置的输出中，选择奇数列的象素信号并依次输出；以及
第二选择装置，从所述列读出装置的输出中，选择偶数列的象素信号依次输出。
2.一种固体摄像装置，其特征在于包括：
根据权利要求1所述的固体摄像元件；
第一放大装置，按照与象素种类相对应的放大率放大所述第一选择装置的输出；
第二放大装置，按照与象素种类相对应的放大率放大所述第二选择装置的输出；以及
第一转换装置，其转换并选择所述第一和第二放大装置的输出并按象素顺序输出。
3.据权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于：
所述第一放大装置以第一放大率放大所述选择装置输出的第一像素信号，
所述第二放大装置以第二放大率放大所述选择装置输出的第二和第三像素信号，其中
所述第一放大率低于所述第二放大率。
4.根据权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于：
所述第一和第二放大装置逐行转换放大率。
5.一种固体摄像装置，其特征在于包括：
根据权利要求1所述的固体摄像元件；
第一放大装置，按照与象素种类相对应的放大率放大所述第一选择装置的输出；
第二放大装置，按照与象素种类相对应的放大率放大所述第二选择装置的输出；
第一模拟/数字转换装置，将所述第一放大装置的输出转换为数字信号；以及
第二模拟/数字转换装置，将所述第二放大装置的输出转换为数字信号。
6.根据权利要求2或4所述的固体摄像装置，其特征在于还包括：
第二转换装置，根据象素种类对所述第一选择装置的输出进行转换并将其提供给所述第一放大装置或所述第二放大装置；以及
第三转换装置，根据象素种类对所述第二选择装置的输出进行转换并将其提供给所述第一放大装置和所述第二放大装置。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1518343A (zh) * 2003-01-10 2004-08-04 ���µ�����ҵ��ʽ���� 固态成像装置和使用该装置的摄像机
JP4144578B2 (ja) * 2003-10-15 2008-09-03 ソニー株式会社 固体撮像装置、画素信号処理方法
US7619669B2 (en) * 2003-12-29 2009-11-17 Micron Technologies, Inc. Power savings with multiple readout circuits
US8045029B2 (en) * 2004-04-26 2011-10-25 Intellectual Ventures Ii Llc CMOS image sensor for high speed signal processing
TWI278232B (en) * 2004-08-31 2007-04-01 Magnachip Semiconductor Ltd CMOS image sensor
KR101061849B1 (ko) 2004-09-21 2011-09-02 삼성전자주식회사 정보 인식 장치 및 정보 인식 표시 장치
US7659925B2 (en) * 2005-10-04 2010-02-09 Alexander Krymski High speed CMOS image sensor circuits with memory readout
JP2007142686A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置
JP2007201160A (ja) * 2006-01-26 2007-08-09 Fujifilm Corp 電荷結合素子
US7855742B2 (en) * 2006-03-30 2010-12-21 Fujifilm Corporation Solid state imaging device with horizontal transfer paths and a driving method therefor
JP2008011297A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Fujitsu Ltd 撮像装置及び増幅回路
US7571415B2 (en) 2007-01-23 2009-08-04 United Microelectronics Corp. Layout of power device
JP4981623B2 (ja) * 2007-11-01 2012-07-25 キヤノン株式会社 固体撮像装置とその駆動方法、カメラ及び複写機
US8174603B2 (en) * 2008-05-01 2012-05-08 Alexander Krymski Image sensors and methods with antiblooming channels and two side driving of control signals
JP2009303088A (ja) * 2008-06-17 2009-12-24 Panasonic Corp 固体撮像装置、その駆動方法及びカメラ
JP2012134415A (ja) * 2010-12-24 2012-07-12 Seiko Epson Corp 検出装置、センサーデバイス及び電子機器
US8723093B2 (en) 2011-01-10 2014-05-13 Alexander Krymski Image sensors and methods with shared control lines
JP2012227590A (ja) * 2011-04-15 2012-11-15 Canon Inc 固体撮像素子および撮像装置
US9369648B2 (en) 2013-06-18 2016-06-14 Alexander Krymski Image sensors, methods, and pixels with tri-level biased transfer gates
EP3358828A4 (en) * 2015-10-02 2019-03-13 Olympus Corporation IMAGE RECORDING ELEMENT AND ENDOSCOPE
CN115297285B (zh) * 2022-10-09 2023-01-06 天津希格玛微电子技术有限公司 一种读出图像数据的方法、装置、计算机及存储介质

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4603354A (en) * 1982-06-09 1986-07-29 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup device
US4985758A (en) * 1982-12-07 1991-01-15 Canon Kabushiki Kaisha Signal processing system having selected output from plural readout devices
US4814865A (en) * 1986-01-09 1989-03-21 Fuji Photo Film Co., Ltd. Color picture solid image-pickup element
DE3750347T2 (de) * 1986-04-07 1994-12-08 Fuji Photo Film Co Ltd Festkörper-Farbbildaufnahmegerät.
US4821088A (en) * 1986-11-27 1989-04-11 Fuji Photo Film Co., Ltd. Solid-state color image pickup unit with mosaic color filter and two horizontal output registers
JP2873046B2 (ja) * 1990-05-01 1999-03-24 チノン株式会社 画像信号処理装置
DE69634463T2 (de) * 1995-09-08 2006-01-19 Canon K.K. Bildaufnahmegerät mit progressiver oder zeilensprungfreier Abtastungsbildaufnahmevorrichtung
JPH0993492A (ja) 1995-09-27 1997-04-04 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 固体撮像装置
JP3548410B2 (ja) * 1997-12-25 2004-07-28 キヤノン株式会社 固体撮像装置および固体撮像装置の信号読み出し方法
JP2000012819A (ja) 1998-06-17 2000-01-14 Nikon Corp 固体撮像素子
US6466265B1 (en) * 1998-06-22 2002-10-15 Eastman Kodak Company Parallel output architectures for CMOS active pixel sensors
US6661457B1 (en) * 1999-03-22 2003-12-09 Biomorphic Vlsi, Inc. Pixel read-out architecture
US6683706B1 (en) * 1999-11-10 2004-01-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and method for scanning a document
JP2001197510A (ja) 2000-01-14 2001-07-19 Casio Comput Co Ltd 固体撮像装置
JP3833125B2 (ja) * 2002-03-01 2006-10-11 キヤノン株式会社 撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN1447592A (zh) 2003-10-08
US7489357B2 (en) 2009-02-10
US20030234884A1 (en) 2003-12-25

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