技術領域

本發明一般涉及圖像傳感器領域，特別地，涉及通過以預定方式采樣圖像傳感器的整個陣列以及對全部像素值求和來產生每秒至少30幀(視頻)。

背景技術

參照圖1，一個隔行電荷耦合設備(CCD)圖像傳感器10包括光電二極管陣列20。該光電二極管被彩色濾光片覆蓋以便僅允許光波長的窄帶在該光電二極管中產生電荷。參照圖2，典型地，圖像傳感器具有如圖2所示以2×2子陣列布置在該光電二極管上的三個或更多不同彩色濾光片的模式。為了一般性討論，假定該2×2陣列具有四種色彩A、B、C和D。用于數字相機中的最常見彩色濾光片模式是Bayer模式，其中色彩A是紅色，色彩B和C是綠色，色彩D是藍色。

回來參照圖1，生成照片的電荷的圖像讀出從把該光電二極管電荷的一些或全部傳送到垂直CCD(VCCD)30開始。在逐行掃描(progressivescan)CCD的情形中，每個光電二極管同時向VCCD?30傳送電荷。在兩個場交錯的(two?field?interlaced)CCD的情形中，首先偶數光電二極管行向VCCD?30傳送電荷以讀出第一個場的圖像，然后奇數光電二極管行向VCCD?30傳送電荷以讀出第二個場的圖像。交錯CCD不限于兩個場讀出。四個或更多交錯場也是普遍使用的。

通過一次將一行中的所有列并行傳送到水平CCD(HCCD)40中而讀出VCCD?30中的電荷。然后該HCCD?40將電荷順序傳送到輸出放大器50中。

圖1示出了一個僅有24個像素的陣列。許多用于靜態圖片攝影的數字相機采用了具有百萬像素的圖像傳感器。一個10兆像素的圖像傳感器以40MHz的數據速率將需要至少1/3秒來讀出。如果該相機被用于記錄視頻，那么這是不適合的。視頻記錄器需要在1/30秒內讀出一幅圖像。本發明所針對的缺點是如何使用具有超過一百萬像素的圖像傳感器同時作為高質量數字靜拍相機(still?camera)和30幀/秒的視頻相機。

現有技術通過提供分辨率降低(典型地為640×480像素)的視頻圖像來解決這個問題。例如，如美國專利6342921中所述，一個具有3200×2400像素的圖像傳感器僅每隔五個像素被讀出。這常常被稱為子采樣，或者有時被稱為稀疏模式或省略模式(skipping?mode)。以因子5來子采樣圖像的缺點是僅僅使用了4％的光電二極管。子采樣的圖像的缺點是感光性降低和出現虛假偽象。如果聚焦到該圖像傳感器上的銳線只是位于未采樣像素上，那么該線將不會在該視頻圖像中再現。在美國專利5668597和5828406中記載了其他子采樣方案。

包括美國專利6661451或美國專利申請公開2002/0135689A1的現有技術試圖通過對像素求和來解決該子采樣的問題。然而，這些現有技術仍然存在一些像素未采樣。

美國專利申請公開2001/0010554A?1通過對像素求和而不進行子采樣來增加幀速率。然而，它需要兩個場交錯讀出。我們更需要的是通過逐行掃描讀出來獲得視頻圖像。交錯視頻在不同的時間采集該兩個場。當采集每個交錯場時，該圖像中的活動對象將出現在不同的位置。

現有技術的另一缺點是它僅僅降低了垂直方向上的圖像分辨率。在水平方向上，HCCD仍然必須讀出每個像素。對于非常大(大于8百萬像素)的圖像傳感器，通過子采樣或其他方法降低垂直方向上的圖像分辨率不能將幀速率增加到30幀/秒。

美國專利申請公開2003/0067550A1對于甚至更快的圖像讀出也能降低垂直和水平的圖像分辨率。然而，這種現有技術需要條紋彩色濾波器模式(3×1彩色濾波器陣列)，這一般被認為是劣于Bayer或2×2彩色濾波器陣列模式。

美國專利申請公開2004/0150733A1通過對具有2n+1個像素的方塊子陣列中的像素集合求和來克服子采樣的缺點，其中n是整數。這僅僅是提供了一種對奇數個像素的像素子陣列求和的裝置。它也沒有公開使用多個水平CCD以全分辨率更快地讀出圖像。本發明公開了一種利用多個水平CCD對偶數個像素集合求和的裝置。