[發(fā)明專(zhuān)利]固體攝像元件和攝像裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180004302.0
• 申請(qǐng)日: 2011-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102577395A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 平本政夫;藤井俊哉;鈴木正明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H04N9/07
• 分類(lèi)號(hào): H04N9/07
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 汪惠民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固體攝像元件的彩色化技術(shù)。

背景技術(shù)

近年來(lái)，對(duì)于使用CCD、CMOS等固體攝像元件(以下，有時(shí)稱(chēng)為“攝像元件”)的數(shù)碼相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的高功能化、高性能化，令人瞠目結(jié)舌。伴隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的急速發(fā)展，固體攝像元件中的像素結(jié)構(gòu)的微細(xì)化進(jìn)一步得到提高。其結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)固體攝像元件的像素及驅(qū)動(dòng)電路的高集成化。因此，經(jīng)歷短短幾年，攝像元件的像素?cái)?shù)從100萬(wàn)像素左右顯著增加至1000萬(wàn)像素以上。而另一方面，隨著攝像元件的多像素化，由于1個(gè)像素接受的光的量(光量)下降，因此引起了照相機(jī)靈敏度下降這一問(wèn)題。

另外，在通常的彩色照相機(jī)中，由于在攝像元件的各光感知部上配置以顏料作為色素的減色型彩色濾光器，因此光利用率相當(dāng)?shù)汀＠纾谝?個(gè)紅色(R)要素、2個(gè)綠色(G)要素、1個(gè)藍(lán)色(B)要素作為基本結(jié)構(gòu)的拜爾(Bayer)型的彩色濾光器中，R濾光器使R光的透過(guò)，吸收G光、B光。G濾光器使G光透過(guò)，吸收R光、B光。B濾光器使B光透過(guò)，吸收R光、G光。即，透過(guò)各彩色濾光器的光是RGB3色之中的1種顏色，其他的2種顏色被彩色濾光器吸收，因此所利用的光是入射至彩色濾光器的可見(jiàn)光的約1/3。

另一方面，從攝像元件讀出信號(hào)的信號(hào)讀出方式中，存在按每1行讀出像素信號(hào)的逐行(non-interlace)方式(也稱(chēng)為順序方式)、按隔1行跳越掃描讀出像素信號(hào)的隔行(interlace)方式。在逐行方式中，一般采用拜爾型的彩色濾光器排列。在隔行方式中，在對(duì)垂直方向上相鄰的2個(gè)像素的信號(hào)進(jìn)行混合的場(chǎng)蓄積模式中，存在多個(gè)靈敏度比拜爾型更優(yōu)異的彩色化方式。

例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了采用白色(W)、綠色、藍(lán)綠色(Cy)、黃色(Ye)的彩色濾光器來(lái)改善靈敏度及分辨率的技術(shù)。此外，專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)了采用白色、藍(lán)綠色、黃色、及其他顏色的彩色濾光器來(lái)減少垂直方向的偽色信號(hào)的技術(shù)。此外，專(zhuān)利文獻(xiàn)3公開(kāi)了使用紅色、綠色、藍(lán)綠色、黃色的彩色濾光器來(lái)提高顏色再現(xiàn)性的技術(shù)。再有，專(zhuān)利文獻(xiàn)4公開(kāi)了使用品紅(Mg)、綠色、藍(lán)綠色、黃色的彩色濾光器獲得靈敏度及顏色再現(xiàn)性良好的特性的技術(shù)。專(zhuān)利文獻(xiàn)4公開(kāi)的技術(shù)目前在場(chǎng)蓄積模式中是主流技術(shù)。

以下，參照?qǐng)D10說(shuō)明專(zhuān)利文獻(xiàn)4中公開(kāi)的彩色化方式。圖10是表示專(zhuān)利文獻(xiàn)4公開(kāi)的攝像元件中的彩色濾光器的基本色配置的圖。與將排列成4行2列的8個(gè)光感知單元(像素)作為單位塊的光感知單元陣列相對(duì)置地配置彩色濾光器陣列。彩色濾光器由品紅(Mg)、綠色(G)、藍(lán)綠色(Cy)、黃色(Ye)這4種彩色濾光器構(gòu)成。對(duì)于像素信號(hào)的讀出，例如基于電視的NTSC方式，2行2行地讀出像素信號(hào)。在第1場(chǎng)和第2場(chǎng)中讀出的像素信號(hào)的組合相差1行。2行的像素信號(hào)僅在垂直方向上被相加，作為各場(chǎng)中的1行的像素信號(hào)來(lái)進(jìn)行處理。

在此，將透過(guò)品紅、綠色、藍(lán)綠色、黃色的各彩色濾光器的光的光電變換信號(hào)量分別表示為Ms、Gs、Cs、Ys，此外，將它們包含的紅色成分、藍(lán)色成分分別表示為Rs、Bs。根據(jù)Ms＝Rs+Bs、Cs＝Gs+Bs、Ys＝Rs+Gs，第1場(chǎng)的n行的信號(hào)是由以下的式1、2表示的信號(hào)S_n，1、S_n，2的反復(fù)。

(式1)S_n，1＝Ms+Cs＝Rs+Gs+2Bs

(式2)S_n，2＝Gs+Ys＝Rs+2Gs

此外，第1場(chǎng)的n+1行的信號(hào)是由以下的式3、4表示的信號(hào)S_n+1，1、S_n+1，2的反復(fù)。

(式3)S_n+1，1＝Ms+Ys＝2Rs+Gs+Bs

(式4)S_n+1，2＝Gs+Cs＝2Gs+Bs

對(duì)于這些信號(hào)讀出方法，在第2場(chǎng)中也是完全相同的。即，第2場(chǎng)中的n′行的信號(hào)及(n+1)′行的信號(hào)也分別由式1、2的反復(fù)及式3、4的反復(fù)來(lái)表示。

n行、n+1行都是通過(guò)對(duì)在水平方向上相鄰的2像素所對(duì)應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行相加來(lái)生成亮度信號(hào)YL。此外，根據(jù)n行中的信號(hào)S_n，1與S_n，2之間的差分來(lái)生成色差信號(hào)BY，根據(jù)n+1行中的信號(hào)S_n+1，1與S_n+1，2之間的差分來(lái)生成色差信號(hào)RY。其結(jié)果，YL、BY、RY由以下的式5～7表示。