專利名稱：固態(tài)成像器件和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉 及采用濾光片的固態(tài)成像器件，并且涉及采用該固態(tài)成像器件的電子 裝置，如數(shù)字照相機(jī)和攝像機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來，固態(tài)成像器件中使用的像素的尺寸的小型化已經(jīng)得到進(jìn)展，以便允許 固態(tài)成像器件中使用的像素的數(shù)量增加。伴隨著像素的尺寸的小型化，由像素占據(jù)的面 積也減小，使得入射到像素上的光量也同樣變得更小。此外，由于像素中采用的光電二 極管占據(jù)的面積也變窄，因此光電二極管中累積的光子數(shù)也同樣變得更小，并且靈敏度 (sensitivity)劣化。因此，像素的飽和狀態(tài)下生成的飽和信號(hào)的幅度同樣減小。如將通過 參照?qǐng)D4的圖稍后說明的，固態(tài)成像器件中采用的像素的靈敏度定義為由于入射到像素 上的光而由像素生成的信號(hào)的幅度與入射光量的比率。如將通過參照?qǐng)D4和9的圖稍后描 述的，固態(tài)成像器件中采用的像素的高靈敏度導(dǎo)致動(dòng)態(tài)范圍的減小。也就是說，由于入 射到像素上的光而由像素生成的信號(hào)的幅度與入射光量的高比率導(dǎo)致動(dòng)態(tài)范圍的減小。通常，與使用銀鹽膜的相機(jī)相比，采用固態(tài)成像器件的數(shù)字照相機(jī)或攝像機(jī)具 有窄動(dòng)態(tài)范圍。動(dòng)態(tài)范圍是可以拍攝圖像而不導(dǎo)致黑白壞點(diǎn)(failure)的亮度范圍。然 而，要求監(jiān)視相機(jī)能夠遍布從暗場(chǎng)所到亮場(chǎng)所的范圍拍攝圖像。此外，甚至要求監(jiān)視相 機(jī)還能夠在暗場(chǎng)所拍攝圖像而不導(dǎo)致壞點(diǎn)。采用固態(tài)成像器件的相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍通常由具有最高靈敏度的像素確定。在采 用具有基本色(如例如G(綠)、R(紅)和B (藍(lán))顏色)的濾光片的固態(tài)成像器件的相 機(jī)中，具有最高靈敏度的G(綠)像素的動(dòng)態(tài)范圍D通常確定相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。在具有 對(duì)所有像素一致的飽和信號(hào)幅度的固態(tài)成像器件的情況下，具有最高靈敏度的像素是其 輸出信號(hào)最早達(dá)到飽和信號(hào)的幅度的第一像素。這是因?yàn)?，具有最高靈敏度的像素是包 含具有最高透射率的濾光片(即，透射最大光量的濾光片)、使得最大量光子在像素中包 括的光電二極管中累積的像素，導(dǎo)致由像素輸出的信號(hào)最早達(dá)到飽和信號(hào)的幅度。已經(jīng)提出用于改進(jìn)固態(tài)成像器件的靈敏度的現(xiàn)有技術(shù)。根據(jù)提出的現(xiàn)有技術(shù)， 通過使用包括不吸收具有可見波長(zhǎng)的光的濾光片的Y像素作為G像素的替代，包括基本 色(即，GRB色)的濾光片的布局的拜爾陣列的GRB(綠、紅和藍(lán))像素用作YRB陣 列的像素。此外，還提出了用于改進(jìn)固態(tài)成像器件的靈敏度的另一現(xiàn)有技術(shù)。根據(jù)另一 提出的現(xiàn)有技術(shù)，拜爾陣列中的格板狀態(tài)下放置的G像素之一由上述Y像素替代。關(guān)于 用于改進(jìn)固態(tài)成像器件的靈敏度的現(xiàn)有技術(shù)的更多信息，建議讀者參照如日本專利公開 No.2008-205940 的文獻(xiàn)。同時(shí)，已經(jīng)提出了用于拓寬動(dòng)態(tài)范圍的現(xiàn)有技術(shù)。根據(jù)該提出的現(xiàn)有技術(shù)，合 成兩個(gè)圖像。兩個(gè)圖像是具有彼此不同的亮度級(jí)的高靈敏度圖像和低靈敏度圖像。關(guān)于 用于拓寬動(dòng)態(tài)范圍的現(xiàn)有技術(shù)的更多信息，建議讀者參照如日本專利公開Νο.2004-56568 的文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，對(duì)于相同輸出信號(hào)幅度，入射到包括不吸收可見波長(zhǎng)的光的濾光片的布 局的上述Y像素的每個(gè)中的光電二極管上的光量小于入射到GRB像素的每個(gè)中的光電二 極管上的光量。具體地，入射到像素上的光量由水平軸表示，而由像素生成的電信號(hào)的幅度由 垂直軸表示。如圖9的圖所示，Y軸在小于GRB像素的入射光量的入射光量處達(dá)到飽和 點(diǎn)。因此，采用Y像素的固態(tài)成像器件的動(dòng)態(tài)范圍D (Y)窄于采用普通GRB像素的固態(tài) 成像器件的動(dòng)態(tài)范圍D。采用Y像素的固態(tài)成像器件的動(dòng)態(tài)范圍D (Y)可通過抑制入射到每個(gè)Y像素上 的光量來拓寬。然而，如果抑制入射到每個(gè)Y像素上的光量，則由每個(gè)Y像素輸出的信 號(hào)的幅度減小，使得采用Y像素的固態(tài)成像器件的靈敏度劣化。此外，根據(jù)提出作為用于拓寬的技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)，合成兩個(gè)圖像。兩個(gè)圖像是 具有彼此不同的亮度級(jí)的高靈敏度圖像和低靈敏度圖像。因此需要獲取具有彼此不同的 亮度級(jí)的兩個(gè)圖像作為高靈敏度圖像和低靈敏度圖像。作為用于獲取具有彼此不同的 亮度級(jí)的兩個(gè)圖像作為高靈敏度圖像和低靈敏度圖像的方法，典型地可以使用兩個(gè)具有 不同靈敏度的相機(jī)，或可以在通過改變曝光時(shí)間獲得的兩個(gè)不同曝光操作中使用一個(gè)相 機(jī)。然而，如果使用兩個(gè)具有不同靈敏度的相機(jī)，則必須通過對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)相機(jī)來拍攝 圖像。因此，要拍攝的兩個(gè)圖像的位置彼此偏移。此外，根據(jù)在通過改變曝光時(shí)間獲得 的兩個(gè)不同曝光操作中使用一個(gè)相機(jī)的方法，執(zhí)行兩個(gè)不同曝光操作，使得在兩個(gè)圖像 之間生成時(shí)間差。此外，還已經(jīng)提出了采用具有不同靈敏度的像素的固態(tài)成像器件、以及具有提 供有嵌入高靈敏度傳感器和嵌入低靈敏度傳感器的每個(gè)像素的固態(tài)成像器件。然而，難 以執(zhí)行制造包括低靈敏度像素和高靈敏度像素的這些固態(tài)成像器件的穩(wěn)定處理。此外， 由于固態(tài)成像器件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，難以跟上較小的像素尺寸。為了處理上述問題，本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人已經(jīng)提出一種固態(tài)成像器件，其能 夠跟上較小的像素尺寸，并且增加靈敏度以及動(dòng)態(tài)范圍。由本發(fā)明實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件具有提供有用于透射紅色光的R濾光片的R 像素和提供有用于透射藍(lán)色光的B濾光片的B像素。此外，所述固態(tài)成像器件還包括Sl 像素，其提供有具有獨(dú)立于可見光區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)的可見光透射率的Sl濾光片，并且具有 高于所述R像素的靈敏度的靈敏度。此外，所述固態(tài)成像器件還包括S2像素，其提供有 具有獨(dú)立于所述可見光區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)、并比所述Sl濾光片的可見光透射率低的可見光透 射率的S2濾光片，并且具有低于所述Sl像素的靈敏度的靈敏度。此外，由本發(fā)明實(shí)施例提供的電子裝置采用具有上述配置的固態(tài)成像器件、用 于將入射光導(dǎo)引到所述固態(tài)成像器件中采用的成像部分的光學(xué)系統(tǒng)、以及用于處理由所 述固態(tài)成像器件輸出的信號(hào)的信號(hào)處理電路。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，該固態(tài)成像器件包括Sl像素，其提供有具有獨(dú)立于可見 光區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)的透射率的Sl濾光片，并且具有高于所述R像素的靈敏度的靈敏度。此外，該固態(tài)成像器件還包括幻像素，其具有低于所述Sl像素的靈敏度的靈敏度。因 此，可實(shí)現(xiàn)具有高靈敏度的固態(tài)成像器件。此外，通過提供如上所述的RBSl和RBM像 素，一個(gè)固態(tài)成像器件可用于同時(shí)拍攝具有不同亮度級(jí)的兩個(gè)圖像，即，低靈敏度圖像 和高靈敏度圖像。然后，通過合成具有不同亮度級(jí)的兩個(gè)圖像，即，低靈敏度圖像和高 靈敏度圖像，可以拍攝具有寬動(dòng)態(tài)范圍的圖像。
此外，濾光片的布局可從現(xiàn)有拜爾陣列的布局改變。因此可以消除固態(tài)成像器 件的小型化的障礙。
此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電子裝置采用如上所述固態(tài)成像器件。因此可以以 高靈敏度和寬動(dòng)態(tài)范圍拍攝圖像。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可以提供這樣的固態(tài)成像器件和電子裝置，其能夠跟上小 型化并以高靈敏度和寬動(dòng)態(tài)范圍拍攝圖像。


圖1是示出實(shí)現(xiàn)由本發(fā)明實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件的實(shí)施例的粗略配置的框 圖2是示出實(shí)現(xiàn)每個(gè)在由本發(fā)明實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件中采用的像素部分 中的像素之一上提供的濾光片的布局的實(shí)施例的圖3是示出入射到由本發(fā)明實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件的Sl和S2濾光片上的光 的波長(zhǎng)和濾光片的透射率之間的關(guān)系、以及光的波長(zhǎng)和像素靈敏度之間的關(guān)系的圖4是示出入射到由本發(fā)明實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件的每個(gè)像素上的光量和 由像素輸出的信號(hào)的幅度之間的關(guān)系、以及飽和點(diǎn)和動(dòng)態(tài)范圍之間的關(guān)系的圖5是示出入射到由本發(fā)明實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件的每個(gè)像素上的光量和 由像素輸出的信號(hào)的幅度之間的關(guān)系、以及飽和點(diǎn)和動(dòng)態(tài)范圍之間的關(guān)系的圖6是示出實(shí)現(xiàn)由本發(fā)明實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件中采用的信號(hào)處理電路的 第一實(shí)施例的框圖7是示出實(shí)現(xiàn)由本發(fā)明實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件中采用的信號(hào)處理電路的 第二實(shí)施例的框圖8是示出由本發(fā)明實(shí)施例提供的電子裝置的粗略配置的框圖；以及
圖9是示出入射到現(xiàn)有固態(tài)成像器件的每個(gè)像素上的光量和由像素輸出的信號(hào) 的幅度之間的關(guān)系、以及飽和點(diǎn)和動(dòng)態(tài)范圍之間的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施方式
在按以下示出的順序安排的各章節(jié)中，說明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例。然而，注意 到，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)絕不限于實(shí)施例。
1 固態(tài)成像器件的實(shí)施例
2 固態(tài)成像器件中的像素陣列和濾光片陣列的實(shí)施例
3 由固態(tài)成像器件輸出的信號(hào)的處理的實(shí)施例
4 半導(dǎo)體器件的其他實(shí)施例
1 固態(tài)成像器件的實(shí)施例
固態(tài)成像器件的典型粗略配置
說明由本發(fā)明提供的固態(tài)成像器件的具體實(shí)施例。
圖1是示出實(shí)現(xiàn)由本實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件10的實(shí)施例的粗略配置的框 圖。由本實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件10的典型示例是MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)類型的 固態(tài)成像器件。在下面的描述中，MOS類型的固態(tài)成像器件也稱為MOS圖像傳感器。
圖1的框圖中示出的固態(tài)成像器件10具有像素部分13和外圍電路部分。像素 部分13包括在如硅基底的基底上規(guī)則布置以形成二維矩陣的多個(gè)像素12。像素部分13 是所謂的成像區(qū)域。每個(gè)像素12具有用作用于將入射到像素12上的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的 光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管。除了光電二極管，每個(gè)像素12還包括多個(gè)像素晶體管，每 個(gè)像素晶體管典型地實(shí)現(xiàn)為所謂的MOS晶體管。
典型地，每個(gè)像素12可配置為具有三個(gè)像素MOS晶體管，即，傳輸晶體管、重 置晶體管和放大晶體管。作為替代，每個(gè)像素12可配置為采用四個(gè)像素MOS晶體管， 即，傳輸晶體管、重置晶體管、放大晶體管和選擇晶體管。
外圍電路部分配置為具有垂直驅(qū)動(dòng)電路14、列信號(hào)處理電路15、水平驅(qū)動(dòng)電路 16、輸出電路17和控制電路18。
控制電路18是用于基于垂直同步時(shí)鐘信號(hào)、水平同步時(shí)鐘信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)生 成時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)的電路?？刂齐娐?8將時(shí)鐘和控制信號(hào)提供到如垂直驅(qū)動(dòng)電路 14、列信號(hào)處理電路15和水平驅(qū)動(dòng)電路16的其他電路。
垂直驅(qū)動(dòng)電路14典型地是移位寄存器。垂直驅(qū)動(dòng)電路14是用于在垂直方向順 序掃描像素部分13以便以行為單位選擇像素12的電路。垂直驅(qū)動(dòng)電路14將像素信號(hào)通 過垂直信號(hào)線19提供到列信號(hào)處理電路15。像素信號(hào)基于由選擇的像素12中采用的光 電轉(zhuǎn)換元件根據(jù)入射到光電轉(zhuǎn)換元件的光量而生成的信號(hào)電荷。
列信號(hào)處理電路15典型地對(duì)于像素12的矩陣的每列提供。列信號(hào)處理電路15 是用于對(duì)于每個(gè)矩陣列執(zhí)行信號(hào)處理的電路，所述信號(hào)處理包括根據(jù)由黑參考像素輸出 的信號(hào)從由像素12輸出的信號(hào)消除噪聲的處理。黑參考像素是在圍繞有效像素區(qū)域的位 置創(chuàng)建的像素。也就是說，列信號(hào)處理電路15執(zhí)行包括CDS (相關(guān)雙采樣)處理和信號(hào) 放大的信號(hào)處理。CDS處理是消除像素12特有的固定模式噪聲的處理。水平選擇開關(guān) 連接在列信號(hào)處理電路15的輸出級(jí)和水平信號(hào)線11之間。注意到，水平選擇開關(guān)自身 沒有在圖1的框圖中示出。
水平驅(qū)動(dòng)電路16典型地也是移位寄存器。水平驅(qū)動(dòng)電路16是用于順序輸出用 于順序選擇列信號(hào)處理電路15之一的水平掃描脈沖的電路。水平驅(qū)動(dòng)電路16將每個(gè)由 選擇的列信號(hào)處理電路15生成的像素信號(hào)順序輸出到水平信號(hào)線11。
輸出電路17是用于對(duì)每個(gè)由選擇的列信號(hào)處理電路15通過水平信號(hào)線11提供 到輸出電路17的像素信號(hào)順序執(zhí)行信號(hào)處理的電路。
如果上述固態(tài)成像器件10用作背面輻射型的固態(tài)成像器件，則在光入射表面?zhèn)?(即，所謂的光接收表面?zhèn)?的背面上不提供多個(gè)布線層。替代地，在與光接收表面?zhèn)认?對(duì)的前表面?zhèn)葎?chuàng)建布線層。
濾光片陣列和像素陣列的典型配置
接下來，下面的描述說明每個(gè)對(duì)由本實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件中采用的像素6部分中的一個(gè)像素提供的濾光片的布局20。
圖2是示出實(shí)現(xiàn)每個(gè)對(duì)由本實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件中采用的像素部分中的 像素之一提供的濾光片的布局20的實(shí)施例的圖。
如圖2的圖所示，每個(gè)對(duì)由本實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件中采用的像素部分中 的像素之一提供的濾光片的陣列20具有在兩行和兩列上布局的四個(gè)像素。每個(gè)對(duì)像素之 一提供的該濾光片陣列遍及像素部分13重復(fù)。四個(gè)像素是Sl像素21、幻像素22、R 像素23和B像素M。
R像素23具有用于透射紅色光的R濾光片，而B像素M具有用于透射藍(lán)色光的 濾光片。
Sl像素21提供有具有獨(dú)立于入射到Sl濾光片上的光的波長(zhǎng)的恒定透射率的Sl 濾光片。另一方面，S2像素22提供有具有獨(dú)立于入射到幻濾光片上的光的波長(zhǎng)并且低 于Sl濾光片的透射率的恒定透射率的S2濾光片。
圖2的圖中示出的陣列20通過用Sl像素21和幻像素22代替拜爾陣列中的 GRB (綠、紅和藍(lán))像素的G(綠)像素而獲得。
下面的描述說明用作對(duì)Sl像素21提供的濾光片的Sl濾光片的特性、和用作對(duì) S2像素22提供的濾光片的幻濾光片的特性。圖3的圖的水平軸表示入射到像素上的光 的波長(zhǎng)。入射到像素上的光的波長(zhǎng)以納米表示。另一方面，圖3的圖的垂直軸表示分別 對(duì)Sl像素21和幻像素22提供的Sl和S2濾光片的透射率。此外，圖3的圖還是示出 入射到分別對(duì)Sl像素21和幻像素22提供的Sl和S2濾光片上的光的波長(zhǎng)、和對(duì)于濾 光片的不同透射率的像素靈敏度之間的關(guān)系的圖。也就是說，對(duì)每個(gè)像素靈敏度提供Sl 和S2濾光片的透射率以及入射光的波長(zhǎng)之間的關(guān)系，所述像素靈敏度定義為由于入射到 像素上的光量而由像素生成的信號(hào)的幅度與光量的比率。
為了使得下面的說明簡(jiǎn)單，沒有考慮固態(tài)成像器件自身的光譜靈敏度特性。由 于Sl濾光片和S2濾光片的每個(gè)對(duì)于所有波長(zhǎng)透射入射光，因此Sl像素21和幻像素22 的靈敏度分別與Sl濾光片和S2濾光片的透射率相同。因此，如果Sl濾光片和S2濾光 片的透射率是100%，則分別提供有100%的Sl濾光片和S2濾光片的Sl像素21和幻像 素22的靈敏度也是100%。此外，Sl像素21和幻像素22的靈敏度是對(duì)于分別入射到 Sl像素21和幻像素22上的光的所有波長(zhǎng)、分別由Sl濾光片和S2濾光片的透射率確定 的固定值。
同理，如果Sl濾光片和S2濾光片的透射率是75%，則分別提供有75%的Sl濾 光片和幻濾光片的Sl像素21和幻像素22的靈敏度也是75%。以同樣方式，如果Sl 濾光片和S2濾光片的透射率是50%，則分別提供有50%的Sl濾光片和S2濾光片的Sl 像素21和幻像素22的靈敏度也是50%。類似地，如果Sl濾光片和S2濾光片的透射 率是25%，則分別提供有25%的Sl濾光片和S2濾光片的Sl像素21和幻像素22的靈 敏度也是25%。
如從前面的說明明顯的，通過調(diào)節(jié)Sl濾光片和S2濾光片的透射率，分別提供有 Sl濾光片和幻濾光片的Sl像素21和幻像素22的靈敏度的每個(gè)可設(shè)置在期望值。此 外，即使考慮固態(tài)成像器件自身的光譜靈敏度特性，Sl像素21和幻像素22的靈敏度、 以及Sl濾光片和S2濾光片的透射率也可以與上述相同方式創(chuàng)建，除了 Sl像素21和幻像素22的靈敏度以及Sl濾光片和S2濾光片的透射率依賴于分別入射到Sl像素21和幻 像素22上的光的波長(zhǎng)以外。
Sl濾光片和S2濾光片的每個(gè)透射可見光區(qū)域內(nèi)的所有波長(zhǎng)的光。Sl濾光片和 S2濾光片通過采用典型地蒸鍍技術(shù)而分別在Sl像素21和幻像素22上創(chuàng)建，所述蒸鍍 技術(shù)應(yīng)用到具有生成期望光譜的金屬膜厚度的金屬。金屬的典型示例是鋁、汞和銠。作 為替代，通過在生成期望光譜的焦點(diǎn)處在樹脂中分散碳黑制造材料，然后將該材料應(yīng)用 到Sl像素21和幻像素22。通過采用公知技術(shù)創(chuàng)建R和B濾光片。更具體地，R和B 濾光片的每個(gè)通過對(duì)與濾光片相關(guān)的像素應(yīng)用材料而創(chuàng)建。
如果包含碳黑的樹脂用于創(chuàng)建濾光片，則樹脂提供有感光特性。以此方式，Sl 濾光片和幻濾光片的每個(gè)可通過采用光刻技術(shù)而創(chuàng)建。結(jié)果，具有上述配置的像素部分 可通過采用現(xiàn)有技術(shù)容易地配置。
入射到像素上的光量和像素的輸出信號(hào)之間的關(guān)系
圖4是示出入射到R、B、Sl和幻像素的光量和由每個(gè)像素輸出的信號(hào)的幅度 之間的關(guān)系的圖。在圖4的圖中，垂直軸表示由R、B、Sl和S2像素的每個(gè)輸出的信 號(hào)的幅度，而水平軸表示每個(gè)像素上入射的光量。因此，圖4的圖中示出的每條線表示 入射到R、B、Sl和幻像素的特定一個(gè)的光量和由特定像素輸出的信號(hào)的幅度之間的關(guān)系。
如上所述，固態(tài)成像器件采用四個(gè)不同濾光片，即，對(duì)于R像素的R濾光片、 對(duì)于B像素的B濾光片、對(duì)于Sl像素的Sl濾光片和對(duì)于S2像素的幻濾光片。
在這樣的固態(tài)成像器件中，調(diào)節(jié)Sl濾光片的透射率、R濾光片的透射率和B濾 光片的透射率，使得Sl像素的靈敏度高于R像素的靈敏度。此外，調(diào)節(jié)S2濾光片的透 射率，使得S2像素的靈敏度低于Sl像素的靈敏度。
圖4的圖中示出的虛線G表示入射到普通拜爾陣列中的G(綠)像素上的光量和 由于入射到G像素的光而由G像素輸出的信號(hào)的幅度之間的關(guān)系。
如圖4的圖中所示，期望將Sl像素的靈敏度設(shè)在高于G像素的靈敏度的值，但 將S2像素的靈敏度設(shè)在低于G像素的靈敏度的值。
更具體地，如果具有不吸收可見光區(qū)域的光的濾光片的像素或沒有濾光片的像 素的靈敏度假設(shè)具有值100，則具有綠色濾光片的像素的靈敏度通常具有范圍40到60內(nèi) 的值。
也就是說，如果具有不吸收可見光區(qū)域中的光的濾光片的像素或沒有濾光片的 像素的靈敏度假設(shè)具有值100，則Sl濾光片的透射率設(shè)置在這樣的值，使得Sl像素的靈 敏度通常具有范圍40到100內(nèi)的值。
類似地，如果具有不吸收可見光區(qū)域中的光的濾光片的像素或沒有濾光片的像 素的靈敏度假設(shè)具有值100，則S2濾光片的透射率設(shè)置在這樣的值，使得S2像素的靈敏 度通常具有等于或低于60的值。
通過將Sl濾光片的透射率調(diào)節(jié)到使得Sl像素的靈敏度高于G像素的靈敏度的 值，如圖4的圖所示，可以實(shí)現(xiàn)具有高于采用G像素的固態(tài)成像器件的靈敏度的靈敏度的 固態(tài)成像器件。因此，在比在其小于Sl像素置于飽和點(diǎn)的入射光量Ll小的入射光量的 范圍內(nèi)，在特定入射光量由Sl像素輸出的信號(hào)的幅度大于在特定入射光量由普通G像素輸出的信號(hào)的幅度。然而，如圖4的圖所示，Sl像素的動(dòng)態(tài)范圍Dl窄于普通G像素的 動(dòng)態(tài)范圍D。然而，通過使用具有不吸收如圖3的圖所示的入射光的波長(zhǎng)的光譜的濾光 片作為Sl濾光片，可完全利用固態(tài)成像器件的靈敏度，使得可改進(jìn)固態(tài)成像器件的靈敏度。
另一方面，對(duì)于S2像素，S2像素在入射光量L2置于飽和點(diǎn)，該入射光量L2是 不導(dǎo)致S2像素進(jìn)入飽和狀態(tài)的入射光量的范圍的上限。S2像素的靈敏度低于G像素的 靈敏度，然而，對(duì)應(yīng)于飽和點(diǎn)的入射光量L2大于在其普通G像素置于飽和點(diǎn)的入射光量 L。也就是說，S2像素的動(dòng)態(tài)范圍D2可增加到大于普通G像素的動(dòng)態(tài)范圍D的值。
如果幻像素的靈敏度設(shè)在低于R和B像素的靈敏度的較高靈敏度的值，則S2 像素的動(dòng)態(tài)范圍D2可增加到甚至更高的值。然而，與圖4的圖不同，圖5示出對(duì)于幻 像素的靈敏度設(shè)在低于R像素的靈敏度但高于B像素的靈敏度的情況的關(guān)系。在此情況 下，對(duì)應(yīng)于R像素中的飽和點(diǎn)的入射光量L2可用作R、8和幻像素的動(dòng)態(tài)范圍D2。因 此，圖5的圖中示出的配置的動(dòng)態(tài)范圍D2寬于圖4的圖中示出的配置的動(dòng)態(tài)范圍D2。
如果幻像素的靈敏度設(shè)在低于如上所述的R和B像素的靈敏度的較高靈敏度的 值，則對(duì)應(yīng)于飽和點(diǎn)的入射光量L2和具有用作其上限的入射光量L2的動(dòng)態(tài)范圍D2由R 和B像素的較高靈敏度確定。
注意到，R和B像素的靈敏度之間的幅度關(guān)系由安裝在圖像傳感器上的濾光片 的光譜靈敏度特性和安裝在圖像傳感器上的濾光片外的濾光片的光譜靈敏度特性任意確 定。也就是說，R和B像素的靈敏度之間的幅度關(guān)系絕不限于圖4和5的圖中示出的關(guān) 系作為R和B像素的靈敏度之間的關(guān)系。
此外，幻像素自身的靈敏度可設(shè)在任何值，只要該值低于Sl像素的靈敏度。 如果S2像素的靈敏度設(shè)在高于R和B像素的靈敏度的值，如同圖4的圖中示出的配置的 情況，則對(duì)應(yīng)于飽和點(diǎn)的入射光量L2和具有用作其上限的入射光量L2的動(dòng)態(tài)范圍D2由 S2像素的靈敏度確定。另一方面，如果S2像素的靈敏度設(shè)在低于R和B像素的靈敏度 的較高靈敏度的值，則對(duì)應(yīng)于飽和點(diǎn)的入射光量L2和具有用作其上限的入射光量L2的動(dòng) 態(tài)范圍D2由R和B像素的較高靈敏度確定。也就是說，對(duì)于S2像素的靈敏度和R和B 像素的靈敏度的較低靈敏度之間絕不施加任何限制。
因此，在采用具有包括每個(gè)如上所述配置的R、B、Sl和S2像素的像素陣列的 像素部分的固態(tài)成像器件中，對(duì)于小于對(duì)應(yīng)于Sl像素中的飽和點(diǎn)的入射光量Ll的入射光 量，可通過合成由Si、R和B像素生成的信號(hào)而獲得具有高靈敏度的圖像。對(duì)于大于入 射光量Ll的入射光量，可以通過合成由S2、R和B像素生成的信號(hào)，獲得具有寬動(dòng)態(tài)范 圍的圖像。
用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理以從像素輸出信號(hào)生成圖像的第一典型配置
接下來，下面的描述說明實(shí)現(xiàn)用于執(zhí)行上述信號(hào)處理、以便從由像素輸出的 R、B、Sl和S2信號(hào)生成圖像輝度信號(hào)Yl和Y2以及圖像色差信號(hào)Cl和C2的信號(hào)處理 電路30的第一實(shí)施例。圖6是示出實(shí)現(xiàn)由本發(fā)明提供的固態(tài)成像器件中采用的信號(hào)處理 電路30的第一實(shí)施例的框圖。如圖所示，信號(hào)處理電路30采用像素插值處理部分31、 G處理部分32、第一 MTX處理部分33、第二 MTX處理部分；34、Sl像素飽和確定部分 35和像素合成部分36。
首先，像素插值處理部分31接收分別由R、B、Sl和S2像素生成的R、B、Sl 和S2信號(hào)。像素插值處理部分31然后對(duì)分別由R、B、Sl和S2像素生成的R、B、Sl 和S2信號(hào)執(zhí)行公知插值處理以便生成分別與R、B、Sl和S2像素相關(guān)的高靈敏度中性信 號(hào)Si、低靈敏度中性信號(hào)S2、紅色信號(hào)R和藍(lán)色信號(hào)B。
在R、B、Sl和S2像素的陣列中，Sl和S2像素的每個(gè)濾光片具有中性光譜， 其由可見光區(qū)域中不偏置的透射率生成。因此，通過乘以系數(shù)，等價(jià)于由相同光譜的像 素輸出的信號(hào)的處理的處理是可能的。
也就是說，如通過圖3的圖所示的曲線圖指示的，Sl和S2濾光片的每個(gè)的透射 率具有表示獨(dú)立于光的波長(zhǎng)的可見光吸收的固定值。設(shè)符號(hào)al表示Sl像素的靈敏度與 具有完全不吸收可見光的濾光片的像素的靈敏度的比率，而符號(hào)a2表示幻像素的靈敏度 與具有完全不吸收可見光的濾光片的像素的靈敏度的比率。在此情況下，根據(jù)下面給出 的等式(1)，可從高靈敏度中性信號(hào)Sl生成可以以與低靈敏度中性信號(hào)S2同樣方式處理 的信號(hào)。同理，根據(jù)下面給出的等式0)，可從低靈敏度中性信號(hào)幻生成可以以與高靈 敏度中性信號(hào)Sl相同方式處理的信號(hào)。
Sl=(SZA^)Xal-(I)
S2 = (Sl/al)O)
因此，如圖2的圖所示，提供了這樣的配置，其中Sl和S2像素交替布置在拜爾 陣列中的G像素的位置處。依靠該配置，對(duì)于不大于入射光量Ll的入射光量的范圍、 同時(shí)具有彼此不同的光譜特性的四類像素，可以獲得與其中使用基于拜爾陣列的固態(tài)成 像器件的情況的分辨率相等的分辨率。
此外，作為具有大于入射光量Ll的入射光量的光的、擊中Sl像素的光將Sl像 素置為飽和狀態(tài)。因此需要在Sl像素的位置生成低靈敏度中性信號(hào)S2。在Sl像素的 位置處的低靈敏度中性信號(hào)S2通過執(zhí)行根據(jù)上面給出的等式( 使用由Sl像素生成的信 號(hào)的插值處理而生成。
Sl像素飽和確定部分35產(chǎn)生關(guān)于入射到Sl像素的光量是否大于入射光量Ll的 確定的結(jié)果。
具體地，由Sl像素輸出的信號(hào)提供到像素插值處理部分31以及Sl像素飽和確 定部分35。然后，Sl像素飽和確定部分35檢查通過Sl像素輸出的信號(hào)，以便產(chǎn)生關(guān)于 入射到Sl像素的光量是否大于對(duì)應(yīng)于飽和點(diǎn)的入射光量Ll的確定的結(jié)果，S卩，以便產(chǎn)生 關(guān)于入射到Sl像素的光是否將Sl像素置于飽和點(diǎn)的確定結(jié)果。
如果由Sl像素飽和確定部分35產(chǎn)生的確定結(jié)果指示入射到Sl像素的光量不大 于對(duì)應(yīng)于飽和點(diǎn)的入射光量Li，則Sl像素飽和確定部分35通過使用由Sl像素生成的 信號(hào)，請(qǐng)求像素插值處理部分31在幻像素的位置處生成高靈敏度中性信號(hào)Si。另一方 面，如果由Sl像素飽和確定部分35產(chǎn)生的確定結(jié)果指示入射到Sl像素的光量大于對(duì)應(yīng) 于飽和點(diǎn)的入射光量Li，則Sl像素飽和確定部分35通過使用由幻像素生成的信號(hào)，請(qǐng) 求像素插值處理部分31在Sl像素的位置處生成低靈敏度中性信號(hào)S2。
然后，G處理部分32從自像素插值處理部分31接收的高靈敏度中性信號(hào)Si、 紅色信號(hào)R和藍(lán)色信號(hào)B，生成綠色信號(hào)G1、紅色信號(hào)Rl和藍(lán)色信號(hào)Bi。此外，G處 理部分32還從同樣自像素插值處理部分31接收的低靈敏度中性信號(hào)S2、紅色信號(hào)R和藍(lán)色信號(hào)B，生成綠色信號(hào)G2、紅色信號(hào)R2和藍(lán)色信號(hào)B2。
如上所述，Sl像素的靈敏度與具有完全不吸收可見光的濾光片的像素的靈敏度 的比率是al，而幻像素的靈敏度與具有完全不吸收可見光的濾光片的像素的靈敏度的比 率是a2。
在此情況下，G處理部分32根據(jù)下面給出的等式(3)，通過使用比率al從高靈 敏度中性信號(hào)Si、紅色信號(hào)R和藍(lán)色信號(hào)B，生成作為用于生成高靈敏度圖像的信號(hào)的 綠色信號(hào)Gl、紅色信號(hào)Rl和藍(lán)色信號(hào)Bi。以同樣方式，G處理部分32根據(jù)下面給出 的等式G)，通過使用比率a2從低靈敏度中性信號(hào)S2、紅色信號(hào)R和藍(lán)色信號(hào)B生成作 為用于生成低靈敏度圖像的信號(hào)的綠色信號(hào)G2、紅色信號(hào)R2和藍(lán)色信號(hào)B2。
Gl = Sl-al (R+B)、Rl = R、Bl = B ... (3)
G2 = S2-a2 (R+B)、R2 = R、B2 = B ... (4)
此外，G處理部分32還能夠根據(jù)下面給出的等式(5)，通過使用比率al從高靈 敏度中性信號(hào)Si、紅色信號(hào)R和藍(lán)色信號(hào)B，生成作為用于生成高靈敏度圖像的信號(hào)的 綠色信號(hào)Gl、紅色信號(hào)Rl和藍(lán)色信號(hào)Bi。以同樣方式，G處理部分32還能夠根據(jù)下 面給出的等式(6)，通過使用比率a2從低靈敏度中性信號(hào)幻、紅色信號(hào)R和藍(lán)色信號(hào)B， 生成作為用于生成低靈敏度圖像的信號(hào)的的綠色信號(hào)G2、紅色信號(hào)R2和藍(lán)色信號(hào)B2。
Gl = (Sl/al)_(R+B)、Rl = R、Bl = B ... (5)
G2 = (S2/a2) - (R+B)、R2 = R、B2 = B ... (6)
也就是說，G處理部分32根據(jù)等式(3)或(5)，生成作為用于生成高靈敏度圖 像的信號(hào)的綠色信號(hào)G1、紅色信號(hào)Rl和藍(lán)色信號(hào)Bi。以同樣方式，G處理部分32根 據(jù)等式(4)或(6)，生成作為用于生成低靈敏度圖像的信號(hào)的綠色信號(hào)G2、紅色信號(hào)R2 和藍(lán)色信號(hào)B2。
然后，第一 MTX處理部分33對(duì)從G處理部分32接收的綠色信號(hào)G1、紅色信 號(hào)Rl和藍(lán)色信號(hào)B 1執(zhí)行矩陣處理，如白平衡處理、線性矩陣處理和色差矩陣處理，以 便生成高靈敏度圖像輝度信號(hào)Yl和高靈敏度圖像色差信號(hào)Cl。高靈敏度圖像輝度信號(hào) Yl和高靈敏度圖像色差信號(hào)Cl是表示高靈敏度圖像的信號(hào)，該高靈敏度圖像對(duì)應(yīng)于小 于使得Sl像素進(jìn)入如圖4的圖所示的飽和狀態(tài)的光的入射光量Ll的入射光量的范圍的高 輝度側(cè)。
同理，第二 MTX處理部分34對(duì)從G處理部分32接收的綠色信號(hào)G2、紅色信 號(hào)R2和藍(lán)色信號(hào)B2執(zhí)行矩陣處理，如白平衡處理、線性矩陣處理和色差矩陣處理，以 便生成低靈敏度圖像輝度信號(hào)Y2和低靈敏度圖像色差信號(hào)C2。低靈敏度圖像輝度信號(hào) Y2和低靈敏度圖像色差信號(hào)C2是表示低靈敏度圖像的信號(hào)，該低靈敏度圖像對(duì)應(yīng)于大 于使得Sl像素進(jìn)入如圖4的圖所示的飽和狀態(tài)的光的入射光量Ll的入射光量的范圍。
隨后，像素合成部分36將已經(jīng)由第一 MTX處理部分33生成以用作表示高靈敏 度圖像的信號(hào)的高靈敏度圖像輝度信號(hào)Yl和高靈敏度圖像色差信號(hào)Cl、以及已經(jīng)由第 二 MTX處理部分34生成以用作表示低靈敏度圖像的信號(hào)的低靈敏度圖像輝度信號(hào)Y2和 低靈敏度圖像色差信號(hào)C2合成，以便生成最終圖像。此時(shí)，如果Sl像素飽和確定部分 35沒有檢測(cè)到Sl像素的飽和狀態(tài)，則像素合成部分36生成僅由高靈敏度圖像組成的最 終圖像。
另一方面，如果Sl像素飽和確定部分35已經(jīng)檢測(cè)到Sl像素的飽和狀態(tài)，則對(duì) 于其入射光量不大于入射光量Ll的像素，像素合成部分36使用表示兩個(gè)圖像(即，低靈 敏度圖像和高靈敏度圖像)的高靈敏度圖像的高靈敏度圖像輝度信號(hào)Yl和高靈敏度圖像 色差信號(hào)Cl。然而，對(duì)于其入射光量大于入射光量Ll的像素，像素合成部分36使用表 示低靈敏度圖像的低靈敏度圖像輝度信號(hào)Y2和低靈敏度圖像色差信號(hào)C2。如上所述， 通過對(duì)于其入射光量不大于入射光量Ll的像素使用高靈敏度圖像輝度信號(hào)Yl和高靈敏 度圖像色差信號(hào)Cl，像素合成部分36生成最終圖像作為僅高靈敏度圖像的合成圖像。同 理，通過對(duì)于其入射光量大于入射光量Ll的像素使用低靈敏度圖像輝度信號(hào)Y2和低靈 敏度圖像色差信號(hào)C2，像素合成部分36生成最終圖像作為僅低靈敏度圖像的合成圖像。
如果像素合成部分36將高靈敏度圖像輝度信號(hào)和高靈敏度圖像色差信號(hào)從對(duì)于 其入射光量不大于入射光量Ll的像素的高靈敏度圖像輝度信號(hào)Yl和高靈敏度圖像色差 信號(hào)Cl、切換到對(duì)于其入射光量大于入射光量Ll的像素的低靈敏度圖像灰度信號(hào)Y2和 低靈敏度圖像色差信號(hào)C2或反之亦然，則合成圖像不期望地變得不自然。為了解決該問 題，選擇各種公知方法之一以用作用于生成自然圖像的方法。例如，表示合成的圖像的 信號(hào)的合成比率改變到根據(jù)入射光量的值。
用于實(shí)現(xiàn)從像素輸出信號(hào)生成圖像的信號(hào)處理的第二典型配置
接下來，下面的描述說明實(shí)現(xiàn)用于執(zhí)行上述信號(hào)處理方法以便從由像素輸出的 信號(hào)生成圖像輝度信號(hào)Y和圖像色差信號(hào)C的信號(hào)處理電路40的第二實(shí)施例。圖7是 示出實(shí)現(xiàn)在由本實(shí)施例提供的固態(tài)成像器件中采用的信號(hào)處理電路40的第二實(shí)施例的框 圖。如圖所示，信號(hào)處理電路40采用像素插值處理部分41、Sl像素飽和確定部分42、 S處理部分43、G處理部分44和MTX處理部分45。
首先，以與實(shí)現(xiàn)如上所述信號(hào)處理電路30的第一實(shí)施例相同的方式，像素插值 處理部分41接收分別由R、B、Sl和S2像素生成的R、B、Sl和S2信號(hào)。像素插值 處理部分41然后對(duì)分別由R、B、Sl和S2像素生成的R、B、Sl和兕信號(hào)執(zhí)行公知插 值處理以便生成分別與R、B、Sl和S2像素相關(guān)的高靈敏度中性信號(hào)Si、低靈敏度中性 信號(hào)S2、紅色信號(hào)R和藍(lán)色信號(hào)B。根據(jù)第二實(shí)施例的信號(hào)處理裝置中采用的像素插值 處理部分41可以以與根據(jù)第一實(shí)施例的信號(hào)處理裝置30相同的方式，對(duì)分別由R、B、 Sl和S2像素生成的R、B、Sl和兕信號(hào)執(zhí)行公知插值處理以便生成分別與R、B、Sl 和S2像素相關(guān)的高靈敏度中性信號(hào)Si、低靈敏度中性信號(hào)S2、紅色信號(hào)R和藍(lán)色信號(hào) B。
此外，同樣以與根據(jù)第一實(shí)施例的信號(hào)處理裝置30相同的方式，Sl像素飽和確 定部分42產(chǎn)生關(guān)于入射光量是否大于入射光量Ll的確定的結(jié)果。如果由Sl像素飽和確 定部分42產(chǎn)生的確定結(jié)果指示入射到Sl像素的光量大于對(duì)應(yīng)于飽和點(diǎn)的入射光量Li， 則Sl像素飽和確定部分42通過使用由幻像素生成的信號(hào)，請(qǐng)求像素插值處理部分41執(zhí) 行在Sl像素的位置處生成低靈敏度中性信號(hào)S2的插值處理。
然后，S處理部分43合成由像素插值處理部分41生成的高靈敏度中性信號(hào)Si、 以及同樣由像素插值處理部分41提供的低靈敏度中性信號(hào)S2以便生成合成中性信號(hào)S。
此時(shí)，對(duì)于每個(gè)像素，Sl像素飽和確定部分42產(chǎn)生關(guān)于高靈敏度中性信號(hào)Sl 或低靈敏度中性信號(hào)S2是否要用于合成處理的確定結(jié)果。
具體地，對(duì)于其入射光量小于入射光量Ll的Sl像素，即，對(duì)于未置于飽和狀態(tài) 的Sl像素，在合成處理中使用高靈敏度中性信號(hào)Si。另一方面，對(duì)于其入射光量大于 入射光量Ll的S像素，即，對(duì)于置于飽和狀態(tài)的Sl像素，在合成處理中使用低靈敏度中 性信號(hào)幻。對(duì)于其入射光量在緊密靠近入射光量Ll的范圍內(nèi)的Sl像素，適當(dāng)確定對(duì)入 射光量提供以用作高靈敏度中性信號(hào)Sl對(duì)低靈敏度中性信號(hào)S2的合成比率的比率，以便 生成更自然的合成圖像。
然后，G處理部分44從由S處理部分43生成的中性信號(hào)S、以及由像素插值處 理部分41生成的紅色信號(hào)R和藍(lán)色信號(hào)B，生成綠色信號(hào)G3、紅色信號(hào)R3和藍(lán)色信號(hào) B3。
具體地，G處理部分44根據(jù)下面給出的等式(7)或(8)，生成綠色信號(hào)G3、紅 色信號(hào)R3和藍(lán)色信號(hào)B3。在這些等式中，符號(hào)al表示Sl像素的靈敏度與具有完全不 吸收可見光的濾光片的像素的靈敏度的比率。
G3 = s-al (R+B)、R3 = R、B3 = B ... (7)
G3 = S3/al-(R+B)、R3 = R、B3 = B ... (8)
然后，MTX處理部分45對(duì)從G處理部分44接收的綠色信號(hào)G3、紅色信號(hào)R3 和藍(lán)色信號(hào)B3執(zhí)行矩陣處理，如白平衡處理、線性矩陣處理和色差矩陣處理，以便生成 圖像輝度信號(hào)Y和圖像色差信號(hào)C。
如果入射光量小，則由Sl像素輸出的信號(hào)被處理以生成高靈敏度圖像。此外， 通過使用具有低靈敏度的幻像素，可拓寬動(dòng)態(tài)范圍到在其將S2像素置于飽和點(diǎn)的入射光 量L2。以此方式，即使入射光量將Sl像素置于飽和點(diǎn)，具有S2濾光片的幻像素也不 進(jìn)入飽和狀態(tài)。通過采用上述方法合成由Sl像素和S2像素輸出的信號(hào)，可以找到表示 一個(gè)合成圖像的圖像輝度信號(hào)Y和圖像色差信號(hào)C。
由于Sl和S2像素上分別提供的Sl和S2濾光片透射所有波長(zhǎng)的光，因此通過乘 以系數(shù)al和a2，等效于來自相同光譜的像素的信號(hào)的處理的處理是可能的。
出于上述原因，典型地，通過將Sl和S2像素交替布置在如圖2的圖所示的拜爾 陣列中的G像素的位置處，可以獲得等于使用基于拜爾陣列的固態(tài)成像器件的情況的分 辨率，同時(shí)具有其光譜特性彼此不同的四類像素。
此外，通過提供Sl和S2像素，可以獲得高靈敏度圖像和低靈敏度圖像而不將 分辨率降低到低于采用現(xiàn)有拜爾陣列的固態(tài)成像器件的級(jí)別的級(jí)別。此外，可以實(shí)現(xiàn)能 夠提供高靈敏度和寬動(dòng)態(tài)范圍的固態(tài)成像器件并實(shí)現(xiàn)采用這樣的固態(tài)成像器件的相機(jī)系 統(tǒng)。
3 電子裝置的典型配置
根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像器件可在如相機(jī)和具有嵌入式相機(jī)的便攜裝置的電子裝 置中采用。也就是說，可以實(shí)現(xiàn)如采用固態(tài)成像器件的相機(jī)的電子裝置、具有采用固態(tài) 成像器件的嵌入式相機(jī)的便攜裝置、和其他采用固態(tài)成像器件的電子裝置。
圖8是示出由本發(fā)明提供的電子裝置的粗略配置的框圖。更具體地，圖8是示 出能夠依靠數(shù)字照相機(jī)中采用的固態(tài)成像器件52拍攝靜態(tài)圖像的數(shù)字照相機(jī)50的粗略配 置的框圖。
如框圖所示，數(shù)字照相機(jī)50采用光學(xué)透鏡51、固態(tài)成像器件52、信號(hào)處理電路53和驅(qū)動(dòng)電路M。光學(xué)透鏡51用作相機(jī)50中的光學(xué)系統(tǒng)。
固態(tài)成像器件52是到目前描述的本發(fā)明提供的固態(tài)成像器件。光學(xué)透鏡51是 用于基于來自拍攝對(duì)象的圖像光作為入射光、在固態(tài)成像器件52中的圖像創(chuàng)建表面上創(chuàng) 建圖像的光學(xué)系統(tǒng)。因此，在特定時(shí)段期間，在固態(tài)成像器件52中采用的光電轉(zhuǎn)換元件 中累積信號(hào)電荷。驅(qū)動(dòng)電路M是用于將也稱為驅(qū)動(dòng)信號(hào)或定時(shí)信號(hào)的傳輸操作信號(hào)提供 到固態(tài)成像器件52的部分。由驅(qū)動(dòng)電路M生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)將由固態(tài)成像器件52中采用 的光電轉(zhuǎn)換元件輸出的信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)處理電路53。信號(hào)處理電路53是用于對(duì)由固態(tài) 成像器件52中采用的光電轉(zhuǎn)換元件輸出的信號(hào)執(zhí)行各種信號(hào)處理的部分。信號(hào)處理電路 53典型地是如圖6的框圖中所示的信號(hào)處理電路30或圖7的框圖中所示的信號(hào)處理電路 40。作為信號(hào)處理的結(jié)果由信號(hào)處理電路53生成的信號(hào)存儲(chǔ)在如存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)介質(zhì)中并 典型地輸出到監(jiān)視器。實(shí)現(xiàn)數(shù)字照相機(jī)50的實(shí)施例包括相機(jī)模塊，其中模塊化了光學(xué)透 鏡51、固態(tài)成像器件52、信號(hào)處理電路53和驅(qū)動(dòng)電路M的每個(gè)。
本發(fā)明可應(yīng)用到具有嵌入式相機(jī)的便攜裝置，如圖8的框圖所示的數(shù)字照相機(jī) 50或上述相機(jī)模塊。便攜裝置的代表示例是便攜電話。
此外，圖8的框圖中所示的配置可實(shí)現(xiàn)為所謂的成像功能模塊。在圖8的框圖 所示的數(shù)字照相機(jī)50的情況下，所謂的成像功能模塊是其中光學(xué)透鏡51、固態(tài)成像器件 52、信號(hào)處理電路53和驅(qū)動(dòng)電路M的每個(gè)模塊化以實(shí)現(xiàn)成像功能的模塊。也就是說， 本實(shí)施例可應(yīng)用到采用這樣的成像功能模塊的電子裝置。
在到目前描述的實(shí)施例中，CMOS圖像傳感器實(shí)現(xiàn)為用作典型固態(tài)成像器件。 然而，注意到，本實(shí)施例還可應(yīng)用到CMOS圖像傳感器以外的固態(tài)成像器件。例如，本 實(shí)施例還可應(yīng)用到通過修改通用固態(tài)成像器件中采用的彩色濾光片陣列而實(shí)現(xiàn)的固態(tài)成 像器件。在此情況下，通用固態(tài)成像器件可以是任何其他圖像傳感器，如CCD(電荷耦 合器件)圖像傳感器或CMD(電荷調(diào)制器件)圖像傳感器。也就是說，不考慮成像方法。
此外，應(yīng)用本實(shí)施例的系統(tǒng)的范圍絕不限于如照相機(jī)或攝像機(jī)的相機(jī)系統(tǒng)。
同樣值得一提，本發(fā)明的范圍絕不限于到目前描述的實(shí)施例的配置。也就是 說，實(shí)施例的配置可改變?yōu)椴粡谋景l(fā)明的實(shí)質(zhì)偏離的范圍內(nèi)的多種修改版本。
本申請(qǐng)包含涉及于2009年9月16日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP 2009-214819中公開的主題，在此通過引用并入其全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)成像器件，包括提供有用于透射紅色光的R濾光片的R像素； 提供有用于透射藍(lán)色光的B濾光片的B像素；Sl像素，其提供有具有獨(dú)立于可見光區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)的可見光透射率的Sl濾光片，并 且具有高于所述R像素的靈敏度的靈敏度；以及S2像素，其提供有具有獨(dú)立于所述可見光區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)、并比所述Sl濾光片的可見 光透射率低的可見光透射率的S2濾光片，并且具有低于所述Sl像素的靈敏度的靈敏度。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中假設(shè)沒有濾光片的像素的靈敏度為100， 則所述Sl像素的靈敏度具有范圍40到100內(nèi)的值。
3.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中假設(shè)沒有濾光片的像素的靈敏度為100， 則所述幻像素的靈敏度不大于60。
4.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中所述S2像素的靈敏度設(shè)在低于所述R和 B像素的靈敏度的較高靈敏度的值。
5.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中通過使用從所述Sl和S2像素輸出的信號(hào)生成圖像輝度信號(hào)，S卩，在其上限導(dǎo)致所述 Sl像素的飽和的照明范圍中從所述Sl像素生成所述圖像輝度信號(hào)，而在其下限導(dǎo)致所述 Sl像素的所述飽和的照明范圍中從所述S2像素生成所述圖像輝度信號(hào)；以及通過合成從所述Sl像素生成的所述圖像輝度信號(hào)和從所述幻像素生成的所述圖像輝 度信號(hào)而生成一個(gè)圖像。
6.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中通過使用由所述R、B、Sl和S2像素輸出的信號(hào)生成圖像輝度信號(hào)；以及 通過使用由所述Sl像素輸出的所述信號(hào)與由具有不吸收可見光區(qū)域中的光的濾光片 的像素輸出的信號(hào)的比率、或由所述S2像素輸出的所述信號(hào)與由具有不吸收所述可見光 區(qū)域中的光的所述濾光片的像素輸出的信號(hào)的比率，從由所述R、B和Sl像素輸出的所 述信號(hào)或從由所述R、8和幻像素輸出的所述信號(hào)，生成綠色信號(hào)。
7.—種電子裝置，采用 固態(tài)成像器件，包括提供有用于透射紅色光的R濾光片的R像素； 提供有用于透射藍(lán)色光的B濾光片的B像素；Sl像素，其提供有具有獨(dú)立于可見光區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)的可見光透射率的Sl濾光片，并 且具有高于所述R像素的靈敏度的靈敏度；以及S2像素，其提供有具有獨(dú)立于所述可見光區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)并比所述Sl濾光片的可見光 透射率低的可見光透射率的S2濾光片，并且具有低于所述Sl像素的靈敏度的靈敏度； 光學(xué)系統(tǒng)，用于將入射光導(dǎo)引到所述固態(tài)成像器件的成像部分；以及 信號(hào)處理電路，用于處理由所述固態(tài)成像器件輸出的信號(hào)。
全文摘要
一種固態(tài)成像器件，包括提供有用于透射紅色光的R濾光片的R像素；提供有用于透射藍(lán)色光的B濾光片的B像素；S1像素，其提供有具有獨(dú)立于可見光區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)的可見光透射率的S1濾光片，并且具有高于所述R像素的靈敏度的靈敏度；以及S2像素，其提供有具有獨(dú)立于所述可見光區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)并比所述S1濾光片的可見光透射率低的可見光透射率的S2濾光片，并且具有低于所述S1像素的靈敏度的靈敏度。
文檔編號(hào)G02B5/20GK102025927SQ20101028109
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
發(fā)明者名取太知 申請(qǐng)人:索尼公司