專利名稱：攝像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及攝像裝置，特別是根據(jù)RGB的色比率相關而生成 RGB信號的信號處理，被使用于例如CCD(charge-coupled device)圖 像傳感器及CMOS型圖像傳感器等固體攝像裝置、帶圖像傳感器的 便攜式電話、數(shù)碼相機、攝像機等。
背景技術：
圖像傳感器近年來像素的細微化不斷進展，像素間距為2nm左 右的已實用化，進而，1.75nm間距像素及l(fā).化m間距像素的開發(fā)不 斷進展。在2jim間距以下的細微像素中，由于受光面的入射光量大幅 地減少，所以攝像信號的S/N惡化。進而，在彩色相機中歷來就有因 RGB的光波長不同所造成的通過透鏡時的折射率的不同和像素間距 的微小化而發(fā)生的色偽信號及色噪聲而使畫質(zhì)惡化之類的問題。關于 色偽信號的抑制和色噪聲降低提出了各種方式。例如，參照日本專利公開特開平4-235472號公報、日本專利公 開特開2002-10108號7>才艮、日本專利7>開特開2005-303731號>^凈艮、 日本專利公開特開2001-245307號公報、日本專利>^開特開平 5-168029號7>報。但是，在這些以往的方式中都沒有提出根本的對策。另夕卜，例如在單板彩色相機中，由于發(fā)生在被攝體像的邊緣部分 帶偽色的RGB彩色邊紋、及各RGB的隨機噪聲所造成的點狀的色噪聲，所以發(fā)生畫質(zhì)惡化。該色偽信號有兩個發(fā)生要因。 一個是在傳感器的界限清晰度近 處，由于像素間距與被攝體的高清晰度圖案的間距的不匹配而發(fā)生拍動(beat)，因在所取入的信號的頻率中混入低頻分量而發(fā)生。另一 個是如前述那樣，因為向光學透鏡入射的RGB光波長的不同而使 RGB光的折射率不同，在傳感器周邊區(qū)域因RGB的像偏移的倍率色 像差而發(fā)生。倍率色像差如圖24所示那樣，尤其在傳感器周邊區(qū)域變大。另 外，為了使其對應傳感器的細微像素，使透鏡的F值變小，與像素間 距對應的空間頻率變得越高，由于傳遞函數(shù)MTF(Modulated Transfer Function)的RGB光所造成的調(diào)制度的降低不同，故即便在透鏡的中 心軸上色像差也變得越大。為此，在細微像素中畫質(zhì)的惡化顯著。圖25A、圖25B分別表示對紅字符進行了攝影時的取得圖像和 與其對應的信號波形，在圖25A中表示物鏡的焦點偏離的狀態(tài)下所拍 攝的焦點模糊的圖像及其信號波形，圖25B表示物鏡的焦點對合了的 圖像及其信號波形。在圖25A的焦點模糊圖像中，與顯示字符的邊緣 部分相對應的信號波形緩慢地變化，又G信號與B信號的相位因色 像差而錯離，所以在邊緣部分將發(fā)生偽色著色。該焦點模糊圖像在固 定聚焦式的物鏡中尤其容易發(fā)生。圖26表示使用固定聚焦透鏡，在lm以上使焦點對合時的調(diào)制 度(MTF)特性。如從圖26可知那樣，當在從透鏡起lm以上的距離使 焦點對合的情況下，在處于lm以下的距離的較近的被攝體上焦點不 對合且距離越近模糊幅度越擴大，將發(fā)生調(diào)制度的低下以及起因于圖 24所示的色像差的信號模糊。模糊幅度對應于信號波形的從垂直位置 起的傾斜大小。相反，當在從透鏡起例如30cm左右較近的被攝體上 使焦點對合的情況下，從透鏡起lm以上較遠的被攝體的圖像離焦將 會發(fā)生。另外，即便是在被攝體上焦點對合的圖像，如圖24所示那 樣，在傳感器的周邊、即透鏡的周邊部分也容易發(fā)生色像差(倍率色像 差)。另外，如前述那樣，還有在透鏡的中心也因軸上色像差而發(fā)生偽色著色的情況。此外，雖然在國際7>開WO2006095110號的小冊子中Z/^開了使 景深變深的固體攝像裝置，但由于針對透鏡的色像差課題的對策沒有 施行，所以就有在圖像上發(fā)生偽色的問題，即便針對先前課題的對策 得以施行，也無法對應各種各樣的被攝體條件，而得不到充分的清晰 度及清晰度感、彩色再生圖像。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明一實施方式的攝像裝置是一種包含信號處理部件的 攝像裝置，該信號處理部件對通過在將光信號變換成電子的光電變換 元件的前面配置了分離光的波長的波長分離元件的像素以二維方式 配置的傳感器部，將上述光信號分離成至少R(紅)、G(綠)、B(藍)的 波長分量而生成的至少三個R信號、G信號、B信號進行處理，其中， 上述光信號是由用于集聚光的光學透鏡所集聚的，上述光學透鏡具備 通過采用基于光的波長的色散率較大的透鏡材質(zhì)而使基于波長的對 焦位置之差變大的光學透鏡部件；以及在上述信號處理部件中從來自 傳感器部的輸出信號抽取輪廓信號的輪廓信號生成部件。


圖1是表示本發(fā)明的攝像裝置的第1實施方式所涉及的CMOS 圖像傳感器之概略構(gòu)成的框圖。圖2A是表示圖1的傳感器部的3x3像素排列的圖。圖2B是表示在圖1中的色相關RGB生成電路中進行G信號的 插補處理的方法之一例的流程圖.圖3是表示在圖1中的色相關RGB生成電路中生成G輪廓信號 的方法之一例的圖。圖4是表示圖1中的色相關RGB生成電路中的基本處理方法以 及對被攝體的邊緣區(qū)域?qū)嵤┑奶幚矸椒ㄖ焕膱D。圖5是詳細地表示圖4的處理方法之一部分的圖。圖6A是表示在圖1中的色相關RGB生成電路中用于表示第1 加法信號S的離焦校正處理之一例的傳感器部的加法信號的排列和信 號圖像的圖。圖6B是表示圖6A的傳感器部的3x3像素之信號的圖。圖6C是表示加法信號的傾斜判定之條件的圖。圖6D是表示傾斜判定的結(jié)果數(shù)據(jù)之排列的圖。圖6E是表示通過傾斜判定而得到的信號波形之一例的圖。圖6F是表示比率系數(shù)的判定方法之一例的圖。圖6G是表示比率系數(shù)的判定結(jié)果之排列的圖。圖6H是表示根據(jù)傳感器部中的判定的信號波形之一例的圖。圖7A~圖7J分別是將圖1所示的CMOS圖像傳感器中的各部 分的信號沿著其信號處理的流程來表示的圖。圖8A、圖8B分別是表示在圖1中的色相關RGB生成電路中對 第1加法信號S的中域的信號振幅進行增強的方法之一例的圖。圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的CMOS圖像傳感器 之概略構(gòu)成的框圖。圖IO是表示本發(fā)明的第3實施方式所涉及的CMOS圖像傳感器 之概略構(gòu)成的框圖。圖IIA是表示在圖10中的透鏡上發(fā)生的軸上色像差以及各彩色 信號的對焦位置的圖。圖IIB是為了在圖IIA所示的透鏡中獲得所希望的景深而表示 各彩色信號的調(diào)制度與對焦位置之關系的圖。圖12是表示圖IO中的色相關RGB生成電路中的G輪廓信號生 成方法之一例的圖。圖13是表示本發(fā)明的第4實施方式所涉及的CMOS圖像傳感器 之概略構(gòu)成的框圖。圖14是表示圖13中的傳感器部的WRGB的濾色片排列的其他 例子的圖。圖15是圖14的像素的截面圖。圖16是表示圖15所示的濾色片的分光特性之一例的圖。圖17是本發(fā)明的第5實施方式中的圖像傳感器的像素的平面圖。圖18是表示圖17的像素面積的大小關系的圖。圖19是圖17的像素的截面圖。圖20是表示圖19所示的濾色片的分光特性之一例的圖。圖21A是表示該發(fā)明實施方式中所用的透鏡之一例的圖。圖21B是表示該發(fā)明實施方式中所用的透鏡的其他例子的圖。圖21C是表示該發(fā)明實施方式中所用的透鏡的另外的其他例子的圖。圖22A是表示該發(fā)明實施方式中所用的組合透鏡的一例的圖。 圖22B是表示該發(fā)明實施方式中所用的組合透鏡的其他例子的圖。圖23是表示組裝了該發(fā)明的攝影裝置的模塊的例子的截面圖。 圖24是表示在使用了固定聚焦透鏡的情況下在焦點對合于被攝 體的圖像中在透鏡的周邊部分發(fā)生色像差的情形的圖。圖25A是表示透鏡的焦點偏離的焦點模糊的圖像和信號波形的圖。圖25B是表示透鏡的焦點對合了的圖像和信號波形的圖。 圖26是表示使用固定聚焦透鏡在lm以上使焦點對合了時的調(diào) 制度(MTF)特性的圖。
具體實施方式
以下，參照附圖作為本發(fā)明的攝像裝置實施方式，以適用于 CMOS圖像傳感器的情況為例來進行說明。在說明時，在全部附圖中 在共同的部分上附加共同的參照標記。<第1實施方式>圖1是將涉及第1實施方式的CMOS圖像傳感器之概略構(gòu)成與 透鏡一起進行表示的框圖。該CMOS圖像傳感器具備傳感器部11、 行存儲器12、色相關RGB生成電路13、信號處理電路14、系統(tǒng)定時發(fā)生電路(SG)15、命令解碼器16以及串行接口(串行I/F)17。 18是將 已集聚的光信號輸入給傳感器部11的透鏡。在傳感器部11中配置有像素部111以及相機型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (ADC)112。像素部111具有像素在半導體基板上以行以及列的二維方 式而配置的陣列。各像素由光電變換部件(例如光電二極管)和濾色片 所構(gòu)成，在光電二極管的受光面的前面配置有R(紅)、G(綠)、B(藍) 三色的濾色器。濾色片排列在這里釆用具有RGB原色的拜耳(Bayer ) 模式排列的濾色片。傳感器部11將經(jīng)由透鏡18所輸入的被攝體的光信號用濾色器分 離成RGB分離的光信號，并用光電二極管陣列通過光電變換而生成 信號電荷。該信號電荷用相機型ADC112變換成數(shù)字信號(R信號、G 信號、B信號)并輸出。從傳感器部ll輸出的信號被輸入到行存儲器 12。在這里由于濾色片排列對于ADC112以7列并列進行配置，所以 根據(jù)來自系統(tǒng)定時發(fā)生電路15的時鐘，來自與該7列濾色片相對應 的7列光電二極管陣列的傳感器輸出被順次輸出，并順次存儲在行存 儲器12內(nèi)的7行部分的行存儲器1 ~行存儲器7中。該存儲器1 ~存 儲器7中所存儲的信號根據(jù)來自系統(tǒng)定時發(fā)生電路15的時鐘向色相 關RGB生成電路13順次并列地進行輸出。色相關RGB生成電路13具有第l加法部131、平均比率計算部 132、 RGB生成部133、邊緣處理部134、信號合成部135、帶通濾波 器(BPF)136、振幅增強部137、 G插補/輪廓處理部130以及輪廓信號 抽取部139等。在第1加法部131中基于從行存儲器12并列地輸入的信號(R信 號、G信號、B信號)而生成第1加法信號S。然后，在平均比率計算 部132中基于加法像素的周邊像素的色信息，計算R信號、G信號、 B信號各自與第1加法信號S的平均比率系數(shù)。然后，在RGB生成 部133中從平均比率系數(shù)和第1加法信號S生成新的Rs、 Gs、 Bs信 號作為像素排列的相同位置的信號。還可以按拜耳模式排列而生成該 Rs、 Gs、 Bs信號。這種處理取代以往的色分離插補電路中的處理，抑制邊緣部分的彩色邊紋及色噪聲。
在RGB生成部133中經(jīng)過處理的Rs、 Gs、 Bs信號被輸入到后 級的信號處理電路14，通過白平衡、輪廓增強、伽馬(力校正、以及 RGB矩陣電路等進行處理，并作為YUV信號形式或RGB信號形式 的數(shù)字信號DOUT0 DOUT7而輸出。另外，除前述的傳感器部11、 行存儲器12外，色相關RGB生成電路13以及信號處理電路14的動 作也基于從系統(tǒng)定時發(fā)生電路(SG)15所輸出的時鐘信號來進行。這 時，還能夠通過命令來控制各電路處理的參數(shù)等。例如，從外部所輸 入的數(shù)據(jù)DATA經(jīng)由串行接口 (串行I/F)17被輸入到命令解碼器16， 經(jīng)過解碼的信號被輸入到系統(tǒng)定時發(fā)生電路15、行存儲器12、色相 關RGB生成電路13、信號處理電路14，由此還能夠通過外部輸入數(shù) 據(jù)DATA來控制處理的參數(shù)等。
可是，在第1加法部131中，對從行存儲器12并列地輸入的信 號的4像素部分以上(在這里是3x3像素排列的9像素部分)進行加法 而生成第1加法信號S。由于該加法信號S不包含與像素間距相對應 的高頻分量，所以邊緣信號變得平緩。因而，檢測第1加法信號S的 傾斜部分的信號變化比規(guī)定的基準緩慢的情況并通過離焦校正電路 140來實施用于使信號變化變得陡峭的離焦校正處理。另外，與利用 第1加法部131的加法處理并行，首先，在G插補/輪廓處理部130 中，對加法前的信號實施G插補處理以及輪廓處理。然后，用S輪廓 信號抽取部139從實施了上述的G插補處理的信號抽取高頻分量的S 輪廓信號(高清晰度信號)，并將該S輪廓信號用信號合成部135在來 自加法部131的第l加法信號S上進行加法或者乘法而生成合成信號 Sa。
進而，希望通過帶通濾波器(BPF)136從來自離焦校正部140的 第1加法信號S選出中間的頻率并用振幅增強部137進行了振幅增強 以后用信號合成部135在第1加法信號S上進行加法或者乘法。由此， 就能夠使第1加法信號S的中間頻率的MTF的調(diào)制度提高，并使清 晰度感得以提高。此外，在電路132中的平均比率系數(shù)的計算之際，因信號的切換 邊緣處的比率系數(shù)的誤差而有色再現(xiàn)性惡化之虞。作為這一惡化的對 策，將從行存儲器12所輸入的信號的比率系數(shù)分離成高(Hi)電平、中 (Mid)電平、低(Lo)電平來進行計算，并用邊緣處理部134選擇比率系 數(shù)的Hi電平或者Lo電平而生成新的R信號、G信號、B信號。該比 率系數(shù)的選擇基于通過來自電路139的S輪廓信號以及來自電路140 的離焦校正處理所抽取出的信號進行切換。
根據(jù)上述的第1實施方式，即便在各像素的信號中存在起因于單 獨像素的隨機噪聲，通過在電路131中對3x3像素排列生成第l加法 信號S,就能夠用第1加法信號S將隨機噪聲降低，并使S/N提高。 另外，作為與各像素同位置像素的信號，通過從共同的第l加法信號 S生成Rs、 Gs、 Bs信號，Rs、 Gs、 Bs信號的隨機噪聲分量變得相同。 因而，就不需要利用去馬賽克法(demosaicing)的偽色抑制電路，能 夠抑制起因于邊緣的偽色。即，由于僅發(fā)生亮度噪聲，所以能夠抑制 單色的色噪聲。
另外，由于從一個加法信號S生成Rs、 Gs、 Bs信號，所以即使_ 在信號處理電路14中通過用于改善色再現(xiàn)性的彩色矩陣運算對信號 進行減法處理而重新生成RGB信號，各信號中所含的隨機噪聲也為 同相位，噪聲不會增加。
進而，能夠通過將抽取第1加法信號S的中域頻率分量并用振幅 增強部137經(jīng)過振幅增強的信號在第1加法信號S上進行加法而使清 晰度感提高。
圖2B表示在圖1中的色相關RGB生成電路13中進行前述的G 信號的插補處理的G插補處理電路130的動作之一例。在這里，分別 在R、 B像素位置上生成G信號。以下，在圖2B中表示在圖2A所 示的3x3像素排列的中心位置的R3像素(插補對象)位置生成插補用 的G信號gm的方法。首先，判定與R3像素鄰接的四個G像素 (=G1，G2，G4，G5像素)的信號電平的最大值(Gmax)和最小值(Gmin), 并在步驟Sl中求解其差分的信號Gd(-Gmax-Gmin)。在步驟S2中將這一差分信號Gd與規(guī)定的判定電平LevN進行比較，在判定為Gd 小于LevN的情況下，在步驟S5中生成四個G信號的平均值 =(Gl+G2+G4+G5)/4作為G信號gm。上述判定電平LevN設想隨機 噪聲電平。在判定為差分信號Gd大于LevN的情況下，在接著的步 驟S3中進一步將在縱方向上與R3像素鄰接的兩個G1，G5像素的信 號的差分信號的絕對值ABS(G1-G5)與LevN進行比較，在判定為 ABS(G1-G5)小于LevN的情況下，在步驟S6中生成G1，G5像素的信 號的平均值-(Gl+G5)/2進行插補。與此相對，在判定為ABS(G1-G5) 大于LevN的情況下轉(zhuǎn)移到步驟S4，進行在橫方向與R3像素鄰接的 兩個G2，G4像素的信號之差分的絕對值ABS(G2-G4)是否小于LevN 的判定。在判定為絕對值ABS(G2-G4)小于LevN的情況下，在步驟 S7中生成G2信號和G4信號的平均值KG2+G4)/2進行插補。在R3 像素的縱方向、橫方向沒有相關的情況下，進入步驟S8，計算R3像 素的周邊R1，R2,R4，R5像素的信號與R3像素的信號之差分信號的絕 對值ABS(R1-R3)=R13 、 ABS(R2-R3)=R23 、 ABS(R4-R3)=R43 、 ABS(R5-R3)=R53。根據(jù)這四個差分信號的絕對值(R13，R23，R43，R53) 的計算結(jié)果，在步驟S9中決定差分信號為最小Rmin的像素的位置(最 小像素位置)。然后，使用與最小像素位置同方向的像素的信號作為G 信號gm。例如，當在R3像素的周邊R1,R2，R4，R5像素之中R2像素 的信號與R3像素的信號之差分最小的情況下，用位于R2像素與R3 像素中間的G2像素的信號進行插補。通過這種處理就能夠插補高清 晰度的G信號gm。
此外，在四個差分信號的絕對值(R13，R23，R43，R53)全部小于 LevN的情況下，能夠通過用四個G信號的平均值-(G1+G2+G4+G5)/4 進行插補來改善S/N。這一G插補處理的方法在本例以外也能夠適用。
在這里，G插補處理電路130既可以是使用經(jīng)過編程以進行圖 2B所示的流程圖所表示的動作的軟件來執(zhí)行的計算機，或者還可以 將經(jīng)過組裝以進行圖2B所示的各步驟的動作的獨立電路組合起來而 構(gòu)成。另外，以下將說明順次動作方法的色相關GBR生成電路13內(nèi)算機來實現(xiàn)，或者還可以使用通過分立電路的組合而構(gòu)成的電路。
圖3表示在圖1中的色相關RGB生成電路13中生成G輪廓信 號的方法之一例。使用通過圖2B所示的方法為了插補而生成的G信 號，生成G輪廓信號。例如對于圖3所示的5x5像素排列P31內(nèi)的 粗線內(nèi)的3x3像素排列P32的中心位置的G33像素，生成將G33像 素的信號電平放大8倍，G22、 g23、 G24、 g32、 g34、 G42、 g43、 G44像素的各信號電平放大-1倍并進行了加法的信號G33'作為G輪 廓信號。該G輪廓信號G33'在均勻被攝體中不發(fā)生(零)而在傳感器 11的表面發(fā)生了縱條紋、橫條紋等的圖案的情況下發(fā)生。作為其他的 輪廓生成方法，通過對G信號用低頻域通過濾波器(LPF)將高頻信號 除去，并實施與包含原來的高頻信號的G信號的除法，在比LPF低 的低頻域中結(jié)果就為1。比LPF高的高頻信號獲得比1大或者小的結(jié) 果。因而，除法的結(jié)果為1以外的信號就是高頻信號，并能夠?qū)⑦@一 信號作為輪廓信號進行抽取。通過將該抽取出來的信號振幅調(diào)整成最 佳的輪廓信號電平，并在原來的信號上進行乘法就能夠生成經(jīng)過輪廓 增強的合成信號。輪廓信號的生成方法還能夠進一步適用其他的方 法。
圖4以及圖5表示圖1中的色相關RGB生成電路13中的基本 處理方法以及對被攝體的邊緣區(qū)域(從被攝體所得到的信號急激地變 化的區(qū)域)實施的處理方法之一例。
首先，以5x5像素排列或者7x7像素排列的中心像素(T像素)(在 這里是5x5像素排列P41內(nèi)的中心像素T像素)為中心實施3x3像 素排列P42的濾波運算。這時，如圖示那樣，將3x3像素排列P42的 T像素的信號放大4倍，與T像素鄰接的上下左右的像素的信號放大 2倍，3x3像素排列的拐角部的像素的信號放大l倍，并將對它們進 行了合計的信號電平變成1/16。將這樣所獲得的信號設為T像素的加 法信號S0。之后，用合成部135在加法信號SO上合成來自BPF136 的信號與來自S輪廓電路139的信號而生成Sa信號。另一方面，生成加法信號SI ~S8的平均值Save,并分別計算由 RGB拜耳模式排列組成的5x5像素排列或者7x7像素排列(在這里是 5x5像素排列)的各信號中同色的像素信號的平均值作為Rave、 Gave、 Bave。信號Save設為對Hi、 Mid、 Lo的各Rave、 Gave、 Bave進行 了加法的信號。然后，通過邊緣處理部134來檢測被攝體圖像的邊緣 部分的信號(邊緣信號)，并對邊緣部分實施邊緣處理。在邊緣處理之 際，不是將5x5像素排列或者7x7像素排列(在這里是5x5像素排列) 的同色的全部信號的平均值單純地用作比率系數(shù)，而是將R信號、G 信號、B信號的比率系數(shù)分離成大、中、小電平進行計算，并在信號 的邊緣區(qū)域使用與信號的大電平或者小電平相對應計算出的比率系 數(shù)，在信號的平坦區(qū)域使用與中電平相對應計算出的比率系數(shù)。
如上述那樣在將R信號、G信號、B信號的比率系數(shù)分離成大、 中、小電平進行計算之際，進行R，G，B信號各自的比率系數(shù)的改排處 理。例如圖5所示那樣，將5x5像素排列P51的各像素RGB各自的 信號按照其電平從小到大順序進行排列。例如對于像素B按從最小電 平像素B1到最大像素B4的順序進行排列。然后，分別計算Hi電平 兩像素的R，G，B的平均值Rave、 Gave、 Bave。在這里，還可以計算 三像素的平均值。同樣，計算Mid電平的兩像素或者三像素R，G，B 的平均值Rave、 Gave、 Bave。在這里，像素R的Mid電平是三像素 平均，其他計算像素平均。同樣，計算Lo電平的二像素或者三像素 R，G，B的平均值Rave、 Gave、 Bave。然后，加法信號的平均值Save， 如圖4所示那樣對各自的Hi、 Mid、 Lo電平的各平均值進行加法 (Save-Rave+Gave+Bave)來計算。此外，成為針對上述的邊緣區(qū)域的 處理對象的像素數(shù)并不限定于二像素、三像素。
然后，基于上述平均值Rave、 Gave、 Bave以及對進行了加法的 平均值Save來計算與第2加法信號Sa相對應的三個比率系數(shù) Ka(=Rave/Save，Gave/Save，Bave/Save)。然后，通過RGB生成部133 使用信號Ka和Sa生成新的信號Rs(=Sa*Rave/Save)、 Gs(=Sa*Gave/Save) 、 Bs(=Sa*Bave/Save)。這時，在S輪廓信號為Hi(正)時，使用Hi電平的比率系數(shù)重新生成Rs,Gs，Bs信號。在S輪廓信號 為Lo(負)時，使用Lo電平的比率系數(shù)重新生成Rs，Gs，Bs信號。這樣 通過計算S輪廓信號的Hi、 Lo并對Rs，Gs，Bs信號進行生成處理，即 便因色像差而使獲得R，G，B的最高清晰度的位置偏離也能夠抑制邊 緣區(qū)域的偽色信號發(fā)生。
圖6A~圖6H表示在圖1中的色相關RGB生成電路13內(nèi)的離 焦校正電路140中進行第1加法信號S的離焦校正的處理之一例。圖 6(A)表示由傳感器部11內(nèi)的像素所表示的信號圖像，斜線部分表示通 過加法處理信號波形緩慢地傾斜的區(qū)域。如與圖6(A)中的沿著G-G' 線的像素列相對應表示的G-G'信號波形那樣，從圖中左側(cè)(G側(cè))向圖 中右側(cè)(G，側(cè))信號電平緩慢地上升。在這里，如圖6(B)所示那樣，著 眼于3x3像素排列P61內(nèi)的中心區(qū)域的像素，將10x10像素排列P62 的中心位置(5，E)的像素的信號設為DO，將在傾斜4方向上鄰接的像 素的信號設為D1 D4。然后，對于此D1 D4根據(jù)圖6(C)所示那樣 的判定條件來實施傾斜判定。即，在與DO的差分小于規(guī)定的判定電 平LevN的情況下，如圖6(D)所示那樣在7x7像素排列P63中判定為 沒有傾斜時設為O(零)，并將有傾斜時設為1?；谶@種傾斜判定的結(jié) 果，首先，在該7x7像素排列P63內(nèi)的中央部的3x3像素排列的區(qū)域 判定O的有無。在沒有O的情況下將判定區(qū)域擴展到5x5像素排列。 最大區(qū)域能夠自由地進行設定。在該5x5像素排列中有0的情況下， 與這一O的位置的信號進行置換。在O有多個像素的情況下，進行平 均值處理或中值處理來置換。在0的信號包含大信號與小信號的情況 下，選擇包含的個數(shù)較多一方。通過順次選擇此處理，就如圖6(E) 所示那樣獲得緩慢傾斜經(jīng)過了改善的信號。如果在圖6(D)中的5x5像 素排列的區(qū)域中沒有0的情況下，就判斷為不是在加法處理中所發(fā)生 的傾斜而是原來的被攝體自身的緩慢傾斜，并不置換信號地原封不動 使用。
圖6(F)表示比率系數(shù)的Hi、 Lo判定方法之一例。對于圖6(D) 的判定結(jié)果1的信號D(l)實施與周邊判定結(jié)果0的信號D(O)的大小判定，在D(0)較大的情況下判定為+1，在較小的情況下判定為-1。其結(jié) 果，G-G，的比率系數(shù)就成為圖6(G)所示那樣，例如圖6(H)所示的G-G' 信號波形那樣，依照判定結(jié)果0，-l,+l，0…確定Mid，Lo，m，Mid，…中使 用的系數(shù)。
圖7A-7J表示圖1所示的CMOS圖像傳感器中的各部分的信號 處理的流程。在這里，為了易于理解信號處理的原理，從傳感器部ll 所輸出的R，G，B信號表示以同相位進行輸出的方式選取了 1線部分的 信號波形。將此信號在水平方向上以1,2,1的加權進行濾波處理，而 獲得S/N得以改善的信號S。但是，此信號S由于信號的切換邊緣部 分變得緩慢，所以在界限清晰度的區(qū)域調(diào)制度成為零，信號變化無法 檢測。
因而，參照圖2A，2B以及圖3將如前述那樣所生成的G輪廓信 號用作S輪廓信號。然后，通過將此S輪廓信號在信號S上進行加法 而得到與原來的G信號相同的高清晰度的Sa信號。這時，S輪廓信 號的信號電平還可以與清晰度感相對應來進行調(diào)整，通過將S輪廓信 號的電平變大進行加法，而獲得輪廓增強的效果。
另外，如前述的那樣從傳感器部11所輸出的RGB信號，因透 鏡18所帶來的色像差故信號相位錯離而輸出。S輪廓信號利用前述的 G輪廓信號，較小的輪廓信號電平判斷為噪聲，從S輪廓信號削除， 僅將較大的信號設為S輪廓信號。另外，調(diào)整輪廓電平并在S信號上 進行加法。經(jīng)過加法的信號S對RGB的各信號進行加法。為此，如 圖7E所示那樣，在低頻域，在信號變化部分信號的傾斜變得緩慢， 在高頻域，信號的變化電平(調(diào)制度)變小。對S信號實施了離焦校正 的圖7F所示的Sb信號改善低頻域的邊緣離焦。在高頻域，由于沒有 成為緩慢的傾斜，所以S信號原封不動輸出。在該Sb信號上對S輪 廓信號進行了加法的圖7G所示的信號Sa，信號的邊緣部分得以增強， 并改善清晰度感。
對圖6A-6H中所示那樣生成的信號與從S輪廓信號所得到的極 性進行了合成的信號成為比率系數(shù)選擇信號，并基于該信號來決定信號波形的Hi，Mid,Lo的比率系數(shù)Ka 。
在這里，說明邊緣區(qū)域的比率系數(shù)的選擇方法之一例。在圖7D 所示的S輪廓信號電平為正或者負時能夠判定為是邊緣部分。在S輪 廓信號電平為零時能夠判定為不是邊緣部分?；诖伺卸?，在圖4所 示的邊緣處理電路134中，從比率系數(shù)之中在S輪廓信號為正時選擇 Hi電平的平均值(Hi-ave)的比率系數(shù)，在S輪廓信號為負時選擇Lo 電平的平均值(Lo-ave)的比率系數(shù)，在S輪廓信號為零時選擇Mid電 平的平均值(Mid-a ve)的比率系數(shù)。在S輪廓信號小于規(guī)定電平時判定 為無信號(零)。在S輪廓信號大于規(guī)定電平時判定為有輪廓信號，將 正或者負的信號設為有效。此外，作為與上述不同的處理方法，在低 域的邊緣區(qū)域?qū)吘壭盘栠M行了判定時，圖2中計算出的比率系數(shù)還 能夠用鄰接的比率系數(shù)進行插補處理。
接著，從Sa信號與三個系數(shù)Ka生成Rs，Gs，Bs信號。其結(jié)果就 是與原來的G信號具有的大致相同的清晰度信息得以生成。進而，如 從圖7C以及圖7J就可明白那樣，由于Bs，Rs信號的邊緣與Gs信號 相位變得相同，所以色偽信號不會發(fā)生。另外，Rs,Gs，Bs信號的隨機 噪聲和R，G,B信號具有相關性(為同相位)。即，如果因隨機噪聲G信 號電平變大則R，B信號均變大，如果因隨機噪聲G信號電平變小則 R，B信號均變小。從而，就可以抑制以往所發(fā)生的色噪聲(點狀的隨機 噪聲)，噪聲僅為亮度噪聲。
圖8(A)以及(B)表示在圖1中的色相關RGB生成電路13中將笫 1加法信號S的中頻率域(中域)的信號振幅進行擴大(增強)的方法之一 例。在圖8(A)中表示使用BPF處理從第1加法信號S選出中域信號 的方法。例如，在5x5像素排列P81內(nèi)的3x3像素區(qū)域P82的中心像 素的信號S33上乘以與3x3像素區(qū)域P82的各像素對應的系數(shù)(4、 2、 1)，并進行加法。然后，為了在加法的前后使信號電平變得相同，在 加法后設成1/16，并將此增強信號重新設為中心像素的信號S33'。
圖8(B)表示對3x3像素區(qū)域P82中的各像素與上述同樣地進行 處理以生成增強信號的方法。通過對這樣所生成的信號參照圖3進行與前述同樣的輪廓抽取處理來抽取中域的增強信號S33"。將該信號 S33"用圖1中的振幅增強部137控制振幅并在原來的第1加法信號S 上進行加減法。由此，中域頻率的振幅將會增加，清晰度感將會提高。 即便這樣實施振幅增強，由于在本實施方式中，色平衡通過平均比率 計算另外進行實施，所以色再現(xiàn)性不會變化。 <第2實施方式>
圖9是表示第2實施方式所涉及的CMOS圖像傳感器之概略構(gòu) 成的框圖。如前述那樣從在透鏡18發(fā)生焦點模糊的圖像所得到的輸 入信號不是高清晰度的信號。因而，在笫2實施方式的CMOS圖像 傳感器中實施透鏡18的焦點模糊的對策，與前述的第1實施方式的 色相關RGB生成電路13相比，采用一部分不同的色相關RGB生成 電路13a。
以下，以不同的部分為主來進行說明。在色相關RGB生成電路 13a中，通過開關元件141選擇對來自加法電路131的第1加法信號 S用校正電路140實施了離焦校正處理的Sb信號并引導給S輪廓電 路139,利用它生成Sa輪廓信號。通過利用來自該校正電路140的 Sb信號，具有高S/N的輪廓信號得以生成。不言而喻，還可以與第1 實施方式同樣，利用通過開關元件141選擇來自插補處理電路130的 G信號并提供給S輪廓電路139而形成的信號，進而，還可以合成來 自Sb信號的輪廓信號與來自G信號的輪廓信號而用于S輪廓信號。 其他的電路與圖l所示的相同，對重復的說明進行省略。
根據(jù)上述圖9所示的第2實施方式就獲得與前述的第1實施方式 同樣的效果。而且，即便在參照圖IIA、 11B后面敘述的使用RGB 的焦點位置不同的透鏡18a的情況下，也能夠通過信號處理而模擬地 加深景深。
<第3實施方式>
圖IO是表示第3實施方式所涉及的CMOS圖像傳感器之概略構(gòu) 成的框圖。該CMOS圖像傳感器，將從Sb信號所生成的輪廓信號Sb 與從RGB信號所生成的R輪廓信號、G輪廓信號、B輪廓信號進行合成作為S輪廓，并將其用作S輪廓合成信號。雖然透鏡18a具有在 透鏡設計中發(fā)生的軸上色像差(參照圖11(A))，但可積極地活用這一軸 上色像差。即，如圖ll(B)所示那樣，設計透鏡18a以便可以得到光 輸入的B分量的對焦位置為30cm前后，G分量的對焦位置為50cm ~ lm、 R分量的對焦位置為lm以上的景深。然后，通過將光信號的各 BGR的對焦位置偏離來使景深不同。
在該CMOS圖像傳感器中，如圖12所示那樣，首先，對于各 RGB信號的5x5像素排列P121、P122、P123分別如圖示那樣實施3x3 像素排列中的插補處理(用上下左右四像素的平均值來填補中心像素 處理)。通過與圖2或者圖3同樣的處理從該經(jīng)過插補的各像素信號抽 取各RGB信號的輪廓信號。通過對所抽取出的信號進行加法而獲得 從較近的被攝體到較遠的被攝體具有清晰度感的信號。
根據(jù)第3實施方式可以獲得與前述的第1實施方式相同的效果。 而且，即便使用具有圖11A，llB所示的軸上色像差的通常透鏡18a， 也能夠通過信號處理較深地設定景深。
<第4實施方式>
圖13是表示第4實施方式所涉及的CMOS圖像傳感器之概略構(gòu) 成的框圖。第4實施方式與前述的第3實施方式相比，雖然透鏡18a 釆用同一透鏡，但傳感器部lib的一部分、色相關RGB生成電路13b 的一部分不同.
以下，以不同的部分為主來進行說明。傳感器部lib的濾色片排 列采用以4x4排列的WRGB濾光片作為基本的原色濾光片111, W 濾光片為透過RGB的信號的濾色片.由此，傳感器部11b將透鏡18a 所集聚的光信號分離成W，R，G，B信號，以二維的光電二極管陣列使其 變換成信號電荷，并用ADC112變換成數(shù)字信號進行輸出。
此外，如圖13所示那樣，通過將W濾光片配置成市松圖案 (checkers-pattern )以成為用W濾光片包圍RGB濾光片各自的上下 左右的排列，在色相關RGB生成電路13b中，不論是濾光片111內(nèi) 的4x4像素排列之內(nèi)的哪個組合都獲得WRGB像素的個數(shù)相同的加法信號S。另外，實施利用插補電路130W的W信號的插補處理、利 用輪廓電路139W的W信號的輪廓抽取，并借助于合成電路139S而 得到S輪廓信號。由此，依照被攝體的位置，較近的被攝體抽取來自 B信號而較遠的被攝體抽取來自R信號的輪廓信號作為W信號的輪 廓信息。
根據(jù)第4實施方式，就獲得與前述的第1實施方式同樣的效果。 這時，通過使用W像素，由于S信號量的增加所以攝像靈敏度提高。 <其他實施方式>
雖然在上述的各實施方式中，以5x5的像素排列與7x7的像素 排列為例進行了說明，但通過使像素數(shù)進一步增加，就能夠?qū)嵤┻M一 步高的S/N、高圖像質(zhì)量化。
另外，通過較大地抽取輪廓信號的幅度(多個像素部分)、并使用 對多個像素部分的大幅度和小(例如一個像素部分)幅度的信號進行了 合成的輪廓信號，就能夠不用離焦校正電路而獲得同等的離焦校正效 果。
此外，作為彩色相機的S/N的惡化要因之一的RGB矩陣電路， 為了改善RGB的色再現(xiàn)性而例如用下面的運算式來實施RGB的行列 運算。
<formula>formula see original document page 24</formula>此處理對于一色將其他的二色進行減法。即，通過在一色上將其 他的二色混色的量進行減法來提高一色的純度以改善色再現(xiàn)性。上述 混色的要因中有濾色片自身的分光特性、傳感器的光電二極管之前的 光學串擾、及傳感器部的硅基板內(nèi)信號的擴散要因等。以往由于
Rs，Gs,Bs信號的噪聲是隨機的所以通過上述減法處理噪聲量將會增 加.
相對于此，在本發(fā)明實施方式中，由于Rs，Gs，Bs的隨機噪聲為 同一分量，所以就有通過上述減法處理降低隨機噪聲的效果。例如，在生成R信號時，Rs信號因隨機噪聲而變大時信號Gs、 Bs也變大。 由于通過行列運算R信號從Rs信號減去Gs,Bs分量，所以就以隨機 噪聲較大的部分相應地減去較大的信號。因而，R信號就減去更大的 信號。與上述相反，在Rs信號因隨機噪聲而變小時信號Gs、 Bs也變 小。雖然通過行列運算R信號從Rs信號減去Gs,Bs分量，但是以隨 機噪聲較小的部分相應地減去較小的信號。因而，R信號的信號低下 就小。其結(jié)果就有R信號使隨機噪聲變小的效果。同樣，G，B信號的 隨機噪聲也變小。
另外，本發(fā)明的攝像裝置即便在適用于濾色片排列不同的CMOS 圖像傳感器的情況下，通過在生成RGB信號以后，基于同樣的加法 信號S的生成和RGB的比率計算而生成新的Rs，Gs，Bs，就獲得與上 述的效果相同的效果。
另外，本發(fā)明的攝像裝置并不限定于CMOS圖像傳感器，除了 其他的CCD(電荷耦合型)傳感器及疊層型傳感器也能夠適用外，還能 夠適用于在與傳感器不同的芯片上所形成的專用ISP(圖像信號處理 器)。
另外，本發(fā)明若適用于在傳感器部例如將10位ADC的信號以4 像素部分進行加法而生成S信號的情況，則S信號就可以通過加法處 理而成為實質(zhì)12位的高精度化，實質(zhì)的飽和信號量變成4倍。進而， 通過4像素部分的加法處理，隨機噪聲降低約1/2。若〗象這樣飽和信 號量變成4倍，噪聲降低1/2，就可以將動態(tài)范圍(飽和信號量/隨機噪 聲)放大8倍。進而，若進行4x4像素排列的16像素部分的加法，則 飽和信號量變成16倍，隨機噪聲降低1/4，就可以將動態(tài)范圍擴大64 倍。從而，即便在細微像素中飽和信號量低下，只要對實質(zhì)4像素部 分進行加法，飽和信號量也變成4倍，因此即《更飽和信號量實質(zhì)上成 為以往的1/4也可獲得與以往相同的S/N。
例如，在飽和信號量為10000ele時，散粒噪聲(shot noise)(飽 和信號量的平方根)為100ele，就得到S/N=40dB。在飽和信號量為 2500ele時，散粒噪聲為50ele，就成為S/N=34dB。但是，如果適用本發(fā)明，則通過4像素加法而使信號量成為4倍的10000ele，由于此 時的噪聲僅增大2倍，所以成為100ele。其結(jié)果就得到S/N=40dB。 從而，即便飽和信號量實質(zhì)上成為1/4也能夠期待高的S/N。
另外，由于本發(fā)明的攝像裝置能夠回避透鏡18、 18a的色像差所 造出的畫質(zhì)的惡化，所以通過使透鏡18、 18a的F值變小就能夠?qū)崿F(xiàn) 高靈敏度化。另外，通過將透鏡18的高度變低(變?。?，能夠?qū)⒄障?機模塊的高度變低。其結(jié)果就能夠容易地實現(xiàn)與薄型的便攜式電話機 相對應的小型照相機模塊。
另外，雖然在上述實施方式中，以RGB形式或者WRGB形式 的單板彩色相機為例進行了說明，但即便是使用棱鏡以獲得三原色的 RGB信號的三板彩色相機也發(fā)生色像差，因此能夠以與上述實施方式 同樣的原理實施高靈敏度化、色像差對策。另外，在將本發(fā)明適用于 黑白傳感器進行了輪廓校正的情況下，能夠通過信號增大與噪聲降 低，來提高靈敏度并擴大動態(tài)范圍。
在這里，在圖14中表示圖13實施例的WRGB的濾色器111的 4x4像素排列P141。圖15表示該縱方向的像素列WGWG中的傳感 器部11的截面圖，圖16表示該WRGB的像素濾光片的分光特性。 在圖15中，在濾色器111的前面對每個像素取代透鏡18a而設置微 透鏡18b,通過濾光片111的光在作為半導體基板的Si基板150的表 面區(qū)域所形成的每個像素的光電二極管PDW，PDG的受光面上結(jié)成焦
點而入射o
如圖16所示那樣，由于W的濾色片是透明(白)的，所以光強度 的峰值高于其他的RGB濾光片，并包含所有的分量，因此能夠從二 極管PDW得到RGB的全域的信號。但是，因經(jīng)過光電變換的信號 電荷在Si基板150內(nèi)擴散故向其他色的像素混入而發(fā)生混色。而且對 于無W像素的RGB的分光特性，信號電平升起。因該混色的影響而 使色變淡。為此，為了改善色再現(xiàn)性而通過使彩色矩陣系數(shù)變大來改 善色再現(xiàn)性。但是，若該矩陣系數(shù)大則SNR大大惡化。由于一般是 從自己的信號減去其他色的信號，所以信號S變小，隨機噪聲N沒有變小因此SNR惡化。另外，相對于G像素的信號W像素的信號得到 約2倍。為此，若采用W像素不飽和的靈敏度設定，則RGB信號變 小為以往的1/2，就有在光散粒噪聲上惡化3dB的課題。此外，通過 使W的透明濾色片灰色化能夠使靈敏度變小。其結(jié)果就是降低來自 W像素的混色的方法。但是，此方法將派生出使用了 W像素的高靈 敏度的優(yōu)點變無之類的問題。 (第5實施例)
圖17中表示能夠解決此問題的實施例的WRGB濾色器的4x4 像素排列P171。該像素排列，如圖18所示那樣，使呈市松 (checker-pattern )狀所配置的W像素的面積變小，將其他的R、 G、 B的面積相對地變大。圖19中表示與在水平方向上所排列的WGWG ^像素相對應的傳感器部llc的截面圖。PDW，PDG的受光面的面積相 對于^象素WRGB全部為同一面積。這一面積依照在設想了標準色溫 度的情況下發(fā)生的信號電荷量將尺寸進行優(yōu)化為好。對應于圖17的 平面圖所示的像素W，如圖19所示那樣，將微透鏡18c與濾色片W 的面積設定得小于G。即，使靈敏度高的W像素的面積變小，使靈 敏度小于W像素的G或者R，B的面積變大。通過使此面積不同而使 標準色溫度例如5500K時的W像素和G像素的信號量變得同等。對 W像素的高靈敏度化的優(yōu)點通過使入射W像素的面積變小，使其他 R、 G、 B像素的面積變大就能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度化。微透鏡的曲率是使 與面積較大的R，G，B像素相對應的微透鏡18c變大，而使面積較小的 W像素的微透鏡18c的曲率變小。為改變微透鏡的曲率，W像素以l 次(的研磨？)來形成，而面積較大的R,G，B像素的部分則以2次以上來 形成就能夠?qū)崿F(xiàn)微透鏡的形成。圖20中表示分光特性?？芍筗像 素的信號電平變小，R，G，B像素的信號相應地增加。由于入射的W像 素的信號量減少，所以波長550nm以上的R，G的信號的下部的電平 浮動(混色)降低。其結(jié)果就能夠使用于改善色再現(xiàn)性的彩色矩陣系數(shù) 變小，將SNR的惡化降低。
這樣，為了高靈敏度化而采用的透明(白)濾色片具有G信號的約2倍的靈敏度。因而，就有信號的平衡打亂的問題、及因來自W像素 的泄漏而使混色變大并使用于色再現(xiàn)性改善的彩色矩陣系數(shù)變大所 以SNR惡化的問題，本實施例通過使高靈敏度的白像素的面積變小， 相應地使其他的RGB色像素的面積變大就能夠在改善彩色信號的 SNR的同時進行調(diào)整以使得W和G像素的信號電平變得相同。其結(jié) 果就能夠使彩色矩陣系數(shù)變小所以能夠回避SNR的惡化。
即，通過使W像素變小就能夠降低Si基板150內(nèi)發(fā)生的混色所 以能夠降低彩色矩陣處理所帶來的SNR惡化。進而，由于通過使其 他的RGB像素的實效的光入射的面積變大而使靈敏度變高所以SNR 能夠改善。
圖21A-21C中表示該發(fā)明實施所用的透鏡構(gòu)成的例子。圖21A 表示透鏡孔徑光闌為F2.8時的一般的焦點面的成4象狀態(tài)。圖21B中 表示孔徑光闌較小為F2.0的情況。 一般而言，若使F值變小則焦點 位置26中的入射光與光軸的角度變大，所以因焦點深度變窄故焦點 對合的被攝體的距離變窄。圖21C中表示特別地適合于本發(fā)明實施的 使焦點深度變深的透鏡例子。利用透鏡的球面像差。在圖21C中，通 過在較F2.8的透鏡孔徑區(qū)使用了 F2.0時變寬的孔徑區(qū)的區(qū)域自中央 區(qū)域較長地設定焦點距離使焦點深度變深。即對透鏡的色像差和進一 步對球面像差加以利用。球面像差通過在透鏡形成時呈環(huán)狀或者在上 下或左右使焦點距離不同進行形成就能夠?qū)崿F(xiàn)。通常，若使孔徑F值 變小則焦點范圍變窄，因此若進一步降低色像差降低這樣進行透鏡設 計則透鏡片數(shù)將會增加。在圖21C的透鏡中，反過來通過使色像差變 大就能夠使焦點深度變深，由于可以不降低色像差所以能夠使透鏡片 數(shù)變少。因透鏡片數(shù)變少所以照相機模塊的高度也能夠變低。進而通 過取透鏡光闌F2.0就相對于F2.8獲得約2倍的光量(以F值的平方比 增加)所以能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度化。
在這里，參照圖22A,22B就該發(fā)明所用的透鏡的材料進行敘述。 圖22A表示有代表性的消色差透鏡的構(gòu)成。該消色差透鏡是1733年 英國的數(shù)學家霍爾通過將低折射率低色散的透鏡Ll與高折射率高色散的透鏡L2組合起來，作為實現(xiàn)焦點位置處的色像差降低的方法而 得以發(fā)明。在這里，高色散意味著波長不同所造成的折射率之差較大， 低色散意味著波長不同所造成的折射率之差較小。
為了使色像差變大，能夠如圖22B所示那樣通過對兩片透鏡材 料使用同一材料而使色像差發(fā)生。例如，通過使用高折射率高色散的 材料來形成二個透鏡L1，L2，就能夠使自該L1，L2組合透鏡的焦點位 置變短，并能夠使色像差也變大。由于材料也是一種所以還能夠有助 于材料的成本降低。
圖23中表示將該發(fā)明適用于便攜式電話等中所使用的照相機模 塊之一例的截面圖。傳感器芯片231用粘接劑固定在環(huán)氧玻璃等基板 232上。從傳感器芯片231的PAD用焊絲233連接到基板232的端子 上。雖然沒有圖示，但在基板232中將連接端子引出到基板232的側(cè) 面或者底面。在傳感器芯片231的上部，紅外切斷(IRcut)玻璃的兩片 光學透鏡234、和兩片透鏡234間配置光闌235，并在透鏡滾筒236 上用塑料的樹脂進行固定。該透鏡滾筒236被固定在透鏡支架238上。 此外，還可以在傳感器芯片231與透鏡234之間根據(jù)需要插入IR切 斷玻璃板238。 一般而言透鏡234的片數(shù)隨著像素數(shù)增加其片數(shù)變多。 例如在3.2M像素中多使用3片透鏡。另外，傳感器芯片231例如是 圖1的第1實施方式中所說明的用虛線包圍起來表示的CMOS圖像 傳感器，或者是圖9、 10、 13實施例的圖像傳感器，進而還可以是在 圖像傳感器上附加了其他功能的傳感器芯片。
另夕卜，前述的各實施方式不僅能夠分別單獨進行實施，還能夠適 宜組合來進行實施。進而，在前述的各實施方式中包含各種階段的發(fā) 明，還可以通過各實施方式中所公開的多個構(gòu)成要件的適宜組合而抽 取出各種階段的發(fā)明。
另外的特征和變形可由本領域技術人員容易地想到。因此，本發(fā)
明在其更寬的方面并不限于這里所描述和表示的特定細節(jié)和代表性 實施方式。從而，在不脫離由附加的權利要求及其等同物所規(guī)定的概 括性發(fā)明概念的精神和范圍內(nèi)，可進行各種變形。
權利要求
1.一種包含信號處理部件的攝像裝置，該信號處理部件對通過在將光信號變換成電子的光電變換元件的前面配置了分離光的波長的波長分離部件的像素以二維方式配置的傳感器部，將上述光信號分離成兩色以上的波長分量而生成的信號進行處理，其中，上述光信號是由用于集聚光的光學透鏡所集聚的，上述攝像裝置的特征在于上述光學透鏡具備光學透鏡部件，通過采用基于光的波長的色散率較大的透鏡材質(zhì)而使基于波長的對焦位置之差變大；以及輪廓信號生成部件，在上述信號處理部件中從來自傳感器部的輸出信號抽取輪廓信號。
2. 按照權利要求l所述的攝像裝置，其特征在于 上述光學透鏡部件具備透鏡部件，由多片透鏡組成，并使至少兩片的透鏡材質(zhì)相同。
3. 按照權利要求l所述的攝像裝置，其特征在于 上述光學透鏡部件還進一步具備球面像差。
4. 按照權利要求l所述的攝像裝置，其特征在于 上述波長分離部件在上述光電變換部件的前面配置有不對光進行波長分離的濾光片。
5. 按照權利要求4所述的攝像裝置，其特征在于 上述波長分離部件由以一像素單位集聚光的微透鏡和用于進行光的波長分離的濾光片層組成，并使形成了上述不分離波長的濾光片 層的微透鏡的大小比形成了其他濾色片層的微透鏡還小。
6. 按照權利要求5所述的攝像裝置，其特征在于 上述濾色片層形成為與微透鏡的大小相同。
7. 按照權利要求5所述的攝像裝置，其特征在于 上述微透鏡形成為加大微透鏡的面積較大的微透鏡的曲率，并減小微透鏡的面積較小的微透鏡的曲率。
8. 按照權利要求7所述的攝像裝置，其特征在于 上述微透鏡是微透鏡的面積較大的微透鏡形成兩次以上。-
9. 按照權利要求l所述的攝像裝置，其特征在于 上述輪廓信號生成部件根據(jù)從上述傳感器部輸出的至少R波長區(qū)域的信號、G波長區(qū)域的信號、B波長區(qū)域的信號而生成并合成輪 廓信號。
10. 按照權利要求l所述的攝像裝置，其特征在于 上述輪廓信號生成部件根據(jù)加法信號而生成輪廓信號，其中，所述加法信號是在包含上述傳感器部中的某位置的一個中心像素及其 周邊的多個周邊像素的規(guī)定的像素排列內(nèi)對上述中心像素的彩色信 號和上述多個周邊像素的彩色信號按照規(guī)定的加權進行了加法運算 的信號。
11. 按照權利要求l所述的攝像裝置，其特征在于 上述信號處理部件具備離焦校正部件，對上述加法信號的信號變化部分進行校正以校正 圖4象離焦。
12. 按照權利要求ll所述的攝像裝置，其特征在于 上述離焦校正部件具備信號傾斜判定部件，根據(jù)規(guī)定的基準來檢測上述加法信號的信號變化；和信號置換部件，基于上述信號傾斜判定部件的檢測結(jié)果，將上述 加法信號用信號變化比其還小的周邊信號進行置換。
13. —種包含信號處理部件的照相機模塊，該信號處理部件對通 過在將光信號變換成電子的光電變換元件的前面配置了分離光的波 長的波長分離部件的像素以二維方式配置的傳感器部，將上述光信號 分離成兩色以上的波長分量而生成的信號進行處理，其中，上述光信 號是由用于集聚光的光學透鏡所集聚的，上述照相機模塊的特征在 于上述光學透鏡具備光學透鏡部件，通過釆用基于光的波長的折射率較大的透鏡材質(zhì) 而使基于波長的對焦位置之差變大；以及輪廓信號生成部件，在上述信號處理部件中從來自傳感器部的輸 出信號抽取輪廓信號。
14. 一種包含信號處理部件的攝像裝置，該信號處理部件對通過 在將光信號變換成電子的光電變換元件的前面配置了分離光的波長 的波長分離部件的像素以二維方式配置的傳感器部，將上述光信號分 離成兩色以上的波長分量而生成的信號和不進行波長分離而生成的 W信號進行處理，其中，上述光信號是由用于集聚光的光學透鏡所集 聚的，上述攝像裝置的特征在于上述波長分離部件由以一像素單位集聚光的微透鏡和用于進行 光的波長分離的濾光片層組成，并使形成了上述不分離波長的濾光片 層的微透鏡的大小比形成了其他濾色片層的微透鏡還小
15. 按照權利要求14所述的攝像裝置，其特征在于 上述濾色片層形成為與微透鏡的大小相同。
16. 按照權利要求14所迷的攝像裝置，其特征在于 上述微透鏡形成為加大微透鏡的面積較大的微透鏡的曲率，并減小微透鏡的面積較小的微透鏡的曲率。
17. 按照權利要求16所述的攝像裝置，其特征在于上述微透鏡是微透鏡的面積較大的微透鏡形成兩次以上。
18. 按照權利要求14所述的攝像裝置，其特征在于 上述輪廓信號生成部件根據(jù)加法信號而生成輪廓信號，所述加法信號是在包含上述傳感器部中的某位置的一個中心像素及其周邊的 多個周邊像素的規(guī)定的像素排列內(nèi)對上述中心像素的彩色信號和上 述多個周邊像素的彩色信號按照規(guī)定的加權進行了加法的信號。
19. 按照權利要求14所述的攝像裝置，其特征在于 上述信號處理部件具備離焦校正部件，對上述加法信號的信號變化部分進行校正以校正 圖《象離焦。
20. 按照權利要求19所述的攝像裝置，其特征在于 上述離焦校正部件具備信號傾斜判定部件，根據(jù)規(guī)定的基準來檢測上述加法信號的信號 變化；和信號置換部件，基于上述信號傾斜判定部件的檢測結(jié)果，將上述 加法信號用信號變化比其還小的周邊信號進行置換。
21. —種處理彩色信號的攝像裝置，該彩色信號包含通過在將光 信號變換成電子的光電變換元件的前面配置了分離光的波長的波長 分離部件的像素以二維方式配置的傳感器部，將上述光信號分離成兩色以上的波長分量而生成的信號，其中，上述光信號是由光學透鏡所集聚的，上述攝像裝置的特征在于包括加法部件，在包含上述傳感器部中的某位置的一個中心像素及其 周邊的多個周邊像素的規(guī)定的像素排列內(nèi)對上述中心像素的彩色信成加法信號；離焦校正部件，對上述加法信號的信號變化部分進行校正以校正 圖4象離焦；輪廓信號生成部件，從輸入上述加法部件的加法前的信號抽取信 號的變化以生成輪廓信號；合成部件，對上述輪廓信號和由上述離焦校正部件經(jīng)過校正的加 法信號進行合成以生成合成信號；比率系數(shù)計算部件，分別計算從上述規(guī)定的像素排列內(nèi)的各像素 輸出的彩色信號各自的平均值與上述合成信號的平均值的比率系數(shù)； 以及RGB信號生成部件，使用由上述比率系數(shù)計算部件計算出的比 率系數(shù)和上述合成信號來生成新的R信號、G信號、B信號。
22. 按照權利要求21所述的攝像裝置，其特征在于 上述離焦校正部件具備信號傾斜判定部件，根據(jù)規(guī)定的基準來檢測上述加法信號的信號 變化；和信號置換部件，基于上述信號傾斜判定部件的檢測結(jié)果，將上述 加法信號用信號變化比其還小的周邊信號進行置換。
23. —種處理彩色信號的照相機模塊，該彩色信號包含通過在將 光信號變換成電子的光電變換元件的前面配置了分離光的波長的波 長分離部件的像素以二維方式配置的傳感器部，將上述光信號分離成 兩色以上的波長分量而生成的信號，其中，上述光信號是由光學透鏡所集聚的，上述照相機模塊的特征在于包括加法部件，在包含上述傳感器部中的某位置的一個中心像素及其周邊的多個周邊像素的規(guī)定的像素排列內(nèi)對上述中心像素的彩色信成加法信號；離焦校正部件，對上述加法信號的信號變化部分進行校正以校正 圖《象離焦；輪廓信號生成部件，從輸入上述加法部件的加法前的信號抽取信 號的變化以生成輪廓信號；合成部件，對上述輪廓信號和由上述離焦校正部件經(jīng)過校正的加 法信號進行合成以生成合成信號；比率系數(shù)計算部件，分別計算從上述規(guī)定的像素排列內(nèi)的各像素 輸出的彩色信號各自的平均值與上述合成信號的平均值的比率系數(shù)； 以及RGB信號生成部件，使用由上述比率系數(shù)計算部件計算出的比 率系數(shù)和上述合成信號來生成新的R信號、G信號、B信號。
24. 按照權利要求23所述的照相機模塊，其特征在于 上述離焦校正部件具備信號傾斜判定部件，根據(jù)規(guī)定的基準來檢測上述加法信號的信號 變化；和信號置換部件，基于上述信號傾斜判定部件的檢測結(jié)果，將上述 加法信號用信號變化比其還小的周邊信號進行置換。
25. 按照權利要求23所述的照相機模塊，其特征在于 上述波長分離部件具有不進行波長分離而生成W信號的波長分離部件，進而，上述波長分離部件由以一像素單位集聚光的微透鏡和 用于進行光的波長分離的濾光片層組成，并使形成了上述不分離波長 的濾光片層的微透鏡的大小比形成了其他濾色片層的微透鏡還小。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包含信號處理電路的攝像裝置，該信號處理電路對通過在將光信號變換成電子的光電變換元件的前面配置了分離光的波長的波長分離元件的像素以二維方式配置的傳感器部，將上述光信號分離成至少R(紅)、G(綠)、B(藍)的波長分量而生成的至少三個R信號、G信號、B信號進行處理，其中，上述光信號是由用于集聚光的光學透鏡所集聚的，上述光學透鏡具備通過采用基于光的波長的色散率較大的透鏡材質(zhì)而使基于波長的對焦位置之差變大的光學透鏡；以及在上述信號處理電路中從來自傳感器部的輸出信號抽取輪廓信號的輪廓信號生成部。
文檔編號H01L27/14GK101321295SQ200810098679
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權日2007年6月7日
發(fā)明者江川佳孝 申請人:株式會社東芝