專利名稱：固態(tài)圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)圖像傳感器，其中，以矩陣形式布置均具有光電 轉(zhuǎn)換元件的多個像素。
背景技術(shù)：
近年來，M0S (CMOS)圖像傳感器得到了積極的開發(fā)。具體而言，隨著 半導(dǎo)體工藝的微型化(設(shè)計規(guī)則減小)，每個均具有5百萬或更多像素、像 素間距例如為2. 5 y m的單板色彩圖像傳感器已經(jīng)被商品化。
這種M0S圖像傳感器一般包括有著Bayer布局的濾色器，其中，在由 兩行兩列形成的像素塊中提供一個紅色(R)像素、 一個藍(lán)色(B)像素和 兩個對角設(shè)置的綠色(G)像素。在像素塊中提供兩個像素G的原因是光電 轉(zhuǎn)換元件對綠色具有高靈敏度。因此，將綠色像素用作獲取輝度(亮度) 信息的像素。
由于半導(dǎo)體器件設(shè)計規(guī)則的減小涉及到像素增多和像素微型化的趨 勢，'因此對實現(xiàn)寬動態(tài)范圍(WDR)的需求已經(jīng)增強(qiáng)。近年來，已經(jīng)提出來 各種技術(shù)來(尤其)避免高照度一側(cè)的飽和。然而，向低照度一側(cè)擴(kuò)展動 態(tài)范圍，即減小最小對象照度需要改善每個像素上的SNR且實現(xiàn)起來很困 難。從像素尺寸來說，像素的微型化趨勢進(jìn)展到了 1.7um的水平，或者從 孔徑面積來說到了 lum或以下的水平。當(dāng)采用這種像素尺寸時，入射光的 波動變得突出起來，由于圖像模糊(衍射極限)的原因，入射光的量迅速 減小到像素面積的縮小比之上。因此，需要采取措施向低照度一側(cè)擴(kuò)展動
10態(tài)范圍，即改善SNR。
已經(jīng)提出了各種技術(shù)以在即使像素尺寸減小的時候也能夠抑制色彩再 現(xiàn)的劣化(例如，參見JP-A 2004-304706 (特開)和JP-A 9358/1996 (特 開))。
JP-A 2004-304706 (特開)公開了一項技術(shù)，將綠色設(shè)置在中心，在 右、左、上、下方向設(shè)置白色作為輝度信號，由此確保輝度信號的信號電 荷量。對于JP-A 2004-304706 (特開)而言，將四行四列形成的像素塊視 為一個單元，這樣有一個問題，即信號處理需要花很多時間，因為像素塊 單元很大。此外，對低輝度的像素不進(jìn)行特殊信號處理，因此低輝度的像 素可能會淹沒在噪聲中。
此外，JP-A 9358/1996公開了一項技術(shù)，進(jìn)行信號處理來排列濾色器，
使得所有像素的光譜敏感度總額變?yōu)镽: G: B二2: 3: 1。然而，即使對于
JP-A 9358/1996來說，也沒有考慮到低照度的像素。因此，低輝度的像素 的SNR可能會劣化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題做出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種能夠輸出色彩 再現(xiàn)性優(yōu)越的圖像信號的固態(tài)圖像傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例， 一種固態(tài)圖像傳感器包括
以矩陣形式形成于半導(dǎo)體襯底上的多個像素，每個像素具有光電轉(zhuǎn)換 元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件輸出通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號；
'讀出電路，其用于讀出從所述多個像素輸出的電信號；以及
信號處理部分，其用于對從所述讀出電路讀出的電信號進(jìn)行信號處理，
其中所述多個像素包括
多個第一像素，其經(jīng)由透明層將具有可見光波長的入射光引導(dǎo)到對應(yīng)
的光電轉(zhuǎn)換元件；
多個第二像素，每個所述第二像素具有第一濾色器，所述第一濾色器 對于可見光波段中的第一可見光波段比對于其他可見光波段具有更高的透 射率；
多個第三像素，每個所述第三像素具有第二濾色器，所述第二濾色器
ii對于可見光波段中的不同于所述第一可見光波段的第二可見光波段比對于
其他可見光波段具有更高的透射率；以及
.多個第四像素，每個所述第四像素具有第三濾色器，所述第三濾色器 對于可見光波段中的不同于所述第一和第二可見光波段的第三可見光波段 比對于其他可見光波段具有更高的透射率， 其中所述信號處理部分包括
色彩獲取部分，其用于獲取包括多個像素的目標(biāo)像素塊中的第一色彩
數(shù)據(jù)值d、第二色彩數(shù)據(jù)值C2、第三色彩數(shù)據(jù)值C3和白色數(shù)據(jù)值W，以進(jìn)行 信號處理；
第一判斷部分，其用于判斷所述目標(biāo)像素塊中的所述白色數(shù)據(jù)值W是 否小于預(yù)定的第一設(shè)定值；以及
白色校正部分，其用于在所述第一判斷部分的判斷結(jié)果為否時，基于
如下表達(dá)式(1)對所述目標(biāo)像素塊中的所述白色數(shù)據(jù)值w進(jìn)行校正處理，
并且在所述第一判斷部分的判斷結(jié)果為是時，輸出所述白色數(shù)據(jù)值W自身， 而不基于所述表達(dá)式(1)進(jìn)行校正處理；
W， -SA+S^+SL ... (1) .其中Sh S2和S3中的每一個都是基于色彩平衡確定的系數(shù)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例， 一種固態(tài)圖像傳感器包括
以矩陣形式形成于半導(dǎo)體襯底上的多個像素，每個像素具有光電轉(zhuǎn)換 元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件輸出通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號；
讀出電路，其用于讀出從所述多個像素輸出的電信號；以及 信號處理部分，其用于對從所述讀出電路讀出的電信號進(jìn)行信號處理，
其中所述多個像素包括
多個第一像素，其經(jīng)由透明層將具有可見光波長的入射光引導(dǎo)到對應(yīng) 的光電轉(zhuǎn)換元件；
多個第二像素，每個所述第二像素具有第一濾色器，所述第一濾色器 對于可見光波段中的第一可見光波段比對于其他可見光波段具有更高的透 射率；
多個第三像素，每個所述第三像素具有第二濾色器，所述第二濾色器 對于可見光波段中的不同于所述第一可見光波段的第二可見光波段比對于
12其他可見光波段具有更高的透射率；
多個第四像素，每個所述第四像素具有第三濾色器，所述第三濾色器 對于可見光波段中的不同于所述第一和第二可見光波段的第三可見光波段 比對于其他可見光波段具有更高的透射率，
.其中所述信號處理部分包括
色彩獲取部分，其用于獲取包括多個像素的目標(biāo)像素塊中的第一色彩
數(shù)據(jù)值d、第二色彩數(shù)據(jù)值G、第三色彩數(shù)據(jù)值C3和白色數(shù)據(jù)值W，以進(jìn)行 信號處理；
色彩分離處理部分，其用于基于以下表達(dá)式(2)到(4)將所述白色 數(shù)據(jù)值分成多種色彩，以生成第一色彩的第一色彩數(shù)據(jù)值C1"第二色彩的 第二色彩數(shù)據(jù)值C&和第三色彩的第三色彩數(shù)據(jù)值C3*;
CL—W.Ki…(2)
C2，一W K2…(3) W.K3…(4)
'其中Id、 K2和K3表示顏色比例，由所述色彩數(shù)據(jù)值d、 Cz和C3確定。 此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例， 一種固態(tài)圖像傳感器包括 以矩陣形式形成于半導(dǎo)體襯底上的多個像素，每個像素具有光電轉(zhuǎn)換 元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件輸出通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號；
讀出電路，其用于讀出從所述多個像素輸出的電信號；以及 信號處理部分，其用于對從所述讀出電路讀出的電信號進(jìn)行信號處理， 其中所述多個像素包括
多個第一像素，其經(jīng)由透明層將具有可見光波長的入射光引導(dǎo)到對應(yīng) 的光電轉(zhuǎn)換元件；
.多個第二像素，每個所述第二像素具有第一濾色器，所述第一濾色器 對于可見光波段中的第一可見光波段比對于其他可見光波段具有更高的透 射率；
多個第三像素，每個所述第三像素具有第二濾色器，所述第二濾色器 對于可見光波段中的不同于所述第一可見光波段的第二可見光波段比對于 其他可見光波段具有更高的透射率；以及
多個第四像素，每個所述第四像素具有第三濾色器，所述第三濾色器對于可見光波段中的不同于所述第一和第二可見光波段的第三可見光波段 比對于其他可見光波段具有更高的透射率， 其中所述信號處理部分包括
色彩獲取部分，其用于獲取包括多個像素的目標(biāo)像素塊中的第一色彩 的第一色彩數(shù)據(jù)值d、第二色彩的第二色彩數(shù)據(jù)值C2、第三色彩的第三色 彩數(shù)據(jù)值C3和白色數(shù)據(jù)值W，以進(jìn)行信號處理；
.判斷部分，其用于判斷所述色彩數(shù)據(jù)值d、 C2和C3是否小于預(yù)定的設(shè) 定值；以及
低照度校正部分，其用于在判定所述色彩數(shù)據(jù)值C,、 C2和C3中兩個較 大值小于所述設(shè)定值時，基于所述白色數(shù)據(jù)值和大于所述設(shè)定值的所述色 彩數(shù)據(jù)值來糾正(retrieve)被判定為小于所述設(shè)定值的所述色彩數(shù)據(jù)值。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例， 一種固態(tài)圖像傳感器包括
以矩陣形式形成于半導(dǎo)體襯底上的多個像素，每個像素具有光電轉(zhuǎn)換 元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件輸出通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號；以及
讀出電路，其用于讀出從所述多個像素輸出的電信號，
其中以兩個或更多像素為單位將所述多個像素分成多個像素塊；并且 '所述多個像素具有相對于圖像拾取表面的兩軸傾斜45°的正方形形 狀，不間隔任何空間設(shè)置相鄰的像素，沿彼此不同的行設(shè)置第一和第四像 素。


圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的固態(tài)圖像傳感器的示意性構(gòu)造的方 框圖2為示出了兩行兩列形成的像素塊100的范例的視圖； 圖3為示出了濾色器的透射率的曲線圖； 圖4為示出了每個像素的靈敏度的曲線圖，所述像素設(shè)有每種顏色的 濾色器；
圖5為示出了垂直和水平布置的圖2所示的總共四個像素塊的范例的 圖示；
圖6A為示意性示出了對應(yīng)于沿行方向彼此相鄰的三個像素的截面構(gòu)造的截面圖，也是具有紅外線截止濾波器的固態(tài)圖像傳感器的截面圖，而圖
6B為示出了在圖6A所示的每個濾色器上設(shè)置紅外線截止濾波器17的范例 的截面'圖7為曲線圖，示出了當(dāng)為每個像素RGB提供紅外線截止濾波器17而 不為像素W提供紅外線截止濾波器17時，每個像素的透射波段和透射率之 間的關(guān)系；
圖8為方框圖，示出了根據(jù)第一實施例的圖1所示的信號處理電路6 的內(nèi)部構(gòu)造的范例；
圖9為示出了輝度和像素輸出之間的關(guān)系的圖示；
圖IO為流程圖，示出了根據(jù)第一實施例的信號處理電路6所執(zhí)行的處 理操作的范例；
圖11為方框圖，示出了根據(jù)第二實施例的信號處理電路6的內(nèi)部構(gòu)造 的范例；
圖12為流程圖，示出了圖11所示的信號處理電路6所執(zhí)行的處理操 作的范例；
圖13為用于解釋圖12中的步驟Sll處的處理操作的圖示； 圖14為用于解釋圖12中的步驟Sll處的處理操作的圖示； 圖15為示出了由五行七列形成、中心具有像素W的像素塊范例的圖示； 圖16為用于解釋內(nèi)插處理部分的處理操作的圖示； 圖17為方框圖，示出了根據(jù)第三實施例的信號處理電路6的內(nèi)部構(gòu)造 的范例；
圖18為流程圖，示出了圖17所示的信號處理電路6所執(zhí)行的處理操 作的范例；
圖19為流程圖，示出了根據(jù)第四實施例的信號處理電路6所執(zhí)行的處 理操作的范例；
圖20為示出了剛剛進(jìn)行完色彩分離處理后的像素布局的圖示； 圖21A到圖21C是用于解釋內(nèi)插處理部分的處理操作的圖示； 圖22為示出了處理信號矩陣以應(yīng)對Bayer布局的圖示； 圖23為方框圖，示出了根據(jù)第六實施例的信號處理電路6的內(nèi)部構(gòu)造 的范例；
15圖24為流程圖，示出了圖23所示的信號處理電路6所執(zhí)行的處理操 作的范例；
圖25為方框圖，示出了根據(jù)第七實施例的信號處理電路6的內(nèi)部構(gòu)造 的范例；
圖26為流程圖，示出了圖25所示的信號處理電路6的處理操作；
圖27A-C為用于解釋像素陣列1中的目標(biāo)像素40以及對目標(biāo)像素40
的內(nèi)插處理的圖示，其中將圖2所示的兩行兩列形成的像素塊判定為一個
單兀；
圖28為示出了像素陣列1的范例的圖示，其中每隔一行設(shè)置每條僅由 像素W形成的線；
圖29為示出了像素塊10b的范例的圖示，其中局部改變了圖28所示 的像素布局；
圖30為示出了像素塊10c的范例的圖示，其中局部改變了圖29所示 的像素布局；
圖31為示出了根據(jù)第十實施例的像素陣列1的圖示； 圖32為示出了像素陣列1的圖示，其中局部改變了圖31所示的像素 布局；
圖33為示出了像素陣列1的圖示，其中互換了圖32所示的像素W和 像素G;
圖34為示出了根據(jù)第十一實施例的像素陣列1的圖示； .圖35為示出了根據(jù)圖34的變型的像素陣列1的圖示；以及 圖36為示出了像素陣列的圖示，其中沿橫向?qū)⒈舜讼噜彽膬尚兄械南?素偏移對應(yīng)于半個像素的量。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考附圖解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例。 (第一實施例)
圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的固態(tài)圖像傳感器的示意性構(gòu)造的方 框圖。圖1所示的固態(tài)圖像傳感器包括像素陣列1，在像素陣列1中以矩
陣形式設(shè)置了多個均具有光電轉(zhuǎn)換元件的像素；垂直掃描器2，其向像素陣列1中的相應(yīng)行依次提供驅(qū)動電壓；噪聲減除電路3，對在每個像素中經(jīng)過 光電轉(zhuǎn)換的成像信號中包括的噪聲進(jìn)行消除處理；A/D轉(zhuǎn)換電路4，對噪聲 減除電路3輸出的成像信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；水平掃描器5，根據(jù)每列依次選 擇和讀取經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的成像數(shù)據(jù)；以及信號處理電路6，對成像數(shù)據(jù)進(jìn)行下 文所述的信號處理。
.信號處理電路6依照像素陣列中的每行順序地為每列接收成像數(shù)據(jù)。 垂直掃描器2、噪聲減除電路3、 A/D轉(zhuǎn)換電路4和水平掃描器5對應(yīng)于讀 出電路。讀出電路相對于多個像素同時讀取一條水平線中的信號，或依照 每個像素依次讀取信號。
讀出電路和像素陣列1形成于相同的半導(dǎo)體襯底上。信號處理電路也 可以形成于相同的半導(dǎo)體襯底上?；蛘?，信號處理電路6可以形成于與形 成讀出電路和像素陣列1的半導(dǎo)體襯底不同的半導(dǎo)體襯底上。在這種情況 下，將讀出電路的輸出輸入到另一半導(dǎo)體襯底上的信號處理電路6。
將像素陣列1中的多個像素分成多個像素塊，將彼此相鄰設(shè)置的一些 像素判定為一個單元。例如，圖2為示出了由兩行兩列形成的像素塊的范 例，'該像素塊包括沿對角設(shè)置的白色W像素(在下文中將稱為像素W)和綠 色G像素(在下文中將稱為像素G)以及剩余的兩個包括紅色R和藍(lán)色B的 像素(在下文中將被稱為像素R和像素B)。
像素W經(jīng)由透明層將具有具有可見光波長(例如400nm到650nm)的入 射光引導(dǎo)到對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件。透明層由對可見光透明的材料形成，且 其在整個可見光區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)出高靈敏度。
另一方面，為像素G提供對于綠色可見光波段中的光具有高透射率的 濾色器。為像素R提供對于紅色可見光波段中的光具有高透射率的濾色器。 為像素B提供對于藍(lán)色可見光波段中的光具有高透^f率的濾色器。
.提供像素W是因為白色像素可讓整個可見光波段中的光透過，因此像 素W適于獲取輝度信息。由于綠色像素也可以用于獲取輝度信息，因此在 圖2中沿對角設(shè)置白色像素和綠色像素。結(jié)果，可以對所有行和列均勻地 檢測出輝度信息，從而改善輝度分辨率。
此外，圖2所示的像素塊除像素W之外還具有像素R、 G和B，因為R、 G和B為原色，在色彩再現(xiàn)時優(yōu)于互補(bǔ)色的像素，并且不需要諸如色彩轉(zhuǎn)換等處理，由此簡化了信號處理的處理過程。
圖3為示出了每種濾色器的透射率的曲線圖，而圖4為示出了具有每 種顏色的濾色器的每個像素的靈敏度的曲線圖。如圖3所示，白色W的濾 色器對于整個可見光波段(大約400到700nm)的光具有95%或更高的透射 率。綠色G的濾色器對于大約為500到550nm的光具有高透射率。紅色R 的濾色器對于大約600到700nm的可見光波段中的光具有高透射率。藍(lán)色B 的濾色器對于大約450到490nm的可見光波段中的光具有高透射率。
如圖4所示，對于這些透射率而言靈敏度具有相同的特征。白色W的 像素對于整個可見光波段具有高靈敏度，白色W的靈敏度大致為R、 G或B 每種單個像素的靈敏度的兩倍。
此外，當(dāng)將濾色器設(shè)計為藍(lán)色B和綠色G的交叉點(光譜彼此交叉的 點處的透射率)以及綠色G和紅色R的交叉點中的每一個變?yōu)榇笾?0%時， 在從白色W提取色彩信號時，從白色W提取的綠色G的光譜可以具有與僅 僅綠色G光譜相同的形狀，下文將對此進(jìn)行解釋。當(dāng)交叉點落在40到60% 的值范圍內(nèi)，可以獲得優(yōu)異的色彩再現(xiàn)性。即使交叉點落在30到70%的范 圍內(nèi)，也可以獲得實用水平的色彩再現(xiàn)性。
圖5為示出了垂直和水平布置圖2所示的總共四個像素塊的范例的圖 示。'此外，圖6A為示意性示出了對應(yīng)于沿行方向彼此相鄰的三個像素的截 面結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖6A所示，每個像素具有形成于半導(dǎo)體襯底11上 的光電轉(zhuǎn)換元件12;隔著層間絕緣膜13形成于光電轉(zhuǎn)換元件12上的濾色 器14;以及形成于濾色器14上的微透鏡15。在層間絕緣膜13中形成為相 鄰像素屏蔽光的光屏蔽膜16。
'由于光電轉(zhuǎn)換元件12在近紅外波長區(qū)域具有靈敏度，除非截止近紅外 光線(例如650nm或以上)，否則會降低色彩再現(xiàn)性。例如，在對發(fā)射(反 射)純綠光和近紅外光線的對象成像時，在像素G中檢測到綠色，在像素R
中檢測出近紅外光。因此，無法將對象檢測為純綠色(R: G: B) = (0: 1:
0)。.
于是，在固態(tài)圖像傳感器和對象之間或在固態(tài)圖像傳感器和透鏡之間
提供防止650nm或以上的光的透射的紅外線截止濾波器，從而僅允許波長 可見的光進(jìn)入固態(tài)圖像傳感器?；蛘?，如圖6B的截面圖所示，可以在濾色器上設(shè)置紅外線截止濾波器17。對于圖6B而言，未向白色像素提供紅外線 截止濾波器17。這是因為提供白色像素是為了獲取輝度信息，并且在未提 供紅外線截止濾波器17時可以更確定地獲得低輝度一側(cè)上的輝度信息。
圖7為曲線圖，示出了當(dāng)為每個像素R、 G和B提供紅外線截止濾波器 17而不為像素W提供紅外線截止濾波器17時，每個像素的透射波段和透射 率之間的關(guān)系。如圖所示，像素W可以吸收能夠被光電轉(zhuǎn)換元件的襯底材 料硅光電轉(zhuǎn)換的波長(大約l.llim的近紅外光線)的光線。在對輝度低的 對象成像時像素W尤其有利，并可以將其用作近紅外攝像機(jī)。
圖8為方框圖，示出了圖1所示的信號處理電路6的內(nèi)部構(gòu)造的范例。 圖8所示的信號處理電路6包括W飽和判斷校正處理部分21，其對白色像 素進(jìn)行飽和判斷和校正處理。盡管圖8示出了 W飽和判斷校正處理部分21 單獨構(gòu)成圖8中的信號處理電路6的范例，但在信號處理電路6中可以包 括另一個執(zhí)行信號處理的模塊。
W飽和判斷校正處理部分21具有判斷像素W的白色數(shù)據(jù)值W是否飽 和的W飽和判斷部分22;基于W飽和判斷部分22的判斷結(jié)果對像素W進(jìn)行 校正處理的W校正處理部分23;以及W校正處理部分23工作使用的線存儲 器24。
W飽和判斷校正處理部分21將成像數(shù)據(jù)分成RGB三色數(shù)據(jù)C= (d， C2， C3)和白色數(shù)據(jù)值W并進(jìn)行信號處理。三色數(shù)據(jù)C和白色數(shù)據(jù)值W中的每個 都可以采取(例如)256種色調(diào)的數(shù)據(jù)0到255中的值。在以下解釋中，假 設(shè)紅色數(shù)據(jù)為d，綠色數(shù)據(jù)為C2，藍(lán)色數(shù)據(jù)為C3。例如，當(dāng)判定O100且 對色溫為5500K (開爾文)的白光進(jìn)行成像時，假設(shè)實現(xiàn)了W二200， C二 (d， C2， C3) = (80， 100， 70)。
在以下解釋中，由三行三列形成、像素W置于中心的像素塊是基本單 元。.像素R、 G和B和像素W具有不同程度的輝度(亮度)，允許使每個像 素的色彩數(shù)據(jù)值飽和。
圖9為示出了輝度和像素輸出之間的關(guān)系的圖示。如圖9所示，與R、 G和B像素相比，像素W在低照度一側(cè)難以飽和，但在高照度一側(cè)容易飽和。 于是，圖8中的W飽和判斷校正處理部分21判斷白色數(shù)據(jù)值W是否在高輝 度一側(cè)未飽和。圖IO為流程圖，示出了圖8所示的信號處理電路6所執(zhí)行的處理操作 的范例。首先，W飽和判斷部分22判斷白色數(shù)據(jù)值W是否不低于設(shè)定值Ws (例如Ws二240)，并檢測白色數(shù)據(jù)值W是否落入未飽和的范圍內(nèi)(步驟S1， 第一判斷部分)。如果實現(xiàn)了 W〈Ws (圖9中的區(qū)域B到C)，則判定未發(fā)生 飽和，并設(shè)置W、W (步驟S2)。在這種情況下，將白色數(shù)據(jù)值W輸出為W'， 按照原樣用于下一信號處理。
另一方面，如果實現(xiàn)了 W》Ws (圖9中的區(qū)域D到E的情況)，則判定 發(fā)生了飽和并利用以下表達(dá)式(1)計算白色校正值W'(步驟S3)。 W' -Sd+SzG+SL... (1)
在該范例中，S,、 S2和S3中的每一個都是基于色彩平衡判定的系數(shù)。例 如，在調(diào)節(jié)色溫為5500K的RGB信息來提供純白色(1: 1: 1)時，(S,， S2， S3) = (1.02， 0.82， 1.16)的設(shè)置可以滿足需要。當(dāng)如上所述通過對色溫 為5500K的白光成像獲得信號(R， G， B) = (80， 100， 70)時，以這樣的 方式導(dǎo)出系數(shù)S,， S2或S3的值，使得R: G: B的比例在總信號量(=250)
被均衡的狀態(tài)下變?yōu)閘: 1: 1?？梢曰谟嬎阏麄€成像平面的色彩平衡后獲
得的自動白色平衡獲得系數(shù)S^ S2或S3。
W校正處理部分23執(zhí)行步驟S2和S3處的處理。在步驟S3處相應(yīng)的 RGB數(shù)據(jù)項(piece) d、 C2、 C3例如為對應(yīng)于兩個紅色像素的平均信號值、 對應(yīng)于四個綠色像素的平均信號值以及對應(yīng)于兩個藍(lán)色像素的平均信號 值，這些像素分別位于該像素塊中。由于通常是順次讀出來自像素陣列的 輸出信號，因此需要線路存儲器24來臨時存儲先前讀取的行的信號，以便 利用對應(yīng)于三行的信號來計算平均信號值。W校正處理部分23在參考線路 存儲器24的同時進(jìn)行計算。
W飽和判斷校正處理部分21按照每個像素塊執(zhí)行圖10所示的處理。部 分21輸出對應(yīng)于一個像素塊的白色數(shù)據(jù)值W'和RGB數(shù)據(jù)值C (步驟S4)并 隨后對下一像素塊進(jìn)行圖IO所示的處理。.
如上所述，根據(jù)第一實施例，由于通過實時校正白色數(shù)據(jù)值W使得具 有高靈敏度的像素W在高輝度一側(cè)不飽和，因此可以獲得具有優(yōu)異色彩再 現(xiàn)性的成像數(shù)據(jù)而不會因為飽和而丟失輝度信息。
.盡管圖2所示的像素塊是由WRGB四個像素形成的，也可以任意改變
20WRGB的布局，只要滿足沿對角設(shè)置像素W和像素G的條件即可。'(第二實施例)
下文所述的第二實施例特征在于，將像素W的白色數(shù)據(jù)值W按色彩分成三項色彩數(shù)據(jù)R、 G和B。
盡管根據(jù)第二實施例的固態(tài)圖像傳感器的構(gòu)造類似于圖1所示的實施例，但第二實施例在信號處理電路6的處理操作方面與第一實施例不同。在下文中將主要解釋與第一實施例的不同。
即使在第二實施例中，為了清楚地解釋色彩分離處理，也將由三行三列形成、像素W布置在中心的像素塊判定為基本單元。像素塊的實際基本單元不限于三行三列的構(gòu)造。
.圖11為方框圖，示出了根據(jù)第二實施例的信號處理電路6的內(nèi)部構(gòu)造的范例。根據(jù)第二實施例的信號處理電路6包括色彩分離內(nèi)插處理部分25。該色彩分離內(nèi)插處理部分25具有對白色數(shù)據(jù)值W進(jìn)行色彩分離過程以產(chǎn)生色彩數(shù)據(jù)RGB的色彩分離處理部分26;由色彩分離處理部分26用于進(jìn)行工作的線路存儲器27;以及由內(nèi)插處理部分28用于操作以利用色彩分離的色彩數(shù)據(jù)值和原始色彩數(shù)據(jù)值計算每個像素位置處的RGB信號的線路存儲器29。信號處理電路6可以包括除色彩分離內(nèi)插處理部分25之外的處理部分。
圖12為流程圖，示出了圖11所示的信號處理電路6所執(zhí)行的處理操作的范例。首先，色彩分離處理部分26使用像素W周圍的像素R、 G和B，基于以下表達(dá)式(2)到(4)將像素W轉(zhuǎn)換成像素R、 G和B (步驟Sll)。W.Ki …(2)W.K2 …(3)B —W*K3 …(4).這里，K,、 K2和K3中的每一個都表示從目標(biāo)像素W周圍的每個像素R、G或B獲得的色率，并例如用以下表達(dá)式(5)到(7)來表示。
《=_^--^ …(5)
V^。verage卞幾average卞^average 7
K2=7--^ …(6)
、"。verage卞"^average卞"overage /
21<formula>formula see original document page 22</formula>這里，RavCT，、G自，和Bav,。中的每一個是目標(biāo)像素W周圍的多個像素
的色彩數(shù)據(jù)值R、 G和B的平均值。例如，Rav，、 Ga旨^和Bw是對應(yīng)于兩
個紅色像素的平均色彩數(shù)據(jù)值、對應(yīng)于四個綠色像素的平均色彩數(shù)據(jù)值和對應(yīng)于兩個藍(lán)色像素的平均色彩數(shù)據(jù)值，這些像素分別位于該像素塊中。
圖13和圖14為解釋圖12中的步驟Sll處的處理操作的圖示。如圖13所示，色彩分離處理部分26獲得三行三列像素塊中圍繞像素W的色率Id、K2禾口K"并將這些色率乘以像素W自身的輝度值(白色數(shù)據(jù)值W)。結(jié)果，可以進(jìn)行像素W的色彩分離而不劣化輝度分辨率。如圖14所示，在像素W的位置處新產(chǎn)生RGB數(shù)據(jù)值R.、 G,和Bw。
為了執(zhí)行步驟Sll處的處理，色彩分離處理部分26必需為多行執(zhí)行算術(shù)運算。于是，在圖ll所示的線路存儲器中臨時存儲對應(yīng)于兩行的色彩數(shù)據(jù)值，在讀取像素塊中最后一行的時刻讀出線路存儲器中存儲的對應(yīng)于兩行的剩余色彩數(shù)據(jù)值，并執(zhí)行表達(dá)式(2)到(4)所示的計算。
這里，例如，當(dāng)像素塊中的色彩數(shù)據(jù)值為^200， (R
ave.rage賃 Gaverage 7 Baverage )
=(80， 100， 70)時，可以基于表達(dá)式(2)到(7)獲得(R*， G ， B ) =(64，80， 56)。
在通過這種方式把白色數(shù)據(jù)值W轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的色彩數(shù)據(jù)項Rw、 Gw和Bw
時，相對于平均色彩數(shù)據(jù)R,age、Ga潛，和Baverage獲得了(64+80+56) /
(80+100+70) =4/5倍。于是，將倒數(shù)5/4判定為常數(shù)，并可以將表達(dá)式(2)到(4)中的每一個的右側(cè)乘以該常數(shù)而獲得的值判定為最終的色彩數(shù)據(jù)值R*、 G.或Bw。
'利用實質(zhì)上具有高SNR比的白色數(shù)據(jù)值W和具有經(jīng)平均而得到改善的SNR比的色彩數(shù)據(jù)值、單獨通過乘或除，來獲得色彩轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)R.、 G,和中的的每一個，而所產(chǎn)生的色彩數(shù)據(jù)值的SNR比變得高于R、 G和B數(shù)據(jù)值中的每一個。
要指出的是，像素塊不限于三行和三列。例如，圖15為示出了由五行七列形成、像素W置于中心的像素塊范例的圖示。用于執(zhí)行步驟Sll處的處理的線路存儲器的容量取決于像素塊中的行數(shù)。當(dāng)行數(shù)增加時，線路存儲器的容量變大。因此，過分增加像素塊中的行數(shù)是不希望出現(xiàn)的。
當(dāng)色彩分離處理部分26完成圖12中的步驟Sll的處理時，內(nèi)插處理部分28隨后計算像素塊中的所有像素R和像素R.的平均值R'，例如，如圖16所示。類似地，內(nèi)插處理部分28計算像素塊中的所有像素G和像素的平均值G'以及所有像素B和像素B.的平均值B'(步驟S12)。將每個計算出的像素平均值R' 、 G'和B'視為如圖16所示的像素塊中的中心像素(目標(biāo)像素)的色彩數(shù)據(jù)值。
通過這種方式，通過對三種色彩數(shù)據(jù)值R、 G和B以及周圍三行三列形成的像素塊中的色彩分離數(shù)據(jù)值IU G.和B,求平均，針對所有像素判定最終的色彩數(shù)據(jù)值R' 、 G'和B'。
當(dāng)內(nèi)插處理部分28輸出最終的色彩數(shù)據(jù)值R' 、 G'和B'時(步驟S13)，針對下一像素塊執(zhí)行上述步驟Sll到S13。
對所有像素位置重復(fù)上述處理就能夠產(chǎn)生三種色彩數(shù)據(jù)值R' 、G'和B'。此外，還可以基于像素數(shù)均為Bayer布局中的像素數(shù)的兩倍的R數(shù)據(jù)值和B數(shù)據(jù)值進(jìn)行色彩內(nèi)插來獲得色彩數(shù)據(jù)值R'和B'，與常規(guī)范例相比，這些值中的每一個的SNR比都幾乎加倍。
'如上所述，根據(jù)第二實施例，由于將像素W色彩分離為三種色彩像素R、G和B，因此可以輕易而迅速地增加R、 G和B的外在像素數(shù)量，并可以很大地改善SNR比，從而提高圖像質(zhì)量。此外，由于基于色彩內(nèi)插處理對所有像素產(chǎn)生三種色彩數(shù)據(jù)值，因此增強(qiáng)了色分辨率，從而改善了圖像質(zhì)量。
要指出的是，可以在進(jìn)行第二實施例的處理之前執(zhí)行在第一實施例中介紹的W飽和判斷校正處理。(第三實施例)
第三實施例的特征在于，將白色數(shù)據(jù)用于低照度來進(jìn)行色彩信號的恢復(fù)處理。
.盡管根據(jù)第三實施例的固態(tài)圖像傳感器與圖1所示的固態(tài)圖像傳感器具有相同的構(gòu)造，但第三實施例在信號處理電路6的處理操作方面與第一和第二實施例不同。在下文中將主要解釋與第一和第二實施例的不同。
在第三實施例中，類似地將三行三列形成、像素W置于中心的像素塊判定為基本單元，以便理解色彩分離處理，像素塊的實際基本單元不限于三行三列形成的結(jié)構(gòu)。
圖17為方框圖，示出了根據(jù)第三實施例的信號處理電路6的內(nèi)部構(gòu)造的范例。圖17所示的信號處理電路6具有低照度判斷校正處理部分30。低照度判斷校正處理部分30具有判斷像素R、 G和B是否具有低照度的RGB低照度校正部分31;在判定有低照度時進(jìn)行校正處理的低照度校正處理部分32;低照度校正處理部分32工作所使用的線路存儲器33;以及以像素塊為單位存儲低照度校正處理部分32的處理結(jié)果的單塊存儲器(one-blockmemory) 34。信號處理電路6可以包括除低照度判斷校正處理部分30之外的處理部分。
'圖18為流程圖，示出了信號處理電路6所執(zhí)行的處理操作的范例。RGB低照度校正部分31針對像素塊中的RGB數(shù)據(jù)值C= (d、 C2、 C3)進(jìn)行低照度判斷，低照度校正處理部分32基于判斷結(jié)果進(jìn)行校正處理。現(xiàn)在將參考圖18的流程圖介紹具體的判斷和校正處理。
.首先，判斷像素塊中的RGB數(shù)據(jù)值Cm (m為1、 2或3)中的每一個等于還是小于預(yù)定的下限設(shè)定值Cn (步驟S21)。當(dāng)該判斷的結(jié)果為否時，判定每個值都是SNR優(yōu)良的有效數(shù)據(jù)，將白色數(shù)據(jù)值W和每個RGB數(shù)據(jù)值C分別判定為單塊存儲器34中存儲的Win CP (步驟S22)。
另一方面，當(dāng)步驟S21處的判斷結(jié)果為是時，對是否存在等于或小于設(shè)定值a的單色數(shù)據(jù)值a (m為l， 2或3)做出判斷(步驟S23)。當(dāng)判斷結(jié)果為是時，基于如下表達(dá)式(8)校正不大于設(shè)定值Cn的單色數(shù)據(jù)值(ml為l， 2或3)(步驟S24，第一色彩校正部分)。
Gnl二W- (S加2 ,Gn2+Sm3 ， (8)
這里，"2和(^是等于或大于設(shè)定值^的色彩數(shù)據(jù)值。
'該表達(dá)式(8)將高照度時的W與(d+C2+C3)之比，即(當(dāng)W二200， C(d+C2+C3) = (80， 100， 70)時，為200: 500)乘以基于在整個像素區(qū)域中判斷的白色平衡而判定的系數(shù)，以獲得S 2，和S 3，，將Sra2，和S 3，乘以SNR
比優(yōu)良的有效色彩數(shù)據(jù)值。和a3以獲得(sm2'c 2+s 3' a3)，并從同一塊中獲得的w減去(s 2'a2+s 3'a3)。結(jié)果，可以提取并恢復(fù)白色數(shù)據(jù)w中仍然包含的色彩數(shù)據(jù)q的信息。
這里，假設(shè)高照度時W和(d+C2+c3)之比為200: 500，系數(shù)SJ和SJ例如為Sffl2，= (200 + 250) X0.82=0. 65， Sm3， = (200 + 250) X1.16二0. 93。當(dāng)^10且C二 (0， 3， 7)時，實現(xiàn)了C- (3X0.65+7X0. 93)二1.5。
當(dāng)步驟S23處的判斷結(jié)果為否時，對是否存在等于或小于設(shè)定值Cn的兩色數(shù)據(jù)值G (m為1， 2或3)做出判斷(步驟S25)。當(dāng)判斷結(jié)果為是時，校正等于或小于設(shè)定值a的兩色數(shù)據(jù)(^和a2(ml和m2為l， 2，或3)(步驟S26)。將校正后的色彩數(shù)據(jù)C^和^存儲在單塊存儲器34中。 <formula>formula see original document page 25</formula>
'表達(dá)式(9)從目標(biāo)像素塊中的輝度數(shù)據(jù)W減去有效色彩數(shù)據(jù)值。(m為1， 2或3)，并基于單塊存儲器34中存儲的前一像素塊中的色彩數(shù)據(jù)值CP= (dP， C/， C3P)中的無效(ineffective)色彩ml和m2 (SNR較差)的色彩數(shù)據(jù)值CJ和"/來分配通過該減法獲得的值，由此恢復(fù)色彩ml和m2的色彩數(shù)據(jù)。
當(dāng)步驟S25處的判斷結(jié)果為否時，這意味著所有色彩數(shù)據(jù)值R、 G和B都等于或低于設(shè)定值Cn。在這種情況下，基于如下表達(dá)式(10)恢復(fù)每一色彩數(shù)據(jù)值C^ (ml為l， 2或3)(步驟S27)。
「『
cmI =——!=li5l :^- …(10)
在表達(dá)式GO)中，基于從單塊存儲器34中存儲的前一像素塊中的色彩數(shù)據(jù)值C^ (C,P， C/， C3P)(例如03，03，02)獲得的無效色彩ml、m2和m3的色彩數(shù)據(jù)值C^和a/，來分配目標(biāo)像素塊中的輝度數(shù)據(jù)W，由此恢復(fù)相應(yīng)的色彩數(shù)據(jù)Cml、 "2和"3。
'在表達(dá)式(io)中，可以分配通過將色彩數(shù)據(jù)值c/、 c/和a/乘以基
于色彩平衡判定的系數(shù)S,、 S2和S3所獲得的值。
在上述計算過程中，當(dāng)需要針對多行的算術(shù)運算時，實施算術(shù)運算并同時參考線路存儲器中存儲的前幾行信號就可以滿足需要。，
將在步驟S27恢復(fù)的白色數(shù)據(jù)值W和每個色彩數(shù)據(jù)值C存儲在單塊存儲器中(步驟S22)并輸出(步驟S28)。然后，對下一像素塊執(zhí)行步驟S21
25到S28的處理。
如上所述，在第三實施例中，當(dāng)基于R、 G和B的色彩數(shù)據(jù)值判斷照度 是否低且判定為低照度時，使用高靈敏度的像素W來執(zhí)行色彩數(shù)據(jù)值校正 處理。因此，可以實時地恢復(fù)因為低照度而損失的色彩信息，并且即使照 度低也能夠獲得具有高圖像質(zhì)量的固態(tài)圖像傳感器。
可以在結(jié)合第二實施例描述的色彩分離處理之前，或者與第一實施例 中介紹的W飽和判斷校正處理同時執(zhí)行上文所述的對低照度的判斷以及對 每種色彩數(shù)據(jù)值的校正處理。 .(第四實施例)
通過在根據(jù)第二實施例的色彩分離處理中增加低照度判斷處理獲得下 文所述的第四實施例。
圖19為流程圖，示出了根據(jù)第四實施例的信號處理電路6所執(zhí)行的處 理操作的范例。圖19示出了通過向圖12所示的處理增加步驟S14和S15 獲得的處理。
首先，將白色數(shù)據(jù)值W與預(yù)定的設(shè)定值W。(例如在256種色調(diào)的情況
下設(shè)定W IO)進(jìn)行比較(步驟S14)。當(dāng)白色數(shù)據(jù)值W等于或大于Wn時，利
用表達(dá)式(2)到(4)執(zhí)行色彩分離處理(步驟Sll)。另一方面，當(dāng)白色
數(shù)據(jù)值W小于WJ寸，基于如下表達(dá)式(11)進(jìn)行色彩分離處理。
Cm
cm "『+C'+C2+C3)x-- …(u)
leverage 2^^^ 3^^^^^
在表達(dá)式(11)中，向白色數(shù)據(jù)值W增加所有項的周圍的色彩數(shù)據(jù)R、
G和B作為輝度數(shù)據(jù)，以生成色彩數(shù)據(jù)值c-因此，改善了色彩數(shù)據(jù)值(:
的SNR比。不過，在這種情況下，由于增加周圍像素數(shù)據(jù)作為輝度數(shù)據(jù)， 因此輝度分辨率被劣化。因此，僅在目標(biāo)像素W接收的光照度低時執(zhí)行步 驟Sll的處理，以便犧牲輝度分辨率而改善SNR比。
如上所述，根據(jù)第四實施例，當(dāng)白色數(shù)據(jù)值W的照度低時，將白色數(shù) 據(jù)值W加周圍色彩數(shù)據(jù)R、 G和B得到的值乘以系數(shù)Id到K3，以實現(xiàn)白色數(shù) 據(jù)值W的色彩分離。因此，可以改善低輝度白色數(shù)據(jù)值W的照度，從而避 免發(fā)生黑色模糊。 (第五實施例)
26第五實施例的特征在于，在對白色數(shù)據(jù)值w進(jìn)行色彩分離之后進(jìn)行色
彩內(nèi)插處理以提供相應(yīng)的色彩數(shù)據(jù)R、 G和B，并通過進(jìn)行色彩內(nèi)插處理使 得輸出數(shù)據(jù)與基于Bayer布局的數(shù)據(jù)具有相同布局。
'根據(jù)第五實施例的信號處理電路6具有與圖11所示相同的構(gòu)造，并根 據(jù)與圖12所示相同的流程圖執(zhí)行處理操作。然而，由圖11所示的內(nèi)插處 理部分28執(zhí)行的圖12所示的步驟S12的處理操作與第二實施例中的不同。 根據(jù)本實施例的內(nèi)插處理部分28使用紅色數(shù)據(jù)值R、藍(lán)色數(shù)據(jù)值B和 經(jīng)色彩分離的色彩數(shù)據(jù)值Rw、 a和B.中的R.和B.來進(jìn)行內(nèi)插處理。
'圖20示出了剛剛實施色彩分離處理之后的像素布局。如圖所示，將經(jīng)
過色彩分離的色彩數(shù)據(jù)值Rw、 a和Bw分配給白色數(shù)據(jù)值W的像素位置。如
圖21A所示，內(nèi)插處理部分28使用沿橫向彼此相鄰的紅色數(shù)據(jù)值R和兩色 數(shù)據(jù)值&來內(nèi)插最終的色彩數(shù)據(jù)值R'。因此，判定三個值的平均值為R'的 方法是最簡單的方法。類似地，如圖21B所示，使用沿垂直方向彼此相鄰 的藍(lán)色數(shù)據(jù)值B和兩色值B.內(nèi)插最終的色彩數(shù)據(jù)值B'。另一方面，如圖21C 所示，不對綠色數(shù)據(jù)值"進(jìn)行內(nèi)插處理。不對綠色進(jìn)行內(nèi)插處理是因為在 實施色彩分離處理時基于色彩數(shù)據(jù)值G和G.完成了對應(yīng)于Bayer布局的成 像數(shù)據(jù)。
在執(zhí)行這種處理時，可以獲得如圖22所示的對應(yīng)于Bayer布局的這種 數(shù)據(jù)布局。由于對固態(tài)圖像傳感器輸出的成像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的通用數(shù)字信 號處理器常常與Bayer布局的成像數(shù)據(jù)兼容，因此，像本實施例這樣從固 態(tài)圖像傳感器輸出被轉(zhuǎn)換成Bayer布局的成像數(shù)據(jù)就能夠利用通用數(shù)字信 號處理器進(jìn)行各種圖像處理，從而降低了圖像處理中的設(shè)計成本和部件成 本。'
如上所述，根據(jù)第五實施例，將白色數(shù)據(jù)值W顏色分離為相應(yīng)的色彩 數(shù)據(jù)R、 G和B，然后將像素塊中的數(shù)據(jù)布局轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于Bayer布局的數(shù) 據(jù)布局。因此，該固態(tài)圖像傳感器能夠輸出對應(yīng)于Bayer布局的成像數(shù)據(jù)， 并可以使用通用數(shù)字信號處理器執(zhí)行后續(xù)的圖像處理。 (第六實施例)
可以任意組合第一到第五實施例并加以執(zhí)行。例如，下文所述的第六 實施例的特征在于連續(xù)執(zhí)行圖10、 18和12所示的處理。圖23為方框圖，示出了根據(jù)第六實施例的信號處理電路6的內(nèi)部構(gòu)造 的范例。圖23所示的信號處理電路6具有與圖8所示構(gòu)造相同的W飽和 判斷校正處理部分21;與圖17所示構(gòu)造相同的低照度判斷校正處理部分 30;與圖11所示構(gòu)造相同的色彩分離內(nèi)插處理部分25;將色彩數(shù)據(jù)R、 G 和B轉(zhuǎn)換成輝度數(shù)據(jù)Y和色差數(shù)據(jù)UV的YUV轉(zhuǎn)換部分35;供這些相應(yīng)部分 工作使用的線路存儲器36;以及存儲處理結(jié)果的單塊存儲器37。
圖23所示的信號處理電路6中的每個部分都可以由硬件或軟件形成。 總之基本上根據(jù)圖10、 18和12所示的相應(yīng)流程圖順序執(zhí)行處理，然后YUV 轉(zhuǎn)換部分35進(jìn)行向輝度數(shù)據(jù)和色差數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。
圖24為流程圖，示出了圖23所示的信號處理電路6所執(zhí)行的處理操 作的范例。在下文中將介紹以圖2所示的由兩行兩列形成的像素塊為單位 進(jìn)行信號處理的范例。
首先，以兩行兩列形成的像素塊為單位，獲取每個像素塊中的相應(yīng)的 RGB色彩數(shù)據(jù)值C二 (C,， C2和C》以及白色數(shù)據(jù)值W(步驟S31)。這些數(shù)據(jù) 項從1H存儲器獲取。在下文中將把獲取的一個像素塊稱為用于信號處理的 目標(biāo)像素。
與像素R、 G和B相比，白色像素在低照度一側(cè)難以飽和，但在高照度 一側(cè)容易飽和。于是，在圖24中的步驟S32 (第二判斷部分)，對白色數(shù)據(jù) 值W是否大于下限設(shè)定值C。(例如"二0)進(jìn)行判斷。圖23所示的W飽和判 斷校正處理部分21執(zhí)行該判斷處理。如果W《Cn (圖9中的區(qū)域A)，將用 于信號處理的數(shù)據(jù)C'和W'變?yōu)閱螇K存儲器22中存儲的前面的像素塊中的 數(shù)據(jù)CP和WP (步驟S33，前塊色彩調(diào)節(jié)部分)。
當(dāng)在步驟S32判定w〉a時，W飽和判斷校正處理部分21執(zhí)行由如圖10 所示的相同處理過程形成的W飽和判斷校正處理(步驟S34)?；诓襟ES34 的該處理，輸出校正后的白色數(shù)據(jù)值W和色彩數(shù)據(jù)值。
然后，低照度判斷校正處理部分30執(zhí)行由如圖18所示的相同處理過 程形成的低照度判斷處理(步驟S35)?；诓襟ES35的該處理，改善了相 應(yīng)像素R、 G和B中的低照度的像素的靈敏度。
隨后，色彩分離內(nèi)插處理部分25執(zhí)行由與如圖12所示的處理過程相 同的處理過程形成的色彩分離處理(步驟S36)。在步驟S36通過該處理將
28像素W色彩分離成RGB色彩數(shù)據(jù)值之后，輸出經(jīng)過內(nèi)插處理的色彩數(shù)據(jù)值。
在單塊存儲器中存儲步驟S36和S33的處理結(jié)果，即白色數(shù)據(jù)值W'和 色彩數(shù)據(jù)值C (步驟S37)。
然后，YUV轉(zhuǎn)換部分35將色彩分離內(nèi)插處理部分25輸出的三種色彩數(shù) 據(jù)值轉(zhuǎn)換成輝度數(shù)據(jù)和色差數(shù)據(jù)(步驟S38)。
如上所述，根據(jù)第六實施例，連續(xù)執(zhí)行W飽和判斷校正處理、RGB低照 度判斷處理和色彩分離處理以產(chǎn)生最終色彩數(shù)據(jù)，由此獲得在色彩信息再 現(xiàn)性方面優(yōu)越且圖像質(zhì)量高而沒有白色間斷或塊色彩模糊的圖像。
要指出的是，不必按照W飽和判斷校正處理部分21、低照度判斷校正 處理部分30和色彩分離內(nèi)插處理25的次序來執(zhí)行每個處理。例如，可以 以W飽和判斷校正處理部分21、色彩分離內(nèi)插處理25和低照度判斷校正處 理部分30的次序執(zhí)行處理。此外，可以省略圖24中所示的處理的一部分， 例如步驟S32的判斷處理。 (第七實施例)
盡管在圖12中先執(zhí)行色彩分離處理后執(zhí)行內(nèi)插處理，但也可以先執(zhí)行 內(nèi)插處理后執(zhí)行色彩分離處理。下面介紹的第七實施例特征在于先執(zhí)行內(nèi) 插處理后實施色彩分離處理。
圖25為方框圖，示出了根據(jù)第七實施例的信號處理電路6的內(nèi)部構(gòu)造 的范例，而圖26為流程圖，示出了圖25所示的信號處理電路6的處理操 作。
圖25所示的信號處理電路6使用內(nèi)插處理部分28進(jìn)行內(nèi)插處理，然 后利用色彩分離內(nèi)插處理部分25進(jìn)行色彩分離處理。內(nèi)插處理部分28獲 取目標(biāo)像素的色彩數(shù)據(jù)C (d、 C2、 C3)和白色數(shù)據(jù)值W。
這里，目標(biāo)像素為信號處理的基本單位，每個目標(biāo)像素具有相應(yīng)的色 彩數(shù)據(jù)R、 G和B以及白色W數(shù)據(jù)。與像素陣列l(wèi)中的實際像素不同，該目 標(biāo)像素為虛擬像素。詳細(xì)地講，目標(biāo)像素的位置是像素陣列1中每個像素 中存在的光電轉(zhuǎn)換元件的位置或每個像素的重力點的位置。
例如，圖27是用于解釋像素陣列1中的目標(biāo)像素40的圖示，該像素 陣列1以圖2所示的兩行兩列形成的像素塊為單位。將圖27中從左側(cè)開始 第二行和第二列中設(shè)置的像素判定為目標(biāo)像素40。該目標(biāo)像素40的R數(shù)據(jù)值為圖27A所示的上下R像素數(shù)據(jù)值的平均值。此外，B數(shù)據(jù)值是圖27B所 示的左右B像素數(shù)據(jù)值的平均值，G數(shù)據(jù)值是目標(biāo)像素40位置處放置的像 素G自身的數(shù)據(jù)值。W數(shù)據(jù)值是置于目標(biāo)像素40的四角處的像素W的數(shù)據(jù) 值的平均值。
.在執(zhí)行這種內(nèi)插處理時，判斷目標(biāo)像素40的RGB數(shù)據(jù)值和W數(shù)據(jù)值。 要指出的是，當(dāng)信號處理電路6執(zhí)行內(nèi)插處理時，利用圖25所示的線路存 儲器。因此，在該線路存儲器中預(yù)先存儲圍繞該目標(biāo)像素40的色彩數(shù)據(jù)值。
根據(jù)本實施例的信號處理電路6首先利用內(nèi)插處理部分28基于如圖26 所示的上述處理順序進(jìn)行內(nèi)插處理(步驟S41)。結(jié)果，按照每個目標(biāo)像素 40判定RGB數(shù)據(jù)值C、和W數(shù)據(jù)值W'中的每一個。
然后，色彩分離內(nèi)插處理部分25基于以下表達(dá)式(12)計算并輸出目 標(biāo)像素40的三色數(shù)據(jù)值(步驟S42和S43)。
按照每個目標(biāo)像素40對步驟S42計算出的目標(biāo)像素40的三色數(shù)據(jù)值 進(jìn)行YUV轉(zhuǎn)換。
如上所述，根據(jù)第七實施例，按照每個目標(biāo)像素40執(zhí)行內(nèi)插處理以獲 取每一 RGB數(shù)據(jù)C和白色數(shù)據(jù)值W，然后按照圖26的流程圖進(jìn)行信號處理。 因此，可以在以比像素塊更精細(xì)的單位考慮輝度信息的同時執(zhí)行信號處理， 由此獲取色彩再現(xiàn)性優(yōu)越且空間分辨率高的圖像。 (第八實施例)
第八實施例的特征在于RGB數(shù)據(jù)C= (Cl、 C2、 C3)具有低照度時的處 理操作與第三實施例中的不同。
-盡管根據(jù)第八實施例的信號處理部分依照圖18的流程圖進(jìn)行處理操 作，但步驟S27的A處理或步驟S26和S27的B處理或步驟S24、S26和S27 的(C)處理操作與第一和第二實施例中那些不同。
具體而言，在執(zhí)行處理A、 B或(C)時，基于以下表達(dá)式(13)恢復(fù) 每一 RGB數(shù)據(jù)值C。
'apW/Sb Cb2=W/S2， C 3=W/S3 ... (13) 這里，St、 S2和S3是基于白色平衡判定的系數(shù)，它們是按照整個像素區(qū)域判定的。亦即，在對低照度對象成像的情況下，在(D) RGB數(shù)據(jù)值中所 有三種色彩數(shù)據(jù)值都具有低SNR且無效時，(E)在RGB數(shù)據(jù)值中兩種色彩 數(shù)據(jù)值無效時或(F) RGB數(shù)據(jù)值中僅一種色彩數(shù)據(jù)值無效時，執(zhí)行表達(dá)式 (13)表示的算術(shù)運算。結(jié)果，可以生成與輝度數(shù)據(jù)W成正比的黑色和白 色信息。
如上所述，根據(jù)第八實施例，當(dāng)各RGB數(shù)據(jù)值都具有低照度時，可以 無需參考前一塊而通過簡單的技術(shù)檢測出黑色和白色信息作為RG數(shù)據(jù)值。 亦即，根據(jù)本實施例，在可以判定色彩信號為低照度一側(cè)上的灰度級時， 可以通過簡單的信號處理而將低照度一側(cè)的色彩信號再現(xiàn)為黑和白信息。 (第九實施例)
盡管已經(jīng)參照第一實施例介紹了以兩行兩列形成的像素塊為單位進(jìn)行 處理操作的范例，但具有像素W、像素R、像素G和像素B的像素塊可以具 有除由兩行兩列形成的構(gòu)造之外的構(gòu)造。
例如，圖28為示出了像素陣列1的范例的圖示，其中每隔一行設(shè)置僅 包括像素W的每一行。對于圖28而言，在包括像素W的行之間順次反復(fù)設(shè) 置像素R、 G和B。因此，像素塊50a的單位是兩行三列的結(jié)構(gòu)。要指出的 是，像素RGB的排列順序不限于特定順序。
.對于圖28所示的像素陣列1，當(dāng)圖1所示的垂直掃描器2在像素R、 G 和B之前以高速掃略僅包括像素W的行時，可以在獲取色彩信息之前單獨 獲得輝度信息。
當(dāng)以二倍于其他行的幀速率的幀速率讀取像素W的行時，通過交替反 復(fù)讀出兩行三列形成的像素塊中由僅包括像素W的數(shù)據(jù)形成的幀(WWW)和 由'(WWRGB)形成的幀，可以以雙倍速度僅讀出輝度數(shù)據(jù)。
圖29為示出了像素塊50b的范例的圖示，其中局部改變了圖28中的 像素排列。對于圖29的情況而言，四行四列構(gòu)成一個像素塊，每隔一條線 設(shè)置一個僅包括像素W的各行，在僅包括像素W的行之間設(shè)置像素B、 G、 R 和G形成的行。在像素B、 G、 R和G形成的行中，像素G的數(shù)量是其他顏 色的像素數(shù)量的二倍。結(jié)果，與均勻設(shè)置像素R、 G和B的范例相比，可以 提高輝度分辨率。
在圖29中，像素B、 G、 R和G形成的行中像素的排列可以是任意的。
31然而，當(dāng)像素G不是彼此相鄰時，可以均勻檢測出輝度，因此這種排列是 理想的。
圖30為示出了像素塊50c的范例的圖示，其中局部改變了圖29中的 像素排列。在圖30中，為了改善G信號的色彩再現(xiàn)性和綠色分辨率，使圖 29中的像素W和像素G的位置互換，并每隔一條線設(shè)置一個僅由像素G形 成的行。在該范例中，當(dāng)像像素W那樣讀出可用于獲取輝度信息的僅由像 素G形成的行時，可以像圖29所示的范例那樣改善輝度分辨率。
如上所述，根據(jù)第九實施例，由于提供了每隔一條線設(shè)置一個僅由像 素W或像素G形成的行的像素塊，因此可以在獲取色彩信息之前以高速單 獨獲取輝度信息。 (第十實施例)
第十實施例提供了一種在像素陣列1中按之字形圖案設(shè)置像素W的結(jié) 構(gòu)。第十實施例也用于具有與圖1所示的構(gòu)造相同的構(gòu)造的固態(tài)圖像傳感 器，固態(tài)圖像傳感器中信號處理部分的內(nèi)部構(gòu)造與第二實施例的相同，因 此省去對信號處理部分的詳細(xì)介紹。
.圖31為示出了根據(jù)第十實施例的像素陣列1的圖示。圖31中的像素 陣列1具有兩行六列形成的像素塊50d。每個像素塊50d具有設(shè)置成之字形 圖案的六個像素W以及交替設(shè)置在像素W之間的總共六個像素R、 G和B。
由于像素塊50d中一半的像素為像素W，因此可以改善輝度分辨率。具 體而言，當(dāng)像素R、 G和B具有低照度且像素W的SNR高于最小基準(zhǔn)值時， 可以在水平方向和垂直方向都維持高的輝度分辨率。
圖32為示出了像素陣列1的圖示，其中局部改變了圖31中的像素排 列。在圖32中所示的像素陣列1中的像素塊50e中，像素G的數(shù)量是像素 R數(shù)量和像素B數(shù)量的兩倍。結(jié)果，可以改善綠色的再現(xiàn)性，且與圖31所 示范例相比可以進(jìn)一歩提高輝度分辨率。
圖33為示出了像素陣列1的圖示，其中使圖32中的像素W和像素G 位置互換。由于圖33所示的像素陣列1中的像素塊50f中的像素W的數(shù)量 小于圖32所示的數(shù)量，因此降低了輝度分辨率，但可以改善綠色分辨率和 色彩再現(xiàn)性。
如上所述，根據(jù)第十實施例，由于像素W或像素G設(shè)置成之字形圖案，因此可以詳細(xì)而均勻地掌握輝度信息，由此改善了輝度分辨率。 (第十一實施例)
盡管在第一到第十實施例中介紹了平行于像素陣列1的成像平面上的 垂直和水平軸設(shè)置相應(yīng)像素的范例，但可以相對于成像平面的垂直和水平
軸在0到90。角度范圍內(nèi)傾斜設(shè)置每一像素?，F(xiàn)在將解釋相對于垂直和水 平軸以45°角傾斜設(shè)置每個像素的范例。要指出的是，第十一實施例適用 于與圖1所示具有相同結(jié)構(gòu)的固態(tài)圖像傳感器。固態(tài)圖像傳感器中的信號 處理部分的內(nèi)部構(gòu)造與第一或第二實施例相同，因此省略對信號處理部分 的詳細(xì)介紹。
'圖34為示出了根據(jù)第十一實施例的像素陣列1的圖示。在圖34所示 的像素陣列1中，沿著相對于成像平面的垂直和水平軸傾斜45°的方向(頁 空間中的上、下、右和左方向)緊密設(shè)置相應(yīng)像素。
每個像素具有正方形形狀，由于其傾斜45° ，因此其具有菱形形狀。 在這種情況下，提供一種所謂的蜂巢結(jié)構(gòu)，其中將相應(yīng)的像素設(shè)置成棋盤 形圖案。因此，在沿橫向(水平方向)進(jìn)行內(nèi)插處理時，每個像素面積的 像素表觀數(shù)量是未傾斜像素數(shù)量的二倍，由此改善了表觀分辨率。
圖34中的像素陣列1具有沿水平方向每隔一行提供的僅由像素G形成 的每一行，還具有在像素G的行之間重復(fù)像素W和像素R的每一行。在圖 34中，將傾斜45°的四行四列判定為像素塊50g。圖34中像素數(shù)量比W:
R: G: B為2: 1: 4: 1，像素W的數(shù)量和像素G的數(shù)量較大，由此獲得了
更多輝度信息。
圖35為示出了根據(jù)圖34的變型的像素陣列1的圖示。圖35中的像素 陣列1具有沿水平方向每隔一行提供的僅由像素W形成的每一行，還具有 在*素W的各行之間重復(fù)像素R、 G和B的每一行。圖35中像素塊50h中 的像素數(shù)量比W: R:G: B為4: 1: 2: 1。像素W的比例高于圖34中的像素 W的比例，因此輝度靈敏度高。然而，像素G的比例高于圖34中的像素G 的比例。因此，色分辨率劣化了。
.此外，在圖35的情況下，在使用垂直掃描器2以高速選擇并讀取僅由 像素W形成的每一行時，實現(xiàn)了灰階圖像的高速成像?；蛘?，對僅由像素W 形成的行進(jìn)行稀疏化、選擇和讀取，可以用和常規(guī)Bayer布局相同的像素
33布局以高速進(jìn)行成像。
如上所述，根據(jù)第十一實施例，由于每個像素都是相對于成像平面的
垂直和水平軸成45°角傾斜設(shè)置的，因此可以使每單位面積的像素表觀數(shù) 量加倍，從而提高分辨率。此外，由于可以以高速選擇和讀取僅由像素G 或像素W形成的行，因此可以用和常規(guī)Bayer布局相同的像素布局以高速 進(jìn)行成像。
圖34和圖35示出了相對于成像平面的垂直和水平軸以45°角傾斜設(shè)
置每個像素的范例。然而，可以將彼此相鄰的兩行中的像素沿橫向偏移對 應(yīng)于半個像素的量并對其進(jìn)行如圖36所示設(shè)置。在這種情況下，與像素未
偏移對應(yīng)于半個像素的量的范例相比，垂直方向上像素的密度加倍了，由 此獲得了兩倍的分辨率。
此外，作為圖36所示范例的替代，可以將彼此相鄰的兩列中的像素偏 移對應(yīng)于半個像素的量并對其進(jìn)行設(shè)置。在這種情況下，與像素未偏移對 應(yīng)于半個像素的量的范例相比，橫向上像素的密度加倍了，由此獲得了兩 倍的分辨率。
如上所述，在沿垂直或水平方向使彼此相鄰的兩行中的相應(yīng)像素偏移 對應(yīng)于半個像素的量時，可以獲得與圖34或圖35所示的每個像素傾斜45 °的范例中同樣的效果。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易想到更多的優(yōu)點和改進(jìn)。因此，在其更寬的 方面上，本發(fā)明不限于這里所示和所述的特定細(xì)節(jié)和代表性實施例。因此， 在不脫離如所附權(quán)利要求及其等價物所定義的一般發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍 的情況下可以做出各種修改。
權(quán)利要求
1、一種固態(tài)圖像傳感器，包括以矩陣形式形成于半導(dǎo)體襯底上的多個像素，每個像素具有光電轉(zhuǎn)換元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件輸出通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號；讀出電路，其用于讀出從所述多個像素輸出的電信號；以及信號處理部分，其用于對從所述讀出電路讀出的電信號進(jìn)行信號處理，其中所述多個像素包括多個第一像素，所述第一像素經(jīng)由透明層將具有可見光波長的入射光引導(dǎo)到對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件；多個第二像素，每個所述第二像素具有第一濾色器，所述第一濾色器對于可見光波段中的第一可見光波段比對于其他可見光波段具有更高的透射率；多個第三像素，每個所述第三像素具有第二濾色器，所述第二濾色器對于可見光波段中的不同于所述第一可見光波段的第二可見光波段比對于其他可見光波段具有更高的透射率；以及多個第四像素，每個所述第四像素具有第三濾色器，所述第三濾色器對于可見光波段中的不同于所述第一和第二可見光波段的第三可見光波段比對于其他可見光波段具有更高的透射率，其中所述信號處理部分包括色彩獲取部分，其用于獲取包括多個像素的目標(biāo)像素塊中的第一色彩數(shù)據(jù)值C1、第二色彩數(shù)據(jù)值C2、第三色彩數(shù)據(jù)值C3和白色數(shù)據(jù)值W，以進(jìn)行信號處理；第一判斷部分，其用于判斷所述目標(biāo)像素塊中的所述白色數(shù)據(jù)值W是否小于預(yù)定的第一設(shè)定值；以及白色校正部分，其用于在所述第一判斷部分的判斷結(jié)果為否時，基于如下表達(dá)式(1)對所述目標(biāo)像素塊中的所述白色數(shù)據(jù)值W進(jìn)行校正處理，并且在所述第一判斷部分的判斷結(jié)果為是時，輸出所述白色數(shù)據(jù)值W自身，而不基于所述表達(dá)式(1)進(jìn)行校正處理；W’＝S1C1+S2C2+S3C3...(1)其中S1、S2和S3中的每一個都是基于色彩平衡確定的系數(shù)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，還包括-第二判斷部分，其用于在所述第一判斷部分進(jìn)行所述判斷過程之前判 斷所述目標(biāo)像素塊中的所述白色數(shù)據(jù)值W是否大于第二設(shè)定值，所述第二 設(shè)定值小于所述第一設(shè)定值；以及前塊色彩調(diào)節(jié)部分，其用于在所述第二判斷部分的判斷結(jié)果為否時， 基于前一像素塊中的相應(yīng)的色彩數(shù)據(jù)值確定所述目標(biāo)像素塊中的相應(yīng)的色 彩數(shù)據(jù)值，其中在所述第二判斷部分的判斷結(jié)果為是時，所述第一判斷部分進(jìn)行 所述判斷過程。
3、 一種固態(tài)圖像傳感器，包括以矩陣形式形成于半導(dǎo)體襯底上的多個像素，每個像素具有光電轉(zhuǎn)換 元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件輸出通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號；讀出電路，其用于讀出從所述多個像素輸出的電信號；以及 .信號處理部分，其用于對從所述讀出電路讀出的電信號進(jìn)行信號處理，其中所述多個像素包括多個第一像素，其經(jīng)由透明層將具有可見光波長的入射光引導(dǎo)到對應(yīng) 的光電轉(zhuǎn)換元件；多個第二像素，每個所述第二像素具有第一濾色器，所述第一濾色器 對于可見光波段中的第一可見光波段比對于其他可見光波段具有更高的透 射率；多個第三像素，每個所述第三像素具有第二濾色器，所述第二濾色器 對于可見光波段中的不同于所述第一可見光波段的第二可見光波段比對于 其他可見光波段具有更高的透射率；'多個第四像素，每個所述第四像素具有第三濾色器，所述第三濾色器 對于可見光波段中的不同于所述第一和第二可見光波段的第三可見光波段 比對于其他可見光波段具有更高的透射率，其中所述信號處理部分包括色彩獲取部分，其用于獲取包括多個像素的目標(biāo)像素塊中的第一色彩數(shù)據(jù)值d、第二色彩數(shù)據(jù)值C2、第三色彩數(shù)據(jù)值C3和白色數(shù)據(jù)值W，以進(jìn)行信號處理；色彩分離處理部分，其用于基于以下表達(dá)式(2)到(4)將所述白色 數(shù)瑪值分成多種色彩，以生成第一色彩的第一色彩數(shù)據(jù)值CL、第二色彩的 第二色彩數(shù)據(jù)值C2w和第三色彩的第三色彩數(shù)據(jù)值C3W;Clw—W.K,…(2)C2W—W.K2 …(3)C3W—W*K3 …(4)其中Ki、 K2和K3表示顏色比例，由所述色彩數(shù)據(jù)值d、 C2和C3確定。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其中利用所述像素塊中的所述色彩數(shù)據(jù)值d、 G和C3通過如下表達(dá)式 (5)表示所述顏色比例L (m-l、 2和3):<formula>formula see original document page 4</formula>…(5)
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其中所述信號處理部分具有白色判斷部分，所述白色判斷部分用于判 斷所述白色數(shù)據(jù)值W是否為預(yù)定的設(shè)定值或更大；并且在所述白色判斷部分的判斷結(jié)果為是時，所述色彩分離處理部分基于 所述表達(dá)式(2)到(4)將所述白色數(shù)據(jù)值分成多種色彩，而當(dāng)所述白色 判斷部分的判斷結(jié)果為否時，基于以下表達(dá)式(6)將所述白色數(shù)據(jù)值分成 多種色彩，以生成色彩數(shù)據(jù)值CL、 C2w和C3"<formula>formula see original document page 4</formula>...(6)mw Jtfveragc ^overage Joverdg + + )
6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，還包括 '內(nèi)插處理部分，其用于利用所述色彩分離處理部分生成的所述色彩數(shù)據(jù)值Cl.、 C2w和C^以及所述白色像素周圍的目標(biāo)像素的色彩數(shù)據(jù)值，來校正所述目標(biāo)像素的色彩數(shù)據(jù)值。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器，其中所述內(nèi)插處理部分利用所述色彩分離處理部分生成的所述色彩數(shù)據(jù)值Cl.、 C2,和以及所述白色像素周圍的目標(biāo)像素的色彩數(shù)據(jù)值校正所述目標(biāo)像素的色彩數(shù)據(jù)值，以便將所述像素塊中的像素布局設(shè)置成Bayer陣列。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其中所述信號處理部分具有內(nèi)插處理部分，所述內(nèi)插處理部分用于基于所述色彩獲取部分獲取的所述色彩數(shù)據(jù)值d、 G和C3以及所述白色數(shù)據(jù)值進(jìn)行內(nèi)插處理，以便為每個像素計算內(nèi)插的色彩數(shù)據(jù)值和所述白色數(shù)據(jù)值；并且所述色彩分離處理部分利用所述內(nèi)插處理部分所內(nèi)插的所述色彩數(shù)據(jù)值和所述白色數(shù)據(jù)值、通過所述表達(dá)式(2)到(4)執(zhí)行色彩分離過程。
9、 一種固態(tài)圖像傳感器，包括以矩陣形式形成于半導(dǎo)體襯底上的多個像素，每個像素具有光電轉(zhuǎn)換元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件輸出通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號；.讀出電路，其用于讀出從所述多個像素輸出的電信號；以及信號處理部分，其用于對從所述讀出電路讀出的電信號進(jìn)行信號處理，其中所述多個像素包括多個第一像素，其經(jīng)由透明層將具有可見光波長的入射光引導(dǎo)到對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件；.多個第二像素，每個所述第二像素具有第一濾色器，所述第一濾色器對于可見光波段中的第一可見光波段比對于其他可見光波段具有更高的透射率；多個第三像素，每個所述第三像素具有第二濾色器，所述第二濾色器對于可見光波段中的不同于所述第一可見光波段的第二可見光波段比對于其他可見光波段具有更高的透射率；以及多個第四像素，每個所述第四像素具有第三濾色器，所述第三濾色器對于可見光波段中的不同于所述第一和第二可見光波段的第三可見光波段比對于其他可見光波段具有更高的透射率，其中所述信號處理部分包括-色彩獲取部分，其用于獲取包括多個像素的目標(biāo)像素塊中的第一色彩的第一色彩數(shù)據(jù)值d、第二色彩的第二色彩數(shù)據(jù)值C2、第三色彩的第三色彩數(shù)據(jù)值C3和白色數(shù)據(jù)值W，以進(jìn)行信號處理；判斷部分，其用于判斷所述色彩數(shù)據(jù)值C,、C2和C3是否小于預(yù)定的設(shè)定值；以及低照度校正部分，其用于在判定所述色彩數(shù)據(jù)值d、 G和C3當(dāng)中的兩個較大值小于所述設(shè)定值時，基于所述白色數(shù)據(jù)值和大于所述設(shè)定值的所述色彩數(shù)據(jù)值來糾正被判定為小于所述設(shè)定值的所述色彩數(shù)據(jù)值。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述色彩獲取部分基于所述白色數(shù)據(jù)值和所述目標(biāo)像素周圍的除白色之外的第一到第三色彩的色彩數(shù)據(jù)值進(jìn)行內(nèi)插過程，以檢測所述目標(biāo)像素的所述色彩數(shù)據(jù)值d、 G和C3和所述白色數(shù)據(jù)值W。
11、根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器，其中所述低照度校正部分具有第一色彩校正部分，所述第一色彩校正部分用于在僅剩余的一個色彩數(shù)據(jù)值小于所述設(shè)定值時，將由所述色彩數(shù)據(jù)值C,、 G和C3中的兩個色彩數(shù)據(jù)值乘以由色彩平衡確定的系數(shù)S2和S3獲得的值從所述白色數(shù)據(jù)值W中減去而獲得的值確定為所述色彩數(shù)據(jù)值d、 C2和C3中的所述剩余的一個色彩數(shù)據(jù)值。
12、根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器，還包括存儲部分，所述存儲部分用于存儲通過所述信號處理部分的先前信號處理而獲得的第一色彩的第一色彩數(shù)據(jù)值C/、第二色彩的第二色彩數(shù)據(jù)值C/、第三色彩的第三色彩數(shù)據(jù)值C/以及白色數(shù)據(jù)值W，其中所述信號處理部分利用所述存儲部分中存儲的所述數(shù)據(jù)值c,p、 C/、C/和W來校正由所述低照度校正部分校正的所述色彩數(shù)據(jù)值G、 G和G以及所述白色數(shù)據(jù)值W。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的傳感器，其中所述低照度校正部分具有第二色彩校正部分，所述第二色彩校正部分用于在兩個色彩數(shù)據(jù)值小于所述設(shè)定值時，將從所述白色數(shù)據(jù)值W減去所述色彩數(shù)據(jù)值d、 G和C3中的一個數(shù)據(jù)值所獲得的值分配給所述存儲部分所存儲的兩個色彩數(shù)據(jù)值而獲得的值確定為新的兩個色彩數(shù)據(jù)值。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的傳感器，其中所述低照度校正部分具有第三色彩校正部分，所述第三色彩校正部分用于在所有色彩數(shù)據(jù)值d、 G和C3都小于所述設(shè)定值時，將把所述白色數(shù)據(jù)值W分配給所述存儲部分中所存儲的三個色彩數(shù)據(jù)值c,p、 C/和C/所獲得的值確定為新的色彩數(shù)據(jù)值C,、 C2和C3。
15、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器，其中所述低照度校正部分具有第四色彩校正部分，所述第四色彩校正部分用于在所述色彩數(shù)據(jù)值C,、 G和C3中的至少一個小于所述設(shè)定值時，利用所述白色數(shù)據(jù)值W和通過所述色彩平衡確定的系數(shù)Si、 &和S3將所述色彩數(shù)據(jù)值G、 C2和C3確定為C^W/Sh C^W/S2以及C3二W/S3。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，'其中所述信號處理部分具有信號輸出部分，其用于輸出對應(yīng)于所述三個色彩數(shù)據(jù)值d、 G和C3以及所述白色數(shù)據(jù)值W的輝度數(shù)據(jù)和色差數(shù)據(jù)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，.其中所述像素塊包括相鄰設(shè)置的兩行兩列的第一到第四像素；并且所述像素塊中的第一和第二像素沿對角線設(shè)置。
18、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，.其中所述像素塊包括相鄰設(shè)置的兩行兩列的第一到第四像素；所述第二像素具有第一濾色器，所述第一濾色器對于綠色可見光波段比對于其他顏色的可見光波段具有更高的透射率；所述第三像素具有第二濾色器，所述第二濾色器對于紅色可見光波段比對于其他顏色的可見光波段具有更高的透射率；并且 所述第四像素具有第三濾色器，所述第三濾色器對于藍(lán)色可見光波段比對于其他顏色的可見光波段具有更高的透射率。
19、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述像素塊具有相鄰設(shè)置的四行四列16個像素，所述像素塊包括在所述像素塊中每隔一條線設(shè)置的第一像素線，其具有所述第一像素;設(shè)置于相鄰的第一像素線之間的第二像素線，其具有多個各自具有濾色器的像素，所述濾色器對于彼此不同的多種顏色的可見光波段比對于除所述多種顏色之外的其他顏色的可見光波段具有更高的透射率。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的傳感器，其中，在所述第二像素線中，具有這樣的濾色器的像素的比例最大，所述濾色器對于綠色可見光波段比對于除綠色之外的其他顏色的可見光波段具有更高的透射率。
21、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的傳感器，其中在所述第二像素線中交替設(shè)置對于三種顏色具有彼此不同的透射率的三種像素。
22、 一種固態(tài)圖像傳感器，包括以矩陣形式形成于半導(dǎo)體襯底上的多個像素，每個像素具有光電轉(zhuǎn)換元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件輸出通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號；以及讀出電路，其用于讀出從所述多個像素輸出的電信號，'其中以兩個或更多像素為單位將所述多個像素分成多個像素塊；并且所述多個像素具有相對于圖像拾取表面的兩軸傾斜45°的正方形形狀，以不設(shè)置任何間隔的方式設(shè)置相鄰的像素，沿彼此不同的行設(shè)置第一和第四像素。
23、根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述讀出電路相對于所述多個像素同時讀出一個水平線的信號或者依次讀出每個像素的信號。
24、根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述信號處理部分形成于半導(dǎo)體襯底上，該半導(dǎo)體襯底不同于其上形成所述多個像素和所述讀出電路的半導(dǎo)體襯底，所述讀出電路的輸出被輸入到所述信號處理部分。
25、根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述第二、第三和第四像素具有用于截止紅外線的紅外線截止濾波器；并且所述第一像素將入射光引導(dǎo)到?jīng)]有所述紅外線截止濾波器的光電轉(zhuǎn)換元件。
全文摘要
一種固態(tài)圖像傳感器，具有多個像素、讀出電路和信號處理部分。所述多個像素包括多個第一像素、多個第二像素、多個第三像素和多個第四像素。所述信號處理部分包括色彩獲取部分；第一判斷部分，其用于判斷所述目標(biāo)像素塊中的所述白色數(shù)據(jù)值W是否小于預(yù)定的第一設(shè)定值；以及白色校正部分，其用于當(dāng)所述第一判斷部分的判斷結(jié)果為否時，基于如下表達(dá)式(1)對所述目標(biāo)像素塊中的所述白色數(shù)據(jù)值W進(jìn)行校正處理，并且當(dāng)所述第一判斷部分的判斷結(jié)果為是時，輸出所述白色數(shù)據(jù)值W自身而不基于所述表達(dá)式(1)進(jìn)行校正處理；W’＝S₁C₁+S₂C₂+S₃C₃…(1)其中S₁、S₂和S₃中的每一個都是基于色彩平衡確定的系數(shù)。
文檔編號H04N5/374GK101467444SQ20078002208
公開日2009年6月24日 申請日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月14日
發(fā)明者伊藤剛, 本多浩大, 江川佳孝, 飯?zhí)锪x典 申請人:株式會社東芝