專利名稱：攝像裝置、攝像模塊及攝像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有像素錯開配置的多個像素且將像素混合而讀出的攝像裝置及使 用該攝像裝置的攝像模塊及攝像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在由多個像素錯開的像素構(gòu)成的攝像裝置中，作為提高從攝像裝置的像素信號讀 出的速度或提高靈敏度的手段，存在將像素混合讀出的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。在該專利文獻(xiàn)1中公開有如下方法，即交替反復(fù)形成將綠色像素和品紅色像素交 替反復(fù)配置的像素行和將青綠色像素和黃色像素交替反復(fù)配置的像素行，將綠色像素和青 綠色像素或黃色像素作為對象進(jìn)行像素加法，并且將品紅色像素和黃色像素或青綠色像素 作為對象進(jìn)行像素加法。專利文獻(xiàn)1 日本特開2003-9166號公報(bào)然而，對于上述的專利文獻(xiàn)1那樣的像素混合及濾色器排列來說，在進(jìn)行像素混 合而得到的像素的水平軸上的乃奎斯特頻率(t 4 * 7卜)處產(chǎn)生偽色。因此，即使進(jìn)行 作為像素錯開排列的攝像裝置的優(yōu)點(diǎn)的、使用附近的上下行的像素?cái)?shù)據(jù)來提高水平方向的 析像度的處理，在畫質(zhì)上也不能夠得到充分的品位。圖26是表示專利文獻(xiàn)1所述的像素混合及濾色器排列中的被拍攝體的頻率和偽 色的產(chǎn)生的點(diǎn)的簡要情況的圖。點(diǎn)261表示獨(dú)立地讀出全像素時的水平軸上的1/4頻率的點(diǎn)，相當(dāng)于將像素混合 讀出時的乃奎斯特頻率。在專利文獻(xiàn)1所述的攝像元件中，在將像素混合讀出時，由于在每行具有電平偏 置采樣的關(guān)系，因此水平軸上的析像頻率成為具有點(diǎn)261的大約二倍的頻率。因此，在將水 平軸上的析像度確保為最大限度時，在其1/2頻率的點(diǎn)上產(chǎn)生偽色，在畫質(zhì)上品味變低。另一方面，也考慮裝入在零點(diǎn)(null point)具有點(diǎn)261的光學(xué)LPF等的對策，但 是除了水平軸上的析像度的劣化及獨(dú)立讀出全像素時的析像度的劣化等，還產(chǎn)生成本的上 升，作為對策方案是不現(xiàn)實(shí)的。另外，配置在像素上的濾色器只對應(yīng)于補(bǔ)色，不能夠通過色信號的S/N與有利的 原色對應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而提出，其要解決的課題在于，在具有像素錯開配置的多個 像素且將像素混合讀出的攝像裝置中，即使通過像素混合來敏化(增感)時，也能夠抑制偽 色的產(chǎn)生及色的S/N比的降低，實(shí)現(xiàn)析像度的提高。為了解決上述的課題，本發(fā)明的一個方式為攝像裝置，其具備多個像素，其配置 成行方向的配置錯開的行列狀且輸出將所入射的光進(jìn)行了光電變換后的像素信號；濾色 器，其對向各像素入射的光進(jìn)行濾光；以及像素混合部，其將來自多行的像素的像素信號進(jìn)行像素混合而輸出，所述攝像裝置的特征在于，所述濾色器由規(guī)定的單位排列的重復(fù)圖案構(gòu)成，在通 過像素混合后的輸出信號得到的圖像中，構(gòu)成行方向互相鄰接的鄰接像素的濾色器與構(gòu)成 行方向的重心位置與所述鄰接像素相同且在列方向鄰接的像素的濾色器的色成分的比相寸。由此，使混合像素后的色成分成為消除偽色的相位關(guān)系。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在具有像素錯開配置的多個像素且將像素混合讀出的攝像裝置中， 即使在通過像素混合來敏化時，也能夠抑制偽色的產(chǎn)生及色的S/N比的降低，實(shí)現(xiàn)析像度 的提高。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的功能結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是為了將本發(fā)明的實(shí)施方式1的像素信號不混合地讀出而在圖像傳感器上施 加的控制脈沖的時序圖。圖4是為了將本發(fā)明的實(shí)施方式1的水平傳送CCD中蓄積的像素信號讀出而施加 的控制脈沖的時序圖。圖5是為了將本發(fā)明的實(shí)施方式1的像素信號混合讀出而在圖像傳感器上施加的 控制脈沖的時序圖。圖6是表示將本發(fā)明的實(shí)施方式1的像素信號混合讀出時的像素混合形狀的圖。圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的濾色器排列的單位排列的圖。圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的濾色器排列的單位排列的變形例的圖。圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的濾色器排列的單位排列的變形例的圖。圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的濾色器排列的單位排列的變形例的圖。圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的濾色器排列的單位排列的變形例的圖。圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的濾色器排列的單位排列的變形例的圖。圖13是為了將本發(fā)明的實(shí)施方式1的像素信號混合讀出而在圖像傳感器上施加 的控制脈沖的變形例的時序圖。圖14是將本發(fā)明的實(shí)施方式1的像素信號混合讀出時的像素混合形狀的變形例 的圖。圖15是為了將本發(fā)明的實(shí)施方式1的像素信號混合讀出而在圖像傳感器上施加 的控制脈沖的變形例的時序圖。圖16是將本發(fā)明的實(shí)施方式1的像素信號混合讀出時的像素混合形狀的變形例 的圖。圖17是為了將本發(fā)明的實(shí)施方式1的像素信號混合讀出而在圖像傳感器上施加 的控制脈沖的變形例的時序圖。圖18是將本發(fā)明的實(shí)施方式1的像素信號混合讀出時的像素混合形狀的變形例 的圖。
圖19是為了將本發(fā)明的實(shí)施方式1的像素信號混合讀出而在圖像傳感器上施加 的控制脈沖的變形例的時序圖。圖20是為了將本發(fā)明的實(shí)施方式1的像素信號混合讀出而在圖像傳感器上施加 的控制脈沖的變形例的時序圖。圖21是將本發(fā)明的實(shí)施方式1的像素信號混合讀出時的像素混合形狀的變形例 的圖。圖22是表示將本發(fā)明的實(shí)施方式2的像素信號混合的像素?cái)?shù)與檢測電平的關(guān)系 的圖。圖23是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的圖。圖24是為了將本發(fā)明的實(shí)施方式3的像素信號混合讀出而在圖像傳感器上施加 的控制脈沖的時序圖。圖25是將本發(fā)明的實(shí)施方式3的像素信號混合讀出時的像素混合形狀的變形例 的圖。圖26是表示基于以往的方式的色干擾條紋的產(chǎn)生的頻率的圖。圖27是表示基于本發(fā)明的色干擾條紋的產(chǎn)生的頻率的圖。圖28是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的濾色器配置的單位排列的變形例的圖。符號說明1數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(攝像系統(tǒng))2攝像模塊3 透鏡4圖像傳感器(攝像裝置)5DSP (數(shù)字信號處理器)9電平檢測部21 像素22垂直傳送CCD23水平傳送(XD24輸出電路71、81、91、101、111、121、281 單位排列
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。其中，在以下的各實(shí)施方式或變形例的 說明中，對于與說明了一次的結(jié)構(gòu)要素具有同樣的功能的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)注同一符號并省略 說明?！栋l(fā)明的實(shí)施方式1》圖1是表示本實(shí)施方式的攝像系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)的框圖。該攝像系統(tǒng)作為數(shù)字?jǐn)z像 機(jī)1而構(gòu)成，具備攝像模塊2、DSP5、CPU6及SDRAM8。(攝像模塊2的結(jié)構(gòu))攝像模塊2具備透鏡3、圖像傳感器(攝像裝置)4。并且，雖然未圖示，但該攝像 模塊2還具備生成驅(qū)動圖像傳感器4所需要的控制信號的TG (計(jì)時發(fā)生器)、將從圖像傳感器4輸出的模擬信號的攝像信號A/D變換成數(shù)字信號的A/D變換部。該圖像傳感器4能夠 進(jìn)行將像素信號不混合的讀出動作和將像素信號混合的混合讀出動作。(DSP5 及 SDRAM8)DSP5具備存儲器控制器7、電平檢測部9、YC處理部10、壓縮處理部11、數(shù)字信號 處理部12，對來自圖像傳感器4的輸出進(jìn)行處理。在電平檢測部9、YC處理部10、壓縮處理部11、數(shù)字信號處理部12中具備各自 的功能塊的處理所需要的像素?cái)?shù)量的像素信號之前，存儲器控制器7通過將像素信號寫入 SDRAM8而進(jìn)行保持。另外，存儲器控制器7及SDRAM8不僅對像素信號，對通過YC處理得到 的亮度信號或通過色信號、壓縮處理得到的符號數(shù)據(jù)等也進(jìn)行寫入及讀出。接著，說明電平檢測部9。電平檢測部9根據(jù)從圖像傳感器4輸出的像素信號的圖 像整體或圖像的一部分的平均值等算出圖像信號的電平，并將其算出結(jié)果通知CPTO。接著，對YC處理部10進(jìn)行說明。YC處理部10對從圖像傳感器4輸出的像素信號 進(jìn)行同時化、濾波處理、頻率補(bǔ)正等，從而生成亮度信號和色差信號。接著，對壓縮處理部11進(jìn)行說明。壓縮處理部11對從圖像傳感器4輸出的像素 信號以RAM數(shù)據(jù)的電平進(jìn)行壓縮。并且，對于由YC處理部10生成的亮度信號和色度信號， 若為靜止畫面則按照J(rèn)PEG的格式、若為動畫則按照H. 264的格式進(jìn)行靜止畫面及動畫的壓 縮來生成符號。接著，對數(shù)字信號處理部12進(jìn)行說明。數(shù)字信號處理部12對與外部連接的作為 記錄媒體的SD卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入或數(shù)據(jù)的讀出。然后，在作為顯示媒體的LCD14上顯示預(yù) 演(/ > m—)等的圖像。然后，進(jìn)行基于用于畫角尺寸的調(diào)整的變焦距的放大縮小處理等。(CPU6 的結(jié)構(gòu))接下來，說明CPU6。CPU6對配置在攝像模塊2或DSP5上的各功能塊設(shè)定例如將像素信號混合讀出或 將像素信號不混合地讀出的切換、YC處理部10中的像素處理的參數(shù)等。此外，外部輸入15 是用于設(shè)定斷開按鈕或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)1的動作的來自外部的輸入。(圖像傳感器4的結(jié)構(gòu))接著，說明圖像傳感器4。圖2是表示圖像傳感器4的結(jié)構(gòu)的框圖。如該圖所示， 圖像傳感器4具備多個像素21、垂直傳送(XD22、水平傳送(XD23以及輸出電路24。另外， 雖然未圖示，但在像素21上配置有濾色器。圖像傳感器4形成為如下結(jié)構(gòu)將第2n+l行的像素21相對于第2n行的像素21 重心錯開1/2像素量而配置，在像素21的每列配置垂直傳送(XD22，在垂直傳送(XD22的端 部配置水平傳送(XD23，在水平傳送(XD23的端部配置輸出電路24。在垂直傳送(XD22及水平傳送(XD23分別具備VI V4、H1 H4的電極(柵極)， 在HI H4中分別輸入有相同的控制信號。像素21通過對入射到像素21的光進(jìn)行光電變換，變換成電荷信號而得到像素信 號。在像素21中蓄積的像素信號，通過從攝像模塊2內(nèi)的TG輸入的控制信號，從像素21 向垂直傳送(XD22傳送。傳送到垂直傳送(XD22的像素信號通過從TG輸入的控制信號向水平傳送(XD23順次傳送。然后，傳送到水平傳送(XD23的像素信號通過從TG輸入的控制信號向輸出電路 24傳送。此時，在不將像素混合而讀出的情況下，傳送到水平傳送(XD23的像素信號通過 水平順傳送向輸出電路24傳送。并且，在將像素混合讀出的情況下，傳送到水平傳送(XD23 的像素信號通過將向輸出電路24傳送的水平順傳送和向輸出電路24的反向的傳送的水平 逆?zhèn)魉徒M合的傳送，而向輸出電路24傳送。輸出電路24將由水平傳送(XD23傳送的作為電荷的像素信號變換成模擬的電壓 信號而輸出。該輸出電路24與上述的垂直傳送CCD22、水平傳送CCD23 —起構(gòu)成像素混合部。(圖像傳感器4的濾色器)如前文所述，在圖像傳感器4的像素21上配置有濾色器。圖7是說明在本實(shí)施方 式的圖像傳感器4的像素21上配置的濾色器的圖。濾色器由單位排列的重復(fù)圖案構(gòu)成。詳細(xì)地說，單位排列中，對第1至第8色分別 進(jìn)行濾光的濾光器排列成4行X4列的16像素單位，第1列以第1色、第5色、第2色、第6 色的順序配置濾光器，第2列以第3色、第7色、第4色、第8色的順序配置濾光器，第3列 以第2色、第6色、第1色、第5色的順序配置濾光器，第4列以第4色、第8色、第3色、第7 色的順序配置濾光器。并且，第1及第5色為品紅色，第2及第6色為綠色，第3及第7色 為黃色，第4及第8色為青綠色。在該濾色器中，在將像素信號不混合而讀出時，來自被拍攝體的入射光通過各自 的濾色器濾光而在像素21中進(jìn)行光電變換后，作為Mg (品紅色)、Cy (青綠色)、Ye (黃色)、 Gr (綠色)的像素信號而被讀出。另一方面，在將像素信號混合讀出時，來自被拍攝體的入射光通過各自的濾色器 濾光而在像素21中進(jìn)行光電變換后，成為Mg(品紅色)、Cy (青綠色)、Ye (黃色)、Gr (綠 色)的像素信號，在像素信號到達(dá)輸出電路24之前，在圖6所示的圖案中以Mg+Ye、Gr+Cy、 Mg+Gr、Gr+Ye的方式混合，讀出該混合后的像素信號?！稊?shù)字?jǐn)z像機(jī)1(攝像系統(tǒng))的動作》(整體的動作)在通過數(shù)字?jǐn)z像機(jī)1進(jìn)行攝影時，被拍攝體通過透鏡3向圖像傳感器4入射光，在 圖像傳感器4上的像素中進(jìn)行光電變換，并作為攝像信號被輸出到DSP5。該攝像信號通過 存儲器控制器7對SDRAM8進(jìn)行讀出和寫入，對電平檢測部9、YC處理部10、壓縮處理部11、 數(shù)字信號處理部12作為記錄媒體的SD卡13、作為顯示媒體的IXD14，實(shí)現(xiàn)信號的輸入輸
出ο具體地說，電平檢測部9檢測攝像信號的電平，將攝像信號的電平通知給CPTO。YC 處理部10對攝像信號進(jìn)行濾波或同時化等，將攝像信號變換成YC信號。并且，壓縮處理部 11對攝像信號或YC信號以若為靜止畫面則按照J(rèn)PEG的格式、若為動畫則按照H. 264的格 式的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)量的壓縮。數(shù)據(jù)信號處理部12進(jìn)行變焦距處理、傷補(bǔ)正、照明光色溫度檢測等的作為攝像機(jī) 的動作所需要的信號處理。另一方面，CPU6使數(shù)字?jǐn)z像機(jī)1對圖像傳感器4、DSP5的各功能塊輸出實(shí)現(xiàn)用戶期待的動作所需要的控制信號。(圖像傳感器的驅(qū)動)對圖像傳感器4將影像信號如上述那樣輸出時的該圖像傳感器4的驅(qū)動方法進(jìn)行 說明。如前文所述，該圖像傳感器4具有將像素信號不混合的讀出動作和將像素信號混合 讀出的動作這兩個動作。-將像素信號不混合的讀出動作(第一讀出動作)_首先，說明將像素信號不混合而讀出的情況。圖3是分別向垂直傳送(XD22所具備的柵極Vl V4及水平傳送(XD23所具備的 柵極Hl H4施加的脈沖。如圖3所示，在期間31，為了使像素21中蓄積的像素信號向垂 直傳送CCD22傳送，對柵極Vl施加高電壓的讀出脈沖。通過該讀出脈沖將像素21中蓄積 的像素信號向垂直傳送(XD22的柵極V1、V2傳送。之后，在期間32，通過對Vl V4施加圖3所示的控制脈沖，從像素21讀出到垂直 傳送(XD22的像素信號被傳送到水平傳送CCD23。并且，之后在期間33中，通過向水平傳送(XD23的Hl H4施加圖4所示的控制 脈沖，將從垂直傳送(XD22傳送到水平傳送(XD23的像素信號向輸出電路24傳送，輸出電 路24將傳送的像素信號變換成模擬的電壓信號而從圖像傳感器4輸出。此外，在圖3、圖4中，為了簡化圖而僅示出整體期間的一部分，但是各期間、各施 加脈沖數(shù)根據(jù)圖像傳感器4的像素?cái)?shù)而變動。-混合讀出動作(第二讀出動作)_接著，說明將像素信號混合讀出的情況。圖5是對垂直傳送(XD22所具備的柵極Vl V4及水平傳送(XD23所具備的柵極 Hl H4施加的脈沖。在期間51，為了將像素21中蓄積的像素信號向垂直傳送(XD22傳送，對Vl施加 高電壓的讀出脈沖。通過該讀出脈沖將像素21中蓄積的像素信號向垂直傳送CCD22的柵 極VI、V2傳送，之后對垂直傳送(XD22的柵極Vl V4施加期間51所示的控制脈沖，由此 將第0行的像素信號向水平傳送(XD23傳送。另一方面，第4n+0行和第4n+2行的像素信號被傳遞到與第4n_2行和第4n+0行 的像素21鄰接的柵極V1、V2。并且，第1行的像素信號被傳送到與水平傳送(XD23相接的 柵極VI、V2,第4n+l行和第4n+3行的像素信號被傳送到與第4n_3行和第4n+l行的像素 21鄰接的柵極VI、V2。之后，在期間52，通過對Hl H4施加期間52所示的控制脈沖，被傳送到與第4i+0 列及第4i+2列相接的水平傳送CCD23傳送的信號，被以與輸出電路24相反的方向傳送到 與作為鄰接的列的第4i+l列及第4i+3列相接的水平傳送(XD23。之后，在期間53，通過對Vl V4施加期間53所示的控制脈沖，第1行的像素信號 向水平傳送(XD23傳送。并且，第0行的第4i+0列的像素與第1行的第4i+l列的像素、第 0行的第4i+2列的像素與第1行的第4i+3列的像素被混合(第一像素混合動作)。表示 像素的混合的形狀的形狀相當(dāng)于圖6的像素混合形狀61。另一方面，向垂直傳送(XD22傳送的像素信號向在水平傳送(XD23方向上鄰接的 V3 V4傳送。之后在期間54，通過施加圖4所示的控制脈沖，使從垂直傳送(XD22傳送到
9水平傳送CCD23的像素信號向輸出電路24傳送，輸出電路24將傳送的像素信號變換成模 擬的電壓信號而從圖像傳感器4輸出。之后，在期間55，通過對Vl V4施加期間55所示 的控制脈沖，第2行的像素信號向水平傳送(XD23傳送。另一方面，向垂直傳送(XD22傳送的像素信號向在水平傳送(XD23方向上鄰接的 Vl V2傳送。之后在期間56，通過對Hl H4施加期間55所示的控制脈沖，將被傳送到 與第4i+0列及第4i+2列相接的水平傳送(XD23的像素信號，以輸出電路24的方向傳送到 與作為鄰接的列的第4i+l列及第4i+3列相接的水平傳送(XD23。之后，在期間53，對Vl V4施加期間53所示的控制脈沖，而將第3行的像素信號 傳動到水平傳送(XD23。并且，第2行的第4i+0列的像素與第3行的第4i_l列的像素、第 2行的第4i+2列的像素與第3行的第4i+l列的像素被混合(第二像素混合動作)。表示 像素的混合的形狀的形狀，相當(dāng)于圖6的像素混合形狀62。另一方面，向垂直傳送(XD22傳送的像素信號向在水平傳送(XD23方向上鄰接的 V3 V4傳送。之后在期間54，通過施加圖4所示的控制脈沖，將從垂直傳送(XD22傳送到 水平傳送CCD23的像素信號，傳送到輸出電路24，輸出電路24將傳送的像素信號變換成模 擬的電壓信號而從圖像傳感器4輸出。以后，通過同樣地施加圖5所示的控制脈沖，進(jìn)行規(guī)定的像素的混合，將像素混合 的信號作為像素信號從圖像傳感器4輸出。如以上所示，根據(jù)本實(shí)施方式，在通過像素混合后的輸出信號得到的圖像中，與在 列方向排列的位置對應(yīng)的輸出信號成為消除偽色的相位關(guān)系。圖27是表示本實(shí)施方式的 像素混合及濾色器排列中的被拍攝體的頻率與偽色的產(chǎn)生的點(diǎn)的簡要情況的圖(空間頻 率平面)。在圖27中，點(diǎn)261表示獨(dú)立讀出全像素時的水平軸上的1/4頻率的點(diǎn)，相當(dāng)于將 像素混合讀出時的乃奎斯特頻率。由于在點(diǎn)261，將像素混合后的色成分成為消除偽色的相 位關(guān)系，因此在原理上不產(chǎn)生偽色。因此，能夠?qū)⑺捷S上的析像度延伸到界限。即，根據(jù) 本實(shí)施方式，即使在通過像素混合來敏化時，也能夠抑制偽色的產(chǎn)生及色的S/N比的降低， 實(shí)現(xiàn)析像度的提高。此外，在點(diǎn)271產(chǎn)生偽色，而由于沿傾斜方向組裝將點(diǎn)271作為零點(diǎn)的 光學(xué)LPF，因此界限的析像度減少，但是能夠抑制偽色并同時取得整體的析像度的平衡?！秾?shí)施方式1的變形例1》此外，單位排列71中，第1及第5色為紅色，第2、第6、第4及第8色為綠色，第3 及第7色為藍(lán)色即可。另外，在上述中，在圖像傳感器4上的像素21配置的濾色器(力，一7 O夕) 形成為圖7所示那樣，但在使原色的濾色器最小時，也可以形成為具有圖8那樣的單位排列 81的濾色器排列。單位排列81所示的R為紅，G為綠，B為藍(lán)。若這樣，將像素混合讀出時，輸出作為R+B(品紅色)、R+G (黃色)、G+G (綠色)、 B+G(青綠色)的像素信號。另外，在將像素不混合讀出時，輸出作為R(紅)、G(綠)、B(藍(lán)) 的像素信號。《實(shí)施方式1的變形例2》另外，在上述中，將在圖像傳感器4上的像素21上配置的濾色器形成圖7那樣，但 是也可以形成為具有圖9那樣的單位排列91的濾色器排列。若這樣，在將像素混合讀出時，輸出作為R+B (品紅色)、R+G (黃色)、G+G (綠色)、B+G(青綠色)的像素信號。另外，在將像素不混合讀出時，輸出作為R(紅)、G(綠)、B(藍(lán)) 的像素信號?！秾?shí)施方式1的變形例3》在上述中，將在圖像傳感器4上的像素21上配置的濾色器形成為圖7那樣，但是 也可以形成為具有圖10那樣的單位排列101的濾色器排列。若這樣，在將像素混合讀出時，輸出作為Mg+Ye、Gr+Cy、Mg+Gr、Gr+Ye的像素信號。 另外，在將像素不混而讀出時，輸出作為Mg (品紅色)、Cy (青綠色)、Ye (黃色)、Gr (綠色) 的像素信號?！秾?shí)施方式1的變形例4》在上述中，將在圖像傳感器4上的像素21上配置的濾色器形成為圖7那樣，但是 也可以形成為具有圖11那樣的單位排列111的濾色器排列。若這樣，在將像素混合讀出時，輸出作為R+B(品紅色)、R+G (黃色)、G+G (綠色)、 B+G(青綠色)的像素信號。另外，在將像素不混合讀出時，輸出作為R(紅)、G(綠)、B(藍(lán)) 的像素信號?！秾?shí)施方式1的變形例5》在上述中，將在圖像傳感器4上的像素21上配置的濾色器形成為圖7那樣，但是 也可以形成為具有圖12那樣的單位排列121的濾色器排列。詳細(xì)地說，該單位排列121中， 對第1至第6色分別進(jìn)行濾光的濾光器排列成4行X 4列的16像素單位，第1列以第1色、 第1色、第3色、第4色的順序配置濾光器，第2列以第3色、第5色、第1色、第6色的順序 配置濾光器，第3列以第2色、第4色、第4色、第1色的順序配置濾光器，第4列以第4色、 第6色、第2色、第5色的順序配置濾光器。并且，在該例中，第1色為品紅色，第2及第6 色為綠色，第3及第5色為黃色，第4色為青綠色。若這樣，在將像素混合讀出時，輸出作為Mg+Ye、Gr+Cy、Mg+Gr、Gr+Ye的像素信號。 另外，在將像素不混合讀出時，輸出作為Mg (品紅色)、Cy (青綠色)、Ye (黃色)、Gr (綠色) 的像素信號。另外，在單位排列121中，也可以采用原色的濾色器。在該情況下，第1色為紅色， 第2、第3、第5、第6色為綠色，第4色為藍(lán)色?！秾?shí)施方式1的變形例6》在上述中，將在圖像傳感器4上的像素21上配置的濾色器形成為圖7那樣，但是 也可以形成為具有圖28那樣的單位排列281的濾色器排列。若這樣，在將像素混合讀出時，輸出作為R+B(品紅色)、R+G (黃色)、G+G (綠色)、 B+G(青綠色)的像素信號。另外，在將像素不混合讀出時，輸出作為R(紅)、G(綠)、B(藍(lán)) 的像素信號。《實(shí)施方式1的變形例7》在上述中，將圖像傳感器4上的像素信號混合讀出時施加的控制脈沖形成為圖5 那樣，但也可以形成為圖13那樣?？梢詾橥ㄟ^施加圖13那樣的控制脈沖，如圖14所示，像素的混合的形狀和生成地 址成為像素混合形狀141和142的方式?！秾?shí)施方式1的變形例8》
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在上述中，將圖像傳感器4上的像素信號混合讀出時施加的控制脈沖形成為圖5 那樣，但是也可以如圖15那樣成為進(jìn)行將第0行讀而不記(読 捨 )地混合上述的像素 的動作的方式。另外，可以為通過施加圖15那樣的控制脈沖，如圖16所示，像素的混合的形狀和 生成地址成為像素混合形狀161和162的方式?！秾?shí)施方式1的變形例9》在上述中，將圖像傳感器4上的像素信號混合讀出時施加的控制脈沖形成為圖5 那樣，但是也可以如圖17那樣，成為進(jìn)行將第0行讀而不記地混合上述的像素的動作的方式?？梢詾橥ㄟ^施加圖17那樣的控制脈沖，而如圖18那樣成為像素的混合的形狀和 生成地址成為像素混合形狀181和182的方式?！秾?shí)施方式1的變形例10》在上述中，對于像素的混合的形狀的變化未特別地進(jìn)行限定，但可以是在每規(guī)定 的垂直回線(帰線)期間對將實(shí)施方式1或其變形例7 9所述的像素混合的形狀進(jìn)行組 合而驅(qū)動的方式(即，通過交錯方式讀出像素信號的方式)。若如此，在利用多張圖像生成 圖像時，能夠讀出在單一的幀圖像中不存在的地址的像素，因此能夠生成更加高精細(xì)的圖像?！秾?shí)施方式1的變形例11》在上述中，將像素混合而從圖像傳感器4讀出時，采用在一電平回線期間讀出將 第2η行的像素和第2η+1行的像素混合后的圖像信號的方式，但是也可以采用如下方式施 加圖19所示的控制脈沖，在一電平回線期間讀出將第2η行的像素和第2η+1行的像素混合 后的像素信號和將第2η+2行的像素和第2η+3行的像素混合后的像素信號。《實(shí)施方式1的變形例12》在上述中，將圖像傳感器4上的像素信號混合讀出時施加的控制信號形成為圖5 那樣，但是也可以形成為圖20那樣。通過施加圖20那樣的控制脈沖，如圖21所示，表示像素的混合的形狀的形狀能夠 變更成像素混合形狀211、212以及213。尤其像素混合形狀211、212將像素信號混合后在 混合，進(jìn)行4像素的混合。雖然未圖示，但也可以在由水平傳送(XD23混合像素信號時，采用通過交替進(jìn)行 將水平傳送(XD23向輸出電路24方向傳送以及向與輸出電路24相反的方向傳送而使像素 混合的形狀左右反轉(zhuǎn)的方式。并且，如圖所示，既可以使將像素信號混合的像素?cái)?shù)在一垂直回線期間內(nèi)變動，也 可以固定。并且，可以采用通過增加水平傳送(XD23的柵極數(shù)使更加遠(yuǎn)離的行的像素信號彼 此混合的方式。并且，可以采用通過在讀出像素信號之前利用水平傳送(XD23混合像素信號來實(shí) 現(xiàn)像素混合的方式?！栋l(fā)明的實(shí)施方式2》說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的攝像系統(tǒng)。本發(fā)明的實(shí)施方式2的攝像系統(tǒng)是通過將實(shí)施方式1的一部分結(jié)構(gòu)變更而成的系統(tǒng)，以下，著眼于該不同點(diǎn)進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，CPTO控制圖像傳感器4的像素信號的混合像素?cái)?shù)這一點(diǎn)不同。 對CPTO進(jìn)行具體地說明。CPU6對在攝像模塊2或DSP5上配置的各功能塊設(shè)定例如將像素信號混合讀出或 將像素信號不混合地讀出的切換或YC處理部10的圖像處理的參數(shù)等。在本實(shí)施方式中，根據(jù)來自電平檢測部9的檢測結(jié)果，CPTO對攝像模塊2的TG (計(jì) 時發(fā)生器)(未圖示)通知混合的像素信號的數(shù)目。由此，TG基于由CPTO通知的像素信號 的混合數(shù)，生成用于驅(qū)動圖像傳感器4的控制脈沖。圖22是表示本實(shí)施方式的攝像系統(tǒng)的電平檢測部9的檢測結(jié)果與像素信號的混 合數(shù)的關(guān)系的圖。橫軸是電平檢測部9的檢測結(jié)果，隨著向橫軸的右側(cè)，從圖像傳感器4輸 出的攝像信號的電平變大，即，表現(xiàn)出被拍攝體的亮度亮。如圖22所示，CPTO對被拍攝體的亮度以多個閾值進(jìn)行情形劃分。具體地說，電平 檢測部9的檢測結(jié)果比第一閾值小時，進(jìn)行6像素量的像素信號的混合，電平檢測部9的檢 測結(jié)果比第一閾值大且比第二閾值小時，進(jìn)行4像素量的像素信號的混合，電平檢測部9的 檢測結(jié)果比第二閾值大且比第三閾值小時，進(jìn)行2像素量的像素信號的混合，電平檢測部9 的檢測結(jié)果比第三閾值大時，不進(jìn)行像素信號的混合而讀出像素信號。若這樣，能夠根據(jù)被 拍攝體的亮度來增加像素的混合數(shù)，能夠進(jìn)行像素信號的讀出速度或靈敏度的大幅度的提 尚ο《實(shí)施方式2的變形例1》在上述中，將混合的像素信號的個數(shù)設(shè)為6、4、2、1像素，但可以是其它的組合。并且，混合的像素信號的個數(shù)的組合也可以不是4種，而是2種以上的方式?！秾?shí)施方式2的變形例2》在上述中，CPU僅基于電平檢測部9的結(jié)果來確定混合的像素信號的個數(shù)，但也可 以為根據(jù)由外部輸入15直接指定的值來確定的方式。另外，也可以是將由外部輸入15直 接指定的值和電平檢測部9的檢測結(jié)果組合，由外部輸入15設(shè)定上述的閾值的方式?！栋l(fā)明的實(shí)施方式3》說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的攝像系統(tǒng)。本發(fā)明的實(shí)施方式3的攝像系統(tǒng)是通過將 實(shí)施方式1的一部分的結(jié)構(gòu)變更而成的系統(tǒng)，以下，著眼于該不同點(diǎn)進(jìn)行說明。在本實(shí)施方 式中，在圖像傳感器4的水平傳送(XD23的結(jié)構(gòu)上不同。(1)圖像傳感器的結(jié)構(gòu)首先，對配置于攝像模塊2中的圖像傳感器4的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖像傳感器4中，成為如下結(jié)構(gòu)使第2n+l行的像素21相對于第2η行的像素21 重心錯開1/2像素量而配置，在像素21的每列配置垂直傳送(XD22、在垂直傳送(XD22的端 部配置水平傳送(XD23、在水平傳送(XD23的端部配置輸出電路24。在垂直傳送(XD22及水平傳送(XD23中分別具備Vl V4、Hl Η4的電極，在 Vl V4、H1 H4中分別輸入有相同的控制信號。圖23是本實(shí)施方式的圖像傳感器4的結(jié)構(gòu)，水平傳送(XD23的柵極結(jié)構(gòu)為在每像 素列連續(xù)有兩個Hl H4的組合的構(gòu)造。(2)圖像傳感器的驅(qū)動
接下來，說明圖像傳感器4的驅(qū)動方法。將像素信號不混合而讀出像素信號的情況大致相同，將像素信號混合而讀出像素 信號的情況的驅(qū)動方法不同。圖24是對垂直傳送(XD22所具備的Vl V4及水平傳送(XD23所具備的Hl H4 施加的脈沖。在期間241，為了使像素21中蓄積的像素信號向垂直傳送(XD22傳送，對Vl 施加高電壓的讀出脈沖。通過該讀出脈沖將像素21中蓄積的像素信號向垂直傳送(XD22的柵極VI、V2傳 送，之后對垂直傳送CCD22的柵極Vl V4施加期間51所示的控制脈沖，由此將第0行的 像素信號向水平傳送C⑶23傳送。另一方面，第4n+0行和第4n+2行的像素信號被傳送到與第4n_2行和第4n+0行 的像素21鄰接的柵極V1、V2。并且，第1行的像素信號被傳送到與水平傳送(XD23相接的 柵極VI、V2，第4n+l行和第4n+3行的像素信號被傳送到與第4n_3行和第4n+l行的像素 21鄰接的柵極VI、V2。之后，在期間242，通過對Hl H4施加期間242所示的控制脈沖，向與第4i+0列 及第4i+2列相接的水平傳送(XD23傳送的像素信號，向與輸出電路24相反的方向傳送到 在作為鄰接的列的第4i+l列及第4i+3列的中間位置存在的水平傳送(XD23的H1、H2。之后，在期間242，通過對Hl H4施加期間242所示的控制脈沖，將被傳送到與第 4 +0列及第4i+2列相接的水平傳送(XD23傳送的像素信號，以與輸出電路24相反的方向 傳送到與作為鄰接的列的第4i+l列及第4i+3列鄰接的水平傳送(XD23。之后，在期間243，通過對Vl V4施加期間243所示的控制脈沖，第一行的像素信 號向水平傳送(XD23傳送，第0行的第4i+0列的像素與第1行的第4i+l列的像素、第0行 的第4i+2列的像素與第1行的第4i+3列的像素被混合。表示像素的混合的形狀的形狀， 相當(dāng)于像素混合形狀251。另一方面，向垂直傳送(XD22傳送的像素信號向在水平傳送(XD23方向上鄰接的 V3 V4傳送。之后，在期間244，通過對Hl H4施加期間244所示的控制脈沖，向與第4i+l列 及第4i+3列相接的水平傳送(XD23傳送的將第0行的第4i+0列的像素與第1行的第4i+l 列的像素、第0行的第4i+2列的像素與第1行的第4i+2列的像素混合后的像素信號，以輸 出電路24方向被傳送到存在于作為鄰接的列的第4i+l列及第4i+3列的中間位置的水平 傳送 CCD23 的 H1、H2。之后，通過對垂直傳送CCD22的Vl V4施加期間245、246、247所示的脈沖信號， 第2、3、4行的像素信號被傳送到水平傳送(XD23。之后，在期間248，通過施加圖4所示的控制脈沖，將從垂直傳送(XD22傳送到水平 傳送(XD23的像素信號，傳送到輸出電路24。由此，輸出電路24將傳送的像素信號變換成 模擬的電壓信號而從圖像傳感器4輸出。以下同樣，通過施加圖24所示的控制脈沖，能夠?qū)崿F(xiàn)圖25所示的像素信號的混合 形狀。此外，在上述中，作為讀出像素信號將無效的像素在水平傳送(XD23中的與各列 對應(yīng)的場所進(jìn)行蓄積，但也可以按照作為讀出像素信號在特定的水平傳送CCD23的局部將
14無效的像素蓄積的方式施加控制脈沖?！秾?shí)施方式3的變形例1》在上述中，將水平傳送(XD23的柵極作為Hl H4構(gòu)成，但也可以是，形成Hl H8 這樣的組合，從而在進(jìn)行本發(fā)明的實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?所示的像素信號的混合時，分別 施加使Hl和H2、H3和H4、H5和H6、H7和H8成為相同的電壓的控制脈沖，與進(jìn)行實(shí)施方式 3所示的像素信號的混合時不同的傳送方法進(jìn)行切換的方式。《實(shí)施方式3的變形例2》在上述中，形成為水平傳送(XD23的柵極在每像素列Hl H4的組合兩個連續(xù)的 結(jié)構(gòu)，但是也可以是兩個以上連續(xù)的結(jié)構(gòu)?！秾?shí)施方式3的變形例3》在上述中，也可以根據(jù)混合的像素?cái)?shù)來調(diào)制sub電壓(基板電壓)，以使得根據(jù)將 像素信號混合的像素?cái)?shù)，來調(diào)整構(gòu)成像素21的光電二極管的飽和?！秾?shí)施方式3的變形例4》在上述中，作為無效行的像素的用于讀而不記的像素信號由水平傳送(XD23混合 輸出，但也可以采用將作為垂直傳送CCD22的讀出柵極的Vl分成幾組，而不從像素21讀出 的方式。《其它實(shí)施方式》此外，上述的發(fā)明不是限定本發(fā)明的說明，在發(fā)明的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變更。例 如，在以上的說明中，將圖像傳感器4作為CCD進(jìn)行了說明，但是也可以是CMOS傳感器，還 可以是NMOS傳感器。另外，在圖像傳感器2上配置的濾色器的單位排列不局限于上述的方式，既可以 上下左右反轉(zhuǎn)，也可以進(jìn)行色成分的更換。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的攝像裝置具有即使在通過像素混合而敏化時，也能夠抑制偽色的產(chǎn)生及 色的S/N比的降低且實(shí)現(xiàn)析像度的提高的效果，作為具有像素錯開配置的多個像素且將像 素混合讀出的攝像裝置及使用該攝像裝置的攝像模塊及攝像系統(tǒng)等有用。
權(quán)利要求
一種攝像裝置，其具備多個像素，其配置成行方向的配置錯開的行列狀且輸出將所入射的光進(jìn)行了光電變換后的像素信號；濾色器，其對向各像素入射的光進(jìn)行濾光；以及像素混合部，其將來自多行的像素的像素信號進(jìn)行像素混合而輸出，所述攝像裝置的特征在于，所述濾色器由規(guī)定的單位排列的重復(fù)圖案構(gòu)成，在通過像素混合后的輸出信號得到的圖像中，構(gòu)成行方向互相鄰接的鄰接像素的濾色器與構(gòu)成行方向的重心位置與所述鄰接像素相同且在列方向鄰接的像素的濾色器的色成分的比相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述單位排列中，對第1至第8色分別進(jìn)行濾光的濾光器排列成4行X4列的16像素 單位，第1列以第1色、第5色、第2色、第6色的順序配置濾光器，第2列以第3色、第7色、第4色、第8色的順序配置濾光器，第3列以第2色、第6色、第1色、第5色的順序配置濾光器，第4列以第4色、第8色、第3色、第7色的順序配置濾光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述單位排列中，對第1至第6色分別進(jìn)行濾光的濾光器排列成4行X4列的16像素 單位，第1列以第1色、第1色、第3色、第4色的順序配置濾光器，第2列以第3色、第5色、第1色、第6色的順序配置濾光器，第3列以第2色、第4色、第4色、第1色的順序配置濾光器，第4列以第4色、第6色、第2色、第5色的順序配置濾光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像裝置，其特征在于，所述單位排列中，第1及第5色為品紅色，第2及第6色為綠色，第3及第7色為黃色， 第4及第8色為青綠色。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像裝置，其特征在于，所述單位排列中，第1及第5色為紅色，第2、第6、第4及第8色為綠色，第3及第7色 為藍(lán)色。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像裝置，其特征在于，所述單位排列中，第1色為品紅色，第2及第6色為綠色，第3及第5色為黃色，第4色 為青綠色。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像裝置，其特征在于，所述單位排列中，第1色為紅色，第2、第3、第5及第6色為綠色，第4色為藍(lán)色。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像裝置，其特征在于，所述單位排列中，第1及第5色為紅色，第2、第6、第4及第7色為綠色，第3及第8色 為藍(lán)色。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像裝置，其特征在于，所述單位排列中，第1色為紅色，第2、第3、第5及第6色為綠色，第4色為藍(lán)色。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像裝置，其特征在于，所述單位排列中，第1及第5色為紅色，第2、第6、第4及第8色為綠色，第3及第7色為藍(lán)色。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述像素混合部構(gòu)成為通過交錯方式讀出所述像素信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述像素混合部構(gòu)成為對三個以上的像素的像素信號進(jìn)行混合。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述像素混合部構(gòu)成為間除規(guī)定的行而讀出所述像素信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于， 所述像素由CCD、CMOS或NM0S構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，還具備檢測從各像素讀出的像素信號的電平的電平檢測部，所述像素混合部根據(jù)所述電平檢測部檢測出的像素信號的電平，變更進(jìn)行像素混合的 像素?cái)?shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述像素混合部構(gòu)成為能夠從外部變更進(jìn)行像素混合的像素?cái)?shù)。
17.一種攝像模塊，其特征在于，具備權(quán)利要求1的攝像裝置和透鏡，并輸出視頻信號。
18.一種攝像系統(tǒng)，其特征在于， 具備權(quán)利要求17的攝像模塊；對所述攝像模塊輸出的視頻信號進(jìn)行處理的數(shù)字信號處理器。
全文摘要
將對入射的光進(jìn)行光電變換后的像素信號輸出的多個像素(21)；對向各像素(21)入射的光進(jìn)行濾光的濾色器；以及將來自互相鄰接的行的像素(21)的像素信號進(jìn)行像素混合而輸出的像素混合部(22、23、24)。并且，濾色器由4行×4列的16像素單位的單位排列(71)的重復(fù)圖案構(gòu)成，在通過像素混合后的輸出信號得到的圖像中，構(gòu)成行方向互相鄰接的鄰接像素的濾色器和構(gòu)成行方向的重心位置與所述鄰接像素相同且在列方向鄰接的像素的濾色器的色成分的比相等。
文檔編號H04N9/07GK101981937SQ20088012835
公開日2011年2月23日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者今村邦博 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社