專利名稱：圖像捕獲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用圖像捕獲單元的圖像捕獲裝置，并特別涉及使用該圖像捕獲單元對彩色圖像進行圖像捕獲的圖像捕獲裝置。
背景技術(shù)：
近來，用于數(shù)碼相機的圖像捕獲單元的像素數(shù)量增加，并且根據(jù)此，圖像捕獲單元的像素的最小化有了發(fā)展。當(dāng)圖像捕獲單元的像素最小化時，每個像素的飽和電荷量變得更小，因此，S/N比的降低變得顯著，并且圖像質(zhì)量惡化。雖然設(shè)法通過對抗S/N比降低的信號處理來去除噪聲，但不能通過這種信號處理完全分離噪聲和信號，并且這通常導(dǎo)致圖像質(zhì)量的惡化。因此，為了甚至在由于像素的最小化而導(dǎo)致飽和電荷量下降時也保持優(yōu)良的圖像質(zhì)量，期望光可以盡量多地入射在像素上。 為此，考慮擴大入射在圖像捕獲單元的像素上的波長的帶寬的方法。在使用諸如電荷耦合器件(CXD)和互補金屬氧化半導(dǎo)體(CMOS)的圖像捕獲單元的彩色圖像捕獲裝置中，一般地，在圖像捕獲單元的前端配置用于使入射光中的紅外成分截止的紅外截止濾光單元，以便提高顏色再現(xiàn)性。然而，當(dāng)使用紅外截止濾光單元時，入射在像素上的光量下降。因此，當(dāng)想要獲得足夠量的光時，紅外區(qū)中的光也被允許進入而不使用紅外截止濾光單元，然而，在此情況中，紅外成分包括在入射光中，并且顏色再現(xiàn)性顯著惡化。將參照


當(dāng)紅外成分包括在入射光中時顏色再現(xiàn)性惡化的原因。一般地， 用于一個像素的一個彩色濾光單元附接到圖像捕獲單元。圖7示出了一般濾光單元配置。 如圖7所示，附接到圖像捕獲單元的濾光單元具有所謂的拜耳(Bayer)配置，其中使用紅色 (R)、綠色(G)和藍色(B)三個基色。圖8示出了基色濾光單元中的光譜特性。圖9示出了當(dāng)使用紅外截止濾光單元時基色濾光單元中的光譜特性。相對于圖8中所示的入射光，具有比紅外截止頻率更長的頻率的部分被截止，如圖9中所示。在照相機的一般圖像信號處理中，執(zhí)行白平衡調(diào)整，使得當(dāng)拍攝白色物體時R、G 和B的值相同。如果在白平衡調(diào)整之前的RGB的值被設(shè)定為Rorg、Gorg和Borg，白平衡調(diào)整增益被設(shè)定為RgairuGgain和Bgain，并且白平衡調(diào)整之后的RGB的值被設(shè)定為Rwh、Gwh 和Bwh，則獲得以下等式。Rwh = RorgXRgainGwh = GorgXGgainBwh = BorgXBgain在理想的白平衡調(diào)整增益的情況下，當(dāng)拍攝白色物體時滿足Rwh = Gwh = Bwh。圖
310(a)和(b)示出了在理想的白平衡時RGB的信號量的變化。當(dāng)不存在紅外截止濾光單元時，取決于光源和對象，對于白色物體，紅外成分的信號也積聚，如圖11(a)中所示。紅外成分的信號不具有正確的RGB平衡，從而通過乘上白平衡調(diào)整增益，如圖11 (b)中所示不滿足Rwh = Gwh = Bwh,并發(fā)生著色(coloring)。對于除白色以外的彩色對象，R、G和B的平衡同樣被紅外成分和白平衡調(diào)整的影響所破壞。因為這些原因，當(dāng)入射光中包括紅外成分時，照相機的顏色再現(xiàn)性惡化。提出了一些方法用于克服上述問題。專利文件1中公開的圖像捕獲裝置具有圖12 中所示的結(jié)構(gòu)。該圖像捕獲裝置通過在具有充足照度的日間裝上紅外截止濾光單元，而在沒有充足照度的夜間將紅外截止濾光單元從圖像捕獲單元的前端去除并基于從圖像捕獲單元獲得的視頻信號的信號處理的結(jié)果選擇要輸出的黑白信號，實現(xiàn)了對于明亮對象的顏色再現(xiàn)性的改善以及對于暗對象的靈敏度的改善。而且，專利文件2中公開的圖像捕獲裝置具有RGB像素、以及可見光和紅外光入射其上的頂像素，如圖13所示，并且，在高照度時使用RGB像素生成圖像而在低照度時使用頂像素生成圖像，從而實現(xiàn)對于明亮對象的顏色再現(xiàn)性的改善以及對于暗對象的靈敏度的改善。專利文件專利文件1 日本專利國內(nèi)公表公報特表(Laid-Open) (JP-A) No. 2004-229034專利文件2 JP-ANo. 2005-606
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題在專利文件1所公開的方法中，存在當(dāng)輸出近紅外圖像時圖像總是黑白圖像的問題。特別地，甚至在區(qū)域的一部分中存在彩色明亮對象的情況下，也僅獲得黑白圖像作為整個圖像。而且，因為需要用于切換濾光單元的機構(gòu)，所以在使圖像捕獲裝置更小時存在困難，并且存在高成本的問題。雖然專利文件2中公開的圖像捕獲裝置具有圖13中所示的濾光單元結(jié)構(gòu)，但其在日間不使用數(shù)量占所有像素數(shù)量四分之一的用于紅外光的頂像素，從而分辨率和所接收的光量較小。而且，在夜間，接收紅外成分的像素的數(shù)量僅是所有像素數(shù)量的四分之一，而所有像素的四分之三未被使用，從而分辨率和所接收的光量較小。一般的RGB濾光單元允許紅外成分通過，從而通常在濾光單元的前端提供用于去除紅外成分的紅外截止濾光單元，以便去除紅外成分，然而，因為在專利文件2中所公開的圖像捕獲裝置中需要允許紅外光入射在頂像素上以用于檢測紅外成分，所以不能在頂像素的前端提供紅外截止濾光單元。因此，為了確保專利文件2的圖像捕獲裝置中高的顏色再現(xiàn)性，需要RGB濾光單元具有去除紅外成分的特性，從而存在大量實際問題，并且即使在可以實現(xiàn)時也存在顯著增加了成本的問題。為了解決上述問題而獲得了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種圖像捕獲裝置，其能夠通過消除紅外截止濾光單元的必要性而提高入射在圖像捕獲單元上的光量來改善靈敏度，并通過不使用紅外截止濾光單元而避免顏色再現(xiàn)性的惡化。解決問題的手段
為了解決上述傳統(tǒng)問題，一種圖像捕獲裝置具有如下結(jié)構(gòu)，其包括圖像捕獲單元，通過分別重復(fù)地配置用于整個波長帶的像素、以及對應(yīng)于三個特定顏色的三種類型的用于特定顏色的像素而獲得，用于獲得具有對應(yīng)于每個像素的接收光的量的值的圖像讀取信號；濾光單元，配置在所述圖像捕獲單元的前端，并使得對應(yīng)于用于整個波長帶的像素的部分允許一定范圍內(nèi)的波長帶的整個波長帶通過、以及對應(yīng)于三種類型的用于特定顏色的像素的部分分別反射對應(yīng)的特定顏色的波長帶；反射量計算單元，用于通過從用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號的值中減去用于特定顏色的像素的圖像讀取信號的值，來計算所述特定顏色的信號值；色差成分生成單元，用于基于所述特定顏色的信號值生成色差信號；以及亮度信號生成單元，用于使用用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號生成亮度信號。在上述圖像捕獲裝置中，所述三種類型的用于特定顏色的像素是W-R像素、W-G像素和W-B像素，所述濾光單元使得對應(yīng)于所述W-R像素的部分反射紅色波長帶，對應(yīng)于所述 W-G像素的部分反射綠色波長帶，以及對應(yīng)于所述W-B像素的部分反射藍色波長帶，并且所述反射量計算單元通過從所述用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號的值中減去所述W-R 像素的圖像讀取信號的值來計算紅色成分的信號值，通過從所述用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號的值中減去所述W-G像素的圖像讀取信號的值來計算綠色成分的信號值，并通過從所述用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號的值中減去所述W-B像素的圖像讀取信號的值來計算藍色成分的信號值。在上述圖像捕獲裝置中，所述一定范圍內(nèi)的波長帶包括紅外區(qū)，并且所述濾光單元使得紅外光能夠入射在所述用于特定顏色的像素以及所述用于整個波長帶的像素上。在上述圖像捕獲裝置中，當(dāng)由所述亮度信號生成單元生成的亮度信號的值是最大值時，所述色差成分生成單元將色差設(shè)定為0，而與所述反射量計算單元獲得的紅色成分的信號值、綠色成分的信號值、和藍色成分的信號值無關(guān)。本發(fā)明可以通過消除對紅外截止濾光單元的必要性而提高靈敏度，并且避免了不使用紅外截止濾光單元而發(fā)生的顏色再現(xiàn)性的惡化。如下面所描述的，存在本發(fā)明的另一方面。因此，本發(fā)明的公開意在提供本發(fā)明的一部分，而不意在限制這里所說明和要求權(quán)利的本發(fā)明的范圍。

圖1是本發(fā)明實施例的圖像捕獲裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實施例的濾光單元的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明實施例的濾光單元的光譜特性圖；圖4 (a)是本發(fā)明實施例的濾光單元的光譜特性圖(對應(yīng)于W像素的部分)；圖4(b)是本發(fā)明實施例的濾光單元的光譜特性圖(對應(yīng)于W-R像素的部分)；圖4 (C)是本發(fā)明實施例的濾光單元的光譜特性圖(對應(yīng)于W-G像素的部分)；圖4(d)是本發(fā)明實施例的濾光單元的光譜特性圖(對應(yīng)于W-B像素的部分)；圖5(a)是示出由本發(fā)明實施例的圖像捕獲單元獲得的圖像讀取信號的視圖；圖5(b)是示出由本發(fā)明實施例的圖像捕獲單元獲得的亮度信號的視圖；圖5(c)是示出本發(fā)明實施例的圖像捕獲單元的每個像素(RGB)的反射量的視圖；圖5(d)是示出在對本發(fā)明實施例的圖像捕獲單元的每個像素(RGB)執(zhí)行了白平衡調(diào)整后的反射量的視圖；圖6是示出本發(fā)明實施例的用于提高高亮度部分附近的顏色再現(xiàn)性的函數(shù)的視圖；圖7是示出傳統(tǒng)基色濾光單元的配置的視圖；圖8是傳統(tǒng)基色濾光單元的光譜特性圖；圖9 (a)是傳統(tǒng)基色濾光單元的光譜特性圖(對應(yīng)于W-B像素的部分)；圖9 (b)是傳統(tǒng)基色濾光單元的光譜特性圖(對應(yīng)于W-G像素的部分)；圖9 (C)是傳統(tǒng)基色濾光單元的光譜特性圖(對應(yīng)于W-R像素的部分)；圖10 (a)是示出傳統(tǒng)圖像捕獲單元的每個像素(RGB)的像素值的視圖(當(dāng)紅外成分被截止時)；圖10 (b)是示出在對傳統(tǒng)圖像捕獲單元的每個像素(RGB)執(zhí)行了白平衡調(diào)整之后的像素值的視圖(當(dāng)紅外成分被截止時)；圖11 (a)是示出傳統(tǒng)圖像捕獲單元的每個像素(RGB)的像素值的視圖(當(dāng)紅外成分未被截止時)；圖11 (b)是示出在對傳統(tǒng)圖像捕獲單元的每個像素(RGB)執(zhí)行了白平衡調(diào)整之后的像素值的視圖(當(dāng)紅外成分未被截止時)；圖12是傳統(tǒng)圖像捕獲裝置的結(jié)構(gòu)圖；以及圖13是傳統(tǒng)圖像捕獲單元的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面將詳細說明本發(fā)明。下文描述的實施例僅是本發(fā)明的示例，并且可以將本發(fā)明修改為各種方式。因此，下文將要公開的具體結(jié)構(gòu)和功能并不意欲限制權(quán)利要求的范圍。本發(fā)明實施例的圖像捕獲裝置具有如下結(jié)構(gòu)，包括通過分別重復(fù)地配置用于整個波長帶的像素和對應(yīng)于三個特定顏色的三種類型的用于特定顏色的像素而獲得的圖像捕獲單元，用于獲得具有對應(yīng)于每個像素的接收光量的值的圖像讀取信號；濾光單元，其被提供在圖像捕獲單元的前端，并使得對應(yīng)于用于整個波長帶的像素的部分允許一定范圍內(nèi)的波長帶的整個波長帶通過、以及對應(yīng)于三種類型的用于特定顏色的像素的部分分別反射對應(yīng)的特定顏色的波長帶；反射量計算單元，用于通過將用于特定顏色的像素的圖像讀取信號的值從用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號的值中減去，來計算特定顏色的信號值；色差成分生成單元，用于基于特定顏色的信號值生成色差信號；以及亮度信號生成單元，用于使用用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號生成亮度信號。通過此結(jié)構(gòu)，不需要使用紅外截止濾光單元，從而可以實現(xiàn)高靈敏度圖像捕獲裝置，其中對象的光量不被紅外截止濾光單元降低。一定范圍內(nèi)的波長帶的整個波長帶入射在用于整個波長帶的像素上，從而亮度信號生成單元可以通過使用用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號生成亮度信號而獲得高靈敏度亮度信號。雖然在用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號中和用于特定顏色的像素的圖像讀取信號中可能包括紅外成分，但是，因為用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號中包括的紅外成分的量與用于特定顏色的像素的圖像讀取信號中包括的紅外成分的量是相同的，所以當(dāng)從用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號的值中減去用于特定顏色的像素的圖像讀取信號的值時，它們之間的差中不包括紅外成分，并且反射量計算單元可以獲得不包括紅外成分的特定顏色的信號值。因為色差成分生成單元基于不包括紅外成分的特定顏色的信號值而生成色差信號，所以色差信號的顏色再現(xiàn)性不因不提供紅外截止濾光單元而惡化。換言之，根據(jù)上述圖像裝置的結(jié)構(gòu)，可以避免顏色再現(xiàn)性的惡化，并同時實現(xiàn)高靈敏度的圖像捕獲裝置。在上述圖像捕獲裝置中，三種類型的用于特定顏色的像素是W-R像素、W-G像素和 W-B像素，并且濾光單元使得對應(yīng)于W-R像素的部分反射紅色波長帶、對應(yīng)于W-G像素的部分反射綠色波長帶、以及對應(yīng)于W-B像素的部分反射藍色波長帶，并且，反射量計算單元通過從用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號的值中減去W-R像素的圖像讀取信號的值而計算紅色成分的信號值，通過從用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號的值中減去W-G像素的圖像讀取信號的值而計算綠色成分的信號值，以及通過從用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號的值中減去W-B像素的圖像讀取信號的值而計算藍色成分的信號值。通過此結(jié)構(gòu)，可以獲得紅色成分的信號值、綠色成分的信號值和藍色成分的信號值，從而可以獲得全色圖像。而且，紅色成分的信號值、綠色成分的信號值和藍色成分的信號值中不包括紅外成分，從而可以在白平衡調(diào)整中防止著色(coloration)的發(fā)生。在上述圖像捕獲裝置中，一定范圍內(nèi)的波長帶中包括紅外區(qū)，并且濾光單元使得紅外光可以入射在用于特定顏色的像素和用于整個波長帶的像素上。通過此結(jié)構(gòu)，包括紅外光的足夠量的光入射在每個像素上，從而可以生成具有高 S/N比的亮度信號，并且，通過采用通過從對應(yīng)于如上所述的整個波長帶的入射光的量的圖像讀取信號的值中減去對應(yīng)于除特定顏色的波長帶以外的入射光的量的圖像讀取信號的值而獲得該特定顏色的成分的方法，可以從像素值中消除紅外成分，并且可以實現(xiàn)高顏色再現(xiàn)性。在上述圖像捕獲裝置中，當(dāng)亮度信號生成單元生成的亮度信號的值是最大值時， 色差成分生成單元將色差設(shè)定為0，而與反射量計算單元獲得的紅色成分的信號值、綠色成分的信號值、和藍色成分的信號值無關(guān)。在如上述采用通過從對應(yīng)于整個波長帶的入射光的量的圖像讀取信號的值中減去對應(yīng)于除特定顏色的波長帶之外的入射光的量的圖像讀取信號的值而獲得該特定顏色的像素值的方法的情況中，當(dāng)整個波長帶的入射光的量飽和時，可以通過將色差設(shè)定為0 來在亮度飽和時防止著色的發(fā)生。下面，將參照

用于實施本發(fā)明的實施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像捕獲裝置的結(jié)構(gòu)圖。在圖1中，圖像捕獲裝置100配備有透鏡101、濾光單元102、圖像捕獲單元103、和信號處理單元104。圖像捕獲裝置100構(gòu)成電子照相機。濾光單元102 附接在圖像捕獲單元103的前端，即，在透鏡101側(cè)。穿過透鏡101的光學(xué)像通過濾光單元 102照射在圖像捕獲單元103上。一個W-R像素、一個W-G像素、一個W-B像素、和一個W像素形成一組，并且以二維的方式重復(fù)地配置此組合以構(gòu)成圖像捕獲單元103。W-R像素、W-G 像素、和W-B像素分別對應(yīng)于本發(fā)明的用于特定顏色的像素，并且W像素對應(yīng)于本發(fā)明的用于整個波長帶的像素。圖2是濾光單元102的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，濾光單元102使得W-R像素對應(yīng)部分、W-G像素對應(yīng)部分、W-B像素對應(yīng)部分和W像素對應(yīng)部分分別位于W-R像素前方、W-G像素前方、W-B像素前方和W像素前方。圖3是示出濾光單元102的光譜特性的視圖。圖4(a)至圖4(d)是分別示出濾光單元102的W像素對應(yīng)部分、W-R像素對應(yīng)部分、W-G像素對應(yīng)部分和W-B像素對應(yīng)部分的光譜特性的視圖。如圖4中所示，W像素對應(yīng)部分允許一定范圍內(nèi)的波長帶的整個波長帶通過；雖然W-R像素對應(yīng)部分允許在與W像素對應(yīng)部分相同的范圍內(nèi)的波長帶的光通過，但其反射對應(yīng)于該一定范圍內(nèi)的波長帶的紅色(R)成分的波長帶的光；雖然W-G像素對應(yīng)部分允許在與W像素對應(yīng)部分相同的范圍內(nèi)的波長帶的光通過，但其反射對應(yīng)于該一定范圍內(nèi)的波長帶的綠色(G)成分的波長帶的光；并且，雖然W-B像素對應(yīng)部分允許在與W像素對應(yīng)部分相同的范圍內(nèi)的波長帶的光通過，但其反射對應(yīng)于該一定范圍內(nèi)的波長帶的藍色 (B)成分的波長帶的光。因為W像素對應(yīng)部分允許一定范圍內(nèi)的波長帶的整個波長帶通過，所以該一定范圍內(nèi)的波長帶的整個波長帶的光入射在W像素上。而且，因為W-R像素對應(yīng)部分允許上述一定范圍內(nèi)的波長帶的除所反射的R成分以外的光通過，所以上述一定范圍內(nèi)的波長帶的除R成分以外的光入射在W-R像素上。W-G像素對應(yīng)部分和W-B像素對應(yīng)部分也分別允許上述一定范圍內(nèi)的波長帶的除G成分以外和除B成分以外的光通過，上述一定范圍內(nèi)的波長帶的除G成分以外和除B成分以外的光分別入射在W-G像素和W-B像素上。如上所述，在根據(jù)此實施例的圖像捕獲裝置100中，一定范圍內(nèi)的波長帶的整個波長帶的光直接入射在W像素上，從而可以相對于來自對象的光量而增加W像素上的入射光量。而且，通過僅減去一定范圍內(nèi)的波長帶的R或G或B成分而獲得的光量分別入射在 W-R像素、W-G像素和W-B像素上，從而可以相對于來自對象的光量而增加入射光量。此外， 因為在根據(jù)此實施例的圖像捕獲裝置100中未使用紅外截止濾光單元，所以，當(dāng)一定范圍內(nèi)的波長帶中包括穿過濾光單元102的W像素對應(yīng)部分、W-R像素對應(yīng)部分、W-G像素對應(yīng)部分和W-B像素對應(yīng)部分的紅外光時，入射光量進一步增加。換言之，在此實施例的圖像捕獲裝置100中，相對于從對象到達圖像捕獲裝置100的光量，入射在圖像捕獲單元103上的光量的比率較高，并且，實現(xiàn)了高靈敏度圖像捕獲裝置。在參照圖7說明的傳統(tǒng)的一般R、 G、B拜耳配置的情況中，僅允許從對象到達圖像捕獲裝置的光的R、G和B成分的光通過，從而，與該情況相比，此實施例的圖像捕獲裝置100的靈敏度也顯著提高。圖像捕獲單元103通過對每個像素的接收光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換而生成具有對應(yīng)于接收光的量的值的圖像讀取信號，并將圖像讀取信號輸入到信號處理單元104。信號處理單元 104包括預(yù)處理單元110、亮度信號處理單元120、色差信號處理單元130、和輸出單元140。 圖像捕獲單元103所獲得的圖像讀取信號被輸入到信號處理單元104的預(yù)處理單元110。預(yù)處理單元110包括OB減法處理單元111、亮度信號生成單元112、反射量計算單元113、白平衡調(diào)整單元114、和色差成分生成單元115。OB減法處理單元111執(zhí)行OB減法處理(也稱為暗電流補償)，以從所輸入的圖像讀取信號中減去光學(xué)黑(OB)區(qū)中檢測到的輸出成分(暗電流)。經(jīng)OB減法處理單元111補償?shù)膱D像讀取信號被輸入到亮度信號生成單元112和反射量計算單元113。圖5是示出從圖像讀取信號生成亮度信號和色差信號的流程的視圖。下面，參照圖5說明圖1中的預(yù)處理單元110的OB減法處理單元111之后的結(jié)構(gòu)。圖5(a)是示出由W-R像素、W-G像素、W-B像素和W像素的一定組獲得的圖像讀取信號(在OB減法之后，下同)的視圖。如圖5(a)中所示，W像素可以獲得對應(yīng)于一定范圍內(nèi)的波長帶的整個波長帶的光量的圖像讀取信號。W-B像素可以獲得通過從W像素的圖像讀取信號的值中減去對應(yīng)于所反射的B成分的光量的值而獲得的圖像讀取信號。同樣地，W-G像素和W-R像素可以分別獲得通過從W像素的圖像讀取信號的值中減去對應(yīng)于所反射的G成分或R成分的光量的值而獲得的圖像讀取信號。圖5(b)是示出對于圖5(a)中的像素的輸入到亮度信號生成單元112的圖像讀取信號的視圖。亮度信號生成單元112根據(jù)圖像讀取信號生成亮度信號。如上所述，來自對象的光中的一定范圍內(nèi)的波長帶的整個波長帶的光入射在W像素上，并且，因為不存在濾光單元對光的衰減，所以亮度信號生成單元112生成S/N比足夠高的亮度信號。亮度信號生成單元112使用W像素、W-B像素、W-G像素和W-R像素的圖像讀取信號生成亮度信號Y。具體地，通過從周圍像素補償缺少的顏色成分而生成每個像素，亮度信號生成單元112在獲得整個波長成分(該整個波長成分的重心在該像素上)的信號值W、通過從整個波長成分中減去紅色成分而獲得的信號值W-R、通過從整個波長成分中減去綠色成分而獲得的信號值W-G、以及通過從整個波長成分中減去藍色成分而獲得的信號值W-B 之后，根據(jù)以下等式(1)獲得亮度信號Y。Y = (A*W+B (W-R) +C (ff-G) +D (ff-B)) / (A+B+C+D)......(1)這里，A、B、C和D是用于生成亮度的加權(quán)系數(shù)。同時，亮度信號生成單元112可以直接將W像素的圖像讀取信號設(shè)定為亮度信號。圖5(c)是示出由圖5(a)中的像素獲得的反射量的視圖。反射量計算單元113為每個像素計算濾光單元102的W-R像素對應(yīng)部分中R成分的反射量、W-G像素對應(yīng)部分中G 成分的反射量、以及W-B像素對應(yīng)部分中B成分的反射量。具體地，反射量計算單元113通過從W像素的圖像讀取信號的值中減去W-R像素的圖像讀取信號的值而獲得R成分的信號值。同樣地，反射量計算單元113通過從W像素的圖像讀取信號的值中減去W-G像素的圖像讀取信號的值而獲得G成分的信號值，并通過從W 像素的圖像讀取信號的值中減去W-B像素的圖像讀取信號的值而獲得B成分的信號值。這些信號值表示對應(yīng)于W-R像素的濾光單元部分所反射的R成分的量、對應(yīng)于W-G像素的濾光單元部分所反射的G成分的量、以及對應(yīng)于W-B像素的濾光單元部分所反射的B成分的量。因為W像素的圖像讀取信號與W-R像素、W-G像素和W-B像素中的每個的圖像讀取信號中包括相同量的紅外成分，所以在分別作為W像素的圖像讀取信號與W-R像素、W-G像素和W-B像素中的每個的圖像讀取信號之間的差而獲得的R、G和B中的每個的反射量中， 紅外成分被設(shè)定為0。因此，作為反射量而獲得的R成分的信號值、G成分的信號值、和B成分的信號值表示不包括紅外成分的R成分、G成分和B成分的光量。R成分的信號值、G成分的信號值、和B成分的信號值被輸入到白平衡調(diào)整單元
114。圖5(d)是示出在對圖5(c)中的每個像素執(zhí)行了白平衡調(diào)整之后的像素值的視圖。白平衡調(diào)整單元114通過對R成分的信號值、G成分的信號值和B成分的信號值乘上白平衡調(diào)整增益而執(zhí)行白平衡調(diào)整。經(jīng)白平衡調(diào)整進行調(diào)整的信號值被輸入到色差成分生成單元
115。
色差成分生成單元115基于在白平衡調(diào)整之后的R成分的信號值、G成分的信號值和B成分的信號值，生成色差信號U和V。具體地，色差成分生成單元115根據(jù)以下等式 (2)和(3)生成色差信號U和V。U = -0. 169R-0. 331G+0. 500B ......(2)V = O. 500R-0. 419G-0. 081B ......(3)這里，由上述反射量計算單元113分別通過從W像素的圖像讀取信號中減去W-R 像素、W-G像素和W-B像素中的每個的圖像讀取信號來獲得R成分的信號值、G成分的信號值、和B成分的信號值，并且，當(dāng)W的信號飽和時，由用于W的像素的圖像讀取信號表示的值變得小于對應(yīng)于實際的入射光量的值。結(jié)果，當(dāng)從這樣的W像素的圖像讀取信號中減去W-R 像素、W-G像素和W-B像素的圖像讀取信號時，所獲得的R成分的信號值、G成分的信號值和 B成分的信號值可能小于入射光中的實際R成分、G成分和B成分。因此，當(dāng)W像素的圖像讀取信號具有高亮度(諸如將飽和的)時，存在不正確地獲得R成分的信號值、G成分的信號值和B成分的信號值的情況。另一方面，當(dāng)W像素的圖像讀取信號飽和時，這意味著亮度飽和，并且，在此情況中，不需要對該像素特別地著色，并且期望將該像素的色差設(shè)定為0。因此，色差成分生成單元115通過對如上述獲得的色差信號U和V乘上通過將W像素的圖像讀取信號的值代入具有圖6所示的特性的函數(shù)f(x)而獲得值來獲得經(jīng)校正的色差信號U’和V’，并輸出經(jīng)校正的色差信號U’和V’。換言之，如圖6中所示，當(dāng)W像素的圖像讀取信號的值較小時，將 U和V的值作為U’和V’直接輸出，當(dāng)W像素的圖像讀取信號的值變得大于預(yù)定閾值時，隨著W像素的圖像讀取信號的值增大，使得U’和V’的值相對于U和V的值而更小，并且，在 W像素的圖像讀取信號的最大值處將U’和V’設(shè)定為0。根據(jù)此，也可以消除高亮部分附近的顏色再現(xiàn)性的惡化，并且變得可以進一步改善高亮部分附近的顏色再現(xiàn)性。同時，函數(shù)f(x)不限于根據(jù)圖6中所示的高亮部分上的亮度而逐漸降低，而是可以是直到最大值為止都是f(x) = 1而在最大值處是f (χ) = 0的函數(shù)。亮度信號生成單元112所生成的亮度信號Y由亮度信號處理單元120處理，色差成分生成單元115所生成的色差信號U’和V’由色差信號處理單元130處理，并且輸出單元140將它們與同步信號合成在一起，以將其作為視頻信號輸出到外部。如上所述，根據(jù)此實施例的圖像捕獲裝置，紅外截止濾光單元不是必要的，從而在諸如夜晚的低照度時間不存在紅外截止濾光單元對光的衰減，并且可以確保高S/N比，從而可以抑制圖像質(zhì)量的惡化。而且，可以通過不需要切換濾光單元的機構(gòu)的不昂貴的結(jié)構(gòu)獲得上述效果。此外，因為一定范圍內(nèi)的波長帶的整個波長帶的光入射在W像素上，并且除對應(yīng)顏色的波長帶以外的成分的光入射在W-R像素、W-G像素和W-B像素上，從而入射在圖像捕獲單元的每個像素上的光量顯著增加。特別地，當(dāng)在一定范圍內(nèi)的波長帶中包括紅外帶時，紅外光也入射，從而入射光量進一步增加。此外，此實施例的圖像捕獲裝置可以生成不包括紅外成分的色差信號，以及獲得包括紅外光的大量入射光，從而可以實現(xiàn)具有高S/N 比和高顏色再現(xiàn)性的電子照相機。雖然上面描述了當(dāng)前可想到的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但可以對此實施例進行各種修改，并且所附權(quán)利要求意欲包括本發(fā)明的真實精神以及該范圍內(nèi)的所有修改。工業(yè)實用性
如上所述，本發(fā)明能夠通過消除紅外截止濾光單元的必要性而提高靈敏度，并且避免不使用紅外截止濾光單元而導(dǎo)致的顏色再現(xiàn)性的惡化，并且作為使用該圖像捕獲單元對彩色圖像進行圖像捕獲的圖像捕獲裝置等是有用的。附圖標(biāo)記說明100圖像捕獲裝置101 透鏡102 濾光單元103 圖像捕獲單元104 信號處理單元110 預(yù)處理單元111 OB減法處理單元112亮度信號生成單元113反射量計算單元114 白平衡調(diào)整單元115色差成分生成單元120亮度信號處理單元130色差信號處理單元140 輸出單元
1權(quán)利要求
1.圖像捕獲裝置，包括圖像捕獲單元，通過分別重復(fù)地配置用于整個波長帶的像素以及對應(yīng)于三個或更多個特定顏色的三種或更多種類型的用于特定顏色的像素而獲得，并獲得具有對應(yīng)于每個像素的接收光量的值的圖像讀取信號；濾光單元，配置在所述圖像捕獲單元的前端，并且使得對應(yīng)于所述用于整個波長帶的像素的部分允許一定范圍內(nèi)的波長帶的整個波長帶通過、以及使得對應(yīng)于所述三種或更多種類型的用于特定顏色的像素的部分分別反射對應(yīng)的特定顏色的波長帶；反射量計算單元，通過從所述用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號的值中減去所述用于特定顏色的像素中的每個的圖像讀取信號的值，來計算所述特定顏色中的每個的信號值；色差成分生成單元，基于所述特定顏色的信號值生成色差信號；以及亮度信號生成單元，使用所述用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號生成亮度信號。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像捕獲裝置，所述三種或更多種類型的用于特定顏色的像素是W-R像素、W-G像素和W-B像素，所述濾光單元使得對應(yīng)于所述W-R像素的部分反射紅色波長帶、對應(yīng)于所述W-G像素的部分反射綠色波長帶、以及對應(yīng)于所述W-B像素的部分反射藍色波長帶，并且所述反射量計算單元通過從所述用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號的值中減去所述W-R像素的圖像讀取信號的值來計算紅色成分的信號值，通過從所述用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號的值中減去所述W-G像素的圖像讀取信號的值來計算綠色成分的信號值，并通過從所述用于整個波長帶的像素的圖像讀取信號的值中減去所述W-B像素的圖像讀取信號的值來計算藍色成分的信號值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的圖像捕獲裝置，所述一定范圍內(nèi)的波長帶包括紅外區(qū)，并且所述濾光單元使得紅外光能夠入射在所述用于特定顏色的像素以及所述用于整個波長帶的像素上。
4.如權(quán)利要求2所述的圖像捕獲裝置，當(dāng)由所述亮度信號生成單元生成的亮度信號的值是最大值時，所述色差成分生成單元將色差設(shè)定為0，而與所述反射量計算單元獲得的紅色成分的信號值、綠色成分的信號值和藍色成分的信號值無關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種圖像捕獲裝置，其能夠通過消除對紅外截止濾光單元的需要而增加入射在圖像捕獲單元上的光量來提高靈敏度，并且能夠避免因為不使用紅外截止濾光單元而導(dǎo)致的顏色再現(xiàn)性的惡化。圖像捕獲裝置(100)包括圖像捕獲單元(103)，通過重復(fù)地配置用于整個波長帶的像素(W)、用于R的W-R像素、用于G的W-G像素以及用于B的W-B像素而構(gòu)成，并獲取具有對應(yīng)于每個像素中的接收光量的值的圖像讀取信號；濾光單元(102)，配置在所述圖像捕獲單元(103)的前表面上，并使得對應(yīng)于像素(W)的部分透射給定范圍的波長帶內(nèi)的整個波長帶、以及使得對應(yīng)于W-R像素、W-G像素以及W-B像素的部分分別反射對應(yīng)的顏色的波長帶；反射量計算單元(113)，通過從像素(W)的圖像讀取信號的值中減去W-R像素、W-G像素以及W-B像素的圖像讀取信號的值來計算R、G和B的信號值；色差成分生成單元(115)，基于R、G和B的信號值生成色差信號；以及亮度信號生成單元(112)，使用W像素的圖像讀取信號生成亮度信號。
文檔編號H04N9/07GK102484722SQ201080037238
公開日2012年5月30日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者廣瀬信幸 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社