專利名稱：固體攝像裝置、其濾色器配置方法及圖像記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)施方式通常涉及固體攝像裝置、其濾色器配置方法、以及圖像記錄裝置。
背景技術(shù)：
固體攝像裝置作為進(jìn)行圖像輸入處理的基本元件而在各種領(lǐng)域中被廣泛使用。目前通常使用的固體攝像裝置大體分為CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器。CMOS圖像傳感器的原理是，按照各個(gè)像素設(shè)置作為受光元件發(fā)揮功能的發(fā)光二極管，將該發(fā)光二極管的輸出用MOS晶體管放大后取出。此外，CMOS圖像傳感器被認(rèn)為有望作為以低消耗功率驅(qū)動(dòng)的小型的固體攝像元件。在該固體攝像裝置中，像素的微細(xì)化和多像素化不斷發(fā)展。在固體攝像裝置中，對(duì)應(yīng)于各像素而設(shè)有特定的濾色器、例如R(紅色)、G(綠色)、B(藍(lán)色)的濾色器。一般而言，固體攝像裝置采用稱作拜耳排列(例如美國專利 3，971，065)的濾色器排列。但是，在拜耳排列中，在照度較低而通過一個(gè)像素不能得到足夠的靈敏度的狀況下，如果為了提高靈敏度而進(jìn)行像素合并(binning)處理(像素相加)，則有分辨率下降、或在色溫較低的環(huán)境下顏色再現(xiàn)性變差的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種在照度較低的區(qū)域中、能夠得到不依存于色溫的良好的顏色再現(xiàn)性和高靈敏度的圖像的固體攝像裝置、其濾色器配置方法、以及圖像記錄裝置。實(shí)施方式的固體攝像裝置具有對(duì)各像素配置了濾色器而成的顏色像素，其特征在于，在一個(gè)對(duì)角上配置兩組以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 Xl色的像素而成的塊；在另一個(gè)對(duì)角上配置以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 X2色及X3色中的一個(gè)顏色的像素而成的塊、和將另一顏色的兩個(gè)像素與X4色的兩個(gè)像素配設(shè)在對(duì)角上而成的塊；波長的大小是X3色< Xl色< X4色< X2色。另一實(shí)施方式的固體攝像裝置的濾色器配置方法，是具有對(duì)各像素配置了濾色器而成的顏色像素的固體攝像裝置的濾色器配置方法，其特征在于，在一個(gè)對(duì)角上配置兩組以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 Xl色的像素而成的塊；在另一個(gè)對(duì)角上配置以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 X2色及X3色中的一個(gè)顏色的像素而成的塊、和將另一顏色的兩個(gè)像素與X4色的兩個(gè)像素配設(shè)在對(duì)角上而成的塊；波長的大小是X3色< Xl色< X4色< X2色。此外，另一實(shí)施方式的圖像記錄裝置具備固體攝像裝置和圖像處理裝置，上述固體攝像裝置具有對(duì)各像素配置了濾色器而成的顏色像素，其特征在于，在上述固體攝像裝置中，在一個(gè)對(duì)角上配置兩組以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 Xl色的像素而成的塊；在另一個(gè)對(duì)角上配置以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 X2色及X3色中的一個(gè)顏色的像素而成的塊、和將另一顏色的兩個(gè)像素與X4色的兩個(gè)像素配設(shè)在對(duì)角上而成的塊；波長的大小是X3色< Xl色< X4色< X2色；上述圖像處理裝置具備處理部，該處理部針對(duì)從上述固體攝像裝置輸出的圖像信號(hào)，將相鄰的同色4像素相加。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的固體攝像裝置、其濾色器配置方法、以及圖像記錄裝置，在照度較低的區(qū)域中，能夠得到不依存于色溫的良好的顏色再現(xiàn)性和高靈敏度的圖像。


圖1是表示拜耳排列的圖。圖2是表示本實(shí)施方式的濾色器排列的圖。圖3A、圖;3B是表示濾色器的透射率的圖。圖4是用來說明通過本實(shí)施方式的過濾器排列進(jìn)行像素合并處理的情況的圖。圖5是表示搭載有本實(shí)施方式的固體攝像裝置的圖像記錄裝置的結(jié)構(gòu)的一例的塊圖。圖6是表示圖像處理裝置的信號(hào)處理的流程的圖。圖7A 圖7E是用來說明本實(shí)施方式的濾色器排列的變形例的圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)實(shí)施方式，在具有對(duì)各像素配置了濾色器而成的顏色像素的固體攝像裝置中，在一個(gè)對(duì)角上配置兩組以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 Xl色的像素而成的塊； 在另一個(gè)對(duì)角上配置以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 X2色及X3色中的一個(gè)顏色的像素而成的塊、和將另一顏色的兩個(gè)像素與X4色的兩個(gè)像素配設(shè)在對(duì)角上而成的塊；波長的大小是X3色< Xl色< X4色< X2色。以下，參照附圖詳細(xì)地說明有關(guān)本實(shí)施方式的固體攝像裝置、其濾色器配置方法、 以及圖像記錄裝置。另外，并不通過這些實(shí)施方式限定本發(fā)明。參照?qǐng)D1 圖4，對(duì)有關(guān)本實(shí)施方式的固體攝像裝置的濾色器排列(CFA)進(jìn)行說明。有關(guān)本實(shí)施方式的固體攝像裝置是CMOS型攝像裝置或CXD型攝像裝置。圖1是表示拜耳排列的圖。圖2是表示本實(shí)施方式的濾色器排列的圖。圖3是表示濾色器的透射率的圖，圖3A表示拜耳排列的情況，圖:3B表示本實(shí)施方式的濾色器排列的情況。在圖3中，橫軸表示波長[nm]，縱軸表示透射率]。拜耳排列如圖1所示，將列方向(水平方向)2像素X行方向(垂直方向)2像素作為基本塊而周期地配置，在該基本塊中，是將兩個(gè)G(綠色)像素配置在一個(gè)對(duì)角線上、并且將R(紅色)像素和B(藍(lán)色)像素配置在另一個(gè)對(duì)角上而成的濾色器排列。在拜耳排列中，如果在通過一個(gè)像素不能得到足夠的靈敏度的狀況下進(jìn)行像素合并處理(像素相加)，則有分辨率下降、或在色溫較低的環(huán)境下顏色再現(xiàn)性變差的問題。在拜耳排列中使用的R、G、B的過濾器具有圖3A所示那樣的波長-透射率特性。這里，例如在色溫較低的情況下(3200K)，G與R間的取樣點(diǎn)不足，此外靈敏度下降。相對(duì)于此，本實(shí)施方式的濾色器排列如圖2所示，將列方向4像素X行方向4像素作為基本塊而周期地配置。該基本塊為，在一個(gè)對(duì)角上配置兩個(gè)G的列方向2像素X行方向2像素的塊，此外，在另一個(gè)對(duì)角上，配置有R的列方向2像素X行方向2像素的塊、 和將兩個(gè)B像素和兩個(gè)Or (橙色)像素分別配置在對(duì)角上而成的塊。本實(shí)施方式的R、G、B、Or的過濾器具有圖所示那樣的波長-透射率特性。Or 過濾器在550nm eiOnm的范圍中具有峰值透射率，通過追加Or像素，在長波長區(qū)域中追加一個(gè)取樣點(diǎn)，由此能夠提高顏色再現(xiàn)性，在低照度時(shí)能夠得到足夠的靈敏度。圖4是用來說明通過本實(shí)施方式的過濾器排列進(jìn)行像素合并處理的情況的圖。這里，對(duì)列方向2像素X行方向2像素相加的情況進(jìn)行說明。例如，在通過1個(gè)像素不能得到足夠的靈敏度那樣的照度較低的區(qū)域中，進(jìn)行像素合并處理。在本實(shí)施方式的濾色器排列中，在將R、G的同色4像素相加的情況下(B與Or進(jìn)行2像素相加)，如圖4所示，重心不移動(dòng)，所以不需要插值處理等，能夠?qū)⑾嗉雍蟮闹翟瓨邮褂?。由此，避免分辨率的下降?像素相加后的排列也大致與拜耳排列等同，所以可知不需要復(fù)雜的信號(hào)處理。另一方面，即使追加Or像素，對(duì)視感靈敏度影響較大的G及R的像素?cái)?shù)與拜耳排列相比也是等同的，所以能夠避免分辨率的下降。如以上說明，根據(jù)本實(shí)施方式的固體攝像裝置，由于在一個(gè)對(duì)角上配置兩組以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 G像素而成的塊，在另一個(gè)對(duì)角上配置以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 R像素而成的塊、和將兩個(gè)B像素和兩個(gè)Or像素分別配設(shè)在對(duì)角上而成的塊，所以在照度較低的區(qū)域中，能夠得到不依存于色溫的良好的顏色再現(xiàn)性和高靈敏度的圖像。圖5是表示搭載有本實(shí)施方式的固體攝像裝置的圖像記錄裝置的結(jié)構(gòu)的一例的塊圖。圖像記錄裝置例如是帶有照相機(jī)的便攜電話或數(shù)碼相機(jī)等。圖像記錄裝置如圖5所示，具備攝像透鏡1、頂截止過濾器2、適用了本實(shí)施方式的固體攝像裝置的圖像傳感器部 3、圖像處理裝置4、記錄部5、輸出部6、顯示部7、以及外部端子8。另外，這里將圖像傳感器部3和圖像處理裝置4單獨(dú)設(shè)置，但也可以是圖像傳感器部3具備圖像處理裝置4的結(jié)構(gòu)。在圖5中，攝像透鏡1構(gòu)成用來取入來自被攝體的光的光學(xué)系統(tǒng)，將被攝體像成像在圖像傳感器部3中。頂截止過濾器2從由攝像透鏡1取入的光中除去紅外光。圖像傳感器部3通過將由攝像透鏡1取入的光變換為信號(hào)電荷，來攝像被攝體像，并作為圖像信號(hào)輸出給圖像處理裝置4。更具體地講，圖像傳感器部3通過將R、G、B、Or的像素值以對(duì)應(yīng)于上述濾色器排列的順序取入而生成模擬圖像信號(hào)，以對(duì)應(yīng)于攝像條件的增益依次放大。進(jìn)而，圖像傳感器部3將得到的圖像信號(hào)從模擬方式變換為數(shù)字方式。圖像處理裝置4對(duì)從圖像傳感器部3輸入的數(shù)字圖像信號(hào)實(shí)施各種處理并輸出給記錄部5。記錄部5將從圖像處理裝置4輸入的圖像信號(hào)記錄到存儲(chǔ)器或記錄介質(zhì)中。 輸出部6將記錄在記錄部5中的圖像信號(hào)輸出給顯示部7或外部端子8。顯示部7例如是 IXD、有機(jī)EL顯示器、LED顯示器。圖6是表示圖像處理裝置4的信號(hào)處理的流程的一例的圖。圖像處理裝置4具備進(jìn)行像素合并處理(將相鄰的同色4像素相加)的處理部。在圖6中，首先，在步驟Sl中， 為了防止在圖像傳感器制造時(shí)發(fā)生的像素缺陷造成的畫質(zhì)變差，在像素缺失后進(jìn)行修正以使其不醒目(損傷修正處理)。在步驟S2中，修正起因于攝像透鏡1的、中央部與周邊部的光量差造成的亮度不勻(陰影修正處理)。在步驟S3中，使用基于圖像傳感器部3的攝像條件及各像素的位置計(jì)算出的修正系數(shù)，實(shí)施輪廓強(qiáng)調(diào)處理。在步驟S4中，除去固定圖案噪聲、暗電流噪聲、散粒噪聲等噪聲(降噪處理)。在步驟S5中，實(shí)施將相鄰的4個(gè)同色像素相加的像素合并處理。在輸出圖像的尺寸是規(guī)定尺寸的情況下，例如在相對(duì)于有效像素?cái)?shù)以1/4尺寸(縱·橫1/2)輸出的情況下，執(zhí)行該像素合并處理。此外，基于各種條件判斷是否應(yīng)執(zhí)行像素合并處理，在需要的情況下執(zhí)行像素合并處理。例如，如果照度較低，則模擬增益變大，所以在增益值超過規(guī)定值的情況下執(zhí)行像素合并處理。在步驟S6中，對(duì)以上述濾色器排列的順序傳遞來的數(shù)字圖像信號(hào)實(shí)施像素插值處理(去馬賽克處理)。在去馬賽克處理中，通過由被攝體像的攝影得到的圖像信號(hào)的插值處理，生成不足顏色成分的靈敏度水平值。在步驟S7中，自動(dòng)調(diào)節(jié)圖像的白平衡(Automatic White Balance control,AffB) 在步驟S8中，實(shí)施用來得到下式(1)所示那樣的顏色再現(xiàn)性的線性彩色矩陣處理。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像裝置，具有對(duì)各像素配置了濾色器而成的顏色像素，其特征在于， 在一個(gè)對(duì)角上配置兩組以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 Xl色的像素而成的塊；在另一個(gè)對(duì)角上配置以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 X2色及X3色中的一個(gè)顏色的像素而成的塊、和將另一顏色的兩個(gè)像素與X4色的兩個(gè)像素配設(shè)在對(duì)角上而成的塊； 波長的大小是X3色< Xl色< X4色< X2色。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述Xl色是綠色，上述X2色是紅色，上述X3色是藍(lán)色，上述X4色是橙色。
3.—種固體攝像裝置的濾色器配置方法，上述固體攝像裝置具有對(duì)各像素配置了濾色器而成的顏色像素，上述濾色器配置方法的特征在于，在一個(gè)對(duì)角上配置兩組以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 Xl色的像素而成的塊；在另一個(gè)對(duì)角上配置以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 X2色及X3色中的一個(gè)顏色的像素而成的塊、和將另一顏色的兩個(gè)像素與X4色的兩個(gè)像素配設(shè)在對(duì)角上而成的塊； 波長的大小是X3色< Xl色< X4色< X2色。
4.如權(quán)利要求3所述的固體攝像裝置的濾色器配置方法，其特征在于，上述Xl色是綠色，上述X2色是紅色，上述X3色是藍(lán)色，上述X4色是橙色。
5.一種圖像記錄裝置，具備固體攝像裝置和圖像處理裝置，上述固體攝像裝置具有對(duì)各像素配置了濾色器而成的顏色像素，其特征在于，在上述固體攝像裝置中，在一個(gè)對(duì)角上配置兩組以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 Xl色的像素而成的塊；在另一個(gè)對(duì)角上配置以列方向2像素X行方向2像素配設(shè)了 X2色及X3色中的一個(gè)顏色的像素而成的塊、和將另一顏色的兩個(gè)像素與X4色的兩個(gè)像素配設(shè)在對(duì)角上而成的塊； 波長的大小是X3色< Xl色< X4色< X2色；上述圖像處理裝置具備處理部，該處理部針對(duì)從上述固體攝像裝置輸出的圖像信號(hào)， 將相鄰的同色4像素相加。
6.如權(quán)利要求5所述的圖像記錄裝置，其特征在于，上述Xl色是綠色，上述X2色是紅色，上述X3色是藍(lán)色，上述X4色是橙色。
7.如權(quán)利要求5所述的圖像記錄裝置，其特征在于，還具備 記錄部，記錄由上述圖像處理裝置處理后的圖像信號(hào)；以及輸出部，將由上述記錄部記錄的圖像信號(hào)輸出給顯示部及外部端子中的至少一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在照度較低的區(qū)域中、能夠得到不依存于色溫的良好的顏色再現(xiàn)性和高靈敏度的圖像的固體攝像裝置、其濾色器配置方法、以及圖像記錄裝置。根據(jù)實(shí)施方式，在具有對(duì)各像素配置了濾色器而成的顏色像素的固體攝像裝置中，在一個(gè)對(duì)角上配置兩組以列方向2像素×行方向2像素配設(shè)了X1色的像素而成的塊；在另一個(gè)對(duì)角上配置以列方向2像素×行方向2像素配設(shè)了X2色及X3色中的一個(gè)顏色的像素而成的塊、和將另一顏色的兩個(gè)像素與X4色的兩個(gè)像素配設(shè)在對(duì)角上而成的塊；波長的大小是X3色＜X1色＜X4色＜X2色。
文檔編號(hào)G03B17/12GK102202222SQ201110053599
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者小笠原隆行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝