固態(tài)成像器件和照相機系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】固態(tài)成像器件和照相機系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請基于2014年I月14日提交的日本專利申請N0.2014-004414，并要求其優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，通過引用將該日本專利申請的全部內(nèi)容并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本文中所描述的實施例總體涉及固態(tài)成像器件和照相機系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]高動態(tài)范圍(HDR)合成被認(rèn)為是用于表現(xiàn)與普通圖像采集相比更寬的動態(tài)范圍的圖像采集技術(shù)。作為HDR合成技術(shù)，例如，對來自信號電荷累積時間不同的像素的信號進行合成的技術(shù)是已知的。
[0005]作為實現(xiàn)該HDR合成的固態(tài)成像器件，例如，存在一種器件，其中包括長時間曝光像素的兩條水平線對和包括短時間曝光像素的兩條水平線對沿著垂直方向交替布置。在利用這種固態(tài)成像器件的技術(shù)的實例中，完成了從與一個像素相鄰的多個像素的信號中獲得HDR合成圖像的該像素的信號的過程。利用這種技術(shù)，就圖像傳感器的像素數(shù)而言，HDR合成圖像的分辨率減小了一半。
[0006]作為實現(xiàn)HDR合成的另一種固態(tài)成像器件，已經(jīng)提出了長時間曝光像素和短時間曝光像素處于沿著垂直方向和水平方向的周期性排列中的技術(shù)。在執(zhí)行了使沿著水平方向布置的像素曝光時間不同的控制的情況下，可能需要提供用于控制來自像素的信號的讀出的附加線。在這種情況下，由于線數(shù)增加，固態(tài)成像器件的圖像傳感器在結(jié)構(gòu)上變得復(fù)雜，并且因此使圖像傳感器難以變得更小。對于固態(tài)成像器件，圖像傳感器的每個像素越精細(xì)，增加線數(shù)就越困難。
[0007]例如，控制從像素讀取信號的固態(tài)成像器件可以用于采集高速運動圖像以及HDR合成。作為用于采集高速運動圖像的固態(tài)成像器件，例如，存在一種器件，其使水平線變稀疏，以在使轉(zhuǎn)換水平線被排除在幀之間的交替讀取之外的同時，讀取每一幀的信號。另外，在這種情況下，運動圖像的分辨率減小到圖像傳感器分辨率的一半。此外，為了使從水平布置的像素讀取信號的時序不同，可能需要提供用于控制從像素讀取信號的附加線。在這種情況下，圖像傳感器在結(jié)構(gòu)上變得復(fù)雜，并且因此使圖像傳感器難以變得更小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]實施例提供了固態(tài)成像器件，圖像傳感器的結(jié)構(gòu)可以被簡化并且適合于使圖像傳感器變得更小，并且可以獲得抑制分辨率減小的HDR合成圖像。
[0009]此外，實施例提供了固態(tài)成像器件，圖像傳感器的結(jié)構(gòu)可以被簡化并且適合于使圖像傳感器變得更小，并且可以獲得抑制分辨率減小的高速運動圖像。
[0010]另外，實施例提供了與此相關(guān)的照相機系統(tǒng)。
[0011]實施例提供了
[0012]固態(tài)成像器件，包括:
[0013]像素陣列，其中曝光第一時間的第一組像素和曝光短于第一時間的第二時間的第二組像素沿著垂直方向和水平方向進行Bayer布置，像素累積根據(jù)入射光的量所產(chǎn)生的信號電荷；
[0014]控制單元，其對從第一組像素和第二組像素讀取信號進行控制；以及
[0015]信號處理單元，其實現(xiàn)了來自第一組像素的信號和來自第二組像素的信號的高動態(tài)范圍合成，
[0016]其中，在像素陣列中，單元圖案沿著垂直方向和水平方向以重復(fù)的圖案設(shè)置，在每個單元圖案中，至少四個像素垂直布置并且至少兩個像素水平布置，以及
[0017]其中，單元圖案由第一組中的像素和第二組中的像素形成，第一組中的像素包括垂直布置的兩個第一綠色像素，并且在兩個第一綠色像素之間具有紅色像素和藍(lán)色像素的其中之一，第二組中的像素包括垂直布置的兩個第二綠色像素，在兩個第二綠色像素之間具有紅色像素和藍(lán)色像素的其中之一。
[0018]此外，實施例提供了
[0019]固態(tài)成像器件，包括:
[0020]像素陣列，其中累積根據(jù)入射光的量所產(chǎn)生的信號電荷的第一組像素和第二組像素沿著垂直方向和水平方向進行Bayer布置；以及
[0021]控制單元，其以如下方式對從第一組像素和第二組像素讀取信號進行控制:對于第一幀，從第一組像素讀取信號而停止從第二組像素讀取信號，并且對于第一幀后面的第二幀，從第二組像素讀取信號而停止從第一組像素讀取信號，
[0022]其中，在像素陣列中，單元圖案沿著垂直方向和水平方向以重復(fù)的圖案設(shè)置，在每個單元圖案中，至少四個像素垂直布置并且至少兩個像素水平布置，以及
[0023]其中，單元圖案由第一組中的像素和第二組中的像素形成，第一組中的像素包括垂直布置的兩個第一綠色像素，并且在兩個第一綠色像素之間具有紅色像素和藍(lán)色像素的其中之一，第二組中的像素包括垂直布置的兩個第二綠色像素，在兩個第二綠色像素之間具有紅色像素和藍(lán)色像素的其中之一。
[0024]此外，實施例提供了
[0025]照相機系統(tǒng)，包括:
[0026]圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)，其從主體(subject)獲取光以形成主體圖像；
[0027]像素陣列，其中累積根據(jù)來自圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)的入射光的量所產(chǎn)生的信號電荷的第一組像素和第二組像素沿著垂直方向和水平方向進行Bayer布置；以及
[0028]控制單元，其以如下方式對從第一組像素和第二組像素讀取信號進行控制:對于第一幀，從第一組像素讀取信號而停止從第二組像素讀取信號，并且對于第一幀后面的第二幀，從第二組像素讀取信號而停止從第一組像素讀取信號，
[0029]其中，在像素陣列中，單元圖案沿著垂直方向和水平方向以重復(fù)的圖案設(shè)置，在每個單元圖案中，至少四個像素垂直布置并且至少兩個像素水平布置，以及
[0030]其中，單元圖案由第一組中的像素和第二組中的像素形成，第一組中的像素包括垂直布置的兩個第一綠色像素，并且在兩個第一綠色像素之間具有紅色像素和藍(lán)色像素的其中之一，第二組中的像素包括垂直布置的兩個第二綠色像素，在兩個第二綠色像素之間具有紅色像素和藍(lán)色像素的其中之一。
【附圖說明】
[0031]圖1是示意性地示出根據(jù)第一實施例的固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0032]圖2是示意性地示出包括固態(tài)成像器件的照相機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0033]圖3是示出像素陣列中的像素顏色排列和每個像素的曝光時間的設(shè)定的示例的示圖；
[0034]圖4是示出包括在圖3中所示的像素陣列中的第一組和第二組中的彩色像素的單元圖案的示圖；
[0035]圖5是示出用于從像素讀取信號的信號線的示圖；
[0036]圖6是示出通過插值產(chǎn)生G像素中的信號的示例的示圖；
[0037]圖7是示出通過插值產(chǎn)生R像素中的信號的示例的示圖；
[0038]圖8是示出通過插值產(chǎn)生B像素中的信號的示例的示圖；
[0039]圖9是示出像素陣列中的像素顏色排列和從每個像素讀取信號的控制的示例的示圖；
[0040]圖10是用于說明第二幀重構(gòu)方法的示圖，ISP通過該方法重構(gòu)幀；以及
[0041]圖11是用于說明第三幀重構(gòu)方法的示圖，ISP通過該方法重構(gòu)幀。
【具體實施方式】
[0042]通常，根據(jù)一個實施例，固態(tài)成像器件包括像素陣列、控制單元和信號處理單元。在像素陣列中，第一組像素和第二組像素沿著垂直方向和水平方向進行Bayer布置。第一組像素和第二組像素是累積根據(jù)入射光的量所產(chǎn)生的信號電荷的多個像素。第一組像素曝光第一時間。第二組像素曝光第二時間。第二時間短于第一時間?？刂茊卧刂茝牡谝唤M像素和第二組像素讀取信號。信號處理單元執(zhí)行來自第一組像素的信號和來自第二組像素的信號的高動態(tài)范圍合成。在像素陣列中，單元圖案沿著垂直方向和水平方向以重復(fù)的圖案設(shè)置。單元圖案至少具有垂直布置的四個像素和水平布置的兩個像素。單元圖案由包括兩個第一綠色像素的第一組中的像素和包括兩個第二綠色像素的第二組中的像素形成。兩個第一綠色像素垂直布置，并且在它們之間具有紅色像素和藍(lán)色像素的其中之一。兩個第二綠色像素垂直布置，并且在它們之間具有紅色像素和藍(lán)色像素的其中之一。
[0043]下面將參照附圖來詳細(xì)說明固態(tài)成像器件和照相機系統(tǒng)的示例性實施例。本發(fā)明并不限于以下實施例。
[0044](第一實施例)
[0045]圖1是示意性地示出根據(jù)第一實施例的固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是示意性地示出包括固態(tài)成像器