CN101047799A - 成像装置照相机系统及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

成像装置包括：像素阵列部分，其中以阵列布置具有不同光谱灵敏度特性的多个像素，并且将通过像素透射的光转换为电信号，其中在像素阵列部分中，在每一个都包括滤色器的第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素之间，在倾斜像素系统中布置至少多个第一滤色器像素和第二滤色器像素，以及关于第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素，在倾斜像素阵列系统中在给定行和给定列的给定位置上布置具有高透射率的清晰像素。

Description

成像装置照相机系统及其驱动方法
相关申请的交叉引用
本发明包括涉及于2006年3月31日在日本专利局提交的日本专利申请JP2006-100931的主题，通过引用将其全部内容合并在此。
技术领域
本发明涉及具有诸如CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)之类的固态成像装置的成像装置、照相机系统及其驱动方法，特别地，本发明涉及这样的成像装置和照相机系统，其中在使用多个滤色器(colorfilter)的二维像素阵列中，针对曝光和读取操作顺序地扫描像素排列(arrangement)和像素阵列。
背景技术
对于成像装置的滤色器排列，Bayer阵列是公知的，其使用具有极好色彩再现能力的三原色的两个绿色(G)滤波器、单一的红色(R)滤波器和单一的蓝色(B)滤波器。Bayer阵列是亮度分辨率比颜色更重要的排列。
提出了一种成像装置，其中像素排列拥有布置来增加灵敏度、同时在滤色器排列中保持极好的色彩再现能力的透明滤波器(例如，见JP-A-8-23542(专利参考文献1))。
此外，还提出了一种成像装置，其中改善透明滤波器排列，从而即使小型化像素，也能确保信号电荷量和色彩分辨率(例如，见JP-A-2004-304706(专利参考文献2))。
发明内容
然而，在上述成像装置中，该设备具有对分辨率和色彩再现能力的改善的限制。
此外，自由使用滤色器像素和透明滤波器像素很难控制在暗处和亮处的色彩信息，并且很难根据发光度(luminosity)创建几乎自然的色彩。
因此，希望提供可以改善分辨率的具有极好色彩再现能力的成像装置和照相机系统。
还希望提供可以根据发光度创建几乎自然的色彩的成像装置和照相机系统。
根据本发明实施例的成像装置是成像装置，包括：像素阵列部分，其中以阵列布置具有不同光谱灵敏度特性的多个像素，并且将通过像素透射(transmitted)的光转换为电信号，其中在像素阵列部分中，在每一个都包括滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素之间，在倾斜像素系统(oblique pixel system)中布置至少多个第一滤色器像素和第二滤色器像素，并且关于第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素，在倾斜像素阵列系统中在倾斜像素阵列中给定行和给定列的给定位置上布置具有高透射率的清晰像素(clear pixel)。
倾斜像素阵列表示每一系列的列像素从其它系列的列像素偏移预定量。
最好，在像素阵列部分中，以阵列布置每一个都包含滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素，并且在滤色器像素之间均匀地布置清晰像素。
最好，像素阵列部分包括仅由清晰像素组成的像素行和像素列。
此外，另一像素阵列部分包括仅由清晰像素组成的像素行和像素列。
最好，像素阵列部分包括让清晰像素与至少一个滤色器像素混合的像素行和/或像素列。
最好，分离地提供专用于清晰像素的读取通道(read channel exclusive)和专用于滤色器像素的读取通道。
最好，提供针对清晰像素和针对滤色器像素分离地执行电子快门驱动的功能。
根据本发明实施例的成像装置是这样的成像装置，其包括：像素阵列部分，其中以阵列布置具有不同光谱灵敏度特性的多个像素，并且将通过像素透射的光转换为电信号，其中在像素阵列部分中，在每一个都包括滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素之间，以阵列布置至少多个第一滤色器像素和第二滤色器像素，关于第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素，在阵列像素排列中在给定行和给定列的给定位置上布置具有高透射率的清晰像素，并且分离地提供专用于清晰像素的读取通道和专用于滤色器像素的读取通道。
根据本发明实施例的成像装置是这样的成像装置，包括：像素阵列部分，其中以阵列布置具有不同光谱灵敏度特性的多个像素，并且将通过像素透射的光转换为电信号，其中在像素阵列部分中，在每一个都包括滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素之间，以阵列布置至少多个第一滤色器像素和第二滤色器像素，关于第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素，在阵列像素排列中在给定行和给定列的给定位置上布置具有高透射率的清晰像素，并且提供针对清晰像素和针对滤色器像素分离地执行电子快门驱动的功能。
根据本发明实施例的照相机系统是这样的照相机系统，包括：成像装置；光学系统，其运行来将入射光引导到成像装置的成像部分；和信号处理电路，其运行来处理成像装置的输出信号，其中成像装置包括：像素阵列部分，其中以阵列布置具有不同光谱灵敏度特性的多个像素，并且将通过像素透射的光转换为电信号，其中在像素阵列部分中，在每一个都包括滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素之间，在倾斜像素阵列系统中布置至少多个第一滤色器像素和第二滤色器像素，关于第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素，在倾斜像素阵列中在给定行和给定列的给定位置上布置具有高透射率的清晰像素，分离地提供专用于清晰像素的读取通道和专用于滤色器像素的读取通道，并且提供针对清晰像素和针对滤色器像素分离地执行电子快门驱动的功能。
根据本发明实施例的照相机系统是这样的照相机系统，包括：成像装置；光学系统，其运行来将入射光引导到成像装置的成像部分；和信号处理电路，其运行来处理成像装置的输出信号，其中成像装置包括：像素阵列部分，其中以阵列布置具有不同光谱灵敏度特性的多个像素，并且将通过像素透射的光转换为电信号，其中在像素阵列部分中，在每一个都包括滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素之间，以阵列布置至少多个第一滤色器像素和第二滤色器像素，关于第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素，在阵列像素排列中在给定行和给定列的给定位置上布置具有高透射率的清晰像素，分离地提供专用于清晰像素的读取通道和专用于滤色器像素的读取通道，并且提供针对清晰像素和针对滤色器像素分离地执行电子快门驱动的功能。
根据本发明实施例，可以实现意欲改善分辨率并具有极好色彩再现能力的成像装置。
此外，根据本发明实施例，可以根据发光度创建几乎自然的色彩。
附图说明
图1显示描述根据本发明实施例的成像装置的基本部分的示例性配置的方框图；
图2显示描述根据实施例的示例性单元像素的电路图；
图3显示示意性描述根据实施例的像素阵列部分11的示例性像素排列的图示；
图4显示概念性描述滤色器像素R、G和B以及清晰像素C的光谱特性的图示；
图5显示图解倾斜像素阵列的图示；
图6显示图解采用倾斜像素阵列的优点的图示；
图7显示描述基本倾斜像素阵列单元的图示，其中将清晰像素C插入在Bayer阵列中的四个滤色器像素R、G、G和B中间；
图8显示图解当在实施例中进行驱动时用于像素阵列部分的读取模式的图示；
图9显示示意性描述实施例中用于电子快门的驱动模式的图示；
图10显示图解在读取通道CH-A中清晰像素C的读取方案(scheme)的图示，其中相加并读取9个像素；
图11显示图解在读取通道CH-B中滤色器像素(彩色像素)R、G和B的读取方案的图示，其中相加并读取9个像素；
图12显示图解在读取通道CH-A中清晰像素C的读取方案的图示，其中相加并读取5个像素；
图13显示图解在读取通道CH-B中滤色器像素(彩色像素)R、G和B的读取方案的图示，其中相加并读取5个像素；
图14显示描述根据本发明的在后续级中的信号处理部分的示例性配置的方框图；
图15显示图解在实施例中在亮处的白平衡控制处理的图示；
图16显示图解在实施例中在暗处的白平衡控制处理的图示；
图17显示简单描述根据实施例的像素阵列部分的部分截面的图示；
图18显示简单描述根据实施例的像素阵列部分的另一示例性配置的部分截面的图示；
图19显示描述根据实施例的像素阵列部分的第二示例性像素排列的图示；
图20显示描述在倾斜像素阵列中的同一行中混合清晰像素和色彩滤波器像素的示例性配置的图示；
图21显示描述根据实施例的像素阵列部分的第三示例性像素排列的图示；
图22显示描述根据实施例的像素阵列部分的第四示例性像素排列的图示；
图23显示描述根据实施例的像素阵列部分的第五示例性像素排列的图示；
图24显示描述根据实施例的像素阵列部分的第六示例性像素排列的图示；
图25显示描述根据实施例的像素阵列部分的第七示例性像素排列的图示；
图26显示描述根据实施例的像素阵列部分的第八示例性像素排列的图示；
图27显示描述根据实施例的像素阵列部分的第九示例性像素排列的图示；
图28显示描述其中图4中所示的倾斜像素阵列被旋转为矩形阵列的实例的图示；
图29显示描述其中图19中所示的倾斜像素阵列被旋转为矩形阵列的实例的图示；
图30显示描述其中图21中所示的倾斜像素阵列被旋转为矩形阵列的实例的图示；
图31显示描述其中图22中所示的倾斜像素阵列被旋转为矩形阵列的实例的图示；
图32显示描述其中图23中所示的倾斜像素阵列被旋转为矩形阵列的实例的图示；
图33显示描述其中图24中所示的倾斜像素阵列被旋转为矩形阵列的实例的图示；
图34显示描述其中图25中所示的倾斜像素阵列被旋转为矩形阵列的实例的图示；
图35显示描述其中图26中所示的倾斜像素阵列被旋转为矩形阵列的实例的图示；
图36显示描述其中图27中所示的倾斜像素阵列被旋转为矩形阵列的实例的图示；
图37显示描述其中在矩形阵列中同一行中混合清晰像素和滤色器像素的示例性配置的图示；
图38显示描述其中向矩形阵列中的每个滤色器像素和清晰像素提供快门布线的示例性配置的图示；和
图39显示描述根据本发明实施例的照相机系统的配置的外形的方框图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的实施例。
图1显示描述根据本发明实施例的成像装置的基本部分的示例性配置的方框图。
如图1所示，成像装置10具有像素阵列部分(ARY)11、清晰像素水平扫描电路(CHSCAN)12、彩色像素水平扫描电路(CLRHSCAN)13、垂直扫描电路(VSCAN)14-1和14-2、定时控制部分15、电源部分16、清晰像素模拟前端部分(clear pixel analog front end part，CAFE)17和彩色像素模拟前端部分(CLRAFE)18。
例如，在像素阵列部分11中，以预定排列形式的阵列布置传感器单元像素。
此外，像素阵列部分11连接到像素排列的每一行中的传输选择线、重置线、以及选择线和像素排列中每一列中的信号线。
图2显示描述根据实施例的示例性单元像素的电路图。在图2中，显示CMOS传感器作为实例。
在图2中所示的单元像素110具有光电二极管111、传输晶体管112、放大晶体管113、选择晶体管114、重置晶体管115和浮置节点ND 116。
光电二极管111以根据光量的电荷量(例如，电子)将入射光光电地转换为信号电荷。
传输晶体管112连接在光电二极管111的阴极和浮置节点ND 116之间，并且栅极连接到传输选择线TRFL，该选择线具有传导(导通)来将存储在光电二极管111中的信号电荷传输到浮置节点111的功能。
放大晶体管113和选择晶体管114串联在电源电势VDD的信号线SGL之间。
放大晶体管113的栅极连接到浮置节点ND 116，其放大浮置节点ND 116的电势，并且通过选择晶体管114将其输出到信号线SGNL。
选择晶体管114的栅极连接到选择线SELL。
在重置晶体管115中，源极连接到浮置节点ND 116，漏极连接到预定的电势线，而栅极连接到重置线RSTL，其具有重置浮置节点ND 116的电势的功能。
由垂直扫描电路14选择性驱动连接到像素排列中的每一行的传输选择线TRFL、选择线SELL和重置线RSTL。信号线SGNL将从像素读出的信号选择性地传输到清晰像素水平扫描电路12以及彩色像素水平扫描电路13。
由定时控制部分15控制水平扫描电路12和13以及垂直扫描电路14的驱动定时。
图3显示示意性描述根据实施例的像素阵列部分11的示例性像素排列的图示。
如图3所示，图3所示的像素阵列部分11采用倾斜像素阵列，并且以如下像素排列的方式形成：在垂直和倾斜方向上均匀地将具有高透射率的清晰像素C插入在每一个都包含滤色器的具有红色光谱灵敏度特性峰值的滤色器像素R、具有绿色峰值的滤色器像素G和具有蓝色峰值的滤色器像素B之间，由此消除分辨率的偏差。
此外，清晰像素C不必是白色。
在图3所示的像素排列中，包括第0行和第0列的偶数行和偶数列全部被配置为滤色器像素，而奇数行和奇数列全部被配置为清晰像素C。
图4显示概念性描述滤色器像素R、G和B以及清晰像素C的光谱特性的图示。
在图4中，水平轴描述波长，而垂直轴描述相对输出。
从图4可见，清晰像素C具有几乎贯穿可见光区域(360nm到700nm波长)的灵敏度。换句话说，由于清晰像素C具有宽波长区域分量(包括所有色彩信号)，所以在清晰像素边界上很容易提供色彩再现。
其后，将参照图5到13更加详细地描述像素阵列部分11的特性配置。
如图5所示，在根据实施例的像素阵列11中，以所谓倾斜像素OBLPXL布置所谓矩形单元像素RGPXL，其中单元像素关于列轴CAX被旋转预定角度θ(θ＝0°到90°)。
将参照图6描述采用倾斜像素OBLPXL阵列的优点。此外，在图6中采用Bayer阵列作为实例。
在矩形像素RGPXL的像素间距PTC是1的情况下，当旋转角度是45度时，倾斜像素OBLPXL的像素间距是1/。因此，可以使像素间距更小，而不改变像素的大小。
在实施例中，如图7所示，将清晰像素C插入在倾斜像素阵列的Bayer阵列中的四个滤色器像素R、G、G和B中间来形成基本倾斜像素阵列单元。
对于信号处理系统来说，Bayer阵列允许很容易地执行色彩内插处理。
对于当进行驱动时具有该配置的像素阵列部分11的读取模式，由不同的通道读取清晰像素C和滤色器像素(彩色像素)R、G和B。
在实施例中，例如，如图8所示，分离地提供专用于清晰像素的读取通道CH-A和专用于滤色器像素的读取通道CH-B，以独立地读取清晰像素C和滤色器像素R、G和B。
在图8所示的实例中，在图的上侧将清晰像素水平扫描电路12布置为用于通道CH-A的读取处理系统，而在图的下侧将滤色器像素(彩色像素)水平扫描电路13布置为用于通道CH-B的读取系统。
在实施例中，将连接到奇数列的信号线SGNL-O连接到清晰像素水平扫描电路12，而将连接到偶数列的信号线SGNL-E连接到滤色器像素(彩色像素)水平扫描电路13。
在实施例中，除了采用由不同的通道读取清晰像素C和滤色器像素(彩色像素)R、G和B的模式之外，进行配置从而在清晰像素C和色彩滤波器像素(彩色像素)R、G和B之间分离地改变电子快门(滚动快门，rolling shutter)的后续级中的处理中的时间间隔、速率和增益。
图9显示示意性描述实施例中用于电子快门的驱动模式的图示。
在该实施例中，如图9所示，可以通过改变用于清晰像素和彩色像素的存储时间之间的滚动快门的时间来读取像素。
此外，可以在清晰像素与滤色器像素(彩色像素)R、G和B之间分离地改变快门速度。
例如，在亮处，迅速释放用于清晰像素的快门以防止清晰像素饱和，相反，在暗处，缓慢释放用于清晰像素的快门来增加灵敏度。
使用该配置，增加在亮处的色彩信息，而在暗处降低色彩信息，由此创建自然的色彩。
在实施例中，为了实现高速读取，采用所谓相加读取方案。
图10显示图解在读取通道CH-A中清晰像素C的读取方案的图示，其中相加并读取9个像素。
图11显示图解在读取通道CH-B中滤色器像素(彩色像素)R、G和B的读取方案的图示，其中相加并读取9个像素。
如图10和11所示，将9个像素相加，由此可以容易地执行内插处理，而不丢失其中将清晰像素C布置在Bayer阵列的中间的排列。
图12显示图解在读取通道CH-A中清晰像素C的读取方案的图示，其中相加并读取5个像素。
图13显示图解在读取通道CH-B中滤色器像素(彩色像素)R、G和B的读取方案的图示，其中相加并读取5个像素。
如图12和13所示，在将5个像素相加的情况下，将与相加9个像素的情况相比更近位置处的像素相加，由此改善色彩再现能力，而不丢失将清晰像素C布置在Bayer阵列的中间的排列。
从读取速率的方面看来，将9个像素相加是有利的。
如上所述，根据相加读取方案读取的清晰像素C的读取信号通过水平扫描电路12被转发到清晰像素AFE 17。
此外，滤色器像素(彩色像素)R、G和B的读取信号通过水平扫描电路13被转发到清晰像素AFE 18。
在AFE 17和18中，将所读取的信号处理为的模拟形式(诸如放大)，并且将其转换为数字信号，然后将其转发到后续级中的信号处理部分。
图14显示描述根据本发明的在后续信号处理部分的示例性配置的方框图。
如图14所示，信号处理部分20具有白平衡调节部分21、彩色像素内插部分22、亮度调节部分23和清晰像素内插部分24。
白平衡调节部分21基于从AFE 17和18转发的清晰像素C和滤色器像素(彩色像素)R、G和B的信号来调节白平衡。
图15显示图解在实施例中在亮处的白平衡控制处理的图示。
图16显示图解在实施例中在暗处的白平衡控制处理的图示。
在亮处，白平衡调节部分21基于滤色器像素(彩色像素)G的信号调节清晰像素C和其它滤色器像素(彩色像素)R和B的信号。
另一方面，在暗处，白平衡调节部分21基于清晰像素C的信号调节滤色器像素(彩色像素)R、G和B的信号。
在调节白平衡之后，内插部分22仅针对滤色器像素(彩色像素)执行内插处理。
亮度调节部分23调节滤色器像素(彩色像素)R、G和B的亮度信号以及清晰像素C的亮度信号，以输出亮度信号Y。
内插部分24基于亮度信号来针对白像素执行内插处理以输出彩色信号SC。
如上所述，已经描述了根据实施例的成像装置10的每一部分的配置和功能。
接下来，将描述像素阵列部分的结构。
图17显示简单描述根据实施例的像素阵列部分的部分截面的图示。
在图17中，30指示半导体基片，31指示装置分离区域，而41到42指示微镜头。
在半导体基片30上，在各装置分离区域31之间形成滤色器像素(彩色像素)的N传感器区域32和33以及清晰像素的N传感器区域34。
此外，35到37指示P+层，而38指示P-层。
在实施例中，与在滤色器像素(彩色像素)的N传感器区域32和33相比，仅在清晰像素的N传感器区域34中将N-离子灌注(implant)得更深，以增加对高波长侧的灵敏度。例如，配置来感测接近红外线的波长区域。
图18显示简单描述根据实施例的像素阵列部分的另一示例性配置的部分截面的图示。
图18所示的像素阵列部分被配置成清晰像素C的微镜头41的位置相对于其它滤色器像素(彩色像素)的高度位置变化来进行调节。
因此，可以增加光束凝聚。
如上所述，根据实施例，像素阵列部分11采用倾斜像素阵列，并且以下列像素排列形成：以垂直和倾斜方向将具有高透射率的清晰像素均匀地插入在每一个都包含滤色器的具有红色光谱灵敏度特性峰值的滤色器像素R、具有绿色峰值的滤色器像素G和具有蓝色峰值的滤色器像素B之间，由此消除分辨率的偏差。配置来分离地提供专用于清晰像素的读取通道CH-A和专用于滤色器像素的读取通道CH-B，并且分离地读取清晰像素C和滤色器像素R、G和B。除了采用通过不同通道读取清晰像素C以及滤色器像素(彩色像素)R、G和B的方案之外，针对清晰像素C和滤色器像素(彩色像素)R、G和B分离地改变电子快门(滚动快门)的后续级中的处理中的时间间隔、速率和增益。因此可以获得下列优点。
例如，以45度角度旋转像素，来使像素间距为1/，并且增加分辨率。与具有相同间距的典型像素阵列相比，可以将该区域加倍，可以增加灵敏度，并且将清晰(透明)像素插入在倾斜像素阵列的彩色涂层(coating)上来进一步改善灵敏度。
此外，当在Bayer阵列的中间布置清晰像素时，有助于色彩内插处理。
此外，可以在清晰像素和滤色器像素(彩色像素)R、G和B之间改变快门时间和增益。因此，将在亮处的清晰像素的输出变得适中，而将在暗处的输出增加，由此可以创建如通过人眼所见到的实物那样的更自然的图片。
如上所述，经改善的灵敏度意欲增加信号噪声比，并由于经改善的灵敏度而可以实现具有低强度的高速读取。
在高速读取中，例如，将9个像素相加来提供相加后的相同排列，由此发挥有助于色彩再现中的信号处理的优点。
此外，在上面的论述中，已经描述了这样一个实例，在其中像素阵列部分11采用倾斜像素阵列(如图3所示)，并且以下列像素排列形成：在垂直和倾斜方向上将具有高透射率的清晰像素C插入在每一个都包含滤色器的具有红色光谱灵敏度特性峰值的滤色器像素R、具有绿色峰值的滤色器像素G和具有蓝色峰值的滤色器像素B之间，由此消除分辨率的偏差。
然而，本发明的实施例不限于图3所示的像素排列，其可以采用各种形式作为在其中插入清晰像素的像素排列，并且可以获得上述的相同优点。
其后，将描述像素排列的另一示例性配置。
图19显示描述根据实施例的像素阵列部分的第二示例性像素排列的图示。
在图19所示的像素阵列部分11A的像素排列中，将清晰像素C布置在图3所示的像素排列中滤色器(彩色像素)G的位置上，而将滤色器(彩色像素)G布置在如图3所示布置清晰像素C的位置上。
在图19所示的像素排列中，在包含第0行的偶数行中，以单一像素交替地布置滤色器像素B和清晰像素C，在包含第0列的偶数列中，以单一像素交替地布置滤色器像素R和清晰像素C，并且奇数行和奇数列仅由滤色器像素G组成。
此外，在采用像素阵列的情况下，分离地提供专用于清晰像素的读取通道CH-A和专用于滤色器像素的读取通道CH-B，并且分离地读取清晰像素C和滤色器像素R、G、B。除了采用由不同的通道读取清晰像素C和滤色器像素(彩色像素)R、G和B之外，还配置来针对清晰像素C和滤色器像素(彩色像素)R、G和B分离地改变电子快门(滚动快门)的后续级处理中的时间间隔、速率和增益。
然而，在同一行中混合清晰像素C和滤色器像素R或B，这需要布置针对滤色器像素(彩色像素)的布线和针对清晰像素C的布线。
图20显示描述像素阵列部分的示例性配置的图示，其中在倾斜像素阵列中的同一行中混合清晰像素和滤色器像素。
在这种情况下，如图20所示，在单一行中连接用于滤色器像素(彩色像素)的快门布线和清晰像素布线。更具体地说，连接彩色像素重置布线RSTL1和清晰像素重置布线RSTL2。
单元像素的配置与图2相同，因此省略详细描述。
图21显示描述根据实施例的像素阵列部分的第三示例性像素排列的图示。
在图21中显示的像素阵列部分11B的像素排列是将清晰像素包含在所有行和列中的排列。
在像素排列中，按间隔布置清晰像素，但是在这种情况下，采用与图20类似的配置，由此可以从彩色像素部分分离地释放快门，并且可以分离地读取清晰像素。
图22显示描述根据实施例的像素阵列部分的第四示例性像素排列的图示。
在图22中显示的像素阵列部分11C的像素排列是将清晰像素包含在除了第0行和第0列之外的每一行和每一列中的排列。
此外，在该像素排列中，按间隔布置清晰像素，但是在这种情况下，采用类似图20的配置，由此可以从彩色像素部分分离地释放快门，并且可以分离地读取清晰像素。
图23显示描述根据实施例的像素阵列部分的第五示例性像素排列的图示。
在图23中显示的像素阵列部分11D的像素排列是由滤色器(彩色像素)R替换图3所示的在像素排列的奇数行中布置滤色器(彩色像素)G的位置。
在图23所示的像素排列中，与图3所示的阵列类似，仅由清晰像素C配置奇数行和奇数列。
在图23所示的像素排列中，从第0列依次布置只有滤色器像素(彩色像素)G的像素列、清晰像素C的像素列、滤色器像素(彩色像素)R和B混合的像素列，并且重复该组合。
此外，在该像素排列中，可以从彩色像素部分分离地释放快门，并且可以分离地读取清晰像素。
图24显示描述根据实施例的像素阵列部分的第六示例性像素排列的图示。
在图24中显示的像素阵列部分11E的像素排列是这样的排列：将清晰像素C布置在图3所示的像素排列的奇数行中的第3、第7、第11和第15行上布置滤色器像素(彩色像素)G的位置上，以增加清晰像素，其意欲进一步改善灵敏度。
此外，在该像素排列中，可以从彩色像素部分分离地释放快门，并且可以分离地读取清晰像素。
图25显示描述根据实施例的像素阵列部分的第七示例性像素排列的图示。
图25所示的像素阵列部分11F的像素排列是这样的排列：移除滤色器像素(彩色像素)G，并且在包括第0行的偶数行和偶数列中，形成像素行和像素列以具有交替布置的滤色器像素(彩色像素)R和B。
在这种情况下，基于关于清晰像素的信息和/或关于具有图4所示的光谱特性的滤色器像素(彩色像素)R和B来形成关于色彩信号的信息。
此外，在该像素排列中，可以从彩色像素部分分离地释放快门，并且可以分离地读取清晰像素。
图26显示描述根据实施例的像素阵列部分的第八示例性像素排列的图示。
图26所示的像素阵列部分11G的像素排列是这样的排列：从图25显示的像素排列进一步移除滤色器像素(彩色像素)G，增加包含清晰像素C的像素行，并且在每一列中形成包括清晰像素C的像素列。
在这种情况下，基于关于清晰像素的信息和/或关于具有图4所示的光谱特性的滤色器像素(彩色像素)R和B来形成关于色彩信号的信息。
此外，在该像素排列中，可以从彩色像素部分分离地释放快门，并且可以分离地读取清晰像素。
图27显示描述根据实施例的像素阵列部分的第九示例性像素排列的图示。
图27所示的像素阵列部分11H的像素排列是这样的排列：从图25所示的像素排列中进一步移除滤色器像素(彩色像素)G，增加包含清晰像素C的像素行，并且在每一列中形成包含清晰像素C的像素列。在这种情况下，形成包含滤色器像素(彩色像素)的像素列以具有仅包含滤色器像素(彩色像素)B和清晰像素C的像素行和仅包含滤色器像素(彩色像素)R和清晰像素C的像素行。
在这种情况下，基于关于清晰像素的信息和/或关于具有图4所示的光谱特性的滤色器像素(彩色像素)R和B来形成关于色彩信号的信息。
此外，在该像素排列中，可以从彩色像素部分分离地释放快门，并且可以分离地读取清晰像素。
如上所述，已经描述了倾斜像素阵列的示例性配置。在像素排列中，可以从彩色像素部分分离地释放快门，并可以分离地读取清晰像素的特征配置不仅可以适用于倾斜像素阵列，而且(例如)可以适用于如图28-36所示的矩形阵列的像素排列中，并且可以获得与在倾斜阵列中相同的优点。
图28显示图4中所示的倾斜像素阵列变为矩形阵列的实例，图29显示图19中所示的倾斜像素阵列变为矩形阵列的实例，图30显示图21中所示的倾斜像素阵列变为矩形阵列的实例，图31显示图22中所示的倾斜像素阵列变为矩形阵列的实例，图32显示图23中所示的倾斜像素阵列变为矩形阵列的实例，图33显示图24中所示的倾斜像素阵列变为矩形阵列的实例，图34显示图25中所示的倾斜像素阵列变为矩形阵列的实例，图35显示图26中所示的倾斜像素阵列变为矩形阵列的实例，而图36显示图27中所示的倾斜像素阵列变为矩形阵列的实例。
此外，如图37所示的矩阵阵列，与图20类似，将用于滤色器像素(彩色像素)的快门布线和清晰像素布线连接到单一行，更具体地说，连接彩色像素重置布线RSTL1和清晰像素重置布线RSTL2。
单元像素的配置与图2相同，因此省略详细描述。
此外，如图38所示，在矩形阵列(或倾斜阵列)中，可以配置来针对每个滤色器像素和每个清晰像素提供快门布线。
在这种情况下，连接彩色像素重置布线RSTL1和RSTL3以及清晰像素重置布线RSTL2。
单元像素的配置与图2相同，因此省略详细描述。
图39显示描述根据本发明实施例的照相机系统的配置的外形的方框图。
将照相机系统50配置来具有成像装置51、将入射光引导到成像装置51的像素区域的光学系统(例如，将入射光(图像)形成在成像区域上的镜头52)、驱动成像装置51的驱动电路53和处理成像装置51的输出信号的信号处理电路54。
在照相机系统50中，使用根据本发明的成像装置作为成像装置51。
驱动电路53是对应于图1所示的定时控制部分的电路，其驱动成像装置51。
信号处理电路54将各种信号处理应用到成像装置51的输出信号Vout，并且将其输出为视频信号。
如上所述，根据照相机系统，使用根据实施例的成像装置作为成像装置51，由此可以确保高速操作。因此，可以以低功耗的小规模电路获得具有较低噪声的高质量图像。
此外，根据本发明实施例的成像装置可以是单一芯片成像装置，也可以是被形成为多个芯片组件的模块成像装置。当将成像装置形成为多个芯片组件时，分离地制作诸如传感器芯片以及用于数字信号处理的信号处理芯片之类的芯片，并且还可以包括光学系统。
本领域技术人员应该理解可以在不背离所附权利要求或其等效物的范围内根据设计需要和其它因素对本发明进行各种修改、组合、子组合和替换。

Claims (16)

1.一种成像装置，包括：
像素阵列部分，其中以阵列布置具有不同光谱灵敏度特性的多个像素，并且将通过像素透射的光转换为电信号，
其中在像素阵列部分中，
在每一个都包括滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素之间，在倾斜像素系统中布置至少多个第一滤色器像素和第二滤色器像素，以及
关于第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素，在倾斜像素阵列系统中在倾斜像素阵列中的给定行和给定列的给定位置上布置具有高透射率的清晰像素。
2.如权利要求1所述的成像装置，其中在像素阵列部分中，
以阵列布置每一个都包含滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素，以及
在滤色器像素之间均匀地布置清晰像素。
3.如权利要求1所述的成像装置，其中像素阵列部分包括仅由清晰像素组成的像素行和像素列。
4.如权利要求2所述的成像装置，其中像素阵列部分包括仅由清晰像素组成的像素行和像素列。
5.如权利要求1所述的成像装置，其中像素阵列部分包括让清晰像素与至少一个滤色器像素混合的像素行和/或像素列。
6.如权利要求1到5中任意一个所述的成像装置，包括分离的专用于清晰像素的读取通道和专用于滤色器像素的读取通道。
7.如权利要求1到6中任意一个所述的成像装置，包括针对清晰像素和针对滤色器像素分离地执行电子快门驱动的功能。
8.如权利要求6或7所述的成像装置，其中通过包含多个像素的像素相加读取来执行清晰像素和/或单独的滤色器像素的读取。
9.如权利要求8所述的成像装置，其中在清晰像素的相加读取中，相加离滤色器像素更近的像素。
10.如权利要求8或9所述的成像装置，其中通过从离所述像素最近的相同颜色的多个像素中相加每个信号来产生所述相加读取中的信号。
11.一种成像装置，包括：
像素阵列部分，其中以阵列布置具有不同光谱灵敏度特性的多个像素，并且将通过像素透射的光转换为电信号，
其中在像素阵列部分中，
在每一个都包括滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素之间，以阵列布置至少多个第一滤色器像素和第二滤色器像素，
关于第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素，在阵列像素排列中给定行和给定列的给定位置上布置具有高透射率的清晰像素，以及
分离地提供专用于清晰像素的读取通道和专用于滤色器像素的读取通道。
12.一种成像装置，包括：
像素阵列部分，其中以阵列布置具有不同光谱灵敏度特性的多个像素，并且将通过像素透射的光转换为电信号，
其中在像素阵列部分中，
在每一个都包括滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素之间，以阵列布置至少多个第一滤色器像素和第二滤色器像素，
关于第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素，在阵列像素排列中给定行和给定列的给定位置上布置具有高透射率的清晰像素，以及
提供针对清晰像素和针对滤色器像素分离地执行电子快门驱动的功能。
13.一种成像装置，包括：
像素阵列部分，其中以阵列布置具有不同光谱灵敏度特性的多个像素，并且将通过像素透射的光转换为电信号，
其中在像素阵列部分中，
在每一个都包括滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素之间，以阵列布置至少多个第一滤色器像素和第二滤色器像素，
关于第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素，在阵列像素排列中给定行和给定列的给定位置上布置具有高透射率的清晰像素，
分离地提供专用于清晰像素的读取通道和专用于滤色器像素的读取通道，以及
提供针对清晰像素和针对滤色器像素分离地执行电子快门驱动的功能。
14.一种照相机系统的驱动方法，该照相机系统包括：
成像装置；
光学系统，其运行来将入射光引导到成像装置的成像部分；和
信号处理电路，其运行来处理成像装置的输出信号，
其中成像装置包括：
像素阵列部分，其中以阵列布置具有不同光谱灵敏度特性的多个像素，并且将通过像素透射的光转换为电信号，
其中在像素阵列部分中，
在每一个都包括滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素之间，在倾斜像素阵列系统中布置至少多个第一滤色器像素和第二滤色器像素，
关于第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素，在倾斜像素阵列中在倾斜像素阵列中的给定行和给定列的给定位置上布置具有高透射率的清晰像素，
分离地提供专用于清晰像素的读取通道和专用于滤色器像素的读取通道，
该方法包括步骤：
针对清晰像素和针对滤色器像素分离地执行电子快门驱动。
15.一种照相机系统，包括：
成像装置；
光学系统，其运行来将入射光引导到成像装置的成像部分；和
信号处理电路，其运行来处理成像装置的输出信号，
其中成像装置包括：
像素阵列部分，其中以阵列布置具有不同光谱灵敏度特性的多个像素，并且将通过像素透射的光转换为电信号，
其中在像素阵列部分中，
在每一个都包括滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素之间，在倾斜像素阵列系统中布置至少多个第一滤色器像素和第二滤色器像素，
关于第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素，在倾斜像素阵列中在倾斜像素阵列中的给定行和给定列的给定位置上布置具有高透射率的清晰像素，
分离地提供专用于清晰像素的读取通道和专用于滤色器像素的读取通道，以及
提供针对清晰像素和针对滤色器像素分离地执行电子快门驱动的功能。
16.一种照相机系统，包括：
成像装置；
光学系统，其运行来将入射光引导到成像装置的成像部分；和
信号处理电路，其运行来处理成像装置的输出信号，
其中成像装置包括：
像素阵列部分，其中以阵列布置具有不同光谱灵敏度特性的多个像素，并且将通过像素透射的光转换为电信号，
其中在像素阵列部分中，
在每一个都包括滤色器的具有红色光谱灵敏度特性的峰值的第一滤色器像素、具有蓝色峰值的第二滤色器像素和具有绿色峰值的第三滤色器像素之间，以阵列布置至少多个第一滤色器像素和第二滤色器像素，
关于第一滤色器像素、第二滤色器像素和第三滤色器像素，在阵列像素排列中给定行和给定列的给定位置上布置具有高透射率的清晰像素，
分离地提供专用于清晰像素的读取通道和专用于滤色器像素的读取通道，以及
提供针对清晰像素和针对滤色器像素分离地执行电子快门驱动的功能。
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