DE102013111712A1

DE102013111712A1 - Bildverarbeitungs-Vorrichtung und Bildverarbeitungs-Verfahren

Info

Publication number: DE102013111712A1
Application number: DE102013111712.0A
Authority: DE
Inventors: Byung-Joon Baek; Dong Jae Lee; Tae Chan Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2014-04-30
Also published as: US20140118579A1; KR20140055538A; CN103795940A

Abstract

Eine Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) weist einen ersten Pixel (10, 110), eine Digitalisierungseinheit (20, 120, 220) und eine Korrektureinheit (9, 13, 30, 140, 230) auf. Der erste Pixel (10, 110) weist eine erste photoelektrische Konversionsschicht (L1, L1a–c) zum Ausgeben eines ersten elektrischen Signals in Antwort auf empfangenes einfallendes Licht, das Licht einer ersten Farbe, Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe aufweist; und eine zweite photoelektrische Konversionsschicht (L2, L2a–c), welche unter der ersten photoelektrischen Konversionsschicht (L1, L1a–c) angeordnet ist und zum Ausgeben eines zweiten elektrischen Signals in Antwort auf Licht, welches durch die erste photoelektrische Konversionsschicht (L1, L1a–c) transmittiert wird, auf. Die Digitalisierungseinheit (20, 120, 220) erzeugt erste Originaldaten durch Digitalisieren des ersten elektrischen Signals und erzeugt zweite Originaldaten durch Digitalisieren des zweiten elektrischen Signals. Die Korrektureinheit (9, 13, 30, 140, 230) erzeugt erste korrigierte Daten, welche dem Licht der ersten Farbe entsprechen, und zweiter korrigierte Daten, welche dem Licht der zweiten Farbe entsprechen, durch ein jeweiliges Korrigieren der ersten Originaldaten und der zweiten Originaldaten.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2012-0122561 , welche am 31. Oktober 2012 beim Koreanischen Amt für Gewerblichen Rechtsschutz (Korean Intellectual Property Office) eingereicht wurde und deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme mit eingebunden ist.
HINTERGRUND
Das erfinderische Konzept bezieht sich auf einen Bildsensor und Peripherieschaltungen davon und genauer auf eine Bildverarbeitungs-Vorrichtung und ein Bildverarbeitungs-Verfahren, welche in der Lage sind, eine Mehrzahl von Farbdaten, welche von einem Bildsensor ausgegeben werden, welcher eine Multilayer- bzw. Mehrschicht-Struktur hat, zu korrigieren.
Ein Bildsensor, welcher eine Multilayer-Struktur hat, in welcher photoelektrische Konversionsschichten zum Absorbieren von Licht verschiedener Wellenlänge und zum Ausgeben elektrischer Signale vorhanden sind, wurde vorgeschlagen. Durch ein Stapeln von photoelektrischen Konversionsschichten, um eine Multilayer-Struktur zu bilden, kann im Vergleich zu einem Bildsensor, welcher eine horizontale Struktur hat und dieselbe Fläche hat, ein hochauflösendes Bild erhalten werden. Da Licht jedoch verschiedene Absorptions-spektroskopische Charakteristiken hat, nachdem es durch photoelektrische Konversionsschichten hindurchtritt, haben Farbdaten, welche von einem Bildsensor ausgegeben werden, welcher die Multilayer-Struktur hat, ein Problem einer Farbraum-Verzerrung.
KURZFASSUNG
Das erfinderische Konzept sieht eine Bildverarbeitungs-Vorrichtung und ein Bildverarbeitungs-Verfahren vor, welche in der Lage sind, Farbraum-Verzerrungen, welche durch einen Bildsensor, welcher eine Multilayer-Struktur hat, zu korrigieren.
Gemäß einem Aspekt des erfinderischen Konzepts ist eine Bildverarbeitungs-Vorrichtung vorgesehen, welche einen ersten Pixel, welcher eine erste photoelektrische Konversionsschicht zum Ausgeben eines ersten elektrischen Signals in Antwort auf einfallendes Licht, einschließlich Licht einer ersten Farbe, Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe aufweist, und eine zweite photoelektrische Konversionsschicht, welche unter der ersten photoelektrischen Konversionsschicht und zum Ausgeben eines zweiten elektrischen Signals in Antwort auf Licht angeordnet ist, welches durch die erste photoelektrische Konversionsschicht transmittiert wird, eine Digitalisierungseinheit bzw. Analog-Digital-Umwandlungseinheit zum Erzeugen erster Originaldaten durch ein Digitalisieren des ersten elektrischen Signals und ein Erzeugen zweiter Originaldaten durch ein Digitalisieren des zweiten elektrischen Signals; und eine Korrektureinheit zum Erzeugen erster korrigierter Daten, welche dem Licht der ersten Farbe entsprechen, und zweiter korrigierter Daten, welche dem Licht der zweiten Farbe entsprechen, durch ein jeweiliges Korrigieren der ersten Originaldaten und der zweiten Originaldaten.
Die Bildverarbeitungs-Vorrichtung kann weiterhin eine Interpolationseinheit zum Erzeugen von Interpolationsdaten aufweisen, welche dem Licht der dritten Farbe entsprechen durch ein Verwenden eines Farb-Interpolationsverfahrens, und demnach zum Erzeugen von Pixeldaten des ersten Pixels, welche die ersten korrigierten Daten, die zweiten korrigierten Daten und die Interpolationsdaten haben.
Die Bildverarbeitungs-Vorrichtung kann weiterhin eine Signalverarbeitungs-Einheit zum Durchführen einer Bildverarbeitung auf den ersten korrigierten Daten, den zweiten korrigierten Daten und den Interpolationsdaten des ersten Pixels aufweisen.
Die Korrektureinheit kann die ersten korrigierten Daten und die zweiten korrigierten Daten durch ein Multiplizieren der ersten Originaldaten und der zweiten Originaldaten mit einer Farbkorrektur-Matrix der Größe 2 × 2 erzeugen. Koeffizienten der Farbkorrektur-Matrix können in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können variabel, programmierbar oder durch einen Verwender auswählbar sein.
Die Bildverarbeitungs-Vorrichtung kann weiterhin eine Pixelanordnung bzw. ein Pixel-Array aufweisen, welches den ersten Pixel aufweist, und Koeffizienten der Farbkorrektur-Matrix können gemäß einem Ort des ersten Pixels innerhalb des Pixel-Array variieren.
Koeffizienten der Farbkorrektur-Matrix können in einem solchen Wege bestimmt werden, dass, wenn monochromatisches Licht der ersten Farbe auf den ersten Pixel einfällt, die zweiten korrigierten Daten einen Wert 0 haben und dass, wenn monochromatisches Licht der zweiten Farbe auf den ersten Pixel einfällt, die ersten korrigierten Daten einen Wert 0 haben.
Diagonale Komponenten der Farbkorrektur-Matrix können einen Wert 1 haben.
Die ersten korrigierten Daten können bestimmt werden als eine Summe von: (1) einem Produkt der ersten Originaldaten und einem ersten Koeffizienten, (2) einem Produkt der zweiten Originaldaten, und (3) einem zweiten Koeffizienten, einem dritten Koeffizienten, und die zweiten korrigierten Daten können bestimmt werden als eine Summe von: (1) einem Produkt der ersten Originaldaten und einem vierten Koeffizienten, (2) einem Produkt der zweiten Originaldaten und einem fünften Koeffizienten, und (3) einem sechsten Koeffizienten.
Die erste photoelektrische Konversionsschicht kann ein organisches Material zum Absorbieren des Lichts der ersten Farbe mehr als das Licht der zweiten Farbe und das Licht der dritten Farbe aufweisen.
Die zweite photoelektrische Konversionsschicht kann ein organisches Material zum Absorbieren des Lichtes der zweiten Farbe mehr als das Licht der ersten Farbe und das Licht der dritten Farbe aufweisen.
Der erste Pixel kann weiterhin eine Farbfilterschicht zwischen der ersten photoelektrischen Konversionsschicht und der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht zum Transmittieren nur des Lichts der zweiten Farbe aufweisen, und die zweite photoelektrische Konversionsschicht kann eine Photodiode in einem Halbleitersubstrat aufweisen.
Die zweite photoelektrische Konversionsschicht kann eine PN-Übergangsstruktur aufweisen, welche bei einer ersten Tiefe von einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats gebildet ist, und die erste Tiefe kann gemäß einer Tiefe bestimmt werden, zu bzw. bei welcher das Licht der zweiten Farbe in das Halbleitersubstrat absorbiert wird.
Die Bildverarbeitungs-Vorrichtung kann weiterhin einen zweiten Pixel aufweisen, welcher einer dritte photoelektrische Konversionsschicht zum Ausgeben eines dritten elektrischen Signals durch ein Empfangen des einfallenden Lichtes; und eine vierte photoelektrische Konversionsschicht, welche unter der dritten photoelektrischen Konversionsschicht und zum Ausgeben eines vierten elektrischen Signals in Antwort auf Licht angeordnet ist, welches durch die dritte photoelektrische Konversionsschicht transmittiert wird, aufweisen, die Digitalisierungseinheit kann dritte Originaldaten durch ein Digitalisieren des dritten elektrischen Signals erzeugen, und sie erzeugt vierte Originaldaten durch ein Digitalisieren des vierten elektrischen Signals, die Korrektureinheit kann dritte korrigierte Daten und vierte korrigierte Daten durch jeweils ein Korrigieren der dritten Originaldaten und der vierten Originaldaten erzeugen, und die dritten korrigierten Daten können Daten sein, welche dem Licht der ersten Farbe entsprechen, und die vierten korrigierten Daten sind Daten, welche dem Licht der dritten Farbe entsprechen. Die Bildvorrichtung kann weiterhin eine Pixelanordnung bzw. ein Pixel-Array aufweisen, in welchem eine Mehrzahl der ersten Pixel und eine Mehrzahl der zweiten Pixel alternierend angeordnet bzw. ausgerichtet sind. Die Bildvorrichtung kann weiterhin eine Interpolationseinheit zum Erzeugen erster Interpolationsdaten des ersten Pixels durch ein Verwenden der vierten korrigierten Daten der zweiten Pixel benachbart zu dem ersten Pixel und zum Erzeugen von zweiten Interpolationsdaten des zweiten Pixels durch ein Verwenden der zweiten korrigierten Daten der ersten Pixel benachbart zu dem zweiten Pixel aufweisen, und die ersten Interpolationsdaten können dem Licht der dritten Farbe entsprechen und die zweiten Interpolationsdaten können dem Licht der zweiten Farbe entsprechen.
Die erste Farbe kann Grün sein, und eine der zweiten Farbe und der dritten Farbe können Rot und eine andere kann Blau sein.
Gemäß einem anderen Aspekt des erfinderischen Konzepts ist ein Bildverarbeitungs-Verfahren vorgesehen, welches ein Empfangen von zwei elektrischen Signalen von einem Pixel aufweist, wobei der Pixel zwei photoelektrische Konversionsschichten aufweist, welche eine aufeinander gestapelt sind; ein Erzeugen von zwei Originaldaten durch ein Digitalisieren der zwei elektrischen Signale; ein Umwandeln der zwei Originaldaten in erste korrigierte Daten und zweite korrigierte Daten jeweils entsprechend Licht einer ersten Farbe und Licht einer zweiten Farbe, wobei das Licht der ersten Farbe und das Licht der zweiten Farbe auf den Pixel einfallen; und ein Erzeugen von Interpolationsdaten, welche Licht einer dritten Farbe entsprechen, durch ein Verwenden eines Farb-Interpolationsverfahrens und demnach ein Erzeugen von Pixeldaten des Pixels, welche die ersten korrigierten Daten, die zweiten korrigierten Daten und die Interpolationsdaten haben.
Die Pixeldaten des Pixels können erzeugt werden, nachdem die zwei Originaldaten in die ersten korrigierten Daten und die zweiten korrigierten Daten umgewandelt sind.
Das Bildverarbeitungs-Verfahren kann weiterhin ein Erzeugen erster Farbdaten, zweiter Farbdaten und dritter Farbdaten durch ein Durchführen von Farb-Kalibrierungen auf den ersten korrigierten Daten, den zweiten korrigierten Daten und den Interpolationsdaten des Pixels aufweisen.
Gemäß einem anderen Aspekt des erfinderischen Konzepts ist eine Bildverarbeitungs-Vorrichtung vorgesehen, welche eine erste photoelektrische Konversionsschicht zum Ausgeben eines ersten elektrischen Signals in Antwort auf einfallendes Licht, welches Licht einer ersten Farbe, Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe aufweist; eine zweite photoelektrische Konversionsschicht, welche unter der ersten photoelektrischen Konversionsschicht angeordnet ist und zum Ausgeben eines zweiten elektrischen Signals in Antwort auf Licht, welches durch die erste photoelektrische Konversionsschicht transmittiert wird; und eine dritte photoelektrische Konversionsschicht, welche unter der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht angeordnet ist und zum Ausgeben eines dritten elektrischen Signals in Antwort auf Licht, welches durch die zweite elektrische Konversionsschicht transmittiert wird; eine Digitalisierungseinheit zum Erzeugen erster Originaldaten durch ein Digitalisieren des ersten elektrischen Signals, ein Erzeugen zweiter Originaldaten durch ein Digitalisieren des zweiten elektrischen Signals, und ein Erzeugen dritter Originaldaten durch ein Digitalisieren des dritten elektrischen Signals; und eine Korrektureinheit zum Erzeugen erster korrigierter Daten, welche dem Licht der ersten Farbe entsprechen, zweiter korrigierter Daten, welche dem Licht der zweiten Farbe entsprechen und dritter korrigierter Daten, welche dem Licht der dritten Farbe entsprechen, aufweisen, durch jeweils ein Korrigieren der ersten Originaldaten, der zweiten Originaldaten und der dritten Originaldaten.
Gemäß einem anderen Aspekt des erfinderischen Konzepts ist ein Bildverarbeitungs-Verfahren vorgesehen, welches ein Empfangen dreier elektrischer Signale von einem Pixel aufweist, wobei der Pixel drei photoelektrische Konversionsschichten, welche eine auf die andere gestapelt sind, aufweist; ein Erzeugen dreier Originaldaten durch ein Digitalisieren der drei elektrischen Signale; und ein Umwandeln der drei Originaldaten in erste korrigierte Daten, zweite korrigierte Daten und dritte korrigierte Daten, welche jeweils Licht einer ersten Farbe, Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe entsprechen, aufweisen, wobei das Licht der ersten Farbe, das Licht der zweiten Farbe und das Licht der dritten Farbe auf den Pixel einfallen.
Das Umwandeln kann ein Umwandeln der drei Originaldaten in drei vorläufige Daten durch ein Verwenden der ersten Farbkorrektur-Matrix; ein Verringern von Rauschen der drei vorläufigen Daten; und ein Umwandeln der rauschverringerten drei vorläufigen Daten in die ersten korrigierten Daten, die zweiten korrigierten Daten und die dritten korrigierten Daten durch ein Verwenden einer zweiten Farbkorrektur-Matrix aufweisen.
Diagonale Komponenten bzw. Bestandteile der ersten Farbkorrektur-Matrix können Werte haben, welche gleich oder größer als 1 sind und gleich oder geringer als 1,5. Ebenso können absolute Werte von nichtdiagonalen Komponenten der ersten Farbkorrektur-Matrix gleich oder geringer als 0,8 sein.
Das Bildverarbeitungs-Verfahren kann weiterhin ein Speichern der ersten korrigierten Daten, der zweiten korrigierten Daten und der dritten korrigierten Daten in einem Speicher eines Bildsignalprozessors (ISP = Image Signal Processor) aufweisen.
Gemäß einem anderen Aspekt des erfinderischen Konzepts ist eine Bildverarbeitungs-Vorrichtung vorgesehen, welche eine Pixelanordnung bzw. ein Pixel-Array aufweist, welches Pixel aufweist, welche in Zeilen und Spalten ausgerichtet sind; eine Datenausgabeeinheit für ein sequentielles bzw. nacheinanderfolgendes Ausgeben von Original-Pixeldaten, welche Ausgaben der Pixel des Pixel-Array entsprechen durch ein Scannen der Pixel in einem Rasterscan-Verfahren; eine Korrektureinheit zum sequentiellen Erzeugen korrigierter Pixeldaten durch ein Verwenden der Original-Pixeldaten. Jeder der Pixel kann eine erste photoelektrische Konversionsschicht zum Ausgeben eines ersten elektrischen Signals durch ein Empfangen von einfallendem Licht einschließlich Licht einer ersten Farbe, Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe; und eine zweite photoelektrische Konversionsschicht aufweisen, welche unter der ersten photoelektrischen Konversionsschicht angeordnet ist, und zum Ausgeben eines zweiten elektrischen Signals durch ein Empfangen von Licht, welches durch die erste photoelektrische Schicht transmittiert wird. Die Original-Pixeldaten können erste Originaldaten und zweite Originaldaten aufweisen, welche durch ein jeweiliges Digitalisieren des elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals erzeugt werden. Die Korrektureinheit kann die korrigierten Pixeldaten, welche erste korrigierte Daten, welche dem Licht der ersten Farbe entsprechen, und zweite korrigierte Daten, welche dem Licht der zweiten Farbe entsprechen, basierend auf den ersten Originaldaten und den zweiten Originaldaten erzeugen.
Gemäß einem anderen Aspekt des erfinderischen Konzepts ist eine Vorrichtung vorgesehen, die Folgendes aufweist: eine Anordnung bzw. ein Array von lichtabtastenden Pixeln, eine Digitalisierungseinheit, und eine Korrektureinheit. Wenigstens ein erster der lichtabtastenden Pixel weist Folgendes auf: wenigstens eine erste Schicht und eine zweite Schicht, welche aufeinander in eine Richtung gestapelt sind, in welcher der lichtabtastende Pixel für Licht zum Einfallen darauf konfiguriert ist. Die erste Schicht ist konfiguriert, um ein erstes elektrisches Signal in Antwort auf das Licht, welches auf den lichtabtastenden Pixel auftrifft, auszugeben, und die zweite Schicht ist konfiguriert, um ein zweites elektrisches Signal in Antwort auf Licht, welches durch die erste Schicht hindurchtritt, auszugeben. Die erste Schicht hat ein größeres Lichtabsorptions-Ansprechverhalten in dem ersten Wellenlängenbereich als in dem zweiten und dem dritten Wellenlängenbereich und die zweite Schicht hat ein größeres Lichtabsorptions-Ansprechverhalten in dem zweiten Wellenlängenbereich als in dem ersten und dem dritten Wellenlängenbereich. Die Digitalisierungseinheit ist konfiguriert, um erste digitale Daten in Antwort auf das erste elektrische Signal zu erzeugen, und um zweite digitale Daten in Antwort auf das zweite elektrische Signal zu erzeugen. Die Korrektureinheit ist konfiguriert, um die ersten und die zweiten digitalen Daten zu verarbeiten, um wenigstens teilweise Beiträge von Licht in dem zweiten und dritten Wellenlängenbereiche zu dem ersten Signal und ersten digitalen Daten zu kompensieren, und um wenigstens teilweise Beiträge von Licht in dem ersten und dritten Wellenlängenbereich zu dem zweiten elektrische Signal und zweiten Digitaldaten zu kompensieren, und ist weiterhin konfiguriert, um erste korrigierte Daten, welche Licht in dem ersten Wellenlängenbereich entsprechen, und zweite korrigierte Daten, welche Licht in dem zweiten Wellenlängenbereich entsprechen, auszugeben.
Der erste der lichtabtastenden Pixel kann weiterhin eine dritte Schicht aufweisen, welche unter der ersten Schicht und der zweiten Schicht in der Richtung gestapelt ist, in welcher Licht auf den lichtabtastenden Pixel auftrifft, wobei die dritte Schicht konfiguriert ist, um ein drittes elektrisches Signal in Antwort auf Licht auszugeben, welches durch die erste und die zweite Schicht hindurchtritt, wobei die dritte Schicht ein größeres Lichtabsorptions-Ansprechverhalten in dem dritten Wellenlängenbereich als in dem ersten und zweiten Wellenlängenbereich hat. Die Digitalisierungseinheit kann weiterhin konfiguriert sein, so dass sie ein drittes digitales Signal in Antwort auf das dritte elektrische Signal erzeugt; und die Korrektureinheit kann weiterhin konfiguriert sein, so dass die ersten, zweiten und dritten digitalen Daten verarbeitet, um wenigstens teilweise Beiträge von Licht in dem ersten und dem zweiten Wellenlängenbereich zu dem dritten elektrischen Signal und dritten digitalen Daten zu kompensieren, und um dritte korrigierte Daten, welche Licht in dem dritten Wellenlängenbereich entsprechen, auszugeben.
Die Vorrichtung kann weiterhin einen Bildsignalprozessor aufweisen, welcher konfiguriert ist, um die ersten, zweiten und dritten korrigierten Daten zu verarbeiten, um wenigstens eines einer Buntton- bzw. Farbtonanpassung, einer Sättigungsanpassung, einer Helligkeitsanpassung, einer Korrektur der Farbverzerrung aufgrund der Beleuchtung, und einer Weißbalance-Anpassung an die ersten, zweiten und dritten korrigierten Daten durchzuführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Beispielhafte Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts werden deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung zusammengenommen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung ist;
2 ein Graph ist, welcher beispielhaft optische Absorptions-Charakteristika jeder photoelektrischen Konversionsschicht in einem Pixel, welcher eine Struktur hat, in welcher drei photoelektrische Konversionsschichten aufeinander in einer Richtung, in welcher das Licht auf die Pixel auftritt, gestapelt sind, zeigt;
3A bis 3D Diagramme zum Beschreiben eines beispielhaften Betriebs einer Ausführungsform der Korrektureinheit, welche in 1 veranschaulicht ist, sind;
4 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung ist;
5 ein Blockschaltbild eines Systems ist, welches eine Bildverarbeitungs-Vorrichtung aufweist;
6 ein Querschnittsdiagramm von Pixeln einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung ist;
7A bis 7C Diagramme sind, welche beispielhafte Ausrichtungen bzw. Anordnungen von Pixeln einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung zeigen;
8A bis 8C Querschnittsdiagramme von beispielhaften Ausführungsformen von Pixeln einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung sind;
9 ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform einer Korrektureinheit einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung ist;
10 ein Flussdiagramm eines Bildverarbeitungs-Verfahrens ist;
11 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung ist;
12A bis 12D Diagramme zu Beschreiben eines beispielhaften Betriebs einer Ausführungsform der Korrektureinheit sind, welche in 11 veranschaulicht ist;
13 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Korrektureinheit ist, welche in 11 veranschaulicht ist;
14A bis 14E Querschnittsdiagramme von beispielhaften Ausführungsformen von Pixeln sind, welche in 11 veranschaulicht sind;
15 ein Flussdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Bildverarbeitungs-Verfahrens ist;
16A ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung ist;
16B ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung ist; und
17 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das erfinderische Konzept wird nun vollständiger unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in welchem beispielhafte Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts gezeigt sind. Das erfinderische Konzept kann jedoch in vielen unterschiedlichen Formen ausgeführt werden und sollte nicht auf die Ausführungsformen, welche hierin erläutert sind, beschränkt betrachtet werden. Vielmehr sind diese Ausführungsformen vorgesehen, so dass diese Offenbarung gewissenhaft und vollständig sein wird und das Konzept des erfinderischen Konzepts Fachleuten vollständig übermitteln wird. Es sollte jedoch verstanden werden, dass es keine Absicht gibt, beispielhafte Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts auf die bestimmten Formen, welche offenbart sind, zu beschränken, sondern im Gegenteil beispielhafte Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts alle Abwandlungen bzw. Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, welche innerhalb des Gedankens und Umfangs des erfinderischen Konzepts fallen, umfassen sollen.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente und die Größen oder Dicken von Elementen können zur Klarheit der Erklärung überhöht sein.
Die Terminologie, welche hierin verwendet wird, ist lediglich für den Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und ist nicht vorgesehen, um das erfinderische Konzept zu beschränken. Wenn hierin verwendet, sind die Singularformen „einer/eine/eines” und „der/die/das” vorgesehen, um ebenso die Pluralformen mit einzuschließen, solange der Zusammenhang nicht deutlich Anderweitiges anzeigt. Es wird weiterhin verstanden werden, dass die Begriffe „weist auf” und/oder „aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten bzw. Bestandteilen spezifizieren, jedoch nicht die Anwesenheit oder Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wenn hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder” eine beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Gegenstände ein. Es wird verstanden werden, dass, obwohl die Begriffe „erster/erste/erstes”, „zweiter/zweite/zweites” etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Sektionen zu beschreiben, diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Sektionen nicht durch diese Begriffe beschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder eine Sektion von einem anderen Element, einer anderen Komponente, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einer anderen Sektion zu unterscheiden. Demnach könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder eine erste Sektion, welche untenstehend diskutiert sind, als zweites Element, zweite Komponente, zweiter Bereich, zweite Schicht oder zweite Sektion bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
Solange nicht anderweitig definiert, haben alle Begriffe, welche in der Beschreibung verwendet werden, einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe, dieselbe Bedeutung, wie sie allgemein durch einen Fachmann verstanden werden. Begriffe, wie sie in gemeinhin verwendeten Wörterbüchern definiert sind, sollten betrachtet werden als die gleiche Bedeutung wie in einem zugeordneten technischen Zusammenhang zu haben, und solange nicht in der Beschreibung definiert, sind die Begriffe nicht ideal oder übermäßig beschränkt, als eine formale Bedeutung habend.
Hierin nachstehend wird das erfinderische Konzept im Detail durch ein Erklären von Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt werden.
1 ist ein Blockschaltbild einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung 1.
Bezug nehmend auf 1 weist eine Bildverarbeitungs-Vorrichtung 1 Pixel 10, eine Digitalisierungseinheit 20 und eine Korrektureinheit 30 auf. Wie in 1 veranschaulicht ist, kann die Bildvorrichtung 1 weiterhin eine Interpolationseinheit 40 und eine Signalverarbeitungs-Einheit 50 aufweisen.
Die Bildverarbeitungs-Vorrichtung 1 kann ein Pixel-Array bzw. eine Pixelanordnung 12 aufweisen, welche Pixel 10 aufweist. In dem Pixel-Array 12 können Pixel 10 in einem Array bzw. einer Anordnung von Zeilen und Spalten angeordnet sein. Das Pixel-Array 12 kann Pixel 10 desselben Typs aufweisen oder kann Pixel von unterschiedlichen Typen aufweisen.
Licht, welches auf Pixel 10 einfällt, wird durch eine optische Linse in elektrische Signale umgewandelt, welche dann von den Pixeln 10 ausgegeben werden. Im Allgemeinen hat Licht verschiedene Wellenlängen. Beispielsweise kann Licht nicht nur sichtbares Licht sondern auch infrarotes Licht oder ultraviolettes Licht aufweisen. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass das Licht Licht einer ersten Farbe, Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe aufweist. Beispielsweise kann das Licht der ersten Farbe grünes Licht sein, und eines des Lichts der zweiten Farbe und des Lichts der dritten Farbe kann rotes Licht sein und das andere kann blaues Licht sein. In anderen Ausführungsformen jedoch kann das Licht andere Wellenlängen haben. Beispielsweise kann das Licht der ersten Farbe infrarotes Licht sein, das Licht der zweiten Farbe kann sichtbares Licht sein und das Licht der dritten Farbe kann ultraviolettes Licht sein.
Die Pixel 10 weisen eine erste und eine zweite photoelektrische Konversionsschicht L1 und L2 auf, welche aufeinander in einer Richtung gestapelt sind, in welcher das Licht auf den Pixel 10 auftritt. Die erste photoelektrische Konversionsschicht L1 erzeugt ein erstes elektrisches Signal S1 in Antwort auf Licht, welches auf die Pixel 10 einfallt. Ebenso ist die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2 unter der ersten photoelektrischen Konversionsschicht L1 angeordnet und erzeugt ein zweites elektrisches Signal S2 in Antwort auf Licht, welches durch die erste photoelektrische Konversionsschicht L1 transmittiert wird. Jeder der Pixel 10 gibt nicht nur ein elektrisches Signal, sondern wenigstens zwei elektrische Signale in Antwort auf Licht, welches darauf einfällt, aus. Im Allgemeinen können die zwei elektrischen Signale voneinander unterschiedlich sein, unterschiedliche Amplituden oder Werte zu einer beliebigen gegebenen Zeit haben.
Die Digitalisierungseinheit 20 erzeugt erste und zweite Originaldaten D1 und D2 durch ein jeweiliges Digitalisieren des ersten und des zweiten elektrischen Signals S1 und S2. Die Digitalisierungseinheit 20 erzeugt die ersten und die zweiten Originaldaten D1 und D2, welche jeweils dem ersten und dem zweiten elektrischen Signal S1 und S2 entsprechen, durch ein Durchführen von einem korrelierten doppelten Abtasten (CDS = Correlated Douple Sampling) auf jedem der ersten und zweiten elektrischen Signale S1 und S2, einem Vergleichen jedes des ersten und des zweiten elektrischen Signals S1 und S2, auf welchen CDS durchgeführt wird, mit einem Rampensignal, um Komparatorsignale bzw. Vergleichssignale zu erzeugen, und die Komparatorsignale zu zählen. Die ersten und die zweiten Originaldaten D1 und D2 können jeweils digitale Daten sein, welche einen von zwei diskreten Werten haben, auf welche jeweils Bezug genommen werden kann als „0” und „1”. Wenn erste und zweite Originaldaten D1 und D2 in Antwort auf Licht, welches auf einen Pixel einfällt, erzeugt werden, kann auf die ersten und die zweiten Originaldaten D1 und D2 Bezug genommen werden als „Bilddaten”.
Die Korrektureinheit 30 empfangt die ersten und die zweiten Originaldaten D1 und D2 und erzeugt erste und zweite korrigierte Daten C1 und C2 durch ein Verwenden der ersten und der zweiten Originaldaten D1 und D2. Die ersten korrigierten Daten C1 können einen Wert haben, welcher der Intensität des Lichts der ersten Farbe, welche in dem Licht enthalten ist, welches auf die Pixel 10 einfällt, entspricht, und die zweiten korrigierten Daten C2 können einen Wert haben, welcher der Intensität des Lichts der zweiten Farbe, welche in dem Licht enthalten ist, welches auf die Pixel 10 einfällt, entspricht.
Wenn die erste photoelektrische Konversionsschicht L1 nur das Licht der ersten Farbe, welches in dem Licht enthalten ist, welches auf die Pixel 10 einfällt, absorbieren, das erste elektrische Signal S1, welches dem Licht der ersten Farbe entspricht, ausgeben, und das Licht der zweiten Farbe und das Licht der dritten Farbe transmittieren würde, und wenn die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2 nur das Licht der zweiten Farbe, welche durch die erste photoelektrische Konversionsschicht L1 transmittiert wird, absorbieren und das zweite elektrische Signal S2, welches dem Licht der zweiten Farbe entspricht, ausgeben würde, würden die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 nicht korrigiert werden müssen. Die erste photoelektrische Konversionsschicht L1 jedoch absorbiert nicht nur das Licht der ersten Farbe, sondern absorbiert etwas des Lichts der zweiten Farbe und des Lichts der dritten Farbe und transmittiert ebenso etwas des Lichts der ersten Farbe zusammen mit dem Licht der zweiten Farbe und dem Licht der dritten Farbe. Demzufolge weist das erste elektrische Signal S1, welches von der ersten photoelektrischen Konversionsschicht L1 ausgegeben wird, nicht nur eine Komponente bzw. einen Bestandteil auf, welcher dem Licht der ersten Farbe entspricht, sondern auch Komponenten, welche dem Licht der zweiten Farbe und dem Licht der dritten Farbe entsprechen. Ebenso weist das zweite elektrische Signal S2, welches von der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L2 ausgegeben wird, nicht nur eine Komponente auf, welche dem Licht der zweiten Farbe entspricht, sondern auch Komponenten, welche dem Licht der ersten Farbe und dem Licht der dritten Farbe entsprechen. Die Korrektureinheit 30 kann die ersten korrigierten Daten C1, welche dem Licht der ersten Farbe entsprechen, und die zweiten korrigierten Daten C2, welche dem Licht der zweiten Farbe entsprechen, durch ein Verwenden der ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2, welche durch ein Digitalisieren des ersten und des zweiten elektrischen Signals S1 und S2 erzeugt werden, erzeugen. Demzufolge kann eine Farb-Interferenz, welche erzeugt wird, wenn die Pixel 10 eine gestapelte Struktur haben, verringert oder beseitigt werden.
Die Interpolationseinheit 40 kann Interpolationsdaten C3 erzeugen, welche einen Wert haben, welcher der Intensität des Lichts der dritten Farbe entspricht. Die Interpolationseinheit 40 empfängt die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 eines Pixels 10 und empfängt ebenso die korrigierten Daten benachbarter Pixel 10. Die Interpolationseinheit 40 kann die Interpolationsdaten C3 des Pixels 10 erzeugen, welche dem Licht der dritten Farbe entsprechen, durch ein Verwenden eines Farb-Interpolationsverfahrens basierend auf Daten von benachbarten Pixeln 10, welche dem Licht der dritten Farbe entsprechen. Demzufolge werden Pixeldaten des Pixels 10 erzeugt. Die Pixeldaten weisen die ersten und die zweiten korrigierten Daten C1 und C2 und die Interpolationsdaten C3 auf.
Die Signalverarbeitungs-Einheit 50 kann erste bis dritte Farbdaten C1 bis C3 durch ein Durchführen einer Bildverarbeitung auf den ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 und den Interpolationsdaten C3 von Pixeln 10 erzeugen. Die Signalverarbeitungseinheit 50 führt eine Farb-Kalibrierung durch, um Farbdaten zu erzeugen, welche aktuellen bzw. tatsächlichen Farben eines Objekts entsprechen. Beispielsweise kann eine Farbkorrektur zum Korrigieren einer Farbverzerrung aufgrund der Beleuchtung oder Helligkeit durchgeführt werden. Zusätzlich kann die Signalverarbeitungs-Einheit 50 eine Farbkorrektur zum Reflektieren eines Farb-Setup eines Verwenders durchführen.
2 ist ein Graph, welcher beispielhaft optische Absorptions-Charakteristiken jeder photoelektrischen Konversionsschicht in einem Pixel zeigt, welcher eine Struktur hat, in welcher drei photoelektrische Konversionsschichten aufeinander in einer Richtung gestapelt sind, in welcher das Licht auf den Pixel auftrifft. Es wird angenommen, dass der Pixel eine erste photoelektrische Konversionsschicht A, eine zweite photoelektrische Konversionsschicht B unter der ersten photoelektrischen Konversionsschicht A, und eine dritte photoelektrische Konversionsschicht C unter der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht B aufweist.
Bezug nehmend auf 2 hat die erste photoelektrische Konversionsschicht A eine maximale Lichtabsorptions-Charakteristik in einem ersten Wellenlängenbereich λ_A und genauer bei einer ersten Wellenlänge λ_a. Ebenso hat die zweite photoelektrische Konversionsschicht B eine maximale Lichtabsorptions-Charakteristik in einem zweiten Wellenlängenbereich λ_B und genauer bei einer zweiten Wellenlänge λ_b, und die dritte photoelektrische Konversionsschicht C hat eine maximale Lichtabsorptions-Charakteristik in einem dritten Wellenlängenbereich λ_C und genauer bei einer dritten Wellenlänge λ_c.
Wie in 2 veranschaulicht ist, wird Licht in dem ersten Wellenlängenbereich λ_A ebenso durch die zweite und dritte photoelektrische Konversionsschicht B und C absorbiert. Demnach weisen elektrische Signale, welche von der zweiten und der dritten photoelektrischen Konversionsschicht B und C ausgegeben werden, Komponenten des Lichts der ersten Wellenlängenbereichs λ_A, welches durch die zweite und dritte photoelektrische Konversionsschicht B und C absorbiert wird, auf.
Ebenso wird Licht in dem zweiten Wellenlängenbereich λ_B nicht nur durch die zweite photoelektrische Konversionsschicht B sondern auch durch die erste und dritte photoelektrische Konversionsschicht A und C absorbiert. Demnach weisen elektrische Signale, welche von der ersten und der dritten photoelektrischen Konversionsschicht A und C ausgegeben werden, Komponenten des Lichts des zweiten Wellenlängenbereichs λ_B auf, welcher durch die erste und die dritte photoelektrische Konversionsschicht A und C absorbiert wird. Licht in dem dritten Wellenlängenbereich λ_C wird nicht nur durch die dritte photoelektrische Konversionsschicht C sondern auch durch die zweite photoelektrische Konversionsschicht B absorbiert. Demnach weisen elektrische Signale, welche von der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht B ausgegeben werden, eine Komponente des Lichts des dritten Wellenlängenbereichs λ_C auf, welcher durch die zweite photoelektrische Konversionsschicht B absorbiert wird.
Demzufolge können, wenn angenommen wird, dass ein elektrisches Signal, welches von der ersten photoelektrischen Konversionsschicht A ausgegeben wird, der Intensität des Lichts in dem ersten Wellenlängenbereich λ_A entspricht, dass ein elektrisches Signal, welches von der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht B ausgegeben wird, der Intensität des Lichts in dem zweiten Wellenlängenbereich λ_B entspricht, und dass ein elektrisches Signal, welches von der dritten photoelektrischen Konversionsschicht C ausgegeben wird, der Intensität des Lichts in dem dritten Wellenlängenbereich λ_C entspricht, genaue Farbdaten nicht erhalten werden. Beispielsweise können, wenn nur rotes monochromatisches Licht auf den Pixel einfällt, die zweite und die dritte photoelektrische Konversionsschicht B und C ebenfalls reagieren, so dass sie elektrische Signale ausgeben und Farbdaten, welche durch ein Digitalisieren dieser erzeugt werden, können reines Rot nicht reproduzieren und können Rot gemischt mit anderen Farben reproduzieren. Demzufolge sollte eine Farb-Interferenz aufgrund der Lichtabsorptions-Charakteristiken von photoelektrischen Konversionsschichten eines Pixels verringert oder beseitigt werden. Die Korrektureinheit 30, welche in 1 veranschaulicht ist, wird verwendet, um die Farb-Interferenz zu verringern oder zu eliminieren.
Die 3A bis 3D sind Diagramme zum Beschreiben eines beispielhaften Betriebs einer Ausführungsform der Korrektureinheit 30, welche in 1 veranschaulicht ist.
Bezug nehmend auf 3A können die ersten und die zweiten korrigierten Daten C1 und C2 durch ein Multiplizieren der ersten und der zweiten Originaldaten D1 und D2 mit einer Farbkorrektur-Matrix CCM erzeugt werden. Wenn ein Pixel zwei photoelektrische Konversionsschichten hat, kann die Farbkorrektur-Matrix CCM eine 2×2-Matrix sein. Wie in 3A veranschaulicht ist, kann die Farbkorrektur-Matrix CCM einen ersten bis vierten Koeffizienten c11, c12, c21 und c22 haben.
Die ersten korrigierten Daten C1 können bestimmt werden als eine Summe von:

(1) einem Produkt des ersten Koeffizienten c11 und der ersten Originaldaten D1; und
(2) einem Produkt des zweiten Koeffizienten c12 und der zweiten Originaldaten D2. Ebenso können die zweiten korrigierten Daten C2 bestimmt werden als eine Summe von: (1) einem Produkt des dritten Koeffizienten c21 und der ersten Originaldaten D1; und (4) einem Produkt des vierten Koeffizienten c22 und der zweiten Originaldaten D2.

3B ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Verfahrens zum Berechnen des ersten bis vierten Koeffizienten c11, c12, c21 und c22 der Farbkorrektur-Matrix CCM. Die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 können als Produkt einer inversen bzw. invertierten Farbkorrektur-Matrix CCM^–1 und der ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 repräsentiert werden. Die inverse Farbkorrektur-Matrix CCM^–1 kann als ein erster bis vierte Koeffizient c11', c12', c21' und c22' repräsentiert werden.
Die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 haben Werte, welche durch ein Quantisieren bzw. Quanteln des ersten und zweiten elektrischen Signals S1 und S2, welche von der ersten und der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L1 und L2 ausgegeben werden, erhalten werden. Die ersten und die zweiten korrigierten Daten C1 und C2 haben Werte, welche einer Komponente von Licht einer ersten Farbe und einer Komponente von Licht einer zweiten Farbe entsprechen, welche in Licht, welches auf einen Pixel einfällt, enthalten sind. Demzufolge sollte, wenn monochromatisches Licht der ersten Farbe auf den Pixel einfallt, die ersten korrigierten Daten C1 einen Wert haben, welcher proportional zu der Intensität des monochromatischen Lichts der ersten Farbe ist, und die zweiten korrigierten Daten C2 sollten einen Wert 0 haben. In diesem Fall kann der erste Koeffizient c11' bestimmt werden als ein Verhältnis des Wertes der ersten Originaldaten D1 zu dem Wert der ersten korrigierten Daten C1, d. h. D1/C1. Ebenso kann der dritte Koeffizient c21' als ein Verhältnis des Wertes der zweiten Originaldaten D2 zu dem. Wert der ersten korrigierten Daten C1, d. h. D2/C1 bestimmt werden.
Andernfalls sollten, wenn monochromatisches Licht der zweiten Farbe auf den Pixel einfällt, die zweiten korrigierten Daten C2 einen Wert haben, welcher proportional zu der Intensität des monochromatischen Lichts der zweiten Farbe ist, und die ersten korrigierten Daten C1 sollten einen Wert 0 haben. In diesem Fall kann der zweite Koeffizient c12' als ein Verhältnis des Werts der ersten Originaldaten D1 zu dem Wert der zweiten korrigierten Daten C2 bestimmt werden, d. h. D1/C2. Ebenso kann der vierte Koeffizient c22' als ein Verhältnis des Werts der zweiten Originaldaten D2 zu dem Wert der zweiten korrigierten Daten C2, d. h. D2/C2 bestimmt werden.
Als solches können die ersten bis vierten Koeffizienten c11', c12', c21' und c22' der inversen Farbkorrektur-Matrix CCM^–1 bestimmt werden. Demzufolge kann durch ein Invertieren der inversen Farbkorrektur-Matrix CCM^–1 ein weiteres Mal der erste bis vierte Koeffizient c11, c12, c21 und c22 der Farbkorrektur-Matrix CCM berechnet werden.
Obwohl ein beispielhaftes Verfahren zum Berechnen des ersten bis vierten Koeffizienten c11, c12, c21 und c22 der Farbkorrektur-Matrix CCM obenstehend unter Bezugnahme auf 3B beschrieben ist, können der erste bis vierte Koeffizient c11, c12, c21 und c22 der Farbkorrektur-Matrix CCM durch ein anderes Verfahren bestimmt werden. Beispielsweise können der erste bis vierte Koeffizient c11, c12, c21 und c22 der Farbkorrektur-Matrix CCM durch einen Verwender gesetzt bzw. gewählt werden. Ebenso können der erste bis vierte Koeffizient c11, c12, c21 und c22 der Farbkorrektur-Matrix CCM gemäß einem Ort eines Pixels in einem Pixel-Array variieren, um einen Farb-Aberrationseffekt einer Linse zu verringern oder zu beseitigen.
3C zeigt ein Beispiel der Farbkorrektur-Matrix CCM. Wie in 3C veranschaulicht ist, können diagonale Komponenten der Farbkorrektur-Matrix CCM, d. h. der erste und vierte Koeffizient c11 und c22 als ein Wert 1 gesetzt bzw. gewählt werden. In diesem Fall kann die Anzahl von Multiplikatoren um 2 verringert werden. Obwohl vier Multiplikatoren und zwei Addierer bzw. Summanden benötigt werden, um die Farbkorrektur-Matrix CCM zu erhalten, welche in 3A veranschaulicht ist, werden nur zwei Multiplikatoren zwei Summanden benötigt, um die Farbkorrektur-Matrix CCM, welche in 3C veranschaulicht ist, zu erhalten. Die Diagonal-Komponenten der Farbkorrektur-Matrix CCM können als ein Wert 1 gewählt werden, da die Signalverarbeitungs-Einheit 50 eine Farbkorrektur nochmals durchführen kann. Beispielsweise muss, da die Signalverarbeitungs-Einheit 50 einen digitalen Verstärkungsblock aufweist, um eine Funktion wie beispielsweise eine Weißbalance-Anpassung durchzuführen, eine Summe von Koeffizienten in einer Zeile der Farbkorrektur-Matrix CCM der Korrektureinheit 30 nicht als ein Wert 1 fixiert werden.
Bezug nehmend auf 3D kann die Korrektureinheit 30 eine Offset-Matrix zum Korrigieren von Offsets zusätzlich zu der Farbkorrektur-Matrix CCM aufweisen. Wie in 3D veranschaulicht ist, können die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 durch ein Multiplizieren der ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 mit der Farbkorrektur-Matrix CCM erzeugt werden, um ein Produkt davon zu berechnen, und dann ein Addieren von ersten und zweiten Offset-Daten O1 und O2 zu dem Produkt. Die ersten und zweiten Offset-Daten O1 und O2 werden verwendet, um den Dunkelstrom-Pegel zu korrigieren.
4 ist ein Blockschaltbild einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung 4. Die Bildverarbeitungs-Vorrichtung 4 weist ein Pixel-Array 12 auf, welches Pixel 10 aufweist, einen vertikalen (oder Zeilen-)Dekoder 14, einen horizontalen (oder Spalten-)Dekoder 16, eine Digitalisierungseinheit 20, Puffer 22, eine Korrektureinheit 30 und einen Bildsignalprozessor (JSP) 60.
Bezug nehmend auf 4 sind Pixel 10 in einem Array bzw. einer Anordnung von Zeilen und Spalten im Pixel-Array 12 angeordnet bzw. ausgerichtet. Der vertikale Dekoder 14 und der horizontale Dekoder 16 können einen Pixel 10, welcher einer Adresse entspricht, aus dem Pixel-Array 12 auswählen. In Antwort auf eine Zeilenadresse aktiviert der vertikale Dekoder 14, auf welchen Bezug genommen werden kann als Zeilendekoder, eine Zeile des Pixel-Array 12, welche der Zeilen-Adresse entspricht. In Antwort auf eine Spalten-Adresse aktiviert der horizontale Dekoder 16, auf welchen Bezug genommen werden kann als einen Spalten-Dekoder, eine Spalte des Pixel-Array 12, welche der Spalten-Adresse entspricht.
Pixel 10 des Pixel-Array 12 erhalten ein Bild eines Objekts, welches durch eine optische Linse einfallen kann, und dann werden sie in einem Rasterscan-Verfahren aktiviert. Das heißt, dass Pixel 10 in einer ersten Zeile des Pixel-Array 12 nacheinander bzw. sequentiell das erste und das zweite elektrische Signal S1 und S2 ausgeben. Danach geben Pixel 10 in einer zweiten Zeile sequentiell das erste und das zweite elektrische Signal S1 und S2 aus. Auf diese Art und Weise geben alle Pixel 10 in den verbleibenden Zeilen sequentiell das erste und das zweite elektrische Signal S1 und S2 aus. Hierzu aktiviert der vertikale Dekoder 14 nacheinanderfolgend bzw. sequentiell das Pixel-Array 12 von der ersten Zeile zu der letzten Zeile. Der horizontale Dekoder 16 aktiviert sequentiell alle Spalten des Pixel-Array 12, während der vertikale Dekoder 14 eine Zeile der Pixel 10 aktiviert. Als solches geben Pixel 10 des Pixel-Array 12 die ersten und zweiten elektrischen Signale S1 und S2 in einem Rasterscan-Verfahren aus.
Die Digitalisierungseinheit 20 weist Analog-Digital-Wandler (ADCs = Analogue-Digital Converters) zum Umwandeln der ersten und zweiten elektrischen Signale S1 und S2, welche von den Pixeln 10 jeder Spalte ausgegeben werden, in die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 auf, welche digitale Daten sind. Die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2, welche von ADCs ausgegeben werden, werden vorübergehend in Puffer 22 gespeichert. Der horizontale Dekoder 16 kann Puffer 22 auf einem solchen Weg steuern, dass die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2, welche in den Puffer 22 gespeichert werden, sequentiell ausgegeben werden. Beispielsweise können die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2, welche in dem linkesten Puffer 22 gespeichert sind, ausgegeben werden, und dann können die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2, welche in dem zweitlinksten Puffer 22 gespeichert sind, ausgegeben werden, etc. Auf diese Art und Weise können die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 einer Zeile von Pixeln 10 sequentiell ausgegeben werden. Auf die oben beschriebene Operation des sequentiellen Ausgebens der ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 von Pixeln 10 unter Verwendung der Puffer 22 kann Bezug genommen werden als Serialisierung.
Die Korrektureinheit 30 kann die sequentiell ausgegebenen ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 empfangen und kann die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 durch ein Verwenden der oben beschriebenen Farbkorrektur-Matrix erzeugen. Die erzeugten ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 werden an den ISP 60 ausgegeben. Der ISP 60 kann die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 aller Pixel 10 sammeln. Der ISP 60 kann Interpolationsdaten aller Pixel 10 durch ein Verwenden einer Farb-Interpolationsverfahrens erzeugen. Demzufolge werden die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 und Interpolationsdaten jedes der Pixel 10 erzeugt. Die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 und die Interpolationsdaten können drei Farbdaten von Pixeln 10 entsprechen. Beispielsweise können, wenn die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 Grün- und Blau-Daten sind, die Interpolationsdaten Rot-Daten sein.
Der ISP 60 kann verschiedene Typen von Farbkorrekturen wie beispielsweise eine Weißbalance-Anpassung und eine Kontrastanpassung durchführen.
Typischerweise können das Pixel-Array 12, der vertikale Dekoder 14, der horizontale Dekoder 16, die Digitalisierungseinheit 20 und die Puffer 22 in einem Bildsensor enthalten sein. Die Korrektureinheit 30 kann an einem rückwärtigen Ende von Puffern 22 angeordnet sein und kann in dem Bildsensor enthalten sein. In diesem Fall gibt der Bildsensor die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 der Pixel 10 aus.
Alternativ kann die Korrektureinheit 30 in dem ISP 60 enthalten sein. In diesem Fall kann der Bildsensor die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 ausgeben, und der ISP 60 kann die ersten und die zweiten Originaldaten D1 und D2 empfangen, und kann die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 erzeugen, und kann verschiedene Typen von Bildsignalverarbeitungen wie beispielsweise Interpolation und Farbkorrektur auf den erzeugten ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 durchführen.
Gemäß der Bildverarbeitungs-Vorrichtung, welche in 4 veranschaulicht ist, werden die ersten und zweiten elektrischen Signale S1 und S2, welche von Pixeln 10 ausgegeben werden, durch die ADCs der Digitalisierungseinheit 20 in die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 umgewandelt. Die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 werden vorübergehend in Puffer 22 und werden dann sequentiell unter der Steuerung des horizontalen Dekoders 16 ausgegeben. Das heißt, dass die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 gemäß Orten von Pixeln 10 durch ein Verwenden eines Rasterscan-Verfahrens serialisiert werden. Die Korrektureinheit 30 empfängt die serialisierten ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 und korrigiert diese und wandelt in die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 um. Der ISP 60 führt eine Bildsignalverarbeitung auf den ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 durch.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann nach der Serialisierung, um nichteinheitliche bzw. nicht-uniforme elektrische Charakteristiken von Pixeln 10 zu kompensieren, eine Sensor-Kompensierung durchgeführt werden. Beispielsweise können, obwohl Licht, welches dieselbe Intensität hat, einfällt, verschiedene Pixel 10 auf verschiedene Pegel bzw. Niveaus reagieren, und können demnach elektrische Signale ausgeben, welche unterschiedliche Größen oder andere Charakteristiken haben. Um die oben genannte Nichteinheitlichkeit bzw. Nicht-Uniformität zu verringern oder zu beseitigen, kann eine Sensor-Kompensierung bzw. Sensor-Kompensation durchgeführt werden. Eine Sensor-Kompensierung kann gleichzeitig mit der Korrektur, welche durch die Korrektureinheit 30 durchgeführt wird, durchgeführt werden. Ebenso kann eine Sensor-Kompensierung nach der Korrektur, welche durch die Korrektureinheit 30 durchführt wird, durchgeführt werden.
5 ist ein Blockschaltbild eines Systems 5, welches eine Bildverarbeitungs-Vorrichtung 100 aufweist.
Bezug nehmend auf 5 kann die Bildvorrichtung 100 Pixel 110, eine Digitalisierungseinheit 120, eine Serialisierungseinheit 130, eine Korrektureinheit 140 und eine Signalverarbeitungs-Einheit 150 aufweisen. Die Pixel 110 sind im Wesentlichen dieselben wie die Pixel 10, die in 1 veranschaulicht sind. Die Pixel 110 sind in einer Matrix angeordnet bzw. ausgerichtet, um ein Pixel-Array bzw. eine Pixelanordnung zu bilden. Die Pixel 110 weisen jeweils eine erste und eine zweite photoelektrische Konversionsschicht L1 und L2 auf. Die erste photoelektrische Konversionsschicht L1 erzeugt das erste elektrische Signal S1 durch ein Verwenden von Licht, welches auf die Pixel 110 einfallt. Ebenso ist die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2 unter der ersten photoelektrischen Konversionsschicht L1 angeordnet und erzeugt das zweite elektrische Signal S2 durch ein Verwenden von Licht, welches durch die erste photoelektrische Konversionsschicht L1 transmittiert wird. Die Pixel 110 geben jeweils nicht nur ein elektrisches Signal sondern wenigstens zwei elektrische Signale aus.
Die Digitalisierungseinheit 120 ist im Wesentlichen dieselbe wie die Digitalisierungseinheit 20, welche in 1 veranschaulicht ist. Die Digitalisierungseinheit 120 wandelt die ersten und zweiten elektrischen Signale S1 und S2, welche von den Pixeln 110 ausgegeben werden, jeweils in die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 um.
Die Serialisierungseinheit 130 kann Puffer 22 aufweisen und einen horizontalen Dekoder 16, welcher in 4 beschrieben ist und, wie obenstehend beschrieben ist, gibt sie sequentiell die ersten und die zweiten Originaldaten D1 und D2 der Pixel 110 in Pixel-Array 12 aus.
Die Korrektureinheit 140 kann im Wesentlichen dieselbe sein wie die Korrektureinheit 30, welche in 1 veranschaulicht ist, oder die Korrektureinheit 9, welche im Detail unter Bezugnahme auf 9 untenstehend beschrieben ist. Die Korrektureinheit 140 erzeugt die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 durch ein Korrigieren der sequentiellen ausgegebenen ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2. Die Korrektureinheit 140 kann die ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 in die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 durch ein Verwenden einer Farbkorrektur-Matrix umwandeln. Wie obenstehend beschrieben ist, kann die Korrektur-Matrix Koeffizienten aufweisen, und Charakteristiken der Farbkorrektur-Matrix und Charakteristiken der Korrektureinheit 140 können gemäß Werten der Koeffizienten variieren.
Die Signalverarbeitungs-Einheit 150 kann verschiedene Typen von Bildsignalverarbeitung auf den farbkorrigierten ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 durchführen, wie beispielsweise eine zusätzliche Farbkorrektur, eine Weißbalance-Anpassung, eine Rauschverringerung und/oder eine Helligkeitsanpassung.
Die Bildvorrichtung 100 kann mit einem Datenbus 160 verbunden sein. Die Bildvorrichtung 100 kann durch eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 170 eines Host gesteuert sein, welche mit dem Datenbus 160 verbindbar ist. Ebenso kann der Datenbus 160 mit einem Speicher 180 und einem nichtflüchtigen Speicher 190 verbunden sein.
Der Speicher 180 kann Bilddaten, welche durch die Bildvorrichtung 100 erhalten werden, speichern. Der nichtflüchtige Speicher 190 kann die Koeffizienten der Farbkorrektur-Matrix über die Host-CPU 170 speichern. Ein Verwender kann die Koeffizienten über die Host-CPU 170 ändern. Ebenso können die Koeffizienten für verschiedene Pixel 110 verschiedene Werte gemäß den Orten der Pixel 110 in dem Pixel-Array haben. Detaillierter kann, wenn der Pixel 110 an einem Mittelteil des Pixel-Array platziert ist, die Farbkorrektur-Matrix einen ersten Satz von Koeffizienten aufweisen. Andernfalls, wenn der Pixel 110 an einem Randteil des Pixel-Array platziert ist, kann die Farbkorrektur-Matrix einen zweiten Satz von Koeffizienten aufweisen. Demzufolge kann das System ein natürlicheres, schärferes und hochqualitativeres Bild erhalten.
6 ist ein Querschnittsdiagramm von beispielhaften Ausführungsformen von Pixeln einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung.
Bezug nehmend auf 6 können die Pixel der Bildverarbeitungs-Vorrichtung zwei Typen wie beispielsweise erste Pixel PX1 und zweite Pixel PX2 aufweisen.
Erste Pixel PX1 und zweite Pixel PX2 können im Wesentlichen dieselben sein wie Pixel 10, welche in 1 veranschaulicht sind. Erste Pixel PX1 weisen ersten und zweite photoelektrische Konversionsschichten L1 und L2, welche aufeinander in einer Richtung, in welche das Licht L auf dem Pixel X1 auftrifft, gestapelt sind, auf. Die erste photoelektrische Konversionsschicht L1 erzeugt ein erstes elektrisches Signal durch ein Verwenden von Licht, welches auf die ersten Pixel PX1 einfällt. Ebenso ist die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2 unter der ersten photoelektrischen Konversionsschicht L1 angeordnet und erzeugt ein zweites elektrisches Signal durch ein Verwenden von Licht, welches durch die erste photoelektrische Konversionsschicht L1 transmittiert wird. Das heißt, dass erste Pixel PX1 jeweils die ersten und zweiten elektrischen Signale ausgeben können, welche im Allgemeinen unterschiedlich voneinander zu einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt sind.
Zweite Pixel PX2 weisen dritte und vierte photoelektrische Konversionsschichten L3 und L4 auf, welche aufeinander in einer Richtung, in welcher das Licht auf dem Pixel PX2 auftrifft, gestapelt sind. Die dritte photoelektrische Konversionsschicht L3 erzeugt ein drittes elektrisches Signal durch ein Verwenden von Licht, welches auf zweite Pixel PX2 einfällt. Ebenso ist die vierte photoelektrische Konversionsschicht L4 unter der dritten photoelektrischen Konversionsschicht L3 angeordnet, und erzeugt ein viertes elektrisches Signal durch ein Verwenden von Licht, welches durch die dritte photoelektrische Konversionsschicht L3 transmittiert wird. Das heißt, dass die zweiten Pixel PX2 jeweils die dritten und vierten elektrischen Signale ausgeben können.
Die Digitalisierungseinheit 20, welche in 1 veranschaulicht ist, empfängt die ersten und zweiten elektrischen Signale, welche von ersten Pixeln PX1 ausgegeben werden, und die dritten und vierten elektrischen Signale, welche von zweiten Pixeln PX2 ausgegeben werden, und erzeugt erste bis vierte Originaldaten durch ein jeweiliges Digitalisieren der ersten bis vierten elektrischen Signale.
Ebenso kann die Korrektureinheit 30, welche in 1 veranschaulicht ist, erste korrigierte Daten, welche Licht einer ersten Farbe entsprechen, und zweite korrigierte Daten, welche Licht einer zweiten Farbe entsprechen, durch ein Verwenden der ersten und zweiten Originaldaten erzeugen. Ebenso kann die Korrektureinheit 30 dritte korrigierte Daten, welche Licht einer dritten Farbe entsprechen und vierte korrigierte Daten, welche Licht einer vierten Farbe entsprechen, durch ein Verwenden der dritten und vierten Originaldaten erzeugen. Hier können die erste und die dritte Farbe dieselbe Farbe sein, beispielsweise Grün. Ebenso kann die zweite Farbe Rot sein, und die vierte Farbe kann Blau sein. Alternativ kann die erste Farbe Blau sein, die dritte Farbe kann Rot sein, und die zweite und vierte Farbe können Grün sein.
Die Interpolationseinheit 40, welche in 1 veranschaulicht ist, kann erste Interpolationsdaten des ersten Pixels PX1, welche dem Licht der dritten Farbe entsprechen durch ein Verwenden der vierten korrigierten Daten der zweiten Pixel PX2 benachbart zu dem ersten Pixel PX1 erzeugen. Ebenso kann die Interpolationseinheit 40 zweite Interpolationsdaten des zweiten Pixels PX2, welche dem Licht der zweiten Farbe entsprechen, durch ein Verwenden der zweiten korrigierten Daten von ersten Pixeln PX1 benachbart zum zweiten Pixel PX2 erzeugen.
Beispielsweise wird angenommen, dass die ersten und zweiten korrigierten Daten Grün- und Rot-Daten sind, welche durch erste Pixel PX1 erzeugt werden, und dass die dritten und vierten korrigierten Daten Grün- und Blau-Daten sind, welche durch zweite Pixel PX2 erzeugt werden. Die Interpolationseinheit 40 erzeugt die Blau-Daten des ersten Pixels PX1 durch ein Verwenden der Blau-Daten von zweiten Pixeln PX2 benachbart zum ersten Pixel PX1. Ähnlich erzeugt die Interpolationseinheit 40 die Rot-Daten des zweiten Pixel PX2 durch ein Verwenden der Rot-Daten von ersten Pixeln PX1 benachbart zum zweiten Pixel PX2. Demzufolge werden die Rot-, Grün- und Blau-Daten der ersten Pixel PX1 erzeugt, und die Rot-, Grün- und Blau-Daten von zweiten Pixeln PX2 werden erzeugt.
Die ersten und dritten photoelektrischen Konversionsschichten L1 und L3 können elektrische Signale hauptsächlich durch ein Reagieren mit Licht derselben Farbe ausgeben. Beispielsweise können die ersten und dritten photoelektrischen Konversionsschichten L1 und L3 hauptsächlich mit grünem Licht reagieren. Die zweiten und vierten photoelektrischen Konversionsschichten L3 und L4 können elektrische Signale durch hauptsächlich ein Reagieren mit Licht von verschiedenen Farben ausgeben. Beispielsweise kann die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2 hauptsächlich mit rotem Licht reagieren, und die vierte photoelektrische Konversionsschicht L4 kann hauptsächlich mit blauem Licht reagieren.
Alternativ können die zweite und vierte photoelektrische Konversionsschicht L2 und L4 hauptsächlich mit Licht derselben Farbe reagieren, und die erste und dritte photoelektrische Konversionsschicht L1 und L3 können hauptsächlich mit Licht unterschiedlicher Farben reagieren. Beispielsweise kann die erste photoelektrische Konversionsschicht L1 hauptsächlich mit rotem Licht reagieren, die dritte photoelektrische Konversionsschicht L3 kann hauptsächlich mit blauem Licht reagieren, und die zweite und vierte photoelektrische Konversionsschicht L2 und L4 können hauptsächlich mit grünem Licht reagieren.
Erste und zweite Pixel PX1 und PX2 können ein Pixel-Array bilden und können alternierend in dem Pixel-Array ausgerichtet sein.
Die 7A bis 7C sind Diagramme, welche beispielhafte Ausrichtungen von Pixeln einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts zeigen.
Bezug nehmend auf die 7A bis 7C bilden eine Mehrzahl von ersten Pixeln PX1 und eine Mehrzahl von zweiten Pixeln PX2 ein Pixel-Array.
Wie in 7A veranschaulicht ist, können erste und zweite Pixel PX1 und PX2 alternierend in sowohl der horizontalen Richtung (beispielsweise entlang einer Zeile) und der vertikalen Richtung (beispielsweise entlang einer Spalte) ausgerichtet sein.
Ebenso können, wie in 7B veranschaulicht ist, erste und zweite Pixel PX1 und PX2 alternierend in entweder der horizontalen Richtung (beispielsweise entlang einer Zeile) oder der vertikalen Richtung (beispielsweise entlang einer Spalte) ausgerichtet sein.
Andernfalls können, wie in 7C veranschaulicht ist, erste und zweite Pixel PX1 und PX2 alternierend in entweder der horizontalen und vertikalen Richtung ausgerichtet sein und sie können in Zickzacks der horizontalen und vertikalen Richtung ausgerichtet sein. Beispielsweise können, wenn erste und zweite Pixel PX1 und PX2 alternierend in der horizontalen Richtung ausgerichtet sind (beispielsweise entlang einer Zeile), Pixel in geradzahligen Zeilen und Pixel in nichtgeradzahligen Zeilen einen Offset dazwischen bzw. eine Verschiebung dazwischen in der horizontalen Richtung haben. In einigen Ausführungsformen kann die Größe des Offset eine Hälfte eines Abstandes eines Pixels in der horizontalen Richtung sein. In diesem Fall kann gesehen werden, dass die Spalten nicht linear strukturiert sind, sondern anstelle dessen Zickzack seitwärtig, wie sie von einem Ende zu dem anderen davon voranschreiten.
Zusätzlich zu den Ausrichtungen, welche in den 7A bis 7C gezeigt sind, können die ersten und zweiten Pixel PX1 und PX2 verschiedene andere Anordnungen haben.
Die 8A bis 8C sind Querschnittsdiagramme einiger Ausführungsformen von Pixeln einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung.
Bezug nehmend auf 8A ist ein erster Pixel PXa, welcher eine gestapelte Struktur hat, veranschaulicht. Eine erste photoelektrische Konversionsschicht L1a des ersten Pixels PXa weist ein organisches Material zum Absorbieren von Licht einer ersten Farbe mehr als Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe auf. Das heißt, das organische Material der ersten photoelektrischen Konversionsschicht L1a hat ein maximales Absorptionsspektrum in einem Längenbereich des Lichtes der ersten Farbe. Obwohl angestrebt ist, dass das organische Material der ersten photoelektrischen Konversionsschicht L1a alles Licht der zweiten Farbe und Licht der dritten Farbe ohne ein Absorbieren derselben transmittieren soll, kann in Wirklichkeit einiges des Licht der zweiten Farbe und des Lichts der dritten Farbe absorbiert werden. Ebenso mag, obwohl es angestrebt ist, dass das organische Material der ersten photoelektrischen Konversionsschicht L1a alles des Lichts der ersten Farbe absorbiert, in Wirklichkeit alles des Lichts der ersten Farbe nicht absorbiert werden und einiges davon kann transmittiert werden.
Eine zweite photoelektrische Konversionsschicht L2a des ersten Pixels PXa kann ein organisches Material zum Absorbieren des Lichts der zweiten Farbe mehr als des Lichts der ersten Farbe und des Lichts der dritten Farbe aufweisen. Das heißt, das organische Material der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L2a hat ein maximales Absorptionsspektrum in einem Wellenlängenbereich des Lichts der zweiten Farbe. Obwohl es angestrebt ist, dass das organische Material der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L2a nur das Licht der zweiten Farbe absorbiert, kann in Wirklichkeit das organische Material der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L2a auch einiges des Lichts der ersten Farbe oder des Lichts der dritten Farbe absorbieren.
Detaillierter weist jede der ersten und zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L1a und L2a eine erste und eine zweite Elektrode und eine Schicht organischen Materials zwischen der ersten und der zweiten Elektrode auf. Die erste und die zweite Elektrode können aus einem transparenten leitfähigen Material gebildet sein. Die Schicht organischen Materials ist aus einem unterschiedlichen organischen Material gemäß hauptsächlich absorbierten Wellenlängen von Licht gebildet. Es wird angenommen, dass Licht auf die erste Elektrode jeder der ersten und zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L1a und L2a einfällt.
Eine Austrittsfunktion bzw. Austrittsarbeit der ersten Elektrode hat einen Wert größer als denjenigen einer Austrittsarbeit der zweiten Elektrode. Die erste und die zweite Elektrode können transparente Oxid-Elektroden sein, welche aus wenigstens einem Oxid gebildet sind, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Indiumdotiertem Zinnoxid (ITO = Indium-doped Tin Oxide), Indium-dotiertem Zinkoxid (IZO = Indium-doped Zink Oxide), Zinkoxid (ZnO), Zinndioxid (SnO₂), Antimondotiertem Zinnoxid (ATO = Antimony-doped Tin Oxyde), Aluminium-dotiertem Zinkoxid (AZO = Aluminum-doped Zink Oxyde), Gallium-dotiertem Zinkoxid (GZO = Gallium-doped Zink Oxyde), Titandioxid (TiO₂) und Fluor-dotiertem Zinnoxid (FTO = Fluorine-doped Tin Oxide) besteht. Ebenso kann die zweite Elektrode eine dünne metallische Schicht sein, welche aus wenigstens einem Metall gebildet ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, welche aus Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Titan (Ti), Gold (Au), Platin (Pt), Silber (Ag) und Chrom (Cr) besteht. Wenn die zweite Elektrode aus Metall gebildet ist, kann sie, um Transparenz zu erreichen, zu einer Dicke gleich oder weniger als 20 nm gebildet sein.
Die organische Materialschicht weist P-Typ- und N-Typ- organische Materialschichten auf, welche eine PN-Übergangsstruktur haben. Die organische Materialschicht vom P-Typ ist gebildet, so dass sie die erste Elektrode kontaktiert, und die organische Materialschicht vom N-Typ ist gebildet zwischen und um die organische Materialschicht vom P-Typ und die zweite Elektrode zu kontaktieren bzw. berühren. Die organische Materialschicht vom P-Typ kann aus einem Halbleitermaterial gebildet sein, welches Löcher hat, welche als eine Mehrzahl von Ladungsträgern fungieren, und ist nicht besonders auf ein Material beschränkt, solange das Material ein erwünschtes Wellenlängenband von Licht absorbiert. Die organische Materialschicht vom N-Typ kann aus einem organischen Halbleitermaterial gebildet sein, welches Elektronen hat, welche als eine Mehrzahl von Ladungsträgern fungieren, beispielsweise Fullerenkohlenstoff (C₆₀).
Wenigstens eine der organischen Materialschichten vom P-Typ und vom N-Typ kann aus einem organischen Material zum Verursachen einer photoelektrischen Umwandlung durch ein selektives Absorbieren nur eines erwünschten Wellenlängenbandes von Licht gebildet sein. Um eine photoelektrische Umwandlung durch ein Transmittieren von lediglich Licht einer erwünschten Farbe und ein selektives Absorbieren von Wellenlängenbändern von Licht anders als einem Längenband des transmittierten Lichts zu verursachen, können rote, grüne und blaue photoelektrische Konversionsschichten aus verschiedenen organischen Materialien gebildet sein.
Beispielsweise kann die photoelektrische Blau-Konversionsschicht eine organische Materialschicht vom P-Typ aufweisen, welche mit N,N'-Bis(3-Methylphenyl)-N,N'bis(Phenyl)Benzidin (TPD) abgeschieden ist zum Verursachen einer photoelektrischen Umwandlung durch ein Absorbieren von normalem Licht, und eine organische Materialschicht vom N-Typ, welche mit C₆₀ abgeschieden ist, aufweisen. In dieser Struktur erzeugt aufgrund von Licht, welches auf eine Lichtempfangsoberfläche einfällt, die organische Materialschicht vom P-Typ Exzitonen und sie kann selektiv eine erwünschte Lichtwellenlänge absorbieren.
Als ein anderes Beispiel kann wenigstens eine Materialschicht vom P-Typ und N-Typ einer photoelektrischen Konversionsschicht aus einem Material für ein selektives Absorbieren von Wellenlängen eines Infrarot-Bereichs gebildet sein. Das Material zum selektiven Absorbieren von Infrarot-Licht kann ein anorganisches Material wie beispielsweise ein anorganisches Pigment, beispielsweise ein Phthalocyanin-basiertes, ein Naphtoquinon-basiertes Material, ein Naphthalocyanin-basiertes Material, ein Pyrrole-basiertes Material, ein Polymer-kondensiertes Azo-basiertes Material, ein organisches Metallkomplex-basiertes Material, ein Anthraquinone-basiertes Material, ein Cyanin-basiertes Material, eine Mischung oder eine Verbindung davon sein. Ebenso kann ein anorganisches Material wie beispielsweise ein Antimon-basiertes Material dazu gemischt werden und Nano-Partikel können verwendet werden, um Transparenz zu erreichen.
Als ein anderes Beispiel kann eine erste organische Materialschicht vom P-Typ, eine Exziton-blockierende Schicht, eine zweite organische Metallschicht vom P-Typ und eine organische Metallschicht vom N-Typ zwischen den ersten und zweiten Elektroden gebildet sein.
In diesem Fall kann die erste organische Materialschicht vom P-Typ nahe zu einer Lichtempfangsoberfläche gebildet sein und kann aus einer Kombination von lichtabsorbierenden organischen Materialien zum Transmittieren eines Wellenlängenbands einer erwünschten Farbe in einem sichtbaren Lichtbereich und zum selektiven Absorbieren von Wellenlängenbändern von Licht anders als dem Wellenlängenband der erwünschten Farbe gebildet sein. Die zweite organische Metallschicht vom P-Typ kann unter der ersten organischen Materialschicht vom P-Typ gebildet sein und kann aus einem lichtabsorbierenden organischen Material zum Absorbieren einer erwünschten Wellenlänge gebildet sein. Die organische Materialschicht vom N-Typ kann unter der zweiten organischen Materialschicht vom P-Typ gebildet sein, kann eine photoelektrische Umwandlung durch ein Verwenden einer PN-Übergangsstruktur verursachen, und kann Licht einer erwünschten Farbe in Strom umwandeln.
Ebenso kann, um zu unterdrücken, dass Exzitonen, welche in der ersten organischen Materialschicht vom P-Typ gebildet werden, sich in Richtung der zweiten organischen Materialschicht vom P-Typ bewegen, die Exzitonen-Blockierschicht zum Blockieren der Bewegung von Exzitonen zwischen der ersten und zweiten organischen Metallschicht vom P-Typ gebildet werden. Wenn die Exzitonen-Blockierschicht gebildet ist, so dass sie eine Bandlücken-Energie größer hat als diejenige der ersten organischen Materialschicht vom P-Typ, ist die Energie der Exzitonen, welche in der ersten organischen Materialschicht vom P-Typ erzeugt werden, geringer als die Bandlücken-Energie der Exzitonen-Blockierschicht, und die Elektronen können sich nicht bewegen. Beispielsweise hat aus den Oligothiopen-basierten Derivaten Phenylhexathiopen (P6T) eine Bandlücken-Energie von ungefähr 2,1 eV, es ist in der Lage, selektiv blaue Lichtwellenlängen von 400 bis 500 nm zu absorbieren, und kann demnach effektiv verwendet werden, um die erste organische Materialschicht vom P-Typ für eine rote Farbe zu bilden. Aus den Oligothiopen-basierten Derivaten ist Bi-Phenyl-Tri-Thiophen (BP3T) in der Lage, effektiv blaue Lichtwellenlängen von 400 bis 550 nm zu blockieren, es hat eine Bandlücken-Energie von ungefähr 2,3 eV, welche um ungefähr 0,2 eV größer ist als diejenige von P6T, und demnach kann es effektiv als die Exzitonen-Blockierschicht für eine rote Farbe verwendet werden.
Die zweite organische Materialschicht vom P-Typ kann aus einem lichtabsorbierenden organischen Material zum Absorbieren aller Wellenlängen von sichtbarem Licht, beispielsweise einem Phthalocyanin-Derivat wie beispielsweise Kupferphthalocyanin (CuPc) gebildet sein.
Als ein anderes Beispiel können eine organische Materialschicht vom P-Typ, eine intrinsische Schicht und eine organische Materialschicht vom N-Typ zwischen der ersten und der zweiten Elektrode gebildet sein. Die intrinsische Schicht co-abscheidet ein organisches Material vom P-Typ und ein organisches Material vom N-Typ zwischen den Materialschichten vom P-Typ und vom N-Typ. Beispielsweise können in einem grünen Pixel eine organische Materialschicht vom P-Typ, welche aus TPD gebildet ist, eine intrinsische Schicht, auf welcher TPD und N,N'-Dimethyl-3,4,9,10-Perylenedicarbomixide (Me-PTC) co-abgeschieden sind, und eine organische Materialschicht vom N-Typ, welche aus Naphtalentetracarboxylischem Anhydrid (NTCDA) gebildet ist, zwischen der ersten und der zweiten Elektrode gebildet werden.
Als anderes Beispiel kann eine erste Pufferschicht zwischen der ersten Elektrode und der organischen Materialschicht vom P-Typ gebildet werden. Die erste Pufferschicht kann aus einem organischen Halbleitermaterial vom P-Typ gebildet sein, und kann Elektronen blockieren. Ebenso kann die zweite Pufferschicht zwischen der zweiten Elektrode und der organischen Materialschicht vom N-Typ gebildet werden. Die zweite Pufferschicht kann aus einem organischen Halbleitermaterial vom N-Typ gebildet werden, und kann Löcher blockieren.
Detaillierter kann die erste Pufferschicht aus, jedoch nicht beschränkt auf, Polyethyen-Dioxythiopen (PEDOT/Polystyrensulfonat (PSS)) gebildet sein. Ebenso kann die zweite Pufferschicht gebildet sein aus, ist jedoch nicht beschränkt auf, 2,9-Dimethyl-4,7-Diphenyl-1,10-Phenanthrolin (BCP), Lithiumfluorid (LiF), Kupferphthalocyanin, Polythiophen, Polyanilin, Polyacetylen, Polypyrrol, Polyphenylenevinylen und Derivaten davon.
Bezug nehmend auf 8B ist ein zweiter Pixel PXb veranschaulicht, welcher eine gestapelte Struktur hat. Eine erste photoelektrische Konversionsschicht L1b des zweiten Pixels PXb weist ein organisches Material zum Absorbieren von Licht einer ersten Farbe mehr als Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe auf. Das heißt, das organische Material der ersten photoelektrischen Konversionsschicht L1b hat ein maximales Absorptionsspektrum in einem Wellenlängenbereich des Lichtes der ersten Farbe. Die erste photoelektrische Konversionsschicht L1b, welche das organische Material aufweist, ist im Wesentlichen dieselbe wie eine der ersten und zweiten photoelektrischen Konversionsschichten L1a und L2a, welche in 8A veranschaulicht sind, und demnach ist eine detaillierte Beschreibung davon nicht wiederholt hier vorgesehen.
Der zweite Pixel weist weiterhin einen Farbfilter CF und eine zweite photoelektrische Konversionsschicht L2b unter der ersten photoelektrischen Konversionsschicht L1b auf. Der Farbfilter CF kann nur Licht eines bestimmten Wellenlängenbandes transmittieren und kann Licht der anderen Wellenlängenbänder blockieren. Beispielsweise kann der Farbfilter CF wenigstens eines von rotem Licht, grünem Licht, blauem Licht, Infrarot-Licht und ultraviolettem Licht transmittieren, und kann die anderen blockieren. In der gegenwärtigen Ausführungsform kann der Farbfilter CF, welcher zwischen der ersten und der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L1b und L2b angeordnet ist, nur das Licht der zweiten Farbe (beispielsweise Grün) transmittieren, und kann das Licht der ersten Farbe (beispielsweise Rot) und das Licht der dritten Farbe (beispielsweise Blau) blockieren.
Die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2b kann eine Photodiode aufweisen, welche in einem Halbleitersubstrat gebildet ist. Die Photodiode kann beispielsweise durch ein Injizieren von Ionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps in ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps gebildet werden. Beispielsweise kann die Photodiode durch ein Injizieren von Ionen vom N-Typ in ein Halbleitersubstrat vom P-Typ gebildet werden. Die Photodiode absorbiert Licht, welches durch den Farbfilter CF transmittiert wird und auf ein bestimmtes Wellenlängenband gefiltert wird und emittiert Ladungen.
Ebenso kann als ein anderes Beispiel die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2b eine N-Typ Photodiode (NPD) und eine P-Typ gepinnte Photodiode (PPD) auf der NPD aufweisen, welche in einem Halbleitersubstrat gebildet sind. Die NPD kann Ladungen ansammeln, welche aufgrund einfallenden Lichts erzeugt werden, und die P-Typ PPD kann einen Dunkel-Strom durch ein Verringern von Elektro-Loch-Paaren (EHPs = Electron-Hole-Pairs) verringern, welche thermisch in dem Halbleitersubstrat erzeugt werden. Ebenso kann ein Bereich des Halbleitersubstrats unter der NPD als ein photoelektrischer Umwandlungsbereich verwendet werden. Eine maximale Störstellendichte der NPD kann 1 × 10¹⁵ bis 1 × 10¹⁸ Atome/cm³ sein, und eine Störstellendichte der P-Typ PPD kann 1 × 10¹⁷ bis 1 × 10²⁰ Atome/cm³ sein. Die Dotierungsdichten und -orte können jedoch gemäß einem Herstellungsvorgang und Design variieren und demnach sind die maximale Störstellendichte der NPD und die Störstellendichte der P-Typ PPD nicht darauf beschränkt.
Bezug nehmend auf 8C ist ein dritter Pixel PXc, welcher einer gestapelte Struktur hat, veranschaulicht. Eine erste photoelektrische Konversionsschicht L1c des dritten Pixels PXc weist ein organisches Material zum Absorbieren von Licht einer ersten Farbe mehr als Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe auf. Das heißt, das organische Material der ersten photoelektrischen Konversionsschicht L1c hat ein maximales Absorptionsspektrum in einem Wellenlängenbereich des Lichtes der ersten Farbe. Die erste photoelektrische Konversionsschicht L1c, welche das organische Material aufweist, ist im Wesentlichen dieselbe wie eine der ersten und zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L1a und L2a, welche in 8A veranschaulicht sind, und demnach wird eine detaillierte Beschreibung davon hier nicht wiederholt vorgesehen.
Der dritte Pixel PXc weist eine zweite photoelektrische Konversionsschicht L2c unter der ersten photoelektrischen Konversionsschicht L1c auf. Die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2c weist eine PN-Übergangsstruktur auf, welche in einem Halbleitersubstrat gebildet ist. Anders als der zweite Pixel PXb, weist der dritte Pixel PXc keinen Farbfilter auf. In der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L2c jedoch kann ein Abstand d von einer Oberfläche des Halbleitersubstrats zu der PN-Übergangsstruktur gemäß einer Farbe von Licht, auf welchem die photoelektrische Umwandlung durchzuführen ist, variieren. Beispielsweise wird, wenn die zweite photoelektrische Konversionsschicht mit blauem Licht reagieren soll, der Abstand d unter Berücksichtigung einer Tiefe bestimmt, zu welcher das blaue Licht in das Halbleitersubstrat absorbiert wird. Ebenso wird, wenn die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2c mit rotem Licht reagieren soll, der Abstand d unter Berücksichtigung einer Tiefe, zu welcher das rote Licht in das Halbleitersubstrat absorbiert wird, bestimmt. Im Allgemeinen ist, wenn eine Wellenlänge von Licht lang ist, eine Tiefe, zu welcher das Licht in das Halbleitersubstrat absorbiert wird, groß. Demzufolge ist eine Tiefe einer PN-Übergangsstruktur einer photoelektrischen Konversionsschicht, welche mit rotem Licht reagiert, größer als diejenige einer PN-Übergangsstruktur einer photoelektrischen Konversionsschicht, welche mit blauem Licht reagiert. Beispielsweise kann eine Tiefe einer PN-Übergangsstruktur einer photoelektrischen Konversionsschicht, welche mit blauem Licht reagiert, ungefähr 0,2 μm sein. Eine Tiefe einer PN-Übergangsstruktur einer photoelektrischen Konversionsschicht, welche mit grünem Licht reagiert, kann ungefähr 0,6 μm sein, eine Tiefe einer PN-Übergangsstruktur einer photoelektrischen Konversionsschicht, welche mit rotem Licht reagiert, kann ungefähr 2,0 μm sein.
9 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Korrektureinheit 9 einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung. Die Korrektureinheit 9 kann eine Ausführungsform der Korrektureinheit 30 in den 1 und 4 und/oder der Korrektureinheit 140, welche in 5 gezeigt ist, sein.
Bezug nehmend auf 9 kann die Korrektureinheit 9 eine erste Korrekturkomponente 32, eine Rausch- bzw. Störungsverringerungseinheit 34 und eine zweite Korrekturkomponente 36 aufweisen.
Jede der ersten und zweiten Korrekturkomponente 32 und 36 kann die Farbkorrektur-Matrix CCM, welche in den 3A bis 3D veranschaulicht ist und obenstehend beschrieben ist, verwenden. Die erste Korrektureinheit 32 kann erste und zweite vorläufige Daten D1' und D2' durch ein Durchführen einer primären Korrektur auf den ersten und zweiten Originaldaten D1 und D2 durch ein Verwenden einer ersten Farbkorrektur-Matrix CCM1 erzeugen. Diagonale Komponenten bzw. Bestandteile der ersten Farbkorrektur-Matrix CCM1 können Werte gleich oder größer als 1 haben und gleich oder geringer als 1,5 und Absolutwerte von nichtdiagonalen Komponenten der ersten Farbkorrektur-Matrix CCM können gleich oder weniger als 0,8 sein.
Die Störungs- bzw. Rauschverringerungseinheit 34 kann eine Rauschverringerung auf den ersten und zweiten vorläufigen Daten D1' und D2' durchführen. Für eine Rauschverringerung kann ein Tiefpassfilter verwendet werden. Erste und zweite rauschverringerte vorläufige Daten D1'' und D2'' können erzeugt werden.
Die zweite Korrektureinheit 36 kann die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 durch ein Durchführen einer sekundären Korrektur auf den ersten und zweiten rauschverringerten oder rauschgefilterten vorläufigen Daten D1'' und D2'' durch Verwenden einer zweiten Farbkorrektur-Matrix CCM2 erzeugen.
Die Korrektureinheit 9, welche in 9 veranschaulicht ist, führt eine Farbkorrektur zweimal durch. Wenn die Farbkorrektur einmal durchgeführt wird, können Absolutwerte von Koeffizienten einer Farbkorrektur-Matrix erhöht werden, so dass sie gleich oder größer als 2 sind. Dies bedeutet, dass Rauschen verstärkt werden kann. Demzufolge ist es vorteilhaft, dass Koeffizienten der ersten Farbkorrektur-Matrix CCM1, welche verwendet werden, um eine primäre Farbkorrektur durchzuführen, keine Werte größer als 1,5 haben.
Danach kann, um eine Tiefpassfilterung für eine Rauschverringerung durchzuführen, benötigt werden, dass Daten eines Pixels und benachbarten Pixeln des Pixels gefiltert werden. Beispielsweise können in 4 anstelle des Durchführens der Rauschverringerung auf Originaldaten, welche sequentiell von Puffer 22 ausgegeben werden, Originaldaten aller Pixel 10 in einer Speichereinheit gespeichert werden, und dann kann die Rauschverringerung auf allen Pixeln 10 durchgeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Rauschverringerungseinheit 34 in dem ISP 60, welcher in 4 veranschaulicht ist, enthalten sein.
Eine zweite Korrekturkomponente 36 kann eine sekundäre Farbkorrektur auf den rauschverringerten oder rauschgefilterten Daten durchführen. In einigen Ausführungsformen kann die zweite Korrektureinheit 36 in dem ISP 60, welcher in 4 veranschaulicht ist, enthalten sein.
10 ist ein Flussdiagramm eines Bildverarbeitungs-Verfahrens.
Bezug nehmend auf 10 werden zwei elektrische Signale von Pixeln empfangen, welche eine gestapelte Struktur haben (S10). Ein Bildsensor weist ein Array der Pixel auf. Gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform haben die Pixel eine gestapelte Struktur, in welcher zwei photoelektrische Konversionsschichten aufeinander gestapelt sind. Jede der zwei photoelektrischen Konversionsschichten gibt ein elektrisches Signal aus, welches der Intensität von empfangenem Licht entspricht.
Zwei Originaldaten werden durch ein Digitalisieren der elektrischen Signale erzeugt (S20). Die zwei Originaldaten werden erzeugt durch ein individuelles Digitalisieren der zwei elektrischen Signale, welche von jedem Pixel ausgegeben werden. Beispielsweise werden die ersten Originaldaten durch ein Verwenden des ersten elektrischen Signals erzeugt und werden nicht durch ein zweites elektrisches Signal beeinflusst. Ähnlich werden die zweiten Originaldaten durch ein Digitalisieren des zweiten elektrischen Signals erzeugt und werden nicht durch das erste elektrische Signal beeinflusst.
Zwei korrigierte Daten werden durch ein Korrigieren der zwei Originaldaten erzeugt (S30). Die zwei korrigierten Daten werden durch ein Durchführen einer Farbkorrektur auf zwei Originaldaten, welche in Operation S20 erzeugt werden, erzeugt. In Operation S30 kann die Farbkorrektur-Matrix CCM, welche in den 3A bis 3D veranschaulicht ist, verwendet werden. Beispielsweise können erste korrigierte Daten durch ein Verwenden der zweiten Originaldaten sowie der ersten Originaldaten erzeugt werden. Zweite korrigierte Daten können ebenso durch ein Verwenden der ersten und zweiten Originaldaten erzeugt werden. Wie obenstehend beschrieben ist, werden die Originaldaten in die korrigierten Daten umgewandelt, um eine Farb-Interferenz aufgrund der gestapelten Struktur der Pixel zu verringern oder zu beseitigen. Obwohl eine erste photoelektrische Konversionsschicht ein erstes elektrisches Signal, welches Licht einer ersten Farbe entspricht, ausgeben sollte, können, da ein organisches Material, welches mit dem Licht der ersten Farbe reagiert verwendet wird anstelle eines Verwendens eines Farbfilters vor der ersten photoelektrischen Konversionsschicht, Komponenten von Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe ebenso in das erste elektrische Signal umgewandelt werden. Solch eine Farb-Interferenz tritt unter einem bestimmten Verhältnis gemäß strukturellen Parameter des Pixels auf. In Operation S30 kann die Farb-Interferenz durch ein Verwenden einer Farbkorrektur-Matrix verringert werden.
Die Operation S30 kann eine primäre Farbkorrektur, eine Rauschverringerung und eine sekundäre Farbkorrektur gemäß der Ausführungsform, welche in 9 veranschaulicht ist, aufweisen. Die primäre Farbkorrektur kann auf den zwei Originaldaten durch ein Verwenden einer ersten Farbkorrektur-Matrix durchgeführt werden. Demzufolge können zwei vorläufige Daten erzeugt werden. Ein Tiefpassfiltern zur Rauschverringerung kann auf den zwei vorläufigen Daten durchgeführt werden. Dann kann die sekundäre Farbkorrektur auf den zwei rauschverringerten vorläufigen Daten durch Verwenden einer zweiten Farbkorrektur-Matrix durchgeführt werden.
Zusätzlich zu den zwei korrigierten Daten werden Interpolationsdaten erzeugt (S40). Die Interpolationsdaten können durch ein Verwenden eines Farb-Interpolationsverfahrens erzeugt werden. Obwohl zwei Farbdaten, d. h. die zwei korrigierten Daten für jeden Pixel nach der Operation S30 erzeugt werden, werden in einer typischen Anwendung drei Farbdaten für jeden Pixel benötigt. Demzufolge werden die anderen (dritten) Farbdaten durch ein Verwenden von Farbdaten von benachbarten Pixeln in Operation S40 erzeugt. Nach der Operation S40 werden drei Farbdaten, d. h. die zwei korrigierten Daten und die Interpolationsdaten für jeden Pixel erzeugt.
Eine Bildsignal-Verarbeitung wird auf den zwei korrigierten Daten und den Interpolationsdaten durchgeführt (S50). In Operation S50 können eine Farbton-Korrektur, eine Helligkeitskorrektur, eine Sättigungskorrektur, eine Weißbalance-Anpassung, eine Korrektur der Farbverschiebung aufgrund von Beleuchtung etc. durchgerührt werden. Für eine Bildsignal-Verarbeitung können die zwei korrigierten Daten und die Interpolationsdaten in einer Speichereinheit eines ISP gespeichert werden.
11 ist ein Blockschaltbild einer Bildvorrichtung 200.
Bezug nehmend auf 11 weist die Bildvorrichtung 200 Pixel 210, eine Digitalisierungseinheit 220 und eine Korrektureinheit 230 auf. Wie in 11 veranschaulicht ist, kann die Bildvorrichtung 200 weiterhin einen ISP 240 aufweisen.
Die Bildvorrichtung 200 kann ein Pixel-Array 212 aufweisen, welches Pixel 210 aufweist, welche in Zeilen und Spalten ausgerichtet sind. Das Pixel-Array 212 kann Pixel 210 aufweisen, welche eine dreischichtige gestapelte Struktur haben, wie in 11 veranschaulicht ist.
Licht, welches auf Pixel 210 einfällt, kann durch eine optische Linse in elektrische Signale umgewandelt werden, welche dann ausgegeben werden. Beispielsweise kann Licht infrarotes Licht, sichtbares Licht und ultraviolettes Licht aufweisen. In der Beschreibung, welche folgt, wird angenommen, dass das Licht Licht einer ersten Farbe, Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe aufweist. Beispielsweise kann das Licht der ersten Farbe grünes Licht sein und eines des Lichts der zweiten Farbe und des Lichts der dritten Farbe kann rotes Licht und das andere kann blaues Licht sein. Als ein anderes Beispiel kann das Licht der ersten Farbe infrarotes Licht sein und das Licht der zweiten Farbe kann sichtbares Licht sein und das Licht der dritten Farbe kann ultraviolettes Licht sein. Das erfinderische Konzept ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Jeder der Pixel 210 weist eine erste bis dritte photoelektrische Konversionsschicht L1 bis L2 auf, welche aufeinander in einer Richtung gestapelt sind, in welcher das Licht auf den Pixel 210 auftrifft. Die erste photoelektrische Konversionsschicht L1 erzeugt ein erstes elektrisches Signal S1 durch ein Verwenden von Licht, welches auf die Pixel 210 einfällt. Die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2 ist unter der ersten photoelektrischen Konversionsschicht L1 angeordnet und erzeugt ein zweites elektrisches Signal S2 durch ein Verwenden von Licht, welches durch die erste photoelektrische Konversionsschicht L1 transmittiert wird. Die dritte photoelektrische Konversionsschicht L3 ist unter der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L2 angeordnet und erzeugt ein drittes elektrisches Signal S3 durch ein Verwenden von Licht, welches durch die erste und die zweite photoelektrische Konversionsschicht L1 und L2 transmittiert wird. Jeder von Pixeln 210 gibt drei elektrische Signale aus.
Die Digitalisierungseinheit 220 erzeugt erste bis dritte Originaldaten D1 bis D3 durch ein jeweiliges Digitalisieren des ersten bis dritten elektrischen Signals S1 bis S3. Die Digitalisierungseinheit 220 erzeugt die ersten bis dritten Originaldaten D1 bis D3, welche jeweils dem ersten bis dritten elektrischen Signal S1 bis S3 entsprechen durch ein Durchführen von CDS auf jedem des ersten bis dritten elektrischen Signals S1 bis S3, wobei jedes des ersten bis dritten elektrischen Signals S1 bis S2, auf welchem CDS durchgeführt wird, mit einem Rampensignal verglichen wird, um ein erstes bis drittes Vergleichssignal bzw. Komparatorsignal zu erzeugen, und wobei das erste bis dritte Komparatorsignal gezählt wird.
Die Korrektureinheit 230 empfängt die ersten bis dritten Originaldaten D1 bis D3 und erzeugt erste bis dritte korrigierte Daten C1 bis C3 durch ein Verwenden der ersten bis dritten Originaldaten D1 bis D3. Die ersten korrigierten Daten C1 können einen Wert haben, welcher der Intensität des Lichts der ersten Farbe entspricht, welche in dem Licht, welches auf die Pixel 210 einfallt, enthalten ist, die zweiten korrigierten Daten C2 können einen Wert haben, welcher der Intensität des Lichts der zweiten Farbe, welches in dem Licht, welches auf die Pixel 210 einfällt, enthalten ist, entspricht, und die dritten korrigierten Daten C3 können einen Wert haben, welcher der Intensität des Lichts der dritten Farbe, welches in dem Licht enthalten ist, welches auf die Pixel 210 einfällt, entspricht.
Das erste elektrische Signal, welches von der ersten photoelektrischen Konversionsschicht L1 ausgegeben wird, weist nicht nur eine Komponente auf, welche dem Licht der ersten Farbe entspricht, sondern auch Komponenten, welche dem Licht der zweiten Farbe und dem Licht der dritten Farbe entsprechen. Ebenso weist das zweite elektrische Signal S2, welches von der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L2 ausgegeben wird, nicht nur eine Komponente auf, welche dem Licht der zweiten Farbe entspricht, sondern auch Komponenten, welche dem Licht der ersten Farbe und dem Licht der dritten Farbe entsprechen. Weiterhin weist das dritte elektrische Signal S3 nicht nur eine Komponente auf, welche dem Licht der dritten Farbe entspricht, sondern auch Komponenten, welche dem Licht der ersten Farbe und dem Licht der zweiten Farbe entsprechen. Die Korrektureinheit 230 kann die ersten korrigierten Daten C1, welche dem Licht der ersten Farbe entsprechen, die zweiten korrigierten Daten C2, welche dem Licht der zweiten Farbe entsprechen und die dritten korrigierten Daten C3, welche dem Licht der dritten Farbe entsprechen, durch ein Verwenden der ersten bis dritten Originaldaten D1 bis D3 erzeugen. Aufgrund der Korrektureinheit 230 kann eine Farb-Interferenz, welche erzeugt wird, wenn die Pixel 210 eine dreischichtige Struktur haben, verringert oder beseitigt werden.
Der ISP 240 kann erste bis dritte Farbdaten C1' bis C3' durch ein Durchführen einer Bildsignal-Verarbeitung auf den ersten bis dritten korrigierten Daten C1 bis C3 der Pixel 210 erzeugen. Die ISP 240 kann eine Farb-Kalibrierung zum Erzeugen von Farbdaten, welche tatsächlichen Farben eines Objekts entsprechen, durchführen. Beispielsweise kann solch eine Bildsignal-Verarbeitung eine Farbton-Anpassung, eine Sättigungsanpassung, eine Helligkeitsanpassung, eine Korrektur der Farbverzerrung aufgrund von Beleuchtung und eine Weißbalance-Anpassung aufweisen. Ebenso kann die ISP 240 eine Farbanpassung wie vorgesehen, ausgewählt oder durch einen Verwender programmiert, durchführen.
Die 12A bis 12D sind Diagramme zum Beschreiben eines beispielhaften Betriebs einer Ausführungsform der Korrektureinheit 230, welche in 11 veranschaulicht ist.
Bezug nehmend auf 12A können die ersten bis dritten korrigierten Daten C1 bis C3 durch ein Multiplizieren der ersten bis dritten Originaldaten D1 bis D3 mit einer Farbkorrektur-Matrix CCM erzeugt werden. Wenn ein Pixel eine Dreischicht-Struktur hat, wie in 11 veranschaulicht ist, kann die Farbkorrektur-Matrix CCM eine 3×-Matrix sein. Wie in 12A veranschaulicht ist, kann die Farbkorrektur-Matrix CCM einen ersten bis neunten Koeffizienten c11, c12, c13, c21, c22, c23, c31, c32 und c33 haben.
Die ersten korrigierten Daten C1 können bestimmt werden als eine Summe von: (1) einem Produkt des ersten Koeffizienten c11 und den ersten Originaldaten D1, (2) einem Produkt des zweiten Koeffizienten c12 und den zweiten Originaldaten D2, und (3) einem Produkt des dritten Koeffizienten c13 und den dritten Originaldaten D3. Die zweiten korrigierten Daten C2 können bestimmt werden als eine Summe von: (1) einem Produkt des vierten Koeffizienten c21 und den ersten Originaldaten D1, (2) einem Produkt des fünften Koeffizienten c22 und den zweiten Originaldaten D2, und (3) einem Produkt des sechsten Koeffizienten c23 und den dritten Originaldaten D3. Die dritten korrigierten Daten C3 können bestimmt werden als eine Summe von: (1) einem Produkt des siebten Koeffizienten c31 und den ersten Originaldaten D1, (2) einem Produkt des achten Koeffizienten c32 und den zweiten Originaldaten D2, und (3) einem Produkt des neunten Koeffizienten c33 und den dritten Originaldaten D3.
12B ist ein Diagramm zum Beschreiben eines beispielhaften Verfahrens zum Berechnen des ersten bis neunten Koeffizienten c11, c12, c13, c21, c22, c23, c31, c32 und c33 der Farbkorrektur-Matrix CCM. Die ersten bis dritten Originaldaten D1 bis D3 können als ein Produkt einer invertierten bzw. inversen Farbkorrektur-Matrix CCM^–1 und der ersten bis dritten korrigierten Daten C1 bis C3 repräsentiert werden. Die inverse Farbkorrektur-Matrix CCM^–1 kann erste bis neunte Koeffizienten c11', c12', c13', c21', c22', c23', c31', c32 und c33' haben.
Die ersten bis dritten Originaldaten D1 bis D3 haben Werte, welche durch ein jeweiliges Quantisieren bzw. Quanteln des ersten bis dritten elektrischen Signals S1 bis S3, welche von der ersten bis dritten photoelektrischen Konversionsschicht L1 bis L3 ausgegeben werden, erhalten werden. Die ersten bis dritten korrigierten Daten C1 bis C3 entsprechen jeweils Licht einer ersten Farbe, Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe, welche in Licht, welches auf einen Pixel einfällt, enthalten sind.
Wenn monochromes Licht der ersten Farbe auf dem Pixel unabhängig ist, sollten die ersten korrigierten Daten C1 einen Wert haben, welcher proportional zu der Intensität des monochromatischen Lichts ist, und die zweiten und dritten korrigierten Daten C2 und C3 sollten einen Wert 0 haben. Demzufolge kann der erste Koeffizient c11' als ein Verhältnis des Wertes der ersten Originaldaten D1 zu dem Wert der ersten korrigierten Daten C1, d. h. D1/C1 bestimmt werden. Der vierte Koeffizient c21' kann als ein Verhältnis des Werts der zweiten Originaldaten D2 mit dem Wert der ersten korrigierten Daten C1, d. h. D2/C1 bestimmt werden. Der siebte Koeffizient C31' kann als ein Verhältnis des Werts der dritten Originaldaten D3 zu dem Wert der ersten korrigierten Daten D1, d. h. D3/C1 bestimmt werden.
Wenn monochromatisches Licht der zweiten Farbe auf den Pixel einfällt, sollten die zweiten korrigierten Daten C2 einen Wert haben, welcher proportional zu der Intensität des monochromatischen Lichts ist, und die ersten und dritten korrigierten Daten C1 und C3 sollten einen Wert 0 haben. Demzufolge kann der zweite Koeffizient c12' als ein Verhältnis des Werts der ersten Originaldaten D1 mit dem Wert der zweiten Originaldaten C2, d. h. D1/D2 verglichen werden. Der fünfte Koeffizient c22' kann als ein Verhältnis des Wertes der zweiten Originaldaten D2 zu dem Wert der zweiten korrigierten Daten C2, d. h. D2/C2 bestimmt werden. Der achte Koeffizient c32' kann als ein Verhältnis des Wertes der dritten Originaldaten D3 zu dem Wert der zweiten korrigierten Daten C2 bestimmt werden, d. h. D3/C2.
Wenn monochromatisches Licht der dritten Farbe auf den Pixel einfällt, sollten die korrigierten Daten C3 einen Wert proportional zu der Intensität des monochromatischen Lichts haben, und die ersten und zweiten korrigierten Daten C1 und C2 sollten einen Wert 0 haben. Demzufolge kann der dritte Koeffizient c13' bestimmt werden als ein Verhältnis des Wertes der ersten Originaldaten D1 zu dem Wert der dritten korrigierten Daten C3, d. h. D1/C3. Der sechste Koeffizient c23' kann bestimmt werden als ein Verhältnis des Werts der zweiten Originaldaten D2 zu dem Wert der dritten korrigierten Daten C3, d. h. D2/C3. Der neunte Koeffizient c33' kann als ein Verhältnis des Wertes der dritten Originaldaten D3 zu dem Wert der dritten korrigierten Daten C3, d. h. D3/C3 bestimmt werden.
Als solches können der erste bis dritte Koeffizient c11', c12', c13', c21', c22', c23', c31', c32' und c33' der inversen bzw. invertierten Farbkorrektur-Matrix CCM^–1 bestimmt werden. Demzufolge können durch ein Invertieren der inversen Farbkorrektur-Matrix CCM^–1 noch einmal der erste bis neunte Koeffizient c11, c12, c13, c21, c22, c23, c31, c32 und c33 der Farbkorrektur-Matrix CCM berechnet werden.
Obwohl ein beispielhaftes Verfahren zum Berechnen des ersten bis neunten Koeffizienten c11, c12, c13, c21, c22, c23, c31, c32 und c33 der Farbkorrektur-Matrix CCM obenstehend unter Bezugnahme auf die 12B beschrieben ist, können der erste bis neunte Koeffizient c11, c12, c13, c21, c22, c23, c31, c32 und c33 der Farbkorrektur-Matrix CCM durch ein anderes Verfahren bestimmt werden. Beispielsweise können der erste bis neunte Koeffizient c11, c12, c13, c21, c22, c23, c31, c32 und c33 der Farbkorrektur-Matrix CCM gesetzt bzw. gewählt, ausgewählt oder durch einen Verwender programmiert werden. Ebenso können der erste bis neunte Koeffizient c11, c12, c13, c21, c22, c23, c31, c32 und c33 der Farbkorrektur-Matrix CCM gemäß einem Ort eines Pixels innerhalb des Pixel-Array variieren, um einen chromatischen Aberrationseffekt einer Linse zu verringern oder zu beseitigen.
12C zeigt ein Beispiel der Farbkorrektur-Matrix CCM. Wie in 12C veranschaulicht ist, können diagonale Komponenten der Farbkorrekt-Matrix CCM, d. h. der erste, fünfte und neunte Koeffizient c11, c22 und c33 als ein Wert 1 gesetzt werden. In diesem Fall kann die Anzahl von Multiplikatoren um drei verringert werden. Die diagonalen Komponenten der Farbkorrektur-Matrix CCM können als ein Wert 1 gesetzt werden, da die ISP 240 wiederum eine Farbkorrektur durchführen kann. Beispielsweise weist die ISP 240 einen digitalen Verstärkungsblock auf, um eine Funktion wie beispielsweise eine Weißbalance-Anpassung durchzuführen. Demzufolge muss eine Summe von Koeffizienten in einer Zeile der Farbkorrektur-Matrix CCM nicht als ein Wert 1 fixiert werden.
Bezug nehmend auf 12D kann die Korrektureinheit 230 eine Offset-Matrix zum Korrigieren von Offsets zusätzlich zu der Farbkorrektur-Matrix CCM aufweisen. Wie in 12D veranschaulicht ist, können die ersten bis dritten korrigierten Daten C1 bis C3 durch ein Multiplizieren der ersten bis dritten Originaldaten D1 bis D3 mit der Farbkorrektur-Matrix CCM erzeugt werden, um ein Produkt davon zu berechnen, und dann ein Addieren von ersten bis dritten Offset-Daten O1 bis O3 zu dem Produkt. Die ersten bis dritten Offset-Daten O1 bis O3 werden verwendet, um den Dunkel-Strom zu korrigieren.
13 ist ein Blockschaltbild einer Korrektureinheit 13. Die Korrektureinheit 13 kann eine Ausführungsform der Korrektureinheit 230 in 11 sein.
Bezug nehmend auf 13 kann die Korrektureinheit 9 eine erste Korrekturkomponente 232, eine Rauschverringerungseinheit 234 und eine zweite Korrekturkomponente bzw. einen zweiten Korrekturbestandteil 236 aufweisen.
Jede der ersten und zweiten Korrekturkomponente 232 und 236 kann die Farbkorrektur-Matrix CCM, welche in den 12A bis 12D veranschaulicht ist, verwenden. Die erste Korrekturkomponente 232 kann erste bis dritte vorläufige Daten D1' bis D3' durch ein Durchführen einer primären Korrektur auf den ersten bis dritten Originaldaten D1 bis D3 durch Verwenden einer ersten Farbkorrektur-Matrix CCM1 erzeugen. Diagonale Komponenten der ersten Farbkorrektur-Matrix CCM1 können Werte gleich oder größer als 1 und gleich oder geringer als 1,5 haben, und Absolutwerte von nichtdiagonalen Komponenten der ersten Farbkorrektur-Matrix CCM1 können gleich oder weniger als 0,8 sein.
Die Rauschverringerungseinheit 234 kann eine Rauschverringerung auf den ersten bis dritten vorläufigen Daten D1' bis D3' durchführen. Zur Rauschverringerung kann ein Tiefpassfilter verwendet werden. Erste bis dritte rauschverringerte oder rauschgefilterte vorläufige Daten D1'' bis D3'' können erzeugt werden.
Die zweite Korrektureinheit 236 kann erste bis dritte korrigierte Daten C1 bis C3 durch ein Durchführen einer zweiten Korrektur auf den ersten bis dritten rauschverringerten oder rauschgefilterten vorläufigen Daten D1'' bis D3'' durch ein Verwenden einer zweiten Farbkorrektur-Matrix CCM2 erzeugen.
Wenn eine Farbkorrektur einmal durchgeführt wird, können Koeffizienten einer Farbkorrektur-Matrix Werte gleich oder größer als 2 haben. Dies bedeutet, dass Rauschen, welches in den ersten bis dritten Originaldaten D1 bis D3 enthalten ist, verstärkt werden kann. Demzufolge ist es in 13 vorteilhaft, dass Koeffizienten der ersten Farbkorrektur-Matrix CCM1, welche verwendet werden, um eine primäre Farbkorrektur durchzuführen, keine Werte größer als 1,5 haben.
Um eine Tiefpassfilterung für eine Rauschverringerung durchzuführen, können Daten eines Pixels, welcher zu filtern ist und benachbarten Pixeln des Pixels benötigt werden. Demzufolge können Originaldaten aller Pixel in einer Speichereinheit gespeichert werden und dann kann eine Rauschverringerung auf all den Pixeln durchgeführt werden. Dafür können in einigen Ausführungsformen die Verringerungseinheit 234 und die zweite Korrektureinheit 236 zum Durchführen einer sekundären Farbkorrektur auf rauschverringerten Originaldaten in dem ISP 240, welcher in 11 veranschaulicht ist, enthalten sein.
Die 14A bis 14E sind Querschnittsdiagramme von beispielhaften Ausführungsformen von Pixeln 210, welche in 11 veranschaulicht sind, welche eine gestapelte Struktur in einer Richtung haben, in welcher das Licht auf den Pixel 210 auftrifft.
Bezug nehmend auf 14A kann ein Pixel eine erste bis dritte photoelektrische Konversionsschicht L1a bis L3a aufweisen, von welchen jeder ein organisches Material aufweist. Die erste photoelektrische Konversionsschicht L1a kann ein organisches Material aufweisen, welches ein maximales Absorptionsspektrum in einem Wellenlängenbereich von Licht einer ersten Farbe hat. Die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2a kann ein organisches Material aufweisen, welches ein maximales Absorptionsspektrum in einem Wellenlängenbereich von Licht einer zweiten Farbe hat. Die dritte photoelektrische Konversionsschicht L3a kann ein organisches Material aufweisen, welches ein maximales Absorptionsspektrum in einem Wellenlängenbereich von Licht einer dritten Farbe hat. In diesem Fall kann beispielsweise die erste Farbe Grün sein, die zweite Farbe kann Blau sein und die dritte Farbe kann Rot sein. Als ein anderes Beispiel kann die erste Farbe Grün sein, die zweite Farbe kann Rot sein und dritte Farbe kann Blau sein. Als ein anderes Beispiel kann die erste Farbe Rot sein, die zweite Farbe kann Grün sein und die dritte Farbe kann Blau sein. Als ein anderes Beispiel kann die erste Farbe Rot sein, die zweite Farbe kann Blau sein und die dritte Farbe kann Grün sein. Als ein anderes Beispiel kann die erste Farbe Blau sein, die zweite Farbe kann Rot sein und die dritte Farbe kann Grün sein. Das erfinderische Konzept ist jedoch nicht darauf beschränkt. Jede der ersten bis dritten photoelektrischen Konversionsschicht L1a bis L3a ist im Wesentlichen dieselbe wie die erste photoelektrische Konversionsschicht L1a, welche in 7A veranschaulicht ist, und demnach wird eine detaillierte Beschreibung davon hier nicht wiederholt vorgesehen.
Bezug nehmend auf 14B kann ein Pixel eine erste und eine zweite photoelektrische Konversionsschicht L1b und L2b aufweisen, welche jeweils ein organisches Material aufweisen, einen Farbfilter CF und eine dritte photoelektrische Konversionsschicht L3b, welche als Halbleitersubstrat gebildet ist, welches eine Photodiode aufweist.
Die erste photoelektrische Konversionsschicht L1b weist ein organisches Material zum Absorbieren von Licht einer ersten Farbe mehr als Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe auf. Das heißt, die erste photoelektrische Konversionsschicht L1b weist ein organisches Material auf, welches ein maximales Absorptionsspektrum in einem Wellenlängenbereich des Lichts der ersten Farbe hat. Die erste photoelektrische Konversionsschicht L1b ist im Wesentlichen dieselbe wie eine der ersten und zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L1a und L2a, welche in 8A veranschaulicht sind, und demnach ist eine detaillierte Beschreibung davon hier nicht wiederholt vorgesehen.
Die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2b weist ein organisches Material zum Absorbieren des Lichts der zweiten Farbe mehr als des Lichts der ersten Farbe und des Lichts der dritten Farbe auf. Das heißt, die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2b weist ein organisches Material auf, welches ein maximales Absorptionsspektrum in einem Wellenlängenbereich des Lichts der zweiten Farbe hat. Die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2b ist im Wesentlichen dieselbe wie eine der ersten und zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L1a und L2a, welche in 8A veranschaulicht ist, und demnach ist eine detaillierte Beschreibung davon hier nicht wiederholt vorgesehen.
Der Farbfilter CF kann nur Licht eines bestimmten Wellenlängenbands transmittieren und kann Licht der anderen Wellenlängenbänder blockieren. Beispielsweise kann der Farbfilter CF wenigstens eines von rotem Licht, grünem Licht, blauem Licht, infrarotem Licht und ultraviolettem Licht transmittieren und kann die anderen blocken bzw. blockieren. In der gegenwärtigen Ausführungsform kann der Farbfilter CF nur das Licht der dritten Farbe transmittieren und kann das Licht der ersten Farbe und das Licht der zweiten Farbe abblocken.
Die dritte photoelektrische Konversionsschicht L3b weist eine Photodiode auf, welche in einem Halbleitersubstrat gebildet ist. Die Photodiode kann beispielsweise durch ein Injizieren von Ionen vom N-Typ in ein Halbleitersubstrat vom P-Typ gebildet werden. Die Photodiode absorbiert das Licht der dritten Farbe, welches durch den Farbfilter CF transmittiert wird, und emittiert Ladungen.
Bezug nehmend auf 14C kann ein Pixel eine erste und eine zweite photoelektrische Konversionsschicht L1c und L2c aufweisen, wovon jede ein organisches Material aufweist, und eine dritte photoelektrische Konversionsschicht L3c, welche als Halbleitersubstrat gebildet ist, welches eine PN-Übergangsstruktur aufweist.
Die erste photoelektrische Konversionsschicht L1c weist ein organisches Material zum Absorbieren von Licht einer ersten Farbe mehr als Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe auf. Das heißt, die erste photoelektrische Konversionsschicht L1c weist ein organisches Material auf, welches ein maximales Absorptionsspektrum in einem Wellenlängenbereich des Lichts der ersten Farbe hat. Die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2c weist ein organisches Material zum Absorbieren des Lichts der zweiten Farbe mehr als das Licht der ersten Farbe und des Lichts der dritten Farbe auf. Das heißt, die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2c weist ein organisches Material auf, welches ein maximales Absorptionsspektrum in einem Wellenlängenbereich des Lichts der zweiten Farbe hat. Die erste und die zweite photoelektrische Konversionsschicht L1c und L2c sind jeweils im Wesentlichen dieselben wie eine der ersten und zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L1a und L2a, welche in 8A veranschaulicht sind, und demnach ist eine detaillierte Beschreibung davon hier wiederholt nicht vorgesehen.
Die dritte photoelektrische Konversionsschicht L3c weist eine PN-Übergangsstruktur auf, welche in einem Halbleitersubstrat gebildet ist. Die dritte photoelektrische Konversionsschicht L3c weist die PN-Übergangsstruktur bei einer ersten Tiefe von einer Oberfläche des Halbleitersubstrats auf, und die erste Tiefe kann gemäß dem Licht der dritten Farbe variieren. Die erste Tiefe wird gemäß einer Tiefe bestimmt, bei welcher das Licht der dritten Farbe in das Halbleitersubstrat absorbiert wird. Im Allgemeinen ist, wenn eine Wellenlänge von Licht lang ist, eine Tiefe, bei welcher das Licht in das Halbleitersubstrat absorbiert wird, groß.
Wenn z. B. die dritte Farbe Blau ist, kann die dritte photoelektrische Konversionsschicht L3c die PN-Übergangsstruktur ungefähr 0,2 μm unter der Oberfläche des Halbleitersubstrats haben. Wenn die dritte Farbe Grün ist, kann die dritte photoelektrische Konversionsschicht L3c die PN-Übergangsstruktur ungefähr 0,6 μm unter der Oberfläche des Halbleitersubstrats haben. Wenn die dritte Farbe Rot ist, kann die dritte photoelektrische Konversionsschicht L3c die PN-Übergangsstruktur ungefähr 2,0 μm unter der Oberfläche des Halbleitersubstrats haben.
Bezug nehmend auf 14D kann ein Pixel eine erste photoelektrische Konversionsschicht L1d aufweisen, welche ein organisches Material aufweist, und eine zweite photoelektrische Konversionsschicht L2d, welche ein Halbleitersubstrat aufweist, in welchem zwei PN-Übergangsstrukturen gebildet sind.
Die erste photoelektrische Konversionsschicht L1d weist ein organisches Material auf, welches ein maximales Absorptionsspektrum in einem Wellenlängenbereich von Licht einer ersten Farbe hat. Die erste photoelektrische Konversionsschicht L1d ist im Wesentlichen dieselbe wie eine der ersten und zweiten photoelektrischen Konversionsschicht L1a und L2a, welche in 8A veranschaulicht sind, und demnach ist eine detaillierte Beschreibung davon hier nicht wiederholt vorgesehen.
Die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2d weist eine erste und eine zweite PN-Übergangsstruktur, welche in einem Halbleitersubstrat gebildet sind, auf. Die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2d weist die erste PN-Übergangsstmktur auf, welche bei einer ersten Tiefe d1 von einer Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist. Die erste Tiefe d1 kann gemäß einer Tiefe bestimmt werden, bei bzw. zu welcher Licht einer zweiten Farbe in das Halbleitersubstrat absorbiert wird. Die zweite photoelektrische Konversionsschicht L2d weist die zweite PN-Übergangsstruktur auf, welche bei einer zweiten Tiefe d2 von der Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist. Die zweite Tiefe d2 kann bestimmt werden gemäß einer Tiefe zu bzw. bei welcher Licht einer dritten Farbe in das Halbleitersubstrat absorbiert wird. Im Allgemeinen ist, wenn eine Wellenlänge von Licht lang ist, eine Tiefe, bei welcher das Licht in das Halbleitersubstrat absorbiert wird, groß.
Demzufolge kann, wenn die erste Farbe Rot ist, die erste Tiefe d1 als eine Tiefe bestimmt werden, bei welcher blaues Licht in das Halbleitersubstrat absorbiert wird, und die zweite Tiefe d2 kann als eine Tiefe bestimmt werden, bei bzw. zu welcher grünes Licht in das Halbleitersubstrat absorbiert wird. Das heißt, die erste Tiefe d1 kann ungefähr 0,2 μm sein, und die zweite Tiefe d2 kann ungefähr 0,6 μm sein. Wenn die erste Farbe Grün ist, kann die erste Tiefe d1 bestimmt werden als eine Tiefe, bei welcher blaues Licht in das Halbleitersubstrat absorbiert wird, und die zweite Tiefe d2 kann bestimmt werden als eine Tiefe, bei welcher rotes Licht in das Halbleitersubstrat absorbiert wird. Das heißt, die erste Tiefe d1 kann ungefähr 0,2 μm sein, und die zweite Tiefe d2 kann ungefähr 2,0 μm sein. Wenn die erste Farbe Blau ist, wird die erste Tiefe d1 bestimmt als eine Tiefe, bei welcher grünes Licht in das Halbleitersubstrat absorbiert wird, und die zweite Tiefe d2 wird als eine Tiefe bestimmt, bei welcher rotes Licht in das Halbleitersubstrat absorbiert wird. Das heißt, die erste Tiefe d1 kann ungefähr 0,6 μm sein und die zweite Tiefe d2 kann ungefähr 2,0 μm sein.
Bezug nehmend auf 14E kann ein Pixel eine photoelektrische Konversionsschicht Le aufweisen, welche ein Halbleitersubstrat aufweist, in welchem drei PN-Übergangsstrukturen gebildet sind.
Die photoelektrische Konversionsschicht Le weist eine erste bis dritte PN-Übergangsstruktur auf, welche in einem Halbleitersubstrat gebildet ist. Die photoelektrische Konversionsschicht Le weist die erste PN-Übergangsstruktur auf, welche bei einer ersten Tiefe d1 von einer Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist, die zweite PN-Übergangsstruktur, welche bei einer zweiten Tiefe d2 von der Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist, und die dritte PN-Übergangsstruktur, welche bei der dritten Tiefe d3 von der Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist. Die erste Tiefe d1 kann bestimmt werden gemäß einer Tiefe, bei welcher Licht einer ersten Farbe in das Halbleitersubstrat absorbiert wird. Die zweite Tiefe d2 kann bestimmt werden gemäß einer Tiefe, bei welcher Licht einer zweiten Farbe in das Halbleitersubstrat absorbiert wird. Die dritte Tiefe d3 kann bestimmt werden gemäß einer Tiefe, bei welcher Licht einer dritten Farbe in das Halbleitersubstrat absorbiert wird. Im Allgemeinen ist, wenn eine Wellenlänge von Licht lang ist, eine Tiefe, bei welcher das Licht in das Halbleitersubstrat absorbiert wird, groß. Als solches ist die erste Farbe Blau, die zweite Farbe ist Grün, und die dritte Farbe ist Rot. Demzufolge kann die erste Tiefe d1 ungefähr 0,2 μm sein, die zweite Tiefe d2 kann ungefähr 0,6 μm sein und die dritte Tiefe d3 kann ungefähr 2,0 μm sein.
15 ist ein Flussdiagramm eines Bildverarbeitungs-Verfahrens.
Bezug nehmend auf 15 werden drei elektrische Signale von Pixeln, welche eine gestapelte Struktur haben empfangen (S110). Ein Bildsensor weist ein Array der Pixel auf. Gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform haben die Pixel eine gestapelte Struktur, in welcher drei photoelektrische Konversionsschichten aufeinander gestapelt sind.
Drei Originaldaten werden durch ein Digitalisieren der drei elektrischen Signale erzeugt (S120). Die drei Originaldaten werden durch ein individuelles Digitalisieren der drei elektrischen Signale, welche von jedem Pixel ausgegeben werden, erzeugt.
Drei korrigierte Daten werden durch ein Korrigieren der drei Originaldaten erzeugt (S130). Die drei korrigierten Daten werden durch ein Durchführen einer Farbkorrektur auf den drei Originaldaten, welche in Operation S120 erzeugt werden, erzeugt. In Operation S130 kann die Farbkorrektur-Matrix CCM, welche in den 12A bis 12D veranschaulicht ist, verwendet werden. Beispielsweise werden erste korrigierte Daten durch ein Verwenden der ersten bis dritten Originaldaten erzeugt. Zweite korrigierte Daten werden ebenso durch ein Verwenden der ersten bis dritten Originaldaten erzeugt, und dritte korrigierte Daten werden ebenso durch ein Verwenden der ersten bis dritten Originaldaten erzeugt.
Die Operation S130 kann eine primäre Farbkorrektur, eine Rauschverringerung und eine sekundäre Farbkorrektur gemäß der Ausführungsform, welche in 13 veranschaulicht ist, aufweisen. Die primäre Farbkorrektur kann auf den drei Originaldaten durch ein Verwenden einer ersten Farbkorrektur-Matrix durchgeführt werden. Demzufolge können drei vorläufige Daten erzeugt werden. Ein Tiefpassfiltern für eine Verringerung des Rauschens kann auf den drei vorläufigen Daten durchgeführt werden. Dann kann eine sekundäre Farbkorrektur auf den drei rauschreduzierten vorläufigen Daten durch ein Verwenden einer zweiten Farbkorrektur-Matrix durchgeführt werden.
Eine Bildsignal-Verarbeitung wird auf den drei korrigierten Daten durchgeführt (S140). In Operation S140 kann eine Farbton-Korrektur, eine Helligkeitskorrektur, eine Sättigungskorrektur, eine Weißbalance-Anpassung, eine Korrektur der Farbe aufgrund von Beleuchtung etc. durchgeführt werden. Für die Bildsignal-Verarbeitung können die drei korrigierten Daten in einer Speichereinheit einer ISP gespeichert werden.
16A ist ein Blockschaltbild einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung 1000a.
Bezug nehmend auf 16A kann die Bildverarbeitungs-Vorrichtung 1000a weiterhin tragbare Vorrichtungen wie beispielsweise eine Digitalkamera, ein mobiles Telefon, ein Smartphone oder ein Tablet Personal Computer (PC) gebildet sein.
Die Bildverarbeitungs-Vorrichtung 1000a weist eine optische Linse 1030, einen Bildsensor 1100a, einen digitalen Signalprozessor 1200a und eine Anzeige 1300 auf.
Der Bildsensor 1100a erzeugt korrigierte Bilddaten CIDATA eines Bilds eines Objekts 1010, welches durch eine optische Linse 1030 erhalten oder festgehalten wird. Beispielsweise kann der Bildsensor 1100 als ein komplementärer Metalloxid-Halbleiter (CMOS = Complementary Metal Oxyde Semiconductor)-Bildsensor gebildet sein.
Der Bildsensor 1100a weist ein Pixel-Array 1120, einen Zeilentreiber 1130, einen Zeitsteuerungs-Erzeuger 1140, einen CDS-Block 1150, einen Komparatorblock bzw. Vergleicherblock 1152 und einen Analog-Digital-Wandler (ADC = Analogue-Digital-Conversion)-Block 1154, einen Steuerregister-Block 1160, einen Rampensignal-Erzeuger 1170 und einen Puffer 1180 auf.
Das Pixel-Array 1120 weist eine Mehrzahl von Pixeln 1110 auf, welche in einer Matrix ausgerichtet sind, welche m Spalten hat, wobei m eine natürliche Zahl ist. Wie obenstehend beschrieben ist, weist jeder der Pixel 1110 wenigstens zwei photoelektrische Konversionsschichten auf, welche aufeinander in einer Richtung gestapelt sind, in welche das Licht auf den Pixel auftrifft, und gibt wenigstens zwei elektrische Signale aus.
Der Zeilentreiber 1130 gibt eine Mehrzahl von Steuersignalen TG, RG, SEL und TG2 zum Steuern des Betriebs jedes Pixels 1110 unter der Steuerung des Zeitsteuerungs-Erzeugers 1140 an das Pixel-Array 1120 aus.
Der Zeitsteuerungs-Erzeuger 1140 steuert den Betrieb des Zeilentreibers 1130, des CDS-Blocks 1150, des ADC-Blocks 1154 und des Rampensignal-Generators unter der Steuerung des Steuerregister-Blocks 1160.
Der CDS-Block 1150 führt CDS individuell auf elektrischen Pixel-Signalen, welche in der Mehrzahl der Spalten des Pixel-Array 1120 ausgegeben werden. Obwohl die Ausgabe von jeder Spalte in 16A als eine Linie P1 bis Pm veranschaulicht ist, sollte es verstanden werden, dass jede Linie der Anzahl von elektrischen Signalen entspricht, welche von einem Pixel 1110 ausgegeben werden. Das heißt, dass wenn ein Pixel 1110 drei elektrische Signale ausgibt, die Anzahl von elektrischen Pixel-Signale, welche vom Pixel-Array 1120 ausgegeben werden, ist 3·m.
Der Komparatorblock 1152 vergleicht jedes der elektrischen Pixel-Signale, welche von dem CDS 1150 ausgegeben werden, mit einem Rampensignal, welches von dem Rampen-Generator 1170 ausgegeben wird, und gibt eine Mehrzahl von Komparator-Signalen aus.
Der ADC-Block 1154 wandelt die Komparator-Signale, welche vom Komparatorblock 1152 ausgegeben werden, in eine Mehrzahl von Originaldaten (d. h. digitalen Daten) um und gibt die Originaldaten an den Puffer 1180 aus.
Der Steuerregister-Block 1160 steuert den Betrieb des Zeitverlaufs-Generators 1140, des Rampensignal-Generators bzw. -Erzeugers 1170 und des Puffers 1180 durch ein Steuern des digitalen Signalprozessors 1200a.
Der Puffer 1180 gibt die Originaldaten, welche von dem ADC-Block 1154 zu der Korrektureinheit 1190 ausgegeben werden, aus.
Die Farbkorrektureinheit 1190 erzeugt eine Mehrzahl von korrigierten Daten basierend auf den Originaldaten durch ein Verwenden einer Farbkorrektur-Matrix. Koeffizienten der Farbkorrektur-Matrix können in einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1195 gespeichert werden und können gemäß einem Setup, einer Auswahl oder einer Programmierung eines Verwenders und/oder gemäß Orten der Pixel 1110 innerhalb des Array 1120, desren Daten korrigiert werden, variieren. Die Farbkorrektur-Einheit 1190 überträgt die korrigierten Abbildungsdaten CIDATA, einschließlich der korrigierten Daten, an den digitalen Signalprozessor 1200a.
Der digitale Signalprozessor 1200a weist einen ISP 1210, einen Sensor-Controller 1220 und eine Schnittstelle 1230 auf.
Der ISP 1210 steuert den Sensor-Controller 1220 und eine Schnittstelle 1230 zum Steuern des Steuerregister-Blocks 1160. Gemäß einer Ausführungsform können der Bildsensor 1100a und der digitale Signalprozessor 1200a zusammen als ein Gehäuse bzw. Package gebildet oder gepackt werden bzw. eingehaust werden, beispielsweise eine Multi-Chip-Einhausung bzw. ein Multi-Chip-Gehäuse bzw. ein Multi-Chip-Package. Gemäß einer anderen Ausführungsform können der Bildsensor 1100a und der ISP 1210 zusammen als ein Gehäuse bzw. Package gepackt werden, beispielsweise ein Multi-Chip-Gehäuse bzw. Multi-Chip-Package.
Der ISP 1210 verarbeitet die korrigierten Bilddaten CIDATA, welche von der Farbkorrektur-Einheit 1190 übertragen werden und überträgt die verarbeiteten Bilddaten an die Schnittstelle 1230. Wenn Pixel 1110 eine Doppelschicht-Struktur haben, weisen die korrigierten Bilddaten CIDATA Bilddaten von nur zwei Farben für jeden Pixel 1110 auf, und die ISP 1210 erzeugt Bilddaten der anderen Farbe durch ein Durchführen einer Farb-Interpolation.
Der Sensor-Controller 1220 erzeugt verschiedene Steuersignale zum Steuern des Steuerregister-Blocks 1160 unter der Steuerung des ISP 1210.
Die Schnittstelle 1230 überträgt die Bilddaten, welche durch die ISP 1210 verarbeitet sind, zur Anzeige 1300. Die Anzeige 1300 zeigt die Bilddaten an, welche von der Schnittstelle 1230 ausgegeben werden. Die Anzeige 1300 kann als eine Dünnschicht-Transistor-Flüssigkristallanzeige (TFT-LCD = Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display), eine Leuchtdioden (LED = Light Emitting Diode)-Anzeige, eine organische LED (OLED)-Anzeige, eine Aktiv-Matrix-OLED (AMOLED)-Anzeige oder eine andere Anzeige, welche eine geeignete Technologie verwendet, gebildet sein.
16B ist ein Blockschaltbild einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung 1000b gemäß einer anderen Ausführungsform. Bezug nehmend auf 16B ist ein Bildverarbeitungs-Vorrichtung 1000b veranschaulicht. Die Bildverarbeitungs-Vorrichtung 1000b ist ähnlich zu der Bildverarbeitungs-Vorrichtung 1000a, welche in 16A veranschaulicht ist, und nur unterschiedliche Merkmale dazwischen werden hier beschrieben werden, ohne wiederholt die gleichen Merkmale dazwischen zu beschreiben. Obwohl die Bildverarbeitungs-Vorrichtung 1000a eine Farbkorrektur-Einheit 1190 und einen nichtflüchtigen Speicher 1195 zum Erzeugen der korrigierten Daten durch ein Erzeugen der Originaldaten aufweist, weist in einem Bildsensor 1100a die Bildverarbeitungs-Vorrichtung 1000b eine Farbkorrektur-Einheit 1240 und einen nichtflüchtigen Speicher 1245 in einem digitalen Signalprozessor 1200b auf.
Detaillierter überträgt der Puffer 1180 eines Bildsensors 1100b Original-Bilddaten OIDATA zu dem digitalen Signalprozessor 1200b einschließlich einer Mehrzahl von Originaldaten, welche von dem ADC-Block 1154 ausgegeben werden.
Der digitale Signalprozessor 1200b weist den ISP 1210, einen Sensor-Controller 1220, eine Schnittstelle 1230, eine Farbkorrektur-Einheit 1240 und einen nichtflüchtigen Speicher 1245 auf.
Die Farbkorrektur-Einheit 1240 empfängt die Original-Bilddaten OIDATA, welche von dem Puffer 1180 ausgegeben werden. Die Farbkorrektur-Einheit 1240 erzeugt eine Mehrzahl von korrigierten Daten basierend auf den Originaldaten durch ein Verwenden einer Farbkorrektur-Matrix. Koeffizienten der Farbkorrektur-Matrix können im nichtflüchtigen Speicher 1245 gespeichert sein und können gemäß einem Setup, einer Auswahl oder einer Programmierung eines Verwenders und/oder gemäß Orten der Pixel 1110 innerhalb des Array 1120, dessen Daten korrigiert werden, variieren. Die Farbkorrektur-Einheit 1240 überträgt die korrigierten Daten zum ISP 1210.
Der ISP 1210 verarbeitet die korrigierten Daten, welche von der Farbkorrektur-Einheit 1240 ausgegeben werden, und überträgt die verarbeiteten korrigierten Daten an die Schnittstelle 1230.
17 ist ein Blockschaltbild einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung 2000.
Bezug nehmend auf 17 kann eine Bildverarbeitungs-Vorrichtung 2000 als eine Bildverarbeitungs-Vorrichtung gebildet sein, welche in der Lage ist, die mobile Industrieprozessor-Schnittstelle (MIPI^® = Mobile Industrial Processor Interface) in der Lage ist, eine tragbare Vorrichtung wie beispielsweise persönlicher digitaler Assistent (PDA = Personal Digital Assistent), ein tragbarer Medienplayer (PMP = Portable Media Player), ein Mobiltelefon, ein Smartphone oder eine Tablet-PC.
Die Bildverarbeitungs-Vorrichtung 2000 weist einen Anwendungsprozessor 2100, einen Bildsensor 2200 und eine Anzeige 2300 auf.
Eine serieller Kamera-Schnittstellen (CSI)-Rost 2120, welcher in dem Anwendungsprozessor enthalten ist, kann seriell mit einer CSI-Vorrichtung 2210 des Bildsensors 2200 über ein CSI kommunizieren. Gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann der CSI-Rost 2120 einen Deserialisierer (DES) aufweisen, und eine CSI-Vorrichtung 2210 kann einen Serialisierer (SER) aufweisen.
Der Bildsensor 2200 kann sich auf den Bildsensor der Bildverarbeitungs-Vorrichtung, welche obenstehend in Bezug auf die 1 und 13 beschrieben ist, beziehen. Beispielsweise kann der Bildsensor 2200 den Bildsensor 1100a oder 1100b, welche in 16A oder 16B veranschaulicht sind, aufweisen.
Eine serielle Schnittstelle für einen Anzeige-Rost (DSI = Display Serial Interface)-Host 2110, welcher in einem Anwendungsprozessor 2100 enthalten ist, kann seriell mit einer DSI-Vorrichtung 2310 der Anzeige 2300 über eine DSI kommunizieren. Gemäß einer Ausführungsform kann der DSI-Rost 2110 eine SER aufweisen, und die DSI-Vorrichtung 2310 kann eine DES aufweisen.
Die Bildverarbeitungs-Vorrichtung 2000 kann weiterhin einen Funkfrequenz (RF = Radio Frequency)-Chip 2400 aufweisen, welcher mit dem Anwendungsprozessor 2100 kommuniziert. Eine physikalische Schicht (PHY) 2130 der Bildverarbeitungs-Vorrichtung 2000 und ein PHY 2410 des RF-Chips 2400 können Daten gemäß der MIPI eine digitale Radiofrequenz (DiGRF) austauschen.
Die Bildverarbeitungs-Vorrichtung 2000 kann einen Global-Positionierungssystem (GPS = Global Positioning System)-Empfänger 2500, einen Speicher 2520, wie beispielsweise einen dynamischen Direkt-Zugriffsspeicher (DRAM = Dynamic Random Access Memory), eine Datenspeichervorrichtung 2540 wie beispielsweise einen nichtflüchtigen Speicher, beispielsweise einen NAND-Flashspeicher, und ein Mikrofon (mic) 2560 und/oder einen Lautsprecher 2580 aufweisen.
Ebenso kann die Bildverarbeitungs-Vorrichtung 2000 bzw. Bildverarbeitungs-Vorrichtung 2000 mit einer externen Vorrichtung durch ein Verwenden wenigstens eines Kommunikationsprotokolls (oder Kommunikationsstandards) kommunizieren, beispielsweise Ultrawide-Band (UWB) 2660, drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) 2560, eine Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) 2640 oder eine Longterm Evolution (LTE^TM) aufweisen.
Während das erfinderische Konzept insbesondere unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, wird verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in Form und in Details darin getätigt werden können, ohne von dem Gedanken und Umfang der folgenden Ansprüche abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2012-0122561 [0001]

Claims

Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000), die Folgendes aufweist: einen ersten Pixel (10, 110), der Folgendes aufweist: eine erste photoelektrische Konversionsschicht (L1, L1a–c) zum Ausgeben eines ersten elektrischen Signals in Antwort auf empfangenes einfallendes Licht, das Licht einer ersten Farbe, Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe aufweist; und eine zweite photoelektrische Konversionsschicht (L2, L2a–c), welche unter der ersten photoelektrischen Konversionsschicht (L1, L1a–c) angeordnet ist und zum Ausgeben eines zweiten elektrischen Signals in Antwort auf Licht, welches durch die erste photoelektrische Konversionsschicht (L1, L1a–c) transmittiert wird; eine Digitalisierungseinheit (20, 120, 220) zum Erzeugen erster Originaldaten durch ein Digitalisieren des ersten elektrischen Signals und ein Erzeugen zweiter Originaldaten durch ein Digitalisieren des zweiten elektrischen Signals; und eine Korrektureinheit (9, 13, 30, 140, 230) zum Erzeugen erster korrigierter Daten, welche dem Licht der ersten Farbe entsprechen und zweiter korrigierter Daten, welche dem Licht der zweiten Farbe entsprechen, durch ein jeweiliges Korrigieren der ersten Originaldaten und der zweiten Originaldaten.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine Interpolationseinheit (40) zum Erzeugen von Interpolationsdaten, welche dem Licht der dritten Farbe entsprechen, durch ein Verwenden eines Farb-Interpolationsverfahrens, um Pixel-Daten des ersten Pixels (10, 110), welche die ersten korrigierten Daten, die zweiten korrigierten Daten und die Interpolationsdaten haben, zu erzeugen.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend eine Signalverarbeitungseinheit (50) zum Durchführen einer Bildverarbeitung auf den ersten korrigierten Daten, den zweiten korrigierten Daten und den Interpolationsdaten des ersten Pixels (10, 110).
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 1, wobei die Korrektureinheit (9, 13, 30, 140, 230) die ersten korrigierten Daten und die zweiten korrigierten Daten durch ein Multiplizieren der ersten Originaldaten und der zweiten Originaldaten mit einer Farbkorrektur-Matrix von 2 × 2 erzeugt.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 4, wobei Koeffizienten der Farbkorrektur-Matrix in einem nichtflüchtigen Speicher (190) gespeichert werden.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 4, wobei Koeffizienten der Farbkorrektur-Matrix durch einen Verwender variabel sind.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 4, weiterhin aufweisend ein Pixel-Array (12, 212, 1120), welches den ersten Pixel (10, 110) aufweist, wobei Koeffizienten der Farbkorrektur-Matrix gemäß einem Ort des ersten Pixels (10, 110) in dem Pixel-Array (12, 212, 1120) variieren.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 4, wobei Koeffizienten der Farbkorrektur-Matrix auf einem solchen Wege bestimmt werden, dass, wenn monochromatisches Licht der ersten Farbe auf den ersten Pixel (10, 110) einfallt, die zweiten korrigierten Daten einen Wert 0 haben und dass, wenn monochromatisches Licht der zweiten Farbe auf den ersten Pixel (10, 110) einfällt, die ersten korrigierten Daten einen Wert 0 haben.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 4, wobei diagonale Komponenten der Farbkorrektur-Matrix einen Wert 1 haben.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 1, wobei die ersten korrigierten Daten bestimmt werden als Summe von: (1) einem Produkt der ersten Originaldaten und einem ersten Koeffizienten, (2) einem Produkt der zweiten Originaldaten und einem zweiten Koeffizienten, und (3) einem dritten Koeffizienten, und wobei die zweiten Korrigierten Daten bestimmt werden als eine Summe von: (1) einem Produkt der ersten Originaldaten und einem vierten Koeffizienten, (2) einem Produkt der zweiten Originaldaten und einem fünften Koeffizienten, und (3) einem sechsten Koeffizienten.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 1, wobei die erste photoelektrische Konversionsschicht (L1, L1a–c) ein organisches Material zum Absorbieren des Lichts der ersten Farbe mehr als des Lichts der zweiten Farbe und des Lichts der dritten Farbe aufweist.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 1, wobei die zweite photoelektrische Konversionsschicht (L2, L2a–c) ein organisches Material zum Absorbieren des Lichts der zweiten Farbe mehr als des Lichts der ersten Farbe und des Lichts der dritten Farbe aufweist.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 12, wobei der erste Pixel (10, 110) weiterhin eine Farbfilterschicht zwischen der ersten photoelektrischen Konversionsschicht (L1, L1a–c) und der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht (L2, L2a–c) zum Übertragen des Lichts der zweiten Farbe und ein Zurückweisen von Licht der ersten Farbe und der dritten Farbe aufweist, und wobei die zweite photoelektrische Konversionsschicht (L2, L2a–c) eine Photodiode in einem Halbleitersubstrat aufweist.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 1, wobei die zweite photoelektrische Konversionsschicht (L2, L2a–c) eine PN-Übergangsstruktur aufweist, welche bei einer ersten Tiefe von einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats gebildet ist, und wobei die erste Tiefe einer Tiefe entspricht, bei welcher das Licht der zweiten Farbe in das Halbleitersubstrat absorbiert wird.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen zweiten Pixel (10, 110), der Folgendes aufweist: eine dritte photoelektrische Konversionsschicht (L3, L3a–c) zum Ausgeben eines dritten elektrischen Signals durch ein Empfangen des einfallenden Lichts; und eine vierte photoelektrische Konversionsschicht (L4, L4a–c), welche unter der dritten photoelektrischen Konversionsschicht (L3, L3a–c) angeordnet ist und zum Ausgeben eines vierten elektrischen Signals durch ein Empfangen von Licht, welches durch die dritte photoelektrische Konversionsschicht (L3, L3a–c) transmittiert wird, wobei die Digitalisierungseinheit (20, 120, 220) dritte Originaldaten durch ein Digitalisieren des dritten elektrischen Signals erzeugt, und vierte Originaldaten durch ein Digitalisieren des vierten elektrischen Signals erzeugt, wobei die Korrektureinheit (9, 13, 30, 140, 230) dritte korrigierte Daten und vierte korrigierte Daten durch ein jeweiliges Korrigieren der dritten Originaldaten und der vierten Originaldaten erzeugt, und wobei die dritten korrigierten Daten Daten sind, welche dem Licht der ersten Farbe entsprechen, und die vierten korrigierten Daten Daten sind, welche dem Licht der dritten Farbe entsprechen.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 15, weiterhin aufweisend ein Pixel-Array (12, 212, 1120), welches eine Mehrzahl der ersten Pixel (10, 110) und eine Mehrzahl der zweiten Pixel (10, 110) hat, in welchen die ersten Pixel (10, 110) und die zweiten Pixel (10, 110) alternierend ausgerichtet sind.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 16, weiterhin aufweisend eine Interpolationseinheit (40) zum Erzeugen erster Interpolationsdaten jedes ersten Pixels (10, 110) unter Verwendung der vierten korrigierten Daten der zweiten Pixel (10, 110) benachbart zu jedem ersten Pixel (10, 110) und zum Erzeugen von zweiten Interpolationsdaten jedes zweiten Pixels (10, 110) durch ein Verwenden der zweiten korrigierten Daten der ersten Pixel (10, 110) benachbart zu jedem zweiten Pixel (10, 110), wobei die ersten Interpolationsdaten dem Licht der dritten Farbe entsprechen, und die zweiten Interpolationsdaten dem Licht der zweiten Farbe entsprechen.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 1, wobei die erste Farbe Grün ist, und wobei eine der zweiten Farbe und der dritten Farbe Rot und eine andere Blau ist.
Bildverarbeitungs-Verfahren, das Folgendes aufweist: ein Empfangen von zwei elektrischen Signalen von einem Pixel (10, 110), wobei der Pixel (10, 110) zwei photoelektrische Konversionsschichten (L1, L1a–c; L2, L2a–c) aufweist, welche aufeinander gestapelt sind; ein Erzeugen von zwei Originaldaten durch ein Digitalisieren der zwei elektrischen Signale; ein Umwandeln der zwei Originaldaten in erste korrigierte Daten und zweite korrigierte Daten, welche jeweils Licht einer ersten Farbe und Licht einer zweiten Farbe entsprechen, wobei das Licht der ersten Farbe und das Licht der zweiten Farbe auf den Pixel (10, 110) einfallen; und ein Erzeugen von Interpolationsdaten, welche Licht einer dritten Farbe entsprechen, durch ein Verwenden eines Farb-Interpolationsverfahrens, und demnach ein Erzeugen von Pixel-Daten des Pixels (10, 110), welche die ersten korrigierten Daten, die zweiten korrigierten und die Interpolationsdaten haben.
Bildverarbeitungs-Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Pixel-Daten des Pixels (10, 110) erzeugt werden, nachdem die zwei Originaldaten in die ersten korrigierten Daten und die zweiten korrigierten Daten umgewandelt werden.
Bildverarbeitungs-Verfahren nach Anspruch 19, weiterhin aufweisend ein Erzeugen von ersten Farbdaten, zweiten Farbdaten und dritten Farbdaten durch ein Durchführen einer Farb-Kalibrierung auf den ersten korrigierten Daten, den zweiten korrigierten Daten und den Interpolationsdaten des Pixels (10, 110).
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000), die Folgendes aufweist: einen Pixel (10, 110), der Folgendes aufweist: eine erste photoelektrische Konversionsschicht (L1, L1a–c) zum Ausgeben eines ersten elektrischen Signals in Antwort auf einfallendes Licht, das Licht einer ersten Farbe, Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe aufweist; eine zweite photoelektrische Konversionsschicht (L2, L2a–c), welche unter der ersten photoelektrischen Konversionsschicht (L1, L1a–c) angeordnet ist und zum Ausgeben eines zweiten elektrischen Signals in Antwort auf Licht, welches durch die erste photoelektrische Konversionsschicht (L1, L1a–c) transmittiert wird; und eine dritte photoelektrische Konversionsschicht (L3, L3a–c), welche unter der zweiten photoelektrischen Konversionsschicht (L2, L2a–c) angeordnet ist und zum Ausgeben eines dritten elektrischen Signals in Antwort auf Licht, welches durch die zweite photoelektrische Konversionsschicht (L2, L2a–c) transmittiert wird; eine Digitalisierungseinheit (20, 120, 220) zum Erzeugen erster Originaldaten durch ein Digitalisieren des ersten elektrischen Signals, ein Erzeugen zweiter Originaldaten durch ein Digitalisieren des zweiten elektrischen Signals, und ein Erzeugen dritter Originaldaten durch ein Digitalisieren des dritten elektrischen Signals; und eine Korrektureinheit (9, 13, 30, 140, 230) zum Erzeugen erster korrigierter Daten, welche dem Licht der ersten Farbe entsprechen, zweiter korrigierter Daten, welche dem Licht der zweiten Farbe entsprechen, und dritter korrigierter Daten, welche dem Licht der dritte Farbe entsprechen durch ein jeweiliges Korrigieren der ersten Originaldaten, der zweiten Originaldaten und der dritten Originaldaten.
Bildverarbeitungs-Verfahren, das Folgendes aufweist: ein Empfangen von drei elektrischen Signalen von einem Pixel (10, 110), wobei der Pixel (10, 110) drei photoelektrische Konversionsschichten (L1, L1a–c; L2, L2a–c; L3, L3a–c) aufweist, welche aufeinander gestapelt sind; ein Erzeugen von drei Originaldaten durch ein Digitalisieren der drei elektrischen Signale; und ein Umwandeln der drei Originaldaten in erste korrigierte Daten, zweite korrigierte Daten und dritte korrigierte Daten, welche jeweils Licht einer ersten Farbe, Licht einer zweiten Farbe und Licht einer dritten Farbe entsprechen, wobei das Licht der ersten Farbe, das Licht der zweiten Farbe und das Licht der dritten Farbe auf den Pixel (10, 110) einfallen.
Bildverarbeitungs-Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Umwandeln Folgendes aufweist: ein Umwandeln der drei Originaldaten in drei vorläufige Daten durch ein Verwenden einer ersten Farbkorrektur-Matrix; ein Verringern von Rauschen der drei vorläufigen Daten; und ein Konvertieren der rauschverringerten drei vorläufigen Daten in die ersten korrigierten Daten, die zweiten korrigierten Daten und die dritten korrigierten Daten durch ein Verwenden einer zweiten Farbkorrektur-Matrix.
Bildverarbeitungs-Vorrichtung (1, 4, 100, 1000a, 1000b, 2000) nach Anspruch 24, wobei diagonale Komponenten der ersten Farbkorrektur-Matrix Werte haben, welche gleich oder größer als 1 und gleich oder kleiner als 1,5 sind.
Bildverarbeitungs-Verfahren nach Anspruch 24, wobei die absoluten Werte der nichtdiagonalen Komponenten der ersten Farbkorrektur-Matrix gleich oder kleiner als 0,8 sind.
Bildverarbeitungs-Verfahren nach Anspruch 23, weiterhin aufweisend ein Speichern der ersten korrigierten Daten, der zweiten korrigierten Daten und der dritten korrigierten Daten in einem Speicher eines Bildsignalprozessors (ISP) (60).
Vorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Array (12, 212, 1120) von lichtabtastenden Pixeln (10, 110), wobei wenigstens ein erster der lichtabtastenden Pixel (10, 110) Folgendes aufweist: wenigstens eine erste Schicht und eine zweite Schicht, welche aufeinander in einer Richtung gestapelt sind, in welcher der lichtabtastende Pixel (10, 110) konfiguriert ist, so dass Licht darauf auftrifft, wobei die erste Schicht konfiguriert ist, um ein erstes elektrisches Signal in Antwort auf das Licht, das auf den lichtabtastenden Pixel (10, 110) auftrifft, auszugeben, wobei die zweite Schicht konfiguriert ist, um ein zweites elektrisches Signal in Antwort auf Licht, welches durch die erste Schicht hindurchtritt, auszugeben, wobei die erste Schicht ein größeres Lichtabsorptions-Ansprechverhalten in einem ersten Wellenlängenbereich hat als in einem zweiten und dritten Wellenlängenbereich und wobei die zweite Schicht ein größeres Lichtabsorptions-Ansprechverhalten in dem zweiten Wellenlängenbereich hat als in dem ersten und dem dritten Wellenlängenbereich; eine Digitalisierungseinheit (20, 120, 220), welche konfiguriert ist, um erste digitale Daten in Antwort auf das erste elektrische Signal zu erzeugen, und zweite digitale Daten in Antwort auf das zweite elektrische Signal zu erzeugen; und eine Korrektureinheit (9, 13, 30, 140, 230), welche konfiguriert ist, um die ersten und die zweiten digitalen Daten zu verarbeiten, um wenigstens teilweise Beiträge von Licht in dem zweiten und dritten Wellenlängenbereich zu dem ersten elektrischen Signal und ersten digitalen Daten zu kompensieren, und um wenigstens teilweise Beiträge von Licht in dem ersten und dritten Wellenlängenbereich zu dem zweiten elektrischen Signal und zweiten elektrischen Daten zu kompensieren, und weiterhin konfiguriert ist, um erste korrigierte Daten, welche Licht in dem ersten Wellenlängenbereich entsprechen, und zweite korrigierte Daten, welche Licht in dem zweiten Wellenlängenbereich entsprechen, auszugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei der erste der lichtabtastenden Pixel (10, 110) weiterhin eine dritte Schicht aufweist, welche unter der ersten Schicht und der zweiten Schicht in der Richtung, in welcher Licht auf den lichtabtastenden Pixel (10, 110) auftrifft, angebracht ist, wobei die dritte Schicht konfiguriert ist, um ein drittes elektrisches Signal in Antwort auf Licht, welches durch die erste und die zweite Schicht hindurchtritt, auszugeben, wobei die dritte Schicht ein größeres Lichtabsorptions-Ansprechverhalten in dem dritten Wellenlängenbereich als in dem ersten und dem zweiten Wellenlängenbereich hat, wobei die Digitalisierungseinheit (20, 120, 220) weiterhin konfiguriert ist, um dritte digitale Daten in Antwort auf das dritte elektrische Signal zu erzeugen; und wobei die Korrektureinheit (9, 13, 30, 140, 230) weiterhin konfiguriert ist, um die ersten, zweiten und dritten digitalen Daten zu verarbeiten, um wenigstens teilweise Beiträge von Licht in dem ersten und zweiten Wellenlängenbereich zu dem dritten elektrischen Signal und dritten digitalen Daten zu kompensieren, und um dritte korrigierte Daten auszugeben, welche Licht in dem dritten Wellenlängenbereich entsprechen.
Vorrichtung nach Anspruch 29, weiterhin aufweisend einen Bildsignalprozessor (60), welcher konfiguriert ist, um die ersten, zweiten und dritten korrigierten Daten zu verarbeiten, um wenigstens eines einer Farbton-Anpassung, einer Sättigungsanpassung, einer Helligkeitsanpassung, einer Korrektur einer Farbverzerrung aufgrund einer Beleuchtung, und einer Weißbalance-Anpassung für die ersten, zweiten und dritten korrigierten Daten durchzuführen.