TW200816805A - Solid-state image sensor - Google Patents

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Hiroto Honda
Yoshinori Iida
Yoshitaka Egawa
Goh Itoh
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Description

200816805 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種固體攝像元件，其係呈矩 置具有光電轉換元件之複數的像素。 【先前技術】 近年來，MOS ( CMOS )影像感應器的開發 特別是’隨著半導體製程的微細化（設計法則縮 如2·5μπι的像素間距並且超過500像素之像素數 色影像感應器係被商品化。 於該種的MOS影像感應器，2列2行的的像 ，具備配置紅色（R )像素及藍色（Β )像素各一 對角配置2個綠色（G )像素之拜爾（Bayer )排 濾光片係爲一般。於像素區塊中設置2個G像素 光電轉換元件對於綠色之感度很高，係使用綠色 取得亮度（明亮度）資訊之像素。 伴隨半導體裝置的設計法則的縮小之多像素 微細化的趨勢並行，寬廣動態範圍（W D R )化的 提高。特別是用以迴避於高照度側的飽和（：洗 式各樣的技術係被提案，朝低照度側的動態範圍 亦即最低被攝體照度的減低，係要求於畫素階段 改善，實現係很困難。像素微細化的趨勢係朝向 爲1 · 7 μιη，開口面積1 μπι以下的等級，於如此像 入射光的波動性係變得顯著，藉由像的散射，入 陣狀地配 很盛行。 小），例 的單板顏 素區塊中 個，且於 列的顏色 ，係因爲 像素作爲 化及像素 必要性係 白），各 的擴大， 的S/N的 像素間距 素尺寸， 射光量比 -5- 200816805 起像素面積的縮小比例更急速地降低（繞射界線）。隨之 ，規劃朝動態範圍的低照度側的擴張，亦即s/N提昇之對 策爲必要。 即使將像素尺寸微細化，抑制顏色再現性的劣化之技 術係已有各種提案（例如，參照日本特開2004_3 04706號 公報及日本特開平8-9395號公報）。 於專利文獻1中，明示了係以綠色爲中心，並於上下 左右配置作爲亮度信號使用之白色，來確保亮度信號的信 號電荷量之技術。專利文獻1時，因爲係以4列4行的像 素區塊作爲單fii ’像素區塊的單位係很大，有所謂於信號 處理上耗費時間之問題。又，因爲未進行對於低照度像素 之特別的信號處理，恐怕會有低照度的像素被雜訊掩蓋。 又’於專利文獻2，係明示了顏色濾光片的排列，係 依全像素的分光感度的和成爲r : G : B = 2 : 3 : 1之方式 進行信號處理之技術。專利文獻2的情形，亦因爲未對於 低照度的像素來作考慮，恐怕低照度的像素的S/N會變差 【發明內容】 本發明係爲有鑒於前述的問題點而形成，其目的係在 方< fee供一種固體攝像兀件，其係可輸出於顏色再現性上優 良之影像信號。 【實施方式】 -6- 200816805 以下，一邊參照圖面，一邊說明關於本發明的實施形 態。 (第1實施形態） 圖1係爲表示關於本發明的一實施形態之固體攝像元 件的槪略構成之區塊圖。圖1的固體攝像元件，係具備： 像素陣列1，其係呈矩陣狀地配置各個具有光電轉換元件 之複數的像素；垂直掃描器2，其係於像素陣列1的各列 上順序地供給驅動電壓；雜訊減法電路3，其係進行包含 於在各個的像素中作光電轉換之攝像信號之雜訊的除去處 理；A/D轉換電路4 ’其係將由雜訊減法電路3輸出之攝 像信號作A/D轉換；水平掃描器5，其係每行順序地選擇 A/D轉換後的攝像資料來讀出；及信號處理電路6，其係 對於攝像資料進行後述之信號處理。於信號處理電路6， 像素陣列1內的各列，係一行接一行串聯地輸入攝像資料 。垂直掃描器2、雜訊減法電路3、A/D轉換電路4及水 平掃描器5，係構成讀出電路。讀出電路係對於複數的像 素，1水平線同時，或是1像素接1像素順序地進行信號 讀出。 讀出電路及像素陣列1係形成於同一的半導體基板上 。於該半導體基板上形成信號處理電路6亦佳，於與該半 導體基板不同的半導體基板上形成信號處理電路6亦佳。 此時，讀出電路的輸出係輸入至不同的半導體基板上的信 號處理電路6。 200816805 像素陣列1內的複數的像素，係以鄰接配置之若干個 的像素作爲單位，區分成複數的像素區塊。例如，圖2係 爲表示2列2行的像素區塊的一例之圖，白色W的像素 (以下，W像素）及綠色G的像素（以下，G像素）係配 置於對角上，剩下的2個像素係具備紅色R及藍色B (以 下，R像素及B像素）。 W像素，係介由透明濾光片將可見光波長（例如， 400nm〜650nm)的入射光導引至對應之光電轉換元件。透 明濾光片係針對可見光以透明的材料形成，並以全可見光 區域來表示高感度。 另一方面，於G像素上係設置對於綠色的可見光波長 區域的光具有高透射率之顏色濾光片，於R像素上係設置 對於紅色的可見光波長區域的光具有高透射率之顏色濾光 片’於B像素上係設置對於藍色的可見光波長區域的光具 有高透射率之顏色濾光片。· 設置W像素之理由，白色像素係用以透過全可見波 長區域的光，係用以適於取得亮度資訊。於亮度資訊的取 得上’綠色像素亦因可利用，於圖2，於對角上配置白色 像素及綠色像素。藉此，對於所有的列及行可均等地檢測 出亮度資訊，可圖亮度解析度的提昇。 又，圖2的像素區塊，除W像素以外，具有RGB的 像素之理由，RGB係爲原色，比起補色（黃色、青藍色、 紫紅色）的像素於顏色再現性更優越，而且顏色轉換的處 理係不要’係因可將信號處理的處理順序作簡化。 -8- 200816805 圖3係爲表示顏色濾光片的透射率之圖，圖4係爲表 示附上各色的顏色濾光片之各像素的感度之圖。如表示於 圖3，白色W的顏色濾光片係對於全可見波長區域（約 400〜700nm)的光，持有95%以上的透射率，綠色G的顏 色濾光片係對於約5 0 0〜5 5 0 n m的光，持有高度透射率，紅 色R的顏色濾光片係對於約600〜700nm的可見光波長區 域的光，持有高度透射率，藍色B的顏色濾光片係對於約 4 5 0〜4 9 0nm的可見光波長區域的光，持有高度透射率。 如表示於圖4，感度亦與透射率持有同樣的特性，白 色 W的像素係對於全可見波長區域持有高感度，持有 RGB的各像素單體的約2倍的感度。 又，依將藍色B及綠色G的交叉點（分光頻譜交叉之 點的透射率）與綠色G及紅色R的交叉點成爲約略5 0 %之 方式來設計顏色濾光片，於來自後述之白色W的顏色信 號抽出之際，可以將由白色W抽出之綠色G的分光頻譜 設定成與綠色G單獨的分光頻譜約略相似形狀。前述交叉 點，若於40〜60%的値的範圍內可得到良好的顏色再現性 ，於30〜70%的範圍內亦可得到實用層級的顏色的再現性 〇 圖5係爲表示於縱橫上共計配置4個圖2的像素區塊 之例之圖。又，圖6 ( a )係爲模式地表示鄰接於列方向之 3像素分的剖面構造之剖面圖。如表示於圖6 ( a )，各像 素係具有：光電轉換元件1 2，其係形成於半導體基板1 1 上；顏色濾光片1 4，其係介由層間絕緣膜1 3形成於其上 -9- 200816805 ;及微透鏡1 5，其係形成於其上。於層間絕緣膜1 3的內 部’係形成用以遮斷鄰接像素的光之遮光膜16。 光電轉換元件1 2，因爲到近紅外線波長區域爲止有感 度，若不遮斷近紅外光（例如650nm以上），顏色再現性 係劣化。例如將放出（反射）純粹的綠色光及近紅外光之 被攝體作攝像時，係變成於G像素檢測出綠色光，於R像 素檢測出近紅外光，而變得無法將前述被攝體作爲純粹的 綠色（R : G : B ) = ( 〇 : 1 : 〇 )來檢測出。 因此，例如將遮斷65 Onm以上的光之紅外線遮斷濾光 片設置於固體攝像元件及被攝體、或是固體攝像元件及透 鏡之間，只使波長可見光入射至固體攝像元件。或是，如 表示於圖6 ( b )的剖面圖，於顏色濾光片上配置紅外線遮 斷濾光片1 7亦佳。圖6 ( b )時，關於白色像素係未設紅 外線遮斷濾光片1 7。此係白色像素係用以取得亮度資訊而 設置，無紅外線遮斷濾光片1 7者，係用以可更確實地取 得低照度側的亮度資訊。 圖7係爲表示於RGB像素的各個上設置紅外線遮斷 濾光片1 7、於W像素未設置紅外線遮斷濾光片丨7時的各 像素的通過波長區域及透射率之關係圖。如圖示，W像素 ，係爲光電轉換元件的基板材料之矽可以吸收至可進行光 電轉換之波長（約1 · 1 μ m的近紅外線）的光線，特別是於 將低照度的被攝體攝像之際，係變得有利，亦可使用作爲 近紅外線相機。 圖8係爲表示於圖1中表示之信號處理電路6的內部 -10- 200816805 構成的一例之區塊圖。圖8的信號處理電路6，係包含 飽和判定補正處理部2 1，其係進行白色像素的飽和判定 補正處理。於圖8，說明只以W飽和判定補正處理部 構成信號處理電路6之例，於信號處理電路6內包含進 其他的信號處理之區塊亦佳。 W飽和判定補正處理部21，係具有W飽和判定部 ，其係判定W像素的白色資料値w是否飽和；W補正 理部23，其係基於W飽和判定部22的判定結果來進行 像素的補正處理；及線記憶體24，其係W補正處理部 使用於作業用。 W飽和判定補正處理部21，係將攝像資料區分 RGB的3色資料C= ( Cl5C2，C3 )及白色資料値W來進 信號處理。3色資料C及白色資料値W係取得例如2 5 6 階的資料〇〜255的値。以下，將紅色資料設爲Cl，綠色 料設爲C2、監色資料設爲C3。例如，設定C2=l〇〇〇， 顏色溫度5 5 0 0K (絕對溫度）的白色光作攝像時，假設 成爲 W = 200、C= ( ChChC^) = ( 80，100,70)。 以下，係以將W像素作爲中心之3列3行的像素 塊當作基本單位。於RGB像素及W像素，各像素的顏 資料値飽和之照度（亮度）係相異。 Η 9係爲表不照度及像素輸出之關係圖/像素 RGB像素比較起來，於低照度側較難飽和，於高照度側 易飽和。因此，圖8的W飽和判定補正處理部21，係 定白色資料値W於高亮度側是否飽和。 W 及 2 1 行 22 處 W 23 成 行 灰 資 將 會 區 色 與 較 判 -11 - 200816805 圖1 0係爲表示圖8的信號處理電路6進行之處理動 作的一例之流程圖。首先，W飽和判定部2 2，係判定白 色資料値W是否爲設定値Ws (例如，Ws = 240 )以上，並 檢測出白色資料値W是否爲不飽和之範圍（步驟S1，第 1的判定部）。若爲W<Ws (圖9的區域B〜C ) ’則判斷 爲不飽和，設定W’=W (步驟S2)。此時’白色資料値W 係直接作爲使用於次之信號處理之w’來輸出。 另一方面，若爲W2Ws (圖9的區域D〜E時），判 斷爲飽和，經由以下的（1 )式來計算白色補正値W’（步 驟 S 3 )。 W,= S1C1+S2C2+S3C3 …（1) 於此，Si、s2、s3係爲藉由顏色平衡決定之係數。例 如，依成爲純粹的白色（1 ·· 1 : 1 )之方式來調整顏色溫 度 5 5 00K的 RGB資訊時，若設爲（)=( 1.02，0.82,1.16)係佳。該係數Sp S2、S3之値，依前述 之方式，於顏色溫度5500K的白色光攝像時’得到成爲（ R，G，B ) = ( 8 0，1 0 0，7 0 )之信號時，係爲於使信號量的合計 (=2 5 0 )相等之狀態，依R ·· G : B比成爲1 ·· 1 : 1之方 式導出者。係數Si、S2、S3，係爲藉由於計算攝像面全體 的顏色平衡後所算出之自動白平衡亦佳。 前述之步驟S2、S3的處理係W補正處理部23所進 行。於步驟S3之RGB資料C!、C2、C3，係爲例如存在於 -12- 200816805 各個像素區塊內之紅色像素2像素分的平均信號値、綠色 像素4像素分的平均信號値、藍色像素2像素分的平均信 號値。通常，來自像素陣列的輸出信號係因爲以列順序讀 出，並使用3列分的信號依前述之方式來計算平均信號値 ’用以先暫時地保存之前讀出之列的信號的線記憶體2 4 係爲必要，於W補正處理部2 3係一邊參照線記憶體2 4 一邊進行計算。 W飽和判定補正處理部2 1，係每一像素區塊進行圖 10的處理，輸出對應至1個像素區塊之白色資料値w，及 RGB資料値C之後（步驟S4)，關於次之像素區塊進行 圖1 0的處理。 依此方式，於第1實施形態，係因爲依感度高的w像 素於高亮度側不飽和之方式，及時地補正白色資料値w， 而不藉由飽和失去売度資訊，而得到顏色再現性佳的攝像 資料。 即述之圖2的像素區塊’係以W R G B的4像素而構成 ，只限於滿足所謂於對角上配置W像素及G像素之條件， WRGB的配置係可任意地變更。 (第2的實施形態） 於以下說明之弟2的貫施形悲’其特徵係爲將ψ像素的 白色資料値W作顏色分離成RGB的3色資料。 藉由第2的實施形態之固體攝像元件，係與圖丨同 樣地構成，信號處理電路6的處理動作係與第1實施形態 -13- 200816805 相異。以下，係中心地說明與第1實施形態之相異點。 即使於第2實施形態，係將以W像素爲中心之3列3 行的像素區塊作爲基本單位’此係用以易理解地說明顏色 分離處理，實際的像素區塊的基本單位並不限定成3列3 行。 圖1 1係爲表示藉由第2的實施形態之信號處理電路6 的內部構成的一例之區塊圖。藉由第2的實施形態之信 號處理電路6，係包含顏色分離內插處理部25。顏色分離 內插處理部25係具有：顏色分離處理部26，其係將白色 資料値W作顏色分離，並產生顏色資料RGB ;線記憶體 27，其係顏色分離處理部26係使用於作業用；及線記憶 體29，其係使用顏色分離之顏色資料値及原有的顏色資料 値，於各像素位置上計算RGB信號之內插處理部2 8係使 用於作業用。於信號處理電路6內，包含顏色分離內插處 理部25以外的處理部亦佳。 圖1 2係爲表示圖1 1的信號處理電路6進行之處理動 作的一例之流程圖。首先，顏色分離處理部26，係使用W 像素的周邊的RGB像素，藉由以下的（2 )〜（4 )式’將 W像素轉換成RGB像素（步驟SI 1 ) ° (r-W-K, …⑵ Gw 卜W K2 …（3) 卜W K3 …⑷ -14- 200816805 於此，Ki、κ2、κ3各個係表示由成爲對象之w像素 的周邊的RGB像素所得到的顏色比率，例如於以下的（5 )〜（7 )式表示。
K' = Κ2 = Κ3 =
R average average ^average B( _u average avera average j ^average ^average ,
B average average + ^average -^average / …（5)…⑹…⑺ 於此’ Ra胃age、GavCTage、Bawrage各個係爲成爲對象之ψ像素 的周邊的複數像素的顏色資料値RGB的平均，例如，係 爲存在於像素區塊內之紅色像素2像素分的平均色資料値 、綠色像素4像素分的平均色資料値、藍色像素2像素分 的平均色資料値。 圖1 3及圖1 4係爲說明圖1 2的步驟s 1 1的處理動作 之圖。顏色分離處理部26，如表示於圖13，求得包圍W 像素之3列3行的像素區塊內的顏色比率κ 1、K2、K3， 並對該顏色比率乘上W像素本身的亮度値（白色資料値 W )。藉此，不使亮度解析度劣化來將W像素作顏色分離 ，如表示於圖1 4，於W像素的位置上重新產生R G B的資 料値 Rw、Gw、Bw。 顏色分離處理部26，用以進行前述之步驟S11的處 理，有必要進行跨列之運算。因此，於圖1 1的線記憶體 -15- 200816805 上先行暫時地儲存2列分的顏色資料値，於讀出像素區塊 內的最終列之時點，讀出先行儲存於線記憶體之剩餘2列 分的顏色資料値，進行前述之（2 )〜（4 )式的演算。 於此，例如像素區塊內的顏色資料値，於 W = 200、 (及_6，(：}_辟，：6_踩)=(80，100,70)時，由（2)~(7)式，成爲（ Rw、G w ' B w ) =( 64,80556) 〇 依此方式，將白色資料値W轉換成顏色資料Rw、Gw 、B w之後’封於平均顏色資料Ravemge、Gaverage、BaVCTage，係成爲 (64 + 80 + 56) / (80 + 100 + 70) =4/5 倍。因此，將該倒數 5/4設爲常數，將乘上（2 )〜（4 )的各個的右邊之値設爲 最終的顏色資料値Rw、Gw、Bw亦佳。 顏色轉換資料Rw、Gw、Bw，係爲只藉由使用本來 S/N比高的白色資料値W，及藉著平均化S/N比提昇之顏 色資料値之乘算及除算而得者，產生之顏色資料値，其 S/N比係較R、G、B資料値單體變得更高。 t 又，像素區塊係不限定於3列3行。例如，圖15係 爲表示以W像素作爲中心之5列7行的像素區塊的一例 之圖。使用於進行前述之步驟S 1 1的處理之線記憶體的容 量，係依存於像素區塊的列數，隨著列數增加，線記憶體 '的容量亦變大。隨之’極端地增加像素區塊的列數係不理 顏色分離處理部26結束圖1 2的步驟S丨丨的處理之後 ，次之，內插處理部2 8，例如表示於圖！ 6，計算像素區 塊內的全部的R像素及Rw像素的平均値R，。同樣地，內 -16- 200816805 插處理部2 8係計算像素區塊內的全部的G像素及Gw像素 的平均値G·、全部的B像素及Bw像素的平均値B’（步驟 S12 )。計算之像素平均値V、、B'，如表示於圖16， 係當作爲像素區塊的中心像素（對象像素）的顏色資料値 〇 依此方式，關於所有的像素，藉由該周圍的3列3行 的像素區塊內的三顏色資料値RGB及顏色分離資料値Rw 、Gw、Bw的平均化，決定最終的顏色資料値Rf、G’、B’ 〇 內插處理部28輸出最終的顏色資料値R’、Gf、B’之 後（步驟 S 1 3 )，關於次之像素區塊，進行前述之步驟 S 11〜S 1 3的處理。 藉由重複以上的處理，關於所有的像素位置，係產生 3顏色的顏色資料値、G’、B’。其中特別是顏色資料値 R\ B、係爲與拜爾排列比較，並基於2倍的像素數的R 資料値及B資料値，進行顏色內插所得者，S/N比係提昇 至先前的2倍程度。 依此方式，於第2實施形態，因爲將W像素作顏色 分離成RGB的3顏色像素，可以簡易且高速地增加看到 的RGB像素數，S/N比係大幅地提昇，且畫質亦變佳。又 ，關於所有的像素，因爲藉由顏色內插處理來產生3顏色 資料値’顏色的解析度係變高，可圖畫質提昇。 又’進行第2的實施形態的處理之前，進行於前述之 第1實施形態中說明之W飽和判定補正處理亦佳。 -17- 200816805 (第3實施形態） 第3實施形態，其特徵係爲於低照度使用白色資料來 進行顏色信號的復原處理。 藉由第3實施形態之固體攝像元件，係與圖1同樣地 被構成，信號處理電路6的處理動作係與第1及第2實施 形態相異。以下，係以第1及第2實施形態的相異點爲中 心來說明。 於第3的實施形態，係以將W像素作爲中心之3列3 行的像素區塊設爲基本單位，此係用以易理解地說明顏色 分離處理，實際的像素區塊的基本單位並不限定於3列3 行。 圖17係爲表不藉由第3實施形態之信號處理電路6 的內部構成的一例之區塊圖。圖1 7的信號處理電路6係 包含低照度判定補正處理部3 0。低照度判定補正處理部 30，係具有：RGB低照度判定部31，其係判定RGB像素 是否爲低照度；低照度補正處理部3 2，其係於判定爲低照 度時，進行補正處理；線記憶體3 3，其係低照度補正處理 部3 2使用於作業用；及1區塊記憶體3 4，其係以像素區 塊單位來儲存低照度補正處理部3 2的處理結果。於信號 處理電路6內，包含低照度判定補正處理部3 0以外的處 理部亦佳。 圖18係爲表不圖17的彳g號處理電路6進行之處理動 作的一例之流程圖。RGB低照度判定部3 1，係對於像素 -18- 200816805 區塊內的RGB資料値C= ( )，進行低照度判定 。基於該判定結果，低照度補正處理部3 2係進行補正處 理。以下，一邊參照圖1 8的流程圖，一邊說明具體的判 定及補正處理。 首先，係判定像素區塊內的RGB資料値Cm ( m係爲 1、2或3 )之任一個是否爲事先決定之下限的設定値Cn 以下（步驟S 2 1 )。於否定該判定時，判定係爲於S /N上 優良之有效的資料，將白色資料値W及RGB資料値C各 個設爲WP、cp，並儲存於1區塊記憶體34 (步驟S22 ) 〇 另一方面，於肯定步驟S2 1的判定時，判定設定値G 以下的顏色資料値Cm ( m係爲1、2或3 )是否只存在一 個（步驟S23 )。於肯定該判定時，基於以下的（8 )式 ，補正設定値Cn以下的一個顏色資料値Cml ( ml係爲1 、2或3 )(步驟S24，第1顏色補正部）。
Cn^W-b’C^+SJcJ …（8) 於此，Cm2、Cm3係爲設定値Cn以上的顏色資料値。 該（8 )式，係爲將針對於S/N比上優良之有效的顏 色資料値Cm2、Cm3，乘上Sm2,、Sm3，之値，其係；由於同 區塊內所得之W作減算者。藉此，可以於白色資料W中 抽出依然包含之顏色資料^的資訊並復原。 於此，係數Sm2,、Sm3’，高照度的W及（+ + ) -19- 200816805 的比係設爲 200 : 250 之後，例如，係爲
Sw，= (200 + 250)x 0.82 = 0.65 、 Sm3 丨=(200 + 250)x 1.16 = 0.93 〇 W = 1〇 、 C = (〇,3,7)時，係成爲 Cml=10-(3χ0·65 + 7χ0·93) = 1·5。 於前述的步驟S23，否定判定時，係判定設定値Cn& 下的顏色資料値Cm ( m係爲1、2或3 )是否只存在二個 (步驟S25 )。於肯定該判定時，基於以下的（9 )式， 補正設定値CnW下的二個顏色資料値Cml及Cm2(ml、 m2係爲1、2或3)(步驟S26)。補正之顏色資料値Cml 及Cm2係記憶於1區塊記憶體34。 [數2] (9) r =C(w-cm3) ml 一 cL+cL r _C(w-cm3) 前述之（9)式，係爲由對象像素區塊內的亮度資料 W將有效的顏色資料値Cm3 ( m3係爲1、2或3 )作減算 ，並將藉由該減算所得到之値，於記憶於1區塊記憶體3 4 內的之前的像素區塊的顏色的資料値Cp 之中，以 不有效（S/N差）顏色ml、m2的顏色資料値G及C【2來作 比例分配，復原顏色m 1、m2的顏色資料者。 於前述之步驟S25否定判定時，係表示RGB的全色 資料値係爲設定値Cn以下。此時，基於以下的（1 〇 )式 ，進行各顏色資料値Cml ( ml係爲1、2或3 )的復原處 理（步驟S 2 7 )。 -20- ·.· (10) ·.· (10)200816805
_ cLw
Cml + CL + Cm3 於前述（1 〇)式，係將對象像素區塊內的亮度資料w ，以藉由記憶於1區塊記憶體3 4的之前的像素區塊的顏 色資料値CP=(C〖，C〖5C〖)（例如，Cf =3、C【=3 'C3p=2)得到 、不有效之顏色m 1、m2、m3的顏色資料値 來作比例分配，復原各顏色資料Cml、Cm2、Cm3。 於前述（1 〇 )式，將對於顏色資料値、cl、α乘 上藉由顏色平衡所決定之係數Si、S2、S3之値作比例分配 亦佳。 於以上的計算，跨列演算係爲必要時，若是一邊參照 先儲存於線記憶體的之前的數列的信號，一邊進行演算係 爲佳。 以白色資料値W及步驟S 2 7復原之各顏色資料値enu ，係隨著記憶於1區塊記憶體（步驟S22 )作輸出（步驟 S28 )。之後，關於次之像素區塊，係進行前述之步驟 S21〜S28的處理。 依此方式，於第3實施形態，係藉由RGB的顏色資 料値判定是否爲低照度，判定低照度時，因爲係利用感度 高的W像素來進行顏色資料値的補正處理，而可及時地 復原藉由低照度失去之顏色資訊’即使低照度亦可得到高 畫質的固體攝像元件。 - 21 - 200816805 於以上說明之顏色資料値的低照度判定及補正處理， 於第2實施形態中說明之顏色分離處理的前階段進行亦佳 ，與第1實施形態的 W飽和判定補正處理倂用進行亦佳 (第4實施形態） 於以下說明之第4實施形態，係爲於第2實施形態的 顏色分離處理中追加低照度判定處理者。 圖1 9係爲表示藉由第4實施形態之信號處理電路6 進行之處理動作的一例之流程圖。圖1 9係爲於圖1 2追加 步驟S 1 4、S 1 5者。 首先，進行白色資料値W及特定的設定値Wn (例如 ，256灰階時係設定爲Wn=10等）之比較（步驟S14)。 白色資料値W係爲Wn以上時，係使用前述之（2 )〜（4 )式，進行顏色分離處理（步驟S11)。另一方面，白色 資料値W係較Wn更小時，係基於下述的（1 1 )式，進行 顏色分離處理。 [數4] …（11)
Cm =(w + Cx +C2 +C3 )xf---
11 w \ Average ^average ^average / IQ + C + C \ ^average ^average ^average 於（1 1 )式，係因爲於作爲亮度資料的白色資料値W 更進一步加算周圍的顏色資料RGB全部，並產生顏色資 料値Cmw，顏色資料値Cmw的S/N比係變得更好。但是， -22- 200816805 此時，因爲以周圍的像素資料作爲亮度資料作加算’亮度 解析度係變劣化。隨之，前述之步驟s 1 1的處理，係只於 成爲對象之W像素所接受之光被判定爲低照度時才進行 ，將亮度解析度作犧牲以圖S/N比的提昇。 依此方式，於第4實施形態，白色資料値W的亮度 係爲低時，因爲對於在白色資料値W上加算該周圍的顏 色資料RGB之値乘上係數，進行白色資料値W的 顏色分離，可圖低照度的白色資料値W的亮度提昇，而 變得不引起洗黑。 (第5實施形態） 第5實施形態其特徵在於將白色資料値W作顏色分 離成顏色資料RGB之後的顏色內插處理’係爲依輸出之 資料成爲與藉由拜爾排列之資料同樣的排列之方式，進行 顏色內插處理者。 藉由第5的實施形態之信號處理電路6，係與圖1 1同 樣地構成，隨著圖1 2及同樣的流程圖而進行動作。但是 ，圖1 1的內插處理部2 8進行之圖1 2的步驟S 1 2的處理 動作係與第2實施形態相異。 藉由本實施形態之內插處理部28 ’係使用紅色資料値 R及藍色資料値B，以及作顏色分離之顏色資料値Rw、Gw 、Bw中的Rw、Bw，進行內插處理。 圖2 0係表示進行顏色分離處理之後的像素排列。如 圖示，於白色資料値 W的像素位置’係分割作顏色分離 -23- 200816805 之顏色資料値Rw、Gw、Bw。內插處理部28，係如於圖21 (a )所表示，係使用紅色資料値R及鄰接於橫方向之2 個的顏色資料値Rw，並將最終的顏色資料値R’作內插。 因此，例如將前述3値的平均値設爲R1之方法係爲最簡便 。同樣地，如表示於圖21 ( b )，使用藍色資料値B、鄰 接於縱方向之2個的顏色資料値Bw，將最終的顏色資料 値B ’作內插。另一方面，關於綠色的顏色資料値Gw，係 如表示於圖21(C)，不進行內插處理。關於綠色不進行 內插處理之理由，係因於進行顏色分離處理之時點，藉由 顏色資料値G及Gw對應至拜爾排列之攝像資料係完成。 進行如此處理之後，可得到如表示於圖22之對應於 拜爾排列之資料排列。處理由固體攝像元件輸出之攝像資 料之汎用的數位信號處理器，係因爲多對應至拜爾排列的 攝像資料，若是依本實施形態之方式，將轉換成拜爾排列 之後的攝像資料由固體攝像元件輸出，係可以使用汎用的 數位信號處理器來進行種種的影像處理，可圖影像處理的 設計成本及構件成本的削減。 依此方式，於第5實施形態，將白色資料値W作顏 色分離成顏色資料RGB之後，因爲進行將像素區塊內的 資料排列轉換成對應至拜爾排列之資料排列之處理，而可 由固體攝像元件輸出對應至拜爾排列之攝像資料，可以使 用汎用的數位信號處理器來進行之後的影像處理。 (第6實施形態） -24- 200816805 前述之第1〜第5的實施形態，可以任意地組合並實施 。例如，於以下說明之第6實施形態，其特徵係爲連續進 行前述之圖1 〇、圖1 8及圖1 2的處理。 圖23係爲表示藉由第6的實施形態之信號處理電路6 的內部構成的一例之區塊圖。圖23的信號處理電路6，係 具有：W飽和判定補正處理部21，其係與圖8同樣地構 成；低照度判定補正處理部3 0，其係與圖1 7同樣地構成 ;顏色分離內插處理部25，其係與圖11同樣地構成； YUV轉換部35，其係將顏色資料RGB轉換成亮度資料Y 及色差資料UV ;線記憶體36，其係該等各部係使用於作 業用；及1區塊記憶體3 7，其係儲存處理結果。 圖2 3的信號處理電路6內的各部，係以硬體構成亦 佳，以軟體構成亦佳。任何的情形，基本上皆依照圖18 及圖1 2的各流程圖，順序地進行處理之後，經由γυν轉 換部3 5進行朝亮度資料及色差資料的轉換。 圖24係爲表示圖23的信號處理電路6進行之處理動 作的一例之流程圖。以下，係說明以表示於圖2之2列2 行的像素區塊作爲單位，進行信號處理之例。 首先’以2列2行的像素區塊作爲單位，取得各像素 區塊內的RGB的顏色資料値〇 = 及白色資料値W ( 步驟S 3 1 )。該等資料係由1 Η記憶體取得。以下，稱爲 用以將取得之1像素區塊作信號處理之對象像素。 白色像素’係與RGB像素比較，於低照度側難以飽 和，於高照度側係易飽和。因此，於圖24的步驟S 3 2 ( -25- 200816805 第2判定部），係判定白色資料値W是否較下限的設定 値cn (例如，cn=o)更大。該判定處理，係圖23的w飽 和判定補正處理部21來進行。若爲W^Cn (圖9的區域A 時）’將使用於信號處理之資料C，、W，，設定爲記憶於1 E塊δ己隱體22之即的像素區塊的資料cp、wp (步驟S33 ，之前區塊顏色調整部）。 於步驟S32，判定爲W>Cn後，w飽和判定補正處理 部2 1 ’係進行由與圖1 〇同樣的處理順序所成之w飽和判 定補正處理（步驟S34 )。藉由該步驟S34的處理，係輸 出補正之白色資料値W ’及顏色資料値。 次之，低照度判定補正處理部3 0，係進行由與圖18 同樣的處理順序所成之低照度判定處理（步驟S 3 5 )。藉 由該步驟S35的處理，RGB的各像素中低照度的像素係高 感度化。 次之，顏色分離內插處理部25，係進行由與圖12同 樣的處理順序所成之顏色分離處理（步驟S36 )。藉由該 步驟S36的處理，將W像素作顏色分離成RGB的顏色資 料値之後，輸出進行內插處理之顏色資料値。 係爲步驟S 3 6及步驟S 3 3的處理結果之白色資料値 及顏色資料値C係儲存至1區塊記憶體（步驟S37)。 次之，YUV轉換部3 5，係將由顏色分離內插處理部 25所輸出之三色資料値轉換成亮度資料及色差資料（步驟 S38 )。 依此方式，於第6實施形態，因爲連續地進行w飽 -26- 200816805 和判定補正處理、RGB低照度判定處理及顏色分離處理’ 產生最終的顏色資料’可以得到無洗白與洗黑之高畫質且 於顏色資訊的再現性上優良之影像。 又，並不必要一定依W飽和判定補正處理部2 1、低 照度判定補正處理部30及顏色分離內插內插處理部25的 順序來進行各處理，例如，依W飽和判定補正處理部21 、顏色分離內插處理部25及低照度判定補正處理部3 0的 順序來進行處理亦佳。又，省略圖24中的一部分的處理 、例如步驟S 3 2的判定處理亦佳。 (第7實施形態） 於前述之圖1 2，於進行顏色分離處理之後進行內插處 理，進行內插處理之後進行顏色分離處理亦佳。於以下說 明之第7實施形態，其特徵係爲於進行內插處理之後進行 顏色分離處理。 圖25係爲表示藉由第7實施形態之信號處理電路6 的內部構成的一例之區塊圖，圖2 6係爲表示圖2 5的信號 處理電路6的處理動作之流程圖。 圖25的信號處理電路6，藉由內插處理部28進行內 插處理之後，藉由顏色分離內插處理部2 5進行顏色分離 處理。內插處理部2 8，係取得對象像素的顏色資料C ( Ci，C2,C3)及白色資料値W。 於此，對象像素係爲信號處理的基本單位，各對象像 素係持有RGB的各顏色資料及白色W資料。該對象像素 -27- 200816805 係與現實地存在之像素陣列1內的像素相異，係爲假想者 。更詳細地，對象像素的位置，係爲存在於像素陣列1部 內的各像素之光電轉換元件的位置或是各像素的重心的位 置。 例如’圖27係爲說明以表示於圖2之2列2行的像 素區塊作爲單位之像素陣列1內的對象像素4 0之圖。將 由圖27左邊開始第2列第2行的像素設爲對象像素40。 該對象像素4 0的R資料値，係如表示於圖2 7 ( a )，係 爲上下的R像素的資料値的平均値。又，B資料値，係如 表示於圖2 7 ( b )，係爲左右的B像素的資料値的平均値 ，G資料値係爲位於對象像素4 0的位置之G像素本身的 資料値，W資料値係爲位於對象像素40的四角之W像素 的資料値的平均値。 藉由進行如此的內插處理，係決定對象像素40的 RGB資料値及W資料値。又，信號處理電路6進行前述 內插處理之際，係利用表示於圖25之線記憶體。隨之， 於該線記憶體，事先儲存對象像素40的周圍的顏色資料 値。 於藉由本實施形態之信號處理電路6，如表示於圖26 ，首先藉由內插處理部28，以前述之處理順序進行內插處 理（步驟S41 )。藉此，每一對象像素 40，係決定RGB 資料値Cm及W資料値W’。 次之，顏色分離內插處理部25，係藉由以下的（12 ) 式計算對象像素4〇的三色資料値並輸出（步驟S42、S 43 -28- 200816805 [數5]
Cm，W’XI5r^l …(12) 於步驟S 4 2計算之對象像素4 0的三 一對象像素40作YUV轉換。 依此方式，於第7實施形態，每一對 內插處理，並取得RGB資料C及白色資3 爲係沿著圖2 6的流程圖進行信號處理’ 塊更細的單位將亮度資訊納入考慮’並進 以藉由顏色再現性取得優良、空間解析度 (第8實施形態） 第8實施形態，其特徵爲RGB資料（ 度時的處理動作係與第3實施形態相異。 藉由第8的實施形態之信號處理部’ 流程圖進行處理動作，（A)步驟S27白 )步驟S26及S27的處理、或是（C)參 S27的處理動作係與第丨及第2的實施形 更具體地，進行前述的（A) 、( B > 時，基於以下的（13)式，進行RGB資 理。 色資料値，係每 象像素40進行 科値W之後，因 可以用較像素區 行信號處理，可 高的影像。 :=仏，(：2503)爲低照 係沿著圖1 8的 勺處理、或是（B >驟 S24、 S26 及 態相異。 )或（C )的處理 料値C的復原處 -29- 200816805 C^W/Sh c^w/Sh Cm3=w/s3 …（13) 於此，s i、s2、s3係爲藉由白平衡所決定之係數’係 對應至像素區域的全體而決定。亦即，將低照度的被攝體 攝像時，RGB資料値中（D )三色全部的資料値其S/N比 低，並且不有效時（E)只有二色不有效時（F)只有一色 不有效時，藉由進行（1 3 )式的演算，可以產生比例於亮 度資料W之白黑的顏色資訊。 依此方式，於第8實施形態，RGB資料値爲低照度時 ，並不參照之前區塊，以簡易的手法，可作爲RGB資料 値來檢測出白黑的顏色資訊。亦即，若根據本實施形態， 於低照度側以顏色信號作爲灰階亦無影響時，可以用簡易 的信號處理，以低照度側的顏色信號作爲白黑資訊來播放 (第9實施形態） 於前述之第1實施形態，係說明以2列2行的像素區 塊作爲單位之例，配置w像素、R像素、B像素之像素區 塊係爲2列2行以外亦佳。 例如，圖2 8係爲表不隔一列地只設置w像素的列之 像素陣列1的一例之圖。圖2 8時，於w像素的列之間， RGB的像素係順序地重複配置。隨之，像素區塊5〇a的單 位係成爲2列3行。又，RGB的像素的排列順序並無特別 限制。 -30- 200816805 圖28的像素陣列1時，表示於圖1之垂直掃描器2, 較RGB的像素更先高速地只掃描W像素的列，可於取得 顏色資訊之前，先只取得亮度資訊。 以其他列的2倍的圖框速率讀出W像素的列時，藉 由交互地重複讀出以2列3行的像素區塊中的只有w像 ' 素的資料（WWW )所構成之圖框，及以（WWWRGB )所 構成之圖框，可以用只有亮度資料2倍的速度來讀出。 … 圖2 9係爲表示將圖2 8的像素的排列作一部分變更之 像素區塊5 0 b的一例之圖。圖2 9時，係以4列4行構成 像素區塊，隔一列地只配置W像素的列，於其間係配置 由BGRG的像素所成之列。由BGRG的像素所成之列，係 將G像素的數目設置爲其他顏色的像素的數目的2倍。藉 此，比起均等地設置RGB的像素時，可提昇亮度解析度 〇 於圖29 ’由BGRG的像素所成之列的像素的排列係可 κ 任意的變更’ 〇像素們，係因不使其鄰接可以均等地檢測 出亮度，更爲理想。 圖3 0係爲表示將圖29的像素的排列作一部分變更之 像素區塊50c的一例之圖。於圖30，因爲要提高G信號 的顏色再現性及綠色解析度，交換圖29的W像素及G像 素’並隔一列地只設置G像素的列。此時，藉由只讀出由 與W像素同樣地於亮度資訊的取得上可利用之G像素所 成之列，與圖29同樣地，可圖亮度解析度的提昇。 依此方式’於第9實施形態，因爲設置像素區塊，其 -31 - 200816805 係隔一列地配置只由W像素或是G像素所成之列；先行 於顏色資訊，可高速地只取得亮度資訊。 (第1 〇實施形態） 第1 0實施形態，係爲於像素陣列1內呈千鳥狀地配 置W像素。第1 0實施形態係適用於持有與圖1同樣的構 成之固體攝像元件，固體攝像元件內的信號處理部的內部 構成，係因爲與第1或是第2實施形態同樣，係省略信號 處理部的詳細說明。 圖3 1係爲表示藉由第1 0的實施形態之像素陣列1之 圖。圖3 1的像素陣列1，係具有2列6行的像素區塊50d 。各像素區塊5 0d係具有6個W像素，其係呈千鳥狀地 配置；及共計6個RGB像素，其係於其間交互地配置。 像素區塊50d內的半數因爲係爲W像素，可以提高 亮度解析度。特別是，RGB像素係爲低照度，而且W像 素的S/N係較最低基準値更高時，可以於水平方向及垂直 方向的兩方，高度地維持亮度解析度。 圖32係爲表示將圖3 1的像素排列作一部分變更之像 素陣列1之圖。圖32的像素陣列1內的像素區塊50e，係 將G像素的數目設爲R像素及B像素的數目的2倍。藉 此，綠色的再現性係提昇，可較圖31更進一步提昇亮度 解析度。 圖33係爲表示交換圖32的W像素及G像素之像素 陣列1之圖。圖33的像素陣列1內的像素區塊50f，因爲 -32- 200816805 比起圖32，W像素的數目較少，亮度解析度係下降’該 部分，係可提昇綠色解析度及顏色再現性。 依此方式，於第1 〇實施形態，因爲係呈千鳥狀地配 置W像素或是G像素，可以詳細且均等地把握亮度資訊 ，可圖亮度解.析度的提昇。 (第1 1實施形態） 於前述之第1〜第1 〇的實施形態，係說明於像素陣列 1的攝像面的縱橫軸上配置各像素之例，對於攝像面的縱 橫軸，係以0〜90°的範圍傾斜，並配置各像素亦佳。以下 ，係說明對於縱橫軸，係以45°傾斜，並配置各像素之例 。又，第1 1的實施形態，係適用於持有與圖1同樣的構 成之固體攝像元件，固體攝像元件內的信號處理部的內部 構成，因爲係與第1或第2實施形態同樣，省略信號處理 部的詳細說明。 圖3 4係爲表示藉由第1 1的實施形態之像素陣列1之 圖。於圖3 4的像素陣列1，於對於攝像面的縱橫軸（紙面 的上下左右方向）傾斜45°之方向上，無間隙地配置各像 素。 各像素係爲正方形，因爲傾斜4 5 ° ，係變成菱形形狀 。此時，各像素係呈市松狀地配置，因爲係成爲所謂蜂巢 構造，若於橫方向（水平方向）進行內插處理，見到的像 素數比起不傾斜時，變成同像素面積的2倍，可以提昇見 到的解析度。 -33- 200816805 圖3 4的像素陣列1，於水平方向每一列係具 像素所成之列，於該等列之間，係具有重複W > 像素之列。於圖3 4，係以4 5 °傾斜之4列4行 5 0g。於圖34之W : R : G : B的像素數目比係爲 :1，W像素及G像素係因爲比例上爲多，可以 得亮度資訊。 圖35係爲表示圖34的變形例的像素陣列1 3 5的像素陣列1，於水平方向每一列係具有只由 所成之列，於該等列之間，係具有重複RGB像 於圖35之像素區塊5h內的W: R: G: B的像素 爲4 : 1 : 2 : 1，因爲較圖34 W像素的比例更多 度係爲高。但是，因爲較圖3 4 G像素的比例更 解析度係變差。 又，圖3 5時，經由垂直掃描器2，藉由高 由W像素所成之列來讀出，灰階影像的高速攝 可能。或是，藉由省略只由 W像素所成之列來 出，可以用通常的拜爾排列及同樣的像素排列來 像。 依此方式，於第1 1實施形態，因爲係對於 縱橫軸傾斜45°來配置各像素，可以將每單位面 的像素數目增加成2倍，可以提高解析度。又， 只選擇只有G像素的列與只有W像素的列，並 出，可以用通常的拜爾排列及同樣的像素排列來 像。 有只由G ί象素及R 作爲區塊 2:1:4 更多地取 之圖。圖 W像素 素之列。 數目比係 ，亮度感 少，顏色 速選擇只 像係變得 選擇並讀 筒速地攝 攝像面的 積所見到 因爲可以 高速地讀 局速地攝 -34- 200816805 於前述之圖3 4及圖3 5，係表示對於攝像面的縱橫軸 傾斜4 5 °來配置各像素之例，如圖· 3 6，將鄰接之2列的 像素偏移至橫方向半個像素作配置亦佳。此時，縱方向的 像素的密度比起不偏移半個像素時，係變成2倍，可得到 2倍的解析度。 又，取代圖3 6，將鄰接之2行的像素偏移半個像素作 配置亦佳。此時，橫方向的像素的密度比起不偏移半個像 素時，係變成2倍，可得到2倍的解析度。 依此方式，藉由將鄰接之2列的各像素偏移至縱或是 橫方向半個像素作配置，係如圖34或是圖35，可得到與 將各像素傾斜45°時同樣的效果。 【圖式簡單說明】 圖1係爲表示關於本發明的一實施形態之固體攝像元 件的槪略構成之區塊圖。 圖2係爲表示2列2行的像素區塊1 〇的一例之圖。 圖3係爲表不顏色爐光片的透射率之圖。 圖4係爲表示附上各顏色的顏色濾光片之各像素的感 度之圖。 圖5係爲表示於縱橫共計配置4個圖2的像素區塊1 〇 之例圖。 圖6 ( a )係爲模式地表示鄰接於列方向之3像素分的 剖面構造之剖面圖，具有紅外線遮斷濾光片之固體攝像元 件的剖面圖。圖6 ( b )係爲對於圖6(a)，於顏色濾光 -35- 200816805 片上配置紅外線遮斷濾光片1 7之剖面圖。 圖7係爲表示於RGB的各個像素上設置紅外線遮斷 濾光片1 7，及於W像素上未設置紅外線遮斷濾光片i 7之 情形的各像素的通過波長區域與透射率的關係之圖。 圖8係爲藉由第1實施形態、表示於圖1中表示之信 號處理電路6的內部構成的一例之區塊圖。 圖9係爲表示照度與像素輸出的關係之圖。 圖1 〇係爲表示藉由第1實施形態之信號處理電路6 進行之處理動作的一例之流程圖。 圖1 1係爲表示藉由第2實施形態之信號處理電路6 的內部構成的一例之區塊圖。 圖12係爲表示圖11的信號處理電路6進行之處理動 作的一例之流程圖。 圖1 3係爲說明圖1 2的步驟S 1 1的處理動作之圖。 圖1 4係爲說明圖1 2的步驟S 1 1的處理動作之圖。 圖1 5係爲表示以W像素作爲中心之5列7行的像素 區塊的一例之圖。 圖1 6係爲說明內插處理部的處理動作之圖。 圖1 7係爲表示藉由第3實施形態之信號處理電路6 的內部構成的一例之區塊圖。 圖1 8係爲表示圖1 7的信號處理電路6進行之處理動 作的一'例之流程圖。 圖1 9係爲表示藉由第4實施形態之信號處理電路6 進fr之處理動作的一例之流程圖。 -36- 200816805 圖20係爲表示進行顏色分離處理之後的像素排列之 圖。 圖2 1 ( a )〜（c )係爲說明內插處理部的處理動作之 圖。 圖22係爲表示依對應至拜爾排列之方式所處理之信 號矩陣之圖。 圖23係爲表示藉由第6實施形態之信號處理電路6 的內部構成的一例之區塊圖。 圖24係爲表示圖23的信號處理電路6進行之處理動 作的一例之流程圖。 圖2 5係爲表示藉由第7實施形態之信號處理電路6 的內部構成的一例之區塊圖。 圖26係爲表示圖25的信號處理電路6的處理動作之 流程圖。 圖2 7係爲說明以表示於圖2之2列2行的像素區塊 作爲單位之像素陣列1內的對象像素4〇，以及對於對象像 素40之內插處理之圖。 圖2 8係爲表示隔一列只設置w像素的列之像素陣列 1的一例之圖。 圖2 9係爲表示將圖2 8的像素排列作一部分變更之像 素區塊10b的一例之圖。 圖3 0係爲表示將圖2 9的像素排列作一部分變更之像 素區塊10c的一例之圖。 圖3 1係爲表示藉由第丨〇實施形態之像素陣列1之圖 -37- 200816805 圖3 2係爲表示將圖31的像素排列作一部分變更之像 素陣列1之圖。 圖33係爲表示替換圖32的W像素及G像素之像素 陣列1之圖。 圖34係爲表示藉由第1 1的實施形態之像素陣列1之 圖。 圖3 5係爲表示圖3 4的變形例的像素陣列1之圖。 圖36係爲表示將鄰接之2列像素往橫向偏移半個像 素來配置之像素陣列之圖。 【主要元件符號說明】 1 :像素陣列 2 :垂直掃描器 3 :雜訊減法電路 4 : A/D轉換電路 5 :水平掃描器 6 :信號處理電路 10、 50a、 50b、 50c、 50d、 50e、 50f、 50g、 50h: i 象 素區塊 1 1 :半導體基板 1 2 :光電轉換元件 1 3 :層間絕緣膜 1 4 :顏色濾光片 -38- 200816805 15 :微透鏡 1 6 :遮光膜 1 7 :紅外線遮斷濾光片 2 1 : W飽和判定補正處理部 22 : W飽和判定部 2 3 : W補正處理部 24、27、29、33、36 :線記憶體 25 :顏色分離內插處理部 26 :顏色分離處理部 2 8 :內插處理部 3 0 :低照度判定補正處理部 31 : RGB低照度判定部 3 2 :低照度補正處理部 3 4、3 7 : 1區塊記憶體 35 : YUV轉換部 40 :對象像素 -39-

Claims (1)

  1. 200816805 十、申請專利範圍 1· 一種固體攝像元件，其特徵在於具備： 複數的像素，其係呈矩陣狀地形成於半導體基板上， 並且各個具有光電轉換元件； 讀出電路，其係讀出於前述複數的像素作光電轉換之 電氣信號；及 信號處理部，其係對於在前述讀出電路讀出之電氣信 號，進行信號處理； 前述複數的像素係各個具有： 複數的第1像素，其係經由透明濾光片，導引可見光 波長的入射光至對應之前述光電轉換元件； 複數的第2像素，其係具有對於可見波長區域中的第 1可見光波長區域，持有比起其他可見光波長區域更高之 透射率之第1顏色濾光片； 複數的第3像素，其係具有對於與可見波長區域中的 前述第1可見光波長區域相異之第2可見光波長區域，持 有比起其他可見光波長區域更高之透射率之第2顏色濾光 片； 複數的第4像素，其係具有對於與可見波長區域中的 前述第1及第2可見光波長區域相異之第3可見光波長區 域，持有比起其他可見光波長區域更局之透射率之第3顏 色濾光片； 前述信號處理部係具有： 顏色取得部，其係取得由成爲信號處理的對象之複數 -40 - 200816805 的像素所形成之像素區塊內的第1顏色資料値C i、第2顏 色資料値C2、第3顏色資料値c3及白色資料値W ; 第1判定部，其係判定位於成爲前述對象之像素區塊 之前述白色資料値W是否較事先決定之第1設定値更小 ;及白色補正部，其係於藉由前述第1判定部之判定處理 被否定時，係基於以下的（1 )式，將位於成爲前述對象 之像素區塊之前述白色資料値W進行補正處理，於藉由 前述第1判定部之判定處理被肯定時，係不進行基於（1 )式之補正處理，而直接輸出前述白色資料値W; W = S1C1+S2C2+S3C3 ... (1) 但是，Si、s2、s3係爲藉由顏色平衡決定之係數。 2·如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像元件， 其中 係具備： 第2判定部，其係於進行前述第1判定處理之前，判 定位於成爲前述對象之像素區塊之前述白色資料値W是 否比起較前述第1設定値更小之第2設定値更大；及 直前區塊顏色調整部，其係於藉由前述第2判定部之 判定處理被否定時，基於直前的像素區塊內的各顏色資料 値來決定成爲前述對象之像素區塊內的各顏色資料値； 前述第1判定部，係於藉由前述第2判定部之判定處 理被肯定時，進行判定處理。 -41 - 200816805 3· —種固體攝像元件，其特徵在於具備： 複數的像素，其係呈矩陣狀地形成於半導體基板上， 並且各個具有光電轉換元件； 讀出電路，其係讀出於前述複數的像素作光電轉換之 電氣信號；及 信號處理部，其係對於在前述複數的像素作光電轉換 之電氣信號，進行信號處理； 前述複數的像素係各個具有： 複數的第1像素，其係經由透明濾光片，導引可見光 波長的入射光至對應之前述光電轉換元件； 複數的第2像素，其係具有對於可見波長區域中的第 1可見光波長區域，持有比起其他可見光波長區域更高之 透射率之第1顏色濾光片； 複數的第3像素，其係具有對於與可見波長區域中的 前述第1可見光波長區域相異之第2可見光波長區域，持 有比起其他可見光波長區域更高之透射率之第2顏色濾光 片； 複數的第4像素，其係具有對於與可見波長區域中的 前述第1及第2可見光波長區域相異之第3可見光波長區 域，持有比起其他可見光波長區域更高之透射率之第3顏 色濾光片； 前述信號處理部係具有： 顏色取得部，其係取得由成爲信號處理的對象之複數 的像素所形成之像素區塊內的第1顏色資料値C i、第2顏 -42- 200816805 色資料値C2、第3顏色資料値C3及白色資料値W ;及 顏色分離處理部，其係基於以下的（2)〜（4)式， 將前述白色資料値作顏色分離，並產生前述第1顏色的顏 色資料値Clw、前述第2顏色的顏色資料値C2w及第3顏 色的顏色資料値C3w ; ClweW.Ki ... (2) C2weW K2 …（3) C3weW.K3 (4) 但是，K1、κ2、K3係爲由成爲對象之白色資料値w 的周邊畫素所得到之顏色比率，並且係爲藉由像素區塊內 的前述顏色資料値Ci、c2及c3所決定之値。 4·如申請專利範圍第3項所記載之固體攝像元件， 其中 前述顏色比率Km(m = l，2,3)，係使用像素區塊內的前述 顏色資料値C!、C2及C3，並用以下的（5)式來表示， [數1] …（5) (Cj +C2 +C3) 5 ·如申請專利範圍第3項所記載之固體攝像元件， 其中 前述信號處理部係具備白色判定部，其係判定白色資 料値W是否爲特定之設定値以上； -43- 200816805 前述顏.色分離處理部，係於前述白色判定部的判定處 理被肯定時，藉由前述（2)〜（4)式’將前述白色資料 値作顏色分離，並於前述白色判定部的判定處理被否定時 ，基於以下的（6 )式，將前述白色資料値作顏色分離’ 產生前述顏色資料値Clw、C2w及C3w ; [數2]
    = + +C2 +c3)x Cm (C1+C2+C3) …⑹ 6.如申請專利範菌第3項所記載之固體攝像元件， 其中 係具備內插處理部，其係使用於前述顏色分離處理部 所產生之前述顏色資料値Clw、C2w及C3w以及白色像素 的周圍的對象像素之顏色資料値，來補正前述對象像素的 顏色資料値。 7·如申請專利範圍第6項所記載之固體攝像元件，
    其中 前述內插處理部，其係依前述像素區塊內的像素的排 列成爲拜爾排列之方式，使用於前述顏色分離處理部所產 生之前述顏色資料値Clw、c2w及c3w以及白色像素的周 圍的對象像素之顏色資料値，來補正前述對象像素的顏色 資料値。 8 ·如申請專利範圍第3項所記載之固體攝像元件， 其中 前述信號處理部係具有內插處理部，其係基於在前述 -44- 200816805 顏色取得部所取得之前述顏色資料値、c2、c3以及前 述白色資料値W，來進行內插處理，每一各像素係計算內 插之顏色資料値及白色資料値； 前述顏色分離處理部，係使用於前述內插處理部作內 插之顏色資料値及白色資料値，藉由前述（2)〜（4)式 來進行顏色分離處理。 9· 一種固體攝像元件，其特徵在於具備： 複數的像素，其係呈矩陣狀地形成於半導體基板上， 並且各個具有光電轉換元件； 讀出電路，其係讀出於前述複數的像素作光電轉換之 電氣信號；及 信號處理部，其係對於在前述複數的像素作光電轉換 之電氣信號，進行信號處理； 前述複數的像素係各個具有： 複數的第1像素，其係經由透明濾光片，導引可見光 波長的入射光至對應之前述光電轉換元件； 複數的第2像素，其係具有對於可見波長區域中的第 1可見光波長區域，持有比起其他可見光波長區域更高之 透射率之第1顏色濾光片； 複數的第3像素，其係具有對於與可見波長區域中的 前述第1可見光波長區域相異之第2可見光波長區域，持 有比起其他可見光波長區域更高之透射率之第2顏色濾光 片； 複數的第4像素，其係具有對於與可見波長區域中的 -45- 200816805 前述第1及第2可見光波長區域相異之第3可見光波長區 域，持有比起其他可見光波長區域更高之透射率之第3顏 色濾光片； 前述信號處理部係具有： 顏色取得部，其係取得由成爲信號處理的對象之複數 的像素所形成之像素區塊內的第1顏色資料値C i、第2顏 色資料値C2、第3顏色資料値C3及白色資料値W ; 判定部，其係判定前述顏色資料値C i、C2、C3是否 比起特定的設定値更小；及 低照度補正部，其係於藉由前述判定部，前述顏色資 料値C i、C2、C3中最大2個被判定爲比起前述設定値更 小時’係基於白色資料値及比起前述設定値更大之顏色資 料値’復原被判定爲比起前述設定値更小之顏色資料値。 1 〇·如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像元件， 其中 前述顏色取得部係基於對象像素的周圍的像素的白色 資料値及白色以外的前述第1〜第3的顏色的顏色資料値來 進行內插處理，並檢測前述對象像素的前述顏色資料値C i 、C2、C3以及前述白色資料値w。 1 1 ·如申請專利範圍第9項所記載之固體攝像元件， 其中 前述低照度補正部，係具有第1顏色補正部，其係於 前述顏色資料値Ci、C2、C3之中只有1個顏色資料値比 起前述設定値更小時，將分別減算由前述白色資料値W -46- 200816805 殘留之2個顏色資料値及藉由對應之顏色平衡所決定之係 數Si、S2、S3之乘算結果所得到之値，設定爲前述1個顏 色資料値。 12·如申請專利範圍第9項所記載之固體攝像元件， 其中 係具備記憶部，其係記憶前述信號處理部於之前進行 信號處理所得到之第1顏色的顏色資料値C『、第2顏色的 顏色資料値C2P、第3顏色的顏色資料値C〖及白色資料値W 9 前述信號處理部係使用記憶於前述記憶部之資料値cf 、、〇〖及W，來補正於前述低照度補正部被補正之前述 顏色資料値C!、C2、C3及前述白色資料値W。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所記載之固體攝像元件 ，其中 前述低照度補正部，係具有第2顏色補正部，其係於 前述顏色資料値Ci、C2、C3之中2個顏色資料値比起前 述設定値更小時，將減算由前述白色資料値W殘留之1 個資料値所決定之値，及以記憶於對應至前述2個顏色資 料値之前述記憶部之2個顏色的資料値作比例分配之値， 設定爲新的前述2個資料値。 1 4.如申請專利範圍第1 2項所記載之固體攝像元件 ，其中 前述低照度補正部，係具有第3顏色補正部，其係於 前述顏色資料値Ci、C2、C3的全部比起前述設定値更小 -47- 200816805 時，將以記憶於前述記憶部之3顏色資料値Cf、 比例分配前述白色資料値W之値，設爲新的資 C 2、C 3 0 15.如申請專利範圍第9項所記載之固體攝 其中 前述低照度補正部，係具有第4顏色補正部 前述顏色資料値Ci、C2、C3之至少1個比起前 更小時，使用藉由前述白色資料値W及前述顏 決定之係數 Si、S2、S3，將前述3顏色資料 Q = W/&、前述信號C2 = W/S2及前述信號C3 = W/S3。 16·如申請專利範圍第1項所記載之固體攝 其中 前述信號處理部，係具有輸出對應至3個顏 山、C2、C3及白色資料値W之亮度資料及色差 號輸出部。 17·如申請專利範圍第1項所記載之固體攝 其中 前述像素區塊係包含鄰接配置之2列2行的 第1至第4像素； 前述像素區塊內的前述第1及第2的像素， 上作配置。 18·如申請專利範圍第1項所記載之固體攝 其中 前述像素區塊係包含鄰接配置之2列2行的 C2P、0¾ 斗値C! > 像元件， ，其係於 述設定値 色平衡所 値設定爲 像元件， 色資料値 資料之信 像元件， 4個前述 係於對角 像元件， 4個前述 -48- 200816805 第1至第4像素； 前述第2像素，係具有對於綠色的可見光波長區域， 持有比起綠色以外的其他顏色的可見光波長區域更高之透 射率之第1顏色濾光片； 前述第3像素，係具有對於紅色的可見光波長區域， 持有比起紅色以外的其他顏色的可見光波長區域更高之透 射率之第2顏色濾光片； 前述第4像素，係具有對於藍色的可見光波長區域， 持有比起藍色以外的其他顏色的可見光波長區域更高之透 射率之第3顏色濾光片。 1 9.如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像元件， 其中 前述像素區塊係包含鄰接配置之4列4行的1 6個前 述像素； 各個前述像素區塊係具有： 第1像素列，其係由每隔1列地配置於前述像素區塊 內之前述第1像素所形成；及 第2像素列，其係配置於前述第1像素列的間隔內， 並排列各個具有對於互相地相異之可見光波長區域的複數 的顏色，持有比起前述複數的顏色以外的其他顏色的可見 光波長區域更高之透射率之顏色濾光片之複數的像素來構 成。 20.如申請專利範圍第1 9項所記載之固體攝像元件 ，其中 -49- 200816805 前述第2的像素列，具有對於綠色的可見光波長區域 ，持有比起綠色以外的其他的顏色的可見光波長區域更高 之透射率之顏色濾光片之像素的比例係最高。 2 1 ·如申請專利範圍第1 9項所記載之固體攝像元件 ，其中 於前述第2的像素列中，對於3種類的顏色，具有各 個相異之透射率之3種類的像素係交互地配置。 22· —種固體攝像元件，其特徵在於具備： 複數的像素，其係呈矩陣狀地形成於半導體基板上， 並且各個具有光電轉換元件；及 讀出電路’其係讀出於前述複數的像素作光電轉換之 電氣信號； 前述複數的像素，係分類成以2以上的前述像素作爲 單位之像素區塊； 前述複數的像素，係爲對於攝像面的縱橫軸呈45°傾斜 之正方形； 鄰接之像素們係無間隙地作配置，前述第1或是第4 像素，係沿著互相地相異之列作配置。 23 .如申請專利範圍第丨項所記載之固體攝像元件， 其中 前述讀出電路，對於前述複數的像素，丨水平線的同 時’或是1個像素接丨個順序地進行信號讀出。 24 ·如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像元件， 其中 -50- 200816805 前述信號處理部，係形成於與形成前述複數的像素及 前述讀出電路之半導體基板相異之半導體基板上， 前述讀出電路的輸出，係輸入至前述信號處理電路。 25.如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像元件， 其中 前述第2、第3及第4像素，係具有遮斷紅外線之紅 外線遮斷濾光片； 前述第1像素，係不介在前述紅外線遮斷濾光片，而 導入入射光至前述光電轉換元件。 -51 -
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