WO2018077357A1 - Bildsensor mit einem für pixelbinning geeigneten farbfilter - Google Patents

Bildsensor mit einem für pixelbinning geeigneten farbfilter Download PDF

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Karsten Breuer
Boris Werthessen
Florian Dreier
Dieter KRÖKEL
Lars Ulveland
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Aumovio Microelectronic GmbH
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Conti Temic Microelectronic GmbH
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Definitions

  • the invention relates to an image sensor with a color filter suitable for Pixelbinning and a camera with such an image sensor according to the independent claims.
  • the so-called Bayer sensor described in US Pat. No. 3,971,065 is frequently used as the image sensor.
  • the photosensitive surface of the Bayer sensor is coated with a special color filter by which each pixel (photosensitive cell) or pixel is sensitive to a particular color component, for example red (R), green (G), blue (B) or clear (C) or unfiltered.
  • the color filter has a mosaic-like arrangement of individual pixel filters for the different color components.
  • 2x2 pixel filter combinations such as RGGB (Bayer sensor) are formed, i. in even lines of the pixel matrix of an image sensor, the pixel filters are arranged in the sequence red-green and in odd lines in the sequence green-blue.
  • FIG. 5 shows a Bayer sensor 50 which has a matrix 52 with pixels 54.
  • a filter 56 is arranged, which is formed from sub-matrices 58, each having 2x2 pixel-filter combinations RGGB.
  • 2x2 pixel filter combinations are for example RCCC, RCCB or RCCG.
  • An alternative to the 2x2 pixel filter combinations is the X-Trans image sensor of the Japanese company Fujifilm K.K., which has a 6x6 pixel filter combinations.
  • each pixel provides only information for a single color component, for example the brightness value.
  • demosaicing such as, for example, bilinear interpolation.
  • Pixelbinning In order to increase the photosensitivity of an image sensor, it is also known to use a so-called Pixelbinning, wherein at the same time reducing the resolution of several adjacent pixels are summarized analog. For example, with high-resolution 8 megapixel automotive for-car sensors, image capturing sensitivity can be increased in low-light conditions such as at dusk, at night, and when crossing tunnels at the expense of pixel-binning resolution.
  • pixel binning always combines two (row or column binning) or four pixels (column and row binning) into a new pixel.
  • the color information is completely or partially lost in the above-described image sensors with 2x2 and also 6x6 pixel filter combinations, so that only one grayscale image can be generated.
  • the object of the present invention is therefore to propose an image sensor with a color filter suitable for pixel binning and a camera with such an image sensor
  • An underlying idea of the present invention is to provide a pixel-filter combination in such a way that at least two pixels lying in a column of a matrix of photosensitive pixels arranged in a plane and / or adjacent to one row of the matrix are sensitive to the same color component. This allows pixel binning of the neighboring pixels of the same color component sensitivity without losing color information due to pixel binning.
  • a pixel-filter combination according to the invention can be obtained, for example, by mirroring filter patterns at symmetry axes of x * y sub-matrices, in particular by mirroring known filter patterns such as RGGB, RCCB, RCCG or RCCC to symmetry axes of a 4x4 sub-matrix.
  • An embodiment of the invention now relates to an image sensor comprising a plurality of light-sensitive pixels arranged in a plane in a plane, one arranged in front of the pixel matrix color filter, which is formed such that each pixel is sensitive to each one of a plurality of predetermined color components.
  • the pixels of the pixel matrix are subdivided into pixel groups and each pixel group has the same number of adjacent pixels in a column of the matrix and / or one pixel of the matrix next to one another.
  • Each pixel group is associated with a given pixel-filter combination, and the predetermined pixel-filter combination is designed in such a way that at least two pixels adjacent to each other in one column of the matrix and / or one row of the matrix are sensitive to the same color component.
  • the color components may be at least two of the group comprising red, green, blue and unfiltered, wherein the color component corresponds approximately unfiltered to the entire spectral range incident on the image sensor light radiation.
  • a pixel group may comprise x * y pixels arranged in a sub-matrix comprising x rows and y columns of the matrix, where x> 2 and y> 2.
  • the pixel-filter combination assigned to the pixel group can be designed in such a way that at least two pixels arranged directly adjacent to one another in the middle of the sub-matrix and / or in a column are sensitive to the same color component.
  • the pixel-filter combination associated with the pixel group may have one of the following color component groups: RGB; RCB; RCG; RC; where R is a red filter, G is a green filter, B is a blue filter and C is unfiltered or without a filter.
  • the pixel group may comprise 16 pixels arranged in a sub-matrix comprising four rows and four columns of the matrix.
  • various configurations of the color component group are possible:
  • the four pixels of the first and fourth lines of the sub-matrix may be sensitive to the color components RGGR and the second and third lines of the sub-matrix, respectively, for the color components GBBG
  • the four pixels of the first and fourth rows of the sub-matrix may be sensitive to the color components RCCR and the second and third rows of the sub-matrix, respectively, for the color components CBBC.
  • the four pixels of the first and fourth rows of the sub-matrix may be sensitive to the color components RCCR and the second and third rows of the sub-array, respectively, for the color components CGGC.
  • the four pixels of the first and fourth rows of the sub-matrix may be sensitive to the color components RCCR and the second and third rows of the sub-matrix, respectively, for the color components CCCC.
  • a further embodiment of the invention relates to a camera with an image sensor according to the invention and as described herein, which is designed in particular for use in a vehicle.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an image sensor according to the invention
  • Fig. 2 shows a second embodiment of an image sensor according to the invention
  • 3 shows a third embodiment of an image sensor according to the invention
  • 4 shows a fourth exemplary embodiment of an image sensor according to the invention
  • Fig. 5 is an example of a known Bayer sensor
  • Fig. 1 shows an image sensor 10 according to the invention, which has a matrix 12 with in-plane photosensitive pixels 14 arranged in rows and columns of the matrix.
  • Fig. 1 is merely a schematic representation of a plan view of the photosensitive surface of the image sensor 10 with only a few pixels to illustrate the principle of the invention.
  • the image sensor produced by means of microelectronic production methods naturally has a much larger matrix with substantially more pixels than the matrix shown with only 100 pixels, with an 8 mega pixel image sensor, for example, 8 million pixels.
  • the image sensor 10 is designed in particular as a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) or as a CCD (charge-coupled device) sensor.
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • CCD charge-coupled device
  • a color filter 16 is arranged in front of the photosensitive pixels 14 provided for image recording, in particular in the form of a filter layer applied to the photosensitive sensor surface. As shown in Fig. 1, the color filter 16 is not arranged in front of all the pixels 14 shown; the outermost pixels 14 are without a filter layer and can be used, for example, to evaluate the sensor noise. An application of the color filter up to the edge of the imager, d .h. but covering all pixels is also possible.
  • the color filter 16 is designed such that it allows a specific color component of light radiation incident on the image sensor 10 to pass through virtually unfiltered for each pixel 14. In other words, the color filter 16 thus causes each pixel to be sensitive to one of a plurality of predetermined color components. This is indicated in FIG. 1 by the letters R, G, B assigned to the individual pixels: R stands for red, G for green and B for blue. For example, pixels labeled R are sensitive to the frequency spectrum of incident light radiation that encompasses the color red.
  • each pixel group 18 has four pixels lying one below the other in a column of the matrix and four adjacent pixels in a row of the matrix.
  • the pixel groups 1 8 do not overlap, but are arranged directly next to one another.
  • the pixel groups 18 in principle form submatrices of the matrix 12.
  • Each pixel group 18 is associated with a given pixel-filter combination, which in FIG. 1 consists of four 2x2 RGGB filter-pixel combinations with different reflections.
  • the 2x2 RGGB filter-pixel combination is mirrored such that two pixels in a column lie below each other in the middle of each pixel group 18 and two pixels are juxtaposed in a row which are sensitive to the same color component. In Fig. 1, these are the 2x2 BBBB groups with the pixels 20.
  • the reflection takes place starting from the 2x2 RGGB filter-pixel combination at the top left in the pixel group 18, first at the vertical symmetry axis of the group 18 to the right; the mirrored 2x2 GRBG pixel-filter combination is then mirrored down the horizontal symmetry axis of group 18, and the resulting 2x2 BGGR pixel / filter combination is finally returned to vertical symmetry.
  • the pixels 20 in the middle of each pixel group 18 can now be combined with the same color component sensitivity B.
  • the pixels of the groups 22 which have two adjacent pixels in one row pixel color component sensitivity G of a pixel group 18 and two adjacent pixels in a row pixels of the same color component sensitivity G of an immediately adjacent ( adjacent) pixel group 18, for pixel binning.
  • the pixels of the color component sensitivity R of the group 24 composed of the pixels of the color component sensitivity R located in a corner of each of the four pixel groups 18 may be used for pixel binning.
  • the color information can be obtained despite complete 4-pixel operation in the image sensor 10 shown in FIG. 1, and the image sensor 10 can also provide color images with activated pixel binning.
  • normal demosaicing algorithms can be applied to generate color information for the other four pixel groups.
  • full resolution i. when operating without Pixelbinning a color output possible if the Demosaicing used here is possibly adjusted algorithmically.
  • FIGS. 2 to 4 show further exemplary embodiments of image sensors 10 'to 10''according to the invention with different filter-pixel combination, which enable pixel binning upon receipt of the color information:
  • the image sensor 10 'shown in Fig. 2 has a color filter 16' in which each pixel is sensitive to one of the color components R, C and B.
  • C stands for Clear, Unfiltered or Without Filter and means that a pixel denoted by C is sensitive to the unfiltered incident light spectrum.
  • a pixel designated C will hereinafter be considered as a pixel labeled R, G or B, although strictly speaking, a C pixel is not only sensitive to a particular color component such as an R, G or B pixel.
  • the pixels 14 of the matrix 12 are subdivided, as in the image sensor 10 shown in FIG. 1, into equal-sized 4x4 pixel groups 18 ', each having four pixels adjacent to one another in a column of the matrix and four adjacent pixels in a row of the matrix and not overlap, but are arranged directly next to each other.
  • Each pixel group 18 ' is associated with a given pixel-filter combination, which in FIG. 2 consists of four 2x2 RCCB filter-pixel combinations with different reflections.
  • the 2x2 RCCB filter-pixel combination is again mirrored such that two pixels in a column lie below each other in the center of each pixel group 18 'and two pixels are juxtaposed in a row which are sensitive to the same color component.
  • these are the 2x2 BBBB groups with the pixels 20 '.
  • the mirroring takes place in this example, starting from the 2x2 RCCB filter-pixel combination top left in the pixel group 18 'to the right on the vertical axis of symmetry of the group 18';
  • the 2x2 CRBC pixel-filter combination thus mirrored is then mirrored down the horizontal symmetry axis of group 18 ', and the resulting 2x2 BCCR pixel-filter combination is finally mirrored back to the 2x2 CBRC on the vertical symmetry axis pixel filter combination.
  • the four pixels of the first and fourth rows of the pixel group and submatrix 18 ', respectively, are sensitive to the color components RCCR and the second and third rows of the sub-array, respectively, for the color components CBBC.
  • the pixels 20' in the middle of each pixel group 18 ' can now be combined with the same color component sensitivity B.
  • the pixels of the groups 22 ' which are two adjacent pixels of the color component sensitivity C of a pixel group 18' and two pixels adjacent to each other in one row may have the same color component sensitivity C of an immediately adjacent (adjacent ) Pixel group 18 ', for pixel binning.
  • the pixels of the color component sensitivity R of the group 24 'composed of the pixels of the color component sensitivity R located in a corner of each of the four pixel groups 18' may be used for pixel binning.
  • the image sensor 10 "shown in Fig. 3 has a color filter 16" in which each pixel is sensitive to one of the color components R, C and G. "
  • the pixels 14 of the matrix 12 are subdivided into equal-sized 4x4 pixel groups 18", each having four pixels one above the other in a column of the matrix and four adjacent pixels in a row of the matrix, and do not overlap, but are arranged directly next to each other.
  • Each pixel group 18 is associated with a given pixel-filter combination, which is composed of four 2x2 RCCG pixel / pixel combinations with different reflections in Figure 3.
  • the 2x2 RCCG filter-pixel combination is again mirrored, in the middle of each pixel group 18 "two pixels in a column lie below each other and two pixels are juxtaposed in a row which are sensitive to the same color component. 3, these are the 2x2 GGGG groups with the pixels 20 ".
  • the mirroring is carried out starting from the 2x2 RCCG pixel-pixel combination at the top left in the pixel group 18" at the vertical axis of symmetry of FIG Group 18 "to the right, the mirrored 2x2 CRGC pixel-filter combination is then mirrored down the horizontal symmetry axis of the group 18", and the resulting 2x2 GCCR pixel-filter combination finally returns to the vertical symmetry axis mirrored to the left for the 2x2 CGRC pixel filter combination.
  • the four pixels of the first and fourth rows of the pixel group and sub-matrix, respectively are 18 "for the color components RCCR and the second and third rows of the sub-array respectively for the color components CGGC sensitive.
  • the pixels 20" can now be combined in the middle of each pixel group 18 "with the same color component sensitivity G. Furthermore, in the example shown in FIG the pixels of the groups 22 "which comprise two adjacent pixels of the color component sensitivity C of a pixel group 18" and two adjacent pixels of the same color component sensitivity C of an immediately adjacent (adjacent) pixel group 18 "in a row, for pixelbinning. In addition, the pixels of the color component sensitivity R of the group 24 "composed of the pixels of the color component sensitivity R located in a corner of each of the four pixel groups 1 8" may be used for pixel binning.
  • the image sensor 10 "'shown in Fig. 4 has a color filter 16"' in which each pixel is sensitive to one of the two color components R and C.
  • the pixels 14 of the matrix 12 are subdivided into equal-sized 4x4 pixel groups 18"', each having four pixels lying one below the other in a column of the matrix and four adjacent pixels in a row of the matrix have and do not overlap, but are arranged directly next to each other.
  • Each pixel group 18 "' is associated with a given pixel-filter combination, which is composed of four 2x2 RCCC filter-pixel combinations with different reflections in Figure 4.
  • the 2x2 RCCC filter-pixel combination is again mirrored in that in the middle of each pixel group 18 "'two pixels in a column lie below one another and two pixels are juxtaposed in a row which are sensitive to the same color component. 4, these are the 2x2 CCCC groups with the pixels 20 "'.
  • the mirroring takes place initially on the vertical symmetry axis of the group, starting from the 2x2 RCCC filter-pixel combination at the top left in the pixel group 18"' 18 "to the right, the mirrored 2x2 CRCC pixel-filter combination is then mirrored down the horizontal symmetry axis of group 18"', and the resulting 2x2 CCCR pixel-filter combination is finally returned to vertical symmetry.
  • the four pixels of the first and fourth rows of the pixel group 18 "' are respectively sensitive to the color components RCCR and the second and third rows of the sub-array for the color components CCCC, respectively the sensitivity of the image sensor 10 "', for example, in low light conditions, the pixels 20"' in the middle of each pixel group 18 "'with the same color component sensitivity C can now be summarized. Further, in the example shown in Fig.
  • the pixels of the groups 22 "', which two adjacent pixels of the color component sensitivity C of one pixel group 18" and two adjacent to each other in a row have the same color component sensitivity C one immediately
  • the pixels of the color component sensitivity R of the group 24 "'consisting of those in a corner of each of the four pixel groups 18"' may be included. pixels of color component sensitivity R used for pixel binning.
  • the image sensor according to the invention is particularly suitable for future multifunctional front cameras MFC (Multi-Functional Camera) for automotive applications: this is what are known as Automotive Imager chip generations with a much higher resolution than currently provided, for example, more than 7 megapixels, which also Pixelbinning, ie the master analogous aggregation of several pixels on the image sensor or imager chip.
  • MFC Multi-Functional Camera
  • Another intended application area in vehicles is surround-view systems, which can then generate images with color information, even in low-light conditions, thanks to pixel-binning, thereby improving driver assistance systems, for example.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bildsensor (10) aufweisend mehrere in einer Ebene in einer Matrix (12) angeordnete lichtempfindliche Pixel (14), einen vor der Pixel-Matrix angeordneten Farbfilter (16), der derart ausgebildet ist, dass jeder Pixel jeweils für eine von mehreren vorgegebenen Farbkomponenten empfindlich ist, wobei die Pixel (14) der Pixel-Matrix (12) in Pixel-Gruppen (18) unterteilt sind und jede Pixel-Gruppe gleich viele in einer Spalte und/oder einer Zeile der Matrix nebeneinanderliegende Pixel aufweist, wobei jeder Pixel-Gruppe (18) eine vorgegebene Pixel-Filter-Kombination zugeordnet ist, und wobei die vorgegebene Pixel-Filter-Kombination derart ausgebildet ist, dass zumindest zwei in einer Spalte und/oder einer Zeile der Matrix nebeneinanderliegende Pixel (20) für dieselbe Farbkomponente empfindlich sind.

Description

BILDSENSOR MIT EINEM FÜR PIXELBINNING GEEIGNETEN FARBFILTER
Die Erfindung betrifft einen Bildsensor mit einem für Pixelbinning geeigneten Farbfilter und eine Kamera mit einem derartigen Bildsensor gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
In digitalen Kameras wird als Bildsensor häufig der sogenannte und in der US-Patentschrift US3,971 ,065 beschriebene Bayer-Sensor eingesetzt. Die lichtempfindliche Oberfläche des Bayer-Sensors ist mit einem speziellen Farbfilter überzogen, durch den jeder Pixel (lichtempfindliche Zelle) bzw. Bildpunkt jeweils für eine bestimmte Farbkomponente empfindlich ist, beispielsweise Rot (R), Grün (G), Blau (B) oder Clear (C) bzw. ungefiltert. Der Farbfilter weist hierzu eine Mosaikartige Anordnung von einzelnen Pixel-Filtern für die unterschiedlichen Farbkomponenten auf. In dieser Matrix aus Pixel-Filtern sind 2x2 Pixel-Filter-Kombinationen wie bei- spielsweise RGGB (Bayer-Sensor) gebildet, d.h. in geraden Zeilen der Pixelmatrix eines Bildsensors sind die Pixel-Filter in der Folge Rot-Grün und in ungeraden Zeilen in der Folge Grün-Blau angeordnet. In Fig. 5 ist ein Bayer-Sensor 50 gezeigt, der eine Matrix 52 mit Pixeln 54 aufweist. Vor Pixeln der Matrix 52 ist ein Filter 56 angeordnet, der aus Untermatrizen 58 gebildet ist, die jeweils 2x2 Pi- xel-Filter-Kombinationen RGGB aufweisen. Weitere 2x2-Pixel-Filter-Kombinationen sind beispielsweise RCCC, RCCB oder RCCG. Eine Alternative zu den 2x2 Pixel-Filter-Kombinationen ist der X-Trans Bildsensor des japanischen Unternehmens Fujifilm K.K., der eine 6x6 Pixel-Filter-Kombinationen aufweist. Bei den vorgenannten Bildsensoren liefert jeder Pixel nur Informationen für eine einzige Farbkomponente, beispielsweise den Helligkeitswert. Für ein vollständiges Bild mit allen Pixeln in einer Farbkomponente müssen daher benachbarte Pixel dieser Farbkomponente zum Erzeugen von Farbinformationen für jeden Pixel mittels eines auch als„Demosaicing" bezeichneten Interpoiationsverfahrens wie bei- spielsweise eine bilineare Interpolation herangezogen werden.
Zur Erhöhung der Lichtempfindlichkeit eines Bildsensors ist es zudem bekannt, ein sogenanntes Pixelbinning zu verwenden, bei dem bei gleichzeitiger Verringerung der Auflösung mehrere benachbarte Pixel analog zusammengefass werden. Beispielsweise kann bei hochauflösenden 8 Megapixel-Büdsensoren für Automobilanwendungen die Lichtempfindlichkeit für die Bilderfassung bei schiechten Lichtverhältnissen wie bei Dämmerung, in der Nacht und bei Tunneidurchfahrten auf Kosten der Auflösung durch Pixelbinning erhöht werden kann. Typischerweise werden beim Pixelbinning immer zwei (zeilen- oder spaltenweises Binning) oder vier Pixel (spalten- und zeilenweises Binning) zu einem neuen Bildpunkt kombiniert. Durch ein solches Pixelbinning geht jedoch bei den oben erläuterten Bildsensoren mit 2x2 und auch 6x6 Pixel-Filter-Kombinationen die Farbinformation vollständig bzw. teilweise verloren, so dass nur noch ein Graustufenbiid erzeugt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Bildsensor mit einem für Pixelbinning geeigneten Farbfilter und eine Kamera mit einem derartigen Bildsensor vorzuschlagen
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Ein der vorliegenden Erfindung zugrundeliegender Gedanke besteht darin, eine Pixel-Filter-Kombination derart vorzusehen, dass zumindest zwei in einer Spalte einer Matrix lichtempfindlicher und in einer Ebene angeordneter Pixel untereinanderliegende und/oder einer Zeile der Matrix nebeneinanderliegende Pixel für dieselbe Farbkomponente empfindlich sind. Dies ermöglicht ein Pixelbinning der be- nachbarten Pixel derselben Farbkomponenten-Empfindlichkeit ohne dass Farbinformationen durch das Pixelbinning verloren gehen. Eine Pixel-Filter-Kombination gemäß der Erfindung kann beispielsweise durch ein Spiegeln von Filterpattern an Symmetrieachsen von x * y Untermatrizen gewonnen werden, insbesondere durch Spiegeln bekannter Filterpattern wie RGGB, RCCB, RCCG oder RCCC an Sym- metrieachsen einer 4x4 Untermatrix.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft nun einen Bildsensor aufweisend mehrere in einer Ebene in einer Matrix angeordnete lichtempfindliche Pixel, einen vor der Pixel-Matrix angeordneten Farbfilter, der derart ausgebildet ist, dass jeder Pixel jeweils für eine von mehreren vorgegebenen Farbkomponenten empfindlich ist. Die Pixel der Pixel-Matrix sind in Pixel-Gruppen unterteilt und jede Pixel-Gruppe weist gleich viele in einer Spalte der Matrix untereinanderliegende und/oder einer Zeile der Matrix nebeneinanderliegende Pixel auf. Jeder Pixel-Gruppe ist eine vorgegebene Pixel-Filter-Kombination zugeordnet, und die vorgegebene Pixel-Filter-Kombination ist derart ausgebildet, dass zumindest zwei in einer Spalte der Matrix untereinanderliegende und/oder einer Zeile der Matrix nebeneinanderliegende Pixel für dieselbe Farbkomponente empfindlich sind.
Die Farbkomponenten können mindestens zwei aus der Gruppe umfassend Rot, Grün, Blau und Ungefiltert sein, wobei die Farbkomponente Ungefiltert etwa dem gesamten Spektralbereich auf den Bildsensor einfallender Lichtstrahlung entspricht.
Eine Pixel-Gruppe kann insbesondere x * y Pixel umfassen, die in einer x Zeilen und y Spalten der Matrix umfassenden Untermatrix angeordnet sind, wobei x > 2 und y > 2 ist. Insbesondere können x = 4 und y = 4 sein. Hierbei kann die der Pixel-Gruppe zugeordnete Pixel-Filter-Kombination derart ausgebildet sein, dass mindestens zwei in der Mitte der Untermatrix unmittelbar in einer Zeile nebeneinander und/oder in einer Spalte untereinander angeordnete Pixel für dieselbe Farbkomponente empfindlich sind. Weiterhin kann die der Pixel-Gruppe zugeordnete Pixel-Filter-Kombination eine der folgenden Farbkomponenten-Gruppen aufweisen: RGB; RCB; RCG; RC; wobei R einen Rot-Filter, G einen Grün-Filter, B einen Blau-Filter und C Ungefiltert bzw. ohne Filter bedeutet. Die Pixel-Gruppe kann insbesondere 16 Pixel umfassen, die einer vier Zeilen und vier Spalten der Matrix umfassenden Untermatrix angeordnet sind. Bei einer derartigen Pixel-Gruppe sind verschiedene Ausgestaltungen der Farbkomponenten-Gruppe möglich: Bei der Farbkomponenten-Gruppe RGB können die vier Pixel der ersten und der vierten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten RGGR und der zweiten und der dritten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten GBBG empfindlich sein
Bei der Farbkomponenten-Gruppe RCB können die vier Pixel der ersten und der vierten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten RCCR und der zweiten und der dritten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten CBBC empfindlich sein.
Fei der Farbkomponenten-Gruppe RCG können die vier Pixel der ersten und der vierten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten RCCR und der zweiten und der dritten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten CGGC empfindlich sein.
Bei der Farbkomponenten-Gruppe RC können die vier Pixel der ersten und der vierten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten RCCR und der zweiten und der dritten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten CCCC empfindlich sein.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Kamera mit einem Bildsensor nach der Erfindung und wie hierin beschrieben, die insbesondere für den Einsatz in einem Fahrzeug ausgebildet ist.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem/den in der/den Zeichnung(en) dargestellten Ausführungsbeispiel(en). Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bildsensors gemäß der Erfindung; Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Bildsensors gemäß der Erfindung; Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Bildsensors gemäß der Erfindung; Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Bildsensors gemäß der Erfindung; Fig. 5 ein Beispiel eines bekannten Bayer-Sensors;
In der folgenden Beschreibung können gleiche, funktional gleiche und funktional zusammenhängende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Absolute Werte sind im Folgenden nur beispielhaft angegeben und sind nicht als die Erfindung einschränkend zu verstehen.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Bildsensor 10, der eine Matrix 12 mit in einer Ebene angeordneten lichtempfindlichen Pixeln 14 aufweist, die in Zeilen und Spalten der Matrix angeordnet sind . Fig. 1 ist lediglich eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die lichtempfindliche Oberfläche des Bildsensors 10 mit nur wenigen Pixeln zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Prinzips. In der Realität weist der mittels mikroelektronischen Ferti- gungsmethoden hergestellte Bildsensor selbstverständlich eine weitaus größere Matrix mit wesentlich mehr Pixeln als die gezeigte Matrix mit lediglich 100 Pixeln auf, bei einem 8 Mega-Pixel-Bildsensor beispielsweise 8 Millionen Pixel. Der Bildsensor 10 ist insbesondere als CMOS (Complementary Metal Oxid Semiconductor)- oder auch als CCD (Charge-Coupled Device)-Sensor ausge- führt.
Vor den für die Bildaufnahme vorgesehenen lichtempfindlichen Pixeln 14 ist ein Farbfilter 16 angeordnet, insbesondere in Form einer auf die lichtempfindliche Sensoroberfläche aufgebrachten Filterschicht. Wie in Fig. 1 gezeigt ist der Farbfilter 16 nicht vor allen gezeigten Pixeln 14 angeordnet; die äußersten Pixel 14 sind ohne Filterschicht und können beispielsweise zur Auswertung des Sensorrauschens herangezogen werden . Eine Anwendung des Farbfilters bis zum Rand des Imagers, d .h. alle Pixel überdeckend, ist jedoch ebenfalls möglich.
Der Farbfilter 16 ist so ausgebildet, dass er für jeden Pixel 14 eine bestimmte Farbkomponente von auf den Bildsensor 10 einfallender Lichtstrahlung nahezu ungefiltert hindurchtreten lässt. Mit anderen Worten bewirkt also der Farbfilter 16, dass jeder Pixel für eine von mehreren vorgegebenen Farbkomponenten empfindlich ist. Dies ist in Fig. 1 durch die den einzelnen Pixeln zugeordneten Buchstaben R, G, B angedeutet: R steht für Rot, G für Grün und B für Blau. Also beispielsweise mit R gekennzeichnete Pixel sind für das die Farbe Rot u mfassende Frequenzspektrum einfallender Lichtstrahlung empfindlich .
Die Pixel 14 der Matrix 12 sind in gleich große 4x4 Pixel-Gruppen 18 unterteilt: jede Pixel-Gruppe 18 weist vier in einer Spalte der Matrix untereinanderliegende und vier in einer Zeile der Matrix nebeneinanderliegende Pixel auf. Die P ixel-Gruppen 1 8 überschneiden sich nicht, sondern sind u nmittelbar nebeneinander angeordnet. Die Pixel-Gruppen 18 bilden im Prinzip Untermatrizen der Matrix 12. Jeder Pixel-Gruppe 18 ist eine vorgegebene Pixel-Filter-Kombination zugeordnet, die sich in Fig. 1 aus vier 2x2 RGGB Filter-Pixel-Kombination mit unterschiedlichen Spiegelungen zusammensetzt. Die 2x2 RGGB Filter-Pixel-Kombination sind hierbei so gespiegelt, dass in der Mitte jeder P ixel-Gruppe 18 zwei Pixel in einer Spalte untereinanderliegen und zwei Pixel in einer Zeile nebeneinanderliegen, welche für dieselbe Farbkomponente empfindlich sind. In Fig. 1 sind dies die 2x2 BBBB Gruppen mit den Pixeln 20.
Die Spiegelung erfolgt hierbei ausgehend von der 2x2 RGGB Filter-Pixel-Kombination links oben in der Pixel-Gruppe 18 zunächst an der ver- tikalen Symmetrieachse der Gruppe 18 nach rechts; die so gespiegelte 2x2 GRBG Pixel-Filter-Kombination wird dann an der horizontalen Symmetrieachse der Gruppe 18 nach unten gespiegelt, und die so entstandene 2x2 BGGR P ixel-Filter-Kombination wird schließlich wieder an der vertikalen Symmetrie- achse nach links gespiegelt zur 2x2 GBRG Pixel-Filter-Kombination. Durch diese Spiegelungen sind die vier Pixel der ersten und der vierten Zeile der Pixel-Gruppe bzw. Untermatrix 18 jeweils für die Farbkomponenten RGGR und der zweiten und der dritten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten GBBG empfindlich.
Durch Aktivieren von Pixelbinning zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Bildsensors 10 beispielsweise bei schlechten Lichtverhältnissen können nun die Pixel 20 in der M itte jeder Pixel-Gruppe 18 mit gleicher Farbkomponen- ten-Empfindlichkeit B zusammengefasst werden. Weiterhin können im in Fig. 1 gezeigten Beispiel die Pixel der Gruppen 22, welche zwei in einer Zeile nebeneinanderliege Pixel der Farbkomponenten-Empfindlichkeit G einer Pixel-Gruppe 18 und zwei in einer Zeile nebeneinanderliege Pixel derselben Farbkomponenten-Empfindlichkeit G einer unmittelbar angrenzenden (be- nachbarten) Pixel-Gruppe 18 umfassen, für Pixelbinning zusammengefasst werden. Zudem können die Pixel der Farbkomponenten-Empfindlichkeit R der Gruppe 24, die sich aus den in einer Ecke jeder der vier Pixel -Gruppen 18 befindlichen Pixeln der Farbkomponenten-Empfindlichkeit R zusammensetzt, für Pixelbinning verwendet werden.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Pixel-Filter-Kombination kann trotz vollständigen 4-Pixelbinnning bei dem in Fig. 1 gezeigten Bildsensor 10 die Farbinformation erhalten werden, und der Bildsensor 10 kann auch bei aktiviertem Pixelbinning Farbbilder liefern . Für die durch Pixelbinning kombinierten Pixel können normale Demosaicing-Algorithmen zum Erzeugen von Farbinformationen für die anderen Gruppen aus vier Pixeln angewendet werden . Gleichzeitig ist bei dem erfindungsgemäßen Bildsensor 10 auch voller Auflösung, d.h. beim Betrieb ohne Pixelbinning eine Farbausgabe möglich, wenn das dabei verwendete Demosaicing ggf. algorithmisch angepasst wird.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Bildsensoren 10' bis 10"' mit unterschiedlichen Filter-Pixel-Kombination, welche Pixelbinning bei Erhalt der Farbinformationen ermöglichen: Der in Fig. 2 gezeigte Bildsensor 10' weist einen Farbfilter 16' auf, bei dem jeder Pixel für eine der Farbkomponenten R, C und B empfindlich ist. C steht hierbei für Clear, Ungefiltert bzw. ohne Filter und bedeutet, dass ein mit C bezeichneter Pixel für das ungefilterte einfallende Lichtspektrum empfindlich ist. Ein mit C bezeichneter Pixel wird nachfolgend wie ein mit R,G oder B bezeichneter Pixel betrachtet, obwohl ein C-Pixel streng genommen nicht nur für eine bestimmte Farbkomponente wie ein R-, G- oder B-Pixel empfindlich ist. Die Pixel 14 der Matrix 12 sind wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Bildsensor 10 in gleich große 4x4 Pixel-Gruppen 18' unterteilt, die jeweils vier in einer Spalte der Matrix untereinanderliegende und vier in einer Zeile der Matrix nebeneinanderliegende Pixel aufweisen und sich nicht überschneiden, sondern unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Jeder Pixel-Gruppe 18' ist eine vorgegebene Pixel-Filter-Kombination zugeordnet, die sich in Fig. 2 aus vier 2x2 RCCB Fil- ter-Pixel-Kombination mit unterschiedlichen Spiegelungen zusammensetzt. Die 2x2 RCCB Filter-Pixel-Kombination sind wieder so gespiegelt, dass in der Mitte jeder Pixel-Gruppe 18' zwei Pixel in einer Spalte untereinanderliegen und zwei Pixel in einer Zeile nebeneinanderliegen, welche für dieselbe Farbkomponente empfindlich sind. In Fig. 2 sind dies die 2x2 BBBB Gruppen mit den Pixeln 20'. Die Spiegelung erfolgt in diesem Beispiel ausgehend von der 2x2 RCCB Filter-Pixel-Kombination links oben in der Pixel-Gruppe 18' zunächst an der vertikalen Symmetrieachse der Gruppe 18' nach rechts; die so gespiegelte 2x2 CRBC Pixel-Filter-Kombination wird dann an der horizontalen Symmetrieachse der Gruppe 18' nach unten gespiegelt, und die so entstandene 2x2 BCCR Pi- xel-Filter-Kombination wird schließlich wieder an der vertikalen Symmetrieachse nach links gespiegelt zur 2x2 CBRC Pixel-Filter-Kombination. Durch diese Spiegelungen sind die vier Pixel der ersten und der vierten Zeile der Pixel-Gruppe bzw. Untermatrix 18' jeweils für die Farbkomponenten RCCR und der zweiten und der dritten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten CBBC empfindlich. Durch Aktivieren von Pixelbinning zur Erhöhung der Em pfindlichkeit des Bildsensors 10' beispielsweise bei schlechten Lichtverhältnissen können nun die Pixel 20' in der Mitte jeder Pixel -Gruppe 18' mit gleicher Farbkomponenten-Empfindlichkeit B zusammengefasst werden . Weiterhin können im in Fig. 2 gezeigten Beispiel die Pixel der Gruppen 22', welche zwei in einer Zeile nebeneinanderliege Pixel der Farbkomponenten -Empfindlichkeit C einer Pixel-Gruppe 18' und zwei in einer Zeile nebeneinanderliege Pixel derselben Farbkomponenten-Empfindlichkeit C einer unmittelbar angrenzenden (benachbarten) Pixel-Gruppe 18' umfassen, für Pixelbinning zusammengefasst werden. Zudem können die Pixel der Farbkomponenten-Empfindlichkeit R der Gruppe 24', die sich aus den in einer Ecke jeder der vier Pixel -Gruppen 18' befindlichen Pixeln der Farbkomponenten-Empfindlichkeit R zusammensetzt, für Pixelbinning verwendet werden.
Der in Fig. 3 gezeigte Bildsensor 10" weist einen Farbfilter 16" auf, bei dem jeder Pixel für eine der Farbkomponenten R, C und G empfindlich ist. Die Pixel 14 der Matrix 12 sind bei dem in Fig. 3 gezeigten Bildsensor 10" in gleich große 4x4 Pixel-Gruppen 18" unterteilt, die jeweils vier in einer Spalte der Matrix un- tereinanderliegende und vier in einer Zeile der Matrix nebeneinanderliegende Pixel aufweisen und sich nicht überschneiden, sondern unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Jeder Pixel-Gruppe 18" ist eine vorgegebene Pixel-Filter-Kombination zugeordnet, die sich in Fig. 3 aus vier 2x2 RCCG Fi lter-Pixel-Kombination mit unterschiedlichen Spiegelungen zusammensetzt. Die 2x2 RCCG Filter-Pixel-Kombination sind wieder so gespiegelt, dass in der Mitte jeder Pixel-Gruppe 18" zwei Pixel in einer Spalte untereinanderliegen und zwei Pixel in einer Zeile nebeneinanderliegen, welche für dieselbe Farbkomponente empfindlich sind. In Fig. 3 sind dies die 2x2 GGGG Gruppen mit den Pixeln 20". Die Spiegelung erfolgt in diesem Beispiel ausgehend von der 2x2 RCCG Fi l- ter-Pixel-Kombination links oben in der Pixel-Gruppe 18" zunächst an der vertikalen Symmetrieachse der Gruppe 18" nach rechts; die so gespiegelte 2x2 CRGC Pixel-Filter-Kombination wird dann an der horizontalen Symmetrieachse der Gruppe 18" nach unten gespiegelt, und die so entstandene 2x2 GCCR Pixel-Filter-Kombination wird schließlich wieder an der vertikalen Symmetrie- achse nach links gespiegelt zur 2x2 CGRC Pixel-Filter-Kombination. Durch diese Spiegelungen sind die vier Pixel der ersten und der vierten Zeile der Pixel-Gruppe bzw. Untermatrix 18" jeweils für die Farbkomponenten RCCR und der zweiten und der dritten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten CGGC empfindlich. Durch Aktivieren von Pixelbinning zur Erhöhung der Em pfindlichkeit des Bildsensors 10" beispielsweise bei schlechten Lichtverhältnissen können nun die Pixel 20" in der Mitte jeder Pixel-Gruppe 18" mit gleicher Farbkomponenten-Empfindlichkeit G zusammengefasst werden. Weiterhin können im in Fig. 2 gezeigten Beispiel die Pixel der Gruppen 22", welche zwei in einer Zeile nebeneinanderliege Pixel der Farbkomponenten -Empfindlichkeit C einer Pixel-Gruppe 18" und zwei in einer Zeile nebeneinanderliege Pixel derselben Farbkomponenten-Empfindlichkeit C einer unmittelbar angrenzenden (benachbarten) Pixel-Gruppe 18" umfassen, für Pixelbinning zusammengefasst werden. Zudem können die Pixel der Farbkomponenten-Empfindlichkeit R der Gruppe 24", die sich aus den in einer Ecke jeder der vier Pixel -Gruppen 1 8" befindlichen Pixeln der Farbkomponenten-Empfindlichkeit R zusammensetzt, für Pixelbinning verwendet werden. Der in Fig. 4 gezeigte Bildsensor 10"' weist einen Farbfilter 16"' auf, bei dem jeder Pixel für eine der beiden Farbkomponenten R und C empfindlich ist. Die Pixel 14 der Matrix 12 sind bei dem in Fig. 4 gezeigten Bildsensor 10"' in gleich große 4x4 Pixel-Gruppen 18"' unterteilt, die jeweils vier in einer Spalte der Matrix untereinanderliegende und vier in einer Zeile der Matrix nebeneinander- liegende Pixel aufweisen und sich nicht überschneiden, sondern unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Jeder Pixel-Gruppe 18"' ist eine vorgegebene Pixel-Filter-Kombination zugeordnet, die sich in Fig. 4 aus vier 2x2 RCCC Fi lter-Pixel-Kombination mit unterschiedlichen Spiegelungen zusammensetzt. Die 2x2 RCCC Filter-Pixel-Kombination sind wieder so gespiegelt, dass in der Mitte jeder Pixel-Gruppe 18"' zwei Pixel in einer Spalte untereinanderliegen und zwei Pixel in einer Zeile nebeneinanderliegen, welche für dieselbe Farbkomponente empfindlich sind. In Fig. 4 sind dies die 2x2 CCCC Gruppen mit den Pixeln 20"'. Die Spiegelung erfolgt in diesem Beispiel ausgehend von der 2x2 RCCC Filter-Pixel-Kombination links oben in der Pixel-Gruppe 18"' zunächst an der vertikalen Symmetrieachse der Gruppe 18"' nach rechts; die so gespiegelte 2x2 CRCC Pixel-Filter-Kombination wird dann an der horizontalen Symmetrieachse der Gruppe 18"' nach unten gespiegelt, und die so entstandene 2x2 CCCR Pixel-Filter-Kombination wird schließlich wieder an der vertikalen Symmetrie- achse nach links gespiegelt zur 2x2 CCRC Pixel-Filter-Kombination. Durch diese Spiegelungen sind die vier Pixel der ersten und der vierten Zeile der Pixel-Gruppe bzw. Untermatrix 18"' jeweils für die Farbkomponenten RCCR und der zweiten und der dritten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten CCCC empfindlich. Durch Aktivieren von Pixelbinning zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Bildsensors 10"' beispielsweise bei schlechten Lichtverhältnissen können nun die Pixel 20"' in der Mitte jeder Pixel-Gruppe 18"' mit gleicher Farbkomponenten-Empfindlichkeit C zusammengefasst werden. Weiterhin können im in Fig. 2 gezeigten Beispiel die Pixel der Gruppen 22"', welche zwei in einer Zeile nebeneinanderliege Pixel der Farbkomponenten-Empfindlichkeit C einer Pixel-Gruppe 18"' und zwei in einer Zeile nebeneinanderliege Pixel derselben Farbkomponenten-Empfindlichkeit C einer unmittelbar angrenzenden (benachbarten) Pixel-Gruppe 18"' umfassen, für Pixelbinning zusammengefasst werden. Zudem können die Pixel der Farbkom- ponenten-Empfindlichkeit R der Gruppe 24"', die sich aus den in einer Ecke jeder der vier Pixel-Gruppen 18"' befindlichen Pixeln der Farbkomponenten-Empfindlichkeit R zusammensetzt, für Pixelbinning verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Bildsensor ist vor allem für zukünftige multifunktionale Frontkameras MFC (Multi-Functional-Camera) für Automobilanwendungen geeignet: hierfür sind sogenannte Automotive Imager Chip Generationen mit einer deutlich höheren Auflösung als derzeit wie beispielsweise mehr als 7 Megapixel vorgesehen, die zudem Pixelbinning, also das analoge Zusa mmenfassen mehrerer Pixel auf dem Bildsensor bzw. Imager-Chip beherrschen. Ein weiteres vorgesehenes Einsatzgebiet in Fahrzeugen sind Surround-View-Systeme, die dann dank Pixelbinning auch bei schlechten Lichtverhältnissen Bilder mit Farbinformation erzeugen können und dadurch beispielsweise Fahrerassistenzsysteme verbessern können.

Claims

Patentansprüche
1 . Bildsensor (10) aufweisend mehrere in einer Ebene in einer Matrix (12) angeordnete lichtempfindliche Pixel (14), einen vor der Pixel-Matrix angeordneten Farbfilter (16), der derart ausgebildet ist, dass jeder Pixel jeweils für eine von mehreren vorgegebenen Farbkomponenten empfindlich ist, wobei die Pixel (14) der Pixel-Matrix (12) in Pixel-Gruppen (18) unterteilt sind und jede Pixel-Gruppe gleich viele in einer Spalte der Matrix untereinanderliegende und/oder einer Zeile der Matrix nebeneinanderliegende Pixel aufweist, wobei jeder Pixel-Gruppe (18) eine vorgegebene Pixel-Filter-Kombination zugeordnet ist, und wobei die vorgegebene Pixel-Filter-Kombination derart ausgebildet ist, dass zumindest zwei in einer Spalte der Matrix untereinanderliegende und/oder einer Zeile der Matrix nebeneinanderliegende Pixel (20) für dieselbe Farbkomponente empfindlich sind.
2. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbkomponenten mindestens zwei aus der Gruppe umfassend Rot, Grün, Blau und Ungefiltert sind, wobei die Farbkomponente Ungefiltert etwa dem gesamten Spektralbereich auf den Bildsensor einfallender Lichtstrahlung entspricht.
3. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pixel-Gruppe x * y Pixel umfasst, die in einer x Zeilen und y Spalten der Matrix umfassenden Untermatrix (18) angeordnet sind, wobei x > 2 und y > 2 ist, insbesondere x = 4 und y = 4 ist.
4. Bildsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der Pixel-Gruppe (18) zugeordnete Pixel-Filter-Kombination derart ausgebildet ist, dass mindestens zwei in der Mitte der Untermatrix unmittelbar in einer Zeile nebeneinander und/oder in einer Spalte untereinander angeordnete Pixel (20) für dieselbe Farbkomponente empfindlich sind.
5. Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Pixel-Gruppe (18; 18'; 18"; 18"') zugeordnete Pixel-Filter-Kombination eine der folgenden Farbkomponenten-Gruppen aufweist: RGB; RCB; RCG; RC; wobei R einen Rot-Filter, G einen Grün-Filter, B einen Blau-Filter und C Ungefiltert bzw. ohne Filter bedeutet.
6. Bildsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel-Gruppe 16 Pixel umfasst, die einer vier Zeilen und vier Spalten der Matrix umfassenden Untermatrix (18) angeordnet sind, und wobei bei der Farbkomponenten-Gruppe RGB die vier Pixel der ersten und der vierten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten RGGR und der zweiten und der dritten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten GBBG empfindlich sind.
7. Bildsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel-Gruppe 16 Pixel umfasst, die einer vier Zeilen und vier Spalten der Matrix umfassenden Untermatrix (18') angeordnet sind, und wobei bei der
Farbkomponenten-Gruppe RCB die vier Pixel der ersten und der vierten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten RCCR und der zweiten und der dritten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten CBBC empfindlich sind.
8. Bildsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel-Gruppe 16 Pixel umfasst, die einer vier Zeilen und vier Spalten der
Matrix umfassenden Untermatrix (18") angeordnet sind, und wobei bei der Farbkomponenten-Gruppe RCG die vier Pixel der ersten und der vierten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten RCCR und der zweiten und der dritten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkompo- nenten CGGC empfindlich sind.
9. Bildsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel-Gruppe 16 Pixel umfasst, die einer vier Zeilen und vier Spalten der Matrix umfassenden Untermatrix (18"') angeordnet sind, und wobei bei der Farbkomponenten-Gruppe RC die vier Pixel der ersten und der vierten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten RCCR und der zweiten und der dritten Zeile der Untermatrix jeweils für die Farbkomponenten CCCC empfindlich sind.
10. Kamera mit einem Bildsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die insbesondere für den Einsatz in einem Fahrzeug ausgebildet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114422766A (zh) * 2018-08-03 2022-04-29 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种图像采集设备
US20250198843A1 (en) * 2022-04-04 2025-06-19 Sony Semiconductor Solutions Corporation Light detecting device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3971065A (en) 1975-03-05 1976-07-20 Eastman Kodak Company Color imaging array
US20070046807A1 (en) * 2005-08-23 2007-03-01 Eastman Kodak Company Capturing images under varying lighting conditions
US20090200451A1 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Micron Technology, Inc. Color pixel arrays having common color filters for multiple adjacent pixels for use in cmos imagers
EP2194721A2 (de) * 2008-12-08 2010-06-09 Sony Corporation Festkörperabbildungsvorrichtung, Verfahren zur Signalverarbeitung einer Festkörperabbildungsvorrichtung und Abbildungsvorrichtung
EP2252069A2 (de) * 2009-05-11 2010-11-17 Sony Corporation Vorrichtung zur Aufnahme von zweidimensionalen Festkörperbildern und zugehöriges Verfahren zur Verarbeitung von polarisierten Lichtdaten
DE102011100350A1 (de) * 2011-05-03 2012-11-08 Conti Temic Microelectronic Gmbh Bildsensor mit einstellbarer Auflösung
DE112013003464T5 (de) * 2012-07-06 2015-04-02 Fujifilm Corporation Farbbildungselement und Bildgebungsvorrichtung
DE112013003422T5 (de) * 2012-07-06 2015-04-09 Fujifilm Corporation Farbbildaufnahmeelement und Bildaufnahmevorrichtung
DE102014218460A1 (de) * 2014-09-15 2016-03-17 Conti Temic Microelectronic Gmbh Assistenzsystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kamera und Bildsensor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009001122B8 (de) * 2009-02-24 2020-11-26 Robert Bosch Gmbh Kameraanordnung und Verfahren zum Ermitteln von Bildsignalen mit Farbwerten

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3971065A (en) 1975-03-05 1976-07-20 Eastman Kodak Company Color imaging array
US20070046807A1 (en) * 2005-08-23 2007-03-01 Eastman Kodak Company Capturing images under varying lighting conditions
US20090200451A1 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Micron Technology, Inc. Color pixel arrays having common color filters for multiple adjacent pixels for use in cmos imagers
EP2194721A2 (de) * 2008-12-08 2010-06-09 Sony Corporation Festkörperabbildungsvorrichtung, Verfahren zur Signalverarbeitung einer Festkörperabbildungsvorrichtung und Abbildungsvorrichtung
EP2252069A2 (de) * 2009-05-11 2010-11-17 Sony Corporation Vorrichtung zur Aufnahme von zweidimensionalen Festkörperbildern und zugehöriges Verfahren zur Verarbeitung von polarisierten Lichtdaten
DE102011100350A1 (de) * 2011-05-03 2012-11-08 Conti Temic Microelectronic Gmbh Bildsensor mit einstellbarer Auflösung
DE112013003464T5 (de) * 2012-07-06 2015-04-02 Fujifilm Corporation Farbbildungselement und Bildgebungsvorrichtung
DE112013003422T5 (de) * 2012-07-06 2015-04-09 Fujifilm Corporation Farbbildaufnahmeelement und Bildaufnahmevorrichtung
DE102014218460A1 (de) * 2014-09-15 2016-03-17 Conti Temic Microelectronic Gmbh Assistenzsystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kamera und Bildsensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114422766A (zh) * 2018-08-03 2022-04-29 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种图像采集设备
CN114422766B (zh) * 2018-08-03 2024-06-04 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种图像采集设备
US20250198843A1 (en) * 2022-04-04 2025-06-19 Sony Semiconductor Solutions Corporation Light detecting device

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DE102016221336A1 (de) 2018-05-03
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