固态成像装置驱动方法、固态成像装置以及成像设备制造方法及图纸

一种用于具有倾斜像素图案的固态成像装置的驱动方法，包括以下步骤：在具有水平方向上相邻ｎ个像素和垂直方向上相邻ｎ个像素的区域中，分别针对奇数编号的行和偶数编号的行，将水平方向上的ｘ个像素和垂直方向上的ｙ个像素相加，该ｘ个像素和ｙ个像素具有相同的颜色，其中ｎ是三或更大的奇数并且ｎ≥ｘ≥ｙ；以及将该ｘ个像素和该ｙ个像素重复相加，同时在垂直或水平方向上将该ｎ×ｎ区域移动ｍ个像素，其中ｍ是三或更大的奇数。将该奇数编号行的ｎ×ｎ区域在倾斜像素图案的倾斜方向上相对于偶数编号行的ｎ×ｎ区域移位ｍ个像素。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固态成像装置的驱动方法、固态成像装置、以及成像设备。更具体地，本专利技术涉及用于X-Y寻址固态成像装置(其典型例子是互补金属氧化物半导体(CMOS)装置图像传感器)的驱动方法、实现上面的驱动方法的固态成像装置、以及使用该固态成像装置的成像设备。本专利技术还有关固态成像设备以及图像设备，且更具体地，有关其中将具有用于生成亮度(Y)分量的基色分量(primary color component)和其它颜色分量的滤色器布置在像素的表面上的固态成像设备，并且，还有关用固态成像设备作为成像装置的成像设备。
技术介绍
如在例如日本未审专利申请公布第2004-266369号中所公布的，为了提高固态成像装置的帧速率，通常，通过将有关多个像素的信息相加来减少像素信息量。上述技术的例子如下。在图1所示的拜尔图案(Bayer pattern)的色彩编码(color coding)中，从3×3像素区域中提取并相加两列和两行中的相同颜色的像素，同时，通过在不改变色彩空间重复图案也不改变垂直、水平、以及倾斜方向上的像素节距比(pitch ratio)的情况下保持原始的像素图案，而将3×3像素区域移动三个像素。将位于奇数编号行中的红(R)像素311、313、331、以及333相加，然后，将所得的相加R信号定位在形心(centroid)A。类似地，通过从R像素311、313、331、和333水平移动三个像素，将绿(G)像素314、316、334、和336相加，然后，将所得的相加G信号定位在形心B。通过进一步从G像素314、316、334、和336水平移动三个像素，将R信号317、319、337、和339相加，然后，将所得的相加R信号定位在形心C。然后，通过从R像素311、313、331、和333垂直移动三个像素，将位于偶数编号行中的G像素341、343、361、和363相加，然后，将所得的相加G信号定位在形心D。通过从G像素341、343、361、和363水平移动三个像素，将蓝(B)像素344、346、364、和366相加，然后，将所得的相加B信号定位在形心E。以这种方式，通过在整个像素区域上如上所述将色彩像素相加，可以将相同颜色的像素相加，同时保持原始的色彩图案(colorpattern)，而不改变色彩空间重复图案也不改变垂直、水平、以及倾斜方向上的像素节距比。在诸如数字静物照相机和视频照相机之类的成像设备中，被用作成像装置的固态成像设备的像素数正在增加，并且，具有几百万像素的固态成像设备逐渐被广泛使用。多像素成像装置的使用旨在获得高分辨率图像。然而，仍然存在对展示更高分辨率的固态成像设备的需要。在单面板数字照相机中，固态成像设备中使用的滤色器的色彩图案对获得高分辨率非常重要。该色彩图案的典型例子是众所周知且广泛使用的拜尔图案。拜尔图案拜尔图案是如图2所示的色彩图案，其中在水平方向上(也在垂直方向上)交替布置交替地具有G像素和R像素的GR线和交替地具有G像素和B像素的GB线。这个拜尔图案的特征在于将像素在垂直和水平方向上以规则的像素间隔d(像素节距)布置在方格子(square lattice)中；并且这个方格子图案中的GRB颜色的G∶R∶B比为2∶1∶1。现在通过分别考虑作为用于生成亮度(Y)分量的基色的G颜色和其它颜色(即，R和B颜色)的特性，来描述拜尔图案中的RGB颜色的空间频率特性。通常，根据方程(1)生成亮度信号Y。Y＝0.6G+0.3R+0.1B(1)方程(1)基于人类的眼睛对G颜色较敏感而对R和B颜色较不敏感的事实。就是说，如果亮度(Y)分量需要高分辨率，则增加G颜色分量的分辨率非常重要，而其它R和B颜色分量需要不算太高的分辨率。图3A和3B图解了其中仅G像素被从拜尔图案中抽出的G图案。现在结合图3A和3B考虑空间频率特性。如果将像素抽样率(sampling rate)设置为像素节距d，则G像素的抽样率在垂直和水平方向上等于像素节距d，并且，根据抽样定理，可以收集频率最高(1/2)fs(fs(＝1/d)抽样频率)的信号分量。就是说，根据理论阈值有可能收集由图3A所示的半色调列(half-tonecolumn)和空列(voided column)所指示的信号分量，而不可能收集具有超过这个阈值频率的更高的频率的信号分量。至于45°倾斜方向，由于G像素的抽样率是 所以根据抽样定理可以收集最高 fs的信号分量。类似地，下面考虑R和B像素的空间频率特性。在这种情况中，由于R和B像素的像素节距相同，所以下面仅描述R像素的空间频率特性。图3C和3D示出了其中仅R像素被从拜尔图案中抽出的R图案。对于R像素的空间频率特性，由于R像素在垂直和水平方向上的抽样率是2d，所以根据抽样定理可以收集频率最高1/4fs的信号分量。在倾斜方向上，R像素的抽样率是 这样，根据抽样定理可以收集频率最高 fs的信号分量。在图3A至图3D中，由空列和半色调列指示在垂直、水平、以及倾斜方向上可以收集的阈值频率分量。图4中示出了G、R和B像素的空间频率特性。图4示出，当将抽样率设置到像素节距d(＝1/fs)时，G像素的空间频率特性展示在垂直和水平方向上最高1/2fs的分辨率以及在倾斜45°的方向上最高 fs的分辨率，并且，R像素的空间频率特性展示在垂直和水平方向上最高1/4fs的分辨率和在倾斜45°的方向上最高 fs的分辨率，即，可以收集最高上述阈值频率的信号分量。拜尔像素移动图案除上述拜尔图案之外，如在日本未审查的专利申请公布第10-262260号中所公布的，已经提出了诸如图6A至6D所示的图案之类的从图3A至3D所示的拜尔图案移动45°后的图案，即其中像素被布置为在垂直和水平方向上被移动半个像素节距的修整拜尔图案。下文中把通过将拜尔图案移动45°而产生的色彩图案称为“拜尔像素移动图案(Bayer pixel shifted pattern)”。在这个拜尔像素移动图案中，由于抽样率结果为 其是拜尔图案的抽样率的 倍，所以可以获得比拜尔图案的分辨率更高的分辨率。从另一个视点看，如果在拜尔图案和拜尔像素移动图案中需要相同的分辨率，则可以将拜尔像素移动图案的抽样率增加拜尔图案的抽样率的 倍。换言之，通过使用拜尔像素移动图案，可以以比拜尔图案中的像素数更小的像素数获得相同的分辨率。结果，可以增加像素孔径(pixel aperture)，使得可以提高像素的光感度，从而获得具有高信噪(S/N)比的信号。然而，拜尔像素移动图案仅对非彩色(achromatic)的对象(subject)可以展示高分辨率。这样的原因如下。图5图解拜尔像素移动图案的色彩编码。图6A和6B示出了其中仅G像素被从拜尔像素移动图案中抽出的G图案。由于G像素在垂直和水平方向上的抽样率是 其比拜尔图案中的G像素在垂直和水平方向上的抽样率d更大，所以拜尔像素移动图案中的分辨率比拜尔图案中的分辨率低。另一方面，由于G像素在45°倾斜方向上的抽样率d比拜尔图案中45°倾斜方向上的抽样率 小，所以该分辨率比拜尔图案中的分辨率高。类似地，考虑R像素和B像素的分辨率。由于R像素和B像素的像素节距相同，所以下面仅描述R像素的分辨率。图6C和6D示出了其中仅R像素被从拜尔像素移动图案中抽出的R图案。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有像素被倾斜布置的倾斜像素图案的固态成像装置的驱动方法，包括以下步骤：在具有水平方向上相邻ｎ个像素和垂直方向上相邻ｎ个像素的区域中，分别针对奇数编号的行和偶数编号的行，将水平方向上的ｘ个像素和垂直方向上的ｙ个像素相加，该ｘ 个像素和ｙ个像素具有相同的颜色，其中ｎ是三或更大的奇数并且ｎ≥ｘ≥ｙ；以及将水平方向上的ｘ个像素和垂直方向上的ｙ个像素重复相加，同时在垂直或水平方向上将具有水平方向上相邻ｎ个像素和垂直方向上相邻ｎ个像素的区域移动ｍ个像素，其中ｍ是三 或更大的奇数，奇数编号行的具有水平方向上相邻ｎ个像素和垂直方向上相邻ｎ个像素的区域和偶数编号行的具有水平方向上相邻ｎ个像素和垂直方向上相邻ｎ个像素的区域之间的空间位置关系使得它们在倾斜像素图案的倾斜方向中彼此移位ｍ个像素。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：横田一秀，红林久，田中健二，松井启，米田丰，安里成伸，千叶卓也，小坂井良太，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]