TWI237508B

TWI237508B - Solid-state color imaging apparatus

Info

Publication number: TWI237508B
Application number: TW093109246A
Authority: TW
Inventors: Toshiya Fujii; Takahiro Iwasawa; Takumi Yamaguchi; Takahiko Murata
Original assignee: Matsushita Electric Ind Co Ltd
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2005-08-01
Also published as: TW200423741A; US7349016B2; CN1303823C; EP1465434A2; US20040196396A1; KR20040086804A; EP1465434A3; CN1536895A; JP2004312140A; JP3877695B2

Description

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【發明所屬之技術領域】本發明涉及數碼靜止影像攝影機色固定物體攝像裝置。數螞攝影機等之彩一、【先前技術】以前’將所接受之光信號轉換為電 :虎輸出之固定物體攝像元件已為眾所周欢將=像：勿體攝像兀件得到之映像信號作為靜止蚩顯一曰^固疋 ”像攝影機等之攝影機亦已家喻户曉：瑪靜固疋物體攝像元件之攝像機，對其畫 = 之要求，#高畫質這-進程在急速地=1都有了“ 件，：ί古2要係具有5 00萬個像素之固定物體攝像元 ^ 像素個數約為1 9 20像素，水平方向之像辛個數約為_像素，具有為通常NTSC(Nati:al之像素 =evi sion System Committee)用固定物體攝像元件之16 t程度之像素數量，全像素輸出時之幢滯後（Frame ute) 右使用以前之12MHZ程度之像素時鐘之情況約為1/2秒。為此，將從固定物體攝像元件輸出之原樣之幀滯後之映像信號無法輸給攝影機之顯示裝置（液晶顯示屏等）之情況多。，此，在此之固定物體攝像元件之中，通過在像素時鐘之尚速化上加上間隔抽出作為垂直方向上之信號之讀出對象之像素’高速讀出映像信號之驅動手段以前就已經被使用著。例如’只利用8條線中之2條線之像素信號。

、赞叻說明（2) '::，所d之課題）向就會成為極端之J:f像素間隔抽出構成中，在垂直方由再抽樣時之番吉 7上述例為1 / 4 )，伴隨於此，葬存在’若係攝影映：；==PF (L0W Pas""ter“ 素時’垂直方向之高頻二2方向上含有高頻信號之像生，不只係亮度（Y)传號77 °低頻之成份就會大量發發生，還藉由水平方’士古度(c)信號-起之假信號大量衡，對於水平解像2i 向之像素抽樣密度之不均為了需解決之課ί度；；垂=度明顯，下％，此就：廢棄，亦就產生了實質上^喂不出之仃之像素信號被像素利用率為25%。、之感度下降之課題。上述例中之為撻：：’上述所有之課題只要使用以前之方★… 直以：ΪΓΓ物體攝像元件之全行=要；::ΐ 性質。題就在於原理上具有稱之為明顯化Ϊ 像素，：！本國特開20°"69 2°號公報中，揭恭7 技ί ' 法削減固定物體攝像元件之輸出Γ ί 過題？像素不均等地配置之結果，畫像出現疏數 1237508 五、發明說明（3) 三、【發明内容】本么月之目的，係藉由像素混合手法、“ 像元件等之像素多之固定物體攝像元件屮^向晝質圖進行高速、低電力、高感光度和高晝質之=像素數量，超高像素固定物體攝像元件之〜用以實現 (為解決課題之手段） ^像攝影。為了解決上述課題，本發明所涉及體攝像裝置，具有行列狀配置之複數個光ί辕固定物上述光電轉換件前面之彩色濾光器，、兀件，和光器，：：具有二維重複之排列之固定物述ί色濾述固定物體攝像元件之水平ρ像素(ρ為自铁體攝像’上素（q為自然數）為像素混合區域 ^數），垂直q像：：ί ：：：：：；：在上述像素混人 _攸併幻之基本早7L，和彩色遽光器之：像素之；j…’混合相互同種顏色之且有本Γ月所涉及之第2彩色固定物體攝像裝置，轉換元件=己置”复數個ί電轉換元件和、位於上述光電方向垂直^^彩色濾光器，當定義一個方向為行，與此以4行2列為！：：向為列之時’上述彩色據光器之排列為排列單开二咕^而且，上述4行2列之彩色濾光器之器，第1彳-^ 1仃第1列和第3行第2列為同顏色彩色濾光丁第2列和第3行第1列為同顏色彩色濾光器，第2 1237508 五、發明說明（4) 4亍第1列和第4行1¾ 9 ?； ϊ & 和第4行第i列為色彩色遽光器’第2行第2列固定物體攝像元件，上(1 f'先二之具有二維重複排列之 (P = 2n+2，n為自然數）逑千固古疋物體攝像元件之水平P像素為像素混合區域之基本Q像素（q = 2m + 2，m為自然數）像素，垂直q像素作土為_早:上述像素混合區域之水平P 本單元内，設置，、/'個早兀，在上述像素混合區域基之第^第二^第3=上2,行2列之彩色據光器排列單元上述4行2列之命色、Λ 色之全像素之手段、混合 _ ΓΛ Λ λ 光Λ排列單元之第2行第1列和第4行光器排Λ元之第t素;9手段、混合上述4行2列之彩色據之手列和第4行第1列之顏色之全像素 (發明之效果）果，Gf述中第2 :色固定物體攝像裝置，藉由像素混合效抽樣。谁一牛之垂直水平方向上共同實現二維空間再量:通π將^接=便係增加固定物體攝像元件之像素數二上==南晝面速度之像素混合區域在垂直水平方選擇就成為可能。敢週口之輸出像素數ΐ之全π = ΐ 4 =要以上述固定物體攝像元件之有效區域内之像素輸出就成么7 f象通過像素混合不需要廢棄全部之發明中之傻去U忐，就有大幅度提高感光度之效果。本月:之像素利用率為100〇/〇。 + 有通過將上述混合所得到之減少了數量之像素均

第10頁 1237508 五、發明說明（5) 等配置而只要 <更係攝製了含信號之像素之減低，不只係號’水平方向成為可能，水能。還有，如高像素固定物之彩色固定物即維持高畫質面有較大之效有：^上述像素混合區域基本單元重疊，即 ίΓ:號之水平/垂直兩方向上都有高頻在意_:頻成份折向低頻成份之數量大幅度和S ΐ二5虎和色度信號雙方大幅度控制假信平經f ΐ向之像素再抽樣密度之完全均衡化千解像度和垂直解像度完全統一亦成為可 i Ϊ第t之彩色固定物體攝像裝置，使用超體攝像70件之活動影像攝影中，與上述第1 體攝像裝置相比輸出像素數量降低之結果，，又在將像素削減到必要之像素數量為止方果0 四、【實施方式】具體實施形態以下，就本發明之彩色固定物體攝像裝置之第丨〜第5 實施方式，結合圖面加以說明。且，各實施方式中說明之係使用CCD(Charge-Coupled Device)固定物體攝像元件之情況，但是，攝像元件為MOS(Metal-〇xide Semiconductor) 型固定物體攝像元件亦無妨。 (第1實施方式）圖1，為本發明之第1實施方式之CCD固定物體攝像元件之構成圖。11係光電轉換元件和裝在它前面之彩色濾光器。在此，例如將彩色濾、光器做成貝葉（B a y e r )排列。在

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五、發明說明（6) 此，採用R(Red :紅色）、G(Green :綠色）⑽⑻μ :莊之各色渡光器。Gr和Gb實際上係同種顏色（綠色）旦疋為了說明動作之便利，水平兩側用R濾光器夾住之^ 像素記為Gr，水平兩側用B濾光器夹住之濾光 =

Gb。12係藉由VI至V12構成之12相垂直傳送段ϋ藓 Η1和Η2構成之2相水平傳送段，14係輸出放大器，丨^ 述VI至V12構成之12相垂直傳送段12之延嫵「線’藉由V1咖構成之垂直_水平傳=制=獨6; :ΐ ί素混合區域之基本單元，17制之像素混合區域之土本單兀，1 8係Gb之像素混合區域之基本單元 / 像素混合區域之基本單元。像素混合區域之基本單=之 1 6〜1 9，各自係藉由5行5列之像素組成。首先，垂直傳送段1 2係藉由6相傳輸型之基本傳成。但是，藉由像素混合之需要，v為12相之獨立配線，通過先在連接於V3上之光電轉換元件Gr 和連之像素信號電荷上施加從V3問極和 V9閘，光電轉換元件讀出之脈衝信號’從 ί送向紙面之下方用通常之6相傳輸型 =#直傳2内之Gr 之電荷進4段向ν7閘極下方达’垂直傳达段12内之B及⑶之電荷向^閘極下方傳送過ίνν;，ίΠ閑極上施加光電轉換元件讀出之脈 ::八 V1連接之像素向垂直傳送段12讀出，各自 =顏色之像素2像素在垂直傳送段12内被混合。更進一各自 ν ’垂直傳达段12内向紙面之下方用通常之6相傳輸型傳第12頁 1237508 五、發明說明（7) 运、垂直傳送段12内之Gr及R之電荷進4段向VII閘極下方傳送’垂直傳送段12内之b及Gb之電荷向VI閘極下方傳送時/通過在V 1 1閘極和V5閘極上施加光電轉換元件讀出之脈衝信號，與VI 1、V5連接之像素向垂直傳送段12讀出，各自同=色之像素2像素在垂直傳送段12内被混合。此時’垂直-水平傳送控制部分丨5通過與垂直傳送段 12同樣之通常之6相傳輸型驅動V1 3至V48之全部閘極，在垂水平傳送控制部分15内蓄積上述3像素混合之Gr及R 之信號電荷。接下來，藉由通常之6相傳輸型只驅動 V37〜V42和V19〜V24，只將V42列和V24列各自之Gr*R之作送到水平傳送段13内。再下來，藉由通常之2相口值=傳輸型2相傳輸水平傳送段13。其後，藉由通常之㈠目 f輸型只驅動垂直—水平傳送控制部分15内之ν25〜ν3〇和、、曰人= 與水平傳送段13内之同顏色信號電荷 t傳送如内混合各自合適之6像素之之傳有，猎由通常之2相驅動傳輸型2相傳輸水平、&1 3之後，藉由通常之6相傳輸型只適之9後去夕々色仏虎電 a ，在水平傳送段1 3内合之2相ίΐίΐ:值"和"之信號電荷混合。其後，藉由通常相駆動—使水平傳送段13動作，介於輸出放大器Η，輸曰由固疋物體攝像元件混合之9像素之各個以和只之信 1237508 — 五、發明說明（8) 號。如以上％明素各和Gb之信號。开1二卢能明白之一樣，將針之像辛、、曰人F r U6内之Gr之全9像素、將】f £域早之全9像素、將Gb之像素混合區域單：内域二心内之β 各自混合然後輸出。用此手段輪、之Gb之全9像素用圖2表示。于杈翰出之像素混合式樣之形象中、、如Γ所Λ，混合9像素之像素位置與像素混合區域之中、一致，像素混合基本區域單元邊在各方向上2 之疊攝影邊均等排列，再有，9像辛、、H八象素重成為貝葉排列。遏有，亦知道了像素利用率為1〇〇%。圖3，為第1實施方式之系統塊圖。31為圖丨之⑽固定物體攝像το件，32為CCD固定物體攝像元件之驅動塊，33 為攝像模擬前置之CDS(C〇rrelated Double Sampling)、 AGC(Automatic Gain Control) 、A/D(Analog-to-

Digital)轉換器，34為系統時機同期信號發生塊（SS(J :

Sync Signal Generator)，35 為 CCD 缺陷補正等之 DRAM(Dynamic Random Access Memory)收納前處理塊，36 為DRAM，37為DR AM控制塊，38為代信號處理塊，39為攝影信號處理整塊。 ~ 本發明之第1實施方式之固定物體攝像元件輸出，如上所述，即便係混合傳輸型在空間上之混合像素位置成為二維均等密度之通常貝葉排列。第14頁 1237508

通過固定物體攝像元件驅動塊32之時機發生藉由上述驅動手段驅動CCD固定物體攝像元件31，得到9像素之混合輸出。此時藉由混合驅動之輸出，在時機上對於時鐘而言成為間歇式。輸出信號藉由攝影模擬前置3 3轉變成數碼俨號，再在DRAM收納前處理塊35中實施缺陷補正，在DRAM^ 制塊37中實施元件輸出間歇時機補正，最後暫時收存在 DRAM36中。在此收存之資料，因為像素數量成為1/9完全之貝葉排列，以後之處理就成為通常之貝葉排列處理。 DRAM36中之CCDRAW資料，針對相應之必要性，在Yc信號處理塊3 8中轉換成Y C信號，通過本發明之裝置輸出。在此，將VI〜V12轉變成縱橫交錯之全畫面讀出傳輸型之時機，VI 3~V48亦進行一般地6相驅動，只要信號處理時機亦停止間歇補正處理，只進行時機變更，像素混° =傳輸型和3 : 1縱橫交錯之全像素讀出傳輸型之切換就成為1可能。 … 且’彩色濾、光器即便係2行2列之補色彩色濾光排列之攝像元件’完全用同樣之手段可以實現同樣之^果。本實施方式之情況之2行2列之補色渡光器之像素混^方式形1 藉由圖4表示。在圖4之例中，採用了 Cy (cyan ·主色）、 Mg(Magenta :紫紅色）、Ye(Yellow :黃色）、\G(月綠色）之各色濾光器。 (第2實施方式）圖5，為本發明之彩色固定物體攝像裝置之第2實施方式之CCD固定物體攝像元件構成圖。5 1係光電轉換元件和

第15頁 1237508 五、發明說明（10) 裝在它前面之彩色濾光器。在此，將彩色濾光排列做成例如订4列之雙向間隔排列。52係藉由¥1至^2構成之^相垂直傳送段，5 3係藉由η 1〜η 3構成之3相水平傳送段，5 4係輸出放大器、，55係上述V1^12構成之12相垂直傳送段52係 t延長’閘極單獨連線，藉由VI 3至V48構成之垂直-水平 C去制曰部人分，56她之像素混合區域之基本單元，57係像⑽素此&區域之基本單元，58係以之像素混合區域之基本早70，5 9係cy之像素混合區域之基本單元。像辛、、3人區域之J本單元56〜59,各自係藉由6行6列早之像么素成一百Θ垂直傳达段5 2係藉由6相傳輸型之基本傳送構查Γ由像素混合之需要，¥為12相之獨立配線，先ί連接於V3上之光電轉換元件和連接於V9上之光電旅-、7之像素信號電荷上施加從V3閑極和V9閘極光電轉 =之脈衝信號，從垂直傳送段52讀出，在垂直Ξ 紙面之下方用通常之6相傳輸型傳送，垂直傳 k又内之連接在v3上之光電轉換元件之像素電 =閘：下方傳送，垂直傳送段52内之連接在”丄之光又電 ^ ^VI ： ί ； ^ ^ ^ ^V7 , 甲J往上她加光電轉換兀件讀出之脈衝俨 vi連接之像素向垂直傳送段52讀出，各自同^ ^ 、像素在垂直傳送段12内被混合。更進一步，岙像素2 内之V7閘極下之電荷進4段向vu閘極下方段52内之V1閘極下之電荷進4段向V5閑極值’垂直傳送 J Ί寻适時，同 Ιϋϋ 第16頁五、發明說明（11) 樣通過在VII閘極和V5閘極上^ ^ ^ ^ ^ ，信號，與v"、n連接之像素力向之：自同顏色之每3像素在垂直傳送段52内被混合貝出各此時，垂直—水平傳送控制部分55通過與垂直冋樣之通常6相傳輸型驅動V1 3至以8之全部閘極，在= -水平傳送控制部分55内蓄積上述在 V:、广vn之像素信號電荷。接下來，之連接二二，;Γ動垂直”"傳送控制部分55之V25〜”〇和 V43〜V48，只將V30列和V48列各自之信 =3内:，下*，向水平傳送段53傳輸二/、後，猎由通常之6相傳輸型只驅動垂直〜水制。，之V13〜V18和V31〜V36，只將m列二之“號電射傳送到水平傳送段W内。哭與f常之水平傳送段53相反之與輸出放大 m 54反方向輸出之3向驅動輸出，傳送4周期。其後

通吊之6相傳輸型只驅動垂直_水平傳送控制曰 =平和傳V1T 、J尺千傳达奴53内，與水平傳送段53内在水平傳送段53内合適之6像素之各自^^電 4由通常之3相驅動使水平傳送段53傳送2周期 ,^ 之全部垂直閘極同時藉由1個周期之通常6相驅動使二動作’在垂直-水平傳送控制部分55中積蓄下一條線之信號電荷。、 1237508 五、發明說明（12) 接下來，藉由通常之6相傳輸型只驅動垂直—水平傳送控制部分55之V25〜V30和V43〜V48，只將V30列和V48列各 ΐ 傳送到水平傳送段53内，與水平傳送段53内口、9像素之各自之信號電荷混合。其後，藉由通常像素驅動水平傳送段53，彳於輸出放大器54，藉由固定物體攝像元件輸出9像素混合之各自之信號。、 L過上述之動作之重複在下一條線中，輸出固定物體f像元件輸出混合9像素之下一條線。曰元5 內夕°兒明所旎明白之一樣，將Mg之像素混合區域單 Cy之入9俊I之全9像素、將以之像素混合區域單元57内之辛、ΐγ 之像素混合區域單元57内之G之全9像 Ϊ然像素混合區域單元58 一全9像素各自混出之=方= 勿體：像元件旋轉90度，元件輸像裝置中對；文又上述第1之彩色固定物體攝法輸===之；渡排列就成為可能。•由上述手如圖二列像像素二素成為邊重疊邊均等排\本/域单元，在各方向上3像亦成為二維均右再有：混合9像素之像素排列下相反之排列形式， J為與原彩色濾光排列正上成為可能。#亡，、要間早之信號處理設定攝影處理就 :還：二亦知道了像素利用率為1〇〇%。用+貫施方式之CCD固定你？鹏植你_ 、丨月’固疋物體攝像凡件輸 1237508 出，如圖6所示，即便係混合傳輸型在空間上之混合像素位置成為一維均等密度之排列。此時，因為DRAM36中收存之資料成為1 / 9之水平和垂直顛倒之9 〇度旋轉之形式，在 DRAM控制塊37中，對應與通常情況旋轉9〇度之垂直方向上進行可掃描之DRAM讀出。以下之處理成為鏡像之補色排列處理。在此’將VI〜V 12轉變成3: 1之縱橫交錯之全晝面讀出傳輸型之時機，V13〜V48亦進行一般地6相驅動，只要信號處理時機亦停止間歇補正處理，停止Yc之鏡像排列處^广只進行時機變更，像素混合傳輸型和3 :1縱橫交錯之全像素讀出傳輸型之切換就成為可能。 (第3實施方式）圖7，為本發明之彩色固定物體攝像裝置之每 dc 1固定物體攝像元件構成圖。71係光電轉換元貝件和破在匕别面之彩色濾光器。在此，例如 …列。72係藉由V1謂構成之8相垂直\色送慮：二做成糟由H1和H2構成之2相水平傳送段，74係輸出放大器，75 糸上述VI至V8構成之8相垂直傳送段72之延長，二連線，藉由V 9至V 2 4構成之垂直—水平傳送彳 ° 素混合區域之基本單元，77係B之像素混合區之、土本單元，7 8係G b之像素混合區域之基本單‘ °° 像素混合區域之基本單元。像素混合區域J本係^ 76〜79，各自係藉由3行3列之像素組成。土本早兀首先，垂直傳送段72係藉由4相傳輸型之基本傳送構

第19頁 1237508 五、發明說明（14) m，藉由像素混合之需要，v為8相之獨立過先在連接於上之光電轉換元件Gr*R*連接於¥5上^ 1電轉換元件B和“之像素信號電荷上施加從V3閘極和V9 閘極光電轉換元件讀出之脈衝信號，從垂直傳送段72_ 二’在垂直傳送段72内向紙面之下方用通常之4相貝傳送，垂直傳送段72内之Gr&R之電荷進4段向口閘極下傳迗，垂直傳送段72内之B&Gb之電荷進4段向n閘極下傳送時，通過在V7閘極和V1閘極上施加光電轉換元件之脈衝信號，與V7、V1連接之像素向垂直傳送段72讀出，各自同顏色之像素2像素在垂直傳送段72内被混合。此時，垂直-水平傳送控制部分75通過與垂直傳送段 72同樣之通常之4相傳輸型驅動V9至”4之全部閘極，在又垂直-水平傳送控制部分75内蓄積上述2像素混合之Gr 之信號電荷。接下來，藉由通常之4相傳輸型只驅動垂直— 平傳送控制部分75之V17〜V20和V13〜V16，只將V2〇列和V16 列各自之Gr和R之信號電荷傳送到水平傳送段73内。再下來，藉由通常之2相驅動傳輸型2周期傳輸水平傳送段7 3。其後，藉由通常之4相傳輸型只驅動垂直-水平傳送控制部分75内之¥9〜¥12和¥21〜卩24，只將乂12列和724列各自之(^ 和R之信號電荷傳送到水平傳送段73内，與水平傳送段73 内之同顏色信號電荷混合，在水平傳送段73内混合各自合適之4像素之Gr和R之信號電荷。其後，藉由通常之2相驅動使水平傳送段73動作，介於輸出放大器74，輸出藉由固定物體攝像元件混合之4像素之各個g r和r之信號。 1237508 五、發明說明（15) 通過上述之動作、— 物體攝像元件混人4 # 硬在下一條線中，輸出藉由固定如以上之說；4所像上之白各，^ 單元76内之Gr之全4俊去樣，將Gr之像素混合區域 R之全4像素、將β之傻音，=R之像素混合區域單元79内之 f、將Gb之俊I、θ a像素耙區域單元77内之β之全4像 L:::像：::= =:之…像素各自混表示。奴輪出之像素混合式樣之形象用圖8 中心ί Πν、:昆合4像素之像素位置與像素混合區域之 (鄰接）和2像素重疊，^人德| α遺窒稷在各方向重疊列，彳曰是，4彳入此像素之排列亦就成為不均等排有，盥&每ί素此&後之排列，果然成為貝葉排列。逻有，與第1貫施方式和第2實施方還用率為100%。 π喪道了像素利那麼上述第1貫施方式之像素混合區域直設定1 :整素步驟’有像素削減之設定域針㈣以第1實施方式之設定步驟之實施方式 r :、▲尤有：：Γ域之設定2之整數倍像素步驟就成為可就有像素數量削減之微步驟（find steD) t效果採用圖7之CCD固定物體攝像元件作為圖3中之固〜體攝像元件3 1之情況’固定物體攝像元件弋物述’即便係混合傳輸型在空間上之混：出:：所常之貝葉排列。此時’藉由混合驅動之輪出：:二匕為通水平CCD時鐘成為間歇。收存細腿中之資料因為像f於 1237508 五、發明說明（16) 數量變成H4之完全之貝葉排列，所以，在排列上之以後之處理就成為通常之貝葉處理。DRAM36中之ccdraw資料，就必要性藉由yc信號處理塊轉換成YC信號，但是，藉由混合像素之位置之排列密度從-祕k f 正就成為必要。攸-維上係不均等之’不均衡補以下，用圖9說明混合像素之位置之排補正手法。9 1為自DRAM3 6 iCCDRAW資料輸入部分又，92^ “號之不均衡排列補正遽光器，9 正、號生成濾光器，94為第2垂直輪廊補下J直輪廓補正“ 部分，96為垂直輪靡補正信^ 、為之控制仏唬輸入廓補正信號生成濾光器，98為’ 97為第1水平輪濾光器’ 99為水平輪廓補正信‘生輪廊補正信號生成 Y信號輪廓補正塊，102 $ 彳°諕增盈輸入，101為器。為α就之不均衡排列補正濾光從DRAM36之CCDRAWf料輸入部分置了 1 + z之數碼渡光器92。藉由此中。。’水平垂直都設像素之位置排列’如圖8所示那樣先：處理後之Y信號正。然而，γ信號之重心排列係可二成等排列補之像素之重心排列補正之情況，，、、、=4之，從分離烈’而從接近之像素之重心排列補：：：特性之低下激性之低下缓和’所以，每個像素之空門^ ’空間頻率特為必要地了。空間頻率特性之變化，f頻率特性補正就成如圖8所明確表示之第22頁 1237508 五、發明說明（17) 那樣，水平、垂直都係隔一不同之第1及第2之垂直幹。個像素重複。因此，設置特性在垂直輪廓補正信號生成―3 f f信號生成濾光器93、94，分95之每條線上輸入反轉先态切換器之控制信號輸入部增益輸入96亦最優切換每2 = 2同f，垂直輪廓補正信號方向之頻率特性之變化之 1、、、、，藉由此，可以降低垂直 ^ ^ ^,, Λ" ：; ： ΐ ΐ ί; rf11" ^ ^ 9 Λ 上輸入反轉脈衝之同時，水 =個&十像素亦最優切換每-個水平像正u增益輸入100 之頻率特性之變化振幅。 π』~低水千方向同樣關於C信號亦通過在水平垂碼滹光51102，4此釣-維仏够$直门δ又置1 + 2Ζ + ΖΖ之數為二二：均4排列補正。在此，。信號因為其π見&域乍而在l+2z + zz之寬範圍上加上LpF 以，頻率特性變化之振幅降低效果就可同時得到。正如以上所述，按照圖9之YC信號信號處理塊“，通過補正像素混合重心地址之二維不均等化，更有降低折返干擾之效果。還有，大幅度地抑制了每個像素重心地址二維空間頻率特性之變化，實現光滑之γ信性之效果。瓊緣特在此，將VI〜V8轉變成為一般地2 : 1縱橫交錯之全像讀出傳輸型之時機，V9〜V24亦進行一般地4相驅9動，s只要、停止信號處理時機之間歇補正處理及各種補正處理/、只變更時機’像素混合傳輸型和2 : 1縱橫交錯全像素讀出傳輸° 1237508 五、發明說明（18) 型之切換就成為可能。且，彩色濾光器即便係2行2列之補色彩色濾光器排列之攝像元件，用完全同樣之手段可以實現同樣地效果。本實施方式之情況之2行2列補色渡光器之像素混合方式之形式用圖10表示。 (第4實施方式）圖11，為本發明之彩色固定物體攝像裝置之第4實施方式之CCD固定物體攝像元件構成圖。111係光電轉換元件和裝在它前面之彩色濾、光器。在此，例如將彩色據光器做成貝葉排列。11 2係藉由V1至V1 2構成之1 2相垂直傳送段， 113係藉由H1和H2構成之2相水平傳送段，114係輸出放大态’ 11 5係上述V 1至V1 2構成之1 2相垂直傳送段1 1 2之延長’閘極單獨連線’藉由V1 3至V 3 0構成之垂直—水平傳送控制部分，1 1 6係全色共同之像素混合區域之基本單元，全色共同之像素混合區域之基本單元丨丨6係藉由6行6列之像素構成。首先，垂直傳送段112係藉由6相傳輸型之基本傳送構 f。但是，藉由像素混合之需要，v為12相之獨立配線，

在連接於V3上之光電轉換元件G旧之像素信號電 ;:力:閑極和V9閑極光電轉換元件讀出之脈衝信下V:、甬讀* ’在垂直傳送段112内向紙面之之送；直r段112内之GrAR

第24頁 1237508 五、發明說明（19) 像素向垂直傳送段1 1 2讀出，Gr 像素2像素在垂直傳送段112内被混合。更進一步，垂直傳送段112内向紙面之下方用通常之6相傳輪型傳送，垂直傳送段112内之化及尺之電荷f段向VU閘極下方傳送，垂直傳送段H2内之B及Gb 之電荷向V1 1閘極下方傳送時，通過在v丨！閘極和π閘極上施加光電轉換元件讀出之脈衝信號，與V11、V5連接之像 =向垂直傳迗段11 2讀出，Gr 各自同顏色之像素3像 ’、B&Gb各自同顏色像素之2像素，在垂直傳送段112内被混合。 ^ 重直水平傳送控制部分11 5通過與垂直傳送段 112同樣之通常之6相傳輸型驅動V13至V3〇之全部閘極，在垂直-水平傳送控制部分115内蓄積上述3像素混合之Gr 之=號電荷1係、在此時候’垂直傳送段112内之8及“之 2進4段傳送給V9閘極下’同樣通過在V9閘極上施加光二轉換疋件讀出之脈衝，連接在”之像素藉由垂直傳送段項出，B及Gb亦係同像素之3像素在垂直傳送段丨12内混合0 扯u t妾"^來，藉由通常之6相傳輸型只驅動垂直—水平傳送 = =:V3°’只將V3°列之各自一之信號 ^ =傳达到水平傳送段113内。再下來，藉由通常之2相驅相傳輸水平傳送段113。其後，藉由通常之6相專輸！只驅動垂直-水平傳送控制部分115内之vi9 v2 4， 1將V24列之各自之Gr和尺之信號電荷傳送到水平傳送段 113内，與水平傳送段113内之同顏色信號電荷混合，在水

1237508 五、發明說明（20) 平傳送段U3内混合各自合適之6像素之以㈣之传何。再有，精由通常之2相驅動傳輪型2相傳輸水平^ 113後，猎由通常之6相傳輪型只驅動垂直— 又 ^分⑴之v13〜V18 ’只將V18列之各自之Gr_之專;^工制 :送到水平傳送段113内’與水平傳送段113内之“ R之電Λ混雷合ΛΛ水平傳送段113内合適之9像素之各自G ^ R之#號電何此5。其後，藉由通常之2相驅段二動作，介於輸出放大器114，輸出藉由固定物= 兀件混合之9像素之各個Gr和r之信號。物辦ί ί上ί之動作之重複在下一條線中，輸出藉由固定物體攝像70件混合9像素之各個Β和Gb之俨號。如以上之說明所能明白之一樣，實將以之像素混二區域單元116内之Gr之全9像素、將R之全9像素，將以 ς9像素、將Gb之全9像素各自混合輸出。用此手段輸出之像素混合式樣之形象用圖丨2表示。如圖1 2所不，在單一之像素混合區域11 6内混合之9像 f之全顏色通過固定物體攝像元件輸出。還有，亦知道了像素利用率為1 0 〇 %。私用圖1 1 2CCD固定物體攝像元件作為圖3中之固定物 :攝像元件31之情況’固定物體攝像元件輸出，如前所 ^，即便係混合傳輸型在空間上混合像素之位置，在單一素此合區域1 1 6内之中心近旁，一起輸出全部之顏色。時，因為DRAM 36中收存之資料像素變成1/9同一區域4色之排列’在完成同一區域内像素之γ c處理後處理。 1237508 五、發明說明（21) 在此’將V1〜V12轉變成3:1之縱橫交錯之全畫面讀出傳輸型之時機，V1 3〜V3〇亦進行一般地6相驅動，只要，，時機亦停止間歇補正處理，將YC處理做成貝葉處‘广只·需進t 機變更和簡單之電路切換，像素混合傳輸型和 3 · 1縱，交錯之全像素讀出傳輸型之切換就成為可能。 ▲、本實施方式中，γ輸出像素數量，因其與重疊形式比較成為了 1 /4，所以在大幅度削減像素數量時有效。

且’彩色濾光器即便係2行2列之補色彩色濾光排列之 f像疋件，完全用同樣之手段可以實現同樣之效果。本實施方式之情況之2行2列之補色濾光器之像素混合方式之形式藉由圖13表示。 (第5實施方式）、圖14，為本發明之彩色固定物體攝像裝置之第5實施方式之CCD固定物體攝像元件構成圖。141係光電轉換元件和裝在它前面之彩色濾光器。在此，例如將彩色濾光器做成2行4列之雙向間隔排列。142係藉由V1至^2構成之12相垂直傳送段’ 1 4 3係藉由Η1〜Η 3構成之3相水平傳送段，1 4 4 係輸出放大器，145係上述V1 sV12構成之12相垂直傳送段 142之延長，閘極單獨連線，藉由V1 3至¥48構成之垂直-水平傳送控制部分，1 4 6係全像素混合區域之基本單元。像素混合區域之基本單元146，係藉由6行6列之像素組成。、貫先，垂直傳送段142係藉由6相傳輸型之基本傳送構成。但是’藉由像素混合之需要，V為1 2相之獨立配線，通過先在連接於V3上之光電轉換元件之像素信號電荷上施 II I ! 1 Ϊ 1 I I S 1 I 1 Ϊ 1 1 1 第27頁 1237508 五、發明說明（22) 加從V3閘極光電轉換元件讀出之脈 “2讀出，在垂直傳送段142 :=傳送段 ^ ^ # ^ „142, ^ Λ V7閙；1¾下古扁、、，„士丄 < 电何進4段向換Γ 通過在V7閉極和Vl閑極上施加光電轉、兀件靖出之脈衝信號，與V3、V7連接之段142讀出，V3，V7之傻音？後去^千古你’、σ垂直傳运合。更進-牛千Α像素像素在直傳送段142内被混更進步，垂直傳送段142内向紙面之下方用、g a 相傳輸型傳送，垂直傳送段142内之VI之像素電荷 V5閘極下方傳送，同樣地通過在η ^ 又口 =換㈣讀出之脈衝信號，與vll、vV』= 垂直傳送段142讀出，v3，V7，V11之像辛，、送段uum 11之像素3像素在垂直傳此時，垂直-水平傳送控制部分145通過與垂直同樣之通常之6相傳輸型驅動V13至V48 : V7 ，水千傳达控制部分145内蓄積上述3像素混合之V3， ’ 11之信號電荷。還係在此時，垂直傳送段142内連接，V5上之電荷進4段向¥9閘極下方傳送時，通過在” 甲1極上施加光電轉換元件讀出之脈衝信號，與V 9連接之像垂直傳送段142讀出，V1，V5，V9之像素亦為同顏色像素3像素在垂直傳送段1 4 2内被混合。接下來’藉由通常之6相傳輸型只驅動垂直—水平傳送控制部分145之V13〜V18和Π9424，只將Π8列和V24列各自之信號電荷傳送到水平傳送段丨43内。再下來，藉由將水平傳送段1 43與通常相反方向之輸出放大器丨44相曰反之方第28頁 1237508 五、發明說明（23) 向用3相驅動傳送4個周期。驅動垂直-水平傳送控制:心内極，將V30列和V36列和ν4 V48之王部間送到水平傳送段1 4 3内。其、社要，纟，之各自之信號電荷傳 143内G為3像f，iV36、/，/、V3〇連接之水平傳送段之水平傳送段大二下反來方，:輸 7 V42和V43〜V48，只將V42列和V48 送段"3内，與水平傳送段電；

= 在水平傳送議内合適之6像素之各自S f由通常之3相驅動使水平傳送段143在輸出放益方向上傳达4周期後，只將V13〜V18 , V19 V24，動3°作V3二V36之閘極同時藉由1個周期之通常6相驅動自送段143内混合各自合適之9像素之各自之同顏色之^號電荷被混合。 ^後，藉由通常之3相驅動驅動水平傳送段143，介於 =放大器144 ’藉由固定物體攝像元件輪出各自之信號。以上，通過上述之動作之重複在下一條線中，輸出夢固定物體攝像元件輸出混合9像素之下一條線之信號。曰第29頁 1237508 五、發明說明（24) ---- 如以上之說明所能明白之一樣，實現了將全顏色共同像素混合區域單元146内之Mg之全9像素、cy之全9像素、g 之全9像素、Ye之全9像素各自混合然後輸出。還有’只要將本固定物體攝像元件旋轉9〇度，元件輸出之掃描方向就會改變90度，上述第2之彩色固定物體攝’ 像裝置中對應4行2列之過濾排列就成為可能。藉由上述手法輸出之4行2列像素混合晶點形式用圖15 表不。如圖15所示，單一像素混合基本區域146内9像素混 &之像素全顏色通過固定物體攝像元件輸出。還有，亦知道了像素利用率為100%。採用本實施方式之CCD固定物體攝像元件作為圖3中之固定物體攝像元件31之情況，固定物體攝像元件輸出，如 f所述，即便係混合傳輸型在空間上混合像素之位置，在 :一像素混合區域1 46内之中心近旁，全部之顏色都被輸出。此時，因為DRAM36中收存之資料像素變成1/9同一區域4色之排列，在完成同一區域内像素之yc處理後處理。在此，將VI〜VI 2轉變成3:1之縱橫交錯之全畫面讀出，輸型之時機，V13〜V3〇亦進行一般地6相驅動，只要作號 ”亦停止間歇補正處理，將YC處理做成原來之彩色° 濾光益之補色雙向間隔處理，只需進行時機變更和簡 U =換’像素混合傳輸型和3:1縱橫交錯之全像素讀出傳輸型之切換就成為可能。舻占H施f式中，γ輸出像素數量’因其與重疊形式比所以在維持尚畫質之同時，大幅度削減像 1237508 五、發明說明（25)素數量時係有效之第31頁 1237508 圖式簡單說明五、【圖示簡單說明】攝像曰曰件構：圖。為本發明之第1實施方式之CCD固定物體點形Γ圖為本發明之第1實施方式之貝葉排列像素混合構成圖，3為本發明之各個實施方式中使用之攝像系統之排列像素、胃a 為#本發日月之第1實施方式之2行2列補色混合晶點形象圖。件構Γ圖為本發明之第2實施方式之ccd固定物體攝像元混合=ΛΙ發明之第2實施方式之4行2列補色排列像素圖7 ’為本發明 > 黎件構成圖。月之第3實施方式之CCD固定物體攝像元圖8，為本發明夕笛點形象圖。月之第3貝施方式之貝葉排列像素混合晶 = 0’，W發:月之第3實施方式之YC信號處理塊圖。圖1 ϋ ’為本發明夕结〜素混合晶點形㈣f之第3貫施方式之2行2列補色排列像件構=:為本發明之第4實施方式之CCD固定物體攝像元晶點K圖為本發明之第4實施方式之貝葉排列像素混合

第32頁 1237508 圖式簡單說明圖1 3 ’為本發明之第4實施方式之2行2列補色排列像素混合晶點形象圖。 ®14 ’為本發明之第5實施方式之CCD固定物體攝像元件構成圖。圖1 5 ’為本發明之第1實施方式之4行2列補色排列像素混合晶點形象圖。元件符號說明： 11 ， 51 ， 71 ， 111 ， 141 12 ， 52 ， 71 ， 112 ， 142 13 ’53 ’72 ， 113 ， 143 14 ， 54 ， 74 ， 114 ， 144 15 ， 55 ， 75 ， 115 ， 145 31CCD固定物體攝像元件 32CCD固定物體攝像元件 3 3攝像模擬前端光電轉換元件和彩色濾光器垂直傳送段水平傳送段輸出放大器垂直水平傳送控制部分 ^動塊

34系統時機同期信號發生塊 35DRAM收容前端處理塊 36DRAM

37DRAM控制塊 38YC信號處理塊 3 9攝影信號處理整塊 91CCDRAW資料輸入部分 9 2 Y信號之不均等排列補正器

第33頁 1237508 圖式簡單說明 9 3第1垂直輪廓補正信號生成器 94第2垂直輪廓補正信號生成器 9 5垂直輪廓補正信號生成器切換器之控制信號輸入部分 9 6垂直輪廓補正信號增益輸入 9 7第1水平輪廓補正信號生成器 9 8第2垂直輪廓補正信號生成器 9 9水平輪廓補正信號生成器切換器之控制信號輸入部分 1 0 0 水平輪廓補正信號增益輸入 1 0 1 Y信號輪廓補正塊 1 0 2 C信號之不均等排列補正器

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Claims

1237508 六、申請專利範圍 1 · 一種彩色固定物驊裾後壯之複數個光電轉換元件、上 I置，包括：行列狀配置光器，且上述彩色據光器之排為轉換元件前面之彩色遽物體攝像元件、上述固為一維重複之排列之固^ 自然數）’垂直α傻去r 體攝像元件之水平P像寺r . — 甘,士像素（q為自然數）為德参、，曰人r素（P為早兀，其特徵為：像素此3區域之基本上述像素混合區域之水平單元，上述像素混合區域基本單元之^直Q像素成為-個直方向上相互錯開而且重疊，王°卩在水平方向及垂元之手段；且冓成一維重複排列之基本單在上述像素混合區域时一顏色之彩色滹光哭之八德丰:本早疋内’設置了將相互鬥 2·如申請專利範圍第丨項所、f夕之此a手段。置，其中：、斤述之衫色固定物體攝像裝上述固定物體攝像元件之有效區域内之所有像為混合之對象。 Λ 1 <所百像素都成 3·如申請專利範圍第1項所述之彩色固定物體置，其中： u & μ瑕攝像骏、，為使通過上述混合所得之減少數量之像素均上述像素混合區域基本單元相互重疊。置’ =如申請專利範圍第1項所述之彩色固定物置，其中： μ 1冢裝上述彩色濾光器之排列，係以2行2列為一個單一維重複排列；％之二

第35頁 1237508 六、申請專利範圍鈇數)上述^固定物體攝像元件之水平P像素（P = 4n+1，n係白二垂本r: 一卜“自然數)係上述像素= 單元以= ί = 像素，垂直q像素為-個去足，豕常此口&域基本早元之全部，在水半古a L 係=)/2像素’在垂直方向上重疊U+1V2像素，：都係相互重疊而二維重複排列之構成；都中心ί合f域之基本單元中，水平垂直都位於數列之開此中心之像素為偶數行及偶 ' Λ同顏色彩色渡光器之全像素被混合。5其中如中請專利範圍第4項所述之彩色固定物體攝像裝上述彩色濾光器排列為貝葉排列。其中'申明專利乾圍第4項所述之彩色固定物體攝像裝亡f 2行2列之彩色濾光器之排列黃色及綠色之4種顏色組合。用了月色“工7其中如申請專利範圍第4項所述之彩色固定物體攝像裝 g11 基本區域之—個單元為5行5列。其中如申相專利範圍⑺項所述之彩色固定物體攝像裝iL義：為行，與此方向垂直之另-方向為列述知色滤先裔之排列為以4行2列為_個單元，而置置色置置時

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且，上述4行2列之彩色濾光器之排列單元内之第丨行第工列和第3行第2列為同顏色彩色濾光器，第i行第2列和第3行第1列為同顏色彩色濾光器，第2行第i列和第4行第2列為同顏色彩色濾光器，第2行第2列和第4行第}列為同顏色彩色濾光器之具有二維重複排列；上述固定物體攝像元件之水平1)像素（ρ = 4η + 2，η為自然數），垂直q像素U = 4m + 2，m為自然數）為上述像素混合區域之基本單元；、口

⑽—上述像素混合區域之水平p像素、垂直q像素作單元，上述混合區域基本單元之全部在水平方向上重聂 P^2像素，在垂直方向上重疊q/2像素且二維之重複排=構在上述像素混合區域之基本單元内，p行9列之合基本區域内之與第1行第丨列、或者係第丨行第2列、式^ 係第2行第1列、或者係第2行第2列之像素同顏色之彩^ 光器之全像素之所有像素混合基本區域内藉由同樣之^ = 混合形式混合像素，並且，i個像素混合基本區域’尸一、種顏色。，一 9 ·如申請專利範圍第8項所述之彩色固定物體穩置，其中：僻诼衷上述4行2列中之從前面起之2行2列之彩色濾光器之列，採用了青色、紫紅色、黃色及綠色之4種顏色組合。 10·如申請專利範圍第8項所述之彩色固定物辦圾裝置，其中·· 僻1冢

第37頁 1237508 /、、申凊專利範圍 ------ 1述像素混合之基本區域之一個單元為6行6列。 1 1 ·如申請專利範圍第1 π々、〜$ m + 裝置’其中：弟1項所述之和色固疋物體攝像以2行2列為一個單元之上述彩色濾光器之排列，得維重複排列； ' 上述固定物體攝像元件之水平?像素(p=4 然數），垂直q像素（q = 4m〜i n係自區域之基本單元；為自。數）係上述像素混合以上述像素混合區域之單元，上述像素混合區域美 p_像素，垂直q像素為一個 1 )/2像素和（p+3)/2像素之^錯早^六之全部、水平方向上（p — U_l)/2像素和（q + 3)/2像;二二二替重複，垂直方向上構成二維重複排列；，、、a開交替重複而交替重疊四個ΐΐΪΪΓί合區域之基本單元中，位於斜方向上之混合。巳之衫色濾先裔之全像素被 12·如申請專利筋圚箆π工百π丄裝置，其中：耗圍弟U項所述之彩色固定物體攝像為使減少數量之像素之位列’還設置了過濾上述固定物濾、裝置。 13·如申請專利範圍第i丄裝置，其中：置在二維上以均等之密度排體攝像元件之輸出信號之過項所述之彩色固定物體攝像

1237508 六、申請專利範圍還設置了在將上述固定物體攝像元件之輸出信號變換為數碼亮度信號之數碼圖像信號處理時’水平方向、或者係垂直方向、或者係兩個方向上，在混合了固定物體攝像元件之輸出之相當於每一個像素之重複周期中，生成上述亮度信號之輪廓補正信號之數碼過濾、之插頭係數（t ap coefficient)或者係相互轉變抽頭數（taP numeral )之轉換裝置。 14·如申請專利範圍第1 1項所述之彩色固定物體攝像裝置，其中：上述彩色慮光排列為貝葉排列 15·如申請專利範圍第11項所述之彩色固定物體攝像裳置，其中：上述2行2列之彩色濾光器之排列，採用了月色、紫紅色、黃色及綠色之4種顏色組合。 16·如申請專利範圍第^項戶斤述之彩色固定物體攝像裝置，其中： μ、+、你主…人# 如裝元為4行4列或者係8 上述像素混合基本區域之一個束行8列。 17· 如申請專利範圍第1項所述之彩色固定物體攝像裝置，其中：還設置了切換上述固定物體攝像和所有像素獨立輸出之切換裝置。、18· —種彩色固定物體攝像装爹之複數個光電轉換元件、位於上述光元件之像素混合輸出，包括：行列狀配置電轉換元件前面之彩

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1237508 -—.— 六、申請專利範圍向此方向*…-方元，而且，上述4行2列之彩 j為以4灯2列為一個單行第1列和第3行第2列為同顏色之排列單元内之第1 和第3行第1列為同顏色彩色滹m為笛弟1打第2列第2列為同顏色彩色遽光器，Ά9苐行弟1列和第4行同顏色彩色濾光器之具有二唯重：：2列和弟4行第1列為件、上述固定物體攝像元件排傻列音，固9定物體攝像元然數），垂直q像素U = 2m + 2 Γ η + 2，η為自之基本單元，其特徵為： .、、、:、、、、數）為像素混合區域上述像素混合區域i、個單元之二維重複排列:二水平p像素’垂直q像素作為_ 内，設置·· 上述像素混合區域基本單元混合上述4行2歹丨J之务洛和第3行第2列之顏色之‘ f光，J =元之第1行第1列〇 A 、王像素之混合裝置；，合上述4行^之彩色遽*器排列單和第3行第丨歹丨！之顏色之全像素之混合裝置；幻仃弟2列混合上述4打2列之彩色濾光器排列單元之和苐4行第2列之顏色之全像素之混合裝置；仃第1列混合上述4行2列之彩色濾光器排列單元之第2 和第4行第1列之顏色之全像素之混合裝置。 ^ 19.如申請專利範圍第1 8項所述之彩色固定物轉姐^ 裝置，其中：％體攝像上述4行2列中之從前面起之第2行第2列之彩色濾光μ 1237508 六、申請專利範圍之排列，採用了青色、紫紅色、黃色及綠色之4種顏色組合。 20.如申請專利範圍第1 8項所述之彩色固定物體攝像裝置，其中：還設置了切換上述固定物體攝像元件之像素混合輸出和所有像素獨立輸出之切換裝置。

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