固态成像器件和照相机系统的制作方法
【专利说明】固态成像器件和照相机系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于2014年I月14日提交的日本专利申请N0.2014-004414，并要求其优先权的权益，通过引用将该日本专利申请的全部内容并入本文中。
技术领域
[0003]本文中所描述的实施例总体涉及固态成像器件和照相机系统。
【背景技术】
[0004]高动态范围(HDR)合成被认为是用于表现与普通图像采集相比更宽的动态范围的图像采集技术。作为HDR合成技术，例如，对来自信号电荷累积时间不同的像素的信号进行合成的技术是已知的。
[0005]作为实现该HDR合成的固态成像器件，例如，存在一种器件，其中包括长时间曝光像素的两条水平线对和包括短时间曝光像素的两条水平线对沿着垂直方向交替布置。在利用这种固态成像器件的技术的实例中，完成了从与一个像素相邻的多个像素的信号中获得HDR合成图像的该像素的信号的过程。利用这种技术，就图像传感器的像素数而言，HDR合成图像的分辨率减小了一半。
[0006]作为实现HDR合成的另一种固态成像器件，已经提出了长时间曝光像素和短时间曝光像素处于沿着垂直方向和水平方向的周期性排列中的技术。在执行了使沿着水平方向布置的像素曝光时间不同的控制的情况下，可能需要提供用于控制来自像素的信号的读出的附加线。在这种情况下，由于线数增加，固态成像器件的图像传感器在结构上变得复杂，并且因此使图像传感器难以变得更小。对于固态成像器件，图像传感器的每个像素越精细，增加线数就越困难。
[0007]例如，控制从像素读取信号的固态成像器件可以用于采集高速运动图像以及HDR合成。作为用于采集高速运动图像的固态成像器件，例如，存在一种器件，其使水平线变稀疏，以在使转换水平线被排除在帧之间的交替读取之外的同时，读取每一帧的信号。另外，在这种情况下，运动图像的分辨率减小到图像传感器分辨率的一半。此外，为了使从水平布置的像素读取信号的时序不同，可能需要提供用于控制从像素读取信号的附加线。在这种情况下，图像传感器在结构上变得复杂，并且因此使图像传感器难以变得更小。
【发明内容】
[0008]实施例提供了固态成像器件，图像传感器的结构可以被简化并且适合于使图像传感器变得更小，并且可以获得抑制分辨率减小的HDR合成图像。
[0009]此外，实施例提供了固态成像器件，图像传感器的结构可以被简化并且适合于使图像传感器变得更小，并且可以获得抑制分辨率减小的高速运动图像。
[0010]另外，实施例提供了与此相关的照相机系统。
[0011]实施例提供了
[0012]固态成像器件，包括:
[0013]像素阵列，其中曝光第一时间的第一组像素和曝光短于第一时间的第二时间的第二组像素沿着垂直方向和水平方向进行Bayer布置，像素累积根据入射光的量所产生的信号电荷；
[0014]控制单元，其对从第一组像素和第二组像素读取信号进行控制；以及
[0015]信号处理单元，其实现了来自第一组像素的信号和来自第二组像素的信号的高动态范围合成，
[0016]其中，在像素阵列中，单元图案沿着垂直方向和水平方向以重复的图案设置，在每个单元图案中，至少四个像素垂直布置并且至少两个像素水平布置，以及
[0017]其中，单元图案由第一组中的像素和第二组中的像素形成，第一组中的像素包括垂直布置的两个第一绿色像素，并且在两个第一绿色像素之间具有红色像素和蓝色像素的其中之一，第二组中的像素包括垂直布置的两个第二绿色像素，在两个第二绿色像素之间具有红色像素和蓝色像素的其中之一。
[0018]此外，实施例提供了
[0019]固态成像器件，包括:
[0020]像素阵列，其中累积根据入射光的量所产生的信号电荷的第一组像素和第二组像素沿着垂直方向和水平方向进行Bayer布置；以及
[0021]控制单元，其以如下方式对从第一组像素和第二组像素读取信号进行控制:对于第一帧，从第一组像素读取信号而停止从第二组像素读取信号，并且对于第一帧后面的第二帧，从第二组像素读取信号而停止从第一组像素读取信号，
[0022]其中，在像素阵列中，单元图案沿着垂直方向和水平方向以重复的图案设置，在每个单元图案中，至少四个像素垂直布置并且至少两个像素水平布置，以及
[0023]其中，单元图案由第一组中的像素和第二组中的像素形成，第一组中的像素包括垂直布置的两个第一绿色像素，并且在两个第一绿色像素之间具有红色像素和蓝色像素的其中之一，第二组中的像素包括垂直布置的两个第二绿色像素，在两个第二绿色像素之间具有红色像素和蓝色像素的其中之一。
[0024]此外，实施例提供了
[0025]照相机系统，包括:
[0026]图像拾取光学系统，其从主体(subject)获取光以形成主体图像；
[0027]像素阵列，其中累积根据来自图像拾取光学系统的入射光的量所产生的信号电荷的第一组像素和第二组像素沿着垂直方向和水平方向进行Bayer布置；以及
[0028]控制单元，其以如下方式对从第一组像素和第二组像素读取信号进行控制:对于第一帧，从第一组像素读取信号而停止从第二组像素读取信号，并且对于第一帧后面的第二帧，从第二组像素读取信号而停止从第一组像素读取信号，
[0029]其中，在像素阵列中，单元图案沿着垂直方向和水平方向以重复的图案设置，在每个单元图案中，至少四个像素垂直布置并且至少两个像素水平布置，以及
[0030]其中，单元图案由第一组中的像素和第二组中的像素形成，第一组中的像素包括垂直布置的两个第一绿色像素，并且在两个第一绿色像素之间具有红色像素和蓝色像素的其中之一，第二组中的像素包括垂直布置的两个第二绿色像素，在两个第二绿色像素之间具有红色像素和蓝色像素的其中之一。
【附图说明】
[0031]图1是示意性地示出根据第一实施例的固态成像器件的结构的框图；
[0032]图2是示意性地示出包括固态成像器件的照相机系统的结构的框图；
[0033]图3是示出像素阵列中的像素颜色排列和每个像素的曝光时间的设定的示例的示图；
[0034]图4是示出包括在图3中所示的像素阵列中的第一组和第二组中的彩色像素的单元图案的示图；
[0035]图5是示出用于从像素读取信号的信号线的示图；
[0036]图6是示出通过插值产生G像素中的信号的示例的示图；
[0037]图7是示出通过插值产生R像素中的信号的示例的示图；
[0038]图8是示出通过插值产生B像素中的信号的示例的示图；
[0039]图9是示出像素阵列中的像素颜色排列和从每个像素读取信号的控制的示例的示图；
[0040]图10是用于说明第二帧重构方法的示图，ISP通过该方法重构帧；以及
[0041]图11是用于说明第三帧重构方法的示图，ISP通过该方法重构帧。
【具体实施方式】
[0042]通常，根据一个实施例，固态成像器件包括像素阵列、控制单元和信号处理单元。在像素阵列中，第一组像素和第二组像素沿着垂直方向和水平方向进行Bayer布置。第一组像素和第二组像素是累积根据入射光的量所产生的信号电荷的多个像素。第一组像素曝光第一时间。第二组像素曝光第二时间。第二时间短于第一时间。控制单元控制从第一组像素和第二组像素读取信号。信号处理单元执行来自第一组像素的信号和来自第二组像素的信号的高动态范围合成。在像素阵列中，单元图案沿着垂直方向和水平方向以重复的图案设置。单元图案至少具有垂直布置的四个像素和水平布置的两个像素。单元图案由包括两个第一绿色像素的第一组中的像素和包括两个第二绿色像素的第二组中的像素形成。两个第一绿色像素垂直布置，并且在它们之间具有红色像素和蓝色像素的其中之一。两个第二绿色像素垂直布置，并且在它们之间具有红色像素和蓝色像素的其中之一。
[0043]下面将参照附图来详细说明固态成像器件和照相机系统的示例性实施例。本发明并不限于以下实施例。
[0044](第一实施例)
[0045]图1是示意性地示出根据第一实施例的固态成像器件的结构的框图。图2是示意性地示出包括固态成像器