固态成像装置驱动方法、固态成像装置以及成像设备的制作方法

专利名称：固态成像装置驱动方法、固态成像装置以及成像设备的制作方法
技术领域：
本发明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，本发明涉及用于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。
本发明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。
背景技术：
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。R像素在垂直和水平方向上的抽样率是 并且R像素在倾斜方向上的抽样率是2d。
在图6A至6D中，可以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。
在图7中示出G、R和B像素的空间频率特性。当比较图7和图4时，可以看出拜尔像素移动图案的空间频率特性与从拜尔图案的空间频率特性移动45°后的空间频率特性相同。

发明内容
为了提高包括光电变换器的像素的有效完整性(effective integrity)，一些固态成像装置使用接下来的所谓“倾斜像素图案”。在这个倾斜像素图案中，从矩阵像素图案，将偶数编号的列像素在列方向上相对于奇数编号的列像素移位大约像素节距的1/2，并且，将偶数编号的行像素在行方向上相对于奇数编号的行像素移位大约像素节距的1/2。当将滤色器布置在具有这种倾斜像素图案的固态成像装置上时，如图8所示，拜尔图案的色彩编码被移动45°。
在具有倾斜像素图案的CMOS图像传感器中，当线顺序地读取像素信号时，在其中将像素100倾斜布置的像素区101中，如图9所示，由垂直选择电路106驱动其中每个驱动线都以两个之字形线连接到像素100的水平像素驱动线组105，并且，将经由水平像素驱动线组105选择的之字形线的像素100的信号存储在列处理电路103中，每个列处理电路103经由垂直信号线组102而为一个列布置，每个垂直信号线为一个像素列布置。然后，经由水平选择开关组107将存储在列处理电路103中的像素100的信号顺序读出到水平信号线108，其中由水平选择电路104顺序选择该开关。
在这个读取方法中，由于通过一个读取操作可以读取许多像素信号，所以读取速度快，但是另一方面，有必要同时读出两个相邻行中的像素信号，其灵活性更小。因此，当在通过将拜尔图案移动45°所生成的图8所示的倾斜像素图案的色彩编码中执行像素相加时，与在拜尔图案的色彩编码中的像素相加不同，相加信号的所得色彩图案变得不同于原始色彩图案，同时发现难以保持相同的色彩空间重复图案以及垂直、水平、和倾斜方向上相同的节距比。
在具有倾斜像素图案的CMOS图像传感器中的又一个读取方法中，如图10所示，在其中倾斜地布置了像素200的像素区201中，由垂直选择电路206驱动其中每个像素驱动线为一个像素行布置的水平像素驱动线组205，并且，将经由水平像素驱动线组205选择的行的像素200的信号存储在列处理电路203中，每个列处理电路203经由垂直信号线组202而为两个之字形列布置，每个信号线以相同的两个之字形列连接到像素200。然后，经由水平开关组207将存储在列处理电路203中的像素200的信号顺序读出到水平信号线208，其中由水平选择电路204顺序选择该开关。
在这个读取方法中，由于仅可以逐线读出像素信号，所以难以实现快速的读取操作。另外，相邻的奇数编号行和偶数编号行中的像素信号是经由垂直信号线组202中的相同垂直信号线读出的，并且在相同的列电路203中处理。因此，当在通过从拜尔图案移动45°后的如图8所示的像素图案的色彩编码中执行像素相加时，相加信号的所得色彩图案变得与原始色彩图案不同，同时发现难以保持相同的色彩空间重复图案以及垂直、水平、和倾斜方向上的相同节距比。
下面描述作为已知的色彩图案的典型例子的拜尔像素移动图案和拜尔图案之间的差异。
在拜尔像素移动图案中，由于抽样率是拜尔图案的抽样率的 倍，所以，只要针对非彩色的对象使用拜尔像素移动图案，就可以获得为拜尔图案的像素信息两倍的像素信息。就是说，在拜尔像素移动图案中可以获得更高的分辨率。换言之，拜尔像素移动图案的使用展示了与具有较小数目像素的拜尔像素的分辨率相同的分辨率，这使得有可能增加像素的孔径，从而增加像素的光感度，即S/N比。
仅以用于生成亮度(Y)分量的主要分量(primary component)的G像素的观点，拜尔像素移动图案在垂直和水平方向上的抽样率大于拜尔图案的抽样率。这意味着拜尔图案中的G像素在垂直和水平方向上的分辨率高于拜尔像素移动图案的相应分辨率。换言之，只要关注G像素在垂直和水平方向上的分辨率，则拜尔像素移动图案就劣于拜尔图案。
为了克服这一点，当对非彩色的对象成像时，在照相机信号处理系统中调整RGB平衡，即，施加增益使得RGB电平变相同。然后，假设R和B电平等于G电平，生成亮度(Y)分量，并且，将Y分量的抽样率处理为 从而在所有的垂直、水平、和倾斜方向上实现比拜尔图案更高的分辨率。
然而，上述处理仅仅对非彩色的对象是有效的，而如果对彩色(chromatic)的对象执行相同的处理，则难以获得高分辨率。另外，当偏离电平平衡时，如果假定R和B电平等于G电平而执行处理，则难以在照相机信号处理系统中执行正确内插处理，导致错误色彩的发生。
鉴于上述背景，有必要提供一种用于固态成像装置的驱动方法，固态成像装置、以及成像设备，其中，在将倾斜像素图案中的像素相加之后，可以保持原始的色彩图案，而不改变色彩空间重复图案或者垂直、水平、以及倾斜方向上的节距比。
还有必要提供一种在不引起错误色彩的情况下对非彩色的对象和彩色的对象二者都实现高分辨率的固态成像设备和成像设备。
根据本发明的实施例，提供了一种用于具有像素倾斜布置的倾斜像素图案的固态成像装置的驱动方法。该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是为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是为三或更大的奇数。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彼此移位m个像素。
通过如上所述地将像素相加，可以保持原始的色彩图案，而不该变色彩空间重复图案或者垂直、水平、以及倾斜方向上的节距比。
根据本发明的又一个实施例，提供了一种固态成像设备，包括像素，其包括被两维地布置在矩阵中的光电变换器；以及滤色器，包括作为用于生成亮度分量的主要分量的基色分量和其它颜色分量，该滤色器被布置在像素的表面。将基色分量和其它颜色分量被布置为使得基色分量包围其它颜色分量。可以使用这个固态成像设备作为诸如数字静物照相机或者视频照相机之类的成像设备中的成像装置。
上面配置的固态成像设备或者使用该固态成像设备作为成像装置的成像设备具有如下的色彩图案，其中作为用于生成亮度分量的主要分量的颜色分量(例如，G颜色分量)包围了其它颜色分量(例如R和B颜色分量)。在这个色彩图案中，在所有行和所有列中都存在G分量。因此，可以增加人类的眼睛对其具有更高灵敏度的G分量的空间频率特性，而用于调整RGB分量的电平平衡的处理变得没有必要。
根据本发明的实施例，在具有倾斜像素图案的固态成像装置中，在将像素相加之后，可以保持原始的色彩图案，而不改变色彩空间重复图案或者垂直、水平、以及倾斜方向上的节距比。结果，通过空间均等抽样(spatially equalsampling)，可以获得高质量的相加信号。与此同时，可以以与通过用于独立读取像素信号的渐进式(progressive)(全像素)读取方法获得的色彩图案相同的色彩图案来输出相加的信号，从而方便在随后阶段中的信号处理。
另外，可以增加作为用于生成亮度分量的主要分量的颜色分量的空间频率特性。这样，不仅对非彩色的对象，而且对彩色的对象都可以获得高分辨率。此外，用于调整RGB像素的电平平衡的处理变得没有必要，从而防止错误色彩的出现。


图1图解拜尔图案的色彩编码；图2图解图1所示的拜尔图案的色彩编码；图3A至3D图解拜尔图案中的单独色彩的图案和抽样率之间的关系；图4图解拜尔图案的频率特性；图5图解拜尔像素移动图案的色彩编码；图6A至6D图解拜尔像素移动图案中的单独色彩的图案和抽样率之间的关系；图7图解拜尔像素移动图案的频率特性；图8图解从拜尔图案移动45°的色彩图案的色彩编码；图9是图解具有倾斜像素图案的CMOS图像传感器的配置的例子的示意图；图10是图解具有倾斜像素图案的CMOS图像传感器的配置的又一个例子的方框图；图11图解通过根据本发明第一实施例的驱动方法来将像素相加的思想；图12图解通过根据本发明第二实施例的驱动方法来将像素相加的思想；图13图解通过根据本发明第三实施例的驱动方法来将像素相加的思想；图14图解通过根据本发明第四实施例的驱动方法来将像素相加的思想；图15图解通过根据本发明第五实施例的驱动方法来将像素相加的思想；图16是图解根据本发明的实施例的CMOS图像传感器的配置的示意图；图17是图解奇数编号列处理电路的配置的例子的电路图；图18是图解图16所示的CMOS图像传感器的操作的时序图；图19是图解根据本发明的实施例的成像设备的配置的例子的方框图；图20是图解根据本发明的实施例的成像设备的配置的例子的方框图；图21图解根据本发明的第六实施例的滤色器的色彩图案；
图22A和22B图解其中仅G像素被从第六实施例的色彩图案中抽出的G图案；图22C和22D图解其中仅R像素被从第六实施例的色彩图案中抽出的R图案；图23图解根据第六实施例的色彩图案的空间频率特性；图24图解根据本发明的第七实施例的滤色器的色彩图案；图25A和25B图解其中仅G像素被从第七实施例的色彩图案中抽出的G图案；图25C和25D图解其中仅R像素被从第七实施例的色彩图案中抽出的的R图案；图26图解根据第七实施例的色彩图案的空间频率特性；图27图解根据本发明的第八实施例的滤色器的色彩图案；图28A和28B图解其中仅G像素被从第八实施例的色彩图案中抽出的G图案；图28C和28D图解其中仅R像素被从第八实施例的色彩图案中抽出的的R图案；图29图解根据第八实施例的色彩图案的空间频率特性；图30A图解根据第六至第八实施例的G像素的空间频率特性和已知的色彩图案的空间频率特性之间的比较结果；图30B图解根据第六至第八实施例的R和B像素的空间频率特性和已知的色彩图案的空间频率特性之间的比较结果；图31图解频带限制低通滤波器(LPF)的特性；以及图32图解抽取处理的思想。
具体实施例方式
下面将结合附图详细描述本发明的实施例。
下面通过第一至第五实施例的说明来论述用于执行固态成像装置中的像素相加的驱动方法。
现在假设下面论述的使用该驱动方法的固态成像装置具有接下来的倾斜像素图案。在这个像素图案中，在矩阵中布置了包括光电转换器的许多像素，并且将偶数编号的列像素在列方向上从奇数编号的列像素移位大约像素节距的1/2，并且将偶数编号的行像素在行方向上从奇数编号的行像素移位大约像素节距的1/2。
在本发明的接下来的实施例中，在固态成像设备中，两维地布置包括光电转换器的像素，并且在像素的表面上布置具有作为用于生成亮度(Y)分量的基色分量的颜色分量和其它颜色的滤色器。在这个固态成像设备中，滤色器的色彩图案非常重要。
因此，在接下来的三个实施例中，主要描述滤色器的色彩图案。具有根据三个实施例中的每一个的滤色器的固态成像设备可以为电荷转移固态成像设备，其典型例子是电荷耦合装置(CCD)固态成像设备；或者X-Y寻址固态成像设备，其典型例子是MOS固态成像设备。
在接下来的描述中，假设在滤色器中，作为用于生成亮度(Y)分量的基色的颜色分量是G分量，而其它颜色分量是R和B分量。
然而，在本发明中，这些颜色分量仅仅是例子，例如可以用白色、青色、和黄色分量作为用于生成Y分量的基色，并且，例如可以将紫色、青色和黄色分量用作其它颜色分量。
在上述的具有倾斜像素图案的固态成像装置中，在保持原始的色彩图案而没有改变色彩空间重复图案或者垂直、水平、以及倾斜方向上的节距比的同时，可以执行图像相加。
第一实施例图11图解通过根据本发明的第一实施例的驱动方法来将像素相加的思想。在根据倾斜像素图案而从拜尔图案移动45°的像素图案的色彩编码中，从3×3像素区域，抽出并相加在两列和两行中的相同颜色的像素，同时将该3×3像素区域移动三个像素，即以三个像素为单元。下面具体论述这样的像素相加的过程。
在图11中，将位于奇数编号的行中的R像素111、113、151、以及153相加，然后，将所得的相加R信号定位在形心A。类似地，通过从R像素111、113、151以及153水平移动三个像素，将B像素114、116、154以及156相加，然后，将所得的相加B信号定位在形心B。通过从B像素114、116、154以及156进一步水平移动三个像素，将R信号117、119、157以及159，然后相加，将所得的相加R信号定位在形心C。
通过从R信号117、119、157以及159倾斜移动三个像素，将位于偶数编号的行中的G像素142、144、182、以及184相加，并且，将所得的相加G信号定位在形心D。通过从G像素142、144、182、以及184水平移动三个像素，将G像素145、147、185、以及187相加，然后，将所得的相加G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地将色彩像素相加，可以将相同颜色的像素相加，同时保持原始的色彩图案，而不改变色彩空间重复图案或者垂直、水平、以及倾斜方向上的节距比。在该倾斜像素图案中，对应于奇数编号行的像素的列数目与对应于偶数编号行的像素的列数目不同是有必要的。结果，通过空间均等抽样，可以获得高质量的相加信号。同时，可以以与通过用于独立读取像素信号的渐进式(全像素)读取方法获得的色彩图案相同的色彩图案来输出相加的信号，从而方便在随后阶段中的信号处理。
第二实施例图12图解通过根据本发明的第二实施例的驱动方法来将像素相加的思想。在根据倾斜像素图案而从拜尔图案移动45°的像素图案的色彩编码中，从5×5像素区域，抽出并相加在三列和三行中的相同颜色的像素，同时将该5×5像素区域移动三个像素。下面具体论述这样的像素相加的过程。
在图12中，将位于奇数编号行中的R像素211、213、215、251、253、255、291、293以及295相加，然后，将所得的相加R信号定位在形心A。通过从R像素211、213、215、251、253、255、291、293以及295水平移动三个像素，将B像素214、216、218、254、256、258、294、296、以及298相加，然后，将所得的相加B信号定位在形心B。通过从B像素214、216、218、254、256、258、294、296、以及298进一步水平移动三个像素，将R像素217、219、21b、257、259、25b、297、299以及29b相加，然后，将所得的相加R信号定位在形心C。
通过倾斜移动三个像素，将位于偶数编号行中的G像素242、244、246、282、284、286、2c2、2c4以及2c6相加，并将所得的相加G信号定位在形心D。通过从G像素242、244、246、282、284、286、2c2、2c4以及2c6水平移动三个像素，将G像素245、247、249、285、287、289、2c5、2c7以及2c9相加，然后，将所得的相加G信号定位在形心E。
以这种方式，通过在整个像素区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，而不改变色彩空间重复图案或者垂直、水平、以及倾斜方向上的节距比。结果，通过空间均等抽样，可以获得高质量的相加信号。同时，可以以与通过用于独立读取像素信号的渐进式读取方法获得的色彩图案相同的色彩图案来输出相加的信号，从而方便在随后阶段中的信号处理。
第三实施例图13图解通过根据本发明的第三实施例的驱动方法来将像素相加的思想。在没有滤色器的倾斜像素图案，从3×3像素区域，抽出并相加在两列和两行中的相邻像素，同时将该3×3像素区域移动三个像素。下面具体论述这样的像素相加的过程。
在图13中，将位于奇数编号的行中的像素311、312、331、以及332相加，然后，将所得的相加信号定位在形心A。通过从像素311、312、331、以及332水平移动三个像素，将像素314、315、334以及335相加，然后，将所得的相加信号定位在形心B。通过从314、315、334以及335进一步移动三个像素，将像素317、318、337以及338相加，然后，将所得的相加信号定位在形心C。
然后，通过倾斜移动三个像素，将位于偶数编号的行中的像素342、343、362、以及363相加，然后，将所得的相加信号定位在形心D。通过从像素342、343、362、以及363水平移动三个像素，将像素345、346、365、以及366相加，并且将所得的相加信号定位在形心E。
以这种方式，通过在整个像素区上如上所述将像素相加，可以将这些像素相加，同时保持原始图案，而不改变垂直、水平、以及倾斜方向上的节距比。结果，通过空间均等抽样，可以获得高质量的相加信号。同时，可以以与通过用于独立读取像素信号的渐进式读取方法获得的图案相同的图案来输出相加信号，从而方便在随后阶段中的信号处理。
第四实施例图14图解通过根据本发明的第四实施例的驱动方法来将像素相加的思想。在没有滤色器的倾斜像素图案中，从3×3像素区域，抽出并相加在三列和三行中的相邻像素，同时将该3×3像素区域移动三个像素。下面具体论述这样的像素相加的过程。
在图14中，将位于奇数编号的行中的像素411、412、413、431、432、433、451、452以及453相加，然后，将所得的相加信号定位在形心A。通过从像素411、412、413、431、432、433、451、452以及453水平移动三个像素，将像素414、415、416、434、435、436、454、455、以及456相加，然后，将所得的相加信号定位在形心B。通过从像素414、415、416、434、435、436、454、455、以及456进一步移动三个像素，将像素417、418、419、437、438、439、457、458以及459相加，并且将所得的相加信号定位在形心C。
然后，通过倾斜移动三个像素，相加位于偶数编号行中的像素442、443、444、462、463、464、482、483以及484，然后，将所得的相加信号定位在形心D。通过从像素442、443、444、462、463、464、482、483以及484水平移动三个像素，将像素445、446、447、465、466、467、485、486以及487相加，并且将所得的相加信号定位在形心E。
以这种方式，通过在整个像素区域上如上所述将像素相加，可以将这些像素相加，同时保持原始的图案，而不改变垂直、水平、以及倾斜方向上的节距比。结果，通过空间均等抽样，可以获得高质量的相加信号。同时，可以以与通过用于独立读取像素信号的渐进式读取方法获得的图案相同的图案来输出相加的信号，从而方便在随后阶段中的信号处理。
第五实施例图15图解通过根据本发明的第五实施例的驱动方法来将像素相加的思想。在作为专用色彩编码例子的专用色彩编码中，从5×5像素区域，抽出并相加在两列和两行中的相同颜色的像素，同时将该5×5像素区域移动三个像素。下面具体论述这样的像素相加的过程。
在图15中，将位于奇数编号的行中的R像素511、513、551、以及553相加，然后，将所得的相加R信号定位在形心A。类似地，通过从R像素511、513、551、以及553水平移动三个像素，将G像素514、516、554以及556相加，然后，将所得的相加G信号定位在形心B。通过从G像素514、516、554以及556进一步水平移动三个像素，将R像信号517、519、557以及559相加，然后，将所得的相加R信号定位在形心C。
通过倾斜移动三个像素，将位于偶数编号的行中的G像素542、544、582、以及584相加，并将所得的相加G信号定位在形心D。通过从G像素542、544、582、以及584水平移动三个像素，将G像素545、547、585、以及587相加，然后，将所得的相加G信号定位在形心E。
以这种方式，通过在整个像素区上如上所述将色彩像素相加，可以将相同颜色的像素相加，同时保持原始色彩图案，而不改变色彩空间重复图案或者垂直、水平、以及倾斜方向上的节距比。结果，通过空间均等抽样，可以获得高质量的相加信号。与此同时，可以以与通过用于独立读取像素信号的渐进式读取方法获得的色彩图案相同的色彩图案来输出相加信号，从而方便在随后阶段中的信号处理。
基本形式通过第一至第五实施例，已经论述了用于通过使用各种图案来将像素相加的驱动方法。下面描述将像素相加的一般形式。
在包括具有倾斜像素图案的像素区域(像素阵列)固态成像装置中，在相邻的n×n像素的n2区域中(n是三或更大的奇数)，抽出并相加在x列和y(n≥x≥y)行中的相同颜色的像素，同时在垂直或水平方向将n×n区域移动m个像素(m是三或更大的奇数)。在这个情况中，分别针对奇数编号行和偶数编号行将像素相加。在这种情况下，奇数编号行的相邻n×n个像素中的相邻像素和偶数编号行的相邻n×n个像素中的相邻像素之间的空间位置关系是这样它们在倾斜方向上被彼此移位m个像素。
根据用于执行上述像素加法的驱动方法，可以将像素相加，同时保持原始色彩图案，而不改变色彩空间重复图案或者垂直、水平、以及倾斜方向上的节距比。
结果，通过空间均等抽样，可以获得高质量的相加信号。与此同时，可以以与通过用于独立读取像素信号的渐进式读取方法获得的图案相同的图案来输出相加的信号，从而方便在随后阶段中的信号处理。此外，如下面所述，由于n≥x≥y，所以没有必要增加用于将像素相加的抽样保持电容器。
固态成像装置现在给出对实现根据第一至第五实施例的用于将像素相加的驱动方法的固态成像装置的配置的例子的描述。
图16示意性图解根据本发明的实施例的X-Y寻址固态成像装置(例如，CMOS图像传感器)的配置。
图16所示的CMOS图像传感器包括像素10、像素阵列11、滤色器12、奇数编号行驱动线组13、偶数编号行驱动线组14、奇数编号列信号线(垂直信号线)组15、偶数编号列信号线(垂直信号线)组16、奇数编号行垂直选择电路17、偶数编号行垂直选择电路18、奇数编号行列处理电路19、偶数编号行列处理电路20、奇数编号行水平开关21、奇数编号行水平信号线22、奇数编号行水平选择电路23、输出放大器24和28、偶数编号行水平开关25、偶数编号行水平信号线26、偶数编号行水平选择电路27、以及定时生成电路29。
在图16中，具有被以矩阵布置的光电转换器的像素10形成像素阵列(像素区域)11。在像素阵列11中，将偶数编号列像素10在列方向(图16中的垂直方向)上从奇数编号列像素10移位大约像素节距的1/2，并且将偶数编号行像素10在行方向(图16中的水平方向)上从奇数编号行像素10移位大约像素节距的1/2。就是说，像素阵列11形成了倾斜像素图案。
在具有倾斜像素图案的像素阵列11中，将具有从拜尔图案移动45°的色彩编码(见图8)的滤色器12布置在像素10上。对像素10的每个奇数编码行提供奇数编号行驱动线组13的奇数编号行驱动线，并且，对像素10的每个偶数编码行提供偶数编号行驱动线组14的偶数编号行驱动线。将奇数编号列信号线组15的奇数编号列信号线连接到每个奇数编号列像素10，并且，将偶数编号列信号线组16的偶数编号列信号线连接到每个偶数编号列像素10。
将奇数编号行驱动线组13的每一个奇数编号行驱动线的一端连接到奇数编号行垂直选择电路17的对应输出端。将偶数编号行驱动线组14的每一个偶数编号行驱动线的一端连接到偶数编号行垂直选择电路18的对应输出端。奇数编号行垂直选择电路17和偶数编号行垂直选择电路18形成了用于分别经由奇数编号行驱动线组13和偶数编号行驱动线组14来选择在像素阵列11中彼此不相邻的、奇数编号行和偶数编号行的像素10的行选择器。
将奇数编号列信号线组15的每一个奇数编号列信号线的一端连接到被布置在像素阵列11的一侧(在这个实施例中，图16中的下侧)的对应奇数编号行列处理电路19的输入端。奇数编号行列处理电路19存储奇数编号行中的像素信号，并将每个其它列中的像素信号相加。
将偶数编号列信号线组16的每一个偶数编号列信号线的一端连接到被布置在像素阵列11的另一侧(在这个实施例中，图16中的上侧)的对应偶数编号行列处理电路20的输入端。偶数编号行列处理电路20存储偶数编号的行中的像素信号，并将所有其它列中的像素信号相加。
下面描述奇数编号行列处理电路19和偶数编号行列处理电路20的具体电路配置。被附到图16中的奇数编号行列处理电路19和偶数编号行列处理电路20上的符号A、B、和C是用于区分图17中所示的开关。
经由对应的奇数编号行水平开关21将奇数编号行列处理电路19的输出端连接到奇数编号水平信号线22。通过奇数编号行水平选择电路23顺序选择奇数编号行水平开关21，以便将在奇数编号行列处理电路19中相加的信号读出到奇数编号行水平信号线22。在输出放大器24中放大被读出到奇数编号行水平信号线22的信号，并然后将其输出。
经由对应的偶数编号行水平开关25将偶数编号行列处理电路20的输出端连接到偶数编号行水平信号线26。通过偶数编号行水平选择电路27顺序选择偶数编号行水平开关25，以便将在偶数编号行列处理电路20中相加的信号读出到偶数编号行水平信号线26。在输出放大器28中放大被读出到偶数编号行水平信号线26的信号，并然后将其输出。
奇数编号行水平选择电路23和偶数编号行水平选择电路27形成用于选择列的列选择器，使得奇数编号行中的列编号与偶数编号行中的列编号不一致。基于从定时生成电路29输出的各种定时信号来执行奇数编号行垂直选择电路17、偶数编号行垂直选择电路18、奇数编号行列处理电路19、偶数编号行列处理电路20、奇数编号行水平选择电路23、以及偶数编号行水平选择电路27的驱动控制。
图17是图解奇数编号行列处理电路19的配置的例子的电路图，假设在从拜尔图案移动45°的色彩编码(见图8)中相加两列和两行中的相同颜色的像素。偶数编号行列处理电路20基本上具有相同的配置。
在图17中，将钳位(clamp)脉冲线31、钳位电压线32、记录控制线33、相加控制线34、A开关线35、B开关线36、C开关线37、以及钳位电压线38连接到形成一个单元的奇数编号列处理电路19A、19B、和19C(对应于图16所示的列处理电路A、B、和C)中的每一个。
列处理电路19A、19B、19C基本上具有相同的电路配置。列处理电路19A包括钳位电容器41A；第一、第二和第三开关42A、43A和44A；以及抽样保持电容器45A。列处理电路19B包括钳位电容器41B；第一、第二、和第三开关42B、43B、和44B；以及抽样保持电容器45B。列处理电路19C包括钳位电容器41C；第一、第二、和第三开关42C、43C、和44C；以及抽样保持电容器45C。可以用N沟道MOS晶体管作为第一、第二、和第三开关。
下面通过以列处理电路19A为例子来论述列处理电路19的更具体配置。将钳位电容器41A的一端连接到奇数编号列信号线组15的对应奇数编号列信号线(垂直信号线)的一端。在钳位电容器41A的另一端和钳位电压线32之间连接第一开关42A，并且将第一开关42A的栅极连接到钳位脉冲线31。将第二开关43A的一个主电极连接到钳位电容器41A的另一端，且将其栅电极连接到记录控制线33。
第三开关44A的一个主电极连接到第二开关43A的另一个主电极，且将其栅电极连接到A开关线35。在列处理电路19B中，将第三开关44B的栅电极连接到B开关线36。在列处理电路19C中，将第三开关44C的栅电极连接到C开关线37。将抽样保持电容器45A的一端连接到第三开关44A的另一个主电极，且将其另一端连接到钳位电压线38。
在上面配置的列处理电路19A、19B、以及19C中，在这个实施例中，将列处理电路19A和19C中的像素信号相加。此外，在列处理电路19A和19C之间，更具体地，在列处理电路19A和19C中的第三开关44A和44C的主电极之间，连接相加开关46。可以用N沟道MOS晶体管作为相加开关46。将相加开关46的栅极连接到相加控制线34。
下面将参考图18的时序图描述根据这个实施例包括上面配置的列处理电路19A、19B、以及19C的具有倾斜像素图案的CMOS图像传感器的操作。
图18示出以下脉冲之间的定时关系复位脉冲，用于复位像素10中的浮动扩散区中的电势；电荷转移脉冲，用于将在光电变换器中被光电变换的信号电荷转移到浮动扩散区；钳位脉冲，被提供到钳位脉冲线31；记录控制脉冲，被提供到记录控制线33；相加控制脉冲，被提供到相加控制线34；A开关脉冲，被提供到A开关线35；B开关脉冲，被提供到B开关线36；以及C开关脉冲，被提供到C开关线37。
当在相加读取模式中操作具有这个实施例的倾斜像素图案的CMOS图像传感器时，将相加控制脉冲改变到H电平，以使相加开关46处于“通”(ON)状态。如果没有执行相加操作，将相加控制脉冲改变到L电平，以使相加开关46处于“断”(OFF)状态。在这个情况中，优选地将虚开关(dummyswitch)布置在列处理电路19和20中，使得连接到奇数编号行信号线组15中的垂直信号线和偶数编号行信号线组16中的垂直信号线的相加开关46的负载电容的变化变得不明显。
在图16中，由奇数编号行垂直选择电路17通过垂直扫描来选择第一行，由偶数编号行垂直选择电路18通过垂直扫描来选择第四行。通过以这种方式来选择行，同时读取彼此不相邻的奇数编号行和偶数编号行，这是本发明的实施例的特征。为了易于理解，下面和第一实施例(图11)一起来描述这一点。
首先将复位脉冲提供到所选择的两行中的像素(第一和第四行)，然后，反映该像素的复位电平的复位电压出现在垂直信号线组15和16的对应信号线中。在这个情况中，将钳位脉冲改变到H电平，以便图17中的第一开关42A、42B和42C接“通”，然后，将垂直信号线组15和16中的信号线的复位电压存储在钳位电容器41A、41B、以及41C中(第一复位电压读取时期)。然后，将钳位脉冲改变到L电平，以关“断”第一开关42A、42B和42C。
随后，将电荷转移脉冲提供到所选择的两行(第一和第四行)，然后，反映像素10的光学信号电平的信号电压出现在垂直信号线组15和16的对应信号线中。在这个情况中，由于生成了信号电压和存储在钳位电容器41A、41B、以及41C中的复位电压之间的差，所以从像素10消除了固定图案噪声(第一信号电压读取时期)。
然后，将记录控制脉冲改变到H电平，而且，将A开关脉冲改变到H电平，使得将其中第三开关44A(在下文中，被简称为“A开关44A”)被连接到A开关线35的列中的信号相加到其中第三开关44C(在下文中，被简称为“C开关44C”)被连接到C开关线37的列中的信号。
结果，经由相加开关46将连接到A开关44A的列中的信号和连接到C开关44C的列中的信号相加，并且，将相加的信号存储在列处理电路19A的抽样保持电容器45A中。更具体地，在图11中，在奇数编号的行中，将R像素111的信号和R像素113的信号相加，将G像素114的信号和G像素116的信号相加，等等。在偶数编号的行中，将G像素142的信号和G信号144的信号相加，将B信号145的信号和B信号147的信号相加，等等。
然后，将记录控制脉冲和A开关脉冲都改变到L电平。此后，复位所选择的两行的浮动扩散(FD)。到目前这些操作的时期是包括第一复位电压读取时期和第一信号电压读取时期的第一读取时期。
随后，在图16中，由奇数编号行垂直选择电路17通过垂直扫描来选择第五行，并且，由偶数编号行垂直选择电路18通过垂直扫描来选择第八行。同时读出彼此不相邻的奇数编号行和偶数编号行。
首先将复位脉冲提供到所选择的两行(第五行和第八行)中的像素，然后，反映该像素的复位电平的复位电压出现在垂直信号线组15和16的对应信号线中。然后，将钳位脉冲改变到H电平，以便接“通”第一开关42A、42B和42C，并将垂直信号线组15和16中的信号线的复位电压存储在钳位电容器41A、41B、以及41C中(第二复位电压读取时期)。然后，将钳位脉冲改变到L电平，以关“断”第一开关42A、42B和42C。
随后，将电荷转移脉冲提供到所选择的两行(第五和第八行)，并且，反映该像素的光学信号电平的信号电压出现在垂直信号线组15和16的对应信号线中。由于生成了信号电压和存储在钳位电容器41A、41B、以及41C中的复位电压之间的差，所以可以从像素10消除固定图案噪声(第二信号电压读取时期)。
然后，将记录控制脉冲改变到H电平，而且，将C开关脉冲改变到H电平，使得连接到A开关44A的列中的信号被加到连接到C开关44C的列中的信号，并且将相加的信号存储在列处理电路19C的抽样保持电容器45C中。
结果，经由相加开关46将连接到A开关44A的列中的信号和连接到C开关44C的列中的信号相加，并且，将相加的信号存储在列处理电路19C的抽样保持电路45C中。更具体地，在图11中，在奇数编号的行中，将R像素151的信号和R像素153的信号相加，将B像素154的信号和B像素156的信号相加，等等。在偶数编号的行中，将G像素182的信号和G像素184的信号相加，将G像素185的信号和G像素187的信号相加，等等。
随后，将记录控制脉冲和C开关脉冲改变到L电平，并且，复位所选择的两行的像素的浮动扩散区。然后，将A开关脉冲和C开关脉冲改变到H电平，以便接通A开关44A和C开关44C。结果，将存储在列处理电路19A和19C的抽样保持电容器45A和45C中的水平相加信号垂直地相加(垂直相加时期)。
更具体地，在奇数编号的行中，将存储在抽样保持电容器45A中的水平相加信号(R像素111和R像素113的信号、B像素114和B像素116的信号，等等)和水平相加信号(R像素151和R像素153的信号、B像素154和B像素156的信号，等等)垂直地相加。
在偶数编号的行中，将存储在抽样保持电容器45A中的水平相加信号(G像素142和G像素144的信号、G像素145和G像素147的信号，等等)和水平相加信号(G像素182和G像素183的信号、G像素185和G像素187的信号，等等)垂直地相加。
根据上述的相加操作，在从拜尔图案移动45°的第一实施例的色彩编码中，从3×3像素区域，抽出并相加两列和两行中的相同颜色的像素。可以从抽样保持电容器45A或者45C中读出通过将这些像素相加而获得的信号。到目前的操作的时期是包括第二复位电压读取时期、第二信号电压读取时期和垂直相加时期的第二读取时期。
在前面提及的读取方法中，将水平x个像素的已相加的信号(在这个实施例中，x＝2)存储在单个抽样保持电容器45(45A、45B或者45C)中，并且，对相同数目的垂直y列(在这个实施例中，y＝2)重复这个操作。在这个情况下，如果x≥y，则为相同数目的原始像素图案的列提供的抽样保持电容器45是足够的。这样，相加操作就不需要额外的抽样保持电容器第一读取时期和第二读取时期形成水平消隐期(blanking period)。在一个水平消隐期中，将彼此不相邻的奇数编号的行和偶数编号的行读出多次(在这个实施例中，由于将垂直的两个像素(两行)相加，所以为两次)，这是本发明的这个实施例的特征。在该水平消隐期之后，水平读取时期开始。
如果在垂直相加时期中从列处理电路19A的抽样保持电容器45A中读出已相加的信号，则可以根据图16所示的配置在奇数编号行水平选择电路23中选择第一列、第四列、第七列等等。然后，可以抽出奇数编号的行中的已相加的信号。类似地，可以通过偶数编号行水平选择电路27选择第二列、第五列、第八列等等，然后，可以抽出该偶数编号的行中的已相加的信号。
在这个情况中，选择对应于奇数编号行的列和对应于偶数编号行的列，使得它们彼此移位。就是说，与奇数编号行水平选择电路23所选择的奇数编号行对应的列编号和与偶数编号行水平选择电路27所选择偶数编号行对应的列编号不一致。相加信号的图案需要匹配像素信号的原始图案。
如上所述，具有倾斜像素图案的固态成像装置包括垂直选择电路17和18，用于在一个水平消隐期中多次分别同时选择彼此不相邻的奇数编号行和偶数编号行；列处理电路19(19A、19B和19C)和20(20A、20B和20C)，分别具有奇数编号行水平开关21和偶数编号行水平开关25；以及水平选择电路23和27，分别用于选择开关21和25。利用这个配置，使与所选择的奇数编号行对应的列和与偶数编号的行对应的列彼此移位。因此，在将像素相加之后，可以保持原始色彩编码，而不改变色彩空间重复图案或者垂直、水平、以及倾斜方向上的像素节距比。结果，通过空间均等抽样，可以获得高质量的相加信号。与此同时，可以以与通过用于独立读取像素信号的渐进读取方法获得的色彩图案相同的色彩图案来输出相加信号，从而方便在随后阶段中的信号处理。
应用例子上述具有倾斜像素图案的X-Y寻址固态成像装置(其典型例子是CMOS图像传感器)被适当地用作用于诸如数字静物照相机或者视频照相机之类的成像设备(照相机模块)的成像装置。
图19是图解根据本发明的实施例的成像设备的配置的例子的方框图。图19所示的成像设备包括透镜51、成像装置52、信号处理电路52、模式设置单元54、以及装置驱动电路55。
透镜51在成像装置52的成像面(imaging plane)上形成与对象所反射的光对应的图像。在装置驱动电路55的控制之下，成像装置52将通过透镜51在成像面上形成的光学图像转换成为以像素为单位的电信号，并输出所得的图像信号。用根据上述实施例的包括倾斜像素图案的X-Y寻址固态成像装置(其典型例子是CMOS图像传感器)作为成像装置52。可以通过芯片内技术将装置驱动电路55安装在成像装置52上。
信号处理电路53对从成像装置52输出的图像信号执行各种信号处理操作。响应于用户的指示，模式设置单元54选择性地设置用于读取所有像素信号的渐进式读取模式或者用于执行像素相加的相加读取模式，作为成像装置52的操作模式。
装置驱动电路55由例如图16所示的定时生成电路29形成，并响应从模式设置单元54提供的模式信号来控制定时装置52的驱动。
更具体地，当在图16所示的成像设备(CMOS图像传感器)中指定了渐进读取模式时，装置驱动电路55执行控制，使得水平选择电路17和18分别选择奇数编号行和偶数编号行，并且，通过水平选择电路23和27分别顺序选择从所选择的行的像素中读取的信号。
当指定了相加读取模式时，装置驱动电路55执行控制，使得由垂直选择电路17和18在一个水平消隐期中多次分别同时选择彼此不相邻的奇数编号的行和偶数编号的行，并且，由具有水平开关21和25的列处理电路19(19A、19B、和19C)和20(20A、20B、和20C)分别将所选择的行的像素的信号水平地相加，并由水平选择电路23和27来顺序读出相加的信号。
如上所讨论的，将根据上述实施例之一的具有倾斜像素图案的X-Y寻址固态成像装置(其典型例子是CMOS图像传感器)加载在诸如数字静物照相机或者视频照相机之类的成像设备中。因此，该成像设备可以应对渐进式读取模式和相加读取模式二者。另外，该成像设备可以输出具有相同的色彩图案的相加信号作为通过渐进式读取模式获得的信号。结果，通过空间均等抽样，可以获得高质量的相加的信号，并且可以方便于信号处理电路53中的信号处理。
第六实施例图21图解根据本发明的第六实施例的滤色器的色彩图案。在包括根据第六实施例的色彩图案的固态成像装置中，如图21所示，在垂直方向(列方向)和水平方向(行方向)上将具有光电变换器的像素(没有示出)以相等间隔(像素节距)d布置在方格子中。
在这个方格子像素图案中，在第一行中，将RGRB以四个像素为单元而重复布置在水平方向上，在第二行中，仅布置G像素，在第三行中，将BGRG以四个像素为单元而重复布置在水平方向上，而在第四行中，仅布置G像素。此后，重复布置这四行。
在这个实施例的色彩图案中，如从图21所看出的，作为用于生成亮度(Y)分量的基色分量的颜色分量(在这个实施例中为G分量)和其它分量(在这个例子中为R和B分量)被布置为使得G分量包围R和B分量。另外，在这个色彩图案中，在垂直和水平方向上以规则间隔4d布置R和B像素。
在上述配置的色彩图案中，如果将垂直和水平方向上的像素抽样率设置为像素节距d，则对G像素的抽样率是d，而R和B像素的抽样率是2d。就是说，隔列(在这个实施例中，奇数编号的行)和隔行(在这个实施例中，奇数编号的列)布置R像素或B像素，使得在垂直和水平方向上对R和B像素的抽样率变成对G像素的抽样率的1/2。因此，R和B像素的分辨率是G像素的分辨率的1/2。在45°倾斜方向上，对G像素的抽样率是 而对R和B像素的抽样率是 图22A和22B示出其中仅G像素被从图21所示的色彩图案中抽出的G图案。结合图22A和22B来考虑G像素的空间频率特性。在垂直和水平方向上，由于G像素的抽样率是d，如图22A所示，所以根据抽样定理可以收集频率最高(1/2)fs(fs抽样频率)的信号分量。在45°倾斜方向上，由于对G像素的抽样率是 如图22B所示，所以根据抽样定理可以收集频率最高 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。在这个情况下，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22C和22D示出其中仅R像素被从图21所示的色彩图案中抽出的R图案。在图22A至22D中，用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。
在垂直和水平方向上，由于R像素的抽样率是2d，如图22C所示，所以根据抽样定理可以收集频率最高1/4fs的信号分量。在45°倾斜的方向上，由于对R像素的抽样率是 如图22D所示，所以根据抽样定理可以收集频率最高 fs的信号分量。
根据上述几点，图23指示第六实施例的色彩图案的空间频率特性。关于G像素的空间频率特性，在垂直和水平方向上，可以收集频率最高(1/2)fs的信号分量，而在倾斜方向上，可以收集频率最高 fs的信号分量。关于R和B像素的空间频率特性，在垂直和水平方向上，可以收集频率最高(1/4)fs的信号分量，而在倾斜方向上，可以收集频率最高 fs的信号分量。
第七实施例图24图解根据本发明的第七实施例的滤色器的色彩图案。如使用图21所示的第六实施例的色彩图案的固态成像设备一样，使用这个实施例的滤色器的固态成像设备具有方格子的像素图案。
在这个实施例的色彩图案中，在第一行中，将RGGG以四个像素为单元而重复布置在水平方向上，在第二行中，仅布置G像素，在第三行中，将GGBG以四个像素为单元而重复布置在水平方向上，而在第四行中，仅布置G像素。此后，重复布置这四行。
在这个实施例的色彩图案中，如从图24所看出的，其中作为用于生成亮度(Y)分量的基色分量的颜色分量(在这个实施例中为G分量)和其它分量(在这个例子中为R和B分量)被布置为使得G分量包围R和B分量。另外，在这个色彩图案中，如第六实施例中的色彩图案一样，在垂直和水平方向上以规则间隔4d布置R和B像素。
在上述配置的色彩图案中，如果将垂直和水平方向上的像素抽样率设置为像素节距d，则对G像素的抽样率是d，而对于R和B像素的抽样率是4d。就是说，隔列(在这个实施例中，奇数编号行)和隔行(在这个实施例中，奇数编号列)布置R像素或B像素，使得在垂直和水平方向上对R和B像素的抽样率变成对G像素的抽样率的1/4。因此，R和B像素的分辨率是G像素的分辨率的1/4。在45°倾斜的方向上，对G像素的抽样率是 对R和B像素的抽样率是 图25A和25B示出其中仅G像素被从图24所示的色彩图案中抽出的G图案。结合图25A和25B来考虑G像素的空间频率特性。在垂直和水平方向上，由于G像素的抽样率是d，如图25A所示，所以根据抽样定理可以收集频率最高(1/2)fs(fs抽样频率)的信号分量。在45°倾斜的方向上，由于对G像素的抽样率是 如图25B所示，所以根据抽样定理可以收集频率最高 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。在这个情况中，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25C和25D示出其中仅R像素被从图24所示的像素图案中抽出的R图案。在图25A至25D中，通过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。
在垂直和水平方向上，由于对R像素的抽样率是4d，如图25C所示，所以根据抽样定理可以收集频率最高1/8fs的信号分量。在45°倾斜的方向上，由于对R像素的抽样率是 如图25D所示，所以根据抽样定理可以收集频率最高 fs的信号分量。
根据上述几点，图26指示第七实施例的色彩图案的空间频率特性。关于G像素的空间频率特性，在垂直和水平方向上，可以收集频率最高(1/2)fs的信号分量，而在倾斜方向上，可以收集频率最高 fs的信号分量。关于R和B像素的空间频率特性，在垂直和水平方向上，可以收集频率最高(1/8)fs的信号分量，而在倾斜方向上，可以收集频率最高 fs的信号分量。
第八实施例图27图解根据本发明的第八实施例的滤色器的色彩图案。如图27所示，使用根据这个实施例的色彩图案的固态成像设备具有倾斜像素图案，其中将垂直和水平方向上的像素节距设置为与图21所示的方格子像素图案的像素节距d不同的 并且，将偶数编号列像素从奇数编号列像素在行和列方向上移位大约像素节距 的1/2。就是说，在每一行，在水平方向以 的节距布置像素，而在每一列，在垂直方向以 的节距布置像素。
在具有这个倾斜像素图案的色彩图案中，在第一行中，交替布置G和R像素，在第二行中，仅布置G像素，在第三行中，交替布置B和G像素，而在第四行中，仅布置G像素。此后，重复布置这四行。
在这个实施例的色彩图案中，如从图27所看出的，其中作为用于生成亮度(Y)分量的基色分量的颜色分量(在这个实施例中为G分量)和其它分量(在这个例子中为R和B分量)被布置为使得G分量包围R和B分量。在这个色彩图案中，在垂直和水平方向上以规则间隔 布置R和B像素。这个色彩图案等于从图21所示的第六实施例的方格子像素图案中的色彩图案移动45°后的图案。
在上述配置的色彩图案中，在垂直和水平方向上，对G像素的抽样率是 而对于R和B像素的抽样率是 就是说，隔列(在这个实施例中，奇数编号的行)和隔行(在这个实施例中，奇数编号的列)布置R像素或B像素，使得在垂直和水平方向上对R和B像素的抽样率变成对G像素的抽样率的1/4。因此，R和B像素的分辨率是G像素的分辨率的1/4。在45°倾斜方向上，对G像素的抽样率是d，而对R和B像素的抽样率是2d。
图28A和28B示出其中仅G像素被从图27所示的色彩图案中抽出的G图案。结合图28A和28B来考虑G像素的空间频率特性。在垂直和水平方向上，由于G像素的抽样率是 如图28A所示，所以根据抽样定理可以收集频率最高 fs(fs抽样频率)的信号分量。在45°倾斜方向上，由于对G像素的抽样率是d，如图28B所示，所以根据抽样定理可以收集频率最高(1/4)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。在这个情况中，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28C和28D示出其中仅R像素被从图27所示的像素图案中抽出的R图案。在图28A至28D中，通过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。
在垂直和水平方向上，由于对R像素的抽样率是 如图28C所示，所以根据抽样定理可以收集频率最高 fs的信号分量。在45°倾斜方向上，由于R像素的抽样率是2d，如图28D所示，所以根据抽样定理可以收集频率最高(1/2)fs的信号分量。
根据上述几点，图29指示第八实施例的色彩图案的空间频率特性。关于G像素的空间频率特性，在垂直和水平方向上，可以收集频率最高 fs的信号分量，而在倾斜方向上，可以收集频率最高(1/4)fs的信号分量。关于R和B像素的空间频率特性，在垂直和水平方向上，可以收集频率最高 fs的信号分量，而在倾斜方向上，可以收集频率最高(1/2)fs的信号分量。
在上述实施例中，图23、26、和29所示的G像素的空间频率特性是理论上的频率特性，假设下面论述的照相机信号处理系统(图20所示的照相机信号处理电路1014)执行用于在R和B空间位置上内插G像素的内插处理。
图30A示出根据第六至第八实施例的色彩图案的G像素的空间频率特性(空间分辨率)和已知的色彩图案(拜尔图案和拜尔像素移动图案)的G像素的空间频率特性之间的比较结果。图30B示出根据第六至第八实施例的色彩图案的R和B像素的空间频率特性(空间分辨率)和已知的色彩图案(拜尔图案和拜尔像素移动图案)的R和B像素的空间频率特性之间的比较结果。
图30A示出第六和第七实施例的色彩图案的G像素在45°倾斜方向上的空间频率特性与拜尔像素移动图案的相应空间频率特性相同，其中拜尔像素移动图案的相应空间频率特性比拜尔图案的相应空间频率特性高；而第六和第七实施例的色彩图案的G像素在垂直和水平方向上的空间频率特性比拜尔图案的相应空间频率特性高，其中拜尔图案的相应空间频率特性比拜尔像素移动图案的相应空间频率特性高。
图30A还示出第八实施例的色彩图案的G像素在垂直和水平方向上的空间频率特性与拜尔图案的相应空间频率特性相同，其中拜尔图案的相应空间频率特性比拜尔像素移动图案的相应空间频率特性高；而第八实施例的G像素在45°倾斜方向上的空间频率特性比拜尔像素移动图案的相应空间频率特性高，其中拜尔像素移动图案的相应空间频率特性比拜尔图案的相应空间频率特性高。
图30B示出第六实施例的色彩图案的R和B像素在垂直和水平方向上的空间频率特性与拜尔图案的相应空间频率特性相同，其中拜尔图案的相应空间频率特性比拜尔像素移动图案的相应空间频率特性低；而第六实施例的色彩图案的R和B像素在45°倾斜方向上的空间频率特性比拜尔像素移动图案的相应空间频率特性低，其中拜尔像素移动图案的相应空间频率特性比拜尔图案的相应空间频率特性高。
图30B还示出第七实施例的色彩图案的R和B像素在垂直和水平方向上的空间频率特性比拜尔图案的相应空间频率特性低，其中拜尔图案的相应空间频率特性比拜尔像素移动图案的相应空间频率特性低；而第七实施例的色彩图案的R和B像素在45°倾斜方向上的空间频率特性与第六实施例的相应空间频率特性相同。
图30B还示出第八实施例的色彩图案的R和B像素在垂直和水平方向上的空间频率特性比拜尔图案的相应空间频率特性低，其中拜尔图案的相应空间频率特性比拜尔像素移动图案的相应空间频率特性低；而第八实施例的色彩图案的R和B像素在45°倾斜方向上的空间频率特性比拜尔像素移动图案的相应空间频率特性低。
这些比较结果显示第六和第七实施例的色彩图案的G像素在垂直和水平方向上、以及第八实施例的色彩图案的G像素在45°倾斜方向上展现了比已知的色彩图案(拜尔图案和拜尔像素移动图案)的空间频率特性更高的空间频率特性。由于G像素是用于生成亮度(Y)分量的基像素，所以G像素的更高的空间频率特性非常有助于提高分辨率。
相反，R和B像素的空间频率特性低于已知色彩图案(拜尔图案和拜尔像素移动图案)的空间频率特性。然而，如上所述，人类的眼睛对R和B颜色较不敏感，这样，R和B颜色的较低特性不会严重影响分辨率的提高。
如上面讨论的，在其中包括光电变换器的像素被两维地布置在矩阵中、并且包括作为用于生成亮度(Y)分量的主要分量的G分量和其它的R和B分量的滤色器被布置在像素的表面上的固态成像设备中，布置滤色器，使得G像素包围R和B像素。因此，将G像素布置在滤色器的所有行和所有列中，从而增加人类的眼睛对其具有较高灵敏度的G分量的空间频率特性(空间分辨率)。
更具体地，G像素在垂直和水平方向上的分辨率高于或等于拜尔图案的相应分辨率，其中拜尔图案的相应分辨率高于拜尔像素移动图案的相应分辨率；并且G像素在45°倾斜方向上的分辨率高于或等于拜尔像素移动图案的相应分辨率，其中拜尔像素移动图案的相应分辨率高于拜尔图案的相应分辨率。结果，不仅对非彩色的对象，而且对彩色的对象，都可以展现较高的分辨率。
另外，与已知的拜尔像素移动图案不同，没有必要调整将在下面描述的照相机信号处理系统中的RGB平衡，来克服G像素的较低分辨率，从而防止了电平平衡中的偏离所引起的错误色彩的发生。
具体地，在第六实施例的色彩图案中，隔行和隔列布置R和B像素，使得R和B像素在垂直和水平方向上的抽样率变成G像素的抽样率的1/2。因此，G像素在垂直和水平方向上的分辨率高于拜尔图案的相应分辨率，其中拜尔图案的相应分辨率高于拜尔像素移动图案的相应分辨率；而G像素在45°倾斜方向上的分辨率比得上拜尔像素移动图案的分辨率，其中拜尔像素移动图案的相应分辨率高于拜尔图案的相应分辨率。
在第七实施例的色彩图案中，隔行和隔列布置R和B像素，使得R和B像素在垂直和水平方向上的抽样率变成G像素的抽样率的1/4。因此，如第六实施例的色彩图案一样，G像素在垂直和水平方向上的分辨率高于拜尔图案的相应分辨率，其中拜尔图案的相应分辨率高于拜尔像素移动图案的相应分辨率；而G像素在45°倾斜方向上的分辨率比得上拜尔像素移动图案的相应分辨率，其中拜尔像素移动图案的相应分辨率高于拜尔图案的相应分辨率。
在第八实施例的色彩图案中，在其中将偶数编号的像素在行和列方向上从奇数编号的像素移位1/2像素节距的倾斜像素图案中，隔行和隔列地布置R和B像素，使得R和B像素在垂直和水平方向上的抽样率变成G像素的抽样率的1/4。因此，如第八实施例的色彩图案一样，G像素在垂直和水平方向上的分辨率比得上拜尔图案的相应分辨率，其中拜尔图案的相应分辨率高于拜尔像素移动图案的相应分辨率；而G像素在倾斜45°方向上的分辨率两倍于拜尔图案的相应分辨率。
具体地，在具有倾斜像素图案的第八实施例的色彩图案中，抽样率是拜尔图案的抽样率的 倍。因此，可以获得方格子像素图案的两倍多的像素信息，即，与方格子像素图案相比可以获得更高的分辨率。如果需要与方格子像素图案分辨率相同的分辨率，则可以在更宽的节距上布置像素。结果，可以增加像素孔径(pixel aperture)，使得可以增加像素的光感度，从而获得具有高S/N比的信号。
在第六实施例的色彩图案中，图23示出在垂直和水平方向上，R和B像素的空间频率特性是G像素的空间频率特性的1/2，并且，在45°倾斜方向上，其是G像素的空间频率特性的1/4。在第七实施例的色彩图案中，图26示出在垂直和水平方向上，R和B像素的空间频率特性是G像素的空间频率特性的1/4，而在45°倾斜方向上，其是G像素的空间频率特性的1/4。在第八实施例的色彩图案中，图29示出在垂直和水平方向上，R和B像素的空间频率特性是G像素的空间频率特性的1/4，而在45°倾斜方向上，其是G像素的空间频率特性的1/2。
然而，人类的可见性特性证明人类的眼睛易于认识高亮度的分辨率而难以认识高色彩分辨率。因此，上述的R和B像素的空间频率特性是足够的。
例如，在通常的电视信号格式中，色度(C)信号的频带(band)是亮度(Y)信号的频带的1/4，这对于色彩分辨率是足够的。第六至第八实施例的色彩图案最好地利用了该特性。
就是说，根据第六至第八实施例的色彩图案，将色彩空间频率特性减少到不会让人类的眼睛产生不自然的感觉的最低电平，作为替代，相对于已知的色彩图案而相当大地增加亮度空间频率特性。
另外，在第六至第八实施例的色彩图案中，在所有行和所有列中布置G像素。这非常有助于当在照相机信号处理系统中执行用于在R和B空间位置内插G像素的内插处理时增加内插精度，这一点将在下面论述。
包括具有第六至第八实施例的色彩图案的滤色器的固态成像设备适合于用作诸如数字静物照相机和视频照相机之类的成像设备，特别适合于用作视频照相机中的成像装置。
成像设备图20是图解根据本发明的实施例的成像设备的配置的例子的方框图。在图20中，诸如透镜1011之类的光学系统在成像装置1012的成像面上的形成与对象(没有示出)所反射的光对应的图像。作为成像装置1012，使用了其中包括光电变换器的像素被两维地布置、并且具有作为用于生成亮度分量的主要分量的颜色分量和其它颜色分量的滤色器被布置在该像素的表面上的固态成像设备。在这种情况下，使用具有根据第六、第七、或第八实施例的色彩图案的滤色器。
图20所示的成像设备包括透镜1011、成像装置(固态成像装置)1012、模拟数字(A/D)转换器1013、以及照相机信号处理电路1014。照相机信号处理电路1014包括光学系统校正电路1021、内插处理电路1022、亮度(Y)信号处理电路1023、彩色(C)信号处理电路1024、频带限制低通滤波器(LPF)1025，以及抽取处理电路1026。
在入射在成像装置1012上的光中，仅仅与滤色器的颜色分量对应的光分量通过了滤色器，并入射在像素上。然后，通过诸如光电二极管之类的光电变换器将入射到像素上的光转换成为电信号，并将其作为模拟信号读取。然后，通过A/D转换器1013将该模拟信号转换成为数字信号，并将该数字信号输入到照相机信号处理电路1014。
光学系统校正电路1021执行对传感器或者光学系统的校正，诸如用于针对黑色电平的调整来校正数字钳位或者用于针对缺陷校正成像装置1012的缺陷校正、以及用于针对边缘照明晦暗(eclipse)来校正透镜1011的黑斑(shading)校正。
内插处理电路1022从彼此空间异相的RGB信号中生成三个平面信号，以产生具有相同空间位置的RGB信号，并将该RGB信号供应给Y信号处理电路1023和C信号处理电路1024。Y信号处理电路1023根据上述公式(1)生成亮度(Y)信号。C信号处理电路1024根据方程(2)生成色差信号Cr(R-Y)和Cb(B-Y)。
Cr＝(R-Y)＝R-(0.3R+0.6G+0.1B)Cb＝(B-Y)＝B-(0.3R+0.6G+0.1B)(2)频带限制LPF 1025是如图31所示截止频率等于抽样频率fs的1/8的滤波器，该滤波器削弱(drop)频率范围为(1/2)fs至(1/8)fs的Cr和Cb色差信号。根据电视信号格式输出频带限制LPF 1025的Cr和Cb色差信号。如果在没有执行频带限制的情况下输出Cr和Cb色差信号，则将频率为1/8fs或更高的信号输出为错误信号。如图32所示，抽取处理电路1026抽取Cr和Cb色差信号。
用于抽取Cr和Cb色差信号的原因是Cr和Cb色差信号仅需要亮度(Y)信号的频带的1/4。这是由电视信号格式所决定的，并且，这也因为人类的眼睛易于认出高频率亮度(Y)信号但是难于认出高频率的色度(C)信号。
当将Y∶Cr∶Cb＝4∶4∶4(Y和C信号的输出频带相同)和Y∶Cr∶Cb＝4∶1∶1之间的差作为输出信号进行观察时，除了例如使用红或蓝点光源的对象的特殊对象之外，难以识别对象的输出图像中的差别。就是说，如果C信号具有Y信号的频带的1/4，则可以获得足够电平的分辨率，这是由电视信号格式所决定的。
这意味着根据第六、第七、或者第八实施例的色彩图案可以被用作滤色器的滤色器图案，其中该滤色器充当固态成像设备的成像装置1012。
更具体地，R和B颜色分量——与作为用于生成亮度分量的基色分量的G分量不同的颜色分量——的空间频率如下所述。在第六实施例的色彩图案中，如图23所示，R和B颜色分量的空间频率在垂直和水平方向上是1/2而在45°方向上为1/4。在第七实施例的色彩图案中，如图26所示，R和B颜色分量的空间频率在垂直和水平方向上是1/4而在45°方向上为1/4。在第八实施例的色彩图案中，如图29所示，R和B颜色分量的空间频率在垂直和水平方向上是1/4而在45°方向上为1/2。因此，任何一个色彩像素都满足Y∶Cr∶Cb＝4∶1∶1的条件。
如上所述，通过用第六、第七、或第八实施例的色彩图案作为用于诸如数字静物照相机或视频照相机(特别是视频照相机)之类的成像设备的成像装置1012，可以增加人类的眼睛对其具有高灵敏度的G分量的空间频率特性(空间分辨率)。结果，不仅对非彩色对象、而且对彩色对象都可以获得高亮度分辨率。
另外，与已知的拜尔像素移动图案不同，不需要在照相机信号处理电路1014中调整RGB像素的电平平衡，来克服G像素的较低的分辨率。此外，可以使电路操作简化，且可以防止由电平平衡中的偏离所引起的错误色彩的发生。
在第六、第七、以及第八实施例的色彩图案中的任一个中，G像素包围R和B像素。因此，由于将G像素布置在所有行和所有列中，所以大大提高了当在照相机信号处理电路1014的内插处理电路1022中将G像素内插在R和B空间位置上时的内插精度。
本领域的技术人员应该理解，根据设计需要和其它因素，可以有各种改变、组合、子组合和变更，只要它们是在所附权利要求或其等价物的范围之内。
权利要求
1.一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。
2.根据权利要求1的驱动方法，其中彼此不相邻的奇数编号行和偶数编号行在一个水平消隐期内被多次同时选择。
3.根据权利要求2的驱动方法，其中，在倾斜像素图案的列之间，将经由包括奇数编号行垂直信号线的奇数编号行垂直信号线组输出的奇数编号行的像素信号相加，并且，在倾斜像素图案的列之间，将经由包括偶数编号行垂直信号线的偶数编号行垂直信号线组输出的偶数编号行的像素信号相加，其中每一个奇数编号行垂直信号线都连接到奇数编号行像素的对应列，每一个偶数编号行垂直信号线都连接到偶数编号行像素的对应列，并且选择奇数编号行和偶数编号行以使得对应于奇数编号行的相加信号的列编号与对应于偶数编号行的相加信号的列编号不一致。
4.一种固态成像装置，包括像素阵列，具有其中像素被倾斜地布置的倾斜像素图案，奇数编号行垂直信号线组中的奇数编号行垂直信号线被连接到奇数编号行像素的每一列，并且，偶数编号行垂直信号线组中的偶数编号行垂直信号线被连接到偶数编号行像素的每一列；行选择器件，用于分别选择倾斜像素图案的奇数编号行和偶数编号行；奇数编号行列处理电路组，其包括列处理电路并被连接到奇数编号行垂直信号线组，用于将多个列之间的奇数编号行像素的信号相加；偶数编号行列处理电路组，其包括列处理电路并被连接到偶数编号行垂直信号线组，用于将像素列中的偶数编号行像素的信号相加；以及列选择器件，用于选择奇数编号行列处理电路组的列处理电路和偶数编号行列处理电路组的列处理电路。
5.根据权利要求4的固态成像装置，其中行选择器件在一个水平消隐期中多次选择彼此不相邻的奇数编号行和偶数编号行。
6.根据权利要求5的固态成像装置，其中列选择器件执行列选择使得对应于所选择的奇数编号行的列编号与对应于所选择的偶数编号行的列编号不一致。
7.根据权利要求4的固态成像装置，其中奇数编号行列处理电路组和偶数编号行列处理电路组的每一个列处理电路包括钳位电容器，被配置为将经由奇数编号行垂直信号线组或偶数编号行垂直信号线组输出的像素信号钳位在预定钳位电压上；抽样保持电容器，被配置为抽样并保持从钳位电容器输出的像素信号；以及相加开关，被连接在列之间，并被配置为在抽样保持电容器的输入侧将列之间的像素信号相加。
8.一种成像设备，包括固态成像装置，具有其中像素被倾斜地布置的倾斜像素图案，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，分别针对倾斜像素图案的奇数编号的行和偶数编号的行而将水平方向上的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，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，m是三或更大的奇数，并且n≥x≥y，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上彼此移位m个像素；模式设置器件，用于选择性地设置用于独立读取倾斜像素图案中的所有像素的信号的渐进式读取模式和用于将倾斜像素图案中的像素相加的像素相加读取模式；以及驱动器件，用于根据由模式设置器件设置的渐进式读取模式或像素相加读取模式来驱动固态成像装置。
9.根据权利要求8的成像设备，其中，在像素相加读取模式中，驱动器件在一个水平消隐期内多次同时驱动固态成像装置上彼此不相邻的奇数编号行和偶数编号行。
10.根据权利要求9的成像设备，其中，在像素相加读取模式中，驱动器件驱动固态成像装置，使得经由包括奇数编号行垂直信号线的奇数编号行垂直信号线组输出的奇数编号行的像素信号被在倾斜像素图案的列之间相加，并且，经由包括偶数编号行垂直信号线的偶数编号行垂直信号线组输出的偶数编号行的像素信号被在倾斜像素图案的列之间相加，其中每一个奇数编号行垂直信号线都连接到倾斜像素图案中的奇数编号行像素的对应列，每一个偶数编号行垂直信号线都连接到偶数编号行像素的对应列；并且使得对应于所选择的奇数编号行的相加信号的列编号与对应于所选择的偶数编号行的相加信号的列编号不一致。
11.一种固态成像设备，包括像素，包括被两维地布置在矩阵中的光电变换器；以及滤色器，包括作为用于生成亮度分量的主要分量的基色分量和其它颜色分量，该滤色器被布置在像素的表面上，其中基色分量和其它颜色分量被布置为使得基色分量包围其它颜色分量。
12.根据权利要求11的固态成像设备，其中其它颜色分量被隔行和隔列布置，使得其它颜色分量在垂直和水平方向上的抽样率变成基色分量的抽样率的1/2。
13.根据权利要求12的固态成像设备，其中其它颜色分量具有两种颜色，并且，仅包括基色分量的行以及包括基色分量和其它颜色分量的行被交替布置。
14.根据权利要求11的固态成像设备，其中其它颜色分量被隔行和隔列布置，使得其它颜色分量在垂直和水平方向上的抽样率变成基色分量的抽样率的1/4。
15.根据权利要求14的固态成像设备，其中，其它颜色分量具有两种颜色；并且仅包括基色分量的行被隔行布置，并且，包括基色分量和一种颜色的其它颜色分量的行和包括基色分量和另一种颜色的其它颜色分量的行被交替布置。
16.根据权利要求14的固态成像设备，其中，每行像素被从相邻行像素移位1/2像素节距，并且，每列像素被从相邻列像素移位1/2像素节距。
17.根据权利要求16的固态成像设备，其中，其它颜色分量具有两种颜色；以及仅包括基色分量的行被隔行布置，并且，包括基色分量和一种颜色的其它颜色分量的行和包括基色分量和另一种颜色的其它颜色分量的行被交替布置。
18.一种成像设备，包括固态成像设备，其包括具有作为用于生成亮度分量的主要分量的基色分量和其它颜色分量的滤色器，该基色分量和其它颜色分量被布置为使得基色分量包围其它颜色分量；光学系统，被配置为在固态成像设备的成像面上形成对应于来自的对象的光的图像；以及信号处理电路，被配置为处理固态成像设备的输出信号。
19.一种固态成像装置，包括像素阵列，具有其中像素被倾斜地布置的倾斜像素图案，奇数编号行垂直信号线组中的奇数编号行垂直信号线被连接到奇数编号行像素的每一列，并且，偶数编号行垂直信号线组中的偶数编号行垂直信号线被连接到偶数编号行像素的每一列；行选择器，被配置为分别选择倾斜像素图案的奇数编号行和偶数编号行；奇数编号行列处理电路组，其包括列处理电路并被连接到奇数编号行垂直信号线组，用于将多个列之间的奇数编号行像素的信号相加；偶数编号行列处理电路组，其包括列处理电路并被连接到偶数编号行垂直信号线组，用于将像素列中的偶数编号行像素的信号相加；以及列选择器，被配置为选择奇数编号行列处理电路组的列处理电路和偶数编号行列处理电路组的列处理电路。
20.一种成像设备，包括固态成像装置，具有其中像素被倾斜地布置的倾斜像素图案，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，分别针对倾斜像素图案的奇数编号行和偶数编号行而将水平方向上的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，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，m是三或更大的奇数，并且n≥x≥y，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上彼此移位m个像素；模式设置单元，被配置为选择性地设置用于独立读取倾斜像素图案中的所有像素的信号的渐进式读取模式和用于将倾斜像素图案中的像素相加的像素相加读取模式；以及驱动单元，被配置为根据由模式设置单元设置的渐进式读取模式或像素相加读取模式来驱动固态成像装置。
全文摘要
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。
文档编号G02B5/20GK1798274SQ20051013580
公开日2006年7月5日 申请日期2005年12月27日 优先权日2004年12月27日
发明者横田一秀, 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 申请人:索尼株式会社