专利名称：彩色固体摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数码静象摄影机，数码摄影机等的彩色固体摄像装置。
背景技术：
以前，将所接受的光信号变换为电信号，作为映像信号输出的固体摄像元件已为众所周知，将由这个固体摄像元件得到的映像信号作为静止画像显示的数码静象摄影机等的摄影机也已家喻户晓。近年，使用这样的固体摄像元件的摄像机，对其画质及机能都有了更高的要求，提高画质在急速地发展。
例如，只要是具有500万个像素的固体摄像元件，垂直方向的像素个数约为1920像素，水平方向的像素个数约为2560像素，具有为通常NTSC(National Television System Committee)用固体摄像元件的16倍程度的像素数量，全像素输出时的帧滞后(Frame late)若使用以前的12MHz程度的像素时钟的情况约为1/2秒。为此，将从固体摄像元件输出的原样的帧滞后的映像信号无法输出给摄影机的显示装置(液晶画屏等)的情况在增多。
为此，在这样的固体摄像元件中，通过在像素时钟的高速化上加上间隔抽出作为垂直方向上的信号的读出对象的像素，高速读出映像信号的驱动方法以前就已经被使用着。例如，只利用8条线中的2条线的像素信号。
(发明所要解决的课题)然而，如上述那样的像素间隔抽出构成中，在垂直方向就会成为极端的再抽样(上述例为1/4)，伴随于此，由于再抽样时的垂直方向的空间LPF(Low Pass Filter)不存在，若是摄影映像信号的垂直方向上含有高频信号的像素时，垂直方向的高频成份折向低频的成份就会大量发生，不只是亮度(Y)信号，色度(C)信号一起的假信号大量发生，还由于水平方向和垂直方向的像素抽样密度的不均衡，对于水平解像度而言垂直解像度明显的低下，这就成为了课题。还有，因为读不出的行的像素信号被废弃，也就产生了实质上的感度下降的课题。上述例中的像素利用率为25％。
再有，上述所有的课题只要使用以前的方式，从对于为提高画面速度的固体摄像元件的全行有必要降低垂直读出行的比率，课题就在原理上具有称为明显化的性质。
因此，日本国特开2001-36920号公报中，揭载了通过像素混合的手法削减固体摄像元件的输出像素数量的技术。但是，因为不成为像素混合对象的像素存在于固体摄像元件的有效区域内，就出现了无法实现高感光度的遗憾。还有，通过混合所得到的每一种颜色的减少了数量的像素不均等地配置的结果，画像出现粗密不均的课题。
发明内容
本发明的目的，由像素混合手法削减超高画质图像元件等的像素多的固体摄像元件的输出像素数量，进行高速、低电力、高感光度和高画质的摄影，用以实现超高像素固体摄像元件的动画摄影。
(为解决课题的方法)为了解决上述课题，本发明所涉及的第1彩色固体摄像装置，具有行列状配置的复数个的光电变换元件，和上述光电变换元件前面的彩色滤光器，再加上上述彩色滤光器的排列具有二维重复的排列的固体摄像元件，上述固体摄像元件的水平p像素(p为自然数)，垂直q像素(q为自然数)为像素混合区域的基本单元，设置了上述的像素混合区域的水平p像素，垂直q像素为一个单元，上述像素混合区域基本单元的全部在水平方向及垂直方向上相互错开且相互重合构成二维的反复排列的基本单元，和在上述像素混合区域的基本单元内，混合相互同种颜色的彩色滤光器的全像素的方法。
还有，本发明所涉及的第2的彩色固体摄像装置，具有行列状配置的复数个光电变换元件，和位于上述光电变换元件前面的彩色滤色器，当定义一个方向为行，与这个方向垂直的另一方向为列时，上述彩色滤色器的排列为以4行2列为一个单元，而且，上述4行2列的彩色滤色器的排列单元内的第1行第1列和第3行2列为同色彩色滤色器，第1行第2列和第3行第1列为同色彩色滤色器，第2行第1列和第4行第2列为同色彩色滤色器，第2行第2列和第4行第1列为同色彩色滤色器的具有二维重复排列的固体摄像元件，上述固体摄像元件的水平p像素(p＝2n+2，n为自然数)，垂直q像素(q＝2m+2，m为自然数)为像素混合区域的基本单元，上述像素混合区域的水平p像素，垂直q像素作为一个单元，在上述像素混合区域基本单元内，设置混合上述4行2列的彩色滤色器排列单元的第1行第1列和第3行第2列的颜色的全像素的方法、混合上述4行2列的彩色滤色器排列单元的第2行第1列和第4行第2列的颜色的全像素的方法、混合上述4行2列的彩色滤色器排列单元的第2行第2列和第4行第1列的颜色的全像素的方法。
(发明效果)根据上述第1彩色固体摄像装置，由像素混合效果，前LPF中存在的垂直水平方向上共同实现二维空间再抽样。进一步，即便是增加固体摄像元件的像素数量，通过将为提高画面速度的像素混合区域在垂直水平方向上各自对应于目的扩大设定，最适合的输出像素数量的选择就成为可能。
还有，只要以上述固体摄像元件的有效区域内的全部像素作为混合对象，通过像素混合不需要废弃全部的像素输出就成为可能，就有大幅度提高感光度的效果。本发明中的像素利用率为100％。
还有，通过将上述混合所得到的减少了数量的像素均等配置而只要能使得上述像素混合区域基本单元重叠，即便是摄制了含有映像信号的水平/垂直两方向上都有高频信号的像素的情况，高频成份折向低频成份的量大幅度减低，不只是在亮度信号和色度信号双方大幅度控制假信号，水平方向和垂直方向的像素再抽样密度的完全均衡化成为可能，水平解像度和垂直解像度完全统一也成为可能。
还有，根据上述第2的彩色固体摄像装置，使用超高像素固体摄像元件的动画摄影中，与上述第1的彩色固体摄像装置相比输出像素数量降低的结果，即维持高画质，又在将像素削减到必要的像素数量为止方面有较大的效果。
图1，为本发明的第1实施方式的CCD固体摄像元件构成图。
图2，为本发明的第1实施方式的贝叶(Bayer)排列像素混合晶点形象图。
图3，为本发明的各个实施方式中使用的摄像体系的构成图。
图4，为本发明的第1实施方式的2行2列补色排列像素混合晶点形象图。
图5，为本发明的第2实施方式的CCD固体摄像元件构成图。
图6，为本发明的第2实施方式的4行2列补色排列像素混合晶点形象图。
图7，为本发明的第3实施方式的CCD固体摄像元件构成图。
图8，为本发明的第3实施方式的贝叶排列像素混合晶点形象图。
图9，为本发明的第3实施方式的YC信号处理块图。
图10，为本发明的第3实施方式的2行2列补色排列像素混合晶点形象图。
图11，为本发明的第4实施方式的CCD固体摄像元件构成图。
图12，为本发明的第4实施方式的贝叶排列像素混合晶点形象图。
图13，为本发明的第4实施方式的2行2列补色排列像素混合晶点形象图。
图14，为本发明的第5实施方式的CCD固体摄像元件构成图。
图15，为本发明的第1实施方式的4行2列补色排列像素混合晶点形象图。
(符号说明)11，51，71，111，141光电变换元件和彩色滤色器12，52，71，112，142垂直传送段13，53，72，113，143水平传送段14，54，74，114，144输出放大器15，55，75，115，145垂直-水平传送控制部分31CCD固体摄像元件32CCD固体摄像元件驱动块
33摄像模拟前端34体系时机同期信号发生块35DRAM收容前端处理块36DRAM37DRAM控制块38YC信号处理块39摄影信号处理整块91CCDRAW数据输入部分92Y信号的不均等排列补正器93第1垂直轮廓补正信号生成器94第2垂直轮廓补正信号生成器95垂直轮廓补正信号生成器切换器的控制信号输入部分96垂直轮廓补正信号增益输入97第1水平轮廓补正信号生成器98第2垂直轮廓补正信号生成器99水平轮廓补正信号生成器切换器的控制信号输入部分100 水平轮廓补正信号增益输入101 Y信号轮廓补正块102 C信号的不均等排列补正器具体实施方式
以下，就本发明的彩色固体摄像装置的第1～第5实施方式，用图面加以说明。且，各实施方式中说明的是使用CCD(Charge-Coupled Device)固体摄像元件的情况，但是，摄像元件为MOS(Metal-Oxide Semiconductor)型固体摄像元件也无关。
(第1实施方式)图1，为本发明的第1实施方式的CCD固体摄像元件构成图。11是光电变换元件和装在它前面的彩色滤色器。在此，例如将彩色滤色器做成贝叶(Bayer)排列。这里，采用R(Red红色)、G(Green绿色)及B(Blue蓝色)的各色滤光器。Gr和Gb实际上是同种颜色(绿色)，但是为了说明动作的方便，水平两侧用R滤色器夹住的滤色像素记为Gr，水平两侧用B滤色器夹住的滤色像素记为Gb。12是由V1至V12构成的12相垂直传送段，13是由H1和H2构成的2相水平传送段，14是输出放大器，15是上述V1至V12构成的12相垂直传送段12的延长，栅极单独连线，由V13至V48构成的垂直-水平传送控制部分，16是Gr的像素混合区域的基本单元，17是B的像素混合区域的基本单元，18是Gb的像素混合区域的基本单元，19是R的像素混合区域的基本单元。像素混合区域的基本单元16～19，各自是由5行5列的像素组成。
首先，垂直传送段12是由6相传输型的基本传送构成。但是，由于像素混合的需要，V为12相的独立配线，通过先在连接于V3上的光电变换元件Gr和R和连接于V9上的光电变换元件B和Gb的像素信号电荷上施加从V3栅极和V9栅极光电变换元件读出的脉冲信号，从垂直传送段12读出，在垂直传送段12内向纸面的下方用通常的6相传输型传送，垂直传送段12内的Gr及R的电荷进4段向V7栅极下方传送，垂直传送段12内的B及Gb的电荷向V1栅极下方传送时，通过在V7栅极和V1栅极上施加光电变换元件读出的脉冲信号，与V7、V1连接的像素向垂直传送段12读出，各自同颜色的像素2像素在垂直传送段12内被混合。更进一步，垂直传送段12内向纸面的下方用通常的6相传输型传送，垂直传送段12内的Gr及R的电荷进4段向V11栅极下方传送，垂直传送段12内的B及Gb的电荷向V1栅极下方传送时，通过在V11栅极和V5栅极上施加光电变换元件读出的脉冲信号，与V11、V5连接的像素向垂直传送段12读出，各自同颜色的像素2像素在垂直传送段12内被混合。
这时，垂直-水平传送控制部分15通过与垂直传送段12同样的通常的6相传输型驱动V13至V48的全部栅极，在垂直-水平传送控制部分15内蓄积上述3像素混合的Gr及R的信号电荷。接下来，由通常的6相传输型只驱动V37～V42和V19～V24，只将V42列和V24列各自的Gr和R的信号电荷传送到水平传送段13内。再下来，由通常的2相驱动传输型2相传输水平传送段13。其后，由通常的6相传输型只驱动垂直-水平传送控制部分15内的V25～V30和V30～V48，只将V30列和V48列各自的Gr和R的信号电荷传送到水平传送段13内，与水平传送段13内的同颜色信号电荷混合，在水平传送段13内混合各自合适的6像素的Gr和R的信号电荷。再有，由通常的2相驱动传输型2相传输水平传送段13后，由通常的6相传输型只驱动垂直-水平传送控制部分15的V13～V18和V31～V36，只将V18列和V36列各自的Gr和R的信号电荷传送到水平传送段13内，与水平传送段13内的同颜色信号电荷混合，在水平传送段13内合适的9像素的各自Gr和R的信号电荷混合。其后，由通常的2相驱动使水平传送段13动作，介于输出放大器14，输出由固体摄像元件混合的9像素的各个Gr和R的信号。
通过上述的动作的重复在下一条线中，输出由固体摄像元件混合9像素的各个B和Gb的信号。
如以上说明所能明白的一样，将Gr的像素混合区域单元16内的Gr的全9像素、将B的像素混合区域单元17内的B的全9像素、将Gb的像素混合区域单元18内的Gb的全9像素各自混合然后输出。用这个方法输出的像素混合式样的形象用图2表示。
如图2所示，混合9像素的像素位置与像素混合区域的中心一致，像素混合基本区域单元边在各方向上2像素重叠摄影边均等排列，再有，9像素混合结果的像素排列也成为贝叶排列。还有，也知道了像素利用率为100％。
图3，为第1实施方式的体系块图。31为图1的CCD固体摄像元件，32为CCD固体摄像元件的驱动块，33为摄像模拟前置的CDS(CorrelatedDouble Sampling)、AGC(Automatic Gain Control)、A/D(Analog-to-Digital)转换器，34为体系时机同期信号发生块(SSGSync SignalGenerator)，35为CCD缺陷补正等的DRAM(Dynamic Random AccessMemory)收纳前处理块，36为DRAM，37为DRAM控制块，38为YC信号处理块，39为摄影信号处理整块。
本发明的第1实施方式的固体摄像元件输出，如上所述，即便是混合传输型在空间上的混合像素位置成为二维均等密度的通常贝叶排列。
通过固体摄像元件驱动块32的时机发生由上述驱动方法驱动CCD固体摄像元件31，得到9像素的混合输出。这时由混合驱动的输出，在时机上对于时钟而言成为间歇式。输出信号由摄影模拟前置33转变成数码信号，再在DRAM收纳前处理块35中实施缺陷补正，在DRAM控制块37中实施元件输出间歇时机补正，最后暂时收存在DRAM36中。在此收存的数据，因为像素数量成为1/9完全的贝叶排列，以后的处理就成为通常的贝叶排列处理。DRAM36中的CCDRAW数据，针对相应的必要性，在YC信号处理块38中转换成YC信号，通过本发明的装置输出。
在此，将V1～V12转变成纵横交错的全画面读出传输型的时机，V13～V48也进行一般地6相驱动，只要信号处理时机也停止间歇补正处理，只进行时机变更，像素混合传输型和3∶1纵横交错的全像素读出传输型的切换就成为可能。
且，彩色滤色器即便是2行2列的补色彩色滤色排列的摄像元件，完全用同样的方法可以实现同样的效果。本实施方式的情况的2行2列的补色滤色器的像素混合方式形式由图4表示。在图4的例中，采用了Cy(Cyan青色)、Mg(Magenta紫红色)、Ye(Yellow黄色)、及G(Green绿色)的各色滤色器。
(第2实施方式)图5，为本发明的彩色固体摄像装置的第2实施方式的CCD固体摄像元件构成图。51是光电变换元件和装在它前面的彩色滤色器。在此，将彩色滤色排列做成例如2行4列的双向间隔排列。52是由V1至V12构成的12相垂直传送段，53是由H1～H3构成的3相水平传送段，54是输出放大器，55是上述V1至V12构成的12相垂直传送段52的延长，栅极单独连线，由V13至V48构成的垂直-水平传送控制部分，56是Mg的像素混合区域的基本单元，57是G的像素混合区域的基本单元，58是Ye的像素混合区域的基本单元，59是Cy的像素混合区域的基本单元。像素混合区域的基本单元56～59，各自是由6行6列的像素组成。
首先，垂直传送段52是由6相传输型的基本传送构成。但是，由于像素混合的需要，V为12相的独立配线，通过先在连接于V3上的光电变换元件和连接于V9上的光电变换元件的像素信号电荷上施加从V3栅极和V9栅极光电变换元件读出的脉冲信号，从垂直传送段52读出，在垂直传送段52内向纸面的下方用通常的6相传输型传送，垂直传送段52内的连接在V3上的光电变换元件的像素电荷进4段向V7栅极下方传送，垂直传送段52内的连接在V9上的光电变换元件的电荷进4段向V1栅极下方传送时，通过在V7栅极和V1栅极上施加光电变换元件读出的脉冲信号，与V7、V1连接的像素向垂直传送段52读出，各自同颜色的像素2像素在垂直传送段12内被混合。更进一步，垂直传送段52内向纸面的下方用通常的6相传输型传送，垂直传送段52内的V7栅极下的电荷进4段向V11栅极下方传送，垂直传送段52内的V1栅极下的电荷进4段向V5栅极下方传送时，同样通过在V11栅极和V5栅极上施加光电变换元件读出的脉冲信号，与V11、V5连接的像素向垂直传送段12读出，各自同颜色的每像素3像素在垂直传送段52内被混合。
这时，垂直-水平传送控制部分55通过与垂直传送段52同样的通常的6相传输型驱动V13至V48的全部栅极，在垂直-水平传送控制部分55内蓄积上述3像素混合的连接在V3、V7、V11的像素信号电荷。接下来，由通常的6相传输型只驱动垂直-水平传送控制部分55的V25～V30和V43～V48，只将V30列和V48列各自的信号电荷传送到水平传送段53内。再下来，向水平传送段53传输1条线的量。其后，由通常的6相传输型只驱动垂直-水平传送控制部分55内的V13～V18和V31～V36，只将V18列和V36列各自的信号电荷传送到水平传送段53内。
接下来，用与通常的水平传送段53相反的与输出放大器54反方向输出的3向驱动输出，传送4周期。其后，由通常的6相传输型只驱动垂直-水平传送控制部分55的V37～V42和V19～V24，只将V42列和V24列各自的信号电荷传送到水平传送段53内，与水平传送段53内的同颜色信号电荷混合，在水平传送段53内合适的6像素的各自的信号电荷混合。
再有，由通常的3相驱动使水平传送段53传送2周期后，将V1～V48的全部垂直栅极同时由1个周期的通常6相驱动使其动作，在垂直-水平传送控制部分55中积蓄下一条线的信号电荷。
接下来，由通常的6相传输型只驱动垂直-水平传送控制部分55的V25～V30和V43～V48，只将V30列和V48列各自的信号电荷传送到水平传送段53内，与水平传送段53内的合适的9像素的各自的信号电荷混合。其后，由通常的3像素驱动水平传送段53，介于输出放大器54，由固体摄像元件输出9像素混合的各自的信号。
以上，通过上述的动作的重复在下一条线中，输出由固体摄像元件输出混合9像素的下一条线。
如以上说明所能明白的一样，将Mg的像素混合区域单元56内的Mg的全9像素、将Cy的像素混合区域单元57内的Cy的全9像素、将G的像素混合区域单元57内的G的全9像素、将Ye的像素混合区域单元58内的Ye的全9像素各自混合然后输出。
还有，只要将本固体摄像元件旋转90度，元件输出的扫描方向就会改变90度，上述第1的彩色固体摄像装置中对应4行2列的过滤排列就成为可能。由上述手法输出的4行2列像素混合晶点形式用图6表示。
如图6所示，像素混合基本区域单元，在各方向上3像素成为边重叠边均等排列，再有，混合9像素的像素排列也成为二维均等排列，再有，成为与原彩色滤色排列正上下相反的排列形式，只要简单的信号处理设定摄影处理就成为可能。还有，也知道了像素利用率为100％。
用本实施方式的CCD固体摄像元件作为图3中的固体摄像元件31而采用的情况，固体摄像元件输出，如图6所示，即便是混合传输型在空间上的混合像素位置成为二维均等密度的排列。这时，因为DRAM36中收存的数据成为1/9的水平和垂直颠倒的90度旋转的形式，在DRAM控制块37中，对应与通常情况旋转90度的垂直方向上进行可扫描的DRAM读出。以下的处理成为镜像的补色排列处理。
在此，将V1～V12转变成3∶1的纵横交错的全画面读出传输型的时机，V13～V48也进行一般地6相驱动，只要信号处理时机也停止间歇补正处理，停止YC的镜像排列处理，只进行时机变更，像素混合传输型和3∶1纵横交错的全像素读出传输型的切换就成为可能。
(第3实施方式)图7，为本发明的彩色固体摄像装置的第3实施方式的CCD固体摄像元件构成图。71是光电变换元件和装在它前面的彩色滤色器。在此，例如将彩色滤色器做成贝叶排列。72是由V1至V8构成的8相垂直传送段，73是由H1和H2构成的2相水平传送段，74是输出放大器，75是上述V1至V8构成的8相垂直传送段72的延长，栅极单独连线，由V9至V24构成的垂直-水平传送控制部分，76是Gr的像素混合区域的基本单元，77是B的像素混合区域的基本单元，78是Gb的像素混合区域的基本单元，79是R的像素混合区域的基本单元。像素混合区域的基本单元76～79，各自是由3行3列的像素组成。
首先，垂直传送段72是由4相传输型的基本传送构成。但是，由于像素混合的需要，V为8相的独立配线，通过先在连接于V3上的光电变换元件Gr和R和连接于V5上的光电变换元件B和Gb的像素信号电荷上施加从V3栅极和V9栅极光电变换元件读出的脉冲信号，从垂直传送段72读出，在垂直传送段72内向纸面的下方用通常的4相传输型传送，垂直传送段72内的Gr及R的电荷进4段向V7栅极下方传送，垂直传送段72内的B及Gb的电荷进4段向V1栅极下方传送时，通过在V7栅极和V1栅极上施加光电变换元件读出的脉冲信号，与V7、V1连接的像素向垂直传送段72读出，各自同颜色的像素2像素在垂直传送段72内被混合。
这时，垂直-水平传送控制部分75通过与垂直传送段72同样的通常的4相传输型驱动V9至V24的全部栅极，在垂直-水平传送控制部分75内蓄积上述2像素混合的Gr及R的信号电荷。接下来，由通常的4相传输型只驱动垂直-水平传送控制部分75的V17～V20和V13～V16，只将V20列和V16列各自的Gr和R的信号电荷传送到水平传送段73内。再下来，由通常的2相驱动传输型2周期传输水平传送段73。其后，由通常的4相传输型只驱动垂直-水平传送控制部分75内的V9～V12和V21～V24，只将V12列和V24列各自的Gr和R的信号电荷传送到水平传送段73内，与水平传送段73内的同颜色信号电荷混合，在水平传送段73内混合各自合适的4像素的Gr和R的信号电荷。其后，由通常的2相驱动使水平传送段73动作，介于输出放大器74，输出由固体摄像元件混合的4像素的各个Gr和R的信号。
通过上述的动作的重复在下一条线中，输出由固体摄像元件混合4像素的各个B和Gb的信号。
如以上说明所能明白的一样，将Gr的像素混合区域单元76内的Gr的全4像素、将R的像素混合区域单元79内的R的全4像素、将B的像素混合区域单元77内的B的全4像素、将Gb的像素混合区域单元78内的Gb的全4像素各自混合然后输出。用这个方法输出的像素混合式样的形象用图8表示。
如图8所示，混合4像素的像素位置与像素混合区域的中心一致，像素混合基本区域单元，边重复在各方向重叠(邻接)和2像素重叠，混合像素的排列也就成为不均等排列，但是，4像素混合后的排列，果然成为贝叶排列。还有，与第1实施方式和第2实施方式一样，也知道了像素利用率为100％。
那么，上述第1实施方式的像素混合区域其设定就为4的整数倍的像素步骤，有像素削减的设定。针对于此第3实施方式就是内插第1实施方式的设定步骤的实施方式，作为像素混合区域的设定2的整数倍像素步骤就成为可能，就有像素数量削减的微步骤(find step)的效果。
采用图7的CCD固体摄像元件作为图3中的固体摄像元件31的情况，固体摄像元件的输出，如前所述，即便是混合传输型在空间上的混合像素的排列成为通常的贝叶排列。这时，由混合驱动的输出在时机上对于水平CCD时钟成为间歇。收存在DRAM36中的数据因为像素数量变成1/4的完全的贝叶排列，所以，在排列上的以后的处理就成为通常的贝叶处理。DRAM36中的CCDRAW数据，就必要性由YC信号处理块转换成YC信号，但是，由于混合像素的位置的排列密度从二维上是不均等的，不均衡补正就成为必要。
以下，用图9说明混合像素的位置的排列密度不均衡补正手法。91为自DRAM36的CCDRAW数据输入部分，92为Y信号的不均衡排列补正滤色器，93为第1垂直轮廓补正信号生成滤色器，94为第2垂直轮廓补正信号生成滤色器，95为垂直轮廓补正信号生成滤色器切换器的控制信号输入部分，96为垂直轮廓补正信号增益输入，97为第1水平轮廓补正信号生成滤色器，98为第2水平轮廓补正信号生成滤色器，99为水平轮廓补正信号生成滤色器切换器的控制信号输入部分，100为水平轮廓补正信号增益输入，101为Y信号轮廓补正块，102为C信号的不均衡排列补正滤色器。
从DRAM36的CCDRAW数据输入部分91中，水平垂直都设置了1+z的数码滤色器92。由此，滤色器处理后的Y信号像素的位置排列，如图8所示那样由二维均等排列补正。然而，Y信号的重心排列是可以成为均等的，从分离的像素的重心排列补正的情况，空间频率特性的低下激烈，而从接近的像素的重心排列补正的情况，空间频率特性的低下缓和，所以，每个像素的空间频率特性补正就成为必要地了。空间频率特性的变化，如图8所明确表示的那样，水平、垂直都是隔一个像素重复。因此，设置特性不同的第1及第2的垂直轮廓补正信号生成滤色器93、94，在垂直轮廓补正信号生成滤色器切换器的控制信号输入部分95的每条线上输入反转脉冲的同时，垂直轮廓补正信号增益输入96也最优切换每一条线，由此，可以降低垂直方向的频率特性的变化的振幅。还设置特性不同的第1及第2水平轮廓补正信号滤色器97、98，在水平补正信号生成滤色器切换器的控制信号输入部分99的每一个水平像素上输入反转脉冲的同时，水平轮廓补正信号增益输入100也最优切换每一个水平像素，由此，也可降低水平方向的频率特性的变化振幅。
同样关于C信号也通过在水平垂直同设置1+2z+zz的数码滤色器102，就能够二维均等排列补正。在此，C信号因为其带宽区域窄而在1+2z+zz的宽范围上加上LPF，所以，频率特性变化的振幅降低效果就可同时得到。
正如以上所述，按照图9的YC信号信号处理块38，通过补正像素混合重心地址的二维不均等化，更有降低高频折返干扰的效果。还有，大幅度地抑制了每个像素重心地址二维空间频率特性的变化，实现光滑的Y信号的边缘特性的效果。
在此，将V1～V8转变成为一般地2∶1纵横交错的全像素读出传输型的时机，V9～V24也进行一般地4相驱动，只要停止信号处理时机的间歇补正处理及各种补正处理，只变更时机，像素混合传输型和2∶1纵横交错全像素读出传输型的切换就成为可能。
且，彩色滤色器即便是2行2列的补色彩色滤色器排列的摄像元件，用完全同样的手段可以实现同样地效果。本实施方式的情况的2行2列补色滤色器的像素混合方式形式用图10表示。
(第4实施方式)图11，为本发明的彩色固体摄像装置的第4实施方式的CCD固体摄像元件构成图。111是光电变换元件和装在它前面的彩色滤色器。在此，例如将彩色滤色器做成Bayer排列。112是由V1至V12构成的12相垂直传送段，113是由H1和H2构成的2相水平传送段，114是输出放大器，115是上述V1至V12构成的12相垂直传送段112的延长，栅极单独连线，由V13至V30构成的垂直-水平传送控制部分，116是全色共同的像素混合区域的基本单元，全色共同的像素混合区域的基本单元116是由6行6列的像素构成。
首先，垂直传送段112是由6相传输型的基本传送构成。但是，由于像素混合的需要，V为12相的独立配线，通过先在连接于V3上的光电变换元件Gr和R的像素信号电荷上施加从V3栅极和V9栅极光电变换元件读出的脉冲信号，从垂直传送段112读出，在垂直传送段112内向纸面的下方用通常的6相传输型传送，垂直传送段112内的Gr及R的电荷进4段向V7栅极下方传送时，通过在V7栅极和V1栅极上施加光电变换元件读出的脉冲信号，与V7、V1连接的像素向垂直传送段112读出，Gr及R像素2像素在垂直传送段112内被混合。更进一步，垂直传送段112内向纸面的下方用通常的6相传输型传送，垂直传送段112内的Gr及R的电荷进4段向V11栅极下方传送，垂直传送段112内的B及Gb的电荷向V11栅极下方传送时，通过在V11栅极和V5栅极上施加光电变换元件读出的脉冲信号，与V11、V5连接的像素向垂直传送段112读出，Gr及R各自同颜色的像素3像素，B及Gb各自同颜色像素的2像素，在垂直传送段112内被混合。
这时，垂直-水平传送控制部分115通过与垂直传送段112同样的通常的6相传输型驱动V13至V30的全部栅极，在垂直-水平传送控制部分115内蓄积上述3像素混合的Gr及R的信号电荷。还是在这个时候，垂直传送段112内的B及Gb的电荷进4段传送给V9栅极下，同样通过在V9栅极上施加光电变换元件读出的脉冲，连接在V9的像素由垂直传送段112读出，B及Gb也是同像素的3像素在垂直传送段112内混合。
接下来，由通常的6相传输型只驱动垂直-水平传送控制部分115的V25～V30，只将V30列的各自的Gr和R的信号电荷传送到水平传送段113内。再下来，由通常的2相驱动传输型2相传输水平传送段113。其后，由通常的6相传输型只驱动垂直-水平传送控制部分115内的V19～V24，只将V24列的各自的Gr和R的信号电荷传送到水平传送段113内，与水平传送段113内的同颜色信号电荷混合，在水平传送段113内混合各自合适的6像素的Gr和R的信号电荷。再有，由通常的2相驱动传输型2相传输水平传送段113后，由通常的6相传输型只驱动垂直-水平传送控制部分115的V13～V18，只将V18列的各自的Gr和R的信号电荷传送到水平传送段113内，与水平传送段113内的同颜色信号电荷混合，在水平传送段113内合适的9像素的各自Gr和R的信号电荷混合。其后，由通常的2相驱动使水平传送段113动作，介于输出放大器114，输出由固体摄像元件混合的9像素的各个Gr和R的信号。
通过上述的动作的重复在下一条线中，输出由固体摄像元件混合9像素的各个B和Gb的信号。
如以上说明所能明白的一样，实现了将Gr的像素混合区域单元116内的Gr的全9像素、将R的全9像素，将B的全9像素、将Gb的全9像素各自混合输出。用这个方法输出的像素混合式样的形象用图12表示。
如图12所示，在单一的像素混合区域116内混合的9像素的全颜色通过固体摄像元件输出。还有，也知道了像素利用率为100％。
采用图11的CCD固体摄像元件作为图3中的固体摄像元件31的情况，固体摄像元件输出，如前所述，即便是混合传输型在空间上混合像素的位置，在单一像素混合区域116内的中心近旁，一起输出全部的颜色。这时，因为DRAM36中收存的数据像素变成1/9同一区域4色的排列，在完成同一区域内像素的YC处理后处理。
在此，将V1～V12转变成3∶1的纵横交错的全画面读出传输型的时机，V13～V30也进行一般地6相驱动，只要信号处理时机也停止间歇补正处理，将YC处理做成bayer处理，只需进行时机变更和简单的电路切换，像素混合传输型和3∶1纵横交错的全像素读出传输型的切换就成为可能。
本实施方式中，Y输出像素数量，因其与重叠形式比较成为了1/4，所以在大幅度削减像素数量时有效。
且，彩色滤色器即便是2行2列的补色彩色滤色排列的摄像元件，完全用同样的方法可以实现同样的效果。本实施方式的情况的2行2列的补色滤色器的像素混合方式形式由图13表示。
(第5实施方式)图14，为本发明的彩色固体摄像装置的第5实施方式的CCD固体摄像元件构成图。141是光电变换元件和装在它前面的彩色滤色器。在此，例如将彩色滤色器做成2行4列的双向间隔排列。142是由V1至V12构成的12相垂直传送段，143是由H1～H3构成的3相水平传送段，144是输出放大器，145是上述V1至V12构成的12相垂直传送段142的延长，栅极单独连线，由V13至V48构成的垂直-水平传送控制部分，146是全像素混合区域的基本单元。像素混合区域的基本单元146，是由6行6列的像素组成。
首先，垂直传送段142是由6相传输型的基本传送构成。但是，由于像素混合的需要，V为12相的独立配线，通过先在连接于V3上的光电变换元件的像素信号电荷上施加从V3栅极光电变换元件读出的脉冲信号，从垂直传送段142读出，在垂直传送段142内向纸面的下方用通常的6相传输型传送，垂直传送段142内连接在V3上的电荷进4段向V7栅极下方传送时，通过在V7栅极和V1栅极上施加光电变换元件读出的脉冲信号，与V3、V7连接的像素向垂直传送段142读出，V3，V7的像素2像素在垂直传送段142内被混合。更进一步，垂直传送段142内向纸面的下方用通常的6相传输型传送，垂直传送段142内的V1的像素电荷进4段向V5栅极下方传送，同样地通过在V11栅极和V5栅极上施加光电变换元件读出的脉冲信号，与V11、V5连接的像素向垂直传送段142读出，V3，V7，V11的像素3像素在垂直传送段142内被混合。
这时，垂直-水平传送控制部分145通过与垂直传送段142同样的通常的6相传输型驱动V13至V48的全部栅极，在垂直-水平传送控制部分145内蓄积上述3像素混合的V3，V7，V11的信号电荷。还是在这个时候，垂直传送段142内连接在V1，V5上的电荷进4段向V9栅极下方传送时，通过在V9栅极上施加光电变换元件读出的脉冲信号，与V9连接的像素向垂直传送段142读出，V1，V5，V9的像素也为同颜色像素3像素在垂直传送段142内被混合。
接下来，由通常的6相传输型只驱动垂直-水平传送控制部分145的V13～V18和V19～V24，只将V18列和V24列各自的信号电荷传送到水平传送段143内。再下来，由将水平传送段143与通常相反方向的输出放大器144相反的方向用3相驱动传送4个周期。其后，由通常的6相传输型驱动垂直-水平传送控制部分145内的V13～V48的全部栅极，将V30列和V36列和V42列和V48列的各自的信号电荷传送到水平传送段143内。其结果，与V30连接的水平传送段143内G为3像素，与V36连接的水平传送段143内Cy为3像素，与V42连接的水平传送段143内Cy为6像素，与V48连接的水平传送段143内Ye为6像素的各自储蓄。
接下来，用与通常的水平传送段143相反的与输出放大器144反方向输出的3相驱动输出，传送2周期。其后，由通常的6相传输型只驱动垂直-水平传送控制部分145的V37～V42和V43～V48，只将V42列和V48列各自的信号电荷传送到水平传送段143内，与水平传送段143内的同颜色信号电荷混合，在水平传送段143内合适的6像素的各自的信号电荷混合。
再有，由通常的3相驱动使水平传送段143在输出放大器方向上传送4周期后，只将V13～V18，V19～V24，V25～V30，V31～V36的栅极同时由1个周期的通常6相驱动使其动作，在水平传送段143内混合各自合适的9像素的各自的同颜色的信号电荷被混合。
其后，由通常的3相驱动驱动水平传送段143，介于输出放大器144，由固体摄像元件输出9像素混合的各自的信号。
以上，通过上述的动作的重复在下一条线中，输出由固体摄像元件输出混合9像素的下一条线的信号。
如以上说明所能明白的一样，实现了将全颜色共同像素混合区域单元146内的Mg的全9像素、Cy的全9像素、G的全9像素、Ye的全9像素各自混合然后输出。
还有，只要将本固体摄像元件旋转90度，元件输出的扫描方向就会改变90度，上述第2的彩色固体摄像装置中对应4行2列的过滤排列就成为可能。
由上述手法输出的4行2列像素混合晶点形式用图15表示。如图15所示，单一像素混合基本区域146内9像素混合的像素全颜色通过固体摄像元件输出。还有，也知道了像素利用率为100％。
采用本实施方式的CCD固体摄像元件作为图3中的固体摄像元件31的情况，固体摄像元件输出，如前所述，即便是混合传输型在空间上混合像素的位置，在单一像素混合区域146内的中心近旁，全部的颜色都被输出。这时，因为DRAM36中收存的数据像素变成1/9同一区域4色的排列，在完成同一区域内像素的YC处理后处理。
在此，将V1～V12转变成3∶1的纵横交错的全画面读出传输型的时机，V13～V30也进行一般地6相驱动，只要信号处理时机也停止间歇补正处理，将YC处理做成原来的彩色滤色器的补色双向间隔处理，只需进行时机变更和简单的电路切换，像素混合传输型和3∶1纵横交错的全像素读出传输型的切换就成为可能。
本实施方式中，Y输出像素数量，因其与重叠形式比较成为了1/4，所以在维持高画质的同时，大幅度削减像素数量时是有效的。
权利要求
1.一种彩色固体摄像器，包括行列状配置着的复数个的光电变换元件，和上述光电变换元件前面的彩色滤光器，且上述彩色滤光器的排列为二维重复的排列的固体摄像元件；上述固体摄像元件的水平p像素(p为自然数)，垂直q像素(q为自然数)为像素混合区域的基本单元，其特征为上述像素混合区域的水平p像素、垂直q像素成为一个单元，上述像素混合区域基本单元的全部在水平方向及垂直方向上相互错开而且重叠，构成二维重复排列的基本单元；在上述像素混合区域的基本单元内，将相互同颜色的彩色滤光器的全像素相互混合起来的混合器。
2.根据权利要求1所述的彩色固体摄像器，其中上述固体摄像元件的有效区域内的所有像素都成为混合的对象。
3.根据权利要求1所述的彩色固体摄像器，其中为使通过上述混合所得的减少数量的像素均等配置，上述像素混合区域基本单元相互重叠。
4.根据权利要求1所述的彩色固体摄像器，其中上述彩色滤色器的排列，是以2行2列为一个单元的二维重复排列；上述固体摄像元件的水平p像素(p＝4n+1，n是自然数)，垂直q像素(q＝4m+1，m为自然数)是上述像素混合区域的基本单元；以上述像素混合区域的水平p像素，垂直q像素为一个单元，上述像素混合区域基本单元的全部，在水平方向上重叠(p+1)/2像素，在垂直方向上重叠(q+1)/2像素，且都是相互重叠而二维重复排列的构成；在上述像素混合区域的基本单元中，水平垂直都位于中心的彩色滤色器，和位于离开这个中心的像素为偶数行及偶数列的位置的同颜色彩色滤色器的全像素被混合。
5.根据权利要求4所述的彩色固体摄像器，其中上述彩色滤色器排列为贝叶排列。
6.根据权利要求4所述的彩色固体摄像器，其中上述2行2列的彩色滤色器的排列，采用了青色、紫红色、黄色及绿色的4种颜色组合。
7.根据权利要求4所述的彩色固体摄像器，其中上述像素混合的基本区域的一个单元为5行5列。
8.根据权利要求1所述的彩色固体摄像器，其中当定义一个方向为行，与这个方向垂直的另一方向为列时，上述彩色滤色器的排列为以4行2列为一个单元，而且，上述4行2列的彩色滤色器的排列单元内的第1行1列和第3行2列为同色彩色滤色器，第1行2列和第3行1列为同色彩色滤色器，第2行1列和第4行2列为同色彩色滤色器，第2行2列和第4行1列为同色彩色滤色器的具有二维重复排列；上述固体摄像元件的水平p像素(p＝4n+2，n为自然数)，垂直q像素(q＝4m+2，m为自然数)为上述像素混合区域的基本单元；上述像素混合区域的水平p像素、垂直q像素作为一个单元，上述混合区域基本单元的全部在水平方向上重叠p/2像素，在垂直方向上重叠q/2像素且二维的重复排列构成；在上述像素混合区域的基本单元内，p行q列的像素混合基本区域内的与第1行第1列、或者是第1行第2列、或者是第2行第1列、或者是第2行第2列的像素同颜色的彩色滤色器的全像素的所有像素混合基本区域内由同样的像素混合形式混合像素，并且，1个像素混合基本区域只有一种颜色。
9.根据权利要求8所述的彩色固体摄像器，其中上述4行2列中的从前面起的2行2列的彩色滤色器的排列，采用了青色、紫红色、黄色及绿色的4种颜色组合。
10.根据权利要求8所述的彩色固体摄像器，其中上述像素混合的基本区域的一个单元为6行6列。
11.根据权利要求1所述的彩色固体摄像器，其中上述彩色滤色器的排列，是以2行2列为一个单元的二维重复排列；上述固体摄像元件的水平p像素(p＝4n-1，n是自然数)，垂直q像素(q＝4m-1，m为自然数)是上述像素混合区域的基本单元；以上述像素混合区域的水平p像素，垂直q像素为一个单元，上述像素混合区域基本单元的全部水平方向上(p-1)/2像素和(p+3)/2像素的错开量交替重复，垂直方向上(q-1)/2像素和(q+3)/2像素的错开交替重复而交替重叠构成二维重复排列；在上述像素混合区域的基本单元中，位于斜方向上的四个角的彩色滤色器，和位于离开位于该四个角的像素偶数行及偶数列的位置上的同颜色的彩色滤色器的全像素被混合。
12.根据权利要求11所述的彩色固体摄像器，其中为使减少数量的像素的位置在二维上以均等的密度排列，还设置了过滤上述固体摄像元件的输出信号的过滤器。
13.根据权利要求11所述的彩色固体摄像器，其中还设置了在将上述固体摄像元件的输出信号变换为数码亮度信号的数码图像信号处理时，水平方向、或者是垂直方向、或者是两个方向上，在混合了的固体摄像元件的输出的相当于每一个像素的重复周期中，生成上述亮度信号的轮廓补正信号的数码过滤的抽头系数(tap coefficient)或者是相互转变抽头数(tap numeral)的转换器。
14.根据权利要求11所述的彩色固体摄像器，其中上述彩色滤色排列为贝叶排列。
15.根据权利要求11所述的彩色固体摄像器，其中上述2行2列的彩色滤色器的排列，采用了青色、紫红色、黄色及绿色的4种颜色组合。
16.根据权利要求11所述的彩色固体摄像器，其中上述像素混合基本区域的一个单元为4行4列或者是8行8列。
17.根据权利要求1所述的彩色固体摄像器，其中还设置了切换上述固体摄像元件的像素混合输出和所有像素独立输出的切换器。
18.一种彩色固体摄像器，包括行列状配置的复数个光电变换元件，和位于上述光电变换元件前面的彩色滤色器，当定义一个方向为行，与这个方向垂直的另一方向为列时，上述彩色滤色器的排列为以4行2列为一个单元，而且，上述4行2列的彩色滤色器的排列单元内的第1行1列和第3行2列为同色彩色滤色器，第1行2列和第3行1列为同色彩色滤色器，第2行1列和第4行2列为同色彩色滤色器，第2行2列和第4行1列为同色彩色滤色器的具有二维重复排列的固体摄像元件，上述固体摄像元件的水平p像素(p＝2n+2，n为自然数)，垂直q像素(q＝2m+2，m为自然数)为像素混合区域的基本单元，其特征为上述像素混合区域为以水平p像素，垂直q像素作为一个单元的二维重复排列，在上述像素混合区域基本单元内，设置混合上述4行2列的彩色滤色器排列单元的第1行第1列和第3行第2列的颜色的全像素的混合器；混合上述4行2列的彩色滤色器排列单元的第1行第2列和第3行第1列的颜色的全像素的混合器；混合上述4行2列的彩色滤色器排列单元的第2行第1列和第4行第2列的颜色的全像素的混合器；混合上述4行2列的彩色滤色器排列单元的第2行第2列和第4行第1列的颜色的全像素的混合器。
19.根据权利要求18所述的彩色固体摄像器，其中上述4行2列中的从前面起的第2行第2列的彩色滤色器的排列，采用了青色、紫红色、黄色及绿色的4种颜色组合。
20.根据权利要求18所述的彩色固体摄像器，其中还设置了切换上述固体摄像元件的像素混合输出和所有像素独立输出的切换器。
全文摘要
用高像素彩色固体摄像元件的动画摄影，正如垂直间拔那样，间隔抽出读出为一般地做法。但是，不只是避免由再抽样的折返向高频映像信号的低区域的干扰，还废弃像素信号，真实性效果的感觉明显降低。将高像素彩色固体摄像元件的像素区域由像素混合单元分割，通过混合各个区域16～19内的同颜色的全像素，将像素利用率提高到100％的同时，由区域像素混合的空间LPF(Low Pass Filter)效果，就可大幅度地抑制高频映像信号折向低区域的干扰。
文档编号H04N5/369GK1536895SQ20041003332
公开日2004年10月13日 申请日期2004年4月2日 优先权日2003年4月3日
发明者藤井俊哉, 岩泽高广, 山口琢己, 村田隆彦, 己, 广, 彦 申请人:松下电器产业株式会社