[发明专利]图像拾取设备、图像拾取元件，和用于校正灵敏度差异的方法

说明书

技术领域

本发明涉及被配置为包括共享特定电路元件的多个像素的图像拾取设备和图像拾取元件，以及用于校正灵敏度差异的方法。

背景技术

由CMOS（互补金属氧化物半导体）构成的图像拾取元件是低功耗的，并且被用于各种便携式图像拾取设备，诸如数字照相机和移动电话。

在CMOS图像拾取元件中，多个像素共享一个放大器的技术被广泛用作用于减小在基板上必要的晶体管的数目的技术（见专利文献1和2）。

2×2个像素布置的四个像素共享一个放大器的共享配置被大量地使用，因为该配置与根据拜耳阵列布置的滤色器特别良好地匹配，并且还因为放大器能够布置在四个像素的中心处，并且用于各个像素的读门能够围绕像素布置。

此外，专利文献3公开了一种被配置为采用三色随机布置的图像拾取元件，该三色随机布置满足任意目标像素应该在该目标像素的四个边之一上邻接包括该目标像素的颜色的三个颜色的像素的阵列限制条件。

引用列表

专利文献

{PTL1}日本专利申请公开No.2011-086888

{PTL2}日本专利申请公开No.2006-054276

{PTL3}日本专利申请公开No.2000-308080

发明内容

技术问题

然而，在如在图18中所示意地，滤色器94根据拜耳阵列布置在像素92上并且四个像素92共享一个放大器96的配置中，由于放大器共享配置引起的图像再现性劣化的问题和由于滤色器阵列是拜耳阵列引起的图像再现性劣化的问题共存。这使得难以可靠地校正灵敏度差异并且难以确保足够的颜色再现性。

首先，在放大器共享配置中，取决于共享放大器96的各个像素92与放大器96的位置关系，即使在相同颜色的像素92之间也产生输出差异。简言之，相对于放大器96的位置不同的像素92已经由于基板布局的差异等而改变了灵敏度，这引起在图像再现性上施加了不利效果的问题。随着像素尺寸变得更小，这个问题被更大地暴露。

而且，在拜耳阵列中，绿色（G）像素被以方格样式（棋盘样式）布置，并且红色（R）和蓝色（B）像素被以行序布置。因此，其频带超过各个颜色的再现频带的高频信号的折叠和在各个颜色之间的相移引起低频着色（颜色云纹）的发生。

例如，在如在图19的部分（A）中示意的单色竖直条纹样式（高频图像）入射到在图19的部分（B）中示意的拜耳阵列中的图像拾取元件中的情形中，如果为了比较，根据拜耳颜色阵列而以颜色划分图像拾取元件，则如在图19的部分（C）到（E）中所示意地，R像素形成平坦浅色图像，B像素形成平坦深色图像，并且G像素形成马赛克状的深浅色图像。这指示在RGB颜色之间通常并不具有密度差异（水平差异）的单色图像取决于颜色阵列和输入频率而被着色。

而且，在如在图20的部分（A）中示意的单色倾斜高频图像入射到在图20的部分（B）中示意的拜耳阵列中的图像拾取元件中的情形中，如果为了比较，根据拜耳颜色阵列而以颜色划分图像拾取元件，则如在图20的部分（C）到（E）中所示意地，R和B像素形成平坦浅色图像并且G像素形成平坦深色图像。在这种状态中，如果将黑色的值假设为0并且将白色的值假设为255，则单色倾斜高频图像的颜色最终为绿色，因为仅G像素具有255的值。因此，在拜耳阵列中，倾斜高频图像不能被正确地再现。

虽然在专利文献1和2中描述了归因于放大器共享配置的问题，但是完全没有述及归因于拜耳阵列的问题，并且也没有给出对能够提供对于这两个问题的容易的解决方案的配置的任何示意。而且，虽然在拜耳阵列的前提下描述了灵敏度差异的校正，但是所描述的校正实际上不能够应用于使用除了拜耳阵列之外的滤色器阵列的情形。此外，因为专利文献1仅公开了硬件的调节手段，所以在专利文献1中描述的配置在应对镜头更换、时间变化和环境变化方面存在困难。专利文献2仅给出在拜耳阵列和由两个像素共享的前提下提供的方案。

而且，在传统拜耳阵列中，放大器共享配置的重复周期（2×2）与基本滤色器阵列（GB/RG）的重复周期（2×2）相同，并且因此可以简单地在四个位置中的每一个中执行校正。然而，如果如在专利文献3中描述地，滤色器阵列是随机化的，则出现灵敏度差异校正处理复杂化的新问题。在这方面，如果冒险执行复杂化的处理，则由于滤色器布置的随机性质而难以获得可靠的和足够的颜色再现性。进而，存在另一个问题，即，由于滤色器布置的随机性质，同步处理也被复杂化。