[发明专利]信号处理设备、摄像设备、摄像系统和信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号处理设备、摄像设备、摄像系统和信 号处理方法。

背景技术

在数字照相机或数字摄像机等的传统摄像设备中，使用 CCD图像传感器或CMOS图像传感器等作为图像传感器。

图13所示的图像传感器IS设置有在沿着行的方向上和沿着 列的方向上排列多个像素的像素阵列PA。像素阵列PA中的像素 P1～P5均包括光电转换单元PD、颜色滤波器CF和显微透镜 (microlens)ML。在像素P1～P5的每一个中，通过布线层WL限 定颜色滤波器CF和显微透镜ML与光电转换单元PD之间的开口 区域OA。通过元件隔离区域IR使相邻像素的光电转换单元PD 相互电分离。将光电转换单元PD和元件隔离区域IR配置在半导 体基底SB内。

考虑这样一种情况：在图13中，像素P1的颜色滤波器CF 透过第一颜色的光，并且像素P2的颜色滤波器CF透过第二颜色 的光。可能存在这样的情况：像素P1上的斜入射光IL1中的第一 颜色光IL1′通过像素P1的开口区域OA，然后第一颜色光IL1′的 一部分IL1″透过元件隔离区域IR，并且到达相邻像素P2的光电 转换单元PD。在这种情况下，尽管像素P2的光电转换单元PD 正常应该接收第二颜色的光，然而该光电转换单元PD还接收从 相邻像素混入的第一颜色光IL1″，并生成与第一颜色光IL1″相 对应的信号。也就是说，可能发生相邻像素的信号相互干扰的 所谓的颜色混合现象(color mixture phenomenon)。

如图14A和14B所示，发生这种颜色混合的难易根据摄像设 备中的拍摄镜头的F值(光圈的开口直径)而不同。与图14B所示 的光圈的开口直径小的情况相比，在图14A所示的光圈的开口 直径大的情况下，斜入射光更容易混入相邻像素。也就是说， 拍摄镜头的F值越小，光圈的开口直径越大，存在混入相邻像 素的斜入射光的量增大的趋势。

另外，如图15A和15B所示，发生颜色混合的难易根据摄像 设备中的拍摄镜头的出瞳距离(从图像面到拍摄镜头的出瞳位 置的距离)而不同。与图15A所示的出瞳距离长的情况相比，在 图15B所示的出瞳距离短的情况下，斜入射光更容易混入相邻 像素。也就是说，随着出瞳距离变得越短，存在混入相邻像素 的斜入射光的量增大的趋势。

如图16所示，像素P2的光电转换单元PD接收像素P2上的入 射光IL2中已透过像素P2的颜色滤波器CF的第二颜色光IL2′，并 根据所接收到的第二颜色光IL2′生成电荷(信号)。此外，如图16 所示，由于图14A、14B、15A和15B所示的原因已接收来自相 邻像素P1的第一颜色光IL1″的像素P2的光电转换单元PD根据 第一颜色光IL1″生成电荷(信号)。因此，像素P2的光电转换单 元PD除根据第二颜色光IL2′生成信号以外，还根据第一颜色光 IL1″生成信号，因此发生颜色混合。

另外，如图16和17所示，发生颜色混合的难易根据入射在 光电转换单元PD上的光的颜色而不同。这是因为相对于半导体 基底SB的表面在光电转换单元PD中将光转换成电荷的位置处 的深度根据光的波长而不同。也就是说，这是因为，与波长短 的光相比，在光电转换单元PD中的较深位置处对波长长的光进 行光电转换。

这里，图16所示的像素P1的颜色滤波器CF透过红色(R)光， 像素P2的颜色滤波器CF透过绿色(G)光，并且图17所示的像素 P6的颜色滤波器CF透过蓝色(B)光。

如图16所示，与已通过其它颜色(G、B)的颜色滤波器CF 的光相比，在光电转换单元PD中的较深位置处对已通过红色(R) 光颜色滤波器CF的光进行光电转换。因此，红色(R)光IL1′通过 该光应该入射的像素P1的光电转换单元PD，并且该光的一部分 IL1″容易地入射在相邻像素P2的光电转换单元PD上。在相邻像 素P2的光电转换单元PD上对入射在那里的光IL1″进行光电转 换，因此在不产生该光应该入射的像素P1的电荷(信号)的情况 下，生成相邻像素P2的信号的混合颜色成分。