[发明专利]固态成像器件和电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及采用滤光片的固态成像器件，并且涉及采用该固态成像器件的电子装置，如数字照相机和摄像机。

背景技术

近年来，固态成像器件中使用的像素的尺寸的小型化已经得到进展，以便允许固态成像器件中使用的像素的数量增加。伴随着像素的尺寸的小型化，由像素占据的面积也减小，使得入射到像素上的光量也同样变得更小。此外，由于像素中采用的光电二极管占据的面积也变窄，因此光电二极管中累积的光子数也同样变得更小，并且灵敏度(sensitivity)劣化。因此，像素的饱和状态下生成的饱和信号的幅度同样减小。如将通过参照图4的图稍后说明的，固态成像器件中采用的像素的灵敏度定义为由于入射到像素上的光而由像素生成的信号的幅度与入射光量的比率。如将通过参照图4和9的图稍后描述的，固态成像器件中采用的像素的高灵敏度导致动态范围的减小。也就是说，由于入射到像素上的光而由像素生成的信号的幅度与入射光量的高比率导致动态范围的减小。

通常，与使用银盐膜的相机相比，采用固态成像器件的数字照相机或摄像机具有窄动态范围。动态范围是可以拍摄图像而不导致黑白坏点(failure)的亮度范围。然而，要求监视相机能够遍布从暗场所到亮场所的范围拍摄图像。此外，甚至要求监视相机还能够在暗场所拍摄图像而不导致坏点。

采用固态成像器件的相机的动态范围通常由具有最高灵敏度的像素确定。在采用具有基本色(如例如G(绿)、R(红)和B(蓝)颜色)的滤光片的固态成像器件的相机中，具有最高灵敏度的G(绿)像素的动态范围D通常确定相机的动态范围。在具有对所有像素一致的饱和信号幅度的固态成像器件的情况下，具有最高灵敏度的像素是其输出信号最早达到饱和信号的幅度的第一像素。这是因为，具有最高灵敏度的像素是包含具有最高透射率的滤光片(即，透射最大光量的滤光片)、使得最大量光子在像素中包括的光电二极管中累积的像素，导致由像素输出的信号最早达到饱和信号的幅度。

已经提出用于改进固态成像器件的灵敏度的现有技术。根据提出的现有技术，通过使用包括不吸收具有可见波长的光的滤光片的Y像素作为G像素的替代，包括基本色(即，GRB色)的滤光片的布局的拜尔阵列的GRB(绿、红和蓝)像素用作YRB阵列的像素。此外，还提出了用于改进固态成像器件的灵敏度的另一现有技术。根据另一提出的现有技术，拜尔阵列中的格板状态下放置的G像素之一由上述Y像素替代。关于用于改进固态成像器件的灵敏度的现有技术的更多信息，建议读者参照如日本专利公开No.2008-205940的文献。

同时，已经提出了用于拓宽动态范围的现有技术。根据该提出的现有技术，合成两个图像。两个图像是具有彼此不同的亮度级的高灵敏度图像和低灵敏度图像。关于用于拓宽动态范围的现有技术的更多信息，建议读者参照如日本专利公开No.2004-56568的文献。

发明内容

然而，对于相同输出信号幅度，入射到包括不吸收可见波长的光的滤光片的布局的上述Y像素的每个中的光电二极管上的光量小于入射到GRB像素的每个中的光电二极管上的光量。

具体地，入射到像素上的光量由水平轴表示，而由像素生成的电信号的幅度由垂直轴表示。如图9的图所示，Y轴在小于GRB像素的入射光量的入射光量处达到饱和点。因此，采用Y像素的固态成像器件的动态范围D(Y)窄于采用普通GRB像素的固态成像器件的动态范围D。

采用Y像素的固态成像器件的动态范围D(Y)可通过抑制入射到每个Y像素上的光量来拓宽。然而，如果抑制入射到每个Y像素上的光量，则由每个Y像素输出的信号的幅度减小，使得采用Y像素的固态成像器件的灵敏度劣化。

此外，根据提出作为用于拓宽的技术的现有技术，合成两个图像。两个图像是具有彼此不同的亮度级的高灵敏度图像和低灵敏度图像。因此需要获取具有彼此不同的亮度级的两个图像作为高灵敏度图像和低灵敏度图像。作为用于获取具有彼此不同的亮度级的两个图像作为高灵敏度图像和低灵敏度图像的方法，典型地可以使用两个具有不同灵敏度的相机，或可以在通过改变曝光时间获得的两个不同曝光操作中使用一个相机。

然而，如果使用两个具有不同灵敏度的相机，则必须通过对准两个相机来拍摄图像。因此，要拍摄的两个图像的位置彼此偏移。此外，根据在通过改变曝光时间获得的两个不同曝光操作中使用一个相机的方法，执行两个不同曝光操作，使得在两个图像之间生成时间差。