[发明专利]具有透明滤波器像素的成像系统

说明书

本申请案主张2013年1月8日申请的第13/736,768号美国专利申请案以及2012年3月19日申请的第61/612,819号美国临时专利申请案的权益，所述专利申请案在此全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体涉及成像装置，且更特定来说涉及具有透明图像像素的成像装置。

背景技术

图像传感器普遍用于例如蜂窝式电话、相机和计算机等电子装置中来俘获图像。在典型的布置中，电子装置具备布置成像素行和像素列的图像像素的阵列。电路通常耦合到每一像素列用于从图像像素读出图像信号。

常规的成像系统采用单一图像传感器，其中可见光谱通过布置成拜耳马赛克图案的红、绿和蓝(RGB)图像像素取样。拜耳马赛克图案由二乘二图像像素的重复单元组成，其中两个绿像素彼此对角相对，且其它隅角为红和蓝。然而，拜耳图案不能经由较小图像像素大小容易地实现图像传感器的进一步小型化，因为从图像像素俘获的图像信号中的信噪比(SNR)具有局限性。

一种改进SNR的手段是通过增加低光级下的曝光来增加可用图像信号，其中SNR限制了图像质量。一种常规方法是使用相减滤波器，其中，举例来说，红、绿和蓝图像像素被和青、品红和黄图像像素代替。然而，这些信号通常必须转换为RGB或某一等效输出图像信号颜色以能够驱动大多数常规图像显示器。此变换通常涉及使用彩色校正矩阵(CCM)修改所俘获的图像信号，这可放大噪声，使得曝光增加的效应受到损害。

因此，将需要能够提供具有俘获和处理图像信号的改进的手段的成像装置。

发明内容

已描述各种实施例，其说明具有透明图像像素滤波器和用于减少图像信号产生的图像信号中的噪声的图像处理技术(例如，色度去马赛克、应用点滤波器等)的图像传感器。

一种图像传感器可具有图像传感器像素的阵列，所述图像传感器像素包含响应于红光产生红图像信号的红图像像素、响应于蓝光产生蓝图像信号的蓝图像像素，以及响应于至少红光、绿光和蓝光(例如，白光)产生白图像信号的透明图像传感器像素。图像像素可布置在像素单位单元的阵列中，每一像素单位单元包含若干不同颜色的图像像素。图像传感器可耦合到处理电路，所述处理电路对红、蓝和白图像信号执行滤波操作以增加与红、蓝和白图像信号相关联的噪声相关。所述处理电路可针对给定图像像素例如通过产生由图像像素阵列中的至少25个图像像素产生的图像信号的加权和来执行滤波操作。加权和可包含可调整权重(例如，基于观察到的图像特征调整的权重)。可针对在多个时间帧期间或从多个图像传感器俘获的图像信号产生加权和。通过产生多个时间帧的加权和，处理电路可减小图像像素的核的大小，同时成功减少图像信号噪声。

此实例仅为示范性的。一般来说，图像传感器像素的阵列可包含任何所要颜色的图像传感器像素(例如，响应于任何颜色的光的图像传感器像素)。举例来说，图像传感器像素的阵列可包含响应于第一颜色的光的图像传感器像素的第一群组、响应于第二颜色的光的图像传感器像素的第二群组，以及响应于第三颜色的光(例如，红、蓝和白光)的图像传感器像素的第三群组。第一图像信号可具有第一光谱响应水平(例如，作为图像传感器像素的第一群组所接收的光的频率的函数的集成信号功率电平)，第二图像信号可具有第二光谱响应水平(例如，作为图像传感器像素的第二群组所接收的光的频率的函数的集成信号功率电平)，且第三图像信号可具有第三光谱响应水平(例如，作为图像传感器像素的第三群组所接收的光的频率的函数的集成信号功率电平)。第三图像信号可具有大于第一和第二光谱响应水平的光谱响应水平(例如，第三光谱响应水平可大于第一和第二光谱响应水平之和的百分之75)。换句话说，第三图像信号可响应于比第一和第二图像信号广的范围的光频率而俘获。

处理电路可视需要使用第一、第二和第三图像信号产生估计的亮度值(例如，LCH空间中的亮度值)。处理电路可通过将第一、第二和第三图像信号变换为导出的三色空间(例如，线性sRGB空间、CIE空间、XYZ空间、拜耳空间等)来产生经变换的第一、第二和第三图像信号。处理电路可例如通过对第一、第二和第三图像信号执行线性组合来产生经变换的第一、第二和第三图像信号。处理电路可通过组合经变换的第一、第二和第三图像信号来产生导出的亮度值(例如，LCH空间中的亮度值)。处理电路可将导出的亮度值与所估计的亮度值进行比较且修改经变换的第一、第二和第三图像信号，使得导出的亮度值接近所估计的亮度值(例如，使得导出的亮度值与所估计的亮度值充分匹配)。