JP2001292453A - Color image pickup device and image pickup system using it - Google Patents

Color image pickup device and image pickup system using it

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JP2001292453A
JP2001292453A JP2000106782A JP2000106782A JP2001292453A JP 2001292453 A JP2001292453 A JP 2001292453A JP 2000106782 A JP2000106782 A JP 2000106782A JP 2000106782 A JP2000106782 A JP 2000106782A JP 2001292453 A JP2001292453 A JP 2001292453A
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JP
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color
image pickup
signal
pixel
pickup apparatus
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Pending
Application number
JP2000106782A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiji Hashimoto
誠二 橋本
Original Assignee
Canon Inc
キヤノン株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color image pickup device that can pick up with excellent image quality an image with high definition and a moving picture with a resolution lower than that of the image and reduce moire in vertical and horizontal directions.
SOLUTION: The color image pickup device is provided with an image pickup element that has pixels arranged in a matrix form and color filters with respect to the pixels and with a summing means that sums signals from the pixels with the color filters of the same color arranged, and color signals (signals G, R, B) are summed spatially in duplicate.
COPYRIGHT: (C)2001,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明はカラー撮像装置及びそれを用いた撮像システムに係わり、特に各画素信号を原信号で読出す動作と、加算して読出す動作を選択可能なカラー撮像装置及びそれを用いた撮像システムに関する。 The present invention relates to relates to an imaging system using a color image pickup apparatus, and it particularly operation and reads in the original signal each pixel signal, adding to the color imaging device and capable of selecting an operation to read out an imaging system using the same.

【0002】 [0002]

【従来の技術】デジタルスチルカメラは200万画素の撮像素子が使用されるようになった。 BACKGROUND OF THE INVENTION Digital still camera 200 million pixels of the imaging device has come to be used. これは銀鉛写真画質を追求した結果であって、静止画専用に用いられていた。 This is a result of pursuing the silver-lead photo image quality, it has been used in a still image only. 従来NTSC用のビデオカメラは40万画素程度であり、読出し速度はインタレース走査で約13.5MH A video camera 40 million pixels around for conventional NTSC, reading speed is approximately in the interlaced scanning 13.5MH
z、プログレッシブ走査で約27MHzである。 z, it is about 27MHz with a progressive scan.

【0003】200万画素の撮像素子を動画で使用すると、上記40万画素の場合の5倍の読出し速度になる。 [0003] When used in 2MP moving an imaging device, comprising five times the reading speed in the case of the 400,000 pixels.

【0004】このような読出し速度で読み出しを行うと、消費電力が非常に増大し、また、かかる消費電力増大によるノイズの悪化が生じ、さらに画像処理用のメモリの増大によるコストアップを招く問題があった。 [0004] to read in such a read-out speed, power consumption is greatly increased, also, the deterioration of the noise due to such an increase in power consumption occurs, the problem of further increasing the cost due to an increase in the memory for image processing there were.

【0005】この様な問題を解決するものとして、特開平9−247689号公報に開示されたカラー撮像装置がある。 [0005] In order to solve such a problem, there is a color image pickup apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-247689. 同公報に示される実施例(公報の図3)では、 In the embodiment shown in the publication (3 publications),
4×4画素を単位として同一色を間引いて読み出し加算している。 It is read summed by thinning the same color of 4 × 4 pixels as a unit.

【0006】 [0006]

【発明が解決しようとする課題】この場合、問題になるのは4×4画素のなかで利用される有効画素が1/4になっていること、また全体の画素数で考えると1/16 [Problems that the Invention is to Solve In this case, a problem is that the effective pixel to be used among the 4 × 4 pixels it becomes 1/4, also considering the whole number of pixels 1/16
になっていることである。 It is that you are in. 従って、200万画素の素子の場合200万/16≒12.5万画素相当の解像度しか得られない。 Accordingly, only be obtained megapixel case 2000000 /16≒12.5 million pixels resolution elements. 即ち、利用効率が非常に悪くなり、実際上モニタ程度にしか使うことができない。 In other words, the utilization efficiency is very poor, can not be used only in about practice monitor.

【0007】さらに上記特開平9−247689号公報の実施例(公報の図2)では複数の画素信号を混合して読出すことが記載されているが、これをCCDで行うには実現性がなく(CCDでは電荷転送なのでX−Y走査の読出しは困難)、また半導体スイッチと光ダイオードで行うには、垂直信号線のKTCノイズが大きく、良好なS/Nが得られない問題がある。 [0007] It is described that the further read as a mixture of the plurality of pixel signals (FIG. 2 of JP) Example of the Japanese Patent 9-247689 discloses, but feasible to do this with a CCD rather to do with (CCD in so charge transfer reading the X-Y scanning difficult), also the semiconductor switch and the light diodes, KTC noise is large vertical signal lines, there is a good S / N can not be obtained problem.

【0008】上述の様に従来技術では画素信号を間引きしたため画像の折り返しによるモアレが発生し、また4 [0008] moire is generated due to aliasing of the image for the as in the prior art described above were thinned pixel signals, also 4
×4画素単位による読出しのため、充分な解像度が得られない、S/Nが悪いという課題があった。 For reading by × 4 pixel units, sufficient resolution can not be obtained, there is a problem that S / N is poor.

【0009】本発明は従来技術の課題を解決し、高精細の画像と、それより低解像の動画像を良画質で撮影できるカラー撮像装置およびそれを用いた撮像システムを提供することを目的とする。 [0009] The present invention solves the problems of the prior art, aims to provide a high-definition image, the imaging system using a color image pickup apparatus and it can it from taking a moving image of low resolution in a good quality to.

【0010】 [0010]

【課題を解決するための手段】本発明のカラー撮像装置は、二次元状に配列した複数の画素を有し、該複数の画素に対して、複数の色フィルターを配した撮像素子と、 Color image pickup apparatus of the present invention, in order to solve the problem] has a plurality of pixels arranged two-dimensionally, with respect to the plurality of pixels, an image sensor arranged a plurality of color filters,
同色の色フィルターが配された画素からの信号を加算する加算手段とを備えたカラー撮像装置であって、前記複数の画素からの各色信号を空間的に重複して加算してなるカラー撮像装置である。 A color image pickup device and an adding means for adding signals from pixels of the same color color filter was arranged, a color imaging device comprising a respective color signals from said plurality of pixels are added in spatially overlapping it is.

【0011】本発明の撮像システムは、上記本発明のカラー撮像装置と、該カラー撮像装置へ光を結像する光学系と、該カラー撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とするものである。 [0011] The imaging system of the present invention comprises a color imaging device of the present invention, an optical system for focusing light to said color image pickup apparatus, and a signal processing circuit for processing an output signal from the color image pickup device it is characterized in.

【0012】 [0012]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。 EXAMPLES The following examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0013】図1は本発明のカラー撮像装置による画素信号読み出し方法を示す概略説明図である。 [0013] Figure 1 is a schematic diagram illustrating a pixel signal reading method by the color image pickup apparatus of the present invention. 図1では撮像素子の出力は4チャンネル(4出力)あり、撮像素子のマトリクス状に配された各画素のカラーフィルターは市松模様状に配置されており、G(緑)フィルターは市松模様の半分に配され、R(赤)フィルター、B(青) The output of the image sensor in FIG. 1 is 4-channel (4 outputs), the color filter of pixels arranged in a matrix of image pickup elements are arranged in a checkerboard pattern, G (green) filter half checkered is arranged to, R (red) filter, B (blue)
フィルターは市松模様の残りの半分にそれぞれ半分づつ配されている。 Filters are arranged by one half each to the other half of the checkered pattern.

【0014】高精細読出しの場合(システム1)は、各画素信号が独立に読出されて、全画素読み出しが行われる。 In the case of a high definition reading (System 1), each pixel signal is read out independently, all-pixel reading is performed. すなわち、出力Aからは読み出し回路11により画素信号G11,G13,G15,…が出力され、出力Bからは読み出し回路11により画素信号G22,G24,G26,… That is, pixel signals G11, G13 by the reading circuit 11 from the output A, G15, ... it is output, the pixel signal G22 by the readout circuit 11 from the output B, G24, G26, ...
が出力され、出力Cからは読み出し回路12により画素信号B21,B23,B25,…が出力され、出力Dからは読み出し回路12により画素信号R12,R14,R16,…が出力される。 There is output, the pixel signal B21 by the reading circuit 12 from the output C, B23, B25, ... are output, the pixel signal R12 by read circuit 12 from the output D, R14, R16, ... they are output. そして、2ライン(例えば、V1ラインとV2ライン)から色信号が形成される。 Then, two lines (e.g., V1 line and V2 line) color signals from is formed.

【0015】また、低解像読出しの場合(システム2) Further, when the low resolution readout (System 2)
は、加算と間引き読み出しが行われる。 Is, addition and thinning-out readout is performed. システム2では、4ラインから色信号を形成する。 In system 2, to form the color signals from the four lines. G(緑)信号とR G (green) signal and R
(赤)信号とB(青)信号は4ラインから縦方向加算と横方向加算を行う。 (Red) signal and B (blue) signal is performed in the vertical direction addition and lateral adding from 4 lines. またインターレース走査の撮像装置では、フィールド間では4ラインの組み合わせを変えインターレース走査を行う。 In the imaging apparatus of the interlace scanning, it performs the interlace scanning different combinations of 4 lines between fields. すなわち、システム2において、偶数フィールドでは、4ライン(例えばV1,V2, That is, in the system 2, in the even field, four lines (e.g. V1, V2,
V3,V4ライン)から色信号が形成され、出力Aからは読み出し回路11により画素信号G11+G31+G13+G V3, V4 line) color signals are formed from the pixel signal by the read circuit 11 from the output A G11 + G31 + G13 + G
33,G15+G35+G17+G37,…が出力され、出力部B 33, G15 + G35 + G17 + G37, ... it is output, the output section B
からは画素信号G22+G42+G24+G44,G26+G46+ Pixel signals from G22 + G42 + G24 + G44, G26 + G46 +
G28+G48,…が出力される。 G28 + G48, ... are output. 出力Cからは読み出し回路12により画素信号B21+B41+B23+B43,B25+ Pixel signal by the read circuit 12 from the output C B21 + B41 + B23 + B43, B25 +
B45+B27+B47,…が出力され、出力Dからは読み出し回路12により画素信号R12+R32+R14+R34,R B45 + B27 + B47, ... are output, the pixel signal R12 by read circuit 12 from the output D + R32 + R14 + R34, R
16+R36+R18+R38,…が出力される。 16 + R36 + R18 + R38, ... are output. 奇数フィールドでは、4ライン(例えば、V3,V4,V5,V6ライン)から色信号が形成され、出力Aからは読み出し回路11により画素信号G31+G51+G33+G53,G35+G In the odd field, four lines (for example, V3, V4, V5, V6 line) color signals from is formed, the pixel signal by the readout circuit 11 from the output A G31 + G51 + G33 + G53, G35 + G
55+G37+G57,…が出力され、出力部Bからは画素信号G42+G62+G44+G64,G46+G66+G48+G68, 55 + G37 + G57, ... it is output, the pixel signal from the output section B G42 + G62 + G44 + G64, G46 + G66 + G48 + G68,
…が出力される。 ... it is output. 出力Cからは読み出し回路12により画素信号B41+B61+B43+B63,…が出力され、出力Dからは読み出し回路12により画素信号R32+R52+ The output pixel signal by the reading circuit 12 from the C B41 + B61 + B43 + B63, ... are output, the pixel signal by the readout circuit 12 from the output D R32 + R52 +
R34+R54,…が出力される。 R34 + R54, ... are output.

【0016】次に画素部の構成例について説明する。 [0016] Next will be described an example of the configuration of the pixel portion. 画素部はCMOSセンサーと呼ばれる画素をマトリクス状に配置して構成される。 Pixel unit is constituted by arranging pixels called CMOS sensors in a matrix.

【0017】図2はCMOSセンサーおよび読み出し回路を示す回路図である。 [0017] FIG. 2 is a circuit diagram showing a CMOS sensor and a read circuit. CMOSセンサーは各画素アンプのバラツキとゲート部のリセットノイズがあるので、 Since the CMOS sensor is reset noise variation and the gate of each pixel amplifier,
そのノイズを除去するため出力部に信号用メモリCT1 Signal memory CT1 output unit for removing the noise
とノイズ用メモリCT2を設けて、減算処理によりノイズを除去している。 And providing noise memory CT2, which removes noise by subtraction processing.

【0018】図2において、破線領域はCMOSセンサーの一画素を示し、PDはフォトダイオード、MTXは転送用トランジスタ、MRESはリセット用トランジスタ、 [0018] In FIG 2, the broken line area represents one pixel of the CMOS sensor, PD photodiode, MTX transfer transistor, MRES the reset transistor,
MSELは画素アンプとなる増幅用トランジスタ、MSELは画素を選択する選択用トランジスタである。 MSEL is amplifying transistor, MSEL as a pixel amplifier is selection transistor for selecting a pixel. リセット用トランジスタMRES、MRVをオンして画素部および垂直出力線のリセットを行った後に画素アンプ、選択用トランジスタMSEL、トランジスタMCT2を介してノイズ用メモリCT2にノイズ信号を蓄積する。 Reset transistor MRES, pixel amplifier after the reset turns on the MRV by pixel portion and the vertical output lines, select transistor MSEL, to accumulate a noise signal to the noise memory CT2 through the transistor MCT2. また、転送用トランジスタMTXをオンして、フォトダイオードPDから光電変換された信号が画素アンプとなる増幅用トランジスタMSELのゲートに転送され、画素アンプ、選択用トランジスタMSEL、トランジスタMCT1を介して信号用メモリCT1にノイズ信号成分を含む信号を蓄積する。 Further, by turning on the transfer transistor MTX, converted signal photoelectrically from the photodiode PD is transferred to the gate of the amplifying transistor MSEL comprising a pixel amplifier, pixel amplifier, signal through the selection transistor MSEL, transistor MCT1 storing a signal containing a noise signal component in the memory CT1. そして、信号用メモリCT1に蓄積されたノイズ信号成分を含む信号と、ノイズ用メモリCT2に蓄積されたノイズ信号とを水平出力線に出力し、減算処理して画素アンプのバラツキとゲート部のリセットノイズ等のノイズ成分が除去された信号を得る。 Then, a signal containing the stored noise signal component in the signal memory CT1, and outputs the noise signal stored in the noise memory CT2 to the horizontal output line reset variation and the gate of the pixel amplifier and subtracted obtain a signal noise components such as noise have been removed. φSEL、φTX、φRES、φRV、 φSEL, φTX, φRES, φRV,
φTS、φTNはそれぞれ増幅用トランジスタMSEL、転送用トランジスタMTX、リセット用トランジスタMRES, φTS, φTN each amplifying transistor MSEL, the transfer transistor MTX, reset transistor MRES,
MRV、トランジスタMCT1,MCT2を制御する制御信号である。 MRV, a control signal for controlling the transistor MCT1, MCT2. また、トランジスタMLは画素アンプMSFの負荷である。 Further, the transistor ML is the load of the pixel amplifier MSF. φLはφSELと共通に駆動するか、常にHレベルとして抵抗としても良い。 φL is either commonly driven with .phi.SEL, always may be resistance as H level.

【0019】なお、画素部は複数の光電変換部に対して1つの共通アンプを設けるようにしてもよい。 [0019] Incidentally, it may be pixel portion provided with one common amplifier for a plurality of photoelectric conversion unit. 図11は共通アンプ画素の例を示す図である。 Figure 11 is a diagram showing an example of a common amplifier pixel. 図11に示すように、a11,a12,a21,a22は各画素の光電変換部となるフォトダイオード、MSFは共通アンプとなる増幅用トランジスタ、MTX1〜MTX4はフォトダイオードに蓄積された信号電荷を共通アンプの入力部に転送する転送用トランジスタ、MRESは前記共通アンプの入力部をリセットするリセット用トランジスタ、MSELは共通アンプ画素を選択する選択用トランジスタである。 As shown in FIG. 11, a11, a12, a21, a22 photodiode serving as a photoelectric conversion unit of each pixel, the amplifying transistor MSF is as a common amplifier, MTX1~MTX4 common signal charge accumulated in the photodiode transfer transistor for transferring the input of the amplifier, MRES reset transistor for resetting the input of the common amplifier, MSEL is selection transistor for selecting a common amplifier pixel. トランジスタMSF,MSELはソースフォロア回路を構成する。 Transistor MSF, MSEL constitute a source follower circuit. かかる共通アンプ画素は4つのフォトダイオードからの信号が共通アンプを介して出力され、4画素で一つの単位セルを構成する。 Such common amplifier pixel is the output signal from the four photodiodes via a common amplifier, constitute one unit cell of four pixels. 1つの画素はフォトダイオード、転送用トランジスタを含み、共通アンプ,リセット用トランジスタ、選択用トランジスタからなる共通回路の一部を含んでいる。 One pixel photodiode includes a transfer transistor, a common amplifier, a reset transistor, and includes a part of a common circuit consisting of the selection transistor. フォトダイオードa11,a22にGフィルター、 G filter to the photo diode a11, a22,
フォトダイオードa21にBフィルター、フォトダイオードa12にRフィルターを配置する。 The photodiode a21 B filters, the photodiode a12 placing R filter.

【0020】図3は本発明の撮像装置の信号読み出し回路の構成を示すブロック図である。 [0020] FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a signal readout circuit of the image pickup apparatus of the present invention. なお、図2を用いて説明したノイズ除去構成についてはここでは説明の簡易化のため省略する。 Incidentally, omitted for simplicity of explanation here for noise removal configuration described with reference to FIG.

【0021】画素部の上側には2ラインと水平2行分の、奇数ライン用のG用メモリMG11,MG12,MG3 The two lines and two horizontal rows on the upper side of the pixel unit, a memory for G in the odd lines MG 11, MG 12, MG3
1,MG32と偶数ライン用のG用メモリMG21,MG2 1, MG32 and G memory MG21 for even-numbered lines, MG2
2,MG41,MG42,…とを設け、下側には2ラインと水平2行分のBとR用メモリMB11,MB12,MB31, 2, MG41, MG42, and ... and provided, below the two lines and two horizontal rows on the side B and the R memory MB11, MB12, MB 31,
MB32,…、MR21,MR22,MR41,MR42,…を設けている。 MB32, ..., MR21, MR22, MR41, MR42, is provided with a .... 上側及び下側メモリには画素部から画素信号が読み出される。 The upper and lower memory pixel signals are read out from the pixel unit. 上側メモリは水平走査回路(H・S The upper memory horizontal scanning circuit (H · S
R)21により制御され、下側メモリは水平走査回路(H・SR)22により制御される。 Is controlled by R) 21, the lower memory is controlled by the horizontal scanning circuit (H · SR) 22. 画素部からの信号の読み出しは垂直走査回路(V・SR)23により制御される。 Reading signals from the pixel unit is controlled by a vertical scanning circuit (V · SR) 23.

【0022】信号の加算は次のように行う。 [0022] The addition of the signal is carried out in the following manner. 上側メモリ(G用メモリ)では加算パルスφaddにより4画素分の信号をメモリ上と水平信号線上で加算するように制御される。 The four pixels of the signal is controlled so as to add on memory and the horizontal signal line by the upper memory (G memory) In addition Pulse Faiadd. 例えば、メモリMG11,MG12,MG31,MG32 For example, memory MG11, MG12, MG31, MG32
に転送された信号が加算され、メモリMG21,MG22, Transferred signal is added to the memory MG21, MG22,
MG41,MG42に転送された信号が加算される。 MG41, signal transferred to MG42 are added.

【0023】下側メモリ(B用メモリ及びR用メモリ) [0023] The lower memory (B memory and memory for R)
では加算パルスφaddにより4画素の信号がメモリ上と水平信号線上で加算されるように制御される。 The signal of 4 pixels by adding pulse φadd is controlled so as to be added in the memory and the horizontal signal line. 例えば、 For example,
それぞれメモリMB11,MB12,MB31,MB32に転送された信号が加算され、それぞれメモリMR21,MR2 Are respectively memory MB11, MB12, MB 31, the signal transferred to MB32 are added, each of memory MR 21, MR2
2,MR41,MR42に転送された信号が加算される。 2, MR41, the signal transferred to MR42 are added.

【0024】図4は上記信号読み出し回路のより詳細な構成を示す回路構成図、図5は全画素信号読み出しのタイミング図、図6は加算及び間引き読み出しのタイミング図である。 [0024] FIG. 4 is a more circuit diagram showing a detailed configuration, FIG. 5 is a timing diagram of the all pixel signals read, FIG 6 is a timing diagram of the addition and thinning readout of the signal reading circuit.

【0025】まず、全画素信号読み出しの場合について図4および図5を用いて説明する。 [0025] First, the case of the all pixel signals read will be described with reference to FIGS.

【0026】図5に示すように、期間t0では、制御信号φTG1,φTG2,φTG1′,φTG2′,φTB1,φTB2,φ As shown in FIG. 5, in the period t0, the control signal φTG1, φTG2, φTG1 ', φTG2', φTB1, φTB2, φ
TR1,φTR2,φRVをHレベルとして読み出し回路をリセットする。 TR1, φTR2, resets the read circuit φRV as H level.

【0027】次に期間t1では、V1ラインが選択され、 [0027] In the next period t1, V1 line is selected,
制御信号φTG1,φTG2,φTR1,φTR2をHレベルとすると、例えば、画素信号G11が上側メモリMG11,MG12 Control signal φTG1, φTG2, φTR1, when the the H level FaiTR2, for example, the pixel signal G11 is upper memory MG 11, MG 12
へ、画素信号R12が下側メモリMR21及びMR22へ転送される。 To pixel signals R12 are transferred to the lower memory MR21 and MR22. 上下のメモリではそれぞれ、2つのメモリMG Each in the upper and lower memory, two memory MG
11,MG12、2つのメモリMR21,MR22を共通に利用しメモリから水平出力線への読み出しゲインを大きくしている。 11, and to increase the read gain in the horizontal output lines from the memory using a common MG12,2 one memory MR 21, MR22.

【0028】次に期間t2では、同様にV2ラインが選択され、制御信号φTG1′,φTG2′,φTB1,φTB2をHレベルとすると、例えば、画素信号G22が上側メモリMG [0028] In the next period t2, similarly V2 line is selected, the control signal φTG1 ', φTG2', φTB1, when the the H level FaiTB2, for example, the pixel signal G22 is upper memory MG
21,MG22へ、画素信号B21が下側メモリMB11及びM 21, the MG22, the pixel signal B21 is lower memories MB11 and M
B12へ転送される。 It is transferred to the B12. 上下のメモリではそれぞれ、2つのメモリMG21,MG22、2つのメモリMB11,MB12を共通に利用しメモリから水平出力線への読み出しゲインを大きくしている。 Each upper and lower memory, two memory MG21, and to increase the read gain in the horizontal output lines from the memory using a common MG22,2 one memory MB11, MB12.

【0029】次に水平走査回路21から制御信号φH11 [0029] Then, the control signal from the horizontal scanning circuit 21 Faieichi11
とφH21、φH12とφH22、φH13とφH23、…が同時に順次出力されて、各上側メモリから二本の水平出力線に信号が転送され、出力A,Bから出力される。 When φH21, φH12 a φH22, φH13 a Faieichi23, ... are sequentially outputted at the same time, the signal to the horizontal output line of two from each of the upper memory is transferred, output A, output from the B. 制御信号φ Control signal φ
H11とφH21、φH12とφH22、φH13とφH23、…が出力される間にはφHCがHレベルとなり、水平出力線がリセットされる。 H11 and φH21, φH12 a φH22, φH13 a Faieichi23, [phi] HC becomes H level while the ... is output, the horizontal output line is reset. なお、不図示であるが、同様に水平走査回路22から、上記制御信号φH11〜φH13、φH21〜φH23と同相の制御信号φH11′とφH21′、φH12′とφH22′、 Incidentally, although not shown, from the horizontal scanning circuit 22 similarly, the control signal φH11~φH13, φH21~φH23 phase with the control signal Faieichi11 'and φH21', φH12 'and Faieichi22',
φH13′とφH23′、…が同時に順次出力されて、各下側メモリから二本の水平出力線に信号が転送され、出力C,Dから出力される。 Faieichi13 'and φH23', ... are sequentially outputted at the same time, the signal is transferred to the two horizontal output lines from the lower memory, the output C, output from the D. この結果、2×2画素単位の信号が出力A,B,C,Dから出力される。 As a result, signals of 2 × 2 pixels is output A, B, C, output from the D. その後、同様にV3ライン、V4ラインが選択され信号読み出しが行われる。 Thereafter, likewise V3 line, V4 line signal reading is selected are performed.

【0030】次に加算及び間引き読み出しについて図4 [0030] Next, the addition and thinning readout 4
および図6を用いて説明する。 And it will be described with reference to FIG. ここではシステム2(偶数フィールド)の場合について説明するが、インターレース走査の場合は、奇数フィールドの場合についても同様な動作で加算及び間引き読み出しを行うことができる。 Here will be described the system 2 (even field), but if the interlace scanning, it is possible to perform addition and thinning readout at similar operation also when the odd field.

【0031】図6に示すように、期間t0では、制御信号φTG1,φTG2,φTG1′,φTG2′,φTB1,φTB2,φ As shown in FIG. 6, the period t0, the control signal φTG1, φTG2, φTG1 ', φTG2', φTB1, φTB2, φ
TR1,φTR2をHレベルとして読み出し回路をリセットする。 TR1, to reset the readout circuit φTR2 as H level.

【0032】次に期間t1では、φTR1,φTG1がHレベルとなって、V1ラインのR信号である画素信号R12, [0032] In the next period t1, φTR1, φTG1 becomes the H level, the pixel signals R12 is R signal V1 line,
R14,…が下側メモリMR21,MR41,…へ転送され、 R14, ... is lower memory MR 21, MR41, is transferred to ...,
G信号である画素信号G11,G13,…が上側メモリMG Pixel signal G11 is G signal, G13, ... the upper memory MG
11,MG31,…へ転送される。 11, MG31, is transferred to the ....

【0033】期間t2では、φTG1′,φTB1がHレベルとなって、V2ラインのG信号である画素信号G22,G2 [0033] In period t2, φTG1 ', φTB1 becomes the H level, the pixel signal is a G signal V2 line G22, G2
4,…が上側メモリMG22,MG42へ転送され、B信号であるB21,B23,…が下側メモリMB11,MB31へ転送される。 4, ... it is transferred to the upper memory MG22, MG42, a B signal B21, B23, ... is transferred to the lower memory MB11, MB 31.

【0034】期間t3では、φTG2,φTR2がHレベルとなって、V3ラインのG信号である画素信号G31,G3 [0034] In the period t3, φTG2, φTR2 becomes the H level, V3 pixel signal is a G signal line G31, G3
3,…が上側メモリMG12,MG32へ転送され、R信号であるR32,R34,…が下側メモリMR22,MR42へ転送される。 3, ... are transferred to the upper memory MG 12, MG32, R32 is R signal, R34, ... is transferred to the lower memory MR22, MR42.

【0035】期間t4では、φTB2,φTG2′がHレベルとなって、V4ラインのB信号である画素信号B41,B4 [0035] In period t4, φTB2, φTG2 'becomes the H level, the pixel signal B41 is a B signal V4 lines, B4
3,…が下側メモリMB12,MB32へ転送され、G信号である画素信号G42,G44,…が上側メモリMG21,M 3, ... are transferred to the lower memory MB12, MB32, the pixel signal G42 is G signal, G44, ... the upper memory MG21, M
G41,…へ転送される。 G41, is transferred to the ....

【0036】期間t5に、φaddが印加され、G信号は垂直方向の信号がメモリにより加算される。 [0036] period t5, φadd is applied, G signal in the vertical direction of the signal are added by the memory. すなわち、G In other words, G
11+G31,…、G22+G42,…の加算処理が行われる。 11 + G31, ..., G22 + G42, addition processing of ... is performed.
下側メモリでもφaddにより垂直方向の信号がメモリにより加算される。 Vertical signals are added by the memory by φadd in lower memory. すなわち、B21+B41、B23+B43、 In other words, B21 + B41, B23 + B43,
…の加算処理、およびR12+R32、R14+R34、…の加算処理が行われる。 ... addition processing, and R12 + R32, R14 + R34, addition processing of ... is performed. さらに、信号(G11+G31)と信号(G13+G33)、信号(G22+G42)と信号(G24+G Further, the signal (G11 + G31) and signal (G13 + G33), the signal (G22 + G42) and signal (G24 + G
44)、信号(B21+B41)と信号(B23+B43)、信号(R12+R32)と信号(R14+R34)は水平出力線で加算されて、信号(G11+G31+G13+G33)、信号(G 44), the signal (B21 + B41) and the signal (B23 + B43), the signal (R12 + R32) and signal (R14 + R34) are summed in the horizontal output lines, signals (G11 + G31 + G13 + G33), the signal (G
22+G42+G24+G44)、信号(B21+B41+B23+B 22 + G42 + G24 + G44), the signal (B21 + B41 + B23 + B
43)、信号(R12+R32+R14+R34)が得られる。 43), the signal (R12 + R32 + R14 + R34) is obtained.

【0037】図6のタイミング図で、水平シフトパルスは、上下のメモリの信号としてφH1n,φH2n,φH1 [0037] In the timing diagram of FIG. 6, the horizontal shift pulses, Faieichi1n as a signal of the upper and lower memory, Faieichi2n, .phi.H1
n′,φH2n′が同相印加され、垂直方向と水平方向に加算された信号(メモリ及び水平出力線により加算された信号)が出力A,B,C,Dに出力される。 n ', φH2n' is in phase applied vertically and horizontally to the addition signal (signal added by the memory and the horizontal output line) an output A, B, C, is output to the D.

【0038】図7はR,G,B画素の加算信号を得るときの各色の画素利用範囲を示す図である。 [0038] FIG. 7 is a diagram showing R, G, and each color pixel utilization range when obtaining a sum signal of the B pixel. それぞれの画素利用範囲は重複している。 Each of the pixels available range are overlapping.

【0039】図7に示した画素利用範囲は、図1、図4 The pixel utilization range shown in FIG. 7, FIG. 1, FIG. 4
及び図6を用いて説明した信号読み出し方法における各画素の利用範囲を示したものであり、R,G,B画素からの各色信号は空間的に重複して加算されることが分かる。 And it shows the utilization range of each pixel in the signal reading method described with reference to FIG. 6, R, G, respective color signals from the B pixel is found to be summed spatially overlap.

【0040】図8は補色の色フィルタYe(黄),Cy [0040] FIG. 8 is the complementary color of the color filter Ye (yellow), Cy
(シアン),Mg(マゼンダ),G(緑)での実施例での加算信号を得るときの各色の画素利用範囲を示す図である。 (Cyan), Mg (magenta) is a diagram showing a pixel utilization range of each color in obtaining an addition signal in Examples in G (green). 図9は4×4画素からR,G,B各一色を得る実施例での加算信号を得るときの各色の画素利用範囲を示す図である。 Figure 9 is a diagram showing the respective colors of the pixels use range when obtaining a sum signal in the embodiment to obtain the R, G, B each color from 4 × 4 pixels. 図8、図9からわかるように、それぞれの画素利用範囲は重複している。 8, as can be seen from Figure 9, each pixel utilization range overlap.

【0041】なお、図7及び図8に示した画素利用範囲の加算処理では4系統(R,G,G,Bの4系統、Y [0041] Incidentally, four systems (R, G, G, 4 strains of B in the addition processing of pixel utilization range shown in FIGS. 7 and 8, Y
e,Cy,Mg,Gの4系統)の加算処理の繰り返しとなり、図9に示した画素利用範囲の加算処理では3系統(R,G,Bの3系統)の加算処理の繰り返しとなる。 e, Cy, Mg, becomes repetitive addition process of four systems) for G, a repetition of the process of adding three systems (R, G, 3 strains of B) is in the addition process of the pixel utilization range shown in FIG.

【0042】高画素数の場合、加算した後の各色信号の空間的重心ずれによるモアレは軽減されるので、R, [0042] For a large number of pixels, because moire is reduced by the spatial gravity center shift of the respective color signals after adding, R,
G,Bを同時信号として使ってもよい。 G, B may be used as a simultaneous signal.

【0043】図10に上記撮像装置を用いたシステム概略図を示す。 [0043] shows a system schematic diagram of using the imaging apparatus in FIG. 10. 同図に示すように、光学系71を通って入射した画像光はCMOSセンサー72上に結像する。 As shown in the figure, the image light entering through the optical system 71 is imaged on the CMOS sensor 72. C
MOSセンサー72上に配置されている画素アレーによって光情報は電気信号へと変換される。 The optical information by the pixel array arranged in the MOS sensor 72 on is converted into an electric signal. その電気信号は信号処理回路73によって予め決められた方法によって信号変換処理され、出力される。 The electrical signal is a signal conversion process by a predetermined manner by the signal processing circuit 73, is output. 信号処理された信号は、記録系、通信系74により情報記録装置により記録、あるいは情報転送される。 Processed signal is recorded based, recorded by the communication system 74 the information recording apparatus, or is information transfer. 記録、あるいは転送された信号は再生系77により再生される。 Recorded or transferred signal is reproduced by the reproduction system 77. CMOSセンサー72、信号処理回路73はタイミング制御回路75により制御され、光学系71、タイミング制御回路75、 CMOS sensor 72, the signal processing circuit 73 are controlled by a timing control circuit 75, an optical system 71, the timing control circuit 75,
記録系・通信系74、再生系77はシステムコントロール回路76により制御される。 Recording system and communication system 74, reproducing system 77 are controlled by the system control circuit 76. タイミング制御回路75 The timing control circuit 75
により独立読出しか、加算・間引き読出しかを選択することができる。 By either independently read, it is possible to select whether addition-and-thinning reading.

【0044】前述した高画素読出し(全画素読出し)と低画素読出し(加算・間引き読出し)とでは水平と垂直駆動パルスが異なる。 [0044] than the high pixel reading described above with (all-pixel reading) and low pixel reading (addition-and-thinning reading) different horizontal and vertical drive pulses. 従って読出しモード毎にセンサーの駆動タイミング、信号処理回路の解像度処理、記録系の記録画素数を変える必要がある。 Thus the sensor drive timing to the read mode for each resolution processing of the signal processing circuit, it is necessary to change the number of recording pixels of the recording system. これらの制御はシステムコントロール回路76で各読出しモードに応じて行われる。 These controls are performed according the system control circuit 76 to each read mode. また読出しモードで、加算により感度が異なる。 In read mode, the sensitivity differs by the addition. 例えば高画素読出しに対し加算読出しでは信号量が2倍になる。 For example, the signal amount is doubled in addition read to high pixel readout. このままではダイナミックレンジが1/2 This remains a dynamic range is 1/2
になるため不図示の絞りを半絞り小さく制御することにより適正信号を得る。 Obtain a proper signal by controlling the half aperture small aperture (not shown) to become. この結果、低照度時は1/2の明るさまで撮影可能となる。 As a result, during the low-light it will be capable of shooting up to the brightness of the half. 信号処理回路及び記録系は高精細用と動画像用に別に設けても良い。 Signal processing circuit and the recording system may be provided separately for the moving image high resolution.

【0045】 [0045]

【発明の効果】以上、本発明によれば、画素信号の読み出しを全画素独立読み出しと加算及び間引き読み出しを選択することにより、高精細画像とより低解像度の画像を切り換えた記録及び表示することができる。 Effect of the Invention] According to the present invention, by selecting the addition and thinning readout the reading of the pixel signal and the independent pixel reading, recording and displaying it is switched to a lower-resolution image with high-resolution images can.

【0046】複数ラインの画素信号を垂直方向及び水平方向で加算し、また各色信号を空間的に重複して加算したので、垂直及び水平方向のモアレが非常に低減できた。 [0046] The pixel signals of a plurality of lines are added in the vertical and horizontal directions, and because by adding duplicate color signals spatially, vertical and horizontal Moire could be greatly reduced. また信号の加算によりS/Nが向上し、低画素数読み出しでは駆動周波数をNTSC用撮像素子並に低速にできたので低消費電力が達成できた。 The improved S / N by the addition of signals, low power consumption since the low number of pixels read out can be a low-speed driving frequency to the image sensor parallel for NTSC was achieved.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明のカラー撮像装置による画素信号読み出し方法を示す概略説明図である。 1 is a schematic diagram illustrating a pixel signal reading method by the color image pickup apparatus of the present invention.

【図2】CMOSセンサーおよび読み出し回路を示す回路図である。 2 is a circuit diagram showing a CMOS sensor and a read circuit.

【図3】本発明の撮像装置の信号読み出し回路の構成を示すブロック図である。 3 is a block diagram showing a configuration of a signal readout circuit of the image pickup apparatus of the present invention.

【図4】上記信号読み出し回路のより詳細な構成を示す回路構成図である。 4 is a circuit diagram showing a more detailed structure of the signal reading circuit.

【図5】全画素信号読み出しのタイミング図である。 5 is a timing diagram of the all pixel signal reading.

【図6】加算及び間引き読み出しのタイミング図である。 6 is a timing diagram of the addition and thinning readout.

【図7】インターレース駆動を行った場合の、R,G, [7] in the case of performing interlace driving, R, G,
B画素の加算信号を得るときの各色の画素利用範囲を示す図である。 It is a diagram illustrating a pixel utilization range of each color in obtaining an addition signal of the B pixel.

【図8】補色の色フィルタの場合の画素利用範囲を示す図である。 8 is a diagram illustrating a pixel utilization range for complementary color filters.

【図9】3系統の色信号を得る場合の画素利用範囲を示す図である。 9 is a diagram illustrating a pixel range of use in obtaining color signals of three systems.

【図10】本発明によるシステムを示す概略図である。 Is a schematic diagram showing a system according to the present invention; FIG.

【図11】共通アンプ画素の例を示す図である。 11 is a diagram showing an example of a common amplifier pixel.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

11,12 読み出し回路 21,22 水平走査回路 23 垂直走査回路 11,12 readout circuits 21 and 22 a horizontal scanning circuit 23 a vertical scanning circuit

Claims (7)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 二次元状に配列した複数の画素を有し、 [Claim 1 further comprising a plurality of pixels arranged two-dimensionally,
    該複数の画素に対して、複数の色フィルターを配した撮像素子と、同色の色フィルターが配された画素からの信号を加算する加算手段とを備えたカラー撮像装置であって、 前記複数の画素からの各色信号を空間的に重複して加算してなるカラー撮像装置。 Against the plurality of pixels, an image sensor arranged a plurality of color filters, a color imaging apparatus including an adding means for adding signals from pixels of the same color color filter was arranged, the plurality of color image pickup apparatus formed by adding duplicate each color signal from a pixel spatially.
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のカラー撮像装置において、前記同色の色フィルターが配された画素からの信号の加算は、画素配列の垂直方向及び水平方向で行われてなることを特徴とするカラー撮像装置。 In color imaging apparatus according to claim 1, the addition of the signals from the pixels the same color filter is disposed is a characterized by being performed in the vertical direction and the horizontal direction of the pixel array color imaging device that.
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のカラー撮像装置において、前記信号の加算は4系統の加算処理の繰り返しであることを特徴とするカラー撮像装置。 3. A color image pickup apparatus according to claim 2, color image pickup apparatus, wherein the sum of the signals is a repetition of the process of adding four systems.
  4. 【請求項4】 請求項2に記載のカラー撮像装置において、前記信号の加算は3系統の加算処理の繰り返しであることを特徴とするカラー撮像装置。 4. A color image pickup apparatus according to claim 2, color image pickup apparatus, wherein the sum of the signals is the repetitive addition processing of three systems.
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかの請求項に記載のカラー撮像装置において、各色フィルターはR 5. The color image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 4, each color filter R
    (赤)、G(緑)、B(青)フィルターであることを特徴とするカラー撮像装置。 (Red), G (green), B (blue) color image pickup apparatus which is a filter.
  6. 【請求項6】 請求項1〜3のいずれかの請求項に記載のカラー撮像装置において、各色フィルターはYe 6. The color image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 3, each color filter Ye
    (黄)、Cy(シアン)、Mg(マゼンダ)、G(緑) (Yellow), Cy (cyan), Mg (magenta), G (green)
    フィルターであることを特徴とするカラー撮像装置。 Color image pickup apparatus which is a filter.
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のいずれかの請求項に記載のカラー撮像装置と、該カラー撮像装置へ光を結像する光学系と、該カラー撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とする撮像システム。 A color imaging device according to any one of claims 7. The method of claim 6, an optical system for focusing light to said color image pickup apparatus, a signal for processing the output signal from the color image pickup device imaging system; and a processing circuit.
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