JP2010003869A - 画像処理装置および方法、製造装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】読み出し処理を高速化する。
【解決手段】水平信号線204(2,3)が選択されているときには、ベイヤ201(2,2)のB画素400(4,4)の画素信号と、ベイヤ201(2,3)のG画素400(4,5)の画素信号が読み出される。同様に、水平信号線204(3,1)が選択されているときには、ベイヤ201(3,2)のG画素400(5,4)の画素信号と、ベイヤ201(3,3)のR画素400(5,5)の画素信号が読み出される。これらの読み出された4画素により、R画素、G1画素、G2画素、およびB画素から構成されるベイヤを作成することができる。本発明は、イメージセンサに対して適用できる。
【選択図】図10

Description

本発明は画像処理装置および方法、製造装置に関し、特に、画素縮小により多画素化した場合の感度の低下を改善し、動画撮像時の高速化を可能にする画像処理装置および方法、製造装置に関する。
ビデオカメラに代表される撮像装置のなかには、動画像を撮影できるだけでなく、静止画像も撮影できる装置がある。そのような動画像を撮像する動画像モードと、静止画像を撮像する静止画像モードを備えている撮像装置においては、静止画モードで撮影する場合には全画素から読み出しが行われ、動画モードで撮影する場合には所定の画素だけから読み出しが行われる(間引き読み出しが行われる)。
動画像モードで撮影する場合には、間引き読み出しが行われることで、画面の画素情報を幾分犠牲にして、フレームレートを向上させる方法が採られる。これらの技術に関連し、撮像素子の配線レイアウトを工夫して、画素信号出力の高速化や間引して出力する方法、また感度やダイナミックレンジを最適に調整する方法などが検討されている。
特許文献1においては、全画素読み出しと間引き読み出しの切り替えを行う撮像素子についての記載がある。この特許文献1においては、図1に示すような撮像素子の構成が開示されている。
図1は、1乃至4行、1乃至16列に配列されたR(Red)画素、G(Green)画素、およびB(Blue)画素から、第1の水平信号線群15D 、第2の水平信号線群15Uまでの間の接続状態を示す回路図である。なお、1乃至4行、1乃至16列に配列されたR画素、G画素、およびB画素についての説明をするが、他の行、他の列に配列されたR画素、G画素、およびB画素についての構成も同様である。
第1の水平信号線群15Dは、水平信号線15D1乃至15D4の4本の水平信号線を含む構成とされる。同様に第2の水平信号線群15Uは、水平信号線15U1乃至15U4の4本の水平信号線を含む構成とされる。
1行目において、1列目にR画素20(1、1)が、2列目にG画素20(1、2)が配置される。1行目の3乃至16列においてはR画素とG画素とが交互に並ぶように配列される。同様に、3行目において1列目にR画素20(3、1)が、2列目にG画素20(3、2)が配置される。3行目の3乃至16列においてはR画素とG画素とが交互に並ぶように配列される。
2行目において、1列目にG画素20(2、1)が、2列目にB画素20(2、2)が配置される。2行目の3乃至16列においてはG画素とB画素とが交互に並ぶように配列される。同様に、4行目において1列目にG画素20(4、1)が、2列目にB画素20(4、2)が配置される。4行目の3乃至16列においてはG画素とB画素とが交互に並ぶように配列される。
1列目の第1の垂直信号線17D(1)は、1,3行目のR画素20(1、1)、20(3、1)に接続される。同様に、奇数の列の第1の垂直信号線は、各列における1、3行目のR画素に接続される。例えば、15列目の第1の垂直信号線17D(15)は、1,3行目のR画素20(1、15)、20(3、15)に接続される。
1列目の第2の垂直信号線17U(1)は、2,4行目のG画素20(2、1) ,20(4、1)に接続される。同様に、奇数の列の第2の垂直信号線は、各列における2,4行目のG画素に接続される。例えば、15列目の第2の垂直信号線17U(15)は、2,4行目のG画素20(2、15) ,20(4、15)に接続される。
2列目の第1の垂直信号線17D(2)は、2,4行目のB画素20(2、2) ,20(4、2)に接続される。同様に、偶数の列の第1の垂直信号線は、各列における2,4行目のB画素に接続される。例えば、16列目の第1の垂直信号線17D(16)は、2,4行目のB画素20(2、16) ,20(4、16)に接続される。
2列目の第2の垂直信号線17U(2)は、1,3行目のG画素20(1、2) ,20(3、2)に接続される。同様に、偶数の列の第2の垂直信号線は、各列における1,3行目のG画素に接続される。例えば、16列目の第2の垂直信号線17U(16)は、1,3行目のG画素20(1、16) ,20(3、16)に接続される。
1,2,15,16列目の垂直信号線17D(1),17D(2),17D(15),17D(16)は、水平信号線15D1に接続される。3,4,13,14列目の垂直信号線17D(3),17D(4),17D(13),17D(14)は、水平信号線15D2に接続される。5、6、11、12列目の垂直信号線17D(5),17D(6),17D(11),17D(12)は、水平信号線15D3に接続される。7,8,9,10列目の垂直信号線17D(7),17D(8),17D(9),17D(10)は、水平信号線15D4に接続される。
なお、各列の垂直信号線17D(1)乃至17D(16)と、水平信号線15D1乃至15D4とは、図示していないCDS/SH回路、および列選択スイッチを介して接続される。
1,2,15,16列目の垂直信号線17U(1),17U(2),17U(15),17U(16)は、水平信号線15U1に接続される。3,4,13,14列目の垂直信号線17U(3),17U(4),17U(13),17U(14)は、水平信号線15U2に接続される。5,6,11,12列目の垂直信号線17U(5),17U(6),17U(11),17U(12)は、水平信号線15U3に接続される。7,8,9,10列目の垂直信号線17U(7),17U(8),17U(9),17U(10)は、水平信号線15U4に接続される。
なお、各列の垂直信号線17U(1)乃至17U(16)と、水平信号線15U1乃至15U4とは、図示していないCDS/SH回路、および列選択スイッチを介して、接続される。
図1に示したような、カラムCDS方式のベイヤ配列CMOSイメージセンサの画素領域の上下にCDS/SH処理部、列選択スイッチ部、さらに4本からなる水平信号線を配置し、必要に応じて列選択回路が切り替えられる。そのような切り換えが行われることで、全体モード、1/2間引きモード、1/4間引きモードなどのそれぞれのモードのときの読み出しが実行されることで、間引きモードにより出力処理が行われている。
図2を参照し、他の従来例について説明する。図2に示したイメージセンサも、図1に示したイメージセンサと同じく、カラムCDSベイヤ配列方式のCMOSイメージセンサである。図2に示したイメージセンサについては、特許文献2に記載がある。図2に示したイメージセンサ50は、画素アレイ部51、Vデコーダ(垂直走査回路)52-1,52-2、Hデコーダ(水平走査回路)53-1,53-2、CDS回路54-1,54-2、水平選択用トランジスタ55-1,55-2、水平信号線56-1,56-2、垂直信号線57-1,57-2、および垂直選択線58-1,58-2を有している。
画素アレイ部51は、行列状に2次元配置された複数の画素59-1で構成される第1の画素群と、同様に行列状に2次元配置された複数の画素59-2で構成される第2の画素群とを有している。この画素アレイ部51の各画素59-1,59-2は、図1に示したようなイメージセンサで用いられる正方画素の構成を斜め45度傾けた配置とされている。この場合、隣接する行、列に配置される画素は、その中心位置が半画素分ずれた構成となる。すなわち、第2の画素群を構成する複数の画素59-2は、第1の画素群を構成する複数の画素59-1のそれぞれに対して行方向および列方向に半画素分ずれた状態となっている。各画素59-1,59-2に画素回路が設けられている。各画素59-1,59-2にはカラーフィルタが設定されている。
第1の画素群および第2の画素群には、それぞれ個別に、例えば2×2RGBGにより構成されるベイヤ配列のカラーマトリックスが形成されている。ここで、Rは赤色フィルタ、Gは緑色フィルタ、Bは青色フィルタを示している。図2には、第1の画素群に係るベイヤ配列をベイヤ配列1として示し、第2の画素群に係るベイヤ配列をベイヤ配列2として示している。
図2に示したように第1、第2の画素群の2×2のカラーマトリックスはオーバーラップして形成される。Vデコーダ52-1は、垂直選択線58-1を通じて、画素アレイ部51の第1の画素群の各画素59-1を行単位で選択する。この場合、最下端から一行ずつ順番に選択され、行毎に一括して画素信号の読み出しが行われる。CDS回路54-1は、画素アレイ部51の第1の画素群から行単位で読み出される各画素信号に対して相関二重サンプリングの処理を行ってリセット雑音を低減する。
この場合、画素信号のリセット期間に続く0レベル期間の電位がクランプパルスCLPで所定電位にクランプされ、その後に画素信号の信号期間がサンプルホールドパルスS/Hでサンプルホールドされて、リセット雑音を低減した画素信号が得られる。Hデコーダ53-1は、CDS回路54-1から出力される一行分の画素信号を、左端から順次画素単位で選択する。水平選択用トランジスタ55-1は、水平出力回路を構成している。この場合、Hデコーダ53-1で選択された位置のトランジスタ55-1がオンとなり、CDS回路54-1でサンプルホールドされた画素信号が水平信号線56-1に出力される。このように水平信号線56-1に順次出力される画素信号は第1の画像信号HL1を構成する。
この第1の画素群から得られる第1の画像信号HL1は後段のアンプ(図示せず)にて増幅された後にセンサ外部に出力される。また、Vデコーダ52-2は、垂直選択線58-2を通じて、画素アレイ部51の第2の画素群の各画素59-2を行単位で選択する。この場合、最下端から一行ずつ順番に選択され、行毎に一括して画素信号の読み出しが行われる。CDS回路54-2は、画素アレイ部51の第2の画素群から行単位で読み出される各画素信号に対して相関二重サンプリングの処理を行ってリセット雑音を低減する。Hデコーダ53-2は、CDS回路54-2から出力される一行分の画素信号を、左端から順次画素単位で選択する。
水平選択用トランジスタ55-2は、水平出力回路を構成している。この場合、Hデコーダ53-2で選択された位置のトランジスタ55-2がオンとなり、CDS回路54-2でサンプルホールドされた画素信号が水平信号線56-2に出力される。このように水平信号線56-2に順次出力される画素信号は第2の画像信号HL2を構成する。この第2の画素群から得られる第2の画像信号HL2は後段のアンプ(図示せず)にて増幅された後にセンサ外部に出力される。
各画素59-1,59-2の画素回路を説明する。図3は、画素回路を示している。この画素回路は、フォトダイオードPD、転送トランジスタT1、リセットトランジスタT2、増幅トランジスタT3および選択トランジスタT4によって構成されている。フォトダイオードPDは、光電変換と電荷蓄積の機能を備えている。このフォトダイオードPDは、そのアノードが接地され、入射光をその光量に応じた量の電荷に光電変換し、その光電変換によって生成された電荷を蓄積する。転送トランジスタT1は、フォトダイオードPDのカソードとフローティングディフュージョン部FDとの間に接続され、そのゲートに供給される転送パルスTRSに基づいて、フォトダイオードPDで生成された電荷をフローティングディフュージョン部FDに転送する。
リセットトランジスタT2は、電源とフローティングディフュージョン部FDとの間に接続され、そのゲートに供給されるリセットパルスRSTに基づいて、フローティングディフュージョン部FDの電位を電源電位にリセットする。フローティングディフュージョン部FDには、増幅トランジスタT3のゲートが接続されている。この増幅トランジスタT3は、選択トランジスタT4を介して、垂直信号線57-1,57-2に接続されている。画素選択信号SELに基づいて選択トランジスタT4がオンすると、増幅トランジスタT3はフローティングディフュージョン部FDの電位を増幅してその電位に応じた電圧を垂直信号線57-1,57-2に出力する。
このような図2に示したイメージセンサ50は、第1および第2の画素群を行方向および列方向に半画素分ずれた状態で配置し、第1と第2の画素群の電荷蓄積時間が異なるように制御し、第1と第2の画素群から得られる画像信号を合成して出力画像信号とすることによって、画像に最適な感度およびダイナミックレンジを容易に得るようにしている。
特開2006−319407号公報 特開2007−124137号公報
近年、ビデオカメラが小型化している。また、イメージセンサも、ビデオカメラのような撮影機器の他に、携帯電話機などに搭載されるようにもなってきている。このような状況から、イメージセンサの小型化も望まれている。イメージセンサを小型化することで、画素寸法が小さくなり、感度低下を引き起こす可能性があった。また、動画像を撮影するとき、上記したような間引きを行う場合、高速化の妨げになる可能性があった。
ここでベイヤ配列において、共有画素構造を持つイメージセンサの一部分を、図3に示す。また、図3に示したイメージセンサの回路図を、図4に示す。図3および図4に示したイメージセンサは、R画素100(1,1)、G画素100(1,2)、G画素100(2,1)、およびB画素100(2,1)でベイヤ101−1を構成している。そして、このベイヤ101−1には、共有電極として、共有電極102−1が設けられ、その共有電極102−1に、垂直信号線103−1が接続されている。
同様に、R画素100(1,3)、G画素100(1,4)、G画素100(2,3)、およびB画素100(2,4)でベイヤ101−2を構成し、共有電極102−2が設けられ、その共有電極102−2に、垂直信号線103−2が接続されている。
同様に、R画素100(1,5)、G画素100(1,6)、G画素100(2,5)、およびB画素100(2,6)でベイヤ101−3を構成し、共有電極102−3が設けられ、その共有電極102−3に、垂直信号線103−3が接続されている。
同様に、R画素100(1,7)、G画素100(1,8)、G画素100(2,7)、およびB画素100(2,8)でベイヤ101−4を構成し、共有電極102−4が設けられ、その共有電極102−4に、垂直信号線103−4が接続されている。
各画素には、水平信号線104−1乃至104−4のいずれかと接続される電極が設けられている。R画素100(1,1)には電極105−1が設けられ、水平信号線104−1に接続される。G画素100(1,2)には電極105−2が設けられ、水平信号線104−2に接続される。R画素100(1,3)には電極105−3が設けられ、水平信号線104−1に接続される。G画素100(1,4)には電極105−4が設けられ、水平信号線104−2に接続される。
R画素100(1,5)には電極105−5が設けられ、水平信号線104−1に接続される。G画素100(1,6)には電極105−6が設けられ、水平信号線104−2に接続される。R画素100(1,7)には電極105−7が設けられ、水平信号線104−1に接続される。G画素100(1,8)には電極105−8が設けられ、水平信号線104−2に接続される。
さらに同様に、G画素100(2,1)には電極106−1が設けられ、水平信号線104−3に接続される。B画素100(2,2)には電極106−2が設けられ、水平信号線104−4に接続される。G画素100(2,3)には電極106−3が設けられ、水平信号線104−3に接続される。B画素100(2,4)には電極106−4が設けられ、水平信号線104−4に接続される。
G画素100(2,5)には電極106−5が設けられ、水平信号線104−3に接続される。B画素100(2,6)には電極106−6が設けられ、水平信号線104−4に接続される。G画素100(2,7)には電極106−7が設けられ、水平信号線104−3に接続される。B画素100(2,8)には電極106−8が設けられ、水平信号線104−4に接続される。
また、それぞれの画素は、リセット線107に接続されるとともに、読み出し信号線108とも接続されている。
このような構成を有するイメージセンサにおいては、水平方向に配列されているR画素100(1,1),100(1,3),100(1,5),100(1,7)は、水平信号線104−1により選択され、それぞれのベイヤ列が接続されている垂直信号線103−1乃至103−4から画素信号が読み出される。
また同様に、水平方向に配列されているG画素100(1,2),100(1,4),100(1,6),100(1,8)は、水平信号線104−2により選択され、それぞれのベイヤ列が接続されている垂直信号線103−1乃至103−4から画素信号が読み出される。
また同様に、水平方向に配列されているG画素100(2,1),100(2,3),100(2,5),100(2,7)は、水平信号線104−3により選択され、それぞれのベイヤ列が接続されている垂直信号線103−1乃至103−4から画素信号が読み出される。
また同様に、水平方向に配列されているB画素100(2,2),100(2,4),100(2,6),100(2,8)は、水平信号線104−4により選択され、それぞれのベイヤ列が接続されている垂直信号線103−1乃至103−4から画素信号が読み出される。
図5Aと図5Bを参照して説明を加える。図5Aに示したのは、全画素読み出し時の場合であり、図5Bに示したのは、1/2間引き読み出し時の場合である。全画素読み出し時の場合、ベイヤ101−1を構成する4画素からの画素信号を読み出すには、水平信号線104−1乃至104−4を、それぞれ選択し、各画素から画素信号を読み出す必要がある。よって、4回の読み出し処理が必要とされる。
また、1/2間引き読み出し時の場合も、ベイヤ101−1を構成する4画素から、それぞれ画素信号を読み出すには、水平信号線104−1乃至104−4をそれぞれ選択し、読み出す必要がある。すなわち、1/2間引き読み出し時も4回の読み出し処理が必要とされる。
よって、全画素読み出しのときも、1/2間引き読み出し時ときも、1ベイヤ(R画素・G画素・G画素・B画素)分の画素信号を読み出すためには、4回の読み出し処理が必要となる。
この水平信号線を選択することによる画素信号の読み出し回数を減らすことにより、処理の高速化を実現することができ、また、多画素化に伴う感度の低下を改善することができると考えられる。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、処理の高速化を実現することができ、また、多画素化に伴う感度の低下を改善することができるようにするものである。
本発明の一側面の画像処理装置は、垂直信号線に接続される電極を4画素で共有するベイヤを複数有し、前記画素は、水平信号線と接続される電極を有し、前記水平信号線と接続される電極の配置は、隣接するベイヤ同士で鏡像の関係が成り立つ配置である。
水平方向に隣接する前記ベイヤの隣接する画素の前記電極は、画素の同じ側に配置されるようにすることができる。
水平方向に隣接する前記ベイヤの隣接する画素の前記電極は、同一の前記水平信号線に接続されるようにすることができる。
前記水平信号線の選択順序を変更して、前記画素から画素信号を読み出すようにすることができる。
前記ベイヤを構成する4画素のうち、前記ベイヤ内で左下に位置する画素を第1の画素とし、右下に位置する画素を第2の画素とし、左上に位置する画素を第3の画素とし、右上に位置する画素を第4の画素とし、前記水平信号線が配置される水平方向を行とし、前記垂直信号線が配置される垂直方向を列とした場合、奇数列のベイヤ内の前記第1の画素と偶数列のベイヤ内の前記第2の画素が第1の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内の前記第2の画素と偶数列のベイヤ内の前記第1の画素が第2の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内の前記第3の画素と偶数列のベイヤ内の前記第4の画素が第3の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内の前記第4の画素と偶数列のベイヤ内の前記第3の画素が第4の水平信号線に接続されるようにすることができる。
奇数列のベイヤに対しては前記第1の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第3の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出すようにすることができる。
奇数列のベイヤに対しては前記第2の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第4の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出すようにすることができる。
奇数列のベイヤに対しては前記第3の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第1の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出すようにすることができる。
奇数列のベイヤに対しては前記第3の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第1の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出し、奇数列のベイヤに対しては前記第2の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第4の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出すようにすることができる。
前記4画素は、R画素、G1画素、G2画素、B画素から構成され、前記水平信号線が配置される水平方向を行とし、前記垂直信号線が配置される垂直方向を列とした場合、奇数列のベイヤ内のR画素と偶数列のベイヤ内のG1画素が第1の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内のG1画素と偶数列のベイヤ内のR画素が第2の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内のG2画素と偶数列のベイヤ内のB画素が第3の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内のB画素と偶数列のベイヤ内のG2画素が第4の水平信号線に接続されるようにすることができる。
垂直方向に隣接する前記ベイヤの隣接する画素の前記電極は、一方が画素の上側に配置され、他方が画素の下側に配置されるようにすることができる。
前記ベイヤを構成する4画素のうち、前記ベイヤ内で左下に位置する画素を第1の画素とし、右下に位置する画素を第2の画素とし、左上に位置する画素を第3の画素とし、右上に位置する画素を第4の画素とし、前記水平信号線が配置される水平方向を行とし、前記垂直信号線が配置される垂直方向を列とした場合、奇数列のベイヤ内の前記第1の画素と偶数列のベイヤ内の前記第1の画素が第1の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内の前記第2の画素と偶数列のベイヤ内の前記第2の画素が第2の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内の前記第3の画素と偶数列のベイヤ内の前記第3の画素が第3の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内の前記第4の画素と偶数列のベイヤ内の前記第4の画素が第4の水平信号線に接続され、奇数行のベイヤに対して偶数行のベイヤは、1/2ベイヤだけずれた位置に配置されるようにすることができる。
奇数列のベイヤに対しては前記第4の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第2の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出し、奇数列のベイヤに対しては前記第3の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第1の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出すようにすることができる。
前記4画素は、R画素、G1画素、G2画素、B画素から構成され、前記水平信号線が配置される水平方向を行とし、前記垂直信号線が配置される垂直方向を列とした場合、奇数列のベイヤ内のR画素と偶数列のベイヤ内のR画素が第1の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内のG1画素と偶数列のベイヤ内のG1画素が第2の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内のG2画素と偶数列のベイヤ内のG2画素が第3の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内のB画素と偶数列のベイヤ内のB画素が第4の水平信号線に接続され、奇数行のベイヤに対して偶数行のベイヤは、1/2ベイヤだけずれた位置に配置されるようにすることができる。
本発明の一側面の画像処理方法は、垂直信号線に接続される電極を4画素で共有するベイヤを複数有し、前記画素は、水平信号線と接続される電極を有し、水平信号線と接続される電極の配置は、隣接するベイヤ同士で鏡像の関係が成り立つ配置とされる画像処理装置の画像処理方法において、前記水平信号線の選択順序を変更し、選択された前記水平信号に接続されている前記画素から画素信号を読み出す。
本発明の一側面の画像処理装置および方法においては、垂直信号線に接続される電極を4画素で共有するベイヤを複数有し、画素は、水平信号線と接続される電極を有し、水平信号線と接続される電極の配置は、隣接するベイヤ同士で鏡像の関係が成り立つ配置とされ、水平信号線の選択順序が変更されて画素から画素信号を読み出される。
本発明の一側面の製造装置は、垂直信号線に接続される電極を4画素で共有するベイヤを複数有し、前記画素は、水平信号線と接続される電極を有し、水平信号線と接続される電極の配置は、隣接するベイヤ同士で鏡像の関係が成り立つ配置とされる画像処理装置を製造する。
本発明の一側面の製造装置においては、垂直信号線に接続される電極を4画素で共有するベイヤを複数有し、前記画素は、水平信号線と接続される電極を有し、水平信号線と接続される電極の配置は、隣接するベイヤ同士で鏡像の関係が成り立つ配置とされる画像処理装置が製造される。
本発明によれば、信号の読み出し回数を少なくすることができる。また、読み出し回数を低減することで、全体としての処理の高速化を実現することが可能となる。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態について]
図6は、本発明を適用した画像処理装置の一実施の形態の構成を示す図である。本発明を適用した画像処理装置は、イメージセンサに適用できるため、以下の説明においては、本発明をイメージセンサに適用した場合を例に挙げて説明する。
図6に示したイメージセンサは、1乃至6行、1乃至8列に配列されたR(Red)画素、G(Green)画素、B(Blue)画素の接続状態を示す。図6に示したのは、イメージセンサの一部分であり、1乃至6行、1乃至8列に配列されたR画素、G画素、およびB画素以外の他の行、他の列に配列されたR画素、G画素、およびB画素についての構成も同様である。
以下の説明において、例えば、画素200(m,n)との記載を行うが、mは行を表し、nは列を表すとする。また行とは、水平信号線が配置される水平方向とし、列とは、垂直信号線が配置される垂直方向とする。例えば、画素200(2,1)とは、2行目の1列目に位置する画素であることを表す。
イメージセンサの水平方向(図6の左右方向であり、行方向)の構成を説明する。1行目には、R画素200(1,1)、G画素200(1,2)、R画素200(1,3)、G画素200(1,4)、R画素200(1,5)、G画素200(1,6)、R画素200(1,7)、G画素200(1,8)が配置されている。同様に、2行目には、G画素200(2,1)、B画素200(2,2)、G画素200(2,3)、B画素200(2,4)、G画素200(2,5)、B画素200(2,6)、G画素200(2,7)、B画素200(2,8)が配置されている。この1行目と2行目から、第1行ベイヤ配列が構成される。
第1行ベイヤ配列と同様に、第1行ベイヤ配列の上側に配置された第2行ベイヤ配列の1行目には、R画素200(3,1)、G画素200(3,2)、R画素200(3,3)、G画素200(3,4)、R画素200(3,5)、G画素200(3,6)、R画素200(3,7)、G画素200(3,8)が配置され、2行目には、G画素200(4,1)、B画素200(4,2)、G画素200(4,3)、B画素200(4,4)、G画素200(4,5)、B画素200(4,6)、G画素200(4,7)、B画素200(4,8)が配置されている。
第2行ベイヤ配列と同様に、第2行ベイヤ配列の上側に配置された第3行ベイヤ配列の1行目には、R画素200(5,1)、G画素200(5,2)、R画素200(5,3)、G画素200(5,4)、R画素200(5,5)、G画素200(5,6)、R画素200(5,7)、G画素200(5,8)が配置され、2行目には、G画素200(6,1)、B画素200(6,2)、G画素200(6,3)、B画素200(6,4)、G画素200(6,5)、B画素200(6,6)、G画素200(6,7)、B画素200(6,8)が配置されている。
次にイメージセンサの垂直方向(図6の上下方向で有り、列方向)の構成を説明する。1列目には、R画素200(1,1)、G画素200(2,1)、R画素200(3,1)、G画素200(4,1)、R画素200(5,1)、G画素200(6,1)が配置されている。同様に、2列目には、G画素200(1,2)、B画素200(2,2)、G画素200(3,2)、B画素200(4,2)、G画素200(5,2)、B画素200(6,2)が配置されている。この1列目と2列目から、第1列ベイヤ配列が構成される。
第1列ベイヤ配列と同様に、第1列ベイヤ配列の図中右側に配置された第2列ベイヤ配列の1列目には、R画素200(1,3)、G画素200(2,3)、R画素200(3,3)、G画素200(4,3)、R画素200(5,3)、G画素200(6,3)が配置され、2列目には、G画素200(1,4)、B画素200(2,4)、G画素200(3,4)、B画素200(4,4)、G画素200(5,4)、B画素200(6,4)が配置されている。
第2列ベイヤ配列と同様に、第2列ベイヤ配列の図中右側に配置された第3列ベイヤ配列の1列目には、R画素200(1,5)、G画素200(2,5)、R画素200(3,5)、G画素200(4,5)、R画素200(5,5)、G画素200(6,5)が配置され、2列目には、G画素200(1,6)、B画素200(2,6)、G画素200(3,6)、B画素200(4,6)、G画素200(5,6)、B画素200(6,6)が配置されている。
第3列ベイヤ配列と同様に、第3列ベイヤ配列の図中右側に配置された第4列ベイヤ配列の1列目には、R画素200(1,7)、G画素200(2,7)、R画素200(3,7)、G画素200(4,7)、R画素200(5,7)、G画素200(6,7)が配置され、2列目には、G画素200(1,8)、B画素200(2,8)、G画素200(3,8)、B画素200(4,8)、G画素200(5,8)、B画素200(6,8)が配置されている。
図6に示したイメージセンサは、4画素で1つの共有電極202を共有し、その共有電極202に、垂直信号線が接続されている。すなわち、R画素200(1,1)、G画素200(1,2)、G画素200(2,1)、およびB画素200(2,2)でベイヤ201(1,1)が構成され、共有電極202(1,1)が備えられている。
R画素200(1,3)、G画素200(1,4)、G画素200(2,3)、およびB画素200(2,4)でベイヤ201(1,2)が構成され、共有電極202(1,2)が備えられている。R画素200(1,5)、G画素200(1,6)、G画素200(2,5)、およびB画素200(2,6)でベイヤ201(1,3)が構成され、共有電極202(1,3)が備えられている。R画素200(1,7)、G画素200(1,8)、G画素200(2,7)、およびB画素200(2,8)でベイヤ201(1,4)が構成され、共有電極202(1,4)が備えられている。
R画素200(3,1)、G画素200(3,2)、G画素200(4,1)、およびB画素200(4,2)でベイヤ201(2,1)が構成され、共有電極202(2,1)が備えられている。R画素200(3,3)、G画素200(3,4)、G画素200(4,3)、およびB画素200(4,4)でベイヤ201(2,2)が構成され、共有電極202(2,2)が備えられている。R画素200(3,5)、G画素200(3,6)、G画素200(4,5)、およびB画素200(4,6)でベイヤ201(2,3)が構成され、共有電極202(2,3)が備えられている。R画素200(3,7)、G画素200(3,8)、G画素200(4,7)、およびB画素200(4,8)でベイヤ201(2,4)が構成され、共有電極202(2,4)が備えられている。
R画素200(5,1)、G画素200(5,2)、G画素200(6,1)、およびB画素200(6,2)でベイヤ201(3,1)が構成され、共有電極202(3,1)が備えられている。R画素200(5,3)、G画素200(5,4)、G画素200(6,3)、およびB画素200(6,4)でベイヤ201(3,2)が構成され、共有電極202(3,2)が備えられている。R画素200(5,5)、G画素200(5,6)、G画素200(6,5)、およびB画素200(6,6)でベイヤ201(3,3)が構成され、共有電極202(3,3)が備えられている。R画素200(5,7)、G画素200(5,8)、G画素200(6,7)、およびB画素200(6,8)でベイヤ201(3,4)が構成され、共有電極202(3,4)が備えられている。
ベイヤ201(1,1)の共有電極202(1,1)、ベイヤ201(2,1)の共有電極202(2,1)、およびベイヤ201(3,1)の共有電極202(3,1)には、垂直信号線203−1が接続されている。ベイヤ201(1,2)の共有電極202(1,2)、ベイヤ201(2,2)の共有電極202(2,2)、およびベイヤ201(3,2)の共有電極202(3,2)には、垂直信号線203−2が接続されている。
ベイヤ201(1,3)の共有電極202(1,3)、ベイヤ201(2,3)の共有電極202(2,3)、およびベイヤ201(3,3)の共有電極202(3,3)には、垂直信号線203−3が接続されている。ベイヤ201(1,4)の共有電極202(1,4)、ベイヤ201(2,4)の共有電極202(2,4)、およびベイヤ201(3,4)の共有電極202(3,4)には、垂直信号線203−4が接続されている。
各画素にも電極が設けられており、その電極は、水平信号線と接続されている。第1行ベイヤ配列の1行目のR画素200(1,1)、G画素200(1,4)、R画素200(1,5)、G画素200(1,8)には、水平信号線204(1,1)が接続されている。第1行ベイヤ配列の1行目のG画素200(1,2)、R画素200(1,3)、G画素200(1,6)、R画素200(1,7)には、水平信号線204(1,2)が接続されている。
第1行ベイヤ配列の2行目のG画素200(2,1)、B画素200(2,4)、G画素200(2,5)、B画素200(2,8)には、水平信号線204(1,3)が接続されている。第1行ベイヤ配列の2行目のB画素200(2,2)、G画素200(2,3)、B画素200(2,6)、G画素200(2,7)には、水平信号線204(1,4)が接続されている。
第2行ベイヤ配列の1行目のR画素200(3,1)、G画素200(3,4)、R画素200(3,5)、G画素200(3,8)には、水平信号線204(2,1)が接続されている。第2行ベイヤ配列の1行目のG画素200(3,2)、R画素200(3,3)、G画素200(3,6)、R画素200(3,7)には、水平信号線204(2,2)が接続されている。第2行ベイヤ配列の2行目のG画素200(4,1)、B画素200(4,4)、G画素200(4,5)、B画素200(4,8)には、水平信号線204(2,3)が接続されている。第2行ベイヤ配列の2行目のB画素200(4,2)、G画素200(4,3)、B画素200(4,6)、G画素200(4,7)には、水平信号線204(2,4)が接続されている。
第3行ベイヤ配列の1行目のR画素200(5,1)、G画素200(5,4)、R画素200(5,5)、G画素200(5,8)には、水平信号線204(3,1)が接続されている。第3行ベイヤ配列の1行目のG画素200(5,2)、R画素200(5,3)、G画素200(5,6)、R画素200(5,7)には、水平信号線204(3,2)が接続されている。第3行ベイヤ配列の2行目のG画素200(6,1)、B画素200(6,4)、G画素200(6,5)、B画素200(6,8)には、水平信号線204(3,3)が接続されている。第3行ベイヤ配列の2行目のB画素200(6,2)、G画素200(6,3)、B画素200(6,6)、G画素200(6,7)には、水平信号線204(3,4)が接続されている。
このような各画素に設けられた電極205と水平信号線との関係についてさらに説明するために、図6に示したイメージセンサの一部分を図7に示す。また、図7に示したイメージセンサの回路図を、図8に示す。図7および図8に示したイメージセンサは、ベイヤ201(1,1),201(1,2),201(1,3),201(1,4)を、図6に示したイメージセンサから取り出し、図示した図である。
ベイヤ201(1,1)に注目したとき、行方向に隣り合う画素である、R画素200(1,1)とG画素200(1,2)の、それぞれの電極205(1,1)と電極205(1,2)は、一方が画素の下側に備えられ、他方が画素の上側に備えられる。同様に、ベイヤ201(1,1)内の行方向に隣り合う画素である、G画素200(2,1)とB画素200(2,2)の、それぞれの電極205(2,1)と電極205(2,2)は、一方が画素の下側に備えられ、他方が画素の上側に備えられる。
すなわち、ベイヤ201内の行方向に隣り合う画素の電極205は、互い違いの位置に配置される。また、ベイヤ201内の行方向に隣り合う画素の電極205は、異なる水平信号線204に接続される。
また、ベイヤ201(1,1)に注目したとき、列方向に隣り合う画素であるR画素200(1,1)とG画素200(2,1)の、それぞれの電極205(1,1)と電極205(2,1)は、両方とも下側に備えられる。また、ベイヤ201(1,1)内の列方向に隣り合う画素であるG画素200(2,1)とB画素200(2,2)の、それぞれの電極205(2,1)と電極205(2,2)は、両方とも上側に備えられる。
すなわち、ベイヤ201内の列方向に隣り合う画素の電極205は、互いに同じ側の位置に配置される。また、ベイヤ201内の列方向に隣り合う画素の電極205は、異なる水平信号線204に接続される。
ベイヤ内での隣接する画素の電極205は、上記したような配置関係となっている。次に、行方向で隣接するベイヤ内の画素の電極205の配置関係について説明する。隣接するベイヤ201として、ベイヤ201(1,1)とベイヤ201(1,2)に注目したとき、ベイヤ201(1,1)のG画素200(1,2)と、そのG画素200(1,2)に行方向に隣接するベイヤ201(1,2)のR画素200(1,3)の、それぞれの電極205(1,2)と電極205(1,3)は、両方とも上側に備えられる。同様に、ベイヤ201(1,1)のB画素200(2,2)の電極205(2,2)と、ベイヤ201(1,2)のG画素200(2,3)の電極205(2,3)は、両方とも上側に備えられる。
この場合、行方向で隣り合うベイヤ201の隣り合う画素同士の、それぞれの電極205は、上側に配置される。また、行方向で隣り合うベイヤ201の隣り合う画素同士の、それぞれの電極205は、同じ水平信号線204に接続される。
行方向で隣接するベイヤ201として、他のベイヤ201の組に注目する。ベイヤ201(1,2)とベイヤ201(1,3)に注目する。ベイヤ201(1,2)とベイヤ201(1,3)に注目したとき、ベイヤ201(1,2)のG画素200(1,4)と、そのG画素200(1,4)に行方向に隣接するベイヤ201(1,3)のR画素200(1,5)の、それぞれの電極205(1,4)と電極205(1,5)は、両方とも下側に備えられる。同様に、ベイヤ201(1,2)のB画素200(2,4)の電極205(2,4)と、ベイヤ201(1,3)のG画素200(2,5)の電極205(2,5)は、両方とも下側に備えられる。
この場合、行方向で隣り合うベイヤ201の隣り合う画素同士の、それぞれの電極205は、下側に配置される。また、行方向で隣り合うベイヤ201の隣り合う画素同士の、それぞれの電極205は、同じ水平信号線204に接続される。
すなわち、行方向で隣り合うベイヤ201の隣り合う画素同士の、それぞれの電極205は、同じ側に配置され、同じ水平信号線204に接続される。
次に、列方向で隣接するベイヤ内の画素の電極205配置について説明する。ベイヤ201(1,1)とベイヤ201(2,1)(図6)に注目する。ベイヤ201(1,1)内の画素とベイヤ201(2,1)内の画素で、隣接する画素の電極205の配置は、ベイヤ201内の列方向に隣接する画素の電極205の配置と、同一の関係にある。
すなわち、列方向に隣接するベイヤ201内の画素であり、列方向に隣り合う画素の電極205は、互いに同じ側の位置に配置される。また、列方向に隣接するベイヤ201内の画素であり、列方向に隣り合う画素の電極205は、異なる水平信号線204に接続され、同じ垂直信号線203に接続される。
このように、各画素の電極205は配置され、水平信号線204や垂直信号線203と接続される。さらに、このような、各画素の電極205の配置について説明する。行方向に隣接するベイヤ201(1,1)とベイヤ201(1,2)に注目する。ベイヤ201(1,1)とベイヤ201(1,2)において、それぞれのベイヤ201内の画素の電極の配置関係は、一方の電極の配置は、他方の鏡像となるという関係にある。例えば、一方をベイヤ201(1,1)内の電極とした場合、他方のベイヤ201(1,2)の電極は、ベイヤ201(1,1)内の電極の鏡像となる位置に配置されるという関係にある。
また、各電極205と水平信号線204との接続関係についてさらに説明すると、電極205と水平信号線204との関係には、以下のような関係が成り立つ。
再度図7、図8を参照するに、1ベイヤは、R画素、G1画素、G2画素、およびB画素の4つの画素から構成されている。このような正方4画素共有で画素を配列している場合、水平方向、すなわちこの場合、行方向に並ぶ隣り合う2つのベイヤ同士で、第1のベイヤのR画素と第2のベイヤのG1画素が、第1の水平信号線に接続されると、水平方向に並ぶ複数のベイヤでは、常に、奇数番ベイヤのR画素と偶数番ベイヤのG1画素が、第1の水平信号線に接続されることになる。
このことを図7に示したイメージセンサで対応付けて説明すると、例えば第1のベイヤは、ベイヤ201(1,1)となり、第2のベイヤは、ベイヤ201(1,2)となる。そして、R画素は、R画素200(1,1)であり、G1画素は、G画素200(1,4)となる。また、第1の水平信号線は、水平信号線204(1,1)となる。
このとき、“水平方向に並ぶ複数のベイヤ”とは、図7に示したベイヤ201(1,1)、ベイヤ201(1,2)、ベイヤ201(1,3)、ベイヤ201(1,4)となる。そして、“奇数番ベイヤ”とは、ベイヤ201(1,1)とベイヤ201(1,3)となり、 “奇数番ベイヤのR画素”とは、R画素200(1,1)とR画素200(1,5)となる。同様に、“偶数番ベイヤ”とは、ベイヤ201(1,2)とベイヤ201(1,2)となり、 “偶数番ベイヤのG1画素”とは、G画素200(1,4)とG画素200(1,8)となる。この4画素が、第1の水平信号線、すなわち、水平信号線204(1,1)に接続される。
同様な記載をするために、第2の水平信号線を水平信号線204(1,2)とし、第3の水平信号線を水平信号線204(1,3)とし、第4の水平信号線を水平信号線204(1,4)とする。このように、以下の説明においては、水平信号線204(m,n)の記載において、nの部分に該当する数字は、第nの水平信号線を表すとする。すなわち、例えば、水平信号線204(1,2)は、nが2であるので、第2の水平信号線であることを表す。
また、ベイヤ201(m,n)との記載のうち、nの部分に該当する数値により、奇数番のベイヤであるか、偶数番のベイヤであるかを表すとする。すなわち、例えば、ベイヤ201(1,1)は、n=1であるので、奇数番のベイヤであることを表し、ベイヤ201(1,2)は、n=2であるので、偶数番のベイヤであることを表す。
第1の水平信号線以外に対して、同様に記載すると以下のようになる。水平方向に並ぶ隣り合う2つのベイヤ同士の第1のベイヤのG1画素と第2のベイヤのR画素を第2の水平信号線に接続されるようにすると、水平方向に並ぶ複数のベイヤでは、常に奇数番のベイヤのG1画素と偶数番のベイヤのR画素が、第2の水平信号線に接続される。
同様に、水平方向に並ぶ隣り合う2つのベイヤ同士で第1のベイヤのG2画素と第2のベイヤのB画素を第3の水平信号線に接続されるようにすると、水平方向に並ぶ複数のベイヤでは、常に奇数番のベイヤのG2画素と偶数番のベイヤのB画素が第3の水平信号線に接続される。
同様に、水平方向に並ぶ隣り合う2つのベイヤ同士で第1のベイヤのB画素と第2のベイヤのG2画素を第4の水平信号線に接続されるようにすると、水平方向に並ぶ複数のベイヤでは、常に奇数番のベイヤのB画素と偶数番のベイヤのG2画素が水平信号線4に接続される。
よって、まとめると、ベイヤを構成する4画素のうち、ベイヤ内で左下に位置する画素を第1の画素とし、右下に位置する画素を第2の画素とし、左上に位置する画素を第3の画素とし、右上に位置する画素を第4の画素とし、水平信号線が配置される水平方向を行とし、垂直信号線が配置される垂直方向を列とした場合、奇数列のベイヤ内の第1の画素と偶数列のベイヤ内の第2の画素が第1の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内の第2の画素と偶数列のベイヤ内の第1の画素が第2の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内の第3の画素と偶数列のベイヤ内の第4の画素が第3の水平信号線に接続され、奇数列のベイヤ内の第4の画素と偶数列のベイヤ内の第3の画素が第4の水平信号線に接続される。
このような接続方法は1つの例示であり、隣り合うベイヤ同士で異なる画素の組、4組を異なる4本の水平信号線の、いずれかに1つずつ割り当てるように接続されれば良い。
このように電極が配置され、水平信号線204と接続されるイメージセンサの読み出し動作について説明する。
図9は、全画素読み出し時の読み出し回数について説明するための図である。1ベイヤ分のR画素、G1画素、G2画素、およびB画素の4画素の画素信号を読み出すためには、4回の読み出し処理が行われる。すなわち、例えば、ベイヤ201(1,1)を構成するR画素(1,1)の画素信号を読み出すために、水平信号線204(1,1)での読み出し処理が行われ、G画素(1,2)の画素信号を読み出すために、水平信号線204(1,2)での読み出し処理が行われ、G画素(2,1)の画素信号を読み出すために、水平信号線204(1,3)での読み出し処理が行われ、B画素(2,2)の画素信号を読み出すために、水平信号線204(1,4)での読み出し処理が行われる。
よって、第1の水平信号線乃至第4の水平信号線のそれぞれの水平信号線における読み出し処理が行われるので、4回の水平走査が行われることになる。
図10は、1/2間引き読み出し時の読み出し回数について説明するための図である。1ベイヤ分のR画素、G1画素、G2画素、およびB画素の4画素の画素信号を読み出すためには、2回の読み出し処理が行われる。また、1/2間引き読み出し時には、水平信号線204の選択順序が変更され、画素200からの画素信号が読み出される。
図10に示した例では、第1の水平信号線と第3の水平信号線での読み出し処理が行われれば、1ベイヤ分の画素信号を読み出すことができることを示している。
第1行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第1の水平信号を選択し、第2行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第3の水平信号を選択し、第3行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第1の水平信号を選択し、第4行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第3の水平信号を選択しといったように、ベイヤ配列毎に水平信号線の選択順序を変えることで、画素信号の読み出しが行われる。この場合、奇数行のベイヤ配列には、第1の水平信号線が選択され、偶数行のベイヤ配列には、第3の水平信号線が選択される。
例えば、第2行ベイヤ配列と第3行ベイヤ配列に注目して、この読み出し方について説明を加える。第1の水平信号線としての水平信号線204(3,1)での読み出し処理が行われることにより、G画素200(5,4)とR画素200(5,5)からの画素信号が読み出される。また、第3の水平信号線としての水平信号線204(2,3)での読み出し処理が行われることにより、B画素200(4,4)とG画素200(4,5)からの画素信号が読み出される。
G画素200(5,4)、R画素200(5,5)、B画素200(4,4)、G画素200(4,5)で1ベイヤが構成される。それぞれの画素は、異なるベイヤを構成する画素であるが、これらの画素を、1ベイヤを構成するG2画素、R画素、B画素、およびG2画素の4画素にそれぞれ対応させることができ、新ベイヤを構成させることができる。よって、G画素200(5,4)、R画素200(5,5)、B画素200(4,4)、G画素200(4,5)の4画素で1ベイヤが構成されたとして、処理することが可能である。
このようにすれば、2回の水平走査で、1ベイヤ分の画素信号を読み出すことが可能となり、従来、例えば、図5Bを参照して説明した例の半分の水平走査で良いことになり、処理の高速化を実現することが可能となる。
図10に示した例は、第1の水平信号線と第3の水平信号線を用いたが、他の例として、図11に、第2の水平信号線と第4の水平信号線を用いた例を示す。図11は、第2の水平信号線と第4の水平信号線を用いたときの、1/2間引き読み出し時の読み出し回数について説明するための図である。
第1行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第2の水平信号を選択し、第2行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第4の水平信号を選択し、第3行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第2の水平信号を選択し、第4行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第4の水平信号を選択しといったように、ベイヤ配列毎に水平信号線の選択順序を変えることで、画素信号の読み出しが行われる。この場合、奇数行のベイヤ配列のときには、第2の水平信号線が選択され、偶数行のベイヤ配列のときには、第4の水平信号線が選択される。
例えば、第2行ベイヤ配列と第3行ベイヤ配列に注目して、この読み出し方について説明を加える。第2の水平信号線としての水平信号線204(3,2)での読み出し処理が行われることにより、G画素200(5,2)とR画素200(5,3)からの画素信号が読み出される。また、第4の水平信号線としての水平信号線204(2,4)での読み出し処理が行われることにより、B画素200(4,2)とG画素200(4,3)からの画素信号が読み出される。
G画素200(5,2)、R画素200(5,3)、B画素200(4,2)、G画素200(4,3)で1ベイヤが構成される。この場合も、それぞれの画素は、異なるベイヤを構成する画素であるが、これらの画素を、1ベイヤを構成するG2画素、R画素、B画素、およびG1画素の4画素にそれぞれ対応させることができ、新ベイヤを構成させることができる。よって、G画素200(5,2)、R画素200(5,3)、B画素200(4,2)、G画素200(4,3)の4画素で1ベイヤが構成されたとして、処理することが可能である。
図11に示した場合も、2回の水平走査で、1ベイヤ分の画素信号を読み出すことが可能であり、従来の4回の水平走査を行う場合に比べて、半分の回数の水平走査で済むことになる。
さらに他の例として、図12に、第1の水平信号線と第3の水平信号線を用いた例を示す。図12は、第1の水平信号線と第3の水平信号線を用いたときの、1/2間引き読み出し時の読み出し回数について説明するための図である。
第1行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第3の水平信号を選択し、第2行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第1の水平信号を選択し、第3行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第3の水平信号を選択し、第4行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第1の水平信号を選択しといったように、ベイヤ配列毎に水平信号線の選択順序を変えることで、画素信号の読み出しが行われる。この場合、奇数行のベイヤ配列のときには、第3の水平信号線が選択され、偶数行のベイヤ配列のときには、第1の水平信号線が選択される。
図12に示す例は、図10に示した例と同じく、水平信号線として、第1の水平信号線と第3の水平信号線を用いるが、選択順序が異なるため、異なる画素の画素信号が読み出され、異なる新ベイヤが構成されることになる。
例えば、第1行ベイヤ配列と第2行ベイヤ配列に注目して、この読み出し方について説明を加える。第1の水平信号線としての水平信号線204(2,1)での読み出し処理が行われることにより、G画素200(3,4)とR画素200(3,5)からの画素信号が読み出される。また、第3の水平信号線としての水平信号線204(1,3)での読み出し処理が行われることにより、B画素200(2,4)とG画素200(2,5)からの画素信号が読み出される。
G画素200(3,4)、R画素200(3,5)、B画素200(2,4)、G画素200(2,5)で1ベイヤが構成される。この場合も、それぞれの画素は、異なるベイヤを構成する画素であるが、これらの画素を、1ベイヤを構成するG2画素、R画素、B画素、およびG1画素の4画素にそれぞれ対応させることができ、新ベイヤを構成させることができる。よって、G画素200(3,4)、R画素200(3,5)、B画素200(2,4)、G画素200(2,5)の4画素で1ベイヤが構成されたとして、処理することが可能である。
図13は、第1の水平信号線乃至第4の水平信号線を用いて、1/2間引き読み出し時の読み出し回数について説明するための図である。図13に示した例では、第1行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第2の水平信号線と第3の水平信号を選択し、第2行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第1の水平信号線と第4の水平信号線を選択し、第3行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第2の水平信号と第3の水平信号を選択し、第4行ベイヤ配列から読み出しを行う場合、第1の水平信号と第4の水平信号を選択しといったように、ベイヤ配列毎に水平信号線の選択順序を変えることで、画素信号の読み出しが行われる。この場合、奇数行のベイヤ配列のときには、第2と第3の水平信号線が選択され、偶数行のベイヤ配列のときには、第1と第4の水平信号線が選択される。
例えば、第1行ベイヤ配列と第2行ベイヤ配列に注目して、この読み出し方について説明を加える。第1の水平信号線としての水平信号線204(2,1)での読み出し処理が行われることにより、G画素200(3,4)とR画素200(3,5)からの画素信号が読み出される。また、第3の水平信号線としての水平信号線204(1,3)での読み出し処理が行われることにより、B画素200(2,4)とG画素200(2,5)からの画素信号が読み出される。この読み出しにより、1ベイヤ分の画素信号が読み出される。
このように、1回の読み出しのとき、奇数行のベイヤ配列に対して第3の水平信号線が選択され、偶数行のベイヤ配列のときには、第1の水平信号線が選択されて読み出しが行われるようにする。このように、ベイヤ毎に異なる水平信号線204を選択することも可能である。
また、第2の水平信号線としての水平信号線204(3,2)での読み出し処理が行われることにより、G画素200(5,2)とR画素200(5,3)からの画素信号が読み出される。また、第4の水平信号線としての水平信号線204(2,4)での読み出し処理が行われることにより、B画素200(4,2)とG画素200(4,3)からの画素信号が読み出される。この読み出しにより、1ベイヤ分の画素信号が読み出される。
このように、1回の読み出しのとき、奇数行のベイヤ配列に対して第2の水平信号線が選択され、偶数行のベイヤ配列のときには、第4の水平信号線が選択されて読み出しが行われるようにする。
このように、1回目の読み出しと2回目の読み出しで、また、奇数行ベイヤ配列と偶数行ベイヤ配列とで、それぞれ異なる水平信号線を選択することで、2回の読み出し処理で、2ベイヤ分の画素信号を読み出すことが可能である。また、このように読み出しを行うことで、ハニカム状に間引きされたベイヤ配列を作ることができる。
ベイヤを構成する画素の電極を上述したように配置することで、また、それらの電極を水平信号線に接続することで、読み出し回数(水平走査回数)を減らすことができ、読み出しにかかる時間を短縮することができるようになり、高速処理を行うことが可能となる。
[第2の実施の形態について]
図14は、第2の実施の形態におけるイメージセンサの構成例を示す図である。図14に示したイメージセンサは、共有画素(ベイヤ)が、ハニカム状に配置されている。1ベイヤは、第1の実施の形態と同じく、R画素、G1画素、G2画素、およびB画素の4画素から構成される。
図14は、1乃至6行、1乃至8列に配列されたR画素、G画素、B画素の接続状態を示る。図14に示したのは、イメージセンサの一部分であり、1乃至6行、1乃至8列に配列されたR画素、G画素、およびB画素以外の他の行、他の列に配列されたR画素、G画素、およびB画素についての構成も同様である。
イメージセンサの水平方向(図14の左右方向)の構成を説明する。1行目には、R画素400(1,1)、G画素400(1,2)、R画素400(1,3)、G画素400(1,4)、R画素400(1,5)、G画素400(1,6)、R画素400(1,7)、G画素400(1,8)が配置されている。同様に、2行目には、G画素400(2,1)、B画素400(2,2)、G画素400(2,3)、B画素400(2,4)、G画素400(2,5)、B画素400(2,6)、G画素400(2,7)、B画素400(2,8)が配置されている。
また、R画素400(1,1)、G画素400(1,2)、G画素400(2,1)、B画素400(2,2)の4画素からベイヤ401(1,1)が構成され、R画素400(1,3)、G画素400(1,4)、G画素400(2,3)、B画素400(2,4)の4画素からベイヤ401(1,2)が構成され、R画素400(1,5)、G画素400(1,6)、G画素400(2,5)、B画素400(2,6)の4画素からベイヤ401(1,3)が構成され、R画素400(1,7)、G画素400(1,8)、G画素400(2,7)、B画素400(2,8)の4画素からベイヤ401(1,4)が構成される。
第1行ベイヤ配列と同様に、第1行ベイヤ配列の上側に配置された第2行ベイヤ配列の1行目には、G画素400(3,1)、R画素400(3,2)、G画素400(3,3)、R画素400(3,4)、G画素400(3,5)、R画素400(3,6)、G画素400(3,7)、R画素400(3,8)が配置され、2行目には、B画素400(4,1)、G画素400(4,2)、B画素400(4,3)、G画素400(4,4)、B画素400(4,5)、G画素400(4,6)、B画素400(4,7)、G画素400(4,8)が配置されている。
また、G画素400(3,1)、R画素400(3,2)、B画素400(4,1)、G画素400(4,2)の4画素からベイヤ401(2,1)が構成され、G画素400(3,3)、R画素400(3,4)、B画素400(4,3)、G画素400(4,4)の4画素からベイヤ401(2,2)が構成され、G画素400(3,5)、R画素400(3,6)、B画素400(4,5)、G画素400(4,6)の4画素からベイヤ401(2,3)が構成され、G画素400(3,7)、R画素400(3,8)、B画素400(4,7)、G画素400(4,8)の4画素からベイヤ401(2,4)が構成される。
この第2行ベイヤ配列は、第1行ベイヤ配列より、1/2ベイヤ分(1画素分)ずれた位置に配置される。すなわち、図14に示したように、例えば、第1行ベイヤ配列を構成するベイヤ401(1,1)より1/2ベイヤ分だけ水平方向(図14中、右方向)にずれた位置に、第2行ベイヤ配列を構成するベイヤ401(2,1)が配置される。さらに、画素に注目して説明すると、ベイヤ401(1,1)のB画素400(2,2)の上の位置にベイヤ401(2,1)のG画素400(3,1)が配置される。
このように、奇数ベイヤ行と偶数ベイヤ行は、1/2ベイヤ分(1画素分)だけ互いにずれた位置に配置される。また、奇数ベイヤ行と偶数ベイヤ行をそれぞれ構成するベイヤ内の画素の配列は、それぞれ異なる配置とされる。すなわち、奇数ベイヤ行を構成するベイヤ内の画素は、左下にR画素、右下にG1画素、左上にG2画素、右上にB画素が配置されるのに対し、偶数ベイヤ行を構成するベイヤ内の画素は、左下にG1画素、右下にR画素、左上にB画素、右上にG2画素が配置される。
さらに図14を参照し説明を続けるに、第2行ベイヤ配列と同様に、第2行ベイヤ配列の上側に配置された第3行ベイヤ配列の1行目には、R画素400(5,1)、G画素400(5,2)、R画素400(5,3)、G画素400(5,4)、R画素400(5,5)、G画素400(5,6)、R画素400(5,7)、G画素400(5,8)が配置され、2行目には、G画素400(6,1)、B画素400(6,2)、G画素400(6,3)、B画素400(6,4)、G画素400(6,5)、B画素400(6,6)、G画素400(6,7)、B画素400(6,8)が配置されている。
また、R画素400(5,1)、G画素400(5,2)、G画素400(6,1)、B画素400(6,2)の4画素からベイヤ401(3,1)が構成され、R画素400(5,3)、G画素400(5,4)、G画素400(6,3)、B画素400(6,4)の4画素からベイヤ401(3,2)が構成され、R画素400(5,5)、G画素400(5,6)、G画素400(6,5)、B画素400(6,6)の4画素からベイヤ401(3,3)が構成され、R画素400(5,7)、G画素400(5,8)、G画素400(6,7)、B画素400(6,8)の4画素からベイヤ401(3,4)が構成される。
上記した第1行ベイヤ配列と第2ベイヤ配列との配置関係と同じく、第3行ベイヤ配列は、第2行ベイヤ配列より、1/2ベイヤ分(1画素分)ずれた位置に配置される。
次にイメージセンサの垂直方向(図14の上下方向)の構成を説明する。1列目には、R画素400(1,1)、G画素400(2,1)、R画素400(5,1)、G画素400(6,1)が配置されている。この列には、第2ベイヤ配列を構成する画素は含まれない。2列目には、G画素400(1,2)、B画素400(2,2)、G画素400(3,1)、B画素400(4,1)、G画素400(5,2)、B画素400(6,2)が配置されている。この列には、第1ベイヤ配列と3ベイヤ配列をそれぞれ構成する2列目と第2ベイヤ配列を構成する1列目の画素が含まれる。この1列目と2列目から、第1列ベイヤ配列が構成される。
第1列ベイヤ配列と同様に、第1列ベイヤ配列の図中右側に配置された第2列ベイヤ配列の1列目には、R画素400(1,3)、G画素400(2,3)、R画素400(3,2)、G画素400(4,2)、R画素400(5,3)、G画素400(6,3)が配置され、2列目には、G画素400(1,4)、B画素400(2,4)、G画素400(3,3)、B画素400(4,3)、G画素400(5,4)、B画素400(6,4)が配置されている。
第2列ベイヤ配列と同様に、第2列ベイヤ配列の図中右側に配置された第3列ベイヤ配列の1列目には、R画素400(1,5)、G画素400(2,5)、R画素400(3,4)、G画素400(4,4)、R画素400(5,5)、G画素400(6,5)が配置され、2列目には、G画素400(1,6)、B画素400(2,6)、G画素400(3,5)、B画素400(4,5)、G画素400(5,6)、B画素400(6,6)が配置されている。
第3列ベイヤ配列と同様に、第3列ベイヤ配列の図中右側に配置された第4列ベイヤ配列の1列目には、R画素400(1,7)、G画素400(2,7)、R画素400(3,6)、G画素400(4,6)、R画素400(5,7)、G画素400(6,7)が配置され、2列目には、G画素400(1,8)、B画素400(2,8)、G画素400(3,7)、B画素400(4,7)、G画素400(5,8)、B画素400(6,8)が配置されている。
図14に示したイメージセンサは、4画素で、1つの共有電極402を共有し、その共有電極402に、垂直信号線が接続されている。ベイヤ401(1,1)には、共有電極402(1,1)が備えられている。ベイヤ401(1,2)には、共有電極402(1,2)が備えられている。ベイヤ401(1,3)には、共有電極402(1,3)が備えられている。ベイヤ401(1,4)には、共有電極402(1,4)が備えられている。
ベイヤ401(2,1)には、共有電極402(2,1)が備えられている。ベイヤ401(2,2)には、共有電極402(2,2)が備えられている。ベイヤ401(2,3)には、共有電極402(2,3)が備えられている。ベイヤ401(2,4)には、共有電極402(2,4)が備えられている。
ベイヤ401(3,1)には、共有電極402(3,1)が備えられている。ベイヤ401(3,2)には、共有電極402(3,2)が備えられている。ベイヤ401(3,3)には、共有電極402(3,3)が備えられている。ベイヤ401(3,4)には、共有電極402(3,4)が備えられている。
ベイヤ401(1,1)の共有電極402(1,1)とベイヤ401(3,1)の共有電極402(3,1)には、垂直信号線403−1が接続されている。ベイヤ401(2,1)の共有電極402(2,1)には、垂直信号線403−2が接続されている。ベイヤ401(1,2)の共有電極402(1,2)とベイヤ401(3,2)の共有電極402(3,2)には、垂直信号線403−3が接続されている。ベイヤ401(2,2)の共有電極402(2,2)には、垂直信号線403−4が接続されている。
ベイヤ401(1,3)の共有電極402(1,3)とベイヤ401(3,3)の共有電極402(3,3)には、垂直信号線403−5が接続されている。ベイヤ401(2,3)の共有電極402(2,3)には、垂直信号線403−6が接続されている。ベイヤ401(1,4)の共有電極402(1,4)とベイヤ401(3,4)の共有電極402(3,4)には、垂直信号線403−7が接続されている。ベイヤ401(2,4)の共有電極402(2,4)には、垂直信号線403−8が接続されている。
このように、奇数列のベイヤと偶数列のベイヤとでは、異なる垂直信号線403に接続される。
各画素にも電極が設けられており、その電極は、水平信号線と接続されている。各画素の電極の配置について図15と図16を参照して説明する。図15に示したイメージセンサは、図14に示したイメージセンサの構成のうち、第1行ベイヤ配列と第2行ベイヤ配列の部分のみを示している。図16は、図15に示したイメージセンサの回路図を示している。
第1行ベイヤ配列の1行目のR画素400(1,1)、R画素400(1,3)、R画素400(1,5)、R画素400(1,7)の、それぞれの電極405(1,1)、電極405(1,3)、電極405(1,5)、電極405(1,7)には、水平信号線404(1,1)が接続されている。第1行ベイヤ配列の1行目のG画素400(1,2)、G画素400(1,4)、G画素400(1,6)、G画素400(1,8)の、それぞれの電極405(1,2)、電極405(1,4)、電極405(1,6)、電極405(1,8)には、水平信号線404(1,2)が接続されている。
第1行ベイヤ配列の2行目のG画素400(2,1)、G画素400(2,3)、G画素400(2,5)、G画素400(2,7)の、それぞれの電極405(2,1)、電極405(2,3)、電極405(2,5)、電極405(2,7)には、水平信号線404(1,3)が接続されている。第1行ベイヤ配列の2行目のB画素400(2,2)、B画素400(2,4)、B画素400(2,6)、B画素400(2,8)の、それぞれの電極405(2,2)、電極405(2,4)、電極405(2,6)、電極405(2,8)には、水平信号線404(1,4)が接続されている。
第2行ベイヤ配列の1行目のG画素400(3,1)、G画素400(3,3)、G画素400(3,5)、G画素400(3,7)の、それぞれの電極405(3,1)、電極405(3,3)、電極405(3,5)、電極405(3,7)には、水平信号線404(2,1)が接続されている。第2行ベイヤ配列の1行目のR画素400(3,2)、R画素400(3,4)、R画素400(3,6)、R画素400(3,8)の、それぞれの電極405(3,2)、電極405(3,4)、電極405(3,6)、電極405(3,8)には、水平信号線404(2,2)が接続されている。
第2行ベイヤ配列の2行目のB画素400(4,1)、B画素400(4,3)、B画素400(4,5)、B画素400(4,7)の、それぞれの電極405(4,1)、電極405(4,3)、電極405(4,5)、電極405(4,7)には、水平信号線404(2,3)が接続されている。第2行ベイヤ配列の2行目のG画素400(4,2)、G画素400(4,4)、G画素400(4,6)、G画素400(4,8)の、それぞれの電極405(4,2)、電極405(4,4)、電極405(4,6)、電極405(4,8)には、水平信号線404(2,4)が接続されている。
このような各画素に設けられた電極405と水平信号線404との関係について、図14と図15を再度参照して説明する。
ベイヤ401(1,1)に注目したとき、行方向に隣り合う画素である、R画素400(1,1)とG画素400(1,2)の、それぞれの電極405(1,1)と電極405(1,2)は、一方が画素の下側に備えられ、他方が画素の上側に備えられる。同様に、ベイヤ401(1,1)内の行方向に隣り合う画素である、G画素400(2,1)とB画素400(2,2)の、それぞれの電極405(2,1)と電極405(2,2)は、一方が画素の下側に備えられ、他方が画素の上側に備えられる。
すなわち、ベイヤ401内の行方向に隣り合う画素の電極405は、互い違いの位置に配置される。また、ベイヤ401内の行方向に隣り合う画素の電極405は、異なる水平信号線404に接続される。
ベイヤ401(1,1)に注目したとき、列方向に隣り合う画素であるR画素400(1,1)とG画素400(2,1)の、それぞれの電極405(1,1)と電極405(2,1)は、両方とも下側に備えられる。また、ベイヤ401(1,1)内の列方向に隣り合う画素であるG画素400(2,1)とB画素400(2,2)の、それぞれの電極405(2,1)と電極405(2,2)は、両方とも上側に備えられる。
すなわち、ベイヤ401内の列方向に隣り合う画素の電極405は、同じ側の位置に配置される。また、ベイヤ401内の列方向に隣り合う画素の電極405は、異なる水平信号線404に接続される。
ベイヤ内での隣接する画素の電極405は、上記したような配置関係となっている。次に、行方向で隣接するベイヤで、その2つのベイヤ内のそれぞれの画素の電極405の配置関係について説明する。ベイヤ401(1,1)とベイヤ401(1,2)に注目したとき、ベイヤ401(1,1)のG画素400(1,2)と、そのG画素400(1,2)に行方向に隣接するベイヤ401(1,2)のR画素400(1,3)の、それぞれの電極405(1,2)と電極405(1,3)は、一方が画素の下側に備えられ、他方が画素の上側に備えられるという関係にある。
同様に、ベイヤ401(1,1)のB画素400(2,2)の電極405(2,2)と、ベイヤ401(1,2)のG画素400(2,3)の電極405(2,3)は、一方が画素の下側に備えられ、他方が画素の上側に備えられるという関係にある。
この場合、行方向で隣り合うベイヤ401の隣り合う画素の電極405は、一方が画素の下側に備えられ、他方が画素の上側に備えられる。また、行方向で隣り合うベイヤ401隣り合う画素の電極405は、異なる水平信号線404に接続される。
次に、列方向で隣接するベイヤ内の画素の電極405の配置について説明する。ベイヤ401(1,1)とベイヤ401(2,1)に注目する。この2つのベイヤは、半ベイヤ分だけずれた位置に配置されているが、列方向で隣接するベイヤという関係は満たされるため、ここではベイヤ401(1,1)とベイヤ401(2,1)を例に挙げて説明する。
ベイヤ401(1,1)内の画素の電極405とベイヤ401(2,1)内の画素の電極405の配置関係は、鏡像の関係にある。
ベイヤ401(1,1)内の左下に位置するR画素400(1,1)の電極405(1,1)と、ベイヤ401(2,1)内の左下に位置するG画素400(3,1)の電極405(2,1)は、一方が上側で、他方が下側という互いに異なる位置に配置される。ベイヤ401(1,1)内の右下に位置するG画素400(1,2)の電極405(1,2)と、ベイヤ401(2,1)内の右下に位置するR画素400(3,2)の電極405(3,2)は、一方が上側で、他方が下側という互いに異なる位置に配置される。
ベイヤ401(1,1)内の左上に位置するG画素400(2,1)の電極405(2,1)と、ベイヤ401(2,1)内の左上に位置するB画素400(4,1)の電極405(4,1)は、一方が上側で、他方が下側という互いに異なる位置に配置される。ベイヤ401(1,1)内の右上に位置するB画素400(2,2)の電極405(2,2)と、ベイヤ401(2,1)内の右上に位置するG画素400(4,2)の電極405(4,2)は、一方が上側で、他方が下側という互いに異なる位置に配置される。
このように、列方向に隣接するベイヤ401の画素の電極405は、互いに異なる側の位置に配置される。このような電極の配置は、上記したように、列方向に隣接するベイヤ401内の画素の電極の配置関係は、鏡像の関係にあるといえる。
このように、各画素の電極405は配置され、水平信号線404と接続される。次に、図15または図16に示したイメージセンサの読み出し動作について説明する。
図17は、全画素読み出しのときの読み出し動作について説明するための図である。全画素読み出しのときには、まず、水平信号線404(r,1)が選択され、その水平信号線404(r,1)に接続された画素400の画素信号が読み出される。水平信号線404(r,1)のrは、図17に示した例では、1または2である。すなわち、水平信号線404(r,1)は、水平信号線404(1,1)または水平信号線404(2,1)のことである。以下、同様に記載する。
水平信号線404(r,1)が選択されると、垂直信号線403―1からR画素400(1,1)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―2からR画素400(3,2)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―3からR画素400(1,3)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―4からR画素400(3,4)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―5からR画素400(1,5)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―6からR画素400(3,6)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―7からR画素400(1,7)の画素信号が読み出される。すなわち、この場合、水平信号線404(r,1)が選択されたときには、各ベイヤからR画素の画素信号が読み出される。
次に水平信号線404(r,2)が選択されると、垂直信号線403―1からG画素400(1,2)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―2からG画素400(3,1)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―3からG画素400(1,4)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―4からG画素400(3,3)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―5からG画素400(1,6)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―6からG画素400(3,5)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―7からG画素400(1,8)の画素信号が読み出される。すなわち、この場合、水平信号線404(r,2)が選択されたときには、各ベイヤからG1画素の画素信号が読み出される。
次に水平信号線404(r,3)が選択されると、垂直信号線403―1からG画素400(2,1)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―2からG画素400(4,2)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―3からG画素400(2,3)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―4からG画素400(4,4)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―5からG画素400(2,5)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―6からG画素400(4,6)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―7からG画素400(2,7)の画素信号が読み出される。すなわち、この場合、水平信号線404(r,3)が選択されたときには、各ベイヤからG2画素の画素信号が読み出される。
次に水平信号線404(r,4)が選択されると、垂直信号線403―1からB画素400(2,2)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―2からB画素400(4,1)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―3からB画素400(2,4)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―4からB画素400(4,3)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―5からB画素400(2,6)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―6からB画素400(4,5)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―7からB画素400(2,8)の画素信号が読み出される。すなわち、この場合、水平信号線404(r,4)が選択されたときには、各ベイヤからB画素の画素信号が読み出される。
このように、水平信号線404(r,1)、水平信号線404(r,2)、水平信号線404(r,3)、水平信号線404(r,4)を順次切り替えることで、1ベイヤを構成するR画素、G1画素、G2画素、およびB画素の画素信号が順次読み出される。すなわちこの場合、4回の水平走査で、読み出しが行えることになる。
次に、図18を参照し、間引き読み出しのとき動作について説明する。
間引き読み出しのときには、1回目の読み出し処理として、奇数列のベイヤに対しては、第4の水平信号である水平信号線404(r,4)が選択され、偶数行のベイヤに対しては第2の水平信号である水平信号線404(r,2)が選択された読み出しが行われる。図18に示した例では、奇数列のベイヤは、ベイヤ401(1,1)、ベイヤ401(1,2)、ベイヤ401(1,3)、ベイヤ401(1,4)であり、偶数行のベイヤは、ベイヤ401(2,1)、ベイヤ401(2,2)、ベイヤ401(2,3)である。
水平信号線404(r,4)と水平信号線404(r,2)が選択されることにより、垂直信号線403―1からB画素400(2,2)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―2からG画素400(3,1)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―3と垂直信号線403―4からは読み出しがなく、垂直信号線403―5からB画素400(2,6)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―6からG画素400(3,5)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―7からは読み出しがない。
すなわち、この場合、水平信号線404(r,4)が選択されることにより、奇数列ベイヤからB画素の画素信号が読み出され、水平信号線404(r,2)が選択されることにより、偶数行ベイヤからG1画素の画素信号が読み出される。また、新ベイヤを構成するときに必要とされない垂直信号線403からの読み出しは行われない。
次の2回目の読み出し処理として、奇数列のベイヤに対しては、第3の水平信号である水平信号線404(r,3)が選択され、偶数行のベイヤに対しては第1の水平信号である水平信号線404(r,1)が選択された読み出しが行われる。
水平信号線404(r,3)と水平信号線404(r,1)が選択されることにより、垂直信号線403―1からの読み出しはなく、垂直信号線403―2からR画素400(3,2)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―3からG画素400(2,3)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―4と垂直信号線403―5からは読み出しはなく、垂直信号線403―6からR画素400(3,6)の画素信号が読み出され、垂直信号線403―7からG画素400(2,7)の画素信号が読み出される。
すなわち、この場合、水平信号線404(r,3)が選択されることにより、奇数列ベイヤからG2画素の画素信号が読み出され、水平信号線404(r,1)が選択されることにより、偶数行ベイヤからR画素の画素信号が読み出される。また、新ベイヤを構成するときに必要とされない垂直信号線403からの読み出しは行われない。
このように、2回の水平走査により、新ベイヤを構成するR画素、G1画素、G2画素、およびB画素の画素信号が、それぞれ読み出される。すなわち、この場合、R画素として画素400(3,2)、G1画素としてG画素400(3,1)、G2画素としてG画素400(2,3)、およびB画素としてB画素400(2,2)で新ベイヤが構成される。同様に、この場合、R画素として画素400(3,6)、G1画素としてG画素400(3,5)、G2画素としてG画素400(2,7)、およびB画素としてB画素400(2,6)で新ベイヤが構成される。
このように、間引き読み出しのときには、奇数列ベイヤ配列に対して選択される水平信号線404と、偶数行ベイヤ配列に対して選択される水平信号線404とを異なるものとし、必要とされる画素の画素信号を読み出すための垂直信号線403が選択されることで、2回の読み出し動作を行うだけで、ベイヤを構成する4画素分の画素信号を読み出すことが可能となる。
これは従来の場合、例えば、図5Bを参照して説明した従来例の場合と比較し、半分の読み出し動作で、必要な画素の画素信号を読み出せることを意味している。
なお、図18に示した例では、奇数列ベイヤに対する水平信号線404は、水平信号線404(r,3)と水平信号線404(r,4)とし、偶数行ベイヤに対する水平信号線404は、水平信号線404(r,1)と水平信号線404(r,2)としたが、水平信号線404の選択は、この組み合わせに限定されるものではなく、他の組み合わせでも良い。また、他の組み合わせのときであっても、間引き読み出し時には、2回の読み出し動作で行えることは、上記した場合と同様である。
なお、上記した実施の形態においては、ベイヤが4画素共有であり、R(赤色)画素、G1(第1の緑色)画素、G2(第2の緑色)画素、およびB(青色)画素から構成されるとしたが、補色でも良い。
上記したような電極の配置、および読み出し方を用いることで、ベイヤ配列において、画素選択を行う水平信号線の画素への接続を1列毎に変更することができる。また、これにより列毎に読み出す画素を変更できるようになる。よって、間引き読み出しの速度を、例えば従来の接続方法と比較して、倍以上の速度で行うことが可能となる。
また、垂直方向および水平方向に1/2間引き後、間引き前のベイヤ配列の境界を跨いで新たなベイヤ配列を形成することが可能となる。
また、水平信号線の読み出し順序を変更することで、垂直方向のみ1/2に間引くことも可能である。
また、画素共有をハニカム状にすることにより垂直配線を倍にすることができる。この配置により、画素間引き読み出しや加算動作(水平・垂直加算)を高速化できる。
また、間引き読み出しの場合、読み出し回数を低減させることができるので、読み出しに必要とされる消費電力を低減させることが可能となり、装置全体の低消費電力化が図れる。
また、全画素読み出し、画素加算、間引き読み出しなどの各処理への切り換えを容易に行えるようになる。
上記した実施の形態を、45度回転させたベイヤ配列方式に対しても適用することができ、45度回転させたベイヤ配列方式でも、本発明を適用することで、上記した効果と同様の効果を期待することができる。
上記したように、本発明を適用したイメージセンサ(画像処理装置)は、画素に設けられる電極の配置や、その電極と水平信号線との接続に特徴があり、そのような特徴を有する画像処理装置を製造する製造装置も本発明を適用した範囲に含まれる。
具体的には、垂直信号線に接続される電極を4画素で共有するベイヤを複数有し、ベイヤを構成する画素は、画素毎に水平信号線と接続される電極を有するとともに、水平信号線と接続される電極の配置は、隣接するベイヤ同士で鏡像の関係が成り立つ配置とされる画像処理装置を製造する製造装置も、本発明に含まれる。
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
従来のイメージセンサの一例の構成を示す図である。 従来のイメージセンサの一例の構成を示す図である。 従来のイメージセンサの電極の配置について説明する図である。 従来のイメージセンサの回路図である。 従来のイメージセンサからの画素信号の読み出しについて説明する図である。 本発明を適用したイメージセンサの一実施の形態の構成を示す図である。 電極の配置について説明する図である。 図7に示したイメージセンサの回路図である。 全画素読み出し時の動作について説明する図である。 間引き読み出し時の動作について説明する図である。 間引き読み出し時の動作について説明する図である。 間引き読み出し時の動作について説明する図である。 間引き読み出し時の動作について説明する図である。 本発明を適用したイメージセンサの他の実施の形態の構成を示す図である。 電極の配置について説明する図である。 図15に示したイメージセンサの回路図である。 全画素読み出し時の動作について説明する図である。 間引き読み出し時の動作について説明する図である。
符号の説明
200 画素, 201 ベイヤ, 202 電極, 203 垂直信号線, 204 水平信号線, 205 電極, 400 画素, 401 ベイヤ, 402 電極, 403 垂直信号線, 404 水平信号線, 405 電極

Claims (16)

  1. 垂直信号線に接続される電極を4画素で共有するベイヤを複数有し、
    前記画素は、水平信号線と接続される電極を有し、
    前記水平信号線と接続される電極の配置は、隣接するベイヤ同士で鏡像の関係が成り立つ配置である
    画像処理装置。
  2. 水平方向に隣接する前記ベイヤの隣接する画素の前記電極は、画素の同じ側に配置される
    請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 水平方向に隣接する前記ベイヤの隣接する画素の前記電極は、同一の前記水平信号線に接続される
    請求項1に記載の画像処理装置。
  4. 前記水平信号線の選択順序を変更して、前記画素から画素信号を読み出す
    請求項1に記載の画像処理装置。
  5. 前記ベイヤを構成する4画素のうち、前記ベイヤ内で左下に位置する画素を第1の画素とし、右下に位置する画素を第2の画素とし、左上に位置する画素を第3の画素とし、右上に位置する画素を第4の画素とし、前記水平信号線が配置される水平方向を行とし、前記垂直信号線が配置される垂直方向を列とした場合、
    奇数列のベイヤ内の前記第1の画素と偶数列のベイヤ内の前記第2の画素が第1の水平信号線に接続され、
    奇数列のベイヤ内の前記第2の画素と偶数列のベイヤ内の前記第1の画素が第2の水平信号線に接続され、
    奇数列のベイヤ内の前記第3の画素と偶数列のベイヤ内の前記第4の画素が第3の水平信号線に接続され、
    奇数列のベイヤ内の前記第4の画素と偶数列のベイヤ内の前記第3の画素が第4の水平信号線に接続される
    請求項1に記載の画像処理装置。
  6. 奇数列のベイヤに対しては前記第1の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第3の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出す
    請求項5に記載の画像処理装置。
  7. 奇数列のベイヤに対しては前記第2の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第4の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出す
    請求項5に記載の画像処理装置。
  8. 奇数列のベイヤに対しては前記第3の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第1の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出す
    請求項5に記載の画像処理装置。
  9. 奇数列のベイヤに対しては前記第3の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第1の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出し、
    奇数列のベイヤに対しては前記第2の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第4の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出す
    請求項5に記載の画像処理装置。
  10. 前記4画素は、R画素、G1画素、G2画素、B画素から構成され、前記水平信号線が配置される水平方向を行とし、前記垂直信号線が配置される垂直方向を列とした場合、
    奇数列のベイヤ内のR画素と偶数列のベイヤ内のG1画素が第1の水平信号線に接続され、
    奇数列のベイヤ内のG1画素と偶数列のベイヤ内のR画素が第2の水平信号線に接続され、
    奇数列のベイヤ内のG2画素と偶数列のベイヤ内のB画素が第3の水平信号線に接続され、
    奇数列のベイヤ内のB画素と偶数列のベイヤ内のG2画素が第4の水平信号線に接続される
    請求項1に記載の画像処理装置。
  11. 垂直方向に隣接する前記ベイヤの隣接する画素の前記電極は、一方が画素の上側に配置され、他方が画素の下側に配置される
    請求項1に記載の画像処理装置。
  12. 前記ベイヤを構成する4画素のうち、前記ベイヤ内で左下に位置する画素を第1の画素とし、右下に位置する画素を第2の画素とし、左上に位置する画素を第3の画素とし、右上に位置する画素を第4の画素とし、前記水平信号線が配置される水平方向を行とし、前記垂直信号線が配置される垂直方向を列とした場合、
    奇数列のベイヤ内の前記第1の画素と偶数列のベイヤ内の前記第1の画素が第1の水平信号線に接続され、
    奇数列のベイヤ内の前記第2の画素と偶数列のベイヤ内の前記第2の画素が第2の水平信号線に接続され、
    奇数列のベイヤ内の前記第3の画素と偶数列のベイヤ内の前記第3の画素が第3の水平信号線に接続され、
    奇数列のベイヤ内の前記第4の画素と偶数列のベイヤ内の前記第4の画素が第4の水平信号線に接続され、
    奇数行のベイヤに対して偶数行のベイヤは、1/2ベイヤだけずれた位置に配置される
    請求項1に記載の画像処理装置。
  13. 奇数列のベイヤに対しては前記第4の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第2の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出し、
    奇数列のベイヤに対しては前記第3の水平信号線を選択し、偶数列のベイヤに対しては前記第1の水平信号線を選択して、前記画素から画素信号を読み出す
    請求項12に記載の画像処理装置。
  14. 前記4画素は、R画素、G1画素、G2画素、B画素から構成され、前記水平信号線が配置される水平方向を行とし、前記垂直信号線が配置される垂直方向を列とした場合、
    奇数列のベイヤ内のR画素と偶数列のベイヤ内のR画素が第1の水平信号線に接続され、
    奇数列のベイヤ内のG1画素と偶数列のベイヤ内のG1画素が第2の水平信号線に接続され、
    奇数列のベイヤ内のG2画素と偶数列のベイヤ内のG2画素が第3の水平信号線に接続され、
    奇数列のベイヤ内のB画素と偶数列のベイヤ内のB画素が第4の水平信号線に接続され、
    奇数行のベイヤに対して偶数行のベイヤは、1/2ベイヤだけずれた位置に配置される
    請求項1に記載の画像処理装置。
  15. 垂直信号線に接続される電極を4画素で共有するベイヤを複数有し、
    前記画素は、水平信号線と接続される電極を有し、
    水平信号線と接続される電極の配置は、隣接するベイヤ同士で鏡像の関係が成り立つ配置とされる画像処理装置の画像処理方法において、
    前記水平信号線の選択順序を変更し、
    選択された前記水平信号に接続されている前記画素から画素信号を読み出す
    画像処理方法。
  16. 垂直信号線に接続される電極を4画素で共有するベイヤを複数有し、
    前記画素は、水平信号線と接続される電極を有し、
    水平信号線と接続される電極の配置は、隣接するベイヤ同士で鏡像の関係が成り立つ配置とされる画像処理装置を製造する
    製造装置。
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