JP2012060412A - Imaging element, driving device for imaging element, driving method for imaging element, image processing device, image processing method, program, and imaging device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily divert image processing based on a Bayer array to image processing to be performed on an image signal having an array which becomes different from the Bayer array by adding a pixel of the Bayer array.SOLUTION: Two adjacent pixels in a unit lattice A of a Bayer array are added, and respective signals of G, Ye, Mg, and Cy are outputted as an addition result from two unit lattices A. These G, Ye, Mg, and Cy are outputted so that two-row-two-column unit lattices B are repeated in a row direction and in a column direction so as to have an array relationship similar to that of the Bayer array in which the unit lattices A are arranged repeatedly in the row direction and the column direction.

Description

本発明は、撮像素子、特に、カラーフィルタがベイヤー配列で配列された撮像素子、撮像素子の駆動装置、撮像素子の駆動方法、画像処理装置、画像処理方法、プログラム、及び、撮像装置に関する。   The present invention relates to an image pickup device, and more particularly, to an image pickup device in which color filters are arranged in a Bayer array, a drive device for the image pickup device, a drive method for the image pickup device, an image processing device, an image processing method, a program, and an image pickup device.

近年、HD(High Definition:高精細)動画などの高速動画記録に対応したデジタルカメラが提供されている。静止画の画像撮影の要求としては、12M(メガ)ピクセルのイメージセンサが使用されている。一方、HD動画においては、出力画素数は横ピクセル数が1920で縦ピクセル数が1080であり、出力画素数は合計で2.1Mピクセルである。したがって、同一のイメージセンサを用いて高精細静止画とHD動画とを撮影するデジタルカメラを実現するためには、動画撮影の際に、イメージセンサから出力される画素数を絞り込む構成とする必要がある。イメージセンサから出力する画素数を絞りこむ方法としては、画面の一部を切りだして出力する切り出し出力や、画素信号を間引いて出力する間引き出力、同色の複数の画素信号を混合して出力する画素混合出力が知られている(特許文献1〜3参照)。   In recent years, digital cameras that support high-speed moving image recording such as HD (High Definition) moving images have been provided. As a request for photographing a still image, an image sensor of 12M (mega) pixels is used. On the other hand, in the HD video, the number of output pixels is 1920 in the horizontal pixel and 1080 in the vertical pixel, and the total number of output pixels is 2.1M pixels. Therefore, in order to realize a digital camera that captures high-definition still images and HD moving images using the same image sensor, it is necessary to reduce the number of pixels output from the image sensor during moving image shooting. is there. As a method of narrowing down the number of pixels output from the image sensor, a cut-out output that cuts out a part of the screen and outputs, a thin-out output that thins out and outputs a pixel signal, or a mixture of multiple pixel signals of the same color is output. Pixel mixed output is known (see Patent Documents 1 to 3).

特開2005−244995号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-244995 特開2009−159186号公報JP 2009-159186 A 特開2009−147489号公報JP 2009-147489 A

本発明者は、イメージセンサから出力される画素数を絞り込む構成として、ベイヤー配列の2行2列の単位格子ごとに、隣り合う画素同士を加算して出力する構成を発明した(図10(a)参照)。例えば、あるベイヤー配列の単位格子において、斜め方向に隣接するG(緑)の画素同士を加算すると共に、残りのR(赤)とB(青)の画素同士を加算する。これによって、Gの画素及びMg(マゼンタ)の画素を加算結果として出力させる。その隣りの単位格子では、垂直方向に隣接するGとBの画素同士を加算すると共に、残りのRとGの画素同士を加算する。これによって、Ye(黄)の画素及びCy(シアン)の画素を加算結果として出力させる。つまり、2つの隣り合う単位格子からG、Mg、Ye及びCyの4画素を出力させる。例えばこのような画素加算を水平方向に関して繰り返すことにより、水平方向に並んだ2つの単位格子ごとにG、Mg、Ye及びCyの4画素が順に出力される。これにより、全体の画素数が半分に絞り込まれて出力されることとなる。図10(a)の例では、加算結果を単位格子ごとに水平方向に順に出力させることにより、G、Mg、Ye、Cy、G、Mg、Ye、Cy…の順に出力させている。   The present inventor invented a configuration for adding and outputting adjacent pixels for each unit cell of 2 rows and 2 columns in a Bayer array as a configuration for narrowing down the number of pixels output from the image sensor (FIG. 10A). )reference). For example, in a unit grid of a certain Bayer array, G (green) pixels adjacent in an oblique direction are added together, and the remaining R (red) and B (blue) pixels are added. As a result, the G pixel and the Mg (magenta) pixel are output as the addition result. In the adjacent unit cell, G and B pixels adjacent in the vertical direction are added together, and the remaining R and G pixels are added together. Thus, the Ye (yellow) pixel and the Cy (cyan) pixel are output as the addition result. That is, four pixels of G, Mg, Ye, and Cy are output from two adjacent unit lattices. For example, by repeating such pixel addition in the horizontal direction, four pixels of G, Mg, Ye, and Cy are sequentially output for every two unit cells arranged in the horizontal direction. As a result, the total number of pixels is reduced to half and output. In the example of FIG. 10A, the addition result is output in the order of G, Mg, Ye, Cy, G, Mg, Ye, Cy,.

ところで、イメージセンサから出力された画像信号には種々の画像処理が施される。画像処理の具体的な方法は様々であるが、方法によっては、処理対象となる信号がベイヤー配列で配列されていることを前提とするものがある。ところが、図10(a)に示す配列で画素加算の結果を出力すると、元のベイヤー配列における2行2列の単位格子が並んだ配列が出力信号において崩れてしまっているため、ベイヤー配列を前提にした画像処理を流用できず、出力信号の配列に応じた画像処理回路を新たに構成する必要が生じるおそれがある。   By the way, various image processings are performed on the image signal output from the image sensor. There are various specific methods for image processing, but some methods assume that signals to be processed are arranged in a Bayer array. However, if the result of pixel addition is output in the array shown in FIG. 10A, the array in which the 2 × 2 unit cell array in the original Bayer array is collapsed in the output signal. Therefore, there is a possibility that a new image processing circuit corresponding to the arrangement of the output signals needs to be configured.

本発明の目的は、ベイヤー配列の画素を加算してベイヤー配列とは異なる配列となった画像信号に施す画像処理として、ベイヤー配列を前提にした画像処理を流用しやすい撮像素子、撮像素子の駆動装置、撮像素子の駆動方法、画像処理装置、画像処理方法、プログラム、及び、撮像装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image sensor that can easily apply image processing based on a Bayer array as image processing to be performed on an image signal that has an array different from the Bayer array by adding pixels of the Bayer array, and driving of the image sensor An apparatus, a driving method of an imaging element, an image processing apparatus, an image processing method, a program, and an imaging apparatus are provided.

かかる目的を達成するためになされた請求項1に記載の撮像素子に係る発明は、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを透過した光の強度に応じたアナログ信号を出力する前記カラーフィルタごとに設けられた光電変換素子と、前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、それぞれの加算結果に応じたアナログ信号を出力する信号加算回路と、前記信号加算回路からの出力信号をデジタル信号に変換して出力するA/D変換部とを備え、前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を出力する。   In order to achieve the above object, an image pickup device according to claim 1, wherein the first unit of 2 rows and 2 columns comprising three primary colors of R (red), G (green) and B (blue) is provided. A plurality of color filters arranged in a Bayer array in which lattices are arranged; a photoelectric conversion element provided for each color filter that outputs an analog signal corresponding to the intensity of light transmitted through the color filter; For each first unit cell, the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two color filters of different colors among the four color filters are added, and the remaining two color filters are added. Output signals from the corresponding two photoelectric conversion elements are added together, and a signal addition circuit that outputs an analog signal corresponding to each addition result, and an output from the signal addition circuit An A / D converter that converts the signal into a digital signal and outputs the digital signal, and G, Ye (yellow), Mg (magenta), and Cy (cyan) are predetermined based on the output signal from the signal adding circuit. A digital image signal in which the second unit cell of 2 rows and 2 columns arranged in an array is repeatedly arranged in the row direction and the column direction is output.

請求項1に記載の撮像素子は、ベイヤー配列における第1の単位格子ごとに2つの光電変換素子からの出力信号を加算することで画素数を絞ると共に、G,Ye、Mg及びCyが所定の配列で並んだ第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を出力する。したがって、このデジタル画像信号における画素の配列は、第1の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだベイヤー配列と同様に、2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだ配列になる。これにより、本発明の撮像素子から出力されるデジタル画像信号に施す画像処理として、ベイヤー配列を前提にした画像処理を流用しやすい。   The imaging device according to claim 1 reduces the number of pixels by adding output signals from two photoelectric conversion devices for each first unit lattice in the Bayer array, and G, Ye, Mg, and Cy are predetermined. A digital image signal in which second unit cells arranged in an array are repeatedly arranged in a row direction and a column direction is output. Therefore, the pixel arrangement in this digital image signal is similar to the Bayer arrangement in which the first unit lattice is repeatedly arranged in the row direction and the column direction, and the second unit lattice of 2 rows and 2 columns is arranged in the row direction and the column direction. It becomes an array arranged repeatedly. Thereby, it is easy to divert the image processing based on the Bayer arrangement as the image processing to be performed on the digital image signal output from the imaging device of the present invention.

また、請求項1に記載の撮像素子は、請求項2に記載の発明のように、前記信号加算回路が、前記第1の単位格子ごとに、互いに異なる第1及び第2のパターンのいずれかで前記光電変換素子からの出力信号を加算し、前記第1のパターンが、前記第1の単位格子内において、2つのGの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号を加算すると共に、RとBの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号を加算するパターンであり、前記第2のパターンが、前記第1の単位格子内において、列方向に並んだGとBの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号を加算すると共に、列方向に並んだRとGのカラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号を加算するパターンであってもよい。これによると、第1のパターンの加算結果からGの画素信号及びMgの画素信号が生成され、第2のパターンの加算結果からCyの画素信号及びYeの画素信号が生成される。したがって、これらの加算結果から生成される画素信号に基づくと、G,Ye、Mg及びCyが所定の配列で並んだ第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号が生成される。   Further, in the image pickup device according to claim 1, as in the invention according to claim 2, the signal adding circuit is one of first and second patterns different from each other for each of the first unit lattices. The output signals from the photoelectric conversion elements are added to each other, and the first pattern outputs the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two G color filters in the first unit cell. In addition to adding, the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the color filters of R and B are added, and the second pattern is arranged in the column direction in the first unit cell. Output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the G and B color filters arranged side by side are added, and from the two photoelectric conversion elements corresponding to the R and G color filters arranged in the column direction. It may be a pattern for adding the output signal. According to this, a G pixel signal and an Mg pixel signal are generated from the addition result of the first pattern, and a Cy pixel signal and a Ye pixel signal are generated from the addition result of the second pattern. Therefore, based on the pixel signal generated from these addition results, a digital image signal is generated in which the second unit cell in which G, Ye, Mg, and Cy are arranged in a predetermined arrangement is repeatedly arranged in the row and column directions. Is done.

また、請求項2に記載の撮像素子は、請求項3に記載の発明のように、前記信号加算回路が、行方向及び列方向のそれぞれに関して前記第1のパターンと前記第2のパターンとを交互に繰り返して前記第1の単位格子ごとに前記光電変換素子からの出力信号を加算してもよい。これによると、第1のパターンと第2のパターンとを行方向及び列方向の夫々に関して交互に繰り返すことにより、行方向又は列方向に隣り合う2つの第1の単位格子からG,Ye、Mg及びCyの信号が加算結果として出力される。   Further, according to a second aspect of the present invention, as in the third aspect of the present invention, the signal adding circuit is configured to perform the first pattern and the second pattern with respect to each of the row direction and the column direction. The output signal from the photoelectric conversion element may be added for each of the first unit cells by repeating alternately. According to this, by alternately repeating the first pattern and the second pattern with respect to each of the row direction and the column direction, G, Ye, Mg from two first unit cells adjacent in the row direction or the column direction can be obtained. And Cy signals are output as addition results.

また、請求項1〜3のいずれかに記載の撮像素子は、請求項4に記載の発明のように、前記信号加算回路が、前記光電変換素子が発生させた電荷を転送する前記光電変換素子ごとに設けられた転送トランジスタを有し、1つの前記第1の単位格子に対応する4つの前記転送トランジスタに関して共有されたフローティングディフュージョンに対して、2つの前記転送トランジスタから同時に電荷を転送させてもよい。これによると、基本構成として、4画素で1つのフローティングディフュージョンを共有する構成であり、小型化を実現するための既存の画素構成を採用できる。加算パターンは、転送方法を変更することで様々に実現される。   Further, in the imaging device according to any one of claims 1 to 3, as in the invention according to claim 4, the signal addition circuit transfers the electric charge generated by the photoelectric conversion device. A transfer transistor provided for each of the four transfer transistors corresponding to the first unit cell, and the floating diffusion shared by the two transfer transistors may be transferred simultaneously from the two transfer transistors. Good. According to this, as a basic configuration, four pixels share one floating diffusion, and an existing pixel configuration for realizing miniaturization can be adopted. Various addition patterns can be realized by changing the transfer method.

また、請求項4に記載の撮像素子は、請求項5に記載の発明のように、前記転送トランジスタに転送制御信号を送信する転送制御信号線が、前記第1の単位格子の1行ごとに8本設けられ、行方向に1つおきに隣接する複数の前記第1の単位格子同士で、前記8本の転送制御信号線のうちの4本が、各単位格子における4つの前記転送トランジスタ用として共用されていてもよい。これによると、1つおきに隣接する単位格子で共用された4本の転送制御信号線により各転送トランジスタを制御すると共に、残りの単位格子においては別の4本の転送制御信号線により各転送トランジスタを制御できる。したがって、隣接する単位格子同士では様々に異なる転送制御を実行でき、様々に異なる加算パターンが設定可能である。   According to a fourth aspect of the present invention, as in the fifth aspect of the present invention, a transfer control signal line for transmitting a transfer control signal to the transfer transistor is provided for each row of the first unit cell. Four of the eight transfer control signal lines are provided for each of the four transfer transistors in each unit cell, and each of the plurality of first unit cells adjacent to each other in the row direction. It may be shared as. According to this, each transfer transistor is controlled by four transfer control signal lines shared by every other unit cell adjacent to each other, and each transfer is performed by another four transfer control signal lines in the remaining unit cell. The transistor can be controlled. Therefore, different transfer control can be executed between adjacent unit lattices, and different addition patterns can be set.

また、請求項6に記載の撮像素子の駆動装置は、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを透過した光の強度に応じたアナログ信号を出力する前記カラーフィルタごとに設けられた光電変換素子と、前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、その加算結果に応じたアナログ信号を出力する信号加算回路と、前記信号加算回路からの出力信号をデジタル信号に変換して出力するA/D変換部とを備えている撮像素子を駆動する駆動装置であって、前記信号加算回路からの出力信号が、前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算した結果となるように、前記信号加算回路を制御し、前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を、前記撮像素子から出力させる。これによると、請求項1の発明と同様に撮像素子を機能させる駆動装置が実現する。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a driving device for an image pickup device, in which a first unit cell of 2 rows and 2 columns composed of three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) is arranged. ) A plurality of color filters arranged in an array; a photoelectric conversion element provided for each color filter that outputs an analog signal corresponding to the intensity of light transmitted through the color filter; and an output signal from the photoelectric conversion element An image pickup device comprising: a signal addition circuit that adds together and outputs an analog signal corresponding to the addition result; and an A / D conversion unit that converts an output signal from the signal addition circuit into a digital signal and outputs the digital signal Output signals from the signal adder circuit for each of the first unit cells, two output signals corresponding to two color filters of different colors among the four color filters. The output signals from the photoelectric conversion elements are added together, and the signal addition circuit is controlled so that the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the remaining two color filters are added. Then, based on the output signal from the signal adding circuit, the second unit cell of 2 rows and 2 columns in which G, Ye (yellow), Mg (magenta), and Cy (cyan) are arranged in a predetermined arrangement is arranged in the row direction. In addition, digital image signals arranged repeatedly in the column direction are output from the image sensor. According to this, the drive device that allows the image sensor to function is realized as in the first aspect of the invention.

また、請求項7の撮像素子の駆動方法は、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを透過した光の強度に応じたアナログ信号を出力する前記カラーフィルタごとに設けられた光電変換素子と、前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、その加算結果に応じたアナログ信号を出力する信号加算回路と、前記信号加算回路からの出力信号をデジタル信号に変換して出力するA/D変換部とを備えている撮像素子を駆動する駆動方法であって、前記信号加算回路からの出力信号が、前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算した結果となるように、前記信号加算回路を制御し、前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を、前記撮像素子から出力させる。これによると、請求項1の発明と同様に撮像素子を機能させる駆動方法が実現する。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a Bayer array in which a first unit cell of 2 rows and 2 columns, which is composed of three primary colors of R (red), G (green), and B (blue), is arranged. A plurality of color filters arranged in the above, a photoelectric conversion element provided for each color filter that outputs an analog signal corresponding to the intensity of light transmitted through the color filter, and output signals from the photoelectric conversion elements Drives an image pickup device including a signal addition circuit that adds and outputs an analog signal corresponding to the addition result, and an A / D conversion unit that converts the output signal from the signal addition circuit into a digital signal and outputs the digital signal The output signal from the signal adder circuit has two light beams corresponding to the two color filters of different colors among the four color filters for each first unit cell. The output signals from the conversion elements are added together, and the signal addition circuit is controlled so as to obtain a result of adding the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the remaining two color filters. Based on an output signal from the signal adding circuit, a second unit cell of 2 rows and 2 columns in which G, Ye (yellow), Mg (magenta), and Cy (cyan) are arranged in a predetermined arrangement is arranged in the row direction and the column. Digital image signals arranged repeatedly in the direction are output from the image sensor. According to this, the driving method for causing the image sensor to function is realized as in the first aspect of the invention.

また、請求項8に記載の画像処理装置は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子と、前記撮像素子から出力されたデジタル画像信号に基づいて、G、Ye、Mg及びCyのそれぞれに関して画像調整用又は撮像光学系の駆動制御用の統計値を算出する統計値算出手段と、を備えていることを特徴とする。請求項1〜5の撮像素子から出力されるデジタル画像信号は、ベイヤー配列と同様に、G,Ye、Mg及びCyが所定の配列で並んだ第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んでいるので、G、Ye、Mg及びCyのそれぞれに関して統計値を算出する手段として、ベイヤー配列のデジタル画像信号から統計値を算出する手段を流用することができる。   An image processing apparatus according to an eighth aspect is based on the image pickup device according to any one of the first to fifth aspects and a digital image signal output from the image pickup device. And a statistical value calculating means for calculating statistical values for image adjustment or driving control of the imaging optical system for each of Cy. The digital image signal output from the image pickup device according to any one of claims 1 to 5 has a second unit cell in which G, Ye, Mg, and Cy are arranged in a predetermined arrangement repeatedly in a row direction and a column direction, similarly to the Bayer arrangement. Since they are arranged side by side, means for calculating statistical values from digital image signals in a Bayer array can be used as means for calculating statistical values for G, Ye, Mg, and Cy.

また、請求項8に記載の画像処理装置は、請求項9に記載の発明のように、前記光電変換素子への光の入射を遮断する遮光手段が前記撮像素子に設けられており、前記統計値算出手段が、前記デジタル画像信号のうち、前記遮光手段によって光の入射が遮断された前記光電変換素子に対応する信号から、光学的黒補正用の前記統計値を算出してもよい。これによると、光学的黒補正用にG、Ye、Mg及びCyのそれぞれに関して統計値を算出する手段として、ベイヤー配列用の算出手段を流用できる。   The image processing apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the image processing apparatus according to the ninth aspect, wherein the imaging element is provided with a light shielding unit that blocks light from entering the photoelectric conversion element. The value calculation means may calculate the statistical value for optical black correction from a signal corresponding to the photoelectric conversion element in which light is blocked by the light shielding means, among the digital image signals. According to this, as a means for calculating statistical values for each of G, Ye, Mg, and Cy for optical black correction, a Bayer array calculation means can be used.

また、請求項8又は9に記載の画像処理装置は、請求項10に記載の発明のように、前記統計値算出手段が算出したG、Ye、Mg及びCyに関する前記統計値を線形変換してG、R及びBに関する前記統計値を算出する統計値変換手段と、前記統計値変換手段が算出した前記統計値からG、R及びBに関するホワイトバランス補正用の補正値を算出する補正値算出手段と、前記補正値算出手段が算出したG、R及びBに関する前記補正値を線形変換してG、Ye、Mg及びCyに関する前記補正値を算出する補正値変換手段とをさらに備えていてもよい。これによると、G、Ye、Mg及びCyに関する統計値を変換してG,R及びBに関する統計値を算出するので、G,R及びBに関してホワイトバランス用の補正値を算出する算出手段を流用できる。   The image processing apparatus according to claim 8 or 9 linearly converts the statistical values related to G, Ye, Mg, and Cy calculated by the statistical value calculation unit, as in the invention according to claim 10. Statistical value conversion means for calculating the statistical values for G, R, and B, and correction value calculation means for calculating correction values for white balance correction for G, R, and B from the statistical values calculated by the statistical value conversion means And correction value conversion means for linearly converting the correction values for G, R, and B calculated by the correction value calculation means to calculate the correction values for G, Ye, Mg, and Cy. . According to this, since statistical values relating to G, R, and B are calculated by converting statistical values relating to G, Ye, Mg, and Cy, calculation means that calculates correction values for white balance relating to G, R, and B is diverted. it can.

また、請求項8又は9の画像処理装置は、請求項10に記載の発明のように、前記統計値算出手段が算出したG、Ye、Mg及びCyに関する前記統計値を線形変換してG、R及びBに関する前記統計値を算出する統計値変換手段と、前記統計値変換手段が算出した前記統計値の線形和を取ることにより露出調整用の統計値を算出する露出用統計値算出手段とをさらに備えていてもよい。これによると、G、Ye、Mg及びCyに関する統計値を変換してG,R及びBに関する統計値を算出するので、G,R及びBに関してホワイトバランス用の補正値を算出する算出手段を流用できる。   The image processing apparatus according to claim 8 or 9 linearly converts the statistical values related to G, Ye, Mg, and Cy calculated by the statistical value calculation unit, as in the invention according to claim 10, to obtain G, Statistical value conversion means for calculating the statistical values for R and B; and exposure statistical value calculation means for calculating a statistical value for exposure adjustment by taking a linear sum of the statistical values calculated by the statistical value conversion means; May be further provided. According to this, since statistical values relating to G, R, and B are calculated by converting statistical values relating to G, Ye, Mg, and Cy, calculation means that calculates correction values for white balance relating to G, R, and B is diverted. it can.

また、請求項12に記載の画像処理装置は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子と、前記撮像素子から出力されたデジタル画像信号におけるG、Ye、Mg及びCyの画素値の線形和を取ることにより前記第2の単位格子のそれぞれに関して輝度値を算出する輝度値算出手段と、前記輝度値算出手段が算出した輝度値からオートフォーカス用の統計値を算出するオートフォーカス用統計値算出手段と、を備えていることを特徴とする。これによると、ベイヤー配列における第1の単位格子に対応するG、Ye、Mg及びCyからなる第2の単位格子ごとに輝度値を算出すると共に、この輝度値からオートフォーカス用の統計値を算出するので、これらを算出する手段としてベイヤー配列用の算出手段を流用できる。   An image processing apparatus according to a twelfth aspect includes pixels of G, Ye, Mg, and Cy in the image sensor according to any one of claims 1 to 5 and a digital image signal output from the image sensor. A luminance value calculating means for calculating a luminance value for each of the second unit cells by taking a linear sum of the values, and an autofocus for calculating a statistical value for autofocus from the luminance value calculated by the luminance value calculating means Statistical value calculation means. According to this, a luminance value is calculated for each second unit cell composed of G, Ye, Mg, and Cy corresponding to the first unit cell in the Bayer array, and an autofocus statistical value is calculated from the luminance value. Therefore, a Bayer array calculation means can be used as a means for calculating these.

また、請求項13に記載の画像処理装置は、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを透過した光の強度を示す画素信号を前記カラーフィルタごとに算出する画素信号算出手段と、前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、それぞれの加算結果に応じた信号を出力する信号加算手段とを備え、前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を生成する。   The image processing apparatus according to claim 13 is a Bayer array in which first rows of two rows and two columns of three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) are arranged. A plurality of color filters arranged in a pixel pixel; pixel signal calculation means for calculating a pixel signal indicating the intensity of light transmitted through the color filter for each color filter; and four color filters for each first unit cell. Output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two color filters of different colors among the filters are added together, and output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the remaining two color filters Signal adding means for adding the signals to each other and outputting a signal corresponding to each addition result, and based on the output signal from the signal adding circuit, G, Ye (yellow), Mg (magenta) And Cy (cyan) to produce a digital image signal the second unit cell in two rows and two columns arranged repeatedly in the row and column directions aligned in a predetermined array.

また、請求項14に記載の画像処理方法は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子から出力されたデジタル画像信号を処理する画像処理方法であって、前記デジタル画像信号に基づいて、G、Ye、Mg及びCyのそれぞれに関して画像調整用又は撮像光学系の駆動制御用の統計値を算出することを特徴とする。   An image processing method according to claim 14 is an image processing method for processing a digital image signal output from the imaging device according to any one of claims 1 to 5, wherein the digital image signal Based on this, a statistical value for image adjustment or drive control of the imaging optical system is calculated for each of G, Ye, Mg, and Cy.

また、請求項15に記載の画像処理方法は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子から出力されたデジタル画像信号を処理する画像処理方法であって、前記デジタル画像信号におけるG、Ye、Mg及びCyの画素値の線形和を取ることにより前記第2の単位格子のそれぞれに関して輝度値を算出する輝度値算出ステップと、前記輝度値算出ステップにおいて算出された輝度値からオートフォーカス用の統計値を算出するオートフォーカス用統計値算出ステップと、を備えていることを特徴とする。   An image processing method according to claim 15 is an image processing method for processing a digital image signal output from the imaging device according to any one of claims 1 to 5, wherein the digital image signal A luminance value calculating step for calculating a luminance value for each of the second unit cells by taking a linear sum of pixel values of G, Ye, Mg, and Cy, and an automatic operation from the luminance value calculated in the luminance value calculating step. And an autofocus statistical value calculation step for calculating a focus statistical value.

また、請求項16に記載のプログラムは、請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子から出力されたデジタル画像信号をコンピュータに処理させるプログラムであって、前記デジタル画像信号に基づいて、G、Ye、Mg及びCyのそれぞれに関して画像調整用又は撮像光学系の駆動制御用の統計値をコンピュータに算出させることを特徴とする。   A program according to claim 16 is a program for causing a computer to process the digital image signal output from the imaging device according to any one of claims 1 to 5, and based on the digital image signal. , G, Ye, Mg, and Cy, the computer is made to calculate statistical values for image adjustment or drive control of the imaging optical system.

また、請求項17に記載のプログラムは、請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子から出力されたデジタル画像信号をコンピュータに処理させるプログラムであって、前記デジタル画像信号におけるG、Ye、Mg及びCyの画素値の線形和を取ることにより前記第2の単位格子のそれぞれに関して輝度値を算出する輝度値算出ステップと、
前記輝度値算出ステップにおいて算出された輝度値からオートフォーカス用の統計値を算出するオートフォーカス用統計値算出ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする。
A program according to claim 17 is a program for causing a computer to process the digital image signal output from the imaging device according to any one of claims 1 to 5, wherein G, A luminance value calculating step of calculating a luminance value for each of the second unit cells by taking a linear sum of pixel values of Ye, Mg and Cy;
An autofocus statistical value calculating step of calculating an autofocus statistical value from the luminance value calculated in the luminance value calculating step;
Is executed by a computer.

また、請求項22に記載の撮像装置は、被写体像を結像させる撮像光学系と、前記撮像光学系が結像させた被写体像を光電変換して出力する請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子と、前記撮像素子から出力された出力信号に対して所定の画像処理を加え、前記被写体像を再現する画像処理手段と、を備えていることを特徴とする。   An imaging apparatus according to claim 22 is an imaging optical system that forms a subject image, and a subject image formed by the imaging optical system is photoelectrically converted and output. And image processing means for performing predetermined image processing on the output signal output from the image sensor and reproducing the subject image.

請求項1に記載の撮像素子、請求項6に記載の駆動装置、請求項7に記載の駆動方法及び請求項13に記載の画像処理装置によると、ベイヤー配列における第1の単位格子ごとに2つの光電変換素子からの出力信号を加算することで画素数を絞ると共に、G,Ye、Mg及びCyが所定の配列で並んだ第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を出力する。したがって、このデジタル画像信号における画素の配列は、第1の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだベイヤー配列と同様に、2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだ配列になる。これにより、本発明の撮像素子から出力されるデジタル画像信号に施す画像処理として、ベイヤー配列を前提にした画像処理を流用しやすい。   According to the imaging device according to claim 1, the drive device according to claim 6, the drive method according to claim 7, and the image processing device according to claim 13, 2 for each first unit cell in the Bayer array. A digital image in which the number of pixels is reduced by adding output signals from two photoelectric conversion elements, and a second unit cell in which G, Ye, Mg, and Cy are arranged in a predetermined arrangement is repeatedly arranged in the row direction and the column direction Output a signal. Therefore, the pixel arrangement in this digital image signal is similar to the Bayer arrangement in which the first unit lattice is repeatedly arranged in the row direction and the column direction, and the second unit lattice of 2 rows and 2 columns is arranged in the row direction and the column direction. It becomes an array arranged repeatedly. Thereby, it is easy to divert the image processing based on the Bayer arrangement as the image processing to be performed on the digital image signal output from the imaging device of the present invention.

本発明の一実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the imaging device which concerns on one embodiment of this invention. 図2(a)はベイヤー配列を、図2(b)は画素信号の加算パターンをそれぞれ示す模式図である。2A is a schematic diagram illustrating a Bayer array, and FIG. 2B is a schematic diagram illustrating an addition pattern of pixel signals. 画像処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an image process part. 図4(a)〜図4(c)は、各統計値算出部等の詳細な構成を示すブロック図であり、図4(d)はAF統計値算出部が実行する加算処理を示す模式図である。4 (a) to 4 (c) are block diagrams showing the detailed configuration of each statistical value calculation unit and the like, and FIG. 4 (d) is a schematic diagram showing addition processing executed by the AF statistical value calculation unit. It is. 図5(a)は本実施の形態のWB統計値算出部及び補正値算出部の詳細な構成を示すブロック図であり、図5(b)はその従来構成を示すブロック図である。FIG. 5A is a block diagram showing a detailed configuration of the WB statistical value calculation unit and the correction value calculation unit of the present embodiment, and FIG. 5B is a block diagram showing the conventional configuration thereof. 画像処理部の色補間部が実行する信号処理の各ステップを示す模式図である。図4It is a schematic diagram which shows each step of the signal processing which the color interpolation part of an image process part performs. FIG. 図2(c)に示す加算パターンの配置を実現するための具体的な回路構成図である。FIG. 3 is a specific circuit configuration diagram for realizing the arrangement of addition patterns shown in FIG. 図8(a)及び図8(b)は、図2(b)に示す加算パターンに従って加算された信号を単位回路から出力させるために、転送制御信号線によって単位回路に印加する制御信号を示すシーケンス図である。FIGS. 8A and 8B show control signals applied to the unit circuit by the transfer control signal line in order to output from the unit circuit signals added according to the addition pattern shown in FIG. 2B. It is a sequence diagram. 撮像装置が実行する処理の全体の流れを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the flow of the whole process which an imaging device performs. 図10(a)は、加算パターンの一参考例を示す模式図である。図10(b)〜図10(e)は、本実施の形態の変形例を示す模式図である。FIG. 10A is a schematic diagram illustrating a reference example of the addition pattern. FIG.10 (b)-FIG.10 (e) are schematic diagrams which show the modification of this Embodiment.

本発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。撮像装置1は、図1に示すように、被写体像を撮像素子200に導いて結像させる撮像光学系100と、結像された被写体像を光電変換して出力する撮像素子200と、撮像素子200から出力された出力信号に対して所定の信号処理を加え、被写体像を再現する画像処理部300(画像処理手段)とによって構成されている。画像処理部300から出力される1フレームの画像に対応する画像データから静止画の画像データが生成され、画像処理部300から時間的に連続して出力される複数のフレーム画像に対応する画像データから動画データが生成される。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the imaging apparatus 1 includes an imaging optical system 100 that guides a subject image to the imaging device 200 to form an image, an imaging device 200 that photoelectrically converts the formed subject image, and an imaging device. An image processing unit 300 (image processing means) that reproduces a subject image by performing predetermined signal processing on the output signal output from 200. Image data corresponding to a plurality of frame images, which are generated from image data corresponding to one frame image output from the image processing unit 300, and are output continuously from the image processing unit 300 in terms of time. Video data is generated.

撮像光学系100は、撮像対象からの光を撮像装置1内に取り込む、撮像対象のズームを行うためのレンズ等からなる前部レンズ群111、補正用レンズ112、前後方向に移動して焦点位置を調整可能なフォーカスレンズ113、撮像対象からの光を絞り込む絞り量を調整可能なアイリス(絞り)121、及び、撮像素子200へ向かう入射光を遮蔽したり遮蔽を解除したりする機械式シャッタ122を有している。フォーカスレンズ113、アイリス121及びシャッタ122は、フォーカス駆動部131、アイリス駆動部132及びシャッタ駆動部133によってそれぞれ駆動される。フォーカス駆動部131、アイリス駆動部132及びシャッタ駆動部133の動作は、画像処理部300から送信される駆動制御信号に基づいて制御される。   The imaging optical system 100 takes in light from the imaging target into the imaging apparatus 1 and moves the front lens group 111 including a lens for zooming the imaging target, a correction lens 112, and the focal position by moving in the front-rear direction. A focus lens 113 that can adjust the aperture, an iris 121 that can adjust the amount of aperture that narrows down the light from the imaging target, and a mechanical shutter 122 that shields or releases the incident light toward the image sensor 200. have. The focus lens 113, the iris 121, and the shutter 122 are driven by a focus driving unit 131, an iris driving unit 132, and a shutter driving unit 133, respectively. The operations of the focus drive unit 131, the iris drive unit 132, and the shutter drive unit 133 are controlled based on drive control signals transmitted from the image processing unit 300.

撮像素子200は、受光量に応じたアナログ信号を出力する複数の光電変換素子211と、複数の光電変換素子211に関して共有されたフローティングディフュージョン(以下、「FD(Floating Diffusion)」とする)230と、光電変換素子211から出力されたアナログ信号をFD230へと転送する信号転送部221と、信号転送部221によるアナログ信号の転送を制御する転送制御部222と、FD230から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するAFE(Analog Front End)部240とを備えている。一部の光電変換素子211には、撮像光学系からの光を遮断するための遮光部材209が設けられている。これは、後述の光学的黒補正処理のため、一部の光電変換素子211には受光がなされないようにするためである。   The imaging element 200 includes a plurality of photoelectric conversion elements 211 that output an analog signal corresponding to the amount of received light, and a floating diffusion (hereinafter referred to as “FD (Floating Diffusion)”) 230 that is shared with respect to the plurality of photoelectric conversion elements 211. The signal transfer unit 221 that transfers the analog signal output from the photoelectric conversion element 211 to the FD 230, the transfer control unit 222 that controls the transfer of the analog signal by the signal transfer unit 221, and the analog signal output from the FD 230 are digital An AFE (Analog Front End) unit 240 that converts the signal into a signal and outputs the signal. Some photoelectric conversion elements 211 are provided with a light blocking member 209 for blocking light from the imaging optical system. This is to prevent some photoelectric conversion elements 211 from receiving light for an optical black correction process described later.

各光電変換素子211にはカラーフィルタが備えられている。各カラーフィルタは、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色の色成分のいずれかに対応するフィルタである。これらのカラーフィルタは、R、G及びBの3原色からなる2行2列の単位格子(以下、「単位格子A」(第1の単位格子)とする)が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列されている。撮像光学系100によって結像された被写体像からの光は、各色のカラーフィルタを透過し、単一色の光となって光電変換素子211に受光される。光電変換素子211は、各カラーフィルタを透過した単一色の光の強度に応じた量の電荷をアナログ電気信号として出力する。このように、撮像素子200は、単板式撮像素子として構成されている。一実施例では、光電変換素子211が横に4000個、縦に3000個配列されている。つまり、撮像素子200が、横4000ピクセルの画素からなり縦3000ピクセルの画素からなる、合計で12M(メガ)ピクセルの画素で構成されている。   Each photoelectric conversion element 211 is provided with a color filter. Each color filter is a filter corresponding to one of the three primary color components R (red), G (green), and B (blue). These color filters are in a Bayer array in which unit rows of 2 rows and 2 columns (hereinafter referred to as “unit cell A” (first unit cell)) composed of three primary colors of R, G, and B are arranged. It is arranged. Light from the subject image formed by the imaging optical system 100 passes through the color filters of each color and is received by the photoelectric conversion element 211 as single color light. The photoelectric conversion element 211 outputs an amount of electric charge corresponding to the intensity of light of a single color that has passed through each color filter as an analog electric signal. Thus, the image sensor 200 is configured as a single-plate image sensor. In one embodiment, 4000 photoelectric conversion elements 211 are arranged horizontally and 3000 vertically. In other words, the imaging device 200 is configured by a total of 12M (mega) pixels, which includes a pixel of 4000 pixels in the horizontal direction and a pixel of 3000 pixels in the vertical direction.

図2(a)は上述のベイヤー配列を表している。ベイヤー配列で配列されたカラーフィルタは、G色フィルタとR色フィルタとが行方向に交互に配置された行と、GフィルタとBフィルタとが行方向に交互に配置された行とが、列方向に交互に配置されている。このうちGフィルタは、市松模様状に配置されている。本実施の形態では、行方向にRと交互に並んだG色をGrと表し、行方向にBと交互に並んだG色をGbと表す。   FIG. 2A shows the Bayer arrangement described above. The color filters arranged in the Bayer array include columns in which G color filters and R color filters are alternately arranged in the row direction, and rows in which G filters and B filters are alternately arranged in the row direction. Alternatingly arranged in the direction. Among these, the G filter is arranged in a checkered pattern. In the present embodiment, the G color alternately arranged with R in the row direction is represented as Gr, and the G color alternately arranged with B in the row direction is represented as Gb.

光電変換素子211から出力された電荷は、信号転送部221によってFD230に転送される。転送制御部222は、信号転送部221によってどの光電変換素子211からどのタイミングでFD230へと電荷を転送させるかを制御する。これにより、撮像素子200は、1フレームにつき全ての光電変換素子211からFD230へと電荷を転送させることも、1フレームにつき任意の一部の光電変換素子211からFD230へと電荷を転送させることも可能である。   The charge output from the photoelectric conversion element 211 is transferred to the FD 230 by the signal transfer unit 221. The transfer control unit 222 controls from which photoelectric conversion element 211 to which charge is transferred to the FD 230 by the signal transfer unit 221. As a result, the image sensor 200 can transfer charges from all the photoelectric conversion elements 211 to the FD 230 per frame, or can transfer charges from any part of the photoelectric conversion elements 211 to the FD 230 per frame. Is possible.

FD230は、光電変換素子211から転送された電荷の量に応じた大きさの電圧を出力する。FD230は、複数の光電変換素子211に関して共有されている。具体的には、2行2列のベイヤー配列の単位格子に対応する4つの光電変換素子211を一まとめにした光電変換素子群210のそれぞれに関して1つのFD230が共有されている。図1では、光電変換素子群210がそれぞれ破線で囲まれ、図2(a)では、1つの光電変換素子群210に対応する1つの単位格子Aが破線で囲まれている。FD230は、光電変換素子211から転送された電荷の量に応じた大きさの電圧信号を生成し、AFE部240へと出力する。   The FD 230 outputs a voltage having a magnitude corresponding to the amount of charge transferred from the photoelectric conversion element 211. The FD 230 is shared with respect to the plurality of photoelectric conversion elements 211. Specifically, one FD 230 is shared with respect to each of the photoelectric conversion element groups 210 in which four photoelectric conversion elements 211 corresponding to a unit cell of a 2 × 2 Bayer array are arranged together. In FIG. 1, the photoelectric conversion element group 210 is surrounded by a broken line, and in FIG. 2A, one unit cell A corresponding to one photoelectric conversion element group 210 is surrounded by a broken line. The FD 230 generates a voltage signal having a magnitude corresponding to the amount of charge transferred from the photoelectric conversion element 211 and outputs the voltage signal to the AFE unit 240.

AFE部240は、FD230から出力されたアナログ信号を相関二重サンプリングするCDS(Corelated Double Sampling)部241、CDS部241によって相関二重サンプリングされたアナログ信号を増幅するAGC(Automatic Gain Control)部242、AGC部243によって増幅されたアナログ信号をデジタル画像信号に変換するADC部(A/D変換部)243を有している。FD230から出力されたアナログ信号は、AFE部240によってデジタル信号に変換され、画像処理部300へと出力される。   The AFE unit 240 is a CDS (Correlated Double Sampling) unit 241 that performs correlated double sampling on the analog signal output from the FD 230, and an AGC (Automatic Gain Control) unit 242 that amplifies the analog signal that has been correlated double sampled by the CDS unit 241. The AGC unit 243 includes an ADC unit (A / D conversion unit) 243 that converts the analog signal amplified by the AGC unit 243 into a digital image signal. The analog signal output from the FD 230 is converted into a digital signal by the AFE unit 240 and output to the image processing unit 300.

本実施の形態の撮像素子200は、以下のように、画素を加算することによって画素数を絞り込んで画素信号を出力できるように構成されている。画素数を絞り込む場合、転送制御部222は、同時に複数の光電変換素子211からFD230へと電荷を転送するように信号転送部221を制御する。FD230へと同時に転送された電荷は、FD230において加算される。FD230は、加算された電荷の量に応じた大きさの電圧をAFE部240へと出力する。このように、信号転送部221及びFD230は、複数の光電変換素子211からの出力信号同士を加算し、加算した結果に応じた電圧信号を出力する信号加算回路として機能する。FD230は、単位格子Aに対応する4つの光電変換素子211からなる各光電変換素子群210によって共有されており、撮像素子200は、各光電変換素子群210内で画素信号を加算できる。このような画素加算を可能とする撮像素子200の具体的な回路構成については後述する。   The image sensor 200 of the present embodiment is configured to be able to output a pixel signal by reducing the number of pixels by adding pixels as follows. When narrowing down the number of pixels, the transfer control unit 222 controls the signal transfer unit 221 so as to transfer charges from the plurality of photoelectric conversion elements 211 to the FD 230 at the same time. The charges transferred simultaneously to the FD 230 are added in the FD 230. The FD 230 outputs a voltage having a magnitude corresponding to the amount of the added charge to the AFE unit 240. As described above, the signal transfer unit 221 and the FD 230 function as a signal addition circuit that adds output signals from the plurality of photoelectric conversion elements 211 and outputs a voltage signal corresponding to the addition result. The FD 230 is shared by each photoelectric conversion element group 210 including four photoelectric conversion elements 211 corresponding to the unit cell A, and the imaging element 200 can add pixel signals within each photoelectric conversion element group 210. A specific circuit configuration of the image sensor 200 that enables such pixel addition will be described later.

各光電変換素子群210に関して画素を加算する方法、及び、加算した結果を出力する方法はさまざまである。図10(a)は、そのうちの一つを示している。図10(a)の加算方法においては、単位格子A内で互いに斜めに隣り合う画素同士を加算するパターンXと、単位格子A内で互いに列方向に隣り合う画素同士を加算するパターンVとを、行方向及び列方向のそれぞれに関して交互に繰り返す。このように、各単位格子A内で画素が加算されるため、同色の画素同士が加算されるのみならず、異色の画素同士が加算される。したがって、加算結果はRGBの組み合わせとは異なる色の組み合わせとなる。具体的には、加算パターンX(第1の加算パターン)からは、GrとGbの加算結果としてGの画素信号が、RとBの加算結果としてMg(マゼンタ)の画素信号がそれぞれ得られる。また、加算パターンV(第2の加算パターン)からは、RとGbの加算結果としてYe(黄)の画素信号が、GrとBの加算結果としてCy(シアン)の画素信号がそれぞれ得られる。   There are various methods for adding pixels with respect to each photoelectric conversion element group 210 and outputting the result of the addition. FIG. 10A shows one of them. In the addition method of FIG. 10A, a pattern X for adding pixels that are obliquely adjacent to each other in the unit cell A and a pattern V for adding pixels that are adjacent to each other in the column direction in the unit cell A , And alternately in each of the row direction and the column direction. As described above, since the pixels are added in each unit cell A, not only the pixels of the same color are added but also the pixels of different colors are added. Therefore, the addition result is a combination of colors different from the combination of RGB. Specifically, from the addition pattern X (first addition pattern), a G pixel signal is obtained as an addition result of Gr and Gb, and an Mg (magenta) pixel signal is obtained as an addition result of R and B, respectively. From the addition pattern V (second addition pattern), a pixel signal of Ye (yellow) is obtained as a result of addition of R and Gb, and a pixel signal of Cy (cyan) is obtained as a result of addition of Gr and B, respectively.

そして、これらの加算結果の一出力例として、各単位格子Aの加算結果を行方向に並べて順に出力することにより、図10(a)に示すように、第1行目はG、Mg、Ye、Cy…の順に加算結果を並べ、第2行目はYe、Cy、G、Mg…の順に加算結果を並べ、第3行目以降はこれらの並び方を交互に繰り返して出力していくことが考えられる。しかしながら、このような出力方法を採用すると、図10(a)に示すように、格子C内における画素の並び方とその隣の格子D内における画素の並び方とが互いに異なるものとなってしまう。したがって、加算結果は、ベイヤー配列におけるRGBの色の組み合わせとは異なるG、Mg、Ye及びCyの組み合わせとなって出力されるのみならず、2行2列の単位格子Aを行方向及び列方向に繰り返すという、ベイヤー配列の規則正しい配列関係自体も崩れた配列となって出力されてしまう。撮像素子200から出力された画像信号には、後述の通り画像処理部300において種々の画像処理が施される。これらの画像処理の中には、処理対象となる信号がベイヤー配列の配列関係を有していることを前提とするものがある。したがって、ベイヤー配列の規則正しい配列関係が崩れた図10(a)の出力方法の場合、この出力方法に対応可能な画像処理回路等を新たに構成する必要が生じる。   As an output example of these addition results, the addition results of the unit cells A are arranged in the row direction and are output in order, so that the first row has G, Mg, Ye as shown in FIG. , Cy..., The addition results are arranged in order, the second line is arranged in the order of Ye, Cy, G, Mg..., And the third and subsequent lines are output by repeating these arrangements alternately. Conceivable. However, when such an output method is adopted, the arrangement of pixels in the lattice C and the arrangement of pixels in the adjacent lattice D are different from each other as shown in FIG. Therefore, the addition result is not only output as a combination of G, Mg, Ye, and Cy different from the RGB color combination in the Bayer array, but also in the row direction and the column direction in the unit cell A of 2 rows and 2 columns. The regular array relationship of the Bayer array itself is repeated and output as an array that is broken. The image signal output from the image sensor 200 is subjected to various image processing in the image processing unit 300 as described later. Some of these image processings are based on the premise that signals to be processed have a Bayer arrangement. Therefore, in the case of the output method of FIG. 10A in which the regular array relationship of the Bayer array is broken, it is necessary to newly configure an image processing circuit or the like that can cope with this output method.

そこで、本発明者はベイヤー配列の配列関係と対応する配列関係で加算結果を出力するため、以下に一例を示す出力方法を発明した。図2(b)はかかる出力方法の一例である。この出力方法では、図2(b)に示すように、各単位格子Aからの2つの加算結果を行方向に並べず、列方向に並べて出力する。また、加算結果を必ずしも単位格子Aの並び順に出力していくのではなく、例えば図2(b)において上から2つ目の単位格子Aにおける加算結果は、2つの隣り合う単位格子Aごとに行方向に順序を入れ替えて出力する。このような出力方法を採用することにより、図2(b)に示すように、1行目はGとYeを交互に繰り返して出力し、2行目はMgとCyを交互に繰り返して出力し、3行目以降はこれらを列方向に交互に繰り返して出力する。これによって、撮像素子200からは、(1行目)G→Ye→G→Ye→…→(2行目)Mg→Cy→Mg→Cy→…→(3行目)G→Ye→G→Ye→…の順に画素信号が出力される。つまり、画素信号は、G、Ye、Mg及びCyが所定の順序で配列された2行2列の単位格子(以下、「単位格子B」(第2の単位格子)とする)が、行方向及び列方向のそれぞれに関して繰り返し並んだ配列で出力される。各単位格子B内では、ベイヤー配列の単位格子AにおけるGr、R、B及びGbに対応した位置にG、Ye、Mg及びCyがそれぞれ配置されている。本実施の形態ではこのように、撮像素子200から出力されるデジタル画像信号は、ベイヤー配列と同様に、単位格子Bが行方向及び列方向のそれぞれに規則正しく配列されている。このような出力信号を、以下において「ベイヤー互換配列信号」と記載する。   Therefore, the present inventor has invented an output method shown as an example below in order to output the addition result in an array relationship corresponding to the array relationship of the Bayer array. FIG. 2B shows an example of such an output method. In this output method, as shown in FIG. 2B, the two addition results from each unit cell A are output in the column direction, not in the row direction. Further, the addition result is not necessarily output in the arrangement order of the unit cells A. For example, in FIG. 2B, the addition result in the second unit cell A from the top is obtained for every two adjacent unit cells A. The order is output in the line direction. By adopting such an output method, as shown in FIG. 2B, the first line outputs G and Ye alternately and the second line outputs Mg and Cy alternately. From the third row onward, these are output alternately in the column direction. Thereby, from the image sensor 200, (first line) G → Ye → G → Ye →... → (second line) Mg → Cy → Mg → Cy →... → (third line) G → Ye → G → Pixel signals are output in the order of Ye →. In other words, the pixel signal includes a unit cell of 2 rows and 2 columns in which G, Ye, Mg, and Cy are arranged in a predetermined order (hereinafter referred to as “unit cell B” (second unit cell)) in the row direction. And an array arranged repeatedly in each of the column directions. In each unit cell B, G, Ye, Mg, and Cy are arranged at positions corresponding to Gr, R, B, and Gb in the unit cell A of the Bayer array. In this embodiment, as described above, in the digital image signal output from the image sensor 200, the unit cells B are regularly arranged in the row direction and the column direction, respectively, as in the Bayer arrangement. Such an output signal is hereinafter referred to as a “Bayer compatible array signal”.

次に、撮像素子200から出力されたベイヤー互換配列信号に所定の信号処理を加える画像処理部300について説明する。画像処理部300は、図3に示すように、撮像素子200からのベイヤー互換配列信号に各種補正処理を施す画像調整部310と、ベイヤー互換配列信号に基づいて統計値を算出するOB統計値算出部324、AE統計値算出部321、AF統計値算出部322及びWB統計値算出部323(統計値算出手段)と、AE統計値算出部321及びAF統計値算出部322が算出した統計値に基づいて撮像光学系100の駆動を制御するための制御指令を生成するAE制御部331及びAF制御部332と、WB統計値算出部323が算出した統計値に基づいて画像調整部310によるホワイトバランス補正処理に用いる補正値を算出する補正値算出部340と、AE制御部331及びAF制御部332からの制御指令に基づいて駆動制御信号を生成する駆動制御部350とを有している。画像処理部300は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)その他の各種のハードウェアと、ROMに格納されたプログラムその他のソフトウェアとから構成されている。このソフトウェアがハードウェアを、画像調整部310等の各機能部を実現するように機能させることにより、画像処理部300が実現されている。あるいは、各機能部における演算処理に特化した電子回路等により画像調整部310等が構成されていてもよいし、各機能部における演算処理に特化した電子回路等と、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって各機能部を実現する構成とが互いに協働するように構成されていてもよい。   Next, the image processing unit 300 that performs predetermined signal processing on the Bayer-compatible array signal output from the image sensor 200 will be described. As shown in FIG. 3, the image processing unit 300 performs an image adjustment unit 310 that performs various correction processes on the Bayer compatible array signal from the image sensor 200, and calculates an OB statistical value that calculates a statistical value based on the Bayer compatible array signal. The statistical values calculated by the unit 324, the AE statistical value calculation unit 321, the AF statistical value calculation unit 322, and the WB statistical value calculation unit 323 (statistic value calculation unit), the AE statistical value calculation unit 321 and the AF statistical value calculation unit 322 Based on the statistical values calculated by the AE control unit 331 and the AF control unit 332 that generate a control command for controlling the driving of the imaging optical system 100 based on the WB statistical value calculation unit 323, the white balance by the image adjustment unit 310 A correction value calculation unit 340 that calculates a correction value used for the correction process, and a drive control signal based on control commands from the AE control unit 331 and the AF control unit 332 And a drive control unit 350 for forming. The image processing unit 300 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and other various hardware, and a program and other software stored in the ROM. The software causes the hardware to function so as to realize each functional unit such as the image adjustment unit 310, thereby realizing the image processing unit 300. Alternatively, the image adjustment unit 310 or the like may be configured by an electronic circuit or the like specialized for arithmetic processing in each functional unit, an electronic circuit or the like specialized for arithmetic processing in each functional unit, and hardware and software A configuration for realizing each functional unit by combination may be configured to cooperate with each other.

画像調整部310は、OB補正部311、シェーディング補正部312、WB補正部313、色補間部314、色補正部315及びガンマ補正部316を有している。OB補正部311は、撮像素子200から出力されたベイヤー互換配列信号に光学的黒補正処理を施す。光学的黒補正処理は、遮光部材209(遮光手段)によって光が遮断された領域にある光学変換素子211に対応する画素値に基づいて、光学変換素子211やAFE部240の持つDC誤差を検出し、有効画素領域の画素値から減算することにより、画素値のDCオフセットを補正する処理である(所謂、暗電流によって引き上げられたブラックレベルを補正する処理である)。OB補正部311は、OB統計値算出部324を有しており、OB統計値算出部311が算出した光学的黒補正値Ob_G,Ob_Ye、Ob_Mg及びOb_Cyを用いて、以下の演算により光学的黒補正処理を実行する:補正後の画素値G’=画素値G−Ob_G、補正後の画素値Ye’=画素値Ye−Ob_Ye、補正後の画素値Mg’=画素値Mg−Ob_Mg、補正後の画素値Cy’=画素値Cy−Ob_Cy。   The image adjustment unit 310 includes an OB correction unit 311, a shading correction unit 312, a WB correction unit 313, a color interpolation unit 314, a color correction unit 315, and a gamma correction unit 316. The OB correction unit 311 performs an optical black correction process on the Bayer compatible array signal output from the image sensor 200. The optical black correction process detects a DC error of the optical conversion element 211 or the AFE unit 240 based on the pixel value corresponding to the optical conversion element 211 in the region where the light is blocked by the light blocking member 209 (light blocking unit). Then, it is a process of correcting the DC offset of the pixel value by subtracting it from the pixel value of the effective pixel area (a process of correcting the black level raised by the dark current). The OB correction unit 311 includes an OB statistical value calculation unit 324. The optical black correction values Ob_G, Ob_Ye, Ob_Mg, and Ob_Cy calculated by the OB statistical value calculation unit 311 are used to perform the optical black calculation by the following calculation. A correction process is executed: corrected pixel value G ′ = pixel value G−Ob_G, corrected pixel value Ye ′ = pixel value Ye−Ob_Ye, corrected pixel value Mg ′ = pixel value Mg−Ob_Mg, corrected Pixel value Cy ′ = pixel value Cy−Ob_Cy.

図4(a)は、OB統計値算出部324のより詳細な構成を示している。OB統計値算出部324は、撮像素子200からのベイヤー互換配列信号のうち、G信号、Ye信号、Mg信号及びCy信号がそれぞれ入力されるG積算部324a、Ye積算部324b、Mg積算部324c及びCy積算部324dを有している。これらの積算部に入力される信号は、遮光部材209によって光が遮断された領域にある画素に対応する信号である。G積算部324a〜Cy積算部324dは、上記領域にある画素に対応する信号を色ごとに全て加算することにより、G、Ye、Mg及びCyの積算値Ob_G,Ob_Ye、Ob_Mg及びOb_Cyを統計値として算出する。遮光部材209によって光が遮断されているにもかかわらずOb_G等がゼロでない場合、これらの値は暗電流による画素値のDCオフセットに対応する。   FIG. 4A shows a more detailed configuration of the OB statistical value calculation unit 324. The OB statistical value calculation unit 324 includes a G integration unit 324a, a Ye integration unit 324b, and a Mg integration unit 324c to which a G signal, a Ye signal, a Mg signal, and a Cy signal are input from among the Bayer compatible array signals from the image sensor 200. And a Cy integrating unit 324d. The signals input to these integrating units are signals corresponding to pixels in a region where light is blocked by the light shielding member 209. The G integration unit 324a to Cy integration unit 324d add all the signals corresponding to the pixels in the region for each color, thereby calculating the integrated values Ob_G, Ob_Ye, Ob_Mg, and Ob_Cy of G, Ye, Mg, and Cy. Calculate as When Ob_G or the like is not zero even though the light is blocked by the light blocking member 209, these values correspond to the DC offset of the pixel value due to the dark current.

シェーディング補正部312は、OB補正部311が光学的黒補正処理を施したベイヤー互換配列信号にシェーディング補正処理を施す。有効画素領域の周辺部においては明暗のばらつきが生じやすい。シェーディング補正処理はこのような明暗のばらつきを補正する処理である。シェーディング補正処理後のベイヤー互換配列信号は、シェーディング補正部312からWB補正部313へと出力されると共に、AE統計値算出部321、AF統計値算出部322及びWB統計値算出部323へも出力される。   The shading correction unit 312 performs a shading correction process on the Bayer compatible array signal that has been subjected to the optical black correction process by the OB correction unit 311. Light and dark variations are likely to occur in the periphery of the effective pixel region. The shading correction process is a process for correcting such light and dark variations. The Bayer compatible array signal after the shading correction processing is output from the shading correction unit 312 to the WB correction unit 313 and also output to the AE statistical value calculation unit 321, the AF statistical value calculation unit 322, and the WB statistical value calculation unit 323. Is done.

WB補正部313は、シェーディング補正部312からのベイヤー互換配列信号にホワイトバランス補正処理を施す。ホワイトバランス補正処理は、無彩色の被写体を撮像した際、その画素値が正しくR=G=Bとなるように、信号全体におけるRGBレベルのバランスを補正する処理である。具体的には、WB補正部313は、補正値算出部340から出力されたホワイトバランスゲイン係数Wb_G、Wb_Ye、Wb_Mg及びWb_Cyを用いて、以下の演算によりホワイトバランス補正処理を実行する:補正後の画素値G’=Wb_G*画素値G、補正後の画素値Ye’=Wb_Ye*画素値Ye、補正後の画素値Ye’=Wb_Ye*画素値Ye、補正後の画素値Mg’=Wb_Mg*画素値Mg、補正後の画素値Cy’=Wb_Cy*画素値Cy。   The WB correction unit 313 performs white balance correction processing on the Bayer compatible array signal from the shading correction unit 312. The white balance correction process is a process for correcting the balance of the RGB levels in the entire signal so that the pixel value is correctly set to R = G = B when an achromatic subject is imaged. Specifically, the WB correction unit 313 uses the white balance gain coefficients Wb_G, Wb_Ye, Wb_Mg, and Wb_Cy output from the correction value calculation unit 340 to execute white balance correction processing by the following calculation: Pixel value G ′ = Wb_G * pixel value G, corrected pixel value Ye ′ = Wb_Ye * pixel value Ye, corrected pixel value Ye ′ = Wb_Ye * pixel value Ye, corrected pixel value Mg ′ = Wb_Mg * pixel Value Mg, corrected pixel value Cy ′ = Wb_Cy * pixel value Cy.

図5(a)は、WB統計値算出部323及び補正値算出部340のより詳細な構成を示している。WB統計値算出部323は、シェーディング補正部312からのベイヤー互換配列信号のうち、G信号、Ye信号、Mg信号及びCy信号がそれぞれ入力されるG積算部323a、Ye積算部323b、Mg積算部323c及びCy積算部323dを有している。これらの積算部に入力される信号は、有効画素領域のうち、所定の範囲内の画素に対応する信号である。かかる所定の範囲は、画像の内容に関わらずあらかじめ設定された固定の範囲であってもよいし、ホワイトバランス補正のために適切な範囲が適宜設定されるようになっていてもよい。G積算部323a〜Cy積算部323dは、上記所定の範囲内の画素に対応する各色の信号を全て加算することにより、G、Ye、Mg及びCyのそれぞれに関する積算値を統計値として算出する。以下、これらの積算値をΣG,ΣYe,ΣMg及びΣCyと表す。   FIG. 5A shows a more detailed configuration of the WB statistical value calculation unit 323 and the correction value calculation unit 340. The WB statistical value calculation unit 323 includes a G integration unit 323a, a Ye integration unit 323b, and an Mg integration unit to which a G signal, a Ye signal, a Mg signal, and a Cy signal are input from among the Bayer compatible array signals from the shading correction unit 312. 323c and a Cy integration unit 323d. The signals input to these integrating units are signals corresponding to pixels within a predetermined range in the effective pixel region. Such a predetermined range may be a fixed range set in advance regardless of the content of the image, or an appropriate range may be appropriately set for white balance correction. The G integration unit 323a to Cy integration unit 323d calculate the integration values for G, Ye, Mg, and Cy as statistical values by adding all the signals of each color corresponding to the pixels in the predetermined range. Hereinafter, these integrated values are represented as ΣG, ΣYe, ΣMg, and ΣCy.

補正値算出部340は、統計値変換部341(統計値変換手段)、WBゲイン算出部342(補正値算出手段)及びゲイン変換部343(補正値変換手段)を有している。統計値変換部341は、G積算部323a〜Cy積算部323dが算出したΣG,ΣYe,ΣMg及びΣCyを、下記の数式1に従ってR,G及びBに関する積算値(以下、ΣR,ΣG及びΣBと表す)に変換する。   The correction value calculation unit 340 includes a statistical value conversion unit 341 (statistical value conversion unit), a WB gain calculation unit 342 (correction value calculation unit), and a gain conversion unit 343 (correction value conversion unit). The statistical value conversion unit 341 uses the ΣG, ΣYe, ΣMg, and ΣCy calculated by the G integration unit 323a to Cy integration unit 323d as integrated values (hereinafter, ΣR, ΣG, and ΣB) for R, G, and B according to the following formula 1. Represent).

Figure 2012060412
Figure 2012060412

数式1は以下のように導出される。一般に、ホワイトバランス補正処理では、Gr,R、B及びGbの各積算値(以下、ΣGr,ΣR,ΣB及びΣGbと表す)を求めることによってホワイトバランスゲインが算出される。したがって、G積算部323a〜Cy積算部323dが算出したΣG,ΣYe,ΣMg及びΣCyをΣGr,ΣR,ΣB及びΣGbに変換する必要がある。撮像素子200における画素加算には、G=(Gb+Gr)/2、Ye=(R+Gb)/2、Cy=(B+Gr)/2及びMg=(B+R)/2の関係がある。これにより、下記の数式2の関係が成り立つ。   Equation 1 is derived as follows. In general, in the white balance correction process, the white balance gain is calculated by obtaining respective integrated values of Gr, R, B, and Gb (hereinafter referred to as ΣGr, ΣR, ΣB, and ΣGb). Therefore, it is necessary to convert ΣG, ΣYe, ΣMg, and ΣCy calculated by the G integration unit 323a to Cy integration unit 323d into ΣGr, ΣR, ΣB, and ΣGb. The pixel addition in the image sensor 200 has a relationship of G = (Gb + Gr) / 2, Ye = (R + Gb) / 2, Cy = (B + Gr) / 2 and Mg = (B + R) / 2. Thereby, the relationship of the following numerical formula 2 is established.

Figure 2012060412
Figure 2012060412

しかし、この数式2の変換行列は逆行列を持たない。そこで、Gr=Gbが近似的に成立することを利用して、Gr=Gb=Gと置くと、下記の数式3を得る。この数式3の変換行列の擬似逆行列を求めることで、数式1が得られる。なお、Gr画素とGb画素の光電変化特性(分光特性)が互いに異なる場合にはGr=Gbとの近時的な取り扱いができないおそれがある。このような特性の違いは、主に、撮像素子200内の画素構成、回路構成における非対称性に起因して発生したり、Gr画素信号とGb画素信号とを異なるFDやCDS、ADCでデジタル変換する場合において、それぞれの回路のオフセットやゲイン等の特性の違いに起因して発生したりする。しかしながら、本実施形態の撮像素子200では、2行2列のベイヤー配列の単位格子Aを基本単位に回路を構成するため撮像素子200内の画素構成を対称に設計しやすいことや、同じ単位格子A内のGr画素信号とGb画素信号を共通のFD230、CDS部241及びADC部243へと出力することから、GrとGbの特性をマッチングさせやすいため、Gr=Gbとの近似的な取り扱いが可能となっている。さらに、画像に非常に高い周波数成分が含まれる場合にもGr=Gbとの近時的な取り扱いができないおそれがあるが、統計値として積算値を算出する場合は、仮に画像の一部に高周波成分が存在して局所的にGb=Grの関係が崩れたとしても、全体としては平均化されるため、Gr=Gbとの近時的な取り扱いに問題は生じにくい。   However, the transformation matrix of Equation 2 has no inverse matrix. Therefore, when Gr = Gb = G is set by using the fact that Gr = Gb is approximately established, the following Expression 3 is obtained. By obtaining a pseudo inverse matrix of the transformation matrix of Equation 3, Equation 1 is obtained. If the photoelectric change characteristics (spectral characteristics) of the Gr pixel and the Gb pixel are different from each other, there is a possibility that the recent handling of Gr = Gb cannot be performed. Such a difference in characteristics mainly occurs due to asymmetry in the pixel configuration and circuit configuration in the image sensor 200, or the Gr pixel signal and the Gb pixel signal are digitally converted by different FD, CDS, and ADC. In such a case, the error may occur due to a difference in characteristics such as offset and gain of each circuit. However, in the imaging device 200 of the present embodiment, since the circuit is configured based on the unit grid A of the 2 × 2 Bayer array, the pixel configuration in the imaging device 200 can be easily designed symmetrically. Since the Gr pixel signal and the Gb pixel signal in A are output to the common FD 230, CDS unit 241 and ADC unit 243, it is easy to match the characteristics of Gr and Gb. It is possible. Furthermore, even if the image contains a very high frequency component, there is a possibility that the recent handling with Gr = Gb may not be possible. However, when the integrated value is calculated as a statistical value, a high frequency is included in a part of the image. Even if the component exists and the relationship of Gb = Gr is broken locally, the whole is averaged, so that a problem with the recent handling with Gr = Gb hardly occurs.

Figure 2012060412
Figure 2012060412

WBゲイン算出部342は、統計値変換部341が変換した統計値ΣR,ΣG及びΣBに基づいて、RGBに関するホワイトバランスゲインWb_R、Wb_G、Wb_Bを算出する。一例として、WBゲイン算出部342は、ΣR、ΣG及びΣBをXYZ表色系に変換し、さらにxy色度座標系上のxy座標を求める。WBゲイン算出部342は、あらかじめxy色度座標系上における光源範囲を示すデータを格納しており、このデータと上記のようにΣR、ΣG及びΣBから求めたxy座標とを照合して、光源を推定する。また、WBゲイン算出部342は、あらかじめ光源とホワイトバランスゲイン係数Wb_R、Wb_G、Wb_Bとを対応させたテーブルを格納しており、上記の推定結果に対応するホワイトバランスゲイン係数をテーブルから取得する。   The WB gain calculation unit 342 calculates white balance gains Wb_R, Wb_G, and Wb_B for RGB based on the statistical values ΣR, ΣG, and ΣB converted by the statistical value conversion unit 341. As an example, the WB gain calculation unit 342 converts ΣR, ΣG, and ΣB to the XYZ color system, and further obtains xy coordinates on the xy chromaticity coordinate system. The WB gain calculation unit 342 stores data indicating a light source range on the xy chromaticity coordinate system in advance, and collates this data with the xy coordinates obtained from ΣR, ΣG, and ΣB as described above, Is estimated. The WB gain calculation unit 342 stores a table in which the light source and the white balance gain coefficients Wb_R, Wb_G, and Wb_B are associated with each other in advance, and acquires the white balance gain coefficient corresponding to the estimation result from the table.

さらに、ゲイン変換部343は、WBゲイン算出部342が算出したホワイトバランスゲイン係数Wb_R、Wb_G、Wb_Bを、数式3の変換行列を用いて、G,Ye,Mg及びCyに関するホワイトバランスゲイン係数Wb_G、Wb_Ye、Wb_Mg及びWb_Cyに変換する。具体的な演算方法は以下の数式4のとおりである。   Furthermore, the gain converter 343 uses the white balance gain coefficients Wb_R, Wb_G, and Wb_B calculated by the WB gain calculator 342 as the white balance gain coefficients Wb_G for G, Ye, Mg, and Cy using the conversion matrix of Equation 3. Convert to Wb_Ye, Wb_Mg, and Wb_Cy. A specific calculation method is as shown in Equation 4 below.

Figure 2012060412
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色補間部314は、WB補正部313からのベイヤー互換配列信号を、画素ごとにR,G及びBが全て決定された信号へと変換する。図6は、色補間部314が実行する信号処理を示す模式図である。まず、色補間部314は、ステップS1に示すように、各単位格子B内で列方向に隣り合った2つの画素信号同士(破線で囲まれた信号同士)を加算して輝度信号Yを生成すると共に、各単位格子B内で列方向に隣り合った2つの画素信号同士(破線で囲まれた信号同士)を減算して色差信号C1、C2を生成する。C1はGとMgの減算から取得されたものを表し、C2はYeとCyの減算から取得されたものを表す。具体的には、色補間部314は、Y=(G+Mg)/2、Y=(Ye+Cy)/2、C1=(G−Mg)/2及びC2=(Ye−Cy)/2で表される演算処理を実行する。ここで、色補間部314は、輝度信号Yを出力する際、偶数行目におけるGとMgの加算結果とYeとCyの加算結果とを入れ替えて出力する。偶数行目の画素信号は、撮像素子200において加算結果を入れ替えて出力されたものであるため、色補間部314が偶数行目における加算結果を再び入れ替えて出力することにより、輝度信号Yは元の画素の並び方に戻る。また、色補間部314は、偶数行目におけるGとMgの減算結果とYeとCyの減算結果とを行方向に入れ替えることにより、ステップS1に示すように、色差信号C1及びC2が互いに行方向及び列方向の両方に関して交互に並ぶように配列する。これにより色差信号C1及びC2は、輝度信号Yと同様に、元の画素の並び方に戻る。   The color interpolation unit 314 converts the Bayer compatible array signal from the WB correction unit 313 into a signal in which R, G, and B are all determined for each pixel. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating signal processing executed by the color interpolation unit 314. First, as shown in step S1, the color interpolation unit 314 adds two pixel signals adjacent to each other in the column direction within each unit cell B (signals surrounded by a broken line) to generate a luminance signal Y. At the same time, two pixel signals adjacent to each other in the unit cell B in the column direction (signals surrounded by a broken line) are subtracted to generate color difference signals C1 and C2. C1 represents that obtained from the subtraction of G and Mg, and C2 represents that obtained from the subtraction of Ye and Cy. Specifically, the color interpolation unit 314 is represented by Y = (G + Mg) / 2, Y = (Ye + Cy) / 2, C1 = (G-Mg) / 2, and C2 = (Ye-Cy) / 2. Perform arithmetic processing. Here, when outputting the luminance signal Y, the color interpolation unit 314 interchanges and outputs the addition result of G and Mg and the addition result of Ye and Cy in the even-numbered rows. Since the pixel signals in the even-numbered rows are the signals output by switching the addition results in the image sensor 200, the luminance signal Y is obtained by the color interpolation unit 314 replacing the addition results in the even-numbered rows again and outputting them. Return to the arrangement of the pixels. Also, the color interpolation unit 314 replaces the G and Mg subtraction results and the Ye and Cy subtraction results in the even-numbered rows in the row direction, so that the color difference signals C1 and C2 are in the row direction as shown in step S1. And are arranged so as to be alternately arranged in both the column direction. As a result, the color difference signals C1 and C2 return to the original arrangement of pixels in the same manner as the luminance signal Y.

次に、色補間部314は、ステップS21に示すように、ステップS1において生成されるC1及びC2の両方を含む色差信号からC1とC2を分離し、足りない画素を”0”として色差信号C1と色差信号C2とをそれぞれアップサンプリングする。そして、色補間部314は、ステップS22に示すように、アップサンプリングされた色差信号C1と色差信号C2にそれぞれローパスフィルタを掛けて画素を補間する。このように、画素の補間にローパスフィルタが用いられるので、補間された色差信号に偽色が発生しにくい。   Next, as shown in step S21, the color interpolating unit 314 separates C1 and C2 from the color difference signal including both C1 and C2 generated in step S1, and sets the missing pixel as “0” to the color difference signal C1. And up-sample the color difference signal C2. Then, as shown in step S22, the color interpolation unit 314 interpolates the pixels by applying a low-pass filter to the upsampled color difference signal C1 and color difference signal C2, respectively. As described above, since the low-pass filter is used for pixel interpolation, a false color is hardly generated in the interpolated color difference signal.

ステップS1及びステップS2により、全てのサンプリング位置に関して輝度信号Yと色差信号C1及びC2とが取得される。次に、色補間部314は、ステップS3に示すように、ステップS1及びステップS2で取得された輝度信号Yと色差信号C1及びC2とに、3行3列の行列演算を施すことにより、各画素に関してR,G及びBの各色の画素信号を算出する。この3行3列の行列演算は、R=Y−C1+2*C2、G=Y+C1、及び、B=Y−C1−2*C2で表される。   Through steps S1 and S2, the luminance signal Y and the color difference signals C1 and C2 are acquired for all sampling positions. Next, as shown in step S3, the color interpolation unit 314 performs a matrix operation of 3 rows and 3 columns on the luminance signal Y and the color difference signals C1 and C2 acquired in step S1 and step S2, respectively. A pixel signal of each color of R, G, and B is calculated for the pixel. This matrix operation of 3 rows and 3 columns is represented by R = Y−C1 + 2 * C2, G = Y + C1, and B = Y−C1-2 * C2.

色補正部315は、色再現マトリクスを用いて色補間部314からのRGB信号を線形変換し、所定の信号レベルに補正する。ガンマ補正部316は、あらかじめ格納された適正露出量に基づいて色補正部315からのRGB信号に階調変換を施すと共に、画像が出力されるディスプレイ等の色表示特性に応じたガンマ変換を施す。ベイヤー互換配列信号は、所定の階調、例えば、2=256階調を持たないデータからなる信号であるので、かかる階調を有する信号にするためにガンマ補正部316によって階調変換が施される。画像処理部300は、ガンマ補正部316からの出力信号を、RGB信号から輝度信号Y及び色差信号Cb、Crからなる信号へと変換して出力する。 The color correction unit 315 linearly converts the RGB signal from the color interpolation unit 314 using the color reproduction matrix, and corrects it to a predetermined signal level. The gamma correction unit 316 performs gradation conversion on the RGB signals from the color correction unit 315 based on the appropriate exposure amount stored in advance, and also performs gamma conversion according to color display characteristics of a display or the like on which an image is output. . Since the Bayer compatible array signal is a signal composed of data having no predetermined gradation, for example, 2 8 = 256 gradations, gradation conversion is performed by the gamma correction unit 316 to obtain a signal having such gradations. Is done. The image processing unit 300 converts the output signal from the gamma correction unit 316 from an RGB signal into a signal composed of a luminance signal Y and color difference signals Cb and Cr, and outputs the converted signal.

以上のように、本実施の形態では、まず撮像素子200がR、G及びBの各色からなるベイヤー配列の画像からベイヤー互換配列信号を生成する。このとき、図2(b)に示すように、ベイヤー配列の画像が横方向に1/2となる。そして、色補間部314がベイヤー互換配列信号から、各画素についてR,G及びBの各色が決定された画像データを生成する。このとき、図6に示すように、ベイヤー互換配列信号の画像が縦方向に1/2の大きさになる。したがって、横1920ピクセルで縦1080ピクセルであるHD動画用の画像データを生成する場合には、まず、撮像素子200が、横4000ピクセルで縦3000ピクセルのRGBベイヤー配列のうち、横3840ピクセルで縦2160ピクセルの画像から横1920ピクセルで縦2160ピクセルのベイヤー互換配列信号を生成する。次に、色補間部314が、ベイヤー互換配列信号から、横1920ピクセルで縦1080ピクセルのHD動画用の画像データを生成する。   As described above, in the present embodiment, first, the image sensor 200 generates a Bayer-compatible array signal from an image of a Bayer array including R, G, and B colors. At this time, as shown in FIG. 2B, the Bayer array image is halved in the horizontal direction. Then, the color interpolation unit 314 generates image data in which R, G, and B colors are determined for each pixel from the Bayer compatible array signal. At this time, as shown in FIG. 6, the image of the Bayer compatible array signal is ½ in the vertical direction. Therefore, when generating image data for HD video having 1920 pixels in width and 1080 pixels in height, first, the image sensor 200 has an RGB Bayer arrangement of 4000 pixels in width and 3000 pixels in length and 3840 pixels in width. A Bayer compatible array signal of 1920 pixels wide and 2160 pixels long is generated from the 2160 pixel image. Next, the color interpolation unit 314 generates HD moving image data of 1920 pixels in width and 1080 pixels in height from the Bayer compatible array signal.

次に、画像処理部300における露出調整及びオートフォーカス制御について説明する。AE制御部331及びAF制御部332は、AE統計値算出部321(露出用統計値算出手段)とAF統計値算出部322とが算出する統計値に応じて露出調整及びオートフォーカス制御を実行する。   Next, exposure adjustment and autofocus control in the image processing unit 300 will be described. The AE control unit 331 and the AF control unit 332 execute exposure adjustment and autofocus control according to the statistical values calculated by the AE statistical value calculation unit 321 (exposure statistical value calculation unit) and the AF statistical value calculation unit 322. .

図4(b)は、AE統計値算出部321及びAE制御部331のより詳細な構成を示している。AE統計値算出部321は、シェーディング補正部312からのベイヤー互換配列信号のうち、G信号、Ye信号、Mg信号及びCy信号がそれぞれ入力されるG積算部321a、Ye積算部321b、Mg積算部321c及びCy積算部321dを有している。これらの積算部に入力される信号は、有効画素領域のうち、所定の範囲内の画素に対応する信号である。かかる所定の範囲は、画像の内容に関わらずあらかじめ設定された固定の範囲であってもよいし、露出調整のために適切な範囲が適宜設定されるようになっていてもよい。G積算部321a〜Cy積算部321dは、上記所定の範囲内の画素に対応する信号を色ごとに全て加算することにより、G、Ye、Mg及びCyの積算値を統計値として算出する。以下、これらの積算値をΣG,ΣYe,ΣMg及びΣCyと表す。   FIG. 4B shows a more detailed configuration of the AE statistical value calculation unit 321 and the AE control unit 331. The AE statistical value calculation unit 321 includes a G integration unit 321a, a Ye integration unit 321b, and an Mg integration unit to which a G signal, a Ye signal, a Mg signal, and a Cy signal are input from among the Bayer compatible array signals from the shading correction unit 312. 321c and a Cy integrating unit 321d. The signals input to these integrating units are signals corresponding to pixels within a predetermined range in the effective pixel region. Such a predetermined range may be a fixed range set in advance regardless of the content of the image, or an appropriate range for exposure adjustment may be set as appropriate. The G integration unit 321a to Cy integration unit 321d calculate the integrated values of G, Ye, Mg, and Cy as statistical values by adding all the signals corresponding to the pixels in the predetermined range for each color. Hereinafter, these integrated values are represented as ΣG, ΣYe, ΣMg, and ΣCy.

AE制御部331は、統計値変換部331a(統計値変換手段)と輝度積算部331bとを有している。統計値変換部331aは、AE統計値算出部321が算出したΣG,ΣYe,ΣMg及びΣCyを、上記の数式1に従ってR,G及びBに関する積算値(以下、ΣR,ΣG及びΣBと表す)に変換する。輝度積算部331bは、統計値変換部331aが算出したΣR,ΣG及びΣBに重みkR、kG及びkBを掛けて足し合わせることにより、輝度積算値ΣY=kR*ΣR+kG*ΣG+kB*ΣBを算出する。   The AE control unit 331 includes a statistical value conversion unit 331a (statistical value conversion means) and a luminance integration unit 331b. The statistical value conversion unit 331a converts the ΣG, ΣYe, ΣMg, and ΣCy calculated by the AE statistical value calculation unit 321 into integrated values related to R, G, and B (hereinafter, expressed as ΣR, ΣG, and ΣB) according to the above Equation 1. Convert. The luminance integration unit 331b calculates the luminance integration value ΣY = kR * ΣR + kG * ΣG + kB * ΣB by multiplying ΣR, ΣG, and ΣB calculated by the statistical value conversion unit 331a by weights kR, kG, and kB and adding them.

そして、AE制御部331は、ΣYに基づいて、露出調整用の調整値を算出する。以下、ΣYに基づいて露出調整を行う方法の一例を説明する。まず、AE制御部331は、駆動制御部350へと制御指令を送り、ΣYが所定の基準値Y0となるように、アイリス121の絞り量及びシャッタ122のシャッタ速度等を所定の状態に設定する。この状態のときのアイリス121の絞り量をI0、シャッタ速度をV0とする。   Then, the AE control unit 331 calculates an adjustment value for exposure adjustment based on ΣY. Hereinafter, an example of a method for performing exposure adjustment based on ΣY will be described. First, the AE control unit 331 sends a control command to the drive control unit 350 and sets the iris amount of the iris 121 and the shutter speed of the shutter 122 to a predetermined state so that ΣY becomes a predetermined reference value Y0. . In this state, the iris 121 is set to I0 and the shutter speed is set to V0.

次に、AE制御部331は、アイリス121の絞り量をI0とは異なるI1にした際に、算出されるΣYが基準値Y0となるようなシャッタ122のシャッタ速度の理論値V1を算出する。そして、AE制御部331は、アイリス121の絞り量がI0となりシャッタ122のシャッタ速度がV1となるように駆動制御部350へと制御指令を送る。このとき、AGC部242における利得などの露出量を変動させるその他の部分における状態は固定される。なお、AGC部242の利得等を含めて、ΣYがY0となるような理論値が算出されてもよい。AE制御部331は、この状態のときに実際に算出したΣY1がΣY0とずれている場合、そのずれた量に対応する絞り量を誤差とし、この誤差を相殺するような値を調整値として算出する。そして、AE制御部331は、この調整値に基づき、アイリス121を駆動して露出を調整するための制御指令を駆動制御部350へと出力する。   Next, the AE control unit 331 calculates the theoretical value V1 of the shutter speed of the shutter 122 such that the calculated ΣY becomes the reference value Y0 when the iris amount of the iris 121 is set to I1 different from I0. The AE control unit 331 sends a control command to the drive control unit 350 so that the iris amount of the iris 121 is I0 and the shutter speed of the shutter 122 is V1. At this time, the state in other portions that change the exposure amount such as the gain in the AGC unit 242 is fixed. It should be noted that a theoretical value such that ΣY becomes Y0 may be calculated including the gain of the AGC unit 242 and the like. When the actually calculated ΣY1 is deviated from ΣY0 in this state, the AE control unit 331 uses the aperture amount corresponding to the deviated amount as an error, and calculates a value that offsets this error as an adjustment value. To do. Based on this adjustment value, the AE control unit 331 outputs a control command for adjusting the exposure by driving the iris 121 to the drive control unit 350.

図4(c)は、AF統計値算出部322のより詳細な構成を示している。AF統計値算出部322は、輝度算出部322a(輝度値算出手段)、HPF部322b及び輝度積算部322c(オートフォーカス用統計値算出手段)を有している。AF統計値算出部322に入力される信号は、有効画素領域のうち、所定の範囲内の画素に対応する信号である。かかる所定の範囲は、画像の内容に関わらずあらかじめ設定された固定の範囲であってもよいし、オートフォーカス制御のために適切な範囲が適宜設定されるようになっていてもよい。図4(d)は、AF統計値算出部322が実行する演算処理を示す模式図である。輝度算出部322aは、図4(d)のステップA1に示すように、ベイヤー互換配列信号における単位格子Bごとに輝度信号Yを以下のように算出する:Y=kG*G画素値+kYe*Ye画素値+kMg*Mg画素値+kCy*Cy画素値。ここで、kG、kYe、kMg及びkCyは、数式1の変換行列を用いて、以下の通り、kG、kR及びkBから求められる。   FIG. 4C shows a more detailed configuration of the AF statistical value calculation unit 322. The AF statistical value calculation unit 322 includes a luminance calculation unit 322a (luminance value calculation unit), an HPF unit 322b, and a luminance integration unit 322c (autofocus statistical value calculation unit). The signal input to the AF statistical value calculation unit 322 is a signal corresponding to pixels within a predetermined range in the effective pixel region. The predetermined range may be a fixed range set in advance regardless of the content of the image, or an appropriate range may be appropriately set for autofocus control. FIG. 4D is a schematic diagram illustrating calculation processing executed by the AF statistical value calculation unit 322. As shown in Step A1 of FIG. 4D, the luminance calculation unit 322a calculates the luminance signal Y for each unit cell B in the Bayer-compatible array signal as follows: Y = kG * G pixel value + kYe * Ye Pixel value + kmg * Mg pixel value + kCy * Cy pixel value. Here, kG, kYe, kmg, and kCy are obtained from kG, kR, and kB as follows using the transformation matrix of Equation 1.

Figure 2012060412
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次に、HPF部322bが、図4(d)のステップA2に示すように、輝度算出部322aが単位格子Bごとに求めた輝度値Yに高周波通過フィルタを掛け、さらにその絶対値を算出する。そして、輝度積算部322cが、図4(d)のステップA3に示すように、輝度算出部322aの算出結果を全て積算する。以下、この積算結果をΣ|HPF(Y)|とする。AF制御部332は、AF統計値算出部322が算出したΣ|HPF(Y)|を、被写体像のコントラストの高低を評価する焦点評価値として使用する。AF制御部332は、駆動制御部350へと制御指令を送ってフォーカスレンズ113を移動させつつ、焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ113の位置を導出する。そして、AF制御部332は、このような位置にフォーカスレンズ113を配置するように指示する制御指令を駆動制御部350へと出力する。   Next, as shown in step A2 of FIG. 4D, the HPF unit 322b applies a high-frequency pass filter to the luminance value Y obtained by the luminance calculation unit 322a for each unit cell B, and further calculates the absolute value thereof. . Then, as shown in step A3 of FIG. 4D, the luminance integrating unit 322c integrates all the calculation results of the luminance calculating unit 322a. Hereinafter, this integration result is represented by Σ | HPF (Y) |. The AF control unit 332 uses Σ | HPF (Y) | calculated by the AF statistical value calculation unit 322 as a focus evaluation value for evaluating the contrast level of the subject image. The AF control unit 332 sends a control command to the drive control unit 350 to move the focus lens 113 and derive the position of the focus lens 113 at which the focus evaluation value reaches a peak. Then, the AF control unit 332 outputs a control command instructing to place the focus lens 113 at such a position to the drive control unit 350.

次に、ベイヤー互換配列信号を出力可能な撮像素子200の具体的な回路構成とその回路の駆動方法について説明する。図7は、図2(c)に示す加算パターンの配置を実現するための具体的な回路構成図である。図7は、単位格子Aに対応する単位回路40が行方向に3つ、列方向に2つ並んだ回路を表している。実際の回路構成は、図7に示す単位回路40及びその周辺の回路構成が撮像素子200の画素の総数に相当する数だけ行方向及び列方向に並んだものとなる。   Next, a specific circuit configuration of the image sensor 200 that can output a Bayer compatible array signal and a driving method of the circuit will be described. FIG. 7 is a specific circuit configuration diagram for realizing the addition pattern arrangement shown in FIG. FIG. 7 shows a circuit in which three unit circuits 40 corresponding to the unit cell A are arranged in the row direction and two in the column direction. The actual circuit configuration is such that the unit circuit 40 and its peripheral circuit configuration shown in FIG. 7 are arranged in the row direction and the column direction by the number corresponding to the total number of pixels of the image sensor 200.

図7において、Gr11〜Gr35はGrのカラーフィルタの下に配置されたフォトダイオードを、R12〜R36はRのカラーフィルタの下に配置されたフォトダイオードを、B21〜B45はBのカラーフィルタの下に配置されたフォトダイオードであり、Gb22〜Gb46はGbのカラーフィルタの下に配置されたフォトダイオードである。FD11〜FD35はフローティングディフュージョンであり、MT11〜MT46は、各フォトダイオードからFD11〜FD35のいずれかへと電荷を転送する転送トランジスタである。   In FIG. 7, Gr11 to Gr35 are photodiodes arranged under the Gr color filter, R12 to R36 are photodiodes arranged under the R color filter, and B21 to B45 are under the B color filter. Gb22 to Gb46 are photodiodes arranged under the Gb color filter. FD11 to FD35 are floating diffusions, and MT11 to MT46 are transfer transistors that transfer charges from each photodiode to any one of FD11 to FD35.

MA11〜MA35は、FDからの出力信号を増幅する増幅トランジスタを表している。MR11〜MR35はフォトトランジスタにおいて光電変換電荷をリセットするリセットトランジスタである。MS11〜MS35は画素信号を出力させる単位回路40を選択する列選択トランジスタである。L1〜L7は、各単位回路40から画素信号が出力される垂直出力線を表し、Vddは単位回路40に供給される電圧である。Tx11〜Tx44は、転送トランジスタへと転送制御信号を送信する転送制御信号線であり、Rst1及びRst3はリセットトランジスタへとリセット制御信号を送信するリセット制御信号線であり、Sel1及びSel3は、列選択トランジスタへと列選択制御信号を送信する列選択制御信号線である。   MA11 to MA35 represent amplification transistors that amplify an output signal from the FD. MR11 to MR35 are reset transistors that reset photoelectric conversion charges in the phototransistor. MS11 to MS35 are column selection transistors for selecting the unit circuit 40 that outputs a pixel signal. L1 to L7 represent vertical output lines from which pixel signals are output from each unit circuit 40, and Vdd is a voltage supplied to the unit circuit 40. Tx11 to Tx44 are transfer control signal lines for transmitting transfer control signals to the transfer transistors, Rst1 and Rst3 are reset control signal lines for transmitting reset control signals to the reset transistors, and Sel1 and Sel3 are column selections. A column selection control signal line for transmitting a column selection control signal to the transistor.

各単位回路40は、1つの光電変換素子群210に対応する4つのフォトダイオードと、1つの信号転送部221に対応する4つの転送トランジスタとを含んでいる。また、各単位回路40は、FD、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ及び列選択トランジスタのそれぞれを1つずつ含んでいる。一例として、図7において最も左上に配置された単位回路40(以下、「単位回路40a」とする)は、フォトダイオードGr11、R12、B21及びGb22と、転送トランジスタMT11、MT12、MT21及びMT22と、FD11と、増幅トランジスタMA11と、リセットトランジスタMR11と、列選択トランジスタMS11とから構成されている。また、別の一例として、その右隣の単位回路40(以下、「単位回路40b」とする)は、フォトダイオードGr13、R14、B23及びGb24と、転送トランジスタMT13、MT14、MT23及びMT24と、FD13と、増幅トランジスタMA13と、リセットトランジスタMR13と、列選択トランジスタMS13とから構成されている。   Each unit circuit 40 includes four photodiodes corresponding to one photoelectric conversion element group 210 and four transfer transistors corresponding to one signal transfer unit 221. Each unit circuit 40 includes one FD, one amplification transistor, one reset transistor, and one column selection transistor. As an example, the unit circuit 40 (hereinafter referred to as “unit circuit 40a”) arranged at the upper left in FIG. 7 includes photodiodes Gr11, R12, B21, and Gb22, transfer transistors MT11, MT12, MT21, and MT22, FD11, amplification transistor MA11, reset transistor MR11, and column selection transistor MS11 are comprised. As another example, the unit circuit 40 on the right (hereinafter referred to as “unit circuit 40b”) includes photodiodes Gr13, R14, B23, and Gb24, transfer transistors MT13, MT14, MT23, and MT24, and FD13. And an amplification transistor MA13, a reset transistor MR13, and a column selection transistor MS13.

各単位回路40内の構成はいずれも同様である。例えば、単位回路40aでは、フォトダイオードGr11のアノードは接地され、カソードは転送トランジスタMT11を介してFD11に接続されている。これと同様に、フォトダイオードR12、B21及びGb22のアノードはそれぞれ接地され、カソードは転送トランジスタMT12、MT21及びMT22にそれぞれ接続されている。転送トランジスタMT11のゲートは、転送制御信号線Tx11に接続されている。これと同様に、転送トランジスタMT12、MT21及びMT22のゲートは転送制御信号線Tx12、Tx21及びTx22にそれぞれ接続されている。   The configuration in each unit circuit 40 is the same. For example, in the unit circuit 40a, the anode of the photodiode Gr11 is grounded, and the cathode is connected to the FD11 via the transfer transistor MT11. Similarly, the anodes of the photodiodes R12, B21, and Gb22 are grounded, and the cathodes are connected to the transfer transistors MT12, MT21, and MT22, respectively. The gate of the transfer transistor MT11 is connected to the transfer control signal line Tx11. Similarly, the gates of the transfer transistors MT12, MT21, and MT22 are connected to transfer control signal lines Tx12, Tx21, and Tx22, respectively.

FD11は、増幅トランジスタMA11のゲートに接続されている。増幅トランジスタMA11のドレイン・ゲート間にはリセットトランジスタMR11が接続され、増幅トランジスタMA11のソースは、列選択トランジスタMS11を介して、垂直出力線L1に接続されている。リセットトランジスタMR11のゲートは、リセット制御信号線Rst1に接続され、列選択トランジスタMS11のゲートは、列選択制御信号線Sellに接続されている。増幅トランジスタMA11のドレインには電圧Vddが供給されている。   The FD11 is connected to the gate of the amplification transistor MA11. The reset transistor MR11 is connected between the drain and gate of the amplification transistor MA11, and the source of the amplification transistor MA11 is connected to the vertical output line L1 via the column selection transistor MS11. The gate of the reset transistor MR11 is connected to the reset control signal line Rst1, and the gate of the column selection transistor MS11 is connected to the column selection control signal line Sell. A voltage Vdd is supplied to the drain of the amplification transistor MA11.

転送制御信号線は、行方向に並んだ単位回路40の1行につき、8本ずつ設けられている。8本のうち、4本の転送制御信号線が、行方向に1つおきに並んだ単位回路40同士で共用されている。例えば、単位回路40aを含む行では、転送制御信号線Tx11〜Tx22の8本が、各単位回路40に共用されている。そして、これら8本のうち、転送制御信号線Tx11は、単位回路40aの転送トランジスタMT11に接続されていると共に、単位回路40aとの間に単位回路40bを挟んで右側に配置された単位回路40(以下、「単位回路40c」とする)の転送トランジスタMT15に接続されている。同様に、転送制御信号線Tx12、Tx21及びTx22は、単位回路40aの転送トランジスタMT12、MT21及びMT22にそれぞれ接続されていると共に、単位回路40cの転送トランジスタMT16、MT25及びMT26にそれぞれ接続されている。このように、転送制御信号線Tx11〜Tx22の8本のうち、転送制御信号線Tx11、Tx12、Tx21及びTx22の4本は、行方向に1つおきに隣接した単位回路40同士の間で、各単位回路40に含まれる4つの転送トランジスタへの転送制御信号線として共用されている。   Eight transfer control signal lines are provided for each row of the unit circuits 40 arranged in the row direction. Of the eight, four transfer control signal lines are shared by the unit circuits 40 arranged every other line in the row direction. For example, in the row including the unit circuit 40a, eight transfer control signal lines Tx11 to Tx22 are shared by each unit circuit 40. Among these eight, the transfer control signal line Tx11 is connected to the transfer transistor MT11 of the unit circuit 40a, and the unit circuit 40 disposed on the right side with the unit circuit 40b interposed between the unit circuit 40a. It is connected to the transfer transistor MT15 (hereinafter referred to as “unit circuit 40c”). Similarly, the transfer control signal lines Tx12, Tx21, and Tx22 are connected to the transfer transistors MT12, MT21, and MT22 of the unit circuit 40a, respectively, and are connected to the transfer transistors MT16, MT25, and MT26 of the unit circuit 40c, respectively. . Thus, among the eight transfer control signal lines Tx11 to Tx22, four transfer control signal lines Tx11, Tx12, Tx21, and Tx22 are arranged between every other unit circuit 40 adjacent to each other in the row direction. It is shared as a transfer control signal line to four transfer transistors included in each unit circuit 40.

また、単位回路40aの右隣の単位回路40bでは、8本のうちの残りの4本である転送制御信号線Tx13、Tx14、Tx23及びTx24が転送トランジスタMT13、MT14、MT23及びMT24にそれぞれ接続されている。この転送制御信号線Tx13、Tx14、Tx23及びTx24は、単位回路40bとの間に単位回路40cを挟んで右側に配置された単位回路40(不図示)の4つの転送トランジスタにもそれぞれ接続されている。このように、転送制御信号線Tx13、Tx14、Tx23及びTx24の4本も、行方向に1つおきに隣接した単位回路40同士の間で、各単位回路40に含まれる4つの転送トランジスタへの転送制御信号線として共用されている。   In the unit circuit 40b adjacent to the right of the unit circuit 40a, the remaining four transfer control signal lines Tx13, Tx14, Tx23, and Tx24 are connected to the transfer transistors MT13, MT14, MT23, and MT24, respectively. ing. The transfer control signal lines Tx13, Tx14, Tx23, and Tx24 are also connected to four transfer transistors of the unit circuit 40 (not shown) arranged on the right side with the unit circuit 40c interposed between the unit circuit 40b. Yes. As described above, the four transfer control signal lines Tx13, Tx14, Tx23, and Tx24 are also connected to the four transfer transistors included in each unit circuit 40 between every other unit circuit 40 adjacent to each other in the row direction. Shared as a transfer control signal line.

リセット制御信号線は、行方向に並んだ単位回路40の1行につき、1本ずつ設けられており、1行の単位回路40に含まれる各リセットトランジスタに接続されている。例えば、リセット制御信号線Rst1は、単位回路40aのリセットトランジスタMR11と単位回路40bのリセットトランジスタMR13と単位回路40cのリセットトランジスタMR15とに接続されている。また、列選択制御信号線も、行方向に並んだ単位回路40の1行につき、1本ずつ設けられており、1行の単位回路40に含まれる各列選択トランジスタに接続されている。例えば、列選択制御信号線Sel1は、単位回路40aの列選択トランジスタMS11と単位回路40bの列選択トランジスタMS13と単位回路40cの列選択トランジスタMS15とに接続されている。   One reset control signal line is provided for each row of the unit circuits 40 arranged in the row direction, and is connected to each reset transistor included in the unit circuit 40 in one row. For example, the reset control signal line Rst1 is connected to the reset transistor MR11 of the unit circuit 40a, the reset transistor MR13 of the unit circuit 40b, and the reset transistor MR15 of the unit circuit 40c. One column selection control signal line is also provided for each row of the unit circuits 40 arranged in the row direction, and is connected to each column selection transistor included in the unit circuit 40 in one row. For example, the column selection control signal line Sel1 is connected to the column selection transistor MS11 of the unit circuit 40a, the column selection transistor MS13 of the unit circuit 40b, and the column selection transistor MS15 of the unit circuit 40c.

また、本実施の形態の回路構成では、単位回路40からの出力順を行方向に入れ替えるために、出力切り替え部41が、2本の垂直出力線ごとに設けられている。具体的には、垂直出力線L1及びL3の出力先は1つの出力切り替え部41に接続されている。出力切り替え部41には出力線L1’及びL3’が接続されている。出力切り替え部41は、出力線L1からの入力を出力線L3’へと出力すると共に出力線L3からの入力を出力線L1’へと出力する出力順入れ替えモードと、出力線L1からの入力を出力線L1’へと出力すると共に出力線L3からの入力を出力線L3’へと出力する非出力順入れ替えモードとを選択的に取ることができる。このような出力切り替え部41が、出力線L5及びL7、出力線L9及びL11、出力線L13及びL15…と、2本の出力線ごとに設けられている。出力線L1’、L3’、L5’…へと出力された信号は、AFE部240へと入力される。   In the circuit configuration of the present embodiment, an output switching unit 41 is provided for every two vertical output lines in order to change the output order from the unit circuit 40 in the row direction. Specifically, the output destinations of the vertical output lines L1 and L3 are connected to one output switching unit 41. Output lines L1 'and L3' are connected to the output switching unit 41. The output switching unit 41 outputs the input from the output line L1 to the output line L3 ′ and outputs the input from the output line L3 to the output line L1 ′, and the input from the output line L1. A non-output order switching mode in which the output to the output line L1 ′ and the input from the output line L3 to the output line L3 ′ can be selectively taken. Such an output switching unit 41 is provided for every two output lines, output lines L5 and L7, output lines L9 and L11, output lines L13 and L15,. The signals output to the output lines L 1 ′, L 3 ′, L 5 ′, etc. are input to the AFE unit 240.

以上のような回路構成において、図2(b)に示す加算パターンに従って画素信号を加算させる駆動方法について説明する。図8(a)及び図8(b)は、加算パターンX及びVに従って加算された信号を各単位回路40から出力させるために、転送制御信号線Tx11〜Tx44によって転送トランジスタに印加させる転送制御信号を示すシーケンス図である。図8(a)が加算パターンXに、図8(b)が加算パターンVにそれぞれ対応する。   A driving method for adding pixel signals according to the addition pattern shown in FIG. 2B in the circuit configuration as described above will be described. 8A and 8B show transfer control signals applied to the transfer transistors by the transfer control signal lines Tx11 to Tx44 in order to output the signals added according to the addition patterns X and V from each unit circuit 40. FIG. FIG. 8A corresponds to the addition pattern X, and FIG. 8B corresponds to the addition pattern V.

加算パターンXについて単位回路40aを例に挙げて説明する。まず、出力切り替え部41は、非出力順入れ替えモードに設定される。そして、図8(a)に示すように、時刻t21において、リセット制御信号線Rst1にHレベルを印加すると同時に、転送制御信号線Tx11と転送制御信号線Tx22にHレベルを印加して、フォトダイオードG11とフォトダイオードG22に蓄積された光電変換電荷のリセットを行う。この操作は電子シャッタ動作に相当する。リセット制御信号線Rst1がHレベルになると、リセットトランジスタMR11がオンとなり、FD11が電圧Vddに充電される。また、転送制御信号線Tx11及びTx22がHレベルになると、転送トランジスタMT11及びMT22がオンとなり、フォトダイオードGr11及びGb22のカソード側に電圧Vddが印加され、フォトダイオードG11及びG22に蓄積された光電変換電荷がリセットされる。リセット制御信号線Rst1と転送制御信号線Tx11と転送制御信号線Tx22に印加されたHレベルがLレベルに変化すると、これらの制御信号線がオフとなり、フォトダイオードGr11及びGb22が、受光量に応じて電荷蓄積を開始する。   The addition pattern X will be described by taking the unit circuit 40a as an example. First, the output switching unit 41 is set to the non-output order switching mode. Then, as shown in FIG. 8A, at time t21, the H level is applied to the reset control signal line Rst1, and at the same time, the H level is applied to the transfer control signal line Tx11 and the transfer control signal line Tx22. The photoelectric conversion charges accumulated in G11 and the photodiode G22 are reset. This operation corresponds to an electronic shutter operation. When the reset control signal line Rst1 becomes H level, the reset transistor MR11 is turned on, and the FD11 is charged to the voltage Vdd. Further, when the transfer control signal lines Tx11 and Tx22 become H level, the transfer transistors MT11 and MT22 are turned on, the voltage Vdd is applied to the cathode side of the photodiodes Gr11 and Gb22, and the photoelectric conversion accumulated in the photodiodes G11 and G22. The charge is reset. When the H level applied to the reset control signal line Rst1, the transfer control signal line Tx11, and the transfer control signal line Tx22 changes to the L level, these control signal lines are turned off, and the photodiodes Gr11 and Gb22 change according to the amount of received light. To start charge accumulation.

次に、時刻t22において、リセット制御信号線Rst1にHレベルを印加すると同時に転送制御信号線Tx12と転送制御信号線Tx21にHレベルを印加して、フォトダイオードR12とフォトダイオードB21に蓄積された光電変換電荷のリセットを行う。つまり、フォトダイオードR12及びB12のカソード側に電圧Vddが印加され、これらのフォトダイオードに蓄積された光電変換電荷がリセットされる。リセット制御信号線Rst1と転送制御信号線Tx12と転送制御信号線Tx21に印加されたHレベルがLレベルに変化すると、リセットトランジスタMR11と転送トランジスタMT12と転送トランジスタMT21がオフとなり、フォトダイオードR12及びB21が、受光量に応じて電荷蓄積を開始する。   Next, at time t22, the H level is applied to the reset control signal line Rst1, and at the same time, the H level is applied to the transfer control signal line Tx12 and the transfer control signal line Tx21, and the photoelectric accumulated in the photodiode R12 and the photodiode B21. The conversion charge is reset. That is, the voltage Vdd is applied to the cathode sides of the photodiodes R12 and B12, and the photoelectric conversion charges accumulated in these photodiodes are reset. When the H level applied to the reset control signal line Rst1, the transfer control signal line Tx12, and the transfer control signal line Tx21 changes to the L level, the reset transistor MR11, the transfer transistor MT12, and the transfer transistor MT21 are turned off, and the photodiodes R12 and B21 are turned off. However, charge accumulation is started according to the amount of received light.

次に、時刻t23において、フォトダイオードGr11及びGb22について画素信号の読出動作を開始するため、列選択制御信号線Sel1にHレベルを印加する。これにより、列選択トランジスタMS11がオンとなり、増幅トランジスタMA11のソースが垂直出力線L1に接続される。また、リセット制御信号線Rst1にHレベルを印加する。これにより、リセットトランジスタMR11がオンとなり、FD11が電圧Vddに充電されて、FD11の充電電圧が初期化される。FD11の初期化電圧は、増幅トランジスタMA11によって増幅され、列選択トランジスタMS11を介して、垂直出力線L1に出力される。垂直出力線L1に出力されたFD11の初期化電圧は、出力切り替え部41及び出力線L1’を介し、CDS部241に出力される。そして、CDS部241によって、基準レベルとしてクランプされる。   Next, at time t23, an H level is applied to the column selection control signal line Sel1 in order to start a pixel signal reading operation for the photodiodes Gr11 and Gb22. As a result, the column selection transistor MS11 is turned on, and the source of the amplification transistor MA11 is connected to the vertical output line L1. Further, the H level is applied to the reset control signal line Rst1. As a result, the reset transistor MR11 is turned on, the FD11 is charged to the voltage Vdd, and the charging voltage of the FD11 is initialized. The initialization voltage of the FD11 is amplified by the amplification transistor MA11 and output to the vertical output line L1 via the column selection transistor MS11. The initialization voltage of the FD 11 output to the vertical output line L1 is output to the CDS unit 241 via the output switching unit 41 and the output line L1 '. Then, it is clamped as a reference level by the CDS unit 241.

次に、リセットトランジスタMR11をオフにした後、時刻t24において、転送制御信号線Tx11と転送制御信号線Tx22にHレベルを印加する。これにより、転送トランジスタMT11と転送トランジスタMT22がオンとなり、フォトダイオードGr11及びGb22の両方の光電変換電荷に応じてFD11の電圧が変化する。すなわち、Gr画素とGb画素に応じたフォトダイオードGr11とフォトダイオードGb22の光電変換電荷は、FD11で加算される。なお、電荷蓄積が開始される時刻t21からFD230への電荷が転送される時刻t24までが露光時間に相当する。FD11で加算された電圧は増幅トランジスタMA11で増幅され、列選択トランジスタMS11を介して、垂直出力線L1に出力される。垂直出力線L1に出力されたFD11の電圧は、出力切り替え部41及び出力線L1’を介し、CDS部241に出力される。出力された電圧は、CDS部241によってサンプリングされ、先にサンプリングされた基準レベルとの差分がCDS部241から出力される。   Next, after the reset transistor MR11 is turned off, the H level is applied to the transfer control signal line Tx11 and the transfer control signal line Tx22 at time t24. As a result, the transfer transistor MT11 and the transfer transistor MT22 are turned on, and the voltage of the FD 11 changes according to the photoelectric conversion charges of both the photodiodes Gr11 and Gb22. That is, the photoelectric conversion charges of the photodiode Gr11 and the photodiode Gb22 corresponding to the Gr pixel and the Gb pixel are added by the FD11. The time from the time t21 when charge accumulation is started to the time t24 when charge is transferred to the FD 230 corresponds to the exposure time. The voltage added by the FD11 is amplified by the amplification transistor MA11 and output to the vertical output line L1 through the column selection transistor MS11. The voltage of the FD 11 output to the vertical output line L1 is output to the CDS unit 241 via the output switching unit 41 and the output line L1 '. The output voltage is sampled by the CDS unit 241, and a difference from the previously sampled reference level is output from the CDS unit 241.

次に、時刻t25において、フォトダイオードR12と、フォトダイオードB21について画素信号の読出動作を開始するため、リセット制御信号線Rst1にHレベルを印加する。これにより、リセットトランジスタMR11がオンとなり、FD11が電圧Vddに充電され、FD11の電圧が初期化される。垂直出力線L1に出力されたFD11の初期化電圧は、出力切り替え部41及び出力線L1’を介し、CDS部241に出力される。出力された電圧はCDS部241によって、基準レベルとしてクランプされる。   Next, at time t25, an H level is applied to the reset control signal line Rst1 in order to start the pixel signal reading operation for the photodiode R12 and the photodiode B21. As a result, the reset transistor MR11 is turned on, the FD11 is charged to the voltage Vdd, and the voltage of the FD11 is initialized. The initialization voltage of the FD 11 output to the vertical output line L1 is output to the CDS unit 241 via the output switching unit 41 and the output line L1 '. The output voltage is clamped by the CDS unit 241 as a reference level.

次に、リセットトランジスタMR11をオフにした後、時刻t26において、転送制御信号線Tx12と転送制御信号線Tx21にHレベルを印加する。これにより、転送トランジスタMT12と転送トランジスタMT21がオンとなり、フォトダイオードR12及びB21の両方の光電変換電荷に応じてFD11の電圧が変化する。すなわち、R画素とB画素に応じたフォトダイオードR12とフォトダイオードB21の光電変換電荷は、FD11で加算される。ここで、時刻t22〜t26の時間が露光時間に対応する。FD11で加算された電圧は増幅トランジスタMA11で増幅され、列選択トランジスタMS11を介して垂直出力線L1に出力される。垂直出力線L1に出力されたFD11の電圧は、出力切り替え部41及び出力線L1’を介し、CDS部241に出力される。出力された電圧は、CDS部241によってサンプリングされ、先にサンプリングされた基準レベルとの差分がCDS部241から出力される。   Next, after the reset transistor MR11 is turned off, the H level is applied to the transfer control signal line Tx12 and the transfer control signal line Tx21 at time t26. As a result, the transfer transistor MT12 and the transfer transistor MT21 are turned on, and the voltage of the FD 11 changes according to the photoelectric conversion charges of both the photodiodes R12 and B21. That is, the photoelectric conversion charges of the photodiode R12 and the photodiode B21 corresponding to the R pixel and the B pixel are added by the FD11. Here, the time from t22 to t26 corresponds to the exposure time. The voltage added by the FD11 is amplified by the amplification transistor MA11 and output to the vertical output line L1 through the column selection transistor MS11. The voltage of the FD 11 output to the vertical output line L1 is output to the CDS unit 241 via the output switching unit 41 and the output line L1 '. The output voltage is sampled by the CDS unit 241, and a difference from the previously sampled reference level is output from the CDS unit 241.

以上のように単位回路40aにおいて、加算パターンXに従って画素信号が加算され、AFE部240へと出力される。AFE部240には、GrとGbの加算結果Gが1行目として先に出力され、RとBの加算結果Mgが2行目として次に出力される。ここで、図7の回路構成において、転送制御信号線Tx11、Tx12、Tx21及びTx22は、行方向に1つおきに隣接した単位回路40同士の間で、各単位回路40に含まれる4つの転送トランジスタへの転送制御信号線として共用されている。したがって、単位回路40aに関して加算パターンXに従った画素信号の加算処理がなされると、単位回路40aから1つおきに行方向に隣接する各単位回路40においても同様に、加算パターンXに従った加算処理がなされる。   As described above, the pixel signals are added according to the addition pattern X in the unit circuit 40 a and output to the AFE unit 240. To the AFE unit 240, the addition result G of Gr and Gb is output first as the first row, and the addition result Mg of R and B is output next as the second row. Here, in the circuit configuration of FIG. 7, four transfer control signal lines Tx11, Tx12, Tx21, and Tx22 are included in each unit circuit 40 between every other unit circuit 40 adjacent in the row direction. It is shared as a transfer control signal line to the transistor. Therefore, when pixel signal addition processing according to the addition pattern X is performed on the unit circuit 40a, every other unit circuit 40 adjacent to the unit circuit 40a in the row direction also follows the addition pattern X. Addition processing is performed.

加算パターンVについて単位回路40bを例に挙げて説明する。なお、単位回路40bにおける作用は単位回路40aにおける上記の作用と同様であるため、単位回路40bにおける作用の詳細については適宜説明を省略する。まず、出力切り替え部41は、非出力順入れ替えモードに設定される。そして、図8(b)に示すように、時刻t41において、リセット制御信号線Rst1、転送制御信号線Tx14及び転送制御信号線Tx24にそれぞれ同時にHレベルを印加する。これによって、FD13が電圧Vddに充電されると共に、フォトダイオードR14とフォトダイオードGb24に蓄積された光電変換電荷がリセットされる。リセット制御信号線Rst1、転送制御信号線Tx14及び転送制御信号線Tx24に印加されたHレベルがそれぞれLレベルに変化すると、フォトダイオードR14及びGb24が、受光量に応じて電荷蓄積を開始する。   The addition pattern V will be described by taking the unit circuit 40b as an example. Since the operation in the unit circuit 40b is the same as the above-described operation in the unit circuit 40a, the details of the operation in the unit circuit 40b will be omitted as appropriate. First, the output switching unit 41 is set to the non-output order switching mode. Then, as shown in FIG. 8B, at time t41, the H level is simultaneously applied to the reset control signal line Rst1, the transfer control signal line Tx14, and the transfer control signal line Tx24. As a result, the FD 13 is charged to the voltage Vdd, and the photoelectric conversion charges accumulated in the photodiode R14 and the photodiode Gb24 are reset. When the H level applied to the reset control signal line Rst1, the transfer control signal line Tx14, and the transfer control signal line Tx24 changes to the L level, the photodiodes R14 and Gb24 start to accumulate charges according to the amount of received light.

次に、時刻t42において、リセット制御信号線Rst1、転送制御信号線Tx13及び転送制御信号線Tx23にそれぞれ同時にHレベルを印加する。これによって、FD13が電圧Vddに充電されると共に、フォトダイオードGr13とフォトダイオードB23に蓄積された光電変換電荷がリセットされる。リセット制御信号線Rst1、転送制御信号線Tx13及び転送制御信号線Tx23に印加されたHレベルがそれぞれLレベルに変化すると、フォトダイオードGr13及びB23が、受光量に応じて電荷蓄積を開始する。   Next, at time t42, the H level is simultaneously applied to the reset control signal line Rst1, the transfer control signal line Tx13, and the transfer control signal line Tx23, respectively. As a result, the FD 13 is charged to the voltage Vdd, and the photoelectric conversion charges accumulated in the photodiode Gr13 and the photodiode B23 are reset. When the H level applied to the reset control signal line Rst1, the transfer control signal line Tx13, and the transfer control signal line Tx23 changes to the L level, the photodiodes Gr13 and B23 start to accumulate charges according to the amount of received light.

次に、時刻t43において、列選択制御信号線Sel1及びリセット制御信号線Rst1にそれぞれHレベルを印加する。これにより、増幅トランジスタMA13のソースが垂直出力線L2に接続されると共に、リセットトランジスタMR13がオンとなる。そして、FD13が電圧Vddに充電されて、FD13の充電電圧が初期化される。また、増幅トランジスタMA13によって増幅されたFD13の初期化電圧は垂直出力線L3に出力され、出力切り替え部41及び出力線L3’を介し、CDS部241に出力される。そして、CDS部241によって、基準レベルとしてクランプされる。   Next, at time t43, an H level is applied to each of the column selection control signal line Sel1 and the reset control signal line Rst1. As a result, the source of the amplification transistor MA13 is connected to the vertical output line L2, and the reset transistor MR13 is turned on. Then, the FD 13 is charged to the voltage Vdd, and the charging voltage of the FD 13 is initialized. The initialization voltage of the FD 13 amplified by the amplification transistor MA13 is output to the vertical output line L3, and is output to the CDS unit 241 via the output switching unit 41 and the output line L3 '. Then, it is clamped as a reference level by the CDS unit 241.

次に、リセットトランジスタMR13をオフにした後、時刻t44において、転送制御信号線Tx14及びTx24にそれぞれHレベルを印加する。これにより、R画素及びGb画素に応じたフォトダイオードR14及びGb24の光電変換電荷は、FD13で加算される。ここで、露光時間は時刻t41〜t44の時間である。FD13での加算結果は、加算結果に応じた電圧としてFD13から出力される。FD13からの出力電圧は増幅トランジスタMA13で増幅され、列選択トランジスタMS13を介して、垂直出力線L2に出力される。垂直出力線L3に出力されたFD13の電圧は、出力切り替え部41及び出力線L3’を介し、CDS部241に出力される。そして、CDS部241によってサンプリングされ、先にサンプリングされた基準レベルとの差分がCDS部241から出力される。   Next, after the reset transistor MR13 is turned off, the H level is applied to the transfer control signal lines Tx14 and Tx24 at time t44. Thereby, the photoelectric conversion charges of the photodiodes R14 and Gb24 corresponding to the R pixel and the Gb pixel are added by the FD13. Here, the exposure time is the time from time t41 to t44. The addition result at the FD 13 is output from the FD 13 as a voltage corresponding to the addition result. The output voltage from the FD 13 is amplified by the amplification transistor MA13 and output to the vertical output line L2 via the column selection transistor MS13. The voltage of the FD 13 output to the vertical output line L3 is output to the CDS unit 241 via the output switching unit 41 and the output line L3 '. Then, it is sampled by the CDS unit 241, and a difference from the previously sampled reference level is output from the CDS unit 241.

次に、時刻t45においてリセット制御信号線Rst1にそれぞれHレベルを印加する。これにより、増幅トランジスタMA13のソースが垂直出力線L3に接続されると共に、リセットトランジスタMR13がオンとなり、FD13が電圧Vddに充電され、初期化される。垂直出力線L3に出力されたFD13の初期化電圧は、出力切り替え部41及び出力線L3’を介し、CDS部241に出力される。そして、CDS部241によって、基準レベルとしてクランプされる。   Next, at time t45, an H level is applied to the reset control signal line Rst1. As a result, the source of the amplification transistor MA13 is connected to the vertical output line L3, the reset transistor MR13 is turned on, and the FD13 is charged to the voltage Vdd and initialized. The initialization voltage of the FD 13 output to the vertical output line L3 is output to the CDS unit 241 via the output switching unit 41 and the output line L3 '. Then, it is clamped as a reference level by the CDS unit 241.

次に、リセットトランジスタMR13をオフにした後、時刻t46において、転送制御信号線Tx13及びTx23にそれぞれHレベルを印加する。これにより、Gr画素とB画素に応じたフォトダイオードGr13及びB23の光電変換電荷は、FD13で加算される。ここで、露光時間は時刻t42〜t46の時間である。FD13での加算結果は、加算結果に応じた電圧としてFD13から出力される。FD13からの出力電圧は増幅トランジスタMA13で増幅され、列選択トランジスタMS13を介して、垂直出力線L3に出力される。垂直出力線L3に出力されたFD13の電圧は、出力切り替え部41及び出力線L3’を介し、CDS部241に出力される。そして、CDS部241によってサンプリングされ、先にサンプリングされた基準レベルとの差分がCDS部241から出力される。   Next, after the reset transistor MR13 is turned off, the H level is applied to the transfer control signal lines Tx13 and Tx23 at time t46. As a result, the photoelectric conversion charges of the photodiodes Gr13 and B23 corresponding to the Gr pixel and the B pixel are added by the FD13. Here, the exposure time is the time from time t42 to t46. The addition result at the FD 13 is output from the FD 13 as a voltage corresponding to the addition result. The output voltage from the FD 13 is amplified by the amplification transistor MA13 and output to the vertical output line L3 through the column selection transistor MS13. The voltage of the FD 13 output to the vertical output line L3 is output to the CDS unit 241 via the output switching unit 41 and the output line L3 '. Then, it is sampled by the CDS unit 241, and a difference from the previously sampled reference level is output from the CDS unit 241.

以上のように単位回路40bにおいて、加算パターンVに従って画素信号が加算され、AFE部240へと出力される。AFE部240には、RとGbの加算結果Yeが1行目として先に出力され、GrとBの加算結果Cyが2行目として次に出力される。ここで、図7の回路構成において、転送制御信号線Tx13、Tx14、Tx23及びTx24は、行方向に1つおきに隣接した単位回路40同士の間で、各単位回路40に含まれる4つの転送トランジスタへの転送制御信号線として共用されている。したがって、単位回路40bに関して加算パターンVに従った画素信号の加算処理がなされると、単位回路40bから1つおきに行方向に隣接する各単位回路40においても同様に加算パターンVに従った加算処理がなされる。   As described above, the pixel signals are added according to the addition pattern V in the unit circuit 40 b and output to the AFE unit 240. The addition result Ye of R and Gb is first output to the AFE unit 240 as the first line, and the addition result Cy of Gr and B is output next as the second line. Here, in the circuit configuration of FIG. 7, four transfer control signal lines Tx13, Tx14, Tx23, and Tx24 are included in each unit circuit 40 between every other unit circuit 40 adjacent in the row direction. It is shared as a transfer control signal line to the transistor. Therefore, when pixel signal addition processing according to the addition pattern V is performed with respect to the unit circuit 40b, every other unit circuit 40 adjacent in the row direction from the unit circuit 40b similarly adds according to the addition pattern V. Processing is done.

以上より、単位回路40a及び40bを含む1行目の単位回路40においては、加算パターンXと加算パターンVとが、X→V→X→V→…の順に、行方向に交互に繰り返すように加算結果が出力される。これによって、図2(b)の1行目の単位格子Bが加算結果として出力される。次に、図7において単位回路40aの下に隣接する単位回路40(以下、「単位回路40d」とする)を含む2行目の単位回路40から加算結果を出力するタイミングにおいては、行方向に出力順を入れ替えるため、出力切り替え部41が出力順入れ替えモードに切り替えられる。これによって、出力線L1からの出力は出力線L3’に、出力線L3からの出力は出力線L1’にと、2本の出力線ごとに行方向に出力順が入れ替えられる。したがって、単位回路40dを含む2行目の単位回路においては、加算パターンXと加算パターンVとが、X→V→X→V→…の順に、行方向に交互に繰り返すように加算結果が出力される。これによって、図2(b)の2行目の単位格子Bが加算結果として出力される。図7における単位回路40の3行目以降においては、奇数行では出力切り替え部41が非出力順入れ替えモードに設定されて加算結果が出力され、偶数行では出力切り替え部41が出力順入れ替えモードに設定されて加算結果が出力される。これによって、単位格子Bが行方向及び列方向に繰り返し並んだベイヤー互換配列信号が撮像素子200から出力されることとなる。   As described above, in the unit circuit 40 in the first row including the unit circuits 40a and 40b, the addition pattern X and the addition pattern V are alternately repeated in the row direction in the order of X → V → X → V →. The addition result is output. As a result, the unit cell B in the first row in FIG. 2B is output as the addition result. Next, at the timing of outputting the addition result from the unit circuit 40 in the second row including the unit circuit 40 (hereinafter referred to as “unit circuit 40d”) adjacent to the unit circuit 40a in FIG. In order to switch the output order, the output switching unit 41 is switched to the output order switching mode. As a result, the output order from the output line L1 is switched to the output line L3 ', the output from the output line L3 is switched to the output line L1', and the output order is switched in the row direction every two output lines. Therefore, in the unit circuit in the second row including the unit circuit 40d, the addition result is output so that the addition pattern X and the addition pattern V are alternately repeated in the row direction in the order of X → V → X → V →. Is done. As a result, the unit cell B in the second row in FIG. 2B is output as the addition result. In the third and subsequent rows of the unit circuit 40 in FIG. 7, the output switching unit 41 is set to the non-output order switching mode in the odd rows and the addition result is output, and the output switching unit 41 is set to the output order switching mode in the even rows. It is set and the addition result is output. As a result, a Bayer compatible array signal in which the unit cells B are repeatedly arranged in the row direction and the column direction is output from the image sensor 200.

以下、画像処理部300からY,Cb,Cr信号が出力されるまでに撮像装置1が実行する処理の全体の流れについて説明する。図9は、撮像装置1が実行する処理の全体の流れを示したフローチャートである。   Hereinafter, an overall flow of processing executed by the imaging apparatus 1 until the Y, Cb, and Cr signals are output from the image processing unit 300 will be described. FIG. 9 is a flowchart showing an overall flow of processing executed by the imaging apparatus 1.

まず、撮像素子200において信号転送部221が、各単位格子Aに対応する各光電変換素子群210内で、2つの光電変換素子211からの画素信号をFD230へと同時に転送する。これによって、2つの光電変換素子211からの画素信号が加算される(ステップT1)。次に、信号転送部221が、各光電変換素子群210内で、残りの2つの光電変換素子211からの画素信号をFD230へと同時に転送する。これによって、残りの2つの光電変換素子211からの画素信号が加算される(ステップT2)。ステップT1及びステップT2では、図2(b)の加算パターンの配置に従って各光電変換素子群210内での画素加算が実行される。そして、撮像素子200は、ステップT1での加算結果とステップT2での加算結果とから生成されたG,Ye,Mg及びCyの各信号から、ベイヤー互換配置信号を生成し、画像処理部300へと出力する(ステップT3)。   First, in the image sensor 200, the signal transfer unit 221 simultaneously transfers pixel signals from the two photoelectric conversion elements 211 to the FD 230 in each photoelectric conversion element group 210 corresponding to each unit cell A. Thereby, the pixel signals from the two photoelectric conversion elements 211 are added (step T1). Next, the signal transfer unit 221 transfers the pixel signals from the remaining two photoelectric conversion elements 211 simultaneously to the FD 230 in each photoelectric conversion element group 210. Thereby, the pixel signals from the remaining two photoelectric conversion elements 211 are added (step T2). In Step T1 and Step T2, pixel addition in each photoelectric conversion element group 210 is executed in accordance with the arrangement of the addition pattern in FIG. Then, the imaging device 200 generates a Bayer compatible arrangement signal from the G, Ye, Mg, and Cy signals generated from the addition result at Step T1 and the addition result at Step T2, and supplies the image processing unit 300 with the Bayer compatible arrangement signal. Is output (step T3).

次に、画像処理部300のOB補正部311は、撮像素子200からのベイヤー互換配列信号に光学的黒補正処理を施す(ステップT4)。次に、シェーディング補正部312は、ベイヤー互換配列信号にシェーディング補正処理を施す(ステップT5)。次に、WB補正部313は、ベイヤー互換配列信号にホワイトバランス補正処理を施す(ステップT6)。このときの補正値は、後述のステップT12において算出されたものが用いられる。次に、色補間部314が、ベイヤー互換配列信号から、R,G及びBの全ての色の情報が画素ごとに決定されたRGB信号を生成する(ステップT7)。次に、色補正部315は、色再現マトリクスを用いてRGB信号を補正する(ステップT8)。次に、ガンマ補正部316は、RGB信号に階調変換及びガンマ変換を施す(ステップT9)。そして、画像処理部300は、RGB信号を輝度信号Y及び色差信号Cb,Crに変換して出力する(ステップT10)。   Next, the OB correction unit 311 of the image processing unit 300 performs an optical black correction process on the Bayer compatible array signal from the image sensor 200 (step T4). Next, the shading correction unit 312 performs a shading correction process on the Bayer-compatible array signal (step T5). Next, the WB correction unit 313 performs white balance correction processing on the Bayer compatible array signal (step T6). As the correction value at this time, the value calculated in step T12 described later is used. Next, the color interpolation unit 314 generates an RGB signal in which information on all colors of R, G, and B is determined for each pixel from the Bayer compatible array signal (step T7). Next, the color correction unit 315 corrects the RGB signal using the color reproduction matrix (step T8). Next, the gamma correction unit 316 performs gradation conversion and gamma conversion on the RGB signal (step T9). Then, the image processing unit 300 converts the RGB signal into a luminance signal Y and color difference signals Cb and Cr and outputs them (step T10).

一方、ステップT5でシェーディング補正処理が施されたベイヤー互換配列信号は、WB補正部313のみならずAE統計値算出部321等にも出力される。AE統計値算出部321等は、ベイヤー互換配列信号に基づいて露出調整用の統計値等を算出する(ステップT11)。そして、ステップT11で算出された各統計値に基づいて、補正値算出部340がホワイトバランスゲイン係数を補正値として算出し(ステップT12)、AE制御部331及びAF制御部332が露出調整やオートフォーカス制御を実行する(ステップT13)。ステップT12で補正値として算出されたホワイトバランスゲイン係数は、ステップT6において補正処理に用いられる。   On the other hand, the Bayer compatible array signal subjected to the shading correction process in step T5 is output not only to the WB correction unit 313 but also to the AE statistical value calculation unit 321 and the like. The AE statistical value calculation unit 321 and the like calculate exposure adjustment statistical values and the like based on the Bayer compatible array signal (step T11). Then, based on each statistical value calculated in step T11, the correction value calculation unit 340 calculates the white balance gain coefficient as a correction value (step T12), and the AE control unit 331 and the AF control unit 332 perform exposure adjustment and auto adjustment. Focus control is executed (step T13). The white balance gain coefficient calculated as the correction value in step T12 is used for correction processing in step T6.

以上説明した本実施の形態によると、撮像素子200が、図2(b)に示すように、ベイヤー配列と同様の配列関係を有するベイヤー互換配列信号を出力するため、ベイヤー配列を前提とする画像処理をそのまま流用しやすい。例えば、図5(a)は、本実施の形態において、ホワイトバランス補正処理に係る補正値を算出する構成を示している。これに対して図5(b)は、ベイヤー配列の信号に基づいて補正値を算出する従来構成の一例である。図5(b)のWB統計値算出部523は、ベイヤー配列の信号のうち、Gr信号、R信号、B信号及びGb信号がそれぞれ入力されるGr積算部523a、R積算部523b、B積算部523c及びGb積算部523dを有している。Gr積算部523a〜Gb積算部523dは、Gr、R、B及びGbに関する積算値を統計値としてそれぞれ算出する。このように、WB統計値算出部523には、ベイヤー配列の順序を前提に各信号が入力される。一方、本実施の形態のWB統計値算出部323では、ベイヤー配列におけるGr,R,B及びGbと対応する順序を有するベイヤー互換配列信号を前提にG信号、Ye信号、Mg信号及びCy信号が入力される。したがって、本実施の形態のWB統計値算出部323として、WB統計値算出部523をそのまま流用することが可能である。   According to the present embodiment described above, the image sensor 200 outputs a Bayer compatible array signal having the same array relationship as the Bayer array as shown in FIG. Easy to divert processing. For example, FIG. 5A shows a configuration for calculating a correction value related to white balance correction processing in the present embodiment. On the other hand, FIG. 5B is an example of a conventional configuration for calculating a correction value based on a Bayer array signal. The WB statistical value calculation unit 523 in FIG. 5B includes a Gr integration unit 523a, an R integration unit 523b, and a B integration unit to which the Gr signal, the R signal, the B signal, and the Gb signal are input among the Bayer array signals. 523c and a Gb integrating unit 523d. The Gr integrating units 523a to 523d calculate integrated values related to Gr, R, B, and Gb as statistical values, respectively. Thus, each signal is input to the WB statistical value calculation unit 523 on the assumption of the Bayer array order. On the other hand, in the WB statistical value calculation unit 323 of the present embodiment, the G signal, the Ye signal, the Mg signal, and the Cy signal are premised on a Bayer compatible array signal having an order corresponding to Gr, R, B, and Gb in the Bayer array. Entered. Therefore, the WB statistical value calculation unit 523 can be used as it is as the WB statistical value calculation unit 323 of the present embodiment.

また、図5(b)の従来構成では、WB統計値算出部523bにおいて算出された積算値ΣGr,ΣR,ΣB及びΣGbに基づいて、WBゲイン算出部542がホワイトバランスゲイン係数Wb_R、Wb_G、Wb_Bを算出する。つまり、WBゲイン算出部542はRGBベースでホワイトバランスゲインを算出するように構成されている。一方、本実施の形態の補正値算出部340では、統計値変換部341及びゲイン変換部343を設けることにより、WBゲイン算出部342がRGBベースでホワイトバランスゲインを算出できるように構成されている。したがって、本実施の形態のWBゲイン算出部342として、WBゲイン算出部542を流用することが可能である。   In the conventional configuration of FIG. 5B, the WB gain calculation unit 542 performs white balance gain coefficients Wb_R, Wb_G, and Wb_B based on the integrated values ΣGr, ΣR, ΣB, and ΣGb calculated by the WB statistical value calculation unit 523b. Is calculated. That is, the WB gain calculation unit 542 is configured to calculate a white balance gain on an RGB basis. On the other hand, the correction value calculation unit 340 of the present embodiment is configured so that the WB gain calculation unit 342 can calculate the white balance gain on an RGB basis by providing the statistical value conversion unit 341 and the gain conversion unit 343. . Therefore, the WB gain calculation unit 542 can be used as the WB gain calculation unit 342 of the present embodiment.

このような事情は図4(a)〜図4(d)の構成においても同様である。従来構成の光学的黒補正用の統計値算出部はGr積算部,R積算部,B積算部及びGb積算部を有し、これらの積算部にはベイヤー配列の順序を前提に各信号が入力される。一方、本実施の形態のOB統計値算出部324も、図4(a)に示すように、ベイヤー配列におけるGr,R,B及びGbと対応する順序でG、Ye、Mg及びCyが配列されたベイヤー互換配列信号を前提に各信号が入力される。したがって、従来構成のGr積算部,R積算部,B積算部及びGb積算部をそのままG積算部324a、Ye積算部324b、Mg積算部324c及びCy積算部324dに流用できる。同様に、図4(b)のAE統計値算出部321におけるG積算部321a、Ye積算部321b、Mg積算部321c及びCy積算部321dにも従来構成におけるAE統計値算出部を流用できる。   Such a situation is the same in the configurations of FIGS. 4 (a) to 4 (d). The statistical value calculation unit for optical black correction of the conventional configuration has a Gr integration unit, an R integration unit, a B integration unit, and a Gb integration unit. Each signal is input to these integration units on the assumption of the Bayer arrangement order. Is done. On the other hand, the OB statistical value calculation unit 324 of the present embodiment also arranges G, Ye, Mg, and Cy in the order corresponding to Gr, R, B, and Gb in the Bayer array, as shown in FIG. Each signal is input assuming a Bayer compatible array signal. Therefore, the Gr integrating unit, R integrating unit, B integrating unit, and Gb integrating unit of the conventional configuration can be used as they are for the G integrating unit 324a, Ye integrating unit 324b, Mg integrating unit 324c, and Cy integrating unit 324d. Similarly, the AE statistical value calculator in the conventional configuration can also be used for the G integrating unit 321a, Ye integrating unit 321b, Mg integrating unit 321c, and Cy integrating unit 321d in the AE statistical value calculating unit 321 of FIG. 4B.

さらに、従来構成のオートフォーカス用の統計値算出部は、ベイヤー配列の単位格子Aごとに輝度値を算出し、その高周波成分の絶対値を積算するものである。一方、本実施の形態のAF統計値算出部322も、図4(c)に示すように、ベイヤー互換配列信号の単位格子Bごとに輝度値を算出し、その高周波成分の絶対値を積算するものであり、輝度値を算出する際の係数kG、kYe、kMg及びkCyが従来構成と異なるのみである。したがって、やはり、AF統計値算出部322として従来構成を流用できる。   Further, the statistical value calculation unit for autofocus having a conventional configuration calculates a luminance value for each unit cell A of the Bayer array and integrates absolute values of the high-frequency components. On the other hand, as shown in FIG. 4C, the AF statistical value calculation unit 322 of the present embodiment also calculates a luminance value for each unit cell B of the Bayer-compatible array signal and integrates the absolute value of the high-frequency component. However, the coefficients kG, kYe, kmg, and kCy when calculating the luminance value are only different from the conventional configuration. Therefore, the conventional configuration can also be used as the AF statistical value calculation unit 322.

また、G,Ye,Mg及びCyの補色フィルタを採用した従来構成の撮像素子から出力される信号の場合、ホワイトバランス補正などの統計値を算出する際は、色補間により画素ごとにRGBが決定された信号を生成してから統計値を算出することが通常である。これに対して本実施の形態によると、色補間前のベイヤー互換配列信号におけるG,Ye,Mg及びCyのそれぞれの積算値を算出しているため、色補間後の信号においてRGBの積算値を算出する場合と比べて、取り扱う画素数が1/3で済む。このため、本実施の形態に採用されている方法によると、従来方法を採用する場合と比べて統計値を算出するための演算量を低下させることができる。   In the case of a signal output from an image sensor having a conventional configuration employing G, Ye, Mg, and Cy complementary color filters, RGB is determined for each pixel by color interpolation when calculating statistical values such as white balance correction. In general, the statistical value is calculated after the generated signal is generated. On the other hand, according to the present embodiment, since the respective integrated values of G, Ye, Mg, and Cy in the Bayer compatible array signal before color interpolation are calculated, the RGB integrated values in the signal after color interpolation are calculated. Compared to the case of calculation, the number of pixels handled is only 1/3. For this reason, according to the method employed in the present embodiment, the amount of calculation for calculating the statistical value can be reduced as compared with the case where the conventional method is employed.

また、本実施の形態によると、画素信号の加算は、単位格子Aに対応する光電変換素子群210内で行われる。そして、光電変換素子群210内で、光電変換素子211からの異色の画素信号同士が加算される。これに対して、常に同色の画素が加算される構成とする場合、B同士やR同士の加算が行われるためには、異なる単位格子に対応する光電変換素子211同士で画素が加算されなければならない。しかし、この場合は、複数の単位格子を跨いで画素加算のための配線が施される必要があり、画素を加算するための画素構成が困難になる。これに対して本実施形態によると、光電変換素子群210内で、光電変換素子211からの異色の画素信号同士が加算されるので、画素を加算するための画素構成が容易である。   Further, according to the present embodiment, addition of pixel signals is performed in the photoelectric conversion element group 210 corresponding to the unit cell A. In the photoelectric conversion element group 210, pixel signals of different colors from the photoelectric conversion element 211 are added. On the other hand, in the case where pixels of the same color are always added, in order for B and R to be added, pixels must be added between the photoelectric conversion elements 211 corresponding to different unit lattices. Don't be. However, in this case, wiring for pixel addition needs to be performed across a plurality of unit cells, and the pixel configuration for adding pixels becomes difficult. On the other hand, according to the present embodiment, pixel signals of different colors from the photoelectric conversion elements 211 are added in the photoelectric conversion element group 210, so that the pixel configuration for adding pixels is easy.

また、単位格子Aに対応する4つの光電変換素子211に関して1つのFDが共有されている。このような基本構成は、撮像素子の小型化を実現するための既存の画素構成である。本実施の形態では、このような既存の画素構成において転送制御信号線の配線と転送トランジスタの駆動方法を調整することにより、適切な画素加算が実行されている。したがって、既存の回路構成から大きく変更されることなく、小型化された撮像素子200が実現する。   One FD is shared with respect to the four photoelectric conversion elements 211 corresponding to the unit cell A. Such a basic configuration is an existing pixel configuration for realizing downsizing of the image sensor. In this embodiment, appropriate pixel addition is performed by adjusting the transfer control signal line wiring and the transfer transistor driving method in such an existing pixel configuration. Therefore, the downsized image sensor 200 is realized without greatly changing from the existing circuit configuration.

(変形例)
以上は、本発明の一実施の形態についての説明であるが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、課題を解決するための手段に記載された範囲の限りにおいて、以下に例を挙げるとおり、様々な変更が可能なものである。
(Modification)
The above is an explanation of an embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is described below within the scope described in the means for solving the problems. As an example, various changes are possible.

[1]上述の実施の形態では、光電変換素子211からの電荷を転送する信号転送部221を制御する転送制御部222が、撮像素子200内に設けられている。しかし、この転送制御部222が撮像素子200を駆動装置として撮像素子200とは独立に設けられてもよい。例えば、撮像素子200に転送制御信号線と接続された外部端子が設けられており、この外部端子を介して、上記の駆動装置が各転送制御信号線と接続される。そして、この駆動装置が、第1の実施形態の転送制御部222と同様に転送制御信号線を通じて転送トランジスタを駆動することで、撮像素子200からベイヤー互換配列信号を出力させるように構成されていてもよい。この場合、転送制御信号線が、各光電変換素子211からの出力信号を加算してベイヤー互換配列信号を出力できるように配線されていれば、既存の画素構成の撮像素子が用いられてよい。   [1] In the above-described embodiment, the transfer control unit 222 that controls the signal transfer unit 221 that transfers charges from the photoelectric conversion element 211 is provided in the imaging device 200. However, the transfer control unit 222 may be provided independently of the image sensor 200 using the image sensor 200 as a driving device. For example, the imaging device 200 is provided with an external terminal connected to the transfer control signal line, and the driving device is connected to each transfer control signal line via the external terminal. The drive device is configured to output a Bayer compatible array signal from the image sensor 200 by driving the transfer transistor through the transfer control signal line in the same manner as the transfer control unit 222 of the first embodiment. Also good. In this case, if the transfer control signal line is wired so that the output signals from the respective photoelectric conversion elements 211 are added and a Bayer compatible array signal can be output, an imaging element having an existing pixel configuration may be used.

[2]上述の実施の形態では、撮像素子内で画素を加算する構成が採用されている。しかし、本発明は、撮像素子から出力されたR,G及びBの各色からなるベイヤー配列の画素信号を加算することにより、画像処理によってベイヤー互換配列信号を生成する画像処理装置として実現されてもよい。この場合、撮像素子としては、R,G及びBの各色からなるベイヤー配列の画素信号を出力する従来の撮像素子が用いられてよい。この画像処理装置は、撮像素子からの画像信号において、ベイヤー配列の単位格子ごとに2つの画素信号同士をサンプリングすると共に、サンプリングした画素を加算することでベイヤー互換配列信号を生成する。このため、この画像処理装置では、画素を加算する際のサンプリングの個数が限られており、サンプリング数が多い従来技術と比べて、1フレーム当たりにおけるサンプリング画素の読み出しに必要な処理量や画素を加算する処理量が少ない。したがって、例えば従来と同じフレームレートで画像が処理される場合には、単位時間当たりの処理量が少ないため消費電力が低減される。また、単位時間当たりの処理量が従来の場合と同じである場合には、フレームレートを増加させることができる。   [2] In the above-described embodiment, a configuration in which pixels are added in the image sensor is employed. However, the present invention may be realized as an image processing apparatus that generates a Bayer-compatible array signal by image processing by adding pixel signals of a Bayer array including R, G, and B colors output from the image sensor. Good. In this case, a conventional image sensor that outputs a Bayer array pixel signal composed of each of R, G, and B colors may be used as the image sensor. This image processing device generates a Bayer-compatible array signal by sampling two pixel signals for each unit lattice of the Bayer array in the image signal from the image sensor and adding the sampled pixels. For this reason, in this image processing apparatus, the number of samplings when adding pixels is limited, and the processing amount and pixels required for reading sampling pixels per frame are smaller than in the conventional technique with a large number of samplings. The amount of processing to add is small. Therefore, for example, when an image is processed at the same frame rate as in the past, the amount of processing per unit time is small, so that power consumption is reduced. Also, when the processing amount per unit time is the same as in the conventional case, the frame rate can be increased.

[3]上述の実施の形態においては、AE制御部331がΣG,ΣYe,ΣMg及びΣCyをΣR,ΣG及びΣBに変換してからkR,kG、kBを掛けて輝度積算値を算出している。しかし、kR,kG,kBを数式1の変換行列を用いてあらかじめ変換したkG、kYe、kMg及びkCyを用いて、輝度積算値ΣY=kG*ΣG+kYe*ΣYe+kMg*ΣMg+kCy*ΣCyのように輝度積算値を直接算出してもよい。   [3] In the above-described embodiment, the AE control unit 331 converts the ΣG, ΣYe, ΣMg, and ΣCy into ΣR, ΣG, and ΣB, and then multiplies kR, kG, and kB to calculate the luminance integrated value. . However, using kG, kYe, kmg, and kCy obtained by converting kR, kG, and kB in advance using the transformation matrix of Equation 1, the luminance integrated value is expressed as follows: luminance integrated value ΣY = kG * ΣG + kYe * ΣYe + kmg * ΣMg + kCy * ΣCy May be calculated directly.

[4]上述の実施の形態においては、図7の回路構成に出力切り替え部41を設けることにより、単位回路40の偶数行からの出力を行方向に入れ替えている。しかし、出力切り替え部41を設けず、単位回路40からの信号をAFE部240へと順序を入れ替えずに出力し、ADC部243によってデジタル信号に変換された後で、信号の順序を入れ替える構成としてもよい。デジタル信号において画素信号の順序を入れ替える場合、単位格子B内のG,Mg、Ye及びCyの配置が異なる変形例にも対応しやすい。   [4] In the above-described embodiment, by providing the output switching unit 41 in the circuit configuration of FIG. 7, the outputs from the even rows of the unit circuit 40 are switched in the row direction. However, the output switching unit 41 is not provided, the signal from the unit circuit 40 is output to the AFE unit 240 without changing the order, and after being converted into a digital signal by the ADC unit 243, the order of the signals is changed. Also good. When the order of the pixel signals is changed in the digital signal, it is easy to deal with a modification in which the arrangement of G, Mg, Ye, and Cy in the unit cell B is different.

[5]上述の実施の形態においては、図7に示す回路構成により、さまざまな加算パターンに対応する画素加算が実行可能である。例えば、上述の実施の形態では、単位格子A内の画素を斜めに加算する加算パターンXと、縦に加算する加算パターンVとを用いている。しかし、図10(b)に示すように、単位格子A内の画素を横に加算する加算パターンHを用いることもできる。また、上述の実施の形態では加算パターンXと加算パターンVとを行方向及び列方向に交互に繰り返している。しかし、図10(c)に示すように、加算パターンHも用い、奇数行は加算パターンXと加算パターンVを交互に繰り返し、偶数行は加算パターンXと加算パターンHを交互に繰り返してもよい。その他、図10(d)に示すように、加算パターンXと加算パターンVのそれぞれを列方向に揃うように配置してもよい。   [5] In the above-described embodiment, pixel addition corresponding to various addition patterns can be executed by the circuit configuration shown in FIG. For example, in the above-described embodiment, the addition pattern X for adding pixels in the unit cell A diagonally and the addition pattern V for adding vertically are used. However, as shown in FIG. 10B, an addition pattern H in which pixels in the unit cell A are added horizontally can also be used. In the above-described embodiment, the addition pattern X and the addition pattern V are alternately repeated in the row direction and the column direction. However, as shown in FIG. 10 (c), the addition pattern H is also used, and the addition pattern X and the addition pattern V are alternately repeated for odd-numbered rows, and the addition pattern X and the addition pattern H are alternately repeated for even-numbered rows. . In addition, as shown in FIG. 10D, the addition pattern X and the addition pattern V may be arranged so as to be aligned in the column direction.

[6]上述の実施の形態においては、単位格子B内のG,Ye、Mg及びCyの具体的な配置を図2(b)に示すものとしている。しかし、各単位格子内におけるG,Ye、Mg及びCyの具体的な配置がどのようなものであっても、撮像素子200から出力される信号が全体として単位格子が行方向及び列方向に繰り返す信号である限り、AF統計値算出部323等として従来構成を流用することができる。したがって、例えば、列方向に位置関係を変えた図10(e)の単位格子B’に示すような配置であってもよいし、その他の配置であってもよい。図10(e)のように列方向に位置関係を変えるのは、図7の回路構成において、例えばBとRの加算結果を出力してからGrとGbの加算結果を出力するといったように、画素加算の結果を出力する順序を変更することで実現できる。また、行方向に位置関係を変えるのは、図7の回路構成において、出力切り替え部41のモードを切り替えて画素加算の結果を出力することにより実現できる。   [6] In the above embodiment, the specific arrangement of G, Ye, Mg, and Cy in the unit cell B is shown in FIG. However, regardless of the specific arrangement of G, Ye, Mg, and Cy in each unit cell, the signal output from the image sensor 200 repeats the unit cell in the row direction and the column direction as a whole. As long as it is a signal, the conventional configuration can be used as the AF statistical value calculation unit 323 or the like. Therefore, for example, the arrangement shown in the unit cell B ′ in FIG. 10E in which the positional relationship is changed in the column direction may be used, or another arrangement may be used. The reason why the positional relationship is changed in the column direction as shown in FIG. 10E is that, for example, the addition result of B and R is output after the addition result of B and R in the circuit configuration of FIG. This can be realized by changing the order of outputting the result of pixel addition. Further, the positional relationship can be changed in the row direction by switching the mode of the output switching unit 41 and outputting the result of pixel addition in the circuit configuration of FIG.

[7]上述の実施の形態においては、各種統計値を算出する構成として、光学的黒補正、ホワイトバランス補正、露出調整及びオートフォーカス用の統計値を算出する構成について説明している。そして、これらの構成に関して従来構成を流用できるとしている。しかし、その他の補正処理に用いる統計値等を算出する際にも従来構成を流用できる場合はある。例えば、シェーディング補正処理に関しても従来構成を流用可能であるし、いわゆるOECF補正処理やDeknee処理に関しても従来構成を流用可能である。   [7] In the above-described embodiment, a configuration for calculating statistical values for optical black correction, white balance correction, exposure adjustment, and autofocus is described as a configuration for calculating various statistical values. And it is supposed that the conventional structure can be diverted regarding these structures. However, there are cases where the conventional configuration can be used when calculating statistical values and the like used for other correction processes. For example, the conventional configuration can also be used for shading correction processing, and the conventional configuration can also be used for so-called OECF correction processing and Deknee processing.

[8]上述の実施の形態においては、信号の補正処理用や撮像光学系100の制御用の統計値として、積算値(加算値)を算出する場合を主に想定している。しかし、信号の補正処理用や撮像光学系100の制御用の統計値として、平均値や分散等のその他の統計値を算出する場合に本発明が適用されてもよい。   [8] In the above-described embodiment, it is mainly assumed that an integrated value (added value) is calculated as a statistical value for signal correction processing or control of the imaging optical system 100. However, the present invention may be applied when other statistical values such as an average value and variance are calculated as statistical values for signal correction processing and control of the imaging optical system 100.

1…撮像装置、40(40a〜40d)…単位回路、100…撮像光学系、200…撮像素子、209…遮光部材、210…光電変換素子群、211…光電変換素子、221…信号転送部、222…転送制御部、240…AFE部、300…画像処理部、311…OB補正部、313…WB補正部、321…AE統計値算出部、322…AF統計値算出部、323…WB統計値算出部、324…OB統計値算出部、331…AE制御部、332…AF制御部、340…補正値算出部、341…統計値変換部、342…ゲイン算出部、343…ゲイン変換部、A,B…単位格子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Imaging device, 40 (40a-40d) ... Unit circuit, 100 ... Imaging optical system, 200 ... Imaging element, 209 ... Light-shielding member, 210 ... Photoelectric conversion element group, 211 ... Photoelectric conversion element, 221 ... Signal transfer part, 222 ... Transfer control unit, 240 ... AFE unit, 300 ... Image processing unit, 311 ... OB correction unit, 313 ... WB correction unit, 321 ... AE statistical value calculation unit, 322 ... AF statistical value calculation unit, 323 ... WB statistical value Calculation unit, 324 ... OB statistical value calculation unit, 331 ... AE control unit, 332 ... AF control unit, 340 ... correction value calculation unit, 341 ... statistical value conversion unit, 342 ... gain calculation unit, 343 ... gain conversion unit, A , B ... unit cell

かかる目的を達成するためになされた請求項1に記載の撮像素子に係る発明は、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを透過した光の強度に応じたアナログ信号を出力する前記カラーフィルタごとに設けられた光電変換素子と、前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、それぞれの加算結果に応じたアナログ信号を出力する信号加算回路と、前記信号加算回路からの出力信号をデジタル信号に変換して出力するA/D変換部とを備え、前記信号加算回路が、前記光電変換素子が発生させた電荷を転送する前記光電変換素子ごとに設けられた転送トランジスタを有し、1つの前記第1の単位格子に対応する4つの前記転送トランジスタに関して共有されたフローティングディフュージョンに対して、2つの前記転送トランジスタから同時に電荷を転送することで、2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を出力する。 In order to achieve the above object, an image pickup device according to claim 1, wherein the first unit of 2 rows and 2 columns comprising three primary colors of R (red), G (green) and B (blue) is provided. A plurality of color filters arranged in a Bayer array in which lattices are arranged; a photoelectric conversion element provided for each color filter that outputs an analog signal corresponding to the intensity of light transmitted through the color filter; For each first unit cell, the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two color filters of different colors among the four color filters are added, and the remaining two color filters are added. Output signals from the corresponding two photoelectric conversion elements are added together, and a signal addition circuit that outputs an analog signal corresponding to each addition result, and an output from the signal addition circuit And an A / D converter for converting a digital signal to issue, the signal adding circuit, have a transfer transistor provided for each of said photoelectric conversion elements for transferring charges the photoelectric conversion element is caused In addition, by simultaneously transferring charges from the two transfer transistors to the floating diffusion shared with respect to the four transfer transistors corresponding to the one first unit cell, The output signals are added to each other, and based on the output signal from the signal adding circuit, G, Ye (yellow), Mg (magenta), and Cy (cyan) are arranged in a predetermined arrangement in a second row and second column. A digital image signal in which unit lattices are repeatedly arranged in a row direction and a column direction is output.

請求項1に記載の撮像素子は、ベイヤー配列における第1の単位格子ごとに2つの光電変換素子からの出力信号を加算することで画素数を絞ると共に、G,Ye、Mg及びCyが所定の配列で並んだ第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を出力する。したがって、このデジタル画像信号における画素の配列は、第1の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだベイヤー配列と同様に、2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだ配列になる。これにより、本発明の撮像素子から出力されるデジタル画像信号に施す画像処理として、ベイヤー配列を前提にした画像処理を流用しやすい。また、基本構成として、4画素で1つのフローティングディフュージョンを共有する構成であり、小型化を実現するための既存の画素構成を採用できる。加算パターンは、転送方法を変更することで様々に実現される。 The imaging device according to claim 1 reduces the number of pixels by adding output signals from two photoelectric conversion devices for each first unit lattice in the Bayer array, and G, Ye, Mg, and Cy are predetermined. A digital image signal in which second unit cells arranged in an array are repeatedly arranged in a row direction and a column direction is output. Therefore, the pixel arrangement in this digital image signal is similar to the Bayer arrangement in which the first unit lattice is repeatedly arranged in the row direction and the column direction, and the second unit lattice of 2 rows and 2 columns is arranged in the row direction and the column direction. It becomes an array arranged repeatedly. Thereby, it is easy to divert the image processing based on the Bayer arrangement as the image processing to be performed on the digital image signal output from the imaging device of the present invention. In addition, as a basic configuration, four pixels share one floating diffusion, and an existing pixel configuration for realizing miniaturization can be adopted. Various addition patterns can be realized by changing the transfer method.

また、請求項に記載の撮像素子は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明のように、前記転送トランジスタに転送制御信号を送信する転送制御信号線が、前記第1の単位格子の1行ごとに8本設けられ、行方向に1つおきに隣接する複数の前記第1の単位格子同士で、前記8本の転送制御信号線のうちの4本が、各単位格子における4つの前記転送トランジスタ用として共用されていてもよい。これによると、1つおきに隣接する単位格子で共用された4本の転送制御信号線により各転送トランジスタを制御すると共に、残りの単位格子においては別の4本の転送制御信号線により各転送トランジスタを制御できる。したがって、隣接する単位格子同士では様々に異なる転送制御を実行でき、様々に異なる加算パターンが設定可能である。 According to a fourth aspect of the present invention , in the imaging device according to the first aspect of the present invention, the transfer control signal line for transmitting a transfer control signal to the transfer transistor is the first Eight units are provided for each row of unit lattices, and four of the eight transfer control signal lines are connected to each unit lattice among the plurality of first unit lattices adjacent to each other in the row direction. The four transfer transistors may be shared. According to this, each transfer transistor is controlled by four transfer control signal lines shared by every other unit cell adjacent to each other, and each transfer is performed by another four transfer control signal lines in the remaining unit cell. The transistor can be controlled. Therefore, different transfer control can be executed between adjacent unit lattices, and different addition patterns can be set.

また、請求項に記載の撮像素子の駆動装置は、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを透過した光の強度に応じたアナログ信号を出力する前記カラーフィルタごとに設けられた光電変換素子と、前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、その加算結果に応じたアナログ信号を出力する信号加算回路と、前記信号加算回路からの出力信号をデジタル信号に変換して出力するA/D変換部とを備えている撮像素子を駆動する駆動装置であって、前記信号加算回路が、前記光電変換素子が発生させた電荷を転送する前記光電変換素子ごとに設けられた転送トランジスタを有し、1つの前記第1の単位格子に対応する4つの前記転送トランジスタに関して共有されたフローティングディフュージョンに対して、2つの前記転送トランジスタから同時に電荷を転送することで、2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算するものであり、前記信号加算回路からの出力信号が、前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算した結果となるように、前記信号加算回路を制御し、前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を、前記撮像素子から出力させる。これによると、請求項1の発明と同様に撮像素子を機能させる駆動装置が実現する。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a driving device for an image pickup device, in which a first unit cell of 2 rows and 2 columns composed of three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) is arranged. ) A plurality of color filters arranged in an array; a photoelectric conversion element provided for each color filter that outputs an analog signal corresponding to the intensity of light transmitted through the color filter; and an output signal from the photoelectric conversion element An image pickup device comprising: a signal addition circuit that adds together and outputs an analog signal corresponding to the addition result; and an A / D conversion unit that converts an output signal from the signal addition circuit into a digital signal and outputs the digital signal a driving device for driving, the signal adding circuit has a transfer transistor provided for each of said photoelectric conversion elements for transferring charges the photoelectric conversion element is caused, one of said first unit price The floating diffusion which is shared with respect to four of the transfer transistor corresponding to, by simultaneously transferring the charge from two of the transfer transistors, which adds the output signals to each other from two of the photoelectric conversion element, The output signals from the signal addition circuit add the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two color filters of different colors among the four color filters for each first unit cell. In addition, the signal addition circuit is controlled so that the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the remaining two color filters are added together, and the output signal from the signal addition circuit is converted into the output signal from the signal addition circuit. Based on the second row and the second column in which G, Ye (yellow), Mg (magenta), and Cy (cyan) are arranged in a predetermined arrangement. Unit cell of a digital image signal arranged repeatedly in the row direction and a column direction, and outputs from the image pickup device. According to this, the drive device that allows the image sensor to function is realized as in the first aspect of the invention.

また、請求項の撮像素子の駆動方法は、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを透過した光の強度に応じたアナログ信号を出力する前記カラーフィルタごとに設けられた光電変換素子と、前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、その加算結果に応じたアナログ信号を出力する信号加算回路と、前記信号加算回路からの出力信号をデジタル信号に変換して出力するA/D変換部とを備えている撮像素子を駆動する駆動方法であって、前記信号加算回路が、前記光電変換素子が発生させた電荷を転送する前記光電変換素子ごとに設けられた転送トランジスタを有し、1つの前記第1の単位格子に対応する4つの前記転送トランジスタに関して共有されたフローティングディフュージョンに対して、2つの前記転送トランジスタから同時に電荷を転送することで、2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算するものであり、前記信号加算回路からの出力信号が、前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算した結果となるように、前記信号加算回路を制御し、前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を、前記撮像素子から出力させる。これによると、請求項1の発明と同様に撮像素子を機能させる駆動方法が実現する。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a Bayer array in which a first unit cell of 2 rows and 2 columns composed of three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) is arranged. A plurality of color filters arranged in the above, a photoelectric conversion element provided for each color filter that outputs an analog signal corresponding to the intensity of light transmitted through the color filter, and output signals from the photoelectric conversion elements Drives an image pickup device including a signal addition circuit that adds and outputs an analog signal corresponding to the addition result, and an A / D conversion unit that converts the output signal from the signal addition circuit into a digital signal and outputs the digital signal a driving method of the signal addition circuit has a transfer transistor provided for each of said photoelectric conversion elements for transferring charges the photoelectric conversion element is caused, to-one of said first unit cell To the floating diffusion which is shared with respect to four of said transfer transistors, by simultaneously transferring the charge from two of the transfer transistors, which adds the output signals to each other from two of the photoelectric conversion element, the signal The output signal from the adder circuit adds the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two color filters of different colors among the four color filters for each of the first unit cells. The signal adding circuit is controlled so that the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the remaining two color filters are added together, and based on the output signal from the signal adding circuit. , G, Ye (yellow), Mg (magenta), and Cy (cyan) are arranged in a predetermined arrangement in a 2 × 2 second unit. Grating digital image signals arranged repeatedly in the row direction and a column direction, and outputs from the image pickup device. According to this, the driving method for causing the image sensor to function is realized as in the first aspect of the invention.

また、請求項に記載の画像処理装置は、撮像素子と、前記撮像素子から出力されたデジタル画像信号に基づいて、G(緑)、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)のそれぞれに関して画像調整用又は撮像光学系の駆動制御用の統計値を算出する統計値算出手段と、を備えている画像処理装置であって、前記撮像素子が、R(赤)、G及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを透過した光の強度に応じたアナログ信号を出力する前記カラーフィルタごとに設けられた光電変換素子と、前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、それぞれの加算結果に応じたアナログ信号を出力する信号加算回路と、前記信号加算回路からの出力信号をデジタル信号に変換して出力するA/D変換部とを備え、前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye、Mg及びCyが所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を出力するものである。撮像素子から出力されるデジタル画像信号は、ベイヤー配列と同様に、G,Ye、Mg及びCyが所定の配列で並んだ第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んでいるので、G、Ye、Mg及びCyのそれぞれに関して統計値を算出する手段として、ベイヤー配列のデジタル画像信号から統計値を算出する手段を流用することができる。 The image processing apparatus according to claim 7 is based on an image sensor and a digital image signal output from the image sensor, G (green) , Ye (yellow) , Mg (magenta), and Cy (cyan). A statistical value calculating means for calculating a statistical value for image adjustment or driving control of the imaging optical system with respect to each of the image processing devices, wherein the imaging element includes R (red), G, and B A plurality of color filters arranged in a Bayer arrangement in which first rows of 2 rows and 2 columns of the three primary colors (blue) are arranged, and an analog signal corresponding to the intensity of light transmitted through the color filter And the photoelectric conversion element provided for each of the color filters that output the light, and the two light beams corresponding to the two color filters of different colors among the four color filters for each of the first unit cells. Signals that add output signals from the conversion elements, add output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the remaining two color filters, and output an analog signal corresponding to each addition result An adder circuit; and an A / D converter that converts the output signal from the signal adder circuit into a digital signal and outputs the digital signal. Based on the output signal from the signal adder circuit, G, Ye, Mg, and Cy are A digital image signal is output in which second unit cells of 2 rows and 2 columns arranged in a predetermined arrangement are repeatedly arranged in the row direction and the column direction. Digital image signal output from the image element shooting, like the Bayer arrangement, G, Ye, since Mg and Cy second unit cells arranged in a predetermined array are arranged repeatedly in the row and column directions, As a means for calculating a statistical value for each of G, Ye, Mg, and Cy, a means for calculating a statistical value from a digital image signal in a Bayer array can be used.

また、請求項に記載の画像処理装置は、請求項に記載の発明のように、前記光電変換素子への光の入射を遮断する遮光手段が前記撮像素子に設けられており、前記統計値算出手段が、前記デジタル画像信号のうち、前記遮光手段によって光の入射が遮断された前記光電変換素子に対応する信号から、光学的黒補正用の前記統計値を算出してもよい。これによると、光学的黒補正用にG、Ye、Mg及びCyのそれぞれに関して統計値を算出する手段として、ベイヤー配列用の算出手段を流用できる。 According to a seventh aspect of the present invention, in the image processing device according to the eighth aspect of the present invention, the image pickup device is provided with a light shielding unit that blocks light from entering the photoelectric conversion device. The value calculation means may calculate the statistical value for optical black correction from a signal corresponding to the photoelectric conversion element in which light is blocked by the light shielding means, among the digital image signals. According to this, as a means for calculating statistical values for each of G, Ye, Mg, and Cy for optical black correction, a Bayer array calculation means can be used.

また、請求項7又は8に記載の画像処理装置は、請求項に記載の発明のように、前記統計値算出手段が算出したG、Ye、Mg及びCyに関する前記統計値を線形変換してG、R及びBに関する前記統計値を算出する統計値変換手段と、前記統計値変換手段が算出した前記統計値からG、R及びBに関するホワイトバランス補正用の補正値を算出する補正値算出手段と、前記補正値算出手段が算出したG、R及びBに関する前記補正値を線形変換してG、Ye、Mg及びCyに関する前記補正値を算出する補正値変換手段とをさらに備えていてもよい。これによると、G、Ye、Mg及びCyに関する統計値を変換してG,R及びBに関する統計値を算出するので、G,R及びBに関してホワイトバランス用の補正値を算出する算出手段を流用できる。 The image processing apparatus according to claim 7 or 8 linearly converts the statistical values related to G, Ye, Mg, and Cy calculated by the statistical value calculation unit, as in the invention according to claim 9. Statistical value conversion means for calculating the statistical values for G, R, and B, and correction value calculation means for calculating correction values for white balance correction for G, R, and B from the statistical values calculated by the statistical value conversion means And correction value conversion means for linearly converting the correction values for G, R, and B calculated by the correction value calculation means to calculate the correction values for G, Ye, Mg, and Cy. . According to this, since statistical values relating to G, R, and B are calculated by converting statistical values relating to G, Ye, Mg, and Cy, calculation means that calculates correction values for white balance relating to G, R, and B is diverted. it can.

また、請求項7又は8の画像処理装置は、請求項10に記載の発明のように、前記統計値算出手段が算出したG、Ye、Mg及びCyに関する前記統計値を線形変換してG、R及びBに関する前記統計値を算出する統計値変換手段と、前記統計値変換手段が算出した前記統計値の線形和を取ることにより露出調整用の統計値を算出する露出用統計値算出手段とをさらに備えていてもよい。これによると、G、Ye、Mg及びCyに関する統計値を変換してG,R及びBに関する統計値を算出するので、G,R及びBに関して露出調整用の補正値を算出する算出手段を流用できる。 The image processing apparatus according to claim 7 or 8 linearly transforms the statistical values related to G, Ye, Mg, and Cy calculated by the statistical value calculation means, as in the invention according to claim 10, to obtain G, Statistical value conversion means for calculating the statistical values for R and B; and exposure statistical value calculation means for calculating a statistical value for exposure adjustment by taking a linear sum of the statistical values calculated by the statistical value conversion means; May be further provided. According to this, since the statistical values for G, Ye, Mg, and Cy are converted to calculate the statistical values for G, R, and B, the calculation means for calculating the exposure adjustment correction values for G, R, and B is diverted. it can.

また、請求項11に記載の画像処理装置は、請求項1〜のいずれか1項に記載の撮像素子と、前記撮像素子から出力されたデジタル画像信号におけるG、Ye、Mg及びCyの画素値の線形和を取ることにより前記第2の単位格子のそれぞれに関して輝度値を算出する輝度値算出手段と、前記輝度値算出手段が算出した輝度値からオートフォーカス用の統計値を算出するオートフォーカス用統計値算出手段と、を備えていることを特徴とする。これによると、ベイヤー配列における第1の単位格子に対応するG、Ye、Mg及びCyからなる第2の単位格子ごとに輝度値を算出すると共に、この輝度値からオートフォーカス用の統計値を算出するので、これらを算出する手段としてベイヤー配列用の算出手段を流用できる。 The image processing apparatus according to claim 11, the pixel of claim 1 and the image pickup device according to any one of 4, G in the digital image signal output from the imaging device, Ye, Mg and Cy A luminance value calculating means for calculating a luminance value for each of the second unit cells by taking a linear sum of the values, and an autofocus for calculating a statistical value for autofocus from the luminance value calculated by the luminance value calculating means Statistical value calculation means. According to this, a luminance value is calculated for each second unit cell composed of G, Ye, Mg, and Cy corresponding to the first unit cell in the Bayer array, and an autofocus statistical value is calculated from the luminance value. Therefore, Bayer array calculation means can be used as means for calculating these.

また、請求項12に記載の画像処理装置は、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを透過した光の強度に応じたアナログ信号を出力する前記カラーフィルタごとに設けられた光電変換素子と、前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、それぞれの加算結果に応じた信号を出力する信号加算手段とを備え、前記信号加算手段が、前記光電変換素子が発生させた電荷を転送する前記光電変換素子ごとに設けられた転送トランジスタを有し、1つの前記第1の単位格子に対応する4つの前記転送トランジスタに関して共有されたフローティングディフュージョンに対して、2つの前記転送トランジスタから同時に電荷を転送することで、2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、前記信号加算手段からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を生成する。 The image processing apparatus according to claim 12 is a Bayer array in which a first unit cell of 2 rows and 2 columns composed of three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) is arranged. A plurality of color filters arranged in the above, a photoelectric conversion element provided for each color filter that outputs an analog signal corresponding to the intensity of light transmitted through the color filter , and 4 for each first unit cell. The output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two color filters of different colors among the two color filters are added together, and from the two photoelectric conversion elements corresponding to the remaining two color filters It adds the output signal each other and a respective signal adding means for outputting a signal corresponding to the addition result, the signal adding means, to transfer the charges said photoelectric conversion elements is generated A transfer transistor is provided for each photoelectric conversion element, and charges are simultaneously supplied from the two transfer transistors to the floating diffusion shared for the four transfer transistors corresponding to the first unit cell. By transferring, the output signals from the two photoelectric conversion elements are added together, and G, Ye (yellow), Mg (magenta), and Cy (cyan) are predetermined based on the output signals from the signal adding means. A digital image signal is generated in which second unit cells of 2 rows and 2 columns arranged in an array are repeatedly arranged in the row direction and the column direction.

また、請求項13に記載の画像処理方法は、撮像素子から出力されたデジタル画像信号を処理する画像処理方法であって、前記撮像素子が、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを透過した光の強度に応じたアナログ信号を出力する前記カラーフィルタごとに設けられた光電変換素子と、前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、それぞれの加算結果に応じたアナログ信号を出力する信号加算回路と、前記信号加算回路からの出力信号をデジタル信号に変換して出力するA/D変換部とを備え、前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を出力するものであり、前記デジタル画像信号に基づいて、G、Ye、Mg及びCyのそれぞれに関して画像調整用又は撮像光学系の駆動制御用の統計値を算出することを特徴とする。 The image processing method according to claim 13 is an image processing method for processing a digital image signal output from an image sensor , wherein the image sensor has R (red), G (green), and B (blue). ) And a plurality of color filters arranged in a Bayer array in which first unit cells of 2 rows and 2 columns composed of three primary colors are arranged, and an analog signal corresponding to the intensity of light transmitted through the color filter is output. Output from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two color filters of different colors among the four color filters for each of the first unit lattices. The signals are added together, and the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the remaining two color filters are added together, and an analog signal corresponding to each addition result is added. And an A / D converter that converts the output signal from the signal adder circuit into a digital signal and outputs the digital signal. Based on the output signal from the signal adder circuit, G, Ye ( Yellow), Mg (magenta), and Cy (cyan) are arranged in a predetermined arrangement to output a digital image signal in which a second unit cell of 2 rows and 2 columns is repeatedly arranged in the row direction and the column direction, Based on the digital image signal, statistical values for image adjustment or drive control of the imaging optical system are calculated for each of G, Ye, Mg, and Cy.

また、請求項14に記載の画像処理方法は、請求項1〜のいずれか1項に記載の撮像素子から出力されたデジタル画像信号を処理する画像処理方法であって、前記デジタル画像信号におけるG、Ye、Mg及びCyの画素値の線形和を取ることにより前記第2の単位格子のそれぞれに関して輝度値を算出する輝度値算出ステップと、前記輝度値算出ステップにおいて算出された輝度値からオートフォーカス用の統計値を算出するオートフォーカス用統計値算出ステップと、を備えていることを特徴とする。 An image processing method according to claim 14 is an image processing method for processing a digital image signal output from the imaging device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the digital image signal includes: A luminance value calculating step for calculating a luminance value for each of the second unit cells by taking a linear sum of pixel values of G, Ye, Mg, and Cy, and an automatic operation from the luminance value calculated in the luminance value calculating step. And an autofocus statistical value calculation step for calculating a focus statistical value.

また、請求項15に記載のプログラムは、撮像素子から出力されたデジタル画像信号をコンピュータに処理させるプログラムであって、前記撮像素子が、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを透過した光の強度に応じたアナログ信号を出力する前記カラーフィルタごとに設けられた光電変換素子と、前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、それぞれの加算結果に応じたアナログ信号を出力する信号加算回路と、前記信号加算回路からの出力信号をデジタル信号に変換して出力するA/D変換部とを備え、前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を出力するものであり、前記デジタル画像信号に基づいて、G、Ye、Mg及びCyのそれぞれに関して画像調整用又は撮像光学系の駆動制御用の統計値をコンピュータに算出させることを特徴とする。 The program according to claim 15 is a program for causing a computer to process a digital image signal output from an image sensor , wherein the image sensor has R (red), G (green), and B (blue). A plurality of color filters arranged in a Bayer array in which first rows of two rows and two columns of three primary colors are arranged, and an analog signal corresponding to the intensity of light transmitted through the color filters is output. Output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two color filters of different colors among the four color filters for each of the photoelectric conversion elements provided for each color filter and the first unit cell. And adding the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the remaining two color filters, and depending on the result of each addition A signal addition circuit that outputs an analog signal; and an A / D conversion unit that converts the output signal from the signal addition circuit into a digital signal and outputs the digital signal. Based on the output signal from the signal addition circuit, G, A digital image signal in which a second unit cell of 2 rows and 2 columns in which Ye (yellow), Mg (magenta), and Cy (cyan) are arranged in a predetermined arrangement is repeatedly arranged in the row direction and the column direction is output. , based on the digital image signal, and wherein G, Ye, and thereby calculating a statistical value for the drive control of the image adjusting or imaging optical system in the computer for each of Mg and Cy.

また、請求項16に記載のプログラムは、請求項1〜のいずれか1項に記載の撮像素子から出力されたデジタル画像信号をコンピュータに処理させるプログラムであって、前記デジタル画像信号におけるG、Ye、Mg及びCyの画素値の線形和を取ることにより前記第2の単位格子のそれぞれに関して輝度値を算出する輝度値算出ステップと、前記輝度値算出ステップにおいて算出された輝度値からオートフォーカス用の統計値を算出するオートフォーカス用統計値算出ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。 A program according to claim 16 is a program for causing a computer to process the digital image signal output from the imaging device according to any one of claims 1 to 4 , wherein G, A luminance value calculating step for calculating a luminance value for each of the second unit cells by taking a linear sum of pixel values of Ye, Mg, and Cy, and for autofocusing from the luminance value calculated in the luminance value calculating step And a step of causing the computer to execute an autofocus statistical value calculating step of calculating the statistical value.

また、請求項17に記載の撮像装置は、被写体像を結像させる撮像光学系と、前記撮像光学系が結像させた被写体像を光電変換して出力する請求項1〜のいずれか1項に記載の撮像素子と、前記撮像素子から出力された出力信号に対して所定の画像処理を加え、前記被写体像を再現する画像処理手段と、を備えていることを特徴とする。 The imaging apparatus according to claim 17 includes an imaging optical system for forming an object image, any one of claims 1-4, wherein the imaging optical system to output a subject image formed by photoelectrically converting 1 And image processing means for performing predetermined image processing on the output signal output from the image sensor and reproducing the subject image.

Claims (18)

R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、
前記カラーフィルタを透過した光の強度に応じたアナログ信号を出力する前記カラーフィルタごとに設けられた光電変換素子と、
前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、それぞれの加算結果に応じたアナログ信号を出力する信号加算回路と、
前記信号加算回路からの出力信号をデジタル信号に変換して出力するA/D変換部とを備え、
前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を出力する、
ことを特徴とする撮像素子。
A plurality of color filters arranged in a Bayer array in which first rows of two rows and two columns of three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) are arranged;
A photoelectric conversion element provided for each color filter that outputs an analog signal corresponding to the intensity of light transmitted through the color filter;
For each first unit cell, output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two color filters of different colors among the four color filters are added, and the remaining two color filters A signal adding circuit that adds output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the output signal and outputs an analog signal corresponding to each addition result;
An A / D converter that converts the output signal from the signal adding circuit into a digital signal and outputs the digital signal;
Based on an output signal from the signal adding circuit, a second unit cell of 2 rows and 2 columns in which G, Ye (yellow), Mg (magenta), and Cy (cyan) are arranged in a predetermined arrangement is arranged in the row direction and the column. Output digital image signals arranged repeatedly in the direction,
An image sensor characterized by the above.
前記信号加算回路が、前記第1の単位格子ごとに、互いに異なる第1及び第2のパターンのいずれかで前記光電変換素子からの出力信号を加算し、
前記第1のパターンが、前記第1の単位格子内において、2つのGの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号を加算すると共に、RとBの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号を加算するパターンであり、
前記第2のパターンが、前記第1の単位格子内において、列方向に並んだGとBの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号を加算すると共に、列方向に並んだRとGのカラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号を加算するパターンである、
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。
The signal adding circuit adds the output signals from the photoelectric conversion elements in any of the first and second patterns different from each other for each first unit cell,
The first pattern adds output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two G color filters in the first unit cell, and corresponds to the R and B color filters. A pattern of adding output signals from the two photoelectric conversion elements
In the first unit cell, the second pattern adds output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the G and B color filters arranged in the column direction, and arranges them in the column direction. It is a pattern for adding output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the R and G color filters.
The imaging device according to claim 1.
前記信号加算回路が、行方向及び列方向のそれぞれに関して前記第1のパターンと前記第2のパターンとを交互に繰り返して前記第1の単位格子ごとに前記光電変換素子からの出力信号を加算する、
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像素子。
The signal adder circuit alternately repeats the first pattern and the second pattern with respect to each of the row direction and the column direction, and adds an output signal from the photoelectric conversion element for each first unit cell. ,
The imaging device according to claim 2.
前記信号加算回路が、
前記光電変換素子が発生させた電荷を転送する前記光電変換素子ごとに設けられた転送トランジスタを有し、1つの前記第1の単位格子に対応する4つの前記転送トランジスタに関して共有されたフローティングディフュージョンに対して、2つの前記転送トランジスタから同時に電荷を転送させる、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像素子。
The signal adding circuit is
The floating diffusion shared by the four transfer transistors corresponding to the first unit cell has a transfer transistor provided for each of the photoelectric conversion elements that transfers the charge generated by the photoelectric conversion element. On the other hand, charge is transferred simultaneously from the two transfer transistors.
The imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記転送トランジスタに転送制御信号を送信する転送制御信号線が、前記第1の単位格子の1行ごとに8本設けられ、
行方向に1つおきに隣接する複数の前記第1の単位格子同士で、前記8本の転送制御信号線のうちの4本が、各単位格子における4つの前記転送トランジスタ用として共用されている、
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像素子。
Eight transfer control signal lines for transmitting a transfer control signal to the transfer transistor are provided for each row of the first unit cell,
Among the plurality of first unit cells adjacent to each other in the row direction, four of the eight transfer control signal lines are shared for the four transfer transistors in each unit cell. ,
The imaging device according to claim 4.
R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを透過した光の強度に応じたアナログ信号を出力する前記カラーフィルタごとに設けられた光電変換素子と、前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、その加算結果に応じたアナログ信号を出力する信号加算回路と、前記信号加算回路からの出力信号をデジタル信号に変換して出力するA/D変換部とを備えている撮像素子を駆動する駆動装置であって、
前記信号加算回路からの出力信号が、前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算した結果となるように、前記信号加算回路を制御し、
前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を、前記撮像素子から出力させる、
ことを特徴とする撮像素子の駆動装置。
A plurality of color filters arranged in a Bayer array in which first unit cells of 2 rows and 2 columns comprising three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) are arranged; A photoelectric conversion element provided for each color filter that outputs an analog signal corresponding to the intensity of light that has passed through and the output signals from the photoelectric conversion elements are added together, and an analog signal corresponding to the addition result is output A driving device for driving an image pickup device comprising: a signal adding circuit that converts the output signal from the signal adding circuit into a digital signal;
The output signals from the signal addition circuit add the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two color filters of different colors among the four color filters for each first unit cell. And controlling the signal addition circuit so that the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the remaining two color filters are added together.
Based on an output signal from the signal adding circuit, a second unit cell of 2 rows and 2 columns in which G, Ye (yellow), Mg (magenta), and Cy (cyan) are arranged in a predetermined arrangement is arranged in the row direction and the column. Outputting digital image signals arranged repeatedly in a direction from the image sensor;
An image sensor driving apparatus characterized by the above.
R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを透過した光の強度に応じたアナログ信号を出力する前記カラーフィルタごとに設けられた光電変換素子と、前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、その加算結果に応じたアナログ信号を出力する信号加算回路と、前記信号加算回路からの出力信号をデジタル信号に変換して出力するA/D変換部とを備えている撮像素子を駆動する駆動方法であって、
前記信号加算回路からの出力信号が、前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算した結果となるように、前記信号加算回路を制御し、
前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を、前記撮像素子から出力させる、
ことを特徴とする撮像素子の駆動方法。
A plurality of color filters arranged in a Bayer array in which first unit cells of 2 rows and 2 columns comprising three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) are arranged; A photoelectric conversion element provided for each color filter that outputs an analog signal corresponding to the intensity of light that has passed through and the output signals from the photoelectric conversion elements are added together, and an analog signal corresponding to the addition result is output A driving method for driving an image pickup device comprising: a signal adding circuit that converts the output signal from the signal adding circuit into a digital signal and outputting the digital signal;
The output signals from the signal addition circuit add the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two color filters of different colors among the four color filters for each first unit cell. And controlling the signal addition circuit so that the output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the remaining two color filters are added together.
Based on an output signal from the signal adding circuit, a second unit cell of 2 rows and 2 columns in which G, Ye (yellow), Mg (magenta), and Cy (cyan) are arranged in a predetermined arrangement is arranged in the row direction and the column. Outputting digital image signals arranged repeatedly in a direction from the image sensor;
An image sensor driving method characterized by the above.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子から出力されたデジタル画像信号に基づいて、G、Ye、Mg及びCyのそれぞれに関して画像調整用又は撮像光学系の駆動制御用の統計値を算出する統計値算出手段と、
を備えていることを特徴とする画像処理装置。
The image sensor according to any one of claims 1 to 5,
Statistical value calculating means for calculating statistical values for image adjustment or drive control of the imaging optical system for each of G, Ye, Mg, and Cy based on the digital image signal output from the imaging element;
An image processing apparatus comprising:
前記光電変換素子への光の入射を遮断する遮光手段が前記撮像素子に設けられており、
前記統計値算出手段が、
前記デジタル画像信号のうち、前記遮光手段によって光の入射が遮断された前記光電変換素子に対応する信号から、光学的黒補正用の前記統計値を算出することを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
A light-shielding means for blocking light incident on the photoelectric conversion element is provided in the imaging element,
The statistical value calculating means is
9. The statistical value for optical black correction is calculated from a signal corresponding to the photoelectric conversion element in which light is blocked by the light shielding unit in the digital image signal. Image processing apparatus.
前記統計値算出手段が算出したG、Ye、Mg及びCyに関する前記統計値を線形変換してG、R及びBに関する前記統計値を算出する統計値変換手段と、
前記統計値変換手段が算出した前記統計値からG、R及びBに関するホワイトバランス補正用の補正値を算出する補正値算出手段と、
前記補正値算出手段が算出したG、R及びBに関する前記補正値を線形変換してG、Ye、Mg及びCyに関する前記補正値を算出する補正値変換手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項8又は9に記載の画像処理装置。
Statistical value conversion means for linearly converting the statistical values for G, Ye, Mg, and Cy calculated by the statistical value calculation means to calculate the statistical values for G, R, and B;
Correction value calculating means for calculating correction values for white balance correction relating to G, R and B from the statistical values calculated by the statistical value converting means;
Correction value conversion means for linearly converting the correction values for G, R, and B calculated by the correction value calculation means to calculate the correction values for G, Ye, Mg, and Cy;
The image processing apparatus according to claim 8, further comprising:
前記統計値算出手段が算出したG、Ye、Mg及びCyに関する前記統計値を線形変換してG、R及びBに関する前記統計値を算出する統計値変換手段と、
前記統計値変換手段が算出した前記統計値の線形和を取ることにより露出調整用の統計値を算出する露出用統計値算出手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項8又は9に記載の画像処理装置。
Statistical value conversion means for linearly converting the statistical values for G, Ye, Mg, and Cy calculated by the statistical value calculation means to calculate the statistical values for G, R, and B;
Statistical value calculation means for exposure that calculates a statistical value for exposure adjustment by taking a linear sum of the statistical values calculated by the statistical value conversion means;
The image processing apparatus according to claim 8, further comprising:
請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子から出力されたデジタル画像信号におけるG、Ye、Mg及びCyの画素値の線形和を取ることにより前記第2の単位格子のそれぞれに関して輝度値を算出する輝度値算出手段と、
前記輝度値算出手段が算出した輝度値からオートフォーカス用の統計値を算出するオートフォーカス用統計値算出手段と、
を備えていることを特徴とする画像処理装置。
The image sensor according to any one of claims 1 to 5,
A luminance value calculating means for calculating a luminance value for each of the second unit cells by taking a linear sum of pixel values of G, Ye, Mg, and Cy in the digital image signal output from the image sensor;
An autofocus statistical value calculating means for calculating an autofocus statistical value from the brightness value calculated by the brightness value calculating means;
An image processing apparatus comprising:
R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色からなる2行2列の第1の単位格子が並んだベイヤー(Bayer)配列で配列された複数のカラーフィルタと、
前記カラーフィルタを透過した光の強度を示す画素信号を前記カラーフィルタごとに算出する画素信号算出手段と、
前記第1の単位格子ごとに、4つの前記カラーフィルタのうち異なる色の2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算すると共に、残りの2つの前記カラーフィルタに対応する2つの前記光電変換素子からの出力信号同士を加算し、それぞれの加算結果に応じた信号を出力する信号加算手段とを備え、
前記信号加算回路からの出力信号に基づいて、G、Ye(黄)、Mg(マゼンタ)及びCy(シアン)が所定の配列で並んだ2行2列の第2の単位格子が行方向及び列方向に繰り返し並んだデジタル画像信号を生成する、
ことを特徴とする画像処理装置。
A plurality of color filters arranged in a Bayer array in which first rows of two rows and two columns of three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) are arranged;
Pixel signal calculation means for calculating a pixel signal indicating the intensity of light transmitted through the color filter for each color filter;
For each first unit cell, output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to the two color filters of different colors among the four color filters are added, and the remaining two color filters Signal adding means for adding output signals from the two photoelectric conversion elements corresponding to each other and outputting a signal corresponding to each addition result;
Based on an output signal from the signal adding circuit, a second unit cell of 2 rows and 2 columns in which G, Ye (yellow), Mg (magenta), and Cy (cyan) are arranged in a predetermined arrangement is arranged in the row direction and the column. Generate digital image signals arranged repeatedly in the direction,
An image processing apparatus.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子から出力されたデジタル画像信号を処理する画像処理方法であって、
前記デジタル画像信号に基づいて、G、Ye、Mg及びCyのそれぞれに関して画像調整用又は撮像光学系の駆動制御用の統計値を算出することを特徴とする画像処理方法。
An image processing method for processing a digital image signal output from the image sensor according to any one of claims 1 to 5,
An image processing method, wherein statistical values for image adjustment or drive control of an imaging optical system are calculated for each of G, Ye, Mg, and Cy based on the digital image signal.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子から出力されたデジタル画像信号を処理する画像処理方法であって、
前記デジタル画像信号におけるG、Ye、Mg及びCyの画素値の線形和を取ることにより前記第2の単位格子のそれぞれに関して輝度値を算出する輝度値算出ステップと、
前記輝度値算出ステップにおいて算出された輝度値からオートフォーカス用の統計値を算出するオートフォーカス用統計値算出ステップと、
を備えていることを特徴とする画像処理方法。
An image processing method for processing a digital image signal output from the image sensor according to any one of claims 1 to 5,
A luminance value calculating step of calculating a luminance value for each of the second unit cells by taking a linear sum of pixel values of G, Ye, Mg, and Cy in the digital image signal;
An autofocus statistical value calculating step of calculating an autofocus statistical value from the luminance value calculated in the luminance value calculating step;
An image processing method comprising:
請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子から出力されたデジタル画像信号をコンピュータに処理させるプログラムであって、
前記デジタル画像信号に基づいて、G、Ye、Mg及びCyのそれぞれに関して画像調整用又は撮像光学系の駆動制御用の統計値をコンピュータに算出させることを特徴とするプログラム。
A program for causing a computer to process a digital image signal output from the imaging device according to any one of claims 1 to 5,
A program that causes a computer to calculate statistical values for image adjustment or drive control of an imaging optical system for each of G, Ye, Mg, and Cy based on the digital image signal.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子から出力されたデジタル画像信号をコンピュータに処理させるプログラムであって、
前記デジタル画像信号におけるG、Ye、Mg及びCyの画素値の線形和を取ることにより前記第2の単位格子のそれぞれに関して輝度値を算出する輝度値算出ステップと、
前記輝度値算出ステップにおいて算出された輝度値からオートフォーカス用の統計値を算出するオートフォーカス用統計値算出ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
A program for causing a computer to process a digital image signal output from the imaging device according to any one of claims 1 to 5,
A luminance value calculating step of calculating a luminance value for each of the second unit cells by taking a linear sum of pixel values of G, Ye, Mg, and Cy in the digital image signal;
An autofocus statistical value calculating step of calculating an autofocus statistical value from the luminance value calculated in the luminance value calculating step;
A program that causes a computer to execute.
被写体像を結像させる撮像光学系と、
前記撮像光学系が結像させた被写体像を光電変換して出力する請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子から出力された出力信号に対して所定の画像処理を加え、前記被写体像を再現する画像処理手段と、
を備えていることを特徴とする撮像装置。
An imaging optical system for forming a subject image;
The image sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the subject image formed by the imaging optical system is photoelectrically converted and output;
Image processing means for applying predetermined image processing to the output signal output from the image sensor and reproducing the subject image;
An imaging apparatus comprising:
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