JP2018007282A - Image pickup device and imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a wiring layout of a global shutter becomes complex.SOLUTION: An image pickup device comprises: an imaging part in which a plurality of unit blocks including a plurality of pixels arranged in matrix are arranged in matrix; a reading part that selects the pixel in the same row of the unit block in each unit block and sequentially repeats the operation for reading a pixel signal in each row; a correlation calculation part that calculates a correlation of the pixel signal between rows of a boundary of the unit blocks adjacent in the same column; and a correction part that corrects at least one pixel signal of the unit blocks adjacent in the same column on the basis of correlation calculated by the correlation calculation part.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本発明は、撮像素子および撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging element and an imaging apparatus.

行列状に配された複数の画素を有する撮像素子について、いわゆるローリングシャッタ方式が知られている。当該ローリングシャッタ方式では、同一行の画素が選択されて画素信号が蓄積および読み出される動作が、行ごとに順次繰り返される。さらにローリングシャッタ方式に代えて、グローバルシャッタを用いることで、動体を撮像した場合に生じるローリング歪みを防ぐことが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1 再公表2010/023903
A so-called rolling shutter system is known for an image sensor having a plurality of pixels arranged in a matrix. In the rolling shutter method, the operation of selecting and storing pixel signals in the same row and sequentially storing pixel signals is sequentially repeated for each row. Furthermore, it is known that a global shutter is used instead of the rolling shutter system to prevent rolling distortion that occurs when a moving object is imaged (see, for example, Patent Document 1).
Patent Document 1 Republished 2010/023903

しかしながら、グローバルシャッタは配線のレイアウト等が複雑になる、という課題があった。   However, the global shutter has a problem that the wiring layout is complicated.

本発明の第1の態様においては、撮像素子であって、画素が行列状に複数配された単位ブロックが、行列状に複数配された撮像部と、単位ブロックごとに、単位ブロックの同一行の画素を選択して画素信号を読み出す動作を行ごとに順次繰り返す読出部と、同一列で隣接する単位ブロックの境界の行同士で、画素信号の相関を算出する相関算出部と、相関算出部により算出された相関に基づいて、同一列で隣接する単位ブロックのうちの少なくとも一方の画素信号を補正する補正部とを備える。   In the first aspect of the present invention, there is provided an imaging device in which a plurality of unit blocks each having a plurality of pixels arranged in a matrix form an imaging unit in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, A readout unit that sequentially repeats, for each row, an operation of selecting a pixel and reading out a pixel signal, a correlation calculation unit that calculates a correlation of pixel signals between adjacent rows of unit blocks in the same column, and a correlation calculation unit And a correction unit that corrects at least one pixel signal of adjacent unit blocks in the same column based on the correlation calculated by the above.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

本実施形態に係る裏面照射型の撮像素子の断面図である。It is a sectional view of a back irradiation type image sensor concerning this embodiment. 撮像チップの画素配列と単位ブロックを説明する図である。It is a figure explaining the pixel arrangement | sequence and unit block of an imaging chip. 画素に対応する回路図である。It is a circuit diagram corresponding to a pixel. 単位ブロックおよびその周辺回路並びにそれらの接続関係の概略を示す。An outline of a unit block and its peripheral circuits and their connection relation will be shown. 本実施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 this embodiment. 駆動部の具体的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structure of a drive part. 演算回路の機能ブロックを示す。The functional block of an arithmetic circuit is shown. 単位ブロックの各行の電荷蓄積、読み出し等の動作のタイミングチャートを示す。4 shows a timing chart of operations such as charge accumulation and reading in each row of a unit block. 撮像素子に入射する被写体像の一例を示す。An example of a subject image incident on an image sensor is shown. 補正前の撮像画像を示す。The captured image before correction | amendment is shown. 演算回路の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of an arithmetic circuit. 補正後の撮像画像を示す。The captured image after correction | amendment is shown.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は、本実施形態に係る裏面照射型の撮像素子100の断面図である。撮像素子100は、入射光に対応した画素信号を出力する撮像チップと113と、画素信号を処理する信号処理チップ111と、画素信号を記憶するメモリチップ112とを備える。これら撮像チップ113、信号処理チップ111およびメモリチップ112は積層されており、Cu等の導電性を有するバンプ109により互いに電気的に接続される。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a back-illuminated image sensor 100 according to this embodiment. The imaging element 100 includes an imaging chip 113 that outputs a pixel signal corresponding to incident light, a signal processing chip 111 that processes the pixel signal, and a memory chip 112 that stores the pixel signal. The imaging chip 113, the signal processing chip 111, and the memory chip 112 are stacked, and are electrically connected to each other by a conductive bump 109 such as Cu.

なお、図示するように、入射光は主に白抜き矢印で示すZ軸プラス方向へ向かって入射する。本実施形態においては、撮像チップ113において、入射光が入射する側の面を裏面と称する。また、座標軸に示すように、Z軸に直交する紙面右方向をX軸プラス方向、Z軸およびX軸に直交する紙面手前方向をY軸プラス方向とする。以降のいくつかの図においては、図1の座標軸を基準として、それぞれの図の向きがわかるように座標軸を表示する。   As shown in the figure, incident light is incident mainly in the positive direction of the Z-axis indicated by a white arrow. In the present embodiment, in the imaging chip 113, the surface on the side where incident light is incident is referred to as a back surface. Further, as indicated by the coordinate axes, the right direction on the paper orthogonal to the Z axis is the X axis plus direction, and the front side of the paper orthogonal to the Z axis and the X axis is the Y axis plus direction. In the following several figures, the coordinate axes are displayed so that the orientation of each figure can be understood with reference to the coordinate axes of FIG.

撮像チップ113の一例は、裏面照射型のMOSイメージセンサである。PD層は、配線層108の裏面側に配されている。PD層106は、二次元的に配された複数のPD(フォトダイオード)104、および、PD104に対応して設けられたトランジスタ105を有する。   An example of the imaging chip 113 is a back-illuminated MOS image sensor. The PD layer is disposed on the back side of the wiring layer 108. The PD layer 106 includes a plurality of PDs (photodiodes) 104 arranged two-dimensionally and a transistor 105 provided corresponding to the PD 104.

PD層106における入射光の入射側にはパッシベーション膜103を介してカラーフィルタ102が設けられる。カラーフィルタ102は、互いに異なる波長領域を透過する複数の種類を有しており、PD104のそれぞれに対応して特定の配列を有している。カラーフィルタ102の配列については後述する。カラーフィルタ102、PD104およびトランジスタ105の組が一つの画素を形成する。   A color filter 102 is provided on the incident side of incident light in the PD layer 106 via a passivation film 103. The color filter 102 has a plurality of types that transmit different wavelength regions, and has a specific arrangement corresponding to each of the PDs 104. The arrangement of the color filter 102 will be described later. A set of the color filter 102, the PD 104, and the transistor 105 forms one pixel.

カラーフィルタ102における入射光の入射側には、それぞれの画素に対応して、マイクロレンズ101が設けられる。マイクロレンズ101は、対応するPD104へ向けて入射光を集光する。   On the incident light incident side of the color filter 102, a microlens 101 is provided corresponding to each pixel. The microlens 101 condenses incident light toward the corresponding PD 104.

配線層108は、PD層106からの画素信号を信号処理チップ111に伝送する配線107を有する。配線107は多層であってもよく、また、受動素子および能動素子が設けられてもよい。   The wiring layer 108 includes a wiring 107 that transmits the pixel signal from the PD layer 106 to the signal processing chip 111. The wiring 107 may be multilayer, and a passive element and an active element may be provided.

配線層108の表面には複数のバンプ109が配される。当該複数のバンプ109が信号処理チップ111の対向する面に設けられた複数のバンプ109と位置合わせされて、撮像チップ113と信号処理チップ111とが加圧等されることにより、位置合わせされたバンプ109同士が接合されて、電気的に接続される。   A plurality of bumps 109 are disposed on the surface of the wiring layer 108. The plurality of bumps 109 are aligned with the plurality of bumps 109 provided on the opposing surfaces of the signal processing chip 111, and the imaging chip 113 and the signal processing chip 111 are pressed and aligned. The bumps 109 are joined and electrically connected.

同様に、信号処理チップ111およびメモリチップ112の互いに対向する面には、複数のバンプ109が配される。これらのバンプ109が互いに位置合わせされて、信号処理チップ111とメモリチップ112とが加圧等されることにより、位置合わせされたバンプ109同士が接合されて、電気的に接続される。   Similarly, a plurality of bumps 109 are disposed on the mutually facing surfaces of the signal processing chip 111 and the memory chip 112. The bumps 109 are aligned with each other, and the signal processing chip 111 and the memory chip 112 are pressurized, so that the aligned bumps 109 are joined and electrically connected.

なお、バンプ109間の接合には、固相拡散によるCuバンプ接合に限らず、はんだ溶融によるマイクロバンプ結合を採用しても良い。また、バンプ109は、例えば後述する一つの出力配線に対して一つ程度設ければ良い。したがって、バンプ109の大きさは、PD104のピッチよりも大きくても良い。また、画素が配列された画素領域以外の周辺領域において、画素領域に対応するバンプ109よりも大きなバンプを併せて設けても良い。   The bonding between the bumps 109 is not limited to Cu bump bonding by solid phase diffusion, and micro bump bonding by solder melting may be employed. Further, for example, about one bump 109 may be provided for one output wiring described later. Therefore, the size of the bump 109 may be larger than the pitch of the PD 104. Further, a bump larger than the bump 109 corresponding to the pixel region may be provided in a peripheral region other than the pixel region where the pixels are arranged.

信号処理チップ111は、表裏面にそれぞれ設けられた回路を互いに接続するTSV(シリコン貫通電極)110を有する。TSV110は、周辺領域に設けられることが好ましい。また、TSV110は、撮像チップ113の周辺領域、メモリチップ112にも設けられて良い。   The signal processing chip 111 has a TSV (silicon through electrode) 110 that connects circuits provided on the front and back surfaces to each other. The TSV 110 is preferably provided in the peripheral area. The TSV 110 may also be provided in the peripheral area of the imaging chip 113 and the memory chip 112.

図2は、撮像チップ113の画素配列と単位ブロック131を説明する図である。特に、撮像チップ113を裏面側から観察した様子を示す。撮像チップ113は、2000万個以上もの画素がマトリックス状に配列された撮像部を有する。図2の例において、隣接する4画素×4画素の16画素が一つの単位ブロック131を形成する。図の格子線は、隣接する画素がグループ化されて単位ブロック131を形成する概念を示す。   FIG. 2 is a diagram for explaining the pixel array and the unit block 131 of the imaging chip 113. In particular, a state where the imaging chip 113 is observed from the back side is shown. The imaging chip 113 has an imaging unit in which 20 million or more pixels are arranged in a matrix. In the example of FIG. 2, adjacent 16 pixels of 4 pixels × 4 pixels form one unit block 131. The grid lines in the figure indicate the concept that adjacent pixels are grouped to form a unit block 131.

撮像部の部分拡大図に示すように、単位ブロック131は、緑色画素Gb、Gr、青色画素Bおよび赤色画素Rの4画素から成るいわゆるベイヤー配列を、上下左右に4つ内包する。緑色画素Gb、Grは、カラーフィルタ102として緑色フィルタを有し、入射光のうち緑色波長帯の光を受光する。同様に、青色画素Bは、カラーフィルタ102として青色フィルタを有し、青色波長帯の光を受光し、赤色画素Rは、カラーフィルタ102として赤色フィルタを有し、赤色波長帯の光を受光する。   As shown in the partially enlarged view of the image pickup unit, the unit block 131 includes four so-called Bayer arrays including four pixels of green pixels Gb, Gr, blue pixels B, and red pixels R vertically and horizontally. The green pixels Gb and Gr have a green filter as the color filter 102 and receive light in the green wavelength band of incident light. Similarly, the blue pixel B has a blue filter as the color filter 102 and receives light in the blue wavelength band, and the red pixel R has a red filter as the color filter 102 and receives light in the red wavelength band. .

図2においては、説明の簡略化を目的として、単位ブロック131が4画素×4画素の16画素からなる例を説明した。行数および列数に特に制限はないが、撮像部の画素全体が2000万画素程度ある場合に、例えば64行32列等である。また、撮像部に含まれる単位ブロック131の行の個数および列の個数の制限はないが、例えば48行114列配される。   In FIG. 2, the example in which the unit block 131 includes 16 pixels of 4 pixels × 4 pixels has been described for the purpose of simplifying the description. There are no particular restrictions on the number of rows and the number of columns, but when there are about 20 million pixels in the entire image pickup unit, for example, the number is 64 rows and 32 columns. Further, although there are no restrictions on the number of rows and the number of columns of the unit block 131 included in the imaging unit, for example, 48 rows and 114 columns are arranged.

図3は、画素150に対応する回路図である。図3において、代表的に点線で囲む矩形が、1つの画素150に対応する回路を表す。なお、以下に説明する各トランジスタの少なくとも一部は、図1のトランジスタ105に対応する。   FIG. 3 is a circuit diagram corresponding to the pixel 150. In FIG. 3, a rectangle surrounded by a dotted line typically represents a circuit corresponding to one pixel 150. Note that at least some of the transistors described below correspond to the transistor 105 in FIG.

PD104は、転送トランジスタ154に接続される。転送トランジスタ154のゲートは、転送パルスが供給される配線Tx_jに接続される。添え字jは、単位ブロック131内の行番号を識別する、単位ブロック131内の通し番号である。   The PD 104 is connected to the transfer transistor 154. The gate of the transfer transistor 154 is connected to the wiring Tx_j to which the transfer pulse is supplied. The subscript j is a serial number in the unit block 131 that identifies a row number in the unit block 131.

転送トランジスタ154のドレインは、リセットトランジスタ152のソースに接続される。これにより、転送トランジスタ154のドレインとリセットトランジスタ152のソース間にいわゆるFD(フローティングディフュージョン)156が形成される。リセットトランジスタ152のドレインは電源電圧が供給される配線Vddに接続され、そのゲートはリセットパルスが供給される配線Rst_jに接続される。   The drain of the transfer transistor 154 is connected to the source of the reset transistor 152. As a result, a so-called FD (floating diffusion) 156 is formed between the drain of the transfer transistor 154 and the source of the reset transistor 152. The drain of the reset transistor 152 is connected to the wiring Vdd supplied with the power supply voltage, and the gate thereof is connected to the wiring Rst_j supplied with the reset pulse.

FD156の一端はさらに、増幅トランジスタ162のゲートに接続される。増幅トランジスタ162のドレインは電源電圧が供給される配線Vddに接続される。増幅トランジスタ162のソースは、対応する選択トランジスタ164のドレインに接続される。選択トランジスタ164のゲートは、選択パルスが供給される配線Sel_jに接続される。   One end of the FD 156 is further connected to the gate of the amplification transistor 162. The drain of the amplification transistor 162 is connected to a wiring Vdd to which a power supply voltage is supplied. The source of the amplification transistor 162 is connected to the drain of the corresponding selection transistor 164. A gate of the selection transistor 164 is connected to a wiring Sel_j to which a selection pulse is supplied.

選択トランジスタ164のソースは、列伝送路170に接続される。負荷電流源166は、列伝送路170に電流を供給する。すなわち、選択トランジスタ164に対する列伝送路170は、ソースフォロアにより形成される。   The source of the selection transistor 164 is connected to the column transmission line 170. The load current source 166 supplies current to the column transmission line 170. That is, the column transmission line 170 for the selection transistor 164 is formed by a source follower.

図4は、単位ブロック131およびその周辺回路133、並びにそれらの接続関係の概略を示す。図4の単位ブロック131において、画素150がL行P列で合計(P×L)個配列されている。   FIG. 4 shows an outline of the unit block 131 and its peripheral circuit 133 and their connection relation. In the unit block 131 of FIG. 4, a total of (P × L) pixels 150 are arranged in L rows and P columns.

配線Rst_l(ただし、lは1からLの整数)は、行制御部200に接続されていると共に、単位ブロック131内におけるl行目のP個の画素150に共通に接続されている。同様に、配線Tx_l、配線Sel_lも行制御部200に接続されていると共に、単位ブロック131内におけるl行目のP個の画素150に共通に接続されている。   The wiring Rst_l (where l is an integer from 1 to L) is connected to the row control unit 200 and is commonly connected to the P pixels 150 in the l-th row in the unit block 131. Similarly, the wiring Tx_l and the wiring Sel_l are also connected to the row control unit 200 and are commonly connected to the P pixels 150 in the l-th row in the unit block 131.

行制御部200は、行選択部、垂直走査回路等と呼ばれることもある。行制御部200は、単位ブロック131ごとに設けられている。行制御部200は信号処理チップ111側に設けられてもよい。   The row control unit 200 may be called a row selection unit, a vertical scanning circuit, or the like. The row control unit 200 is provided for each unit block 131. The row control unit 200 may be provided on the signal processing chip 111 side.

列伝送路170は、同一列の画素150ごとに設けられている。これら列伝送路170_p(ただし、pは1からPの整数)は、単位ブロック131内におけるp列目のL個の画素150に共通に接続されている。これにより、列伝送路170は単位ブロック131内の同一列の画素150で共有され、当該列に含まれる画素150からの信号を伝送する。   The column transmission path 170 is provided for each pixel 150 in the same column. These column transmission paths 170_p (where p is an integer from 1 to P) are commonly connected to the L pixels 150 in the p-th column in the unit block 131. Thus, the column transmission path 170 is shared by the pixels 150 in the same column in the unit block 131, and transmits signals from the pixels 150 included in the column.

これら列伝送路170_pは撮像チップ113側から、バンプ109を介して、信号処理チップ111側に設けられた周辺回路133へ接続されている。周辺回路133は単位ブロック131ごとに設けられており、積層方向から見て撮像チップ113における単位ブロック131に重なるように配されている。   These column transmission paths 170_p are connected from the imaging chip 113 side to the peripheral circuit 133 provided on the signal processing chip 111 side via the bump 109. The peripheral circuit 133 is provided for each unit block 131 and is arranged so as to overlap the unit block 131 in the imaging chip 113 when viewed from the stacking direction.

周辺回路133は、列伝送路170_pごとに直列に接続されたCDS回路202およびA/D変換回路204を有する。図4に示す例において、単位ブロック131あたり、CDS回路202とA/D変換回路204との組がP個設けられている。CDS回路202は、画素信号からノイズを除去する。A/D変換回路204は、CDS回路202でノイズが除去された画素信号をデジタル信号に変換する。   The peripheral circuit 133 includes a CDS circuit 202 and an A / D conversion circuit 204 connected in series for each column transmission path 170_p. In the example shown in FIG. 4, P sets of CDS circuits 202 and A / D conversion circuits 204 are provided for each unit block 131. The CDS circuit 202 removes noise from the pixel signal. The A / D conversion circuit 204 converts the pixel signal from which noise has been removed by the CDS circuit 202 into a digital signal.

周辺回路133はさらに、上記P個のA/D変換回路204の出力側に配されたシフトレジスタ206を有する。図4の例において、単位ブロック131ごとにシフトレジスタ206が一つ配される。シフトレジスタ206の出力は、列バスライン172を介して画素メモリ414に接続される。シフトレジスタ206は、水平走査回路、マルチプレクサ等と呼ばれることもある。   The peripheral circuit 133 further includes a shift register 206 disposed on the output side of the P A / D conversion circuits 204. In the example of FIG. 4, one shift register 206 is arranged for each unit block 131. The output of the shift register 206 is connected to the pixel memory 414 via the column bus line 172. The shift register 206 is sometimes called a horizontal scanning circuit, a multiplexer, or the like.

図5は、本実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置500は、撮影光学系としての撮影レンズ520を備え、撮影レンズ520は、光軸OAに沿って入射する被写体光束を撮像素子100へ導く。撮影レンズ520は、撮像装置500に対して着脱できる交換式レンズであっても構わない。撮像装置500は、撮像素子100、システム制御部501、駆動部502、測光部503、ワークメモリ504、記録部505、および表示部506を主に備える。   FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment. The imaging apparatus 500 includes a photographic lens 520 as a photographic optical system, and the photographic lens 520 guides a subject luminous flux incident along the optical axis OA to the imaging element 100. The photographing lens 520 may be an interchangeable lens that can be attached to and detached from the imaging apparatus 500. The imaging apparatus 500 mainly includes an imaging device 100, a system control unit 501, a drive unit 502, a photometry unit 503, a work memory 504, a recording unit 505, and a display unit 506.

撮影レンズ520は、複数の光学レンズ群から構成され、シーンからの被写体光束をその焦点面近傍に結像させる。なお、図5では瞳近傍に配置された仮想的な1枚のレンズで代表して表している。駆動部502は、システム制御部501からの指示に従って撮像素子100の電荷蓄積制御、画素信号の読み出し制御等を実行する。   The photographing lens 520 is composed of a plurality of optical lens groups, and forms an image of a subject light flux from the scene in the vicinity of its focal plane. In FIG. 5, a representative single lens arranged in the vicinity of the pupil is shown as a representative. The drive unit 502 executes charge accumulation control of the image sensor 100, pixel signal readout control, and the like in accordance with instructions from the system control unit 501.

撮像素子100は、画素信号をシステム制御部501の画像処理部511へ引き渡す。画像処理部511は、ワークメモリ504をワークスペースとして種々の画像処理を施し、画像データを生成する。例えば、JPEGファイル形式の画像データを生成する場合は、ホワイトバランス処理、ガンマ処理等を施した後に圧縮処理を実行する。生成された画像データは、記録部505に記録されるとともに、表示信号に変換されて予め設定された時間の間、表示部506に表示される。   The image sensor 100 delivers the pixel signal to the image processing unit 511 of the system control unit 501. The image processing unit 511 performs various image processing using the work memory 504 as a work space, and generates image data. For example, when generating image data in JPEG file format, compression processing is executed after white balance processing, gamma processing, and the like are performed. The generated image data is recorded in the recording unit 505, converted into a display signal, and displayed on the display unit 506 for a preset time.

測光部503は、画像データを生成する一連の撮影シーケンスに先立ち、シーンの輝度分布を検出する。測光部503は、例えば100万画素程度のAEセンサを含む。システム制御部501の演算部512は、測光部503の出力を受けてシーンの領域ごとの輝度を算出する。演算部512は、算出した輝度分布に従ってシャッタ速度、絞り値、ISO感度を決定する。なお、上記AEセンサに用いられる画素を撮像素子100内に設けてもよく、この場合には当該撮像素子100とは別個の測光部503を設けなくてもよい。   The photometric unit 503 detects the luminance distribution of the scene prior to a series of shooting sequences for generating image data. The photometry unit 503 includes, for example, an AE sensor having about 1 million pixels. The calculation unit 512 of the system control unit 501 receives the output of the photometry unit 503 and calculates the luminance for each area of the scene. The calculation unit 512 determines the shutter speed, aperture value, and ISO sensitivity according to the calculated luminance distribution. Note that the pixels used in the AE sensor may be provided in the image sensor 100. In this case, the photometric unit 503 separate from the image sensor 100 may not be provided.

図6は、駆動部502の具体的構成を示すブロック図である。駆動部502は、分担化された制御機能としてのセンサ制御部441、ブロック制御部442、同期制御部443、信号制御部444、画素メモリ414、演算回路415と、これらの各制御部を統括制御する駆動制御部420とを含む。駆動部502は、さらに、駆動制御部420と撮像装置500本体のシステム制御部501と間のI/F回路418を含む。   FIG. 6 is a block diagram showing a specific configuration of the drive unit 502. The drive unit 502 controls the sensor control unit 441, the block control unit 442, the synchronization control unit 443, the signal control unit 444, the pixel memory 414, the arithmetic circuit 415, and the respective control units as shared control functions. Drive control unit 420. The drive unit 502 further includes an I / F circuit 418 between the drive control unit 420 and the system control unit 501 of the imaging apparatus 500 main body.

駆動制御部420は、タイミングメモリ430を参照して、システム制御部501からの指示を、各制御部が実行可能な制御信号に変換してそれぞれに引き渡す。タイミングメモリ430は、フラッシュRAM等により形成される。   The drive control unit 420 refers to the timing memory 430, converts an instruction from the system control unit 501 into a control signal that can be executed by each control unit, and delivers the control signal to each. The timing memory 430 is formed by a flash RAM or the like.

センサ制御部441は、撮像チップ113へ送出する、各画素の電荷蓄積、電荷読み出しに関わる制御パルスの送出制御を担う。具体的には、センサ制御部441は、各単位ブロック131の行制御部200へリセットパルスおよび転送パルスを送出することにより、対象画素の電荷蓄積の開始と終了を制御し、読み出し画素に対して選択パルスを送出することにより、画素信号を列伝送路170へ出力させる。   The sensor control unit 441 performs transmission control of control pulses that are transmitted to the imaging chip 113 and are related to charge accumulation and charge readout of each pixel. Specifically, the sensor control unit 441 controls the start and end of charge accumulation of the target pixel by sending a reset pulse and a transfer pulse to the row control unit 200 of each unit block 131, and for the readout pixel By sending a selection pulse, the pixel signal is output to the column transmission path 170.

ブロック制御部442は、撮像チップ113へ送出する、制御対象となる単位ブロック131を特定する特定パルスの送出を実行する。各画素が配線Tx_j等を介して受ける転送パルス等は、センサ制御部441が送出する各パルスとブロック制御部442が送出する特定パルスの論理積となる。このように、各領域を互いに独立したブロックとして制御することができる。なお、複数の単位ブロック131で同期したパルスを用いる場合、および、複数の単位ブロック131にまたがった動作を行う場合には、ブロック制御部442は、これら複数の単位ブロックのそれぞれを特定する特定パルスを同時に送出する。   The block control unit 442 executes transmission of a specific pulse that specifies the unit block 131 to be controlled and is transmitted to the imaging chip 113. A transfer pulse received by each pixel via the wiring Tx_j or the like is a logical product of each pulse transmitted by the sensor control unit 441 and a specific pulse transmitted by the block control unit 442. In this way, each area can be controlled as an independent block. In addition, when using a pulse synchronized with a plurality of unit blocks 131 and when performing an operation across a plurality of unit blocks 131, the block control unit 442 specifies a specific pulse for specifying each of the plurality of unit blocks. Are sent simultaneously.

同期制御部443は、同期信号を撮像チップ113へ送出する。各パルスは、同期信号に同期して撮像チップ113においてアクティブとなる。例えば、同期信号を調整することにより、同一の単位ブロック131に属する画素の特定画素のみを制御対象とするランダム制御、間引き制御等を実現する。また、信号制御部444は、CDS回路202、A/D変換回路204、シフトレジスタ206に対するタイミング制御を担う。   The synchronization control unit 443 sends a synchronization signal to the imaging chip 113. Each pulse becomes active in the imaging chip 113 in synchronization with the synchronization signal. For example, by adjusting the synchronization signal, random control, thinning control, or the like that controls only specific pixels of pixels belonging to the same unit block 131 is realized. The signal control unit 444 is responsible for timing control for the CDS circuit 202, the A / D conversion circuit 204, and the shift register 206.

演算回路415は、画素メモリ414に格納された画素信号に基づいて、AE評価値等を演算する。演算回路415は、当該演算結果を駆動制御部420に出力する。   The arithmetic circuit 415 calculates an AE evaluation value based on the pixel signal stored in the pixel memory 414. The arithmetic circuit 415 outputs the calculation result to the drive control unit 420.

画素メモリ414は、撮像部の画素150からの画素信号を格納できるメモリ空間を有し、各画素から読み出しされてデジタル化されたそれぞれの画素信号を格納する。画素メモリ414は、各単位ブロック131に対応して設けられることが好ましい。   The pixel memory 414 has a memory space in which the pixel signal from the pixel 150 of the imaging unit can be stored, and stores each pixel signal read out from each pixel and digitized. The pixel memory 414 is preferably provided corresponding to each unit block 131.

画素メモリ414には、引渡要求に従って画素信号を伝送するデータ転送インタフェースが設けられている。データ転送インタフェースは、画像処理部511と繋がるデータ転送ラインと接続されている。データ転送ラインは例えばバスラインのうちのデータバスによって構成される。この場合、システム制御部501から駆動制御部420への引渡要求は、アドレスバスを利用したアドレス指定によって実行される。   The pixel memory 414 is provided with a data transfer interface that transmits pixel signals in accordance with a delivery request. The data transfer interface is connected to a data transfer line connected to the image processing unit 511. The data transfer line is constituted by a data bus of the bus lines, for example. In this case, the delivery request from the system control unit 501 to the drive control unit 420 is executed by address designation using the address bus.

データ転送インタフェースによる画素信号の伝送は、アドレス指定方式に限らず、さまざまな方式を採用しうる。例えば、データ転送を行うときに、各回路の同期に用いられるクロック信号の立ち上がり・立ち下がりの両方を利用して処理を行うダブルデータレート方式を採用し得る。また、アドレス指定などの手順を一部省略することによってデータを一気に転送し、高速化を図るバースト転送方式を採用し得る。また、制御部、メモリ部、入出力部を並列に接続している回線を用いたバス方式、直列にデータを1ビットずつ転送するシリアル方式などを組み合わせて採用することもできる。   Transmission of pixel signals by the data transfer interface is not limited to the addressing method, and various methods can be adopted. For example, when performing data transfer, a double data rate method in which processing is performed using both rising and falling edges of a clock signal used for synchronization of each circuit may be employed. Further, it is possible to adopt a burst transfer method in which data is transferred all at once by omitting a part of the procedure such as addressing and the like, and the speed is increased. Further, a bus system using a line in which a control unit, a memory unit, and an input / output unit are connected in parallel, or a serial system that transfers data one bit at a time can be combined.

このように構成することにより、画像処理部511は、必要な画素信号に限って受け取ることができるので、特に低解像度の画像を形成する場合などにおいて、高速に画像処理を完了させることができる。なお、駆動部502、図4の行制御部200および周辺回路133が、複数の単位ブロック131にまたがって、撮像部に含まれる画素150の画素信号を順次読み出す読出部として機能する。   With this configuration, the image processing unit 511 can receive only necessary pixel signals, so that image processing can be completed at high speed, particularly when a low-resolution image is formed. Note that the drive unit 502, the row control unit 200 in FIG. 4, and the peripheral circuit 133 function as a reading unit that sequentially reads pixel signals of the pixels 150 included in the imaging unit across the plurality of unit blocks 131.

図7は、演算回路415の機能ブロックを示す。演算回路415は、上記した各機能に加えて、相関算出部472と、補正部474とを有する。相関算出部472は、画素メモリ414から画素信号を読み出し、同一列で隣接する単位ブロック131の境界の行同士で、画素信号の相関を算出する。補正部474は、相関算出部472により算出された相関に基づいて、同一列で隣接する単位ブロック131における画素信号を補正し、画素メモリ414に書き込む。   FIG. 7 shows functional blocks of the arithmetic circuit 415. The arithmetic circuit 415 includes a correlation calculation unit 472 and a correction unit 474 in addition to the functions described above. The correlation calculation unit 472 reads out the pixel signal from the pixel memory 414, and calculates the correlation of the pixel signal between the rows at the boundary of the adjacent unit blocks 131 in the same column. The correcting unit 474 corrects the pixel signals in the adjacent unit blocks 131 in the same column based on the correlation calculated by the correlation calculating unit 472 and writes the corrected pixel signals in the pixel memory 414.

図8は、単位ブロック131A等の各行の電荷蓄積、読み出し等の動作のタイミングチャートを示す。各単位ブロック内では、同一行の画素150が選択されて画素信号が蓄積および読み出される動作が、行ごとに順次繰り返される、いわゆるローリングシャッタ方式で動作する。   FIG. 8 shows a timing chart of operations such as charge accumulation and reading of each row of the unit block 131A and the like. In each unit block, the operation in which the pixels 150 in the same row are selected and the pixel signals are accumulated and read out is operated in a so-called rolling shutter system, which is sequentially repeated for each row.

駆動部502は、行制御部200を介して1行目の画素150に対する配線Rst_1およびTx_1に駆動信号を与えることにより、1行目の画素150の電荷蓄積を開始する。さらに、 駆動部502は、蓄積期間後に、行制御部200を介して1行目の画素150に対する配線Sel_1に駆動信号を与えることにより、1行目の画素150の画素信号の読み出しを開始する。読み出し期間は、1行目の各画素150から画素信号が読み出されて、CDS回路202およびA/D変換回路204で処理されてシフトレジスタ206から順次、画素メモリ414に書き込まれるまでの時間を含む。   The driving unit 502 starts charge accumulation of the pixels 150 in the first row by giving driving signals to the wirings Rst_1 and Tx_1 for the pixels 150 in the first row via the row control unit 200. Further, after the accumulation period, the driving unit 502 gives a driving signal to the wiring Sel_1 for the pixels 150 in the first row via the row control unit 200, and starts reading out the pixel signals of the pixels 150 in the first row. The readout period is the time from when the pixel signal is read from each pixel 150 in the first row, processed by the CDS circuit 202 and the A / D conversion circuit 204, and sequentially written from the shift register 206 to the pixel memory 414. Including.

同様に、2行目の画素150に対する配線Rst_2、Tx_2およびSel_2に駆動信号が与えられて、蓄積および読出が行われる。2行目の画素150に対する蓄積期間の長さは1行目の画素150と同じであるが、時間的には、ほぼ読出期間分だけ遅れている。3行目以降、L行目まで、配線Rst_l、Tx_lおよびSel_lに駆動信号が与えられて、順次、蓄積および読出が行われる。   Similarly, driving signals are applied to the wirings Rst_2, Tx_2, and Sel_2 for the pixels 150 in the second row, and accumulation and reading are performed. The length of the accumulation period for the pixels 150 in the second row is the same as that of the pixels 150 in the first row, but is delayed by about the readout period in time. From the third row to the Lth row, drive signals are given to the wirings Rst_l, Tx_l and Sel_l, and accumulation and reading are sequentially performed.

複数の単位ブロック131A、131Bのいずれに対しても、選択される行の順序は同じである。図8の例であれば、いずれに対しても、−Y側の行から+Y側の行に向けて一行ずつ選択される。さらに、複数の単位ブロック131A、131Bの間で、同一行の蓄積および読出のタイミングは同期している。ただし、 複数の単位ブロック131A、131Bの間で、同一行の蓄積および読出の少なくとも一方のタイミングが同期していなくてもよい。   The order of the selected rows is the same for any of the plurality of unit blocks 131A and 131B. In the example of FIG. 8, for each case, one row is selected from the −Y side row to the + Y side row. Further, the storage and reading timings of the same row are synchronized between the plurality of unit blocks 131A and 131B. However, the timing of at least one of accumulation and reading of the same row may not be synchronized between the plurality of unit blocks 131A and 131B.

図9は、撮像素子100に入射する被写体像300の一例を示す。なお、説明のため撮像素子100に入射する直前の像光を、+Z側から見て描いている。   FIG. 9 shows an example of a subject image 300 incident on the image sensor 100. For the sake of explanation, the image light immediately before entering the image sensor 100 is drawn as viewed from the + Z side.

図9に示す例においては、被写体像300には、X方向に移動するY方向に長い2つの動体像302、306、および、静止しているY方向に長い1つの静止体像304が含まれている。さらに、動体像302の方が動体像306よりも早く移動している。   In the example shown in FIG. 9, the subject image 300 includes two moving body images 302 and 306 moving in the X direction and long in the Y direction, and one stationary body image 304 long in the Y direction that is stationary. ing. Further, the moving object image 302 moves faster than the moving object image 306.

図10は、補正前の撮像画像を示す。なお、説明のため撮像画像として出力、表示等される向きで示している。また、図9の被写体像300が4つの単位ブロック131A、131B、131C、131Dに入射したとして説明する。   FIG. 10 shows a captured image before correction. For the sake of explanation, it is shown in the direction of output, display, etc. as a captured image. Further, description will be made assuming that the subject image 300 of FIG. 9 is incident on the four unit blocks 131A, 131B, 131C, and 131D.

図10の単位ブロック131A、131Bに示すように、動体像302は、当該単位ブロック内において、斜め方向に歪んでいる。この歪みは、A/D変換時間分だけ行毎に撮像時間が異なる為に、動体像302は移動方向である+X方向にずれる。このずれはローリング歪みと呼ばれる。同様に、単位ブロック131Dにおいても、動体像306が+X方向に歪んでいる。ただし、動体像306の速度が動体像302の速度よりも小さいことに対応して、歪みの量も小さい。一方、単位ブロック131C、131Dに示すように、静止体像304は歪んでいない。   As shown in the unit blocks 131A and 131B in FIG. 10, the moving body image 302 is distorted in an oblique direction in the unit block. Since this distortion is different in the imaging time for each row by the A / D conversion time, the moving body image 302 is shifted in the + X direction that is the moving direction. This deviation is called rolling distortion. Similarly, in the unit block 131D, the moving body image 306 is distorted in the + X direction. However, the amount of distortion is small corresponding to the fact that the speed of the moving object image 306 is smaller than the speed of the moving object image 302. On the other hand, as shown in the unit blocks 131C and 131D, the stationary body image 304 is not distorted.

さらに、同一列で隣接する単位ブロック131A、131Bにおける境界の行の画素に注目する。すなわち、単位ブロック131Aの10行目および単位ブロック131Bの1行目に注目する。これらの2つの行は、蓄積期間のタイミングが最も離れている。これを反映して、一体として+X方向に移動する動体像302に対応する画素の位置が、これら二つの行の間で異なる列位置にずれている。一方、単位ブロック131Cの10行目と単位ブロック131Dの1行目とで、静止体像304に対応する画素の列位置はれていない。   Further, attention is paid to pixels in the boundary row in the adjacent unit blocks 131A and 131B in the same column. That is, attention is focused on the 10th row of the unit block 131A and the 1st row of the unit block 131B. These two rows are most distant from the timing of the accumulation period. Reflecting this, the position of the pixel corresponding to the moving object image 302 moving in the + X direction as a whole is shifted to a different column position between these two rows. On the other hand, the column positions of the pixels corresponding to the stationary body image 304 are not in the tenth row of the unit block 131C and the first row of the unit block 131D.

図11は、演算回路415の動作を示すフローチャートであり、図12は補正後の撮像画像を示す。図11のフローチャートは、図10の補正前の画素信号が取得されて画素メモリ414に格納されたときに開始される。   FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the arithmetic circuit 415, and FIG. 12 shows a captured image after correction. The flowchart in FIG. 11 is started when the pixel signal before correction in FIG. 10 is acquired and stored in the pixel memory 414.

相関算出部472は、同一列で隣接する単位ブロック131A、131B等における境界の行の画素信号を画素メモリ414から読み出す(S100)。例えば単位ブロック131A、131Bの組であれば、単位ブロック131Aの10行目の画素信号と単位ブロック131Bの1行目と画素信号が読み出される。   The correlation calculation unit 472 reads out the pixel signal of the boundary row in the adjacent unit blocks 131A and 131B in the same column from the pixel memory 414 (S100). For example, in the case of a set of unit blocks 131A and 131B, the pixel signal of the 10th row of the unit block 131A and the first row and the pixel signal of the unit block 131B are read out.

相関算出部472は、境界の行の相関を算出する(S102)。相関の大きさは、一列の画素信号の一致度であるともいえる。相関を評価する評価値の一例として、相関算出部472は、単位ブロック131Aの10行目および単位ブロック131Bの1行目における、同一列の画素の画素信号の差分を2乗してそれらの和をとった残差2乗和を算出する。なお、残差2乗和が小さいほど相関が大きいという関係にある。以下、評価値として残差2乗和を用いる例で説明する。   The correlation calculation unit 472 calculates the correlation of the boundary row (S102). It can be said that the magnitude of the correlation is the degree of coincidence of a row of pixel signals. As an example of an evaluation value for evaluating the correlation, the correlation calculation unit 472 squares the difference between pixel signals of pixels in the same column in the 10th row of the unit block 131A and the 1st row of the unit block 131B, and sums them. The sum of squared residuals is calculated by taking Note that the smaller the residual sum of squares, the greater the correlation. Hereinafter, an example using the residual sum of squares as an evaluation value will be described.

相関算出部472は、残差2乗和が閾値より大きいか否かを判断する(S104)。残差2乗和の大きさが閾値以下である場合に(S104:No)、同一列で隣接する当該単位ブロック131A、131B等における当該フローチャートを終了する。   The correlation calculation unit 472 determines whether or not the residual sum of squares is larger than the threshold (S104). When the magnitude of the residual sum of squares is equal to or smaller than the threshold (S104: No), the flowchart in the unit blocks 131A, 131B and the like adjacent in the same column is ended.

残差2乗和の大きさが閾値より小さい場合には、例えば、図10に示すように、単位ブロック131C側の10行目は、単位ブロック131Dの1行目よりも時間的に後から蓄積および読出が行われたにも関わらず、列位置のずれが小さいと推測される。よって、同一列で隣接する単位ブロック131C、131Dにおける、時間的に後から蓄積および読出が行われた10行目を有している単位ブロック131Cには、ローリング歪がない、または、あっても小さいと推測される。従って、単位ブロック131Cに対しては一旦、図11の補正の対象から除外される。ただし、同一列で隣接した単位ブロック131Aからの影響により補正が行われて補正ブロック132Cとなることがある。   When the residual sum of squares is smaller than the threshold, for example, as shown in FIG. 10, the tenth row on the unit block 131C side is accumulated later in time than the first row of the unit block 131D. It is estimated that the column position shift is small even though the reading is performed. Therefore, in the unit blocks 131C and 131D adjacent to each other in the same column, the unit block 131C having the tenth row that has been stored and read out later in time has no or no rolling distortion. Presumed to be small. Therefore, the unit block 131C is temporarily excluded from the correction target in FIG. However, correction may be performed due to the influence from unit blocks 131A adjacent to each other in the same column, resulting in a correction block 132C.

一方、残差2乗和の大きさが閾値より大きい場合に(S104:Yes)、相関算出部472は、単位ブロック131Aの10行目および単位ブロック131Bの1行目において、一方を他方に対して行方向に1画素分ずらして(S106)、すなわち1列ずれた画素同士について、残差2乗和を算出する(S108)。相関算出部472は、列の画素数pになるまで、さらに一画素分ずらして残差2乗和を算出する上記ステップS106およびS108を繰り返す(S110:No)。この場合に+X方向と−X方向のそれぞれに画素をずらす。   On the other hand, when the magnitude of the residual sum of squares is larger than the threshold value (S104: Yes), the correlation calculation unit 472 compares one of the unit block 131A and the first block of the unit block 131B with respect to the other. The pixel is shifted by one pixel in the row direction (S106), that is, a residual sum of squares is calculated for pixels shifted by one column (S108). The correlation calculation unit 472 repeats the above steps S106 and S108 for calculating the residual sum of squares by shifting by one pixel until the number of pixels p in the column is reached (S110: No). In this case, the pixels are shifted in the + X direction and the −X direction, respectively.

相関算出部472は、p画素分ずらした後に(S110:Yes)、補正に用いる画素数を特定する(112)。この場合に、相関算出部472は、上記ステップS106からS110を繰り返して算出された複数の残差2乗和のうち、最も小さい残差2乗和となったときの画素ずれ数を補正に用いる画素数とする。最も小さい残差2乗和が複数ある場合には、画素ずれ数のより小さい画素数とすることが好ましい。   The correlation calculation unit 472 specifies the number of pixels used for correction after shifting by p pixels (S110: Yes) (112). In this case, the correlation calculation unit 472 uses, for correction, the number of pixel shifts when the smallest residual sum of squares is calculated among the plurality of residual sums of squares calculated by repeating steps S106 to S110. The number of pixels. When there are a plurality of smallest residual sums of squares, the number of pixels is preferably smaller than the number of pixel shifts.

図10に示す例において、単位ブロック131Aの10行目を単位ブロック131Bの1行目に対して、4画素分だけ−X方向にずらすと、残差2乗和が最も小さくなる。よって、相関算出部472は、補正に用いる画素数として「4」を特定する。   In the example shown in FIG. 10, if the 10th row of the unit block 131A is shifted in the −X direction by 4 pixels with respect to the 1st row of the unit block 131B, the residual sum of squares becomes the smallest. Therefore, the correlation calculation unit 472 specifies “4” as the number of pixels used for correction.

補正部474は、上記ステップS112で特定された画素数を用いて、単位ブロック131Aの画素信号を補正する(S114)。ここで、同一列で隣接する単位ブロック131A、131Bのうち、時間的に後から蓄積および読出が行われた10行目を有している単位ブロック131Aの画素信号が補正される。この場合に、補正部474は、単位ブロック131A内において、1行目に対して10行目が4画素分ずれるように、すなわち4列ずれるように、ずれ分を各行に均等に割り振る。図10の例において、隣接する2行を一組として、隣接する組同士に対して1画素のずれが割り振られる。   The correcting unit 474 corrects the pixel signal of the unit block 131A using the number of pixels specified in step S112 (S114). Here, among the unit blocks 131A and 131B adjacent in the same column, the pixel signal of the unit block 131A having the tenth row that has been accumulated and read out in terms of time is corrected. In this case, the correction unit 474 equally allocates the shift amount to each row so that the 10th row is shifted by 4 pixels with respect to the first row in the unit block 131A, that is, by 4 columns. In the example of FIG. 10, a shift of one pixel is assigned to adjacent groups, with two adjacent rows as one set.

図12に示すように、補正部474は、単位ブロック131Aの中央にある5、6行目を他の単位ブロック131B等に対して固定して、他の行の画素の画素信号を、列位置をずらした画素の画素信号に置き換えて補正ブロック132Aを生成する。同様に、単位ブロック131A、132Dの各行の列位置をずらして補正ブロック132B、132Dを生成する。   As shown in FIG. 12, the correction unit 474 fixes the fifth and sixth rows at the center of the unit block 131A with respect to the other unit blocks 131B and the like, and converts the pixel signals of the pixels in the other rows to the column positions. The correction block 132A is generated by replacing the pixel signal of the shifted pixel. Similarly, the correction blocks 132B and 132D are generated by shifting the column positions of the rows of the unit blocks 131A and 132D.

補正部474はさらに、同一行で隣接する単位ブロック131A、131Cの境界の画素信号を補正する。図12に示すように、同一行で隣接する単位ブロック131A、131Cを補正して補正ブロック132A、132Cを生成すると、それらの境界に、空白画素140の領域および互いの画素が重複する重複画素142の領域が生じる。補正部474は、空白画素140の領域に対してその周辺からの画素信号を割り付ける。さらに、補正部474は、重複画素142に対してそれぞれの画素の画素信号の平均値を割り付ける。   The correcting unit 474 further corrects the pixel signal at the boundary between the adjacent unit blocks 131A and 131C in the same row. As shown in FIG. 12, when unit blocks 131A and 131C adjacent to each other in the same row are corrected to generate correction blocks 132A and 132C, a blank pixel 140 region and overlapping pixels 142 in which the pixels overlap with each other at their boundaries. Resulting in a region. The correction unit 474 assigns pixel signals from the periphery of the blank pixel 140 area. Further, the correction unit 474 assigns the average value of the pixel signals of the respective pixels to the overlapping pixel 142.

以上により、補正ブロック132A等が生成される。ここで、補正ブロック132Cは、単位ブロック131Cに対するステップS104の相関の判定により画素の置き換えはされないが、隣接する補正ブロック132Aからの補正の影響を受けて、その境界が補正されている。補正部474は、補正ブロック132A等の画素信号を画素メモリ414に出力して(S116)、本フローチャートを終了する。以上により、簡便な構成でローリング歪みを低減することができる。   Thus, the correction block 132A and the like are generated. Here, although the pixel of the correction block 132C is not replaced by the correlation determination of step S104 with respect to the unit block 131C, the boundary is corrected under the influence of the correction from the adjacent correction block 132A. The correction unit 474 outputs pixel signals of the correction block 132A and the like to the pixel memory 414 (S116), and ends this flowchart. As described above, rolling distortion can be reduced with a simple configuration.

なお、上記ステップS102において、同一列で隣接する単位ブロック131A、131B等における境界の行の相関を算出するのに代えて、同一単位ブロック131A内における最初の行と最後の行の相関を算出してもよい。ステップS102、108のそれぞれにおいて、画素信号が輝度及び色の信号を有している場合に、輝度信号を用いて相関を算出してもよい。これに代えて、同一色の画素、例えば緑色の画素について相関を算出してもよい。相関の評価値として、残差2乗和に代えて、差の絶対値の和を用いてもよい。また、上記ステップS110でp画素分の繰り返しをすることに代えて、残差2乗和を算出することに比較して、極小値が現れたら繰り返しを停止する、いわゆる山登り方式を用いてもよい。   In step S102, the correlation between the first row and the last row in the same unit block 131A is calculated instead of calculating the correlation between the boundary rows in the adjacent unit blocks 131A and 131B in the same column. May be. In each of steps S102 and S108, when the pixel signal has luminance and color signals, the correlation may be calculated using the luminance signal. Alternatively, the correlation may be calculated for pixels of the same color, for example, green pixels. Instead of the residual sum of squares, the sum of absolute values of differences may be used as the correlation evaluation value. Further, instead of repeating p pixels in step S110, a so-called hill-climbing method may be used in which the repetition is stopped when a minimum value appears, as compared to calculating the residual sum of squares. .

単位ブロック131がベイヤー配列等のカラーフィルタを有している場合に、上記図11の動作は補間処理をする前に実行されることが好ましい。A/D変換された画素信号がJPEG等の予め定められたフォーマット形式に変換された撮像画像として出力される場合に、上記図11の動作はA/D変換後であって、当該フォーマット形式に変換する前に実行されることが好ましい。また、少なくとも上記相関算出部472および補正部474は、信号処理チップ111内に設けられることが好ましい。   When the unit block 131 has a color filter such as a Bayer array, the operation of FIG. 11 is preferably performed before the interpolation process. When the A / D converted pixel signal is output as a captured image converted to a predetermined format such as JPEG, the operation of FIG. 11 is after the A / D conversion and is converted to the format. It is preferably performed before conversion. Further, it is preferable that at least the correlation calculation unit 472 and the correction unit 474 are provided in the signal processing chip 111.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

100 撮像素子、101 マイクロレンズ、102 カラーフィルタ、103 パッシベーション膜、104 PD、105 トランジスタ、106 PD層、107 配線、108 配線層、109 バンプ、110 TSV、111 信号処理チップ、112 メモリチップ、113 撮像チップ、131 単位ブロック、132 補正ブロック、133 周辺回路、140 空白画素、142 重複画素、150 画素、152 リセットトランジスタ、154 転送トランジスタ、156 FD、162 増幅トランジスタ、164 選択トランジスタ、166 負荷電流源、170 列伝送路、172 列バスライン、200 行制御部、202 CDS回路、204 A/D変換回路、206 シフトレジスタ、300 被写体像、302 動体像、304 静止体像、306 動体像、414 画素メモリ、415 演算回路、418 I/F回路、420 駆動制御部、430 タイミングメモリ、441 センサ制御部、442 ブロック制御部、443 同期制御部、444 信号制御部、472 相関算出部、474 補正部、500 撮像装置、520 撮影レンズ、501 システム制御部、502 駆動部、503 測光部、504 ワークメモリ、505 記録部、506 表示部、511 画像処理部、512 演算部   100 imaging device, 101 microlens, 102 color filter, 103 passivation film, 104 PD, 105 transistor, 106 PD layer, 107 wiring, 108 wiring layer, 109 bump, 110 TSV, 111 signal processing chip, 112 memory chip, 113 imaging Chip, 131 unit block, 132 correction block, 133 peripheral circuit, 140 blank pixel, 142 overlapping pixel, 150 pixel, 152 reset transistor, 154 transfer transistor, 156 FD, 162 amplification transistor, 164 selection transistor, 166 load current source, 170 Column transmission line, 172 column bus line, 200 row control unit, 202 CDS circuit, 204 A / D conversion circuit, 206 shift register, 300 subject image, 302 moving object image, 04 still image, 306 moving image, 414 pixel memory, 415 arithmetic circuit, 418 I / F circuit, 420 drive control unit, 430 timing memory, 441 sensor control unit, 442 block control unit, 443 synchronization control unit, 444 signal control Unit, 472 correlation calculation unit, 474 correction unit, 500 imaging device, 520 photographing lens, 501 system control unit, 502 drive unit, 503 photometry unit, 504 work memory, 505 recording unit, 506 display unit, 511 image processing unit, 512 Calculation unit

Claims (8)

行列状に複数配された画素と、前記画素に接続され、前記画素から画素信号を読み出すための制御線と、前記画素に接続され、前記画素から読み出された画素信号が出力される信号線と、を有する単位ブロックが、行列状に複数配された撮像部と、
前記単位ブロックごとに、前記制御線により前記単位ブロックの同一行の前記画素を選択して画素信号を前記信号線に読み出す動作を行ごとに順次繰り返す読出部と、
同一列で隣接する単位ブロックの境界の行同士で、画素信号の相関を算出する相関算出部と、
前記相関算出部により算出された前記相関に基づいて、前記同一列で隣接する単位ブロックのうちの少なくとも一方の画素信号を補正する補正部と
を備える撮像素子。
A plurality of pixels arranged in a matrix, a control line that is connected to the pixel and reads a pixel signal from the pixel, and a signal line that is connected to the pixel and outputs a pixel signal read from the pixel And an imaging unit in which a plurality of unit blocks having a matrix shape are arranged, and
For each unit block, a reading unit that sequentially repeats, for each row, an operation of selecting the pixels in the same row of the unit block by the control line and reading a pixel signal to the signal line
A correlation calculation unit that calculates the correlation of pixel signals between the rows of the boundary of adjacent unit blocks in the same column;
An imaging device comprising: a correction unit that corrects at least one pixel signal of unit blocks adjacent in the same column based on the correlation calculated by the correlation calculation unit.
前記相関算出部は、前記同一列で隣接する単位ブロックの境界の行同士で画素の列位置をずらしながら相関が大きくなるときの行方向の画素数を特定し、
前記補正部は、前記同一列で隣接する単位ブロックにおける少なくとも一方の各行の画素の画素信号を、前記特定された画素数に対応して列位置をずらしたとしたときの画素の位置の画素信号に置き換えることにより補正する請求項1に記載の撮像素子。
The correlation calculation unit specifies the number of pixels in the row direction when the correlation increases while shifting the column position of the pixels between the rows of the adjacent unit blocks in the same column,
The correction unit converts pixel signals of pixels in at least one row of adjacent unit blocks in the same column into pixel signals at pixel positions when the column position is shifted in accordance with the specified number of pixels. The imaging device according to claim 1, wherein the image sensor is corrected by replacement.
前記補正部は、前記相関算出部により算出された前記相関に基づいて、同一行で隣接する単位ブロックの境界の画素信号を補正する請求項1または2に記載の撮像素子。   The imaging device according to claim 1, wherein the correction unit corrects a pixel signal at a boundary between adjacent unit blocks in the same row based on the correlation calculated by the correlation calculation unit. 前記補正部は、前記同一列で隣接する単位ブロックの境界の行同士で画素の列位置をずらさない場合の相関が閾値より大きいことが前記相関算出部により算出された場合に、前記同一列で隣接する単位ブロックの少なくとも一方を補正の対象から除外する請求項2または3に記載の撮像素子。   In the same column, when the correlation calculation unit calculates that the correlation when the column position of the pixel is not shifted between adjacent rows of unit blocks in the same column is greater than a threshold value, The imaging device according to claim 2 or 3, wherein at least one of the adjacent unit blocks is excluded from correction targets. 画素信号をデジタル化するAD変換部をさらに備え、
前記相関算出部は、デジタル化された画素信号の相関を算出する請求項1から4のいずれか1項に記載の撮像素子。
An AD converter for digitizing the pixel signal;
The imaging device according to claim 1, wherein the correlation calculation unit calculates a correlation of the digitized pixel signal.
前記撮像部は第1基板に設けられ、
前記相関算出部および前記補正部は、前記第1基板と積層している第2基板に設けられている請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像素子。
The imaging unit is provided on the first substrate,
The imaging device according to claim 1, wherein the correlation calculation unit and the correction unit are provided on a second substrate stacked with the first substrate.
前記撮像部は、裏面照射型CMOSセンサである請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像素子。   The imaging device according to claim 1, wherein the imaging unit is a backside illumination type CMOS sensor. 請求項1から7のいずれか1項に記載の撮像素子を備える撮像装置。   An imaging device comprising the imaging device according to claim 1.
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