JP2019140696A - Solid-state imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態は、固体撮像装置に関する。 The present embodiment relates to a solid-state imaging device.
固体撮像装置は、低照度環境にある被写体を撮影するために、光に対する感度の向上を図るための画素構造が提案されている。固体撮像装置は、高い輝度の被写体に対しては、入射光に対する出力電荷の飽和を低減することが望まれている。 A solid-state imaging device has been proposed with a pixel structure for improving sensitivity to light in order to photograph a subject in a low-light environment. A solid-state imaging device is desired to reduce saturation of output charge with respect to incident light for a high-luminance subject.
一つの実施形態は、感度の向上と、出力電荷の飽和の低減とを可能とする固体撮像装置を提供することを目的とする。 An object of one embodiment is to provide a solid-state imaging device capable of improving sensitivity and reducing saturation of output charge.
一つの実施形態によれば、固体撮像装置は、画素領域および処理回路を備える。画素領域は、行列状に配列された画素群を備える。画素群は、画素で構成されている。画素は、光が通過する開口領域を備える。処理回路は、画素領域からの信号を処理する。処理回路は、画素群を構成する画素の画像信号を出力する。画素群を構成する画素は、第１画素および第２画素を含む。第１画素は、第１の開口領域を備える。第２画素は、第２の開口領域を備える。第２の開口領域は、第１の開口領域より小さい。 According to one embodiment, the solid-state imaging device includes a pixel region and a processing circuit. The pixel region includes a pixel group arranged in a matrix. The pixel group is composed of pixels. The pixel includes an opening region through which light passes. The processing circuit processes a signal from the pixel region. The processing circuit outputs an image signal of pixels constituting the pixel group. The pixels constituting the pixel group include a first pixel and a second pixel. The first pixel includes a first opening region. The second pixel includes a second opening area. The second opening area is smaller than the first opening area.
以下に図面を参照して、実施形態にかかる固体撮像装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a solid-state imaging device according to an embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments.
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の固体撮像装置のブロック図である。図２は、図１に示す固体撮像装置を備えるカメラシステムのブロック図である。カメラシステム１は、カメラモジュール２を備える電子機器であって、例えば車載カメラである。カメラシステム１は、カメラ付き携帯端末、デジタルカメラ等の電子機器であっても良い。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of the solid-state imaging device according to the first embodiment. FIG. 2 is a block diagram of a camera system including the solid-state imaging device shown in FIG. The camera system 1 is an electronic device including a camera module 2 and is, for example, an in-vehicle camera. The camera system 1 may be an electronic device such as a mobile terminal with a camera or a digital camera.
カメラシステム１は、カメラモジュール２および後段処理部３を備える。カメラモジュール２は、撮像光学系４および固体撮像装置５を備える。後段処理部３は、イメージシグナルプロセッサ（ＩＳＰ）６、記録部７および表示部８を備える。 The camera system 1 includes a camera module 2 and a post-processing unit 3. The camera module 2 includes an imaging optical system 4 and a solid-state imaging device 5. The post-processing unit 3 includes an image signal processor (ISP) 6, a recording unit 7, and a display unit 8.
撮像光学系４は、被写体からの光を取り込む。撮像光学系４は、被写体像を結像させる撮像レンズ（図示省略）を備える。固体撮像装置５は、被写体像を撮像する。固体撮像装置５は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。固体撮像装置５は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）であっても良い。 The imaging optical system 4 captures light from the subject. The imaging optical system 4 includes an imaging lens (not shown) that forms a subject image. The solid-state imaging device 5 captures a subject image. The solid-state imaging device 5 is a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor. The solid-state imaging device 5 may be a CCD (Charge Coupled Device).
ＩＳＰ６は、固体撮像装置５からの画像信号への信号処理を実施する。ＩＳＰ６は、デモザイク処理、ホワイトバランス調整、カラーマトリクス処理、ガンマ補正等の各種信号処理を実施する。記録部７は、ＩＳＰ６での信号処理を経た画像を記憶媒体等へ記録する。記録部７は、ユーザの操作等に応じて、表示部８へ画像信号を出力する。 The ISP 6 performs signal processing on the image signal from the solid-state imaging device 5. The ISP 6 performs various signal processing such as demosaic processing, white balance adjustment, color matrix processing, and gamma correction. The recording unit 7 records an image that has undergone signal processing in the ISP 6 on a storage medium or the like. The recording unit 7 outputs an image signal to the display unit 8 according to a user operation or the like.
表示部８は、ＩＳＰ６からの画像信号、あるいは記録部７から読み出された画像信号に応じて、画像を表示する。表示部８は、例えば、液晶ディスプレイである。カメラシステム１は、ＩＳＰ６での信号処理を経たデータに基づき、カメラモジュール２のフィードバック制御を実施する。 The display unit 8 displays an image according to the image signal from the ISP 6 or the image signal read from the recording unit 7. The display unit 8 is, for example, a liquid crystal display. The camera system 1 performs feedback control of the camera module 2 based on data that has undergone signal processing in the ISP 6.
固体撮像装置５は、画素領域１１、制御回路１２、行走査回路１３、列走査回路１４、カラム処理回路１５および撮像処理回路１６を備える。画素領域１１は、複数の画素で構成される画素群が行列状に配列された領域である。各画素は、光電変換素子であるフォトダイオードを備える。画素は、光電変換素子への入射光が通過する開口領域を備える。光電変換素子は、入射光量に応じた信号電荷を生成する。画素は、入射光量に応じて生成された信号電荷を蓄積する。 The solid-state imaging device 5 includes a pixel region 11, a control circuit 12, a row scanning circuit 13, a column scanning circuit 14, a column processing circuit 15, and an imaging processing circuit 16. The pixel area 11 is an area in which a pixel group composed of a plurality of pixels is arranged in a matrix. Each pixel includes a photodiode that is a photoelectric conversion element. The pixel includes an opening region through which incident light to the photoelectric conversion element passes. The photoelectric conversion element generates a signal charge corresponding to the amount of incident light. The pixel accumulates signal charges generated according to the amount of incident light.
制御回路１２、行走査回路１３、列走査回路１４、カラム処理回路１５および撮像処理回路１６は、画素領域１１が実装されているチップ上に集積された周辺回路部を構成する。固体撮像装置５の駆動のための各種データおよびクロック信号は、チップ外部のＩＳＰ６から、撮像処理回路１６を経て制御回路１２へ供給される。 The control circuit 12, the row scanning circuit 13, the column scanning circuit 14, the column processing circuit 15 and the imaging processing circuit 16 constitute a peripheral circuit unit integrated on a chip on which the pixel region 11 is mounted. Various data and clock signals for driving the solid-state imaging device 5 are supplied from the ISP 6 outside the chip to the control circuit 12 via the imaging processing circuit 16.
制御回路１２は、クロック信号に応じて、周辺回路部の駆動を制御するための各種パルス信号を生成する。制御回路１２は、駆動タイミングを指示するパルス信号を、行走査回路１３、列走査回路１４、カラム処理回路１５および撮像処理回路１６のそれぞれに供給する。 The control circuit 12 generates various pulse signals for controlling the driving of the peripheral circuit unit according to the clock signal. The control circuit 12 supplies a pulse signal instructing drive timing to each of the row scanning circuit 13, the column scanning circuit 14, the column processing circuit 15, and the imaging processing circuit 16.
行走査回路１３は、シフトレジスタおよびアドレスデコーダ等を備える。画素駆動回路である行走査回路１３は、画素領域１１の画素へ駆動信号を供給する。制御回路１２は、垂直同期信号に応じたパルス信号を、行走査回路１３へ供給する。行走査回路１３は、画素信号が読み出される画素行を、制御回路１２からのパルス信号に応じて順次選択する。行走査回路１３は、選択された画素行において画素ごとに順次読み出し信号を供給することによる読み出し走査を行う。読み出し信号は、入射光量に応じて生成された画素信号を画素から読み出すための駆動信号である。 The row scanning circuit 13 includes a shift register and an address decoder. The row scanning circuit 13 which is a pixel driving circuit supplies a driving signal to the pixels in the pixel region 11. The control circuit 12 supplies a pulse signal corresponding to the vertical synchronization signal to the row scanning circuit 13. The row scanning circuit 13 sequentially selects pixel rows from which pixel signals are read according to the pulse signal from the control circuit 12. The row scanning circuit 13 performs readout scanning by sequentially supplying a readout signal for each pixel in the selected pixel row. The read signal is a drive signal for reading a pixel signal generated according to the amount of incident light from the pixel.
行走査回路１３は、画素ごとへの読み出し信号の供給に先行して、各画素へのリセット信号の供給による掃き出し走査を行う。リセット信号は、光電変換素子に残存されている電荷を排出させるための駆動信号である。各画素は、リセット信号が供給されたときから読み出し信号が供給されるまでの間、入射光量に応じて生成された信号電荷を蓄積する。 The row scanning circuit 13 performs sweep-out scanning by supplying a reset signal to each pixel prior to supplying a readout signal to each pixel. The reset signal is a drive signal for discharging the charge remaining in the photoelectric conversion element. Each pixel accumulates signal charges generated according to the amount of incident light from when the reset signal is supplied to when the readout signal is supplied.
駆動信号は、行走査回路１３から各画素へ、画素駆動線１８を通じて伝送される。画素駆動線１８は、画素領域１１の画素行ごとに設けられている。画素行は、行方向（水平方向）へ配列された画素からなる。 The drive signal is transmitted from the row scanning circuit 13 to each pixel through the pixel drive line 18. The pixel drive line 18 is provided for each pixel row in the pixel region 11. A pixel row consists of pixels arranged in the row direction (horizontal direction).
画素信号は、各画素からカラム処理回路１５へ、垂直信号線１９を通じて伝送される。垂直信号線１９は、画素群の列ごとに設けられている。カラム処理回路１５は、垂直信号線１９を伝送した画素信号を単位回路（図示省略）にて処理する。単位回路は、画素群の列ごとに設けられている。 The pixel signal is transmitted from each pixel to the column processing circuit 15 through the vertical signal line 19. The vertical signal line 19 is provided for each column of the pixel group. The column processing circuit 15 processes the pixel signal transmitted through the vertical signal line 19 with a unit circuit (not shown). The unit circuit is provided for each column of the pixel group.
カラム処理回路１５は、画素信号へ、固定パターンノイズの低減のための相関二重サンプリング処理（ＣＤＳ）を施す。カラム処理回路１５は、アナログ信号である画素信号へ、デジタル信号への変換であるＡＤ変換を施す。カラム処理回路１５は、ＣＤＳおよびＡＤ変換以外の処理を実施しても良い。カラム処理回路１５は、ＣＤＳおよびＡＤ変換を経た画素信号を、単位回路ごとに保持する。 The column processing circuit 15 performs correlated double sampling processing (CDS) for reducing fixed pattern noise on the pixel signal. The column processing circuit 15 performs AD conversion, which is conversion to a digital signal, on the pixel signal, which is an analog signal. The column processing circuit 15 may perform processing other than CDS and AD conversion. The column processing circuit 15 holds the pixel signal that has undergone CDS and AD conversion for each unit circuit.
列走査回路１４は、シフトレジスタおよびアドレスデコーダ等を備える。制御回路１２は、水平同期信号に応じたパルス信号を、列走査回路１４へ供給する。列走査回路１４は、画素信号を読み出す画素列を、制御回路１２からのパルス信号に応じて順次選択する。カラム処理回路１５は、列走査回路１４による選択走査に応じて、各単位回路に保持されている信号を順次出力する。 The column scanning circuit 14 includes a shift register and an address decoder. The control circuit 12 supplies a pulse signal corresponding to the horizontal synchronization signal to the column scanning circuit 14. The column scanning circuit 14 sequentially selects pixel columns from which pixel signals are read according to the pulse signal from the control circuit 12. The column processing circuit 15 sequentially outputs signals held in each unit circuit in accordance with the selective scanning by the column scanning circuit 14.
撮像処理回路１６は、カラム処理回路１５からの信号を成分とする画像信号を処理する処理回路である。撮像処理回路１６は、キズ補正、ノイズリダクション、シェーディング補正、ホワイトバランス調整およびハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）合成等の各種信号処理を実施する。 The imaging processing circuit 16 is a processing circuit that processes an image signal including the signal from the column processing circuit 15 as a component. The imaging processing circuit 16 performs various signal processing such as scratch correction, noise reduction, shading correction, white balance adjustment, and high dynamic range (HDR) synthesis.
固体撮像装置５は、撮像処理回路１６での処理を経た画像信号をチップ外部へ出力する。カメラシステム１は、本実施形態において固体撮像装置５内で実施するものとした信号処理を、画素領域１１と同じチップ上の周辺回路部以外の回路で実施しても良い。信号処理は、周辺回路部に代えて、例えば後段処理部３のＩＳＰ６が実施しても良い。カメラシステム１は、周辺回路部で実施するものとした信号処理を、周辺回路部とＩＳＰ６の双方で実施しても良い。周辺回路部およびＩＳＰ６は、本実施形態で説明する信号処理以外の信号処理を実施しても良い。 The solid-state imaging device 5 outputs an image signal that has been processed by the imaging processing circuit 16 to the outside of the chip. The camera system 1 may perform signal processing performed in the solid-state imaging device 5 in the present embodiment in a circuit other than the peripheral circuit unit on the same chip as the pixel region 11. The signal processing may be performed by, for example, the ISP 6 of the post-processing unit 3 instead of the peripheral circuit unit. The camera system 1 may perform signal processing performed in the peripheral circuit unit in both the peripheral circuit unit and the ISP 6. The peripheral circuit unit and the ISP 6 may perform signal processing other than the signal processing described in the present embodiment.
図３は、図１に示す画素領域に配列される画素群の模式図である。画素群２０は、４個の画素を備える。４個の画素は、行方向へ２個、および列方向へ２個の行列をなす。４個の画素は、３個の通常画素２１と１個の遮光画素２２である。第２画素である遮光画素２２は、遮光部２５を備える。遮光部２５は、遮光画素２２の入射面に設けられている。 FIG. 3 is a schematic diagram of a pixel group arranged in the pixel region shown in FIG. The pixel group 20 includes four pixels. The four pixels form a matrix of two in the row direction and two in the column direction. The four pixels are three normal pixels 21 and one light shielding pixel 22. The light shielding pixel 22 that is the second pixel includes a light shielding portion 25. The light shielding unit 25 is provided on the incident surface of the light shielding pixel 22.
遮光画素２２は、第２の開口領域２４を備える。遮光部２５は、第２の開口領域２４の周囲の領域を遮光する。３個の通常画素２１は、それぞれ第１の開口領域２３を備える。第２の開口領域２４は、第１の開口領域２３より小さい。第２の開口領域２４の面積は、第１の開口領域２３の面積の半分未満とする。画素群２０内における遮光画素２２の位置は、各画素群２０において共通である。 The light shielding pixel 22 includes a second opening region 24. The light shielding unit 25 shields the area around the second opening area 24. Each of the three normal pixels 21 includes a first opening region 23. The second opening area 24 is smaller than the first opening area 23. The area of the second opening region 24 is less than half the area of the first opening region 23. The position of the light-shielding pixel 22 in the pixel group 20 is common to each pixel group 20.
遮光部２５は、光を反射させる材料、例えばタングステンおよびアルミニウム等の金属材料で構成されている。遮光部２５は、金属材料以外の反射性部材であっても良い。遮光部２５は、光吸収性の材料、例えば黒色の顔料を含む部材であっても良い。 The light shielding portion 25 is made of a material that reflects light, for example, a metal material such as tungsten and aluminum. The light shielding unit 25 may be a reflective member other than a metal material. The light shielding portion 25 may be a light absorptive material, for example, a member containing a black pigment.
画素群２０を構成する４個の画素は、画素の構成要素であるＭＯＳトランジスタを共有している。４個の画素は、いわゆる２Ｖ２Ｈの画素共有構造を構成する。４個の画素は、例えば、ＭＯＳトランジスタである転送トランジスタ、フローティングディフュージョン（ＦＤ）、リセットトランジスタ、増幅トランジスタおよび行選択トランジスタを共有している。 The four pixels constituting the pixel group 20 share a MOS transistor that is a component of the pixel. The four pixels constitute a so-called 2V2H pixel sharing structure. The four pixels share, for example, a transfer transistor that is a MOS transistor, a floating diffusion (FD), a reset transistor, an amplification transistor, and a row selection transistor.
画素群２０は、画素ごとの光電変換素子である４個のフォトダイオード（ＰＤ）を備える。ＰＤは、入射光量に応じた信号電荷を生成する。転送トランジスタは、行走査回路１３からの駆動信号である読み出し信号に応じて、ＰＤからＦＤへ信号電荷を転送する。ＦＤは、転送トランジスタによって転送された信号電荷を、電位へ変換する。 The pixel group 20 includes four photodiodes (PD) that are photoelectric conversion elements for each pixel. The PD generates signal charges corresponding to the amount of incident light. The transfer transistor transfers signal charges from the PD to the FD in response to a read signal that is a drive signal from the row scanning circuit 13. The FD converts the signal charge transferred by the transfer transistor into a potential.
増幅トランジスタは、ＦＤの電位変化を増幅し、画素信号とする。リセットトランジスタは、行走査回路１３からの駆動信号であるリセット信号に応じて、ＦＤの電荷を排出するとともに、ＦＤの電位を一定レベルに初期化する。固体撮像装置５は、画素共有構造を備えることで、画素ごとにＭＯＳトランジスタを配置する場合に比べて、画素ピッチを縮小できる。 The amplifying transistor amplifies a change in the potential of the FD and generates a pixel signal. The reset transistor discharges the charge of the FD and initializes the potential of the FD to a certain level in response to a reset signal that is a drive signal from the row scanning circuit 13. Since the solid-state imaging device 5 has the pixel sharing structure, the pixel pitch can be reduced as compared with the case where a MOS transistor is arranged for each pixel.
画素は、ＰＤで発生させた信号電荷が蓄積容量に達することで、さらに光を入射させても出力電荷が一定となる飽和状態となる。画素群２０に光を照射させ続けた場合に、遮光画素２２は、遮光部２５で光が遮蔽される分、通常画素２１より遅れて出力電荷が飽和することになる。遮光画素２２は、通常画素２１に比べて、高い輝度の被写体に対する出力電荷の飽和を低減可能とする。通常画素２１は、遮光画素２２に比べて多くの光が取り込まれる。通常画素２１は、遮光画素２２に比べて高い感度で光を検出できる。 The pixel is in a saturated state in which the output charge is constant even when light is further incident, as the signal charge generated in the PD reaches the storage capacitor. When light is continuously applied to the pixel group 20, the output charge of the light shielding pixel 22 is saturated behind the normal pixel 21 by the amount of light shielded by the light shielding portion 25. The light-shielding pixel 22 can reduce the saturation of the output charge for a high-luminance subject as compared to the normal pixel 21. The normal pixel 21 captures more light than the light-shielded pixel 22. The normal pixel 21 can detect light with higher sensitivity than the light-shielding pixel 22.
固体撮像装置５は、画素群２０にて行方向へ配列された２個の画素からの信号をそれぞれ異なるタイミングで読み出し可能とされている。固体撮像装置５は、例えば、画素行ごとに２つの画素駆動線１８が配置されている。画素群２０のうち同時に駆動信号が供給された画素からは、同時に信号が読み出される。画素群２０は、駆動信号が供給された画素からの電荷が互いに足し合されてなる画素信号を、垂直信号線１９へ出力する。撮像処理回路１６には、画素群２０を構成する画素の信号成分が統合された画像信号が入力される。 The solid-state imaging device 5 can read signals from two pixels arranged in the row direction in the pixel group 20 at different timings. In the solid-state imaging device 5, for example, two pixel drive lines 18 are arranged for each pixel row. Signals are simultaneously read from the pixels of the pixel group 20 to which drive signals are supplied simultaneously. The pixel group 20 outputs to the vertical signal line 19 a pixel signal obtained by adding the charges from the pixels to which the drive signal is supplied. An image signal in which signal components of pixels constituting the pixel group 20 are integrated is input to the imaging processing circuit 16.
なお、固体撮像装置５は、画素群２０の各画素からの電荷が画素共有構造によって足し合わせられるものに限られない。固体撮像装置５は、画素群２０の各画素から垂直信号線１９へ個別に読み出された画素信号の電圧を互いに平均化させるものであっても良い。固体撮像装置５は、カラム処理回路１５の単位回路あるいは撮像処理回路１６にて、画素群２０の各画素からの画素信号の電圧を平均化させても良い。いずれの場合も、撮像処理回路１６は、画素群２０を構成する画素の信号成分が統合された画像信号を出力する。 Note that the solid-state imaging device 5 is not limited to the one in which the charges from the pixels of the pixel group 20 are added together by the pixel sharing structure. The solid-state imaging device 5 may average the voltages of pixel signals individually read out from each pixel of the pixel group 20 to the vertical signal line 19. The solid-state imaging device 5 may average the voltage of the pixel signal from each pixel of the pixel group 20 in the unit circuit of the column processing circuit 15 or the imaging processing circuit 16. In any case, the imaging processing circuit 16 outputs an image signal in which signal components of pixels constituting the pixel group 20 are integrated.
図４は、図３に示す画素群を備える単位配列の模式図である。４個の画素群２０は、画素領域１１における単位配列３０を構成する。４個の画素群２０は、行方向へ２個、および列方向へ２個の行列をなす。画素領域１１には、行方向および列方向へ複数の単位配列３０が配列されている。 FIG. 4 is a schematic diagram of a unit array including the pixel group shown in FIG. The four pixel groups 20 constitute a unit array 30 in the pixel region 11. The four pixel groups 20 form a matrix of two in the row direction and two in the column direction. A plurality of unit arrays 30 are arranged in the pixel region 11 in the row direction and the column direction.
単位配列３０は、２個のＷ画素群２０Ｗ、１個のＲ画素群２０Ｒおよび１個のＢ画素群２０Ｂを備える。２個のＷ画素群２０Ｗは、単位配列３０において互いに斜向かいに配置される。Ｒ画素群２０ＲおよびＢ画素群２０Ｂは、単位配列３０において互いに斜向かいに配置される。単位配列３０は、ベイヤー配列のＧ画素、Ｒ画素およびＢ画素が、それぞれＷ画素群２０Ｗ、Ｒ画素群２０ＲおよびＢ画素群２０Ｂに置き換えられたものである。 The unit array 30 includes two W pixel groups 20W, one R pixel group 20R, and one B pixel group 20B. The two W pixel groups 20 </ b> W are arranged diagonally opposite to each other in the unit array 30. The R pixel group 20R and the B pixel group 20B are arranged diagonally opposite to each other in the unit array 30. The unit array 30 is obtained by replacing the G pixel, R pixel, and B pixel in the Bayer array with a W pixel group 20W, an R pixel group 20R, and a B pixel group 20B, respectively.
第１画素群であるＲ画素群２０Ｒは、３個の通常画素２１Ｒと１個の遮光画素２２Ｒを備える画素群２０である。通常画素２１Ｒおよび遮光画素２２Ｒは、いずれも第１色光である赤色光を検出する画素である。通常画素２１Ｒおよび遮光画素２２Ｒは、赤色光を選択的に透過させるカラーフィルタ（図示省略）を備える。 The R pixel group 20R which is the first pixel group is a pixel group 20 including three normal pixels 21R and one light shielding pixel 22R. The normal pixel 21 </ b> R and the light shielding pixel 22 </ b> R are both pixels that detect red light that is the first color light. The normal pixel 21R and the light shielding pixel 22R include a color filter (not shown) that selectively transmits red light.
第２画素群であるＢ画素群２０Ｂは、３個の通常画素２１Ｂと１個の遮光画素２２Ｂを備える画素群２０である。通常画素２１Ｂおよび遮光画素２２Ｂは、いずれも第２色光である青色光を検出する画素である。通常画素２１Ｂおよび遮光画素２２Ｂは、青色光を選択的に透過させるカラーフィルタ（図示省略）を備える。 The B pixel group 20B, which is the second pixel group, is a pixel group 20 including three normal pixels 21B and one light shielding pixel 22B. Both the normal pixel 21 </ b> B and the light shielding pixel 22 </ b> B are pixels that detect blue light that is the second color light. The normal pixel 21B and the light shielding pixel 22B include a color filter (not shown) that selectively transmits blue light.
第３画素群であるＷ画素群２０Ｗは、３個の通常画素２１Ｗと１個の遮光画素２２Ｗを備える画素群２０である。通常画素２１Ｗおよび遮光画素２２Ｗは、いずれも白色光を検出する画素である。白色光は、可視領域全般における波長の光を含む。通常画素２１Ｗおよび遮光画素２２Ｗは、白色光を透過させる透明フィルタ（図示省略）を備える。 The W pixel group 20W, which is the third pixel group, is a pixel group 20 including three normal pixels 21W and one light shielding pixel 22W. Both the normal pixel 21 </ b> W and the light shielding pixel 22 </ b> W are pixels that detect white light. White light includes light having a wavelength in the entire visible region. The normal pixel 21W and the light shielding pixel 22W include a transparent filter (not shown) that transmits white light.
通常画素２１Ｗは、他の通常画素２１Ｒおよび２１Ｂに比べて、広い波長域の光を検出する。通常画素２１Ｗは、単位配列３０を構成する画素のうち光感度が最も高い輝度検出画素である。なお、本実施形態において、単位領域３０は、第３色光である緑色光を検出する画素を含まない。 The normal pixel 21W detects light in a wider wavelength region than the other normal pixels 21R and 21B. The normal pixel 21 </ b> W is a luminance detection pixel having the highest light sensitivity among the pixels constituting the unit array 30. In the present embodiment, the unit region 30 does not include a pixel that detects green light that is the third color light.
固体撮像装置５は、画素群２０の４つの画素のうち信号が読み出される画素の選択を互いに異ならせた複数のモードでの撮像を行う。ＩＳＰ６は、例えばプログラムに応じたモード信号を固体撮像装置５へ供給する。固体撮像装置５は、モード信号に応じて撮像モードを切り換える。制御回路１２は、モード信号に応じて、周辺回路部の制御を切り換える。 The solid-state imaging device 5 performs imaging in a plurality of modes in which selection of pixels from which signals are read out of the four pixels of the pixel group 20 is different. For example, the ISP 6 supplies a mode signal corresponding to the program to the solid-state imaging device 5. The solid-state imaging device 5 switches the imaging mode according to the mode signal. The control circuit 12 switches control of the peripheral circuit unit according to the mode signal.
固体撮像装置５は、例えば、ＩＳＰ６で実行されるプログラムに応じて、第１モードと第２モードを交互に切り換える。固体撮像装置５は、カメラシステム１へのユーザの操作に応じてＩＳＰ６から供給されたモード信号により、モードを切り換え可能としても良い。 For example, the solid-state imaging device 5 alternately switches between the first mode and the second mode in accordance with a program executed by the ISP 6. The solid-state imaging device 5 may be capable of switching modes by a mode signal supplied from the ISP 6 in response to a user operation on the camera system 1.
固体撮像装置５は、第１モードでは、画素群２０の４つの画素すべてからの信号を読み出す。第１モードを指示するモード信号が制御回路１２へ入力されると、制御回路１２は、画素群２０の２つの画素行を同時に選択させるパルス信号を、行走査回路１３へ供給する。行走査回路１３は、制御回路１２からのパルス信号に応じて、２つの画素行を同時に選択する。行走査回路１３は、画素領域１２の画素行を２つずつ順次選択する選択走査を行う。行走査回路１３は、選択された２つの画素行の画素へ駆動信号を供給する。 In the first mode, the solid-state imaging device 5 reads signals from all four pixels of the pixel group 20. When a mode signal indicating the first mode is input to the control circuit 12, the control circuit 12 supplies a pulse signal for simultaneously selecting two pixel rows of the pixel group 20 to the row scanning circuit 13. The row scanning circuit 13 selects two pixel rows simultaneously according to the pulse signal from the control circuit 12. The row scanning circuit 13 performs selective scanning for sequentially selecting two pixel rows in the pixel region 12 two by two. The row scanning circuit 13 supplies a drive signal to the pixels in the two selected pixel rows.
画素群２０の３つの通常画素２１と１つの遮光画素２２からは、同時に信号が読み出される。画素群２０は、３つの通常画素２１と１つの遮光画素２２からの各電荷が加算されてなる画素信号を、垂直信号線１９へ出力する。撮像処理回路１６は、画素群２０を構成する３つの通常画素２１および１つの遮光画素２２の信号成分を統合させた画像信号を処理し、処理された画像信号を出力する。 Signals are simultaneously read from the three normal pixels 21 and the one light-shielding pixel 22 in the pixel group 20. The pixel group 20 outputs a pixel signal obtained by adding the charges from the three normal pixels 21 and one light-shielding pixel 22 to the vertical signal line 19. The imaging processing circuit 16 processes the image signal obtained by integrating the signal components of the three normal pixels 21 and the one light-shielding pixel 22 constituting the pixel group 20, and outputs the processed image signal.
固体撮像装置５は、第１モードでは、画素群２０の全ての画素にて取り込まれた光を検出する。固体撮像装置５は、高い感度で被写体像を取り込むことができる。第１モードでの撮像は、低照度環境にある被写体を撮像する場合に適している。カメラシステム１は、第１モードでの撮像により、暗いところにある物体を高い精度で認識することが可能となる。 In the first mode, the solid-state imaging device 5 detects light captured by all the pixels of the pixel group 20. The solid-state imaging device 5 can capture a subject image with high sensitivity. Imaging in the first mode is suitable for imaging a subject in a low illumination environment. The camera system 1 can recognize an object in a dark place with high accuracy by imaging in the first mode.
固体撮像装置５は、第２モードでは、画素群２０の４つの画素のうち、遮光画素２２からの信号を読み出す。第２モードを指示するモード信号が制御回路１２へ入力されると、制御回路１２は、画素群２０のうち遮光画素２２を含む１つの画素行を選択させるパルス信号を、行走査回路１３へ供給する。 In the second mode, the solid-state imaging device 5 reads a signal from the light shielding pixel 22 among the four pixels of the pixel group 20. When a mode signal instructing the second mode is input to the control circuit 12, the control circuit 12 supplies a pulse signal for selecting one pixel row including the light-shielded pixels 22 in the pixel group 20 to the row scanning circuit 13. To do.
行走査回路１３は、制御回路１２からのパルス信号に応じて、遮光画素２２を含む１つの画素行を選択する。行走査回路１３は、遮光画素２２を含む画素行の選択と遮光画素２２を含まない画素行のスキップとを繰り返す選択走査を行う。行走査回路１３は、選択された画素行のうち、遮光画素２２へ駆動信号を供給する。行走査回路１３は、選択された画素行のうち、通常画素２１へは駆動信号を供給しない。 The row scanning circuit 13 selects one pixel row including the light-shielded pixels 22 according to the pulse signal from the control circuit 12. The row scanning circuit 13 performs selective scanning that repeats selection of a pixel row including the light-shielded pixel 22 and skipping of a pixel row not including the light-shielded pixel 22. The row scanning circuit 13 supplies a drive signal to the light shielding pixel 22 in the selected pixel row. The row scanning circuit 13 does not supply a drive signal to the normal pixel 21 in the selected pixel row.
画素群２０では、１つの遮光画素２２からは信号が読み出される一方、３つの通常画素２１からは信号が読み出されない。画素群２０は、１つの遮光画素２２からの画素信号を、垂直信号線１９へ出力する。撮像処理回路１６は、画素群２０のうち１つの遮光画素２２からの信号成分からなる画像信号を処理し、処理された画像信号を出力する。 In the pixel group 20, a signal is read from one light-shielding pixel 22, while no signal is read from the three normal pixels 21. The pixel group 20 outputs a pixel signal from one light shielding pixel 22 to the vertical signal line 19. The imaging processing circuit 16 processes an image signal composed of signal components from one light shielding pixel 22 in the pixel group 20 and outputs the processed image signal.
固体撮像装置５は、第２モードでは、画素群２０のうち遮光画素２２で取り込まれた光を検出する。固体撮像装置５は、入射光に対する出力電荷の飽和を低減することができる。第２モードでの撮像は、高い輝度の被写体を撮像する場合に適している。カメラシステム１は、第２モードでの撮像により、光を発生する物体および光を反射する物体を、高い精度で認識することが可能となる。 In the second mode, the solid-state imaging device 5 detects light captured by the light shielding pixels 22 in the pixel group 20. The solid-state imaging device 5 can reduce the saturation of output charges with respect to incident light. The imaging in the second mode is suitable for imaging a high brightness subject. The camera system 1 can recognize an object that generates light and an object that reflects light with high accuracy by imaging in the second mode.
カメラシステム１は、光を発生する物体での電源周波数に起因して画像の明暗が変化する、いわゆるフリッカを生じさせることがある。カメラシステム１は、電子シャッタ時間を調節することで、フリッカを低減させることがある。固体撮像装置５は、フリッカ低減のために電子シャッタ時間を長くした場合に、各画素群２０の遮光画素２２を使用することで、出力電荷の飽和を効果的に抑制させることができる。 The camera system 1 may cause so-called flicker in which the brightness of an image changes due to the power supply frequency of an object that generates light. The camera system 1 may reduce flicker by adjusting the electronic shutter time. The solid-state imaging device 5 can effectively suppress the saturation of the output charge by using the light-shielding pixels 22 of each pixel group 20 when the electronic shutter time is extended to reduce flicker.
通常画素２１Ｗの信号成分をｗＨ、遮光画素２２Ｗの信号成分をｗＬとすると、第１モードでの撮像の場合、Ｗ画素群２０Ｗにより検出された画素信号は、３ｗＨ＋ｗＬと表される。通常画素２１Ｒの信号成分をｒＨ、遮光画素２２Ｒの信号成分をｒＬとすると、Ｒ画素群２０Ｒにより検出された画素信号は、３ｒＨ＋ｒＬと表される。通常画素２１Ｂの信号成分をｂＨ、遮光画素２２Ｂの信号成分をｂＬとすると、Ｂ画素群２０Ｂにより検出された画素信号は、３ｂＨ＋ｂＬと表される。 If the signal component of the normal pixel 21W is w H and the signal component of the light-shielded pixel 22W is w L , the pixel signal detected by the W pixel group 20W is expressed as 3w H + w L in the case of imaging in the first mode. The Signal components r H of normal pixels 21R, the signal component of the light-shielded pixels 22R When r L, pixel signals detected by the R pixel group 20R is expressed as 3r H + r L. If the signal component of the normal pixel 21B is b H and the signal component of the light-shielding pixel 22B is b L , the pixel signal detected by the B pixel group 20B is represented as 3b H + b L.
第２モードでの撮像の場合、ｗＨ＝０，ｒＨ＝０，ｂＨ＝０である。Ｗ画素群２０Ｗ、Ｒ画素群２０ＲおよびＢ画素群２０Ｂにより検出された画素信号は、それぞれｗＬ，ｒＬ，ｂＬと表される。カラム処理回路１５は、Ｗ画素群２０Ｗ、Ｒ画素群２０ＲおよびＢ画素群２０Ｂからの画素信号を成分とする画像信号を出力する。 In the case of imaging in the second mode, w H = 0, r H = 0, and b H = 0. Pixel signals detected by the W pixel group 20W, the R pixel group 20R, and the B pixel group 20B are represented as w L , r L , and b L , respectively. The column processing circuit 15 outputs an image signal whose components are pixel signals from the W pixel group 20W, the R pixel group 20R, and the B pixel group 20B.
撮像処理回路１６は、Ｗ（白），Ｒ（赤）およびＢ（青）の各色成分の光の検出結果である画像信号を、ベイヤー配列に応じたＲＡＷ画像信号へ変換する。ＲＡＷ画像信号は、Ｒ（赤），Ｇ（緑）およびＢ（青）の信号成分からなる。 The imaging processing circuit 16 converts an image signal that is a detection result of light of each color component of W (white), R (red), and B (blue) into a RAW image signal corresponding to the Bayer array. The RAW image signal is composed of R (red), G (green), and B (blue) signal components.
撮像処理回路１６は、次に説明する第１手法および第２手法のいずれかを選択して、Ｗ，ＲおよびＢの画像信号からＲ，ＧおよびＢの画像信号への変換を行う。撮像処理回路１６は、第１手法を選択する場合、Ｗ画素群２０Ｗにより検出された画素信号をそのままＧの信号成分として使用する。撮像処理回路１６は、Ｗ画素群２０Ｗにより検出された画素信号が、Ｗ光に含まれる第３色光であるＧ光の信号成分として用いられた画像信号を出力する。 The imaging processing circuit 16 selects one of the first method and the second method described below, and converts the W, R, and B image signals into the R, G, and B image signals. When selecting the first method, the imaging processing circuit 16 uses the pixel signal detected by the W pixel group 20W as it is as a G signal component. The imaging processing circuit 16 outputs an image signal in which the pixel signal detected by the W pixel group 20W is used as a signal component of G light that is the third color light included in the W light.
撮像処理回路１６は、例えば第１のモードの撮像にて、第１手法による信号変換を実施したとする。撮像処理回路１６は、Ｗ画素群２０ＷにおけるＧの信号成分ｇとして、Ｗ画素群２０Ｗにより検出された画素信号である３ｗＨ＋ｗＬを使用する。 For example, it is assumed that the imaging processing circuit 16 performs signal conversion by the first method in imaging in the first mode. The imaging processing circuit 16 uses 3w H + w L which is a pixel signal detected by the W pixel group 20W as the G signal component g in the W pixel group 20W.
また、撮像処理回路１６は、Ｒ画素群２０ＲにおけるＲの信号成分ｒには、Ｒ画素群２０Ｒにより検出された画素信号である３ｒＨ＋ｒＬを使用する。撮像処理回路１６は、Ｂ画素群２０ＢにおけるＢの信号成分ｂには、Ｂ画素群２０Ｂにより検出された画素信号である３ｂＨ＋ｂＬを使用する。 Further, the imaging processing circuit 16 uses 3r H + r L which is a pixel signal detected by the R pixel group 20R as the R signal component r in the R pixel group 20R. The imaging processing circuit 16 uses 3b H + b L which is a pixel signal detected by the B pixel group 20B as the B signal component b in the B pixel group 20B.
第１手法による信号変換の場合、ＲＡＷ画像信号のうちＧの信号成分に、Ｗ画素群２０Ｗで検出された信号のうちＧ以外の色成分についての輝度情報が残存される。固体撮像装置５は、Ｗ画素群２０Ｗで検出された輝度情報の損失を低減できる。 In the case of signal conversion by the first method, luminance information about color components other than G among the signals detected by the W pixel group 20W remains in the G signal component of the RAW image signal. The solid-state imaging device 5 can reduce the loss of luminance information detected by the W pixel group 20W.
撮像処理回路１６は、第２手法を選択する場合、Ｗ画素群２０Ｗにより検出された画素信号から、Ｗ画素群２０Ｗの位置におけるＲおよびＢの信号成分を減算する。Ｗ画素群２０Ｗの位置におけるＲの信号成分は、Ｒ画素群２０Ｒにより検出された画素信号の補間により求められる。Ｗ画素群２０Ｗの位置におけるＢの信号成分は、Ｂ画素群２０Ｂにより検出された画素信号の補間により求められる。 When the second method is selected, the imaging processing circuit 16 subtracts the R and B signal components at the position of the W pixel group 20W from the pixel signal detected by the W pixel group 20W. The R signal component at the position of the W pixel group 20W is obtained by interpolation of the pixel signals detected by the R pixel group 20R. The B signal component at the position of the W pixel group 20W is obtained by interpolation of the pixel signals detected by the B pixel group 20B.
撮像処理回路１６は、例えば第１のモードの撮像にて、第２手法による信号変換を実施したとする。撮像処理回路１６は、Ｗ画素群２０ＷにおけるＧの信号成分ｇとして、ｇ＝ｗ−ｒ’−ｂ’を使用する。ｗは、Ｗ画素群２０ＷにおけるＷの信号成分であって、３ｗＨ＋ｗＬとする。ｒ’は、Ｗ画素群２０Ｗの位置におけるＲの信号成分とする。ｂ’は、Ｗ画素群２０Ｗの位置におけるＢの信号成分とする。Ｒ画素群２０Ｒの位置におけるＲの信号成分ｒ、およびＢ画素群２０Ｂの位置におけるＢの信号成分ｂについては、第１手法の場合と同様とする。 For example, it is assumed that the imaging processing circuit 16 performs signal conversion by the second method in imaging in the first mode. The imaging processing circuit 16 uses g = wr−b ′ as the G signal component g in the W pixel group 20W. w is a signal component of W in the W pixel group 20W, and is 3w H + w L. r ′ is an R signal component at the position of the W pixel group 20W. b ′ is a B signal component at the position of the W pixel group 20W. The R signal component r at the position of the R pixel group 20R and the B signal component b at the position of the B pixel group 20B are the same as in the first method.
第２手法による信号変換の場合、Ｗ画素群２０Ｗで検出された信号から、演算によりＧの信号成分を求める。カメラシステム１は、ＩＳＰ６での信号処理を経て、高い色再現性を備える画像を得ることができる。第２手法による信号変換は、感度より色再現性の重視が望まれる場合に適している。第１手法による信号変換は、色再現性より感度の重視が望まれる場合に適している。 In the case of signal conversion by the second method, a signal component of G is obtained by calculation from signals detected by the W pixel group 20W. The camera system 1 can obtain an image with high color reproducibility through signal processing in the ISP 6. The signal conversion by the second method is suitable when the importance of color reproducibility is desired rather than sensitivity. The signal conversion by the first method is suitable when importance is placed on sensitivity rather than color reproducibility.
固体撮像装置５は、撮影時の照度に応じて、第１手法および第２手法のいずれかを選択しても良い。固体撮像装置５は、照度センサ（図示省略）による照度の検出結果、あるいはアナログゲイン等に応じて、第１手法および第２手法の選択を行っても良い。 The solid-state imaging device 5 may select either the first method or the second method according to the illuminance at the time of shooting. The solid-state imaging device 5 may select the first method and the second method according to the detection result of illuminance by an illuminance sensor (not shown), an analog gain, or the like.
固体撮像装置５は、低照度環境では、第１手法による信号変換を実施する。これにより、固体撮像装置５は、暗いところにある被写体を高い感度で撮像できる。固体撮像装置５は、高照度環境では、第２手法による信号変換を実施する。これにより、固体撮像装置５は、明るいところにある被写体に対し高い色再現性を得るための撮像が可能となる。 The solid-state imaging device 5 performs signal conversion by the first method in a low illumination environment. Thereby, the solid-state imaging device 5 can image a subject in a dark place with high sensitivity. The solid-state imaging device 5 performs signal conversion by the second method in a high illumination environment. Thereby, the solid-state imaging device 5 can perform imaging for obtaining high color reproducibility for a subject in a bright place.
固体撮像装置５は、感度向上と出力電荷の飽和の低減とを、画素群２０のうち信号が読み出される画素の選択と、ＨＤＲ合成の組み合わせによって実現しても良い。固体撮像装置５は、電子シャッタ時間あるいはアナログゲイン等に応じて感度を異ならせた撮像を実施する。固体撮像装置５は、ＨＤＲ合成により、露出不足および露出過多との双方を低減させることができる。 The solid-state imaging device 5 may realize improvement of sensitivity and reduction of saturation of output charge by a combination of selection of a pixel from which signals are read out from the pixel group 20 and HDR synthesis. The solid-state imaging device 5 performs imaging with different sensitivities according to electronic shutter time or analog gain. The solid-state imaging device 5 can reduce both underexposure and overexposure by HDR synthesis.
ＩＳＰ６は、撮像処理回路１６からのＲＡＷ画像信号へのデモザイク処理により、カラーのビットマップ画像を生成する。ＩＳＰ６は、デモザイク処理として、各色の信号成分の補間により、各画素群２０の位置における各色の信号値を生成する。ＩＳＰ６は、デモザイク処理後の画像信号へのカラーマトリクス処理により、色再現性を高めるための調整を行う。 The ISP 6 generates a color bitmap image by demosaicing the raw image signal from the imaging processing circuit 16. The ISP 6 generates the signal value of each color at the position of each pixel group 20 by interpolation of the signal component of each color as demosaic processing. The ISP 6 performs adjustment for improving color reproducibility by performing color matrix processing on the image signal after demosaic processing.
第１の実施形態によれば、固体撮像装置５は、画素群２０に通常画素２１と遮光画素２２とを設け、信号が読み出される画素の選択を異ならせて撮像を行う。固体撮像装置５は、画素群２０の多くの画素が選択されることで、高い感度での撮像ができる。固体撮像装置５は、遮光画素２２を使用することで、入射光に対する出力電荷の飽和を低減することができる。固体撮像装置５は、単位配列３０にＷ画素群２１Ｗを含めたことで、高い感度での撮像ができる。これにより、固体撮像装置５は、感度の向上と、出力電荷の飽和の低減という効果を得ることができる。 According to the first embodiment, the solid-state imaging device 5 includes the normal pixel 21 and the light-shielding pixel 22 in the pixel group 20, and performs imaging by changing the selection of the pixel from which a signal is read. The solid-state imaging device 5 can perform imaging with high sensitivity by selecting many pixels of the pixel group 20. The solid-state imaging device 5 can reduce the saturation of the output charge with respect to the incident light by using the light shielding pixels 22. The solid-state imaging device 5 can capture images with high sensitivity by including the W pixel group 21 </ b> W in the unit array 30. Thereby, the solid-state imaging device 5 can obtain the effects of improving sensitivity and reducing saturation of output charge.
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の固体撮像装置における単位配列を示す模式図である。第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a unit array in the solid-state imaging device according to the second embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態の固体撮像装置５の画素領域１１は、図５に示す単位領域４０が行方向および列方向へ配列されて構成されている。単位配列４０は、４個の画素群２０を備える。４個の画素群２０は、行方向へ２個、および列方向へ２個の行列をなす。 The pixel region 11 of the solid-state imaging device 5 of the present embodiment is configured by arranging the unit regions 40 shown in FIG. 5 in the row direction and the column direction. The unit array 40 includes four pixel groups 20. The four pixel groups 20 form a matrix of two in the row direction and two in the column direction.
単位配列４０は、２個のＧ画素群４１Ｇ、１個のＲ画素群４１Ｒおよび１個のＢ画素群４１Ｂを備える。２個のＧ画素群４１Ｇは、単位配列４０において互いに斜向かいに配置される。Ｒ画素群４１ＲおよびＢ画素群４１Ｂは、単位配列４０において互いに斜向かいに配置される。単位配列４０は、ベイヤー配列のＧ画素、Ｒ画素およびＢ画素が、それぞれＧ画素群２０Ｇ、Ｒ画素群２０ＲおよびＢ画素群２０Ｂに置き換えられたものである。 The unit array 40 includes two G pixel groups 41G, one R pixel group 41R, and one B pixel group 41B. The two G pixel groups 41G are arranged diagonally opposite to each other in the unit array 40. The R pixel group 41R and the B pixel group 41B are arranged diagonally opposite to each other in the unit array 40. The unit array 40 is obtained by replacing the G pixel, R pixel, and B pixel in the Bayer array with a G pixel group 20G, an R pixel group 20R, and a B pixel group 20B, respectively.
Ｇ画素群４１Ｇは、１個の通常画素２１Ｗ、２個の通常画素２１Ｇおよび１個の遮光画素２２Ｇを備える画素群２０である。通常画素２１Ｇおよび遮光画素２２Ｇは、いずれも緑色光を検出する画素である。通常画素２１Ｇおよび遮光画素２２Ｇは、緑色光を選択的に透過させるカラーフィルタ（図示省略）を備える。 The G pixel group 41G is a pixel group 20 including one normal pixel 21W, two normal pixels 21G, and one light shielding pixel 22G. Both the normal pixel 21G and the light shielding pixel 22G are pixels that detect green light. The normal pixel 21G and the light shielding pixel 22G include a color filter (not shown) that selectively transmits green light.
Ｒ画素群４１Ｒは、１個の通常画素２１Ｗ、２個の通常画素２１Ｒおよび１個の遮光画素２２Ｒを備える画素群２０である。Ｂ画素群４１Ｂは、１個の通常画素２１Ｗ、２個の通常画素２１Ｂおよび１個の遮光画素２２Ｂを備える画素群２０である。画素群２０内における通常画素２１Ｗの位置は、各画素群２０において共通である。 The R pixel group 41R is a pixel group 20 including one normal pixel 21W, two normal pixels 21R, and one light shielding pixel 22R. The B pixel group 41B is a pixel group 20 including one normal pixel 21W, two normal pixels 21B, and one light-shielding pixel 22B. The position of the normal pixel 21 </ b> W in the pixel group 20 is common to each pixel group 20.
本実施形態でも、固体撮像装置５は、画素群２０の４つの画素のうち信号が読み出される画素の選択を互いに異ならせた複数のモードでの撮像を行う。固体撮像装置５は、第１モードでは、画素群２０の４つの画素すべてからの信号を読み出す。固体撮像装置５は、第２モードでは、画素群２０の４つの画素のうち、遮光画素２２からの信号を読み出す。 Also in this embodiment, the solid-state imaging device 5 performs imaging in a plurality of modes in which selection of pixels from which signals are read out of the four pixels of the pixel group 20 is different. In the first mode, the solid-state imaging device 5 reads signals from all four pixels of the pixel group 20. In the second mode, the solid-state imaging device 5 reads a signal from the light shielding pixel 22 among the four pixels of the pixel group 20.
第１モードでの撮像の場合、Ｇ画素群２０Ｇにより検出された画素信号は、２ｇＨ＋ｇＬ＋ｗＨと表される。ｇＨは通常画素２１Ｇの信号成分とする。ｇＬは遮光画素２２Ｇの信号成分とする。ｗＨは通常画素２１Ｗの信号成分とする。Ｒ画素群２０Ｒにより検出された画素信号は、２ｒＨ＋ｒＬ＋ｗＨと表される。ｒＨは通常画素２１Ｒの信号成分とする。ｒＬは遮光画素２２Ｒの信号成分とする。Ｂ画素群２０Ｂにより検出された画素信号は、２ｂＨ＋ｂＬ＋ｗＨと表される。ｂＨは通常画素２１Ｂの信号成分とする。ｂＬは遮光画素２２Ｂの信号成分とする。 For imaging in the first mode, pixel signals detected by the G pixel group 20G is represented as 2g H + g L + w H . g H is a signal component of the normal pixel 21G. g L is a signal component of the light shielding pixel 22G. w H is a signal component of the normal pixel 21W. The pixel signal detected by the R pixel group 20R is expressed as 2r H + r L + w H. r H is a signal component of the normal pixel 21R. r L is a signal component of the light shielding pixel 22R. The pixel signal detected by the B pixel group 20B is expressed as 2b H + b L + w H. b H is a signal component of the normal pixel 21B. b L is the signal component of the light-shielded pixels 22B.
第２モードでの撮像の場合、ｇＨ＝０，ｒＨ＝０，ｂＨ＝０，ｗＨ＝０である。Ｇ画素群２０Ｇ、Ｒ画素群２０ＲおよびＢ画素群２０Ｂにより検出された画素信号は、それぞれｇＬ，ｒＬ，ｂＬと表される。カラム処理回路１５は、Ｇ画素群２０Ｇ、Ｒ画素群２０ＲおよびＢ画素群２０Ｂからの画素信号を成分とする画像信号を出力する。撮像処理回路１６は、Ｒ，ＧおよびＢの信号成分からなるＲＡＷ画像信号が、カラム処理回路１５から入力される。 In the case of imaging in the second mode, g H = 0, r H = 0, b H = 0, and w H = 0. Pixel signals detected by the G pixel group 20G, the R pixel group 20R, and the B pixel group 20B are expressed as g L , r L , and b L , respectively. The column processing circuit 15 outputs an image signal whose components are pixel signals from the G pixel group 20G, the R pixel group 20R, and the B pixel group 20B. The imaging processing circuit 16 receives a RAW image signal composed of R, G, and B signal components from the column processing circuit 15.
図６は、第２の実施形態における単位配列の第１変形例を示す模式図である。画素領域１１には、本変形例の単位配列４２が、図５に示す単位配列４０に代えて配列される。単位配列４２は、２個のＧ画素群４３Ｇ、１個のＲ画素群４３Ｒおよび１個のＢ画素群４３Ｂを備える。 FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a first modification of the unit array in the second embodiment. In the pixel region 11, the unit array 42 according to this modification is arranged instead of the unit array 40 shown in FIG. 5. The unit array 42 includes two G pixel groups 43G, one R pixel group 43R, and one B pixel group 43B.
Ｇ画素群４３Ｇは、１個の通常画素２１Ｇ、２個の通常画素２１Ｗおよび１個の遮光画素２２Ｇを備える画素群２０である。Ｒ画素群４３Ｒは、１個の通常画素２１Ｒ、２個の通常画素２１Ｗおよび１個の遮光画素２２Ｒを備える画素群２０である。Ｂ画素群４３Ｂは、１個の通常画素２１Ｂ、２個の通常画素２１Ｗおよび１個の遮光画素２２Ｂを備える画素群である。画素群２０内における２つの通常画素２１Ｗの位置は、各画素群２０において共通である。 The G pixel group 43G is a pixel group 20 including one normal pixel 21G, two normal pixels 21W, and one light shielding pixel 22G. The R pixel group 43R is a pixel group 20 including one normal pixel 21R, two normal pixels 21W, and one light shielding pixel 22R. The B pixel group 43B is a pixel group including one normal pixel 21B, two normal pixels 21W, and one light shielding pixel 22B. The positions of the two normal pixels 21 </ b> W in the pixel group 20 are common to each pixel group 20.
固体撮像装置５は、画素群２０に２つの通常画素２１Ｗが設けられることで、画素群２０に１つの通常画素２１Ｗが設けられる場合に比べて、さらに高い感度での撮像が可能となる。 Since the solid-state imaging device 5 is provided with two normal pixels 21 </ b> W in the pixel group 20, it is possible to perform imaging with higher sensitivity than in the case where the single pixel 21 </ b> W is provided in the pixel group 20.
図７は、第２の実施形態における単位配列の第２変形例を示す模式図である。画素領域１１には、本変形例の単位配列４４が、図５に示す単位配列４０に代えて配列される。単位配列４４は、２個のＧ画素群４５Ｇ、１個のＲ画素群４５Ｒおよび１個のＢ画素群４５Ｂを備える。 FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a second modification of the unit array in the second embodiment. In the pixel region 11, the unit array 44 of this modification is arranged instead of the unit array 40 shown in FIG. 5. The unit array 44 includes two G pixel groups 45G, one R pixel group 45R, and one B pixel group 45B.
Ｇ画素群４５Ｇは、３個の通常画素２１Ｗおよび１個の遮光画素２２Ｇを備える画素群２０である。Ｒ画素群４５Ｒは、３個の通常画素２１Ｗおよび１個の遮光画素２２Ｒを備える画素群２０である。Ｂ画素群４５Ｂは、３個の通常画素２１Ｗおよび１個の遮光画素２２Ｂを備える画素群２０である。画素群２０内における３つの通常画素２１Ｗの位置は、各画素群２０において共通である。 The G pixel group 45G is a pixel group 20 including three normal pixels 21W and one light shielding pixel 22G. The R pixel group 45R is a pixel group 20 including three normal pixels 21W and one light shielding pixel 22R. The B pixel group 45B is a pixel group 20 including three normal pixels 21W and one light-shielding pixel 22B. The positions of the three normal pixels 21 </ b> W in the pixel group 20 are common to each pixel group 20.
固体撮像装置５は、画素群２０に３つの通常画素２１Ｗが設けられることで、画素群２０に１つあるいは２つの通常画素２１Ｗが設けられる場合に比べて、さらに高い感度での撮像が可能となる。 Since the solid-state imaging device 5 is provided with three normal pixels 21 </ b> W in the pixel group 20, it is possible to perform imaging with higher sensitivity than in the case where one or two normal pixels 21 </ b> W are provided in the pixel group 20. Become.
第２の実施形態によれば、固体撮像装置５は、画素群２０の多くの画素が選択されることによる高い感度での撮像ができる。固体撮像装置５は、遮光画素２２を使用することで、入射光に対する出力電荷の飽和を低減することができる。固体撮像装置５は、各画素群２０に通常画素２１Ｗを含めたことで、高い感度での撮像ができる。これにより、固体撮像装置５は、感度の向上と、出力電荷の飽和の低減という効果を得ることができる。 According to the second embodiment, the solid-state imaging device 5 can perform imaging with high sensitivity by selecting many pixels of the pixel group 20. The solid-state imaging device 5 can reduce the saturation of the output charge with respect to the incident light by using the light shielding pixels 22. The solid-state imaging device 5 can capture images with high sensitivity by including the normal pixel 21 </ b> W in each pixel group 20. Thereby, the solid-state imaging device 5 can obtain the effects of improving sensitivity and reducing saturation of output charge.
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態の固体撮像装置における単位配列を示す模式図である。第１および第２の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a unit array in the solid-state imaging device according to the third embodiment. The same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態の固体撮像装置５の画素領域１１は、図８に示す単位領域５０が行方向および列方向へ配列されて構成されている。単位配列５０は、４個の画素群２０を備える。４個の画素群２０は、行方向へ２個、および列方向へ２個の行列をなす。単位配列５０は、２個のＧ画素群５１Ｇ、１個のＲ画素群５１Ｒおよび１個のＢ画素群５１Ｂを備える。 The pixel region 11 of the solid-state imaging device 5 of the present embodiment is configured by arranging unit regions 50 shown in FIG. 8 in the row direction and the column direction. The unit array 50 includes four pixel groups 20. The four pixel groups 20 form a matrix of two in the row direction and two in the column direction. The unit array 50 includes two G pixel groups 51G, one R pixel group 51R, and one B pixel group 51B.
Ｇ画素群５１Ｇは、３個の通常画素２１Ｇおよび１個の遮光画素２２Ｇを備える画素群２０である。Ｒ画素群５１Ｒは、３個の通常画素２１Ｒおよび１個の遮光画素２２Ｒを備える画素群２０である。Ｂ画素群５１Ｂは、３個の通常画素２１Ｂおよび１個の遮光画素２２Ｂを備える画素群２０である。 The G pixel group 51G is a pixel group 20 including three normal pixels 21G and one light shielding pixel 22G. The R pixel group 51R is a pixel group 20 including three normal pixels 21R and one light shielding pixel 22R. The B pixel group 51B is a pixel group 20 including three normal pixels 21B and one light shielding pixel 22B.
本実施形態でも、固体撮像装置５は、画素群２０の４つの画素のうち信号が読み出される画素の選択を互いに異ならせた複数のモードでの撮像を行う。固体撮像装置５は、第１モードでは、画素群２０の４つの画素すべてからの信号を読み出す。固体撮像装置５は、第２モードでは、画素群２０の４つの画素のうち、遮光画素２２からの信号を読み出す。 Also in this embodiment, the solid-state imaging device 5 performs imaging in a plurality of modes in which selection of pixels from which signals are read out of the four pixels of the pixel group 20 is different. In the first mode, the solid-state imaging device 5 reads signals from all four pixels of the pixel group 20. In the second mode, the solid-state imaging device 5 reads a signal from the light shielding pixel 22 among the four pixels of the pixel group 20.
第１モードでの撮像の場合、Ｇ画素群２０Ｇにより検出された画素信号は、３ｇＨ＋ｇＬと表される。ｇＨは通常画素２１Ｇの信号成分とする。ｇＬは遮光画素２２Ｇの信号成分とする。Ｒ画素群２０Ｒにより検出された画素信号は、３ｒＨ＋ｒＬと表される。ｒＨは通常画素２１Ｒの信号成分とする。ｒＬは遮光画素２２Ｒの信号成分とする。Ｂ画素群２０Ｂにより検出された画素信号は、３ｂＨ＋ｂＬと表される。ｂＨは通常画素２１Ｂの信号成分とする。ｂＬは遮光画素２２Ｂの信号成分とする。 In the case of imaging in the first mode, the pixel signal detected by the G pixel group 20G is expressed as 3g H + g L. g H is a signal component of the normal pixel 21G. g L is a signal component of the light shielding pixel 22G. The pixel signal detected by the R pixel group 20R is represented as 3r H + r L. r H is a signal component of the normal pixel 21R. r L is a signal component of the light shielding pixel 22R. The pixel signal detected by the B pixel group 20B is expressed as 3b H + b L. b H is a signal component of the normal pixel 21B. b L is the signal component of the light-shielded pixels 22B.
第３の実施形態の単位配列５０は、図４に示す単位配列３０のうち２つのＷ画素群２０ＷをいずれもＧ画素群５１Ｇに置き換えたものである。単位配列５０では、通常画素２１Ｇが、他の画素に比べて最も光感度を持つ輝度検出画素とされる。 The unit array 50 according to the third embodiment is obtained by replacing two W pixel groups 20W with a G pixel group 51G in the unit array 30 shown in FIG. In the unit array 50, the normal pixel 21G is the luminance detection pixel having the highest photosensitivity as compared with the other pixels.
なお、第３の実施形態の単位配列５０は、２つのＧ画素群５１Ｇの一方を、Ｗ画素群２０Ｇに置き換えたものであっても良い。 In the unit array 50 of the third embodiment, one of the two G pixel groups 51G may be replaced with the W pixel group 20G.
第１、第２および第３の実施形態において、固体撮像装置５は、輝度検出画素である通常画素２１Ｗおよび通常画素２１Ｇの少なくともいずれかに代えて、Ｇ光より広い波長域の光を検出するワイドグリーン（ＷＧ）画素を備えていても良い。ＷＧ画素は、Ｇ画素と同様に、例えば波長５５０ｎｍ付近において最大感度を示す。ＷＧ画素の分光感度特性を表す関数の半値幅は、Ｇ画素の分光感度特性を表す半値幅より大きい。固体撮像装置５は、ＷＧ画素を備える場合も、高い感度での撮像が可能となる。 In the first, second, and third embodiments, the solid-state imaging device 5 detects light in a wider wavelength region than the G light, instead of at least one of the normal pixel 21W and the normal pixel 21G that are luminance detection pixels. Wide green (WG) pixels may be provided. Similar to the G pixel, the WG pixel exhibits maximum sensitivity in the vicinity of a wavelength of 550 nm, for example. The half-value width of the function representing the spectral sensitivity characteristic of the WG pixel is larger than the half-value width representing the spectral sensitivity characteristic of the G pixel. Even when the solid-state imaging device 5 includes WG pixels, imaging with high sensitivity is possible.
第３の実施形態によれば、固体撮像装置５は、画素群２０の多くの画素が選択されることによる高い感度での撮像ができる。固体撮像装置５は、遮光画素２２を使用することで、入射光に対する出力電荷の飽和を低減することができる。これにより、固体撮像装置５は、感度の向上と、出力電荷の飽和の低減という効果を得ることができる。 According to the third embodiment, the solid-state imaging device 5 can perform imaging with high sensitivity by selecting many pixels of the pixel group 20. The solid-state imaging device 5 can reduce the saturation of the output charge with respect to the incident light by using the light shielding pixels 22. Thereby, the solid-state imaging device 5 can obtain the effects of improving sensitivity and reducing saturation of output charge.
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、第１、第２および第３の実施形態の固体撮像装置５における撮像モードの用途について説明する。ここでは、固体撮像装置５を備えるカメラシステム１が、自動車の前方における物体を検出する車載カメラである場合を例とする。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, an application of an imaging mode in the solid-state imaging device 5 of the first, second, and third embodiments will be described. Here, the case where the camera system 1 provided with the solid-state imaging device 5 is an in-vehicle camera that detects an object in front of an automobile is taken as an example.
図９は、第４の実施形態におけるカメラシステムの機能と、固体撮像装置の撮像モードとの関係の例を示す図である。カメラシステム１は、連続する４つのフレームＦ１〜Ｆ４において、検知対象とする物を変更しながら、自動車の前方空間を監視する。カメラシステム１は、４つのフレームＦ１〜Ｆ４の取り込みを順次繰り返し、前方空間の監視を継続する。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the relationship between the function of the camera system in the fourth embodiment and the imaging mode of the solid-state imaging device. The camera system 1 monitors the front space of the automobile while changing the object to be detected in the four consecutive frames F1 to F4. The camera system 1 sequentially repeats the capturing of the four frames F1 to F4 and continues to monitor the front space.
カメラシステム１は、フレームＦ１の撮影により、自動車が車線を大きく逸脱したときに警報を発生させる車線逸脱警報機能のための動作を行う。カメラシステム１は、道路の車線を検知対象とする。固体撮像装置５は、フレームＦ１では、第３モードでの撮像を実施する。 The camera system 1 performs an operation for a lane departure warning function that generates an alarm when the automobile greatly deviates from the lane by photographing the frame F1. The camera system 1 uses a road lane as a detection target. The solid-state imaging device 5 performs imaging in the third mode in the frame F1.
固体撮像装置５は、第３モードでは、画素群２０のうち３つの通常画素２１からの信号を読み出し、遮光画素２２からの信号の読み出しを停止する。固体撮像装置５は、３つの通常画素２１を使用することで、道路における車線の像を高いコントラストで検出可能とする。固体撮像装置５は、車線を正確に識別可能な画像を取得できる。 In the third mode, the solid-state imaging device 5 reads signals from the three normal pixels 21 in the pixel group 20 and stops reading signals from the light-shielded pixels 22. The solid-state imaging device 5 uses the three normal pixels 21 to detect a lane image on the road with high contrast. The solid-state imaging device 5 can acquire an image that can accurately identify the lane.
カメラシステム１は、フレームＦ２の撮影により、前方の道路標識への注意を音声あるいはディスプレイ表示等により運転者へ促す道路標識認識機能のための動作を行う。カメラシステム１は、自動車の前方にある道路標識あるいは信号機等を検知対象とする。 The camera system 1 performs an operation for a road sign recognition function that prompts the driver to pay attention to a road sign ahead by voice or display display by photographing the frame F2. The camera system 1 uses a road sign or a traffic light in front of the automobile as a detection target.
固体撮像装置５は、フレームＦ２では、第２モードでの撮像を実施する。第２モードは、第１の実施形態における第２モードと同様とする。固体撮像装置５は、第２モードでは、画素群２０のうち遮光画素２２からの信号を読み出し、３つ通常画素２１からの信号の読み出しを停止する。 The solid-state imaging device 5 performs imaging in the second mode in the frame F2. The second mode is the same as the second mode in the first embodiment. In the second mode, the solid-state imaging device 5 reads signals from the light shielding pixels 22 in the pixel group 20 and stops reading signals from the three normal pixels 21.
固体撮像装置５は、光に照らされた道路標識あるいは光を射出する信号機の像を検出する場合に、出力電荷の飽和を抑制できる。固体撮像装置５は、道路標識および信号機を正確に識別可能な画像を取得できる。固体撮像装置５は、フリッカ低減のために電子シャッタ時間を長くした場合も、出力電荷の飽和を効果的に抑制させることができる。 The solid-state imaging device 5 can suppress saturation of output charge when detecting a road sign illuminated by light or an image of a traffic light emitting light. The solid-state imaging device 5 can acquire an image that can accurately identify a road sign and a traffic light. The solid-state imaging device 5 can effectively suppress saturation of the output charge even when the electronic shutter time is extended to reduce flicker.
カメラシステム１は、フレームＦ３の撮影により、オートマチックハイビーム機能のための動作を行う。カメラシステム１は、オートマチックハイビーム機能では、検知対象である物体が認識された場合に、自動車に搭載されているヘッドライトのハイビームとロービームとを自動で切り換える。カメラシステム１は、前方を走る自動車、および対向車線を走る自動車等を検知対象とする。 The camera system 1 performs an operation for the automatic high beam function by photographing the frame F3. With the automatic high beam function, the camera system 1 automatically switches between a high beam and a low beam of a headlight mounted on an automobile when an object to be detected is recognized. The camera system 1 targets a car that runs in front and a car that runs in the opposite lane.
固体撮像装置５は、フレームＦ３では、第１モードでの撮像を実施する。第１モードは、第１の実施形態における第１モードと同様とする。固体撮像装置５は、第１モードでは、画素群２０の４つの画素すべてからの信号を読み出す。 The solid-state imaging device 5 performs imaging in the first mode in the frame F3. The first mode is the same as the first mode in the first embodiment. In the first mode, the solid-state imaging device 5 reads signals from all four pixels of the pixel group 20.
固体撮像装置５は、かかる第１モードでの撮像により、夜間における自動車等の検知対象を正確に識別可能な画像を取得できる。第１の実施形態の場合、固体撮像装置５は、フレームＦ３では、第１手法による信号変換を実施しても良い。撮像処理回路１６は、第１手法による信号変換では、Ｗ画素群２０Ｗにより検出された画素信号をそのままＧの信号成分として使用する。これにより、固体撮像装置５は、夜間において対象物を高い感度で撮像できる。 The solid-state imaging device 5 can acquire an image capable of accurately identifying a detection target such as an automobile at night by imaging in the first mode. In the case of the first embodiment, the solid-state imaging device 5 may perform signal conversion by the first method in the frame F3. In the signal conversion by the first technique, the imaging processing circuit 16 uses the pixel signal detected by the W pixel group 20W as it is as a G signal component. Thereby, the solid-state imaging device 5 can image an object with high sensitivity at night.
カメラシステム１は、フレームＦ４の撮影により、前方の歩行者への注意を音声あるいはディスプレイ表示等により運転者へ促す歩行者検知機能のための動作を行う。カメラシステム１は、歩行者を検知対象とする。 The camera system 1 performs an operation for a pedestrian detection function that prompts the driver to pay attention to a pedestrian ahead by voice or display display by photographing the frame F4. The camera system 1 sets a pedestrian as a detection target.
固体撮像装置５は、フレームＦ４では、第１モードでの撮像を実施する。固体撮像装置５は、かかる第１モードでの撮像により、歩行者を正確に識別可能な画像を取得できる。第１の実施形態の場合、固体撮像装置５は、夜間において第１手法による信号変換を実施し、昼間において第２手法による信号変換を実施しても良い。撮像処理回路１６は、第２手法による信号変換では、Ｗ画素群２０Ｗで検出された信号からＲおよびＢの信号成分を減算することで、Ｇの信号成分を求める。 The solid-state imaging device 5 performs imaging in the first mode in the frame F4. The solid-state imaging device 5 can acquire an image that can accurately identify a pedestrian by imaging in the first mode. In the case of the first embodiment, the solid-state imaging device 5 may perform signal conversion by the first method at night and may perform signal conversion by the second method at daytime. In the signal conversion by the second method, the imaging processing circuit 16 obtains the G signal component by subtracting the R and B signal components from the signal detected by the W pixel group 20W.
固体撮像装置５は、夜間において第１手法による信号変換を実施することで、歩行者を高い感度で撮像できる。カメラシステム１は、暗い場所の歩行者を正確に識別することができる。カメラシステム１は、昼間において第２手法による信号変換を実施することで、歩行者を高い色再現性で撮影できる。カメラシステム１は、日中の明るい場所の歩行者を正確に識別することができる。 The solid-state imaging device 5 can image a pedestrian with high sensitivity by performing signal conversion by the first method at night. The camera system 1 can accurately identify a pedestrian in a dark place. The camera system 1 can photograph a pedestrian with high color reproducibility by performing signal conversion by the second method in the daytime. The camera system 1 can accurately identify a pedestrian in a bright place during the day.
本実施形態で説明するカメラシステム１の機能と画素群２０における画素の選択との関係は、適宜変更しても良い。固体撮像装置５は、本実施形態で説明するカメラシステム１の機能以外に対しても、所望とする画像を撮影するために画素群２０の画素を適宜選択するものであっても良い。第４の実施形態によれば、固体撮像装置５は、カメラシステム１による検知対象を正確に識別可能な画像を取得できる。 The relationship between the function of the camera system 1 described in this embodiment and the selection of pixels in the pixel group 20 may be changed as appropriate. In addition to the functions of the camera system 1 described in this embodiment, the solid-state imaging device 5 may appropriately select pixels of the pixel group 20 in order to capture a desired image. According to the fourth embodiment, the solid-state imaging device 5 can acquire an image that can accurately identify the detection target by the camera system 1.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
５ 固体撮像装置、１１ 画素領域、１６ 撮像処理回路、２０ 画素群、２１ 通常画素、２２ 遮光画素、２３ 第１の開口領域、２４ 第２の開口領域、３０，４０，４２，４４，５０ 単位配列。 5 solid-state imaging device, 11 pixel area, 16 imaging processing circuit, 20 pixel group, 21 normal pixel, 22 light-shielding pixel, 23 first opening area, 24 second opening area, 30, 40, 42, 44, 50 units An array.
一つの実施形態によれば、固体撮像装置は、画素領域および処理回路を備える。画素領域は、行列状に配列された画素群を備える。画素群は、画素で構成されている。画素は、光が通過する開口領域を備える。処理回路は、画素領域からの信号を処理する。処理回路は、画素群を構成する画素の画像信号を出力する。画素群を構成する画素は、第１画素および第２画素を含む。第１画素は、第１の開口領域を備える。第２画素は、第２の開口領域を備える。第２の開口領域は、第１の開口領域より小さい。固体撮像装置は、画素群を構成する第１画素および第２画素のうち信号が読み出される画素の選択を互いに異ならせた複数のモードにおいて、撮像モードを切り換える。 According to one embodiment, the solid-state imaging device includes a pixel region and a processing circuit. The pixel region includes a pixel group arranged in a matrix. The pixel group is composed of pixels. The pixel includes an opening region through which light passes. The processing circuit processes a signal from the pixel region. The processing circuit outputs an image signal of pixels constituting the pixel group. The pixels constituting the pixel group include a first pixel and a second pixel. The first pixel includes a first opening region. The second pixel includes a second opening area. The second opening area is smaller than the first opening area. The solid-state imaging device switches the imaging mode in a plurality of modes in which selection of pixels from which signals are read out among the first pixels and the second pixels constituting the pixel group is different.
Claims (6)
前記画素領域からの信号を処理し、前記画素群を構成する画素の画像信号を出力する処理回路と、を備え、
前記画素群を構成する画素は、第１の開口領域を備える第１画素と、前記第１の開口領域より小さい第２の開口領域を備える第２画素と、を含むことを特徴とする固体撮像装置。 A pixel region in which a pixel group including pixels having an aperture region through which light passes is arranged in a matrix; and
A processing circuit that processes a signal from the pixel region and outputs an image signal of a pixel constituting the pixel group,
The pixels constituting the pixel group include a first pixel having a first opening area and a second pixel having a second opening area smaller than the first opening area. apparatus.
前記単位配列は、前記単位配列内の画素のうち光感度が最も高い前記第１画素である輝度検出画素と、前記第２画素とで構成される画素群を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。 A group of pixels arranged in a row direction and a column direction constitutes a unit array in the pixel region,
2. The unit array includes a pixel group including a luminance detection pixel that is the first pixel having the highest light sensitivity among the pixels in the unit array, and the second pixel. Or the solid-state imaging device of 2.
前記単位配列を構成する各画素群は、前記単位配列内の画素のうち光感度が最も高い前記第１画素である輝度検出画素を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。 A group of pixels arranged in a row direction and a column direction constitutes a unit array in the pixel region,
3. The solid-state imaging according to claim 1, wherein each pixel group constituting the unit array includes a luminance detection pixel which is the first pixel having the highest light sensitivity among the pixels in the unit array. apparatus.
前記処理回路は、前記第３画素群により検出された信号が、前記輝度検出画素が検出する光に含まれる第３色光の信号成分として用いられた画像信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。 The unit array includes a first pixel group including first and second pixels that detect first color light, and a second pixel group including first and second pixels that detect second color light. A third pixel group comprising the luminance detection pixels,
The processing circuit outputs an image signal in which a signal detected by the third pixel group is used as a signal component of third color light included in light detected by the luminance detection pixel. 3. The solid-state imaging device according to 3.
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| WO2022149353A1 (en) * | 2021-01-05 | 2022-07-14 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Light-receiving element, imaging device, and correction processing method |
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