JP4262290B2 - Image sensor, image processing apparatus, image processing system, and storage medium - Google Patents
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Description
本発明は、色フィルタアレイを介した被写体光から画像信号を得る撮像素子、それを用いた画像処理装置、画像処理システム、及び撮像素子の動作を実施するための処理ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶した記憶媒体に関するものである。 An image sensor for obtaining an image signal from subject light through a color filter array, an image processing apparatus using the image sensor, an image processing system, and a processing step for executing operations of the image sensor The present invention relates to a storage medium storing the program.
従来より、撮像素子(固体撮像素子:CCD等、以下、単に「撮像素子」と言う)よりカラー画像信号を生成するカラー撮像装置がある。このカラー撮像装置では、被写体光が色フィルタ(フィルタアレイ)を介して、撮像素子における複数のホトダイオード(以下、「画素」又は「光検出素子」とも言う)が配列されてなる受光面に入射されるようになされている。
色フィルタの種類としては、原色フィルタと補色フィルタがある。原色フィルタは、レッド(R)、グリーン(G)、及びブルー(B)の3原色の色フィルタが、受光面上の各画素に対応して、所定の順で配列された構成としている。補色フィルタも同様に、シアン(Cy)、イエロ(Ye)、マゼンタ(Mg)、グリーン(G)の補色系の4色の色フィルタが所定の順で配列された構成としている。
Conventionally, there is a color imaging device that generates a color image signal from an imaging device (solid-state imaging device: CCD or the like, hereinafter simply referred to as “imaging device”). In this color imaging apparatus, subject light is incident on a light receiving surface in which a plurality of photodiodes (hereinafter also referred to as “pixels” or “photodetecting elements”) in the imaging element are arranged via a color filter (filter array). It is made so that.
Types of color filters include primary color filters and complementary color filters. The primary color filter has a configuration in which three primary color filters of red (R), green (G), and blue (B) are arranged in a predetermined order corresponding to each pixel on the light receiving surface. Similarly, the complementary color filters have a configuration in which four color filters of complementary colors of cyan (Cy), yellow (Ye), magenta (Mg), and green (G) are arranged in a predetermined order.
ここで、撮像素子に対して用いる色フィルタを、その一例として上記の補色フィルタとし、該撮像素子で得られる信号、及び該信号を用いての処理等について、以下説明する。 Here, the color filter used for the image sensor is, for example, the above-described complementary color filter, and a signal obtained by the image sensor, processing using the signal, and the like will be described below.
まず、補色フィルタにおいて、シアンの色フィルタは、可視光範囲において赤色光のみを遮断し、イエロの色フィルタは、可視光範囲において青色光のみを遮断するようになされている。また、マゼンタの色フィルタは、可視光範囲において緑色光のみを遮断し、グリーンの色フィルタは緑色光のみを透過するようになされている。
尚、これらの各色フィルタの配列については後述する。
First, in the complementary color filter, the cyan color filter blocks only red light in the visible light range, and the yellow color filter blocks only blue light in the visible light range. The magenta color filter blocks only green light in the visible light range, and the green color filter transmits only green light.
The arrangement of these color filters will be described later.
したがって、このような補色フィルタを介した被写体光が入射される撮像素子では、シアンの色フィルタを介した光が入射される画素の受光量に対応した画素信号Cy、イエロの色フィルタを介した光が入射される画素の受光量に対応した画素信号Ye、マゼンタの色フィルタを介した光が入射される画素の受光量に対応した画素信号Mg、及びグリーンの色フィルタを介した光が入射される画素の受光量に対応した画素信号Gが得られる。 Therefore, in an image sensor in which subject light is incident through such a complementary color filter, the pixel signal Cy corresponding to the amount of light received by the pixel through which light is incident through the cyan color filter is transmitted via the yellow color filter. Pixel signal Ye corresponding to the amount of light received by the pixel to which light is incident, pixel signal Mg corresponding to the amount of light received by the pixel through which the light having passed through the magenta color filter, and light having passed through the green color filter are incident. A pixel signal G corresponding to the received light amount of the pixel is obtained.
上述のようにして撮像素子で得られた画素信号Cy,Ye,Mg,Gは、例えば、ディジタルスチルカメラにおけるアイリスやホワイトバランスの調整やオートフォーカス検出用の信号、或いは画像処理装置における圧縮処理や伸張処理等に用いられるが、輝度信号Y及び色差信号CB,CRのかたちで用いられる。
輝度信号Y、及び色差信号CB,CRは、画素信号Cy,Ye,Mg,Gを持って、次の式(1)〜(3)により表される。
Y=Ye+G+Cy+Mg ・・・(1)
CB=(G+Ye)−(Mg+Cy) ・・・(2)
CR=(Cy+G)−(Ye+Mg) ・・・(3)
The pixel signals Cy, Ye, Mg, and G obtained by the imaging device as described above are, for example, signals for iris and white balance adjustment and autofocus detection in a digital still camera, or compression processing in an image processing device. Although used for expansion processing, etc., it is used in the form of a luminance signal Y and color difference signals CB and CR.
The luminance signal Y and the color difference signals CB, CR have pixel signals Cy, Ye, Mg, G and are expressed by the following equations (1) to (3).
Y = Ye + G + Cy + Mg (1)
CB = (G + Ye)-(Mg + Cy) (2)
CR = (Cy + G) − (Ye + Mg) (3)
そこで、図23及び図24は、撮像素子に対して用いられる補色フィルタでの色フィルタの配列パターンの一例を示したものである。
上記図23に示すパターンの補色フィルタは、水平方向(図中C1,C2,C3,・・・の方向)に2画素、垂直方向(図中L1,L2,L3,・・・の方向)に4画素の周期性を持つように、色フィルタが配列されたものである。一方、上記図24に示すパターンの補色フィルタは、水平方向に2画素、垂直方向に8画素の周期性を持つように、色フィルタが配列されたものである。
何れの補色フィルタを用いた場合でも、輝度信号Yは、水平方向に2画素、垂直方向に2画素の4(2×2)画素ブロック内の画素からの画素信号Cy,Ye,Mg,G(上記図23及び図24中斜線部分参照)を用いた上記式(1)の演算を行うことにより得られる。色差信号CB,CRについても同様に各々、2×2画素ブロック内の画素からの画素信号Cy,Ye,Mg,Gを用いた上記式(2)、(3)の演算を行うことにより得られる。
FIG. 23 and FIG. 24 show an example of the color filter array pattern in the complementary color filter used for the image sensor.
The complementary color filter having the pattern shown in FIG. 23 has two pixels in the horizontal direction (directions C1, C2, C3,... In the figure) and the vertical direction (directions L1, L2, L3,... In the figure). Color filters are arranged so as to have a periodicity of 4 pixels. On the other hand, the complementary color filter of the pattern shown in FIG. 24 has color filters arranged so as to have a periodicity of 2 pixels in the horizontal direction and 8 pixels in the vertical direction.
Regardless of which complementary color filter is used, the luminance signal Y is generated from the pixel signals Cy, Ye, Mg, G (from the pixels in the 4 (2 × 2) pixel block of 2 pixels in the horizontal direction and 2 pixels in the vertical direction. It is obtained by performing the calculation of the above formula (1) using the above-described FIG. 23 and FIG. Similarly, the color difference signals CB and CR can be obtained by performing the above expressions (2) and (3) using the pixel signals Cy, Ye, Mg, and G from the pixels in the 2 × 2 pixel block. .
しかしながら、上記図23や図24に示したような色フィルタを介して被写体光が入射される従来の撮像素子を、例えば、ディジタルスチルカメラに使用した場合、次のような問題があった。 However, when the conventional imaging device in which subject light is incident through the color filter as shown in FIGS. 23 and 24 is used in, for example, a digital still camera, there are the following problems.
(1)ディジタルスチルカメラでは、シャッターが押される前に、解像度を犠牲にして、撮像素子で得られる画素信号(ここでは、上述の画素信号Cy,Ye,Mg,G)を高速に読み出し(高速読み出しモード)、その読出信号を基に、液晶ファインダで画面表示したり、アイリスの調整やホワイトバランスの調整等を行う。 (1) In the digital still camera, before the shutter is pressed, the pixel signals (here, the pixel signals Cy, Ye, Mg, G described above) obtained by the image sensor are read out at high speed (at high speed) at the expense of resolution. Read mode), and based on the read signal, the image is displayed on a liquid crystal finder, iris adjustment, white balance adjustment, and the like.
しかしながら、上記図24に示した色フィルタが撮像素子に対して用いられた場合には、高速読み出しモードで撮像素子の画素信号を読み出して、それを基にホワイトバランスの調整を行うことができるが、上記図23に示した色フィルタが撮像素子に対して用いられた場合、垂直方向に1画素毎に間引いて画素信号を読み出すことで、解像度を犠牲にして、高速読み出しを行うと、画素信号Cyと画素信号Yeのみしか得られず、すなわちシアンとイエロの2色についての画素信号しか得られず、ホワイトバランスを調整することができなかった。 However, when the color filter shown in FIG. 24 is used for the image sensor, the pixel signal of the image sensor can be read out in the high-speed reading mode, and the white balance can be adjusted based on the pixel signal. When the color filter shown in FIG. 23 is used for the image sensor, pixel signals are read out by thinning out pixels one by one in the vertical direction. Only Cy and the pixel signal Ye were obtained, that is, only pixel signals for two colors of cyan and yellow were obtained, and the white balance could not be adjusted.
(2)最近ではCCD等の撮像素子において、信号読出方法を工夫して、素子内の受光面で被写体光を受光し、該受光面において垂直方向に隣接する2つの画素の画素信号を加算した後に、その加算信号を素子内の転送部に転送して出力するようになされているものもある。したがって、撮像素子から出力される信号は、2つの画素信号がペアを組んだ状態で出力される。 (2) Recently, in an image pickup device such as a CCD, a signal reading method has been devised so that subject light is received by a light receiving surface in the device, and pixel signals of two pixels adjacent in the vertical direction on the light receiving surface are added. In some cases, the sum signal is transferred to a transfer unit in the element and then output. Therefore, the signal output from the image sensor is output in a state where two pixel signals form a pair.
具体的には例えば、上記図23に示した色フィルタが撮像素子に対して用いられた場合、先ず、行L1,L2について、(C1,L1)に位置する画素の画素信号Cyと、(C1,L2)に位置する画素の画素信号Mgとのペアが出力された後に、(C2,L1)に位置する画素の画素信号Yeと、(C2,L2)に位置する画素の画素信号Gとのペアが出力される。以降同様にして順次出力がなされ、該行L1,L2についての出力が終了すると、次の行L3,L4について、(C1,L3)に位置する画素の画素信号Cyと、(C1,L4)に位置する画素の画素信号Gとのペアが出力された後に、(C2,L3)に位置する画素の画素信号Yeと、(C2,L4)に位置する画素の画素信号Mgとのペアが出力される。以降同様にして順次出力がなされ、該行L3,L4についての出力が終了する。
すなわち、行L1,L2についての出力は、
(Cy+Mg),(Ye+G),・・・
となり、次の行L3,L4についての出力は、
(Cy+G),(Ye+Mg),・・・
となる。
Specifically, for example, when the color filter shown in FIG. 23 is used for the image sensor, first, for the rows L1 and L2, the pixel signal Cy of the pixel located at (C1, L1) and (C1 , L2), a pair of pixel signal Mg of the pixel located at (C2, L1) and a pixel signal G of the pixel located at (C2, L2) are output. A pair is output. Thereafter, the output is sequentially performed in the same manner, and when the output for the rows L1 and L2 is completed, the pixel signals Cy of the pixels located at (C1, L3) and the (C1, L4) for the next rows L3 and L4. After a pair with the pixel signal G of the pixel located is output, a pair of the pixel signal Ye of the pixel located at (C2, L3) and the pixel signal Mg of the pixel located at (C2, L4) is output The Thereafter, output is sequentially performed in the same manner, and output for the rows L3 and L4 is completed.
That is, the output for rows L1 and L2 is
(Cy + Mg), (Ye + G), ...
And the output for the next row L3, L4 is
(Cy + G), (Ye + Mg),...
It becomes.
しかしながら、上記の出力から輝度信号Yや色差信号CB,CRを得るために、上記式(1)〜(3)の演算を行う際、色差信号CB,CRを得るための上記式(2)及び式(3)については、演算が行えない出力が存在していた。
すなわち、上記式(2)は、(G+Ye)と(Mg+Cy)からなるが、行L3,L4についての出力は、
(Cy+G),(Ye+Mg),・・・
であるため、これらの行についての上記式(2)の演算は行うことができない。また、上記式(3)は、(Cy+G)と(Ye+Mg)からなるが、行L1,L2についての出力は、
(Cy+Mg),(Ye+G),・・・
であるため、これらの行についての上記式(3)の演算は行うことができない。
このように、上記式(2)の演算は、行L1,L2についての出力に対しては行えるが、行L3,L4についての出力に対しては行うことができない。また、上記式(3)の演算は、行L3,L4についての出力に対しては行えるが、行L1,L2についての出力に対しては行うことができない。
したがって、各色の色差信号CB,CRは、撮像素子から出力される4行分の画素信号から、1行分の画素信号に対してのものしか得ることができず、すなわち4行分の画素信号を使用して初めて輝度信号Y及び色差信号CB,CRが得られるため、その分、垂直方向の解像度が低下していた。
However, in order to obtain the luminance signal Y and the color difference signals CB and CR from the above output, the above equations (2) and (2) for obtaining the color difference signals CB and CR when the calculations of the above equations (1) to (3) are performed. As for the expression (3), there is an output that cannot be calculated.
That is, the above equation (2) is composed of (G + Ye) and (Mg + Cy), but the output for the rows L3 and L4 is
(Cy + G), (Ye + Mg),...
Therefore, the calculation of the above formula (2) for these rows cannot be performed. Further, the above equation (3) is composed of (Cy + G) and (Ye + Mg), and the outputs for the rows L1 and L2 are as follows:
(Cy + Mg), (Ye + G), ...
Therefore, the calculation of the above equation (3) cannot be performed for these rows.
As described above, the calculation of the above formula (2) can be performed on the outputs for the rows L1 and L2, but cannot be performed on the outputs for the rows L3 and L4. Further, the calculation of the above equation (3) can be performed on the output for the rows L3 and L4, but cannot be performed on the output for the rows L1 and L2.
Therefore, the color difference signals CB and CR for each color can be obtained only for one row of pixel signals from the four rows of pixel signals output from the image sensor, that is, four rows of pixel signals. Since the luminance signal Y and the color difference signals CB and CR are obtained for the first time by using, the vertical resolution is reduced accordingly.
また、上記図24に示した色フィルタが撮像素子に対して用いられた場合も同様に、先ず、行L1,L2について、
(Cy+Mg),(Ye+G),・・・
の出力がなされ、次の行L3,L4について、
(Cy+Mg),(Ye+G),・・・
の出力がなされ、次の行L5,L6について、
(Cy+G),(Ye+Mg),・・・
の出力がなされ、次の行L7,L8について、
(Cy+G),(Ye+Mg),・・・
の出力がなされる。
Similarly, when the color filter shown in FIG. 24 is used for the image sensor, first, for the rows L1 and L2,
(Cy + Mg), (Ye + G), ...
For the next rows L3 and L4,
(Cy + Mg), (Ye + G), ...
For the next rows L5 and L6,
(Cy + G), (Ye + Mg),...
For the next rows L7 and L8,
(Cy + G), (Ye + Mg),...
Is output.
しかしながら、上記の出力から輝度信号Yや色差信号CB,CRを得るために、上記式(1)〜(3)の演算を行う際、この場合も上述の上記図23の色フィルタを用いた場合と同様に、色差信号CB,CRを得るための上記式(2)及び式(3)については、演算が行えない出力が存在していた。
すなわち、上記式(2)は、(G+Ye)と(Mg+Cy)からなるが、行L5,L6及び行L7,L8についての出力は、
(Cy+G),(Ye+Mg),・・・
であるため、これらの行についての上記式(2)の演算は行うことができない。また、上記式(3)は、(Cy+G)と(Ye+Mg)からなるが、行L1,L2及び行L3,L4についての出力は、
(Cy+Mg),(Ye+G),・・・
であるため、これらの行についての上記式(3)の演算は行うことができない。
このように、上記式(2)の演算は、行L1〜L4についての出力に対しては行えるが、行L5〜L8についての出力に対しては行うことができない。また、上記式(3)の演算は、行L5〜L8についての出力に対しては行えるが、行L1〜L4についての出力に対しては行うことができない。
したがって、各色の色差信号CB,CRは、撮像素子から出力される8行分の画素信号から、2行分の画素信号に対してのものしか得ることができず、その分、垂直方向の解像度が低下していた。
However, in order to obtain the luminance signal Y and the color difference signals CB and CR from the above output, when the calculations of the above equations (1) to (3) are performed, also in this case, the above-described color filter of FIG. Similarly to Expression (2) and Expression (3) for obtaining the color difference signals CB and CR, there is an output that cannot be calculated.
That is, the above equation (2) is composed of (G + Ye) and (Mg + Cy), but the outputs for the rows L5 and L6 and the rows L7 and L8 are
(Cy + G), (Ye + Mg),...
Therefore, the calculation of the above formula (2) for these rows cannot be performed. Moreover, although the said Formula (3) consists of (Cy + G) and (Ye + Mg), the output about row L1, L2 and row L3, L4 is as follows.
(Cy + Mg), (Ye + G), ...
Therefore, the calculation of the above equation (3) cannot be performed for these rows.
As described above, the calculation of the above formula (2) can be performed on the outputs for the rows L1 to L4, but cannot be performed on the outputs for the rows L5 to L8. Further, the calculation of the above formula (3) can be performed on the outputs for the rows L5 to L8, but cannot be performed on the outputs for the rows L1 to L4.
Therefore, the color difference signals CB and CR for each color can be obtained only for the pixel signals for two rows from the pixel signals for eight rows output from the image sensor, and the vertical resolution is accordingly increased. Had fallen.
そこで、本発明は、上記の欠点を除去するために成されたもので、水平方向と垂直方向共に解像度が高い画像信号を得る撮像素子、画像処理装置、画像処理システム、及びその動作を実施するための処理ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶した記憶媒体を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to eliminate the above-described drawbacks, and implements an imaging device, an image processing apparatus, an image processing system, and an operation for obtaining an image signal with high resolution in both the horizontal and vertical directions. It is an object of the present invention to provide a storage medium storing a program for causing a computer to execute processing steps for the purpose.
また、本発明は、高解像度のカラー画像信号を効率的に得る撮像素子、画像処理装置、画像処理システム、及びその動作を実施するための処理ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶した記憶媒体を提供することを目的とする。 The present invention also provides an image pickup device, an image processing apparatus, an image processing system, and a program storing a program for causing a computer to execute processing steps for performing the operation, which efficiently obtains a high-resolution color image signal. The purpose is to provide a medium.
本発明に係る撮像素子は、2次元配列された複数画素にて所定の色フィルタアレイを介した被写体光を受光して、該複数画素での各受光量に対応する画素信号を得る受光手段と、少なくとも行方向及び列方向の何れかの方向に所定画素分シフトしながら、前記受光手段での画素信号をN行×N列(N:整数)の画素ブロック単位で読み出す読出手段と、前記読出手段で読み出された今回の読出画素ブロックの画素信号のうち、該読出画素ブロックに対して所定画素分シフトした次の読出画素ブロックと重なり合う領域の画素信号を保持する保持手段とを備え、前記読出手段は、次の画素ブロックの画素信号の読み出しに、前記保持手段に保持された画素信号を用いることを特徴とする。
本発明に係る画像処理装置は、カラー撮像素子により被写体を撮像し、該撮像素子の出力信号に対して所定の画像処理を行う画像処理装置であって、前記カラー撮像素子は、上述した撮像素子であることを特徴とする。
本発明に係る画像処理システムは、カラー撮像素子を含む撮像装置と、該撮像装置の出力信号に対して所定の画像処理を行う画像処理装置とが少なくとも接続されてなる画像処理システムであって、前記カラー撮像素子は、上述した撮像素子であることを特徴とする。
本発明に係るコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、2次元配列された複数画素にて色フィルタアレイを介した被写体光を受光して、該複数画素での各受光量に対応する画素信号を得る撮像素子の動作を実施するための処理ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、該処理ステップは、少なくとも行方向及び列方向の何れかの方向に所定画素分シフトしながら、前記受光部での画素信号をN行×N列(N:整数)の画素ブロック単位で読み出す読出ステップと、前記読出ステップにより読み出された今回の読出画素ブロックの画素信号のうち、該読出画素ブロックに対して所定画素分シフトした次の読出画素ブロックと重なり合う領域の画素信号を素子内のメモリに保持する保持ステップとを含み、前記読出ステップは、次の画素ブロックの画素信号の読み出しに、前記メモリに保持された画素信号を用いるステップを含むことを特徴とする。
本発明に係る画像処理システムは、撮像素子を含み、色情報に関して少なくともホワイトバランス補正又はγ補正を施す色処理を経ずに該撮像素子から出力される画像信号の情報量を圧縮して送信する撮像装置と、該圧縮された画像信号を受信して伸張した後で前記色処理を行うようになされた受信装置とが接続されてなる画像処理システムであって、前記撮像素子は、上述した撮像素子であることを特徴とする。
An image pickup device according to the present invention includes light receiving means for receiving subject light via a predetermined color filter array with a plurality of pixels arranged two-dimensionally and obtaining pixel signals corresponding to the amounts of light received by the plurality of pixels. Reading means for reading out pixel signals from the light receiving means in units of pixel blocks of N rows × N columns (N: integer) while shifting by a predetermined pixel in at least one of the row direction and the column direction; Holding means for holding a pixel signal of a region overlapping with a next read pixel block shifted by a predetermined pixel with respect to the read pixel block among the pixel signals of the current read pixel block read by the means, The reading means uses the pixel signal held in the holding means for reading the pixel signal of the next pixel block.
An image processing apparatus according to the present invention is an image processing apparatus that images a subject with a color image sensor and performs predetermined image processing on an output signal of the image sensor, and the color image sensor includes the above-described image sensor. It is characterized by being.
An image processing system according to the present invention is an image processing system in which an imaging device including a color imaging device and an image processing device that performs predetermined image processing on an output signal of the imaging device are connected at least. The color image sensor is the above-described image sensor.
The computer-readable storage medium according to the present invention receives an object light through a color filter array with a plurality of pixels arranged two-dimensionally, and obtains a pixel signal corresponding to each light reception amount at the plurality of pixels. A computer-readable storage medium storing a program for causing a computer to execute processing steps for operating an element, wherein the processing steps include predetermined pixels in at least one of a row direction and a column direction. A readout step of reading out the pixel signal in the light receiving unit in units of N rows × N columns (N: integer) while shifting by a minute amount, and a pixel signal of the current readout pixel block read out by the readout step Among them, the pixel signal of the area overlapping with the next read pixel block shifted by a predetermined pixel with respect to the read pixel block is stored in the memory in the element. And a holding step of lifting, the reading step, the reading of the pixel signal of the next pixel block, characterized in that it comprises the step of using the pixel signal held in the memory.
An image processing system according to the present invention includes an image sensor and compresses and transmits an information amount of an image signal output from the image sensor without undergoing color processing that performs at least white balance correction or γ correction on color information. An image processing system in which an imaging device and a receiving device configured to perform the color processing after receiving and expanding the compressed image signal are connected, and the imaging device includes the above-described imaging It is an element.
色フィルタアレイを介した被写体光から得られた画素信号を、N行×N列の画素ブロック単位で読み出す際、次に読み出しを行う画素ブロックを、前回読み出しを行った画素ブロックに対して、水平方向又は垂直方向、或いは水平方向と共に垂直方向に、所定の画素分シフトした位置のブロックとして、該ブロックに対して読み出しを行うように構成することにより、高解像度の輝度信号及び色差信号を得ることができる。
例えば、2行×2列の画素ブロック単位での読み出しを行う場合、先ず、第1の画素ブロックの読み出しを行った結果、第1行第1列の画素信号Y11、第1行第2列の画素信号Y12、第2行第1列の画素信号Y21、及び第2行第2列の画素信号Y22が得られる。これらの画素信号のうち、次に読み出しを行う第2の画素ブロック(第1の画素ブロックに対して1画素分水平方向にシフトした位置のブロック)と重なりあう領域(第1行、第2列及び第2行、第2列)の画素信号Y12,Y21を保持しておく。そして、次の画素ブロックの読み出しに、上記重なりあう領域の画素信号として、該保持しておいた画素信号Y12,Y21を用いるようにする。
これにより、2行×2列の画素ブロック単位で、該画素ブロックの画素信号を用いて輝度信号及び色差信号を得る際に、水平方向の各画素に対応した輝度信号及び色差信号を得ることができる。したがって、この場合には、水平方向の解像度を2倍に上げることができる。
When the pixel signal obtained from the subject light through the color filter array is read out in units of pixel blocks of N rows × N columns, the pixel block to be read next is horizontal with respect to the pixel block from which the previous reading was performed. A high-resolution luminance signal and chrominance signal are obtained by configuring the block to be read out as a block at a position shifted by a predetermined number of pixels in the vertical or horizontal direction, or in the vertical direction along with the horizontal direction. Can do.
For example, when reading out in units of pixel blocks of 2 rows × 2 columns, first, as a result of reading out the first pixel block, the pixel signal Y 11 in the first row and the first column, the first row and the second column Pixel signal Y 12 , second row first column pixel signal Y 21 , and second row second column pixel signal Y 22 are obtained. Of these pixel signals, a region (first row, second column) overlapping with a second pixel block to be read out next (a block at a position shifted in the horizontal direction by one pixel with respect to the first pixel block). And second row, second column) pixel signals Y 12 and Y 21 are held. Then, the held pixel signals Y 12 and Y 21 are used as pixel signals for the overlapping region for reading the next pixel block.
As a result, when a luminance signal and a color difference signal are obtained using a pixel signal of the pixel block in units of 2 × 2 pixel blocks, a luminance signal and a color difference signal corresponding to each pixel in the horizontal direction can be obtained. it can. Therefore, in this case, the horizontal resolution can be doubled.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
本発明は、例えば、図1に示すようなカラー撮像装置700に適用される。
このカラー撮像装置(以下、単に「撮像装置」と言う)700は、ディジタルスチルカメラ等に設けられており、入射される被写体光から得られた画素信号を出力する撮像部710と、撮像部710からの画素信号を用いて輝度信号Y及び色差信号CB,CRを生成する輝度/色差前処理部720とを備えている。
(First embodiment)
The present invention is applied to, for example, a
This color imaging device (hereinafter simply referred to as “imaging device”) 700 is provided in a digital still camera or the like, and includes an
撮像部710は、色フィルタ711と、色フィルタ711を介して被写体光が入射される撮像素子712と、撮像素子712で得られた画素信号を読み出す信号読出部713とを含み、信号読出部713の出力が、輝度/色差前処理部720に供給される。
ここで、撮像部710において、詳細は後述するが、色フィルタ711としては、イエロー(Ye)、シアン(Cy)、マゼンダ(Mg)、グリーン(G)の4色の補色フィルタを用いることとする。したがって、撮像素子712では、4色の補色系の画素信号Ye,Cy,Mg,Gが得られ、これらの画素信号Ye,Cy,Mg,Gが信号読出部713により読み出され輝度/色差前処理部720に供給されることになる。
The
Here, although details will be described later in the
輝度/色差前処理部720は、撮像部710からの画素信号Ye,Cy,Mg,Gを用いて、輝度信号Y及び色差信号CB,CRを得る。これらの輝度信号Y及び色差信号CB,CRが、ディジタルスチルカメラ等における液晶ファインダでの低解像度での画面表示や、アイリスの調整、及びホワイトバランスの調整、オートフォーカス用検出信号等に用いられる。
The luminance / color
そこで、上述のような撮像装置700の最も特徴とするところは、撮像部710にある。以下、この撮像部710について具体的に説明する。
Therefore, the most characteristic feature of the
まず、色フィルタ711の構成について説明する。
図2は、上記図1の色フィルタ(補色フィルタ)711のフィルタ配列(パターン)を示したものである。
First, the configuration of the
FIG. 2 shows a filter arrangement (pattern) of the color filter (complementary color filter) 711 shown in FIG.
この図2に示すように、色フィルタ711は、水平方向に4画素、垂直方向に4画素の周期性を有するように、フィルタ配列がなされている。このようなフィルタ配列がなされた色フィルタ711において、第1行L1には、左から順にG1,Ye1,Cy2,Mg2の色フィルタが配列され、第2行L2には、左から順にCy1,Mg1,G2,Ye2の色フィルタが配列され、第3行L3には、左から順にYe3,G3,Mg4,Cy4の色フィルタが配列され、第4行L4には、左から順にMg3,Cy3,Ye4,G4の色フィルタが配列されている。
As shown in FIG. 2, the
上述のように、色フィルタ711では、水平方向に4画素、垂直方向に4画素の中で、どの行にも重複した色フィルタが無く、全ての色フィルタが異なり、また、どの列にも重複した色フィルタが無く、全ての色フィルタが異なるようなフィルタ配列としている。
尚、上記図2のフィルタ配列において、各色フィルタの配列は、左右又は上下が反転していても良い。
As described above, in the
In the filter arrangement of FIG. 2, the arrangement of the color filters may be reversed left and right or up and down.
上述のようなフィルタ配列がなされた色フィルタ711を介した被写体光は、撮像素子712の受光面(図示せず)に入射され、撮像素子712では、光電変換により、該受光面上の各画素の受光量に対応した画素信号が得られる。信号読出部713は、撮像素子712で得られた画素信号を、後述する読み出し方法に従って読み出して、輝度/色差前処理部720に供給する。輝度/色差前処理部720は、信号読出部713からの様々なサイズや形状の領域の画素信号を用いて、輝度信号Y、青の色差信号CB、及び赤の色差信号CRを得る。
The subject light that has passed through the
つぎに、信号読出部713での画素信号の読み出し方法、及び該読み出し方法に従って読み出された画素信号を用いての輝度/色差前処理部720での演算処理について説明する。
Next, a pixel signal reading method in the signal reading unit 713 and a calculation process in the luminance / color
[読み出し方法1]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Ye1)、(Cy1+Mg1)、(Cy2+Mg2)、
(G2+Ye2)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CBを、隣接する画素のペア(加算信号)から求める。例えば、
CB1= (G1+Ye1)−(Cy1+Mg1)
CB2=−(Cy2+Mg2)+(G2+Ye2)
なる演算により求める。
また、信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Cy1)、(Ye1+Mg1)、(Cy2+G2)、
(Mg2+Ye2)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CRを、隣接するペアから求める。例えば、
CR1=(G1+Cy1)−(Ye1+Mg1)
CR2=(Cy2+G2)−(Mg2+Ye2)
なる演算により求める。
このような読み出し方法1によれば、従来のように、色差信号CB,CRを得るための演算を行うことができない行が発生することはなく、色差信号CB,CRは、水平方向と垂直方向共に、常に2つの画素信号に対して1個得られる。したがって、水平方向と垂直方向共に、高解像度となる。
[Reading method 1]
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Ye1), (Cy1 + Mg1), (Cy2 + Mg2),
(G2 + Ye2), ...
Read with. The luminance / color
CB1 = (G1 + Ye1) − (Cy1 + Mg1)
CB2 =-(Cy2 + Mg2) + (G2 + Ye2)
It is calculated by
In addition, the signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712.
Pixel signal series:
(G1 + Cy1), (Ye1 + Mg1), (Cy2 + G2),
(Mg2 + Ye2), ...
Read with. The luminance / color
CR1 = (G1 + Cy1)-(Ye1 + Mg1)
CR2 = (Cy2 + G2)-(Mg2 + Ye2)
Is obtained by the following calculation.
According to the
[読み出し方法2]
この読み出し方法2から、後述する読み出し方法5までは、輝度信号Yを高解像度で出力することが可能な読み出し方法である。これらは、輝度信号Yのみを用いて演算することにより行うオートフォーカス等に用いて好適な方法である。
そこで、読み出し方法2では、信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Cy1+Ye3+Mg3)、
(Ye1+Mg1+G3+Cy3)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、輝度信号Yを、例えば、
Y1=G1+Cy1+Ye3+Mg3
Y2=Ye1+Mg1+G3+Cy3
なる演算により求める。
このような読み出し方法2によれば、輝度信号Yは、水平方向に1画素毎に1個得られるため、水平方向について高解像度となる。したがって、この方法で生成された輝度信号Yは、特に、被写体が細かい縦縞パターンなどの水平方向の解像度が高いものであるときのオートフォーカス用検出信号として用いるのに最適である。
[Reading method 2]
From this
Therefore, in the
Pixel signal series:
(G1 + Cy1 + Ye3 + Mg3),
(Ye1 + Mg1 + G3 + Cy3), ...
Read with. In the pixel signal series, the luminance / color
Y1 = G1 + Cy1 + Ye3 + Mg3
Y2 = Ye1 + Mg1 + G3 + Cy3
Is obtained by the following calculation.
According to such a
[読み出し方法3]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Cy1+Ye3+Mg3)、
(Ye1+Mg1+G3+Cy3)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、輝度信号Yを、例えば、
Y1= (G1+Cy1+Ye3+Mg3)
+(Ye1+Mg1+G3+Cy3)
なる演算により求める。
このような読み出し方法3によれば、輝度信号Yは、水平方向に2画素毎に1個得られる。また、輝度信号Yのレベルが高くなる。したがって、この方法で生成された輝度信号Yは、特に、被写体が細かい縦縞パターン等の水平方向の解像度が高いものであり、且つ、被写体が低輝度であるときのオートフォーカス用検出信号として用いるのに最適である。
[Reading method 3]
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Cy1 + Ye3 + Mg3),
(Ye1 + Mg1 + G3 + Cy3), ...
Read with. In the pixel signal series, the luminance / color
Y1 = (G1 + Cy1 + Ye3 + Mg3)
+ (Ye1 + Mg1 + G3 + Cy3)
Is obtained by the following calculation.
According to
[読み出し方法4]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Ye1+Cy2+Mg2)、
(Cy1+Mg1+G2+Ye2)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、輝度信号Yを、例えば、
Y1=G1+Ye1+Cy2+Mg2
Y2=Cy1+Mg1+G2+Ye2
なる演算により求める。
このような読み出し方法4によれば、輝度信号Yは、垂直方向に1画素毎に1個得られるため、垂直方向に高解像度となる。したがって、この方法で生成された輝度信号Yは、特に、被写体が細かい横縞パターン等の水平方向の解像度が高いものであるときのオートフォーカス用検出信号として用いるのに最適である。
[Reading method 4]
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Ye1 + Cy2 + Mg2),
(Cy1 + Mg1 + G2 + Ye2), ...
Read with. In the pixel signal series, the luminance / color
Y1 = G1 + Ye1 + Cy2 + Mg2
Y2 = Cy1 + Mg1 + G2 + Ye2
Is obtained by the following calculation.
According to such a
[読み出し方法5]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Ye1+Cy2+Mg2)、
(Cy1+Mg1+G2+Ye2)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、輝度信号Yを、例えば、
Y1= (G1+Ye1+Cy2+Mg2)
+(Cy1+Mg1+G2+Ye2)
なる演算により求める。
このような読み出し方法5によれば、輝度信号Yは、垂直方向に2画素毎に1個得られる。また、輝度信号Yのレベルが高くなる。したがって、この方法で生成された輝度信号Yは、特に、被写体が細かい横縞パターン等の水平方向の解像度が高いものであり、且つ、被写体が低輝度であるときのオートフォーカス用検出信号として最適である。
[Reading method 5]
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Ye1 + Cy2 + Mg2),
(Cy1 + Mg1 + G2 + Ye2), ...
Read with. In the pixel signal series, the luminance / color
Y1 = (G1 + Ye1 + Cy2 + Mg2)
+ (Cy1 + Mg1 + G2 + Ye2)
Is obtained by the following calculation.
According to such a
[読み出し方法6]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Ye1)、(Cy1+Mg1)、(Cy2+Mg2)、
(G2+Ye2)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CBを、隣接するペアから求める。例えば、
CB1= (G1+Ye1)−(Cy1+Mg1)
CB2=−(Cy2+Mg2)+(G2+Ye2)
なる演算により求める。
また、信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(Ye3+Mg3)、(G3+Cy3)、(Mg4+Ye4)、
(Cy4+G4)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CRを、隣接するペアから求める。例えば、
CRl=−(Ye3+Mg3)+(G3+Cy3)
CR2=−(Mg4+Ye4)+(Cy4+G4)
なる演算により求める。
このような読み出し方法6によれば、色差線順次の信号が得られる。また、この方法は、被写体が動画であるときに最適であり、また、高速で画像信号を出力することができる。これは、上述の読み出し方法1に対して、読み出し信号の数(読み出す色差信号の画素数)が半分であるからである。
[Reading method 6]
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Ye1), (Cy1 + Mg1), (Cy2 + Mg2),
(G2 + Ye2), ...
Read with. The luminance / color
CB1 = (G1 + Ye1) − (Cy1 + Mg1)
CB2 =-(Cy2 + Mg2) + (G2 + Ye2)
Is obtained by the following calculation.
In addition, the signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712.
Pixel signal series:
(Ye3 + Mg3), (G3 + Cy3), (Mg4 + Ye4),
(Cy4 + G4), ...
Read with. The luminance / color
CRl = − (Ye3 + Mg3) + (G3 + Cy3)
CR2 = − (Mg4 + Ye4) + (Cy4 + G4)
Is obtained by the following calculation.
According to such a
[読み出し方法7]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Ye1)、(Cy1+Mg1)、(Cy2+Mg2)、
(G2+Ye2)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CBを、隣接するペアから求める。例えば、
CB1= (G1+Ye1)−(Cy1+Mg1)
CB2=−(Cy2+Mg2)+(G2+Ye2)
なる演算により求める。
また、信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(Cy2+G2)、(Mg2+Ye2)、(Mg4+Ye4)、
(Cy4+G4)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CRを、隣接するペアから求める。例えば、
CR1= (Cy2+G2)−(Mg2+Ye2)
CR2=−(Mg4+Ye4)+(Cy4+G4)
なる演算により求める。
このような読み出し方法7も、上述の読み出し方法6と同様に、被写体が動画であるときに最適であり、高速で画像信号を出力することができる。
[Reading method 7]
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Ye1), (Cy1 + Mg1), (Cy2 + Mg2),
(G2 + Ye2), ...
Read with. The luminance / color
CB1 = (G1 + Ye1) − (Cy1 + Mg1)
CB2 =-(Cy2 + Mg2) + (G2 + Ye2)
Is obtained by the following calculation.
In addition, the signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712.
Pixel signal series:
(Cy2 + G2), (Mg2 + Ye2), (Mg4 + Ye4),
(Cy4 + G4), ...
Read with. The luminance / color
CR1 = (Cy2 + G2) − (Mg2 + Ye2)
CR2 = − (Mg4 + Ye4) + (Cy4 + G4)
Is obtained by the following calculation.
Similar to the above-described
[読み出し方法8]
色差信号CBについては、上述の読み出し方法7と同様にして求める。
色差信号CRについて、信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Cy1)、(Ye1+Mg1)、(Ye3+Mg3)、
(G3+Cy3)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CBを、隣接するペアから求める。例えば、
CR1= (G1+Cy1)−(Ye1+Mg1)
CR2=−(Ye3+Mg3)+(G3+Cy3)
なる演算により求める。
このような読み出し方法8も、上述の読み出し方法6〜7と同様に、被写体が動画であるときに最適であり、高速で画像信号を出力することができる。
[Reading method 8]
The color difference signal CB is obtained in the same manner as the reading method 7 described above.
For the color difference signal CR, the signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Cy1), (Ye1 + Mg1), (Ye3 + Mg3),
(G3 + Cy3), ...
Read with. The luminance / color
CR1 = (G1 + Cy1) − (Ye1 + Mg1)
CR2 = − (Ye3 + Mg3) + (G3 + Cy3)
Is obtained by the following calculation.
[読み出し方法9]
色差信号CBについては、上述の読み出し方法7と同様にして求める。
色差信号CRについて、信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Cy1)、(Ye1+Mg1)、(Cy2+G2)、
(Mg2+Ye2)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CRを、隣接するペアから求める。例えば、
CR1=(G1+Cy1)−(Ye1+Mg1)
CR2=(Cy2+G2)−(Mg2+Ye2)
なる演算により求める。
このような読み出し方法9も、上述の読み出し方法6〜8と同様に、被写体が動画であるときに最適であり、高速で画像信号を出力することができる。更に、色差信号CBと色差信号CRとを同一の領域の画素信号から求めることを特徴としている。
[Reading method 9]
The color difference signal CB is obtained in the same manner as the reading method 7 described above.
For the color difference signal CR, the signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Cy1), (Ye1 + Mg1), (Cy2 + G2),
(Mg2 + Ye2), ...
Read with. The luminance / color
CR1 = (G1 + Cy1)-(Ye1 + Mg1)
CR2 = (Cy2 + G2)-(Mg2 + Ye2)
Is obtained by the following calculation.
Similar to the above-described
[読み出し方法10〜13]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Ye1)、(Cy1+Mg1)、(Ye3+G3)、
(Mg3+Cy3)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CBを、隣接するペアから求める。例えば、
CB1=(G1+Ye1)−(Cy1+Mg1)
CB2=(Ye3+G3)−(Mg3+Cy3)
なる演算により求める。
色差信号CRについては、上述の読み出し6〜9と同様にして得る。
このような読み出し方法10〜13も、上述の読み出し方法6〜9と同様に、被写体が動画であるときに最適であり、高速で画像信号を出力することができる。
[
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Ye1), (Cy1 + Mg1), (Ye3 + G3),
(Mg3 + Cy3), ...
Read with. The luminance / color
CB1 = (G1 + Ye1) − (Cy1 + Mg1)
CB2 = (Ye3 + G3)-(Mg3 + Cy3)
Is obtained by the following calculation.
The color difference signal CR is obtained in the same manner as the above-described
Similar to the above-described
[読み出し方法14]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Ye1)、(Cy1+Mg1)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CBを、隣接するペアから求める。例えば、
CB1=(G1+Ye1)−(Cy1+Mg1)
なる演算により求める。
また、信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(Mg4+Ye4)、(Cy4+G4)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CRを、隣接するペアから求める。例えば、
CR1=−(Mg4+Ye4)+(Cy4+G4)
なる演算により求める。
このような読み出し方法14も、上述の読み出し方法6〜13と同様に、被写体が動画であるときに最適であり、高速で画像信号を出力することができる。特に、この方法では、上述の読み出し方法1に対して、読み出す信号(色差信号に必要な読み出す画素数)が1/4になるため、さらに高速で画像信号を出力することができる。
[Reading method 14]
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Ye1), (Cy1 + Mg1),...
Read with. The luminance / color
CB1 = (G1 + Ye1) − (Cy1 + Mg1)
Is obtained by the following calculation.
In addition, the signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712.
Pixel signal series:
(Mg4 + Ye4), (Cy4 + G4), ...
Read with. The luminance / color
CR1 = − (Mg4 + Ye4) + (Cy4 + G4)
Is obtained by the following calculation.
Similar to the above-described
[読み出し方法15]
上述した読み出し方法1、6〜14では、色差信号を生成するときの方法のみを説明したが、輝度信号については、次のような読み出し方法15により生成することができる。
すなわち、信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Ye1)、(Cy1+Mg1)、(Cy2+Mg2)、
(G2+Ye2)、
(Ye3+G3)、(Mg3+Cy3)、(Mg4+Cy4)、
(Ye4+G4)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、輝度信号Yを、隣接するペアから求める。例えば、
Y1=(G1+Ye1)+(Cy1+Mg1)
Y2=(Cy2+Mg2)+(G2+Ye2)
Y3=(Ye3+G3)+(Mg3+Cy3)
Y4=(Mg4+Cy4)+(Ye4+G4)
なる演算により求める。
このような読み出し方法15によれば、輝度信号を、水平及び垂直方向共に2画素単位で得ることができる。
[Reading method 15]
In the
That is, the signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Ye1), (Cy1 + Mg1), (Cy2 + Mg2),
(G2 + Ye2),
(Ye3 + G3), (Mg3 + Cy3), (Mg4 + Cy4),
(Ye4 + G4), ...
Read with. The luminance / color
Y1 = (G1 + Ye1) + (Cy1 + Mg1)
Y2 = (Cy2 + Mg2) + (G2 + Ye2)
Y3 = (Ye3 + G3) + (Mg3 + Cy3)
Y4 = (Mg4 + Cy4) + (Ye4 + G4)
Is obtained by the following calculation.
According to such a
[読み出し方法16]
上述した読み出し方法1、6〜14では、色差信号を生成するときの方法のみを説明したが、輝度信号については、次のような読み出し方法16により生成することができる。
すなわち、信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Cy1)、(Ye1+Mg1)、(Cy2+G2)、
(Mg2+Ye2)、
(Ye3+Mg3)、(G3+Cy3)、(Mg4+Ye4)、
(Cy4+G4)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、輝度信号Yを、隣接するペアから求める。例えば、
Y1=(G1+Cy1)+(Ye1+Mg1)
Y2=(Cy2+G2)+(Mg2+Ye2)
Y3=(Ye3+Mg3)+(G3+Cy3)
Y4=(Mg4+Ye4)+(Cy4+G4)
なる演算により求める。
このような読み出し方法16によれば、輝度信号を、水平及び垂直方向共に2画素単位で得ることができる。
[Reading method 16]
In the
That is, the signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Cy1), (Ye1 + Mg1), (Cy2 + G2),
(Mg2 + Ye2),
(Ye3 + Mg3), (G3 + Cy3), (Mg4 + Ye4),
(Cy4 + G4), ...
Read with. The luminance / color
Y1 = (G1 + Cy1) + (Ye1 + Mg1)
Y2 = (Cy2 + G2) + (Mg2 + Ye2)
Y3 = (Ye3 + Mg3) + (G3 + Cy3)
Y4 = (Mg4 + Ye4) + (Cy4 + G4)
Is obtained by the following calculation.
According to such a
尚、上述の本実施の形態では、撮像素子712に対して用いる色フィルタ711のフィルタ配列を、上記図2に示したようなものとしたが、例えば、図3に示すように、上記図2でのフィルタ配列において、第3行L3と第4行L4とを入れ替えたものとしても、上述した読み出し方法1〜16を適用することができる。
In the above-described embodiment, the filter arrangement of the
また、上述した読み出し方法1〜16では、4×4又は2×2画素ブロック単位で信号を読み出すようにしたが、これに限られるものではない。また、読み出す画素ブロックは、必ずしも前に読み出しが行われた画素ブロックに対して密に隣接している必要はなく、これらの画素ブロック同士は、例えば、所定のブロック単位の間隔を隔てていても良い。こうすることにより、更に読み出す信号の画素数(色差信号の画素信号の数)を減らして、さらなる高速化を図ることができる。
例えば、低解像度で高速な出力を行う際には、水平方向C1,C2,・・・,C8、垂直方向L1,L2,・・・,L8の8×8画素ブロック内で、
(C1,L1),(C1,L2),(C2,L1),(C2,L2) から色差信号CR1を、
(C3,L3),(C3,L4),(C4,L3),(C4,L4) から色差信号CB1を、
(C5,L5),(C5,L6),(C6,L5),(C6,L6) から色差信号CR2を、
(C7,L7),(C7,L8),(C8,L7),(C8,L8) から色差信号CB2を、
求める、というようにしてもよい。
Further, in the above-described
For example, when performing high-speed output at a low resolution, within an 8 × 8 pixel block in the horizontal direction C1, C2,..., C8 and the vertical direction L1, L2,.
Color difference signal CR1 from (C1, L1), (C1, L2), (C2, L1), (C2, L2)
The color difference signal CB1 is obtained from (C3, L3), (C3, L4), (C4, L3), (C4, L4),
Color difference signal CR2 from (C5, L5), (C5, L6), (C6, L5), (C6, L6)
The color difference signal CB2 from (C7, L7), (C7, L8), (C8, L7), (C8, L8)
You may make it ask.
(第2の実施の形態)
本実施の形態では、上記図1に示した撮像装置700において、色フィルタ711のフィルタ配列を、例えば、図4に示すようなものとする。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the filter arrangement of the
上記図4に示すように、ここでの色フィルタ711は、水平方向に4画素、垂直方向に4画素の周期性を持つように、フィルタ配列がなされている。このようなフィルタ配列がなされた色フィルタ711において、第1行L1には、左から順にG1,Ye1,Mg2,Cy2の色フィルタが配列され、第2行L2には、第1行L1に対して左に2列ずれたかたちで、左から順にMg1,Cy1,G2,Ye2の色フィルタが配列され、第3行L3には、第1行L1に対して左に3列ずれたかたちで、左から順にCy3,G3,Ye4、Mg4の色フィルタが配列され、第4行L4には、第1行L1に対して左に1列ずれたかたちで、左から順にYe3,Mg3,Cy4,G4の色フィルタが配列されている。
As shown in FIG. 4, the
上述のように、色フィルタ711では、水平方向に4画素、垂直方向に4画素の中で、どの行にも重複した色フィルタが無く、全ての色フィルタが異なり、また、どの列にも重複した色フィルタが無く、全ての色フィルタが異なるようなフィルタ配列としている。
尚、上記図4のフィルタ配列において、各色フィルタの配列は、左右又は上下が反転していても良い。
As described above, in the
In the filter arrangement shown in FIG. 4, the arrangement of the color filters may be reversed left and right or up and down.
上述のようなフィルタ配列がなされた色フィルタ711を介した被写体光は、第1の実施の形態と同様にして、撮像素子712の受光面に入射され、撮像素子712では、光電変換により、該受光面上の各画素の受光量に対応した画素信号が得られる。信号読出部713は、撮像素子712で得られた画素信号を、後述する読み出し方法に従って読み出して、輝度/色差前処理部720に供給する。輝度/色差前処理部720は、信号読出部713からの様々な形状の領域の画素信号を用いて、輝度信号Y、青の色差信号CB、及び赤の色差信号CRを得る。
The subject light that has passed through the
そこで、本実施の形態での、信号読出部713での画素信号の読み出し方法、及び該読み出し方法に従って読み出された画素信号を用いての輝度/色差前処理部720での演算処理について、以下説明する。
尚、本実施の形態における撮像装置700の全体動作については、第1の実施の形態での動作と同様であるため、ここでは説明の簡単のために省略し、第1の実施の形態とことなる構成についてのみ、具体的に説明するものとする。
Accordingly, the pixel signal readout method in the signal readout unit 713 and the arithmetic processing in the luminance / color
Note that the overall operation of the
[読み出し方法21]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Mg1+Cy3+Ye3)、
(Ye1+Cy1+G3+Mg3)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、輝度信号Yを、例えば、
Y1=G1+Mg1+Cy3+Ye3
Y2=Ye1+Cy1+G3+Mg3
なる演算により求める。
このような読み出し方法21によれば、輝度信号Yは、水平方向に1画素毎に1個得られるため、水平方向に高解像度となる。したがって、この方法で生成された輝度信号Yは、特に、被写体が細かい縦縞パターン等の水平方向の解像度が高いものであるときのオートフォーカス用検出信号として用いるのに最適である。
[Reading method 21]
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Mg1 + Cy3 + Ye3),
(Ye1 + Cy1 + G3 + Mg3), ...
Read with. In the pixel signal series, the luminance / color
Y1 = G1 + Mg1 + Cy3 + Ye3
Y2 = Ye1 + Cy1 + G3 + Mg3
Is obtained by the following calculation.
According to such a reading method 21, since one luminance signal Y is obtained for each pixel in the horizontal direction, the resolution becomes high in the horizontal direction. Therefore, the luminance signal Y generated by this method is most suitable for use as an autofocus detection signal when the subject has a high horizontal resolution such as a fine vertical stripe pattern.
[読み出し方法22]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Mg1+Cy3+Ye3)、
(Ye1+Cy1+G3+Mg3)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、輝度信号Yを、例えば、
Y1= (G1+Mg1+Cy3+Ye3)
+(Ye1+Cy1+G3+Mg3)
なる演算により求める。
このような読み出し方法22によれば、輝度信号Yは、水平方向に2画素毎に1個得られる。また、輝度信号Yのレベルが高くなる。したがって、この方法で生成された輝度信号Yは、特に、被写体が細かい縦縞パターン等の水平方向の解像度が高いものであり、且つ、被写体が低輝度であるときのオートフォーカス用検出信号として用いるのに最適である。
[Reading method 22]
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Mg1 + Cy3 + Ye3),
(Ye1 + Cy1 + G3 + Mg3), ...
Read with. In the pixel signal series, the luminance / color
Y1 = (G1 + Mg1 + Cy3 + Ye3)
+ (Ye1 + Cy1 + G3 + Mg3)
Is obtained by the following calculation.
According to such a
[読み出し方法23]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Ye1+Mg2+Cy2)、
(Mg1+Cy1+G2+Ye2)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、輝度信号Yを、例えば、
Y1=G1+Ye1+Mg2+Cy2
Y2=Mg1+Cy1+G2+Ye2
なる演算により求める。
このような読み出し方法23によれば、輝度信号Yは、垂直方向に1画素毎に1個得られるため、垂直方向に高解像度となる。したがって、この方法で生成された輝度信号Yは、特に、被写体が細かい横縞パターン等の水平方向の解像度が高いものであるときのオートフォーカス用検出信号として用いるのに最適である。
[Reading method 23]
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Ye1 + Mg2 + Cy2),
(Mg1 + Cy1 + G2 + Ye2), ...
Read with. In the pixel signal series, the luminance / color
Y1 = G1 + Ye1 + Mg2 + Cy2
Y2 = Mg1 + Cy1 + G2 + Ye2
Is obtained by the following calculation.
According to such a
[読み出し方法24]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Ye1+Mg2+Cy2)、
(Mg1+Cy1+G2+Ye2)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、輝度信号Yを、例えば、
Y1= (G1+Ye1+Mg2+Cy2)
+(Mg1+Cy1+G2+Ye2)
なる演算により求める。
このような読み出し方法24によれば、輝度信号Yは、垂直方向に2画素毎に1個得られる。また、輝度信号Yのレベルが高くなる。したがって、この方法で生成された輝度信号Yは、特に、被写体が細かい横縞パターン等の水平方向の解像度が高いものであり、且つ、被写体が低輝度であるときのオートフォーカス用検出信号として用いるのに最適である。
[Reading method 24]
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Ye1 + Mg2 + Cy2),
(Mg1 + Cy1 + G2 + Ye2), ...
Read with. In the pixel signal series, the luminance / color
Y1 = (G1 + Ye1 + Mg2 + Cy2)
+ (Mg1 + Cy1 + G2 + Ye2)
Is obtained by the following calculation.
According to such a reading method 24, one luminance signal Y is obtained every two pixels in the vertical direction. In addition, the level of the luminance signal Y increases. Therefore, the luminance signal Y generated by this method is used as an autofocus detection signal particularly when the subject has a high horizontal resolution such as a fine horizontal stripe pattern and the subject has low luminance. Ideal for.
[読み出し方法25]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Ye1)、(Mg1+Cy1)、(Mg2+Cy2)、
(G2+Ye2)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CBを、隣接するペアから求める。例えば、
CB1= (G1+Ye1)−(Mg1+Cyl)
CB2=−(Mg2+Cy2)+(G2+Ye2)
なる演算により求める。
また、信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(Cy3+G3)、(Ye3+Mg3)、(Ye4、Mg4)、
(Cy4+G4)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CRを、隣接するペアから求める。例えば、
CR1= (Cy3+G3)−(Ye3+Mg3)
CR2=−(Ye4+Mg4)+(Cy4+G4)
なる演算により求める。
このような読み出し方法25によれば、色差線順次の信号が得られる。また、この方法は、全画素を基にする場合と比べて、読み出す信号数(色差信号に必要な読み出す画素数)が半分になるため、被写体が動画であるときに最適であり、また、高速で画像信号を出力することができる。
[Reading method 25]
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Ye1), (Mg1 + Cy1), (Mg2 + Cy2),
(G2 + Ye2), ...
Read with. The luminance / color
CB1 = (G1 + Ye1) − (Mg1 + Cyl)
CB2 =-(Mg2 + Cy2) + (G2 + Ye2)
Is obtained by the following calculation.
In addition, the signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712.
Pixel signal series:
(Cy3 + G3), (Ye3 + Mg3), (Ye4, Mg4),
(Cy4 + G4), ...
Read with. The luminance / color
CR1 = (Cy3 + G3)-(Ye3 + Mg3)
CR2 = − (Ye4 + Mg4) + (Cy4 + G4)
Is obtained by the following calculation.
According to such a
[読み出し方法26]
信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Ye1)、(Mg1+Cy1)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CBを、隣接するペアから求める。例えば、
CBl=(G1+Ye1)−(Mg1+Cy1)
なる演算により求める。
また、信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(Ye4+Mg4)、(Cy4+G4)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、色差信号CRを、隣接するペアから求める。例えば、
CR1=(Ye4+Mg4)−(Cy4+G4)
なる演算により求める。
このような読み出し方法26も、上述の読み出し方法25と同様に、被写体が動画であるときに最適であり、また、高速で画像信号を出力することができる。特に、全画素を基にする場合に比べて、読み出す信号数が1/4になるため、さらに高速で画像信号を出力する。
[Reading Method 26]
The signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Ye1), (Mg1 + Cy1),...
Read with. The luminance / color
CBl = (G1 + Ye1) − (Mg1 + Cy1)
Is obtained by the following calculation.
In addition, the signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712.
Pixel signal series:
(Ye4 + Mg4), (Cy4 + G4), ...
Read with. The luminance / color
CR1 = (Ye4 + Mg4)-(Cy4 + G4)
Is obtained by the following calculation.
Similar to the above-described
[読み出し方法27]
上述した読み出し方法25、26では、色差信号を生成するときの方法のみを説明したが、輝度信号については、次のような読み出し方法27により生成することができる。
すなわち、信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Ye1)、(Mg1+Cy1)、(Mg2+Cy2)、
(G2+Ye2)、
(Cy3+G3)、(Ye3+Mg3)、(Ye4+Mg4)、
(Cy4+G4)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、輝度信号Yを、隣接するペアから求める。例えば、
Y1=(C1+Ye1)+(Mg1+Cy1)
Y2=(Mg2+Cy2)+(G2+Ye2)
Y3=(Cy3+G3)+(Ye3+Mg3)
Y4=(Ye4+Mg4)+(Cy4+G4)
なる演算により求める。
このような読み出し方法27によれば、輝度信号を、水平及び垂直方向共に2画素単位で得ることができる。
[Reading Method 27]
In the above-described
That is, the signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Ye1), (Mg1 + Cy1), (Mg2 + Cy2),
(G2 + Ye2),
(Cy3 + G3), (Ye3 + Mg3), (Ye4 + Mg4),
(Cy4 + G4), ...
Read with. The luminance / color
Y1 = (C1 + Ye1) + (Mg1 + Cy1)
Y2 = (Mg2 + Cy2) + (G2 + Ye2)
Y3 = (Cy3 + G3) + (Ye3 + Mg3)
Y4 = (Ye4 + Mg4) + (Cy4 + G4)
Is obtained by the following calculation.
According to such a reading method 27, a luminance signal can be obtained in units of two pixels in both the horizontal and vertical directions.
[読み出し方法28]
上述した読み出し方法25、26では、色差信号を生成するときの方法のみを説明したが、輝度信号については、次のような読み出し方法28により生成することができる。
すなわち、信号読出部713は、撮像素子712から画素信号を、
画素信号系列:
(G1+Mg1)、(Ye1+Cy1)、(Mg2+G2)、
(Cy2+Ye2)、
(Cy3+Ye3)、(G3+Mg3)、(Ye4+Cy4)、
(Mg4+G4)、・・・
で読み出す。輝度/色差前処理部720は、上記の画素信号系列において、輝度信号Yを、隣接するペアから求める。例えば、
Y1=(G1+Mg1)+(Ye1+Cy1)
Y2=(Mg2+G2)+(Cy2+Ye2)
Y3=(Cy3+Ye3)+(G3+Mg3)
Y4=(Ye4+Cy4)+(Mg4+G4)
なる演算により求める。
このような読み出し方法28によれば、輝度信号を、水平及び垂直方向共に2画素単位で得ることができる。
[Reading method 28]
In the above-described
That is, the signal reading unit 713 receives the pixel signal from the image sensor 712,
Pixel signal series:
(G1 + Mg1), (Ye1 + Cy1), (Mg2 + G2),
(Cy2 + Ye2),
(Cy3 + Ye3), (G3 + Mg3), (Ye4 + Cy4),
(Mg4 + G4), ...
Read with. The luminance / color
Y1 = (G1 + Mg1) + (Ye1 + Cy1)
Y2 = (Mg2 + G2) + (Cy2 + Ye2)
Y3 = (Cy3 + Ye3) + (G3 + Mg3)
Y4 = (Ye4 + Cy4) + (Mg4 + G4)
Is obtained by the following calculation.
According to such a reading method 28, a luminance signal can be obtained in units of two pixels in both the horizontal and vertical directions.
尚、上述の本実施の形態では、撮像素子712に対して用いる色フィルタ711のフィルタ配列を、上記図4に示したようなものとしたが、例えば、図5に示すように、上記図4でのフィルタ配列において、第3行L3と第4行L4とを入れ替えたものとしても、上述した読み出し方法21〜28を適用することができる。
In the above-described embodiment, the filter arrangement of the
また、上述した読み出し方法21〜26では、4×4画素ブロック単位で信号を読み出すようにしたが、これに限られるものではない。また、読み出す画素ブロックは、必ずしも前に読み出しが行われた画素ブロックに対して密に隣接している必要はなく、これらの画素ブロック同士は、例えば、所定のブロック単位の間隔を隔てていても良い。こうすることにより、更に読み出す信号の画素数(色差信号の画素信号の数)を減らして、さらなる高速化を図ることができる。 In the above-described reading methods 21 to 26, signals are read in units of 4 × 4 pixel blocks, but the present invention is not limited to this. In addition, the pixel blocks to be read are not necessarily closely adjacent to the pixel block from which the previous reading has been performed. For example, these pixel blocks may be spaced apart by a predetermined block unit. good. By doing this, the number of pixels of the signal to be read out (number of pixel signals of the color difference signal) can be further reduced, and further speedup can be achieved.
(第3の実施の形態)
本実施の形態では、上記図1の撮像装置700において、例えば、撮像部710を所謂CMOSセンサに適用する。この場合、該撮像部710の回路構成を、以下に説明するような構成とすることで、上述した第1及び第2の実施の形態での読み出し方法1〜28が実現できる。
(Third embodiment)
In the present embodiment, for example, in the
図6は、ここでの撮像部710(以下、「CMOSセンサ710」と言う)の回路構成を示したものである。
このCMOSセンサ710は、垂直方向に隣接する2個の画素(光検出素子)の受光量(検出光量)の平均値と、その隣の列で垂直方向に隣接する2個の光検出素子の検出光量の平均値との差分を出力する第1の出力系列と、水平方向に隣接する2つの光検出素子の検出光量の平均値と、その隣の行の水平方向に隣接する2つの光検出器の検出光量の平均値の差分を出力する第2の出力系列とを備える。このような回路構成により、CMOSセンサ710は、読み出し方法1を実施することが可能となる。
FIG. 6 shows a circuit configuration of the imaging unit 710 (hereinafter referred to as “
The
具体的には、上記図6において、まず、1は、垂直方向に順次アクティブになる信号であって、各行のコントロール信号をイネーブルさせるためのイネーブル信号を発生する垂直走査回路である。100は、入射されてきた光を電荷に変換する光検出素子としてのフォトダイオードであり、101は、光検出素子100で発生した電荷を浮遊拡散領域102に転送する転送用トランジスタである。浮遊拡散領域102は、光検出素子100で発生した電荷を一時的の蓄積するものである。
103は、アンプ用トランジスタ104のゲートに蓄積された電荷を放電するリセット用トランジスタ103であり、121は、スイッチ用トランジスタ、112は、端子7より印加される電圧で決定される定電流源用トランジスタである。
105は、コンデンサ109,110,117,118の電荷を放電するためのトランジスタであり、106は、アンプ用トランジスタ104のソースと、コンデンサ109とを繋ぐ分配用トランジスタである。107は、アンプ用トランジスタ104のソースと、コンデンサ110とを繋ぐ分配用トランジスタである。
コンデンサ109,110は、アンプ用トランジスタ104からの供給電圧により充電されるラインメモリとして機能するコンデンサである。
108は、コンデンサ109の蓄積電荷と、コンデンサ110の蓄積電荷との平均化をコントロールするための平均化用トランジスタである。111は、ラインメモリとして機能するコンデンサ109の電圧を、差動増幅器122の前段のバッファ123に印加させるためのスイッチトランジスタである。
122は、コンデンサ109の電圧と、コンデンサ109'の電圧との差分を増幅する差動増幅器である。
113は、アンプ用トランジスタ104のソースと、コンデンサ117とを接続するスイッチトランジスタであり、114は、アンプ用トランジスタ104のソースと、コンデンサ118とを接続するスイッチトランジスタである。
117,118は、アンプ用トランジスタ104のソースから供給される電流により充電されるラインメモリとしてのコンデンサである。115は、コンデンサ117の蓄積電荷と、コンデンサ117'の蓄積電荷との平均化をコントロールするためのスイッチトランジスタである。
116は、コンデンサ118の蓄積電荷と、コンデンサ118'の蓄積電荷との平均化をコントロールするためのスイッチコンデンサであり、119は、ラインメモリとしてのコンデンサ117の電圧を差動増幅器127の前段のバッファ128に印加させるためのスイッチトランジスタである。
127は、コンデンサ117の電圧と、コンデンサ118'の電圧との差分を増幅する差動増幅器である。
上述の低電流源用トランジスタ112は、行単位に活性化され、アンプ用トランジスタ104と対でアンプを構成する。
Specifically, in FIG. 6, first,
103 is a
Reference numeral 122 denotes a differential amplifier that amplifies the difference between the voltage of the
Reference numeral 113 denotes a switch transistor that connects the source of the
The above-described low
図7は、上記図6のCMOSセンサ710の動作タイミングを表すタイミングチャートである。以下、上記図6及び図7を用いて、CMOSセンサ710の動作を説明する。
FIG. 7 is a timing chart showing the operation timing of the
先ず、タイミングT201において、端子11への入力パルスは、HIGH状態となっている。この状態で、端子30,31,50,51への入力パルスが、HIGHとなると、ラインメモリとしてのコンデンサ109,110,117,118は、全て初期電位にリセットされる。また、端子2から入力される垂直走査回路1のスタートパルス、端子3から入力される走査パルスが、HIGHとなると、垂直走査回路1が走査を開始し、第1行目(R1)が選択される。また、端子8には、HIGHのパルスが入力されており、これにより、画素部の浮遊拡散領域がリセットされる。
次に、タイミングT202において、端子8に入力されているリセットパルスがLOW状態となる(立ち下がる)。これにより、第1行目の画素の浮遊拡散領域が電気的に浮遊状態になる。
次に、タイミングT203において、端子9への入力パルスがHIGHとなると、第1行目の光検出素子から浮遊拡散領域への電荷の転送が行われる。
次に、タイミングT204において、端子10,30,50への入力パルスがHIGHとなると、第1行目の光検出素子で検出された光量に比例した電圧が、アンプ用トランジスタ104により、コンデンサ109,117に対して読み出される。
次に、タイミングT205において、端子3へ入力されている垂直走査パルスがLOW状態となる(立ち下がる)。
次に、タイミングT206において、端子3へ入力されている垂直パルスが再びHIGHとなると(立ち上がると)、第2行目(R2)が選択される。
次に、タイミングT207において、端子8へ入力されているリセットパルスがLOWとなると(立ち下がり)、第2行目の画素の浮遊拡散領域が電気的に浮遊状態になる。
次に、タイミングT208においては、上述のタイミングT203と同様に、端子9への入力パルスがHIGHとなると、第2行目の光検出素子から浮遊拡散領域への電荷の転送が行われる。
次に、タイミングT209においても、上述のタイミングT204と同様に、端子10,31,51への入力パルスがHIGHとなると、第2行目の光検出素子で検出された光量に比例した電圧が、第2行目のアンプ用トランジスタ104により、コンデンサ110,118に対して読み出される。
次に、タイミングT210において、端子40,60,61への入力パルスがHIGHパルスとなると、ラインメモリとしてのコンデンサ117上で、蓄積電荷の平均化が行われる。
First, at timing T201, the input pulse to the terminal 11 is in a HIGH state. In this state, when the input pulse to the
Next, at a timing T202, the reset pulse input to the
Next, when the input pulse to the
Next, when the input pulse to the
Next, at a timing T205, the vertical scanning pulse input to the
Next, at the timing T206, when the vertical pulse input to the
Next, when the reset pulse input to the
Next, at the timing T208, as in the above-described timing T203, when the input pulse to the
Next, also at the timing T209, as in the above-described timing T204, when the input pulse to the
Next, at timing T210, when the input pulse to the
そして、タイミングT211において、このタイミングから、水平走査回路4が動作を開始し、平均化された後の電圧が水平方向に順次、差動増幅器(アンプ)122,127に印加される。
これにより、差動増幅器122,127からは、青の色差信号CB、赤の色差信号CRが出力されることになる。
更に、端子70,71又は80,81の出力を、オペアンプ等により構成される加算器(不図示)により加算することで、輝度信号Yも得られる。また、平均化用トランジスタ108による平均化を行わず、全行の光検出素子での電荷をコンデンサ109に一時蓄積すれば、端子71から奇数列の1画素毎の出力を得ることができる。同様に、偶数列の1画素毎の出力については、出力端子70から得ることができる。
At timing T211, the
As a result, the
Furthermore, the luminance signal Y is also obtained by adding the outputs of the
(第4の実施の形態)
上述の第3の実施の形態では、CMOSセンサ710の回路構成を上記図6に示したような構成としたが、本実施の形態では、例えば、図8に示すような構成とする。
尚、上記図8の回路構成において、上記図6の回路構成と同様に動作する箇所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Fourth embodiment)
In the third embodiment described above, the circuit configuration of the
In the circuit configuration of FIG. 8, the same reference numerals are given to the portions that operate in the same manner as the circuit configuration of FIG. 6, and detailed description thereof is omitted.
ここでのCMOSセンサ710は、水平方向に隣接する2個の光検出素子の検出光量の平均値、又は水平方向に隣接する4個の光検出素子の検出光量の平均値を出力する出力系列を備えている。このような回路構成により、CMOSセンサ710は、読み出し方法4、及び読み出し方法23を実施することが可能となる。
The
具体的には、上記図8において、まず、301は、コンデンサ109の蓄積電荷と、コンデンサ109'の蓄積電荷との平均化をコントロールするためのスイッチトランジスタであり、302は、コンデンサ110の蓄積電荷と、コンデンサ110'の蓄積電荷との平均化をコントロールするためのスイッチトランジスタである。
301'は、コンデンサ109"の蓄積電荷と、コンデンサ109"'の蓄積電荷との平均化をコントロールするためのスイッチトランジスタであり、302'は、コンデンサ110"の蓄積電荷と、コンデンサ110"'の蓄積電荷との平均化をコントロールするためのスイッチトランジスタである。
303は、コンデンサ109'の蓄積電荷と、コンデンサ109"の蓄積電荷との平均化をコントロールするためのスイッチトランジスタであり、304は、コンデンサ110'の蓄積電荷と、コンデンサ110"の蓄積電荷との平均化をコントロールするためのスイッチトランジスタである。
Specifically, in FIG. 8, first, 301 is a switch transistor for controlling the averaging of the accumulated charge of the
尚、スイッチトランジスタ301,301',303が連動すれば、これらは、コンデンサ109,109',109",109"'の蓄積電荷を平均化するようになされている。すなわち、例えば、スイッチトランジスタ301,301'をオンにした後で、又はオンにするときに、スイッチトランジスタ303をオンにすれば、これらは、コンデンサ109,109',109",109"'の蓄積電荷を平均化する。
また、スイッチトランジスタ302,302',304が連動すれば、これらは、コンデンサ110,110',110",110"'の蓄積電荷を平均化するようになされている。すなわち、例えば、スイッチトランジスタ302,304'をオンにした後で、又はオンにするときに、スイッチ304をオンにすれば、これらは、コンデンサ110,110',110",110"'の蓄積電荷を平均化する。
If the
If the
図9は、上記図8のCMOSセンサ710の動作タイミングを表すタイミングチャートである。以下、上記図8及び図9を用いて、CMOSセンサ710の動作を説明する。
FIG. 9 is a timing chart showing the operation timing of the
先ず、タイミングT401において、端子2へ入力されている垂直走査回路1のスタートパルスと、端子3に入力されている垂直走査パルスとが各々HIGHとなると、垂直走査回路1が走査を開始し、第1行目(R1)が選択される。このとき、端子8へ入力されているリセットパルスはHIGHであり、これにより画素部の浮遊拡散領域がリセットされる。
次に、タイミングT402において、端子8へ入力されているリセットパルスがLOWとなると(立ち下がると)、第1行目の画素の浮遊拡散領域が電気的に浮遊状態になる。
次に、タイミングT403において、端子9への入力パルスがHIGHとなると、第1行目の光検出素子から浮遊拡散領域への電荷の転送が行われる。
次に、タイミングT404において、端子10,50への入力パルスが各々HIGHとなると、第1行目の光検出素子で検出された光量に比例した電圧が、アンプ用トランジスタ104によって、コンデンサ109に対して読み出される。
次に、タイミングT405において、端子3へ入力されている垂直走査パルスがLOWになる(立ち下がる)。
次に、タイミングT406において、端子3に入力されている垂直走査パルスが再びHIGHとなると(立ち上がると)、第2行目(R2)が選択される。
次に、タイミングT407において、端子8へ入力されているリセットパルスがLOWとなると(立ち下がると)、第2行目の画素の浮遊拡散領域が電気的に浮遊状態になる。
次に、タイミングT408において、上述のタイミングT403と同様に、端子9への入力パルスがHIGHとなると、第2行目の光検出素子から浮遊拡散領域への電荷の転送が行われる。
次に、タイミングT409においても、上述のタイミングT404と同様に、端子10,51への入力パルスが各々HIGHとなると、第2行目の光検出素子で検出された光量に比例した電圧が、第2行目のアンプ用トランジスタ104によってコンデンサ110に対して読み出される。
次に、タイミングT410において、端子60,61,90,91への入力パルスが各々HIGHとなると、ラインメモリ上で、コンデンサ109,109',109",109"'の蓄積電荷の平均化、及びコンデンサ110,110',110",110"'の蓄積電荷の平均化が行われる。
First, at timing T401, when the start pulse of the
Next, at timing T402, when the reset pulse input to the
Next, when the input pulse to the
Next, when the input pulses to the
Next, at timing T405, the vertical scanning pulse input to the
Next, when the vertical scanning pulse input to the
Next, at timing T407, when the reset pulse input to the
Next, at the timing T408, as in the above-described timing T403, when the input pulse to the
Next, also at the timing T409, as in the above-described timing T404, when the input pulses to the
Next, when the input pulses to the
そして、タイミングT411において、水平走査回路4が動作を開始し、平均化された後の電圧が水平方向に順次出力される。
At timing T411, the
尚、ここでは、輝度信号Yの出力を目的としているため、上記図8の回路構成では、CMOSセンサ710としての出力がなされる端子は、端子16の1系統のみとしているが、例えば、上記図6に示した回路構成と同様に、CMOSセンサ710としての出力がなされる端子(出力線)を複数設けるようにすることで、色差信号CB,CRを得ることも可能となる。
Here, since the purpose is to output the luminance signal Y, in the circuit configuration of FIG. 8, the output from the
(第5の実施の形態)
上述の第3の実施の形態では、CMOSセンサ710の回路構成を上記図6に示したような構成としたが、本実施の形態では、例えば、図10に示すような構成とする。
尚、上記図10の回路構成において、上記図6の回路構成と同様に動作する箇所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Fifth embodiment)
In the third embodiment described above, the circuit configuration of the
In the circuit configuration of FIG. 10, the same reference numerals are given to the portions that operate in the same manner as the circuit configuration of FIG. 6, and detailed description thereof is omitted.
ここでのCMOSセンサ710は、垂直方向に隣接する2個の光検出素子の検出光量の平均値、又は垂直方向に隣接する4個の光検出素子の検出光量の平均値を出力する出力系列を備えている。このような回路構成により、CMOSセンサ710は、読み出し方法2、及び読み出し方法21を実施することが可能となる。
The
具体的には、上記図10において、まず、501,502,503,504は各々、トランジスタ104から供給される電流を、対応するコンデンサ508,509,510,511に供給する分配用トランジスタである。
508は、第1行目(R1)の光検出素子での電荷を蓄積するためのコンデンサであり、509は、第2行目(R2)の光検出素子での電荷を蓄積するためのコンデンサであり、510は、第3行目(R3)の光検出素子での電荷を蓄積するためのコンデンサであり、511は、第4行目(R4)の光検出素子での電荷を蓄積するためのコンデンサである。
505は、コンデンサ508の蓄積電荷と、コンデンサ509の蓄積電荷との平均化をコントロールするためのスイッチトランジスタであり、506は、コンデンサ509の蓄積電荷と、コンデンサ510の蓄積電荷との平均化をコントロールするためのスイッチトランジスタであり、507は、コンデンサ510の蓄積電荷と、コンデンサ511の蓄積電荷との平均化をコントロールするためのスイッチトランジスタである。
Specifically, in FIG. 10, first, 501, 502, 503, and 504 are distribution transistors that supply the current supplied from the
尚、スイッチ505,506,507が連動すれば、これらは、コンデンサ508,509,510,511の蓄積電荷を平均化するようになされている。すなわち、例えば、スイッチトランジスタ505,507をオンにした後で、又はオンにするときに、スイッチトランジスタ506をオンにすれば、これらは、コンデンサ508,509,510,511の蓄積電荷を平均化する。
Note that if the
図11は、上記図10のCMOSセンサ710の動作タイミングを表すタイミングチャートである。以下、上記図10及び図11を用いて、CMOSセンサ710の動作を説明する。
FIG. 11 is a timing chart showing the operation timing of the
先ず、タイミングT601において、端子2へ入力されている垂直走査回路1のスタートパルス、及び端子3へ入力されている垂直走査パルスが各々HIGHとなると、垂直走査回路1が走査を開始し、第1行目(R1)が選択される。このとき、端子8へ入力されているリセットパルスはHIGHであり、これにより画素部の浮遊拡散領域がリセットされる。
次に、タイミングT602において、端子8へ入力されているリセットパルスがLOWとなると(立ち下がると)、第1行目の画素の浮遊拡散領域が電気的に浮遊状態になる。
次に、タイミングT603において、端子9への入力パルスがHIGHとなると、第1行目の光検出素子から浮遊拡散領域への電荷の転送が行われる。
次に、タイミングT604において、端子10,30への入力パルスが各々HIGHになると、第1行目の光検出素子で検出された光量に比例した電荷がコンデンサ508に蓄積される。
次に、タイミングT605において、端子3へ入力されている垂直走査パルスがLOWとなる(立ち下がる)。
次に、タイミングT606において、端子3へ入力されている垂直走査パルスが再びHIGHとなると(立ち上がると)、第2行目(R2)が選択される。
次に、タイミングT607において、端子8へ入力されているリセットパルスがLOWとなると(立ち下がると)、第2行目の画素の浮遊拡散領域が電気的に浮遊状態になる。
次に、タイミングT608において、上述のタイミングT603と同様に、端子9への入力パルスがHIGHとなると、第2行目の光検出素子から浮遊拡散領域への電荷の転送が行われる。
次に、タイミングT609においても、上述のタイミングT604と同様に、端子10,31への入力パルスが各々HIGHとなると、第2行目の光検出素子で検出された光量に比例した電荷が、コンデンサ509に蓄積される。
同様にして、タイミングT610において、端子10,32への入力パルスが各々HIGHとなると、第3行目の光検出素子で検出された光量に比例した電荷が、コンデンサ510に蓄積される。
更に、タイミングT611において、端子10,33への入力パルスがHIGHとなると、第4行目の光検出素子で検出された光量に比例した電荷が、コンデンサ511に蓄積される。
そして、タイミングT612において、端子40,41への入力パルスがHIGHとなると、ラインメモリ上でコンデンサ508,509,510,511の蓄積電荷の平均化が行われる。
タイミングT613において、このタイミングから、水平走査回路4が動作を開始し、平均化された後の電圧が水平方向に順次出力される。したがって、出力端子70からは、第1行〜第4行(R1,R2,R3,R4)までの光検出素子の検出光量の平均値に比例した電圧が、列方向に順次出力される。
First, at timing T601, when the start pulse of the
Next, at timing T602, when the reset pulse input to the
Next, when the input pulse to the
Next, when the input pulses to the
Next, at timing T605, the vertical scanning pulse input to the
Next, when the vertical scanning pulse input to the
Next, at timing T607, when the reset pulse input to the
Next, at timing T608, as in the above-described timing T603, when the input pulse to the
Next, also at the timing T609, as in the above-described timing T604, when the input pulses to the
Similarly, when the input pulses to the
Furthermore, when the input pulse to the
At timing T612, when the input pulse to the
At timing T613, the
尚、上記図10に示した回路構成において、スイッチトランジスタ506による平均化を行わないように構成するとこで、第1列(C1)と第2列(C2)の平均値を出力端子70から得ることができ、第3列(C3)と第4列(C4)の平均値を出力端子71から得ることができ、第1列(C1)と第2列(C2)の平均値と、第3列(C3)と第4列(C4)の平均値との差分を出力端子72から得ることができる。
In the circuit configuration shown in FIG. 10, the average value of the first column (C1) and the second column (C2) is obtained from the
また、上記図6〜図11を用いて説明したCMOSセンサ710の動作において、画素の電荷(光信号)を読み出す前に、その拡散浮遊領域のリセット電圧を別のラインメモリに読み出すようにしてもよい。このリセット電圧と光信号出力の差分をとることで、トランジスタ104の閾値電圧のばらつきによる出力電圧のばらつきを除去することができる。したがって、各光検出素子で検出した光量による信号にばらつきによるノイズ成分が混入しない、S/Nの高い信号を得ることができる。
また、垂直及び水平走査を、1ブロック毎、又は複数ブロック毎に間引いて行うようにしてもよい。これにより、更に、圧縮した信号が得られる。
また、CMOSセンサに限らず、別種の光電変換素子に本発明を適用することは可能であり、この場合も、上記の各実施の形態と同様な効果を得ることができる。
Further, in the operation of the
Further, the vertical and horizontal scans may be thinned out for each block or for a plurality of blocks. As a result, a further compressed signal is obtained.
Further, the present invention can be applied not only to a CMOS sensor but also to other types of photoelectric conversion elements, and in this case as well, the same effects as those of the above embodiments can be obtained.
(第6の実施の形態)
上述の各実施の形態では、画素ブロック単位の信号の読み出しを行う際、次に読み出す画素ブロックを、前に読み出しが行われた画素ブロックに対して密に隣接するようにしたが、本実施の形態では、次に読み出す画素ブロックを、前に読み出しが行われた画素ブロックに対して、例えば、1画素ずらすようにする(オーバーラップ読出)。
(Sixth embodiment)
In each of the above-described embodiments, when reading a signal in units of pixel blocks, the pixel block to be read next is closely adjacent to the pixel block that has been previously read. In the embodiment, the pixel block to be read next is shifted by, for example, one pixel with respect to the pixel block that has been previously read (overlap reading).
例えば、図12は、上記図1の撮像装置700において、4画素ブロック単位で信号を読み出す場合の、本実施の形態における撮像部710の最も特徴とする回路構成の概要を示したものである。また、図13は、該撮像部710の各部の動作タイミングを示す図である。
For example, FIG. 12 shows an outline of the most characteristic circuit configuration of the
上記図12及び図13に示すように、ここでの撮像部710では、先ず、垂直走査パルスV1 が与えられたタイミングでゲートパルスS1 が与えられると、画素Y11信号(Y12信号も同様)が読みだされ、メモリ用コンデンサC1 に保持される。また、垂直走査パルスV2 が与えられたタイミングでゲートパルスS2 が与えられると、画素Y21信号(画素Y22信号)が読みだされ、同じくメモリ用コンデンサC2 に保持される。
As shown in FIGS. 12 and 13, in the
次に、ゲートパルスH1 が与えられると、メモリ用コンデンサC1 に保持されていた画素Y11信号及び画素Y21信号が読みだされる。
また、画素Y12信号及び画素Y22信号も上述と同様に読みだされ、画素Y11信号がメモリ用コンデンサC3 に保持され、画素Y12信号がメモリ用コンデンサC4 に保持され、画素Y21信号がメモリ用コンデンサC5 に保持され、画素Y22信号がメモリ用コンデンサC6 に保持される。
Next, when the gate pulse H 1 is given, the pixel Y 11 signal and the pixel Y 21 signal held in the memory capacitor C 1 are read out.
The pixel Y 12 signal and the pixel Y 22 signal are also read out in the same manner as described above, the pixel Y 11 signal is held in the memory capacitor C 3 , the pixel Y 12 signal is held in the memory capacitor C 4 , and the pixel Y The 21 signal is held in the memory capacitor C 5 , and the pixel Y 22 signal is held in the memory capacitor C 6 .
そして、時点t1 においてゲートパルスT1 が与えられると、メモリ用コンデンサC3 〜C6 にそれぞれ保持されていた画素信号が同時に出力され、画素信号Y11,Y12,Y21,Y22が並列に出力される。 Then, when the gate pulse T 1 is given at the time point t 1 , the pixel signals held in the memory capacitors C 3 to C 6 are simultaneously output, and the pixel signals Y 11 , Y 12 , Y 21 , and Y 22 are output. Output in parallel.
次に、時点t2 においてゲートパルスT2 が与えられると、1画素分だけ水平方向にずれた1ブロック分の画素信号Y13,Y12,Y23,Y22が並列に出力される。この場合、画素信号Y12及び画素信号Y22はメモリ用コンデンサC4 ,C6 にそれぞれ保持されていた画素信号が出力される。 Next, when the gate pulse T 2 is given at time t 2 , pixel signals Y 13 , Y 12 , Y 23 , and Y 22 for one block shifted in the horizontal direction by one pixel are output in parallel. In this case, the pixel signals held in the memory capacitors C 4 and C 6 are output as the pixel signal Y 12 and the pixel signal Y 22 , respectively.
上述のように、本実施の形態では、次の画素ブロックB2の読み出しの際には、前の画素ブロックB1の読み出しにて、メモリ用コンデンサC4 ,C6 に保存した画素信号Y12及びY22(各画素ブロックB1及びB2の重なりあった部分に存在する画素から得られる信号)を読み出すようにして、画素ブロックB1の次に読み出す画素ブロックB2を、画素ブロックB1に対して水平方向に1画素分だけ水平方向にずれたブロックとして、順次画素ブロック単位での信号の読み出しを行うようにする。 As described above, in the present embodiment, when the reading of the next pixel block B2 is in front of the reading of the pixel blocks B1, pixel signals Y 12 and Y stored in the memory capacitor C 4, C 6 22 (signal obtained from the pixel existing in the overlapping portion of each pixel block B1 and B2) is read out, and the pixel block B2 read next to the pixel block B1 is set to 1 in the horizontal direction with respect to the pixel block B1. Signals are sequentially read out in units of pixel blocks as blocks shifted in the horizontal direction by pixels.
このように構成することで、次のような効果を得ることができる。
まず、上述の各実施の形態では、図14に示すように、次に読み出す画素ブロックB2'を、前に読み出しが行われた画素ブロックB1'に対して密に隣接するように構成したため、この読み出しにて得られる画素信号からは、撮像素子上の各画素に対して、水平方向又は垂直方向に1つ置きの輝度信号Y及び色差信号CB,CRが得られることになる。これに対して、本実施の形態では、図15に示すように、次に読み出す画素ブロックB2を前の画素ブロック1に対するように構成したので、この読み出しにて得られる画素信号からは、撮像素子上の水平方向の各画素に対応した輝度信号Y及び色差信号CB,CRが得られることになる。したがって、水平方向の解像度を2倍に上げることができる。
また、保持用の4つのコンデンサC3 ,C4 ,C5 ,C6 のうちの2つのコンデンサ(上記図12中の矢印参照)を、前回の読出画素を保持しておく保持手段として用いるようにして、該保持手段に保持しておいた画素信号を、次の読み出す画素ブロックの画素信号として出力するように構成したので、外部にメモリを設けることなく、1画素シフトした画素ブロック単位の出力を得ることができる。
さらに、撮像部710内部(同一素子上)で、1画素シフトした画素ブロック単位の出力を得るように構成しているため、この出力を高速に行うことができる。
By configuring in this way, the following effects can be obtained.
First, in each of the above-described embodiments, as illustrated in FIG. 14, the pixel block B2 ′ to be read next is configured so as to be closely adjacent to the pixel block B1 ′ that has been previously read. From the pixel signal obtained by reading, every other luminance signal Y and color difference signals CB and CR are obtained in the horizontal direction or the vertical direction for each pixel on the image sensor. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, since the pixel block B2 to be read next is configured so as to correspond to the
Also, two of the four holding capacitors C 3 , C 4 , C 5 , and C 6 (see the arrow in FIG. 12) are used as holding means for holding the previous readout pixel. Since the pixel signal held in the holding means is output as the pixel signal of the next pixel block to be read out, the pixel block unit output is shifted by one pixel without providing an external memory. Can be obtained.
Furthermore, since it is configured to obtain an output in units of pixel blocks shifted by one pixel inside the imaging unit 710 (on the same element), this output can be performed at high speed.
尚、ここでは、2×2の画素ブロックを読み出し単位としているため、保持用の4つのコンデンサのうちの2つのコンデンサを、前回の読出画素信号の保持手段として設けているが、例えば、4×4画素ブロックが読み出し単位であれば、該保持手段として12個のコンデンサを設ければよい。すなわち、N×Nの画素ブロックの読み出し単位に対して、該保持手段をN×(N−1)個設けることで、上述した2×2の画素ブロック単位の読み出しと同様に、N×Nの画素ブロック単位の読み出しを水平方向に1画素シフトしながら行うことができる。
また、垂直方向についても、水平方向の場合と同様の構成により、1画素シフトしながら画素ブロック単位の信号の読み出しを行うようにすれば、垂直方向の解像度も上げることができる。
さらに、ノイズ除去機能を持たせるように構成すれば、より良好な画像信号を得ることができる。
Here, since a 2 × 2 pixel block is used as a readout unit, two of the four holding capacitors are provided as means for holding the previous readout pixel signal. If the 4-pixel block is a readout unit, 12 capacitors may be provided as the holding means. That is, by providing N × (N−1) holding means for the reading unit of the N × N pixel block, N × N pixel blocks are read in the same manner as the reading of the 2 × 2 pixel block unit described above. Reading in units of pixel blocks can be performed while shifting one pixel in the horizontal direction.
Also, in the vertical direction, if the signal is read in units of pixel blocks while shifting one pixel by the same configuration as in the horizontal direction, the resolution in the vertical direction can be increased.
Furthermore, if it is configured to have a noise removal function, a better image signal can be obtained.
ここで、図16及び図18は、上述したような本実施の形態を、より具体化した撮像部710の回路構成の一例([例1]、[例2])を示したものであり、図17及び図19は、上記図16及び図18の回路での動作タイミングを示したものである。
以下、[例1]、[例2]での回路構成及びその動作について順次説明する。
Here, FIG. 16 and FIG. 18 show an example ([Example 1], [Example 2]) of the circuit configuration of the
Hereinafter, circuit configurations and operations in [Example 1] and [Example 2] will be sequentially described.
尚、上記図16及び図18は、上述した第3〜第5の実施の形態と同様に、撮像部710を所謂CMOSセンサに適用した場合の回路構成を示したものである(以下、ここでも「撮像部710」を「CMOSセンサ710」と言う)。このため、上記図16及び図18の各回路構成において、上記図6の回路構成と同様に動作する箇所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
16 and 18 show the circuit configuration when the
[例1]
上記図16に示すCMOSセンサ710は、色差信号CBを得るための垂直方向の画素信号の演算を実現できるものであり、第1列目、第2列目、第2列目、第3列目、第3列目、第4列目、・・・のように、1列毎の上記の演算が可能なように構成されている。
[Example 1]
The
そこで、ここでのCMOSセンサ710では、先ず、端子8へ入力されているリセットパルスは、HIGH状態となっている。この状態で、タイミングT711において、端子2へ入力されている垂直走査回路1のスタートパルス、及び端子3へ入力されている垂直走査回路1の走査パルスが各々HIGHとなると、画素部の浮遊拡散領域がリセットされる。これにより、垂直走査回路1が走査を開始し、第1行目(R1)が選択される。また、端子11への入力パルスもHIGH状態となっており、この状態で、端子30及び31への各入力パルスがHIGHとなると、ラインメモリとして機能するコンデンサ221,222,223,224(各ラインに設けた容量、上記図12のコンデンサC3 ,C4 ,C5 ,C6 に相当、以下、「ラインメモリ」と言う)がリセットされる。
次に、タイミングT712において、端子8へ入力されているリセットパルスがLOWとなると、これにより、第1行目の画素の浮遊拡散領域が電気的に浮遊状態になる。また、ラインメモリも浮遊状態になる。
次に、タイミングT713において、端子9及び11への入力パルスが各々HIGHとなると、第1行目の光検出素子から浮遊拡散領域への電荷の転送が行われる。
次に、タイミングT714において、端子10及び30,50への入力パルスが各々HIGHとなると、タイミングT713で転送された第1行目の電荷が、ラインメモリに対して読み出される。
次に、タイミングT715において、端子3へ入力されている垂直走査パルスがLOW状態となると、第2行目(R2)が選択される。
次に、タイミングT716において、端子8へ入力されているリセットパルスがLOWとなると、これにより、第2行目の画素の浮遊拡散領域が電気的に浮遊状態になる。また、ラインメモリも浮遊状態になる。
次に、タイミングT717において、端子9及び11への入力パルスが各々HIGHとなると、第2行目の光検出素子から浮遊拡散領域への電荷の転送が行われる。
次に、タイミングT718において、端子10及び30,50への入力パルスが各々HIGHとなると、タイミングT717で転送された第2行目の電荷が、他のラインメモリ(タイミングT714でのラインメモリとは別のラインメモリ)に対して読み出される。
次に、タイミングT719において、端子40への入力パルスがHIGHとなると、ラインメモリ上で、第1行目及び第2行目の2行分の混合信号が生成される。
そして、タイミングT720において、このタイミングから、水平走査回路4が動作を開始し、ラインメモリの混合信号が順次読み出される。このとき、隣接した2列の混合信号が同時に2本の水平出力線を各々介して端子70,71から出力されると同時に、後段の差動回路(図示せず)で減算されるため、したがって、CMOSセンサ710からは、色差信号が直接出力されることになる。また、上記2本の水平出力線の信号を、後段の加算器(図示せず)で加算すれば、輝度信号も得られることになる。
Therefore, in the
Next, when the reset pulse input to the
Next, at timing T713, when the input pulses to the
Next, when the input pulses to the
Next, at timing T715, when the vertical scanning pulse input to the
Next, when the reset pulse input to the
Next, at timing T717, when the input pulses to the
Next, when the input pulses to the
Next, when the input pulse to the terminal 40 becomes HIGH at timing T719, mixed signals for two rows of the first row and the second row are generated on the line memory.
At timing T720, the
[例2]
上記図18に示すCMOSセンサ710は、色差信号CRを得るための垂直方向の画素信号の演算を実現できるものであり、第1列目、第2列目、第2列目、第3列目、第3列目、第4列目、・・・のように、1列毎の上記の演算が可能なように構成されている。
[Example 2]
The
そこで、ここでのCMOSセンサ710では、先ず、端子8へ入力されているリセットパルスは、HIGH状態となっている。この状態で、タイミングT731において、端子2へ入力されている垂直走査回路1のスタートパルス、及び端子3へ入力されている垂直走査回路1の走査パルスが各々HIGHとなると、画素部の浮遊拡散領域がリセットされる。これにより、垂直走査回路1が走査を開始し、第1行目(R1)が選択される。また、端子11への入力パルスもHIGH状態となっており、この状態で、端子50及び51への各入力パルスがHIGHとなると、ラインメモリとして機能するコンデンサ225,226,227,228(各ラインに設けた容量、上記図12のコンデンサC3 ,C4 ,C5 ,C6 に相当、以下、「ラインメモリ」と言う)がリセットされる。
次に、タイミングT732において、端子8へ入力されているリセットパルス、端子11への入力パルス、端子50への入力パルス、及び端子51への入力パルスが各々LOWとなると、これにより、第1行目の画素の浮遊拡散領域が電気的に浮遊状態になり、また、ラインメモリも浮遊状態になる。
次に、タイミングT733において、端子9及び11への入力パルスが各々HIGHとなると、第1行目の光検出素子から浮遊拡散領域への電荷の転送が行われる。
次に、タイミングT734において、端子10及び50への入力パルスが各々HIGHとなると、タイミングT733で転送された第1行目の電荷が、ラインメモリに対して読み出される。
次に、タイミングT735において、端子3へ入力されている垂直走査パルスがLOW状態となると、第2行目(R2)が選択される。
次に、タイミングT736において、端子8へ入力されているリセットパルス、及び端子11への入力パルスが各々LOWとなると、これにより、第2行目の画素の浮遊拡散領域が電気的に浮遊状態になり、また、ラインメモリも浮遊状態になる。
次に、タイミングT737において、端子9及び11への入力パルスが各々HIGHとなると、第2行目の光検出素子から浮遊拡散領域への電荷の転送が行われる。
次に、タイミングT738において、端子10及び51への入力パルスが各々HIGHとなると、タイミングT737で転送された第2行目の電荷が、他のラインメモリ(タイミングT734でのラインメモリとは別のラインメモリ)に対して読み出される。
次に、タイミングT739において、端子60及び61への入力パルスが各々HIGHとなると、ラインメモリ上で、第1行目及び第2行目の2行分の混合信号が生成される。
そして、タイミングT740において、このタイミングから、水平走査回路4が動作を開始し、ラインメモリの混合信号が順次読み出される。このとき、隣接した2列の混合信号が同時に2本の水平出力線を各々介して端子70,71から出力されると同時に、後段の差動回路(図示せず)で減算されるため、したがって、CMOSセンサ710からは、色差信号が直接出力されることになる。また、上記2本の水平出力線の信号を、後段の加算器(図示せず)で加算すれば、輝度信号も得られることになる。
Therefore, in the
Next, at timing T732, when the reset pulse input to the
Next, when the input pulses to the
Next, when the input pulses to the
Next, when the vertical scanning pulse input to the
Next, at timing T736, when the reset pulse input to the
Next, at timing T737, when the input pulses to the
Next, when the input pulses to the
Next, when the input pulses to the
At timing T740, the
尚、上述の[例1]及び[例2]では、垂直方向の画素信号の演算を実現する具体例を説明したが、水平方向の画素信号の演算についても同様な構成とすることで、第1行目、第2行目、第2行目、第3行目、第3行目、第4行目、・・・のように、1行毎の上記の演算も可能となる。
また、上記図16の回路構成と、上記図18の回路構成とを用いて、例えば、図20に示すような回路を構成し、その動作タイミングを、図21に示すようにすれば、色差信号CBと色差信号CRを同時に出力することができ、輝度信号をも同時に出力することができる。
In the above-mentioned [Example 1] and [Example 2], the specific example for realizing the calculation of the pixel signal in the vertical direction has been described, but the same configuration is also applied to the calculation of the pixel signal in the horizontal direction. The above calculation for each row can be performed as in the first row, the second row, the second row, the third row, the third row, the fourth row, and so on.
Further, if the circuit configuration shown in FIG. 20 is configured using the circuit configuration shown in FIG. 16 and the circuit configuration shown in FIG. 18, for example, and the operation timing thereof is as shown in FIG. CB and the color difference signal CR can be output simultaneously, and a luminance signal can also be output simultaneously.
また、上記図16〜図21を用いて説明したCMOSセンサ710の動作において、画素の電荷(光信号)を読み出す前に、その拡散浮遊領域のリセット電圧を別のラインメモリに読み出すようにしてもよい。このリセット電圧と光信号出力の差分をとることで、トランジスタ104の閾値電圧のばらつきによる出力電圧のばらつきを除去することができる。したがって、各光検出素子で検出した光量による信号にばらつきによるノイズ成分が混入しない、S/Nの高い信号を得ることができる。
また、CMOSセンサに限らず、別種の光電変換素子に本発明を適用することは可能であり、この場合も、上記の各実施の形態と同様な効果を得ることができる。
Further, in the operation of the
Further, the present invention can be applied not only to a CMOS sensor but also to other types of photoelectric conversion elements, and in this case as well, the same effects as those of the above embodiments can be obtained.
(第7の実施の形態)
まず、一般的に、カラー画像信号を取り扱う画像信号処理システムでは、先ず、撮像素子から出力される原信号(画素信号)に所定の前処理を行って、疑似的な輝度信号Y'、及び色差信号U'(CR)、V'(CB)を生成する。そして、該疑似輝度信号Y'及び擬似色差信号U'(CR)、V'(CB)を用いて、色情報に対してホワイトバランス補正、γ補正、その他の色補正処理等を行って、輝度信号Y、及び色差信号U,Vを生成する。これらの輝度信号Y、及び色差信号U,Vが、圧縮処理や伸張処理等の画像処理、或いは、画面表示や記録媒体への記録に用いられる。
(Seventh embodiment)
First, in general, in an image signal processing system that handles a color image signal, first, a predetermined preprocessing is performed on an original signal (pixel signal) output from an image sensor, and a pseudo luminance signal Y ′ and a color difference are processed. Signals U ′ (CR) and V ′ (CB) are generated. Then, using the pseudo luminance signal Y ′ and the pseudo color difference signals U ′ (CR) and V ′ (CB), the color information is subjected to white balance correction, γ correction, other color correction processing, etc. A signal Y and color difference signals U and V are generated. The luminance signal Y and the color difference signals U and V are used for image processing such as compression processing and expansion processing, screen display, and recording on a recording medium.
そこで、本実施の形態では、本発明を、上述のようなカラー画像信号を取り扱う画像信号処理システムに適用する。
本発明を適用した画像信号処理システムは、例えば、図22に示すように、撮像素子ICチップ810及び圧縮処理装置820からなる送信側(撮像装置)と、伸張処理装置830、色処理装置840、及び表示/記録装置850からなる受信側(再生装置)との間でデータ通信するようになされている。
Therefore, in the present embodiment, the present invention is applied to an image signal processing system that handles color image signals as described above.
For example, as shown in FIG. 22, the image signal processing system to which the present invention is applied includes a transmission side (imaging device) including an imaging
このような画像信号処理システム800の最も特徴とするところは、撮像素子ICチップ810にある。
すなわち、撮像素子ICチップ(以下、「撮像部」と言う)810は、上記図1の撮像装置700と同様の機能を有するものであり、上記図1に示した色フィルタ711、撮像素子712、信号読出部713、及び輝度/色差前処理部720を備え、これらは同一撮像素子ICチップ上に設けられている。
以下、画像信号処理システム800の動作について説明する。
The most characteristic feature of such an image
That is, the imaging element IC chip (hereinafter referred to as “imaging unit”) 810 has a function similar to that of the
Hereinafter, the operation of the image
先ず、送信側において、撮像部810では、被写体光が、上記図2〜図5に示したようなフィルタ配列から構成される色フィルタを介して、撮像素子(受光素子)712に入射される。
この撮像素子712で得られた画素信号(原信号)Ye,Cy,Mg,Gは、上述した第1〜第7の各実施の形態で説明したようにして、信号読出部713により読み出され、輝度/色差前処理部720により、該読出原信号Ye,Cy,Mg,Gから擬似輝度信号Y'及び色差信号CR'(U'),CB'(V')が生成される。
First, on the transmission side, in the
The pixel signals (original signals) Ye, Cy, Mg, G obtained by the image sensor 712 are read by the signal reading unit 713 as described in the first to seventh embodiments. The luminance / color
圧縮処理装置820は、撮像部810で生成された擬似輝度信号Y'及び擬似色差信号U',V'に対して、色情報に対するホワイトバランスやγ補正を行わない状態で、JPEG,MPEG、H.261、ベクトル量子化等の情報圧縮技術を用いた圧縮処理を行う。
具体的には例えば、先ず、所定の画素ブロック毎にDCT(Discrete Cosine Transform : 離散コサイン変換)を行う。次に、DCTした擬似輝度信号Y'及び擬似色差信号U',V'を量子化することで、高周波成分を除去した圧縮データを得る。そして、その圧縮データを符号化する。ここでの符号化処理は、種々の方式を用いることが可能であるが、データの発生頻度に応じた符号長を割り当てる可変長符号化を用いることで圧縮率をさらに高めることが可能となる。
このようにして、圧縮処理装置820にて、圧縮及び符号化されたデータは、例えば、通信回線等の媒体を介して、受信側の伸張処理装置830に対して送信される。
The
Specifically, for example, first, DCT (Discrete Cosine Transform) is performed for each predetermined pixel block. Next, the DCT pseudo luminance signal Y ′ and pseudo color difference signals U ′ and V ′ are quantized to obtain compressed data from which high frequency components have been removed. Then, the compressed data is encoded. Various methods can be used for the encoding process here, but it is possible to further increase the compression rate by using variable-length encoding that assigns a code length according to the frequency of data generation.
In this way, the data compressed and encoded by the
受信側において、情報伸張装置830は、送信側から送られてきたデータに対して、上述の圧縮処理装置820におけるDCT及び量子化処理の逆の処理を行うことで、擬似輝度信号Y'及び擬似色差信号U',V'を復元する。
On the reception side, the information decompression device 830 performs the reverse processing of the DCT and the quantization processing in the
色処理装置840は、情報伸張装置830で得られた擬似輝度信号Y'及び擬似色差信号U',V'に対して、ホワイトバランス補正やγ補正等の色処理のような、良好な画質を得るために必要な種々の補正を行うことで、輝度信号Y及び色差信号U,Vを生成する。
The
表示/記録装置850は、色処理装置840にて生成された輝度信号Y及び色差信号U,Vを画面表示したり、記録媒体に記録したりする。
The display /
上述のように、本実施の形態では、色フィルタ711を、上記図2〜図5に示したようなフィルタ配列で構成し、撮像素子712で得られた画素信号を、上述した第1〜第7の各実施の形態で説明したようにして読み出す構成とした。これにより、カラー画像信号を取り扱う画像処理システムにおいても、上述した第1〜第7の各実施の形態での効果を得ることができる。すなわち、水平方向及び垂直方向に高解像度なカラー画像信号を、高速に得ることができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、撮像素子712で得られた原信号Ye,Cy,Mg,Gから擬似輝度信号Y'及び擬似色差信号U',V'を得るための輝度/色差前処理部720を、撮像素子712と同一チップ上に設けるように構成した。これにより、擬似輝度信号Y'、及び擬似色差信号U',V'を得るための演算処理を高速化することができる。したがって、後段の圧縮処理や伸張処理等の画像処理を効率的に行うことができる。
Further, a luminance / color
そして、上述の構成により、処理が高速化した分を、圧縮処理や伸張処理等の画像処理の精度向上のためにあてることもでき、さらに高画質のカラー画像信号を得ることができる。 With the above-described configuration, the processing speed can be increased to improve the accuracy of image processing such as compression processing and decompression processing, and a higher-quality color image signal can be obtained.
また、撮像部810にて得られる擬似輝度信号Y'、及び擬似色差信号U',V'に対して、圧縮処理装置820にて圧縮及び符号化を行って、伸張処理装置830にて伸張した後に、色処理装置840にて高品位の画質を得るための、ホワイトバランス補正やγ補正等の色処理を行うように構成した。これにより、圧縮処理後の伸張処理に伴って発生するブロックノイズや高周波ノイズによる画質の劣化を最小限に抑えることもできる。したがって、表示/記録装置850により記録媒体に記憶したり、通信回線を介して伝送したりする際の情報量を大幅に削減できるとともに、画質の劣化を可及的に防止して高品位の画質を得ることもできる。
Further, the pseudo luminance signal Y ′ and the pseudo color difference signals U ′ and V ′ obtained by the
尚、上述の第7の実施の形態では、圧縮処理装置820での圧縮処理として、DCT及び可変長符号化を用いたが、これに限らず、例えば、コードブック圧縮技術(ベクトル量子化技術)を用いることもできる。
このコードブック圧縮技術を用いる場合、先ず、圧縮処理装置820は、撮像部810で得られた擬似輝度信号Y'、及び擬似色差信号U',V'と、予め記憶している複数のコードブック(パターン)と比較し、その中で最も似通ったパターンを見つけ出して、そのパターンに対応するコード番号を、受信側の伸張処理装置830に対して送信する。
伸張処理装置830は、圧縮処理装置820から送られてきたコード番号に対応するパターンを、予め記憶している複数のコードブック取り出すことにより、圧縮処理装置820側で圧縮された画像信号を再現する。
In the seventh embodiment described above, DCT and variable length coding are used as the compression processing in the
When using this code book compression technique, first, the
The decompression processing device 830 reproduces the image signal compressed on the
また、上記の各実施の形態では、色フィルタ711として、イエロ(Ye)、マゼンタ(Mg)、シアン(Cy)、グリーン(G)の補色系4色の色フィルタが配列されてなる補色フィルタを用いるとしたが、これに限らず、輝度信号又は色差信号が得られるものであれば、他のフィルタを用いるようにしてもよい。
しかしながら、例えば、R,G,Bの3色の色フィルタから構成される原色フィルタを色フィルタ711として用いた場合と、上記の各実施の形態のように、4色の色フィルタから構成される補色フィルタを色フィルタ711として用いた場合とを比較すると、補色フィルタは、それを構成する各色フィルタが全て色成分を有するため、後者の補色フィルタを用いた場合のほうが、輝度偽信号が小さく、更に、入射光の利用率が少なく低感度になるという欠点を防ぐことができる。したがって、補色フィルタを用いたほうが、より高い効果を得ることができる。
In each of the above embodiments, the
However, for example, when a primary color filter composed of three color filters of R, G, and B is used as the
以上説明した実施の形態によれば、複数色のフィルタがN行×N列の周期性を持って配列されてなる色フィルタアレイのフィルタ配列を、該N行×N列の周期単位の中で、同一行のフィルタの色は全て異なり、同一列のフィルタの色も全て異なるように構成するようにした。
これにより、所定の画素ブロック単位で、該画素ブロックの画素信号を用いて輝度信号及び色差信号を得る際に、どの画素ブロックからも輝度信号及び色差信号を得るために必要な画素信号を得ることができるため、高解像度の輝度信号及び色差信号を得ることができる。これを、簡易カラー表示、オートフォーカス用検出信号、ホワイトバランスの調整、或いは画像圧縮処理等に用いることで、良好なカラー画像を提供することができる。
例えば、第1の色〜第4の色(シアンCy,イエロYe,マゼンダMg,グリーンG等)の4種類の色のフィルタが、4行×4列の周期性を持って配列されてなる色フィルタアレイの場合、該4行×4列の周期単位の中で、
第1行目:第1の色、第2の色、第3の色、第4の色
第2行目:第3の色、第4の色、第1の色、第2の色
第3行目:第2の色、第1の色、第4の色、第3の色
第4行目:第4の色、第3の色、第2の色、第1の色
のように、行方向及び列方向共に、同じ色のフィルタが重複しないように、フィルタを配列する。
これにより、2行×2列の画素ブロック単位で、該画素ブロックの画素信号を用いて輝度信号及び色差信号を得る際に、どの画素ブロックからも第1の色〜第4の色の各画素信号が得られるため、すなわち輝度信号及び色差信号を得るための演算に必要な画素信号が得られるため、従来のように、ある行に対しては輝度信号及び色差信号を得るための演算を行うことができない、ということはない。
また、前記色フィルタアレイを介した被写体光から得られた画素信号を、N行×N列の画素ブロック単位で読み出す際、次に読み出しを行う画素ブロックを、前回読み出しを行った画素ブロックに対して、水平方向又は垂直方向、或いは水平方向と共に垂直方向に、所定の画素分シフトした位置のブロックとして、該ブロックに対して読み出しを行うように構成すれば、解像度を更に上げることができる。
例えば、2行×2列の画素ブロック単位での読み出しを行う場合、先ず、第1の画素ブロックの読み出しを行った結果、第1行第1列の画素信号Y11、第1行第2列の画素信号Y12、第2行第1列の画素信号Y21、及び第2行第2列の画素信号Y22が得られる。これらの画素信号のうち、次に読み出しを行う第2の画素ブロック(第1の画素ブロックに対して1画素分水平方向にシフトした位置のブロック)と重なりあう領域(第1行第2列及び第2行第2列)の画素信号Y12,Y21を保持しておく。そして、次の画素ブロックの読み出しに、上記重なりあう領域の画素信号として、該保持しておいた画素信号Y12,Y21を用いるようにする。
これにより、2行×2列の画素ブロック単位で、該画素ブロックの画素信号を用いて輝度信号及び色差信号を得る際に、水平方向の各画素に対応した輝度信号及び色差信号を得ることができる。したがって、この場合には、水平方向の解像度を2倍に上げることができる。
また、例えば、2行×2列の画素ブロック単位で、第1行第1列の画素信号と第1行第2列の画素信号の加算信号と、第2行第1列の画素信号と第2行第2列の画素信号の加算信号との差を読み出し、第1行第1列の画素信号と第2行第1列の画素信号の加算信号と、第1行第2列の画素信号と第2行第2列の画素信号の加算信号との差を読み出すようなモード(読み出し1のモード)を利用すれば、水平方向、垂直方向共に解像度が高い色差信号を持ったカラー画像信号が得られる。
また、上述した実施の形態によれば、同一の色フィルタパターンを用いながらも、様々な読み出し方法があるので、簡易カラー表示、オートフォーカス、オートホワイトバランスに使用できる画像信号を高速に出力できるモードや高解像度の画像信号を出力するモードなどのマルチモードに対応できる。
また、上述した実施の形態によれば、撮像素子から上記の読み出しにより擬似輝度信用及び色差信号を得て、さらにホワイトバランスやγ補正等の色処理を行わない状態で圧縮を行って伸張後に上記色処理を行うため、高い効率で圧縮することができ、色処理後の画質劣化を防ぐことができる。
According to the embodiment described above, the filter arrangement of the color filter array in which the filters of a plurality of colors are arranged with a periodicity of N rows × N columns is arranged in the cycle unit of N rows × N columns. The colors of the filters in the same row are all different, and the colors of the filters in the same column are all different.
As a result, when obtaining a luminance signal and a color difference signal using a pixel signal of the pixel block in a predetermined pixel block unit, a pixel signal necessary for obtaining the luminance signal and the color difference signal is obtained from any pixel block. Therefore, a high-resolution luminance signal and color difference signal can be obtained. By using this for simple color display, autofocus detection signal, white balance adjustment, image compression processing, or the like, a good color image can be provided.
For example, a color in which four types of filters of the first color to the fourth color (cyan Cy, yellow Ye, magenta Mg, green G, etc.) are arranged with a periodicity of 4 rows × 4 columns. In the case of a filter array, in the cycle unit of 4 rows × 4 columns,
1st line: 1st color, 2nd color, 3rd color, 4th color 2nd line: 3rd color, 4th color, 1st color, 2nd color 3rd line Row: 2nd color, 1st color, 4th color, 3rd color 4th row: 4th color, 3rd color, 2nd color, 1st color, etc. The filters are arranged so that filters of the same color do not overlap in both the row direction and the column direction.
Thereby, when obtaining a luminance signal and a color difference signal using pixel signals of the pixel block in units of pixel blocks of 2 rows × 2 columns, each pixel of the first color to the fourth color is obtained from any pixel block. Since the signal is obtained, that is, the pixel signal necessary for the calculation for obtaining the luminance signal and the color difference signal is obtained, the calculation for obtaining the luminance signal and the color difference signal is performed for a certain row as in the conventional case. There is no such thing as impossible.
Further, when the pixel signal obtained from the subject light through the color filter array is read out in units of pixel blocks of N rows × N columns, the pixel block to be read out next is compared with the pixel block that has been read out last time. Thus, if the block is read out as a block at a position shifted by a predetermined number of pixels in the horizontal direction, the vertical direction, or the vertical direction together with the horizontal direction, the resolution can be further increased.
For example, when reading out in units of pixel blocks of 2 rows × 2 columns, first, as a result of reading out the first pixel block, the pixel signal Y 11 in the first row and the first column, the first row and the second column Pixel signal Y 12 , second row first column pixel signal Y 21 , and second row second column pixel signal Y 22 are obtained. Of these pixel signals, an area (first row, second column, and column) overlapping with a second pixel block to be read next (a block at a position shifted in the horizontal direction by one pixel with respect to the first pixel block). The pixel signals Y 12 and Y 21 in the second row and second column) are held. Then, the held pixel signals Y 12 and Y 21 are used as pixel signals for the overlapping region for reading the next pixel block.
As a result, when a luminance signal and a color difference signal are obtained using a pixel signal of the pixel block in units of 2 × 2 pixel blocks, a luminance signal and a color difference signal corresponding to each pixel in the horizontal direction can be obtained. it can. Therefore, in this case, the horizontal resolution can be doubled.
Further, for example, in the pixel block unit of 2 rows × 2 columns, the addition signal of the pixel signal of the first row and the first column and the pixel signal of the first row and the second column, the pixel signal of the second row and the first column, and the second The difference between the pixel signal of the second row and the second column and the sum signal of the pixel signal of the first row and the first column, the sum signal of the pixel signal of the first row and the first column, the pixel signal of the second row and the first column, and the pixel signal of the first row and the second column And a mode in which the difference between the pixel signal of the second row and the second column and the addition signal of the pixel signals in the second row (reading 1 mode) is used, a color image signal having a color difference signal having a high resolution in both the horizontal direction and the vertical direction can be obtained. can get.
Also, according to the above-described embodiment, there are various readout methods while using the same color filter pattern, so that a mode that can output an image signal that can be used for simple color display, autofocus, and auto white balance at high speed. And a multi-mode such as a mode for outputting a high-resolution image signal.
Further, according to the above-described embodiment, pseudo luminance confidence and color difference signals are obtained from the image pickup device by the above-described readout, and further compressed and decompressed without performing color processing such as white balance and γ correction, and then the above-mentioned after decompression. Since color processing is performed, compression can be performed with high efficiency, and deterioration in image quality after color processing can be prevented.
また、本発明の目的は、上述した各実施の形態のホスト及び端末の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読みだして実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が各実施の形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。
Another object of the present invention is to supply a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the host and terminal of each of the above-described embodiments to a system or apparatus, and the computer (or CPU) of the system or apparatus. Needless to say, this can also be achieved by reading and executing the program code stored in the storage medium.
In this case, the program code itself read from the storage medium implements the functions of the respective embodiments, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、ROM、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等を用いることができる。 As a storage medium for supplying the program code, a ROM, a floppy (registered trademark) disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, or the like is used. it can.
また、コンピュータが読みだしたプログラムコードを実行することにより、実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって各実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。 Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the embodiment are realized, but also the OS or the like running on the computer performs the actual processing based on the instruction of the program code. Needless to say, the present invention includes a case where part or all of the functions are performed and the functions of the respective embodiments are realized by the processing.
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された拡張機能ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって各実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。 Further, after the program code read from the storage medium is written to the memory provided in the extension function board inserted in the computer or the function extension unit connected to the computer, the function extension is performed based on the instruction of the program code. It goes without saying that the case where the CPU or the like provided in the board or function expansion unit performs part or all of the actual processing and the functions of the respective embodiments are realized by the processing.
100 光検出素子
101 転送用トランジスタ
102 拡散浮遊領域
103 リセット用トランジスタ
104 アンブ用トランジスタ
106,107,501,502,503,504 分配用トランジスタ
121 スイッチ用トランジスタ
105 放電用トランジスタ
108,115,1’。16,301,302,303,304,505,506,507 平均化用トランジスタ
109,110,117,118 コンデンサ(ラインメモリ)
122,127 差動アンブ
700 撮像装置
710 撮像部
711 色フィルタ
712 撮像素子
713 信号読出部
720 輝度/色差前処理部
DESCRIPTION OF
122, 127
Claims (7)
少なくとも行方向及び列方向の何れかの方向に所定画素分シフトしながら、前記受光手段での画素信号をN行×N列(N:整数)の画素ブロック単位で読み出す読出手段と、
前記読出手段で読み出された今回の読出画素ブロックの画素信号のうち、該読出画素ブロックに対して所定画素分シフトした次の読出画素ブロックと重なり合う領域の画素信号を保持する保持手段とを備え、
前記読出手段は、次の画素ブロックの画素信号の読み出しに、前記保持手段に保持された画素信号を用いることを特徴とする撮像素子。 Light receiving means for receiving subject light via a predetermined color filter array at a plurality of pixels arranged two-dimensionally and obtaining a pixel signal corresponding to each light reception amount at the plurality of pixels;
Reading means for reading out pixel signals from the light receiving means in units of pixel blocks of N rows × N columns (N: integer) while shifting at least a predetermined pixel in either the row direction or the column direction;
Holding means for holding a pixel signal of a region overlapping with a next read pixel block shifted by a predetermined pixel with respect to the read pixel block, out of the pixel signals of the current read pixel block read by the reading means; ,
The image pickup device, wherein the reading unit uses a pixel signal held in the holding unit for reading a pixel signal of a next pixel block.
前記カラー撮像素子は、請求項1又は2記載の撮像素子であることを特徴とする画像処理装置。 An image processing apparatus that images a subject with a color image sensor and performs predetermined image processing on an output signal of the image sensor,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the color image sensor is an image sensor according to claim 1.
前記カラー撮像素子は、請求項1又は2記載の撮像素子であることを特徴とする画像処理システム。 An image processing system in which an image pickup apparatus including a color image pickup device and an image processing apparatus that performs predetermined image processing on an output signal of the image pickup apparatus are connected.
The image processing system according to claim 1, wherein the color image sensor is the image sensor according to claim 1.
該処理ステップは、
少なくとも行方向及び列方向の何れかの方向に所定画素分シフトしながら、前記受光部での画素信号をN行×N列(N:整数)の画素ブロック単位で読み出す読出ステップと、
前記読出ステップにより読み出された今回の読出画素ブロックの画素信号のうち、該読出画素ブロックに対して所定画素分シフトした次の読出画素ブロックと重なり合う領域の画素信号を素子内のメモリに保持する保持ステップとを含み、
前記読出ステップは、次の画素ブロックの画素信号の読み出しに、前記メモリに保持された画素信号を用いるステップを含むことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 Processing steps for performing the operation of the image sensor that receives subject light through the color filter array with a plurality of pixels arranged two-dimensionally and obtains pixel signals corresponding to the respective amounts of light received by the plurality of pixels are performed by a computer A computer-readable storage medium storing a program to be executed by the computer,
The processing steps are:
A reading step of reading out pixel signals in the light receiving unit in units of pixel blocks of N rows × N columns (N: integer) while shifting by a predetermined pixel in at least one of the row direction and the column direction;
Of the pixel signals of the current readout pixel block read out by the readout step, the pixel signal of the region overlapping with the next readout pixel block shifted by a predetermined pixel with respect to the readout pixel block is held in the memory in the element. Holding step,
The computer-readable storage medium, wherein the reading step includes a step of using a pixel signal held in the memory for reading a pixel signal of a next pixel block.
前記撮像素子は、請求項1又は2記載の撮像素子であることを特徴とする画像処理システム。 An image pickup apparatus that includes an image pickup element and that compresses and transmits an information amount of an image signal output from the image pickup element without undergoing color processing for performing at least white balance correction or γ correction for color information, and the compressed image An image processing system connected to a receiving device configured to perform color processing after receiving and expanding a signal,
The image processing system according to claim 1, wherein the image sensor is the image sensor according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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