JP4935290B2 - Solid-state imaging device, driving method of solid-state imaging device, and imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device, driving method of solid-state imaging device, and imaging device Download PDF

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Description

本発明は、撮像デバイスとして用いられる固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法及び撮像装置に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device used as an imaging device, a driving method of the solid-state imaging device, and an imaging device.

一般に、固体撮像装置は、CCD(Charge Coupled Device )イメージセンサに代表される電荷転送型の固体撮像装置と、CMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor )イメージセンサに代表されるX−Yアドレス型の固体撮像装置に大別される。この種の固体撮像装置は、主に動画撮影用のビデオカメラや静止画撮影用のデジタルスチルカメラ等、各種の撮像装置の撮像デバイスとして用いられている。   In general, solid-state imaging devices are charge transfer type solid-state imaging devices represented by CCD (Charge Coupled Device) image sensors and XY address type solid-state imaging represented by CMOS (Complementary Metal-oxide Semiconductor) image sensors. Broadly divided into devices. This type of solid-state imaging device is mainly used as an imaging device for various imaging devices such as a video camera for moving image shooting and a digital still camera for still image shooting.

固体撮像装置は、複数の画素が行列状に配列された画素アレイを有し、この画素アレイに画素ごとに設けられた光電変換素子にて、入射光に応じた信号電荷を生成・蓄積し、そこに蓄積された信号電荷を画素信号として読み出す仕組みになっている。また、カラー対応の固体撮像装置では、特定の波長域の光を透過させる分光透過特性をもつ色フィルタを画素ごとに設け、その分光特性に応じた入射光により光電変換した電気信号を用いて、所望の色信号処理を行なうことによりカラー画像を得ている。   The solid-state imaging device has a pixel array in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, and a photoelectric conversion element provided for each pixel in the pixel array generates and accumulates signal charges corresponding to incident light. The signal charge accumulated there is read out as a pixel signal. In addition, in a color-compatible solid-state imaging device, a color filter having a spectral transmission characteristic that transmits light in a specific wavelength range is provided for each pixel, and an electrical signal photoelectrically converted by incident light according to the spectral characteristic is used. A color image is obtained by performing desired color signal processing.

従来においては、色フィルタの配列として、図16に示すように、光の3原色である赤(R)、緑(G)、青(B)の原色フィルタを用いた固体撮像装置が多く用いられている。図示した色フィルタの配列は、原色ベイヤー配列(G市松RB色差線順次方式)と呼ばれるもので、ある行の色フィルタ配列をR,G,R,G,…の配列とすると、次の行の色フィルタ配列をG,B,G,B,…の配列とすることで、Gの色フィルタを互い違いの市松状に配列している。ここでは、Rの色フィルタを通して入射する光を検出(受光)する画素を「R画素」とする。同様に、Gの色フィルタを通して入射する光を検出する画素を「G画素」、Bの色フィルタを通して入射する光を検出する画素を「B画素」とする。   Conventionally, as an arrangement of color filters, as shown in FIG. 16, a solid-state imaging device using primary color filters of red (R), green (G), and blue (B) which are the three primary colors of light is often used. ing. The color filter arrangement shown in the figure is called a primary color Bayer arrangement (G checkered RB color difference line sequential method). If the color filter arrangement of a certain row is an arrangement of R, G, R, G,. By arranging the color filter array as G, B, G, B,..., The G color filters are arranged in an alternating checkered pattern. Here, a pixel that detects (receives) light incident through the R color filter is referred to as an “R pixel”. Similarly, a pixel that detects light incident through the G color filter is referred to as “G pixel”, and a pixel that detects light incident through the B color filter is referred to as “B pixel”.

原色ベイヤー配列は、R画素やB画素に比べて感度が高いG画素を、R画素やB画素の2倍の密度で配置し、またG画素を市松状に配列することで、水平方向と垂直方向の双方向でG画素の配置が対称になっていることが特徴である。これは、人間の視覚がGの光に対して感度が高いためで、このことにより原色ベイヤー配列は一般的に解像度が高く、色再現性が良いと言われている。ただし、分光特性によりシアン(Cy)、マゼンタ(Mg)、イエロー(Ye)、グリーン(G)の色フィルタを用いた補色フィルタの方が、原色ベイヤー配列よりも分光透過率が高く、特にカムコーダーではこの補色フィルタを使用していることが多いと言われている。   In the primary color Bayer arrangement, G pixels, which are more sensitive than R pixels and B pixels, are arranged at twice the density of R pixels and B pixels, and the G pixels are arranged in a checkered pattern so that they are perpendicular to the horizontal direction. It is characterized in that the arrangement of G pixels is symmetric in both directions. This is because human vision is highly sensitive to G light, and as a result, the primary color Bayer array is generally said to have high resolution and good color reproducibility. However, due to spectral characteristics, complementary color filters using cyan (Cy), magenta (Mg), yellow (Ye), and green (G) color filters have a higher spectral transmittance than the primary color Bayer arrangement, especially in camcorders. It is said that this complementary color filter is often used.

近年、デジタルスチルカメラやカムコーダーなどの固体撮像装置を用いた画像入力装置で、低照度下における撮像画像の品質を向上する要求がでている。低照度下における撮像では、シャッタースピードを遅くしたり、絞り値の明るいレンズを使用したり、フラッシュなどの外部光源を利用したりするのが一般的である。   In recent years, there has been a demand for improving the quality of captured images under low illuminance in image input devices using solid-state imaging devices such as digital still cameras and camcorders. In imaging under low illuminance, it is common to slow the shutter speed, use a lens with a bright aperture value, or use an external light source such as a flash.

しかしながら、シャッタースピードを遅くする場合は、手ぶれや被写体ぶれが生じ、画像の解像度が低下するなど、撮像画像の品質が低下してしまう。また、絞り値の明るいレンズを使用する場合は、レンズの大きさが大きくなる、もしくはズームレンズのような構造上絞り値に限度があり、あまり明るくできないなどの欠点がある。また、フラッシュなどの外部光源を使用する場合は、フラッシュを携帯しなければならない、もしくはフラッシュを使用することによる消費電力の増大などの欠点があり、また、そもそも美術館やコンサート会場など、演出上や被写体の保護のために使用できない場合も多い。   However, when the shutter speed is slowed down, the quality of the captured image is degraded, such as camera shake and subject blur, and the resolution of the image is lowered. In addition, when a lens with a bright aperture value is used, there is a disadvantage that the size of the lens becomes large, or the aperture value is limited due to the structure of a zoom lens, and the lens cannot be very bright. Also, when using an external light source such as a flash, there are drawbacks such as having to carry the flash or increasing the power consumption by using the flash. In many cases, it cannot be used to protect the subject.

一般に、低照度条件下では、色温度が低く、赤外光の放射量の多い光源が使われることが多い。そこで、出願人は、赤外光などの不可視光を入射光として取り込むことにより、実効的な撮影感度を上げる技術を提案している。この技術で採用している色フィルタの配列を図17に示す。図示した色フィルタの配列では、正方格子状の色フィルタを45°回転して傾けた形態で、各々の色フィルタを斜め格子状に配列している。また、色フィルタの種類としては、上述したR,G,Bの色フィルタに加えて、Aの色フィルタを用いている。Aの色フィルタは、R,G,Bの各色フィルタに比べて、光を透過する波長域が広い色フィルタである。ここでは、Aの色フィルタを通して入射する光を検出する画素を「A画素」とする。   In general, a light source having a low color temperature and a large amount of infrared light is often used under low illumination conditions. Therefore, the applicant has proposed a technique for increasing the effective photographing sensitivity by taking invisible light such as infrared light as incident light. FIG. 17 shows the arrangement of color filters used in this technique. In the illustrated color filter arrangement, each color filter is arranged in an oblique lattice form in a form in which square lattice color filters are inclined by 45 °. In addition to the R, G, and B color filters described above, the A color filter is used as the type of color filter. The A color filter is a color filter having a wider wavelength range for transmitting light than the R, G, and B color filters. Here, a pixel that detects light incident through the A color filter is referred to as an “A pixel”.

具体的な画素配列やフィルタ配列の規則性を記述すると、第1に、ある行の画素中心に対して、次の行の画素中心が1/2画素分ずれた、いわゆる互い違いの画素配列を有し、以下この互い違いの画素配列の繰り返しで2次元の画素アレイを構成している。第2に、画素ごとにR,G,B及びAのうちいずれか1つの色フィルタが配置されている。第3に、ある行の色フィルタはG,Rの交互に配列され、その次の行の色フィルタはすべてAが配列され、さらにその次の行の色フィルタはB,Gの交互に配列され、かつG,Rで構成された行のGと、B,Gで構成された行のGが斜め市松状に配列され、以下この色フィルタ配列の繰り返しで、R,G,B,Aの色フィルタを配列している。こうした色フィルタの配列(以下、「斜めA市松配列」と記す)を採用することにより、固体撮像装置で撮像した画像を使用して解像度を高める画像処理を行ない、結果として品質の高い撮像画像を得ることができる。   When describing the regularity of a specific pixel array or filter array, first, it has a so-called alternate pixel array in which the pixel center of the next row is shifted by 1/2 pixel from the pixel center of one row. In the following, a two-dimensional pixel array is formed by repeating this alternate pixel arrangement. Second, any one color filter of R, G, B, and A is arranged for each pixel. Third, the color filters in one row are arranged alternately in G and R, the color filters in the next row are all arranged in A, and the color filters in the next row are arranged alternately in B and G. In addition, G in a row composed of G and R and G in a row composed of B and G are arranged in a diagonal checkered pattern, and the colors of R, G, B, and A are repeated by repeating this color filter array. The filter is arranged. By adopting such an array of color filters (hereinafter referred to as “diagonal A checkered array”), image processing is performed to increase resolution using an image captured by a solid-state imaging device, and as a result, a high-quality captured image is obtained. Obtainable.

ところで、昨今固体撮像装置の多画素化が進み、例えばメガピクセル(100万画素)を超えるような高解像度の固体撮像装置が手軽に使用されるようになっている。この場合、通常の撮像では固体撮像装置の全部又は大部分の画素の出力信号を用いて、高解像度の撮像画像を得ることが求められるが、一方で低解像度の撮像が求められる場合もある。具体的には、例えば、モニタリングモードなど高解像度を使用しない場合や、すべての画素の信号を読み出さないことによる低消費電力化によりバッテリーなどの寿命を延ばしたい場合、低解像度の撮像により撮像画像の記憶容量を節約したい場合、同じ読み出し速度で解像度を低下させることによる高フレームレートでの動画の撮像を行ないたい場合などである。そのため、通常の解像度(高解像度)での撮像以外に、低解像度の撮像を行なう必要がある。   By the way, with the recent increase in the number of pixels of solid-state imaging devices, high-resolution solid-state imaging devices exceeding, for example, megapixels (1 million pixels) are easily used. In this case, in normal imaging, it is required to obtain a high-resolution captured image using the output signals of all or most of the pixels of the solid-state imaging device, but on the other hand, low-resolution imaging may be required. Specifically, for example, when high resolution such as monitoring mode is not used, or when it is desired to extend the life of a battery or the like by reducing power consumption by not reading out signals of all pixels, the captured image is captured by low resolution imaging. For example, when it is desired to save the storage capacity, it is necessary to capture a moving image at a high frame rate by reducing the resolution at the same reading speed. Therefore, it is necessary to perform low-resolution imaging in addition to normal resolution (high resolution).

単板カラー方式の固体撮像装置を用いた撮像装置において、低解像度で撮像する手法としては、画素アレイに設けられた画素の信号を間引き加算する手法が知られている。こうした間引き加算によって低解像度の撮像を実施する場合は、間引き加算を行なわない全画素読み出しによって得られた画素の信号を処理する場合の色配列と、間引き加算を行なって得られた画素の信号を処理する場合の色配列が、同じ配列となることが望ましい。その理由は、画素アレイの画素から読み出した信号を後段の信号処理回路(DSP:Digital signal processor)で処理する場合に、あるカラーコーディングの規則に対応した演算処理を行なってカラー画像を生成するため、間引き加算を行なった場合と行なわない場合で画素の色配列が変わると、色信号処理で同じカラーコーディングの規則を適用できず、信号処理回路の共有化が図れなくなるためである。   In an imaging apparatus using a single-plate color type solid-state imaging apparatus, a technique of thinning and adding signals of pixels provided in a pixel array is known as a technique for imaging at a low resolution. When low-resolution imaging is performed by such decimation and addition, the color arrangement in the case of processing the pixel signal obtained by reading all pixels without performing decimation and the pixel signal obtained by performing decimation and addition. It is desirable that the color arrangement when processing is the same arrangement. The reason is that when a signal read out from a pixel in the pixel array is processed by a signal processing circuit (DSP) in the subsequent stage, a color image is generated by performing an arithmetic process corresponding to a certain color coding rule. This is because if the pixel color arrangement changes between when the thinning addition is performed and when it is not performed, the same color coding rule cannot be applied in the color signal processing, and the signal processing circuit cannot be shared.

そこで本発明は、斜めA市松配列の色フィルタアレイを採用した固体撮像装置において、信号の間引き加算を行なって取り出した画素信号と、全画素読み出しを行なって取り出した画素信号を、共通の信号処理回路を用いて処理できるようにすることを目的とする。   Therefore, the present invention provides a common signal processing for pixel signals extracted by performing decimation and addition of signals and pixel signals extracted by performing all pixel readout in a solid-state imaging device employing a diagonal A checkered color filter array. The object is to enable processing using a circuit.

本発明に係る固体撮像装置は、複数の画素が行列状に2次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が行方向と列方向に1/2画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するR(赤),G(緑),B(青)の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するAの色フィルタとを含むR,G,B,Aの色フィルタを有し、ある行の画素にはG,Rの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはAの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはG,Bの色フィルタを交互に配列して斜めA市松構造とした色フィルタアレイと、前記R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素を単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう駆動手段とを備えるものである。   In the solid-state imaging device according to the present invention, a plurality of pixels are two-dimensionally arranged in a matrix, and the pixel center of the next row is shifted by 1/2 pixel in the row direction and the column direction with respect to the pixel center of one row. A pixel array having an oblique grid-like pixel arrangement, and a color filter arranged for each pixel of the pixel array, and transmitting a predetermined band of light in the visible light region R (red), G (green), B (Blue) color filters and A, R, G, B, A color filters including at least the light in the entire visible light region, and G, R colors for pixels in a certain row Filters are alternately arranged, color filters of A are arranged in the pixels of the next row, and color filters of G and B are alternately arranged in the pixels of the next row to form a diagonal A checkered structure The row direction of the array and the pixels on which the R, G, B color filters are arranged Adjacent m (m is an odd number of 3 or more) pixels are set as a unit pixel block, and every other pixel in the row direction from the pixels arranged at the end of the pixel block in the unit pixel block is a signal addition target. Drive means for performing pixel signal thinning-out for each unit pixel block adjacent in the row direction, with other pixels as signals to be thinned out.

また、本発明に固体撮像装置の駆動方法は、複数の画素が行列状に2次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が行方向と列方向に1/2画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するR(赤),G(緑),B(青)の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するAの色フィルタとを含むR,G,B,Aの色フィルタを有し、ある行の画素にはG,Rの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはAの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはG,Bの色フィルタを交互に配列して斜めA市松構造とした色フィルタアレイとを備える固体撮像装置を駆動する際に、前記R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素を単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうものである。   In the driving method of the solid-state imaging device according to the present invention, a plurality of pixels are two-dimensionally arranged in a matrix, and the pixel center of the next row is 1/2 in the row direction and the column direction with respect to the pixel center of one row. A pixel array having an oblique lattice-like pixel arrangement shifted by two pixels, and a color filter for each pixel of the pixel array, and R (red), G (transmitting light in a predetermined band within the visible light region Green), B (blue) color filters and R color filters including A color filters that transmit at least light in the entire visible light region. , R color filters are alternately arranged, A color filter is arranged for the pixels in the next row, and G, B color filters are alternately arranged for the pixels in the next row. When driving a solid-state imaging device comprising a color filter array, the R, G, With respect to the pixels in which the color filters are arranged, m (m is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the row direction are defined as unit pixel blocks, and the pixels from the pixels arranged at the ends of the pixel blocks in the unit pixel block Pixel signals are thinned and added for each unit pixel block adjacent in the row direction, with every other pixel in the direction as a signal addition target and other pixels as signal thinning targets.

上記の固体撮像装置及び固体撮像装置の駆動方法においては、R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことにより、斜めA市松構造の色フィルタアレイの中で、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行や、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行で、間引き加算後の画素の色配列が、もともとの色フィルタの色配列と同じ配列になる。   In the solid-state imaging device and the driving method of the solid-state imaging device, m (m is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the row direction are unit pixels with respect to pixels in which R, G, and B color filters are arranged. Units that are adjacent to each other in the row direction, with every other pixel in the row direction from the pixels arranged at the end of the pixel block in this unit pixel block as a signal addition target, and other pixels as signal thinning targets By performing decimation and addition of pixel signals for each pixel block, pixel rows in which G and R color filters are alternately arranged, and G and B color filters are alternately arranged in a diagonal color checkered color filter array. In the pixel row arranged in the pixel row, the color arrangement of the pixels after the thinning-out addition is the same as the color arrangement of the original color filter.

また、R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向で同じ列に配列された画素を信号の加算対象及び間引き対象として、画素信号の間引き加算を行なうことにより、R,G,Bの色フィルタが配列された画素全体にわたって、間引き加算後の画素の色配列が、もともとの色フィルタの色配列と同じ配列になる。さらに、Aの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行ない、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心は、行方向において、R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置するものとすれば、R,G,B,Aの色フィルタが配列された画素全体にわたって、間引き加算後の画素の色配列が、もともとの色フィルタの色配列と同じ配列になる。   In addition, with respect to pixels in which R, G, and B color filters are arranged, pixel signals are thinned and added by using pixels arranged in the same column in the row direction as signal addition targets and thinning targets. , B over the entire pixel in which the color filters are arranged, the color arrangement of the pixels after the decimation is the same as the color arrangement of the original color filter. Further, regarding the pixels in which the color filter A is arranged, m pixels (m is an odd number of 3 or more) adjacent in the row direction are set as unit pixel blocks, and are arranged at the ends of the pixel blocks in the unit pixel block. The pixel signal is thinned and added for each unit pixel block adjacent in the row direction, with every other pixel in the row direction from the pixel being the signal addition target and the other pixels being the signal thinning target. The center between the plurality of pixels to be added in the unit pixel block including the arranged pixels is located at the boundary between the unit pixel blocks including the pixels in which the R, G, and B color filters are arranged in the row direction. If this is done, the color arrangement of the pixels after the decimation addition is the same as the original color filter arrangement over the entire pixels where the R, G, B, and A color filters are arranged.

また、本発明に係る固体撮像装置は、複数の画素が行列状に2次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が1/2画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するR(赤),G(緑),B(青)の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するAの色フィルタとを含むR,G,B,Aの色フィルタを有し、ある行の画素にはG,Rの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはAの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはG,Bの色フィルタを交互に配列して斜めA市松構造とした色フィルタアレイと、前記R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう駆動手段とを備えるものである。   Further, the solid-state imaging device according to the present invention has a diagonal lattice shape in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged in a matrix and the pixel center of the next row is shifted by ½ pixel from the pixel center of one row. And an R (red), G (green), and B (blue) filter that arranges a color filter for each pixel of the pixel array and transmits light in a predetermined band within the visible light region. R, G, B, and A color filters including a color filter and an A color filter that transmits at least light in the entire visible light region, and G and R color filters are alternately arranged on pixels in a row. A color filter array in which a color filter of A is arranged in the pixels of the next row, and a color filter of G and B is alternately arranged in the pixels of the next row to form an oblique A checkered structure; Adjacent to the pixel in which R, G, B color filters are arranged in the row direction An m × n pixel block including (m is an odd number of 3 or more) pixels and n (n is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the column direction is defined as a unit pixel block, and the pixels within the unit pixel block For every unit pixel block adjacent in the row and column directions, every other pixel in the row and column directions from the pixels arranged in the corners of the block is subject to signal addition, and the other pixels are subject to signal thinning. Drive means for performing decimation and addition of pixel signals.

本発明に係る固体撮像装置の駆動方法は、複数の画素が行列状に2次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が1/2画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するR(赤),G(緑),B(青)の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するAの色フィルタとを含むR,G,B,Aの色フィルタを有し、ある行の画素にはG,Rの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはAの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはG,Bの色フィルタを交互に配列して斜めA市松構造とした色フィルタアレイとを備える固体撮像装置を駆動する際に、前記R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうものである。   In the solid-state imaging device driving method according to the present invention, a plurality of pixels are two-dimensionally arranged in a matrix, and the pixel center of the next row is shifted by ½ pixel from the pixel center of one row. A pixel array having a pixel array and a color filter arranged for each pixel of the pixel array and transmitting light in a predetermined band within the visible light region R (red), G (green), B (blue) And R, G, B, and A color filters including at least the A color filter that transmits light in the entire visible light region, and G and R color filters are alternately arranged in a row of pixels. A color filter array in which a color filter of A is arranged in the pixels of the next row, and a color filter of G and B is alternately arranged in the pixels of the next row to form a diagonal A checkered structure. When driving the solid-state imaging device provided, the R, G, B color filters are arranged. The pixel unit is an m × n pixel block including m (m is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the row direction and n (n is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the column direction. A pixel block, every other pixel in the row direction and the column direction from the pixels arranged in the corner of the pixel block in the unit pixel block is a signal addition target, and the other pixels are signal thinning targets in the row direction. The pixel signals are thinned and added for each unit pixel block adjacent in the column direction.

上記の固体撮像装置及び固体撮像装置の駆動方法においては、R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことにより、間引き加算後のR,G,Bの画素の色配列が、斜めA市松配列におけるR,G,Bの画素の色配列と同じ配列になる。   In the solid-state imaging device and the driving method of the solid-state imaging device, m (m is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the row direction and the column direction with respect to the pixels in which R, G, and B color filters are arranged. An m × n pixel block including n pixels (n is an odd number of 3 or more) adjacent to the pixel block is defined as a unit pixel block, and the pixels arranged at the corners of the pixel block in the unit pixel block are arranged in the row direction and the column direction. In this case, every other pixel is subject to signal addition, and other pixels are subject to signal thinning, and pixel signals are thinned and added for each unit pixel block adjacent in the row and column directions. The color arrangement of the R, G, and B pixels is the same as the color arrangement of the R, G, and B pixels in the diagonal A checkered arrangement.

また、Aの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行ない、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心は、行方向と列方向において、R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置するものとすれば、R,G,B,Aの色フィルタが配列された画素全体にわたって、間引き加算後の画素の色配列が、間引き加算後のR,G,B,Aの画素の色配列が、斜めA市松配列におけるR,G,B,Aの画素の色配列と同じ配列になる。   In addition, the pixel in which the color filter A is arranged includes m (m is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the row direction and n (n is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the column direction. An m × n pixel block is defined as a unit pixel block, and every other pixel in the row direction and column direction from the pixels arranged in the corner of the pixel block in the unit pixel block is a signal addition target, and the other pixels are As a signal thinning target, pixel signals are thinned and added for each unit pixel block adjacent in the row direction and the column direction, and a plurality of pixels to be added in a unit pixel block including a pixel in which a color filter of A is arranged Is located at the boundary between unit pixel blocks including pixels in which R, G, and B color filters are arranged in the row direction and the column direction, the colors of R, G, B, and A Pixels with an array of filters Over the body, the color arrangement of the pixels after the decimation addition is the same as the color arrangement of the R, G, B, and A pixels in the diagonal A checkered arrangement. It becomes an array.

本発明によれば、固体撮像装置に斜めA市松配列の色フィルタアレイを採用した場合でも、信号の間引き加算を行なって取り出した画素信号と、全画素読み出しを行なって取り出した画素信号を、共通の信号処理回路を用いて処理することができる。また、画素信号の間引き加算により、低解像度での撮像要求に応えることができる。   According to the present invention, even when a diagonal A checkered color filter array is employed in the solid-state imaging device, the pixel signal extracted by performing decimation addition of the signal and the pixel signal extracted by performing all pixel readout are shared. The signal processing circuit can be used for processing. In addition, it is possible to meet a request for imaging at a low resolution by thinning and adding pixel signals.

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施形態においては、CCDイメージセンサからなる電荷転送型の固体撮像装置(以下、「CCD固体撮像装置」と記す)を例に挙げて説明するが、本発明は、CMOSイメージセンサに代表されるX−Yアドレス型の固体撮像装置にも適用可能である。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a charge transfer type solid-state imaging device (hereinafter referred to as “CCD solid-state imaging device”) composed of a CCD image sensor will be described as an example. However, the present invention is representative of a CMOS image sensor. The present invention is also applicable to an XY address type solid-state imaging device.

図1は本発明が適用されるCCD固体撮像装置の構成例を示す概略図である。図示のように、画素アレイ1には、複数(多数)の画素2が行列状に2次元配置されている。各々の画素2は、受光部に入射する光をその光量に応じた電気信号(電荷量)に変換して蓄積する光電変換素子(フォトダイオード等)を含むものである。画素アレイ1に設けられた画素2は、それぞれに対応する色フィルタを通して入射した光を光電変換するものである。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a CCD solid-state imaging device to which the present invention is applied. As shown in the figure, a plurality (large number) of pixels 2 are two-dimensionally arranged in a matrix in the pixel array 1. Each pixel 2 includes a photoelectric conversion element (such as a photodiode) that converts light incident on the light receiving portion into an electrical signal (charge amount) corresponding to the amount of light and accumulates it. The pixels 2 provided in the pixel array 1 photoelectrically convert light incident through the corresponding color filters.

画素アレイ1の画素配列は、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が行方向(水平方向)と列方向(垂直方向)に1/2画素分ずれた斜め格子状の画素配列となっている。この斜め格子状の画素配列を採用した場合は、任意の画素行において、各々の画素2が行方向に1行おきに配列されるとともに、任意の画素列において、各々の画素2が列方向に1列おきに配列される。   The pixel array of the pixel array 1 is an oblique grid pixel array in which the pixel center of the next row is shifted by 1/2 pixel in the row direction (horizontal direction) and the column direction (vertical direction) with respect to the pixel center of a certain row. It has become. When this diagonal grid pixel arrangement is adopted, each pixel 2 is arranged every other row in the row direction in any pixel row, and each pixel 2 is arranged in the column direction in any pixel column. Arranged every other column.

また、CCD固体撮像装置は、上記図17に示した斜めA市松構造の色フィルタアレイを備えている。この斜めA市松構造の色フィルタアレイにおいては、画素アレイ1の画素2ごとに異なる色フィルタを1:1の対応関係で形成するため、色フィルタの空間的な色配列は、画素アレイ1における画素2の配列と同様に斜め格子状となる。   The CCD solid-state imaging device includes the color filter array having the diagonal A checkered structure shown in FIG. In the color filter array having the diagonal A checkered structure, different color filters are formed for each pixel 2 of the pixel array 1 with a 1: 1 correspondence, so that the spatial color arrangement of the color filter is the pixel in the pixel array 1. Similar to the arrangement of 2, it has an oblique lattice shape.

また、色フィルタアレイで採用している斜めA市松配列の色フィルタは、光の3原色であるR(赤),G(緑),B(青)の色フィルタに、Aの色フィルタを加えた、4種類の色フィルタを組み合わせた構成となっている。このうち、R,G,Bの色フィルタは、主に色再現のために、可視光領域内で所定帯域の光を透過する原色フィルタである。すなわち、Rの色フィルタは、可視長領域の中で赤色成分の光を透過する原色フィルタであり、Gの色フィルタは、可視光領域の中で緑色成分の光を透過する原色フィルタであり、Bの色フィルタは、可視光領域の中で青色成分の光を透過する原色フィルタである。   In addition, the diagonal A checkered color filter employed in the color filter array adds the A color filter to the R (red), G (green), and B (blue) color filters that are the three primary colors of light. In addition, the four types of color filters are combined. Among these, R, G, and B color filters are primary color filters that transmit light in a predetermined band within the visible light region mainly for color reproduction. That is, the R color filter is a primary color filter that transmits red component light in the visible length region, and the G color filter is a primary color filter that transmits green component light in the visible light region, The color filter B is a primary color filter that transmits blue component light in the visible light region.

これに対して、Aの色フィルタは、主に低照度条件下での高感度化のために、少なくとも可視光領域の全域の光を透過する全域透過フィルタである。こうした透過特性を有するAの色フィルタは、色フィルタアレイにおいて斜め市松状に配列されている。また、Aの色フィルタは、上述した色再現のための原色フィルタに比較して、光を透過する波長域が広い(換言すると、光量のロスが少ない)フィルタである。具体的には、例えば、可視光領域〜赤外光領域までの全域の光を透過するフィルタ、又は紫外光領域〜可視光領域までの全域の光を透過するフィルタ、あるいは紫外光領域〜可視光領域〜赤外光領域の全域の光を透過するフィルタである。   On the other hand, the color filter A is a full-area transmission filter that transmits at least light in the entire visible light region mainly for high sensitivity under low illumination conditions. The color filters A having such transmission characteristics are arranged in a diagonal checkered pattern in the color filter array. The color filter A is a filter having a wider wavelength range for transmitting light (in other words, less loss of light amount) than the primary color filter for color reproduction described above. Specifically, for example, a filter that transmits the entire light from the visible light region to the infrared light region, a filter that transmits the entire light from the ultraviolet light region to the visible light region, or the ultraviolet light region to visible light. It is a filter that transmits light in the entire region from the region to the infrared light region.

このため、R,G,Bの各色フィルタは、それぞれ光を透過する波長域に適した色素を混ぜた材料で形成(成膜)されるが、Aの色フィルタは、そうした色素を混ぜていない透明な材料や、R,G,Bの色フィルタよりも色素の量が少ない材料、あるいはグレーがかった材料や、透明よりも少し白みがかった材料、酸化シリコン膜などの層間絶縁膜などで形成される。また、Aの色フィルタは、R,G,Bの光の波長域のうち、特定の色範囲に偏った波長域の光を透過するもの(例えば、Gの色フィルタよりも薄いエメラルド系の色)ではなく、可視光領域における広い波長域の光を透過する特性を有するものである。こうした特性を有するAの色フィルタを通して入射光を検出するA画素の分光感度特性は、例えば図2に示すように、可視光領域ではR,G,Bの画素よりも高い感度を有し、しかも可視光領域以外の広い波長域の光に感度を有するものとなる。   For this reason, the R, G, and B color filters are formed (film formation) with a material mixed with a dye suitable for the wavelength range that transmits light, but the A color filter does not mix such a dye. Formed with transparent materials, materials with less pigment than R, G, B color filters, grayish materials, materials that are slightly whiter than transparent materials, interlayer insulation films such as silicon oxide films, etc. Is done. The A color filter transmits light in a wavelength range that is biased to a specific color range among the R, G, and B light wavelength ranges (for example, an emerald color that is thinner than the G color filter). ), But has a characteristic of transmitting light in a wide wavelength region in the visible light region. For example, as shown in FIG. 2, the spectral sensitivity characteristic of the A pixel that detects incident light through the A color filter having such characteristics has higher sensitivity than the R, G, and B pixels in the visible light region. It has sensitivity to light in a wide wavelength region other than the visible light region.

また、斜めA市松配列の色フィルタは、ある行の画素にはG,Rの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはAの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはG,Bの色フィルタを交互に配列し、以下この色フィルタ配列の繰り返しでフィルタアレイを構成している。さらに、斜めA市松配列の色フィルタは、ある列の画素にはG,Rの色フィルタを交互に配列し、次の列の画素にはAの色フィルタを配列し、さらに次の列の画素にはG,Bの色フィルタを交互に配列し、以下この色フィルタ配列の繰り返しでフィルタアレイを構成している。また、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行に属するGの色フィルタと、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行に属するGの色フィルタは、色フィルタアレイ内で1画素おきに斜め市松状に配列されている。   In the diagonal A checkered color filter, G and R color filters are alternately arranged for pixels in one row, A color filters are arranged for pixels in the next row, and pixels in the next row. The G and B color filters are alternately arranged, and the filter array is configured by repeating this color filter arrangement. Further, in the color filter of the diagonal A checkered arrangement, the G and R color filters are alternately arranged in the pixels of a certain column, the A color filter is arranged in the pixels of the next column, and the pixels of the next column are further arranged. The G and B color filters are alternately arranged, and the filter array is configured by repeating this color filter arrangement. The G color filter belonging to the pixel row in which the G and R color filters are alternately arranged and the G color filter belonging to the pixel row in which the G and B color filters are alternately arranged are included in the color filter array. Thus, every other pixel is arranged in a diagonal checkered pattern.

また、画素アレイ1には、各々の画素2に対して、複数の垂直転送レジスタ3が垂直方向に沿って設けられている。垂直転送レジスタ3は、画素列ごとに、画素2に隣接して設けられている。この垂直転送レジスタ3は、各行の画素2から読み出された信号電荷を垂直方向に転送するもので、垂直CCDによって構成されている。ちなみに、画素アレイ1においては、垂直方向が列方向、水平方向が行方向となる。   In the pixel array 1, a plurality of vertical transfer registers 3 are provided along the vertical direction for each pixel 2. The vertical transfer register 3 is provided adjacent to the pixel 2 for each pixel column. The vertical transfer register 3 transfers signal charges read from the pixels 2 in each row in the vertical direction, and is constituted by a vertical CCD. Incidentally, in the pixel array 1, the vertical direction is the column direction and the horizontal direction is the row direction.

各々の垂直転送レジスタ3の終端部には、水平方向に沿って水平転送レジスタ4が設けられている。水平転送レジスタ4は、各々の垂直転送レジスタ3によって垂直方向に転送された信号電荷を水平方向に転送するもので、水平CCDによって構成されている。水平転送レジスタ4による信号電荷の転送先には出力アンプ5が設けられている。   At the end of each vertical transfer register 3, a horizontal transfer register 4 is provided along the horizontal direction. The horizontal transfer register 4 transfers the signal charges transferred in the vertical direction by the respective vertical transfer registers 3 in the horizontal direction, and is constituted by a horizontal CCD. An output amplifier 5 is provided at the transfer destination of the signal charge by the horizontal transfer register 4.

出力アンプ5は、水平転送レジスタ4によって水平方向に転送された信号電荷を電圧に変換して出力するものである。出力アンプ5から出力された信号は信号処理回路6に入力される。信号処理回路6は、出力アンプ5から出力された信号を取り込んで、あるカラーコーディングの規則に対応した色信号処理(演算処理)を行なうことにより、カラー画像信号を生成するものである。駆動回路7は、信号電荷を転送するための駆動パルス(以下、「転送パルス」)を発生するとともに、この転送パルスにしたがって垂直転送レジスタ3と水平転送レジスタ4を駆動するものである。   The output amplifier 5 converts the signal charge transferred in the horizontal direction by the horizontal transfer register 4 into a voltage and outputs the voltage. The signal output from the output amplifier 5 is input to the signal processing circuit 6. The signal processing circuit 6 takes in the signal output from the output amplifier 5 and performs color signal processing (calculation processing) corresponding to a certain color coding rule to generate a color image signal. The drive circuit 7 generates a drive pulse (hereinafter referred to as “transfer pulse”) for transferring a signal charge, and drives the vertical transfer register 3 and the horizontal transfer register 4 in accordance with the transfer pulse.

上記構成からなるCCD固体撮像装置は、画素アレイ1に2次元配置された各々の画素2の信号を間引き加算するモード(以下、「間引き加算モード」)と、間引き加算せずにすべての画素の信号を読み出して処理するモード(以下、「全画素読み出しモード」)とを備える。間引き加算モードや全画素読み出しモードに基づいてCCD固体撮像装置を駆動する駆動回路7は、垂直転送レジスタ3に対して垂直転送パルスを、水平転送レジスタ4に水平転送パルスを、それぞれ供給する。いずれのモードで駆動する場合も、Aの色フィルタをもつ画素を用いて読み出された画素信号は、信号処理上、輝度信号として用いられる。   The CCD solid-state imaging device having the above-described configuration has a mode in which the signals of the respective pixels 2 two-dimensionally arranged in the pixel array 1 are thinned out and added (hereinafter referred to as “decimated addition mode”), and all pixels without being thinned out. And a mode for reading and processing signals (hereinafter, “all-pixel reading mode”). The drive circuit 7 that drives the CCD solid-state imaging device based on the thinning addition mode or the all-pixel readout mode supplies a vertical transfer pulse to the vertical transfer register 3 and a horizontal transfer pulse to the horizontal transfer register 4. In any mode, the pixel signal read out using the pixel having the A color filter is used as a luminance signal in signal processing.

CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合は、画素信号の間引きと画素信号の加算を行なうことになる。画素信号の間引き方法や加算方法は、どのような方法を用いてもかまわない。例えば、画素信号の間引きは、信号の間引き対象となる画素から信号の読み出しを行なわないか、信号の読み出しを行なっても当該信号を色信号処理に用いないことで実現可能である。より具体的に記述すると、R,G,Bのいずれかの色フィルタをもつ画素に関しては、信号の読み出しを行なわないか、信号の読み出しを行なってもその信号を信号処理回路で色再現のための信号処理に用いないことで、画素信号の間引きを行なうことが可能である。また、Aの色フィルタをもつ画素に関しては、信号の読み出しを行なわないか、信号の読み出しを行なってもその信号を信号処理回路で高感度化のための信号処理に用いないことで、画素信号の間引きを行なうことが可能である。   When the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning and adding mode, pixel signals are thinned and pixel signals are added. Any method may be used as a pixel signal thinning-out method or addition method. For example, pixel signal thinning can be realized by not reading a signal from a pixel to be thinned, or by not using the signal for color signal processing even if the signal is read. More specifically, for a pixel having any one of R, G, and B color filters, the signal processing circuit does not read out the signal, or the signal is read out for color reproduction by the signal processing circuit. By not using the signal processing, it is possible to perform pixel signal thinning. In addition, regarding the pixel having the A color filter, the pixel signal is not read out, or even if the signal is read out, the signal is not used for signal processing for high sensitivity in the signal processing circuit. It is possible to perform decimation.

一方、画素信号の加算については、CCD固体撮像装置であれば、信号の加算対象となる複数の画素から読み出した信号電荷を、垂直転送レジスタ3と水平転送レジスタ4で転送するときに、駆動回路7から各々の転送レジスタ3,4に供給する転送パルスを用いた電位分布の制御により、垂直方向の複数画素の信号電荷、又は水平方向の複数画素の信号電荷を、それぞれ電位の井戸で混ぜ合わせることにより実現可能である。   On the other hand, with respect to pixel signal addition, in the case of a CCD solid-state imaging device, when a signal charge read from a plurality of pixels to which signals are to be added is transferred between the vertical transfer register 3 and the horizontal transfer register 4, a drive circuit is provided. 7, signal charges of a plurality of pixels in the vertical direction or signal charges of a plurality of pixels in the horizontal direction are mixed in the potential wells, respectively, by controlling the potential distribution using the transfer pulses supplied to the transfer registers 3 and 4 from 7. Can be realized.

また、CMOS固体撮像装置であれば、画素列ごとに設けられたキャパシタ(画素から読み出した信号を保持するキャパシタ)をスイッチングの制御によって複数列同時に水平信号線に接続することで、複数の列の画素信号を加算して出力することが可能である。また、信号の加算対象となる複数の行の画素を垂直レジスタで同時に選択して駆動することにより、当該複数の行の画素の信号を共通の列信号線に加算して出力することが可能である。また、こうしたアナログ演算による加算方法の他にも、信号の加算対象となる画素から読み出された信号をアナログ−デジタル変換し、変換後の信号をデジタル演算で加算するなどの方法でも実現可能である。   Further, in the case of a CMOS solid-state imaging device, a plurality of columns can be simultaneously connected to a horizontal signal line by controlling a capacitor (a capacitor holding a signal read from a pixel) provided for each pixel column by switching control. It is possible to add and output pixel signals. In addition, by simultaneously selecting and driving pixels in a plurality of rows to be added with a vertical register, it is possible to add and output the signals of the pixels in the plurality of rows to a common column signal line. is there. In addition to the addition method based on the analog calculation, it can be realized by a method of performing analog-digital conversion on the signal read from the pixel to which the signal is added and adding the converted signal by digital calculation. is there.

また、CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合は、後述するように同一の色フィルタをもつ複数の画素の信号を加算することになる。このため、加算によって得られる画素信号(加算信号)の色成分は、加算対象とした画素の色フィルタと同一の色成分として取り扱う。また、CCD固体撮像装置を全画素読み出しモードで駆動する場合は、基本的に、画素アレイ1に設けられたすべての画素2の信号を垂直転送レジスタ3に同時に読み出す。このため、全画素読み出しモードで駆動する場合の画素の色配列は、色フィルタアレイで採用している斜めA市松配列と同じ配列になる。   When the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning and adding mode, signals of a plurality of pixels having the same color filter are added as will be described later. For this reason, the color component of the pixel signal (addition signal) obtained by the addition is handled as the same color component as the color filter of the pixel to be added. When the CCD solid-state imaging device is driven in the all-pixel reading mode, basically, the signals of all the pixels 2 provided in the pixel array 1 are simultaneously read out to the vertical transfer register 3. For this reason, the color arrangement of pixels when driven in the all-pixel readout mode is the same as the diagonal A checkered arrangement adopted in the color filter array.

[第1の実施形態]
図3はCCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第1の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、斜めA市松構造の色フィルタアレイにおいて、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行又はG,Bの色フィルタが交互に配列された画素行など、異なる2色の色フィルタが交互に配列された画素行に適用されるものである。図中の太線は、信号の加算対象となる画素を相互に結ぶ線であって、信号の加算を意味している。
[First Embodiment]
FIG. 3 is a diagram for explaining the first embodiment applied when the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning and adding mode. The driving method based on the thinning-out addition mode shown in the figure is a pixel row in which G and R color filters are alternately arranged or a pixel row in which G and B color filters are alternately arranged in a diagonal A checkered color filter array. For example, two different color filters are applied to pixel rows arranged alternately. A thick line in the figure is a line connecting pixels to which signals are to be added, and means addition of signals.

かかる間引き加算モードにおいては、行方向に2色ある色フィルタ(図例ではXとYで表示)のうち、一方の色フィルタXと同一の色フィルタXを用いた連続した2つの画素の信号を加算し、さらに信号を加算した画素の行方向に隣り合う他方の色フィルタYと同一色フィルタYの連続した2つの画素の信号を加算し、それぞれ信号を加算した画素の間にある、信号を加算した画素とは異なる色フィルタの画素の信号は間引き、この間引き加算を繰り返すことにより、行方向の間引き加算動作を行なう。   In this thinning-out mode, signals of two consecutive pixels using the same color filter X as one color filter X out of two color filters in the row direction (indicated by X and Y in the example) are used. The signals of two consecutive pixels of the same color filter Y and the other color filter Y adjacent to each other in the row direction of the pixel to which the signal has been added are added, and the signal between the pixels to which the signal has been added is added. The signal of the pixel of the color filter different from the added pixel is thinned, and the thinning addition operation in the row direction is performed by repeating this thinning addition.

具体的には、色フィルタが行方向にX,Y,X,Y,X,Y,X,Y,X,…の順序で配列されているものとすると、色フィルタYを挟んで行方向に連続する2つの色フィルタXの画素の信号を加算し、当該2つの画素の間に挟まれた色フィルタYの画素の信号は間引く。また、行方向で信号の加算を行なった色フィルタXの画素に隣接する別の色フィルタYの画素についても同様に、色フィルタXを挟んで行方向に連続する2つの色フィルタYの画素の信号を加算し、当該2つの画素の間に挟まれた色フィルタXの画素の信号は間引く。つまり、X,Yの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接(連続)するm(mは3以上の奇数で、本形態例ではm=3)個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に1画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引きと加算を行なう。   Specifically, assuming that color filters are arranged in the order of X, Y, X, Y, X, Y, X, Y, X,... In the row direction, the color filter Y is sandwiched in the row direction. Signals of pixels of two successive color filters X are added, and signals of pixels of the color filter Y sandwiched between the two pixels are thinned out. Similarly, the pixels of another color filter Y adjacent to the pixel of the color filter X that has undergone signal addition in the row direction are also the pixels of the two color filters Y that are continuous in the row direction across the color filter X. The signals are added, and the signals of the pixels of the color filter X sandwiched between the two pixels are thinned out. In other words, regarding pixels in which X and Y color filters are arranged, m (m is an odd number of 3 or more, m = 3 in this embodiment) adjacent (continuous) in the row direction is defined as a unit pixel block. In this unit pixel block, every other pixel in the row direction from the pixel arranged at the end of the pixel block, that is, a pixel having the same color filter as a signal addition target, and other pixels as signal thinning targets, The pixel signal is thinned out and added for each unit pixel block.

この場合、単位画素ブロックは、行方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。このため、本形態例のようにm=3とすると、行方向には、色フィルタがX,Y,Xの順序で配列された3つの画素からなる単位画素ブロックと、色フィルタがY,X,Yの順序で配列された3つの画素からなる単位画素ブロックが、交互に並ぶことになる。また、各々の単位画素ブロックを構成する3つの画素のうち、両側2つの画素を信号の加算対象、中央の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。   In this case, the unit pixel blocks are divided so as to be adjacent to each other without overlapping each other in the row direction. Therefore, when m = 3 as in this embodiment, in the row direction, a unit pixel block composed of three pixels in which the color filters are arranged in the order of X, Y, and X, and the color filters are Y, X , Y unit pixel blocks composed of three pixels arranged in the order of Y are alternately arranged. In addition, among the three pixels constituting each unit pixel block, the pixel signals are thinned and added for each unit pixel block, with the two pixels on both sides being the signal addition target and the central pixel being the signal thinning target. Become.

また、間引き加算を行なう1つの単位画素ブロックからは、加算対象とした複数(本形態例では2つ)の画素の信号を加算することで、その加算信号を擬似的に1画素分の画素信号として取り出す。このため、加算によって取り出す画素信号の画素位置については、間引き加算後の画素の重心位置で特定する。単位画素ブロック内で加算対象とした複数の画素の信号を加算する場合、間引き加算後の画素重心は、常に信号の加算を行なう複数の画素間の中心にくる。このため、本形態例においては、信号の加算対象とした2つの画素間の中心(重心)を、単位画素ブロックでの間引き加算によって取り出した画素信号(加算信号)の画素位置として特定する。   Further, by adding the signals of a plurality of (two in the present embodiment) pixels to be added from one unit pixel block that performs decimation addition, the addition signal is pseudo-pixel signal for one pixel. Take out as. For this reason, the pixel position of the pixel signal extracted by addition is specified by the barycentric position of the pixel after the thinning addition. When adding signals of a plurality of pixels to be added in a unit pixel block, the pixel centroid after thinning-out is always at the center between the plurality of pixels to which signals are added. For this reason, in the present embodiment, the center (center of gravity) between the two pixels that are signal addition targets is specified as the pixel position of the pixel signal (addition signal) extracted by thinning out addition in the unit pixel block.

これにより、例えば、色フィルタがX,Y,Xの順序で配列された3つの画素を含む単位画素ブロックにおいて、両側2つの画素(色フィルタXの画素)の信号を加算し、その間に挟まれた画素(色フィルタYの画素)の信号を間引く場合、間引き加算後の画素重心は、両側2つの画素間の中心にくる。したがって、前述したように色フィルタが行方向にX,Y,X,Y,X,Y,X,Y,X,…の順序で配列されている場合、間引き加算後の画素の色配列は、行方向にX,Y,X,…の配列となり、この配列は、もともとの色フィルタの配列、すなわち全画素読み出しモードで画素の信号を読み出した場合の色配列と同じ配列になる。また、X,Y,X,Y,X,Y,X,Y,X,…の順序で色フィルタが配列された画素行においては、行方向に隣接する3個の画素からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの2つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に1画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して1/3倍となり、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して2/3倍となる。   Thereby, for example, in a unit pixel block including three pixels in which color filters are arranged in the order of X, Y, and X, signals of two pixels on both sides (pixels of color filter X) are added and sandwiched between them. When the signals of the pixels (color filter Y pixels) are thinned out, the pixel centroid after the thinning addition is at the center between the two pixels on both sides. Therefore, as described above, when the color filters are arranged in the order of X, Y, X, Y, X, Y, X, Y, X,... The arrangement is X, Y, X,... In the row direction. This arrangement is the same as the original color filter arrangement, that is, the color arrangement when pixel signals are read out in the all-pixel reading mode. In a pixel row in which color filters are arranged in the order of X, Y, X, Y, X, Y, X, Y, X,..., A unit pixel block composed of three pixels adjacent in the row direction. The addition signal obtained by adding the signals of the two pixels of the same color filter is handled as a pixel signal for one pixel in a pseudo manner. For this reason, the number of pixel signals after decimation is 1/3 times that of the all-pixel reading mode, and the number of pixels for reading signals is 2/3 times that of the all-pixel reading mode.

[第2の実施形態]
図4はCCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第2の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、斜めA市松構造の色フィルタアレイにおいて、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行とG,Bの色フィルタが交互に配列された画素行に、それぞれ上記第1の実施形態と同様の規則を適用して画素信号の間引き加算を行なうとともに、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行とG,Bの色フィルタが交互に配列された画素行で互いに同じ列に配列された画素を加算対象及び間引き対象として、画素信号の間引き加算を行なうものである。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a diagram for explaining a second embodiment applied when the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning and adding mode. The driving method based on the thinning-out addition mode shown in the figure is a pixel row in which G and R color filters are alternately arranged and a pixel row in which G and B color filters are alternately arranged in a diagonal A checkered color filter array. In addition, pixel signals are thinned and added by applying the same rules as in the first embodiment, and pixel rows in which G and R color filters are alternately arranged and G and B color filters are alternately arranged. The pixel signals are thinned and added by using the pixels arranged in the same column in the arranged pixel rows as the addition target and the thinning target.

つまり、R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数で、本形態例ではm=3)個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に1画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。「画素ブロックの端に配列された画素」とは、単位画素ブロックを構成するm個の画素のうち、行方向の端に配列された画素をいう。   That is, regarding pixels in which R, G, and B color filters are arranged, m (m is an odd number of 3 or more, m = 3 in the present embodiment) adjacent in the row direction is defined as a unit pixel block. In the unit pixel block, every other pixel in the row direction from the pixel arranged at the end of the pixel block, that is, a pixel having the same color filter is a signal addition target, and the other pixels are signal thinning targets The pixel signal is thinned and added for each pixel block. At that time, the pixels arranged at the end of the pixel block are also included in the signal addition target. “Pixels arranged at the end of the pixel block” refers to pixels arranged at the end in the row direction among m pixels constituting the unit pixel block.

具体的には、画素アレイ部1の各画素列に対して、例えば図の左端から右端に向かって1列目、2列目、3列目、4列目、5列目、6列目、…と順番に仮想的な列番号(通し番号)を付与すると、行方向で最初の単位画素ブロックを構成する1列目〜5列目の間では、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行に関して、1列目に配列されたG画素の信号と5列目に配列されたG画素の信号を加算するとともに、その間の3列目に配列されたB画素の信号を間引く。また、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行に関しては、1列目に配列されたR画素の信号と5列目に配列されたR画素の信号を加算するとともに、その間の3列目に配列されたG画素の信号を間引く。   Specifically, for each pixel column of the pixel array unit 1, for example, from the left end to the right end of the figure, the first column, the second column, the third column, the fourth column, the fifth column, the sixth column, When virtual column numbers (serial numbers) are assigned in order, G and B color filters are alternately arranged between the first to fifth columns constituting the first unit pixel block in the row direction. Regarding the pixel row, the signal of the G pixel arranged in the first column and the signal of the G pixel arranged in the fifth column are added, and the signal of the B pixel arranged in the third column therebetween is thinned out. For pixel rows in which G and R color filters are alternately arranged, the signal of the R pixel arranged in the first column and the signal of the R pixel arranged in the fifth column are added, and 3 between them is added. The signals of G pixels arranged in the columns are thinned out.

また、行方向で次の単位画素ブロックを構成する7列目〜11列目の間では、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行に関して、7列目に配列されたB画素の信号と11列目に配列されたB画素の信号を加算するとともに、その間の9列目に配列されたG画素の信号を間引く。また、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行に関しては、7列目に配列されたG画素の信号と11列目に配列されたG画素の信号を加算するとともに、その間の9列目に配列されたR画素の信号を間引く。そして、この間引き加算を13列目以降のR画素、G画素及びB画素についても同様に繰り返す。   Further, between the seventh column to the eleventh column constituting the next unit pixel block in the row direction, the B pixels arranged in the seventh column are related to the pixel rows in which the G and B color filters are alternately arranged. The signal and the signal of the B pixel arranged in the eleventh column are added, and the signal of the G pixel arranged in the ninth column therebetween is thinned out. For the pixel row in which the G and R color filters are alternately arranged, the G pixel signal arranged in the seventh column and the G pixel signal arranged in the eleventh column are added, and 9 in between. The signals of R pixels arranged in the column are thinned out. This thinning-out addition is similarly repeated for the R pixel, G pixel, and B pixel in the 13th column and thereafter.

これにより、画素アレイ1全体に対して行方向の間引き加算を実現することができる。また、上述のように間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数(本形態では2つ)の画素間の中心(重心)で特定することにより、間引き加算後の画素の色配列は、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行では、行方向にG,B,G,B,…の繰り返しとなり、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行では、行方向にR,G,R,G,…の繰り返しとなる。したがって、間引き加算後のR,G,Bの画素の色配列は、斜めA市松配列におけるR,G,Bの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。   Thereby, thinning-out addition in the row direction can be realized for the entire pixel array 1. Further, as described above, the pixel position after the decimation addition is specified by the center (center of gravity) between a plurality of (two in the present embodiment) pixels that are signals to be added in the unit pixel block, and then the decimation addition is performed. In the pixel row in which G and B color filters are alternately arranged, G, B, G, B,... Are repeated in the row direction, and G and R color filters are alternately arranged. In the pixel row, R, G, R, G,... Are repeated in the row direction. Therefore, the color arrangement of the R, G, and B pixels after the thinning-out addition is the same as the color arrangement of the R, G, and B pixels in the diagonal A checkered arrangement. Therefore, when driving in the thinning-out addition mode, color signal processing can be performed by applying the same color coding as in the all-pixel readout mode.

また、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行と、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行では、それぞれ行方向で隣接する3つの画素からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの2つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に1画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して1/3倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して2/3倍となり、実効的な画素の信号出力は、同色のフィルタを用いて検出した複数(本形態では2つ)の画素信号の加算により増加するため、対雑音性能が向上することになる。   In addition, in the pixel row in which the G and B color filters are alternately arranged and the pixel row in which the G and R color filters are alternately arranged, from the unit pixel block composed of three pixels adjacent in the row direction, An addition signal obtained by adding the signals of two pixels of the same color filter is handled as a pixel signal for one pixel in a pseudo manner. For this reason, the number of pixel signals after the decimation addition is 1/3 times that of the all-pixel reading mode, whereas the number of pixels from which signals are read is 2 / times that of the all-pixel reading mode. The effective pixel signal output is increased by adding a plurality of (two in this embodiment) pixel signals detected by using the same color filter, so that the anti-noise performance is improved.

[第3の実施形態]
図5はCCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第3の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行と、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行に、上記第2の実施形態と同様の規則を適用して画素信号の間引き加算を行なうとともに、Aの色フィルタが配列された画素行についても、画素信号の間引き加算を行なうものである。
[Third Embodiment]
FIG. 5 is a diagram for explaining a third embodiment applied when the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning and adding mode. The driving method based on the thinning-out addition mode shown in the drawing is the same as that of the second embodiment in the pixel row in which G and B color filters are alternately arranged and the pixel row in which G and R color filters are alternately arranged. The same rule is applied to perform decimation and addition of pixel signals, and pixel signals are also decimation and addition for pixel rows in which the color filters of A are arranged.

すなわち、Aの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数で、本形態例ではm=3)個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配置された画素から1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。また、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本実施形態においては、行方向に隣接する3つの画素(A画素)で1つの単位画素ブロックを構成しているため、当該3つの画素のうち、両側2つの画素を信号の加算対象、中央の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。   That is, regarding pixels in which the A color filter is arranged, m (m is an odd number of 3 or more, m = 3 in this embodiment) adjacent in the row direction is defined as a unit pixel block, and the unit pixel block includes Then, every other pixel from the pixels arranged at the end of the pixel block is subject to signal addition, and other pixels are subject to signal thinning, and pixel signal thinning is performed for each unit pixel block. At that time, the pixels arranged at the end of the pixel block are also included in the signal addition target. Further, the unit pixel blocks including the pixels in which the A color filter is arranged are divided so as to be adjacent to each other without overlapping each other in the row direction. In the present embodiment, since one unit pixel block is configured by three pixels (A pixels) adjacent in the row direction, two pixels on both sides of the three pixels are signal addition targets, The pixel signal is thinned and added for each unit pixel block with the pixel as a signal thinning target.

また、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数(本形態例では2つ)の画素間の中心は、行方向において、R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する。すなわち、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック内で信号の加算対象とする2画素間の中心(重心)を通る直線を列方向に延長した仮想中心線は、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行と、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行で、それぞれ行方向に隣り合う単位画素ブロックの境界部に位置する。   Further, the center between a plurality of (two in the present embodiment) pixels to be added in the unit pixel block including the pixels in which the A color filter is arranged is the center of the R, G, B color filters in the row direction. It is located at a boundary between unit pixel blocks including the arranged pixels. That is, a virtual center line obtained by extending a straight line passing through the center (center of gravity) between two pixels to which signals are added in a unit pixel block including pixels in which the color filter of A is arranged is G and B The pixel rows in which the color filters are alternately arranged and the pixel rows in which the G and R color filters are alternately arranged are located at the boundary between the unit pixel blocks adjacent in the row direction.

具体的には、画素アレイ1の各画素列に対して、例えば上記同様に図の左端から1列目、2列目、3列目、4列目、5列目、6列目、…と順番に仮想的な列番号(通し番号)を付与すると、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行と、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行で、それぞれ上記第2の実施形態と同様に間引き加算を行なう場合、Aの色フィルタが配列された画素行では、行方向で最初の単位画素ブロックを構成する4列目〜8列目の間で、4列目に配列されたA画素の信号と8列目に配列されたA画素の信号を加算するとともに、その間の6列目に配列されたA画素の信号を間引く。また、行方向で次の単位画素ブロックを構成する10列目〜14列目の間では、10列目に配列されたA画素の信号と14列目に配列されたA画素の信号を加算するとともに、その間の12列目に配列されたA画素の信号を間引く。そして、この間引き加算を16列目以降のA画素についても同様に繰り返す。   Specifically, with respect to each pixel column of the pixel array 1, for example, the first column, the second column, the third column, the fourth column, the fifth column, the sixth column,... When virtual column numbers (serial numbers) are assigned in order, the second and second pixel rows in which the G and B color filters are alternately arranged and the pixel rows in which the G and R color filters are alternately arranged are respectively provided. When performing decimation and addition in the same manner as in the above embodiment, in the pixel row in which the color filter of A is arranged, the fourth column to the fourth column constituting the first unit pixel block in the row direction are arranged in the fourth column. The signal of the arranged A pixel and the signal of the A pixel arranged in the eighth column are added, and the signal of the A pixel arranged in the sixth column therebetween is thinned out. Further, between the 10th to 14th columns constituting the next unit pixel block in the row direction, the signal of the A pixel arranged in the 10th column and the signal of the A pixel arranged in the 14th column are added. At the same time, the signals of the A pixels arranged in the 12th column are thinned out. This thinning-out addition is repeated in the same manner for the A pixels in the 16th and subsequent columns.

これにより、画素アレイ1全体に対して、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行と、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行に加えて、Aの色フィルタが配列された画素行についても、行方向の間引き加算を実現することができる。また、上述のように間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数の画素間の中心(重心)で特定することにより、間引き加算後のR,G,B,Aの画素の色配列は、斜めA市松配列におけるR,G,B,Aの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。   As a result, in addition to the pixel row in which the G and B color filters are alternately arranged and the pixel row in which the G and R color filters are alternately arranged, the A color filter is added to the entire pixel array 1. Thinning addition in the row direction can also be realized for the arranged pixel rows. Further, as described above, the pixel position after the decimation addition is specified by the center (center of gravity) between the plurality of pixels to be added to the signal in the unit pixel block, so that R, G, B, The color arrangement of the A pixel is the same as the color arrangement of the R, G, B, and A pixels in the diagonal A checkered arrangement. Therefore, when driving in the thinning-out addition mode, color signal processing can be performed by applying the same color coding as in the all-pixel readout mode.

また、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行と、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行に加えて、Aの色フィルタが配列された画素行でも、行方向で隣接する3つの画素からなる単位画素ブロックから、それぞれ2つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に1画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して1/3倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して2/3倍となる。   In addition to the pixel row in which the G and B color filters are alternately arranged and the pixel row in which the G and R color filters are alternately arranged, the pixel row in which the A color filter is arranged also in the row direction. In addition, an addition signal obtained by adding two pixel signals from a unit pixel block composed of three adjacent pixels is treated as a pixel signal for one pixel in a pseudo manner. For this reason, the number of pixel signals after the decimation addition is 1/3 times that of the all-pixel reading mode, whereas the number of pixels from which signals are read is 2 / times that of the all-pixel reading mode. Tripled.

[第4の実施形態]
図6はCCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第4の実施形態を説明する図である。なお、図6においては、説明の便宜上、Aの色フィルタが形成されたA画素の表示を省略している。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、上記図3を用いて説明した間引き加算の手法を、画素アレイ1の行方向と列方向の両方に展開することにより、行方向及び列方向に対称の間引き加算動作を行なうものである。
[Fourth Embodiment]
FIG. 6 is a diagram for explaining a fourth embodiment applied when the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning and adding mode. In FIG. 6, for convenience of explanation, the display of the A pixel in which the A color filter is formed is omitted. The driving method based on the illustrated decimation / addition mode is symmetrical in the row direction and the column direction by developing the decimation / addition method described with reference to FIG. 3 in both the row direction and the column direction of the pixel array 1. A thinning and adding operation is performed.

すなわち、R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数で、本形態例ではm=3)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数で、本形態例ではn=3)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの隅に配列された画素も、信号の加算対象に含める。「画素ブロックの隅の配列された画素」とは、単位画素ブロックを構成するm×n個の画素のうち、単位画素ブロック内で行方向の端に配列されかつ列方向の端に配列された画素をいう。   That is, for pixels in which R, G, and B color filters are arranged, n adjacent in the column direction to m (m is an odd number of 3 or more, m = 3 in this embodiment) adjacent in the row direction. (N is an odd number of 3 or more, n = 3 in this embodiment) An m × n pixel block including pixels is defined as a unit pixel block, and pixels arranged in the corners of the pixel block in the unit pixel block Pixel signals are thinned out and added for each unit pixel block, with every other pixel in the row direction and column direction, that is, pixels having the same color filter as signal addition targets and other pixels as signal thinning targets. At that time, pixels arranged in the corners of the pixel block are also included in the signal addition target. The “pixels arranged at the corners of the pixel block” means that among m × n pixels constituting the unit pixel block, the pixels are arranged at the end in the row direction and at the end in the column direction in the unit pixel block. Refers to a pixel.

この場合、R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向と列方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本第4の実施形態においては、3×3の画素ブロックで1つの単位画素ブロックを構成し、画素ブロックの隅に配列された画素から1画素おきの画素が全部で4つ存在するため、1つの単位画素ブロックを構成する合計9個の画素のうち、4つの画素を信号の加算対象、それ以外の5つの画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。   In this case, unit pixel blocks including pixels in which R, G, and B color filters are arranged are divided so as not to overlap each other in the row direction and the column direction. In the fourth embodiment, one unit pixel block is constituted by 3 × 3 pixel blocks, and there are a total of four pixels every other pixel from the pixels arranged in the corner of the pixel block. Out of a total of nine pixels constituting one unit pixel block, four pixels are subject to signal addition, and the other five pixels are subject to signal thinning, and pixel signal thinning is performed for each unit pixel block. become.

以上の間引き加算モードを適用した場合は、上記同様に間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数(本形態例では4つ)の画素間の中心(重心)で特定することにより、間引き加算後のR,G,Bの画素(画素重心)の色配列は、斜めA市松配列におけるR,G,Bの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。   When the above-described thinning addition mode is applied, the center (centroid) between a plurality of (four in this embodiment) pixels, which are the pixel addition targets within the unit pixel block, are the pixel positions after the thinning addition as described above. Thus, the color arrangement of the R, G, and B pixels (pixel centroid) after the decimation addition is the same as the color arrangement of the R, G, and B pixels in the diagonal A checkered arrangement. Therefore, when driving in the thinning-out addition mode, color signal processing can be performed by applying the same color coding as in the all-pixel readout mode.

また、画素アレイ1全体にわたり、R,G,Bの画素に関して、行方向及び列方向に間引き加算を実現することができる。このため、R,G,Bの画素に関しては、行方向及び列方向に隣接する3×3の画素ブロック(合計9個の画素)からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの4つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に1画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して1/9倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して4/9倍となり、実効的な画素の信号出力は、同色のフィルタを用いて検出した複数(本形態では4つ)の画素信号の加算により増加するため、対雑音性能が向上することになる。また、読み出しのフレームレートは、全画素読み出しモードに比較して9/4倍相当に高速になる。   Further, thinning addition can be realized in the row direction and the column direction for the R, G, and B pixels over the entire pixel array 1. For this reason, with respect to the R, G, and B pixels, signals of four pixels of the same color filter are respectively obtained from a unit pixel block composed of 3 × 3 pixel blocks (total of nine pixels) adjacent in the row direction and the column direction. The addition signal obtained by adding is treated as a pixel signal for one pixel in a pseudo manner. For this reason, the number of pixel signals after decimation is 1/9 times that in the all-pixel readout mode, whereas the number of pixels for signal readout is 4 / in comparison with the all-pixel readout mode. The effective pixel signal output is increased by the addition of a plurality of (four in this embodiment) pixel signals detected by using the same color filter, so that the anti-noise performance is improved. Also, the readout frame rate is 9/4 times faster than the all-pixel readout mode.

[第5の実施形態]
図7はCCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第5の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、上記第4の実施形態と同様の規則を適用することにより、行方向及び列方向に間引き加算を行なうとともに、Aの色フィルタが配列された画素に関しても、行方向及び列方向に間引き加算を行なうものである。
[Fifth Embodiment]
FIG. 7 is a diagram for explaining a fifth embodiment applied when the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning and adding mode. The driving method based on the decimation / addition mode shown in the figure applies decimation / addition in the row direction and the column direction by applying the same rule as in the fourth embodiment to the pixels in which the R, G, and B color filters are arranged. In addition, thinning addition is also performed in the row direction and the column direction for the pixels on which the color filter A is arranged.

すなわち、Aの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数で、本形態例ではm=3)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数で、本形態例ではn=3)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。   That is, with respect to the pixels in which the A color filter is arranged, n (n is 3) adjacent to the m pixels (m is an odd number of 3 or more, m = 3 in the present embodiment) adjacent to the row direction. An m × n pixel block including the above odd number, n = 3 in this embodiment example, is defined as a unit pixel block, and the pixels arranged in the corner of the pixel block in the unit pixel block are arranged in the row direction and the column. Pixel signals are thinned and added for each unit pixel block, with every other pixel in the direction being a signal addition target and other pixels being a signal thinning target. At that time, the pixels arranged at the end of the pixel block are also included in the signal addition target.

また、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向及び列方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本実施形態においては、3×3の画素ブロックで1つの単位画素ブロックを構成し、画素ブロックの隅に配列された画素から1画素おきの画素が全部で4つ存在するため、1つの単位画素ブロックを構成する合計9個の画素のうち、4つの画素を信号の加算対象、それ以外の5つの画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。   Further, the unit pixel blocks including the pixels in which the A color filter is arranged are divided so as to be adjacent to each other without overlapping each other in the row direction and the column direction. In the present embodiment, one unit pixel block is constituted by 3 × 3 pixel blocks, and there are four pixels every other pixel from the pixels arranged at the corners of the pixel block. Of the nine pixels constituting the block, four pixels are subject to signal addition, and the other five pixels are subject to signal decimation, and pixel signal decimation is performed for each unit pixel block.

また、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心は、行方向と列方向において、R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する。すなわち、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックにおいて、信号の加算対象とする4つの画素間の中心(重心)を通る直線を行方向及び列方向に延長した仮想中心線は、行方向と列方向において、R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックの境界部に位置する。   Further, the center between the plurality of pixels to be added in the unit pixel block including the pixel in which the A color filter is arranged is the center of the pixel in which the R, G, and B color filters are arranged in the row direction and the column direction. It is located at the boundary between the included unit pixel blocks. That is, in a unit pixel block including pixels in which the color filter of A is arranged, a virtual center line obtained by extending a straight line passing through the center (center of gravity) between four pixels to be added as signals in the row direction and the column direction is In the row direction and the column direction, it is located at a boundary portion of a unit pixel block including pixels in which R, G, and B color filters are arranged.

これにより、画素アレイ1全体にわたって、R,G,Bの画素だけでなく、A画素に関しても、行方向及び列方向の間引き加算を実現することができる。このため、R,G,B,Aの画素に関しては、行方向及び列方向に隣接する3×3の画素ブロック(合計9個の画素)からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの4つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に1画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して1/9倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して4/9倍となり、実効的な画素の信号出力は、複数(本形態では4つ)の画素信号の加算により増加するため、対雑音性能が向上することになる。また、読み出しのフレームレートは、全画素読み出しモードに比較して9/4倍相当に高速になる。   Thereby, the thinning addition in the row direction and the column direction can be realized not only for the R, G, and B pixels but also for the A pixel over the entire pixel array 1. For this reason, with respect to the R, G, B, and A pixels, four pixels of the same color filter are respectively obtained from the unit pixel block composed of 3 × 3 pixel blocks (total of nine pixels) adjacent in the row direction and the column direction. The addition signal obtained by adding the above signals is handled as a pixel signal for one pixel in a pseudo manner. For this reason, the number of pixel signals after decimation is 1/9 times that in the all-pixel readout mode, whereas the number of pixels for signal readout is 4 / in comparison with the all-pixel readout mode. The effective pixel signal output is increased by the addition of a plurality (four in this embodiment) of pixel signals, so that the anti-noise performance is improved. Also, the readout frame rate is 9/4 times faster than the all-pixel readout mode.

[第6の実施形態]
図8はCCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第6の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、上記第1の実施形態と同様に、斜めA市松構造におけるG,Bの色フィルタが交互に配列された行、又はG,Rの色フィルタが交互に配列された行など、異なる2色の色フィルタが交互に配列された行に適用されるものである。また、上記第1の実施形態においては、m=3として1つの単位画素ブロックを構成しているのに対して、本第6の実施形態においては、m=5として1つの単位画素ブロックを構成するものである。
[Sixth Embodiment]
FIG. 8 is a diagram for explaining a sixth embodiment applied when the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning-out addition mode. The driving method based on the thinning-out addition mode shown in the figure is similar to the first embodiment, in which the G and B color filters in the diagonal A checkered structure are alternately arranged, or the G and R color filters are alternately arranged. The color filters of two different colors such as arranged rows are applied to rows arranged alternately. In the first embodiment, one unit pixel block is configured with m = 3, whereas in the sixth embodiment, one unit pixel block is configured with m = 5. To do.

かかる間引き加算モードにおいては、行方向に2色ある色フィルタ(図例ではXとYで表示)のうち、一方の色フィルタXと同一の色フィルタXを用いた連続した3つの画素の信号を加算し、さらに信号を加算した画素の行方向に隣り合う他方の色フィルタYと同一色フィルタYの連続した3つの画素の信号を加算し、それぞれ信号を加算した画素の間にある、信号を加算した画素とは異なる色フィルタの画素の信号は間引き、この間引き加算を繰り返すことにより、行方向の間引き加算動作を行なう。   In such a thinning-out mode, signals of three consecutive pixels using the same color filter X as one color filter X out of two color filters in the row direction (indicated by X and Y in the figure) are obtained. Add the signals of the three consecutive pixels of the same color filter Y and the other color filter Y adjacent in the row direction of the pixel to which the signal is added, and add the signal between the pixels to which the signals are added. The signal of the pixel of the color filter different from the added pixel is thinned, and the thinning addition operation in the row direction is performed by repeating this thinning addition.

具体的には、色フィルタが行方向にX,Y,X,Y,X,Y,X,Y,X,…の順序で配列されているものとすると、色フィルタYを挟んで行方向に連続する3つの色フィルタXの画素の信号を加算し、当該3つの画素の間に挟まれた色フィルタYの画素の信号は間引く。また、行方向で信号の加算を行なった色フィルタXの画素に隣接する別の色フィルタYの画素についても同様に、色フィルタXを挟んで行方向に連続する3つの色フィルタYの画素の信号を加算し、当該3つの画素の間に挟まれた色フィルタXの画素の信号は間引く。つまり、X,Yの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接(連続)する5つの画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から1画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引きと加算を行なう。   Specifically, assuming that color filters are arranged in the order of X, Y, X, Y, X, Y, X, Y, X,... In the row direction, the color filter Y is sandwiched in the row direction. Signals of pixels of three consecutive color filters X are added, and signals of pixels of the color filter Y sandwiched between the three pixels are thinned out. Similarly, the pixels of another color filter Y adjacent to the pixel of the color filter X to which the signal is added in the row direction are also the pixels of three color filters Y that are continuous in the row direction with the color filter X interposed therebetween. The signals are added, and the signals of the pixels of the color filter X sandwiched between the three pixels are thinned out. That is, with respect to a pixel in which X and Y color filters are arranged, five pixels adjacent (continuous) in the row direction are set as a unit pixel block, and one pixel from the pixels arranged at the end of the pixel block in this unit pixel block. Pixel signal thinning and addition are performed for each unit pixel block, with every other pixel, that is, a pixel having the same color filter as a signal addition target and other pixels as signal thinning targets.

この場合も、単位画素ブロックは、行方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。このため、本形態例のようにm=5とすると、行方向には、色フィルタがX,Y,X,Y,Xの順序で配列された5つの画素からなる単位画素ブロックと、色フィルタがY,X,Y,X,Yの順序で配列された5つの画素からなる単位画素ブロックが、交互に並ぶことになる。また、各々の単位画素ブロックを構成する5つの画素のうち、両端2つの画素と中央(真ん中)の画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。   Also in this case, the unit pixel blocks are divided so as to be adjacent to each other without overlapping each other in the row direction. Therefore, when m = 5 as in the present embodiment, a unit pixel block including five pixels in which the color filters are arranged in the order of X, Y, X, Y, and X in the row direction, and the color filter Are unit pixel blocks composed of five pixels arranged in the order of Y, X, Y, X, and Y. Further, out of the five pixels constituting each unit pixel block, two pixels at both ends and the center (middle) pixel are subject to signal addition, and the other pixels are subject to signal thinning out. The signal is thinned and added.

以上の間引き加算モードを採用した場合は、上記同様に間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数(本形態例では3つ)の画素間の中心(重心)で特定することにより、間引き加算後の画素の色配列は、行方向にX,Y,X,…の配列となり、この配列は、もともとの色フィルタの配列、すなわち全画素読み出しモードで画素の信号を読み出した場合の色配列と同じ配列になる。また、X,Y,X,Y,X,Y,X,Y,X,…の順序で色フィルタが配列された画素行においては、行方向で隣接する5つの画素からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの3つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に1画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して1/5倍となり、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して3/5倍となる。   When the above-described thinning addition mode is employed, the center (centroid) between a plurality of (three in this embodiment) pixels, to which the pixel position after the thinning addition is added as a signal addition target in the unit pixel block as described above. As a result, the pixel color array after decimation and addition becomes an X, Y, X,... Array in the row direction. This array is the original color filter array, that is, the pixel signal in the all-pixel read mode. Is the same as the color arrangement in the case of reading out. In a pixel row in which color filters are arranged in the order of X, Y, X, Y, X, Y, X, Y, X,..., From a unit pixel block consisting of five pixels adjacent in the row direction, An addition signal obtained by adding the signals of the three pixels of the same color filter is handled as a pixel signal for one pixel in a pseudo manner. For this reason, the number of pixel signals after decimation is 1/5 times that of the all-pixel readout mode, and the number of pixels from which signals are read is 3/5 times that of the all-pixel readout mode.

[第7の実施形態]
図9はCCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第7の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、斜めA市松構造の色フィルタアレイにおいて、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行とG,Bの色フィルタが交互に配列された画素行に、それぞれ上記第6の実施形態と同様の規則を適用して画素信号の間引き加算を行なうとともに、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行とG,Bの色フィルタが交互に配列された画素行で互いに同じ列に配列された画素を加算対象及び間引き対象として、画素信号の間引き加算を行なうものである。
[Seventh Embodiment]
FIG. 9 is a diagram for explaining a seventh embodiment applied when the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning-out addition mode. The driving method based on the thinning-out addition mode shown in the figure is a pixel row in which G and R color filters are alternately arranged and a pixel row in which G and B color filters are alternately arranged in a diagonal A checkered color filter array. Further, the same rule as in the sixth embodiment is applied to perform decimation and addition of pixel signals, and pixel rows in which G and R color filters are alternately arranged and G and B color filters are alternately arranged. The pixel signals are thinned and added by using the pixels arranged in the same column in the arranged pixel rows as the addition target and the thinning target.

つまり、R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数で、本形態例ではm=5)個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に1画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。   That is, regarding pixels in which R, G, and B color filters are arranged, m pixels (m is an odd number of 3 or more, m = 5 in this embodiment) adjacent in the row direction are defined as unit pixel blocks. In the unit pixel block, every other pixel in the row direction from the pixel arranged at the end of the pixel block, that is, a pixel having the same color filter is a signal addition target, and the other pixels are signal thinning targets The pixel signal is thinned and added for each pixel block. At that time, the pixels arranged at the end of the pixel block are also included in the signal addition target.

具体的には、画素アレイ1の各画素列に対して、上記同様に図の左端から1列目、2列目、3列目、4列目、5列目、6列目、…と順番に仮想的な列番号(通し番号)を付与すると、行方向で最初の単位画素ブロックを構成する1列目〜9列目の間では、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行に関して、1列目に配列されたG画素の信号と5列目に配列されたG画素の信号と9列目に配列されたG画素の信号を加算するとともに、3列目に配列されたB画素の信号と7列目に配列されたB画素の信号を間引く。また、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行に関しては、1列目に配列されたR画素の信号と5列目に配列されたR画素の信号と9列目に配列されたR画素の信号を加算するとともに、3列目に配列されたG画素の信号と7列目に配列されたG画素の信号を間引く。   Specifically, with respect to each pixel column of the pixel array 1, the first column, the second column, the third column, the fourth column, the fifth column, the sixth column,... When virtual column numbers (serial numbers) are assigned to, pixel rows in which G and B color filters are alternately arranged between the first to ninth columns constituting the first unit pixel block in the row direction. The signal of the G pixel arranged in the first column, the signal of the G pixel arranged in the fifth column, and the signal of the G pixel arranged in the ninth column are added, and the B pixel arranged in the third column And the signals of the B pixels arranged in the seventh column are thinned out. In addition, regarding the pixel row in which the G and R color filters are alternately arranged, the R pixel signal arranged in the first column, the R pixel signal arranged in the fifth column, and the ninth column are arranged. The R pixel signal is added, and the G pixel signal arranged in the third column and the G pixel signal arranged in the seventh column are thinned out.

また、行方向で次の単位画素ブロックを構成する11列目〜19列目の間では、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行に関して、11列目に配列されたB画素の信号と15列目に配列されたB画素の信号と19列目に配列されたB画素の信号を加算するとともに、13列目に配列されたG画素の信号と17列目に配列されたG画素の信号を間引く。また、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行に関しては、11列目に配列されたG画素の信号と15列目に配列されたG画素の信号と19列目に配列されたG画素の信号を加算するとともに、13列目に配列されたR画素の信号と17列目に配列されたR画素の信号を間引く。そして、この間引き加算を21列目以降のR画素、G画素及びB画素についても同様に繰り返す。   Also, between the 11th to 19th columns constituting the next unit pixel block in the row direction, the B pixels arranged in the 11th column are related to the pixel rows in which the G and B color filters are alternately arranged. The signal, the signal of the B pixel arranged in the 15th column, and the signal of the B pixel arranged in the 19th column are added, and the signal of the G pixel arranged in the 13th column and the G pixel arranged in the 17th column The pixel signal is thinned out. For the pixel rows in which the G and R color filters are alternately arranged, the G pixel signal arranged in the 11th column, the G pixel signal arranged in the 15th column, and the 19th column are arranged. The G pixel signal is added, and the R pixel signal arranged in the 13th column and the R pixel signal arranged in the 17th column are thinned out. This thinning-out addition is similarly repeated for the R pixel, G pixel, and B pixel in the 21st column and thereafter.

これにより、画素アレイ1全体に対して行方向の間引き加算を実現することができる。また、上述のように間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数(本形態では3つ)の画素の重心位置で特定することにより、間引き加算後の画素の色配列は、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行では、行方向にG,B,G,B,…の繰り返しとなり、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行では、行方向にR,G,R,G,…の繰り返しとなる。したがって、間引き加算後のR,G,Bの画素(画素重心)の色配列は、斜めA市松配列におけるR,G,Bの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。   Thereby, thinning-out addition in the row direction can be realized for the entire pixel array 1. Further, as described above, the pixel position after the thinning addition is specified by specifying the barycentric positions of a plurality (three in this embodiment) of pixels to be added to the signal in the unit pixel block. In a pixel row in which G and B color filters are alternately arranged, the color arrangement is a repetition of G, B, G, B,... In the row direction, and a pixel row in which G and R color filters are alternately arranged. Then, R, G, R, G,... Are repeated in the row direction. Therefore, the color arrangement of the R, G, and B pixels (pixel centroid) after the thinning-out addition is the same as the color arrangement of the R, G, and B pixels in the diagonal A checkered arrangement. Therefore, when driving in the thinning-out addition mode, color signal processing can be performed by applying the same color coding as in the all-pixel readout mode.

また、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行と、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行では、それぞれ行方向で隣接する5つの画素からなる単位画素ブロックプから、それぞれ同色フィルタの3つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に1画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して1/5倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して3/5倍となり、実効的な画素の信号出力は、同色のフィルタを用いて検出した3つの画素信号の加算により増加するため、上記第2の実施形態と比較して、さらに対雑音性能が向上することになる。   Also, in a pixel row in which G and B color filters are alternately arranged and a pixel row in which G and R color filters are alternately arranged, a unit pixel block consisting of five pixels adjacent in the row direction is used. The addition signal obtained by adding the signals of the three pixels of the same color filter is handled as a pixel signal for one pixel in a pseudo manner. For this reason, the number of pixel signals after decimation is 1/5 times that of the all-pixel reading mode, whereas the number of pixels for reading signals is 3 / times that of the all-pixel reading mode. The effective pixel signal output is increased by the addition of three pixel signals detected by using the same color filter, so that the noise performance is further improved as compared with the second embodiment. It will be.

[第8の実施形態]
図10はCCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第8の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行と、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行に、上記第7の実施形態と同様の規則を適用して画素信号の間引き加算を行なうとともに、Aの色フィルタが配列された画素行についても、画素信号の間引き加算を行なうものである。
[Eighth Embodiment]
FIG. 10 is a diagram for explaining an eighth embodiment applied when the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning and adding mode. The driving method based on the thinning-out addition mode shown in the figure is the same as that of the seventh embodiment in the pixel row in which G and B color filters are alternately arranged and the pixel row in which G and R color filters are alternately arranged. The same rule is applied to perform decimation and addition of pixel signals, and pixel signals are also decimation and addition for pixel rows in which the color filters of A are arranged.

すなわち、Aの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数で、本形態例ではm=5)個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配置された画素から1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。また、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本実施形態においては、行方向に隣接する5つの画素(A画素)で1つの単位画素ブロックを構成しているため、当該5つの画素のうち、両端2つの画素と中央(真ん中)の画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。   That is, regarding pixels in which the A color filter is arranged, m (m is an odd number of 3 or more, m = 5 in the present embodiment) adjacent in the row direction is defined as a unit pixel block, and the unit pixel block includes Then, every other pixel from the pixels arranged at the end of the pixel block is subject to signal addition, and other pixels are subject to signal thinning, and pixel signal thinning is performed for each unit pixel block. At that time, the pixels arranged at the end of the pixel block are also included in the signal addition target. Further, the unit pixel blocks including the pixels in which the A color filter is arranged are divided so as to be adjacent to each other without overlapping each other in the row direction. In the present embodiment, one unit pixel block is configured by five pixels (A pixels) adjacent in the row direction, and therefore, two pixels at both ends and a center (middle) pixel among the five pixels. Pixel signals are thinned and added for each unit pixel block, with the signal addition target and other pixels as signal thinning targets.

また、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数(本形態例では3つ)の画素間の中心は、行方向において、R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する。すなわち、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック内で信号の加算対象とする2画素間の中心(重心)を通る直線を列方向に延長した仮想中心線は、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行と、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行で、それぞれ行方向に隣り合う単位画素ブロックの境界部に位置する。   Further, the center between a plurality of (three in the present embodiment) pixels to be added in the unit pixel block including the pixels in which the A color filter is arranged is the center of the R, G, B color filters in the row direction. It is located at a boundary between unit pixel blocks including the arranged pixels. That is, a virtual center line obtained by extending a straight line passing through the center (center of gravity) between two pixels to which signals are added in a unit pixel block including pixels in which the color filter of A is arranged is G and B The pixel rows in which the color filters are alternately arranged and the pixel rows in which the G and R color filters are alternately arranged are located at the boundary between the unit pixel blocks adjacent in the row direction.

具体的には、画素アレイ1の各画素列に対して、例えば上記同様に図の左端から1列目、2列目、3列目、4列目、5列目、6列目、…と順番に仮想的な列番号(通し番号)を付与すると、Aの色フィルタが配列された画素行では、行方向で最初の単位画素ブロックを構成する6列目〜14列目の間で、6列目に配列されたA画素の信号と10列目に配列されたA画素の信号と14列目に配列されたA画素の信号を加算するとともに、8列目に配列されたA画素の信号と12列目に配列されたA画素の信号を間引く。そして、この間引き加算を16列目以降のA画素についても同様に繰り返す。   Specifically, with respect to each pixel column of the pixel array 1, for example, the first column, the second column, the third column, the fourth column, the fifth column, the sixth column,... When virtual column numbers (serial numbers) are assigned in order, in the pixel row in which the color filter of A is arranged, there are 6 columns between the 6th column and the 14th column constituting the first unit pixel block in the row direction. The signal of the A pixel arranged in the 10th column, the signal of the A pixel arranged in the 10th column, and the signal of the A pixel arranged in the 14th column are added, and the signal of the A pixel arranged in the 8th column The signals of the A pixels arranged in the 12th column are thinned out. This thinning-out addition is repeated in the same manner for the A pixels in the 16th and subsequent columns.

これにより、画素アレイ1全体に対して、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行と、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行に加えて、Aの色フィルタが配列された画素行についても、行方向の間引き加算を実現することができる。また、上述のように間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数の画素間の中心(重心)で特定することにより、間引き加算後のR,G,B,Aの画素の色配列は、斜めA市松配列におけるR,G,B,Aの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。   As a result, in addition to the pixel row in which the G and B color filters are alternately arranged and the pixel row in which the G and R color filters are alternately arranged, the A color filter is added to the entire pixel array 1. Thinning addition in the row direction can also be realized for the arranged pixel rows. Further, as described above, the pixel position after the decimation addition is specified by the center (center of gravity) between the plurality of pixels to be added to the signal in the unit pixel block, so that R, G, B, The color arrangement of the A pixel is the same as the color arrangement of the R, G, B, and A pixels in the diagonal A checkered arrangement. Therefore, when driving in the thinning-out addition mode, color signal processing can be performed by applying the same color coding as in the all-pixel readout mode.

また、G,Bの色フィルタが交互に配列された画素行と、G,Rの色フィルタが交互に配列された画素行に加えて、Aの色フィルタが配列された画素行でも、行方向で隣接する5つの画素からなる単位画素ブロックから、それぞれ3つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に1画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数が、全画素読み出しモードに比較して1/5倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して3/5倍となる。   In addition to the pixel row in which the G and B color filters are alternately arranged and the pixel row in which the G and R color filters are alternately arranged, the pixel row in which the A color filter is arranged also in the row direction. Then, an addition signal obtained by adding three pixel signals from a unit pixel block composed of five adjacent pixels is processed as a pixel signal for one pixel in a pseudo manner. For this reason, the number of pixel signals after decimation and addition is 1/5 times that of the all-pixel reading mode, whereas the number of pixels from which signals are read out is 3 / 5 times.

[第9の実施形態]
図11はCCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第9の実施形態を説明する図である。なお、図11においては、説明の便宜上、Aの色フィルタが形成されたA画素の表示を省略している。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、上記第4の実施形態で採用している3×3の画素ブロックよりも大きい5×3の画素ブロックを単位画素ブロックとして画素信号の間引き加算を行なうものである。
[Ninth Embodiment]
FIG. 11 is a diagram for explaining a ninth embodiment applied when the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning-out addition mode. In FIG. 11, for convenience of explanation, the display of the A pixel on which the A color filter is formed is omitted. The driving method based on the thinning-out addition mode shown in the figure is a 5 × 3 pixel that is larger than the 3 × 3 pixel block employed in the fourth embodiment with respect to the pixels in which R, G, and B color filters are arranged. The pixel block is thinned and added using the pixel block as a unit pixel block.

すなわち、R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数で、本形態例ではm=5)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数で、本形態例ではn=3)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの隅に配列された画素も、信号の加算対象に含める。   That is, for pixels in which R, G, and B color filters are arranged, n adjacent in the column direction to m (m is an odd number of 3 or more, m = 5 in this embodiment) adjacent in the row direction. (N is an odd number of 3 or more, n = 3 in this embodiment) An m × n pixel block including pixels is defined as a unit pixel block, and pixels arranged in the corners of the pixel block in the unit pixel block Pixel signals are thinned out and added for each unit pixel block, with every other pixel in the row direction and column direction, that is, pixels having the same color filter as signal addition targets and other pixels as signal thinning targets. At that time, pixels arranged in the corners of the pixel block are also included in the signal addition target.

この場合も、上記第4の実施形態と同様に、R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向と列方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本第9の実施形態においては、5×3の画素ブロックで1つの単位画素ブロックを構成し、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から1画素おきの画素が全部で6つ存在するため、1つの単位画素ブロックを構成する合計15個の画素のうち、6つの画素を信号の加算対象、それ以外の9つの画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。   Also in this case, as in the fourth embodiment, the unit pixel blocks including the pixels in which the R, G, and B color filters are arranged are divided so as not to overlap each other in the row direction and the column direction. Is done. In the ninth embodiment, one unit pixel block is constituted by 5 × 3 pixel blocks, and a total of 6 pixels are arranged every other pixel from the pixels arranged in the corner of the pixel block in the unit pixel block. Therefore, out of a total of 15 pixels constituting one unit pixel block, six pixels are subject to signal addition, and the other nine pixels are subject to signal thinning, and the pixel signal for each unit pixel block. Thinning out addition is performed.

以上の間引き加算モードを適用した場合は、上記同様に間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数(本形態では6つ)の画素間の中心(重心)で特定することにより、間引き加算後のR,G,Bの画素(画素重心)の色配列は、斜めA市松配列におけるR,G,Bの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。   When the thinning addition mode described above is applied, the pixel position after the thinning addition is performed at the center (center of gravity) between a plurality of (six in this embodiment) pixels as signal addition targets in the unit pixel block as described above. By specifying, the color arrangement of the R, G, and B pixels (pixel centroid) after the decimation addition is the same as the color arrangement of the R, G, and B pixels in the diagonal A checkered arrangement. Therefore, when driving in the thinning-out addition mode, color signal processing can be performed by applying the same color coding as in the all-pixel readout mode.

また、画素アレイ1全体にわたり、R,G,Bの画素に関して、行方向及び列方向に間引き加算を実現することができる。このため、R,G,Bの画素に関しては、行方向及び列方向に隣接する5×3の画素ブロック(合計15個の画素)からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの6つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に1画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して1/15倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して6/15倍となり、実効的な画素の信号出力は、同色のフィルタを用いて検出した6つの画素信号の加算により増加するため、上記第4の実施形態と比較して、さらに対雑音性能が向上することになる。また、読み出しのフレームレートは、全画素読み出しモードに比較して15/6倍相当に高速になる。   Further, thinning addition can be realized in the row direction and the column direction for the R, G, and B pixels over the entire pixel array 1. For this reason, with respect to R, G, and B pixels, signals of six pixels of the same color filter are respectively obtained from a unit pixel block composed of 5 × 3 pixel blocks (total of 15 pixels) adjacent in the row direction and the column direction. The addition signal obtained by adding is treated as a pixel signal for one pixel in a pseudo manner. For this reason, the number of pixel signals after the decimation and addition is 1/15 times that of the all-pixel reading mode, whereas the number of pixels for reading signals is 6/6 compared to the all-pixel reading mode. The effective pixel signal output is increased by the addition of six pixel signals detected using the same color filter, so that the anti-noise performance is further improved as compared to the fourth embodiment. It will be. Also, the readout frame rate is 15/6 times faster than the all-pixel readout mode.

[第10の実施形態]
図12はCCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第10の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、R,G,Bの画素について、上記第9の実施形態と同様の規則を適用することにより、行方向及び列方向に間引き加算を行なうとともに、Aの色フィルタが配列された画素に関しても、行方向及び列方向に間引き加算を行なうものである。
[Tenth embodiment]
FIG. 12 is a diagram for explaining a tenth embodiment applied when the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning-out addition mode. The driving method based on the illustrated decimation addition mode performs decimation addition in the row direction and the column direction by applying the same rule as in the ninth embodiment to the R, G, and B pixels. Also for pixels in which color filters are arranged, thinning-out addition is performed in the row direction and the column direction.

すなわち、Aの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数で、本形態例ではm=5)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数で、本形態例ではn=3)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。   That is, with respect to the pixels in which the A color filter is arranged, n (n is 3) adjacent to m (m is an odd number of 3 or more, m = 5 in the present embodiment) adjacent in the row direction. An m × n pixel block including the above odd number, n = 3 in this embodiment example, is defined as a unit pixel block, and the pixels arranged in the corner of the pixel block in the unit pixel block are arranged in the row direction and the column. Pixel signals are thinned and added for each unit pixel block, with every other pixel in the direction being a signal addition target and other pixels being a signal thinning target. At that time, the pixels arranged at the end of the pixel block are also included in the signal addition target.

また、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向及び列方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本実施形態においては、5×3の画素ブロックで1つの単位画素ブロックを構成し、画素ブロックの隅に配列された画素から1画素おきの画素が全部で6つ存在するため、1つの単位画素ブロックを構成する合計15個の画素のうち、6つの画素を信号の加算対象、それ以外の9つの画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。   Further, the unit pixel blocks including the pixels in which the A color filter is arranged are divided so as to be adjacent to each other without overlapping each other in the row direction and the column direction. In the present embodiment, one unit pixel block is constituted by 5 × 3 pixel blocks, and there are a total of six pixels every other pixel from the pixels arranged at the corners of the pixel block. Of the total 15 pixels constituting the block, 6 pixels are subject to signal addition, and the other 9 pixels are subject to signal thinning, and pixel signal thinning is performed for each unit pixel block.

また、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心は、行方向と列方向において、R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する。すなわち、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックにおいて、信号の加算対象とする6つの画素間の中心(重心)を通る直線を行方向及び列方向に延長した仮想中心線は、行方向と列方向において、R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックの境界部に位置する。   Further, the center between the plurality of pixels to be added in the unit pixel block including the pixel in which the A color filter is arranged is the center of the pixel in which the R, G, and B color filters are arranged in the row direction and the column direction. It is located at the boundary between the included unit pixel blocks. That is, in a unit pixel block including pixels in which the color filter of A is arranged, a virtual center line obtained by extending a straight line passing through the center (center of gravity) between six pixels to be added as signals in the row direction and the column direction is In the row direction and the column direction, it is located at a boundary portion of a unit pixel block including pixels in which R, G, and B color filters are arranged.

これにより、画素アレイ1全体にわたって、R,G,Bの画素だけでなく、A画素に関しても、行方向及び列方向の間引き加算を実現することができる。このため、R,G,B,Aの画素に関しては、行方向及び列方向に隣接する5×3の画素ブロック(合計15個の画素)からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの6つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に1画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して1/15倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して6/15倍となり、実効的な画素の信号出力は、同色の色フィルタを用いて検出した6つの画素信号の加算により増加するため、対雑音性能が向上することになる。また、読み出しのフレームレートは、全画素読み出しモードに比較して15/6倍相当に高速になる。   Thereby, the thinning addition in the row direction and the column direction can be realized not only for the R, G, and B pixels but also for the A pixel over the entire pixel array 1. For this reason, with respect to the R, G, B, and A pixels, six pixels of the same color filter are respectively obtained from the unit pixel block composed of 5 × 3 pixel blocks (total of 15 pixels) adjacent in the row direction and the column direction. The addition signal obtained by adding the above signals is handled as a pixel signal for one pixel in a pseudo manner. For this reason, the number of pixel signals after the decimation and addition is 1/15 times that of the all-pixel reading mode, whereas the number of pixels for reading signals is 6/6 compared to the all-pixel reading mode. The effective pixel signal output is increased by the addition of six pixel signals detected using the same color filter, so that the anti-noise performance is improved. Also, the readout frame rate is 15/6 times faster than the all-pixel readout mode.

[第11の実施形態]
図13はCCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第11の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、上記第9の実施形態と比較して、R,G,Bの色フィルタが配列された画素の信号を間引き加算する場合に適用する単位画素ブロックの構成が異なっている。具体的には、上記第9の実施形態においては、行方向と列方向に隣接する5×3の画素ブロックを1つの単位画素ブロックとしているが、本第11の実施形態においては、行方向と列方向に隣接する5×5の画素ブロックを1つの単位画素ブロックとしている。
[Eleventh embodiment]
FIG. 13 is a diagram for explaining an eleventh embodiment applied when the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning-out addition mode. The driving method based on the decimation / addition mode shown in the figure is a unit pixel block configuration applied when decimation / addition of signals of pixels in which R, G, and B color filters are arranged, as compared with the ninth embodiment. Is different. Specifically, in the ninth embodiment, a 5 × 3 pixel block adjacent in the row direction and the column direction is used as one unit pixel block. In the eleventh embodiment, the row direction A 5 × 5 pixel block adjacent in the column direction is defined as one unit pixel block.

すなわち、R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数、本形態例ではm=5)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数、本形態例ではn=5)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの隅に配列された画素も、信号の加算対象に含める。   That is, for pixels in which R, G, and B color filters are arranged, n (m is an odd number of 3 or more, m = 5 in this embodiment) adjacent in the row direction and n ( n is an odd number of 3 or more, and in this embodiment, n = 5). An m × n pixel block including pixels is defined as a unit pixel block, and the pixels arranged in the corners of the pixel block in the unit pixel block are arranged in the row direction. Pixel signal decimation is performed for each unit pixel block with every other pixel in the column direction, that is, a pixel having the same color filter as a signal addition target and other pixels as signal decimation targets. At that time, pixels arranged in the corners of the pixel block are also included in the signal addition target.

この場合も、上記第9の実施形態と同様に、R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向と列方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本第11の実施形態においては、5×5の画素ブロックで1つの単位画素ブロックを構成し、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から1画素おきの画素が全部で8つ存在するため、1つの単位画素ブロックを構成する合計25個の画素のうち、8つの画素を信号の加算対象、それ以外の17個の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。   Also in this case, as in the ninth embodiment, the unit pixel blocks including the pixels in which the R, G, and B color filters are arranged are divided so as not to overlap each other in the row direction and the column direction. Is done. In the eleventh embodiment, one unit pixel block is constituted by a 5 × 5 pixel block, and a total of 8 pixels are arranged every other pixel from the pixels arranged in the corner of the pixel block in the unit pixel block. Therefore, of the total 25 pixels constituting one unit pixel block, 8 pixels are subject to signal addition, and the other 17 pixels are subject to signal decimation, and each pixel is divided into unit pixel blocks. The signal is thinned and added.

ちなみに、5×5の画素ブロックによって単位画素ブロックを構成した場合は、信号の加算対象とする8つの画素間の中心(重心)に、当該8つの画素と同一の色フィルタをもつ画素が配置されるため、この画素を信号の加算対象に含めてもよい。その場合は、1つの単位画素ブロック内で信号の加算対象とする画素の個数が1個増えることになる。この点は、5×5の画素ブロックだけでなく、m,nの値が、いずれも5,9,13,17,21,…の値をとる画素ブロック、例えば、9×5の画素ブロックや、9×9の画素ブロックなど、m=5+4j(jは0以上の整数)、n=5+4k(kは0以上の整数)の条件を満たす画素ブロックで単位画素ブロックを構成した場合も同様である。   By the way, when a unit pixel block is composed of 5 × 5 pixel blocks, a pixel having the same color filter as the eight pixels is arranged at the center (center of gravity) between the eight pixels to be added to the signal. Therefore, this pixel may be included in the signal addition target. In that case, the number of pixels to which signals are added in one unit pixel block is increased by one. This point is not only a 5 × 5 pixel block, but also a pixel block in which the values of m and n are all 5, 9, 13, 17, 21,..., For example, a 9 × 5 pixel block, The same applies when the unit pixel block is composed of pixel blocks that satisfy the conditions of m = 5 + 4j (j is an integer of 0 or more) and n = 5 + 4k (k is an integer of 0 or more), such as a 9 × 9 pixel block. .

以上の間引き加算モードを適用した場合は、上記同様に間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数の画素間の中心(重心)で特定することにより、間引き加算後のR,G,Bの画素(画素重心)の色配列は、斜めA市松配列におけるR,G,Bの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。   When the above decimation addition mode is applied, decimation addition is performed by specifying the pixel position after decimation addition in the unit pixel block by the center (center of gravity) between the plurality of pixels to be added to the signal in the unit pixel block. The color arrangement of the subsequent R, G, B pixels (pixel centroid) is the same as the color arrangement of the R, G, B pixels in the diagonal A checkered arrangement. Therefore, when driving in the thinning-out addition mode, color signal processing can be performed by applying the same color coding as in the all-pixel readout mode.

また、画素アレイ1全体にわたり、R,G,Bの画素に関して、行方向及び列方向に間引き加算を実現することができる。このため、R,G,Bの画素に関しては、行方向及び列方向に隣接する5×5の画素ブロック(合計25個の画素)からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの8つ(又は9つ)の画素の信号を加算した加算信号を擬似的に1画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して1/25倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して8/25倍(又は9/25倍)となり、実効的な画素の信号出力は、同色のフィルタを用いて検出した8つ(又は9つ)の画素信号の加算により増加するため、上記第4の実施形態と比較して、さらに対雑音性能が向上することになる。また、読み出しのフレームレートは、全画素読み出しモードに比較して25/8倍(又は25/9倍)相当に高速になる。   Further, thinning addition can be realized in the row direction and the column direction for the R, G, and B pixels over the entire pixel array 1. For this reason, with respect to the R, G, and B pixels, eight (or 9) of the same color filters are respectively obtained from the unit pixel block including 5 × 5 pixel blocks (25 pixels in total) adjacent in the row direction and the column direction. The added signal obtained by adding the signals of the two pixels is handled as a pixel signal for one pixel in a pseudo manner. For this reason, the number of pixel signals after decimation is 1/25 times that in the all-pixel readout mode, whereas the number of pixels from which signals are read out is 8 / The effective pixel signal output is increased by 25 times (or 9/25 times), and is increased by the addition of eight (or nine) pixel signals detected using the same color filter. Compared to the form, the noise performance is further improved. Further, the readout frame rate is equivalent to 25/8 times (or 25/9 times) faster than the all-pixel readout mode.

[第12の実施形態]
図14はCCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第12の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、上記第10の実施形態と比較して、R,G,Bの色フィルタが配列された画素の信号を間引き加算する場合に適用する単位画素ブロックの構成と、Aの色フィルタが配列された画素の信号を間引き加算する場合に適用する単位画素ブロックの構成が異なっている。具体的には、上記第10の実施形態においては、行方向と列方向に隣接する5×3の画素ブロックを1つの単位画素ブロックとして、R,G,Bの色フィルタが配列された画素と、Aの色フィルタが配列された画素に関して、それぞれ画素信号の間引き加算を行なっているが、本第12の実施形態においては、行方向と列方向に隣接する5×5の画素ブロックを1つの単位画素ブロックとして、R,G,Bの色フィルタが配列された画素と、Aの色フィルタが配列された画素に関して、それぞれ画素信号の間引き加算を行なう。
[Twelfth embodiment]
FIG. 14 is a diagram for explaining a twelfth embodiment applied when the CCD solid-state imaging device is driven in the thinning-out addition mode. The driving method based on the decimation / addition mode shown in the figure is a unit pixel block configuration applied when decimation / addition of signals of pixels in which R, G, and B color filters are arranged, as compared with the tenth embodiment. The configuration of the unit pixel block applied when the signals of the pixels in which the A color filter is arranged is thinned out and added is different. Specifically, in the tenth embodiment, a pixel in which R, G, and B color filters are arranged with a 5 × 3 pixel block adjacent in the row direction and the column direction as one unit pixel block; In the twelfth embodiment, a 5 × 5 pixel block adjacent in the row direction and the column direction is set as one pixel. As a unit pixel block, pixel signals are thinned and added with respect to a pixel in which R, G, and B color filters are arranged and a pixel in which an A color filter is arranged.

すなわち、R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関しては、上記第11の実施形態と同様に、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数、本形態例ではm=5)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数、本形態例ではn=5)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの隅に配列された画素も、信号の加算対象に含める。   That is, for pixels in which R, G, and B color filters are arranged, as in the eleventh embodiment, m adjacent in the row direction (m is an odd number of 3 or more, m = 5 in this embodiment). An m × n pixel block including n pixels (n is an odd number of 3 or more, n = 5 in this embodiment) adjacent to the pixel in the column direction is defined as a unit pixel block, and the pixels within the unit pixel block For each unit pixel block, every other pixel in the row and column directions from the pixels arranged in the corner of the block, that is, pixels having the same color filter are subject to signal addition, and other pixels are subject to signal thinning. The pixel signal is thinned and added. At that time, pixels arranged in the corners of the pixel block are also included in the signal addition target.

一方、Aの色フィルタが配列された画素に関しては、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数で、本形態例ではm=5)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数で、本形態例ではn=5)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。   On the other hand, with respect to the pixels in which the A color filter is arranged, n (m is an odd number of 3 or more, m = 5 in this embodiment) adjacent in the row direction and n (n is adjacent to the column direction). An m × n pixel block including an odd number of 3 or more and n = 5 in the present embodiment example is defined as a unit pixel block, and pixels arranged in the corner of the pixel block in the unit pixel block are arranged in the row direction. Pixel signals are thinned and added for each unit pixel block with every other pixel in the column direction as a signal addition target and other pixels as signal thinning targets. At that time, the pixels arranged at the end of the pixel block are also included in the signal addition target.

また、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心(重心)は、行方向と列方向において、R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する。すなわち、Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックにおいて、信号の加算対象とする8つ(又は9つ)の画素間の中心(重心)を通る直線を行方向及び列方向に延長した仮想中心線は、行方向と列方向において、R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックの境界部に位置する。   Further, the center (centroid) between a plurality of pixels to be added in a unit pixel block including a pixel in which the A color filter is arranged is arranged with R, G, and B color filters in the row direction and the column direction. It is located at the boundary between unit pixel blocks including the other pixels. That is, in a unit pixel block including pixels in which a color filter of A is arranged, a straight line passing through the center (center of gravity) between eight (or nine) pixels to be added to a signal is extended in the row direction and the column direction. The virtual center line is located at the boundary of the unit pixel block including pixels in which R, G, and B color filters are arranged in the row direction and the column direction.

これにより、画素アレイ1全体にわたって、R,G,Bの画素だけでなく、A画素に関しても、行方向及び列方向の間引き加算を実現することができる。このため、R,G,B,Aの画素に関しては、行方向及び列方向に隣接する5×5の画素ブロック(合計25個の画素)からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの8つ(又は9つ)の画素の信号を加算した加算信号を擬似的に1画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して1/25倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して8/25倍(又は9/25倍)となり、実効的な画素の信号出力は、同色のフィルタを用いて検出した8つ(又は9つ)の画素信号の加算により増加するため、対雑音性能が向上することになる。また、読み出しのフレームレートは、全画素読み出しモードに比較して25/8倍(又は25/9倍)相当に高速になる。   Thereby, the thinning addition in the row direction and the column direction can be realized not only for the R, G, and B pixels but also for the A pixel over the entire pixel array 1. For this reason, with respect to the R, G, B, and A pixels, eight (5) pixel blocks (total of 25 pixels) adjacent to each other in the row direction and the column direction are used. Alternatively, an addition signal obtained by adding the signals of nine pixels is handled as a pixel signal for one pixel in a pseudo manner. For this reason, the number of pixel signals after decimation is 1/25 times that in the all-pixel readout mode, whereas the number of pixels from which signals are read out is 8 / 25 times (or 9/25 times), and the effective pixel signal output is increased by the addition of 8 (or 9) pixel signals detected using the same color filter, improving noise performance. Will do. Further, the readout frame rate is equivalent to 25/8 times (or 25/9 times) faster than the all-pixel readout mode.

[適用例]
先述した各々の実施形態に係る固体撮像装置は、例えばデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置において、その撮像デバイス(画像入力デバイス)として用いて好適なものである。
[Application example]
The solid-state imaging device according to each of the embodiments described above is suitable for use as an imaging device (image input device) in an imaging device such as a digital still camera or a video camera.

ここに、撮像装置とは、撮像デバイスとしての固体撮像装置と、この固体撮像装置の撮像面(受光面)上に被写体の像光を結像させるレンズ群等の光学系を含み、携帯電話等の電子機器に搭載されて用いられるカメラモジュールや、当該カメラモジュールを搭載したデジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムをいう。   Here, the imaging device includes a solid-state imaging device as an imaging device and an optical system such as a lens group that forms image light of a subject on an imaging surface (light-receiving surface) of the solid-state imaging device, such as a mobile phone. This refers to a camera module mounted on an electronic device and a camera system such as a digital still camera or a video camera equipped with the camera module.

図15は本発明に係る撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。本例に係る撮像装置10は、撮像デバイスとなる固体撮像装置11と、この固体撮像装置11に被写体からの光を導く光学系(レンズ群等)12と、固体撮像装置11から出力される画素信号を処理する信号処理部13とを含む。この撮像装置10において、固体撮像装置11は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、固体撮像装置11と、信号処理部13又は光学系12とがまとめてパッケージングされた、撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。   FIG. 15 is a block diagram showing an example of the configuration of the imaging apparatus according to the present invention. An imaging apparatus 10 according to this example includes a solid-state imaging apparatus 11 serving as an imaging device, an optical system (such as a lens group) 12 that guides light from a subject to the solid-state imaging apparatus 11, and pixels output from the solid-state imaging apparatus 11. And a signal processing unit 13 for processing signals. In this imaging device 10, the solid-state imaging device 11 may be formed as a single chip, or the solid-state imaging device 11 and the signal processing unit 13 or the optical system 12 are packaged together. It may be a modular form having a function.

上記構成の撮像装置10においては、上述した間引き加算モードにしたがって固体撮像装置11を駆動することにより、斜めA市松構造の色フィルタアレイを用いた場合でも、画素信号の間引き加算によって、低解像度の撮像を行なうことができる。さらに、固体撮像装置11を間引き加算モードで駆動した場合(画素信号の間引き加算を行なった場合)と、全画素読み出しモードで駆動した場合(画素信号の間引き加算を行なわない場合)で、画素の色配列が空間的に変わらない。このため、間引き加算モードで取り出した画素信号と全画素読み出しモードで取り出した画素信号を、それぞれ共通のカラーコーディングを適用して同様に信号処理することができる。この結果、信号処理部13に適用する信号処理回路(DSP)の共通化を図ることができる。   In the imaging device 10 having the above configuration, the solid-state imaging device 11 is driven according to the above-described thinning addition mode, so that even when a color filter array having an oblique A checkered structure is used, low resolution is achieved by thinning and adding pixel signals. Imaging can be performed. Furthermore, when the solid-state imaging device 11 is driven in the decimation addition mode (when pixel signal decimation addition is performed) and when it is driven in the all-pixel readout mode (when pixel signal decimation addition is not performed), Color arrangement does not change spatially. For this reason, the pixel signal extracted in the thinning-out addition mode and the pixel signal extracted in the all-pixel readout mode can be similarly processed by applying common color coding. As a result, the signal processing circuit (DSP) applied to the signal processing unit 13 can be shared.

本発明が適用されるCCD固体撮像装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the CCD solid-state imaging device to which this invention is applied. 色フィルタの異なる画素ごとの分光感度特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral sensitivity characteristic for every pixel from which a color filter differs. CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第1の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 1st Embodiment applied when driving a CCD solid-state imaging device in thinning-out addition mode. CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第2の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 2nd Embodiment applied when driving a CCD solid-state imaging device by thinning-out addition mode. CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第3の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 3rd Embodiment applied when driving a CCD solid-state imaging device in thinning-out addition mode. CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第4の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 4th Embodiment applied when driving a CCD solid-state imaging device in thinning-out addition mode. CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第5の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 5th Embodiment applied when driving a CCD solid-state imaging device by thinning-out addition mode. CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第6の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 6th Embodiment applied when driving a CCD solid-state imaging device by thinning-out addition mode. CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第7の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 7th Embodiment applied when driving a CCD solid-state imaging device by thinning-out addition mode. CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第8の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 8th Embodiment applied when driving a CCD solid-state imaging device by a thinning addition mode. CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第9の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 9th Embodiment applied when driving a CCD solid-state imaging device by thinning-out addition mode. CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第10の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 10th Embodiment applied when driving a CCD solid-state imaging device by thinning-out addition mode. CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第11の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 11th Embodiment applied when driving a CCD solid-state imaging device by a thinning addition mode. CCD固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第12の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 12th Embodiment applied when driving a CCD solid-state imaging device by thinning-out addition mode. 本発明に係る撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the imaging device which concerns on this invention. 原色ベイヤー配列を示す図である。It is a figure which shows a primary color Bayer arrangement | sequence. 斜めA市松配列を示す図である。It is a figure which shows the diagonal A checkered arrangement | sequence.

符号の説明Explanation of symbols

1…画素アレイ、2…画素、3…垂直転送レジスタ、4…水平転送レジスタ、5…出力アンプ、6…信号処理回路、7…駆動回路(駆動手段)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pixel array, 2 ... Pixel, 3 ... Vertical transfer register, 4 ... Horizontal transfer register, 5 ... Output amplifier, 6 ... Signal processing circuit, 7 ... Drive circuit (drive means)

Claims (9)

複数の画素が行列状に2次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が行方向と列方向に1/2画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、
前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するR(赤),G(緑),B(青)の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するAの色フィルタとを含むR,G,B,Aの色フィルタを有し、ある行の画素にはG,Rの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはAの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはG,Bの色フィルタを交互に配列して斜めA市松構造とした色フィルタアレイと、
前記R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素を単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう駆動手段と
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
A plurality of pixels are two-dimensionally arranged in a matrix, and the pixel center of the next row has a pixel array in an oblique lattice shape in which the pixel center of the next row is shifted by 1/2 pixel in the row direction and the column direction. A pixel array;
A color filter is arranged for each pixel of the pixel array, and R (red), G (green), and B (blue) color filters that transmit light in a predetermined band within the visible light region and at least the entire visible light region. R, G, B, and A color filters including A color filter that transmits light of G, R, G and R color filters are alternately arranged in pixels in one row, and pixels in the next row are arranged. Is a color filter array in which a color filter of A is arranged, and G and B color filters are alternately arranged in the pixels of the next row to form a diagonal A checkered structure,
With respect to the pixels in which the R, G, and B color filters are arranged, m (m is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the row direction are defined as unit pixel blocks, and at the end of the pixel block in the unit pixel block. Drive means for performing pixel signal decimation for each unit pixel block adjacent in the row direction, with every other pixel in the row direction from the arranged pixels as a signal addition target and other pixels as signal decimation targets; A solid-state imaging device comprising:
前記駆動手段は、前記R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向で同じ列に配列された画素を信号の加算対象及び間引き対象として、画素信号の間引き加算を行なう
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
The drive means performs pixel signal thinning-out with respect to the pixels in which the R, G, B color filters are arranged, using the pixels arranged in the same column in the row direction as signal addition targets and thinning targets. The solid-state imaging device according to claim 1, characterized in that:
前記駆動手段は、前記Aの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素を単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行ない、
前記Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心は、行方向において、前記R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する
ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。
The driving means uses m (m is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the row direction as a unit pixel block for the pixel in which the color filter of A is arranged, and ends the pixel block in the unit pixel block. The pixel signals are subjected to thinning and addition for each unit pixel block adjacent in the row direction, with every other pixel in the row direction from the pixels arranged in a row being subjected to signal addition, and the other pixels being subjected to signal thinning.
The center between a plurality of pixels to be added in a unit pixel block including a pixel in which the A color filter is arranged is a unit pixel including a pixel in which the R, G, and B color filters are arranged in the row direction. It is located in the boundary part between blocks. The solid-state imaging device of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
複数の画素が行列状に2次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が1/2画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、
前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するR(赤),G(緑),B(青)の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するAの色フィルタとを含むR,G,B,Aの色フィルタを有し、ある行の画素にはG,Rの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはAの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはG,Bの色フィルタを交互に配列して斜めA市松構造とした色フィルタアレイと、
前記R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう駆動手段と
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
A plurality of pixels arranged two-dimensionally in a matrix, and a pixel array having an oblique grid-like pixel array in which the pixel center of the next row is shifted by 1/2 pixel with respect to the pixel center of one row;
A color filter is arranged for each pixel of the pixel array, and R (red), G (green), and B (blue) color filters that transmit light in a predetermined band within the visible light region and at least the entire visible light region. R, G, B, and A color filters including A color filter that transmits light of G, R, G and R color filters are alternately arranged in pixels in one row, and pixels in the next row are arranged. Is a color filter array in which a color filter of A is arranged, and G and B color filters are alternately arranged in the pixels of the next row to form a diagonal A checkered structure,
Regarding the pixels in which the R, G, B color filters are arranged, m (m is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the row direction and n (n is an odd number of 3 or more) adjacent in the column direction. An m × n pixel block including pixels is defined as a unit pixel block, and every other pixel in the row direction and the column direction from the pixels arranged in the corner of the pixel block in the unit pixel block is a signal addition target. A solid-state imaging device comprising: driving means for performing pixel signal thinning-out for each unit pixel block adjacent in the row direction and the column direction, with the pixel of the target being a signal thinning target.
前記駆動手段は、前記Aの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行ない、
前記Aの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心は、行方向と列方向において、前記R,G,Bの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する
ことを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。
The driving means includes m pixels (m is an odd number of 3 or more) adjacent in the row direction and n (n is an odd number of 3 or more) adjacent in the column direction with respect to the pixels in which the color filters of A are arranged. An m × n pixel block including a plurality of pixels is defined as a unit pixel block, and every other pixel in the row direction and the column direction from the pixels arranged in the corner of the pixel block in the unit pixel block is a signal addition target, Pixels other than are subject to signal decimation, and pixel signal decimation is added for each unit pixel block adjacent in the row and column directions,
The center between the plurality of pixels to be added in the unit pixel block including the pixel in which the A color filter is arranged is the center of the pixel in which the R, G, and B color filters are arranged in the row direction and the column direction. The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the solid-state imaging device is located at a boundary between the unit pixel blocks including the unit pixel block.
複数の画素が行列状に2次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が行方向と列方向に1/2画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、
前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するR(赤),G(緑),B(青)の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するAの色フィルタとを含むR,G,B,Aの色フィルタを有し、ある行の画素にはG,Rの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはAの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはG,Bの色フィルタを交互に配列して斜めA市松構造とした色フィルタアレイと
を備える固体撮像装置を駆動する際に、
前記R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素を単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
A plurality of pixels are two-dimensionally arranged in a matrix, and the pixel center of the next row has a pixel array in an oblique lattice shape in which the pixel center of the next row is shifted by 1/2 pixel in the row direction and the column direction. A pixel array;
A color filter is arranged for each pixel of the pixel array, and R (red), G (green), and B (blue) color filters that transmit light in a predetermined band within the visible light region and at least the entire visible light region. R, G, B, and A color filters including A color filter that transmits light of G, R, G and R color filters are alternately arranged in pixels in one row, and pixels in the next row are arranged. When driving a solid-state imaging device having a color filter array in which an A color filter is arranged, and G and B color filters are alternately arranged in pixels in the next row to form a diagonal A checkered structure,
With respect to the pixels in which the R, G, and B color filters are arranged, m (m is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the row direction are defined as unit pixel blocks, and at the end of the pixel block in the unit pixel block. From the arranged pixels, every other pixel in the row direction is subject to signal addition, and other pixels are subject to signal decimation, and pixel signal decimation is performed for each unit pixel block adjacent in the row direction. A driving method of the solid-state imaging device.
複数の画素が行列状に2次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が1/2画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、
前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するR(赤),G(緑),B(青)の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するAの色フィルタとを含むR,G,B,Aの色フィルタを有し、ある行の画素にはG,Rの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはAの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはG,Bの色フィルタを交互に配列して斜めA市松構造とした色フィルタアレイと
を備える固体撮像装置を駆動する際に、
前記R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
A plurality of pixels arranged two-dimensionally in a matrix, and a pixel array having an oblique grid-like pixel array in which the pixel center of the next row is shifted by 1/2 pixel with respect to the pixel center of one row;
A color filter is arranged for each pixel of the pixel array, and R (red), G (green), and B (blue) color filters that transmit light in a predetermined band within the visible light region and at least the entire visible light region. R, G, B, and A color filters including A color filter that transmits light of G, R, G and R color filters are alternately arranged in pixels in one row, and pixels in the next row are arranged. When driving a solid-state imaging device having a color filter array in which an A color filter is arranged, and G and B color filters are alternately arranged in pixels in the next row to form a diagonal A checkered structure,
Regarding the pixels in which the R, G, B color filters are arranged, m (m is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the row direction and n (n is an odd number of 3 or more) adjacent in the column direction. An m × n pixel block including pixels is defined as a unit pixel block, and every other pixel in the row direction and the column direction from the pixels arranged in the corner of the pixel block in the unit pixel block is a signal addition target. A method for driving a solid-state imaging device, wherein pixel signals are subjected to thinning-out, and pixel signal thinning-out is performed for each unit pixel block adjacent in the row direction and the column direction.
固体撮像装置と、
被写体からの光を前記固体撮像装置に導く光学系とを含み、
前記固体撮像装置は、
複数の画素が行列状に2次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が行方向と列方向に1/2画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、
前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するR(赤),G(緑),B(青)の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するAの色フィルタとを含むR,G,B,Aの色フィルタを有し、ある行の画素にはG,Rの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはAの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはG,Bの色フィルタを交互に配列して斜めA市松構造とした色フィルタアレイと、
前記R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素を単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう駆動手段とを備える
ことを特徴とする撮像装置。
A solid-state imaging device;
An optical system for guiding light from a subject to the solid-state imaging device,
The solid-state imaging device
A plurality of pixels are two-dimensionally arranged in a matrix, and the pixel center of the next row has a pixel array in an oblique lattice shape in which the pixel center of the next row is shifted by 1/2 pixel in the row direction and the column direction. A pixel array;
A color filter is arranged for each pixel of the pixel array, and R (red), G (green), and B (blue) color filters that transmit light in a predetermined band within the visible light region and at least the entire visible light region. R, G, B, and A color filters including A color filter that transmits light of G, R, G and R color filters are alternately arranged in pixels in one row, and pixels in the next row are arranged. Is a color filter array in which a color filter of A is arranged, and G and B color filters are alternately arranged in the pixels of the next row to form a diagonal A checkered structure,
With respect to the pixels in which the R, G, and B color filters are arranged, m (m is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the row direction are defined as unit pixel blocks, and at the end of the pixel block in the unit pixel block. Drive means for performing pixel signal decimation for each unit pixel block adjacent in the row direction, with every other pixel in the row direction from the arranged pixels as a signal addition target and other pixels as signal decimation targets; An imaging apparatus comprising:
固体撮像装置と、
被写体からの光を前記固体撮像装置に導く光学系とを含み、
前記固体撮像装置は、
複数の画素が行列状に2次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が1/2画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、
前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するR(赤),G(緑),B(青)の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するAの色フィルタとを含むR,G,B,Aの色フィルタを有し、ある行の画素にはG,Rの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはAの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはG,Bの色フィルタを交互に配列して斜めA市松構造とした色フィルタアレイと、
前記R,G,Bの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するm(mは3以上の奇数)個の画素と列方向に隣接するn(nは3以上の奇数)個の画素を含むm×nの画素ブロックを単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に1画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう駆動手段とを備える
ことを特徴とする撮像装置。
A solid-state imaging device;
An optical system for guiding light from a subject to the solid-state imaging device,
The solid-state imaging device
A plurality of pixels arranged two-dimensionally in a matrix, and a pixel array having an oblique grid-like pixel array in which the pixel center of the next row is shifted by 1/2 pixel with respect to the pixel center of one row;
A color filter is arranged for each pixel of the pixel array, and R (red), G (green), and B (blue) color filters that transmit light in a predetermined band within the visible light region and at least the entire visible light region. R, G, B, and A color filters including A color filter that transmits light of G, R, G and R color filters are alternately arranged in pixels in one row, and pixels in the next row are arranged. Is a color filter array in which a color filter of A is arranged, and G and B color filters are alternately arranged in the pixels of the next row to form a diagonal A checkered structure,
Regarding the pixels in which the R, G, B color filters are arranged, m (m is an odd number of 3 or more) pixels adjacent in the row direction and n (n is an odd number of 3 or more) adjacent in the column direction. An m × n pixel block including pixels is defined as a unit pixel block, and every other pixel in the row direction and the column direction from the pixels arranged in the corner of the pixel block in the unit pixel block is a signal addition target. An image pickup apparatus comprising: a driving unit that performs pixel signal thinning-out for each unit pixel block adjacent in the row direction and the column direction, with the pixel of the target being a signal thinning target.
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