JP4984517B2 - Imaging unit and imaging apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、複数の画素がマトリックス状に配列されてなる撮像素子の技術分野に属し、特に、カラーフィルタが配設されたカラー画素と、前記カラーフィルタが配設されていないモノクロ画素とを有する撮像素子を含む撮像ユニット及び該撮像ユニットを備えた撮像装置に関する。   The present invention belongs to the technical field of an image sensor in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, and particularly includes a color pixel in which a color filter is disposed and a monochrome pixel in which the color filter is not disposed. The present invention relates to an image pickup unit including an image pickup element and an image pickup apparatus including the image pickup unit.

一般に、分光特性の異なる例えばR(赤),G(緑),B(青)のカラーフィルタが所定の比率で配設されてなるベイヤー配列の撮像素子は、各カラーフィルタが各画素の光電変換部に導かれる光を減衰させるため、カラーフィルタが配設されていない撮像素子に比して実効感度が低い。さらに、近年では、撮像素子の小型化・高画素化に伴って1つの画素の大きさが縮小化され、1画素あたりの受光光量がより少なくなることにより、撮像素子の実効感度が一層低下する傾向にある。   In general, in an image sensor with a Bayer arrangement in which, for example, R (red), G (green), and B (blue) color filters having different spectral characteristics are arranged at a predetermined ratio, each color filter is photoelectrically converted to each pixel. Since the light guided to the part is attenuated, the effective sensitivity is lower than that of an image sensor not provided with a color filter. Furthermore, in recent years, the size of one pixel has been reduced with the reduction in size and increase in the number of pixels, and the amount of light received per pixel has decreased, further reducing the effective sensitivity of the image sensor. There is a tendency.

そのため、受光光量を確保すべくフラッシュを照射する必要が頻繁に生じ、その結果、消費電力の増大により撮影可能枚数が減少したり、所謂手ぶれ補正機能が搭載されている場合に、該手ぶれ補正を実行してもその補正効果が小さかったり、あるいは、各画素から得られる画素信号の増幅率を増大することによりS/N比が悪化(低下)したりするなど、様々な問題が生じている。   Therefore, it is necessary to irradiate the flash frequently to secure the amount of received light, and as a result, when the number of shootable images decreases due to the increase in power consumption or the so-called camera shake correction function is installed, the camera shake correction is performed. Various problems have arisen such that the correction effect is small even when executed, or the S / N ratio is deteriorated (decreased) by increasing the amplification factor of the pixel signal obtained from each pixel.

下記特許文献1には、縦横に配列されたフォトダイオードを備える撮像素子において、市松状に配列されたフォトダイオードに輝度フィルタ(フォトダイオードの表面に何のフィルタも配設しないことを含む)を設け、輝度フィルタが設けられていない残りの市松状に配列されたフォトダイオードにR(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルタを設ける技術が開示されている。
特開2003−318375号公報
In the following Patent Document 1, in an imaging device including photodiodes arranged vertically and horizontally, a luminance filter (including no filter on the surface of the photodiode) is provided on the photodiodes arranged in a checkered pattern. A technique is disclosed in which R (red), G (green), and B (blue) color filters are provided on the remaining checkered photodiodes that are not provided with luminance filters.
JP 2003-318375 A

前記特許文献1のような輝度フィルタを配設した撮像素子にあっては、前述したように各カラーフィルタが各画素のフォトダイオードに導かれる光を減衰させることから、カラーフィルタが配設された画素(以下、カラー画素という)と輝度フィルタが配設された画素(以下、モノクロ画素という)との感度差が大きく異なることとなり、これに起因して、次のような問題が生じる。   In the image pickup device in which the luminance filter is arranged as described in Patent Document 1, the color filter is arranged because each color filter attenuates the light guided to the photodiode of each pixel as described above. The sensitivity difference between a pixel (hereinafter referred to as a color pixel) and a pixel provided with a luminance filter (hereinafter referred to as a monochrome pixel) is greatly different, resulting in the following problems.

図31(a)は、画素がマトリックス状に配置された撮像素子のうち、カラー画素とモノクロ画素とが水平方向に交互に配設された或る水平画素列を示す図であり、図31(b)は、該撮像素子の後段に設けられるアナログ回路が、この水平画素列に属するカラー画素とモノクロ画素とから交互に画素信号を読み出したときの信号波形を示す図である。なお、図31(a)において、ハッチングが施されている画素S1,S3,S5,S7はカラー画素を示し、ハッチングが施されていない画素S2,S4,S6,S8はモノクロ画素を示す。   FIG. 31A is a diagram showing a certain horizontal pixel column in which color pixels and monochrome pixels are alternately arranged in the horizontal direction among the image pickup elements in which the pixels are arranged in a matrix. b) is a diagram showing a signal waveform when an analog circuit provided in a subsequent stage of the image sensor reads out pixel signals alternately from color pixels and monochrome pixels belonging to the horizontal pixel column. In FIG. 31A, hatched pixels S1, S3, S5, and S7 indicate color pixels, and unhatched pixels S2, S4, S6, and S8 indicate monochrome pixels.

図31の点線で示すように、カラー画素S1,S3,S5,S7とモノクロ画素S2,S4,S6,S8とから交互に画素信号を読み出したときの信号波形は矩形波状となるのが理想である。   As indicated by the dotted lines in FIG. 31, the signal waveform when the pixel signals are alternately read out from the color pixels S1, S3, S5, S7 and the monochrome pixels S2, S4, S6, S8 is ideally rectangular. is there.

しかしながら、現実的には、カラー画素S1,S3,S5,S7とモノクロ画素S2,S4,S6,S8との大きな感度差により、カラー画素S1,S3,S5,S7で生成される画素信号とモノクロ画素S2,S4,S6,S8で生成される画素信号との信号レベルが大きく異なる。   However, in reality, the pixel signals generated in the color pixels S1, S3, S5, and S7 and the monochrome signal are caused by a large sensitivity difference between the color pixels S1, S3, S5, and S7 and the monochrome pixels S2, S4, S6, and S8. The signal level differs greatly from the pixel signals generated at the pixels S2, S4, S6, and S8.

このように信号レベルが大きく異なる信号が前記アナログ回路に交互に入力されると、このアナログ回路の応答性に起因して、当該アナログ回路でサンプリングされる信号の信号レベルが、画素信号を読み出す対象の画素が切り替わっても当該画素で生成された画素信号に相当する信号レベルまで瞬間的に立ち上がらず、前記切り替わりタイミングから所定時間を介して立ち上がる応答遅れが発生し、図31の矢印Xで示すような波形となる。その結果、アナログ信号をデジタル信号にA/D変換する際に適切なA/D変換値が得られず、撮影画像の画質の低下を招来する虞がある。   When signals with significantly different signal levels are alternately input to the analog circuit, the signal level of the signal sampled by the analog circuit is the target for reading out the pixel signal due to the responsiveness of the analog circuit. Even if the pixel is switched, the signal level corresponding to the pixel signal generated by the pixel does not rise instantaneously, and a response delay that rises over a predetermined time from the switching timing occurs, as indicated by an arrow X in FIG. Waveform. As a result, when an analog signal is A / D converted into a digital signal, an appropriate A / D conversion value cannot be obtained, and there is a possibility that the image quality of the captured image is deteriorated.

特に近年では、高画素化に伴って画素信号の読み出し処理を高い駆動周波数で行う、すなわち図31(a)に示す1つの画素に対する画素信号の読み出し時間Tを短くすることが要求されているが、このように読み出し時間Tを短くすると、図31(b)から判るように、当該画素で生成された画素信号に相当する信号レベル(矢印Yや矢印Zで示す信号レベル)に達しないまま次の画素に対する読み出し処理が行われることとなり、前述のような撮影画像の画質の低下が顕著なものとなる。なお、前記特許文献1においては、このような問題に対する対策技術は提案されていない。   In particular, in recent years, it has been demanded that pixel signal readout processing be performed at a high driving frequency as the number of pixels increases, that is, the pixel signal readout time T for one pixel shown in FIG. When the readout time T is shortened in this way, as can be seen from FIG. 31B, the signal level corresponding to the pixel signal generated by the pixel (the signal level indicated by the arrow Y or the arrow Z) is not reached. As a result, the above-described readout process is performed on the pixels, and the above-described deterioration in the image quality of the captured image becomes remarkable. In Patent Document 1, no countermeasure technique for such a problem has been proposed.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、カラー画素とモノクロ画素とが配設された撮像素子を採用する場合に、カラー画素とモノクロ画素との大きな感度差に起因する撮影画像の画質低下を防止又は抑制する技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the case of employing an imaging device in which color pixels and monochrome pixels are arranged, the image quality of a captured image due to a large sensitivity difference between the color pixels and the monochrome pixels. It aims at providing the technique which prevents or suppresses a fall.

請求項1に記載の発明によれば、カラーフィルタが配設されたカラー画素と前記カラーフィルタが配設されていないモノクロ画素とを含む複数の画素がマトリックス状に配列されてなる撮像素子と、前記撮像素子で生成された画素信号をサンプリングする第1及び第2のサンプリング回路と、前記各サンプリング回路によりサンプリングされる画素信号が時系列的に連続する前記モノクロ画素の画素信号又はカラー画素の画素信号となるように、前記撮像素子及び/又は前記各サンプリング回路の動作を制御する制御手段と、前記撮像素子と前記第1のサンプリング回路との間に設けられ、前記モノクロ画素の画素信号が前記第1のサンプリング回路に向けて流れる第1の信号経路と、前記撮像素子と前記第2のサンプリング回路との間に設けられ、前記カラー画素の画素信号が前記第2のサンプリング回路に向けて流れる第2の信号経路と、前記第1の信号経路に対応して配置され、前記第1のサンプリング回路から出力される前記モノクロ画素の画素信号を予め設定された増幅率で増幅する第1の増幅手段と、前記第2の信号経路に対応して配置され、前記第2のサンプリング回路から出力される前記カラー画素の画素信号を、前記第1の増幅手段とは異なる増幅率で増幅する第2の増幅手段と、を備え、前記制御手段は、前記撮像素子に、前記第1の信号経路には前記モノクロ画素の画素信号のみを出力させる一方で、前記第2の信号経路には前記カラー画素の画素信号のみを出力させることを特徴とする撮像ユニットである。 According to the first aspect of the present invention, an imaging device in which a plurality of pixels including a color pixel in which a color filter is disposed and a monochrome pixel in which the color filter is not disposed are arranged in a matrix, First and second sampling circuits that sample pixel signals generated by the image sensor, and pixel signals of the monochrome pixels or color pixel pixels in which the pixel signals sampled by the sampling circuits are continuous in time series A control means for controlling the operation of the imaging device and / or each sampling circuit so as to be a signal, and provided between the imaging device and the first sampling circuit, and a pixel signal of the monochrome pixel is A first signal path that flows toward the first sampling circuit, and is provided between the imaging device and the second sampling circuit. Is, the pixel signals of the color pixels and a second signal path that flows toward the second sampling circuit, arranged corresponding to the first signal path, is output from the first sampling circuit A first amplifying unit that amplifies a pixel signal of a monochrome pixel at a preset amplification factor, and a pixel of the color pixel that is arranged corresponding to the second signal path and is output from the second sampling circuit Second amplifying means for amplifying a signal at an amplification factor different from that of the first amplifying means, and the control means is provided in the imaging element, and in the first signal path, a pixel of the monochrome pixel. The imaging unit is characterized in that only the signal of the color pixel is output to the second signal path while only the signal is output.

この発明によれば、サンプリング回路によりサンプリングされる画素信号が時系列的に連続して前記モノクロ画素の画素信号又はカラー画素の画素信号となるように、前記撮像素子及び/又は前記サンプリング回路の動作を制御するようにしたので、サンプリング回路により、同水準の信号レベルを有する画素信号が時系列的に連続した形態、すなわち複数のカラー画素で生成された複数の画素信号が時系列的に連続した形態、または複数のモノクロ画素で生成された複数の画素信号が時系列的に連続した形態でサンプリングされることとなる。 According to the invention, so that the pixel signals are more sampled each sampling circuits is chronologically consecutive pixel signals of the pixel signals or color pixels of the monochrome pixels, the image pickup device and / or the respective since so as to control the operation of the sampling circuits, and more sampling circuitry, forms a pixel signal having a signal level of the same level are continuously chronological order, i.e. a plurality of pixel signals generated by the plurality of color pixels Are sampled in a time-series continuous form or a plurality of pixel signals generated by a plurality of monochrome pixels in a time-series continuous form.

これにより、信号レベルが大きく異なる信号が高周波数でサンプリング回路に交互に入力される場合に発生する前記応答遅れの問題を回避又は抑制することができる。   Thereby, it is possible to avoid or suppress the problem of the response delay that occurs when signals having greatly different signal levels are alternately input to the sampling circuit at a high frequency.

また、請求項1に記載の発明によれば、前記第1のサンプリング回路により、前記モノクロ画素の画素信号のみがサンプリングされ、前記第2のサンプリング回路により、前記カラー画素の画素信号のみがサンプリングされる。これにより、各サンプリング回路でサンプリングされる画素信号は、前記モノクロ画素の画素信号又はカラー画素の画素信号が時系列的に連続したものとなるため、前記応答遅れの問題を回避又は抑制することができる。According to the first aspect of the present invention, only the pixel signal of the monochrome pixel is sampled by the first sampling circuit, and only the pixel signal of the color pixel is sampled by the second sampling circuit. The As a result, the pixel signal sampled by each sampling circuit is the pixel signal of the monochrome pixel or the pixel signal of the color pixel continuous in time series, so that the problem of the response delay can be avoided or suppressed. it can.

また、請求項1に記載の発明によれば、モノクロ画素の画素信号が第1のサンプリング回路に向けて流れる第1の信号経路が、撮像素子と第1のサンプリング回路との間に配置され、カラー画素の画素信号が第2のサンプリング回路に向けて流れる第2の信号経路が、撮像素子と第2のサンプリング回路との間に配置されており、制御手段は、前記撮像素子に、前記第1の信号経路には前記モノクロ画素の画素信号のみを出力させる一方で、前記第2の信号経路には前記カラー画素の画素信号のみを出力させる。According to the first aspect of the present invention, the first signal path through which the pixel signal of the monochrome pixel flows toward the first sampling circuit is disposed between the imaging device and the first sampling circuit, A second signal path through which the pixel signal of the color pixel flows toward the second sampling circuit is disposed between the image sensor and the second sampling circuit, and the control means connects the image sensor with the second signal path. Only the pixel signal of the monochrome pixel is output to one signal path, while only the pixel signal of the color pixel is output to the second signal path.

これにより、各信号経路を介して各サンプリング回路に入力される画素信号は、モノクロ画素の画素信号又はカラー画素の画素信号が時系列的に連続した形態となる。これにより、前記応答遅れの問題を回避又は抑制することができる。Thus, the pixel signal input to each sampling circuit via each signal path is in a form in which pixel signals of monochrome pixels or pixel signals of color pixels are continuous in time series. Thereby, the problem of the response delay can be avoided or suppressed.

また、請求項1に記載の発明によれば、モノクロ画素から出力される画素信号とカラー画素から出力される画素信号とを異なる増幅率で増幅するようにしたので、モノクロ画素から出力される画素信号及びカラー画素から出力される画素信号の両信号レベルを同水準に設定することができる。According to the first aspect of the present invention, the pixel signal output from the monochrome pixel and the pixel signal output from the color pixel are amplified with different amplification factors. Both signal levels of the signal and the pixel signal output from the color pixel can be set to the same level.

請求項に記載の発明は、請求項に記載の撮像ユニットにおいて、前記制御手段は、前記撮像素子に前記モノクロ画素とカラー画素とで時間的に分けて画素信号の出力を行わせることを特徴とするものである。 The invention according to claim 2, in the image pickup unit according to claim 1, wherein the control means that causes the output of the time-divided into pixel signals between the monochrome and color pixels on the imaging device It is a feature.

この発明によれば、前記撮像素子に前記モノクロ画素とカラー画素とで時間的に分けて画素信号の出力を行わせる、すなわち、例えばモノクロ画素の画素信号をサンプリングした後に、カラー画素で生成された画素信号をサンプリングするようにしたので、前記モノクロ画素の画素信号又はカラー画素の画素信号が時系列的に連続した形態でサンプリングすることができる。よって、前記応答遅れの問題を回避又は抑制することができる。   According to the present invention, the image sensor outputs the pixel signal by dividing the monochrome pixel and the color pixel in time, that is, the pixel signal generated by the color pixel after sampling the pixel signal of the monochrome pixel, for example. Since the pixel signal is sampled, the pixel signal of the monochrome pixel or the pixel signal of the color pixel can be sampled in a time series. Thus, the response delay problem can be avoided or suppressed.

請求項に記載の発明は、請求項1又は2に記載の撮像ユニットにおいて、前記撮像素子は、CMOSであることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the imaging unit according to the first or second aspect , the imaging element is a CMOS.

この発明によれば、前記撮像素子がCMOSである場合において、前記請求項1又は2に記載の発明における作用が得られる。 According to the present invention, when the image pickup device is a CMOS, the operation of the invention according to the first or second aspect can be obtained.

請求項に記載の発明は、被写体の光像を結像する撮影光学系と、前記撮影光学系の結像面上に撮像面が配置された前記撮像素子を含む請求項1ないしのいずれかに記載の撮像ユニットと、前記撮像素子に露光動作の開始及び終了の指示を入力するための入力操作手段と、前記撮像素子の露光動作により得られた画素信号から画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成部により生成された画像を表示する画像表示手段とを備えることを特徴とする撮像装置である。 The invention according to claim 4, an imaging optical system for imaging an optical image of a subject, any of claims 1 to 3 including the imaging device imaging surface is disposed on the imaging plane of the imaging optical system The image pickup unit according to claim 1, input operation means for inputting an instruction to start and end an exposure operation to the image sensor, and image generation means for generating an image from a pixel signal obtained by the exposure operation of the image sensor And an image display means for displaying the image generated by the image generation unit.

この発明によれば、前記請求項1ないしのいずれかに記載の発明における作用が得られる撮像装置を実現することができる。 According to this invention, it is possible to realize an imaging apparatus that can obtain the effects of the invention according to any one of claims 1 to 3 .

請求項1又は2に記載の発明によれば、信号レベルが大きく異なる信号がサンプリング回路に交互に入力される場合に発生する応答遅れの問題を回避又は抑制することができるため、前記応答遅れに起因する撮影画像の画質の低下を防止又は抑制することができる。 According to the first or second aspect of the present invention, it is possible to avoid or suppress the problem of response delay that occurs when signals having greatly different signal levels are alternately input to the sampling circuit. It is possible to prevent or suppress the deterioration of the image quality of the captured image.

特に、請求項に記載の発明によれば、モノクロ画素から出力される画素信号の信号レベルとカラー画素から出力される画素信号の信号レベルとを同水準に設定することができるため、画像における輝度の大きなばらつきを解消又は低減することができる。 In particular, according to the first aspect of the present invention, the signal level of the pixel signal output from the monochrome pixel and the signal level of the pixel signal output from the color pixel can be set to the same level. Large variations in luminance can be eliminated or reduced.

請求項に記載の発明によれば、前記撮像素子がCMOSである場合において、前記請求項1又は2に記載の発明における作用が得られる。 According to the invention described in claim 3, when the image pickup device is a CMOS, the operation in the invention described in claim 1 or 2 can be obtained.

請求項に記載の発明によれば、前記応答遅れに起因する撮影画像の画質の低下を防止又は抑制できる撮像装置を実現することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to realize an imaging apparatus capable of preventing or suppressing deterioration in image quality of a captured image caused by the response delay.

本発明に係る撮像装置の実施形態について説明する。図1は、撮像装置1の正面図、図2は、撮像装置1の背面図である。   An embodiment of an imaging apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a front view of the imaging apparatus 1, and FIG. 2 is a rear view of the imaging apparatus 1.

図1、図2に示すように、撮像装置1は、電源ボタン2と、撮影光学系3と、LCD(Liquid Crystal Display)4と、光学ファインダー5と、内蔵フラッシュ6と、モード設定スイッチ7と、4連スイッチ8と、シャッターボタン9とを備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the imaging apparatus 1 includes a power button 2, a photographing optical system 3, an LCD (Liquid Crystal Display) 4, an optical finder 5, a built-in flash 6, and a mode setting switch 7. A quadruple switch 8 and a shutter button 9 are provided.

電源ボタン2は、撮像装置1の電源のオンオフを切り替えるものである。撮影光学系3は、ズームレンズや図略のメカニカルシャッター等を備えてなり、CCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子10(図3参照)の撮像面に、被写体の光学像を結像するものである。   The power button 2 is used to switch on / off the power of the imaging apparatus 1. The photographic optical system 3 includes a zoom lens, an unillustrated mechanical shutter, and the like, and forms an optical image of a subject on an imaging surface of an imaging element 10 (see FIG. 3) such as a CCD (Charge Coupled Device). It is.

LCD4は、ライブビュー画像及び後述する外部記憶部21(図3参照)に記録する画像(記録画像)の表示や、外部記憶部21に記録された画像の再生表示等を行うものである。ライブビュー画像は、被写体の画像を記録するまでの期間において、一定の周期(1/30秒)でLCD4に切換表示される一連の画像をいい、このライブビュー画像により、被写体の状態が略リアルタイムでLCD4に表示され、撮影者は被写体の状態をLCD4で確認することができる。なお、LCD4に代えて、有機ELやプラズマの表示装置であってもよい。   The LCD 4 displays a live view image and an image (recorded image) recorded in an external storage unit 21 (see FIG. 3), which will be described later, and reproduces and displays an image recorded in the external storage unit 21. The live view image is a series of images that are switched and displayed on the LCD 4 at a constant cycle (1/30 second) until the subject image is recorded. The live view image allows the subject state to be substantially real-time. The photographer can check the state of the subject on the LCD 4. Instead of the LCD 4, an organic EL or plasma display device may be used.

光学ファインダー5は、被写体が撮影される範囲を光学的に観察できるようにするものである。内蔵フラッシュ6は、撮像素子10への露光量が不足している場合等に、図略の放電灯を放電させることにより被写体に照明光を照射するものである。   The optical viewfinder 5 enables optical observation of a range where a subject is photographed. The built-in flash 6 irradiates the subject with illumination light by discharging a discharge lamp (not shown) when the exposure amount to the image sensor 10 is insufficient.

モード設定スイッチ7は、被写体像の静止画撮影を行う「静止画撮影モード」と、被写体像の動画撮影を行う「動画撮影モード」と、外部記憶部21に記録された撮影画像をLCD4に再生表示する「再生モード」との間でモードの切換設定を行うためのスイッチである。モード設定スイッチ7は、上下方向にスライドする3接点のスライドスイッチからなり、下にセットすると撮像装置1が再生モードに設定され、中央にセットすると静止画撮影モードに設定され、上にセットすると動画撮影モードに設定される。   The mode setting switch 7 reproduces on the LCD 4 a “still image shooting mode” for shooting a still image of the subject image, a “moving image shooting mode” for shooting a moving image of the subject image, and a shot image recorded in the external storage unit 21. This is a switch for switching the mode between the “playback mode” to be displayed. The mode setting switch 7 is a three-contact slide switch that slides in the vertical direction. When the switch is set down, the image pickup apparatus 1 is set in the playback mode. When the switch is set at the center, the still image shooting mode is set. The shooting mode is set.

4連スイッチ8は、詳細には説明しないが、各種機能の設定を行うためのメニューモードの設定、ズームレンズの光軸方向への移動、露光補正、あるいはLCD4に再生する記録画像のコマ送り等を行うためのスイッチである。   Although not described in detail, the quadruple switch 8 sets a menu mode for setting various functions, moves the zoom lens in the optical axis direction, exposure correction, frame-by-frame feeding of a recorded image to be reproduced on the LCD 4, etc. It is a switch for performing.

シャッターボタン9は、2段階(半押し及び全押し)で押圧操作されるボタンであり、露光制御のタイミングを指示するためのものである。撮像装置1は、静止画を撮影する静止画撮影モードと、動画を撮影する動画撮影モードとを有し、静止画撮影モード及び動画撮影モードの設定時において、シャッターボタン9が操作されていない状態では、1/30(秒)毎に被写体の光学像が取り込まれ、LCD4へのライブビュー画像の表示が行われる。   The shutter button 9 is a button that is pressed in two stages (half-press and full-press), and is used to instruct the timing of exposure control. The imaging apparatus 1 has a still image shooting mode for shooting a still image and a moving image shooting mode for shooting a movie, and the shutter button 9 is not operated when the still image shooting mode and the movie shooting mode are set. Then, an optical image of the subject is captured every 1/30 (seconds), and a live view image is displayed on the LCD 4.

また、静止画撮影モードにおいては、シャッターボタン9の半押し操作が行われることで、露出制御値(シャッタースピード及び絞り値)等の設定が行われる撮像待機状態に設定され、全押し操作が行われることで、外部記憶部21に記録する被写体の画像を生成するための撮像素子10による露光動作(記録用露光動作)が開始される。   In the still image shooting mode, when the shutter button 9 is half-pressed, the camera is set to an imaging standby state in which exposure control values (shutter speed and aperture value) are set, and the full-press operation is performed. As a result, an exposure operation (recording exposure operation) by the image sensor 10 for generating an image of a subject to be recorded in the external storage unit 21 is started.

動画撮影モードにおいては、シャッターボタン9の全押し操作が行われることで記録用露光動作が開始され、周期的に画素信号が取り出されて該画素信号により順次画像が生成され、再度全押し操作が行われることで、その記録用露光動作が停止する。   In the moving image shooting mode, the shutter button 9 is fully pressed to start the recording exposure operation, the pixel signals are periodically taken out, images are sequentially generated from the pixel signals, and the full press operation is performed again. As a result, the recording exposure operation is stopped.

図3は、撮像装置1の電気的な構成を示すブロック構成図である。同図において、図1,図2に示した部材と同一部材には同一の番号を付している。   FIG. 3 is a block configuration diagram showing an electrical configuration of the imaging apparatus 1. In the figure, the same members as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

撮像装置1は、撮影光学系3と、LCD4と、撮像素子10と、第1、第2サンプリング回路11,12と、第1、第2増幅部13,14と、第1、第2A/D変換部15,16と、タイミングジェネレータ17と、画像メモリ18と、VRAM(Video Random Access Memory)19と、入力操作部20と、外部記憶部21と、制御部22とを備えて構成されている。   The imaging apparatus 1 includes an imaging optical system 3, an LCD 4, an imaging device 10, first and second sampling circuits 11 and 12, first and second amplifying units 13 and 14, and first and second A / D. Conversion units 15 and 16, a timing generator 17, an image memory 18, a VRAM (Video Random Access Memory) 19, an input operation unit 20, an external storage unit 21, and a control unit 22 are configured. .

撮影光学系3は、図1に示す撮影光学系3に相当するものであり、前述したようにズームレンズやメカニカルシャッター等を備える。LCD4は、図2に示すLCD4に相当するものである。   The photographing optical system 3 corresponds to the photographing optical system 3 shown in FIG. 1, and includes a zoom lens, a mechanical shutter, and the like as described above. The LCD 4 corresponds to the LCD 4 shown in FIG.

撮像素子10は、例えばフォトダイオード等で構成される複数の光電変換素子(以下、画素という)がマトリックス状に2次元配列されたCCDカラーエリアセンサである。   The imaging element 10 is a CCD color area sensor in which a plurality of photoelectric conversion elements (hereinafter referred to as pixels) constituted by, for example, photodiodes are two-dimensionally arranged in a matrix.

本実施形態の撮像素子10は、図4に示すように、分光特性の異なるR(赤),G(緑),B(青)のカラーフィルタが受光面に配設された画素(以下、カラー画素という)と、該カラーフィルタが配設されていない画素(以下、モノクロ画素という 図4では「R」,「G」,「B」の文字が表記されていない画素)とを備え、R(赤),G(緑),B(青)の各カラー画素が、複数のモノクロ画素の中に規則的に分散して複数配置された構成を有している。   As shown in FIG. 4, the image sensor 10 of the present embodiment includes pixels (hereinafter referred to as color) in which R (red), G (green), and B (blue) color filters having different spectral characteristics are arranged on the light receiving surface. Pixels) and pixels (hereinafter referred to as “monochrome pixels” in which the characters “R”, “G”, and “B” are not represented in FIG. 4), and R ( A plurality of color pixels of red, G (green), and B (blue) are regularly dispersed and arranged in a plurality of monochrome pixels.

すなわち、図4に示す画素配置例では、撮像素子10の受光面のうち一部の受光領域(縦9列×横16列からなる領域)に注目し、各画素位置を格子点とするX−Y2次元座標を、左上に位置する画素を原点(0,0)として設定したとき、R(赤)のカラー画素は、(4x,4y)で表される位置(x,yは整数)に配置されている。また、G(緑)のカラー画素は、(4x+2,4y)又は(4x,4y+2)で表される位置に、B(青)のカラー画素は、(4x+2,4y+2)で表される位置にそれぞれ配置されており、それ以外の全ての画素がモノクロ画素とされている。図5に示すように、モノクロ画素の感度は、カラー画素の例えば4倍の感度を有する。   That is, in the pixel arrangement example shown in FIG. 4, attention is paid to a part of the light receiving area (area consisting of 9 columns × 16 columns) on the light receiving surface of the image sensor 10, and X− When Y2D coordinates are set with the pixel located at the upper left as the origin (0, 0), the color pixel of R (red) is arranged at the position (x, y is an integer) represented by (4x, 4y) Has been. The G (green) color pixel is at a position represented by (4x + 2, 4y) or (4x, 4y + 2), and the B (blue) color pixel is at a position represented by (4x + 2, 4y + 2). All other pixels are arranged as monochrome pixels. As shown in FIG. 5, the sensitivity of the monochrome pixel is, for example, four times that of the color pixel.

撮像素子10は、撮影光学系3により結像された被写体の光像をアナログの電気信号に変換し、この電気信号を画素信号として出力する。なお、カラー画素から出力される画素信号により、R(赤),G(緑),B(青)各色成分のアナログ信号から色の情報が得られ、モノクロ画素から出力されるアナログ信号から輝度の情報がそれぞれ得られる。   The image sensor 10 converts a light image of a subject formed by the photographing optical system 3 into an analog electric signal, and outputs the electric signal as a pixel signal. It should be noted that color information is obtained from analog signals of R (red), G (green), and B (blue) color components based on pixel signals output from color pixels, and luminance information is obtained from analog signals output from monochrome pixels. Information is obtained respectively.

本実施形態の撮像素子10は、図6に示すように、前記画素(前記カラー画素及びモノクロ画素)24と、画素24によって蓄積された電荷を垂直方向(図6の矢印Y2で示すインターライン方向)に転送する垂直レジスタ25と、垂直レジスタ25に転送された電荷を水平方向に転送する水平レジスタ26とを備えて構成されるインターライン型の撮像素子である。   As shown in FIG. 6, the image sensor 10 of the present embodiment has the pixel (the color pixel and the monochrome pixel) 24 and the charge accumulated by the pixel 24 in the vertical direction (interline direction indicated by arrow Y <b> 2 in FIG. 6). ) And a horizontal register 26 for transferring the charges transferred to the vertical register 25 in the horizontal direction.

各画素で蓄積された電荷は、垂直同期信号により垂直レジスタ25に転送され、各垂直レジスタ25に転送された電荷は、水平同期信号により水平レジスタ26に近い画素から順に水平レジスタ26に向けて垂直方向に転送される。水平レジスタ26に転送された電荷は、当該撮像素子10の出力端子に近い画素24のものから順に第1、第2サンプリング回路11,12に向けて水平方向に転送される。   The charges accumulated in each pixel are transferred to the vertical register 25 by a vertical synchronization signal, and the charges transferred to each vertical register 25 are vertically directed toward the horizontal register 26 in order from a pixel close to the horizontal register 26 by a horizontal synchronization signal. Forwarded in the direction. The charges transferred to the horizontal register 26 are transferred in the horizontal direction toward the first and second sampling circuits 11 and 12 in order from the pixel 24 close to the output terminal of the image sensor 10.

このような撮像素子10における各画素の出力信号の読出し(水平同期、垂直同期)等の撮像動作や、撮像素子10による露光動作の開始及び終了のタイミングは、後述のタイミングジェネレータ17等により制御される。   The imaging operation such as reading (horizontal synchronization and vertical synchronization) of the output signal of each pixel in the image sensor 10 and the start and end timing of the exposure operation by the image sensor 10 are controlled by a timing generator 17 and the like which will be described later. The

図3に戻り、第1、第2サンプリング回路11,12は、前述のように撮像素子10から出力された画素信号を一旦取り込み、この取り込んだ画素信号の中から一部の画素信号をサンプリングするものである。本実施形態においては、カラー画素とモノクロ画素との感度差が大きいことに起因して発生する前述の応答遅れの問題を解消すべく、複数(本実施形態では2つ)のサンプリング回路を設け、これらのサンプリング回路により、撮像素子10から出力された画素信号のうち、カラー画素の画素信号を含むグループの画素信号と、カラー画素の画素信号を含まないグループの画素信号とを異なるサンプリング回路でサンプリングするようにしているところに特徴を有している。第1、第2サンプリング回路11,12によるサンプリング動作は、後述の制御部22によりタイミングジェネレータ17を介して制御されるようになっており、この点については後述する。なお、第1、第2サンプリング回路11,12は、サンプリングした画素信号のノイズの低減も行う。   Returning to FIG. 3, the first and second sampling circuits 11 and 12 once capture the pixel signal output from the image sensor 10 as described above, and sample some pixel signals from the captured pixel signal. Is. In the present embodiment, a plurality of (two in this embodiment) sampling circuits are provided in order to solve the above-described response delay problem caused by a large sensitivity difference between the color pixel and the monochrome pixel. With these sampling circuits, among the pixel signals output from the image sensor 10, the pixel signals of the group including the pixel signal of the color pixel and the pixel signals of the group not including the pixel signal of the color pixel are sampled by different sampling circuits. It has the feature in the place where it is made to do. Sampling operations by the first and second sampling circuits 11 and 12 are controlled by the control unit 22 described later via the timing generator 17, which will be described later. Note that the first and second sampling circuits 11 and 12 also reduce noise of the sampled pixel signal.

第1、第2増幅部13,14は、第1、第2サンプリング回路11,12から出力されたノイズ低減処理後の画素信号に対しレベル調整を行うものである。前述したように、モノクロ画素の感度はカラー画素の例えば4倍の感度を有するため、第2増幅部14の増幅率を第1増幅部13の増幅率の約4倍に設定することで、モノクロ画素の画素信号の水準(信号レベル)とカラー画素の画素信号の水準(信号レベル)とを同水準にすることができる。これにより、モノクロ画素とカラー画素との感度差に起因して画像に輝度のばらつきが生じるのを回避または抑制することができる。   The first and second amplifying units 13 and 14 perform level adjustment on the pixel signal after the noise reduction processing output from the first and second sampling circuits 11 and 12. As described above, since the sensitivity of the monochrome pixel is, for example, four times that of the color pixel, the amplification factor of the second amplification unit 14 is set to about four times the amplification factor of the first amplification unit 13 so that the monochrome pixel has a sensitivity. The level of the pixel signal of the pixel (signal level) and the level of the pixel signal of the color pixel (signal level) can be made the same level. Thereby, it is possible to avoid or suppress the occurrence of luminance variations in the image due to the sensitivity difference between the monochrome pixel and the color pixel.

第1、第2A/D変換部15,16は、第1、第2増幅部13,14により出力されたアナログのR,G,Bの画素信号を、複数のビット(例えば10ビット)からなるデジタルの画素信号(以下、画素データ)にそれぞれ変換するものである。   The first and second A / D converters 15 and 16 are composed of a plurality of bits (for example, 10 bits) for the analog R, G, and B pixel signals output from the first and second amplifiers 13 and 14. Each is converted into a digital pixel signal (hereinafter referred to as pixel data).

タイミングジェネレータ17は、制御部22から送信される基準クロックCLK0に基づいて、撮像素子10の駆動制御信号、例えば積分開始/終了(露光開始/終了)のタイミング信号、各画素の受光信号の読出制御信号(水平同期信号,垂直同期信号等)等のクロック信号CLK1を生成し、このクロック信号CLK1を撮像素子10に出力する。また、タイミングジェネレータ17は、同じく基準クロックCLK0に基づいて、第1、第2サンプリング回路11,12のサンプリング動作に係るタイミング信号等のクロック信号CLK2,CLK3を生成し、このクロック信号CLK2,CLK3を第1、第2サンプリング回路11,12に出力するとともに、第1、第2A/D変換部15,16のA/D変換動作に係るタイミング信号等のクロック信号CLK4,CLK5を生成し、このクロック信号CLK4,CLK5を第1、第2A/D変換部15,16に出力する。   Based on the reference clock CLK 0 transmitted from the control unit 22, the timing generator 17 controls the readout of the drive control signal for the image sensor 10, for example, the timing signal for integration start / end (exposure start / end), and the light reception signal of each pixel. A clock signal CLK 1 such as a signal (horizontal synchronization signal, vertical synchronization signal, etc.) is generated, and this clock signal CLK 1 is output to the image sensor 10. Similarly, the timing generator 17 generates clock signals CLK2 and CLK3 such as timing signals related to the sampling operation of the first and second sampling circuits 11 and 12 based on the reference clock CLK0, and the clock signals CLK2 and CLK3 are generated. While outputting to the 1st, 2nd sampling circuits 11 and 12, clock signals CLK4 and CLK5 such as timing signals related to the A / D conversion operations of the first and second A / D conversion units 15 and 16 are generated, and this clock The signals CLK4 and CLK5 are output to the first and second A / D converters 15 and 16.

画像メモリ18は、撮影モード時には、第1、第2A/D変換部15,16から出力される画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し制御部22により各種処理を行うための作業領域として用いられるメモリである。また、再生モード時には、後述の外部記憶部21から読み出した画像データを一時的に記憶するメモリである。   The image memory 18 temporarily stores the image data output from the first and second A / D conversion units 15 and 16 in the shooting mode, and performs various processes on the image data by the control unit 22. A memory used as a work area. Further, in the playback mode, the memory temporarily stores image data read from an external storage unit 21 described later.

VRAM19は、LCD4の画素数に対応した画像信号の記録容量を有し、LCD4に再生表示される画像を構成する画素データのバッファメモリである。入力操作部20は、前述のシャッターボタン9、4連スイッチ8、電源ボタン2及びモード設定スイッチ7を含むものであり、これらの操作情報を制御部22に入力するものである。外部記憶部21は、メモリカードやハードディスクなどからなり、制御部22で生成された画像を保存するものである。   The VRAM 19 has a recording capacity for image signals corresponding to the number of pixels of the LCD 4 and is a buffer memory for pixel data constituting an image reproduced and displayed on the LCD 4. The input operation unit 20 includes the shutter button 9, the quadruple switch 8, the power button 2, and the mode setting switch 7, and inputs the operation information to the control unit 22. The external storage unit 21 includes a memory card, a hard disk, and the like, and stores an image generated by the control unit 22.

制御部22は、例えば制御プログラムを記憶するROMや一時的にデータを記憶するフラッシュメモリ等の記憶部が内蔵されたマイクロコンピュータからなり、上述した撮像装置1内の各部材の駆動を関連付けて制御して撮像装置1の撮影動作を統括制御するものである。   The control unit 22 includes a microcomputer having a built-in storage unit such as a ROM that stores a control program or a flash memory that temporarily stores data, and controls the driving of each member in the imaging apparatus 1 in association with each other. Thus, the imaging operation of the imaging apparatus 1 is comprehensively controlled.

また、制御部22は、黒レベルを基準の黒レベルに補正する黒レベル補正、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色成分のデジタル信号のレベル変換を行うホワイトバランスの調整、R(赤),G(緑),B(青)の各色のデジタル信号のγ特性を補正するγ補正を行う画像処理部(図示せず)と、この画像処理部により上記各種の処理が施された記録画像の画素データに、2次元DCT(Discrete Cosine Transform)変換、ハフマン符号化等のJPEG(Joint Picture Experts Group)方式による所定の圧縮処理を施して圧縮画像データを生成し、この圧縮画像データに、撮影画像に関する情報(圧縮率等の情報)を付加した画像ファイルを外部記憶部21に記録する画像圧縮部(図示せず)として機能する。   The control unit 22 also performs black level correction for correcting the black level to the reference black level, and white balance adjustment for converting the level of digital signals of R (red), G (green), and B (blue) color components. , R (red), G (green), and B (blue) image processing unit (not shown) that performs γ correction for correcting the γ characteristics of digital signals of each color, and the image processing unit performs the above various processes. The compressed image data is generated by subjecting the pixel data of the recorded image to predetermined compression processing by JPEG (Joint Picture Experts Group) method such as two-dimensional DCT (Discrete Cosine Transform) conversion and Huffman coding. It functions as an image compression unit (not shown) that records in the external storage unit 21 an image file in which information (information such as a compression rate) related to the captured image is added to the image data.

さらに、制御部22は、第1、第2サンプリング回路11,12のサンプリング動作を、タイミングジェネレータ17を介して制御するサンプリング制御部23としての機能も有している。以下、サンプリング制御部23により制御される第1、第2サンプリング回路11,12のサンプリング動作につき、図4、図6、図7を用いて説明する。   Further, the control unit 22 also has a function as a sampling control unit 23 that controls the sampling operation of the first and second sampling circuits 11 and 12 via the timing generator 17. Hereinafter, sampling operations of the first and second sampling circuits 11 and 12 controlled by the sampling controller 23 will be described with reference to FIGS. 4, 6, and 7.

今、図4に示す各画素で生成された画素信号の垂直転送方向及び水平転送方向が図6に示したものと対応するものとすると、図4に示す各画素で生成された画素信号の出力順は、図7(a)に示すものとなる。   Now, assuming that the vertical transfer direction and the horizontal transfer direction of the pixel signal generated in each pixel shown in FIG. 4 correspond to those shown in FIG. 6, the output of the pixel signal generated in each pixel shown in FIG. The order is as shown in FIG.

図7(a)は、図4に示す各画素のうち一部の画素(図7(a)に示す下側に位置する水平画素列に属する画素)に着目し、この画素で生成された画素信号の出力順を示した図であり、左側から順に撮像素子10から出力されることを示している。   7A pays attention to some of the pixels shown in FIG. 4 (pixels belonging to the lower horizontal pixel column shown in FIG. 7A), and the pixels generated by this pixel. It is the figure which showed the output order of the signal, and has shown that it outputs from the image pick-up element 10 in an order from the left side.

図4に示すように、当該撮像素子10の各画素を特定するため、前記一部の画素に対して番号を付するものとする。すなわち、R(赤)の画素に対しては「R1」,「R2」,・・・と、G(緑)の画素に対しては「G1」,「G2」,・・・と、B(青)の画素に対しては「B1」,「B2」,・・・と、モノクロ画素に対しては1から順番に数字のみを付するものとする。   As shown in FIG. 4, in order to identify each pixel of the image sensor 10, a number is assigned to the partial pixel. That is, for R (red) pixels, “R1”, “R2”,..., For G (green) pixels, “G1”, “G2”,. It is assumed that “B1”, “B2”,... Are assigned to the blue pixels, and only numbers are assigned in order from 1 to the monochrome pixels.

このとき、これらの番号を付した画素において、当該撮像素子10から出力される画素信号の出力順は、図7(a)に示すとおりとなる。なお、図4において例えば「G1」が表記された画素の画素信号は、図7(a)における「G1」が表記された画素信号に対応し、図4において例えば四角形のマスに「1」の番号が付された画素の画素信号は、図7(a)における「1」の番号のみ表記された画素信号に対応する。   At this time, the output order of the pixel signals output from the image sensor 10 in the pixels assigned with these numbers is as shown in FIG. 4 corresponds to the pixel signal labeled “G1” in FIG. 7A. For example, the pixel signal labeled “G1” in FIG. The pixel signal of the numbered pixel corresponds to the pixel signal in which only the number “1” in FIG.

そして、本実施形態では、撮像素子10における複数の画素を、1列おきに並ぶ複数の垂直画素列からなる2つのグループに分けた場合に、撮像素子10から出力された画素信号のうち、一方のグループに属する画素で生成された画素信号を第1サンプリング回路11がサンプリングし、他方のグループに属する画素で生成された画素信号を第2サンプリング回路12がサンプリングする。すなわち、図4に示すように、第1サンプリング回路11は、図4に示す点線で囲まれた画素の画素信号をサンプリングする一方、第2サンプリング回路12は、前記点線で囲まれていない画素の画素信号をサンプリングする。   In the present embodiment, one of the pixel signals output from the image sensor 10 when the plurality of pixels in the image sensor 10 are divided into two groups each including a plurality of vertical pixel columns arranged every other column. The first sampling circuit 11 samples the pixel signal generated by the pixels belonging to this group, and the second sampling circuit 12 samples the pixel signal generated by the pixels belonging to the other group. That is, as shown in FIG. 4, the first sampling circuit 11 samples the pixel signal of the pixel surrounded by the dotted line shown in FIG. 4, while the second sampling circuit 12 detects the pixel signal not surrounded by the dotted line. The pixel signal is sampled.

したがって、第1サンプリング回路11によりサンプリングされる画素信号をサンプリング順に左から列記すると、図7(b)に示すように、「1」,「2」,「3」,「4」,「5」,「6」,「7」,「8」,「9」,「11」,「13」,「15」,「17」及び「19」の番号が付されたモノクロ画素の画素信号が並ぶこととなり、また、第2サンプリング回路12によりサンプリングされる画素信号をサンプリング順に左から列記すると、図7(c)に示すように、「G1」,「R1」,「G2」,「R2」,「G3」,「R3」,「G4」,「R4」の番号が付されたカラー画素の画素信号がこの順番で並び、その後に「10」,「12」,「14」,「16」,「18」及び「20」の番号が付されたモノクロ画素の画素信号が並ぶ態様となる。   Therefore, when the pixel signals sampled by the first sampling circuit 11 are listed from the left in the order of sampling, as shown in FIG. 7B, “1”, “2”, “3”, “4”, “5” , “6”, “7”, “8”, “9”, “11”, “13”, “15”, “17”, and “19”, the pixel signals of the monochrome pixels are arranged. Further, when pixel signals sampled by the second sampling circuit 12 are listed from the left in the sampling order, as shown in FIG. 7C, “G1”, “R1”, “G2”, “R2”, “ The pixel signals of the color pixels numbered “G3”, “R3”, “G4”, “R4” are arranged in this order, and then “10”, “12”, “14”, “16”, “ Pixel signals of monochrome pixels numbered “18” and “20” The aspect alongside.

これにより、第1サンプリング回路11で処理する対象の画素はモノクロ画素のみとなるから、前述したカラー画素とモノクロ画素との感度差に起因して発生する前記応答遅れの問題は発生しない。   As a result, since the pixel to be processed by the first sampling circuit 11 is only a monochrome pixel, the problem of the response delay caused by the sensitivity difference between the color pixel and the monochrome pixel does not occur.

また、第2サンプリング回路12で処理する対象の画素は、カラー画素とモノクロ画素との両方となるものの、カラー画素及びモノクロ画素が所定個(図7では8個)単位で切り替わる。そのため、サンプリングの対象がモノクロ画素とカラー画素との間で切り替わる各周期においては、信号レベルが同水準の画素信号を時系列的に連続してサンプリングするため前記応答遅れはほとんど発生しない。よって、カラー画素とモノクロ画素とが1個ずつ切り替わる場合に比して、前記応答遅れの発生頻度を大幅に低減することができる。   In addition, although the pixel to be processed by the second sampling circuit 12 is both a color pixel and a monochrome pixel, the color pixel and the monochrome pixel are switched in units of a predetermined number (eight in FIG. 7). For this reason, in each cycle in which the sampling target is switched between the monochrome pixel and the color pixel, pixel signals having the same signal level are continuously sampled in time series, so that the response delay hardly occurs. Therefore, the frequency of occurrence of the response delay can be greatly reduced as compared with the case where the color pixel and the monochrome pixel are switched one by one.

その結果、各画素で生成された画素信号に忠実な信号が第1,第2サンプリング回路11,12から出力されるため、第1、第2A/D変換部15,16において適切なA/D変換値が得られ、前記応答遅れに起因する撮影画像の画質の低下を回避又は低減することができる。   As a result, since a signal faithful to the pixel signal generated at each pixel is output from the first and second sampling circuits 11 and 12, the first and second A / D converters 15 and 16 can appropriately perform A / D. A conversion value is obtained, and deterioration of the image quality of the captured image due to the response delay can be avoided or reduced.

なお、前記構成では、前記第2サンプリング回路12がモノクロ画素の画素信号とカラー画素の画素信号とをサンプリングしているが、前記第2サンプリング回路12を、撮像素子10から出力される略すべて画素信号のうちカラー画素の画素信号のみを選定してサンプリングするものとして使用し、第1サンプリング回路11をモノクロ画素の画素信号のみを選定してサンプリングするものとして使用するようにしてもよい。このようにすると、前述の所定個(図7では8個)単位での切り替えに起因する応答遅れをも解消することができる。   In the configuration described above, the second sampling circuit 12 samples the pixel signal of the monochrome pixel and the pixel signal of the color pixel. However, the second sampling circuit 12 includes almost all the pixels output from the image sensor 10. Of the signals, only the pixel signal of the color pixel may be selected and used for sampling, and the first sampling circuit 11 may be used for selecting and sampling only the pixel signal of the monochrome pixel. In this way, the response delay caused by the switching in units of the predetermined number (eight in FIG. 7) can be eliminated.

本件は、前記実施形態に加えて、あるいは前記実施形態に代えて次の形態[1]〜[4]に説明する変形形態も含むものである。   This case includes modifications described in the following [1] to [4] in addition to the above embodiment or instead of the above embodiment.

[1]前記第1の実施形態では、第1、第2サンプリング回路11,12は、一旦撮像素子10から出力される画素信号を略全て取り込んだ上で、各サンプリング回路11,12でサンプリングすべき画素信号を選定してサンプリングするように構成したが、撮像素子10から画素信号を出力する際に、出力先を分けて画素信号を出力するようにしてもよい。図8は、本実施形態における撮像装置1の電気的な構成を示すブロック構成図である。同図において、第1の実施形態と略同様の構成を有する部材については前記第1の実施形態と同一の番号を付している。   [1] In the first embodiment, the first and second sampling circuits 11 and 12 once capture substantially all of the pixel signals output from the image sensor 10 and then sample each of the sampling circuits 11 and 12. Although the configuration is such that the pixel signal to be selected is selected and sampled, when outputting the pixel signal from the image sensor 10, the pixel signal may be output by dividing the output destination. FIG. 8 is a block configuration diagram showing an electrical configuration of the imaging apparatus 1 in the present embodiment. In the figure, members having substantially the same configuration as in the first embodiment are assigned the same numbers as in the first embodiment.

本実施形態の撮像装置1においては、図8に示すように、前記第1の実施形態と同様、第1、第2サンプリング回路11’,12’が設けられているとともに、撮像素子10’から第1サンプリング回路11’までの第1の信号線(信号経路)L1と、撮像素子10’から第2サンプリング回路12’までの信号線(信号経路)L2とが設けられており、モノクロ画素で生成された画素信号は信号線L1を介して第1サンプリング回路11’に出力され、カラー画素で生成された画素信号は信号線L2を介して第2サンプリング回路12’に出力されるようになっている。   In the imaging apparatus 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 8, first and second sampling circuits 11 ′ and 12 ′ are provided as well as the first embodiment, and from the imaging element 10 ′. A first signal line (signal path) L1 to the first sampling circuit 11 ′ and a signal line (signal path) L2 from the image sensor 10 ′ to the second sampling circuit 12 ′ are provided, and are monochrome pixels. The generated pixel signal is output to the first sampling circuit 11 ′ via the signal line L1, and the pixel signal generated by the color pixel is output to the second sampling circuit 12 ′ via the signal line L2. ing.

図9は、このような画素信号の出力形態に対応する撮像素子10’の構成を示す図である。図9に示すように、本実施形態の撮像素子10’は、出力端子(図示せず)を複数(本実施形態では2個)有しており、該出力端子に対応して、水平方向に並ぶ複数の水平レジスタからなる水平転送部が複数(第1、第2水平転送部27,28)設置されている。   FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the image sensor 10 ′ corresponding to such a pixel signal output form. As shown in FIG. 9, the imaging device 10 ′ of the present embodiment has a plurality of output terminals (not shown) (two in the present embodiment) and corresponds to the output terminals in the horizontal direction. A plurality of horizontal transfer units (first and second horizontal transfer units 27 and 28) each including a plurality of horizontal registers arranged side by side are provided.

また、撮像素子10’の複数の画素を、1列おきに並ぶ複数の垂直画素列からなる2つのグループに分けた場合に、各グループを各水平転送部27,28に対応させている。すなわち、図9に示す各垂直画素列に対して左側から順番に番号を付すものとすると、1、3、5列目に位置する垂直画素列に属する画素は、第1水平転送部27に画素信号を出力する一方、2、4、6列目に位置する垂直画素列に属する画素は、第2水平転送部28に画素信号を出力する。   Further, when a plurality of pixels of the image sensor 10 ′ are divided into two groups composed of a plurality of vertical pixel columns arranged every other column, each group is associated with each horizontal transfer unit 27 and 28. That is, if the vertical pixel columns shown in FIG. 9 are numbered sequentially from the left side, the pixels belonging to the vertical pixel columns located in the first, third, and fifth columns are stored in the first horizontal transfer unit 27 as pixels. On the other hand, the pixels belonging to the vertical pixel columns located in the second, fourth, and sixth columns output pixel signals to the second horizontal transfer unit 28.

そして、第1水平転送部27は、転送されてきた画素信号を前記信号経路L1を介して第1サンプリング回路11に出力し、また、第2水平転送部28は、転送されてきた画素信号を前記信号経路L2を介して第2サンプリング回路12に出力する。   Then, the first horizontal transfer unit 27 outputs the transferred pixel signal to the first sampling circuit 11 through the signal path L1, and the second horizontal transfer unit 28 outputs the transferred pixel signal. The signal is output to the second sampling circuit 12 via the signal path L2.

したがって、図9に示す画素のうち、上側に位置する3つの水平画素列及び下側に位置する3つの水平画素列にそれぞれ属するR(赤)のカラー画素に対して「R1」〜「RY」の番号を、G(緑)のカラー画素に対して「G1」〜「GX」の番号を、B(青)のカラー画素に対して「B1」〜「BY」を、モノクロ画素に対して「1」〜「Z」までの番号をそれぞれ付するものとし、第1サンプリング回路11’によりサンプリングされる画素信号をサンプリングされる順に左から列記すると、図10(a)に示すように、「R1」,「G1」,「R2」の番号が付されたカラー画素の画素信号がこの順番で並び、その後に「4」,「6」,「8」の番号が付されたモノクロ画素の画素信号がこの順番で並び、その後に「G2」,「B1」,「G3」の番号が付されたカラー画素の画素信号がこの順番で並ぶ。また、「B(Y−1)」,「G(X−2)」,「BY」の番号が付されたカラー画素の画素信号がこの順番で並び、「Z−8」,「Z−6」,「Z−4」の番号が付されたモノクロ画素の画素信号がこの順番で並び、その後「G(X−1)」,「RY」,「GX」の番号が付されたカラー画素の画素信号がこの順番で並ぶこととなる。   Therefore, among the pixels shown in FIG. 9, “R1” to “RY” for the R (red) color pixels belonging to the three horizontal pixel columns located on the upper side and the three horizontal pixel rows located on the lower side, respectively. The numbers “G1” to “GX” are assigned to G (green) color pixels, “B1” to “BY” are assigned to B (blue) color pixels, and “B1” to “BY” are assigned to monochrome pixels. Assume that numbers “1” to “Z” are assigned respectively, and pixel signals sampled by the first sampling circuit 11 ′ are listed from the left in the order of sampling, as shown in FIG. ”,“ G1 ”,“ R2 ”numbered color pixel pixel signals are arranged in this order, followed by“ 4 ”,“ 6 ”,“ 8 ”numbered monochrome pixel pixel signals. Are arranged in this order, then "G2", "B1" The pixel signal of the color pixels numbered as "G3" are lined up in this order. The pixel signals of the color pixels numbered “B (Y-1)”, “G (X-2)”, and “BY” are arranged in this order, and “Z-8”, “Z-6” are arranged. ”,“ Z-4 ”numbered monochrome pixel pixel signals are arranged in this order, and then“ G (X−1) ”,“ RY ”,“ GX ”numbered color pixel signals are arranged. Pixel signals are arranged in this order.

一方、第2サンプリング回路12’によりサンプリングされる画素信号をサンプリングされる順に左から列記すると、図10(b)に示すように、「Z−2」,「Z−1」,「Z」,「Z−7」,「Z−5,「Z−3」,「Z−11」,「Z−10」,・・・,「10」,「11」,「12」,「5」,「7」,「9」,「1」,「2」,「3」の番号が付されたモノクロ画素の画素信号がこの順番で並ぶ態様となる。   On the other hand, when the pixel signals sampled by the second sampling circuit 12 ′ are listed from the left in the order of sampling, as shown in FIG. 10B, “Z-2”, “Z-1”, “Z”, “Z-7”, “Z-5”, “Z-3”, “Z-11”, “Z-10”,..., “10”, “11”, “12”, “5”, “ The pixel signals of the monochrome pixels numbered 7, 9, 1, 2, and 3 are arranged in this order.

これにより、第2サンプリング回路12’で処理する対象の画素はモノクロ画素のみとなり、前述した応答遅れの問題は発生しない。また、第1サンプリング回路11’で処理する対象の画素は、カラー画素とモノクロ画素との両方となるものの、カラー画素及びモノクロ画素が所定個(図10(a)では3個)単位で切り替わる。そのため、サンプリングの対象がモノクロ画素とカラー画素との間で切り替わる各周期においては、信号レベルが同水準の画素信号が時系列的に連続してサンプリングされるため前記応答遅れはほとんど発生しない。よって、カラー画素とモノクロ画素とが1個ずつ切り替わる場合に比して、前記応答遅れの発生頻度を大幅に低減することができる。   As a result, the pixel to be processed by the second sampling circuit 12 'is only a monochrome pixel, and the above-described problem of response delay does not occur. In addition, although the pixel to be processed by the first sampling circuit 11 ′ is both a color pixel and a monochrome pixel, the color pixel and the monochrome pixel are switched in units of a predetermined number (three in FIG. 10A). Therefore, in each cycle in which the sampling target is switched between a monochrome pixel and a color pixel, the pixel signal having the same signal level is sampled continuously in time series, so that the response delay hardly occurs. Therefore, the frequency of occurrence of the response delay can be greatly reduced as compared with the case where the color pixel and the monochrome pixel are switched one by one.

その結果、各画素で生成された画素信号に忠実な信号が第1,第2サンプリング回路11,12から出力されるため、第1、第2A/D変換部15,16において適切なA/D変換値が得られ、前記応答遅れに起因する撮影画像の画質の低下を回避又は低減することができる。   As a result, since a signal faithful to the pixel signal generated at each pixel is output from the first and second sampling circuits 11 and 12, the first and second A / D converters 15 and 16 can appropriately perform A / D. A conversion value is obtained, and deterioration of the image quality of the captured image due to the response delay can be avoided or reduced.

このように、第1の実施形態のように第1、第2サンプリング回路11,12がサンプリングする対象の画素信号を選定する構成の他に、第1、第2サンプリング回路11’,12’に出力する画素信号を撮像素子10’内において予め振り分け、その上で第1、第2サンプリング回路11’,12’に出力するようにしておくことでも、前記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, the first and second sampling circuits 11 ′ and 12 ′ can be used in addition to the configuration in which the pixel signals to be sampled by the first and second sampling circuits 11 and 12 are selected as in the first embodiment. The same effect as that of the first embodiment can be obtained by preliminarily distributing pixel signals to be output in the image sensor 10 ′ and outputting them to the first and second sampling circuits 11 ′ and 12 ′. Obtainable.

[2]前記第1の実施形態及び変形形態[1]では、撮像素子としてCCDを採用したが、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を採用してもよい。図11は、本実施形態の撮像装置100の電気的な構成を示す図である。なお、前記第1の実施形態と略同様の機能を有する部材等については、同一の番号を付している。   [2] In the first embodiment and the modified embodiment [1], the CCD is used as the imaging device, but a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) may be used. FIG. 11 is a diagram illustrating an electrical configuration of the imaging apparatus 100 according to the present embodiment. In addition, the same number is attached | subjected about the member etc. which have a function substantially the same as the said 1st Embodiment.

図11に示すように、本実施形態の撮像装置100においては、撮像素子101がCMOSで構成されている。ここでCMOSの画素構成について説明する。図12は、CMOSの画素の構成を示す図である。   As shown in FIG. 11, in the imaging apparatus 100 of the present embodiment, the imaging element 101 is configured with a CMOS. Here, a CMOS pixel configuration will be described. FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a CMOS pixel.

図12に示すように、CMOSの各画素は、光電変換動作を行う光電変換素子としてのフォトダイオード1011と、複数のトランジスタTr1〜Tr4とを有して構成されている。トランジスタTr1の入力端子は電源Vccと接続され、制御端子は図略の垂直レジスタに接続され、出力端子は、トランジスタTr2の入力端子に接続されている。トランジスタTr2の制御端子は、前述のタイミングジェネレータ17,17’と同様の機能を有するタイミングジェネレータ103(図11参照)に接続され、出力端子は、フォトダイオード1011のカソードと接続されている。   As shown in FIG. 12, each pixel of the CMOS includes a photodiode 1011 as a photoelectric conversion element that performs a photoelectric conversion operation, and a plurality of transistors Tr1 to Tr4. The input terminal of the transistor Tr1 is connected to the power supply Vcc, the control terminal is connected to a vertical register (not shown), and the output terminal is connected to the input terminal of the transistor Tr2. The control terminal of the transistor Tr2 is connected to the timing generator 103 (see FIG. 11) having the same function as the timing generators 17 and 17 'described above, and the output terminal is connected to the cathode of the photodiode 1011.

トランジスタTr3の入力端子は電源Vccと接続され、制御端子はトランジスタTr1とトランジスタTr2との接続点Aに接続され、出力端子は、トランジスタTr4の入力端子に接続されている。トランジスタTr4の制御端子は前記タイミングジェネレータ103と接続され、出力端子はアンプ(図示せず)を介して当該素子の出力端子に接続されている。フォトダイオード1011のアノードはグランドに接続されている。   The input terminal of the transistor Tr3 is connected to the power supply Vcc, the control terminal is connected to the connection point A between the transistors Tr1 and Tr2, and the output terminal is connected to the input terminal of the transistor Tr4. The control terminal of the transistor Tr4 is connected to the timing generator 103, and the output terminal is connected to the output terminal of the element via an amplifier (not shown). The anode of the photodiode 1011 is connected to the ground.

トランジスタTr1は、リセットスイッチとして機能し、トランジスタTr2は、フォトダイオード1011に蓄積された電荷をトランジスタTr3に転送するタイミングを決定するスイッチとして機能し、トランジスタTr3は、トランジスタTr2を介してフォトダイオード1011から出力された電荷を電圧に変換して増幅する増幅素子として機能する。また、トランジスタTr4は、画素信号を出力させる対象の画素を選択するためのスイッチとして機能する。   The transistor Tr1 functions as a reset switch, the transistor Tr2 functions as a switch that determines the timing for transferring the charge accumulated in the photodiode 1011 to the transistor Tr3, and the transistor Tr3 is connected to the photodiode 1011 via the transistor Tr2. It functions as an amplifying element that converts the output charge into a voltage and amplifies it. The transistor Tr4 functions as a switch for selecting a target pixel for outputting a pixel signal.

このような構成を有する画素において、トランジスタTr2をオンし、トランジスタTr1をオンした後、トランジスタTr4をオンすることで、フォトダイオード1011に蓄積された電荷を排出するリセット動作が行われる一方、トランジスタTr2をオンし、トランジスタTr1をオフした後、トランジスタTr4をオンすることで、フォトダイオード1011に蓄積された電荷が画像を構成する画素信号として読み出される。   In the pixel having such a configuration, the transistor Tr2 is turned on, the transistor Tr1 is turned on, and then the transistor Tr4 is turned on, whereby a reset operation for discharging the charge accumulated in the photodiode 1011 is performed, while the transistor Tr2 Is turned on, the transistor Tr1 is turned off, and then the transistor Tr4 is turned on, whereby the charge accumulated in the photodiode 1011 is read out as a pixel signal constituting the image.

このように、CMOSは、トランジスタTr1,Tr2,Tr4の制御端子に出力する信号を適宜設定することにより、任意の画素から画素信号を取り出すことができる。これを用いて、本実施形態では、次のようにCMOSの各画素からの画素信号の読み出すようにすればよい。   As described above, the CMOS can take out a pixel signal from an arbitrary pixel by appropriately setting a signal to be output to the control terminals of the transistors Tr1, Tr2, and Tr4. By using this, in the present embodiment, pixel signals from each pixel of the CMOS may be read as follows.

例えば撮像素子101の各画素をモノクロ画素のグループとカラー画素のグループとにグループ分けし、これらのグループに対して設定した読み出し順序にしたがって、各画素の画素信号の読み出し動作を行うようにするとよい。   For example, the pixels of the image sensor 101 may be grouped into a group of monochrome pixels and a group of color pixels, and a pixel signal read operation for each pixel may be performed according to the read order set for these groups. .

すなわち、例えば図13に示すように、各画素の位置を表すために垂直画素列に対して左側から順に,P0,P1、P2,P3,P4,・・・,Pn−4,Pn−3,Pn−2,Pn−1,Pnの番号を付し、また、水平画素列に対して上側から順に、L0,L1、L2,L3,・・・,Lm−3,Lm−2,Ln−1,Lmの番号を付すものとすると、まず、(L0,P1)→(L0,P3)→・・・→(L0,Pn−3)→(L0,Pn−1)→(L1,P0)→(L1,P1)→(L1,P2)→(L1,P3)→(L1,P4)→・・・→(L1,Pn−4)→(L1,Pn−3)→(L1,Pn−2)→(L1,Pn−1)→(L1,Pn)→・・・の順にモノクロ画素から画素信号を読み出し、その後、(L0,P0)→(L0,P2)→(L0,P4)→・・・→(L0,Pn−4)→(L0,Pn−2)→(L0,Pn)→(L2,P0)→(L2,P2)→(L2,P4)→・・・→(L2,Pn−4)→(L2,Pn−2)→(L2,Pn)→・・・の順にカラー画素から画素信号を読み出す形態が想定できる。   That is, for example, as shown in FIG. 13, P0, P1, P2, P3, P4,..., Pn-4, Pn-3, Pn-2, Pn-1, and Pn are assigned, and L0, L1, L2, L3,..., Lm-3, Lm-2, and Ln-1 are sequentially arranged from the upper side with respect to the horizontal pixel column. , Lm, first, (L0, P1) → (L0, P3) → ... → (L0, Pn-3) → (L0, Pn-1) → (L1, P0) → (L1, P1) → (L1, P2) → (L1, P3) → (L1, P4) →... → (L1, Pn-4) → (L1, Pn-3) → (L1, Pn-2) ) → (L1, Pn−1) → (L1, Pn) →... Are read out in the order of monochrome pixels, and then (L0, P0) → (L0 (P2) → (L0, P4) →... → (L0, Pn-4) → (L0, Pn-2) → (L0, Pn) → (L2, P0) → (L2, P2) → (L2, It can be assumed that the pixel signals are read from the color pixels in the order of (P4) →... → (L2, Pn-4) → (L2, Pn-2) → (L2, Pn) →.

なお、図13の上側の水平画素列に対して示された矢印は、モノクロ画素に対する画素信号の読み出し順序を示したものであり、下側の水平画素列に対して示された矢印は、カラー画素に対する画素信号の読み出し順序を示したものである。   Note that the arrows shown for the upper horizontal pixel column in FIG. 13 indicate the readout order of the pixel signals for the monochrome pixels, and the arrows shown for the lower horizontal pixel column indicate the color. This shows the reading order of pixel signals for pixels.

これにより、モノクロ画素の各画素信号及びカラー画素の各画素信号を時系列的に連続した形態で撮像素子101から出力することができるから、図11に示すように、撮像素子101で生成された画素信号をサンプリングするサンプリング回路、増幅部及びA/D変換部がそれぞれ1つだけで済み(図11中のサンプリング回路102、増幅部13及びA/D変換部15)、前記第1の実施形態に比して、撮像素子10の構成を簡素化することができる。   As a result, each pixel signal of a monochrome pixel and each pixel signal of a color pixel can be output from the image sensor 101 in a time-sequentially continuous form, so that it is generated by the image sensor 101 as shown in FIG. Only one sampling circuit, amplification unit, and A / D conversion unit for sampling pixel signals are required (sampling circuit 102, amplification unit 13 and A / D conversion unit 15 in FIG. 11), and the first embodiment. As compared with the above, the configuration of the image sensor 10 can be simplified.

そして、前記サンプリング回路102に、モノクロ画素の各画素信号及びカラー画素の各画素信号を時系列的に連続した形態で出力することができるから、前記応答遅れに係る問題を解消又は低減することができる。   Since each pixel signal of the monochrome pixel and each pixel signal of the color pixel can be output to the sampling circuit 102 in a time-series continuous form, the problem relating to the response delay can be eliminated or reduced. it can.

なお、ここでは、カラー画素に先行してモノクロ画素の画素信号を読み出すようにしたが、カラー画素の画素信号をモノクロ画素の画素信号より先に読み出すようにしてもよい。ただし、撮像素子101に対して画素信号の読み出しが開始された時点と、該画素信号の読み出しが終了するまでの時点との間に比較的長い時間差がある場合には、この時間差に相当する期間に、画素信号の読み出しが遅い方の画素には暗電流が発生することから、S/N比が良好でない方の画素から画素信号を読み出すようにすると、前記暗電流による画質への悪影響を低減することができる。なお、一般的には、カラー画素の方がモノクロ画素よりS/Nが低い(悪い)。   Here, the pixel signal of the monochrome pixel is read prior to the color pixel, but the pixel signal of the color pixel may be read before the pixel signal of the monochrome pixel. However, if there is a relatively long time difference between the time when the reading of the pixel signal to the image sensor 101 is started and the time until the reading of the pixel signal ends, a period corresponding to this time difference. In addition, since a dark current is generated in a pixel whose pixel signal is read out later, if the pixel signal is read out from a pixel having a poor S / N ratio, the adverse effect on the image quality due to the dark current is reduced. can do. In general, a color pixel has a lower (bad) S / N ratio than a monochrome pixel.

図13に示す画素信号の読み出し態様の他に、図14に示すように、撮像素子101の各画素をモノクロ画素のグループ、R(赤)のカラー画素のグループ、G(緑)のカラー画素のグループ及びB(青)のカラー画素のグループにグループ分けし、これらのグループに対して設定した読み出し順序にしたがって、各画素で生成された画素信号の読み出し動作を行うようにするとよい。   In addition to the pixel signal readout mode shown in FIG. 13, as shown in FIG. 14, each pixel of the image sensor 101 is divided into a group of monochrome pixels, a group of R (red) color pixels, and a group of G (green) color pixels. A group and a group of B (blue) color pixels may be grouped, and a pixel signal generated in each pixel may be read in accordance with a reading order set for these groups.

例えば、サンプリング回路102は、全てのモノクロ画素から画素信号を読み出した後、G(緑)のカラー画素から画素信号を読み出し、さらにR(赤)のカラー画素から画素信号を読み出した後、B(青)のカラー画素から画素信号を読み出す態様が一例として想定できる。   For example, the sampling circuit 102 reads pixel signals from all monochrome pixels, reads pixel signals from G (green) color pixels, reads pixel signals from R (red) color pixels, and then reads B ( A mode in which a pixel signal is read from a blue color pixel can be assumed as an example.

すなわち、図14に示すように、サンプリング回路102は、(L0,P1)→(L0,P3)→・・・→(L0,Pn−3)→(L0,Pn−1)→(L1,P0)→(L1,P1)→(L1,P2)→(L1,P3)→(L1,P4)→・・・→(L1,Pn−4)→(L1,Pn−3)→(L1,Pn−2)→(L1,Pn−1)→(L1,Pn)→・・・の順にモノクロ画素から画素信号を読み出した後、(L0,P2)→・・・→(L0,Pn−4)→(L0,Pn)→(L2,P0)→(L2,P4)→(L2,Pn−2)→・・・→(Lm−3,P2)→・・・→(Lm−3,Pn−4)→(Lm−3,Pn)→(Lm−1,P0)→(Lm−1,P4)→(Lm−1,Pn−2)の順にG(緑)のカラー画素から画素信号を読み出す。   That is, as shown in FIG. 14, the sampling circuit 102 includes (L0, P1) → (L0, P3) →... → (L0, Pn−3) → (L0, Pn−1) → (L1, P0). ) → (L1, P1) → (L1, P2) → (L1, P3) → (L1, P4) →... → (L1, Pn-4) → (L1, Pn-3) → (L1, Pn -2) → (L1, Pn-1) → (L1, Pn) →... After reading out pixel signals from the monochrome pixels, (L0, P2) →... → (L0, Pn-4) → (L0, Pn) → (L2, P0) → (L2, P4) → (L2, Pn-2) → ... → (Lm-3, P2) → ... → (Lm-3, Pn- 4) → (Lm−3, Pn) → (Lm−1, P0) → (Lm−1, P4) → (Lm−1, Pn−2) in order of pixel signals from G (green) color pixels. Out look.

また、その後、サンプリング回路102は、(L0,P0)→(L0,P4)→・・・→(L0,Pn−2)→・・・→(Lm−3,P0)→(Lm−3,P4)→・・・→(Lm−3,Pn−2)の順にR(赤)のカラー画素から画素信号を読み出した後、(L2,P2)→(L2,Pn−4)→・・・→(L2,Pn)→・・・→(Lm−1,P2)→・・・→(Lm−1,Pn−4)→(Lm−1,Pn)の順にR(赤)のカラー画素から画素信号を読み出す。   After that, the sampling circuit 102 (L0, P0) → (L0, P4) →... → (L0, Pn−2) →... → (Lm−3, P0) → (Lm−3, After reading pixel signals from R (red) color pixels in the order of (P4) →... → (Lm-3, Pn-2), (L2, P2) → (L2, Pn-4) →. → (L2, Pn) → ... → (Lm-1, P2) → ... → (Lm-1, Pn-4) → (Lm-1, Pn) in order of R (red) color pixels Read the pixel signal.

これによっても、モノクロ画素の各画素信号及びカラー画素の各画素信号が時系列的に連続した形態でサンプリング回路102に出力されることとなるから、前記応答遅れに係る問題を解消又は低減することができる。なお、カラー画素で生成された画素信号の後にモノクロ画素で生成された画素信号を読み出すようにしてもよい。   Also by this, each pixel signal of monochrome pixels and each pixel signal of color pixels are output to the sampling circuit 102 in a time-series continuous form, so that the problem relating to the response delay is solved or reduced. Can do. Note that the pixel signal generated by the monochrome pixel may be read after the pixel signal generated by the color pixel.

さらに、図13,図14に示す読み出し態様の他に、撮像素子101の各画素を、1列おきに並ぶ複数の垂直画素列で構成される2つのグループにグループ分けし、各グループに設定した読み出し順序にしたがって、各画素で生成された画素信号の読み出し動作を行うようにしてもよい。   Further, in addition to the readout modes shown in FIGS. 13 and 14, each pixel of the image sensor 101 is grouped into two groups each composed of a plurality of vertical pixel columns arranged every other column, and each group is set. The pixel signal generated in each pixel may be read according to the reading order.

例えば図15に示すように、(L0,P0)→(L0,P2)→(L0,P4)→・・・→(L0,Pn−4)→(L0,Pn−2)→(L1,Pn)→(L1,P0)→(L1,P2)→(L1,P4)→・・・→(L1,Pn−4)→(L1,Pn−2)→(L1,Pn)→・・・の順に一方のグループに属する画素から画素信号を読み出した後、(L0,P1)→(L0,P3)→・・・→(L0,Pn−3)→(L0,Pn−1)→(L1,P1)→(L1,P3)→・・・→(L1,Pn−3)→(L1,Pn−1)→・・・の順に他方のグループに属する画素から画素信号を読み出す。   For example, as shown in FIG. 15, (L0, P0) → (L0, P2) → (L0, P4) →... → (L0, Pn-4) → (L0, Pn-2) → (L1, Pn ) → (L1, P0) → (L1, P2) → (L1, P4) →... → (L1, Pn-4) → (L1, Pn-2) → (L1, Pn) →. After sequentially reading out pixel signals from pixels belonging to one group, (L0, P1) → (L0, P3) →... → (L0, Pn-3) → (L0, Pn−1) → (L1, Pixel signals are read from the pixels belonging to the other group in the order of P1) → (L1, P3) →... → (L1, Pn-3) → (L1, Pn−1) →.

これによっても、モノクロ画素の各画素信号及びカラー画素の各画素信号が時系列的に連続した形態でサンプリング回路102に出力されることとなるから、前記応答遅れに係る問題を解消又は低減することができる。   Also by this, each pixel signal of monochrome pixels and each pixel signal of color pixels are output to the sampling circuit 102 in a time-series continuous form, so that the problem relating to the response delay is solved or reduced. Can do.

[3]前記変形形態においては、モノクロ画素の各画素信号及びカラー画素の各画素信号が時系列的に連続した形態でサンプリング回路102に出力されるようにしたが、これに限らず、図8に示す実施形態と同様、画素の種類(モノクロ画素及びR(赤)、G(緑)、B(青)の各カラー画素)ごとに、サンプリング回路、増幅部及びA/D変換部を備え、第1、第2サンプリング回路11’,12’に出力する画素信号を撮像素子10’内において予め振り分け、その上で対応するサンプリング回路に出力するようにしてもよい。   [3] In the modification, the pixel signals of the monochrome pixels and the pixel signals of the color pixels are output to the sampling circuit 102 in a time-series continuous form, but the present invention is not limited to this. As in the embodiment shown in FIG. 2, each pixel type (monochrome pixel and R (red), G (green), and B (blue) color pixels) includes a sampling circuit, an amplification unit, and an A / D conversion unit, The pixel signals to be output to the first and second sampling circuits 11 ′ and 12 ′ may be distributed in advance in the image sensor 10 ′ and then output to the corresponding sampling circuit.

図16は、本実施形態の撮像装置200の電気的な構成を示すブロック図である。撮像装置200は、撮像素子201がCMOSである点及び前述したように画素の種類に対応してサンプリング回路等を備えている点が第1の実施形態と異なり、それ以外の点については略同様であるので、相違点についてのみ説明する。なお、前記第1の実施形態と同様の機能を有する部材等については、同一の番号を付している。   FIG. 16 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the imaging apparatus 200 of the present embodiment. The imaging apparatus 200 is different from the first embodiment in that the imaging element 201 is a CMOS and includes a sampling circuit corresponding to the type of pixel as described above, and the other points are substantially the same. Therefore, only the differences will be described. Note that members having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

図16に示すように、撮像装置200には、撮像素子201のモノクロ画素及びR(赤)、G(緑)、B(青)の各カラー画素にそれぞれ対応して、第1〜第4サンプリング回路202〜205、第1〜第4増幅部206〜209、第1〜第4A/D変換部210〜213が備えられており、各種類の画素でそれぞれ生成された画素信号は、それぞれ異なる信号経路(信号線)L1〜L4を介して、対応するサンプリング回路に出力されるようになっている。なお、第1〜第4サンプリング回路202〜205、第1〜第4増幅部206〜209、第1〜第4A/D変換部210〜213の機能については、前記第1の実施形態と略同様である。   As illustrated in FIG. 16, the imaging apparatus 200 includes first to fourth samplings corresponding to the monochrome pixels of the imaging element 201 and the color pixels of R (red), G (green), and B (blue). Circuits 202 to 205, first to fourth amplifiers 206 to 209, and first to fourth A / D converters 210 to 213 are provided, and pixel signals generated by each type of pixel are different signals. The signal is output to a corresponding sampling circuit via paths (signal lines) L1 to L4. The functions of the first to fourth sampling circuits 202 to 205, the first to fourth amplification units 206 to 209, and the first to fourth A / D conversion units 210 to 213 are substantially the same as those in the first embodiment. It is.

図17は、本実施形態における撮像素子201の構成を示す図である。   FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of the image sensor 201 in the present embodiment.

本実施形態の撮像素子201においては、図17(a)で示すように、画素構成は、前記変形形態[2]で述べた図12に示す画素構成と略同様であるが、図17(b)に示すように、画素の種類に応じて信号線L1〜L4が設けられており、各画素におけるトランジスタTr4の出力端子は、画素の種類ごとに異なる信号線に接続されていて、各画素で生成された画素信号は、当該画素に接続された信号線を介して対応するサンプリング回路に出力されるようになっている。   In the imaging device 201 of the present embodiment, as shown in FIG. 17A, the pixel configuration is substantially the same as the pixel configuration shown in FIG. 12 described in the modification [2], but FIG. ), Signal lines L1 to L4 are provided according to the type of pixel, and the output terminal of the transistor Tr4 in each pixel is connected to a different signal line for each type of pixel. The generated pixel signal is output to a corresponding sampling circuit via a signal line connected to the pixel.

すなわち、図17(b)に示すモノクロ画素(「L」の文字で示される画素)におけるトランジスタTr4の出力端子は信号線L1に接続されており、モノクロ画素で生成された画素信号は信号線L1を介して第1サンプリング回路202に出力される。また、R(赤)のカラー画素におけるトランジスタTr4の出力端子は信号線L2に接続されており、R(赤)のカラー画素で生成された画素信号は信号線L2を介して第2サンプリング回路203に出力され、G(緑)のカラー画素におけるトランジスタTr4の出力端子は信号線L3に接続されており、G(緑)のカラー画素で生成された画素信号は信号線L3を介して第3サンプリング回路204に出力され、B(青)のカラー画素におけるトランジスタTr4の出力端子は信号線L4に接続されており、B(青)のカラー画素で生成された画素信号は信号線L4を介して第4サンプリング回路205に出力される。   That is, the output terminal of the transistor Tr4 in the monochrome pixel (the pixel indicated by the letter “L”) shown in FIG. 17B is connected to the signal line L1, and the pixel signal generated by the monochrome pixel is the signal line L1. To the first sampling circuit 202. The output terminal of the transistor Tr4 in the R (red) color pixel is connected to the signal line L2, and the pixel signal generated in the R (red) color pixel is connected to the second sampling circuit 203 via the signal line L2. The output terminal of the transistor Tr4 in the G (green) color pixel is connected to the signal line L3, and the pixel signal generated in the G (green) color pixel is third sampled via the signal line L3. The output terminal of the transistor Tr4 in the B (blue) color pixel is connected to the signal line L4, and the pixel signal generated in the B (blue) color pixel is output via the signal line L4. 4 is output to the sampling circuit 205.

前記変形形態[3]では、画素信号の読み出し対象がモノクロ画素からG(緑)のカラー画素に切り替わる状態が若干存在するため、この切り替わり時点で前記応答遅れが発生するが、本実施形態によれば、各種類の画素でそれぞれ生成された画素信号が画素の種類毎に完全に分離された上で対応するサンプリング回路に出力されるため、前述の画素信号が切り替わる状態が皆無となり、前記応答遅れに係る問題を完全に解消することができる。   In the modification [3], there is a state in which the pixel signal readout target is switched from a monochrome pixel to a G (green) color pixel, and thus the response delay occurs at the time of this switching. For example, since the pixel signals generated by each type of pixel are completely separated for each type of pixel and then output to the corresponding sampling circuit, there is no state in which the above-described pixel signal is switched, and the response delay It is possible to completely solve the problem related to

[4]モノクロ画素及びカラー画素の配置形態は、図4に示すものに限られるものではなく、例えば、次のような配置形態を採用してもよい。   [4] The arrangement form of the monochrome pixels and the color pixels is not limited to that shown in FIG. 4, and for example, the following arrangement form may be adopted.

図18に示すカラー画素の配列形態は、R(赤)、G(緑)、B(青)の各カラー画素をカラーフィルタの種類毎に予め定められた数だけそれぞれ有してなる画素群の各組が、モノクロ画素を介して分散的に配置された例を示すものであり、4つのカラー画素からなるカラー画素群が、縦横それぞれ所定個(図18では4個)のモノクロ画素を介して配列されているとともに、各カラー画素群において、R(赤)、G(緑)、B(青)のカラー画素が1:2:1の比率でベイヤー配列された形態である。   The arrangement form of the color pixels shown in FIG. 18 is a pixel group having R (red), G (green), and B (blue) color pixels in a predetermined number for each type of color filter. Each set shows an example in which the pixels are dispersedly arranged via monochrome pixels, and a color pixel group composed of four color pixels is arranged via a predetermined number (4 in FIG. 18) of monochrome pixels. In addition, the color pixels of R (red), G (green), and B (blue) are arranged in a Bayer array at a ratio of 1: 2: 1 in each color pixel group.

図19に示すカラー画素の配列形態は、左上の画素から順に水平方向及び垂直方向に番号を付したとき、水平方向及び垂直方向の位置(座標)が(4m+1,4n+1)(m,nは整数)で表される位置、又は、水平方向及び垂直方向の位置が(4m+3,4n+3)(m,nは整数)で表される位置にカラー画素が配設されているとともに、水平方向には同色のカラー画素が並び、垂直方向にはR(赤)、G(緑)、B(青)のカラー画素が順番に繰り返し並ぶように配設された形態である。   In the arrangement form of the color pixels shown in FIG. 19, when numbers are assigned in the horizontal direction and the vertical direction sequentially from the upper left pixel, the positions (coordinates) in the horizontal direction and the vertical direction are (4m + 1, 4n + 1) (m and n are integers). ), Or color pixels are arranged at positions where the horizontal and vertical positions are represented by (4m + 3, 4n + 3) (m and n are integers), and the same color in the horizontal direction. Are arranged such that R (red), G (green), and B (blue) color pixels are repeatedly arranged in order in the vertical direction.

図20に示すカラー画素の配列形態は、カラー画素が縦横それぞれ所定個(図20では2個)のモノクロ画素を介して配列されているとともに、カラー画素が配設されている水平方向及び垂直方向の画素列に着目したとき、いずれの方向にも、R(赤)、G(緑)、B(青)のカラー画素が順番に繰り返し並ぶように配列された形態である。   The color pixel arrangement form shown in FIG. 20 is such that the color pixels are arranged through a predetermined number (two in FIG. 20) of monochrome pixels in the vertical and horizontal directions, and the horizontal and vertical directions in which the color pixels are arranged. When paying attention to the pixel column, the color pixels of R (red), G (green), and B (blue) are arranged in such a way as to be repeatedly arranged in any direction.

図21に示すカラー画素の配列形態は、左上の画素から順に水平方向及び垂直方向に番号を付したとき、水平方向及び垂直方向の位置が(4m+1,4n+1)(m,nは整数)で表される位置又は、水平方向及び垂直方向の位置が(4m+3,4n+3)(m,nは整数)で表される位置にカラー画素が配設されているとともに、垂直方向には同色のカラー画素が並び、水平方向にはR(赤)、G(緑)、B(青)のカラー画素が順番に繰り返し並ぶように配設された形態である。   The color pixel arrangement form shown in FIG. 21 is represented by (4m + 1, 4n + 1) (m and n are integers) when the numbers in the horizontal direction and the vertical direction are assigned in order from the upper left pixel. Color pixels are disposed at positions where horizontal positions and vertical positions are represented by (4m + 3, 4n + 3) (m and n are integers), and color pixels of the same color are disposed in the vertical direction. In the horizontal direction, R (red), G (green), and B (blue) color pixels are arranged so as to be repeatedly arranged in order.

図22に示すカラー画素の配列形態は、カラー画素のみに着目したときベイヤー配列となるようにR(赤)、G(緑)、B(青)のカラー画素が角部に配設された縦n(個)×横n(個)の画素群(図22ではnは3)が、水平方向に所定の画素列(図22では5列)を介して複数配設されているとともに、このように配設されてなる画素列が、垂直方向に所定数の画素列(図22では3列)を介して複数配設され、且つ、上下に位置する前記縦n(個)×横n(個)の画素群に対して水平方向に所定の画素数(図22では1個)だけずれた位置関係にある形態である。   The color pixel arrangement form shown in FIG. 22 is a vertical arrangement in which R (red), G (green), and B (blue) color pixels are arranged at corners so as to be a Bayer arrangement when focusing only on color pixels. A plurality of n (number) × n-width (n) pixel groups (n is 3 in FIG. 22) are arranged in a horizontal direction via predetermined pixel rows (5 rows in FIG. 22). A plurality of pixel columns are arranged in a vertical direction via a predetermined number of pixel columns (three columns in FIG. 22), and the vertical n (pieces) × horizontal n (pieces) positioned vertically. ) In a positional relationship shifted by a predetermined number of pixels (one in FIG. 22) in the horizontal direction.

図23に示すカラー画素の配列形態は、同色のカラー画素が水平方向に所定個のモノクロ画素(図23では2個)を介して配列されてなる画素列が、R(赤)、G(緑)、B(青)の各カラー画素について設けられているとともに、このカラー画素を有する画素列が、垂直方向にn列おきに(図23では1列おきに)配設され、且つ、R(赤)、G(緑)、B(青)の各カラー画素が水平方向に互いに異なる位置に位置するように配列された形態である。   In the color pixel arrangement form shown in FIG. 23, a pixel column in which color pixels of the same color are arranged in the horizontal direction via a predetermined number of monochrome pixels (two in FIG. 23) is R (red), G (green). ) And B (blue) color pixels, and pixel columns having the color pixels are arranged every n columns in the vertical direction (every other column in FIG. 23), and R ( In this configuration, the color pixels of red, G (green), and B (blue) are arranged at different positions in the horizontal direction.

図24に示すカラー画素の配列形態は、R(赤)、G(緑)、B(青)のカラー画素が1つずつ水平方向に並んでなる画素群が所定個(図24では3個)のモノクロ画素を介して水平方向に配設してカラー画素列を構成し、このカラー画素列を垂直方向に所定数の画素列(図24では2列)を介して配設され、且つ、カラー画素列のみに着目したとき、垂直方向に隣接する2つのカラー画素列において、前記画素群が水平方向に交互に配列された形態である。   The arrangement form of the color pixels shown in FIG. 24 is a predetermined number of pixel groups in which R (red), G (green), and B (blue) color pixels are arranged one by one in the horizontal direction (three in FIG. 24). Are arranged in the horizontal direction via monochrome pixels, and a color pixel row is formed. The color pixel row is arranged in the vertical direction via a predetermined number of pixel rows (two rows in FIG. 24), and color When attention is paid only to the pixel columns, the pixel groups are alternately arranged in the horizontal direction in two color pixel columns adjacent in the vertical direction.

図25に示すカラー画素の配列形態は、R(赤)、G(緑)、B(青)のカラー画素が、水平方向及び垂直方向のそれぞれの方向に所定数のモノクロ画素(図25では水平方向には3個、垂直方向には1個)を介して順番に繰り返し配設されている形態である。   The color pixel arrangement form shown in FIG. 25 is such that R (red), G (green), and B (blue) color pixels have a predetermined number of monochrome pixels (horizontal in FIG. 25) in each of the horizontal and vertical directions. 3 in the direction and 1 in the vertical direction).

図26に示すカラー画素の配列形態は、図22に示すカラー画素の配列形態を説明する際に定義した縦n(個)×横n(個)の画素群において、R(赤)、G(緑)、B(青)のカラー画素を角部に配設する代わりに、この画素群で構成される4角形の各辺の中心に位置する画素(菱形を形成するように並ぶ画素)をカラー画素とした形態である。なお、図26では、各画素群において、前記菱形の左右に並ぶ2の頂点位置に位置する画素をG(緑)のカラー画素とし、その上側及び下側に位置する頂点位置に位置する画素をR(赤)及びB(青)のカラー画素としている。   The color pixel arrangement form shown in FIG. 26 is an arrangement of R (red), G (in the vertical n (number) × n horizontal (pixel) pixel group defined when the color pixel arrangement form shown in FIG. Instead of disposing the green and B (blue) color pixels at the corners, color the pixels (pixels lined up to form a diamond) located at the center of each side of the quadrangle formed by this pixel group. This is a pixel form. In FIG. 26, in each pixel group, the pixels located at the two vertex positions on the left and right sides of the rhombus are G (green) color pixels, and the pixels located at the vertex positions on the upper side and the lower side thereof are the pixels. R (red) and B (blue) color pixels are used.

図27に示すカラー画素の配列形態は、R(赤)、G(緑)、B(青)のカラー画素が1つずつ垂直方向に並んでなる画素群が所定個(図27では3個)のモノクロ画素を介して垂直方向に配設してカラー画素列を構成し、このカラー画素列を水平方向に所定数の画素列(図27では1列)を介して配設され、且つ、カラー画素列のみに着目したとき、水平方向に隣接する2つのカラー画素列において、前記画素群が垂直方向に交互に配列された形態である。   The arrangement form of the color pixels shown in FIG. 27 is a predetermined number of pixel groups in which R (red), G (green), and B (blue) color pixels are arranged one by one in the vertical direction (three in FIG. 27). Are arranged in the vertical direction via monochrome pixels, and a color pixel row is formed. The color pixel row is arranged in the horizontal direction via a predetermined number of pixel rows (one row in FIG. 27), and color When attention is paid only to the pixel columns, the pixel groups are alternately arranged in the vertical direction in two color pixel columns adjacent in the horizontal direction.

図28に示すカラー画素の配列形態は、G(緑)のカラー画素と、該カラー画素に対して上側で隣接するR(赤)のカラー画素と、前記G(緑)のカラー画素に対して1個のモノクロ画素を介して右側に位置するB(青)のカラー画素とを有してなる第1画素群X1と、G(緑)のカラー画素と、該カラー画素に対して下側で隣接するR(赤)のカラー画素と、前記G(緑)のカラー画素に対して1個のモノクロ画素を介して右側に位置するB(青)のカラー画素とを有してなる第2画素群X2とが、垂直方向に並ぶ2列の画素列中において、水平方向に所定数のモノクロ画素列を介して(図28では3列)交互に配列されているとともに、この第1、第2画素群X1,X2を有する2列の画素列が、垂直方向に複数設けられており、且つ、前記2列の画素列を1組の画素群として上下2組の画素群に着目したとき、下側に位置する画素群は、上側に位置する画素群に対して各画素の位置が所定数の画素列(図28では2列)だけ水平方向に(図28では左側に)ずれた関係にある形態である。   The arrangement of the color pixels shown in FIG. 28 is as follows: G (green) color pixels, R (red) color pixels adjacent to the color pixels on the upper side, and G (green) color pixels. A first pixel group X1 having a B (blue) color pixel located on the right side through one monochrome pixel, a G (green) color pixel, and a lower side with respect to the color pixel A second pixel having an adjacent R (red) color pixel and a B (blue) color pixel located on the right side through one monochrome pixel with respect to the G (green) color pixel The groups X2 are alternately arranged in a horizontal direction through a predetermined number of monochrome pixel rows (three rows in FIG. 28) in the two pixel rows arranged in the vertical direction. A plurality of two pixel columns having pixel groups X1 and X2 are provided in the vertical direction, and When focusing on the two upper and lower pixel groups with the two pixel columns as one pixel group, the lower pixel group has a predetermined number of pixel positions relative to the upper pixel group. In this configuration, the pixel columns (two columns in FIG. 28) are shifted in the horizontal direction (leftward in FIG. 28).

図29に示すカラー画素の配列形態は、R(赤)、G(緑)、B(青)のカラー画素が1つずつ水平方向に並んでなる画素群が所定個(図29では1個)のモノクロ画素を介して水平方向に配設された画素列が設けられており、この画素列が垂直方向に所定数の画素列(図29では1列)を介して配設され、且つ、このカラー画素が配設された画素列のうち隣り合う2つの画素列に着目したとき、各画素群の端部に位置する画素が、隣接する画素列における画素群の反対側の端部に位置する画素と、水平方向に同じ位置に位置するように配設された形態である。   The arrangement form of the color pixels shown in FIG. 29 is a predetermined pixel group (one in FIG. 29) in which R (red), G (green), and B (blue) color pixels are arranged one by one in the horizontal direction. A pixel row arranged in the horizontal direction is provided via monochrome pixels, and this pixel row is arranged in the vertical direction via a predetermined number of pixel rows (one row in FIG. 29), and this When attention is paid to two adjacent pixel columns among the pixel columns in which the color pixels are arranged, the pixel located at the end of each pixel group is located at the opposite end of the pixel group in the adjacent pixel row. The pixel and the pixel are arranged so as to be located at the same position in the horizontal direction.

図30に示すカラー画素の配列形態は、R(赤)、G(緑)、B(青)のカラー画素が1つずつ垂直方向に並んでなる画素群が所定個(図30では1個)のモノクロ画素を介して垂直方向に配設された画素列が設けられており、この画素列が水平方向に所定数の画素列(図30では1列)を介して配設され、且つ、このカラー画素が配設された画素列のうち隣り合う2つの画素列に着目したとき、各画素群の端部に位置する画素が、隣接する画素列における画素群の反対側の端部に位置する画素と、垂直方向に同じ位置に位置するように配設された形態である。   The arrangement form of the color pixels shown in FIG. 30 is a predetermined number of pixel groups in which R (red), G (green), and B (blue) color pixels are arranged one by one in the vertical direction (one in FIG. 30). Are arranged in a vertical direction via monochrome pixels, and the pixel rows are arranged in a horizontal direction via a predetermined number of pixel rows (one row in FIG. 30), and When attention is paid to two adjacent pixel columns among the pixel columns in which the color pixels are arranged, the pixel located at the end of each pixel group is located at the opposite end of the pixel group in the adjacent pixel row. This is a form in which the pixel and the pixel are arranged at the same position in the vertical direction.

撮像装置の正面図である。It is a front view of an imaging device. 撮像装置の背面図である。It is a rear view of an imaging device. 撮像装置の電気的な構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the electrical structure of an imaging device. カラー画素及びモノクロ画素の一配列形態を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. モノクロ画素とカラー画素との感度差を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the sensitivity difference of a monochrome pixel and a color pixel. インターライン型撮像素子の構成図である。It is a block diagram of an interline type image sensor. (a)は撮像素子から出力される画素信号の順番を説明するための図、(b)は、第1サンプリング回路によりサンプリングされる画素信号の順番を説明するための図、(c)は、第2サンプリング回路によりサンプリングされる画素信号の順番を説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating the order of the pixel signal output from an image pick-up element, (b) is a figure for demonstrating the order of the pixel signal sampled by a 1st sampling circuit, (c) is It is a figure for demonstrating the order of the pixel signal sampled by the 2nd sampling circuit. 変形形態[1]における撮像装置の電気的な構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the electrical structure of the imaging device in modification [1]. 変形形態[1]における画素信号の出力形態に対応する撮像素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image pick-up element corresponding to the output form of the pixel signal in modification [1]. (a)は、変形形態[1]において、第1サンプリング回路によりサンプリングされる画素信号の順番を説明するための図、(b)は、第2サンプリング回路によりサンプリングされる画素信号の順番を説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating the order of the pixel signal sampled by the 1st sampling circuit in modification [1], (b) demonstrates the order of the pixel signal sampled by the 2nd sampling circuit. It is a figure for doing. 変形形態[2]における撮像装置の電気的な構成を示す図である。It is a figure which shows the electrical structure of the imaging device in modification [2]. CMOSの画素の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a CMOS pixel. 変形形態[2]における画素信号の読み出し順序を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the read-out order of the pixel signal in modification [2]. 同じく変形形態[2]における画素信号の読み出し順序を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the reading order of the pixel signal in modification [2] similarly. 同じく変形形態[2]における画素信号の読み出し順序を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the reading order of the pixel signal in modification [2] similarly. 変形形態[2]における撮像装置の電気的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the imaging device in modification [2]. 変形形態[2]における撮像素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image pick-up element in modification [2]. カラー画素及びモノクロ画素の他の配列形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. カラー画素及びモノクロ画素の他の配列形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. カラー画素及びモノクロ画素の他の配列形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. カラー画素及びモノクロ画素の他の配列形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. カラー画素及びモノクロ画素の他の配列形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. カラー画素及びモノクロ画素の他の配列形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. カラー画素及びモノクロ画素の他の配列形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. カラー画素及びモノクロ画素の他の配列形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. カラー画素及びモノクロ画素の他の配列形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. カラー画素及びモノクロ画素の他の配列形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. カラー画素及びモノクロ画素の他の配列形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. カラー画素及びモノクロ画素の他の配列形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. カラー画素及びモノクロ画素の他の配列形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | sequence form of a color pixel and a monochrome pixel. 従来の問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional problem.

符号の説明Explanation of symbols

10,101,201 撮像素子
11,12,102,202〜205 サンプリング回路
17,103,214 タイミングジェネレータ
23 サンプリング制御部
1011 フォトダイオード
10, 101, 201 Image sensor 11, 12, 102, 202-205 Sampling circuit 17, 103, 214 Timing generator 23 Sampling controller 1011 Photodiode

Claims (4)

カラーフィルタが配設されたカラー画素と前記カラーフィルタが配設されていないモノクロ画素とを含む複数の画素がマトリックス状に配列されてなる撮像素子と、
前記撮像素子で生成された画素信号をサンプリングする第1及び第2のサンプリング回路と、
前記各サンプリング回路によりサンプリングされる画素信号が時系列的に連続する前記モノクロ画素の画素信号又はカラー画素の画素信号となるように、前記撮像素子及び/又は前記各サンプリング回路の動作を制御する制御手段と、
前記撮像素子と前記第1のサンプリング回路との間に設けられ、前記モノクロ画素の画素信号が前記第1のサンプリング回路に向けて流れる第1の信号経路と、
前記撮像素子と前記第2のサンプリング回路との間に設けられ、前記カラー画素の画素信号が前記第2のサンプリング回路に向けて流れる第2の信号経路と、
前記第1の信号経路に対応して配置され、前記第1のサンプリング回路から出力される前記モノクロ画素の画素信号を予め設定された増幅率で増幅する第1の増幅手段と、
前記第2の信号経路に対応して配置され、前記第2のサンプリング回路から出力される前記カラー画素の画素信号を、前記第1の増幅手段とは異なる増幅率で増幅する第2の増幅手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記撮像素子に、前記第1の信号経路には前記モノクロ画素の画素信号のみを出力させる一方で、前記第2の信号経路には前記カラー画素の画素信号のみを出力させる
ことを特徴とする撮像ユニット。
An image pickup device in which a plurality of pixels including a color pixel provided with a color filter and a monochrome pixel not provided with the color filter are arranged in a matrix;
First and second sampling circuits for sampling pixel signals generated by the image sensor;
Control for controlling the operation of the imaging device and / or each sampling circuit so that the pixel signal sampled by each sampling circuit becomes the pixel signal of the monochrome pixel or the pixel signal of the color pixel that is continuous in time series. Means,
A first signal path provided between the imaging element and the first sampling circuit, and a pixel signal of the monochrome pixel flowing toward the first sampling circuit;
A second signal path that is provided between the imaging element and the second sampling circuit, and in which a pixel signal of the color pixel flows toward the second sampling circuit;
A first amplifying unit arranged corresponding to the first signal path and amplifying a pixel signal of the monochrome pixel output from the first sampling circuit at a preset gain;
Second amplifying means arranged corresponding to the second signal path and amplifying the pixel signal of the color pixel output from the second sampling circuit with an amplification factor different from that of the first amplifying means. And comprising
The control means includes
The imaging device outputs only the pixel signal of the monochrome pixel to the first signal path, and outputs only the pixel signal of the color pixel to the second signal path. unit.
前記制御手段は、前記撮像素子に前記モノクロ画素とカラー画素とで時間的に分けて画素信号の出力を行わせることを特徴とする請求項1に記載の撮像ユニット。   The image pickup unit according to claim 1, wherein the control unit causes the image pickup element to output a pixel signal by dividing the monochrome pixel and the color pixel in time. 前記撮像素子は、CMOSであることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像ユニット。   The imaging unit according to claim 1, wherein the imaging element is a CMOS. 被写体の光像を結像する撮影光学系と、
前記撮影光学系の結像面上に撮像面が配置された前記撮像素子を含む請求項1ないし3のいずれかに記載の撮像ユニットと、
前記撮像素子に露光動作の開始及び終了の指示を入力するための入力操作手段と、
前記撮像素子の露光動作により得られた画素信号から画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成部により生成された画像を表示する画像表示手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
A photographic optical system that forms an optical image of the subject;
The imaging unit according to any one of claims 1 to 3, comprising the imaging element in which an imaging surface is disposed on an imaging surface of the photographing optical system;
Input operation means for inputting an instruction to start and end an exposure operation to the image sensor;
Image generating means for generating an image from a pixel signal obtained by an exposure operation of the image sensor;
An image display device comprising: an image display unit configured to display an image generated by the image generation unit.
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