JP6259492B2 - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents

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本発明は、静止画像や動画像を撮像する画像処理装置及び画像処理方法に関し、特に撮像装置の構成要素である撮像素子の光電変換部が分割構造を有する場合において欠陥画素を検出する技術に関するものである。 The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method for capturing a still image or a moving image, and more particularly to a technique for detecting defective pixels when a photoelectric conversion unit of an image sensor that is a component of the image capturing apparatus has a divided structure. It is.

従来、CCD、CMOS等の固体撮像素子で撮像した静止画像や動画像を記録及び再生する電子カメラ等の撮像装置が多く存在する。   2. Description of the Related Art Conventionally, there are many imaging devices such as electronic cameras that record and reproduce still images and moving images captured by a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS.

これらの撮像装置に搭載される固体撮像素子に関する技術の一例として、固体撮像素子を構成する複数画素のうち、一部または全ての画素の光電変換部を複数に分割したもの(分割画素)が、特許文献1などにおいて提案されている。このような撮像素子の用途としては、分割された光電変換部のそれぞれから得られる出力信号を基に、瞳分割方式の焦点検出を行ったり、立体画像を生成することなどがあげられる。また、分割された光電変換部の出力を分割画素毎に加算することで、通常の撮像信号として使用することも可能である。   As an example of the technology related to the solid-state imaging device mounted on these imaging devices, among a plurality of pixels constituting the solid-state imaging device, a part or all of the photoelectric conversion units of the pixels are divided into a plurality (divided pixels) It is proposed in Patent Document 1 and the like. Applications of such an image sensor include pupil division focus detection and generation of a stereoscopic image based on output signals obtained from each of the divided photoelectric conversion units. Further, by adding the output of the divided photoelectric conversion unit for each divided pixel, it can be used as a normal imaging signal.

ところで、近年の電子カメラでは、数百万から数千万の画素を有する撮像素子を搭載するものが多く存在しているが、その全ての画素が適正に入射光量に応じた電気信号への変換を行う撮像素子を製造するのは非常に困難である。そして現実には、撮像素子の「画素」に正常には動作しないいくつかの「欠陥画素」が混ざってしまう。   By the way, many recent electronic cameras have an image pickup device having millions to tens of millions of pixels, and all the pixels are appropriately converted into electric signals corresponding to the amount of incident light. It is very difficult to manufacture an image sensor that performs the above. In reality, some “defective pixels” that do not operate normally are mixed with the “pixels” of the image sensor.

そこで、従来の撮像装置においては、このような欠陥画素の位置に相当する画像信号について、その周辺の画素の画像信号を用いた補間処理などを行い、最終的に生成される画像に対する補正を行っている。   Therefore, in the conventional imaging apparatus, interpolation processing using the image signal of the surrounding pixels is performed on the image signal corresponding to the position of such a defective pixel, and the finally generated image is corrected. ing.

また、補正対象となる欠陥画素の検出についてはいくつか方法があり、例えば撮像装置もしくは撮像素子の製造工程において、撮影された画像を基にして検出された欠陥画素のアドレスを記録し、撮像装置のメモリに保存しておく方法がある。   There are several methods for detecting defective pixels to be corrected. For example, in the manufacturing process of an imaging device or an imaging device, the address of a defective pixel detected based on a photographed image is recorded, and the imaging device There is a method to save in the memory.

また、別の検出方法としては、撮像装置による撮影毎に、検出対象の画素からの画像信号と、その周辺の画素からの画像信号とのレベル差などから欠陥画素か否かを判定する、リアルタイム欠陥画素検出方法があり、特許文献2などにおいて提案されている。   Another detection method is to determine whether or not the pixel is a defective pixel from the level difference between the image signal from the pixel to be detected and the image signal from the surrounding pixels for each shooting by the imaging device. There is a defective pixel detection method, which is proposed in Patent Document 2 and the like.

特開2003−244712号公報JP 2003-244712 A 特開昭61−261974号公報JP 61-261974 A

しかしながら、前述のような分割画素を有する撮像素子を用いた固体撮像装置における欠陥画素検出においては、以下のような問題があった。即ち、検出対象である画素が、欠陥画素であるか、それとも正しく被写体情報を出力している正常画素であるかを、常に正確に判定することは困難である。そのため、正常画素を誤って欠陥画素であると判定してしまった場合、実際の被写体からの入射光による画像信号を、不必要に補正してしまう誤補正の危険性もあった。具体的には、前述のような分割画素の複数の光電変換部からそれぞれ得られる出力値は、その分割画素の近傍で被写体が結像していない状態では、互いに異なる値となる。そのため、周辺画素の出力値との比較により、該当画素が欠陥画素であるかを判定する欠陥画素検出方法では、撮影レンズの状態によっては正しい検出ができないという問題があった。   However, defective pixel detection in a solid-state imaging device using an imaging element having divided pixels as described above has the following problems. That is, it is difficult to always accurately determine whether a pixel to be detected is a defective pixel or a normal pixel that correctly outputs subject information. For this reason, if a normal pixel is erroneously determined to be a defective pixel, there is a risk of erroneous correction that unnecessarily corrects an image signal based on incident light from an actual subject. Specifically, the output values obtained from the plurality of photoelectric conversion units of the divided pixels as described above are different from each other when the subject is not imaged in the vicinity of the divided pixels. For this reason, the defective pixel detection method for determining whether or not the corresponding pixel is a defective pixel by comparing with the output values of peripheral pixels has a problem that correct detection cannot be performed depending on the state of the photographing lens.

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、分割画素を有する撮像素子を用いた撮像装置から出力される出力信号に対する、欠陥画素信号の検出精度を上げることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the detection accuracy of a defective pixel signal with respect to an output signal output from an imaging device using an imaging device having divided pixels.

上記目的を達成するために、マイクロレンズと、該マイクロレンズを共有する複数の光電変換手段とを各々が有する複数の画素を備えた撮像素子から出力される出力信号に対して判定を行う本発明の画像処理装置は、前記複数の光電変換手段のうち、判定対象の光電変換手段から出力される出力信号と、前記判定対象の光電変換手段を有する画素の周辺の画素に含まれる、前記判定対象の光電変換手段と前記マイクロレンズに対する位置関係が対応する光電変換手段からの出力信号とを比較することによって、前記判定対象の光電変換手段の欠陥に関する情報を出力する第1の判定処理と、前記複数の画素のうち、判定対象の画素に含まれる前記複数の光電変換手段の出力信号の合計と、前記判定対象の画素の周辺の画素に含まれる、前記複数の光電変換手段の出力信号の合計とを比較することによって、前記判定対象の画素の欠陥に関する情報を出力する第2の判定処理を行う欠陥画素判定手段を有する。 In order to achieve the above object, the present invention makes a determination on an output signal output from an imaging device having a plurality of pixels each having a microlens and a plurality of photoelectric conversion means sharing the microlens. In the image processing apparatus, the determination target included in an output signal output from the photoelectric conversion unit to be determined and a pixel around the pixel having the photoelectric conversion unit to be determined among the plurality of photoelectric conversion units. A first determination process for outputting information relating to a defect in the photoelectric conversion means to be determined by comparing the photoelectric conversion means and an output signal from the photoelectric conversion means corresponding to the positional relationship with respect to the microlens; Among the plurality of pixels, the sum of the output signals of the plurality of photoelectric conversion means included in the determination target pixel and the plurality of pixels included in the peripheral pixels of the determination target pixel. By comparing of the total output signal of the photoelectric conversion means and a defective pixel determination means for performing a second determination process for outputting information on the defective pixel of the determination target.

本発明は、分割画素を有する撮像素子を用いた撮像装置から出力される出力信号に対する、欠陥画素信号の検出精度を上げることができる。 The present invention can increase the detection accuracy of a defective pixel signal with respect to an output signal output from an imaging apparatus using an imaging element having divided pixels.

本発明の第1の実施形態にかかる撮像装置の概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態における撮像素子の画素配列を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a pixel array of an image sensor in the first embodiment. 第1実施形態における1画素の概略断面及び回路構成を示す図。FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic cross section and a circuit configuration of one pixel in the first embodiment. 第1実施形態における撮像素子の構成を説明する回路図。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating the configuration of the image sensor according to the first embodiment. 第1実施形態における第1の駆動タイミングを示すタイミングチャート。4 is a timing chart showing first drive timing in the first embodiment. 第1実施形態における第1の欠陥画素検出方法の説明図。Explanatory drawing of the 1st defective pixel detection method in 1st Embodiment. 第1実施形態における第2の欠陥画素検出方法の説明図。Explanatory drawing of the 2nd defective pixel detection method in 1st Embodiment. 第1実施形態における欠陥画素補正手順を示すフローチャート。6 is a flowchart showing a defective pixel correction procedure in the first embodiment. 本発明の第2の実施形態にかかる撮像装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the imaging device concerning the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態における撮像素子の画素配列を説明する図。The figure explaining the pixel arrangement | sequence of the image pick-up element in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における撮像素子の構成を説明する回路図。A circuit diagram explaining composition of an image sensor in a 2nd embodiment. 第2の実施形態における第1の駆動タイミングを示すタイミングチャート。9 is a timing chart showing first drive timing in the second embodiment. 第2の実施形態における第2の駆動タイミングを示すタイミングチャート。9 is a timing chart showing second drive timing in the second embodiment. 第2の実施形態における第1の欠陥画素検出方法の説明図。Explanatory drawing of the 1st defective pixel detection method in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における第2の欠陥画素検出方法の説明図。Explanatory drawing of the 2nd defective pixel detection method in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における第3の欠陥画素検出方法の説明図。Explanatory drawing of the 3rd defective pixel detection method in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における欠陥画素補正手順を示すフローチャート。9 is a flowchart showing a defective pixel correction procedure in the second embodiment.

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。ただし、本形態において例示される構成部品の寸法、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明がそれらの例示に限定されるものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, shapes, relative arrangements, and the like of the components exemplified in the present embodiment should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions. It is not limited to.

(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described.

図1は、本第1の実施形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment.

図1において、101は撮影レンズ及び絞りからなる光学系、102はメカニカルシャッタ、103は、入射光を電気信号に変換する光電変換部と電気信号を増幅させる信号増幅回路とを含む、入射光を電気信号に変換する撮像素子である。   In FIG. 1, 101 is an optical system comprising a photographic lens and a diaphragm, 102 is a mechanical shutter, 103 is a photoelectric conversion unit that converts incident light into an electric signal, and a signal amplification circuit that amplifies the electric signal. An image sensor that converts an electrical signal.

また、106は撮像素子103から出力される画像信号に対してアナログ信号処理を行うアナログ信号処理回路である。アナログ信号処理回路106は、相関二重サンプリングを行うCDS回路107、アナログ信号を増幅させる信号増幅器108、水平OBクランプを行うクランプ回路109、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器110を含む。   Reference numeral 106 denotes an analog signal processing circuit that performs analog signal processing on an image signal output from the image sensor 103. The analog signal processing circuit 106 includes a CDS circuit 107 that performs correlated double sampling, a signal amplifier 108 that amplifies the analog signal, a clamp circuit 109 that performs horizontal OB clamping, and an A / D converter 110 that converts the analog signal into a digital signal. Including.

111は撮像素子103及びアナログ信号処理回路106を動作させる信号を発生するタイミング信号発生回路、112は光学系101及びメカニカルシャッタ102の駆動回路である。また、128は、A/D変換器110によりデジタル信号に変換された画像信号から撮像用信号と測距用信号とを生成し、必要なデジタル信号処理を行う第2のデジタル信号処理回路であり、信号生成回路129、補正回路130、相関演算回路131を含む。信号生成回路129は、デジタル画像信号から撮像用信号と測距用信号を生成する。補正回路130は、信号生成回路129により生成された測距用信号に対し各種補正処理を行い、相関演算回路131は、測距用信号に相関演算処理を施すことにより被写体までの距離の算出に使用する測距データを生成する。   Reference numeral 111 denotes a timing signal generation circuit that generates signals for operating the image sensor 103 and the analog signal processing circuit 106, and 112 denotes a drive circuit for the optical system 101 and the mechanical shutter 102. Reference numeral 128 denotes a second digital signal processing circuit that generates an imaging signal and a ranging signal from the image signal converted into a digital signal by the A / D converter 110 and performs necessary digital signal processing. , A signal generation circuit 129, a correction circuit 130, and a correlation calculation circuit 131. The signal generation circuit 129 generates an imaging signal and a ranging signal from the digital image signal. The correction circuit 130 performs various correction processes on the distance measurement signal generated by the signal generation circuit 129, and the correlation calculation circuit 131 calculates the distance to the subject by performing the correlation calculation process on the distance measurement signal. Generate the ranging data to be used.

113は第2のデジタル信号処理回路128から出力された撮像用信号(画像データ)及び測距データに必要なデジタル信号処理を行うデジタル信号処理回路である。デジタル信号処理回路113は、画像データに対して必要な補正処理を行う画像補正回路114、画像補正回路114により補正処理されたデジタル信号を増幅させる信号増幅回路115、画像データに対し、必要な画像処理を行う画像処理回路116を含む。なお、画像補正回路114及び画像処理回路116で行われる処理については、後述する。   Reference numeral 113 denotes a digital signal processing circuit that performs digital signal processing necessary for the imaging signal (image data) and distance measurement data output from the second digital signal processing circuit 128. The digital signal processing circuit 113 includes an image correction circuit 114 that performs necessary correction processing on the image data, a signal amplification circuit 115 that amplifies the digital signal corrected by the image correction circuit 114, and a necessary image for the image data. An image processing circuit 116 that performs processing is included. Note that processing performed by the image correction circuit 114 and the image processing circuit 116 will be described later.

117は処理された画像データを記憶する画像メモリ、118は撮像装置から取り外し可能な記録媒体、119は信号処理された画像データを記録媒体118に記録する記録回路である。120は信号処理された画像データを表示する画像表示装置、121は画像表示装置120に画像を表示する表示回路である。   117 is an image memory for storing processed image data, 118 is a recording medium removable from the imaging apparatus, and 119 is a recording circuit for recording signal processed image data on the recording medium 118. Reference numeral 120 denotes an image display device that displays signal-processed image data, and 121 denotes a display circuit that displays an image on the image display device 120.

122は撮像装置全体を制御するシステム制御部である。123はシステム制御部122で実行される制御方法を記載したプログラム、プログラムを実行する際に使用されるパラメータやテーブル等の制御データ、及び、キズアドレス等の補正データを記憶しておく不揮発性メモリ(ROM)である。124は不揮発性メモリ123に記憶されたプログラム、制御データ及び補正データを転送して記憶しておき、システム制御部122が撮像装置を制御する際に使用する揮発性メモリ(RAM)である。   A system control unit 122 controls the entire imaging apparatus. 123 is a non-volatile memory that stores a program describing a control method executed by the system control unit 122, control data such as parameters and tables used when the program is executed, and correction data such as a scratch address (ROM). Reference numeral 124 denotes a volatile memory (RAM) that is used to transfer and store the program, control data, and correction data stored in the nonvolatile memory 123 and used when the system control unit 122 controls the imaging apparatus.

125は撮像素子103あるいはその周辺回路の温度を検出する温度検出回路である。また、126は撮像素子103の蓄積時間を設定する蓄積時間設定回路、127はISO感度設定などの撮影条件設定や、静止画撮影及び動画撮影を含む撮影モードの切り替えなどを行う、撮影モード設定回路である。   A temperature detection circuit 125 detects the temperature of the image sensor 103 or its peripheral circuit. Reference numeral 126 denotes an accumulation time setting circuit for setting the accumulation time of the image sensor 103, and 127 denotes a shooting mode setting circuit for setting shooting conditions such as ISO sensitivity setting and switching of shooting modes including still image shooting and moving image shooting. It is.

ここで、上記構成を有する撮像装置における撮影動作について説明する。なお、撮影動作に先立ち、撮像装置の電源投入時等のシステム制御部122の動作開始時において、不揮発性メモリ123から必要なプログラム、制御データ及び補正データを揮発性メモリ124に転送して記憶しておく。これらのプログラムやデータは、システム制御部122が撮像装置を制御する際に使用される。また、必要に応じて、追加のプログラムやデータを不揮発性メモリ123から揮発性メモリ124に転送したり、システム制御部122が直接不揮発性メモリ123内のデータを読み出して使用したりするものとする。   Here, a photographing operation in the imaging apparatus having the above configuration will be described. Prior to the shooting operation, necessary programs, control data, and correction data are transferred from the nonvolatile memory 123 to the volatile memory 124 and stored at the start of the operation of the system control unit 122 such as when the imaging apparatus is turned on. Keep it. These programs and data are used when the system control unit 122 controls the imaging apparatus. Further, as necessary, additional programs and data are transferred from the nonvolatile memory 123 to the volatile memory 124, or the system control unit 122 directly reads and uses the data in the nonvolatile memory 123. .

まず、光学系101は、システム制御部122からの制御信号により、絞りと撮影レンズを駆動して、適切な明るさになるように制御された被写体像を撮像素子103上に結像させる。次に、メカニカルシャッタ102は、静止画像撮影時においては、システム制御部122からの制御信号により、必要な露光時間となるように撮像素子103の動作に合わせて撮像素子103を遮光するように駆動される。この時、撮像素子103が電子シャッタ機能を有する場合は、メカニカルシャッタ102と併用して、必要な露光時間を確保してもよい。また、メカニカルシャッタ102は、動画像撮影時においては、システム制御部122からの制御信号により、撮影中は常に撮像素子103が露光されるように、開放状態で維持される。   First, the optical system 101 drives a diaphragm and a photographing lens according to a control signal from the system control unit 122 to form a subject image controlled to have an appropriate brightness on the image sensor 103. Next, during still image shooting, the mechanical shutter 102 is driven by the control signal from the system control unit 122 so as to shield the image sensor 103 in accordance with the operation of the image sensor 103 so that a necessary exposure time is obtained. Is done. At this time, when the image sensor 103 has an electronic shutter function, it may be used together with the mechanical shutter 102 to secure a necessary exposure time. In addition, the mechanical shutter 102 is maintained in an open state so that the image sensor 103 is always exposed during shooting by a control signal from the system control unit 122 during moving image shooting.

撮像素子103は、システム制御部122により制御されるタイミング信号発生回路111が発生する動作パルスを基にした駆動パルスで駆動される。光電変換部において被写体像を光電変換により電気信号に変換し、信号増幅回路において入射光量に応じて設定された増幅率のゲインを電気信号にかけ、アナログ画像信号として出力する。   The image sensor 103 is driven with a drive pulse based on an operation pulse generated by the timing signal generation circuit 111 controlled by the system control unit 122. The subject image is converted into an electric signal by photoelectric conversion in the photoelectric conversion unit, and the gain of the amplification factor set in accordance with the amount of incident light is applied to the electric signal in the signal amplification circuit and output as an analog image signal.

撮像素子103から出力されたアナログの画像信号は、システム制御部122により制御されるタイミング信号発生回路111が発生する動作パルスにより、アナログ信号処理回路106のCDS回路107でクロック同期性ノイズを除去する。更に、信号増幅器108で入射光量に応じて設定された増幅率のゲインをかけ、クランプ回路109で水平OB領域の信号出力を基準電圧としてクランプし、A/D変換器110でデジタル画像信号に変換される。   The analog image signal output from the image sensor 103 removes clock synchronization noise by the CDS circuit 107 of the analog signal processing circuit 106 by an operation pulse generated by the timing signal generation circuit 111 controlled by the system control unit 122. . Further, the gain of the amplification factor set in accordance with the amount of incident light is applied by the signal amplifier 108, the signal output in the horizontal OB region is clamped as a reference voltage by the clamp circuit 109, and converted into a digital image signal by the A / D converter 110. Is done.

次に、アナログ信号処理回路106から出力されたデジタル画像信号に対して、システム制御部122により制御される第2のデジタル信号処理回路128において、処理を行う。まず、デジタル画像信号を基に、信号生成回路129で撮像用信号と測距用信号を生成する。信号生成回路129で生成された撮像用信号はそのまま出力する。一方、信号生成回路129で生成された測距用信号は、補正回路130において本発明に係るキズ検出及びキズ補正や平滑化処理などの各種補正処理を施した後、相関演算回路131において相関演算処理を行うことで、測距データを生成し、出力する。   Next, the digital image signal output from the analog signal processing circuit 106 is processed in the second digital signal processing circuit 128 controlled by the system control unit 122. First, based on the digital image signal, the signal generation circuit 129 generates an imaging signal and a distance measurement signal. The imaging signal generated by the signal generation circuit 129 is output as it is. On the other hand, the distance measurement signal generated by the signal generation circuit 129 is subjected to various correction processes such as flaw detection, flaw correction, and smoothing processing according to the present invention in the correction circuit 130, and then the correlation calculation in the correlation calculation circuit 131. By performing processing, distance measurement data is generated and output.

次に、第2のデジタル信号処理回路128から出力された撮像用信号に対して、システム制御部122により制御されるデジタル信号処理回路113において、処理を行う。まず、撮像用信号に対し、画像補正回路114で本発明に係るキズ検出及びキズ補正、更に、ダークシェーディング補正などの各種画像補正処理を施し、信号増幅回路115で入射光量に応じて設定された増幅率のゲインをかける。更に、画像処理回路116で色変換、ホワイトバランス、ガンマ補正等の画像処理、解像度変換処理、画像圧縮処理等の各種画像処理を行う。この時、画像メモリ117は、信号処理中のデジタル画像信号を一時的に記憶したり、信号処理されたデジタル画像信号である画像データを記憶したりするために用いられる。   Next, the imaging signal output from the second digital signal processing circuit 128 is processed in the digital signal processing circuit 113 controlled by the system control unit 122. First, the image signal is subjected to various image correction processes such as flaw detection and flaw correction according to the present invention in the image correction circuit 114 and dark shading correction, and the signal is set according to the amount of incident light. Apply gain gain. Further, the image processing circuit 116 performs various image processing such as image processing such as color conversion, white balance, and gamma correction, resolution conversion processing, and image compression processing. At this time, the image memory 117 is used for temporarily storing a digital image signal during signal processing or for storing image data that is a digital image signal subjected to signal processing.

デジタル信号処理回路113で信号処理された画像データや画像メモリ117に記憶されている画像データは、記録回路119において記録媒体118に適したデータ(例えば、階層構造を持つファイルシステムデータ)に変換される。そして記録媒体118に記録される。あるいは、デジタル信号処理回路113で解像度変換処理された画像データは、表示回路121において画像表示装置120に適した信号(例えばNTSC方式のアナログ信号等)に変換されて画像表示装置120に表示されたりする。   The image data signal-processed by the digital signal processing circuit 113 and the image data stored in the image memory 117 are converted into data suitable for the recording medium 118 (for example, file system data having a hierarchical structure) by the recording circuit 119. The Then, it is recorded on the recording medium 118. Alternatively, the image data that has undergone resolution conversion processing by the digital signal processing circuit 113 is converted into a signal suitable for the image display device 120 (for example, an NTSC analog signal) by the display circuit 121 and displayed on the image display device 120. To do.

ここで、デジタル信号処理回路113においては、システム制御部122からの制御信号により信号処理をせずにデジタル画像信号をそのまま画像データとして、画像メモリ117や記録回路119に出力してもよい。また、デジタル信号処理回路113は、システム制御部122から要求があった場合に、信号処理の過程で生じたデジタル画像信号や画像データの情報をシステム制御部122に出力する。画像データの情報としては、例えば、画像の空間周波数、指定領域の平均値、圧縮画像のデータ量等の情報、あるいは、それらから抽出された情報を含む。さらに、記録回路119は、システム制御部122から要求があった場合に、記録媒体118の種類や空き容量等の情報をシステム制御部122に出力する。   Here, the digital signal processing circuit 113 may output the digital image signal as it is as image data to the image memory 117 or the recording circuit 119 without performing signal processing by the control signal from the system control unit 122. Further, the digital signal processing circuit 113 outputs information on digital image signals and image data generated in the signal processing process to the system control unit 122 when requested by the system control unit 122. The image data information includes, for example, information such as the spatial frequency of the image, the average value of the designated area, the data amount of the compressed image, or information extracted from them. Further, the recording circuit 119 outputs information such as the type and free capacity of the recording medium 118 to the system control unit 122 when requested by the system control unit 122.

次に、記録媒体118に画像データが記録されている場合の再生動作について説明する。システム制御部122からの制御信号により、記録回路119は記録媒体118から画像データを読み出す。そして、同じくシステム制御部122からの制御信号によりデジタル信号処理回路113は、読み出した画像データが圧縮画像であった場合には画像伸長処理を行い、画像メモリ117に記憶する。更に、画像メモリ117に記憶された画像データは、デジタル信号処理回路113で解像度変換処理を実施された後、表示回路121において画像表示装置120に適した信号に変換されて画像表示装置120に表示される。   Next, the reproduction operation when image data is recorded on the recording medium 118 will be described. In response to a control signal from the system control unit 122, the recording circuit 119 reads image data from the recording medium 118. Similarly, in response to a control signal from the system control unit 122, the digital signal processing circuit 113 performs an image expansion process when the read image data is a compressed image, and stores it in the image memory 117. Further, the image data stored in the image memory 117 is subjected to resolution conversion processing by the digital signal processing circuit 113, converted into a signal suitable for the image display device 120 by the display circuit 121, and displayed on the image display device 120. Is done.

なお、第2のデジタル信号処理回路128から出力された測距データは、デジタル信号処理回路113を介してシステム制御部122に送られる。システム制御部122はこの測距データを基に、被写体までの距離を算出し、その結果を基に、駆動回路112を制御して光学系101を駆動させる。   The distance measurement data output from the second digital signal processing circuit 128 is sent to the system control unit 122 via the digital signal processing circuit 113. The system control unit 122 calculates the distance to the subject based on the distance measurement data, and controls the drive circuit 112 based on the result to drive the optical system 101.

図2は本第1の実施形態における撮像素子103の画素配列を説明する配置図である。   FIG. 2 is a layout diagram illustrating the pixel arrangement of the image sensor 103 in the first embodiment.

図2において、図中(0,0)、(1,0)、(0,1)等で示される各領域は、撮像素子103における1画素を示し、画素毎に1つのマイクロレンズが配置されている。また、各画素において、a、bで示される各領域は、それぞれ光電変換部であり、画素毎に配置された1つのマイクロレンズを共有する。以下、本第1の実施形態においては、各画素を構成する光電変換部a、bの出力信号を撮像素子103内で加算した出力を、画素出力と呼ぶ。また、本第1の実施形態においては、光電変換部a、bそれぞれの出力を分割出力と呼ぶ。そして、分割出力を焦点検出用信号や立体画像生成用信号等として使用する場合には、光電変換部aの分割出力と光電変換部bの分割出力の2つの信号を利用する。   In FIG. 2, each region indicated by (0, 0), (1, 0), (0, 1) or the like in the drawing represents one pixel in the image sensor 103, and one microlens is arranged for each pixel. ing. In each pixel, each region indicated by a and b is a photoelectric conversion unit, and shares one microlens arranged for each pixel. Hereinafter, in the first embodiment, an output obtained by adding the output signals of the photoelectric conversion units a and b constituting each pixel in the image sensor 103 is referred to as a pixel output. In the first embodiment, the outputs of the photoelectric conversion units a and b are called divided outputs. When the divided output is used as a focus detection signal, a stereoscopic image generation signal, or the like, two signals of the divided output of the photoelectric conversion unit a and the divided output of the photoelectric conversion unit b are used.

また、図2を参照して説明する第1の実施形態においては、各画素は、2×1に配列された2つの光電変換部で構成されており、同一記号の光電変換部a、bは、マイクロレンズとの位置関係において、それぞれ対応する位置にあることを示している。また、画素毎に記された「R」、「G」、「B」の文字は、各画素上に形成されるカラーフィルタの色相を表す。   In the first embodiment described with reference to FIG. 2, each pixel is composed of two photoelectric conversion units arranged in 2 × 1, and the photoelectric conversion units a and b having the same symbol are In the positional relationship with the microlens, the corresponding positions are indicated. The characters “R”, “G”, and “B” written for each pixel represent the hue of the color filter formed on each pixel.

図3は本発明の第1の実施形態における1画素分の概略断面及び回路構成を示す図である。図3において、411はP型ウェル、412はSiO膜で構成されたゲート絶縁膜である。414a及び414bは、P型ウェル411の表面に形成されたP+層であり、n層413a及び413bと共に光電変換領域415a及び415bを構成する。403a及び403bは、光電変換領域415a及び415bで発生した信号電荷をフローティングディフュージョン(FD)部407へ転送するための転送スイッチである。441はカラーフィルタ、442はマイクロレンズ(オンチップレンズ)であり、マイクロレンズ442は、光学系101に含まれる撮影レンズの瞳と撮像素子103のフォトダイオード402a及び402bとが略共役になるような形状及び位置に形成される。 FIG. 3 is a diagram showing a schematic cross section and a circuit configuration for one pixel in the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 411 denotes a P-type well, and 412 denotes a gate insulating film composed of a SiO 2 film. 414a and 414b are P + layers formed on the surface of the P-type well 411, and constitute photoelectric conversion regions 415a and 415b together with the n layers 413a and 413b. Reference numerals 403a and 403b denote transfer switches for transferring signal charges generated in the photoelectric conversion regions 415a and 415b to the floating diffusion (FD) unit 407. 441 is a color filter, 442 is a microlens (on-chip lens), and the microlens 442 is such that the pupil of the photographing lens included in the optical system 101 and the photodiodes 402a and 402b of the image sensor 103 are substantially conjugate. Formed in shape and position.

図4は第1の実施形態における撮像素子103の画素部の一例として、CMOS撮像素子を説明する回路図である。図4に示すように、各画素は、画素毎に配置される2つの光電変換部401a、401bと、1つの画素共通部408により構成されている。   FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a CMOS image sensor as an example of the pixel portion of the image sensor 103 in the first embodiment. As shown in FIG. 4, each pixel includes two photoelectric conversion units 401 a and 401 b arranged for each pixel and one pixel common unit 408.

光電変換部401aは、光電変換素子であるフォトダイオード402aと、フォトダイオード402aの光電変換によって生成された電荷をパルスPTXaによって転送する転送スイッチ403aで構成されている。なお、光電変換部401bも光電変換部401aと同様の構成を有する。   The photoelectric conversion unit 401a includes a photodiode 402a that is a photoelectric conversion element, and a transfer switch 403a that transfers charges generated by photoelectric conversion of the photodiode 402a by a pulse PTXa. Note that the photoelectric conversion unit 401b has the same configuration as the photoelectric conversion unit 401a.

画素共通部408は、光電変換部401a、401bそれぞれの各転送スイッチ403a、403bによって転送された電荷を蓄積するFD部407を含む。即ち、2つの光電変換部401a、401bに対し、1つのFD部407が接続された構成を有する。画素共通部408は、また、MOSトランジスタ406のゲートと接続されたFD部407をリセットパルスPRESによって電位SVDDのレベルにリセットするリセットスイッチ404を含む。更に、画素共通部408は、FD部407に蓄積された電荷をソースフォロワとして増幅するMOSトランジスタ406と、不図示の垂直走査回路により読み出す行を選択させるための選択パルスPSELにより制御される行選択スイッチ405とを含む。   The pixel common unit 408 includes an FD unit 407 that accumulates charges transferred by the transfer switches 403a and 403b of the photoelectric conversion units 401a and 401b, respectively. In other words, one FD unit 407 is connected to the two photoelectric conversion units 401a and 401b. The pixel common unit 408 also includes a reset switch 404 that resets the FD unit 407 connected to the gate of the MOS transistor 406 to the level of the potential SVDD by a reset pulse PRES. Further, the pixel common unit 408 includes a MOS transistor 406 that amplifies the charge accumulated in the FD unit 407 as a source follower, and a row selection controlled by a selection pulse PSEL for selecting a row to be read by a vertical scanning circuit (not shown). Switch 405.

なお、図4を参照して説明した撮像素子103の画素部の構成においては、フォトダイオード402a、402bで光電変換された電荷は、転送スイッチ403a、403bを制御することによって、いずれもFD部407に転送されるような構成としている。   Note that in the configuration of the pixel portion of the imaging element 103 described with reference to FIG. 4, the charges photoelectrically converted by the photodiodes 402a and 402b are both controlled by the transfer switches 403a and 403b, so that the FD portion 407 is used. It is set as the structure transferred to.

行選択スイッチ405によって選択された行の画素の電荷は、行選択スイッチ405と負荷電流源421で構成されたソースフォロワ回路により垂直出力線422に出力される。信号出力パルスPTS1aは転送ゲート425をONとして、垂直出力線422に出力された信号を転送容量CTS1a427に蓄積させる。また、信号出力パルスPTS1abは転送ゲート433をONとして、垂直出力線422に出力された信号を転送容量CTS1ab434に蓄積させる。そして、ノイズ出力パルスPTN1は転送ゲート424をONとして、転送容量CTN1 426に蓄積させる。   The charges of the pixels in the row selected by the row selection switch 405 are output to the vertical output line 422 by the source follower circuit configured by the row selection switch 405 and the load current source 421. The signal output pulse PTS1a turns on the transfer gate 425 and accumulates the signal output to the vertical output line 422 in the transfer capacitor CTS1a427. The signal output pulse PTS1ab turns on the transfer gate 433 and accumulates the signal output to the vertical output line 422 in the transfer capacitor CTS1ab434. The noise output pulse PTN1 is stored in the transfer capacitor CTN1 426 by turning on the transfer gate 424.

信号転送パルスPTS2aは転送ゲート436をONとして、転送容量CTS1a427に蓄積された信号を転送容量CTS2 439に蓄積させる。また、信号転送パルスPTS2abは転送ゲート437をONとして、転送容量CTS1ab434に蓄積された信号を同じく転送容量CTS2 439に蓄積させる。そして、ノイズ転送パルスPTN2は転送ゲート435をONとして、転送容量CTN2 438に蓄積させる。   The signal transfer pulse PTS2a turns on the transfer gate 436 and accumulates the signal accumulated in the transfer capacitor CTS1a427 in the transfer capacitor CTS2439. In addition, the signal transfer pulse PTS2ab turns on the transfer gate 437 and causes the signal accumulated in the transfer capacitor CTS1ab434 to be accumulated in the transfer capacitor CTS2439. The noise transfer pulse PTN2 is stored in the transfer capacitor CTN2 438 with the transfer gate 435 turned ON.

続けて不図示の水平走査回路からの制御信号PHS、PHNにより、転送ゲート428、429を介してノイズ成分は容量CHN430に、信号成分は容量CHS431に蓄えられ、両者の差分を差動アンプ432によって画素信号として出力する。   Subsequently, the noise components are stored in the capacitor CHN 430 and the signal components are stored in the capacitor CHS 431 via the transfer gates 428 and 429 by the control signals PHS and PHN from the horizontal scanning circuit (not shown), and the difference between the two is stored by the differential amplifier 432. Output as a pixel signal.

なお、図4において、垂直出力線422より後段にある転送ゲート424、425、433、435、436、437は、各列毎に設けられている。また、転送ゲート428、429より後段の構成は、複数列毎にまとめられ、撮像素子103の出力端子の数と同数を有している。   In FIG. 4, transfer gates 424, 425, 433, 435, 436, and 437 subsequent to the vertical output line 422 are provided for each column. Further, the configuration subsequent to the transfer gates 428 and 429 is grouped into a plurality of columns, and has the same number as the output terminals of the image sensor 103.

図5は第1の実施形態における駆動タイミング(読み出し方法)を示すタイミングチャートである。図5を参照して説明する駆動タイミングは、図2において説明した光電変換部aの分割出力信号aと、光電変換部aからの分割出力信号aと光電変換部bからの分割出力信号bとを加算した画素出力信号abを、連続で読み出すための駆動タイミングである。以下、図4及び図5を参照して、駆動タイミングについて説明する。   FIG. 5 is a timing chart showing drive timing (reading method) in the first embodiment. The drive timing described with reference to FIG. 5 includes the divided output signal a of the photoelectric conversion unit a described with reference to FIG. 2, the divided output signal a from the photoelectric conversion unit a, and the divided output signal b from the photoelectric conversion unit b. Is a drive timing for continuously reading out the pixel output signal ab obtained by adding. Hereinafter, the drive timing will be described with reference to FIGS.

まず、HBLK1a、HBLK2a及びHSRaの期間に、光電変換部401aの分割出力信号の読み出しを行う。1水平走査期間の開始を示す信号HDの立下りに伴い、不図示の回路により垂直出力線422は定電位にリセットされる。その後、PRES信号をロー(L)レベルにしてリセットスイッチ404がONされることにより、期間T1aの間にMOSトランジスタ406のゲートに設けられたFD部407の容量に蓄積された電荷が定電位SVDDになるようにリセットされる。   First, the divided output signal of the photoelectric conversion unit 401a is read during the period of HBLK1a, HBLK2a, and HSRa. As the signal HD indicating the start of one horizontal scanning period falls, the vertical output line 422 is reset to a constant potential by a circuit (not shown). After that, the PRES signal is set to a low (L) level and the reset switch 404 is turned on, whereby the charge accumulated in the capacitance of the FD portion 407 provided in the gate of the MOS transistor 406 during the period T1a becomes the constant potential SVDD. It is reset to become.

続いてPRES信号をハイ(H)レベルとしMOSトランジスタ406をOFFとした後、PSEL信号をHレベルにすることで、行選択スイッチ405と負荷電流源421で構成されたソースフォロワ回路が動作状態になる。これにより、垂直出力線422上にリセットされたFD部407の電位に応じたノイズがMOSトランジスタ406を介して出力される。このPSEL信号がハイレベルの期間にPTN信号をハイレベルにすることで、ノイズ成分を蓄積する転送容量CTN1 426が垂直出力線422と接続され、この転送容量CTN1 426はノイズ成分の信号を保持するようになる。   Subsequently, the PRES signal is set to the high (H) level, the MOS transistor 406 is turned off, and then the PSEL signal is set to the H level, so that the source follower circuit configured by the row selection switch 405 and the load current source 421 is brought into an operating state. Become. As a result, noise corresponding to the potential of the FD unit 407 reset on the vertical output line 422 is output via the MOS transistor 406. The transfer capacitor CTN1 426 that accumulates the noise component is connected to the vertical output line 422 by setting the PTN signal to the high level during the period in which the PSEL signal is high, and the transfer capacitor CTN1 426 holds the signal of the noise component. It becomes like this.

続いて、光電変換素子で発生した光電荷とノイズ成分の混合信号の蓄積が行われる。まず垂直出力線422は、不図示の回路により、定電位にリセットされる。その後PTXa信号がHレベルにされ、フォトダイオード402aに蓄積された光電荷が期間T3aの間に転送スイッチ403aのONにより、FD部407に転送される。その際、PSEL信号はHレベルのままであるためソースフォロワ回路が動作状態となり、垂直出力線422上にFD部407の電位に応じた「光信号+ノイズ信号」がMOSトランジスタ406を介して出力される。この期間T3aを内包する期間T4aの間に、PTS1a信号をHレベルにすることで、「光電荷成分+ノイズ成分」を蓄積する転送容量CTS1a427が垂直出力線422と接続される。これにより、転送容量CTS1a427は光電荷成分+ノイズ成分の信号を保持するようになる。   Subsequently, the mixed signal of the photoelectric charge and noise component generated in the photoelectric conversion element is accumulated. First, the vertical output line 422 is reset to a constant potential by a circuit (not shown). Thereafter, the PTXa signal is set to the H level, and the photoelectric charge accumulated in the photodiode 402a is transferred to the FD unit 407 by turning on the transfer switch 403a during the period T3a. At this time, since the PSEL signal remains at the H level, the source follower circuit is activated, and an “optical signal + noise signal” corresponding to the potential of the FD unit 407 is output via the MOS transistor 406 on the vertical output line 422. Is done. During the period T4a including the period T3a, the PTS1a signal is set to the H level, so that the transfer capacitor CTS1a427 for storing “photocharge component + noise component” is connected to the vertical output line 422. As a result, the transfer capacitor CTS1a427 holds the signal of the photocharge component + noise component.

上述のように、1行分のノイズ成分と、フォトダイオード402aで発生した光信号+ノイズ成分が、それぞれ転送容量CTN1 426、CTS1a427に蓄積される。   As described above, the noise component for one row and the optical signal + noise component generated by the photodiode 402a are accumulated in the transfer capacitors CTN1 426 and CTS1a 427, respectively.

次に、期間HBLK2aの間に、転送容量CTN1 426、CTS1a427に蓄積された2つの信号を、不図示の水平シフトレジスタにより制御される制御パルスPTN2、PTS2aによってそれぞれ容量CTN2 438、CTS2 439に転送する。   Next, during the period HBLK2a, the two signals accumulated in the transfer capacitors CTN1 426 and CTS1a 427 are transferred to the capacitors CTN2 438 and CTS2 439 by control pulses PTN2 and PTS2a controlled by a horizontal shift register (not shown), respectively. .

次に、期間HSRaの間に、転送容量CTN2 438、CTS2 439に蓄積された2つの信号を、不図示の水平シフトレジスタにより制御される制御パルスPHN、PHSによってそれぞれ容量CHN430、CHS431に転送する。そして容量CHN430、CHS431に蓄積されたノイズ成分と光信号+ノイズ成分は、差動アンプ432によって、(光信号+ノイズ成分)−ノイズ成分の処理が行われ、光信号となって、分割出力信号aとして出力される。   Next, during the period HSRa, the two signals accumulated in the transfer capacitors CTN2 438 and CTS2 439 are transferred to the capacitors CHN430 and CHS431 by control pulses PHN and PHS controlled by a horizontal shift register (not shown), respectively. The noise component and the optical signal + noise component accumulated in the capacitors CHN 430 and CHS 431 are processed as (optical signal + noise component) −noise component by the differential amplifier 432 to become an optical signal, which is a divided output signal. is output as a.

また、期間HBLK2a及び期間HSRaと時を同じくして、HBLK1abの期間に、制御信号PTXa、PTXb、PRES、PSELを制御し、光電変換部401aと光電変換部401bの信号を加算した画素出力信号abの読み出しを行う。   The pixel output signal ab is obtained by controlling the control signals PTXa, PTXb, PRES, and PSEL during the period of HBLK1ab and adding the signals of the photoelectric conversion units 401a and 401b at the same time as the periods HBLK2a and HSRa. Is read out.

まず、光電変換素子で発生した光電荷とノイズ成分の混合信号の蓄積が行われる。まず垂直出力線422は、不図示の回路により、定電位にリセットされる。その後PTXa信号及びPTXb信号がHレベルにされ、フォトダイオード402a、402bに蓄積された光電荷が期間T3abの間に転送スイッチ403a及び403bのONにより、FD部407に転送される。その際、PSEL信号はHレベルのままであるためソースフォロワ回路が動作状態となり、垂直出力線422上にFD部407の電位に応じた「光信号+ノイズ信号」がMOSトランジスタ406を介して出力される。この期間T3abを内包する期間T4abの間に、PTS1ab信号をHレベルにすることで、「光電荷成分+ノイズ成分」を蓄積する転送容量CTS1ab434が垂直出力線422と接続される。これにより、転送容量CTS1ab434は光電荷成分+ノイズ成分の信号を保持するようになる。   First, a mixed signal of photoelectric charge and noise component generated in the photoelectric conversion element is accumulated. First, the vertical output line 422 is reset to a constant potential by a circuit (not shown). Thereafter, the PTXa signal and the PTXb signal are set to the H level, and the photoelectric charges accumulated in the photodiodes 402a and 402b are transferred to the FD unit 407 by turning on the transfer switches 403a and 403b during the period T3ab. At this time, since the PSEL signal remains at the H level, the source follower circuit is activated, and an “optical signal + noise signal” corresponding to the potential of the FD unit 407 is output via the MOS transistor 406 on the vertical output line 422. Is done. During the period T4ab including the period T3ab, the PTS1ab signal is set to the H level, whereby the transfer capacitor CTS1ab434 that accumulates “photocharge component + noise component” is connected to the vertical output line 422. As a result, the transfer capacitor CTS1ab434 holds the signal of the photocharge component + noise component.

上述のように、フォトダイオード402a及びフォトダイオード402bで発生した光信号+ノイズ成分が、転送容量CTS1ab434に蓄積される。   As described above, the optical signal + noise component generated in the photodiode 402a and the photodiode 402b is accumulated in the transfer capacitor CTS1ab434.

次に、期間HBLK2abの間に転送容量CTN1 426、CTS1ab434に蓄積された2つの信号を、不図示の水平シフトレジスタにより制御される制御パルスPTN2、PTS2abによりそれぞれ容量CTN2 438、CTS2 439に転送する。   Next, two signals accumulated in the transfer capacitors CTN1 426 and CTS1ab 434 during the period HBLK2ab are transferred to the capacitors CTN2 438 and CTS2 439 by control pulses PTN2 and PTS2ab controlled by a horizontal shift register (not shown), respectively.

次に、期間HSRaの間に、転送容量CTN2 438、CTS2 439に蓄積された2つの信号を、不図示の水平シフトレジスタにより制御される制御パルスPHN、PHSによってそれぞれ容量CHN430、CHS431に転送する。そして容量CHN430、CHS431に蓄積されたノイズ成分と光信号+ノイズ成分は、差動アンプ432によって、(光信号+ノイズ成分)−ノイズ成分の処理が行われ、光信号となって、画素出力信号abとして出力される。   Next, during the period HSRa, the two signals accumulated in the transfer capacitors CTN2 438 and CTS2 439 are transferred to the capacitors CHN430 and CHS431 by control pulses PHN and PHS controlled by a horizontal shift register (not shown), respectively. The noise component and the optical signal + noise component accumulated in the capacitors CHN 430 and CHS 431 are processed by the differential amplifier 432 as (optical signal + noise component) −noise component to become an optical signal, which is a pixel output signal. Output as ab.

以上により、2×1に並ぶ2つの光電変換部の、光電変換部401aからの分割出力信号及び、光電変換部401aからの分割出力信号と光電変換部401bからの分割出力信号を加算した画素出力信号の読み出しを完了する。   As described above, pixel output obtained by adding the divided output signal from the photoelectric conversion unit 401a and the divided output signal from the photoelectric conversion unit 401a and the divided output signal from the photoelectric conversion unit 401b of the two photoelectric conversion units arranged in 2 × 1. Complete signal reading.

図6は第1の実施形態における第1の欠陥画素検出方法を説明する図である。この第1の欠陥画素検出方法は、複数の同色画素において、互いに対応する位置にある光電変換部からの分割出力値を比較することで欠陥画素を検出する方法である。   FIG. 6 is a diagram for explaining a first defective pixel detection method according to the first embodiment. The first defective pixel detection method is a method for detecting defective pixels by comparing divided output values from photoelectric conversion units located at positions corresponding to each other in a plurality of pixels of the same color.

ここでは、図2に示す画素(2,3)の光電変換部aを欠陥検出の処理対象であるものとして説明する。この場合、画素(2,3)の光電変換部aの分割出力値を、周辺の同色画素における同じ側にある光電変換部である、画素(0,1)、(2,1)、(4,1)、(0,3)、(4,3)のそれぞれの光電変換部aの分割出力値と比較する。ここでは、例えば上述した周辺5画素の光電変換部aの分割出力値の平均値等と比較するが、比較の方法はこれに限るものではなく、様々な方法が考えられる。例えば、画素(2,3)の光電変換部aの分割出力値を5倍して、周辺5画素の光電変換部aの分割出力値の合計と比較してもよい。また、画素(2,3)の光電変換部aの分割出力値と、周辺5画素の光電変換部aの分割出力値それぞれとの差分を求めて加算及び/または平均するなど、他の方法であっても構わない。   Here, the photoelectric conversion unit a of the pixel (2, 3) illustrated in FIG. 2 will be described as a defect detection processing target. In this case, the divided output value of the photoelectric conversion unit a of the pixel (2, 3) is set to pixels (0, 1), (2, 1), (4) which are photoelectric conversion units on the same side of the surrounding same color pixels. , 1), (0, 3), and (4, 3) are compared with the divided output values of the respective photoelectric conversion units a. Here, for example, the comparison is made with the average value of the divided output values of the photoelectric conversion unit a of the peripheral five pixels described above, but the comparison method is not limited to this, and various methods are conceivable. For example, the divided output value of the photoelectric conversion unit a of the pixel (2, 3) may be multiplied by 5 and compared with the sum of the divided output values of the photoelectric conversion unit a of the surrounding five pixels. Further, the difference between the divided output value of the photoelectric conversion unit a of the pixel (2, 3) and the divided output value of the photoelectric conversion unit a of the five neighboring pixels is obtained and added and / or averaged. It does not matter.

そして、その差が予め定められた第1のキズ検出閾値α(第1の閾値)以下の場合には、検出対象の画素(2,3)の光電変換部aは欠陥画素ではないと判定する。また、第1のキズ検出閾値αよりも大きい場合には、欠陥画素であると判定し、キズ画素として検出する。   When the difference is equal to or smaller than a predetermined first scratch detection threshold value α (first threshold value), it is determined that the photoelectric conversion unit a of the detection target pixel (2, 3) is not a defective pixel. . If it is larger than the first scratch detection threshold value α, it is determined that the pixel is a defective pixel and is detected as a scratch pixel.

そして、上述した検出処理を、撮像素子103に含まれる複数の光電変換部を順次検出対象として、全ての光電変換部について繰り返し行う。ただし、予め欠陥があると分かっている光電変換部に関しては、検出処理を行わなくても構わない。   Then, the above-described detection processing is repeatedly performed for all the photoelectric conversion units, with a plurality of photoelectric conversion units included in the image sensor 103 being sequentially detected. However, the detection process may not be performed for a photoelectric conversion unit that is known to have a defect in advance.

第1の欠陥画素検出方法は、マイクロレンズに対して同じ位置にある光電変換部同士の比較による検出方法であるため、検出対象画素近傍の被写体に対するデフォーカス量に左右されにくい検出が可能である。   Since the first defective pixel detection method is a detection method based on comparison between photoelectric conversion units located at the same position with respect to the microlens, detection that is not easily influenced by the defocus amount with respect to the subject in the vicinity of the detection target pixel is possible. .

図7は第1の実施形態における第2の欠陥画素検出方法を説明する図である。この第2の欠陥画素検出方法は、周辺の画素の画素出力値を比較することで欠陥画素を検出する方法である。   FIG. 7 is a diagram for explaining a second defective pixel detection method according to the first embodiment. This second defective pixel detection method is a method for detecting defective pixels by comparing pixel output values of peripheral pixels.

図7においては、図2に示す画素(2,3)を欠陥検出の処理対象であるものとして説明する。即ち、第2の欠陥画素検出方法は、各画素の光電変換部a、bの分割信号を画素内で加算し、画素出力として一括して読み出した場合の検出方法である。例えば、画素(2,3)の光電変換部aが欠陥画素であった場合、その欠陥画素である光電変換部aを含む画素(2,3)を欠陥画素として検出することができる。第2の欠陥画素検出方法では、画素(2,3)の画素出力値を、周辺の同色画素である、画素(0,1)、(2,1)、(4,1)、(0,3)、(4,3)それぞれの画素出力値と比較する。ここでは、例えば上述した5つの画素出力値の平均値等と比較するが、比較の方法はこれに限るものではなく、上述した第1の欠陥画素検出方法と同様に様々な方法が考えられる。   In FIG. 7, the pixel (2, 3) shown in FIG. 2 is described as a defect detection processing target. That is, the second defective pixel detection method is a detection method in the case where the divided signals of the photoelectric conversion units a and b of each pixel are added within the pixel and read out collectively as a pixel output. For example, when the photoelectric conversion unit a of the pixel (2, 3) is a defective pixel, the pixel (2, 3) including the photoelectric conversion unit a that is the defective pixel can be detected as a defective pixel. In the second defective pixel detection method, the pixel output value of the pixel (2, 3) is set to the pixels (0, 1), (2, 1), (4, 1), (0, 3) Compare with the pixel output values of (4, 3). Here, for example, the comparison is made with the average value or the like of the five pixel output values described above, but the comparison method is not limited to this, and various methods can be considered in the same manner as the first defective pixel detection method described above.

そして、その差が予め定められた第2のキズ検出閾値β(第2の閾値)以下の場合には、検出対象の画素(2,3)は欠陥画素ではないと判定し、第2のキズ検出閾値βよりも大きい場合には、欠陥画素であると判定し、キズ画素として検出する。   If the difference is equal to or smaller than a predetermined second scratch detection threshold β (second threshold), it is determined that the pixel (2, 3) to be detected is not a defective pixel, and the second scratch is detected. If it is larger than the detection threshold β, it is determined that the pixel is a defective pixel, and is detected as a scratch pixel.

そして、上述した検出処理を、撮像素子103に含まれる複数の画素を順次検出対象として、全ての画素について繰り返し行う。ただし、予め欠陥があると分かっている画素に関しては、検出処理を行わなくても構わない。   Then, the above-described detection process is repeated for all the pixels, with a plurality of pixels included in the image sensor 103 being sequentially detected. However, it is not necessary to perform the detection process for pixels that are known to be defective in advance.

図8は第1の実施形態における欠陥画素補正手順の一例を説明するフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart for explaining an example of a defective pixel correction procedure in the first embodiment.

図8において、まず、静止画撮影、動画撮影、立体画像撮影等のモード設定が撮影モード設定回路127等によってなされ(S801)、そのモードに応じて、感度、絞り値、露光時間などの撮影条件が初期設定される(S802)。続けて、シャッタ102を制御し、撮像素子103の露光を行う(S803)。   In FIG. 8, first, mode settings such as still image shooting, moving image shooting, and stereoscopic image shooting are performed by the shooting mode setting circuit 127 or the like (S801), and shooting conditions such as sensitivity, aperture value, and exposure time are set according to the mode. Is initially set (S802). Subsequently, the shutter 102 is controlled to expose the image sensor 103 (S803).

次に、撮像装置の生産工程において予め抽出しておいた固定欠陥画素の情報を不揮発性メモリ123より読み出す(S804)。   Next, the information of the fixed defective pixels extracted in advance in the production process of the imaging device is read from the nonvolatile memory 123 (S804).

次に、第2のデジタル信号処理回路128において、測距用信号における欠陥画素検出が行われる。先ず、信号生成回路129において測距用信号が生成される(S805)。具体的には、光電変換部401aからの出力信号と光電変換部401bからの出力信号が加算された画素出力信号abと、光電変換部401aからの分割出力信号aとの差分信号を、光電変換部401bからの分割出力信号bとして生成する。このようにして生成した分割出力信号bを、分割出力信号aと合わせて測距用信号として生成する。   Next, in the second digital signal processing circuit 128, defective pixels are detected in the ranging signal. First, the signal generation circuit 129 generates a ranging signal (S805). Specifically, the difference signal between the pixel output signal ab obtained by adding the output signal from the photoelectric conversion unit 401a and the output signal from the photoelectric conversion unit 401b and the divided output signal a from the photoelectric conversion unit 401a is photoelectrically converted. Generated as a divided output signal b from the unit 401b. The divided output signal b generated in this way is combined with the divided output signal a to generate a ranging signal.

続けて、補正回路130において、分割出力信号aと、生成した分割出力信号bとを用いて、図6を用いて説明した第1の欠陥画素検出方法による欠陥画素検出を行う(S806)。そして、固定欠陥画素と合わせて、各測距用信号に対して補正処理を施す(S807)。そして、各種補正を施した測距用信号に対して、相関演算回路131において相関演算処理を行い、被写体までの距離データを算出する(S808)。   Subsequently, the correction circuit 130 uses the divided output signal a and the generated divided output signal b to perform defective pixel detection by the first defective pixel detection method described with reference to FIG. 6 (S806). Then, correction processing is performed on each ranging signal together with the fixed defective pixels (S807). Then, the correlation calculation circuit 131 performs correlation calculation processing on the distance measurement signals subjected to various corrections, and calculates distance data to the subject (S808).

次にデジタル信号処理回路113において、撮像画像における欠陥画素検出が行われる。画像補正回路114において、図7を用いて説明した、第2の欠陥画素検出方法による欠陥画素検出を行い(S809)、固定欠陥画素と合わせて、各欠陥画素に対して、補正処理が施される(S810)。   Next, in the digital signal processing circuit 113, defective pixels are detected in the captured image. In the image correction circuit 114, defective pixels are detected by the second defective pixel detection method described with reference to FIG. 7 (S809), and correction processing is performed on each defective pixel together with the fixed defective pixels. (S810).

最後に、画像信号を画像メモリ117、記録回路119、もしくは表示回路121に出力し(S811)、本撮影を終了する。   Finally, the image signal is output to the image memory 117, the recording circuit 119, or the display circuit 121 (S811), and the main photographing is finished.

上記の通り本第1の実施形態によれば、光電変換部を有する撮像素子を用いた撮像装置において、欠陥画素の検出精度を上げることができる。   As described above, according to the first embodiment, the detection accuracy of defective pixels can be increased in an imaging apparatus using an imaging element having a photoelectric conversion unit.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図9は、本第2の実施形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図9に示す構成と図1に示す構成との違いは、図9の構成では第2のデジタル信号処理回路128が無いことであるが、それ以外は図1と同様であるので、同じ参照番号を付し、説明を省略する。   FIG. 9 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the imaging apparatus according to the second embodiment. The difference between the configuration shown in FIG. 9 and the configuration shown in FIG. 1 is that the second digital signal processing circuit 128 is not provided in the configuration shown in FIG. 9, but the rest is the same as FIG. The description is omitted.

また、上記構成を有する第2の実施形態における撮像装置における撮影動作は、アナログ信号処理回路106からデジタル画像信号が出力されるところまでは、上述した第1の実施形態と同様であるため、これより後段における処理について説明する。   The photographing operation in the imaging apparatus according to the second embodiment having the above-described configuration is the same as that in the first embodiment described above until the digital image signal is output from the analog signal processing circuit 106. The processing in the later stage will be described.

アナログ信号処理回路106から出力されたデジタル画像信号に対して、システム制御部122により制御されるデジタル信号処理回路113において、処理を行う。まず、デジタル信号に変換された画像信号に対し、画像補正回路114で本発明に係るキズ検出及びキズ補正、更に、ダークシェーディング補正などの各種画像補正処理を施し、信号増幅回路115で入射光量に応じて設定された増幅率のゲインをかける。更に、画像処理回路116で色変換、ホワイトバランス、ガンマ補正等の画像処理、解像度変換処理、画像圧縮処理等の各種画像処理を行う。この時、画像メモリ117は、信号処理中のデジタル画像信号を一時的に記憶したり、信号処理されたデジタル画像信号である画像データを記憶したりするために用いられる。   The digital signal processing circuit 113 controlled by the system control unit 122 performs processing on the digital image signal output from the analog signal processing circuit 106. First, the image signal converted into the digital signal is subjected to various image correction processes such as defect detection and defect correction according to the present invention in the image correction circuit 114 and dark shading correction. Apply the gain of the amplification factor set accordingly. Further, the image processing circuit 116 performs various image processing such as image processing such as color conversion, white balance, and gamma correction, resolution conversion processing, and image compression processing. At this time, the image memory 117 is used for temporarily storing a digital image signal during signal processing or for storing image data that is a digital image signal subjected to signal processing.

デジタル信号処理回路113で信号処理された画像データや画像メモリ117に記憶されている画像データは、記録回路119において記録媒体118に適したデータ(例えば、階層構造を持つファイルシステムデータ)に変換される。そして記録媒体118に記録される。あるいは、デジタル信号処理回路113で解像度変換処理された画像データは、表示回路121において画像表示装置120に適した信号(例えばNTSC方式のアナログ信号等)に変換されて画像表示装置120に表示されたりする。   The image data signal-processed by the digital signal processing circuit 113 and the image data stored in the image memory 117 are converted into data suitable for the recording medium 118 (for example, file system data having a hierarchical structure) by the recording circuit 119. The Then, it is recorded on the recording medium 118. Alternatively, the image data that has undergone resolution conversion processing by the digital signal processing circuit 113 is converted into a signal suitable for the image display device 120 (for example, an NTSC analog signal) by the display circuit 121 and displayed on the image display device 120. To do.

ここで、デジタル信号処理回路113においては、システム制御部122からの制御信号により信号処理をせずにデジタル画像信号をそのまま画像データとして、画像メモリ117や記録回路119に出力してもよい。また、デジタル信号処理回路113は、システム制御部122から要求があった場合に、信号処理の過程で生じたデジタル画像信号や画像データの情報をシステム制御部122に出力する。画像データの情報としては、例えば、画像の空間周波数、指定領域の平均値、圧縮画像のデータ量等の情報、あるいは、それらから抽出された情報を含む。さらに、記録回路119は、システム制御部122から要求があった場合に、記録媒体118の種類や空き容量等の情報をシステム制御部122に出力する。   Here, the digital signal processing circuit 113 may output the digital image signal as it is as image data to the image memory 117 or the recording circuit 119 without performing signal processing by the control signal from the system control unit 122. Further, the digital signal processing circuit 113 outputs information on digital image signals and image data generated in the signal processing process to the system control unit 122 when requested by the system control unit 122. The image data information includes, for example, information such as the spatial frequency of the image, the average value of the designated area, the data amount of the compressed image, or information extracted from them. Further, the recording circuit 119 outputs information such as the type and free capacity of the recording medium 118 to the system control unit 122 when requested by the system control unit 122.

次に、記録媒体118に画像データが記録されている場合の再生動作について説明する。システム制御部122からの制御信号により、記録回路119は記録媒体118から画像データを読み出す。そして、同じくシステム制御部122からの制御信号によりデジタル信号処理回路113は、読み出した画像データが圧縮画像であった場合には画像伸長処理を行い、画像メモリ117に記憶する。更に、画像メモリ117に記憶された画像データは、デジタル信号処理回路113で解像度変換処理を実施された後、表示回路121において画像表示装置120に適した信号に変換されて画像表示装置120に表示される。   Next, the reproduction operation when image data is recorded on the recording medium 118 will be described. In response to a control signal from the system control unit 122, the recording circuit 119 reads image data from the recording medium 118. Similarly, in response to a control signal from the system control unit 122, the digital signal processing circuit 113 performs an image expansion process when the read image data is a compressed image, and stores it in the image memory 117. Further, the image data stored in the image memory 117 is subjected to resolution conversion processing by the digital signal processing circuit 113, converted into a signal suitable for the image display device 120 by the display circuit 121, and displayed on the image display device 120. Is done.

図10は第2の実施形態における撮像素子103の画素配列を説明する配置図である。   FIG. 10 is a layout diagram illustrating the pixel arrangement of the image sensor 103 according to the second embodiment.

図10において、図中(0,0)、(1,0)、(0,1)等で示される各領域は、撮像素子103における1画素を示し、画素毎に1つのマイクロレンズが配置されている。また、各画素において、a、b、c、dで示される各領域は、それぞれ光電変換部であり、画素毎に配置された1つのマイクロレンズを共有する。以下、本第2の実施形態においては、各画素を構成する光電変換部a〜dの出力信号を撮像素子103内で加算した出力を、画素出力と呼ぶ。また、本第2の実施形態においては、撮像素子103内で加算されずに出力された、光電変換部a〜dそれぞれの出力を、分割出力と呼ぶ。そして、分割出力を焦点検出用信号や立体画像生成用信号等として使用する場合には、例えば「光電変換部aと光電変換部cからの分割出力の和」と「光電変換部bと光電変換部dからの分割出力の和」の2つの信号を生成するなどして、利用する。   In FIG. 10, each area indicated by (0, 0), (1, 0), (0, 1), etc. in the figure represents one pixel in the image sensor 103, and one microlens is arranged for each pixel. ing. In each pixel, each region indicated by a, b, c, and d is a photoelectric conversion unit, and shares one microlens arranged for each pixel. Hereinafter, in the second embodiment, an output obtained by adding the output signals of the photoelectric conversion units a to d constituting each pixel in the image sensor 103 is referred to as a pixel output. In the second embodiment, the outputs of the photoelectric conversion units a to d output without being added in the image sensor 103 are referred to as divided outputs. When the divided output is used as a focus detection signal, a stereoscopic image generation signal, or the like, for example, “sum of divided outputs from photoelectric conversion unit a and photoelectric conversion unit c” and “photoelectric conversion unit b and photoelectric conversion”. The two signals “sum of the divided outputs from the part d” are generated and used.

また、図10を参照して説明する第2の実施形態においては、各画素は、2×2に配列された4つの光電変換部で構成されており、同一記号の光電変換部a、b、c、dは、マイクロレンズとの位置関係において、それぞれ対応する位置にあることを示している。また、画素毎に記された「R」、「G」、「B」の文字は、各画素上に形成されるカラーフィルタの色相を表す。   In the second embodiment described with reference to FIG. 10, each pixel is composed of four photoelectric conversion units arranged in 2 × 2, and photoelectric conversion units a, b, “c” and “d” indicate the corresponding positions in the positional relationship with the microlens. The characters “R”, “G”, and “B” written for each pixel represent the hue of the color filter formed on each pixel.

また、第2の実施形態における1画素分の概略断面及び回路構成は、図3で上述したものと同様である。ただし、図3では2つの光電変換領域を示しているが、本第2の実施形態では、同様の構成を有する更に2つの光電変換領域が、図10に示すように構成されている。   The schematic cross section and circuit configuration for one pixel in the second embodiment are the same as those described above with reference to FIG. However, although two photoelectric conversion areas are shown in FIG. 3, in the second embodiment, two more photoelectric conversion areas having the same configuration are configured as shown in FIG.

図11は第2の実施形態における撮像素子103の画素部の一例として、CMOS撮像素子を説明する回路図である。図11に示すように、各画素は、画素毎に配置される4つの光電変換部401a〜401dと、1つの画素共通部408により構成されている。   FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a CMOS image sensor as an example of a pixel portion of the image sensor 103 in the second embodiment. As shown in FIG. 11, each pixel includes four photoelectric conversion units 401 a to 401 d arranged for each pixel and one pixel common unit 408.

光電変換部401aは、光電変換素子であるフォトダイオード402aと、フォトダイオード402aの光電変換によって生成された電荷をパルスPTXaによって転送する転送スイッチ403aで構成されている。なお、他の光電変換部401b〜401dも光電変換部401aと同様の構成を有する。   The photoelectric conversion unit 401a includes a photodiode 402a that is a photoelectric conversion element, and a transfer switch 403a that transfers charges generated by photoelectric conversion of the photodiode 402a by a pulse PTXa. The other photoelectric conversion units 401b to 401d also have the same configuration as the photoelectric conversion unit 401a.

画素共通部408は、光電変換部401a〜401dそれぞれの各転送スイッチ403a〜403dによって転送された電荷を蓄積するFD部407を含む。即ち、4つの光電変換部401a〜401dに対し、1つのFD部407が接続された構成を有する。画素共通部408は、また、MOSトランジスタ406のゲートと接続されたFD部407をリセットパルスPRESによって電位SVDDのレベルにリセットするリセットスイッチ404を含む。更に、画素共通部408は、FD部407に蓄積された電荷をソースフォロワとして増幅するMOSトランジスタ406と、不図示の垂直走査回路により読み出す行を選択させるための選択パルスPSELにより制御される行選択スイッチ405とを含む。   The pixel common unit 408 includes an FD unit 407 that accumulates charges transferred by the transfer switches 403a to 403d of the photoelectric conversion units 401a to 401d. That is, one FD unit 407 is connected to the four photoelectric conversion units 401a to 401d. The pixel common unit 408 also includes a reset switch 404 that resets the FD unit 407 connected to the gate of the MOS transistor 406 to the level of the potential SVDD by a reset pulse PRES. Further, the pixel common unit 408 includes a MOS transistor 406 that amplifies the charge accumulated in the FD unit 407 as a source follower, and a row selection controlled by a selection pulse PSEL for selecting a row to be read by a vertical scanning circuit (not shown). Switch 405.

なお、図11を参照して説明した撮像素子103の画素部の構成においては、フォトダイオード402a〜402dで光電変換された電荷は、転送スイッチ403a〜403dを制御することによって、いずれもFD部407に転送されるような構成としている。   Note that in the configuration of the pixel portion of the imaging element 103 described with reference to FIG. 11, the charges photoelectrically converted by the photodiodes 402 a to 402 d are all controlled by the transfer switches 403 a to 403 d, so that the FD portion 407 is used. It is set as the structure transferred to.

行選択スイッチ405によって選択された行の画素の電荷は、行選択スイッチ405と負荷電流源421で構成されたソースフォロワ回路により垂直出力線422に出力される。信号出力パルスPTSは転送ゲート425をONとして、垂直出力線422に出力された信号を転送容量CTS427に蓄積させるか、ノイズ出力パルスPTNは転送ゲート424をONとして、転送容量CTN426に蓄積させることができる。続けて不図示の水平走査回路からの制御信号PHS、PHNにより、転送ゲート428、429を介してノイズ成分は容量CHN430に、信号成分は容量CHS431に蓄えられ、両者の差分を差動アンプ432によって画素信号として出力する。   The charges of the pixels in the row selected by the row selection switch 405 are output to the vertical output line 422 by the source follower circuit configured by the row selection switch 405 and the load current source 421. The signal output pulse PTS may turn on the transfer gate 425 and accumulate the signal output to the vertical output line 422 in the transfer capacitor CTS 427, or the noise output pulse PTN may cause the transfer gate 424 to turn on and accumulate in the transfer capacitor CTN 426. it can. Subsequently, the noise components are stored in the capacitor CHN 430 and the signal components are stored in the capacitor CHS 431 via the transfer gates 428 and 429 by the control signals PHS and PHN from the horizontal scanning circuit (not shown), and the difference between the two is stored by the differential amplifier 432. Output as a pixel signal.

なお、図11において、垂直出力線422より後段にある転送ゲート424、425は、各列毎に設けられており、転送ゲート428、429より後段の構成は、複数列毎にまとめられ、撮像素子103の出力端子の数と同数を有している。   In FIG. 11, transfer gates 424 and 425 in the subsequent stage from the vertical output line 422 are provided for each column, and the configuration in the subsequent stage from the transfer gates 428 and 429 is grouped into a plurality of columns, and the image sensor The number of output terminals 103 is the same as that of 103 output terminals.

図12は本発明の第2の実施形態における第1の駆動タイミング(第1の読み出し方法)を示すタイミングチャートである。図12を参照して説明する第1の駆動タイミングは、図10において説明した光電変換部a〜dそれぞれの分割出力信号を独立に読み出すための駆動タイミングである。この第1の駆動タイミングによる信号読み出しを行う場合には、分割出力信号をデジタル信号処理回路113において焦点検出用信号もしくは立体画像生成用信号と加工して利用することが可能となる。なお、図12のタイミングチャートにおいて説明される駆動においては、光電変換部a、b、c、d(即ち、図11においては光電変換部401a、401b、401c、401d)の順に読み出すような構成としている。以下、図11及び図12を参照して、第1の駆動タイミングについて説明する。   FIG. 12 is a timing chart showing the first driving timing (first reading method) in the second embodiment of the present invention. The first drive timing described with reference to FIG. 12 is a drive timing for independently reading the divided output signals of the photoelectric conversion units a to d described in FIG. In the case of performing signal reading at the first drive timing, the divided output signal can be used after being processed by the digital signal processing circuit 113 as a focus detection signal or a stereoscopic image generation signal. In the driving described in the timing chart of FIG. 12, the photoelectric conversion units a, b, c, and d (that is, photoelectric conversion units 401a, 401b, 401c, and 401d in FIG. 11) are read in this order. Yes. Hereinafter, the first drive timing will be described with reference to FIGS. 11 and 12.

まず、HBLKa及びHSRaの期間に、光電変換部401aの信号の読み出しを行う。1水平走査期間の開始を示す信号HDの立下りに伴い、不図示の回路により垂直出力線422は定電位にリセットされる。その後、PRES信号をロー(L)レベルにしてリセットスイッチ404がONされることにより、期間T1aの間にMOSトランジスタ406のゲートに設けられたFD部407の容量に蓄積された電荷が定電位SVDDになるようにリセットされる。   First, the signal of the photoelectric conversion unit 401a is read during the period of HBLKa and HSRa. As the signal HD indicating the start of one horizontal scanning period falls, the vertical output line 422 is reset to a constant potential by a circuit (not shown). After that, the PRES signal is set to a low (L) level and the reset switch 404 is turned on, whereby the charge accumulated in the capacitance of the FD portion 407 provided in the gate of the MOS transistor 406 during the period T1a becomes the constant potential SVDD. It is reset to become.

続いてPRES信号をハイ(H)レベルとしMOSトランジスタ406をOFFとした後、PSEL信号をHレベルにすることで、行選択スイッチ405と負荷電流源421で構成されたソースフォロワ回路が動作状態になる。これにより、垂直出力線422上にリセットされたFD部407の電位に応じたノイズがMOSトランジスタ406を介して出力される。このPSEL信号がハイレベルの期間にPTN信号をハイレベルにすることで、ノイズ成分を蓄積する転送容量CTN426が垂直出力線422と接続され、この転送容量CTN426はノイズ成分の信号を保持するようになる。   Subsequently, the PRES signal is set to the high (H) level, the MOS transistor 406 is turned off, and then the PSEL signal is set to the H level, so that the source follower circuit configured by the row selection switch 405 and the load current source 421 is brought into an operating state. Become. As a result, noise corresponding to the potential of the FD unit 407 reset on the vertical output line 422 is output via the MOS transistor 406. By setting the PTN signal to the high level during the period when the PSEL signal is at the high level, the transfer capacitor CTN 426 for storing the noise component is connected to the vertical output line 422, and the transfer capacitor CTN 426 holds the signal of the noise component. Become.

続いて、光電変換素子で発生した光電荷とノイズ成分の混合信号の蓄積が行われる。まず垂直出力線422は、不図示の回路により、定電位にリセットされる。その後PTXa信号がHレベルにされ、フォトダイオード402aに蓄積された光電荷が期間T3aの間に転送スイッチ403aのONにより、FD部407に転送される。その際、PSEL信号はHレベルのままであるためソースフォロワ回路が動作状態となり、垂直出力線422上にFD部407の電位に応じた「光信号+ノイズ信号」がMOSトランジスタ406を介して出力される。この期間T3aを内包する期間T4aの間に、PTS信号をHレベルにすることで、「光電荷成分+ノイズ成分」を蓄積する転送容量CTS427が垂直出力線422と接続され、転送容量CTS427は光電荷成分+ノイズ成分の信号を保持するようになる。   Subsequently, the mixed signal of the photoelectric charge and noise component generated in the photoelectric conversion element is accumulated. First, the vertical output line 422 is reset to a constant potential by a circuit (not shown). Thereafter, the PTXa signal is set to the H level, and the photoelectric charge accumulated in the photodiode 402a is transferred to the FD unit 407 by turning on the transfer switch 403a during the period T3a. At this time, since the PSEL signal remains at the H level, the source follower circuit is activated, and an “optical signal + noise signal” corresponding to the potential of the FD unit 407 is output via the MOS transistor 406 on the vertical output line 422. Is done. By setting the PTS signal to H level during the period T4a including the period T3a, the transfer capacitor CTS427 that accumulates “photocharge component + noise component” is connected to the vertical output line 422, and the transfer capacitor CTS427 is optical The signal of charge component + noise component is held.

上述のように、1行分のノイズ成分と、フォトダイオード402aで発生した光信号+ノイズ成分が、それぞれ転送容量CTN426、CTS427に蓄積される。   As described above, the noise component for one row and the optical signal + noise component generated by the photodiode 402a are accumulated in the transfer capacitors CTN426 and CTS427, respectively.

次に、期間HSRaの間に、転送容量CTN426、CTS427に蓄積された2つの信号を、不図示の水平シフトレジスタにより制御される制御パルスPHN、PHSによってそれぞれ容量CHN430、CHS431に転送する。そして容量CHN430、CHS431に蓄積されたノイズ成分と光信号+ノイズ成分は、差動アンプ432によって、(光信号+ノイズ成分)−ノイズ成分の処理が行われ、光信号となって、分割出力信号として出力される。   Next, during the period HSRa, the two signals accumulated in the transfer capacitors CTN 426 and CTS 427 are transferred to the capacitors CHN 430 and CHS 431 by control pulses PHN and PHS controlled by a horizontal shift register (not shown), respectively. The noise component and the optical signal + noise component accumulated in the capacitors CHN 430 and CHS 431 are processed as (optical signal + noise component) −noise component by the differential amplifier 432 to become an optical signal, which is a divided output signal. Is output as

続けて、HBLKb及びHSRbの期間に、制御信号PTXb、PRES、PSELを制御し、光電変換部401bの信号の読み出しを行う。光電変換部401bの信号読み出しタイミングは、先に説明した光電変換部401aの信号読み出しタイミングと同様のため、説明は割愛する。   Subsequently, during the period of HBLKb and HSRb, the control signals PTXb, PRES, and PSEL are controlled, and the signal of the photoelectric conversion unit 401b is read. Since the signal read timing of the photoelectric conversion unit 401b is the same as the signal read timing of the photoelectric conversion unit 401a described above, description thereof is omitted.

同様に、HBLKc及びHSRcの期間に制御信号PTXc、PRES、PSELを同様に制御し、光電変換部401cの信号の読み出しを行う。更に、HBLKd及びHSRdの期間に制御信号PTXd、PRES、PSELを同様に制御し、光電変換部401dの信号の読み出しを行う。これにより、2×2に並ぶ4つの光電変換部401a、401b、401c、401dからの分割出力信号の読み出しを完了する。   Similarly, the control signals PTXc, PRES, and PSEL are similarly controlled during the period of HBLKc and HSRc, and the signal of the photoelectric conversion unit 401c is read. Further, the control signals PTXd, PRES, and PSEL are similarly controlled during the period of HBLKd and HSRd, and the signal of the photoelectric conversion unit 401d is read. Thereby, the readout of the divided output signals from the four photoelectric conversion units 401a, 401b, 401c, and 401d arranged in 2 × 2 is completed.

図13は第2の実施形態における第2の駆動タイミング(第2の読み出し方法)を示すタイミングチャートである。図13を参照して説明する第2の駆動タイミングは、図10において説明した各画素に含まれる光電変換部a〜dの信号を、画素毎の画素出力信号として、加算して一括で読み出すための駆動タイミングである。この第2の駆動タイミングによる信号読み出しを行う場合には、静止画撮影や動画撮影などの通常撮像時など、個々の分割出力信号が不要な場合に、高速に読み出すことが可能となる。以下、図11及び図13を参照して、第2の駆動タイミングについて説明する。   FIG. 13 is a timing chart showing the second driving timing (second reading method) in the second embodiment. The second drive timing described with reference to FIG. 13 is for adding together the signals of the photoelectric conversion units a to d included in each pixel described in FIG. 10 as pixel output signals for each pixel and reading them in a batch. Drive timing. In the case of performing signal readout at the second drive timing, it is possible to read out at a high speed when individual divided output signals are unnecessary, such as during normal imaging such as still image shooting and moving image shooting. Hereinafter, the second drive timing will be described with reference to FIGS. 11 and 13.

図13における駆動タイミングにおいて、PSEL信号がHレベルの期間にPTN信号をHレベルにすることで、転送容量CTN426にノイズ成分の信号を保持するようにするところまでは、上述した第1の駆動タイミングと同じである。   In the drive timing in FIG. 13, the first drive timing described above until the PTN signal is set to the H level during the period in which the PSEL signal is at the H level so that the transfer capacitor CTN 426 holds the noise component signal. Is the same.

続いて、光電変換素子で発生した光電荷とノイズ成分の混合信号の蓄積が行われる。まず垂直出力線422は、不図示の回路により、定電位にリセットされる。その後PTXa、PTXb、PTXc、PTXd信号が同時にHレベルにされる。これにより、転送スイッチ403a〜403dがONとなり、フォトダイオード402a、402b、402c、402dに蓄積された光電荷が期間T3の間に、FD部407に転送される。その際、PSEL信号はHレベルのままであるためソースフォロワ回路が動作状態となり、垂直出力線422上にFD部407の電位に応じた「光信号+ノイズ信号」がMOSトランジスタ406を介して出力される。この期間T3を内包する期間T4の間に、PTS信号をHレベルにすることで、「光電荷成分+ノイズ成分」を蓄積する転送容量CTS427が垂直出力線422と接続され、この転送容量CTS427は光電荷成分+ノイズ成分の信号を保持するようになる。   Subsequently, the mixed signal of the photoelectric charge and noise component generated in the photoelectric conversion element is accumulated. First, the vertical output line 422 is reset to a constant potential by a circuit (not shown). Thereafter, the PTXa, PTXb, PTXc, and PTXd signals are simultaneously set to the H level. Accordingly, the transfer switches 403a to 403d are turned on, and the photocharges accumulated in the photodiodes 402a, 402b, 402c, and 402d are transferred to the FD unit 407 during the period T3. At this time, since the PSEL signal remains at the H level, the source follower circuit is activated, and an “optical signal + noise signal” corresponding to the potential of the FD unit 407 is output via the MOS transistor 406 on the vertical output line 422. Is done. By setting the PTS signal to H level during the period T4 including the period T3, the transfer capacitor CTS427 for storing “photocharge component + noise component” is connected to the vertical output line 422, and the transfer capacitor CTS427 is The signal of the photocharge component + noise component is held.

上述のように、1行分のノイズ成分と、フォトダイオード402a〜402dで発生した光信号+ノイズ成分が、それぞれCTN426、CTS427に蓄積される。   As described above, the noise component for one row and the optical signal + noise component generated by the photodiodes 402a to 402d are accumulated in the CTN 426 and the CTS 427, respectively.

次に、期間HSRの間に、転送容量CTN426、CTS427に蓄積された2つの信号を、不図示の水平シフトレジスタにより制御される制御パルスPHN、PHXによってそれぞれ容量CHN430、CHS431に転送する。そして容量CHN430、CHS431に蓄積されたノイズ成分と光信号+ノイズ成分は、差動アンプ432によって、(光信号+ノイズ成分)−ノイズ成分の処理が行われ、光信号となって、画素出力信号として出力される。   Next, during the period HSR, the two signals accumulated in the transfer capacitors CTN 426 and CTS 427 are transferred to the capacitors CHN 430 and CHS 431 by control pulses PHN and PHX controlled by a horizontal shift register (not shown), respectively. The noise component and the optical signal + noise component accumulated in the capacitors CHN 430 and CHS 431 are processed by the differential amplifier 432 as (optical signal + noise component) −noise component to become an optical signal, which is a pixel output signal. Is output as

図14は第2の実施形態における第1の欠陥画素検出方法を説明する図である。この第1の欠陥画素検出方法は、複数の同色画素において、互いに対応する位置にある光電変換部からの分割出力値を比較することで欠陥画素を検出する方法である。   FIG. 14 is a diagram for explaining a first defective pixel detection method according to the second embodiment. The first defective pixel detection method is a method for detecting defective pixels by comparing divided output values from photoelectric conversion units located at positions corresponding to each other in a plurality of pixels of the same color.

ここでは、図10に示す画素(2,3)の光電変換部cを欠陥検出の処理対象であるものとして説明する。この場合、画素(2,3)の光電変換部cの分割出力値を、周辺の同色画素における同一象限の光電変換部である、画素(0,1)、(2,1)、(4,1)、(0,3)、(4,3)のそれぞれの光電変換部cの分割出力値と比較する。ここでは、例えば上述した周辺5画素の光電変換部cの分割出力値の平均値等と比較するが、比較の方法はこれに限るものではなく、様々な方法が考えられる。例えば、画素(2,3)の光電変換部cの分割出力値を5倍して、周辺5画素の光電変換部cの分割出力値の合計と比較してもよい。また、画素(2,3)の光電変換部cの分割出力値と、周辺5画素の光電変換部cの分割出力値それぞれとの差分を求めて加算及び/または平均するなど、他の方法であっても構わない。   Here, the photoelectric conversion unit c of the pixel (2, 3) illustrated in FIG. 10 will be described as a defect detection processing target. In this case, the divided output value of the photoelectric conversion unit c of the pixel (2, 3) is converted into pixels (0, 1), (2, 1), (4, Comparison is made with the divided output values of the photoelectric conversion units c of 1), (0, 3), and (4, 3). Here, for example, the comparison is made with the average value of the divided output values of the photoelectric conversion unit c of the peripheral five pixels described above, but the comparison method is not limited to this, and various methods are conceivable. For example, the divided output value of the photoelectric conversion unit c of the pixel (2, 3) may be multiplied by 5 and compared with the sum of the divided output values of the photoelectric conversion units c of the five neighboring pixels. Further, the difference between the divided output value of the photoelectric conversion unit c of the pixel (2, 3) and the divided output value of the photoelectric conversion unit c of the five neighboring pixels is obtained and added and / or averaged. It does not matter.

そして、その差が予め定められた第1のキズ検出閾値α(第1の閾値)以下の場合には、検出対象の画素(2,3)の光電変換部cは欠陥画素ではないと判定する。また、第1のキズ検出閾値αよりも大きい場合には、欠陥画素であると判定し、キズ画素として検出する。   When the difference is equal to or smaller than a predetermined first scratch detection threshold value α (first threshold value), it is determined that the photoelectric conversion unit c of the detection target pixel (2, 3) is not a defective pixel. . If it is larger than the first scratch detection threshold value α, it is determined that the pixel is a defective pixel and is detected as a scratch pixel.

そして、上述した検出処理を、撮像素子103に含まれる複数の光電変換部を順次検出対象として、全ての光電変換部について繰り返し行う。ただし、予め欠陥があると分かっている光電変換部に関しては、検出処理を行わなくても構わない。   Then, the above-described detection processing is repeatedly performed for all the photoelectric conversion units, with a plurality of photoelectric conversion units included in the image sensor 103 being sequentially detected. However, the detection process may not be performed for a photoelectric conversion unit that is known to have a defect in advance.

第1の欠陥画素検出方法は、マイクロレンズに対して同じ位置にある光電変換部同士の比較による検出方法であるため、検出対象画素近傍の被写体に対するデフォーカス量に左右されにくい検出が可能である。   Since the first defective pixel detection method is a detection method based on comparison between photoelectric conversion units located at the same position with respect to the microlens, detection that is not easily influenced by the defocus amount with respect to the subject in the vicinity of the detection target pixel is possible. .

図16は第2の実施形態における第3の欠陥画素検出方法を説明する図である。この第3の欠陥画素検出方法は、各画素内に含まれる複数の光電変換部の分割出力値を比較することで欠陥画素を検出する方法である。   FIG. 16 is a diagram for explaining a third defective pixel detection method according to the second embodiment. This third defective pixel detection method is a method for detecting a defective pixel by comparing divided output values of a plurality of photoelectric conversion units included in each pixel.

なお、図16においても、図10に示す画素(2,3)の光電変換部cを欠陥検出の処理対象であるものとして説明する。この場合、画素(2,3)の光電変換部cの分割出力値を、同じ画素(2,3)の他の光電変換部a、b、dの分割出力値と比較する。ここでは、例えば上述した3つの光電変換部a、b、dの分割出力値の平均値等と比較するが、比較の方法はこれに限るものではなく、上述した第1の欠陥画素検出方法と同様に様々な方法が考えられる。   In FIG. 16, the photoelectric conversion unit c of the pixel (2, 3) shown in FIG. 10 will be described as a defect detection processing target. In this case, the divided output value of the photoelectric conversion unit c of the pixel (2, 3) is compared with the divided output values of the other photoelectric conversion units a, b, d of the same pixel (2, 3). Here, for example, the average value of the divided output values of the three photoelectric conversion units a, b, and d described above is compared. However, the comparison method is not limited to this, and the first defective pixel detection method described above is used. Similarly, various methods are conceivable.

そして、その差が予め定められた第3のキズ検出閾値γ(第3の閾値)以下の場合には、検出対象の画素(2,3)の光電変換部cは欠陥画素ではないと判定する。また、第3のキズ検出閾値γよりも大きい場合には、欠陥画素であると判定し、キズ画素として検出する。   When the difference is equal to or smaller than a predetermined third defect detection threshold γ (third threshold), it is determined that the photoelectric conversion unit c of the detection target pixel (2, 3) is not a defective pixel. . If it is larger than the third flaw detection threshold γ, it is determined as a defective pixel and detected as a flaw pixel.

そして、上述した検出処理を、撮像素子103に含まれる複数の光電変換部を順次検出対象として、全ての光電変換部について繰り返し行う。ただし、予め欠陥があると分かっている光電変換部に関しては、検出処理を行わなくても構わない。   Then, the above-described detection processing is repeatedly performed for all the photoelectric conversion units, with a plurality of photoelectric conversion units included in the image sensor 103 being sequentially detected. However, the detection process may not be performed for a photoelectric conversion unit that is known to have a defect in advance.

第3の欠陥画素検出方法は、各画素内の光電変換部同士の比較による検出方法であるため、検出対象の光電変換部を含む画素周辺の被写体が高周波成分を持つ被写体である場合でも、精度の高い検出を行うことが可能である。但し、第3の欠陥画素検出方法には、以下の問題がある。即ち、撮影レンズの焦点距離が検出対象の光電変換部を含む画素周辺の被写体に合っている場合には、その画素内、即ち、同一のマイクロレンズ下の光電変換部それぞれの分割出力値は互いに近い値になる。しかしながら、デフォーカス量が大きくなるにつれて、同一マイクロレンズ下の光電変換部それぞれの分割出力値は、被写体の輝度分布に応じて異なってくる。よって、第3のキズ検出閾値γは、検出対象画素近傍のデフォーカス量を検出した上で、デフォーカス量が予め設定された所定値より大きいときには第1のキズ検出閾値αよりも大きい予め決められた値を設定する。また、デフォーカス量が上記所定値以下のときには第1のキズ検出閾値αよりも小さな予め決められた値を設定する。また、デフォーカス量が小さいほど、第3のキズ検出閾値γが小さくなるようにしても構わない。   Since the third defective pixel detection method is a detection method based on comparison between photoelectric conversion units in each pixel, even if the subject around the pixel including the photoelectric conversion unit to be detected is a subject having a high-frequency component, the accuracy is high. It is possible to perform high detection. However, the third defective pixel detection method has the following problems. That is, when the focal length of the photographic lens matches the subject around the pixel including the photoelectric conversion unit to be detected, the divided output values of the photoelectric conversion units in the pixel, that is, under the same microlens, are mutually Close value. However, as the defocus amount increases, the divided output values of the photoelectric conversion units under the same microlens differ according to the luminance distribution of the subject. Therefore, the third flaw detection threshold γ is determined in advance larger than the first flaw detection threshold α when the defocus amount near the detection target pixel is detected and the defocus amount is larger than a predetermined value. Set the specified value. When the defocus amount is equal to or smaller than the predetermined value, a predetermined value smaller than the first scratch detection threshold value α is set. Further, the third flaw detection threshold γ may be decreased as the defocus amount is decreased.

図15は第2の実施形態における第2の欠陥画素検出方法を説明する図である。この第2の欠陥画素検出方法は、周辺の画素の画素出力値を比較することで欠陥画素を検出する方法である。   FIG. 15 is a diagram for explaining a second defective pixel detection method according to the second embodiment. This second defective pixel detection method is a method for detecting defective pixels by comparing pixel output values of peripheral pixels.

図15においては、図10に示す画素(2,3)を欠陥検出の処理対象であるものとして説明する。即ち、第2の欠陥画素検出方法は、各画素の光電変換部a、b、c、dの分割信号を画素内で加算し、画素出力として一括して読み出した場合の検出方法である。例えば、画素(2,3)の光電変換部cが欠陥画素であった場合、その欠陥画素である光電変換部cを含む画素(2,3)を欠陥画素として検出することができる。第2の欠陥画素検出方法では、画素(2,3)の画素出力値を、周辺の同色画素である、画素(0,1)、(2,1)、(4,1)、(0,3)、(4,3)それぞれの画素出力値と比較する。ここでは、例えば上述した5つの画素出力値の平均値等と比較するが、比較の方法はこれに限るものではなく、上述した第1の欠陥画素検出方法と同様に様々な方法が考えられる。   In FIG. 15, the pixel (2, 3) shown in FIG. 10 will be described as a defect detection processing target. That is, the second defective pixel detection method is a detection method when the divided signals of the photoelectric conversion units a, b, c, and d of each pixel are added in the pixel and read out collectively as a pixel output. For example, when the photoelectric conversion unit c of the pixel (2, 3) is a defective pixel, the pixel (2, 3) including the photoelectric conversion unit c that is the defective pixel can be detected as a defective pixel. In the second defective pixel detection method, the pixel output value of the pixel (2, 3) is set to the pixels (0, 1), (2, 1), (4, 1), (0, 3) Compare with the pixel output values of (4, 3). Here, for example, the comparison is made with the average value or the like of the five pixel output values described above, but the comparison method is not limited to this, and various methods can be considered in the same manner as the first defective pixel detection method described above.

そして、その差が予め定められた第2のキズ検出閾値β(第2の閾値)以下の場合には、検出対象の画素(2,3)は欠陥画素ではないと判定し、第2のキズ検出閾値βよりも大きい場合には、欠陥画素であると判定し、キズ画素として検出する。   If the difference is equal to or smaller than a predetermined second scratch detection threshold β (second threshold), it is determined that the pixel (2, 3) to be detected is not a defective pixel, and the second scratch is detected. If it is larger than the detection threshold β, it is determined that the pixel is a defective pixel, and is detected as a scratch pixel.

そして、上述した検出処理を、撮像素子103に含まれる複数の画素を順次検出対象として、全ての画素について繰り返し行う。ただし、予め欠陥があると分かっている画素に関しては、検出処理を行わなくても構わない。   Then, the above-described detection process is repeated for all the pixels, with a plurality of pixels included in the image sensor 103 being sequentially detected. However, it is not necessary to perform the detection process for pixels that are known to be defective in advance.

第2の欠陥画素検出方法は、動画撮影などの画素信号を高速で読み出したい場合や、静止画撮影時の欠陥画素検出方法である。この第2の欠陥画素検出方法では、各画素の光電変換部を加算した状態で読み出すために、光電変換部毎の欠陥検出はできないため、各分割出力値を使用する焦点検出時や立体画像生成時には不適切な検出方法である。   The second defective pixel detection method is a method for detecting a defective pixel at the time of reading a pixel signal at a high speed for moving image shooting or at the time of still image shooting. In this second defective pixel detection method, since the photoelectric conversion unit of each pixel is read in the added state, defect detection cannot be performed for each photoelectric conversion unit. Therefore, at the time of focus detection using each divided output value or stereoscopic image generation Sometimes it is an inappropriate detection method.

図17は第2の実施形態における欠陥画素補正手順の一例を説明するフローチャートである。   FIG. 17 is a flowchart for explaining an example of a defective pixel correction procedure in the second embodiment.

図17において、まず、静止画撮影、動画撮影、立体画像撮影、焦点検出用撮影等のモード設定が撮影モード設定回路127等によってなされ(S1001)、そのモードに応じて、感度、絞り値、露光時間などの撮影条件が初期設定される(S1002)。続けて、シャッタ102を制御し、撮像素子103の露光を行う(S1003)。   In FIG. 17, first, mode settings such as still image shooting, moving image shooting, stereoscopic image shooting, and focus detection shooting are performed by the shooting mode setting circuit 127 or the like (S1001), and sensitivity, aperture value, exposure are set according to the mode. Shooting conditions such as time are initially set (S1002). Subsequently, the shutter 102 is controlled to expose the image sensor 103 (S1003).

次に、撮像装置の生産工程において予め抽出しておいた固定欠陥画素の情報を不揮発性メモリ123より読み出す(S1004)。そして、デジタル信号処理回路113において、撮影画像における欠陥画素検出が行われる。先ず、S1001において設定された撮影モードを判定する。そして、判定したモードが図12を参照して説明した第1の駆動タイミングにより分割出力信号を個別に読み出すモードか、または、図13を参照して説明した第2の駆動タイミングにより画素信号を読み出すモードであるかを判定する(S1005)。   Next, information on fixed defective pixels extracted in advance in the production process of the imaging device is read from the nonvolatile memory 123 (S1004). Then, in the digital signal processing circuit 113, defective pixel detection in the captured image is performed. First, the shooting mode set in S1001 is determined. The determined mode is a mode in which the divided output signals are individually read out at the first driving timing described with reference to FIG. 12, or the pixel signal is read out at the second driving timing described with reference to FIG. It is determined whether the mode is selected (S1005).

設定されている撮影モードが通常の静止画もしくは動画撮影などの、画素信号を読み出すモードであった場合は、続けて、図15を用いて説明した、第2の欠陥画素検出方法による欠陥画素検出を行う(S1006)。   If the set shooting mode is a mode for reading out pixel signals such as normal still image or moving image shooting, the defective pixel detection by the second defective pixel detection method described with reference to FIG. 15 is continued. (S1006).

一方、設定されている撮影モードが立体画像撮影や焦点検出用などの、光電変換部を個別に読み出すモードであった場合には、図14を用いて説明した、第1の欠陥画素検出方法による欠陥画素検出を行う(S1007)。続けて、図16を用いて説明した、第3の欠陥画素検出方法による欠陥画素検出を行う。まず読み出した画像信号から画面内の予め決められた各領域ごとにデフォーカス量を算出し(S1008)、その結果を基に、各画素毎の第3のキズ検出閾値γを設定する(S1009)。そして、その閾値γを用いて、第3の欠陥画素検出方法による欠陥画素検出を行う(S1010)。   On the other hand, when the set shooting mode is a mode for individually reading out the photoelectric conversion unit, such as for stereoscopic image shooting or focus detection, the first defective pixel detection method described with reference to FIG. Defective pixel detection is performed (S1007). Subsequently, defective pixel detection is performed by the third defective pixel detection method described with reference to FIG. First, a defocus amount is calculated for each predetermined area in the screen from the read image signal (S1008), and based on the result, a third flaw detection threshold γ is set for each pixel (S1009). . Then, using the threshold γ, defective pixel detection is performed by the third defective pixel detection method (S1010).

なお、第2の実施形態においては、第1の欠陥画素検出方法と第3の欠陥画素検出方法とのいずれか一方でも欠陥画素と判定された画素は、次のステップでの補正対象となる欠陥画素とする。しかしながら、撮影条件やモードによっては、第1及び第3の欠陥画素検出方法の両方で欠陥画素の判定された画素のみを、補正対象となる欠陥画素とするような構成としてもよい。   In the second embodiment, a pixel determined to be a defective pixel in any one of the first defective pixel detection method and the third defective pixel detection method is a defect to be corrected in the next step. Let it be a pixel. However, depending on the shooting conditions and modes, a configuration may be adopted in which only the pixels for which defective pixels are determined by both the first and third defective pixel detection methods are used as defective pixels to be corrected.

S1006〜S1010の第1及び第3の欠陥画素検出方法、もしくは第2の欠陥画素検出方法による欠陥画素検出処理の後、デジタル信号処理回路113において、各欠陥画素に対して、補正処理が施される(S1011)。   After the defective pixel detection processing by the first and third defective pixel detection methods in S1006 to S1010 or the second defective pixel detection method, the digital signal processing circuit 113 performs correction processing on each defective pixel. (S1011).

最後に、画像信号を画像メモリ117、記録回路119、もしくは表示回路121に出力し(S1012)、本撮影を終了する。   Finally, the image signal is output to the image memory 117, the recording circuit 119, or the display circuit 121 (S1012), and the main photographing is finished.

上記の通り本第2の実施形態によれば、光電変換部を有する撮像素子を用いた撮像装置において、欠陥画素の検出精度を上げることができる。   As described above, according to the second embodiment, the detection accuracy of defective pixels can be increased in an imaging apparatus using an imaging device having a photoelectric conversion unit.

以上、図9〜図17を用いて第2の実施形態にかかる撮像装置の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、様々な形態をとることが可能である。   The embodiment of the imaging apparatus according to the second embodiment has been described above with reference to FIGS. 9 to 17, but the present invention is not limited to this and can take various forms. .

例えば、図10や図14〜図16を用いて説明した第2の実施形態の画素構成においては、欠陥画素検出方法をわかりやすく説明するため、画素を2×2の4光電変換部による構成とした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、シンプルに左右又は上下の2分割としてもよいし、3×3の9分割でもよい。   For example, in the pixel configuration of the second embodiment described with reference to FIGS. 10 and 14 to 16, in order to explain the defective pixel detection method in an easy-to-understand manner, the pixel is configured by a 2 × 2 4-photoelectric conversion unit. did. However, the present invention is not limited to this, and it may be simply divided into left and right or upper and lower two divisions, or 3 × 3 nine divisions.

また、図17を用いて説明した、第2の実施形態のフローチャートにおいては、欠陥画素の検出を、固定欠陥画素と、3種類のリアルタイム欠陥画素検出方法による検出結果の組み合わせにより行うような構成とした。しかしながら本発明はこれに限定されず、少なくとも第1の欠陥画素検出方法を用いて欠陥画素の検出を行う構成であればよい。   Further, in the flowchart of the second embodiment described with reference to FIG. 17, a configuration in which defective pixels are detected by a combination of fixed defective pixels and detection results obtained by three types of real-time defective pixel detection methods. did. However, the present invention is not limited to this, and any configuration may be used as long as defective pixels are detected using at least the first defective pixel detection method.

103:撮像素子、106:アナログ信号処理回路、112:駆動回路、113:デジタル信号処理回路、114:画像補正回路、115:信号増幅回路、116:画像処理回路、122:システム制御部、123:不揮発性メモリ(ROM)、124:揮発性メモリ(RAM)、128:第2のデジタル信号処理回路、129:信号生成回路、130:補正回路、131:相関演算回路、401a,401b:光電変換部、402a,402b:フォトダイオード、408:画素共通部、441:カラーフィルタ、442:マイクロレンズ   103: Image sensor, 106: Analog signal processing circuit, 112: Drive circuit, 113: Digital signal processing circuit, 114: Image correction circuit, 115: Signal amplification circuit, 116: Image processing circuit, 122: System control unit, 123: Nonvolatile memory (ROM), 124: volatile memory (RAM), 128: second digital signal processing circuit, 129: signal generation circuit, 130: correction circuit, 131: correlation operation circuit, 401a, 401b: photoelectric conversion unit 402a, 402b: photodiode, 408: pixel common part, 441: color filter, 442: microlens

Claims (11)

マイクロレンズと、該マイクロレンズを共有する複数の光電変換手段とを各々が有する複数の画素を備えた撮像素子から出力される出力信号に対して判定を行う画像処理装置において、
前記複数の光電変換手段のうち、判定対象の光電変換手段から出力される出力信号と、前記判定対象の光電変換手段を有する画素の周辺の画素に含まれる、前記判定対象の光電変換手段と前記マイクロレンズに対する位置関係が対応する光電変換手段からの出力信号とを比較することによって、前記判定対象の光電変換手段の欠陥に関する情報を出力する第1の判定処理と、前記複数の画素のうち、判定対象の画素に含まれる前記複数の光電変換手段の出力信号の合計と、前記判定対象の画素の周辺の画素に含まれる、前記複数の光電変換手段の出力信号の合計とを比較することによって、前記判定対象の画素の欠陥に関する情報を出力する第2の判定処理を行う欠陥画素判定手段を有することを特徴とする画像処理装置。
In an image processing apparatus that makes a determination on an output signal output from an imaging device that includes a plurality of pixels each having a microlens and a plurality of photoelectric conversion means that share the microlens.
Among the plurality of photoelectric conversion units, the determination target photoelectric conversion unit included in an output signal output from the determination target photoelectric conversion unit, and pixels around the pixel having the determination target photoelectric conversion unit, and the determination target photoelectric conversion unit A first determination process for outputting information on a defect of the photoelectric conversion means to be determined by comparing an output signal from the photoelectric conversion means corresponding to a positional relationship with respect to the microlens, and among the plurality of pixels, By comparing the sum of the output signals of the plurality of photoelectric conversion means included in the determination target pixel with the sum of the output signals of the plurality of photoelectric conversion means included in pixels around the determination target pixel An image processing apparatus comprising: a defective pixel determination unit that performs a second determination process for outputting information on a defect of the determination target pixel.
前記撮像素子は、前記画素毎にいずれかの色相に対応する、複数の異なる色相からなるカラーフィルタを有し、
前記欠陥画素判定手段は、前記第1の判定処理において、前記判定対象の光電変換手段を含む画素と同色のカラーフィルタを有する前記周辺の画素に含まれる光電変換手段の出力信号を、前記比較に用いることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
The imaging device has a color filter composed of a plurality of different hues corresponding to any hue for each pixel,
In the first determination process, the defective pixel determination unit uses an output signal of the photoelectric conversion unit included in the peripheral pixels having a color filter of the same color as the pixel including the photoelectric conversion unit to be determined as the comparison. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the image processing apparatus is used.
前記撮像素子は、前記画素毎にいずれかの色相に対応する、複数の異なる色相からなるカラーフィルタを有し、
前記欠陥画素判定手段は、前記第2の判定処理において、前記判定対象の画素と同色のカラーフィルタを有する前記周辺の画素に含まれる光電変換手段からの出力信号を、前記比較に用いることを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
The imaging device has a color filter composed of a plurality of different hues corresponding to any hue for each pixel,
In the second determination process, the defective pixel determination unit uses an output signal from a photoelectric conversion unit included in the peripheral pixel having a color filter of the same color as the determination target pixel for the comparison. The image processing apparatus according to claim 1 or 2.
前記欠陥画素判定手段は、前記第1の判定処理において、前記判定対象の光電変換手段の出力信号と、前記周辺の画素に含まれる光電変換手段からの出力信号から算出した値との差が、予め決められた第1の閾値よりも大きい場合に、前記判定対象の光電変換手段に欠陥があると判定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像処理装置。   In the first determination process, the defective pixel determination unit has a difference between an output signal of the photoelectric conversion unit to be determined and a value calculated from an output signal from a photoelectric conversion unit included in the peripheral pixels. 4. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the determination target photoelectric conversion unit determines that there is a defect when larger than a predetermined first threshold value. 5. 前記欠陥画素判定手段は、前記第2の判定処理において、前記判定対象の画素に含まれる前記複数の光電変換手段の出力信号の合計と、前記判定対象の画素の周辺の画素に含まれる、前記複数の光電変換手段の出力信号の合計から算出した値との差が、予め決められた第2の閾値よりも大きい場合に、前記判定対象の画素に欠陥があると判定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理装置。   In the second determination process, the defective pixel determination unit includes a sum of output signals of the plurality of photoelectric conversion units included in the determination target pixel and a pixel around the determination target pixel. When the difference from the value calculated from the sum of the output signals of a plurality of photoelectric conversion means is larger than a predetermined second threshold, it is determined that the pixel to be determined is defective. The image processing apparatus according to claim 1. 前記第1の判定処理の結果に基づいて、前記判定対象の光電変換手段の出力信号を補正する第1の補正手段と、
前記第2の判定処理の結果に基づいて、前記判定対象の画素の出力信号を補正する第2の補正手段と
を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
First correction means for correcting an output signal of the photoelectric conversion means to be determined based on a result of the first determination processing ;
6. The image according to claim 1 , further comprising: a second correction unit configured to correct an output signal of the pixel to be determined based on a result of the second determination process. Processing equipment.
前記判定対象の画素は、1つの画素であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像処理装置。  The image processing apparatus according to claim 1, wherein the pixel to be determined is a single pixel. 前記判定対象の光電変換手段は、1つの光電変換手段であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置。  The image processing apparatus according to claim 1, wherein the determination target photoelectric conversion unit is one photoelectric conversion unit. マイクロレンズと、該マイクロレンズを共有する複数の光電変換手段とを各々が有する複数の画素を備えた撮像素子から出力される出力信号に対して判定を行う画像処理方法であって、
前記複数の光電変換手段のうち、判定対象の光電変換手段から出力される出力信号と、前記判定対象の光電変換手段を有する画素の周辺の画素に含まれる、前記判定対象の光電変換手段と前記マイクロレンズに対する位置関係が対応する光電変換手段からの出力信号とを比較することによって、前記判定対象の光電変換手段の欠陥に関する情報を出力する第1の判定工程と、
前記複数の画素のうち、判定対象の画素に含まれる前記複数の光電変換手段の出力信号の合計と、前記判定対象の画素の周辺の画素に含まれる、前記複数の光電変換手段の出力信号の合計とを比較することによって、前記判定対象の画素の欠陥に関する情報を出力する第2の判定工程と
を有することを特徴とする画像処理方法。
An image processing method for making a determination on an output signal output from an imaging device including a plurality of pixels each having a microlens and a plurality of photoelectric conversion means sharing the microlens,
Among the plurality of photoelectric conversion units, the determination target photoelectric conversion unit included in an output signal output from the determination target photoelectric conversion unit, and pixels around the pixel having the determination target photoelectric conversion unit, and the determination target photoelectric conversion unit A first determination step of outputting information on defects of the photoelectric conversion means to be determined by comparing an output signal from the photoelectric conversion means corresponding to the positional relationship with respect to the microlens;
Of the plurality of pixels, the sum of the output signals of the plurality of photoelectric conversion units included in the determination target pixel and the output signals of the plurality of photoelectric conversion units included in pixels around the determination target pixel And a second determination step of outputting information on the defect of the determination target pixel by comparing the total.
コンピュータに、請求項に記載の画像処理方法の各工程を実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to execute each step of the image processing method according to claim 9 . 請求項10に記載のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。 A computer-readable storage medium storing the program according to claim 10 .
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