JP7601089B2 - イメージセンサおよびカメラ - Google Patents

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Description

本発明は、イメージセンサおよびカメラに関する。
イメージセンサの感度を高める方法としてビニングと呼ばれる手法が知られている。ビニングは、隣接する複数の画素をまとめて１つの仮想的な画素として扱う技術である。
特許文献１ないし３には、複数の画素ブロックがベイヤ配列にしたがって配列されたイメージセンサが開示されている。各画素ブロックは、行列状に配列された複数の画素を含む。ビニング時には、同一画素ブロックに属する複数の画素の検出値（画素信号）が加算され、１画素ブロックの総検出値として出力される。そして、各画素ブロックの総検出値に対してデモザイク処理が行われ、画素ブロックごとの色情報（各色の色値に関する情報）が推定される。ビニングを行わない通常モードでは、各画素の検出値に対してデモザイ処理が行われ、画素ごとの色情報が推定される。
特開２０１０－２３９３３７号公報 特開２０１９－０１２９６８号公報 特開２００７－２３５８８８号公報
上述した従来の画素配列では、画素ブロックのサイズに応じて、色のサンプリング間隔が広くなる。画素ブロックのサイズが大きくなると、デモザイク処理によって各画素の色情報を精度よく推定することが難しくなり、色再現性が低下する可能性がある。
そこで、本開示では、高感度で且つ色再現性の高いイメージセンサおよびカメラを提案する。
本開示によれば、互いに異なる色が割り当てられた複数の画素ブロックを有し、前記複数の画素ブロックはそれぞれ複数の画素を含み、前記複数の画素ブロックのうちの少なくとも１つの画素ブロックに設けられた前記複数の画素には、他の１以上の画素ブロックに割り当てられた１以上の色の光を検出する１以上の特異画素が含まれるイメージセンサおよびカメラが提供される。
カメラの概略図である。 イメージセンサの構成の一例を示す図である。 第１実施形態のイメージセンサの画素アレイ部の構成を示す図である。 第２実施形態のイメージセンサの画素アレイ部の構成を示す図である。 第３実施形態のイメージセンサの画素アレイ部の構成を示す図である。 各画素の露光タイミングを示す図である。 第４実施形態のイメージセンサの画素アレイ部の構成を示す図である。 第５実施形態のイメージセンサの画素アレイ部の構成を示す図である。 色情報の推定方法の一例を示す図である。 第６実施形態のイメージセンサの画素アレイ部の構成を示す図である。 第７実施形態のイメージセンサの画素アレイ部の構成を示す図である。 第８実施形態のイメージセンサの画素アレイ部の構成を示す図である。 画素アレイ部のバリエーションの比較結果を示す図である。 特異画素の配置のバリエーションを示す図である。 特異画素の配置のバリエーションを示す図である。 特異画素の配置のバリエーションを示す図である。 特異画素の配置のバリエーションを示す図である。 特異画素の配置のバリエーションを示す図である。 画素アレイ部の他のバリエーションを示す図である。 画素アレイ部の他のバリエーションを示す図である。 画素アレイ部の他のバリエーションを示す図である。 画素アレイ部の他のバリエーションを示す図である。 画素アレイ部の他のバリエーションを示す図である。 画素アレイ部の他のバリエーションを示す図である。 画素アレイ部の他のバリエーションを示す図である。 画素アレイ部の他のバリエーションを示す図である。
以下に、本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
なお、説明は以下の順序で行われる。
［１．カメラおよびイメージセンサの構成］
［２．第１実施形態のイメージセンサ］
［２－１．画素部の構成］
［２－２．通常モードの動作］
［２－３．ビニングモードの動作］
［２－４．効果］
［３．第２実施形態のイメージセンサ］
［４．第３実施形態のイメージセンサ］
［５．第４実施形態のイメージセンサ］
［６．第５実施形態のイメージセンサ］
［７．第６実施形態のイメージセンサ］
［８．第７実施形態のイメージセンサ］
［９．第８実施形態のイメージセンサ］
［１０．特異画素の配置のバリエーション］
［１１．画素アレイ部の他のバリエーション］
［１．カメラおよびイメージセンサの構成］
図１は、カメラＣＡの概略図である。
カメラＣＡは、レンズＬＥと、ＵＶ／ＩＲカットフィルタＵＶＦと、ローパスフィルタＬＰＦと、イメージセンサＩＳと、を有する。ＵＶ／ＩＲカットフィルタＵＶＦは、紫外線および赤外線をカットする。ローパスフィルタＬＰＦは、画像情報として必要な波長の光だけを通して、それ以外の光をカットする。ローパスフィルタＬＰＦは、レンズＬＥで捉えた像を意図的にぼかすことで、モアレや偽色の発生を抑制する。
イメージセンサＩＳは、レンズＬＥから入ってきた光を電気信号に変換する。イメージセンサＩＳは、例えば、レンズアレイＬＡと、カラーフィルタアレイＣＦＡと、センサプレートＳＰと、を有する。センサプレートＳＰは、２次元的に配列された複数の光源変換素子（フォトダイオード）ＰＤを有する。光源変換素子ＰＤは、入射光量に応じた電荷量を光電変換して内部に蓄積し、信号として出力する。カラーフィルタアレイＣＦＡは、複数の受光素子ＰＤと１対１に対応して設けられた複数のカラーフィルタＣＦを有する。レンズアレイＬＡは、レンズＬＥから入射した光を複数の受光素子ＰＤ上に集光する複数のマイクロレンズＭＬを有する。
イメージセンサＩＳとしては、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサおよびＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサが用いられる。カラーフィルタアレイＣＦＡとしては、例えば、原色系カラーフィルタアレイおよび補色系カラーフィルタアレイが用いられる。原色系カラーフィルタアレイは、赤、緑および青の３色のカラーフィルタＣＦを有する。補色系カラーフィルタアレイは、シアン、イエロー、マゼンタおよび緑の４色のカラーフィルタＣＦを有する。本実施形態では、原色系カラーフィルタアレイを用いたＣＭＯＳイメージセンサが用いられる。カメラＣＡは、車載用など幅広い用途で用いられる。
図２は、イメージセンサＩＳの構成の一例を示す図である。
イメージセンサＩＳは、画素アレイ部ＰＡ、垂直駆動部ＶＤ、カラム読出し回路部ＣＲＣ、カラム信号処理部ＣＳＰ、水平駆動部ＨＤ、システム制御部ＳＣ及び信号処理部ＳＰを備える。画素アレイ部ＰＡ、垂直駆動部ＶＤ、カラム読出し回路部ＣＲＣ、カラム信号処理部ＣＳＰ、水平駆動部ＨＤ、システム制御部ＳＣ及び信号処理部ＳＰは、例えば、センサプレートＳＰに形成されたＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの処理回路ＰＲによって実現される。
画素アレイ部ＰＡは、２次元的に配列された複数の画素ＰＸを有する。画素ＰＸは、光電変換素子ＰＤとカラーフィルタＣＦとを含む。画素アレイ部ＰＡには、水平方向（行方向：図示左右方向）に延びる複数の画素駆動線ＬＤと、垂直方向（列方向：図示上下方向）に延びる複数の垂直画素配線ＬＶと、が格子状に設けられている。画素駆動線ＬＤは、水平方向に延びる画素行ごとに設けられている。垂直画素配線ＬＶは垂直方向に延びる画素列ごとに設けられている。画素駆動線ＬＤの一端は、垂直駆動部ＶＤの各行に対応した出力端に接続されている。
カラム読出し回路部ＣＲＣは少なくとも、画素アレイ部ＰＡ内の選択行における画素ＰＸに列毎に定電流を供給する回路、カレントミラー回路、読出し対象の画素ＰＸの切替えスイッチなどを含む。カラム読出し回路部ＣＲＣは、画素アレイ部ＰＡ内の選択画素におけるトランジスタと共に増幅器を構成し、光電荷信号を電圧信号に変換して垂直画素配線ＬＶに出力する。
垂直駆動部ＶＤは、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを含む。垂直駆動部ＶＤは、画素アレイ部ＰＡの各画素ＰＸを行単位で駆動する。具体的な構成については図示を省略するが、垂直駆動部ＶＤは、読出し走査系と、掃出し走査系あるいは一括掃出し及び一括転送系とを有する構成となっている。
読出し走査系は、画素ＰＸから画素信号を読み出すために、画素アレイ部ＰＡの画素ＰＸを行単位で順に選択走査する。行駆動（ローリングシャッタ動作）の場合、掃出しについては、読出し走査系によって読出し走査が行われる読出し行に対して、その読出し走査よりもシャッタスピードの時間分だけ先行して掃出し走査が行なわれる。また、グローバル露光（グローバルシャッタ動作）の場合は、一括転送よりもシャッタスピードの時間分先行して一括掃出しが行なわれる。このような掃出しにより、読出し行の画素ＰＸのフォトダイオードＰＤから不要な電荷が掃出（リセット）される。そして、不要電荷の掃出し（リセット）により、いわゆる電子シャッタ動作が行われる。
ここで、電子シャッタ動作とは、直前までフォトダイオードＰＤに溜まっていた不要な光電荷を捨てて、新たに露光を開始する（光電荷の蓄積を開始する）動作のことを言う。
読出し走査系による読出し動作によって読み出される信号は、その直前の読出し動作または電子シャッタ動作以降に入射した光量に対応するものである。行駆動の場合は、直前の読出し動作による読出しタイミングまたは電子シャッタ動作による掃出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、画素ＰＸにおける光電荷の蓄積時間（露光時間）となる。グローバル露光の場合は、一括掃出しから一括転送までの時間が蓄積時間（露光時間）となる。
垂直駆動部ＶＤによって選択走査された画素行の各画素ＰＸから出力される画素信号は、垂直画素配線ＬＶの各々を通してカラム信号処理部ＣＳＰに供給される。カラム信号処理部ＣＳＰは、画素アレイ部ＰＡの画素列ごとに、選択行の各画素ＰＸから垂直画素配線ＬＶを通して出力される画素信号に対して所定の信号処理を行うとともに、信号処理後の画素信号を一時的に保持する。
具体的には、カラム信号処理部ＣＳＰは、信号処理として少なくとも、ノイズ除去処理、例えばＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ：相関二重サンプリング）処理を行う。このカラム信号処理部ＣＳＰによるＣＤＳにより、リセットノイズや増幅トランジスタＡＭＰの閾値ばらつき等の画素固有の固定パターンノイズが除去される。カラム信号処理部ＣＳＰには、ノイズ除去処理以外に、例えば、ＡＤ変換機能を持たせて、画素信号をデジタル信号として出力するように構成することも可能である。
水平駆動部ＨＤは、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを含む。水平駆動部ＨＤは、カラム信号処理部ＣＳＰの画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平駆動部ＨＤによる選択走査により、カラム信号処理部ＣＳＰで信号処理された画素信号が順番に信号処理部ＳＰに出力される。
システム制御部ＳＣは、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ等を含む。システム制御部ＳＣは、タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に、垂直駆動部ＶＤ、カラム信号処理部ＣＳＰ、水平駆動部ＨＤなどの駆動制御を行う。
イメージセンサＩＳはさらに、信号処理部ＳＰと、不図示のデータ格納部とを備えている。信号処理部ＳＰは、少なくとも加算処理機能を有し、カラム信号処理部ＣＳＰから出力される画素信号に対して加算処理等の種々の信号処理を行う。データ格納部は、信号処理部ＳＰでの信号処理にあたって、その処理に必要なデータを一時的に格納する。信号処理部ＳＰおよびデータ格納部の処理は、イメージセンサＩＳとは別の基板に設けられる外部信号処理部、例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やソフトウェアによって代替されてもよい。
［２．第１実施形態のイメージセンサ］
［２－１．画素部の構成］
図３は、第１実施形態のイメージセンサＩＳ１の画素アレイ部ＰＡ１の構成を示す図である。
イメージセンサＩＳ１は、互いに異なる色が割り当てられた複数の画素ブロックＰＢを有する。画素ブロックＰＢは、ビニングの対象となる一群の画素ＰＸを含む画素群である。複数の画素ブロックＰＢは、それぞれ複数の画素ＰＸを含む。「色が割り当てられた」とは、ビニングモードにおいて１つの仮想画素として扱われる画素ブロックＰＢの検出値が、割り当てられた色の色値として扱われることを意味する。
複数の画素ブロックＰＢはそれぞれ、割り当てられた色の光を検出する複数の画素ＰＸを主体として含む。「主体として含む」とは、割り当てられた色の光を検出する画素ＰＸの数が最も多いことを意味する。
複数の画素ブロックＰＢのうちの少なくとも１つの画素ブロックＰＢに設けられた複数の画素ＰＸには、１以上の特異画素ＵＰＸが含まれる。特異画素ＵＰＸは、特異画素ＵＰＸが属さない他の１以上の画素ブロックＰＢに割り当てられた１以上の色の光を検出する画素ＰＸである。
図３の例では、複数の画素ブロックＰＢは、赤色が割り当てられた赤画素ブロックＰＢ１と、緑色が割り当てられた緑画素ブロックＰＢ２と、青色が割り当てられた青画素ブロックＰＢ３と、を含む。赤画素ブロックＰＢ１、緑画素ブロックＰＢ２および青画素ブロックＰＢ３は、ベイヤ配列の配列パターンにしたがって配列されている。
複数の画素ブロックＰＢはそれぞれ、例えば、水平方向および垂直方向にＮ行Ｎ列（Ｎは３以上の整数）で配列されたＮ２個の画素ＰＸを含む。図３の例では、各画素ブロックＰＢは、３行３列（Ｎ＝３）で配列された９個の画素ＰＸを含む。
赤画素ブロックＰＢ１は、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ１Ａを含む。特異画素ＵＰＸ１Ａは、例えば、赤画素ブロックＰＢ１の中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ１Ａは、例えば、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光を検出する。青画素ブロックＰＢ３は、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ３Ａを含む。特異画素ＵＰＸ３Ａは、例えば、青画素ブロックＰＢ３の中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ３Ａは、例えば、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光を検出する。緑画素ブロックＰＢ２は、特異画素ＵＰＸを含まない。１つの画素ブロックＰＢに含まれる特異画素ＵＰＸの数は２以上でもよい。
［２－２．通常モードの動作］
信号処理部ＳＰは、各画素ＰＸの検出値に対してデモザイ処理を行う。デモザイク処理は、画素ＰＸごとに欠損する色の情報を周囲の画素ＰＸの検出値に基づいて補完する処理である。デモザイク処理は、公知の様々な方法で行うことができる。簡単な方法としては、近くにある同じ色を担当する複数の画素ＰＸの検出値で線形補間する方法がある。機械学習の手法を用いて各画素ＰＸの色情報を推定してもよい。例えば、信号処理部ＳＰは、既知の輝度分布と各画素ＰＸの検出値との関係を機械学習させた分析モデルを用いて、各画素ＰＸの検出値から画素ＰＸごとに各色の色値を推定することができる。
赤画素ブロックＰＢ１には、青色を検出する特異画素ＵＰＸ１Ａが含まれている。青画素ブロックＰＢ３には、赤色を検出する特異画素ＵＰＸ３Ａが含まれている。そのため、赤色と青色のサンプリング間隔が低減される。よって、デモザイク処理によって各画素ＰＸの色情報が精度よく演算される。その結果、通常モードにおいて色再現性度が高まる。
［２－３．ビニングモードの動作］
信号処理部ＳＰは、画素ブロックＰＢを１つの仮想的な画素（仮想画素）として扱う。信号処理部ＳＰは、複数の画素ブロックＰＢの検出値を、複数の画素ブロックＰＢにそれぞれ割り当てられた色の色値として検出し、デモザイク処理を行う。複数の画素ＰＸをまとめて１つの仮想的な画素として扱うため、検出感度が高まる。その結果、暗い環境でもノイズの少ない画像が撮影できる。
例えば、信号処理部ＳＰは、１以上の特異画素ＵＰＸを含む同一画素ブロックＰＢ内の複数の画素ＰＸの検出値を加算する。信号処理部ＳＰは、加算して得られた総検出値に対して、下記式（１）のリニアマトリクスを用いて色補正をする。色補正は、特異画素ＵＰＸの検出値が他の画素ＰＸの検出値に加算されることによる色ずれを補正する処理である。信号処理部ＳＰは、色補正された総検出値を、画素ブロックＰＢに割り当てられた色の色値として検出し、デモザイク処理を行う。
Figure 0007601089000001
式（１）において、Ｒ，Ｇ，Ｂは、赤画素ブロックＰＢ１、緑画素ブロックＰＢ２および青画素ブロックＰＢ３の総検出値である。Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′は、補正後の赤画素ブロックＰＢ１、緑画素ブロックＰＢ２および青画素ブロックＰＢ３の色値である。リニアマトリクスの係数（Ｒｒ，Ｒｇ，Ｒｂ，Ｇｒ，Ｇｇ，Ｇｂ，Ｂｒ，Ｂｇ，Ｂｂ）は、カラーフィルタＣＦの分光透過率と、１画素ブロックＰＢにおける特異画素領域（特異画素ＵＰＸが配置される領域）と非特異画素領域（特異画素ＵＰＸ以外の複数の画素ＰＸが配置される領域）との面積比と、により決定される。
信号処理部ＳＰは、特異画素ＵＰＸに起因した色ずれを抑制するために、特異画素ＵＰＸの検出値を他の画素ＰＸの検出値に加算しないこともできる。例えば、信号処理部ＳＰは、１以上の特異画素ＵＰＸを除く同一画素ブロックＰＢ内の複数の画素ＰＸの検出値を加算する。信号処理部ＳＰは、加算して得られた総検出値を、画素ブロックＰＢに割り当てられた色の色値として検出し、デモザイク処理を行う。
［２－４．効果］
イメージセンサＩＳ１は、互いに異なる色が割り当てられた複数の画素ブロックＰＢを有する。複数の画素ブロックＰＢはそれぞれ複数の画素ＰＸを含む。複数の画素ブロックＰＢのうちの少なくとも１つの画素ブロックＰＢに設けられた複数の画素ＰＸには、１以上の特異画素ＵＰＸが含まれる。１以上の特異画素ＵＰＸはそれぞれ、他の１以上の画素ブロックＰＢに割り当てられた１以上の色の光を検出する。カメラＣＡは、上述したイメージセンサＩＳ１を有する。
この構成によれば、色のサンプリング間隔が低減される。そのため、デモザイク処理によって各画素ＰＸの色情報が精度よく演算される。ビニングを行わない通常モードにおいて色再現性度が高まる。よって、高感度で且つ色再現性の高いイメージセンサＩＳ１およびカメラＣＡが提供される。
イメージセンサＩＳ１は、例えば、処理回路ＰＲを有する。処理回路ＰＲは、例えば、ビニングモードにおいて、複数の画素ブロックＰＢの検出値を、複数の画素ブロックＰＢにそれぞれ割り当てられた色の色値として検出する。
この構成によれば、画素ブロックＰＢを１つの仮想的な画素として扱うため、検出感度が高まる。その結果、暗い環境でもノイズの少ない画像が撮影される。
処理回路ＰＲは、例えば、ビニングモードにおいて、１以上の特異画素ＵＰＸを含む同一画素ブロックＰＢ内の複数の画素ＰＸの検出値を加算する。処理回路ＰＲは、例えば、加算して得られた総検出値に対して色補正をする。処理回路ＰＲは、例えば、色補正された総検出値を、画素ブロックＰＢに割り当てられた色の色値として検出する。
この構成によれば、ビニングモードにおける色再現性が高まる。
処理回路ＰＲは、例えば、ビニングモードにおいて、１以上の特異画素ＵＰＸを除く同一画素ブロックＰＢ内の複数の画素ＰＸの検出値を加算する。処理回路ＰＲは、例えば、加算して得られた総検出値を、画素ブロックＰＢに割り当てられた色の色値として検出する。
この構成によれば、ビニングモードにおける色再現性が高まる。
複数の画素ブロックＰＢはそれぞれ、例えば、Ｎ行Ｎ列（Ｎは３以上の整数）で配列されたＮ２個の画素ＰＸを含む。
この構成によれば、ビニングモードにおいて高い感度が得られる。
複数の画素ブロックＰＢは、例えば、赤色が割り当てられた赤画素ブロックＰＢ１と、緑色が割り当てられた緑画素ブロックＰＢ２と、青色が割り当てられた青画素ブロックＰＢ３と、を含む。赤画素ブロックＰＢ１、緑画素ブロックＰＢ２および青画素ブロックＰＢ３は、例えば、ベイヤ配列の配列パターンにしたがって配列されている。
この構成によれば、緑の解像度が高いため、視覚的な解像度が高められる。
［３．第２実施形態のイメージセンサ］
図４は、第２実施形態のイメージセンサＩＳ２の画素アレイ部ＰＡ２の構成を示す図である。本実施形態において第１実施形態と異なる点は、特異画素ＵＰＸが緑画素ブロックＰＢ２のみに設けられている点である。赤画素ブロックＰＢ１および青画素ブロックＰＢ３は、特異画素ＵＰＸを含まない。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明を行う。
イメージセンサＩＳ２は、例えば、緑画素ブロックＰＢ２として、第１緑画素ブロックＰＢ２Ａと第２緑画素ブロックＰＢ２Ｂとを有する。第１緑画素ブロックＰＢ２Ａは、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ２Ａを含む。特異画素ＵＰＸ２Ａは、例えば、第１緑画素ブロックＰＢ２Ａの中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ２Ａは、例えば、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光を検出する。第２緑画素ブロックＰＢ２Ｂは、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ２Ｂを含む。特異画素ＵＰＸ２Ｂは、例えば、第２緑画素ブロックＰＢ２Ｂの中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ２Ｂは、例えば、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光を検出する。第１緑画素ブロックＰＢ２Ａと第２緑画素ブロックＰＢ２Ｂは、例えば、水平方向および垂直方向において交互に配置されている。１つの画素ブロックＰＢに含まれる特異画素ＵＰＸの数は２以上でもよい。
本実施形態においても、赤色と青色のサンプリング間隔が低減される。よって、デモザイク処理によって各画素ＰＸの色情報が精度よく演算される。その結果、通常モードにおいて色再現性度が高まる。
［４．第３実施形態のイメージセンサ］
図５は、第３実施形態のイメージセンサＩＳ３の画素アレイ部ＰＡ３の構成を示す図である。本実施形態において第１実施形態と異なる点は、特異画素ＵＰＸが、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた複数の色から選択された２以上の色の光を検出する点である。特異画素ＵＰＸは、例えば、特異画素ＵＰＸが属する画素ブロックＰＢに割り当てられた色の光と、特異画素ＵＰＸが属さない画素ブロックＰＢに割り当てられた色の光と、を選択的に検出する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明を行う。
赤画素ブロックＰＢ１は、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ１Ｂを含む。特異画素ＵＰＸ１Ｂは、例えば、赤画素ブロックＰＢ１の中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ１Ｂは、例えば、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光と、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光と、を検出する。青画素ブロックＰＢ３は、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ３Ｂを含む。特異画素ＵＰＸ３Ｂは、例えば、青画素ブロックＰＢ３の中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ３Ｂは、例えば、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光と、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光と、を検出する。緑画素ブロックＰＢ２は、特異画素ＵＰＸを含まない。１つの画素ブロックＰＢに含まれる特異画素ＵＰＸの数は２以上でもよい。特異画素ＵＰＸに検出される色は２より多くてもよい。
特異画素ＵＰＸは、２以上の色の光を検出する。そのため、信号処理部ＳＡは、例えば、特異画素ＵＰＸの周囲の画素ＰＸの色情報を用いて、特異画素ＵＰＸで検出される２以上の色の色値をそれぞれ推定する。例えば、信号処理部ＳＡは、赤画素ブロックＰＢ１内の特異画素ＵＰＸ１Ｂ以外の画素ＰＸの検出値に基づいて、特異画素ＵＰＸ１Ｂで検出されるべき赤の色値を推定する。信号処理部ＳＡは、特異画素ＵＰＸ１Ｂの検出値（赤の色値と青の色値とを含む）から、推定された赤の色値を引くことで、特異画素ＵＰＸ１Ｂで検出されるべき青の色値を推定する。特異画素ＵＰＸ３Ｂで検出されるべき赤の色値と青の色値も同様の方法で推定される。
本実施形態では、１つの特異画素ＵＰＸによって２以上の色の光が検出される。そのため、２以上の色のサンプリング間隔が低減される。ビニングモードにおける感度も高まる。また、特異画素ＵＰＸは、特異画素ＵＰＸが属する画素ブロックＰＢに割り当てられた色を含む２以上の色の光を検出する。そのため、通常モードにおける色再現性が高い。
特異画素ＵＰＸは、２以上の色の光を検出する。そのため、１色の光だけを検出する他の画素ＰＸに比べて画素信号が飽和しやすい。そのため、処理回路ＰＲは、例えば、特異画素ＵＰＸの露光時間を他の画素ＰＸの露光時間よりも短くする。
図６は、各画素ＰＸの露光タイミングを示す図である。
画素ブロックＰＢの中央にある特異画素ＵＰＸの露光開始タイミングは、特異画素ＵＰＸ以外の画素ＰＸの露光開始タイミングよりも遅い。露光終了タイミングは、特異画素ＵＰＸと特異画素ＵＰＸ以外の画素ＰＸとで同じである。そのため、特異画素ＵＰＸの露光時間は、特異画素ＵＰＸ以外の画素ＰＸの露光時間よりも短い。特異画素ＵＰＸの露光時間は、例えば、特異画素ＵＰＸ以外の画素ＰＸの露光時間の半分に設定されている。よって、特異画素ＵＰＸの画素信号が飽和することが抑制される。
［５．第４実施形態のイメージセンサ］
図７は、第４実施形態のイメージセンサＩＳ４の画素アレイ部ＰＡ４の構成を示す図である。本実施形態において第２実施形態と異なる点は、特異画素ＵＰＸが、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた複数の色から選択された２以上の色の光を検出する点である。特異画素ＵＰＸは、例えば、特異画素ＵＰＸが属する画素ブロックＰＢに割り当てられた色の光と、特異画素ＵＰＸが属さない画素ブロックＰＢに割り当てられた色の光と、を選択的に検出する。以下、第２実施形態との相違点を中心に説明を行う。
第１緑画素ブロックＰＢ２Ａは、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ２Ｃを含む。特異画素ＵＰＸ２Ｃは、例えば、第１緑画素ブロックＰＢ２Ａの中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ２Ｃは、例えば、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光と、緑画素ブロックＰＢ２に割り当てられた緑色の光と、を検出する。第２緑画素ブロックＰＢ２Ｂは、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ２Ｄを含む。特異画素ＵＰＸ２Ｄは、例えば、第２緑画素ブロックＰＢ２Ｂの中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ２Ｄは、例えば、緑画素ブロックＰＢ２に割り当てられた緑色の光と、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光と、を検出する。第１緑画素ブロックＰＢ２Ａと第２緑画素ブロックＰＢ２Ｂは、例えば、水平方向および垂直方向において交互に配置されている。１つの画素ブロックＰＢに含まれる特異画素ＵＰＸの数は２以上でもよい。
特異画素ＵＰＸは、２以上の色の光を検出する。そのため、信号処理部ＳＡは、例えば、特異画素ＵＰＸの周囲の画素ＰＸの色情報を用いて、特異画素ＵＰＸで検出される２以上の色の色値をそれぞれ推定する。例えば、信号処理部ＳＡは、第１緑画素ブロックＰＢ２Ａ内の特異画素ＵＰＸ２Ｃ以外の画素ＰＸの検出値に基づいて、特異画素ＵＰＸ２Ｃで検出されるべき緑の色値を推定する。信号処理部ＳＡは、特異画素ＵＰＸ２Ｃの検出値（赤の色値と緑の色値とを含む）から、推定された緑の色値を引くことで、特異画素ＵＰＸ２Ｃで検出されるべき赤の色値を推定する。特異画素ＵＰＸ２Ｄで検出されるべき緑の色値と青の色値も同様の方法で推定される。
処理回路ＰＲは、例えば、特異画素ＵＰＸの露光時間を他の画素ＰＸの露光時間よりも短くする。これにより、特異画素ＵＰＸの画素信号が飽和することが抑制される。
本実施形態でも、１つの特異画素ＵＰＸによって２以上の色の光が検出される。そのため、２以上の色のサンプリング間隔が低減される。ビニングモードにおける感度も高まる。また、特異画素ＵＰＸは、特異画素ＵＰＸが属する画素ブロックＰＢに割り当てられた色を含む２以上の色の光を検出する。そのため、通常モードにおける色再現性が高い。
［６．第５実施形態のイメージセンサ］
図８は、第５実施形態のイメージセンサＩＳ５の画素アレイ部ＰＡ５の構成を示す図である。本実施形態において第１実施形態と異なる点は、特異画素ＵＰＸが、赤画素ブロックＰＢ１および青画素ブロックＰＢ３に加えて緑画素ブロックＰＢ２にも設けられている点である。全ての画素ブロックＰＢに１以上の特異画素ＵＰＸが含まれる。緑画素ブロックＰＢ２に設けられた特異画素ＵＰＸ２Ｅは、例えば、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた複数の色から選択された２以上の色の光を検出する。特異画素ＵＰＸ２Ｅは、例えば、特異画素ＵＰＸが属さない２以上の画素ブロックＰＢにそれぞれ割り当てられた２以上の色の光を選択的に検出する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明を行う。
緑画素ブロックＰＢ２は、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ２Ｅを含む。特異画素ＵＰＸ２Ｅは、例えば、緑画素ブロックＰＢ２の中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ２Ｅは、例えば、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光と、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光と、を検出する。特異画素ＵＰＸ２Ｅは、特異画素ＵＰＸ２Ｅが属する緑画素ブロックＰＢ２に割り当てられた緑色と補色の関係にあるマゼンタ色の光を検出する。１つの緑画素ブロックＰＢ２に含まれる特異画素ＵＰＸ２Ｅの数は２以上でもよい。特異画素ＵＰＸ２Ｅに検出される色は２より多くてもよい。
特異画素ＵＰＸ２Ｅは、２以上の色の光を検出する。そのため、信号処理部ＳＡは、例えば、特異画素ＵＰＸ２Ｅの周囲の画素ＰＸの色情報を用いて、特異画素ＵＰＸ２Ｅで検出される２以上の色の色値をそれぞれ推定する。例えば、信号処理部ＳＡは、緑画素ブロックＰＢ２の周囲の赤画素ブロックＰＢ１および青画素ブロックＰＢ３で検出された赤色の画素ＰＸおよび青色の画素ＰＸの検出値に基づいて、特異画素ＵＰＸ２Ｅで検出されるべき赤の色値および青の色値を推定する。
信号処理部ＳＡは、例えば、推定された赤の色値と青の色値との和と、検出値（赤の色値と青の色値とを含む）とを比較することで、高い精度で緑画素ブロックＰＢ２内の各画素ＰＸの赤の色値および青の色値を推定することができる。他の画素ＰＸの色情報は、周囲の確度の高い色情報に基づいて推定することができる。
図９は、色情報の推定方法の一例を示す図である。
図９は、白色光が画素アレイ部ＰＡ５の一部に入射した状態を示す。白色光は、赤、緑および青の色値がいずれも１２８の光として計測される。暗い部分の赤、緑および青の色値はいずれもゼロである。このとき、図示“Ａ”で示す特異画素ＵＰＸ２Ｅの赤、緑および青の色値は次のようにして推定される。
まず、特異画素ＵＰＸ２Ｅの周囲の赤および青の検出値が取得される。図９の例では、特異画素ＵＰＸ２Ｅの上の画素ＰＸの赤の色値および青の色値は、いずれも１２８である。特異画素ＵＰＸ２Ｅの左の画素ＰＸの赤の色値および青の色値は、いずれも１２８である。特異画素ＵＰＸ２Ｅの右の画素ＰＸの赤の色値および青の色値は、いずれも０である。特異画素ＵＰＸ２Ｅの下の画素ＰＸの赤の色値および青の色値は、いずれも０である。
特異画素ＵＰＸ２Ｅの周囲の赤および青の検出値を用いて線形補間を行うと、特異画素ＵＰＸ２Ｅの赤および青の色値は、いずれも６４と推定される。よって、特異画素ＵＰＸ２Ｅの検出値（赤の色値と青の色値との和）は１２８と推定される。しかし、実際の特異画素ＵＰＸ２Ｅの検出値は２５６（赤の色値１２８と青の色値１２８との和）である。赤および青の推定色値は、より大きな値へ修正すべきであることが分かる。よって、信号処理部ＳＰは、例えば、赤の推定色値と青の推定色値との比を維持したまま、赤の推定色値と青の推定色値との和が実際の検出値（赤の色値と青の色値との和）と同じ値となるように、赤の推定色値および青の推定色値を増減させる処理を行う。なお、色値の推定および修正は機械学習の手法を用いて行われてもよい。
処理回路ＰＲは、例えば、特異画素ＵＰＸ２Ｅの露光時間を他の画素ＰＸの露光時間よりも短くする。そのため、特異画素ＵＰＸ２Ｅの画素信号が飽和することが抑制される。
本実施形態では、全ての画素ブロックＰＢに１以上の特異画素ＵＰＸが含まれる。そのため、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた全ての色について、サンプリング間隔が低減される。ビニングモードにおける感度も高まる。また、緑画素ブロックＰＢ２に、赤および青の光を検出する特異画素ＵＰＸ２Ｅが設けられているため、赤と青の分解能が高まる。また、特異画素ＵＰＸ２Ｅは、特異画素ＵＰＸ２Ｅが属さない２以上の画素ブロックＰＢにそれぞれ割り当てられた２以上の色の光を選択的に検出する。そのため、通常モードにおいて、特異画素ＵＰＸ２Ｅにおけるこの２以上の色の色値の推定精度が高まる。
［７．第６実施形態のイメージセンサ］
図１０は、第６実施形態のイメージセンサＩＳ６の画素アレイ部ＰＡ６の構成を示す図である。本実施形態において第５実施形態と異なる点は、赤画素ブロックＰＢ１および青画素ブロックＰＢ３の特異画素ＵＰＸが、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた複数の色から選択された２以上の色の光を検出する点である。赤画素ブロックＰＢ１および青画素ブロックＰＢ３の特異画素ＵＰＸは、例えば、特異画素ＵＰＸが属さない２以上の画素ブロックＰＢにそれぞれ割り当てられた２以上の色の光を選択的に検出する。以下、第５実施形態との相違点を中心に説明を行う。
赤画素ブロックＰＢ１は、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ１Ｃを含む。特異画素ＵＰＸ１Ｃは、例えば、赤画素ブロックＰＢ１の中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ１Ｃは、例えば、緑画素ブロックＰＢ２に割り当てられた緑色の光と、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光と、を検出する。特異画素ＵＰＸ１Ｃは、特異画素ＵＰＸ１Ｃが属する赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色と補色の関係にあるシアン色の光を検出する。１つの赤画素ブロックＰＢ１に含まれる特異画素ＵＰＸ１Ｃの数は２以上でもよい。特異画素ＵＰＸ１Ｃに検出される色は２より多くてもよい。
青画素ブロックＰＢ３は、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ３Ｃを含む。特異画素ＵＰＸ３Ｃは、例えば、青画素ブロックＰＢ３の中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ３Ｃは、例えば、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光と、緑画素ブロックＰＢ２に割り当てられた緑色の光と、を検出する。特異画素ＵＰＸ３Ｃは、特異画素ＵＰＸ３Ｃが属する青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色と補色の関係にある黄色の光を検出する。１つの青画素ブロックＰＢ３に含まれる特異画素ＵＰＸ３Ｃの数は２以上でもよい。特異画素ＵＰＸ３Ｃに検出される色は２より多くてもよい。
特異画素ＵＰＸ１Ｃは、２以上の色の光を検出する。そのため、信号処理部ＳＡは、例えば、特異画素ＵＰＸ１Ｃの周囲の画素ＰＸの色情報を用いて、特異画素ＵＰＸ１Ｃで検出される２以上の色の色値をそれぞれ推定する。例えば、信号処理部ＳＡは、赤画素ブロックＰＢ１の周囲の緑画素ブロックＰＢ２および青画素ブロックＰＢ３で検出された緑色の画素ＰＸおよび青色の画素ＰＸの検出値に基づいて、特異画素ＵＰＸ１Ｃで検出されるべき緑の色値および青の色値を推定する。
信号処理部ＳＡは、例えば、推定された緑の色値と青の色値との和と、検出値（緑の色値と青の色値とを含む）とを比較することで、高い精度で赤画素ブロックＰＢ１内の各画素ＰＸの緑の色値および青の色値を推定することができる。他の画素ＰＸの色情報は、周囲の確度の高い色情報に基づいて推定することができる。
特異画素ＵＰＸ３Ｃは、２以上の色の光を検出する。そのため、信号処理部ＳＡは、例えば、特異画素ＵＰＸ３Ｃの周囲の画素ＰＸの色情報を用いて、特異画素ＵＰＸ３Ｃで検出される２以上の色の色値をそれぞれ推定する。例えば、信号処理部ＳＡは、青画素ブロックＰＢ３の周囲の赤画素ブロックＰＢ１および緑画素ブロックＰＢ２で検出された赤色の画素ＰＸおよび緑色の画素ＰＸの検出値に基づいて、特異画素ＵＰＸ３Ｃで検出されるべき赤の色値および緑の色値を推定する。
信号処理部ＳＡは、例えば、推定された赤の色値と緑の色値との和と、検出値（赤の色値と緑の色値とを含む）とを比較することで、高い精度で青画素ブロックＰＢ３内の各画素ＰＸの赤の色値および緑の色値を推定することができる。他の画素ＰＸの色情報は、周囲の確度の高い色情報に基づいて推定することができる。
本実施形態では、第５実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。赤画素ブロックＰＢ１に、緑および青の光を検出する特異画素ＵＰＸ１Ｃが設けられているため、緑と青の分解能が高まる。青画素ブロックＰＢ３に、赤および緑の光を検出する特異画素ＵＰＸ３Ｃが設けられているため、赤と緑の分解能が高まる。また、特異画素ＵＰＸ１Ｃは、特異画素ＵＰＸ１Ｃが属さない２以上の画素ブロックＰＢにそれぞれ割り当てられた２以上の色の光を選択的に検出する。そのため、通常モードにおいて、特異画素ＵＰＸ１Ｃにおけるこの２以上の色の色値の推定精度が高まる。特異画素ＵＰＸ３Ｃは、特異画素ＵＰＸ３Ｃが属さない２以上の画素ブロックＰＢにそれぞれ割り当てられた２以上の色の光を選択的に検出する。そのため、通常モードにおいて、特異画素ＵＰＸ３Ｃにおけるこの２以上の色の色値の推定精度が高まる。
［８．第７実施形態のイメージセンサ］
図１１は、第７実施形態のイメージセンサＩＳ７の画素アレイ部ＰＡ７の構成を示す図である。本実施形態において第５実施形態と異なる点は、緑画素ブロックＰＢ２に設けられた特異画素ＵＰＸ２Ｆが、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた全ての色の光を検出する点である。以下、第５実施形態との相違点を中心に説明を行う。
緑画素ブロックＰＢ２は、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ２Ｆを含む。特異画素ＵＰＸ２Ｆは、例えば、緑画素ブロックＰＢ２の中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ２Ｆは、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた全ての色の光を検出する。特異画素ＵＰＸ２Ｆが検出する光は、赤、緑および青の色を含む白色の光である。１つの緑画素ブロックＰＢ２に含まれる特異画素ＵＰＸ２Ｆの数は２以上でもよい。
特異画素ＵＰＸ２Ｆは、３つの色の光を検出する。そのため、信号処理部ＳＡは、例えば、特異画素ＵＰＸ２Ｆの周囲の画素ＰＸの色情報を用いて、特異画素ＵＰＸ２Ｆで検出される３つの色の色値をそれぞれ推定する。例えば、信号処理部ＳＡは、緑画素ブロックＰＢ２内の特異画素ＵＰＸ２Ｆ以外の画素ＰＸの検出値に基づいて、特異画素ＵＰＸ２Ｆで検出されるべき緑の色値を推定する。信号処理部ＳＡは、特異画素ＵＰＸ２Ｆの検出値（赤の色値、緑の色値および青の色値を含む）から、推定された緑の色値を引く。これにより、特異画素ＵＰＸ２Ｆにおける赤の色値と青の色値との和の値が推定される。
赤の色値と青の色値との和の値から、赤色の色値と青色の色値とをそれぞれ推定する手法は第５実施形態で示したものと同じである。
本実施形態では、第５実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。特異画素ＵＰＸ２Ｆは、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた全ての色の光を検出する。そのため、ビニングモードにおいて高い感度が得られる。
［９．第８実施形態のイメージセンサ］
図１２は、第８実施形態のイメージセンサＩＳ８の画素アレイ部ＰＡ８の構成を示す図である。本実施形態において第７実施形態と異なる点は、全ての画素ブロックＰＢに設けられた特異画素ＵＰＸが、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた全ての色の光を検出する点である。以下、第７実施形態との相違点を中心に説明を行う。
赤画素ブロックＰＢ１は、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ１Ｄを含む。特異画素ＵＰＸ１Ｄは、例えば、赤画素ブロックＰＢ１の中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ１Ｄは、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた全ての色の光を検出する。特異画素ＵＰＸ１Ｄが検出する光は、赤、緑および青の色を含む白色の光である。１つの赤画素ブロックＰＢ１に含まれる特異画素ＵＰＸ１Ｄの数は２以上でもよい。
青画素ブロックＰＢ３は、例えば、１つの特異画素ＵＰＸ３Ｄを含む。特異画素ＵＰＸ３Ｄは、例えば、青画素ブロックＰＢ３の中心部に位置する。特異画素ＵＰＸ３Ｄは、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた全ての色の光を検出する。特異画素ＵＰＸ３Ｄが検出する光は、赤、緑および青の色を含む白色の光である。１つの青画素ブロックＰＢ３に含まれる特異画素ＵＰＸ３Ｄの数は２以上でもよい。
信号処理部ＳＡは、例えば、特異画素ＵＰＸ１Ｄの周囲の画素ＰＸの色情報を用いて、特異画素ＵＰＸ１Ｄで検出される３つの色の色値をそれぞれ推定する。信号処理部ＳＡは、例えば、特異画素ＵＰＸ３Ｄの周囲の画素ＰＸの色情報を用いて、特異画素ＵＰＸ３Ｄで検出される３つの色の色値をそれぞれ推定する。推定方法は、第７実施形態に示したものと同じである。
本実施形態では、第７実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。全ての画素ブロックＰＢに設けられた特異画素ＵＰＸが、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた全ての色の光を検出する。そのため、ビニングモードにおいてより高い感度が得られる。
図１３は、上述した画素アレイ部ＰＡのバリエーションの比較結果を示す図である。
図１３において、「単色」は、特異画素ＵＰＸが１つの色の光を選択的に検出する構成を示す。「補色」は、特異画素ＵＰＸが、特異画素ＵＰＸの属する画素ブロックＰＢ以外の全ての画素ブロックＰＢに割り当てられた複数の色の光を検出する構成を示す。「オリジナル＋一色」は、特異画素ＵＰＸが、特異画素ＵＰＸが属する画素ブロックＰＢに割り当てられた色の光、および、特異画素ＵＰＸが属さない他の１つの画素ブロックＰＢに割り当てられた色の光を検出する構成を示す。「ホワイト」は、特異画素ＵＰＸが、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた全ての色の光を検出する構成を示す。
図１３の表に記載された数値（１，２，３，４）は各構成の性能の順位を示す。数値が１の構成が最も性能がよい。図１３に示すように、赤および青の分解能は、「単色」の構成が最も高い。ビニングモードにおける感度は、「ホワイト」の構成が最も高い。ビニングモードにおける色再現性は、「オリジナル＋一色」の構成が最もよい。
［１０．特異画素の配置のバリエーション］
図１４ないし図１８は、特異画素ＵＰＸの配置のバリエーションを示す図である。
図１４は、画素ブロックＰＢの中央部に１つの特異画素ＵＰＸが配置された例である。３行３列で配置された９つの画素ＰＸの中央部の１つの画素ＰＸが特異画素ＵＰＸとなっている。
図１５は、画素ブロックＰＢの中央部に４つの特異画素ＵＰＸが互いに隣接して配置された例である。４行４列で配置された１６個の画素ＰＸのうち、中央部の２行２列で配置された４つの画素ＰＸが特異画素ＵＰＸとなっている。
図１６は、画素ブロックＰＢの中央部に４つの特異画素ＵＰＸが、互いに隣接しないように配置された例である。４つの特異画素ＵＰＸは、画素ブロックＰＢの中心に対して回転対称な位置に配置されている。
図１４ないし図１６の例では、１以上の特異画素ＵＰＸが、画素ブロックＰＢの中心部に位置する。そのため、デモザイク処理によって各画素ＰＸの色情報が精度よく演算される。
図１７および図１８は、画素ブロックＰＢが、各行および各列に１以上の特異画素ＵＰＸを含む例である。
図１７の例では、４行４列で配置された１６個の画素ＰＸで構成される画素ブロックＰＢの最外周部に位置する４つの画素ＰＸが特異画素ＵＰＸとなっている。４つの画素ＵＰＸは、画素ブロックＰＢの中心に対して回転対称な位置に配置されている。
図１８の例では、５行５列で配置された２５個の画素ＰＸで構成される画素ブロックＰＢの中心部に位置する１つの画素ＰＸおよび最外周部に位置する４つの画素ＰＸが特異画素ＵＰＸとなっている。５つの特異画素ＵＰＸは、画素ブロックＰＢの中心に対して回転対称な位置に配置されている。
図１７および図１８の例では、画素ブロックＰＢの各行および各列に１以上の特異画素ＵＰＸが設けられるため、色のサンプリング間隔が低減される。
図１４ないし図１８の例では、画素ブロックＰＢを構成する画素ＰＸの数が９個、１６個または２５個となっている。しかし、画素ブロックＰＢを構成する画素ＰＸの数はこれに限られない。
［１１．画素アレイ部の他のバリエーション］
図１９ないし図２６は、画素アレイ部ＰＡの他のバリエーションを示す図である。
図１９ないし図２１の例は、同一画素ブロックＰＢに属する複数の特異画素ＵＰＸが検出する光の色が全て同じである例である。
例えば、図１９のイメージセンサＩＳ９は、第１実施形態の構成に図１８の特異画素ＵＰＸの配置を適用した例である。図２０のイメージセンサＩＳ１０は、第３実施形態の構成に図１８の特異画素ＵＰＸの配置を適用した例である。図２１のイメージセンサＩＳ１１は、第８実施形態の構成に図１８の特異画素ＵＰＸの配置を適用した例である。図２１の例では、第８実施形態と異なり、緑画素ブロックＰＢ２は特異画素ＵＰＸを含まない。
図１９ないし図２１の例では、画素ブロックＰＢは、各行および各列に１以上の特異画素ＵＰＸを含む。そのため、色のサンプリング間隔が低減される。
図２２ないし図２６の例は、同一画素ブロックＰＢに、異なる色の光を検出する複数種類の特異画素ＵＰＸが含まれる例である。
例えば、図２２のイメージセンサＩＳ１２は、図１９の例に対して次の点が異なる。すなわち、画素ブロックＰＢの中央部に位置する１つの特異画素ＵＰＸの検出する光の色は、画素ブロックＰＢの最外周部に位置する他の４つの特異画素ＵＰＸの検出する光の色と異なる。
例えば、赤画素ブロックＰＢ１の最外周部に位置する特異画素ＵＰＸ１Ａは、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光を検出する。赤画素ブロックＰＢ１の中心部に位置する特異画素ＵＰＸ１Ｂは、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光と、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光と、を検出する。青画素ブロックＰＢ３の最外周部に位置する特異画素ＵＰＸ３Ａは、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光を検出する。青画素ブロックＰＢ３の中心部に位置する特異画素ＵＰＸ３Ｂは、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光と、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光と、を検出する。デモザイク処理の方法は、第１実施形態および第３実施形態で説明したものと同じである。
この構成では、図１９の例で示した効果に加えて次のような効果が得られる。画素ブロックＰＢの中心部に位置する特異画素ＵＰＸは、２以上の色の光を検出する。そのため、２以上の色のサンプリング間隔が低減される。ビニングモードにおける感度も高まる。また、画素ブロックＰＢの中心部に位置する特異画素ＵＰＸは、特異画素ＵＰＸが属する画素ブロックＰＢに割り当てられた色を含む２以上の色の光を検出する。そのため、通常モードにおける色再現性が高い。
図２３のイメージセンサＩＳ１３および図２４のイメージセンサＩＳ１４は、図２２の例に対して、画素ブロックＰＢの中心部に位置する特異画素ＵＰＸの検出する光の色が異なる。
例えば、図２３の例では、赤画素ブロックＰＢ１の中心部に位置する特異画素ＵＰＸ１Ｅは、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光と、緑画素ブロックＰＢ２に割り当てられた緑色の光と、を検出する。青画素ブロックＰＢ３の中心部に位置する特異画素ＵＰＸ３Ｅは、緑画素ブロックＰＢ２に割り当てられた緑色の光と、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光と、を検出する。図２４の例では、赤画素ブロックＰＢ１の中心部に位置する特異画素ＵＰＸ１Ｄは、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた全ての色の光を検出する。青画素ブロックＰＢ３の中心部に位置する特異画素ＵＰＸ３Ｄは、複数の画素ブロックＰＢに割り当てられた全ての色の光を検出する。これらの例によっても、図２２の例と同様の効果が得られる。
図２５のイメージセンサＩＳ１５は、図２４の例に対して、画素ブロックＰＢの最外周部に位置する特異画素ＵＰＸの検出する光の色が異なる。例えば、赤画素ブロックＰＢ１の最外周部に位置する特異画素ＵＰＸ１Ｂは、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光と、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光と、を検出する。青画素ブロックＰＢ３の最外周部に位置する特異画素ＵＰＸ３Ｂは、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光と、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光と、を検出する。この構成では、画素ブロックＰＢの中心部に位置する特異画素ＵＰＸに加えて、画素ブロックＰＢの最外周部に位置する特異画素ＵＰＸも複数の色の光を検出する。そのため、色のサンプリング間隔が低減される。
図２６のイメージセンサＩＳ１６は、図２５の例に対して、異なる色の光を検出する複数の特異画素ＵＰＸが同一画素ブロックＰＢの最外周部に設けられている点が異なる。
例えば、赤画素ブロックＰＢ１の最外周部には、互いに異なる色の光を検出する特異画素ＵＰＸ１Ａと特異画素ＵＰＸ１Ｂとが設けられている。特異画素ＵＰＸ１Ａは、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光を検出する。特異画素ＵＰＸ１Ｂは、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光と、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光と、を検出する。赤画素ブロックＰＢ１には、赤画素ブロックＰＢ１の中心に対して点対称な位置に２つの特異画素ＵＰＸ１Ａが設けられている。赤画素ブロックＰＢ１には、赤画素ブロックＰＢ１の中心に対して点対称な位置に２つの特異画素ＵＰＸ１Ｂが設けられている。
青画素ブロックＰＢ３の最外周部には、互いに異なる色の光を検出する特異画素ＵＰＸ３Ａと特異画素ＵＰＸ３Ｂとが設けられている。特異画素ＵＰＸ３Ａは、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光を検出する。特異画素ＵＰＸ３Ｂは、赤画素ブロックＰＢ１に割り当てられた赤色の光と、青画素ブロックＰＢ３に割り当てられた青色の光と、を検出する。青画素ブロックＰＢ３には、青画素ブロックＰＢ３の中心に対して点対称な位置に２つの特異画素ＵＰＸ３Ａが設けられている。青画素ブロックＰＢ３には、青画素ブロックＰＢ３の中心に対して点対称な位置に２つの特異画素ＵＰＸ３Ｂが設けられている。
この構成でも、色のサンプリング間隔が低減される。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
互いに異なる色が割り当てられた複数の画素ブロックを有し、
前記複数の画素ブロックはそれぞれ複数の画素を含み、
前記複数の画素ブロックのうちの少なくとも１つの画素ブロックに設けられた前記複数の画素には、他の１以上の画素ブロックに割り当てられた１以上の色の光を検出する１以上の特異画素が含まれる
イメージセンサ。
（２）
ビニングモードにおいて、前記複数の画素ブロックの検出値を、前記複数の画素ブロックにそれぞれ割り当てられた色の色値として検出する処理回路を有する
上記（１）に記載のイメージセンサ。
（３）
前記処理回路は、前記ビニングモードにおいて、前記１以上の特異画素を含む同一画素ブロック内の前記複数の画素の検出値を加算し、加算して得られた総検出値に対して色補正をし、色補正された総検出値を、前記画素ブロックに割り当てられた色の色値として検出する
上記（２）に記載のイメージセンサ。
（４）
前記処理回路は、前記ビニングモードにおいて、前記１以上の特異画素を除く同一画素ブロック内の複数の画素の検出値を加算し、加算して得られた総検出値を、前記画素ブロックに割り当てられた色の色値として検出する
上記（２）に記載のイメージセンサ。
（５）
前記特異画素は、前記複数の画素ブロックに割り当てられた複数の色から選択された２以上の色の光を検出する
上記（１）ないし（４）のいずれか１つに記載のイメージセンサ。
（６）
前記特異画素は、前記特異画素が属する画素ブロックに割り当てられた色の光と、前記特異画素が属さない１以上の画素ブロックにそれぞれ割り当てられた１以上の色の光と、を選択的に検出する
上記（５）に記載のイメージセンサ。
（７）
前記特異画素は、前記特異画素が属さない２以上の画素ブロックにそれぞれ割り当てられた２以上の色の光を選択的に検出する
上記（５）に記載のイメージセンサ。
（８）
前記特異画素は、前記複数の画素ブロックに割り当てられた全ての色の光を検出する
上記（５）に記載のイメージセンサ。
（９）
前記特異画素の露光時間を他の画素の露光時間よりも短くする処理回路を有する
上記（５）ないし（８）のいずれか１つに記載のイメージセンサ。
（１０）
前記複数の画素ブロックは、それぞれＮ行Ｎ列（Ｎは３以上の整数）で配列されたＮ２個の画素を含む
上記（１）ないし（９）のいずれか１つに記載のイメージセンサ。
（１１）
前記１以上の特異画素は、画素ブロックの中心部に位置する
上記（１０）に記載のイメージセンサ。
（１２）
前記画素ブロックは、各行および各列に１以上の特異画素を含む
上記（１０）に記載のイメージセンサ。
（１３）
前記複数の画素ブロックは、赤色が割り当てられた赤画素ブロックと、緑色が割り当てられた緑画素ブロックと、青色が割り当てられた青画素ブロックと、を含み、
前記赤画素ブロック、前記緑画素ブロックおよび前記青画素ブロックは、ベイヤ配列の配列パターンにしたがって配列されている
上記（１０）ないし（１２）のいずれか１つに記載のイメージセンサ。
（１４）
上記（１）ないし（１３）のいずれか１つに記載のイメージセンサを有するカメラ。
ＣＡ カメラ
ＩＳ，ＩＳ１～ＩＳ１６ イメージセンサ
ＰＢ 画素ブロック
ＰＸ 画素
ＰＲ 処理回路
ＵＰＸ，ＵＰＸ１Ａ～ＵＰＸ１Ｅ，ＵＰＸ２Ａ～ＵＰＸ２Ｆ，ＵＰＸ３Ａ～ＵＰＸ３Ｅ 特異画素

Claims (9)

  1. 互いに異なる色が割り当てられた複数の画素ブロックを有し、
    前記複数の画素ブロックはそれぞれ複数の画素を含み、
    前記複数の画素ブロックのうちの少なくとも１つの画素ブロックに設けられた前記複数の画素には、他の１以上の画素ブロックに割り当てられた１以上の色の光を検出する１以上の特異画素が含まれ、
    ビニングモードにおいて、前記複数の画素ブロックの検出値を、前記複数の画素ブロックにそれぞれ割り当てられた色の色値として検出する処理回路を有し、
    前記処理回路は、前記ビニングモードにおいて、前記１以上の特異画素を含む同一画素ブロック内の前記複数の画素の検出値を加算し、加算して得られた総検出値に対して色補正をし、色補正された総検出値を、前記画素ブロックに割り当てられた色の色値として検出する
    イメージセンサ。
  2. 互いに異なる色が割り当てられた複数の画素ブロックを有し、
    前記複数の画素ブロックはそれぞれ複数の画素を含み、
    前記複数の画素ブロックのうちの少なくとも１つの画素ブロックに設けられた前記複数の画素には、他の１以上の画素ブロックに割り当てられた１以上の色の光を検出する１以上の特異画素が含まれ、
    ビニングモードにおいて、前記複数の画素ブロックの検出値を、前記複数の画素ブロックにそれぞれ割り当てられた色の色値として検出する処理回路を有し、
    前記処理回路は、前記ビニングモードにおいて、前記１以上の特異画素を除く同一画素ブロック内の複数の画素の検出値を加算し、加算して得られた総検出値を、前記画素ブロックに割り当てられた色の色値として検出する
    イメージセンサ。
  3. 互いに異なる色が割り当てられた複数の画素ブロックを有し、
    前記複数の画素ブロックはそれぞれ複数の画素を含み、
    前記複数の画素ブロックのうちの少なくとも１つの画素ブロックに設けられた前記複数の画素には、他の１以上の画素ブロックに割り当てられた１以上の色の光を検出する１以上の特異画素が含まれ、
    前記特異画素は、前記複数の画素ブロックに割り当てられた複数の色から選択された２以上の色の光を検出し、
    前記特異画素は、前記特異画素が属する画素ブロックに割り当てられた色の光と、前記特異画素が属さない１以上の画素ブロックにそれぞれ割り当てられた１以上の色の光と、を選択的に検出する
    イメージセンサ。
  4. 互いに異なる色が割り当てられた複数の画素ブロックを有し、
    前記複数の画素ブロックはそれぞれ複数の画素を含み、
    前記複数の画素ブロックのうちの少なくとも１つの画素ブロックに設けられた前記複数の画素には、他の１以上の画素ブロックに割り当てられた１以上の色の光を検出する１以上の特異画素が含まれ、
    前記特異画素は、前記複数の画素ブロックに割り当てられた複数の色から選択された２以上の色の光を検出し、
    前記特異画素は、前記特異画素が属さない２以上の画素ブロックにそれぞれ割り当てられた２以上の色の光を選択的に検出する
    イメージセンサ。
  5. 互いに異なる色が割り当てられた複数の画素ブロックを有し、
    前記複数の画素ブロックはそれぞれ複数の画素を含み、
    前記複数の画素ブロックのうちの少なくとも１つの画素ブロックに設けられた前記複数の画素には、他の１以上の画素ブロックに割り当てられた１以上の色の光を検出する１以上の特異画素が含まれ、
    前記特異画素は、前記複数の画素ブロックに割り当てられた複数の色から選択された２以上の色の光を検出し、
    前記特異画素は、前記複数の画素ブロックに割り当てられた全ての色の光を検出する
    イメージセンサ。
  6. 互いに異なる色が割り当てられた複数の画素ブロックを有し、
    前記複数の画素ブロックはそれぞれ複数の画素を含み、
    前記複数の画素ブロックのうちの少なくとも１つの画素ブロックに設けられた前記複数の画素には、他の１以上の画素ブロックに割り当てられた１以上の色の光を検出する１以上の特異画素が含まれ、
    前記特異画素は、前記複数の画素ブロックに割り当てられた複数の色から選択された２以上の色の光を検出し、
    前記特異画素の露光時間を他の画素の露光時間よりも短くする処理回路を有する
    イメージセンサ。
  7. 互いに異なる色が割り当てられた複数の画素ブロックを有し、
    前記複数の画素ブロックはそれぞれ複数の画素を含み、
    前記複数の画素ブロックのうちの少なくとも１つの画素ブロックに設けられた前記複数の画素には、他の１以上の画素ブロックに割り当てられた１以上の色の光を検出する１以上の特異画素が含まれ、
    前記複数の画素ブロックは、それぞれＮ行Ｎ列（Ｎは３以上の整数）で配列されたＮ ２ 個の画素を含み、
    前記１以上の特異画素は、画素ブロックの中心部に位置する
    イメージセンサ。
  8. 前記複数の画素ブロックは、赤色が割り当てられた赤画素ブロックと、緑色が割り当てられた緑画素ブロックと、青色が割り当てられた青画素ブロックと、を含み、
    前記赤画素ブロック、前記緑画素ブロックおよび前記青画素ブロックは、ベイヤ配列の配列パターンにしたがって配列されている
    請求項７に記載のイメージセンサ。
  9. 請求項１に記載のイメージセンサを有するカメラ。
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