WO2017051722A1 - 固体撮像素子及び電子機器 - Google Patents

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WO2017051722A1
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solid
output pixels
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和明 金子
芳徳 高木
克己 山岸
直樹 河津
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ソニー株式会社
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    • H04N9/64—Circuits for processing colour signals
    • H04N9/646—Circuits for processing colour signals for image enhancement, e.g. vertical detail restoration, cross-colour elimination, contour correction, chrominance trapping filters

Definitions

  • the present technology relates to a solid-state imaging device and an electronic device, and more particularly, to a solid-state imaging device and an electronic device that can expand a dynamic range while suppressing deterioration in image quality.
  • color information other than the color to be detected is interpolated using the color information of surrounding pixels in each pixel, so that false colors may occur.
  • the present technology has been made in view of such a situation, and makes it possible to expand a dynamic range while suppressing deterioration in image quality.
  • the output pixels of at least one color among the output pixels that are pixels based on the output unit of the pixel signal have three or more sizes, and the plurality of colors of the output pixels A pixel unit in which basic pattern pixel groups in which output pixels are arranged according to a predetermined pattern are arranged, and a signal processing unit that performs synthesis processing of a plurality of pixel signals from the plurality of output pixels having the same color and different sizes Is provided.
  • the output pixels of each color have two or more sizes, and in the pattern, a color array of a first pixel group composed of a plurality of first output pixels, the first output pixels, The color arrangement of the second pixel group composed of a plurality of second output pixels having different sizes can be made different.
  • the periphery of the second pixel group can be surrounded by the first pixel group.
  • At least one of the first output pixels can be surrounded by one second output pixel.
  • Each of the output pixels of each color has three or more sizes, and the first output pixel and the size of the first pixel group including a plurality of first output pixels are included in the pattern.
  • a second pixel group including a plurality of different second output pixels is surrounded by a second pixel group, and the second pixel group includes a plurality of third output pixels having a size different from that of the second output pixel.
  • the periphery of the three pixel groups can be surrounded.
  • Each of the output pixels can be composed of one or more unit pixels each having a light receiving element of the same size.
  • the smallest output pixel can be composed of one unit pixel, and the other pixels can be composed of a plurality of unit pixels.
  • Each output pixel can be formed by combining the unit pixels by wiring.
  • one of the plurality of pixel signals is selected according to the amount of incident light.
  • the pixel signal of the output pixel having the second and subsequent magnitudes can be output by multiplying by a predetermined coefficient.
  • An electronic apparatus includes a solid-state imaging device and a first signal processing unit that processes a signal output from the solid-state imaging device, and the solid-state imaging device is an output unit of a pixel signal.
  • An output pixel which is a pixel based on the above, the output pixel of at least one color has three or more sizes, and a basic pattern pixel group in which the output pixels of a plurality of colors are arranged according to a predetermined pattern is arranged
  • a second signal processing unit that performs synthesis processing of a plurality of pixel signals from the plurality of output pixels having the same color and different sizes.
  • the output pixels that are pixels based on the output unit of the pixel signal have two or more sizes for each color, and the output pixels of a plurality of colors are predetermined.
  • the basic pattern pixel groups arranged according to the pattern are arranged, and in the pattern, the color arrangement of the first pixel group composed of a plurality of first output pixels and a plurality of different sizes from the first output pixels
  • the periphery of the second pixel group can be surrounded by the first pixel group.
  • At least one of the first output pixels can be surrounded by one second output pixel.
  • Each of the output pixels can be composed of one or more unit pixels each having a light receiving element of the same size.
  • the smallest output pixel can be composed of one unit pixel, and the other pixels can be composed of a plurality of unit pixels.
  • Each output pixel can be formed by combining the unit pixels by wiring.
  • An electronic apparatus includes a solid-state imaging device and a first signal processing unit that processes a signal output from the solid-state imaging device, and the solid-state imaging device is an output unit of a pixel signal.
  • Output pixels each having two or more sizes for each color, and a basic pattern pixel group in which the output pixels of a plurality of colors are arranged according to a predetermined pattern are arranged in the pattern.
  • a second signal processing unit configured to combine a plurality of pixel signals from the plurality of output pixels having the same color and different sizes.
  • the output pixels of at least one color have three or more sizes
  • the output pixels of a plurality of colors are A process of synthesizing a plurality of pixel signals from a plurality of the output pixels having the same color and different sizes is performed in a pixel portion in which basic pattern pixel groups arranged according to a predetermined pattern are arranged.
  • the output pixels of at least one color have three or more sizes
  • the output pixels of a plurality of colors are A signal after combining processing is performed by combining a plurality of pixel signals from a plurality of the output pixels having the same color and different sizes in a pixel portion in which basic pattern pixel groups arranged according to a predetermined pattern are arranged. Is performed.
  • the output pixels that are pixels based on the output unit of the pixel signal have two or more sizes for each color, and the output pixels of a plurality of colors are arranged according to a predetermined pattern
  • the basic pattern pixel groups arranged are arranged, and in the pattern, the color arrangement of the first pixel group composed of a plurality of first output pixels and a plurality of second pixels different in size from the first output pixels.
  • a plurality of pixel signals from the plurality of output pixels having the same color and different sizes are processed in a pixel portion having a different color arrangement of the second pixel group of the output pixels.
  • output pixels that are pixels based on an output unit of a pixel signal have two or more sizes for each color, and the output pixels of a plurality of colors are arranged according to a predetermined pattern
  • the basic pattern pixel groups arranged are arranged, and in the pattern, the color arrangement of the first pixel group composed of a plurality of first output pixels and a plurality of second pixels different in size from the first output pixels.
  • a signal after combining processing is performed by combining a plurality of pixel signals from a plurality of the output pixels having the same color and different sizes in a pixel portion having a different color arrangement of the second pixel group including the output pixels of Is performed.
  • Embodiment 2 modes for carrying out the present technology (hereinafter referred to as embodiments) will be described. The description will be given in the following order.
  • Embodiment 3 Examples of using solid-state image sensors
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of a solid-state imaging device to which the present technology is applied.
  • the solid-state imaging device 10 in FIG. 1 is configured by a CMOS image sensor which is a kind of XY address type solid-state imaging device, for example.
  • the solid-state imaging device 10 is configured to include a pixel unit 11, a vertical scanning circuit 12, a column processing unit 13, a horizontal transfer circuit 14, a logic unit 15, an amplifier circuit 16, and a signal processing unit 17.
  • basic pattern pixel groups gp are arranged in two dimensions (M rows ⁇ N columns).
  • the basic pattern pixel group gp is a pixel group that forms the basic pattern shown in FIG.
  • pixel drive lines 18-1 to 18-M as row signal lines are provided along the row direction for each row (hereinafter referred to as a basic pattern row) with the basic pattern pixel group gp as a reference.
  • a basic pattern row pixel drive lines 18-1 to 18-M as row signal lines
  • vertical signal lines 19-1 to 19-N as column signal lines are provided along the column direction for each column (hereinafter referred to as a basic pattern column) with the basic pattern pixel group gp as a reference.
  • the basic pattern row and the basic pattern column may be simply referred to as a row and a column, respectively.
  • the basic pattern pixel group gp is distinguished by indicating the coordinates of the basic pattern pixel group gp like the basic pattern pixel group gp (m, n).
  • the pixel drive lines 18-1 to 18-M transmit drive signals for performing pixel signal read processing of each basic pattern pixel group gp.
  • the pixel drive lines 18-1 to 18-M are shown as one wiring, but in actuality, they are constituted by a plurality of wirings.
  • the pixel drive lines 18-1 to 18-M and the vertical signal lines 19-1 to 19-N are hereinafter simply referred to as the pixel drive line 18 and the vertical signal line 19, respectively, when it is not necessary to distinguish them individually.
  • output pixels of a plurality of sizes are arranged according to a predetermined basic pattern.
  • the output pixel is a pixel based on the output unit of the pixel signal. More specifically, the output pixel is a pixel when the pixel unit 11 outputs a pixel signal from the pixel unit 11 to the column processing unit 13 as a reference. Accordingly, each output pixel individually outputs a pixel signal, and the output pixel signal is supplied from the pixel unit 11 to the column processing unit 13.
  • the output pixel is composed of one or more unit pixels.
  • the unit pixel is a pixel when divided based on a light receiving element (for example, a photodiode). Accordingly, each unit pixel includes one light receiving element.
  • FIG. 2 shows an example in which each basic pattern pixel group gp includes output pixels R1 to R3, output pixels G1a to G3a, output pixels G1b to G3b, and output pixels B1 to B3.
  • Each of the output pixels R1 to R3 is provided with a red (R) color filter and detects a component in the wavelength band near red included in the incident light.
  • Each of the output pixels G1a to G3a and the output pixels G1b to G3b is provided with a green (G) color filter, and detects a component in a wavelength band near green included in incident light.
  • Each of the output pixels B1 to B3 is provided with a blue (B) color filter, and detects a component in a wavelength band near blue contained in incident light.
  • the minimum pixel unit is a minimum unit that can constitute a unit pixel.
  • one light receiving element of the same size may be provided for each minimum pixel unit, or one light receiving element may be provided for a plurality of minimum pixel units.
  • the light receiving area of the unit pixel is substantially equal to the minimum pixel unit.
  • the output pixel R1 is composed of 12 unit pixels
  • the output pixel R2 is composed of 3 unit pixels
  • the smallest output pixel R3 is composed of 1 unit pixel. Is done.
  • each output pixel may be constituted by one unit pixel.
  • the light receiving area of the unit pixel constituting the output pixel R1 is substantially equal to 12 minimum pixel units.
  • the light receiving area of the unit pixel constituting the output pixel R2 is substantially equal to the minimum three pixel units.
  • the light receiving area of the unit pixel constituting the output pixel R3 is substantially equal to one minimum pixel unit.
  • a pixel group including output pixels of the same color included in the basic pattern pixel group gp is referred to as a same color pixel group.
  • the basic pattern pixel group gp in FIG. 2 includes the same color pixel group including output pixels R1 to R3, the same color pixel group including output pixels G1a to G3a, the same color pixel group including output pixels G1b to G3b, and the output pixel B1.
  • the same color pixel group composed of the output pixels G1a to G3a and the same color pixel group composed of the output pixels G1b to G3b are pixel groups of the same color, but are divided into two according to processing units.
  • FIG. 3 shows a configuration example of a circuit constituting each same color pixel group of the basic pattern pixel group gp of FIG.
  • each output pixel included in the same color pixel group is provided with a photodiode as one light receiving element. That is, an example is shown in which each output pixel included in the same color pixel group is configured by one unit pixel.
  • the same color pixel group 100 has a shared pixel structure in which three sets of photodiodes and transfer transistors share one floating diffusion (FD) 104, amplification transistor 105, and selection transistor 106.
  • FD floating diffusion
  • the output pixel R1 includes the photodiode 101-1, and the transfer transistor 102-1, and the output pixel R2
  • the output pixel R3 includes a photodiode 101-3 and a transfer transistor 102-3.
  • the FD 104, the amplification transistor 105, and the selection transistor 106 are shared between the output pixels R1 to R3.
  • Each of the photodiodes 101-1 to 101-3 photoelectrically converts incident light into an amount of charge corresponding to the amount of light.
  • the photodiodes 101-1 to 101-3 are included in the output pixels R1 to R3, respectively, the light receiving area of the photodiode 101-1 is the largest, the light receiving area of the photodiode 101-2 is the second largest, The light receiving area of the diode 101-3 is the smallest.
  • the transfer transistors 102-1 to 102-3 are connected between the photodiodes 101-1 to 101-3 and the FD 104 as an output node, respectively.
  • the transfer transistor 102-1 is turned on when the transfer signal TRG1 is supplied from the vertical scanning circuit 12 to the gate via the transfer control line (when the transfer signal TRG1 is turned on). When the transfer transistor 102-1 is turned on, the electrons photoelectrically converted by the photodiode 101-1 are transferred to the FD 104 via the transfer transistor 102-1.
  • the transfer transistor 102-2 is turned on when the transfer signal TRG2 is supplied from the vertical scanning circuit 12 to the gate via the transfer control line (when the transfer signal TRG2 is turned on). When the transfer transistor 102-2 is turned on, the electrons photoelectrically converted by the photodiode 101-2 are transferred to the FD 104 via the transfer transistor 102-2.
  • the transfer transistor 102-3 is turned on when the transfer signal TRG3 is supplied to the gate from the vertical scanning circuit 12 via the transfer control line (when the transfer signal TRG3 is turned on). When the transfer transistor 102-3 is turned on, the electrons photoelectrically converted by the photodiode 101-3 are transferred to the FD 104 via the transfer transistor 102-3.
  • the reset transistor 103 is connected between the power supply line and the FD 104.
  • the reset transistor 103 is turned on when the reset signal RST is supplied from the vertical scanning circuit 12 to the gate via the reset control line (when the reset signal RST is turned on).
  • the reset transistor 103 is turned on, the potential of the FD 104 is reset to the potential of the power supply line.
  • the FD 104 is connected to the gate of the amplification transistor 105.
  • the amplification transistor 105 is connected to the vertical signal line 19 via the selection transistor 106 and constitutes a current source circuit with the current source 43 outside the pixel unit 11.
  • the selection transistor 106 is turned on when the control signal SEL is supplied from the vertical scanning circuit 12 to the gate via the selection control line (when the control signal SEL is turned on).
  • the amplification transistor 105 amplifies the potential of the FD 104 and outputs a pixel signal corresponding to the potential to the vertical signal line 19. Pixel signals output from the same color pixel groups 100 are supplied to a column processing unit 13 as a pixel signal reading unit via a vertical signal line 19.
  • the transfer transistors 102-1 to 102-3 are individually turned on.
  • the transfer transistor 102- When 1 is turned on the pixel signal of the output pixel R 1 corresponding to the amount of light received by the photodiode 101-1 is output to the vertical signal line 19.
  • the transfer transistor 102-2 When the transfer transistor 102-2 is turned on, the pixel signal of the output pixel R2 corresponding to the amount of light received by the photodiode 101-2 is output to the vertical signal line 19.
  • the transfer transistor 102-3 is turned on, the pixel signal of the output pixel R3 corresponding to the amount of light received by the photodiode 101-3 is output to the vertical signal line 19.
  • the pixel drive line 18 for the same color pixel group 100 in FIG. 3 includes three transfer control lines, a reset control line, and a selection control line.
  • the pixel drive lines 18 for one row include, for example, 12 transfer control lines, 4 reset control lines, and 4 selection control lines.
  • circuit configuration of FIG. 3 is an example, and other circuit configurations may be employed.
  • FIG. 3 shows an example in which the same color pixel group included in the basic pattern pixel group is configured by one shared pixel, but each output pixel included in the same color pixel group is configured by independent pixels. May be.
  • FIG. 3 shows an example in which each output pixel includes one photodiode, but a plurality of photodiodes may be provided in one output pixel.
  • a plurality of photodiodes are provided in the output pixels R1 and R2 in FIG.
  • each minimum pixel unit When one light receiving element of the same size is provided for each minimum pixel unit, for example, the configuration of the basic pattern can be freely changed after the wiring process of the solid-state imaging element 10. .
  • each output pixel is formed by combining unit pixels by wiring.
  • the vertical scanning circuit 12 is configured by, for example, a shift register or an address decoder, and drives each basic pattern pixel group gp of the pixel unit 11 in units of basic pattern rows. That is, the vertical scanning circuit 12 constitutes a driving unit that controls the operation of each basic pattern pixel group gp of the pixel unit 11 together with the logic unit 15 that controls the vertical scanning circuit 12.
  • the pixel signal output from each basic pattern pixel group gp of the basic pattern row selectively scanned by the vertical scanning circuit 12 is input to the column processing unit 13 via each vertical signal line 19 for each basic pattern column.
  • the column processing unit 13 performs predetermined signal processing on the pixel signal supplied from the basic pattern pixel group gp of the selected basic pattern row via the vertical signal line 19 for each basic pattern column of the pixel unit 11.
  • the pixel signal after the signal processing is temporarily held.
  • the column processing unit 13 includes a DA converter circuit (DAC) 41, comparators 42-1 to 42-N, current sources 43-1 to 43-N, and counters (CNT) 44-1 to 44. It is configured to include -N.
  • comparators 42-1 to 42-N when it is not necessary to individually distinguish the comparators 42-1 to 42-N, the current sources 43-1 to 43-N, and the counters 44-1 to 44-N, they are simply referred to as the comparators 42, respectively. , Current source 43 and counter 44.
  • the comparator 42 compares the reference voltage (ramp wave) generated by the DAC 41 with the pixel signal supplied via the vertical signal line 19, and supplies an output signal indicating the comparison result to the counter 44.
  • the counter 44 counts the time from when the comparator 42 starts the comparison process until the output signal of the comparator 42 is inverted.
  • a digital pixel signal indicating the count result of the counter 44 is supplied to the amplifier circuit 16 by the horizontal transfer circuit 14.
  • the column processing unit 13 performs A / D conversion of the pixel signal.
  • the column processing unit 13 may perform a noise removal process, a CDS (Correlated Double Sampling) process, a DDS (Double Data Sampling) process, and the like along with the A / D conversion process.
  • the horizontal transfer circuit 14 includes a shift register, an address decoder, and the like, and selects unit circuits corresponding to the basic pattern sequence of the column processing unit 13 in order. By the selective scanning by the horizontal transfer circuit 14, pixel signals that are signal-processed for each unit circuit in the column processing unit 13 are sequentially output.
  • the logic unit 15 includes a timing generator that generates various timing signals, and the vertical scanning circuit 12, the column processing unit 13, the horizontal transfer circuit 14, and the like based on various timings generated by the timing generator. The drive control is performed.
  • the amplifier circuit 16 amplifies the pixel signal supplied from each counter 44 and supplies the amplified signal to the signal processing unit 17.
  • the signal processing unit 17 performs various types of signal processing on the pixel signal supplied from the amplifier circuit 16 to generate image data. Note that the signal processing performed by the signal processing unit 17 includes pixel signal combining processing of each output pixel in the same color pixel group, as will be described later. Then, the signal processing unit 17 outputs the generated image data.
  • output pixels having a large light receiving area are represented by reference numerals R1, G1a, G1b, B1, and C1a to C1c.
  • An output pixel having a medium light receiving area (hereinafter also referred to as a middle pixel) is denoted by reference numerals R2, G2a, G2b, B2, and C2a to C2c.
  • Output pixels having a small light receiving area (hereinafter also referred to as small pixels) are represented by reference numerals R3, G3a, G3b, B3, C3a to C3c.
  • 4 to 11 show examples of basic patterns in which two types of output pixels, large pixels and small pixels, are arranged for each color.
  • 4, 5, and 7 to 10 show examples in which the output pixel is configured by three colors of R (red), G (green), and B (blue), and FIGS. 6 and 11. Shows an example in which the output pixel is composed of two colors of R (red) and C (clear).
  • the clear pixel is a pixel that is not provided with a color filter or is provided with a transparent color filter, and is a pixel similar to a so-called W (white) pixel.
  • This RCCC color system is used, for example, to improve the detection accuracy of light in a red wavelength band (for example, a brake lamp or the like) that is important in in-vehicle sensing or the like.
  • a large pixel group in which large pixels R1, large pixels G1a, large pixels G1b, and large pixels B1 are arranged according to a Bayer array, small pixels R3, small pixels G3a, small pixels G3b, and small pixels B3.
  • the large pixel group and the small pixel group may be arranged vertically.
  • small pixel groups including small pixels R3, small pixels G3a, small pixels G3b, and small pixels B3 are arranged according to a Bayer array.
  • a large pixel group including the large pixel R1, the large pixel G1a, the large pixel G1b, and the large pixel B1 is arranged so as to surround the small pixel group according to the Bayer arrangement. That is, in this basic pattern, the large pixel group surrounds the small pixel group, and the color arrangement of the large pixel group and the small pixel group is the same.
  • small pixel groups including small pixels R3, small pixels C3a, small pixels C3b, and small pixels C3c are arranged in 2 rows ⁇ 2 columns. Specifically, the small pixel C3a is disposed right next to the small pixel R3, the small pixel C3c is disposed below the small pixel R3, and the small pixel C3b is disposed obliquely below and right of the small pixel R3.
  • a large pixel group including the large pixel R1, the large pixel C1a, the large pixel C1b, and the large pixel C1c is arranged so as to surround the small pixel group according to the same color arrangement as the small pixel group. That is, in this basic pattern, the large pixel group surrounds the small pixel group, and the color arrangement of the large pixel group and the small pixel group is the same.
  • a small pixel group including small pixels R3, small pixels G3a, small pixels G3b, and small pixels B3 is arranged according to a Bayer array.
  • a large pixel group including the large pixel R1, the large pixel G1a, the large pixel G1b, and the large pixel B1 is arranged so as to surround the small pixel group according to the Bayer arrangement.
  • the color arrangement of the large pixel group is an arrangement obtained by rotating the color arrangement of the small pixel group by 180 degrees. That is, in this basic pattern, the large pixel group surrounds the small pixel group, and the color arrangement of the large pixel group and the small pixel group is different.
  • the small pixel R3 is disposed in the center of the large pixel B1, and the large pixel B1 surrounds the small pixel R3.
  • the small pixel B3 is arranged in the center of the large pixel R1, and the large pixel R1 surrounds the small pixel B3. That is, in this basic pattern, the small pixel group is arranged in the large pixel group, and the color arrangement of the large pixel group and the small pixel group is different. Further, the arrangement of the small pixel groups is left-right asymmetric and up-down asymmetric.
  • a large pixel group including a large pixel R1, a large pixel G1a, a large pixel G1b, and a large pixel B1 is arranged according to a Bayer array.
  • a small pixel group including the small pixel R3, the small pixel G3a, the small pixel G3b, and the small pixel B3 is arranged according to the Bayer array.
  • the color arrangement of the small pixel group is an arrangement obtained by rotating the color arrangement of the large pixel group by 180 degrees.
  • the small pixel R3 is arranged at the center of the large pixel B1, and the large pixel B1 surrounds the small pixel R3.
  • the small pixel G3a is arranged at the center of the large pixel G1b, and the large pixel G1b surrounds the small pixel G3a.
  • the small pixel G3b is arranged at the center of the large pixel G1a, and the large pixel G1a surrounds the small pixel G3b.
  • the small pixel B3 is arranged at the center of the large pixel R1, and the large pixel R1 surrounds the small pixel B3. That is, in this basic pattern, the small pixel group is arranged in the large pixel group, and the color arrangement of the large pixel group and the small pixel group is different. In addition, each small pixel is arranged approximately at the center of each large pixel.
  • FIGS. 12 to 16 show basic patterns when the green output pixel is composed of three types of large pixels, medium pixels, and small pixels, and the red and blue pixels are composed of two types of large pixels and small pixels. An example is shown.
  • the basic pattern in FIG. 12 is a pattern in which the small pixel G3a in the basic pattern in FIG. 4 is replaced with a middle pixel G2a.
  • the basic pattern in FIG. 13 is a pattern in which the small pixel G3a in the basic pattern in FIG. 5 is replaced with a middle pixel G2a.
  • the basic pattern in FIG. 14 is a pattern in which the small pixel G3b in the basic pattern in FIG. 7 is replaced with a middle pixel G2b.
  • 15 is a pattern in which the small pixel G3b in the basic pattern in FIG. 8 is replaced with a middle pixel G2b.
  • the basic pattern in FIG. 16 is a pattern in which the small pixel G3b in the basic pattern in FIG. 9 is replaced with a middle pixel G2b.
  • the basic patterns in FIGS. 12 to 16 are composed of a large pixel group composed of large pixels and a pixel group composed of medium pixels and small pixels having irregular sizes. 5 and the same color arrangement as in FIGS.
  • FIG. 17 to FIG. 21 show examples of basic patterns in which output pixels of each color are composed of three types of large pixels, medium pixels, and small pixels, respectively.
  • FIGS. 17, 18 and 20 show examples in which the output pixel is composed of three colors of R (red), G (green) and B (blue), and FIGS. 19 and 21 show the output.
  • An example in which a pixel is configured by two colors of R (red) and C (clear) is shown.
  • the middle pixel group arranged according to the Bayer array and the small pixel group where the small pixels R3, small pixels G3a, small pixels G3b, and small pixels B3 are arranged according to the Bayer array are arranged on the left and right.
  • the large pixel group, the middle pixel group, and the small pixel group may be arranged vertically.
  • small pixel groups including small pixels R3, small pixels G3a, small pixels G3b, and small pixels B3 are arranged according to a Bayer array.
  • the middle pixel group including the middle pixel R2, the middle pixel G2a, the middle pixel G2b, and the middle pixel B2 is arranged so as to surround the small pixel group according to the Bayer array.
  • a large pixel group including the large pixel R1, the large pixel G1a, the large pixel G1b, and the large pixel B1 is arranged so as to surround the periphery of the middle pixel group according to the Bayer array. That is, in this basic pattern, the middle pixel group surrounds the small pixel group, the large pixel group surrounds the middle pixel group, and the color arrangement of the large pixel group, the middle pixel group, and the small pixel group is the same. .
  • small pixel groups including small pixels R3, small pixels C3a, small pixels C3b, and small pixels C3c are arranged according to the same color arrangement as the basic pattern of FIG.
  • a large pixel group including the middle pixel R2, the middle pixel C2a, the middle pixel C2b, and the middle pixel C2c is arranged to surround the small pixel group according to the same color arrangement as that of the small pixel group.
  • a large pixel group composed of the large pixel R1, the large pixel C1a, the large pixel C1b, and the large pixel C1c is arranged so as to surround the middle pixel group according to the same color arrangement as the medium pixel group and the small pixel group.
  • the middle pixel group surrounds the small pixel group
  • the large pixel group surrounds the middle pixel group
  • the color arrangement of the large pixel group, the middle pixel group, and the small pixel group is the same. .
  • a small pixel group including small pixels R3, small pixels G3a, small pixels G3b, and small pixels B3 is arranged according to a Bayer array.
  • the middle pixel group including the middle pixel R2, the middle pixel G2a, the middle pixel G2b, and the middle pixel B2 is arranged so as to surround the small pixel group according to the Bayer array.
  • a large pixel group including the large pixel R1, the large pixel G1a, the large pixel G1b, and the large pixel B1 is arranged so as to surround the periphery of the middle pixel group according to the Bayer array.
  • the color arrangement of the middle pixel group is an arrangement obtained by rotating the color arrangement of the small pixel group 90 degrees counterclockwise.
  • the color arrangement of the large pixel group is an arrangement obtained by rotating the color arrangement of the middle pixel group 90 degrees counterclockwise. That is, in this basic pattern, the middle pixel group surrounds the small pixel group, the large pixel group surrounds the middle pixel group, and the color arrangement of the large pixel group, the middle pixel group, and the small pixel group is different from each other. Yes.
  • small pixel groups including small pixels R3, small pixels C3a, small pixels C3b, and small pixels C3c are arranged in 2 rows ⁇ 2 columns.
  • the small pixel C3a is disposed below the small pixel R3
  • the small pixel C3c is disposed to the left of the small pixel R3
  • the small pixel C3b is disposed obliquely to the left of the small pixel R3.
  • a middle pixel group including the middle pixel R2, the middle pixel C2a, the middle pixel C2b, and the middle pixel C2c is disposed so as to surround the small pixel group.
  • the color arrangement of the middle pixel group is an arrangement obtained by rotating the color arrangement of the small pixel group 90 degrees clockwise.
  • a large pixel group including the large pixel R1, the large pixel C1a, the large pixel C1b, and the large pixel C1c is disposed so as to surround the middle pixel group.
  • the color arrangement of the large pixel group is an arrangement obtained by rotating the color arrangement of the middle pixel group by 180 degrees. That is, in this basic pattern, the middle pixel group surrounds the small pixel group, the large pixel group surrounds the middle pixel group, and the color arrangement of the large pixel group, the middle pixel group, and the small pixel group is different from each other. Yes.
  • synthesis of pixel signals means that the dynamic range is expanded by switching or adding pixel signals of output pixels having different sizes in the same color pixel group of the basic pattern pixel group according to the amount of incident light. It is processing.
  • FIG. 22 is a graph schematically showing the characteristics of the pixel signal output from the column processing unit 13.
  • the horizontal axis indicates the amount of incident light, and the vertical axis indicates the signal value.
  • the signal value on the vertical axis shows an example when the analog pixel signal is quantized with 8-bit gradation (256 gradations) in the column processing unit 13.
  • a characteristic curve L indicates the characteristics of the pixel signal of the large pixel, and a characteristic curve S indicates the characteristics of the pixel signal of the small pixel.
  • the slope of the characteristic curve L is L
  • the slope of the characteristic curve S is S.
  • the small pixel has a smaller light receiving area and a lower sensitivity than the large pixel, but has a larger saturation light amount.
  • the amount of light that can be detected by the large pixel that is, the dynamic range of the large pixel is a range from the light amount 0 to the light amount P1.
  • the amount of light that can be detected by the small pixel that is, the dynamic range of the small pixel is a range from the light amount 0 to the light amount P3.
  • the signal processing unit 17 selects a pixel signal of a large pixel in the range from the light amount 0 to the light amount P1, and outputs the selected pixel signal.
  • the signal processing unit 17 selects a pixel signal of a small pixel in the range from the light amount P1 to the light amount P3, and outputs a signal obtained by multiplying the selected pixel signal by a predetermined coefficient.
  • This coefficient is set to L / S, for example, and is substantially equal to the ratio of the size of the large pixel (light receiving area) to the small pixel.
  • the dynamic range is expanded to the range from the light quantity 0 to the light quantity P3 as compared with the case where only the large pixels are used.
  • sensitivity is improved by using a pixel signal of a large pixel having a relatively large light receiving area.
  • a bright part of a subject for a bright part of a subject (high brightness subject), it is possible to prevent the occurrence of whiteout caused by saturation of the photodiode 101 by using a pixel signal of a small pixel having a relatively small light receiving area. it can.
  • FIG. 23 is a graph schematically showing characteristics of a pixel signal (hereinafter referred to as a synthesized signal) output from the signal processing unit 17 when the synthesis process described above with reference to FIG. 22 is performed.
  • the horizontal axis indicates the amount of incident light, and the vertical axis indicates the signal value.
  • the characteristics of the composite signal change in the vicinity of the incident light quantity P1 where the switching of the pixel signal occurs.
  • the graph may be discontinuous before and after the incident light amount P1, or the slope of the graph may change before and after the incident light amount P1. Due to the change in the characteristics, there is a possibility that a phenomenon in which the color or brightness changes unnaturally in the spatial direction and the time direction in the vicinity of the incident light amount P1.
  • the change in the characteristics increases as the difference between the characteristic curve L for the large pixel and the characteristic curve S for the small pixel (for example, the difference in the slope between the characteristic curve L and the characteristic curve S) increases.
  • FIG. 24 is a graph schematically showing the characteristics of the pixel signal output from the column processing unit 13, as in FIG.
  • the characteristic curve L and the characteristic curve S are the same as those in FIG. 22, and the characteristic curve M indicates the characteristics of the pixel signal of the middle pixel.
  • the slope of the characteristic curve M is assumed to be M.
  • the middle pixel has a larger light receiving area compared to the small pixel and has a higher sensitivity, while the saturation light amount is small. Compared with the large pixel, the light receiving area is smaller and the sensitivity is lower while the saturation light amount is large.
  • the dynamic range of the middle pixel is a range from the light amount 0 to the light amount P2.
  • the signal processing unit 17 selects a pixel signal of a large pixel in the range from the light amount 0 to the light amount P1, and outputs the selected pixel signal.
  • the signal processing unit 17 selects the pixel signal of the middle pixel in the range from the light amount P1 to the light amount P2, and outputs a signal obtained by multiplying the selected pixel signal by a predetermined coefficient.
  • This coefficient is set to L / M, for example, and is approximately equal to the ratio of the size of the large pixel (light receiving area) to the medium pixel.
  • the signal processing unit 17 selects a pixel signal of a small pixel in the range from the light amount P2 to the light amount P3, and outputs a signal obtained by multiplying the selected pixel signal by a predetermined coefficient.
  • This coefficient is set to L / S, for example, and is substantially equal to the ratio of the size of the large pixel (light receiving area) to the small pixel. In this way, the pixel signal of the output pixel (the middle pixel and the small pixel) having the second and subsequent magnitudes is multiplied by a predetermined coefficient.
  • the dynamic range is expanded to the range from the light quantity 0 to the light quantity P3 as compared with the case where only the large pixels are used.
  • sensitivity is improved by using a pixel signal of a large pixel having a relatively large light receiving area.
  • a bright part of a subject for a bright part of a subject (high brightness subject), it is possible to prevent the occurrence of whiteout caused by saturation of the photodiode 101 by using a pixel signal of a small pixel having a relatively small light receiving area. it can.
  • FIG. 25 is a graph schematically showing the characteristics of the synthesized signal output from the signal processing unit 17 when the synthesis process described above with reference to FIG. 24 is performed.
  • the horizontal axis indicates the amount of incident light, and the vertical axis indicates the signal value.
  • the characteristics of the composite signal change in the vicinity of the incident light amounts P1 and P2 where the switching of the pixel signal occurs. Due to the change in the characteristics, there is a possibility that a phenomenon in which the color and brightness change unnaturally in the spatial direction and the time direction in the vicinity of the incident light amounts P1 and P2.
  • the difference between the characteristic curve L of the large pixel and the characteristic curve M of the middle pixel, and the difference between the characteristic curve M of the middle pixel and the characteristic curve S of the small pixel are the characteristic curve L of the large pixel and the characteristic curve S of the small pixel. Less than the difference. Therefore, the change in the characteristic of the combined signal in the vicinity of the incident light amounts P1 and P2 in FIG. 25 is smaller than the change in the characteristic of the combined signal in the incident light amount P1 in FIG. Thereby, compared with the case where two types of pixel signals are combined, the occurrence of a phenomenon in which the color and brightness change unnaturally in the spatial direction and the time direction can be reduced in the vicinity of the incident light amounts P1 and P2. .
  • each color information is detected by setting different color arrangements between output pixels having different sizes as in the basic patterns of FIGS. 2, 7 to 11, 14 to 16, 20 and 21.
  • the area can be dispersed.
  • the arrangement of output pixels that detect red, green, and blue color information is dispersed.
  • production of a false color can be suppressed in the synthetic
  • deterioration in image quality based on image data output from the signal processing unit 17 is suppressed. This effect can be obtained when the arrangement of output pixels of at least one color is dispersed even if the arrangement of output pixels of all colors is not dispersed.
  • the basic pattern described above is an example, and other patterns can be adopted.
  • the number of types of output pixel sizes may be different for each color.
  • the size of some output pixels can be made one type.
  • a combination of R, G, B, and W (white) and a combination of colors such as C (cyan), M (magenta), and Y (yellow) can be used.
  • the pixel signal of the large pixel and the pixel signal of the middle pixel are selected, and the selected two pixel signals are added at a predetermined ratio and output. May be. Further, for example, a pixel signal of a middle pixel and a pixel signal of a small pixel are selected in a range from the incident light amount Pb to the incident light amount P2, and the selected two pixel signals are added at a predetermined ratio and output. Good.
  • FIG. 1 shows an example in which the vertical signal line 19 is provided for each basic pattern column, this is not limited depending on the configuration of the basic pattern pixel group gp.
  • a plurality of vertical signal lines 19 may be provided for the basic pattern column.
  • the present technology is applied to a CMOS image sensor in which unit pixels are arranged in a matrix is described as an example, but the present technology is limited to application to a CMOS image sensor. is not. That is, the present technology can be applied to all solid-state imaging devices including pixels having different sizes in order to expand the dynamic range.
  • the solid-state imaging device to which the present technology is applied may have, for example, a form formed as a single chip, or has an imaging function in which an imaging unit and a signal processing unit or an optical system are packaged together.
  • a modular form may be sufficient.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating a usage example of the above-described solid-state imaging device.
  • the solid-state imaging device described above can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray as follows.
  • Devices for taking images for viewing such as digital cameras and mobile devices with camera functions
  • Devices used for traffic such as in-vehicle sensors that capture the back, surroundings, and interiors of vehicles, surveillance cameras that monitor traveling vehicles and roads, and ranging sensors that measure distances between vehicles, etc.
  • Equipment used for home appliances such as TVs, refrigerators, air conditioners, etc. to take pictures and operate the equipment according to the gestures
  • Equipment used for medical and health care ⁇
  • Security equipment such as security surveillance cameras and personal authentication cameras
  • Skin measuring instrument for photographing skin and scalp photography Such as a microscope to do beauty Equipment used for sports such as action cameras and wearable cameras for sports applications etc.
  • Equipment used for agriculture such as cameras for monitoring the condition of fields and crops
  • FIG. 27 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus (camera apparatus) that is an example of an electronic apparatus to which the present technology is applied.
  • the imaging apparatus includes an optical system including a lens group 301 and the like, an imaging element 302, a DSP circuit 303 as a camera signal processing unit, a frame memory 304, a display device 305, a recording device 306, an operation system 307, And a power supply system 308 and the like.
  • the DSP circuit 303, the frame memory 304, the display device 305, the recording device 306, the operation system 307, and the power supply system 308 are connected to each other via a bus line 309.
  • the lens group 301 takes in incident light (image light) from a subject and forms an image on the imaging surface of the imaging element 302.
  • the imaging element 302 converts the amount of incident light imaged on the imaging surface by the lens group 301 into an electrical signal in units of pixels and outputs it as a pixel signal.
  • the display device 305 includes a panel display device such as a liquid crystal display device or an organic EL (electroluminescence) display device, and displays a moving image or a still image captured by the image sensor 302.
  • the recording device 306 records a moving image or a still image captured by the image sensor 302 on a recording medium such as a memory card, a video tape, or a DVD (Digital Versatile Disk).
  • the operation system 307 issues operation commands for various functions of the imaging apparatus under operation by the user.
  • the power supply system 308 appropriately supplies various power supplies serving as operation power supplies for the DSP circuit 303, the frame memory 304, the display device 305, the recording device 306, and the operation system 307 to these supply targets.
  • Such an imaging apparatus is applied to a camera module for a mobile device such as a video camera, a digital still camera, and a smartphone or a mobile phone.
  • the solid-state imaging device 10 can be used as the imaging device 302. Thereby, the dynamic range of the imaging apparatus can be expanded and the image quality can be improved.
  • the present technology can take the following configurations.
  • a basic pattern pixel in which at least one color of the output pixels is a pixel based on an output unit of a pixel signal, and the output pixels of a plurality of colors are arranged according to a predetermined pattern.
  • a solid-state imaging device comprising: a signal processing unit that performs synthesis processing of a plurality of pixel signals from the plurality of output pixels having the same color and different sizes.
  • the output pixels of each color each have two or more sizes, In the pattern, a color arrangement of a first pixel group composed of a plurality of first output pixels and a second pixel group composed of a plurality of second output pixels different in size from the first output pixels.
  • the solid-state imaging device wherein the color arrangement is different.
  • the output pixels of each color have three or more sizes, In the pattern, a first pixel group composed of a plurality of first output pixels surrounds a second pixel group composed of a plurality of second output pixels having a size different from that of the first output pixel.
  • the solid-state imaging device wherein the second pixel group surrounds a third pixel group including a plurality of third output pixels having a size different from that of the second output pixel. .
  • Each said output pixel is comprised with one or more unit pixels each provided with the light receiving element of the same magnitude
  • Each said output pixel is formed by combining the said unit pixel by wiring, The solid-state image sensor as described in said (6) or (7).
  • the signal processing unit selects one of the plurality of pixel signals according to the amount of incident light when combining the plurality of pixel signals from the plurality of output pixels having the same color and the size of three or more types.
  • the solid-state imaging device according to any one of (1) to (8), wherein the solid-state imaging device outputs the pixel signal of the output pixel having the second and subsequent magnitudes by multiplying a predetermined coefficient.
  • the signal processing unit when combining a plurality of pixel signals from a plurality of the output pixels of the same color and three or more types, selects two of the plurality of pixel signals according to the amount of incident light, The solid-state imaging device according to any one of (1) to (8), wherein a signal obtained by combining the selected pixel signals at a predetermined ratio is output.
  • a solid-state image sensor A first signal processing unit for processing a signal output from the solid-state imaging device,
  • the solid-state imaging device is A basic pattern pixel in which at least one color of the output pixels is a pixel based on an output unit of a pixel signal, and the output pixels of a plurality of colors are arranged according to a predetermined pattern.
  • An electronic apparatus comprising: a second signal processing unit that performs a synthesis process of a plurality of pixel signals from a plurality of the output pixels having the same color and different sizes.
  • An output pixel that is a pixel based on an output unit of a pixel signal has two or more sizes for each color, and a basic pattern pixel group in which the output pixels of a plurality of colors are arranged according to a predetermined pattern is arranged.
  • a solid-state imaging device comprising: a signal processing unit that performs synthesis processing of a plurality of pixel signals from the plurality of output pixels having the same color and different sizes.
  • each said output pixel is comprised with one or more unit pixels each provided with the light receiving element of the same magnitude
  • Each said output pixel is formed by combining the said unit pixel by wiring, The solid-state image sensor as described in said (15) or (16).
  • a solid-state image sensor A first signal processing unit for processing a signal output from the solid-state imaging device,
  • the solid-state imaging device is An output pixel that is a pixel based on an output unit of a pixel signal has two or more sizes for each color, and a basic pattern pixel group in which the output pixels of a plurality of colors are arranged according to a predetermined pattern is arranged. In the pattern, a color arrangement of a first pixel group including a plurality of first output pixels and a second pixel group including a plurality of second output pixels having different sizes from the first output pixels. A pixel portion having a different color arrangement,
  • An electronic apparatus comprising: a second signal processing unit that performs a synthesis process of a plurality of pixel signals from a plurality of the output pixels having the same color and different sizes.
  • 10 solid-state imaging device 11 pixel unit, 13 column processing unit, 17 signal processing unit, 18-1 to 18-M pixel drive line, 19-1 to 19-N vertical signal line, 100 same color pixel group, 101-1 to 101-3 photodiode, 102-1 to 102-3 transfer transistor, 103 reset transistor, 104 floating diffusion, 105 amplification transistor, 106 selection transistor, gp (1,1) to gp (M, N) basic pattern pixel group, R1 to R3, G1a to G3a, G1b to G3b, B1 to B3 output pixels

Landscapes

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Abstract

本技術は、画質の低下を抑制しつつ、ダイナミックレンジを拡大することができるようにする固体撮像素子及び電子機器に関する。 固体撮像素子は、画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素のうち少なくとも１色の前記出力画素が３種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられている画素部と、同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理を行う信号処理部とを備える。本技術は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサに適用することができる。

Description

固体撮像素子及び電子機器
　本技術は、固体撮像素子及び電子機器に関し、特に、画質の低下を抑制しつつ、ダイナミックレンジを拡大できるようにした固体撮像素子及び電子機器に関する。
　従来、ベイヤ配列を採用した固体撮像素子において、緑のカラーフィルタが配置された２つの画素の受光素子の大きさに差をつけ、感度が異なる２つの画素の画素信号を入射光量に応じて使い分けることでダイナミックレンジを拡大する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０－１８９９３０号公報
　しかし、特許文献１に記載された技術では、２つの画素の感度が大きく異なるため、使用する画素信号を切り替える入射光量付近において、空間方向及び時間方向に色や明るさが不自然に変化する現象が発生する恐れがある。
　また、ベイヤ配列を採用した固体撮像素子では、各画素において、検出対象となる色以外の色情報を周囲の画素の色情報を用いて補間するため、偽色が発生する恐れがある。
　本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画質の低下を抑制しつつ、ダイナミックレンジを拡大できるようにするものである。
　本技術の第１の側面の固体撮像素子は、画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素のうち少なくとも１色の前記出力画素が３種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられている画素部と、同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理を行う信号処理部とを備える。
　各色の前記出力画素が、それぞれ２種類以上の大きさを有するようにし、前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群の色配列と、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の色配列とを異ならせることができる。
　前記第１の画素群に前記第２の画素群の周囲を囲ませることができる。
　前記第１の出力画素のうち少なくとも１つに、１つの前記第２の出力画素の周囲を囲ませることができる。
　各色の前記出力画素が、それぞれ３種類以上の大きさを有するようにし、前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群に、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の周囲を囲ませ、前記第２の画素群に、前記第２の出力画素と大きさが異なる複数の第３の出力画素からなる第３の画素群の周囲を囲ませることができる。
　各前記出力画素を、同じ大きさの受光素子をそれぞれ備える１つ以上の単位画素により構成することができる。
　最も小さな前記出力画素を、１つの前記単位画素により構成し、それ以外の大きさの画素を、複数の前記単位画素により構成することができる。
　各前記出力画素を、配線により前記単位画素を組み合わせることにより形成することができる。
　前記信号処理部に、同じ色で大きさが３種類以上の複数の前記出力画素からの複数の画素信号を合成する場合、入射光量に応じて前記複数の画素信号のうち１つを選択して出力させるとともに、大きさが２番目以降の前記出力画素の画素信号に所定の係数を乗じて出力させることができる。
　前記信号処理部に、同じ色で大きさが３種類以上の複数の前記出力画素からの複数の画素信号を合成する場合、入射光量に応じて前記複数の画素信号のうち２つを選択し、選択した画素信号を所定の比率で合成した信号を出力させることができる。
　本技術の第２の側面の電子機器は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力される信号を処理する第１の信号処理部とを備え、前記固体撮像素子は、画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素のうち少なくとも１色の前記出力画素が３種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられている画素部と、同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理を行う第２の信号処理部とを備える。
　本技術の第３の側面の固体撮像素子は、画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素が色毎にそれぞれ２種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられるとともに、前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群の色配列と、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の色配列とが異なる画素部と、同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理を行う信号処理部とを備える。
　前記第１の画素群に前記第２の画素群の周囲を囲ませることができる。
　前記第１の出力画素のうち少なくとも１つに、１つの前記第２の出力画素の周囲を囲ませることができる。
　各前記出力画素を、同じ大きさの受光素子をそれぞれ備える１つ以上の単位画素により構成することができる。
　最も小さな前記出力画素を、１つの前記単位画素により構成し、それ以外の大きさの画素を、複数の前記単位画素により構成することができる。
　各前記出力画素を、配線により前記単位画素を組み合わせることにより形成することができる。
　本技術の第４の側面の電子機器は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力される信号を処理する第１の信号処理部とを備え、前記固体撮像素子は、画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素が色毎にそれぞれ２種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられるとともに、前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群の色配列と、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の色配列とが異なる画素部と、同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理を行う第２の信号処理部とを備える。
　本技術の第１の側面においては、画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素のうち少なくとも１色の前記出力画素が３種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられている画素部の、同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理が行われる。
　本技術の第２の側面においては、画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素のうち少なくとも１色の前記出力画素が３種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられている画素部の、同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理が行われ、合成処理後の信号の処理が行われる。
　本技術の第３の側面においては、画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素が色毎にそれぞれ２種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられるとともに、前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群の色配列と、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の色配列とが異なる画素部の、同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理が行われる。
　本技術の第４の側面においては、画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素が色毎にそれぞれ２種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられるとともに、前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群の色配列と、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の色配列とが異なる画素部の、同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理が行われ、合成処理後の信号の処理が行われる。
　本技術の第１乃至第４の側面によれば、画質の低下を抑制しつつ、ダイナミックレンジを拡大することができる。
　なお、本明細書に記載された効果は、あくまで例示であり、本技術の効果は、本明細書に記載された効果に限定されるものではなく、付加的な効果があってもよい。
本技術を適用した固体撮像素子の構成例を示すブロック図である。 基本パターン画素群の構成例を示す図である。 同色画素群の構成例を示す回路図である。 基本パターンの第１の例を示す図である。 基本パターンの第２の例を示す図である。 基本パターンの第３の例を示す図である。 基本パターンの第４の例を示す図である。 基本パターンの第５の例を示す図である。 基本パターンの第６の例を示す図である。 基本パターンの第７の例を示す図である。 基本パターンの第８の例を示す図である。 基本パターンの第９の例を示す図である。 基本パターンの第１０の例を示す図である。 基本パターンの第１１の例を示す図である。 基本パターンの第１２の例を示す図である。 基本パターンの第１３の例を示す図である。 基本パターンの第１４の例を示す図である。 基本パターンの第１５の例を示す図である。 基本パターンの第１６の例を示す図である。 基本パターンの第１７の例を示す図である。 基本パターンの第１８の例を示す図である。 画素信号の特性の第１の例を模式的に示すグラフである。 合成信号の特性の第１の例を模式的に示すグラフである。 画素信号の特性の第２の例を模式的に示すグラフである。 合成信号の特性の第２の例を模式的に示すグラフである。 固体撮像素子の使用例を示す図である。 本技術を適用した電子機器の構成例を示すブロック図である。
　以下、本技術を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
　１．実施の形態
　２．変形例
　３．固体撮像素子の使用例
＜１．実施の形態＞
｛基本的なシステム構成｝
　図１は、本技術を適用した固体撮像素子の一実施の形態を示すブロック図である。図１の固体撮像素子１０は、例えばＸ－Ｙアドレス方式固体撮像素子の一種であるＣＭＯＳイメージセンサにより構成される。
　固体撮像素子１０は、画素部１１、垂直走査回路１２、カラム処理部１３、水平転送回路１４、ロジック部１５、アンプ回路１６、及び、信号処理部１７を含むように構成される。
　画素部１１には、基本パターン画素群ｇｐが２次元（Ｍ行×Ｎ列）に並べられている。ここで、基本パターン画素群ｇｐとは、図２等に示される基本パターンを形成する画素群のことである。また、画素部１１には、基本パターン画素群ｇｐを基準とする行（以下、基本パターン行と称する）毎に、行信号線としての画素駆動線１８－１乃至１８－Ｍが行方向に沿って配線されている。さらに、画素部１１には、基本パターン画素群ｇｐを基準とする列（以下、基本パターン列と称する）毎に、列信号線としての垂直信号線１９－１乃至１９－Ｎが列方向に沿って配線されている。
　なお、以下、基本パターン行及び基本パターン列を、それぞれ単に行及び列と称する場合がある。また、以下、基本パターン画素群ｇｐを個々に区別する必要がある場合、基本パターン画素群ｇｐ（ｍ，ｎ）のように、基本パターン画素群ｇｐの座標を示すことにより区別する。
　画素駆動線１８－１乃至１８－Ｍは、各基本パターン画素群ｇｐの画素信号の読み出し処理を行うための駆動信号を伝送する。なお、図１では、画素駆動線１８－１乃至１８－Ｍを１本の配線として示しているが、実際には複数の配線により構成される。
　なお、以下、画素駆動線１８－１乃至１８－Ｍ及び垂直信号線１９－１乃至１９－Ｎをそれぞれ個々に区別する必要がない場合、それぞれ単に画素駆動線１８及び垂直信号線１９と称する。
　ここで、図２を参照して、基本パターン画素群ｇｐの構成例について説明する。なお、図２には、基本パターン画素群ｇｐ（１,１）乃至ｇｐ（２，２）が図示されている。
　基本パターン画素群ｇｐには、複数の大きさの出力画素が所定の基本パターンに従って配置されている。
　ここで、出力画素とは、画素信号の出力単位に基づく画素である。より具体的には、出力画素とは、画素部１１からカラム処理部１３に画素信号を出力する単位を基準に分けた場合の画素である。従って、各出力画素は、それぞれ個別に画素信号を出力し、出力された画素信号が画素部１１からカラム処理部１３に供給される。
　また、出力画素は、１つ以上の単位画素により構成される。ここで、単位画素とは、受光素子（例えば、フォトダイオード）を基準にして分けた場合の画素である。従って、各単位画素は、それぞれ１つの受光素子を備える。
　図２には、各基本パターン画素群ｇｐが、出力画素Ｒ１乃至Ｒ３、出力画素Ｇ１ａ乃至Ｇ３ａ、出力画素Ｇ１ｂ乃至Ｇ３ｂ、及び、出力画素Ｂ１乃至Ｂ３の出力画素を含む例が示されている。出力画素Ｒ１乃至Ｒ３は、赤色（Ｒ）のカラーフィルタが設けられ、入射光に含まれる赤色付近の波長帯の成分を検出する。出力画素Ｇ１ａ乃至Ｇ３ａ及び出力画素Ｇ１ｂ乃至Ｇ３ｂは、緑色（Ｇ）のカラーフィルタが設けられ、入射光に含まれる緑色付近の波長帯の成分を検出する。出力画素Ｂ１乃至Ｂ３は、青色（Ｂ）のカラーフィルタが設けられ、入射光に含まれる青色付近の波長帯の成分を検出する。
　また、図内の点線で区切られたマスは、最小画素単位を示している。最小画素単位とは、単位画素を構成することが可能な最小単位である。例えば、最小画素単位毎に同じ大きさの受光素子を１つずつ設けるようにしてもよいし、複数の最小画素単位に対して１つの受光素子を設けるようにしてもよい。
　例えば、最小画素単位毎に同じ大きさの受光素子を１つずつ設けた場合、単位画素の受光面積は、最小画素単位とほぼ等しくなる。この場合、例えば、図２の例において、出力画素Ｒ１は１２個の単位画素により構成され、出力画素Ｒ２は３個の単位画素により構成され、最も小さな出力画素Ｒ３は１個の単位画素により構成される。
　また、例えば、各出力画素をそれぞれ１つの単位画素により構成するようにしてもよい。この場合、例えば、図２の例において、出力画素Ｒ１を構成する単位画素の受光面積は、最小画素単位１２個分とほぼ等しくなる。出力画素Ｒ２を構成する単位画素の受光面積は、最小画素単位３個分とほぼ等しくなる。出力画素Ｒ３を構成する単位画素の受光面積は、最小画素単位１個分とほぼ等しくなる。
　なお、以下、基本パターン画素群ｇｐに含まれる同色の出力画素からなる画素群を同色画素群と称する。例えば、図２の基本パターン画素群ｇｐは、出力画素Ｒ１乃至Ｒ３からなる同色画素群、出力画素Ｇ１ａ乃至Ｇ３ａからなる同色画素群、出力画素Ｇ１ｂ乃至Ｇ３ｂからなる同色画素群、及び、出力画素Ｂ１乃至Ｂ３からなる同色画素群を含む。なお、出力画素Ｇ１ａ乃至Ｇ３ａからなる同色画素群と、出力画素Ｇ１ｂ乃至Ｇ３ｂからなる同色画素群とは、同じ色の画素群であるが、処理単位により２つに分けている。
　図３は、図２の基本パターン画素群ｇｐの各同色画素群を構成する回路の構成例を示している。この例では、同色画素群に含まれる各出力画素が、それぞれ１つの受光素子としてのフォトダイオードを備える例を示している。すなわち、同色画素群に含まれる各出力画素が、それぞれ１つの単位画素により構成される例を示している。
　図３の同色画素群１００は、３つのフォトダイオード１０１－１乃至１０１－３に対して、３つの転送素子としての転送トランジスタ１０２－１乃至１０２－３、１つのリセット素子としてのリセットトランジスタ１０３、１つの増幅トランジスタ１０５、及び、１つの選択トランジスタ１０６の６つのトランジスタを能動素子として有する。そして、同色画素群１００は、３組のフォトダイオードと転送トランジスタが、１つのフローティングディフュージョン（ＦＤ）１０４、増幅トランジスタ１０５、及び、選択トランジスタ１０６を共有する共有画素構造を有している。
　例えば、同色画素群１００を図２の出力画素Ｒ１乃至Ｒ３からなる同色画素群に適用する場合、出力画素Ｒ１は、フォトダイオード１０１－１及び転送トランジスタ１０２－１を含み、出力画素Ｒ２は、フォトダイオード１０１－２及び転送トランジスタ１０２－２を含み、出力画素Ｒ３は、フォトダイオード１０１－３及び転送トランジスタ１０２－３を含む。また、ＦＤ１０４、増幅トランジスタ１０５、及び、選択トランジスタ１０６は、出力画素Ｒ１乃至Ｒ３間で共有される。
　フォトダイオード１０１－１乃至１０１－３は、それぞれ入射光をその光量に応じた量の電荷に光電変換する。例えば、フォトダイオード１０１－１乃至１０１－３が出力画素Ｒ１乃至Ｒ３にそれぞれ含まれる場合、フォトダイオード１０１－１の受光面積が最も大きく、フォトダイオード１０１－２の受光面積が２番目に大きく、フォトダイオード１０１－３の受光面積が最も小さくなる。
　転送トランジスタ１０２－１乃至１０２－３は、それぞれフォトダイオード１０１－１乃至１０１－３と出力ノードとしてのＦＤ１０４との間に接続されている。
　転送トランジスタ１０２－１は、垂直走査回路１２から転送制御線を介して転送信号ＴＲＧ１がゲートに与えられると（転送信号ＴＲＧ１がオンすると）、オンする。転送トランジスタ１０２－１がオンすると、転送トランジスタ１０２－１を介して、フォトダイオード１０１－１で光電変換された電子がＦＤ１０４に転送される。
　転送トランジスタ１０２－２は、垂直走査回路１２から転送制御線を介して転送信号ＴＲＧ２がゲートに与えられると（転送信号ＴＲＧ２がオンすると）、オンする。転送トランジスタ１０２－２がオンすると、転送トランジスタ１０２－２を介して、フォトダイオード１０１－２で光電変換された電子がＦＤ１０４に転送される。
　転送トランジスタ１０２－３は、垂直走査回路１２から転送制御線を介して転送信号ＴＲＧ３がゲートに与えられると（転送信号ＴＲＧ３がオンすると）、オンする。転送トランジスタ１０２－３がオンすると、転送トランジスタ１０２－３を介して、フォトダイオード１０１－３で光電変換された電子がＦＤ１０４に転送される。
　リセットトランジスタ１０３は、電源ラインとＦＤ１０４との間に接続されている。リセットトランジスタ１０３は、垂直走査回路１２からリセット制御線を介してリセット信号ＲＳＴがゲートに与えられると（リセット信号ＲＳＴがオンすると）、オンする。リセットトランジスタ１０３がオンすると、ＦＤ１０４の電位が電源ラインの電位にリセットされる。
　ＦＤ１０４は、増幅トランジスタ１０５のゲートに接続されている。増幅トランジスタ１０５は、選択トランジスタ１０６を介して垂直信号線１９に接続され、画素部１１の外の電流源４３と電流源回路を構成する。選択トランジスタ１０６は、垂直走査回路１２から選択制御線を介して制御信号ＳＥＬがゲートに与えられると（制御信号ＳＥＬがオンすると）、オンする。選択トランジスタ１０６がオンすると、増幅トランジスタ１０５は、ＦＤ１０４の電位を増幅し、その電位に応じた画素信号を垂直信号線１９に出力する。各同色画素群１００から出力された画素信号は、垂直信号線１９を介して、画素信号読み出し部としてのカラム処理部１３に供給される。
　これらの動作は、例えば、転送トランジスタ１０２－１乃至１０２－３、リセットトランジスタ１０３、及び、選択トランジスタ１０６の各ゲートが行単位で接続されることにより、１行分の基本パターン画素群ｇｐの同じ色の同色画素群１００について同時に行われる。
　ただし、転送トランジスタ１０２－１乃至１０２－３は、個別にオンされる。例えば、同色画素群１００が、図２の出力画素Ｒ１乃至Ｒ３からなる同色画素群に適用され、出力画素Ｒ１乃至Ｒ３が、それぞれフォトダイオード１０１－１乃至１０１－３を含む場合、転送トランジスタ１０２－１がオンすると、フォトダイオード１０１－１の受光量に応じた出力画素Ｒ１の画素信号が、垂直信号線１９に出力される。転送トランジスタ１０２－２がオンすると、フォトダイオード１０１－２の受光量に応じた出力画素Ｒ２の画素信号が、垂直信号線１９に出力される。転送トランジスタ１０２－３がオンすると、フォトダイオード１０１－３の受光量に応じた出力画素Ｒ３の画素信号が、垂直信号線１９に出力される。
　また、図３の同色画素群１００に対する画素駆動線１８には、３本の転送制御線、リセット制御線、及び、選択制御線が含まれる。例えば、図２の基本パターン画素群ｇｐに対して図３の同色画素群１００を適用した場合、１つの基本パターン画素群ｇｐは４つの同色画素群１００を含む。従って、この場合、１行分の画素駆動線１８には、例えば、１２本の転送制御線、４本のリセット制御線、及び、４本の選択制御線が含まれる。
　なお、図３の回路構成はその一例であり、他の回路構成を採用することも可能である。
　例えば、図３では、基本パターン画素群に含まれる同色画素群が１つの共有画素により構成される例を示したが、同色画素群に含まれる各出力画素をそれぞれ独立した画素により構成するようにしてもよい。
　また、例えば、図３では、各出力画素が１つのフォトダイオードを備える例を示したが、１つの出力画素に複数のフォトダイオードを設けるようにしてもよい。例えば、上述したように、最小画素単位毎に同じ大きさの受光素子を１つずつ設けた場合、図２の出力画素Ｒ１及びＲ２等には、複数のフォトダイオードが設けられる。
　なお、最小画素単位毎に同じ大きさの受光素子を１つずつ設けた場合、例えば、固体撮像素子１０の配線工程以降において、基本パターンの構成を自在に変更できるようにすることが可能である。例えば、単位画素間の配線やカラーフィルタの配置を変更することにより、基本パターン内の各色の出力画素の数、大きさ、位置を自在に変更することが可能である。この場合、各出力画素は、配線により単位画素を組み合わせることにより形成される。
　図１に戻り、垂直走査回路１２は、例えば、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、画素部１１の各基本パターン画素群ｇｐを基本パターン行単位等で駆動する。すなわち、垂直走査回路１２は、当該垂直走査回路１２を制御するロジック部１５と共に、画素部１１の各基本パターン画素群ｇｐの動作を制御する駆動部を構成している。
　垂直走査回路１２によって選択走査された基本パターン行の各基本パターン画素群ｇｐから出力される画素信号は、基本パターン列ごとに各垂直信号線１９を介してカラム処理部１３に入力される。
　カラム処理部１３は、画素部１１の基本パターン列ごとに、選択された基本パターン行の各基本パターン画素群ｇｐから垂直信号線１９を介して供給される画素信号に対して所定の信号処理を行い、信号処理後の画素信号を一時的に保持する。
　具体的には、カラム処理部１３は、ＤＡ変換回路（ＤＡＣ）４１、比較器４２－１乃至４２－Ｎ、電流源４３－１乃至４３－Ｎ、及び、カウンタ（ＣＮＴ）４４－１乃至４４－Ｎを含むように構成される。また、基本パターン列毎に、比較器４２－ｉ、電流源４３－ｉ、及び、カウンタ４４－ｉ（ｉ＝１乃至Ｎ）を含む単位回路が構成されている。
　なお、以下、比較器４２－１乃至４２－Ｎ、電流源４３－１乃至４３－Ｎ、及び、カウンタ４４－１乃至４４－Ｎを個々に区別する必要がない場合、それぞれ単に、比較器４２、電流源４３、及び、カウンタ４４と称する。
　比較器４２は、ＤＡＣ４１により生成される参照電圧（ランプ波）と、垂直信号線１９を介して供給される画素信号とを比較し、比較結果を示す出力信号をカウンタ４４に供給する。
　カウンタ４４は、比較器４２が比較処理を開始してから比較器４２の出力信号が反転するまでの時間をカウントする。そして、カウンタ４４のカウント結果を示すデジタルの画素信号が、水平転送回路１４によりアンプ回路１６に供給される。
　このようして、カラム処理部１３は、画素信号のＡ／Ｄ変換を行う。なお、カラム処理部１３が、Ａ／Ｄ変換処理とともに、ノイズ除去処理、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling；相関二重サンプリング）処理、ＤＤＳ（Double Data Sampling）処理等を行うようにしてもよい。
　水平転送回路１４は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、カラム処理部１３の基本パターン列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平転送回路１４による選択走査により、カラム処理部１３において単位回路ごとに信号処理された画素信号が順番に出力される。
　ロジック部１５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などによって構成され、当該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を基に、垂直走査回路１２、カラム処理部１３、及び、水平転送回路１４などの駆動制御を行う。
　アンプ回路１６は、各カウンタ４４から供給される画素信号を増幅し、信号処理部１７に供給する。
　信号処理部１７は、アンプ回路１６から供給される画素信号に対して、各種の信号処理を行い、画像データを生成する。なお、信号処理部１７が行う信号処理には、後述するように同色画素群内の各出力画素の画素信号の合成処理が含まれる。そして、信号処理部１７は、生成した画像データを出力する。
｛基本パターンの例｝
　以下、図４乃至図２５を参照して、画素部１１の基本パターン画素群ｇｐの出力画素の配置（すなわち、基本パターン）の例について説明する。
　なお、図４乃至図２１において、受光面積が大きい出力画素（以下、大画素とも称する）をＲ１、Ｇ１ａ、Ｇ１ｂ、Ｂ１、Ｃ１ａ乃至Ｃ１ｃの符号で表している。受光面積が中程度の出力画素（以下、中画素とも称する）をＲ２、Ｇ２ａ、Ｇ２ｂ、Ｂ２、Ｃ２ａ乃至Ｃ２ｃの符号で表している。受光面積が小さい出力画素（以下、小画素とも称する）をＲ３、Ｇ３ａ、Ｇ３ｂ、Ｂ３、Ｃ３ａ乃至Ｃ３ｃの符号で表している。
　図４乃至図１１は、各色について大画素と小画素の２種類の出力画素が配置された基本パターンの例を示している。また、図４、図５及び図７乃至図１０は、出力画素がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色により構成される場合の例を示し、図６及び図１１は、出力画素がＲ（赤）及びＣ（クリア）の２色により構成される場合の例を示している。なお、クリア画素とは、色フィルタが設けられていないか、透明の色フィルタが設けられている画素であり、いわゆるＷ（ホワイト）画素と同様の画素である。このＲＣＣＣの色系統は、例えば、車載センシング等で重要となる赤色の波長帯の光（例えば、ブレーキランプ等）の検出精度を向上させるために用いられる。
　図４の基本パターンでは、大画素Ｒ１、大画素Ｇ１ａ、大画素Ｇ１ｂ及び大画素Ｂ１がベイヤ配列に従って配置されている大画素群と、小画素Ｒ３、小画素Ｇ３ａ、小画素Ｇ３ｂ及び小画素Ｂ３がベイヤ配列に従って配置されている小画素群が、左右に並べられている。なお、例えば、大画素群と小画素群を上下に並べるようにしてもよい。
　図５の基本パターンでは、小画素Ｒ３、小画素Ｇ３ａ、小画素Ｇ３ｂ及び小画素Ｂ３からなる小画素群が、ベイヤ配列に従って配置されている。また、大画素Ｒ１、大画素Ｇ１ａ、大画素Ｇ１ｂ及び大画素Ｂ１からなる大画素群が、ベイヤ配列に従って、小画素群の周囲を囲むように配置されている。すなわち、この基本パターンでは、大画素群が小画素群の周囲を囲むとともに、大画素群と小画素群の色配列が同じである。
　図６の基本パターンでは、小画素Ｒ３、小画素Ｃ３ａ、小画素Ｃ３ｂ及び小画素Ｃ３ｃからなる小画素群が、２行×２列に配置されている。具体的には、小画素Ｒ３の右隣に小画素Ｃ３ａが配置され、小画素Ｒ３の下に小画素Ｃ３ｃが配置され、小画素Ｒ３の右斜め下に小画素Ｃ３ｂが配置されている。また、大画素Ｒ１、大画素Ｃ１ａ、大画素Ｃ１ｂ及び大画素Ｃ１ｃからなる大画素群が、小画素群と同様の色配列に従って、小画素群の周囲を囲むように配置されている。すなわち、この基本パターンでは、大画素群が小画素群の周囲を囲むとともに、大画素群と小画素群の色配列が同じである。
　図７の基本パターンでは、小画素Ｒ３、小画素Ｇ３ａ、小画素Ｇ３ｂ及び小画素Ｂ３からなる小画素群が、ベイヤ配列に従って配置されている。また、大画素Ｒ１、大画素Ｇ１ａ、大画素Ｇ１ｂ及び大画素Ｂ１からなる大画素群が、ベイヤ配列に従って、小画素群の周囲を囲むように配置されている。ただし、大画素群の色配列は、小画素群の色配列を１８０度回転させた配列になっている。すなわち、この基本パターンでは、大画素群が小画素群の周囲を囲むとともに、大画素群と小画素群の色配列が異なっている。
　図８の基本パターンは、図７の基本パターンと比較して、小画素Ｒ３及び小画素Ｂ３の位置が異なっている。すなわち、小画素Ｒ３は大画素Ｂ１の中央に配置され、大画素Ｂ１は小画素Ｒ３の周囲を囲んでいる。また、小画素Ｂ３は大画素Ｒ１の中央に配置され、大画素Ｒ１は小画素Ｂ３の周囲を囲んでいる。すなわち、この基本パターンでは、大画素群の中に小画素群が配置されるとともに、大画素群と小画素群の色配列が異なっている。また、小画素群の配置が、左右非対称及び上下非対称である。
　図９の基本パターンでは、大画素Ｒ１、大画素Ｇ１ａ、大画素Ｇ１ｂ及び大画素Ｂ１からなる大画素群が、ベイヤ配列に従って配置されている。また、小画素Ｒ３、小画素Ｇ３ａ、小画素Ｇ３ｂ及び小画素Ｂ３からなる小画素群が、ベイヤ配列に従って配置されている。ただし、小画素群の色配列は、大画素群の色配列を１８０度回転させた配列になっている。また、小画素Ｒ３は大画素Ｂ１の中央に配置され、大画素Ｂ１は小画素Ｒ３の周囲を囲んでいる。小画素Ｇ３ａは大画素Ｇ１ｂの中央に配置され、大画素Ｇ１ｂは小画素Ｇ３ａの周囲を囲んでいる。小画素Ｇ３ｂは大画素Ｇ１ａの中央に配置され、大画素Ｇ１ａは小画素Ｇ３ｂの周囲を囲んでいる。小画素Ｂ３は大画素Ｒ１の中央に配置され、大画素Ｒ１は小画素Ｂ３の周囲を囲んでいる。すなわち、この基本パターンでは、大画素群の中に小画素群が配置されるとともに、大画素群と小画素群の色配列が異なっている。また、各小画素が各大画素のほぼ中央に配置されている。
　図１０の基本パターンは、図７の基本パターンと比較して、小画素群の配置が異なっている。すなわち、図１０の基本パターンでは、図７の基本パターンと比較して、小画素群の色配列が９０度左回りに回転している。
　図１１の基本パターンは、図６の基本パターンと比較して、小画素群の配置が異なっている。すなわち、図１１の基本パターンでは、図６の基本パターンと比較して、小画素群の色配列が１８０度回転している。従って、この基本パターンでは、大画素群が小画素群の周囲を囲むとともに、大画素群と小画素群の色配列が異なっている。
　図１２乃至図１６は、緑色の出力画素が、大画素、中画素及び小画素の３種類により構成され、赤色及び青色の画素が大画素及び小画素の２種類により構成される場合の基本パターンの例を示している。
　図１２の基本パターンは、図４の基本パターンの小画素Ｇ３ａを中画素Ｇ２ａに置き換えたパターンである。
　図１３の基本パターンは、図５の基本パターンの小画素Ｇ３ａを中画素Ｇ２ａに置き換えたパターンである。
　図１４の基本パターンは、図７の基本パターンの小画素Ｇ３ｂを中画素Ｇ２ｂに置き換えたパターンである。
　図１５の基本パターンは、図８の基本パターンの小画素Ｇ３ｂを中画素Ｇ２ｂに置き換えたパターンである。
　図１６の基本パターンは、図９の基本パターンの小画素Ｇ３ｂを中画素Ｇ２ｂに置き換えたパターンである。
　このように、図１２乃至図１６の基本パターンでは、大画素からなる大画素群と、中画素及び小画素からなる大きさが不揃いの画素群とからなり、各画素群が、図４、図５及び図７乃至図９と同様の色配列に従っている。
　図１７乃至図２１は、各色の出力画素が、それぞれ大画素、中画素及び小画素の３種類により構成される基本パターンの例を示している。また、図１７、図１８及び図２０は、出力画素がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色により構成される場合の例を示し、図１９及び図２１は、出力画素がＲ（赤）及びＣ（クリア）の２色により構成される場合の例を示している。
　図１７の基本パターンでは、大画素Ｒ１、大画素Ｇ１ａ、大画素Ｇ１ｂ及び大画素Ｂ１がベイヤ配列に従って配置されている大画素群、中画素Ｒ２、中画素Ｇ２ａ、中画素Ｇ２ｂ及び中画素Ｂ２がベイヤ配列に従って配置されている中画素群、並びに、小画素Ｒ３、小画素Ｇ３ａ、小画素Ｇ３ｂ及び小画素Ｂ３がベイヤ配列に従って配置されている小画素群が、左右に並べられている。なお、例えば、大画素群、中画素群、及び、小画素群を上下に並べるようにしてもよい。
　図１８の基本パターンでは、小画素Ｒ３、小画素Ｇ３ａ、小画素Ｇ３ｂ及び小画素Ｂ３からなる小画素群が、ベイヤ配列に従って配置されている。また、中画素Ｒ２、中画素Ｇ２ａ、中画素Ｇ２ｂ及び中画素Ｂ２からなる中画素群が、ベイヤ配列に従って、小画素群の周囲を囲むように配置されている。さらに、大画素Ｒ１、大画素Ｇ１ａ、大画素Ｇ１ｂ及び大画素Ｂ１からなる大画素群が、ベイヤ配列に従って、中画素群の周囲を囲むように配置されている。すなわち、この基本パターンでは、中画素群が小画素群の周囲を囲み、大画素群が中画素群の周囲を囲むとともに、大画素群、中画素群及び小画素群の色配列が同じである。
　図１９の基本パターンでは、小画素Ｒ３、小画素Ｃ３ａ、小画素Ｃ３ｂ及び小画素Ｃ３ｃからなる小画素群が、図６の基本パターンと同様の色配列に従って並べられている。また、中画素Ｒ２、中画素Ｃ２ａ、中画素Ｃ２ｂ及び中画素Ｃ２ｃからなる大画素群が、小画素群と同様の色配列に従って、小画素群の周囲を囲むように配置されている。さらに、大画素Ｒ１、大画素Ｃ１ａ、大画素Ｃ１ｂ及び大画素Ｃ１ｃからなる大画素群が、中画素群及び小画素群と同様の色配列に従って、中画素群の周囲を囲むように配置されている。すなわち、この基本パターンでは、中画素群が小画素群の周囲を囲み、大画素群が中画素群の周囲を囲むとともに、大画素群、中画素群及び小画素群の色配列が同じである。
　図２０の基本パターンでは、小画素Ｒ３、小画素Ｇ３ａ、小画素Ｇ３ｂ及び小画素Ｂ３からなる小画素群が、ベイヤ配列に従って配置されている。また、中画素Ｒ２、中画素Ｇ２ａ、中画素Ｇ２ｂ及び中画素Ｂ２からなる中画素群が、ベイヤ配列に従って、小画素群の周囲を囲むように配置されている。さらに、大画素Ｒ１、大画素Ｇ１ａ、大画素Ｇ１ｂ及び大画素Ｂ１からなる大画素群が、ベイヤ配列に従って、中画素群の周囲を囲むように配置されている。ただし、中画素群の色配列は、小画素群の色配列を左回りに９０度回転させた配列になっている。大画素群の色配列は、中画素群の色配列を左回りに９０度回転させた配列になっている。すなわち、この基本パターンでは、中画素群が小画素群の周囲を囲み、大画素群が中画素群の周囲を囲むとともに、大画素群、中画素群及び小画素群の色配列が互いに異なっている。
　なお、図２０の基本パターンは、上述した図２の基本パターンと同様のパターンである。
　図２１の例では、小画素Ｒ３、小画素Ｃ３ａ、小画素Ｃ３ｂ及び小画素Ｃ３ｃからなる小画素群が、２行×２列に配置されている。具体的には、小画素Ｒ３の下に小画素Ｃ３ａが配置され、小画素Ｒ３の左に小画素Ｃ３ｃが配置され、小画素Ｒ３の左斜め下に小画素Ｃ３ｂが配置されている。また、中画素Ｒ２、中画素Ｃ２ａ、中画素Ｃ２ｂ及び中画素Ｃ２ｃからなる中画素群が、小画素群の周囲を囲むように配置されている。ただし、中画素群の色配列は、小画素群の色配列を右回りに９０度回転させた配列になっている。さらに、大画素Ｒ１、大画素Ｃ１ａ、大画素Ｃ１ｂ及び大画素Ｃ１ｃからなる大画素群が、中画素群の周囲を囲むように配置されている。ただし、大画素群の色配列は、中画素群の色配列を１８０度回転させた配列になっている。すなわち、この基本パターンでは、中画素群が小画素群の周囲を囲み、大画素群が中画素群の周囲を囲むとともに、大画素群、中画素群及び小画素群の色配列が互いに異なっている。
｛画素信号の合成方法の例｝
　次に、図２２乃至図２５を参照して、信号処理部１７において、基本パターン画素群ｇｐの各色の画素信号を合成する方法の例について説明する。ここで、画素信号の合成とは、入射光量に応じて、基本パターン画素群の同色画素群内の大きさが異なる出力画素の画素信号の切り替えや加算等を行うことにより、ダイナミックレンジを拡大する処理のことである。
　まず、図２２及び図２３を参照して、同じ色の大画素と小画素の２種類の画素信号の合成方法の例について説明する。
　図２２は、カラム処理部１３から出力される画素信号の特性を模式的に示すグラフである。横軸が入射光量を示し、縦軸が信号値を示している。なお、縦軸の信号値は、カラム処理部１３においてアナログの画素信号を８ビット階調（２５６階調）で量子化した場合の例を示している。また、特性カーブＬは大画素の画素信号の特性を示し、特性カーブＳは小画素の画素信号の特性を示している。なお、以下、特性カーブＬの傾きをＬとし、特性カーブＳの傾きをＳとする。
　大画素は、小画素と比較して、受光面積が広い分、感度が高い一方、飽和光量が小さい。一方、小画素は、大画素と比較して、受光面積が狭い分、感度が低い一方、飽和光量が大きい。そして、大画素が検出可能な光量、すなわち、大画素のダイナミックレンジは、光量０から光量Ｐ１までの範囲である。一方、小画素が検出可能な光量、すなわち、小画素のダイナミックレンジは、光量０から光量Ｐ３までの範囲である。
　ここで、信号処理部１７は、光量０から光量Ｐ１までの範囲においては、大画素の画素信号を選択し、選択した画素信号を出力する。一方、信号処理部１７は、光量Ｐ１から光量Ｐ３までの範囲においては、小画素の画素信号を選択し、選択した画素信号に所定の係数を乗じた信号を出力する。この係数は、例えば、Ｌ／Ｓに設定され、小画素に対する大画素の大きさ（受光面積）の比とほぼ等しくなる。
　これにより、大画素のみを用いた場合と比較して、ダイナミックレンジが光量０から光量Ｐ３までの範囲に拡大される。また、被写体の暗い部分（低輝度被写体）に対しては、相対的に受光面積の大きい大画素の画素信号を用いることにより感度が向上する。一方、被写体の明るい部分（高輝度被写体）に対しては、相対的に受光面積の小さい小画素の画素信号を用いることにより、フォトダイオード１０１の飽和により発生する白飛びの発生を防止することができる。
　図２３は、図２２を参照して上述した合成処理をおこなった場合に信号処理部１７から出力される画素信号（以下、合成信号と称する）の特性を模式的に示すグラフである。横軸が入射光量を示し、縦軸が信号値を示している。
　ここで、画素信号の切り替えが発生する入射光量Ｐ１付近において、合成信号の特性が変化する。例えば、入射光量Ｐ１の前後において、グラフが不連続となったり、入射光量Ｐ１の前後で、グラフの傾きが変化したりする場合がある。この特性の変化により、入射光量Ｐ１付近において、空間方向及び時間方向に色や明るさが不自然に変化する現象が発生する恐れがある。また、この特性の変化は、大画素の特性カーブＬと小画素の特性カーブＳの差（例えば、特性カーブＬと特性カーブＳの傾きの差等）が大きくなるほど大きくなる。
　次に、図２４及び図２５を参照して、同じ色の大画素、中画素及び小画素の３種類の画素信号の合成方法の例について説明する。
　図２４は、図２２と同様に、カラム処理部１３から出力される画素信号の特性を模式的に示すグラフである。特性カーブＬ及び特性カーブＳは、図２２と同じものであり、特性カーブＭは、中画素の画素信号の特性を示している。なお、以下、特性カーブＭの傾きをＭとする。
　中画素は、小画素と比較して、受光面積が広い分、感度が高い一方、飽和光量が小さく、大画素と比較して、受光面積が狭い分、感度が低い一方、飽和光量が大きい。そして、中画素のダイナミックレンジは、光量０から光量Ｐ２までの範囲である。
　ここで、信号処理部１７は、光量０から光量Ｐ１までの範囲においては、大画素の画素信号を選択し、選択した画素信号を出力する。一方、信号処理部１７は、光量Ｐ１から光量Ｐ２までの範囲においては、中画素の画素信号を選択し、選択した画素信号に所定の係数を乗じた信号を出力する。この係数は、例えば、Ｌ／Ｍに設定され、中画素に対する大画素の大きさ（受光面積）の比とほぼ等しくなる。また、信号処理部１７は、光量Ｐ２から光量Ｐ３までの範囲においては、小画素の画素信号を選択し、選択した画素信号に所定の係数を乗じた信号を出力する。この係数は、例えば、Ｌ／Ｓに設定され、小画素に対する大画素の大きさ（受光面積）の比とほぼ等しくなる。このように、大きさが２番目以降の出力画素（中画素及び小画素）の画素信号には所定の係数が乗ぜられる。
　これにより、大画素のみを用いた場合と比較して、ダイナミックレンジが光量０から光量Ｐ３までの範囲に拡大される。また、被写体の暗い部分（低輝度被写体）に対しては、相対的に受光面積の大きい大画素の画素信号を用いることにより感度が向上する。一方、被写体の明るい部分（高輝度被写体）に対しては、相対的に受光面積の小さい小画素の画素信号を用いることにより、フォトダイオード１０１の飽和により発生する白飛びの発生を防止することができる。
　図２５は、図２４を参照して上述した合成処理をおこなった場合に信号処理部１７から出力される合成信号の特性を模式的に示すグラフである。横軸が入射光量を示し、縦軸が信号値を示している。
　ここで、画素信号の切り替えが発生する入射光量Ｐ１及びＰ２付近において、合成信号の特性が変化する。この特性の変化により、入射光量Ｐ１及びＰ２付近において、空間方向及び時間方向に色や明るさが不自然に変化する現象が発生する恐れがある。
　一方、大画素の特性カーブＬと中画素の特性カーブＭの差、及び、中画素の特性カーブＭと小画素の特性カーブＳの差は、大画素の特性カーブＬと小画素の特性カーブＳの差より小さい。従って、図２５の入射光量Ｐ１及びＰ２付近における合成信号の特性の変化は、図２３の入射光量Ｐ１における合成信号の特性の変化より小さくなる。これにより、２種類の画素信号を合成する場合と比較して、入射光量Ｐ１及びＰ２付近において、空間方向及び時間方向に色や明るさが不自然に変化する現象の発生を緩和することができる。その結果、信号処理部１７から出力される画像データに基づく画像の画質の低下が抑制される。なお、この効果は、全ての色の出力画素の大きさが３種類以上でなくても、少なくとも１色の出力画素の大きさが３種類以上の場合に得ることができる。
　また、図２、図７乃至図１１、図１４乃至図１６、図２０及び図２１の基本パターンのように、大きさが異なる出力画素間で異なる色配列とすることにより、各色情報を検出する領域を分散させることができる。例えば、図２の例では、赤、緑、青の色情報を検出する出力画素の配置が分散されている。これにより、上述した合成処理や、周囲の画素の色情報を用いた補間処理において、偽色の発生を抑制することができる。その結果、信号処理部１７から出力される画像データに基づく画像の画質の低下が抑制される。なお、この効果は、全ての色の出力画素の配置が分散されていなくても、少なくとも１色の出力画素の配置が分散されている場合に得ることができる。
＜２．変形例＞
　以下、上述した本技術の実施の形態の変形例について説明する。
｛基本パターンに関する変形例｝
　上述した基本パターンは、その一例であり、他のパターンを採用することが可能である。
　例えば、各色間で出力画素の大きさの種類の数が異なっていてもよい。
　また、例えば、１色以上の出力画素の大きさを４種類以上に設定することも可能である。
　さらに、一部の出力画素の大きさを１種類にすることも可能である。
　また、色の種類や数を変更することも可能である。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ（ホワイト）の組み合わせや、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）等の色の組み合わせを用いることが可能である。
｛合成処理に関する変形例｝
　上述した画素信号の合成処理では、入射光量に応じて、使用する画素信号を切り替える例を示したが、例えば、複数の画素信号を加算して出力するようにしてもよい。
　例えば、図２４の入射光量Ｐａから入射光量Ｐ１までの範囲において、大画素の画素信号と中画素の画素信号を選択し、選択した２つの画素信号を所定の比率で加算して出力するようにしてもよい。また、例えば、入射光量Ｐｂから入射光量Ｐ２までの範囲において中画素の画素信号と小画素の画素信号を選択し、選択した２つの画素信号を所定の比率で加算して出力するようにしてもよい。
｛その他の変形例｝
　図１では、基本パターン列毎に垂直信号線１９を設ける例を示したが、基本パターン画素群ｇｐの構成によっては、この限りではない。例えば、基本パターン列に対して複数の垂直信号線１９を設けるようにしてもよい。
　また、上記の実施の形態では、本技術を単位画素が行列状に配置されたＣＭＯＳイメージセンサに適用した場合を例に挙げて説明したが、本技術はＣＭＯＳイメージセンサへの適用に限られるものではない。すなわち、本技術は、ダイナミックレンジを拡大するために大きさが異なる画素を備える固体撮像素子全般に適用することが可能である。
　また、本技術を適用した固体撮像素子は、例えば、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
＜３．固体撮像素子の使用例＞
　図２６は、上述の固体撮像素子の使用例を示す図である。
　上述した固体撮像素子は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
　・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
　・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
　・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
　・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
　・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
　・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
　・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
　・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
｛撮像装置｝
　図２７は、本技術を適用した電子機器の一例である撮像装置（カメラ装置）の構成例を示すブロック図である。
　図２７に示すように、撮像装置は、レンズ群３０１などを含む光学系、撮像素子３０２、カメラ信号処理部であるＤＳＰ回路３０３、フレームメモリ３０４、表示装置３０５、記録装置３０６、操作系３０７、及び、電源系３０８等を有している。そして、ＤＳＰ回路３０３、フレームメモリ３０４、表示装置３０５、記録装置３０６、操作系３０７、及び、電源系３０８がバスライン３０９を介して相互に接続された構成となっている。
　レンズ群３０１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像素子３０２の撮像面上に結像する。撮像素子３０２は、レンズ群３０１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
　表示装置３０５は、液晶表示装置や有機ＥＬ（electro luminescence）表示装置等のパネル型表示装置から成り、撮像素子３０２で撮像された動画または静止画を表示する。記録装置３０６は、撮像素子３０２で撮像された動画または静止画を、メモリカードやビデオテープやＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記録媒体に記録する。
　操作系３０７は、ユーザによる操作の下に、本撮像装置が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源系３０８は、ＤＳＰ回路３０３、フレームメモリ３０４、表示装置３０５、記録装置３０６、及び、操作系３０７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
　このような撮像装置は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、更には、スマートフォン、携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールに適用される。そして、この撮像装置において、例えば、撮像素子３０２として固体撮像素子１０を用いることができる。これにより、撮像装置のダイナミックレンジを拡大し、画質を向上させることができる。
　なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　また、例えば、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
　画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素のうち少なくとも１色の前記出力画素が３種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられている画素部と、
　同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理を行う信号処理部と
　を備える固体撮像素子。
（２）
　各色の前記出力画素が、それぞれ２種類以上の大きさを有し、
　前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群の色配列と、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の色配列とが異なる
　前記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
　前記第１の画素群が前記第２の画素群の周囲を囲んでいる
　前記（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
　前記第１の出力画素のうち少なくとも１つが、１つの前記第２の出力画素の周囲を囲んでいる
　前記（２）に記載の固体撮像素子。
（５）
　各色の前記出力画素が、それぞれ３種類以上の大きさを有し、
　前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群が、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の周囲を囲み、前記第２の画素群が、前記第２の出力画素と大きさが異なる複数の第３の出力画素からなる第３の画素群の周囲を囲んでいる
　前記（１）に記載の固体撮像素子。
（６）
　各前記出力画素は、同じ大きさの受光素子をそれぞれ備える１つ以上の単位画素により構成される
　前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（７）
　最も小さな前記出力画素は、１つの前記単位画素により構成され、それ以外の大きさの画素は、複数の前記単位画素により構成される
　前記（６）に記載の固体撮像素子。
（８）
　各前記出力画素は、配線により前記単位画素を組み合わせることにより形成される
　前記（６）又は（７）に記載の固体撮像素子。
（９）
　前記信号処理部は、同じ色で大きさが３種類以上の複数の前記出力画素からの複数の画素信号を合成する場合、入射光量に応じて前記複数の画素信号のうち１つを選択して出力するとともに、大きさが２番目以降の前記出力画素の画素信号に所定の係数を乗じて出力する
　前記（１）乃至（８）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１０）
　前記信号処理部は、同じ色で大きさが３種類以上の複数の前記出力画素からの複数の画素信号を合成する場合、入射光量に応じて前記複数の画素信号のうち２つを選択し、選択した画素信号を所定の比率で合成した信号を出力する
　前記（１）乃至（８）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１１）
　固体撮像素子と、
　前記固体撮像素子から出力される信号を処理する第１の信号処理部と
　を備え、
　前記固体撮像素子は、
　　画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素のうち少なくとも１色の前記出力画素が３種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられている画素部と、
　　同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理を行う第２の信号処理部と
　を備える電子機器。
（１２）
　画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素が色毎にそれぞれ２種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられるとともに、前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群の色配列と、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の色配列とが異なる画素部と、
　同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理を行う信号処理部と
　を備える固体撮像素子。
（１３）
　前記第１の画素群が前記第２の画素群の周囲を囲んでいる
　前記（１２）に記載の固体撮像素子。
（１４）
　前記第１の出力画素のうち少なくとも１つが、１つの前記第２の出力画素の周囲を囲んでいる
　前記（１２）に記載の固体撮像素子。
（１５）
　各前記出力画素は、同じ大きさの受光素子をそれぞれ備える１つ以上の単位画素により構成される
　前記（１２）乃至（１４）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１６）
　最も小さな前記出力画素は、１つの前記単位画素により構成され、それ以外の大きさの画素は、複数の前記単位画素により構成される
　前記（１５）に記載の固体撮像素子。
（１７）
　各前記出力画素は、配線により前記単位画素を組み合わせることにより形成される
　前記（１５）又は（１６）に記載の固体撮像素子。
（１８）
　固体撮像素子と、
　前記固体撮像素子から出力される信号を処理する第１の信号処理部と
　を備え、
　前記固体撮像素子は、
　　画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素が色毎にそれぞれ２種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられるとともに、前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群の色配列と、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の色配列とが異なる画素部と、
　　同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理を行う第２の信号処理部と
　を備える電子機器。
　１０　固体撮像素子，　１１　画素部，　１３　カラム処理部，　１７　信号処理部，　１８－１乃至１８－Ｍ　画素駆動線，　１９－１乃至１９－Ｎ　垂直信号線，　１００　同色画素群，　１０１－１乃至１０１－３　フォトダイオード，　１０２－１乃至１０２－３　転送トランジスタ，　１０３　リセットトランジスタ，　１０４　フローティングディフュージョン，　１０５　増幅トランジスタ，　１０６　選択トランジスタ，　ｇｐ（１，１）乃至ｇｐ（Ｍ，Ｎ）　基本パターン画素群，　Ｒ１乃至Ｒ３，Ｇ１ａ乃至Ｇ３ａ，Ｇ１ｂ乃至Ｇ３ｂ，Ｂ１乃至Ｂ３　出力画素

Claims (18)

  1. 　画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素のうち少なくとも１色の前記出力画素が３種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられている画素部と、
    　同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理を行う信号処理部と
    　を備える固体撮像素子。
  2. 　各色の前記出力画素が、それぞれ２種類以上の大きさを有し、
    　前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群の色配列と、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の色配列とが異なる
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  3. 　前記第１の画素群が前記第２の画素群の周囲を囲んでいる
    　請求項２に記載の固体撮像素子。
  4. 　前記第１の出力画素のうち少なくとも１つが、１つの前記第２の出力画素の周囲を囲んでいる
    　請求項２に記載の固体撮像素子。
  5. 　各色の前記出力画素が、それぞれ３種類以上の大きさを有し、
    　前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群が、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の周囲を囲み、前記第２の画素群が、前記第２の出力画素と大きさが異なる複数の第３の出力画素からなる第３の画素群の周囲を囲んでいる
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  6. 　各前記出力画素は、同じ大きさの受光素子をそれぞれ備える１つ以上の単位画素により構成される
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  7. 　最も小さな前記出力画素は、１つの前記単位画素により構成され、それ以外の大きさの画素は、複数の前記単位画素により構成される
    　請求項６に記載の固体撮像素子。
  8. 　各前記出力画素は、配線により前記単位画素を組み合わせることにより形成される
    　請求項６に記載の固体撮像素子。
  9. 　前記信号処理部は、同じ色で大きさが３種類以上の複数の前記出力画素からの複数の画素信号を合成する場合、入射光量に応じて前記複数の画素信号のうち１つを選択して出力するとともに、大きさが２番目以降の前記出力画素の画素信号に所定の係数を乗じて出力する
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  10. 　前記信号処理部は、同じ色で大きさが３種類以上の複数の前記出力画素からの複数の画素信号を合成する場合、入射光量に応じて前記複数の画素信号のうち２つを選択し、選択した画素信号を所定の比率で合成した信号を出力する
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  11. 　固体撮像素子と、
    　前記固体撮像素子から出力される信号を処理する第１の信号処理部と
    　を備え、
    　前記固体撮像素子は、
    　　画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素のうち少なくとも１色の前記出力画素が３種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられている画素部と、
    　　同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理を行う第２の信号処理部と
    　を備える電子機器。
  12. 　画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素が色毎にそれぞれ２種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられるとともに、前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群の色配列と、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の色配列とが異なる画素部と、
    　同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理を行う信号処理部と
    　を備える固体撮像素子。
  13. 　前記第１の画素群が前記第２の画素群の周囲を囲んでいる
    　請求項１２に記載の固体撮像素子。
  14. 　前記第１の出力画素のうち少なくとも１つが、１つの前記第２の出力画素の周囲を囲んでいる
    　請求項１２に記載の固体撮像素子。
  15. 　各前記出力画素は、同じ大きさの受光素子をそれぞれ備える１つ以上の単位画素により構成される
    　請求項１２に記載の固体撮像素子。
  16. 　最も小さな前記出力画素は、１つの前記単位画素により構成され、それ以外の大きさの画素は、複数の前記単位画素により構成される
    　請求項１５に記載の固体撮像素子。
  17. 　各前記出力画素は、配線により前記単位画素を組み合わせることにより形成される
    　請求項１５に記載の固体撮像素子。
  18. 　固体撮像素子と、
    　前記固体撮像素子から出力される信号を処理する第１の信号処理部と
    　を備え、
    　前記固体撮像素子は、
    　　画素信号の出力単位に基づく画素である出力画素が色毎にそれぞれ２種類以上の大きさを有し、複数の色の前記出力画素が所定のパターンに従って配置された基本パターン画素群が並べられるとともに、前記パターン内において、複数の第１の出力画素からなる第１の画素群の色配列と、前記第１の出力画素と大きさが異なる複数の第２の出力画素からなる第２の画素群の色配列とが異なる画素部と、
    　　同じ色で大きさが異なる複数の前記出力画素からの複数の画素信号の合成処理を行う第２の信号処理部と
    　を備える電子機器。
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