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JP2004080227A - Solid state imaging apparatus and its control method - Google Patents

Solid state imaging apparatus and its control method Download PDF

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JP2004080227A
JP2004080227A JP2002236184A JP2002236184A JP2004080227A JP 2004080227 A JP2004080227 A JP 2004080227A JP 2002236184 A JP2002236184 A JP 2002236184A JP 2002236184 A JP2002236184 A JP 2002236184A JP 2004080227 A JP2004080227 A JP 2004080227A
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Japan
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signal
pixel
state imaging
solid
imaging device
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Application number
JP2002236184A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriko Kawamura
河村 典子
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Fujifilm Holdings Corp
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Original Assignee
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Microdevices Co Ltd, Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fujifilm Microdevices Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of controlling a solid state imaging apparatus to satisfactorily perform a parallel signal processing. <P>SOLUTION: The control method for a solid state imaging apparatus comprises a step (a) of feeding a plurality of signal processors in parallel with a series of image signals corresponding to one row or column of pixels in a solid stage imaging device, a step (b) of selecting and processing a part of the image signals as those to be processed by the individual signal processors wherein there are common image signals between the image signals to be processed by one of the signal processors and those to be processed by another of the signal processors, and a step (c) of collecting output signals from the plurality of signal processors into one block to generate a series of image signals corresponding to one row or column of pixels in the solid stage imaging device. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置とその制御方法に関し、特に、色補間処理等を行う信号処理部を有する固体撮像装置とその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
固体撮像装置においては、固体撮像素子の画素上に、赤色、緑色、青色3色のカラーフィルタ等を形成することにより、カラー画像を得ている。しかし、固体撮像素子の1画素上には1色のカラーフィルタしか形成されていないため、固体撮像素子の出力段階では、各画素からはカラーフィルタによって定まる1色の色信号しか出力されない。実際にカラー画像を得るためには、各画素に対してカラーフィルタによって定まる1色以外の少なくとも2色を生成する、色補間処理が行われることになる。
【0003】
従来の固体撮像装置の構成においては、例えばこの色補間処理に対して1つの信号処理ICが用いられている。この信号処理ICは、固体撮像装置に使用される固体撮像素子の画素数に相応する処理能力を持つよう作製される。
【0004】
そのため、出荷個数が多くは見込めない多画素数の固体撮像素子を用いて固体撮像装置を作製する場合などでも、固体撮像素子に合わせて信号処理ICを作製する必要があり、高コストの要因となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
信号処理部を有している固体撮像装置においては、色補間処理等の処理が実施される。
【0006】
本発明の目的は、固体撮像装置の新規な制御方法を提供することである。
【0007】
本発明の他の目的は、固体撮像装置において、並列的な信号処理を良好に行うための新規な制御方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置の制御方法は、(a)固体撮像素子の1画素行または1画素列に相当する一連の画像信号を、複数の信号処理部に並列的に供給する工程と、
(b)前記信号処理部の各々が、前記画像信号の1部分を処理対象画像信号として選択し、処理する工程であって、ある前記信号処理部によって処理される前記処理対象画像信号と、他のある前記信号処理部によって処理される他の前記処理対象画像信号との間に共通する画像信号が存在する、工程と、
(c)前記複数の信号処理部からの出力信号を、1つにまとめ、前記固体撮像素子の1画素行または1画素列に相当する一連の画像信号を生成する工程と、
を有する。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1(A)は、本発明の実施例によるデジタルカメラ(固体撮像装置)の構成を示すブロック図である。
【0010】
固体撮像素子1は、受光した光を電気信号へと変換し、出力する。
【0011】
図1(B)は、固体撮像素子1の構成を概略的に示す平面図である。固体撮像素子1の受光面内に、赤色画素RA、RB、緑色画素GA、GB、青色画素BA、BBが行列状に配置されている。なお、図は簡略化されており、実際の素子においては、例えば数百行、数百から千数百列の画素行列となる。
【0012】
本実施例において画素RA、RB、GA、GB、BA、BBは、図1(B)に示すように、赤色R列、緑色G列、青色B列の3色の列が繰り返し並んだストライプ状に配列されている。
【0013】
ここで、行列状に配置された画素は、図中下方から数えて奇数行目の画素RA、GA、BAと、偶数行目の画素RB、GB、BBとに分類されている。奇数行目の画素がAフィールドを形成し、偶数行目の画素がBフィールドを形成し、これら2フィールドで1フレームの画面を構成する。
【0014】
各画素にはホトダイオード(図示せず)が形成されており、ホトダイオードは、受光した光量に応じて電荷を蓄積する。
【0015】
画素列に隣接する形で、電荷結合素子(CCD)よりなる複数の垂直電荷転送路VCCDが配置され、画素と結合される。VCCDには、1画素に対して2つの電極が形成されている。ホトダイオードに蓄積された画像電荷は、VCCDに読み出される。
【0016】
VCCDは、4相駆動信号V1、V2、V3、V4により駆動され、画像電荷を図中下方に転送する。各VCCDの1端には、CCDよりなる1つの水平電荷転送路HCCDが結合されている。
【0017】
HCCDは、2相駆動信号H1、H2により駆動され、画素行列1行分ずつの画像電荷を左方向に転送する。
【0018】
HCCDを転送された画像電荷は、出力アンプAMPで電圧信号に変換、増幅され、チップ出力端子Voutから出力される。
【0019】
図1(A)に戻って、チップ出力Voutは、アナログフロントエンド2へ供給される。アナログフロントエンド2は、A/D変換器等から構成されており、アナログ信号であるチップ出力Voutを、デジタル信号へと変換する等の処理を行う。
【0020】
アナログフロントエンド2の出力は、初段信号処理部3へ供給される。初段信号処理部3では、色補間処理等が行われる。
【0021】
固体撮像素子1の1画素上には、赤色R、緑色G、青色Bいずれか1色のみのカラーフィルタが形成されており、1画素からは、R、G、Bいずれか1色に関する信号しか出力されない。
【0022】
したがって、ある1画素の位置に対するR、G、B3色すべての情報を得るためには、固体撮像素子の出力以後に、その画素の色以外の2色を生成する処理(色補間処理)が必要となる。
【0023】
ある1画素の位置に対して、その画素が有する色以外のある1色(以下色Cとする)を生成する方法としては、その画素を囲むように位置している、色Cを持ったいくつかの画素の信号を加重平均し、その画素に対する、色Cの信号として採用する方法が広く用いられる。
【0024】
このとき一般に、偽色の発生防止等のため、平均操作に用いる色Cを有する複数の画素は、色補間処理される1画素の周囲の1領域に偏らないように選択されることが好ましい。
【0025】
本実施例では、色補間処理の方法として、色補間処理をしたい画素と同一の行に含まれる左右両側2画素の平均値を採用する方法を用いる。
【0026】
つまり、例えば色補間処理をしたい画素(以下画素Pとする)が青色Bだとすると、画素Pに対する赤色Rとして、画素Pと同一行に含まれ、画素Pの左側最近接の赤色画素の信号と、画素Pと同一行に含まれ、画素Pの右側最近接の赤色画素の信号とを平均した値を採用する。そして画素Pに対する緑色Gとして、画素Pと同一行に含まれ、画素Pの左側最近接の緑色画素の信号と、画素Pと同一行に含まれ、画素Pの右側最近接の緑色画素の信号とを平均した値を採用する。色補間処理したい画素が赤色R、緑色Gの場合も同様な手順である。
【0027】
具体的に、図1(B)中に示す画素BA33に対応する赤色信号RA33、緑色信号GA33は、以下のように生成される。
【0028】
画素BA33の左側にある赤色画素RA31の出力と、画素BA33の右側にある赤色画素RA34の出力との平均値を、画素BA33に対する赤色信号RA33とする。同様に、画素BA33の左側にある緑色画素GA32の出力と、画素BA33の右側にある緑色画素GA35の出力との平均値を、画素BA33に対する緑色信号GA33とする。
【0029】
赤色画素、緑色画素、青色画素の列がストライプ状に並んでいる本実施例の固体撮像素子に対して、この色補間処理方法を適用する場合、ある画素についてカラーフィルタが有しない2色を生成するためには、その画素の左側に2画素、右側に2画素が存在することが必要となる。
【0030】
本実施例では、色補間処理をしたい画素と同じ行にある画素のみを用いて色補間処理を行うが、より一般には、色補間処理をしたい画素の上下の行の画素も含める方法を用いての色補間処理も実施される。
【0031】
本実施例では、色補間処理を実行するために、色補間処理をしたい画素の左側に2画素、右側に2画素が必要となるが、色補間処理をしたい画素の周辺に必要となる画素の数や配置形状は一般に、使用する固体撮像素子の画素配列型、色補間処理方法等に応じて適当に設定される。
【0032】
本実施例において、初段信号処理部3は、3つの信号処理IC3A、3B、3Cから構成されている。
【0033】
固体撮像素子1からの出力は、特定画素領域ごとに3つに分割され、それぞれが信号処理IC3A、3B、3Cに供給され、処理される。初段信号処理部3における信号処理について詳しくは、後に図3、4を用いて説明する。
【0034】
信号処理IC3A、3B、3Cはそれぞれ、初段の画像信号処理を実施するとともに、表示水平同期信号を出力し、プログラマブル論理合成回路6に供給する。
【0035】
プログラマブル論理合成回路6は、FPGA(Field Programmable Gate Array)、PLD(Programmable Logic Device)等で構成され、信号処理IC3A、3B、3Cより各々出力される画像信号および表示水平同期信号から、3つの部分を再びひとつにまとめた画像信号を生成する。
【0036】
タイミングジェネレータ7は、HCCDを駆動するための2相パルスを生成し、固体撮像素子1に供給する他、VCCDの駆動に必要な4相パルスを生成し、Vドライバ8に供給する。また、水平同期信号および垂直同期信号等を生成する。Vドライバ8は、固体撮像装置1に、VCCD駆動用の4相信号等を供給する。
【0037】
図2(A)、(B)は、本実施例による固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【0038】
図2(A)には、2つの垂直期間TV1、TV2が示されている。
【0039】
まずTV1において、垂直同期信号VDが立ち上がると、VCCDの駆動信号V2に読み出しパルスが重畳されて、Aフィールド(奇数行目)の画素より、画像電荷がVCCDに読み出される。
【0040】
VCCDに読み出された画像電荷は、4相駆動信号V1、V2、V3、V4によってVCCD中を、2相駆動信号H1、H2によってHCCD中を転送される。そして出力アンプで電圧信号に変換され、増幅された後、アナログフロントエンドに供給される。
【0041】
アナログフロントエンドでは、固体撮像素子からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、出力2outを生成する。
【0042】
Aフィールドの画像信号がすべて出力されると、第1の垂直期間TV1が終了する。第1の垂直期間TV1が終了すると、再び垂直同期信号VDが立ち上がり、第2の垂直期間TV2が開始する。
【0043】
垂直期間TV2の初めに、VCCDの駆動信号V4に読み出しパルスが重畳されて、Bフィールド(偶数行目)の画像信号がVCCDに読み出される。その後、垂直期間TV1と同様のプロセスで、Bフィールドの画像信号が固体撮像素子から読み出され、それに応じてアナログフロントエンドからの出力2outが生成される。
【0044】
2回の垂直期間TV1、TV2により、画素行列全体の画像電荷の読み出しが終了する。
【0045】
図2(B)は、図2(A)の1部分を時間的に拡大したタイミングチャートであり、水平転送2回分の過程を示す。ただし、垂直同期信号VDは示していない。
【0046】
水平同期信号HDの立ち上がりを合図に、1回の水平走査期間THが開始する。1回の水平走査期間THでは、1行分の画像信号が、固体撮像素子より出力される。
【0047】
水平走査期間THの初めに、VCCDを駆動する4相信号V1、V2、V3、V4が所定のレベルに変化し、画像電荷が垂直方向に転送され、1行分の画像電荷がHCCDへと移動する(ラインシフト)。
【0048】
ラインシフトが終了すると、HCCDに2相駆動信号H1、H2が印加される。2相駆動信号H1、H2は、互いに逆の位相を保ちながら交互に変化する波形を有す。HCCDは、2相駆動信号H1、H2により1行分の画像電荷を順次水平方向に転送する。
【0049】
HCCDを転送された画像電荷は、順次出力アンプで電圧信号に変換、増幅されて、アナログフロントエンドへ供給され、デジタル出力2outの1行分が生成される。
【0050】
1回の水平期間THが終了し、1行分の画像信号の出力が完了すると、再び水平同期信号HDが立ち上がり、次の1行を出力するための水平走査期間THが開始する。
【0051】
水平走査期間THは、そのとき読み出しているフィールドのすべての行の画像信号が出力されるまで、所定の回数繰り返される。
【0052】
図3は、信号処理IC3A、3B、3Cによる信号処理の概要を説明するための図である。
【0053】
図3では、固体撮像素子1の画素領域が、3つの短冊状の領域DA、DB、DCに分けられており、信号処理IC3A、3B、3Cには、領域DA、DB、DCからの画像信号がそれぞれ供給されるように設定されている。
【0054】
領域DAとDBとは互いに縁部で重なった領域Dabを有し、領域DBとDCとは互いに縁部で重なった領域Dbcを有する。
【0055】
領域Dabからの画素信号は、信号処理IC3Aと3B両方に供給され、領域Dbcからの画素信号は、信号処理IC3Bと3C両方に供給されるよう設定されている。
【0056】
一方、領域Da、Db、Dcからの画素信号はそれぞれ、信号処理IC3A、3B、3Cのみに供給される。
【0057】
信号処理IC3A、3B、3Cで分割して処理された画像信号を、プログラマブル論理合成回路を用いて一つにまとめ、画素領域全体の画像信号を得る。
【0058】
領域Da、Db、Dcの形状は、使用する信号処理ICの処理能力等に応じて適当に設定される。
【0059】
領域Da、Db、Dcの形状を適当に設定することで、用いる3つの信号処理ICを、同一の型のものとすることもできる。
【0060】
画素信号が複数の信号処理ICへ重複して供給される領域Dab、Dbcは、分割して処理された画像信号のとりまとめを良好に行うために設けられている。
【0061】
複数の信号処理ICによって重複して処理される領域Dab、Dbcの形状は、使用する固体撮像素子の画素配列型、色補間処理方法等に応じて適当に設定される。
【0062】
このように、1つの固体撮像素子から出力された画像信号を、複数の信号処理ICで分割して処理することで、多画素数の固体撮像素子に対し、少画素数用の信号処理ICを複数用いての信号処理が可能となる。例えば、新規に多画素数の固体撮像素子を作製する場合において、その固体撮像素子の画素数に合わせた新たな信号処理ICまでも作製することなく、既存の少画素数用の信号処理ICを利用することができるようになる。
【0063】
以下さらに、図4(A)に示すタイミングチャートを用いて、本実施例における信号処理IC3A、3B、3Cの具体的な信号処理過程について説明する。図4(A)では、画素行列1行分の信号の処理過程が示されている。なお、横軸の位置は、理解を容易にするため、一部ずらして示している。
【0064】
図1(B)に示す固体撮像素子1から、ある1行の画像信号が出力されるとき、まず初めに図3の領域Daに含まれる画素の信号が出力され、その後順次、領域Dab、Db、Dbcに含まれる画素の信号の出力が続き、最後に領域Dcに含まれる画素の信号が出力されて、1行分の画素信号の出力が終わる。
【0065】
その1行分の出力は順次アナログフロントエンドでデジタル信号に変換され、アナログフロントエンドからは、図4(A)最上段に示すような出力2outを得る。信号Sa、Sab、Sb、Sbc、Scはそれぞれ、図3の領域Da、Dab、Db、Dbc、Dcに含まれる画素からの出力を示す。
【0066】
信号処理IC3A、3B、3Cの出力を3Aout、3Bout、3Coutで示す。信号処理IC3Aは、水平同期信号HDAに合わせて、出力2outに対して(すなわち信号Sa、Sabに対して)信号処理を実行し、色補間処理が実行できる部分について、色補間処理結果SAを出力する。処理IC3Bは、水平同期信号HDBに合わせて、出力2outに対して(すなわち信号Sab、Sb、Sbcに対して)、信号処理を実行し、色補間処理が可能な部分について、色補間処理結果SBを出力する。信号処理IC3Cは、水平同期信号HDCに合わせて、出力2outに対して(すなわち信号Sbc、SCに対して)、信号処理を実行し、色補間処理が可能な部分について、色補間処理結果SCを出力する。
【0067】
ところで、画素領域を分割して信号処理を行うことに起因して、図3の領域DA、DB、DCの縁部(ただし、固体撮像素子の縁部を除く)には、色補間処理を実行できない画素が生じている。そこで、本実施例において、信号処理IC3A、3B、3Cは、正常な色補間処理が実行できる画素信号に対してのみ、色補間処理結果SA、SB、SCを出力するよう設定されている。なお、画素領域の分割とは係わりなく色補間処理が実行できない固体撮像素子の縁部の画素に対して、色補間処理結果は出力されていない。
【0068】
例えば、図3の領域DAに含まれる画素行に対して、信号処理IC3Aで色補間処理をする場合を考える。そのとき、領域DAの右端の画素(以下画素P1とする)に対して色補間処理をしようとしても、画素P1の右側には領域DAに属す画素が存在しないため、画素P1に対する色補間処理は実施することができない。
【0069】
また例えば、領域DAの右端から2列目の画素(以下画素P2とする)に対して信号処理IC3Aで色補間処理をしようとした場合、領域DA中画素P2の右側には1つの画素しか存在しないため、1色分の色補間処理はできるが、残りの1色については色補間処理が実行できない(なおここで、画素P2の左側には2画素以上が存在するように領域DAは設定されている)。
【0070】
一方で、領域DAの右端から3列目以左の画素(以下画素P3とする)に対しては、領域DA中画素P3の右側に2つ以上の画素が存在するため、信号処理IC3Aで色補間処理が実行できる(なおここで、画素P3の左側には2画素以上が存在するように領域DAは設定されている)。
【0071】
このように、図3の領域DAの右端付近に、色補間処理を実行できない画素が存在するので、図4(A)に示す、アナログフロントエンドからの出力信号SaとSabのすべてに対しては、信号処理IC3Aでの色補間処理が実行できない。信号Sabの右端付近の画素信号には、色補間処理されないものが生じている。
【0072】
同様に、信号処理IC3Bについては、信号Sabの左端付近と、信号Sbcの右端付近の画素信号に、色補間処理されないがものが生じ、信号処理IC3Cについては、信号Sbcの左端付近の画素信号に、色補間処理されないものが生じている。
【0073】
さて、図3の領域DAとDBの重なり幅(領域Dabの幅)を適当に設定することによって、信号SAの右端に対応する画素と、信号SBの左端に対応する画素とが隣接するようにでき、また同様に、領域DBとDCの重なり幅(領域Dbcの幅)を適当に設定することによって、信号SBの右端に対応する画素と、信号SCの左端に対応する画素とが隣接するようにできる。つまり、信号SA、SB、SCを重なりなく繋ぎ合わせると、色補間処理が完了した画素信号1行分が生成されるようにできる。
【0074】
本実施例では、領域DAとDBとの重なり幅(領域Dabの幅)、領域DBとDCとの重なり幅(領域Dbcの幅)はともに、画素4列分に設定される。信号Sab、Sbcはそれぞれ、4画素分の信号となる。
【0075】
こうすると、信号Sabの左端から3番目と4番目の画素に対しては信号処理IC3Aで色補間処理が実行できないが、左端から1番目と2番目の画素に対しては実行でき、信号SAとして出力される(なお、色補間処理をしたい画素の左側には2画素以上が存在するよう領域DAは設定されている)。一方、信号Sabの左端から1番目と2番目の画素に対しては信号処理IC3Bで色補間処理が実行できないが、左端から3番目と4番目の画素に対しては実行でき、信号SBとして出力される(なお、色補間処理をしたい画素の右側には2画素以上が存在するよう領域DBは設定されている)。信号Sbcについても同様である。
【0076】
本実施例の色補間処理方法では、色補間処理をしたい画素の片側(左側あるいは右側)には2画素が必要であった。重なり幅の設定を、例えばこのように、色補間に必要となる2画素の2倍の4画素(4列)とすることで、信号SA、SB、SCを重なりなく繋ぎ合わせ、画素信号1行分が生成されるようにできる。
【0077】
プログラマブル論理合成回路の出力を6outで示す。プログラマブル論理合成回路には、表示水平同期信号HBLKAが立ち上がっている期間の3Aout(信号SA)と、表示水平同期信号HBLKBが立ち上がっている期間の3Bout(信号SB)と、表示水平同期信号HBLKCが立ち上がっている期間の3Cout(信号SC)とが供給される。プログラマブル論理合成回路において、信号SA、SB、SCが繋ぎ合わされ、色補間処理が完了した1行分の画像信号が生成される。
【0078】
なお、表示水平同期信号HBLKA、HBLKB、HBLKCは、それぞれ、信号処理IC3A、3B、3Cより供給されている。
【0079】
複数の信号処理ICからの出力を、重なりなく繋ぎ合わせて1行分の画像信号を得られるように、本実施例では、画素領域間の重なりを画素4列に設定した。使用する固体撮像素子の画素配列型、色補間処理方法等が異なる場合には、必要とされる画素領域間の重なり形状は異なってくる。その場合でも、色補間処理をしたい画素の周辺に必要となる画素の数や配置形状を考慮し、画素領域間の重なり形状を適当に設定すればよい。
【0080】
図4(B)は、本発明の他の実施例を説明するためのタイミングチャートである。
【0081】
アナログフロントエンドからの出力2outを得る段階までは、図4(A)で説明した第1の実施例と同様である。
【0082】
第1の実施例において、信号処理IC3A(3B、3C)は、色補間処理が実行できる画素に対してのみ色信号を出力した。本実施例では、信号処理IC3A(3B、3C)は、色補間処理が正常に実行できない画像信号に対しては、仮の色信号を生成し、出力する。ただし、固体撮像素子の縁部の画素に対しては、本実施例においても色補間処理結果は出力されないよう設定されている。
【0083】
仮の色信号は、色補間処理をしたい画素の片側(右側あるいは左側)のみに存在する画素を用いて生成される。
【0084】
また、本実施例で、プログラマブル論理合成回路は、初段信号処理部において複数の信号処理ICによって重複して処理された結果を、合成してひとつにまとめる機能を有する。
【0085】
信号処理IC3Aは、水平同期信号HDAに合わせて、出力2outに対し(すなわち信号Sa、Sabに対し)信号処理を実行する。アナログフロントエンドの出力Sa、Sabそれぞれに対し、信号SA、SAB−Aが生成される。処理IC3Bは、水平同期信号HDBに合わせて、出力2outに対し(すなわち信号Sab、Sb、Sbcに対し)信号処理を実行する。アナログフロントエンドの出力Sab、Sb、Sbcそれぞれに対し、信号SAB−B、SB、SBC−Bが生成される。信号処理IC3Cは、水平同期信号HDCに合わせて、出力2outに対し(すなわち信号Sbc、Scに対し)信号処理を実行する。アナログフロントエンドの出力Sbc、Scそれぞれに対し、信号SBC−C、SCが出力される。
【0086】
ここで、例えば、信号処理IC3Aでの信号処理において、色補間処理が正常に実行できない画素(以下画素P4とする)について考える。画素P4は、図3の領域Dabの右端付近に存在するが、画素P4の右側に、色補間処理に用いることができる画素が存在しないことから、色補間処理ができない。そこで、画素P4の左側にある画素の信号を用いて、補いたい色の仮の信号を生成する。例えば、画素P4の左側に最近接して存在する当該色の1画素の信号を、画素P4に対する当該色の仮の信号とする。
【0087】
ただし、このように生成された仮の色信号は、色補間処理をしたい画素の片側だけに存在する画素の信号のみを用いているため、画素P4に対する色信号としてそのまま採用すると、偽色の発生等が懸念され、好ましくない。
【0088】
ところで、この画素P4は、信号処理IC3Bでも処理される。信号処理IC3Bでの処理時に、画素P4の両側に、色補間処理に必要な画素数が存在している場合であれば、通常の色補間処理が実行される。また、画素P4の左側に色補間処理に用いることができる画素が存在していなければ、画素P4の右側にある画素の信号のみを用いて、仮の色信号を生成する。いずれにせよ、画素P4が信号処理IC3Bで処理される場合は、その出力に、画素P4の右側に存在する画素の信号が含まれる。
【0089】
したがって、画素P4に対して補われた色信号として、信号SAB−Aには、画素P4の左側に存在する画素の信号のみから生成された色信号が含まれ、信号SAB−Bには、画素P4の右側に存在する画素を含む信号から生成された色信号が含まれることになる。
【0090】
そして、信号SAB−AとSAB−Bとを合成することで、画素P4の左右両側の情報が含まれた色信号を補うことができる。
【0091】
プログラマブル論理合成回路は、信号SAB−AとSAB−Bとを、加重平均をとる等のプロセスにより合成し、信号SABを生成する。信号SABにおいては、画素P4に対して、画素P4の左右両側の情報を含んだ色信号が補われている。
【0092】
加重平均の方法を適当に設定することにより、初段信号処理部における色補間処理の方法と整合するように、画素P4の色信号を補うことができる。
【0093】
信号処理IC3B、3Cにおいて色補間処理が正常に実行できない画素についても、同様にして画素が有しない色信号を補うことができる。
【0094】
プログラマブル論理合成回路には、表示水平同期信号HBLKAが立ち上がっている期間の3Aout(信号SA、SAB−A)と、表示水平同期信号HBLKBが立ち上がっている期間の3Bout(信号SAB−B、SB、SBC−B)と、表示水平同期信号HBLKCが立ち上がっている期間の3Cout(信号SBC−C、SC)とが供給される。
【0095】
プログラマブル論理合成回路において、信号処理IC3Aによる出力SAB−Aと、信号処理IC3Bによる出力SAB−Bとが合成され、ひとつの信号SABとして出力される。また信号処理IC3Bによる出力SBC−Bと、信号処理IC3Cによる出力SBC−Cとが合成され、ひとつの信号SBCとして出力される。この合成プロセスにおいて、初段信号処理部で正常に色補間処理が実行できなかった画素に対して、色信号を補う処理が完了する。なお、信号SA、SB、SCはそのまま出力される。
【0096】
このようにして、プログラマブル論理合成回路において最終的に、各画素について色信号が補われた、1行分全体の画像信号SA、SAB、SB、SBC、SCが生成される。
【0097】
以上2つの実施例において、色補間処理をしたい画素と同じ行にある画素のみを用いて色補間処理を行ったが、信号処理ICの前段に遅延回路を設けることにより、色補間処理をしたい画素の上下の行の画素を含めた形での色補間処理も実施できる。
【0098】
例えば図5に示すように、アナログフロントエンド2からの出力に対し、遅延なしの信号と、遅延回路20による1行分の遅延信号と、遅延回路21による2行分の遅延信号とを生成し、並列的に信号処理IC3A’(3B’、3C’)に供給する。信号処理IC3A’( 3B’、3C’)は、3行分の画像信号を入力し、色補間処理を行うことができる。
【0099】
以上2つの実施例においては、画像信号を行単位で読み出す固体撮像素子を用いて説明したが、列単位で読み出す固体撮像素子を用いてもよい。行についての説明を列に読み替えればよい。
【0100】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば種々の変更、改良、組合せが可能なことは当業者に自明であろう。
【0101】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固体撮像装置における色補間処理等に関して、並列的な信号処理を良好に行うための新規な制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】固体撮像装置の構成を示すブロック図と固体撮像素子の概略平面図である。
【図2】固体撮像装置の動作を概略的に示すタイミングチャートである。
【図3】初段信号処理部における信号処理の概要を説明するための図である。
【図4】信号処理ICにおける具体的な信号処理過程を示すタイミングチャートである。
【図5】アナログフロントエンドと信号処理ICの間に遅延回路を含む構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 固体撮像素子
2 アナログフロントエンド
3 初段信号処理部
3A、3B、3C 信号処理IC
6 プログラマブル論理合成回路
7 タイミングジェネレータ
8 Vドライバ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device and a control method thereof, and more particularly to a solid-state imaging device having a signal processing unit that performs color interpolation processing and the like and a control method thereof.
[0002]
[Prior art]
In a solid-state imaging device, a color image is obtained by forming red, green, and blue color filters on a pixel of a solid-state imaging device. However, since only one color filter is formed on one pixel of the solid-state image sensor, only one color signal determined by the color filter is output from each pixel at the output stage of the solid-state image sensor. In order to actually obtain a color image, color interpolation processing for generating at least two colors other than one color determined by the color filter for each pixel is performed.
[0003]
In the configuration of the conventional solid-state imaging device, for example, one signal processing IC is used for this color interpolation processing. This signal processing IC is manufactured so as to have a processing capability corresponding to the number of pixels of the solid-state imaging device used in the solid-state imaging device.
[0004]
Therefore, even when a solid-state imaging device is manufactured using a solid-state imaging device with a large number of pixels that cannot be expected to be shipped in large quantities, it is necessary to manufacture a signal processing IC according to the solid-state imaging device. It has become.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In a solid-state imaging device having a signal processing unit, processing such as color interpolation processing is performed.
[0006]
An object of the present invention is to provide a novel control method for a solid-state imaging device.
[0007]
Another object of the present invention is to provide a novel control method for favorably performing parallel signal processing in a solid-state imaging device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The solid-state imaging device control method of the present invention includes: (a) supplying a series of image signals corresponding to one pixel row or one pixel column of a solid-state imaging device in parallel to a plurality of signal processing units;
(B) Each of the signal processing units is a step of selecting and processing a portion of the image signal as a processing target image signal, and the processing target image signal processed by a certain signal processing unit, and the other A common image signal exists between the other image signal to be processed and processed by the signal processing unit.
(C) combining the output signals from the plurality of signal processing units into one, and generating a series of image signals corresponding to one pixel row or one pixel column of the solid-state imaging device;
Have
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1A is a block diagram illustrating a configuration of a digital camera (solid-state imaging device) according to an embodiment of the present invention.
[0010]
The solid-state imaging device 1 converts the received light into an electrical signal and outputs it.
[0011]
FIG. 1B is a plan view schematically showing the configuration of the solid-state imaging device 1. In the light receiving surface of the solid-state imaging device 1, red pixels RA and RB, green pixels GA and GB, blue pixels BA and BB are arranged in a matrix. Note that the drawing is simplified, and an actual element has a pixel matrix of several hundred rows and hundreds to thousands of columns, for example.
[0012]
In this embodiment, the pixels RA, RB, GA, GB, BA, and BB are formed in a stripe shape in which three colors of red R columns, green G columns, and blue B columns are repeatedly arranged as shown in FIG. Is arranged.
[0013]
Here, the pixels arranged in a matrix are classified into odd-numbered rows of pixels RA, GA, BA and even-numbered rows of pixels RB, GB, BB counted from the lower side in the drawing. Odd-numbered pixels form an A field, and even-numbered pixels form a B field, and a screen of one frame is configured by these two fields.
[0014]
A photodiode (not shown) is formed in each pixel, and the photodiode accumulates electric charge according to the amount of received light.
[0015]
A plurality of vertical charge transfer paths VCCD composed of charge-coupled devices (CCDs) are arranged adjacent to the pixel columns and coupled to the pixels. In the VCCD, two electrodes are formed for one pixel. The image charge accumulated in the photodiode is read out to the VCCD.
[0016]
The VCCD is driven by four-phase drive signals V1, V2, V3, and V4, and transfers image charges downward in the figure. One horizontal charge transfer path HCCD composed of a CCD is coupled to one end of each VCCD.
[0017]
The HCCD is driven by the two-phase drive signals H1 and H2, and transfers image charges for each row of the pixel matrix in the left direction.
[0018]
The image charge transferred to the HCCD is converted into a voltage signal by the output amplifier AMP, amplified, and output from the chip output terminal Vout.
[0019]
Returning to FIG. 1A, the chip output Vout is supplied to the analog front end 2. The analog front end 2 includes an A / D converter and the like, and performs processing such as converting the chip output Vout, which is an analog signal, into a digital signal.
[0020]
The output of the analog front end 2 is supplied to the first stage signal processing unit 3. In the first stage signal processing unit 3, color interpolation processing and the like are performed.
[0021]
On one pixel of the solid-state imaging device 1, a color filter of only one color of red R, green G, and blue B is formed. From one pixel, only a signal related to any one color of R, G, or B is formed. Not output.
[0022]
Therefore, in order to obtain information on all the R, G, and B colors for a certain pixel position, a process for generating two colors other than the color of the pixel (color interpolation process) is required after the output of the solid-state imaging device. It becomes.
[0023]
As a method of generating a certain color other than the color of the pixel (hereinafter referred to as color C) for the position of a certain pixel, any number of colors C that are positioned so as to surround the pixel can be used. A method of performing weighted averaging of the signal of the pixel and adopting it as the color C signal for the pixel is widely used.
[0024]
At this time, in general, in order to prevent generation of false colors, it is preferable that the plurality of pixels having the color C used for the average operation be selected so as not to be biased to one region around one pixel to be subjected to color interpolation processing.
[0025]
In this embodiment, as a method of color interpolation processing, a method is adopted in which an average value of two pixels on both the left and right sides included in the same row as the pixel to be subjected to color interpolation processing is used.
[0026]
That is, for example, if a pixel to be subjected to color interpolation processing (hereinafter referred to as a pixel P) is blue B, a red R for the pixel P is included in the same row as the pixel P, and the red pixel signal closest to the left side of the pixel P A value obtained by averaging signals of red pixels closest to the right side of the pixel P that are included in the same row as the pixel P is employed. Then, as a green G for the pixel P, a signal of a green pixel closest to the left side of the pixel P and a signal of a green pixel closest to the right side of the pixel P included in the same row as the pixel P are included. The average value is used. The same procedure is used when the pixel to be color-interpolated is red R or green G.
[0027]
Specifically, the red signal RA33 and the green signal GA33 corresponding to the pixel BA33 shown in FIG. 1B are generated as follows.
[0028]
An average value of the output of the red pixel RA31 on the left side of the pixel BA33 and the output of the red pixel RA34 on the right side of the pixel BA33 is set as a red signal RA33 for the pixel BA33. Similarly, an average value of the output of the green pixel GA32 on the left side of the pixel BA33 and the output of the green pixel GA35 on the right side of the pixel BA33 is defined as a green signal GA33 for the pixel BA33.
[0029]
When this color interpolation processing method is applied to the solid-state imaging device of the present embodiment in which the rows of red pixels, green pixels, and blue pixels are arranged in stripes, two colors that do not have a color filter are generated for a certain pixel. In order to do this, it is necessary to have two pixels on the left side of the pixel and two pixels on the right side.
[0030]
In this embodiment, color interpolation processing is performed using only pixels in the same row as the pixel for which color interpolation processing is to be performed, but more generally, by using a method including pixels in the upper and lower rows of the pixel for which color interpolation processing is to be performed. The color interpolation process is also performed.
[0031]
In this embodiment, in order to execute the color interpolation processing, two pixels are required on the left side and two pixels on the right side of the pixel on which color interpolation processing is to be performed. In general, the number and the arrangement shape are appropriately set according to the pixel arrangement type of the solid-state imaging device to be used, the color interpolation processing method, and the like.
[0032]
In the present embodiment, the first stage signal processing unit 3 includes three signal processing ICs 3A, 3B, and 3C.
[0033]
The output from the solid-state imaging device 1 is divided into three for each specific pixel region, and each is supplied to the signal processing ICs 3A, 3B, and 3C and processed. Details of the signal processing in the first stage signal processing unit 3 will be described later with reference to FIGS.
[0034]
Each of the signal processing ICs 3 </ b> A, 3 </ b> B, and 3 </ b> C performs the first-stage image signal processing, outputs a display horizontal synchronization signal, and supplies it to the programmable logic synthesis circuit 6.
[0035]
The programmable logic synthesis circuit 6 includes an FPGA (Field Programmable Gate Array), a PLD (Programmable Logic Device), and the like. The image signal is generated as a single image.
[0036]
The timing generator 7 generates a two-phase pulse for driving the HCCD and supplies it to the solid-state imaging device 1, and also generates a four-phase pulse necessary for driving the VCCD and supplies it to the V driver 8. Further, a horizontal synchronization signal, a vertical synchronization signal, and the like are generated. The V driver 8 supplies the solid-state imaging device 1 with a 4-phase signal for driving the VCCD.
[0037]
2A and 2B are timing charts showing the operation of the solid-state imaging device according to the present embodiment.
[0038]
FIG. 2A shows two vertical periods TV1 and TV2.
[0039]
First, in the TV 1, when the vertical synchronization signal VD rises, a readout pulse is superimposed on the VCCD drive signal V 2, and image charges are read out to the VCCD from the pixels in the A field (odd row).
[0040]
The image charges read out to the VCCD are transferred in the VCCD by the four-phase drive signals V1, V2, V3, and V4 and in the HCCD by the two-phase drive signals H1 and H2. Then, it is converted into a voltage signal by an output amplifier, amplified, and then supplied to the analog front end.
[0041]
In the analog front end, an analog signal from the solid-state imaging device is converted into a digital signal, and an output 2out is generated.
[0042]
When all the image signals of the A field are output, the first vertical period TV1 ends. When the first vertical period TV1 ends, the vertical synchronization signal VD rises again, and the second vertical period TV2 starts.
[0043]
At the beginning of the vertical period TV2, a readout pulse is superimposed on the VCCD drive signal V4, and the image signal of the B field (even-numbered rows) is read out to the VCCD. Thereafter, in the same process as in the vertical period TV1, the B-field image signal is read from the solid-state imaging device, and the output 2out from the analog front end is generated accordingly.
[0044]
The readout of the image charges of the entire pixel matrix is completed by two vertical periods TV1 and TV2.
[0045]
FIG. 2B is a timing chart obtained by enlarging a part of FIG. 2A in time, and shows a process for two horizontal transfers. However, the vertical synchronization signal VD is not shown.
[0046]
A single horizontal scanning period TH starts with the rising edge of the horizontal synchronizing signal HD as a signal. In one horizontal scanning period TH, an image signal for one row is output from the solid-state imaging device.
[0047]
At the beginning of the horizontal scanning period TH, the four-phase signals V1, V2, V3, V4 for driving the VCCD change to a predetermined level, the image charge is transferred in the vertical direction, and the image charge for one row moves to the HCCD. (Line shift)
[0048]
When the line shift is completed, the two-phase drive signals H1 and H2 are applied to the HCCD. The two-phase drive signals H1 and H2 have waveforms that change alternately while maintaining opposite phases. The HCCD sequentially transfers image charges for one row in the horizontal direction in accordance with the two-phase drive signals H1 and H2.
[0049]
The image charge transferred to the HCCD is sequentially converted into a voltage signal by an output amplifier, amplified, supplied to the analog front end, and one line of digital output 2out is generated.
[0050]
When one horizontal period TH ends and the output of the image signal for one row is completed, the horizontal synchronization signal HD rises again, and the horizontal scanning period TH for outputting the next row starts.
[0051]
The horizontal scanning period TH is repeated a predetermined number of times until the image signals of all the rows in the field being read at that time are output.
[0052]
FIG. 3 is a diagram for explaining an outline of signal processing by the signal processing ICs 3A, 3B, and 3C.
[0053]
In FIG. 3, the pixel area of the solid-state imaging device 1 is divided into three strip-shaped areas DA, DB, and DC. The signal processing ICs 3A, 3B, and 3C include image signals from the areas DA, DB, and DC. Are set to be supplied respectively.
[0054]
The regions DA and DB have a region Dab that overlaps with each other at the edge, and the regions DB and DC have a region Dbc that overlaps with each other at the edge.
[0055]
The pixel signal from the area Dab is set to be supplied to both the signal processing ICs 3A and 3B, and the pixel signal from the area Dbc is set to be supplied to both the signal processing ICs 3B and 3C.
[0056]
On the other hand, pixel signals from the areas Da, Db, and Dc are supplied only to the signal processing ICs 3A, 3B, and 3C, respectively.
[0057]
Image signals divided and processed by the signal processing ICs 3A, 3B, and 3C are combined into one using a programmable logic synthesis circuit to obtain an image signal for the entire pixel region.
[0058]
The shapes of the areas Da, Db, and Dc are appropriately set according to the processing capability of the signal processing IC to be used.
[0059]
By appropriately setting the shapes of the areas Da, Db, and Dc, the three signal processing ICs to be used can be of the same type.
[0060]
Regions Dab and Dbc in which pixel signals are supplied redundantly to a plurality of signal processing ICs are provided in order to satisfactorily combine image signals that have been divided and processed.
[0061]
The shapes of the regions Dab and Dbc that are processed in duplicate by the plurality of signal processing ICs are appropriately set according to the pixel arrangement type of the solid-state imaging device to be used, the color interpolation processing method, and the like.
[0062]
In this way, the image signal output from one solid-state image sensor is divided and processed by a plurality of signal processing ICs, so that a signal processing IC for a small number of pixels is provided for a solid-state image sensor having a large number of pixels. Signal processing using a plurality of signals becomes possible. For example, when a new solid-state imaging device having a large number of pixels is newly produced, an existing signal processing IC for a small number of pixels can be used without creating a new signal processing IC that matches the number of pixels of the solid-state imaging device. Can be used.
[0063]
Hereinafter, specific signal processing steps of the signal processing ICs 3A, 3B, and 3C in the present embodiment will be described with reference to a timing chart shown in FIG. FIG. 4A shows a process of processing a signal for one row of the pixel matrix. Note that the position of the horizontal axis is partially offset for easy understanding.
[0064]
When a single row of image signals is output from the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1B, first, the signals of the pixels included in the region Da of FIG. 3 are output, and then sequentially the regions Dab and Db. , Dbc continues to output the pixel signals, and finally outputs the pixel signals included in the region Dc, completing the output of the pixel signals for one row.
[0065]
The output for one row is sequentially converted into a digital signal by the analog front end, and an output 2out as shown in the uppermost part of FIG. 4A is obtained from the analog front end. Signals Sa, Sab, Sb, Sbc, and Sc indicate outputs from the pixels included in the areas Da, Dab, Db, Dbc, and Dc in FIG. 3, respectively.
[0066]
Outputs of the signal processing ICs 3A, 3B, and 3C are indicated by 3Aout, 3Bout, and 3Cout. The signal processing IC 3A performs signal processing on the output 2out (that is, the signals Sa and Sab) in accordance with the horizontal synchronization signal HDA, and outputs a color interpolation processing result SA for a portion where the color interpolation processing can be performed. To do. The processing IC 3B performs signal processing on the output 2out (that is, for the signals Sab, Sb, and Sbc) in accordance with the horizontal synchronization signal HDB, and performs the color interpolation processing result SB for the portion that can perform color interpolation processing. Is output. The signal processing IC 3C performs signal processing on the output 2out (that is, on the signals Sbc and SC) in accordance with the horizontal synchronization signal HDC, and outputs the color interpolation processing result SC for a portion where color interpolation processing is possible. Output.
[0067]
By the way, due to the signal processing performed by dividing the pixel area, color interpolation processing is performed on the edges of the areas DA, DB, and DC in FIG. 3 (except for the edges of the solid-state imaging device). A pixel that cannot be produced. Therefore, in this embodiment, the signal processing ICs 3A, 3B, and 3C are set so as to output the color interpolation processing results SA, SB, and SC only for pixel signals that can perform normal color interpolation processing. Note that the result of the color interpolation process is not output for the pixels at the edge of the solid-state imaging device that cannot perform the color interpolation process regardless of the division of the pixel area.
[0068]
For example, consider a case where the signal processing IC 3A performs color interpolation processing on the pixel rows included in the area DA of FIG. At this time, even if an attempt is made to perform color interpolation processing on the pixel at the right end of the area DA (hereinafter referred to as pixel P1), there is no pixel belonging to the area DA on the right side of the pixel P1, and therefore color interpolation processing for the pixel P1 is performed. Cannot be implemented.
[0069]
Also, for example, when color interpolation processing is performed on the pixel in the second column from the right end of the area DA (hereinafter referred to as pixel P2) by the signal processing IC 3A, there is only one pixel on the right side of the pixel P2 in the area DA. Therefore, color interpolation processing can be performed for one color, but color interpolation processing cannot be performed for the remaining one color (in this case, the area DA is set so that there are two or more pixels on the left side of the pixel P2). ing).
[0070]
On the other hand, since there are two or more pixels on the right side of the pixel P3 in the area DA for the pixels on the left and third columns from the right end of the area DA (hereinafter referred to as the pixel P3), the signal processing IC 3A uses the color. Interpolation processing can be executed (here, the area DA is set so that there are two or more pixels on the left side of the pixel P3).
[0071]
Thus, since there is a pixel that cannot perform color interpolation processing near the right end of the area DA in FIG. 3, for all of the output signals Sa and Sab from the analog front end shown in FIG. The color interpolation process cannot be executed by the signal processing IC 3A. Some pixel signals near the right end of the signal Sab are not subjected to color interpolation processing.
[0072]
Similarly, for the signal processing IC 3B, pixel signals near the left end of the signal Sab and the right end of the signal Sbc are not subjected to color interpolation processing, and for the signal processing IC 3C, the pixel signal near the left end of the signal Sbc Some color interpolation processing has not occurred.
[0073]
Now, by appropriately setting the overlapping width of the areas DA and DB (width of the area Dab) in FIG. 3, the pixel corresponding to the right end of the signal SA and the pixel corresponding to the left end of the signal SB are adjacent to each other. Similarly, by appropriately setting the overlapping width of the regions DB and DC (the width of the region Dbc), the pixel corresponding to the right end of the signal SB and the pixel corresponding to the left end of the signal SC are adjacent to each other. Can be. That is, when the signals SA, SB, and SC are connected without overlapping, it is possible to generate one row of pixel signals for which color interpolation processing has been completed.
[0074]
In this embodiment, the overlapping width of the regions DA and DB (the width of the region Dab) and the overlapping width of the regions DB and DC (the width of the region Dbc) are both set to 4 pixels. Each of the signals Sab and Sbc is a signal for four pixels.
[0075]
In this case, the signal processing IC 3A cannot execute the color interpolation processing on the third and fourth pixels from the left end of the signal Sab, but can execute it on the first and second pixels from the left end as the signal SA. (The area DA is set so that there are two or more pixels on the left side of the pixel to be subjected to color interpolation processing). On the other hand, the signal processing IC 3B cannot perform color interpolation processing on the first and second pixels from the left end of the signal Sab, but can execute it on the third and fourth pixels from the left end and outputs it as a signal SB. (Note that the region DB is set so that there are two or more pixels on the right side of the pixel for which color interpolation processing is desired). The same applies to the signal Sbc.
[0076]
In the color interpolation processing method of this embodiment, two pixels are required on one side (left side or right side) of a pixel to be subjected to color interpolation processing. By setting the overlap width to, for example, four pixels (four columns) twice the two pixels necessary for color interpolation in this way, the signals SA, SB, SC are connected without overlapping, and one pixel signal line is connected. Minutes can be generated.
[0077]
The output of the programmable logic synthesis circuit is indicated by 6out. In the programmable logic synthesis circuit, 3Aout (signal SA) during the period when the display horizontal synchronization signal HBLKA rises, 3Bout (signal SB) during the period when the display horizontal synchronization signal HBLKB rises, and the display horizontal synchronization signal HBLKC rises. 3Cout (signal SC) for a certain period is supplied. In the programmable logic synthesis circuit, the signals SA, SB, and SC are connected to generate an image signal for one row in which the color interpolation processing is completed.
[0078]
The display horizontal synchronization signals HBLKA, HBLKB, and HBLKC are supplied from the signal processing ICs 3A, 3B, and 3C, respectively.
[0079]
In this embodiment, the overlap between the pixel areas is set to four columns so that outputs from a plurality of signal processing ICs can be connected without overlapping to obtain an image signal for one row. When the pixel arrangement type of the solid-state imaging device to be used, the color interpolation processing method, and the like are different, the required overlapping shape between the pixel regions is different. Even in such a case, the overlapping shape between the pixel regions may be appropriately set in consideration of the number of pixels necessary for the periphery of the pixel to be subjected to the color interpolation processing and the arrangement shape.
[0080]
FIG. 4B is a timing chart for explaining another embodiment of the present invention.
[0081]
The process up to the stage of obtaining the output 2out from the analog front end is the same as that of the first embodiment described with reference to FIG.
[0082]
In the first embodiment, the signal processing ICs 3A (3B, 3C) output color signals only to pixels that can perform color interpolation processing. In this embodiment, the signal processing IC 3A (3B, 3C) generates and outputs a temporary color signal for an image signal for which the color interpolation process cannot be normally executed. However, the color interpolation processing result is set so as not to be output for the pixels at the edge of the solid-state imaging device in this embodiment.
[0083]
The temporary color signal is generated using pixels that exist only on one side (right side or left side) of the pixel to be subjected to color interpolation processing.
[0084]
Further, in the present embodiment, the programmable logic synthesis circuit has a function of synthesizing and combining the results processed by the plurality of signal processing ICs in the first stage signal processing unit.
[0085]
The signal processing IC 3A performs signal processing on the output 2out (that is, for the signals Sa and Sab) in accordance with the horizontal synchronization signal HDA. Signals SA and SAB-A are generated for the analog front end outputs Sa and Sab, respectively. The processing IC 3B performs signal processing on the output 2out (that is, on the signals Sab, Sb, and Sbc) in accordance with the horizontal synchronization signal HDB. Signals SAB-B, SB, and SBC-B are generated for the analog front end outputs Sab, Sb, and Sbc, respectively. The signal processing IC 3C performs signal processing on the output 2out (that is, for the signals Sbc and Sc) in accordance with the horizontal synchronization signal HDC. Signals SBC-C and SC are output for analog front end outputs Sbc and Sc, respectively.
[0086]
Here, for example, consider a pixel (hereinafter referred to as pixel P4) in which color interpolation processing cannot be normally performed in signal processing in the signal processing IC 3A. The pixel P4 exists in the vicinity of the right end of the area Dab in FIG. 3. However, since there is no pixel that can be used for the color interpolation process on the right side of the pixel P4, the color interpolation process cannot be performed. Therefore, a temporary signal of a color to be supplemented is generated using the signal of the pixel on the left side of the pixel P4. For example, a signal of one pixel of the color that is closest to the left side of the pixel P4 is a temporary signal of the color for the pixel P4.
[0087]
However, since the temporary color signal generated in this way uses only the signal of the pixel existing only on one side of the pixel to be subjected to the color interpolation process, if it is used as it is as the color signal for the pixel P4, the generation of false colors Etc. are unfavorable.
[0088]
By the way, the pixel P4 is also processed by the signal processing IC 3B. If the number of pixels necessary for the color interpolation process exists on both sides of the pixel P4 during the processing by the signal processing IC 3B, the normal color interpolation process is executed. If there is no pixel that can be used for color interpolation processing on the left side of the pixel P4, a temporary color signal is generated using only the signal of the pixel on the right side of the pixel P4. In any case, when the pixel P4 is processed by the signal processing IC 3B, the output includes the signal of the pixel existing on the right side of the pixel P4.
[0089]
Accordingly, as a color signal supplemented to the pixel P4, the signal SAB-A includes a color signal generated only from the signal of the pixel existing on the left side of the pixel P4, and the signal SAB-B includes the pixel signal. The color signal generated from the signal including the pixel existing on the right side of P4 is included.
[0090]
Then, by combining the signals SAB-A and SAB-B, it is possible to compensate for a color signal including information on the left and right sides of the pixel P4.
[0091]
The programmable logic synthesis circuit synthesizes the signals SAB-A and SAB-B by a process such as taking a weighted average to generate the signal SAB. In the signal SAB, a color signal including information on the left and right sides of the pixel P4 is supplemented for the pixel P4.
[0092]
By appropriately setting the weighted average method, the color signal of the pixel P4 can be supplemented to match the color interpolation processing method in the first stage signal processing unit.
[0093]
Similarly, the color signal that the pixel does not have can be compensated for the pixel in which the color interpolation process cannot be normally executed in the signal processing ICs 3B and 3C.
[0094]
In the programmable logic synthesis circuit, 3Aout (signals SA and SAB-A) during which the display horizontal synchronization signal HBLKA rises and 3Bout (signals SAB-B, SB and SBC) during which the display horizontal synchronization signal HBLKB rises. -B) and 3Cout (signals SBC-C, SC) during the period when the display horizontal synchronizing signal HBLKC rises are supplied.
[0095]
In the programmable logic synthesis circuit, the output SAB-A from the signal processing IC 3A and the output SAB-B from the signal processing IC 3B are synthesized and output as one signal SAB. Further, the output SBC-B from the signal processing IC 3B and the output SBC-C from the signal processing IC 3C are combined and output as one signal SBC. In this synthesis process, the process of supplementing the color signal is completed for the pixels for which the color interpolation process cannot be normally executed by the first-stage signal processing unit. Signals SA, SB and SC are output as they are.
[0096]
In this way, finally, the image signals SA, SAB, SB, SBC, and SC for one row in which the color signal is supplemented for each pixel are generated in the programmable logic synthesis circuit.
[0097]
In the above two embodiments, color interpolation processing is performed using only pixels in the same row as the pixel for which color interpolation processing is to be performed. However, by providing a delay circuit before the signal processing IC, pixels for which color interpolation processing is to be performed. Color interpolation processing can be performed in a form including pixels in the upper and lower rows.
[0098]
For example, as shown in FIG. 5, for the output from the analog front end 2, a signal without delay, a delay signal for one row by the delay circuit 20, and a delay signal for two rows by the delay circuit 21 are generated. The signal processing ICs 3A ′ (3B ′, 3C ′) are supplied in parallel. The signal processing IC 3A ′ (3B ′, 3C ′) can input color signals for three rows and perform color interpolation processing.
[0099]
In the above two embodiments, the solid-state imaging device that reads out image signals in units of rows has been described, but a solid-state imaging device that reads out in units of columns may be used. What is necessary is just to read description about a row into a column.
[0100]
As mentioned above, although this invention was demonstrated along the Example, this invention is not restrict | limited to these. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
[0101]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a novel control method for favorably performing parallel signal processing regarding color interpolation processing and the like in a solid-state imaging device is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a solid-state imaging device and a schematic plan view of a solid-state imaging device.
FIG. 2 is a timing chart schematically showing the operation of the solid-state imaging device.
FIG. 3 is a diagram for explaining an outline of signal processing in a first stage signal processing unit;
FIG. 4 is a timing chart showing a specific signal processing process in the signal processing IC.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration including a delay circuit between an analog front end and a signal processing IC.
[Explanation of symbols]
1 Solid-state image sensor
2 Analog front end
3 First stage signal processor
3A, 3B, 3C Signal processing IC
6 Programmable logic synthesis circuit
7 Timing generator
8 V driver

Claims (4)

(a)固体撮像素子の1画素行または1画素列に相当する一連の画像信号を、複数の信号処理部に並列的に供給する工程と、
(b)前記信号処理部の各々が、前記画像信号の1部分を処理対象画像信号として選択し、処理する工程であって、ある前記信号処理部によって処理される前記処理対象画像信号と、他のある前記信号処理部によって処理される他の前記処理対象画像信号との間に共通する画像信号が存在する、工程と、
(c)前記複数の信号処理部からの出力信号を、1つにまとめ、前記固体撮像素子の1画素行または1画素列に相当する一連の画像信号を生成する工程と、
を有する固体撮像装置の制御方法。
(A) supplying a series of image signals corresponding to one pixel row or one pixel column of a solid-state imaging device in parallel to a plurality of signal processing units;
(B) Each of the signal processing units is a step of selecting and processing a portion of the image signal as a processing target image signal, and the processing target image signal processed by a certain signal processing unit, and the other A common image signal exists between the other image signal to be processed and processed by the signal processing unit.
(C) combining the output signals from the plurality of signal processing units into one, and generating a series of image signals corresponding to one pixel row or one pixel column of the solid-state imaging device;
A control method for a solid-state imaging device.
前記工程(b)において、色補間処理が実施される請求項1に記載の固体撮像装置の制御方法。The method for controlling a solid-state imaging device according to claim 1, wherein color interpolation processing is performed in the step (b). 固体撮像素子の1画素行または1画素列に相当する一連の画像信号を出力する出力部と、
前記画像信号を並列的に処理する複数の信号処理部と、
前記信号処理部の各々に対して、前記画像信号の1部分を処理対象画像信号として選択するためのタイミング信号であって、ある前記信号処理部によって処理される前記処理対象画像信号と、他のある前記信号処理部によって処理される他の前記処理対象画像信号との間に共通する画像信号が存在するように、前記処理対象画像信号を選択するタイミング信号を、発生させるためのタイミング信号発生部と、
前記複数の信号処理部からの出力を1つにまとめ、前記固体撮像素子の1画素行または1画素列に相当する一連の画像信号を生成する信号生成部と、
を有する固体撮像装置。
An output unit that outputs a series of image signals corresponding to one pixel row or one pixel column of the solid-state imaging device;
A plurality of signal processing units for processing the image signals in parallel;
A timing signal for selecting a part of the image signal as a processing target image signal for each of the signal processing units, the processing target image signal processed by a certain signal processing unit, and another Timing signal generator for generating a timing signal for selecting the processing target image signal so that there is a common image signal with the other processing target image signal processed by the signal processing unit When,
A signal generation unit that combines outputs from the plurality of signal processing units into one and generates a series of image signals corresponding to one pixel row or one pixel column of the solid-state imaging device;
A solid-state imaging device.
前記信号処理部が、色補間処理を実施する請求項3に記載の固体撮像装置。The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the signal processing unit performs color interpolation processing.
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