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JP6010943B2 - Imaging device - Google Patents

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JP6010943B2
JP6010943B2 JP2012059192A JP2012059192A JP6010943B2 JP 6010943 B2 JP6010943 B2 JP 6010943B2 JP 2012059192 A JP2012059192 A JP 2012059192A JP 2012059192 A JP2012059192 A JP 2012059192A JP 6010943 B2 JP6010943 B2 JP 6010943B2
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篤史 河合
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging equipment.

撮像装置の一例であるデジタルカメラは、静止画像の撮影機能の他、動画像の撮影機能を備えている。このデジタルカメラにおいては静止画像の画質向上を図るうえで、高画素化された固体撮像素子が搭載されている。この固体撮像素子として、赤(R)色、緑(G)色及び青(B)色を市松状に配置したベイヤー配列のカラーフィルタアレイを備えた単板式カラーセンサが用いられている。このようなデジタルカメラを用いて静止画像を撮影する場合には、固体撮像素子に配列される全ての画素に対して信号の読み出しを行っている。一方、動画像を撮影する場合には、動画像を取得する際のフレームレートや、動画像のファイルフォーマットに対応するために、固体撮像素子に配列される画素のうち、同色画素を、例えば間引き読出しなどの手法を用いて信号を読み出している。
ところで、上述した単板式カラーセンサからなる固体撮像素子から出力される各画素の信号は、赤(R)色、緑(G)色及び青(B)色のいずれかの色成分の信号である。このため、出力された信号に対して色補間処理を施し、R色、G色及びB色の全ての色成分の信号を生成している。例えば、撮像光学系が静止画像の解像感に最適化されているデジタルカメラを用いて動画像を撮影した場合には、撮像光学系が合焦に近い状態となっている時に、間引き読出しにより得られる信号に対して色補間処理を施すと、モアレや偽色が発生してしまう原因となる。これらモアレや偽色の発生を防止するために、例えば加算間引き読出し時に読み出す画素の範囲を広げることでローパスフィルタの効果を付与することも提案されている(特許文献1参照)。
A digital camera, which is an example of an imaging apparatus, has a moving image shooting function in addition to a still image shooting function. This digital camera is equipped with a solid-state imaging device with high pixels in order to improve the quality of still images. As this solid-state imaging device, a single-plate color sensor including a Bayer array color filter array in which red (R), green (G), and blue (B) colors are arranged in a checkered pattern is used. When a still image is taken using such a digital camera, signals are read out from all the pixels arranged in the solid-state imaging device. On the other hand, when capturing a moving image, in order to correspond to the frame rate at the time of acquiring the moving image or the file format of the moving image, the same color pixels among the pixels arranged in the solid-state image sensor are thinned, for example. The signal is read using a method such as reading.
By the way, the signal of each pixel output from the solid-state imaging device composed of the single-plate color sensor described above is a signal of any color component of red (R), green (G), and blue (B). . For this reason, the output signal is subjected to color interpolation processing to generate signals of all color components of R, G, and B colors. For example, when a moving image is shot using a digital camera in which the imaging optical system is optimized for the resolution of still images, thinning readout is performed when the imaging optical system is close to focusing. If color interpolation processing is performed on the obtained signal, moire and false colors are caused. In order to prevent the occurrence of these moire and false colors, for example, it has also been proposed to provide the effect of a low-pass filter by widening the range of pixels to be read during addition thinning readout (see Patent Document 1).

特許3877695号公報Japanese Patent No. 3877695

しかしながら、上述した特許文献1の発明では、モアレや偽色の発生は抑えられるものの、得られた動画像における解像感が低下してしまうという問題がある。   However, although the above-described invention of Patent Document 1 can suppress the generation of moire and false colors, there is a problem that the resolution in the obtained moving image is lowered.

本発明は、モアレや偽色の発生を抑えつつ、動画像における解像感の低下を防止することができるようにした撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention, while suppressing the occurrence of moire and false color, and an object thereof is to provide an imaging equipment that make it possible to prevent a decrease in perceived resolution in the video.

上述した課題を解決するために、本発明の撮像装置は、第1の色の光を受光する第1の受光部と前記第1の受光部からの信号を増幅する第1の増幅部を有する第1の画素と、第2の色の光を受光する第2の受光部と前記第2の受光部からの信号を増幅する第2の増幅部を有する第2の画素と、第1の位置から前記第1の画素の距離と前記第1の位置から前記第2の画素の距離とにより、前記第1の増幅部の増幅率と前記第2の増幅部の増幅率とを設定する増幅制御部と、複数の前記第1の画素からの信号を加算し、複数の前記第2の画素からの信号を加算する回路とを備える。 In order to solve the above-described problem, an imaging apparatus according to the present invention includes a first light receiving unit that receives light of a first color and a first amplification unit that amplifies a signal from the first light receiving unit. A first pixel, a second pixel having a second light receiving part for receiving light of the second color, a second amplification part for amplifying a signal from the second light receiving part, and a first position Amplification control for setting the amplification factor of the first amplification unit and the amplification factor of the second amplification unit according to the distance from the first pixel to the first pixel and the distance from the first position to the second pixel And a circuit for adding signals from the plurality of first pixels and adding signals from the plurality of second pixels.

また、本発明の撮像装置は、第1の色の光を受光する第1の受光部と前記第1の受光部からの信号を増幅する第1の増幅部を有する第1の画素と、第2の色の光を受光する第2の受光部と前記第2の受光部からの信号を増幅する第2の増幅部を有する第2の画素と、第3の色の光を受光する第3の受光部と前記第3の受光部からの信号を増幅する第3の増幅部を有する第3の画素と、第1の位置から前記第1の画素の距離と、前記第1の位置から前記第2の画素の距離と第3の位置から前記第3の画素の距離とにより、前記第1の増幅部の増幅率と前記第2の増幅部の増幅率と前記第3の増幅部の増幅率とを設定する増幅制御部と、複数の前記第1の画素からの信号を加算し、複数の前記第2の画素からの信号を加算し、複数の前記第2の画素からの信号を加算する回路とを備える。 The imaging device of the present invention includes a first pixel having a first light receiving unit that receives light of a first color, a first amplification unit that amplifies a signal from the first light receiving unit, and a first pixel. A second pixel having a second light receiving portion for receiving light of two colors, a second amplification portion for amplifying a signal from the second light receiving portion, and a third pixel for receiving light of the third color. A third pixel having a third amplifying unit for amplifying a signal from the light receiving unit and the third light receiving unit, a distance from the first pixel to the first pixel, and the first pixel from the first position. The amplification factor of the first amplification unit, the amplification factor of the second amplification unit, and the amplification of the third amplification unit are determined according to the distance of the second pixel and the distance of the third pixel from the third position. An amplification control unit for setting a rate, signals from a plurality of the first pixels are added, signals from a plurality of the second pixels are added, and a plurality of the second images are added. Adding the signals from and a circuit.

本発明によれば、モアレや偽色の発生を抑えつつ、動画像における解像感の低下を防止することができる。   According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in resolution in a moving image while suppressing generation of moire and false colors.

撮像装置の一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows an example of an imaging device. 第1実施形態における撮像素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image pick-up element in 1st Embodiment. 画素の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a pixel. 撮像素子上の画素と、加算間引き読出しにより読み出された動画像の画素との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the pixel on an image sensor, and the pixel of the moving image read by addition thinning-out reading. 読出範囲に含まれる各画素の重みを示す図である。It is a figure which shows the weight of each pixel contained in the read-out range. 撮像素子上の座標(i,j)にあるR色画素を基準画素とした読出範囲を説明する図である。It is a figure explaining the read-out range which used R color pixel in coordinates (i, j) on an image sensor as a standard pixel. 撮像素子上の座標(i+3,j)にあるGr色画素を基準画素とした読出範囲を説明する図である。It is a figure explaining the read-out range which used Gr color pixel in coordinates (i + 3, j) on an image sensor as a standard pixel. 撮像素子上の座標(i,j+3)にあるGb色画素を基準画素とした読出範囲を説明する図である。It is a figure explaining the read-out range which used Gb color pixel in coordinates (i, j + 3) on an image sensor as a standard pixel. 撮像素子上の座標(i+3,j+3)にあるB色画素を基準画素とした読出範囲を説明する図である。It is a figure explaining the reading range which used B color pixel in coordinates (i + 3, j + 3) on an image sensor as a standard pixel. 単純加算平均を用いた加算間引き読出しを行った動画像の各画素における色成分の重心位置と、撮像素子上の画素における重心位置とを示す図である。It is a figure which shows the gravity center position of the color component in each pixel of the moving image which performed the addition thinning-out reading using simple addition averaging, and the gravity center position in the pixel on an image sensor. 第3実施形態における撮像素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image pick-up element in 3rd Embodiment. 第3実施形態における、撮像素子上の画素と、加算間引き読出しにより読み出された動画像の画素との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the pixel on an image pick-up element and the pixel of the moving image read by addition thinning-out reading in 3rd Embodiment. 第4の実施形態における、撮像素子上の画素と、加算間引き読出しにより読み出された動画像の画素との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the pixel on an image pick-up element and the pixel of the moving image read by addition thinning-out reading in 4th Embodiment. 読出範囲に含まれる各画素の重みの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the weight of each pixel contained in the read-out range. 読出範囲に含まれる各画素の重みの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the weight of each pixel contained in the read-out range. 読出範囲に含まれる各画素の重みの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the weight of each pixel contained in the read-out range. 画像処理装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an image processing apparatus. 画像処理プログラムにおける処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process in an image processing program.

以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本実施形態の撮像装置の一例を示す機能ブロック図である。撮像装置10は、撮像光学系15、撮像素子16、操作部材17、レンズ駆動回路18、測光回路19、CPU20、撮像素子駆動回路21、A/D変換器22、画像処理回路23、液晶モニタ24、圧縮伸長処理回路25、表示出力回路26、記憶媒体27を備えている。   Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a functional block diagram illustrating an example of an imaging apparatus according to the present embodiment. The imaging apparatus 10 includes an imaging optical system 15, an imaging element 16, an operation member 17, a lens driving circuit 18, a photometric circuit 19, a CPU 20, an imaging element driving circuit 21, an A / D converter 22, an image processing circuit 23, and a liquid crystal monitor 24. A compression / decompression processing circuit 25, a display output circuit 26, and a storage medium 27.

不図示の被写体の像は、撮像光学系15によって、撮像素子16の撮像面上に結像される。撮像光学系15は、複数枚のレンズで構成され、操作部材17の操作などに基づいて、レンズ駆動回路18を介して、フォーカス、ズームなどの調整が可能な構成とされている。   A subject image (not shown) is formed on the image pickup surface of the image pickup device 16 by the image pickup optical system 15. The imaging optical system 15 includes a plurality of lenses, and is configured to be able to adjust focus, zoom, and the like via the lens driving circuit 18 based on the operation of the operation member 17 and the like.

撮像素子16は、例えばCMOSイメージセンサが用いられる。このCMOSイメージセンサは、例えば赤(R)色、緑(G)色及び青(B)色のカラーフィルタを市松状に配置したベイヤー配列のカラーフィルタアレイを備えた単板式カラーセンサが用いられる。この撮像素子16は、静止画像の単写撮像とともに、静止画像の連続撮像、及び動画像の撮像が可能な撮像素子である。この撮像素子16は、測光回路19で得られた被写体の測光データに基づいて、CPU20の制御のもとで、撮像素子駆動回路21によって駆動される。撮像素子16により読み出された画像信号は、A/D変換器22に入力される。   For example, a CMOS image sensor is used as the image sensor 16. As this CMOS image sensor, for example, a single-plate color sensor including a Bayer array color filter array in which red (R), green (G), and blue (B) color filters are arranged in a checkered pattern is used. The image sensor 16 is an image sensor that can capture a still image as well as continuously capture a still image and a moving image. The image pickup device 16 is driven by the image pickup device drive circuit 21 under the control of the CPU 20 based on the subject photometry data obtained by the photometry circuit 19. The image signal read by the image sensor 16 is input to the A / D converter 22.

A/D変換器22は、撮像素子16から読み出されたアナログの画像信号に対してA/D変換処理を施し、デジタルの画像信号に変換する。デジタルの画像信号は、画像処理回路23に入力される。   The A / D converter 22 performs A / D conversion processing on the analog image signal read from the image sensor 16 and converts the analog image signal into a digital image signal. The digital image signal is input to the image processing circuit 23.

画像処理回路23は、入力された画像信号に対して、ホワイトバランス処理、γ変換処理、エッジ強調処理などの画像処理を施す。この画像処理回路23は、必要に応じて、入力される画像信号に対して、色空間変換処理を実行する。   The image processing circuit 23 performs image processing such as white balance processing, γ conversion processing, and edge enhancement processing on the input image signal. The image processing circuit 23 performs color space conversion processing on the input image signal as necessary.

また、画像処理回路23は、液晶モニタ24に表示を行うための解像度(画素数)変換処理を施し、圧縮伸長処理回路25及び表示出力回路26に出力する。表示出力回路26は、画像処理回路23から入力された画像信号に所定の信号処理を施し、液晶モニタ24に出力する。なお、表示出力回路26は、さらに、CPU20の制御に基づいて、必要に応じて、画像処理回路23から出力された画像信号に、撮影メニュー、カーソルなどのオーバーレイ画像信号を重畳する処理を行う。これにより、液晶モニタ24には、被写体画像にオーバーレイ画像が重畳されて表示される。   In addition, the image processing circuit 23 performs resolution (number of pixels) conversion processing for displaying on the liquid crystal monitor 24 and outputs it to the compression / decompression processing circuit 25 and the display output circuit 26. The display output circuit 26 performs predetermined signal processing on the image signal input from the image processing circuit 23 and outputs it to the liquid crystal monitor 24. The display output circuit 26 further performs a process of superimposing an overlay image signal such as a shooting menu or a cursor on the image signal output from the image processing circuit 23 as needed under the control of the CPU 20. Thus, the overlay image is superimposed on the subject image and displayed on the liquid crystal monitor 24.

圧縮伸長処理回路25は、入力された画像信号に対して圧縮処理を施し、記憶媒体27に記憶する。また、この他に、圧縮伸長処理回路25は、記憶媒体27に記憶された画像信号が読み出されたときに、読み出された画像信号に対して復号化処理を施し、画像処理回路23および表示出力回路26を介して、液晶モニタ24に供給する。   The compression / decompression processing circuit 25 performs compression processing on the input image signal and stores it in the storage medium 27. In addition to this, when the image signal stored in the storage medium 27 is read, the compression / decompression processing circuit 25 performs a decoding process on the read image signal, and the image processing circuit 23 and This is supplied to the liquid crystal monitor 24 via the display output circuit 26.

CPU20は、操作部材17の一部を構成するレリーズボタンの操作に基づいて、撮像画面上に設定された領域(AFエリア)の画像信号を抽出し、該領域のコントラスト値(もしくは、該領域の高空間周波数成分量)を算出し、算出結果をもとに、撮像素子16の撮像面上における被写体像のフォーカス状態を調整する、いわゆるコントラストAF動作を行う。   The CPU 20 extracts an image signal of an area (AF area) set on the imaging screen based on an operation of a release button that constitutes a part of the operation member 17, and the contrast value of the area (or the area) A high spatial frequency component amount) is calculated, and a so-called contrast AF operation for adjusting the focus state of the subject image on the imaging surface of the image sensor 16 is performed based on the calculation result.

また、CPU20は、撮像光学系15を駆動し、順次得られる画像信号を画像内の被写体毎に解析し、領域内のコントラスト値が最大となった際のレンズ位置をもとに、被写体毎の撮影距離情報を取得する。   Further, the CPU 20 drives the imaging optical system 15 to analyze sequentially obtained image signals for each subject in the image, and for each subject based on the lens position when the contrast value in the region becomes maximum. Get shooting distance information.

なお、自動合焦動作として、コントラストAF動作を例に挙げているが、これに限定される必要はなく、周知の瞳分割方式の位相差AF動作を用いることも可能である。この場合にも、自動合焦点動作によって、各領域の撮影距離情報を得ることができる。   Although the contrast AF operation is exemplified as the automatic focusing operation, the present invention is not limited to this, and a well-known pupil division type phase difference AF operation can also be used. Also in this case, the shooting distance information of each region can be obtained by the automatic focusing operation.

CPU20は、操作部材17の一部を構成するズーム操作部材の操作に基づいて、レンズ駆動回路18を介して撮像光学系15を駆動し、撮像素子16の撮像面上に結像される被写体像を拡大、又は縮小する、光学的なズーム動作を実行する。さらに、CPU20は、操作部材17の一部を構成するズーム操作部材の操作に基づいて、撮像素子16により得られる画像信号、又は記憶媒体27に記憶される画像信号を、画像処理回路23による解像度(画素数)変換処理によって拡大または縮小する電気的なズーム動作を制御する。   The CPU 20 drives the imaging optical system 15 via the lens driving circuit 18 based on the operation of the zoom operation member that constitutes a part of the operation member 17, and the subject image formed on the imaging surface of the image sensor 16. An optical zoom operation for enlarging or reducing the image is performed. Further, the CPU 20 converts the image signal obtained by the imaging device 16 or the image signal stored in the storage medium 27 based on the operation of the zoom operation member constituting a part of the operation member 17 to the resolution by the image processing circuit 23. (Number of pixels) An electric zoom operation for enlarging or reducing by the conversion process is controlled.

次に、撮影により得られる動画像のサイズ(画像サイズ)が、静止画像の画像サイズに対して、水平方向及び垂直方向にそれぞれ1/3倍の画像サイズに設定される場合について、第1実施形態と称して説明する。   Next, a first implementation will be described in which the size of the moving image obtained by shooting (image size) is set to an image size that is 1/3 times the horizontal size and the vertical size of the still image. This will be described as a form.

<第1実施形態>
まず、第1実施形態における撮像素子の構成について図2を用いて説明する。図2に示すように、撮像素子16は、画素部41、プリチャージ部42a,42b、切替え部43a,43b、垂直走査回路44、水平走査回路45a,45bを備えている。
<First Embodiment>
First, the configuration of the image sensor in the first embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the image pickup device 16 includes a pixel unit 41, precharge units 42a and 42b, switching units 43a and 43b, a vertical scanning circuit 44, and horizontal scanning circuits 45a and 45b.

画素部41は、複数の画素が水平方向である行方向と垂直方向である列方向とに2次元に配置される。なお、図2において、「R」は、赤(R)色のカラーフィルタが配置される画素、「G」は、緑(G)色のカラーフィルタが配置される画素、「B」は、青(B)色のカラーフィルタが配置される画素である。以下、赤(R)色のカラーフィルタが配置される画素をR色画素、緑(G)色のカラーフィルタが配置される画素をG色画素、青(B)色のカラーフィルタが配置される画素をB色画素と称して説明する。   The pixel unit 41 is two-dimensionally arranged with a plurality of pixels in a horizontal row direction and a vertical column direction. In FIG. 2, “R” is a pixel in which a red (R) color filter is arranged, “G” is a pixel in which a green (G) color filter is arranged, and “B” is blue. (B) A pixel in which a color filter of color is arranged. In the following description, a pixel in which a red (R) color filter is arranged is an R color pixel, a pixel in which a green (G) color filter is arranged is a G pixel, and a blue (B) color filter is arranged. The pixel will be described as a B color pixel.

この撮像素子16においては、同一列に配置される画素に対して、2本の垂直信号線47a,47bが設けられている。各画素に設けられるカラーフィルタは、R色、G色、B色の各色カラーフィルタが2×2の配列パターンによるベイヤー配列にて配列された構成からなる。例えば、R色画素、G色画素が交互に配置される列(奇数の列)においては、垂直信号線47aはR色画素と接続され、垂直信号線47bはG色画素と接続される。また、G色画素、B色画素が交互に配置される列(偶数の列)においては、垂直信号線47aはB色画素と接続され、垂直信号線47bはG色画素と接続される。   In the image sensor 16, two vertical signal lines 47a and 47b are provided for pixels arranged in the same column. The color filter provided in each pixel has a configuration in which each color filter of R color, G color, and B color is arranged in a Bayer arrangement with a 2 × 2 arrangement pattern. For example, in a column (odd column) in which R color pixels and G color pixels are alternately arranged, the vertical signal line 47a is connected to the R color pixel, and the vertical signal line 47b is connected to the G color pixel. Further, in a column in which G color pixels and B color pixels are alternately arranged (even number columns), the vertical signal line 47a is connected to the B color pixel, and the vertical signal line 47b is connected to the G color pixel.

プリチャージ部42a,42bは、各垂直信号線47a,47bにソース電極が接続されたプリチャージトランジスタPREと、プリチャージトランジスタPREのゲート電圧に制御信号φPREを供給する行信号線とを含む。各プリチャージトランジスタPREのドレイン電極には、プリチャージ電圧Vpreが供給される。各列に設けられる垂直信号線47a,47bは、各画素から電圧信号(画素信号)を読み出す前に、対応のプリチャージトランジスタPREを介して所定のプリチャージ電圧Vpreにプリチャージされる。   The precharge units 42a and 42b include a precharge transistor PRE having a source electrode connected to each of the vertical signal lines 47a and 47b, and a row signal line for supplying a control signal φPRE to the gate voltage of the precharge transistor PRE. A precharge voltage Vpre is supplied to the drain electrode of each precharge transistor PRE. The vertical signal lines 47a and 47b provided in each column are precharged to a predetermined precharge voltage Vpre via a corresponding precharge transistor PRE before reading a voltage signal (pixel signal) from each pixel.

切替え部43aは、コンデンサCD1、加算トランジスタADD,ADD,ADD,ADD,ADD,ADD、スイッチングトランジスタSW1、制御信号φADD、φADD、φADD,φADD,φADD,φADD、制御信号φLINE1,φLINE2,φLINE3,φLINE4を供給する10本の行信号線とから構成される。コンデンサCD1は、画素部41に設けられる複数の画素のうち、各列に配置されるG色画素から垂直信号線47bに出力された電圧信号を保持する。 Switching unit 43a includes a capacitor CD1, adding transistors ADD 1, ADD 2, ADD 3 , ADD 4, ADD 5, ADD 6, the switching transistor SW1, the control signal φADD 1, φADD 2, φADD 3 , φADD 4, φADD 5, φADD 6 and 10 row signal lines for supplying control signals φLINE1, φLINE2, φLINE3, and φLINE4. The capacitor CD1 holds a voltage signal output to the vertical signal line 47b from the G color pixel arranged in each column among the plurality of pixels provided in the pixel unit 41.

加算トランジスタADDは、6R−5(R=1,2,3・・)列目の垂直信号線47bと、6R−4列目の垂直信号線47bとのそれぞれに接続される。この加算トランジスタADDは、制御信号φADDが出力されることでオンとなり、6R−5列目の垂直信号線47bと6R−4列目の垂直信号線47bとを短絡させる。 The addition transistor ADD 1 is connected to the vertical signal line 47b in the 6R-5 (R = 1, 2, 3,...) Column and the vertical signal line 47b in the 6R-4 column. The addition transistor ADD 1 is turned on when the control signal φADD 1 is output, and the vertical signal line 47b in the 6R-5th column and the vertical signal line 47b in the 6R-4th column are short-circuited.

加算トランジスタADDは、6R−4列目の垂直信号線47bと6R−3列目の垂直信号線47bとのそれぞれに接続される。この加算トランジスタADDは、制御信号φADDが出力されることでオンとなり、6R−4列目の垂直信号線47bと6R−3列目の垂直信号線47bとを短絡させる。 Summing transistor ADD 2 are connected to each of the 6R-4 column of vertical signal lines 47b and 6R-3 column of the vertical signal line 47b. The addition transistor ADD 2 is turned on when the control signal φADD 2 is output, and short-circuits the vertical signal line 47b in the 6R-4th column and the vertical signal line 47b in the 6R-3th column.

加算トランジスタADDは、6R−3列目の垂直信号線47bと6R−2列目の垂直信号線47bとのそれぞれに接続される。この加算トランジスタADDは、制御信号φADDが出力されることでオンとなり、6R−3列目の垂直信号線47bと6R−2列目の垂直信号線47bとを短絡させる。 Summing transistor ADD 3 is connected to each of the 6R-3 column of the vertical signal line 47b and 6R-2 column of the vertical signal line 47b. The addition transistor ADD 3 is turned on when the control signal φADD 3 is output, and short-circuits the vertical signal line 47b in the 6R-3 column and the vertical signal line 47b in the 6R-2 column.

加算トランジスタADDは、6R−2列目の垂直信号線47bと6R−1列目の垂直信号線47bとのそれぞれに接続される。この加算トランジスタADDは、制御信号φADDが出力されることでオンとなり、6R−2列目の垂直信号線47bと6R−1列目の垂直信号線47bとを短絡させる。 Summing transistor ADD 4 is connected to each of the 6R-2 column of the vertical signal line 47b and 6R-1 column of the vertical signal line 47b. The addition transistor ADD 4 is turned on when the control signal φADD 4 is output, and the vertical signal line 47b in the 6R-2 column and the vertical signal line 47b in the 6R-1 column are short-circuited.

加算トランジスタADDは、6R−1列目の垂直信号線47bと6R列目の垂直信号線47bとのそれぞれに接続される。この加算トランジスタADDは、制御信号φADDが出力されることでオンとなり、6R−1列目の垂直信号線47bと6R列目の垂直信号線47bとを短絡させる。 The addition transistor ADD 5 is connected to each of the vertical signal line 47b in the 6R-1 column and the vertical signal line 47b in the 6R column. The addition transistor ADD 5 is turned on when the control signal φADD 5 is output, and short-circuits the vertical signal line 47b in the 6R-1 column and the vertical signal line 47b in the 6R column.

加算トランジスタADDは、6R列目の垂直信号線47bと6R+1列目の垂直信号線47bとのそれぞれに接続される。この加算トランジスタADDは、制御信号φADDが出力されることでオンとなり、6R列目の垂直信号線47bと6R+1列目の垂直信号線47bとを短絡させる。 The addition transistor ADD 6 is connected to each of the vertical signal line 47b in the 6R column and the vertical signal line 47b in the 6R + 1 column. The addition transistor ADD 6 is turned on when the control signal φADD 6 is output, and the vertical signal line 47b in the 6R column and the vertical signal line 47b in the 6R + 1 column are short-circuited.

スイッチングトランジスタSW1は、列ごとに読み出した電圧信号を読み出す。例えば、4S−3(S=1,2,3,・・・)列に配置されるスイッチトランジスタSW1のゲート電極には信号φLINE1が入力され、4S−2列に配置されるスイッチトランジスタSW1のゲート電極には信号φLINE2が入力される。また、4S−1列に配置されるスイッチトランジスタSW1のゲート電極には信号φLINE3が入力され、4S列に配置されるスイッチトランジスタSW1のゲート電極には信号φLINE4が入力される。このスイッチングトランジスタSW1がオンとなることにより、対応する列のコンデンサCD1に保持される電圧信号がカラムアンプCAMP1に出力される。   The switching transistor SW1 reads the voltage signal read for each column. For example, the signal φLINE1 is input to the gate electrode of the switch transistor SW1 arranged in the 4S-3 (S = 1, 2, 3,...) Column, and the gate of the switch transistor SW1 arranged in the 4S-2 column. A signal φLINE2 is input to the electrode. A signal φLINE3 is input to the gate electrode of the switch transistor SW1 arranged in the 4S-1 column, and a signal φLINE4 is input to the gate electrode of the switch transistor SW1 arranged in the 4S column. When the switching transistor SW1 is turned on, a voltage signal held in the capacitor CD1 of the corresponding column is output to the column amplifier CAMP1.

切替え部43bは、コンデンサCD2、加算トランジスタADD,ADD,ADD,ADD10、スイッチングトランジスタSW2、制御信号φADD,φADD,φADD,φADD10、制御信号φLINE5,φLINE6,φLINE7、φLINE8を供給する8本の行信号線とから構成される。コンデンサCD2は、画素部41に設けられる複数の画素のうち、各列に配置されるR色画素、又はB色画素から垂直信号線47aに出力された電圧信号を保持する。 Switching unit 43b includes a capacitor CD2, adding transistor ADD 7, ADD 8, ADD 9 , ADD 10, a switching transistor SW2, the control signal φADD 7, φADD 8, φADD 9 , φADD 10, control signals φLINE5, φLINE6, φLINE7, the φLINE8 It consists of eight row signal lines to be supplied. The capacitor CD2 holds a voltage signal output from the R color pixel or the B color pixel arranged in each column to the vertical signal line 47a among the plurality of pixels provided in the pixel unit 41.

加算トランジスタADDは、6R−5列目の垂直信号線47aと、6R−3列目の垂直信号線47aとに接続される。この加算トランジスタADDは、制御信号φADDが出力されることでオンとなり、6R−5列目の垂直信号線47aと6R−3列目の垂直信号線47aとを短絡させる。 The addition transistor ADD 7 is connected to the vertical signal line 47a in the 6R-5th column and the vertical signal line 47a in the 6R-3th column. The addition transistor ADD 7 is turned on when the control signal φADD 7 is output, and short-circuits the vertical signal line 47a in the 6R-5th column and the vertical signal line 47a in the 6R-3th column.

加算トランジスタADDは、6R−4列目の垂直信号線47aと、6R−2列目の垂直信号線47aとに接続される。この加算トランジスタADDは、制御信号φADDが出力されることでオンとなり、6R−4列目の垂直信号線47aと6R−2列目の垂直信号線47aとを短絡させる。 The addition transistor ADD 8 is connected to the vertical signal line 47a in the 6R-4th column and the vertical signal line 47a in the 6R-2th column. The addition transistor ADD 8 is turned on when the control signal φADD 8 is output, and short-circuits the vertical signal line 47a in the 6R-4th column and the vertical signal line 47a in the 6R-2th column.

加算トランジスタADDは、6R−2列目の垂直信号線47aと、6R列目の垂直信号線47aとに接続される。この加算トランジスタADDは、制御信号φADDが出力されることでオンとなり、6R−2列目の垂直信号線47a、6R列目の垂直信号線47aを短絡させる。 The addition transistor ADD 9 is connected to the vertical signal line 47a in the 6R-2 column and the vertical signal line 47a in the 6R column. The addition transistor ADD 9 is turned on when the control signal φADD 9 is output, and short-circuits the 6R-2 column vertical signal line 47a and the 6R column vertical signal line 47a.

加算トランジスタADD10は、6R−1列目の垂直信号線47aと、6R+1列目の垂直信号線47aとに接続される。この加算トランジスタADD10は、制御信号φADD10が出力されることでオンとなり、6R−1列目の垂直信号線47a、6R+1列目の垂直信号線47aを短絡させる。 Summing transistor ADD 10 includes a 6R-1 column of the vertical signal line 47a, is connected to the 6R + 1 column of the vertical signal line 47a. The addition transistor ADD 10 is turned on when the control signal φADD 10 is output, and the vertical signal line 47a in the 6R-1 column and the vertical signal line 47a in the 6R + 1 column are short-circuited.

スイッチングトランジスタSW2は、列ごとに読み出した電圧信号を読み出す。ここで、4S−3列に配置されるスイッチトランジスタSW2のゲート電極には制御信号φLINE5が入力され、4S−2列に配置されるスイッチトランジスタSW2のゲート電極には信号φLINE6が入力される。また、4S−1列に配置されるスイッチトランジスタSW2のゲート電極には信号φLINE7が入力され、4S列に配置されるスイッチトランジスタSW2のゲート電極には信号φLINE8が入力される。このスイッチングトランジスタSW2がオンとなることにより、対応する列のコンデンサCD2に保持される電圧信号がカラムアンプCAMP2に出力される。   The switching transistor SW2 reads the voltage signal read for each column. Here, the control signal φLINE5 is input to the gate electrode of the switch transistor SW2 arranged in the 4S-3 column, and the signal φLINE6 is input to the gate electrode of the switch transistor SW2 arranged in the 4S-2 column. A signal φLINE7 is input to the gate electrode of the switch transistor SW2 arranged in the 4S-1 column, and a signal φLINE8 is input to the gate electrode of the switch transistor SW2 arranged in the 4S column. When the switching transistor SW2 is turned on, a voltage signal held in the capacitor CD2 of the corresponding column is output to the column amplifier CAMP2.

カラムアンプCAMP1及びカラムアンプCAMP2は、対応の垂直信号線に接続された各画素から出力された電圧信号を受ける。各画素からは、入射光を受光した際の光電変換によって得られる電荷量に応じた電圧信号(光信号)と、光電変換によって生成された電荷がリセットされたときの電圧信号(暗信号)とを出力する。これらカラムアンプCAMP1,CAMP2は、光信号と暗信号とをサンプルホールドし、光信号と暗信号との差分を示す差分信号を増幅して出力する。   The column amplifier CAMP1 and the column amplifier CAMP2 receive the voltage signal output from each pixel connected to the corresponding vertical signal line. From each pixel, a voltage signal (optical signal) corresponding to the amount of charge obtained by photoelectric conversion when incident light is received, and a voltage signal (dark signal) when the charge generated by photoelectric conversion is reset Is output. These column amplifiers CAMP1 and CAMP2 sample and hold the optical signal and the dark signal, amplify and output a differential signal indicating the difference between the optical signal and the dark signal.

垂直走査回路44は、図示を省略した信号生成回路とバッファ回路とを備え、制御信号φTX、制御信号φRST、制御信号φSW3及び制御信号φGAINの各信号や電源VCCを、画素部41に2次元に配置される各画素に対して行毎に供給する。   The vertical scanning circuit 44 includes a signal generation circuit and a buffer circuit (not shown), and two-dimensionally supplies the control signal φTX, the control signal φRST, the control signal φSW3, the control signal φGAIN, and the power supply VCC to the pixel unit 41. A line-by-row supply is provided for each pixel to be arranged.

水平走査回路45aは、プリチャージ部42aに対して制御信号φPREや、電源Vpreを供給する。また、水平走査回路45aは、切替え部43aに対して制御信号φADD,φADD,φADD,φADD,φADD,φADD,制御信号φLINE1,φLINE2,φLINE3,φLINE4の各信号を供給する。 The horizontal scanning circuit 45a supplies a control signal φPRE and a power supply Vpre to the precharge unit 42a. The horizontal scanning circuit 45a, the control signal FaiADD 1 with respect to the switching unit 43a, φADD 2, φADD 3, φADD 4, φADD 5, φADD 6, control signal φLINE1, φLINE2, φLINE3, supplies a respective signal of FaiLINE4.

同様にして、水平走査回路45bは、プリチャージ部42bに対して制御信号φPREや電源Vpreを供給する。また、水平走査回路45bは、切替え部43bに対して制御信号φADD,φADD,φADD,φADD10,制御信号φLINE5、φLINE6,φLINE7、φLINE8の各信号を供給する。 Similarly, the horizontal scanning circuit 45b supplies the control signal φPRE and the power supply Vpre to the precharge unit 42b. The horizontal scanning circuit 45b supplies control signals φADD 7 , φADD 8 , φADD 9 , φADD 10 , and control signals φLINE5, φLINE6, φLINE7, and φLINE8 to the switching unit 43b.

次に、撮像素子16の画素部41に配置される画素の構成について、図3を用いて説明する。撮像素子16の画素Pは、フォトダイオードPD、転送トランジスタTX、フローティングディフュージョンFD、増幅トランジスタAMI、リセットトランジスタRST、電流源ISS、スイッチングトランジスタSW3、アンプAMPを備えている。   Next, the configuration of the pixels arranged in the pixel portion 41 of the image sensor 16 will be described with reference to FIG. The pixel P of the image sensor 16 includes a photodiode PD, a transfer transistor TX, a floating diffusion FD, an amplification transistor AMI, a reset transistor RST, a current source ISS, a switching transistor SW3, and an amplifier AMP.

フォトダイオードPDは、入射光を光電変換することにより、入射光の受光量に応じた電荷を生成する。転送トランジスタTXは、ゲート電極に供給される制御信号φTXに応答して、フォトダイオードPDにて生成された電荷をフローティングディフュージョンFDに転送する。フローティングディフュージョンFDは、転送トランジスタTXから転送された電荷を蓄積する。フローティングディフュージョンFDの電位は、蓄積された電荷量に応じて決まる。   The photodiode PD generates charges according to the amount of incident light received by photoelectrically converting the incident light. The transfer transistor TX transfers the charge generated by the photodiode PD to the floating diffusion FD in response to the control signal φTX supplied to the gate electrode. The floating diffusion FD accumulates the charges transferred from the transfer transistor TX. The potential of the floating diffusion FD is determined according to the amount of accumulated charge.

増幅トランジスタAMIは、そのドレイン電極が電源ノードVCCに接続され、そのゲート電圧がフローティングディフュージョンFDに接続される。また、増幅トランジスタAMIのソース電極は電流源ISSに接続される。この増幅トランジスタAMIによりソースフォロアが構成される結果、増幅トランジスタAMIのソース電極には、フローティングディフュージョンFDの電位に応じた電圧が生じる。   The amplification transistor AMI has its drain electrode connected to the power supply node VCC and its gate voltage connected to the floating diffusion FD. The source electrode of the amplification transistor AMI is connected to the current source ISS. As a result of the amplification transistor AMI forming a source follower, a voltage corresponding to the potential of the floating diffusion FD is generated at the source electrode of the amplification transistor AMI.

リセットトランジスタRSTは、電源ノードVCCとフローティングディフュージョンFDとの間に接続される。リセットトランジスタRSTは、そのゲート電極に供給される制御信号φRSTに応答してフローティングディフュージョンFDの電位をリセットする。   Reset transistor RST is connected between power supply node VCC and floating diffusion FD. The reset transistor RST resets the potential of the floating diffusion FD in response to the control signal φRST supplied to the gate electrode.

アンプAMPは、増幅トランジスタAMIにより生じる電圧に対して所定のゲインを乗算することで入力される電圧を増幅する。なお、入力される電圧に対して乗算されるゲインについては後述するが、アンプAMPは、例えば撮像素子16に配置される複数の画素を全て読み出す際に用いるゲインと、撮像素子16に配置される複数の画素を間引きながら加算して読み出す際に用いるゲインとを切り替えることができるようになっている。なお、このゲインの切り替えは、制御信号φGAINの出力の有無により実行される。スイッチングトランジスタSW3は、信号φSW3の出力によりオンとなる。このスイッチングトランジスタSW3がオンとなることで、アンプAMPにより増幅された電圧信号が垂直信号線47に出力される。   The amplifier AMP amplifies the input voltage by multiplying the voltage generated by the amplification transistor AMI by a predetermined gain. The gain multiplied by the input voltage will be described later. For example, the amplifier AMP is disposed in the image sensor 16 and the gain used when reading out all of the plurality of pixels disposed in the image sensor 16. The gain used when adding and reading out a plurality of pixels while thinning out can be switched. This gain switching is executed depending on whether or not the control signal φGAIN is output. The switching transistor SW3 is turned on by the output of the signal φSW3. When the switching transistor SW3 is turned on, the voltage signal amplified by the amplifier AMP is output to the vertical signal line 47.

次に、各画素におけるアンプAMPのゲインについて説明する。なお、静止画像を撮影する場合には、全画素読み出しにより撮像素子16を制御することから、各画素のアンプAMPに対するゲインは1となる。   Next, the gain of the amplifier AMP in each pixel will be described. When a still image is taken, the image sensor 16 is controlled by reading out all pixels, so that the gain of each pixel with respect to the amplifier AMP is 1.

一方、動画像を撮影する場合には、加算間引き読出しにより撮像素子16を制御する。上述したように、第1実施形態では、撮影により得られる動画像の画像サイズは、静止画像の画像サイズ(W×H)に対して、水平方向及び垂直方向にそれぞれ1/3倍に縮小した、W/3×H/3の画像サイズに設定される。   On the other hand, when shooting a moving image, the image sensor 16 is controlled by addition thinning readout. As described above, in the first embodiment, the image size of the moving image obtained by shooting is reduced to 1/3 times in the horizontal direction and the vertical direction with respect to the image size (W × H) of the still image. , W / 3 × H / 3 image size is set.

撮像素子16における各画素の位置を、R(i,j)、G(i+1,j)、G(i,j+1)、B(i+1,j+1)等で表す。なお、iは水平方向の座標、jは垂直方向の座標である。一方、取得される動画像における各画素の位置を、R’(x,y)、G’(x,y)、B’(x,y)等で表す。なお、xは水平方向の座標、yは垂直方向の座標である。   The position of each pixel in the image sensor 16 is represented by R (i, j), G (i + 1, j), G (i, j + 1), B (i + 1, j + 1), and the like. Note that i is a coordinate in the horizontal direction, and j is a coordinate in the vertical direction. On the other hand, the position of each pixel in the acquired moving image is represented by R ′ (x, y), G ′ (x, y), B ′ (x, y), or the like. Note that x is a horizontal coordinate, and y is a vertical coordinate.

図4は、加算間引き読出しにより読み出された動画像の画素と、撮像素子16上の画素の位置関係を示している。図4においては、撮像素子16の画素部41に配置される各画素を薄線で示し、動画像の各画素を太線で示している。第1実施形態は、撮像素子16の画素部41に配置される画素のうち、4行4列の画素の範囲(ハッチングの範囲)に含まれる同色画素の信号値を加重加算することで、動画像の画素の各色成分の信号値を生成する場合を示す。以下、4行4列の画素の範囲を読出範囲と称し、符号60を付与する。   FIG. 4 shows the positional relationship between the pixels of the moving image read by the addition thinning readout and the pixels on the image sensor 16. In FIG. 4, each pixel arranged in the pixel portion 41 of the image sensor 16 is indicated by a thin line, and each pixel of the moving image is indicated by a thick line. The first embodiment weights and adds the signal values of the same color pixels included in the pixel range (hatching range) of 4 rows and 4 columns among the pixels arranged in the pixel unit 41 of the image sensor 16, The case where the signal value of each color component of the pixel of an image is produced | generated is shown. Hereinafter, the pixel range of 4 rows and 4 columns is referred to as a readout range, and reference numeral 60 is given.

読出範囲60における同色画素の信号値を用いた加重加算は、動画像の画素における各色成分の重心位置が、読出範囲60における重心位置と一致するように実行される。なお、図4においては、記号「○」で示す位置が読出範囲60における重心位置である。   The weighted addition using the signal value of the same color pixel in the reading range 60 is executed so that the barycentric position of each color component in the pixel of the moving image matches the barycentric position in the reading range 60. In FIG. 4, the position indicated by the symbol “◯” is the barycentric position in the reading range 60.

加算間引き読出しにより生成される画素における各色成分の重心位置を、読出範囲における重心位置と一致させる方法として、加重加算における各画素の加重係数をガウス分布に基づいて設定することが挙げられる。図5は、4行4列の画素の範囲を読出範囲とした場合に設定される各画素に対する重みの一例である。読出範囲に含まれる各画素の重みは、読出範囲60の重心位置を中心とするガウス分布に基づいて設定される。   As a method of matching the barycentric position of each color component in the pixel generated by the addition thinning-out reading with the barycentric position in the reading range, setting the weighting coefficient of each pixel in the weighted addition based on a Gaussian distribution can be mentioned. FIG. 5 is an example of the weight for each pixel set when the pixel range of 4 rows and 4 columns is set as the readout range. The weight of each pixel included in the readout range is set based on a Gaussian distribution with the center of gravity of the readout range 60 as the center.

図6に示すように、左上隅にあるR色画素を基準にした4行4列の画素の範囲(ハッチングの領域)を読出範囲60とした場合について考慮する。この読出範囲60においては、撮像素子16上の座標(i,j)にあるR色画素が基準となる画素(以下、基準画素)として設定される。この場合、動画像における座標(x,y)にある画素のR色成分、G色成分、B色成分の各信号値は(1)式で表わされる。なお、2×2画素のベイヤー配列においては、G色画素が2画素含まれることから、以下、G画素については、Gr画素、Gb画素と称する。   As shown in FIG. 6, a case is considered in which a readout range 60 is defined as a pixel range (hatched region) of 4 rows and 4 columns based on the R color pixel in the upper left corner. In the readout range 60, an R color pixel at coordinates (i, j) on the image sensor 16 is set as a reference pixel (hereinafter referred to as a reference pixel). In this case, each signal value of the R color component, the G color component, and the B color component of the pixel located at the coordinates (x, y) in the moving image is expressed by Expression (1). In the 2 × 2 pixel Bayer array, since two G color pixels are included, the G pixel is hereinafter referred to as a Gr pixel and a Gb pixel.

Figure 0006010943
Figure 0006010943

ここで、R’(x,y)、G’(x,y)、B’(x,y)はそれぞれ、動画像における座標(x、y)にある画素を示す。つまり、左上隅に位置するR色画素を基準画素とした読出範囲60の場合、読出範囲60に含まれる各画素のアンプAMPのゲインは、上述した(1)式が成り立つように設定される。   Here, R ′ (x, y), G ′ (x, y), and B ′ (x, y) indicate the pixels at the coordinates (x, y) in the moving image. In other words, in the case of the readout range 60 using the R color pixel located in the upper left corner as the reference pixel, the gain of the amplifier AMP of each pixel included in the readout range 60 is set so as to satisfy the above-described equation (1).

次に、図7に示すように、左上隅にあるGr色画素を基準にした4行4列の画素の範囲(ハッチングの領域)を読出範囲60とした場合について考慮する。上述したように、撮像素子16の画素部41に配置される各色成分の画素は、2×2画素のベイヤー配列となる。一方、動画像においては、全画素読み出しにより読み出される画像のサイズに対して、水平方向及び垂直方向のそれぞれに縮小率が1/3倍の画像のサイズであることを考慮すると、読出範囲60は図7に示すハッチングの領域となる。ここで、読出範囲60に含まれる画素のうち、左上隅にあるGr色画素、言い換えれば座標(i+3,j)にあるGr画素を基準画素としたときには、i+3列目に配置される画素が再度読み出される。この場合、動画像における座標(x+1,y)にある画素のR色成分、G色成分、B色成分の各信号値は、(2)式で表すことができる。   Next, as shown in FIG. 7, a case is considered in which the readout range 60 is a pixel range (hatched region) of 4 rows and 4 columns based on the Gr color pixel at the upper left corner. As described above, the pixels of the respective color components arranged in the pixel portion 41 of the image sensor 16 are in a 2 × 2 pixel Bayer array. On the other hand, in the case of a moving image, considering that the size of the image is 1/3 times the reduction rate in each of the horizontal direction and the vertical direction with respect to the size of the image read by all-pixel reading, the reading range 60 is This is the hatched area shown in FIG. Here, among the pixels included in the readout range 60, when the Gr color pixel at the upper left corner, in other words, the Gr pixel at the coordinates (i + 3, j) is used as the reference pixel, the pixel arranged in the i + 3 column is again Read out. In this case, the signal values of the R color component, the G color component, and the B color component of the pixel located at the coordinates (x + 1, y) in the moving image can be expressed by Expression (2).

Figure 0006010943
Figure 0006010943

つまり、左上隅にあるGr色画素を基準画素とした読出範囲60の場合、読出範囲60に含まれる各画素のアンプAMPのゲインは、上述した(2)式が成り立つように設定される。   That is, in the case of the readout range 60 using the Gr color pixel at the upper left corner as the reference pixel, the gain of the amplifier AMP of each pixel included in the readout range 60 is set so as to satisfy the above-described equation (2).

次に、図8に示すように、左上隅にあるGb色画素を基準画素とした4行4列の画素の範囲(ハッチングの領域)を読出範囲60とした場合について考慮する。この場合、読出範囲60が、図8に示すハッチングの領域となる。ここで、読出範囲60に含まれる画素のうち、左上隅にあるGb画素、言い換えれば座標(i,j+3)にあるGb画素を基準画素としたときには、j+3行目に配置される画素が再度読み出される。この場合、動画像における座標(x、y+1)にある画素のR色成分、G色成分、B色成分の各信号値は、(3)式で表すことができる。   Next, as shown in FIG. 8, consider a case where the readout range 60 is a 4 × 4 pixel range (hatched region) using the Gb color pixel in the upper left corner as a reference pixel. In this case, the read range 60 is a hatched area shown in FIG. Here, among the pixels included in the reading range 60, when the Gb pixel at the upper left corner, in other words, the Gb pixel at the coordinates (i, j + 3) is used as the reference pixel, the pixel arranged in the j + 3th row is read again. It is. In this case, the signal values of the R color component, the G color component, and the B color component of the pixel located at the coordinates (x, y + 1) in the moving image can be expressed by Expression (3).

Figure 0006010943
Figure 0006010943

つまり、左上隅にあるGb色画素を基準画素とした読出範囲60の場合、読出範囲60に含まれる各画素のアンプAMPのゲインは、上述した(3)式が成り立つように設定される。   That is, in the case of the readout range 60 using the Gb color pixel in the upper left corner as the reference pixel, the gain of the amplifier AMP of each pixel included in the readout range 60 is set so as to satisfy the above-described equation (3).

最後に、図9に示すように、左上隅にあるB色画素を基準にした4行4列の画素の範囲(ハッチングの領域)を読出範囲60とした場合について考慮する。この場合、読出範囲60が、図9に示すハッチングの領域となる。読出範囲60に含まれる画素のうち、左上隅にあるB画素、言い換えれば座標(i+3,j+3)にあるB色画素を基準画素としたときには、i+3列目及びi+3行目に配置される画素が再度読み出される。この場合、動画像における座標(x+1,y+1)にある画素のR色成分、G色成分、B色成分の各信号値は、(4)式で表すことができる。   Finally, as shown in FIG. 9, a case is considered in which the readout range 60 is a 4 × 4 pixel range (hatched region) based on the B color pixel in the upper left corner. In this case, the read range 60 is a hatched area shown in FIG. Among the pixels included in the readout range 60, when the B pixel at the upper left corner, in other words, the B color pixel at the coordinates (i + 3, j + 3) is used as the reference pixel, the pixels arranged in the i + 3 column and the i + 3 row are It is read again. In this case, each signal value of the R color component, the G color component, and the B color component of the pixel located at the coordinates (x + 1, y + 1) in the moving image can be expressed by Expression (4).

Figure 0006010943
Figure 0006010943

つまり、左上隅にあるB色画素を基準画素とした読出範囲60の場合、読出範囲60に含まれる各画素のアンプAMPのゲインは、上述した(4)式が成り立つように設定される。   That is, in the case of the readout range 60 using the B color pixel in the upper left corner as the reference pixel, the gain of the amplifier AMP of each pixel included in the readout range 60 is set so that the above-described equation (4) is satisfied.

次に、撮像素子16から画像信号を読み出す場合の処理について説明する。静止画像の撮影においては、撮像素子16の画素部41に配置された複数の画素のそれぞれで蓄積された電荷を、画素毎に読み出す、全画素読み出しにて実行される。この全画素読み出しにおいては、複数の画素を行毎に読み出していく。この全画素読み出しでは、垂直走査回路44は、制御信号φGAINを出力しない。これにより、各画素に設けられたアンプAMPのゲインが1となる。また、水平走査回路45a及び水平走査回路45bは、切替え部43aに設けられる各加算トランジスタに対しての制御信号を出力しない。この全画像読み出しにおいては、撮像素子16から出力される画像信号は、各画素の色成分がR色、G色、B色のいずれかの色成分からなる画像信号となる。   Next, a process for reading an image signal from the image sensor 16 will be described. Still image capturing is performed by all-pixel readout, in which charges accumulated in each of a plurality of pixels arranged in the pixel unit 41 of the image sensor 16 are read out for each pixel. In this all-pixel readout, a plurality of pixels are read out row by row. In this all-pixel reading, the vertical scanning circuit 44 does not output the control signal φGAIN. As a result, the gain of the amplifier AMP provided in each pixel becomes 1. Further, the horizontal scanning circuit 45a and the horizontal scanning circuit 45b do not output a control signal for each addition transistor provided in the switching unit 43a. In this all-image reading, the image signal output from the image sensor 16 is an image signal in which the color component of each pixel is any one of R, G, and B color components.

一方、動画像の撮影においては、撮像素子16の画素部41に配置された複数の画素のうち、例えば4行4列の画素の範囲を読出範囲として色成分毎に加重加算により読み出す、加算間引き読出しが行われる。   On the other hand, in moving image shooting, for example, a range of pixels of 4 rows and 4 columns among a plurality of pixels arranged in the pixel unit 41 of the image sensor 16 is read out by weighted addition for each color component as a reading range. Reading is performed.

まず、垂直走査回路44は、読出範囲に含まれる4行に配置された各画素に対して制御信号φGAINを出力する。この出力を受けて、各画素のアンプAMPのゲインが1から加重加算を用いた加算間引き読出し時のゲインの値に切り替わる。なお、切り替わるゲインの値は、上述した(1)式から(4)式のいずれかの式を満たす値である。そして、垂直走査回路44は、制御信号φSW3を出力する。これにより、読出範囲に含まれる各画素から、アンプAMPにより増幅された電圧信号が対応する垂直信号線に出力される。この垂直信号線に出力された電圧信号は、コンデンサCD1に蓄積される。その後、垂直走査回路44は、制御信号φSW3の出力を停止する。   First, the vertical scanning circuit 44 outputs a control signal φGAIN to each pixel arranged in four rows included in the readout range. In response to this output, the gain of the amplifier AMP of each pixel is switched from 1 to a gain value at the time of addition thinning readout using weighted addition. Note that the value of the gain to be switched is a value that satisfies any of the above-described equations (1) to (4). Then, the vertical scanning circuit 44 outputs a control signal φSW3. As a result, the voltage signal amplified by the amplifier AMP is output from each pixel included in the readout range to the corresponding vertical signal line. The voltage signal output to the vertical signal line is accumulated in the capacitor CD1. Thereafter, the vertical scanning circuit 44 stops outputting the control signal φSW3.

水平走査回路45aは、制御信号φADD,φADD,φADDを出力する。これにより、加算トランジスタADD,ADD,ADDがオンとなり、これら垂直信号線47bがそれぞれ短絡する。これにより、6R−5列目、6R−4列目、6R−3列目及び6R−2列目の垂直信号線47bにそれぞれ接続されるコンデンサCD1の電荷量が同一となる。その後、水平走査回路45aは、制御信号φADD、φADD、φADDの出力を停止する。そして、水平走査回路45aは、制御信号φLINE1を出力する。これにより、6R−5列目の垂直信号線47bに接続されたスイッチトランジスタSW1がオンとなり、対応する垂直信号線47bに接続されたコンデンサCD1に蓄積された電荷量に基づく電圧信号がカラムアンプCAMP1に出力される。ここで、出力される電圧信号が、例えば動画像における座標(x,y)にある画素のG色成分の信号値となる。 The horizontal scanning circuit 45a outputs control signals φADD 1 , φADD 2 , and φADD 3 . As a result, the addition transistors ADD 1 , ADD 2 , and ADD 3 are turned on, and the vertical signal lines 47b are short-circuited. As a result, the charge amounts of the capacitors CD1 connected to the vertical signal lines 47b in the 6R-5th, 6R-4th, 6R-3th, and 6R-2th columns are the same. Thereafter, the horizontal scanning circuit 45a stops outputting the control signals φADD 1 , φADD 2 , and φADD 3 . Then, the horizontal scanning circuit 45a outputs a control signal φLINE1. As a result, the switch transistor SW1 connected to the vertical signal line 47b in the 6R-5th column is turned on, and a voltage signal based on the amount of charge accumulated in the capacitor CD1 connected to the corresponding vertical signal line 47b is supplied to the column amplifier CAMP1. Is output. Here, the output voltage signal is, for example, the signal value of the G color component of the pixel at the coordinate (x, y) in the moving image.

水平走査回路45bは、制御信号φADD,φADDを出力する。加算トランジスタADDがオンとなると、6R−5列目及び6R−4列目の垂直信号線47aが短絡する。これにより、6R−5列目及び6R−4列目の垂直信号線47aに接続されるコンデンサCD2の電荷量が同一となる。また、加算トランジスタADDがオンとなると、6R−4列目及び6R−2列目の垂直信号線47aが短絡する。これにより、6R−4列目及び6R−2列目の垂直信号線47aに接続されるコンデンサCD2の電荷量が同一となる。その後、水平走査回路45bは、制御信号φADD,φADDの出力を停止する。そして、水平走査回路45bは、制御信号φLINE5、φLINE6を出力する。これにより、6R−5列目及び6R−4列目の垂直信号線47aに接続されたスイッチトランジスタSW2がそれぞれオンとなり、対応する垂直信号線47aに接続されたコンデンサCD2に蓄積された電荷量に基づく電圧信号がカラムアンプCAMP2に出力される。ここで、6R−5列目の垂直信号線47aから出力される電圧信号が、例えば動画像における座標(x,y)にある画素のR色成分の信号値となる。また、6R−4列目の垂直信号線47aから出力される電圧信号が、例えば動画像における座標(x,y)にある画素のB色成分の信号値となる。 The horizontal scanning circuit 45b outputs control signals φADD 7 and φADD 8 . When adding transistor ADD 7 is turned on, 6R-5 column and 6R-4 column vertical signal line 47a is short-circuited. As a result, the charge amount of the capacitor CD2 connected to the vertical signal lines 47a in the 6R-5th column and the 6R-4th column becomes the same. The addition transistor ADD 8 are the turned on, 6R-4 column and 6R-2 column of the vertical signal line 47a is short-circuited. As a result, the charge amounts of the capacitors CD2 connected to the vertical signal lines 47a in the 6R-4th column and the 6R-2th column become the same. Thereafter, the horizontal scanning circuit 45 b stops outputting the control signals φADD 7 and φADD 8 . Then, the horizontal scanning circuit 45b outputs control signals φLINE5 and φLINE6. As a result, the switch transistors SW2 connected to the vertical signal lines 47a in the 6R-5th column and the 6R-4th column are turned on, respectively, and the charge amount accumulated in the capacitor CD2 connected to the corresponding vertical signal line 47a is increased. A voltage signal based thereon is output to the column amplifier CAMP2. Here, the voltage signal output from the vertical signal line 47a in the 6R-5th column becomes, for example, the signal value of the R color component of the pixel at the coordinates (x, y) in the moving image. Further, the voltage signal output from the vertical signal line 47a in the 6R-4th column becomes, for example, the signal value of the B color component of the pixel at the coordinate (x, y) in the moving image.

この読み出しの後、垂直走査回路44は、制御信号φSW3を出力する。また、水平走査回路45aは、制御信号φADD,φADD,φADDを出力する。これを受けて、加算トランジスタADD,ADD,ADDがオンとなり、6R−2列目、6R−1列目、6R列目、6R+1列目の垂直信号線47bが短絡する。これにより、これら垂直信号線47aに接続されるコンデンサCD2の電荷量が同一となる。その後、水平走査回路45aは、制御信号制御信号φADD,φADD,φADDの出力を停止する。そして、水平走査回路45aは、制御信号φLINE4を出力する。これにより、6R−2列目の垂直信号線47bに接続されたスイッチトランジスタSW1がオンとなり、対応する垂直信号線47bに接続されたコンデンサCD1に蓄積された電荷量に基づく電圧信号がカラムアンプCAMP1に出力される。ここで、出力される電圧信号が、例えば動画像における座標(x+1,y)にある画素のG色成分の信号値となる。 After this reading, the vertical scanning circuit 44 outputs a control signal φSW3. Further, the horizontal scanning circuit 45a outputs control signals φADD 4 , φADD 5 and φADD 6 . In response to this, the addition transistors ADD 4 , ADD 5 , and ADD 6 are turned on, and the vertical signal lines 47b in the 6R-2, 6R-1, 6R, and 6R + 1 columns are short-circuited. As a result, the charge amount of the capacitor CD2 connected to these vertical signal lines 47a becomes the same. Thereafter, the horizontal scanning circuit 45a stops outputting the control signal control signals φADD 4 , φADD 5 , φADD 6 . Then, the horizontal scanning circuit 45a outputs a control signal φLINE4. As a result, the switch transistor SW1 connected to the vertical signal line 47b in the 6R-2th column is turned on, and a voltage signal based on the amount of charge accumulated in the capacitor CD1 connected to the corresponding vertical signal line 47b is supplied to the column amplifier CAMP1. Is output. Here, the output voltage signal is, for example, the signal value of the G color component of the pixel at the coordinate (x + 1, y) in the moving image.

水平走査回路45bは、制御信号φADD,φADD10を出力する。加算トランジスタADDがオンとなると、6R−2列目及び6R列目の垂直信号線47aが短絡する。これにより、6R−2列目及び6R列目の垂直信号線47aに接続されるコンデンサCD2の電荷量が同一となる。また、加算トランジスタADD10がオンとなると、6R−1列目及び6R+1列目の垂直信号線47aが短絡する。これにより、6R−1列目及び6R+1列目の垂直信号線47aに接続されるコンデンサCD2の電荷量が同一となる。 The horizontal scanning circuit 45b outputs control signals φADD 9 and φADD 10 . When the addition transistor ADD 9 is turned on, the vertical signal lines 47a in the 6R-2 column and the 6R column are short-circuited. As a result, the charge amounts of the capacitors CD2 connected to the vertical signal lines 47a in the 6R-2 column and the 6R column become the same. The addition transistor ADD 10 is the turned on, 6R-1 column and 6R + 1 column of the vertical signal line 47a is short-circuited. As a result, the charge amounts of the capacitors CD2 connected to the vertical signal lines 47a in the 6R-1 and 6R + 1 columns are the same.

その後、水平走査回路45bは、制御信号φADD,φADD10の出力を停止する。そして、水平走査回路45bは、制御信号φLINE8,φLINE5を出力する。これにより、6R−2列目及び6R−1列目の垂直信号線47aに接続されたスイッチトランジスタSW2がそれぞれオンとなり、対応する垂直信号線47aに接続されたコンデンサCD2に蓄積された電荷量に基づく電圧信号がカラムアンプCAMP2に出力される。ここで、6R−2列目の垂直信号線47aから出力される電圧信号が、例えば動画像における座標(x+1,y)にある画素のB色成分の信号値となる。また、6R−1列目の垂直信号線47aから出力される電圧信号が、例えば動画像における座標(x+1,y)にある画素のR色成分の信号値となる。 Thereafter, the horizontal scanning circuit 45b stops outputting the control signals φADD 9 and φADD 10 . Then, the horizontal scanning circuit 45b outputs control signals φLINE8 and φLINE5. As a result, the switch transistors SW2 connected to the vertical signal lines 47a of the 6R-2 column and the 6R-1 column are respectively turned on, and the charge amount accumulated in the capacitor CD2 connected to the corresponding vertical signal line 47a is increased. A voltage signal based thereon is output to the column amplifier CAMP2. Here, the voltage signal output from the vertical signal line 47a of the 6R-2th column becomes, for example, the signal value of the B color component of the pixel at the coordinate (x + 1, y) in the moving image. Further, the voltage signal output from the vertical signal line 47a in the 6R-1 column becomes, for example, the signal value of the R color component of the pixel at the coordinate (x + 1, y) in the moving image.

上述した動作を行うことで、4行4列の範囲を読出範囲とし、この読出範囲を列方向に3画素ずつ移動させながらの画素信号の読み出しが行われる。そして、対象となる行の読み出しが行われた後、4行4列の範囲を行方向に3画素ずらして、再度上述した読み出しを行っていく。   By performing the above-described operation, the readout of the pixel signal is performed while using the range of 4 rows and 4 columns as the readout range and moving the readout range by 3 pixels in the column direction. Then, after the target row is read, the above-described reading is performed again by shifting the range of 4 rows and 4 columns by 3 pixels in the row direction.

このように、動画像を撮影した場合には、読出範囲に含まれる同一の色成分毎に加重加算による加算間引き読出しを行うことから、撮像素子16から読み出される画像信号は、R色成分、G色成分、B色成分の全ての色成分を有する画像信号となる。この場合、読み出された画像信号のデータ量は、全画素読み出しにより読み出される画像信号におけるデータ量の1/3×1/3×3=1/3倍のデータ量となり、高速の読み出しを行うことができる。   As described above, when a moving image is captured, addition thinning-out readout by weighted addition is performed for each identical color component included in the readout range, so that the image signal read out from the image sensor 16 is an R color component, G The image signal has all the color components of the color component and the B color component. In this case, the data amount of the read image signal is 1/3 × 1/3 × 3 = 1/3 times the data amount of the image signal read by all-pixel reading, and high-speed reading is performed. be able to.

上述したように、動画像の撮影時に撮像素子16から読み出される画像信号は、R色成分、G色成分、B色成分の全ての色成分を有する画像信号となるので、従来の加算間引き読出しにより読み出される画像信号において不足する色成分の信号値を色補間処理により求める必要がなくなる。また、読出範囲に含まれる同色画素の信号値を加重加算した状態で読み出すことで、読み出される画像においてモアレや偽色の発生を防止することができ、読み出された画像における解像感を損なわずに済む。   As described above, the image signal read from the image sensor 16 at the time of capturing a moving image is an image signal having all the color components of the R color component, the G color component, and the B color component. There is no need to obtain signal values of color components that are insufficient in the read image signal by color interpolation processing. In addition, by reading the signal values of pixels of the same color included in the readout range in a weighted state, it is possible to prevent the occurrence of moire and false colors in the readout image and impair the sense of resolution in the readout image. You do n’t have to.

上述した第1実施形態では、読出範囲に含まれる画素のアンプAMPのゲインを、ガウス分布に基づいて設定される重みに基づいた値とすることで、動画像の各画素の各色成分の重心位置が読出範囲における重心位置と一致させることが可能となる。しかしながら、読出範囲に含まれる画素のアンプAMPのゲインを、ガウス分布に基づいて設定される重みに基づいた値とする必要はない。例えば、読出範囲に含まれる画素のそれぞれに対する重みを1とすることも可能である。以下、読出範囲に含まれる画素に対する重みを1とした場合について、第2実施形態として説明する。   In the first embodiment described above, the center of gravity position of each color component of each pixel of the moving image is obtained by setting the gain of the amplifier AMP of the pixel included in the readout range to a value based on the weight set based on the Gaussian distribution. Can coincide with the position of the center of gravity in the reading range. However, it is not necessary to set the gain of the amplifier AMP of the pixel included in the readout range to a value based on the weight set based on the Gaussian distribution. For example, the weight for each pixel included in the readout range can be set to 1. Hereinafter, the case where the weight for the pixels included in the readout range is set to 1 will be described as the second embodiment.

<第2実施形態>
この第2実施形態では、第1実施形態と同様に、撮影により得られる動画像の画像サイズが、静止画像の画像サイズに対して、水平方向及び垂直方向にそれぞれ1/3倍のサイズに設定される場合について説明する。この場合、撮像素子16の構成は、第1実施形態と同一の構成となることから、ここでは、撮像素子16の構成については省略する。
Second Embodiment
In the second embodiment, as in the first embodiment, the image size of the moving image obtained by shooting is set to 1/3 times the horizontal size and the vertical direction of the still image size. The case where it will be described. In this case, since the configuration of the image sensor 16 is the same as that of the first embodiment, the configuration of the image sensor 16 is omitted here.

上述したように、第2実施形態においては、読出範囲60に含まれる画素に対する重みを1として、読出範囲60に含まれる各画素のアンプAMPのゲインを設定する。例えば図6に示すように、動画像における座標(x,y)にある画素のR色成分、G色成分、B色成分の各信号値は、撮像素子16上の座標(i,j)にあるR色画素を左上隅とした基準範囲60に含まれる画素を用いた同色画素毎の加重加算により求められる。
ここで、撮像素子16上の座標(i,j)にあるR色画素を基準画素とした場合には、動画像において、座標(x,y)にある画素のR色成分、G色成分、B色成分の各信号値は(5)式で表すことができる。
As described above, in the second embodiment, the gain of the amplifier AMP of each pixel included in the read range 60 is set with a weight of 1 for the pixels included in the read range 60 being set. For example, as shown in FIG. 6, the signal values of the R color component, G color component, and B color component of the pixel at the coordinate (x, y) in the moving image are at the coordinate (i, j) on the image sensor 16. It is obtained by weighted addition for each pixel of the same color using pixels included in the reference range 60 with a certain R color pixel as the upper left corner.
Here, when the R color pixel at the coordinates (i, j) on the image sensor 16 is used as the reference pixel, the R color component, the G color component of the pixel at the coordinates (x, y) in the moving image, Each signal value of the B color component can be expressed by equation (5).

Figure 0006010943
ここで、(5)式に示すように、動画像において、座標(x,y)にある画素における各色成分の信号値は、図6に示す読出範囲60に含まれる同色画素の信号値を単純加算平均した値となる。
Figure 0006010943
Here, as shown in the equation (5), in the moving image, the signal value of each color component in the pixel at the coordinate (x, y) is simply the signal value of the same color pixel included in the readout range 60 shown in FIG. It is the value obtained by averaging.

また、動画像における座標(x,y)にある画素のR色成分、G色成分及びB色成分の信号値を読み出す際には、上述した(5)式が成り立つように、対象となる読出範囲に含まれるR色画素、G色画素、B色画素のそれぞれのアンプAMPのゲインをそれぞれ設定する。   Further, when reading the signal values of the R color component, G color component, and B color component of the pixel at the coordinate (x, y) in the moving image, the target readout is performed so that the above-described equation (5) is satisfied. The gain of each amplifier AMP of the R color pixel, G color pixel, and B color pixel included in the range is set.

同様にして、動画像における座標(x+1,y)にある画素のR色成分、G色成分、B色成分の各信号値を読み出す場合も、図7に示す読出範囲60に含まれる同色画素の信号値を加算間引き読出しにより読み出す。さらに、動画像において座標(x,y+1)にある画素や座標(x+1,y+1)にある画素のそれぞれの画素のR色成分、G色成分、B色成分の各信号値を読み出す場合も、対応する読出範囲に含まれる同色画素の信号値を加算間引き読出しにより読み出す。これら場合も、読出範囲60に含まれる同色画素の単純加算平均によりを用いた加算間引き読出しにより各色成分の信号値が読み出される。   Similarly, when reading the signal values of the R color component, G color component, and B color component of the pixel at the coordinates (x + 1, y) in the moving image, the same color pixel included in the readout range 60 shown in FIG. Read the signal value by addition thinning readout. Furthermore, it is also possible to read out the signal values of the R color component, G color component, and B color component of the pixel at the coordinate (x, y + 1) and the pixel at the coordinate (x + 1, y + 1) in the moving image. The signal value of the same color pixel included in the readout range to be read is read by addition thinning readout. Also in these cases, the signal value of each color component is read out by addition thinning-out readout using simple addition averaging of pixels of the same color included in the readout range 60.

この場合、動画像における各画素において、各色成分の重心位置が一致しないという問題が生じる。図10は、動画像の各画素におけるR色成分の重心位置を「△」、G色成分の重心位置を「○」、B色成分の重心位置を「×」とした場合を示す。図10中、太線は動画像の画素を、実線は読出範囲60、薄線は撮像素子16の画素部41の各画素を示している。図10に示すように、G色成分の重心位置は、動画像の各画素の中心に位置しているのに対して、R色成分の重心位置及びB色成分の重心位置は、それぞれ動画像の各画素の中心からずれており、R色成分の重心位置とB色成分の重心位置ともずれた位置となる。また、R色成分の重心位置とB色成分の重心位置は、画素毎に異なる。このような重心位置のずれは、静止画像においては、偽色として見え画像劣化の原因となる。   In this case, there arises a problem that the barycentric positions of the color components do not coincide with each other in each pixel in the moving image. FIG. 10 shows a case where the center of gravity of the R color component in each pixel of the moving image is “Δ”, the center of gravity of the G color component is “◯”, and the center of gravity of the B color component is “×”. In FIG. 10, thick lines indicate moving image pixels, solid lines indicate readout range 60, and thin lines indicate each pixel of the pixel portion 41 of the image sensor 16. As shown in FIG. 10, the center of gravity of the G color component is located at the center of each pixel of the moving image, whereas the center of gravity of the R color component and the center of gravity of the B color component are respectively the moving image. The center of gravity of the R color component and the center of gravity of the B color component are also shifted. In addition, the centroid position of the R color component and the centroid position of the B color component are different for each pixel. Such a shift in the position of the center of gravity appears as a false color in a still image and causes image deterioration.

ここで、動画像について考慮すると、撮影により得られる動画像は、その色空間フォーマットをRGB色空間からYUV420色空間に変換されて記憶するのが一般的である。つまり、この色空間を変換する際に、R色成分、G色成分、B色成分の重心位置が一致する箇所でYUV420色空間における色差信号を生成することで、動画像を読み出す際の重心位置のずれを補正する。   Here, in consideration of moving images, moving images obtained by shooting are generally stored by converting the color space format from the RGB color space to the YUV420 color space. That is, when this color space is converted, a centroid position when reading out a moving image is generated by generating a color difference signal in the YUV420 color space at a location where the centroid positions of the R color component, the G color component, and the B color component match. Correct the deviation.

以下、得られた動画像の色空間フォーマットを、RGB色空間からYUV420色空間に変換する処理について説明する。なお、この処理は、画像処理回路23において色空間変換処理として実行される。   Hereinafter, a process of converting the color space format of the obtained moving image from the RGB color space to the YUV420 color space will be described. This process is executed as a color space conversion process in the image processing circuit 23.

ここで、YUV420色空間は、2×2画素に対して、輝度信号(Y信号)を4画素、色差信号(U信号、及びV信号)をそれぞれ1画素とる色空間である。まず、画像処理回路23は、YUV色空間に変換するためのR色成分、G色成分及びB色成分の各信号値を(6)式を用いて生成する。   Here, the YUV420 color space is a color space that takes 4 pixels of luminance signals (Y signals) and 1 pixel of color difference signals (U signals and V signals) for 2 × 2 pixels. First, the image processing circuit 23 generates each signal value of the R color component, the G color component, and the B color component for conversion into the YUV color space using the equation (6).

Figure 0006010943
そして、画像処理回路23は、(6)式により求めた値を用いて色空間変換処理を実行する。ここで、輝度信号(Y信号)については、動画像における座標(x,y)、座標(x+1,y)、座標(x,y+1)、座標(x+1,y+1)にある各画素のR’色成分、G’色成分、B’色成分の信号値を用いて色空間を変換する。色差信号(U信号及びV信号)については、(6)式にて求めたR”色成分、G”色成分、B”色成分を用いて色空間を変換する。なお、色空間を変換する式は、下記の(7)式となる。
Figure 0006010943
Then, the image processing circuit 23 executes the color space conversion process using the value obtained by the equation (6). Here, regarding the luminance signal (Y signal), the R ′ color of each pixel at the coordinates (x, y), coordinates (x + 1, y), coordinates (x, y + 1), and coordinates (x + 1, y + 1) in the moving image. The color space is converted using the signal values of the component, G ′ color component, and B ′ color component. For the color difference signals (U signal and V signal), the color space is converted using the R ″ color component, the G ″ color component, and the B ″ color component obtained by the equation (6). The equation is the following equation (7).

Figure 0006010943
Figure 0006010943

この色空間変換処理を行うことで、YUV420色空間に変換された動画像の各画素の色成分の重心位置が、撮像素子16の座標(i+3,j+3)の位置(動画像の座標(x+0.5,y+0.5)の位置)となる。なお、図10中「☆」で示す位置が、YUV420色空間に変換された動画像の各画素における重心位置である。   By performing this color space conversion processing, the barycentric position of the color component of each pixel of the moving image converted into the YUV420 color space becomes the position of the coordinates (i + 3, j + 3) of the image sensor 16 (moving image coordinates (x + 0. 5, y + 0.5)). Note that the position indicated by “☆” in FIG. 10 is the barycentric position of each pixel of the moving image converted into the YUV420 color space.

このように、読出範囲に含まれる同色画素の単純加算平均を用いた加算間引き読出しの場合には、読み出される動画像の各画素において、各色成分の重心位置が異なる。このような場合、画像処理回路23により実行される色空間変換処理の際に、各色成分の重心位置が一致するように、動画像における色空間フォーマットを変換することにより、重心位置のズレを防止でき、その結果、動画像における偽色の発生を防止することができる。   Thus, in the case of addition thinning readout using simple addition averaging of pixels of the same color included in the readout range, the barycentric position of each color component is different in each pixel of the moving image to be read out. In such a case, during the color space conversion process executed by the image processing circuit 23, the color space format in the moving image is converted so that the gravity center positions of the respective color components coincide with each other, thereby preventing the displacement of the gravity center position. As a result, it is possible to prevent the occurrence of false colors in moving images.

なお、第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、撮像素子16から読み出される画像信号のデータ量は、静止画像のデータ量の1/3×1/3×3=1/3倍のデータ量となり、高速での読み出しを行うことが可能となる。   In the second embodiment, as in the first embodiment, the data amount of the image signal read from the image sensor 16 is 1/3 × 1/3 × 3 = 1/3 times the data amount of the still image. Therefore, it becomes possible to perform reading at high speed.

なお、この第2実施形態においては、撮像素子16から読み出された画像信号に対して画像処理回路23による上記の色空間変換処理を行うことで、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   In the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by performing the color space conversion process by the image processing circuit 23 on the image signal read from the image sensor 16. Can do.

上述した第1実施形態及び第2実施形態においては、取得される動画像の画像サイズは、静止画像の画像サイズに対して水平方向に1/3倍、垂直方向に1/3倍の画像サイズとしているが、これに限定される必要はなく、動画像の画像サイズは、静止画像の画像サイズに対して水平方向に1/4倍、垂直方向に1/4倍となる画像サイズであってもよい。   In the first embodiment and the second embodiment described above, the image size of the acquired moving image is 1/3 times the horizontal size and 1/3 times the vertical size of the still image size. However, the present invention is not limited to this, and the image size of the moving image is an image size that is 1/4 times in the horizontal direction and 1/4 times in the vertical direction with respect to the image size of the still image. Also good.

以下、動画像の画像サイズが、静止画像の画像サイズに対して、水平方向に1/4倍、垂直方向に1/4倍の画像サイズとなる場合について、第3実施形態と称して説明する。   Hereinafter, the case where the image size of the moving image is 1/4 times the horizontal size and 1/4 times the vertical image size is described as the third embodiment. .

<第3実施形態>
この第3実施形態においては、G色画素を読み出すための切替え部、及びR色画素又はB色画素を読み出すための切替え部の構成が第1実施形態とは異なる。以下、G色画素を読み出すための切替え部に対して符号43a’を付し、R色画素又はB色画素を読み出すための切替え部に対して符号43b’を付して説明する。なお、他の構成は第1実施形態と共通することから、第1実施形態と同一の符号を付して説明する。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, the configuration of a switching unit for reading G color pixels and a switching unit for reading R color pixels or B color pixels are different from those of the first embodiment. Hereinafter, the switching unit for reading the G color pixel will be denoted by reference numeral 43a ′, and the switching unit for reading the R color pixel or B color pixel will be denoted by reference numeral 43b ′. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment are used for explanation.

図11に示すように、切替え部43a’は、コンデンサCD3、加算トランジスタADD11,ADD12,ADD13、スイッチングトランジスタSW4の他、制御信号φADD11,φADD12,φADD13及び制御信号φLINE9,φLINE10,φLINE11,φLINE12を供給する7本の行信号線とから構成される。ここで、加算トランジスタADD11は制御信号φADD11が出力されることでオンとなり、4T−3(T=1,2,3,・・・)列目の垂直信号線47bと4T−2列目の垂直信号線47bとが短絡する。また、加算トランジスタADD12は制御信号φADD12が出力されることでオンとなり、4T−2列目の垂直信号線47bと4T−1列目の垂直信号線47bが短絡する。また、加算トランジスタADD13は制御信号φADD13が出力されることでオンとなり、4T−1列目の垂直信号線47bと4T列目の垂直信号線47bとが短絡する。 As shown in FIG. 11, the switching unit 43a ′ includes the capacitor CD3, the addition transistors ADD 11 , ADD 12 , ADD 13 and the switching transistor SW4, as well as the control signals φADD 11 , φADD 12 , φADD 13 and the control signals φLINE9, φLINE10, It consists of seven row signal lines for supplying φLINE11 and φLINE12. Here, the addition transistor ADD 11 is turned on when the control signal φADD 11 is output, and the vertical signal line 47b in the 4T-3 (T = 1, 2, 3,...) Column and the 4T-2 column. The vertical signal line 47b is short-circuited. The addition transistor ADD 12 is turned on by the control signal FaiADD 12 is outputted, 4T-2 column of the vertical signal line 47b and 4T-1 column of the vertical signal line 47b are short-circuited. The addition transistor ADD 13 is turned on when the control signal φADD 13 is output, and the vertical signal line 47b in the 4T-1 column and the vertical signal line 47b in the 4T column are short-circuited.

切替え部43b’は、コンデンサCD4、加算トランジスタADD14、ADD15と、スイッチングトランジスタSW5の他、制御信号φADD14,φADD15及び制御信号φLINE13,φLINE14,φLINE15,φLINE16を供給する6本の行信号線とから構成される。ここで、加算トランジスタADD14は制御信号φADD14が出力されることでオンとなり、4U−3(U=1,2,3,・・・)列目の垂直信号線47aと4U−1列目の垂直信号線が短絡する。また、加算トランジスタADD15は制御信号φADD15が出力されることでオンとなり、4U−2列の垂直信号線47aと4U列目の垂直信号線が短絡する。 Switching unit 43 b 'includes a capacitor CD4, an addition transistor ADD 14, ADD 15, other switching transistor SW5, control signals φADD 14, φADD 15 and the control signal φLINE13, φLINE14, φLINE15, 6 pieces of the row signal line for supplying a φLINE16 It consists of. Here, the addition transistor ADD 14 is turned on when the control signal φADD 14 is output, and the 4U-3 (U = 1, 2, 3,...) Column vertical signal line 47a and the 4U-1 column. The vertical signal line is short-circuited. The addition transistor ADD 15 is turned on when the control signal φADD 15 is output, and the vertical signal line 47a in the 4U-2 column and the vertical signal line in the 4U column are short-circuited.

上述したように、第3実施形態では、動画像の画像サイズを、静止画像の画像サイズに対して水平方向に1/4倍、垂直方向に1/4倍した画像サイズとすることを目的にしている。つまり、この第3実施形態の場合には、4行4列の画素の範囲を読出範囲する点では第1実施形態と同一であるが、この第3実施形態では、水平方向又は垂直方向に4画素ずつずらしながら、動画像における画素の各色成分を読み出す点で第1実施形態とは異なる。図12は、撮像素子16上の各画素の位置と、動画像における各画素の位置との関係を示している。ここで、ハッチングで示す4行4列の範囲が読出範囲60である。また、この読出範囲と動画像の画素とが一致している。この場合、読出範囲60に含まれる各画素の配置は同一の画素の配置となる。   As described above, the third embodiment aims to set the image size of the moving image to 1/4 times the horizontal size and 1/4 times the vertical size relative to the still image size. ing. In other words, the third embodiment is the same as the first embodiment in that the pixel range of 4 rows and 4 columns is read out, but in the third embodiment, 4 pixels are arranged in the horizontal direction or the vertical direction. This is different from the first embodiment in that each color component of the pixel in the moving image is read out while shifting the pixel by pixel. FIG. 12 shows the relationship between the position of each pixel on the image sensor 16 and the position of each pixel in the moving image. Here, the range of 4 rows and 4 columns indicated by hatching is the read range 60. In addition, the readout range and the pixels of the moving image match. In this case, the arrangement of each pixel included in the readout range 60 is the same pixel arrangement.

この場合も、加重加算における各画素の加重係数は、図5に示すガウス分布に基づいた重みを用いて設定される。上述したように、読出範囲に含まれる各画素の配置は、読み出し位置に関わらず同一の配置となることから、各画素のアンプAMPのゲインは、以下の(8)式を考慮して設定される。   Also in this case, the weighting coefficient of each pixel in the weighted addition is set using a weight based on the Gaussian distribution shown in FIG. As described above, since the arrangement of each pixel included in the readout range is the same regardless of the readout position, the gain of the amplifier AMP of each pixel is set in consideration of the following equation (8). The

Figure 0006010943
Figure 0006010943

ここで、R’(x,y),G’(x,y),B’(x,y)はそれぞれ、動画像における座標(x,y)にある画素の各色成分の信号値である。   Here, R ′ (x, y), G ′ (x, y), and B ′ (x, y) are signal values of the respective color components of the pixel at the coordinate (x, y) in the moving image.

次に、動画像の撮影時に撮像素子16から画像信号を読み出す場合の処理について説明する。まず、垂直走査回路44は、対象となる4行に配列される各画素に対して制御信号φGAINを出力する。この出力を受けて、各画素のアンプAMPのゲインが1から所定値に切り替わる。そして、制御信号φSW3を出力することで、各画素から、アンプAMPにより増幅された電圧信号が対応する垂直信号線に出力される。この垂直信号線に出力された電圧信号は、コンデンサCD1に蓄積される。その後、垂直走査回路44は、制御信号φSW3の出力を停止する。   Next, processing when an image signal is read out from the image sensor 16 when capturing a moving image will be described. First, the vertical scanning circuit 44 outputs a control signal φGAIN to each pixel arranged in the four rows of interest. In response to this output, the gain of the amplifier AMP of each pixel is switched from 1 to a predetermined value. Then, by outputting the control signal φSW3, the voltage signal amplified by the amplifier AMP is output from each pixel to the corresponding vertical signal line. The voltage signal output to the vertical signal line is accumulated in the capacitor CD1. Thereafter, the vertical scanning circuit 44 stops outputting the control signal φSW3.

その後、水平走査回路45aは、制御信号φADD11,φADD12,φADD13を出力する。これにより、加算トランジスタADD11,ADD12,ADD13がオンとなり、4T−3列目、4T−2列目、4T−1列目及び4T列目の垂直信号線47bが短絡する。これにより、4T−3列目、4T−2列目、4T−1列目及び4T列目の各垂直信号線47bに接続されるコンデンサCD3の電荷量が同一となる。その後、水平走査回路45aは、制御信号φADD11,φADD12,φADD13の出力を停止する。そして、水平走査回路45aは、制御信号φLINE9を出力する。これにより、4T−3列目の垂直信号線47bに接続されたスイッチトランジスタSW4がオンとなり、対応する垂直信号線47bに接続されたコンデンサCD3に蓄積された電荷量に基づく電圧信号がカラムアンプCAMP1に出力される。ここで、カラムアンプCAMP1から出力される電圧信号が、動画像における座標(x、y)にある画素のG色成分の信号となる(図11参照)。 Thereafter, the horizontal scanning circuit 45a outputs control signals φADD 11 , φADD 12 , and φADD 13 . As a result, the addition transistors ADD 11 , ADD 12 , and ADD 13 are turned on, and the vertical signal lines 47b in the 4T-3rd, 4T-2th, 4T-1th, and 4Tth columns are short-circuited. As a result, the charge amounts of the capacitors CD3 connected to the vertical signal lines 47b in the 4T-3rd, 4T-2th, 4T-1th, and 4Tth columns become the same. Thereafter, the horizontal scanning circuit 45a stops outputting the control signals φADD 11 , φADD 12 , φADD 13 . Then, the horizontal scanning circuit 45a outputs a control signal φLINE9. As a result, the switch transistor SW4 connected to the vertical signal line 47b in the 4T-3th column is turned on, and a voltage signal based on the amount of charge accumulated in the capacitor CD3 connected to the corresponding vertical signal line 47b is supplied to the column amplifier CAMP1. Is output. Here, the voltage signal output from the column amplifier CAMP1 becomes a signal of the G color component of the pixel located at the coordinates (x, y) in the moving image (see FIG. 11).

同時に、水平走査回路45bは、制御信号φADD14,φADD15を出力する。これにより、加算トランジスタADD14,ADD15がオンとなる。加算トランジスタADD14がオンとなると、4U−3列目及び4U−1列目の垂直信号線47aが短絡する。これにより、4U−3列目及び4U−1列目の各垂直信号線47bに接続されるコンデンサCD4の電荷量が同一となる。また、加算トランジスタADD14がオンとなると、4U−2列目及び4U列目の垂直信号線47aが短絡する。これにより、4U−2列目及び4U列目の各垂直信号線47aに接続されるコンデンサCD4の電荷量が同一となる。その後、水平走査回路45aは、制御信号φADD14,φADD15の出力を停止する。そして、水平走査回路45aは、制御信号φLINE13,φLINE14を出力する。 At the same time, the horizontal scanning circuit 45b outputs control signals φADD 14 and φADD 15 . As a result, the addition transistors ADD 14 and ADD 15 are turned on. When the addition transistor ADD 14 is turned on, the vertical signal lines 47a in the 4U-3 column and the 4U-1 column are short-circuited. As a result, the charge amount of the capacitor CD4 connected to each vertical signal line 47b in the 4U-3 column and the 4U-1 column becomes the same. Further, when the addition transistor ADD 14 is turned on, the vertical signal lines 47a in the 4U-2 column and the 4U column are short-circuited. As a result, the charge amount of the capacitor CD4 connected to each vertical signal line 47a in the 4U-2 column and the 4U column becomes the same. Thereafter, the horizontal scanning circuit 45a stops outputting the control signals φADD 14 and φADD 15 . The horizontal scanning circuit 45a outputs control signals φLINE13 and φLINE14.

制御信号φLINE13が出力されることで、4U−3列目の垂直信号線47bに接続されたスイッチトランジスタSW5がオンとなり、対応する垂直信号線47bに接続されたコンデンサCD4に蓄積された電荷量に基づく電圧信号がカラムアンプCAMP1に出力される。ここで、出力される電圧信号が、動画像における座標(x,y)にある画素のR色成分の信号となる。   By outputting the control signal φLINE13, the switch transistor SW5 connected to the vertical signal line 47b in the 4U-3th column is turned on, and the charge amount accumulated in the capacitor CD4 connected to the corresponding vertical signal line 47b is increased. A voltage signal based thereon is output to the column amplifier CAMP1. Here, the output voltage signal is a signal of the R color component of the pixel at the coordinate (x, y) in the moving image.

また、制御信号φLINE14が出力されることで、4U−2列目の垂直信号線47bに接続されたスイッチトランジスタSW4がオンとなり、対応する垂直信号線47bに接続されたコンデンサCD4に蓄積された電荷量に基づく電圧信号がカラムアンプCAMP1に出力される。ここで、出力される電圧信号が、動画像における座標(x,y)にある画素のB色成分の信号となる。   Further, the output of the control signal φLINE14 turns on the switch transistor SW4 connected to the vertical signal line 47b in the 4U-2 column, and the charge accumulated in the capacitor CD4 connected to the corresponding vertical signal line 47b. A voltage signal based on the quantity is output to the column amplifier CAMP1. Here, the output voltage signal is a signal of the B color component of the pixel at the coordinate (x, y) in the moving image.

上述した処理を行うことで、撮像素子16の画素部41に配置される各画素の信号値を用いた加算間引き読出しが繰り返される。このように、動画像を撮影した場合には、4行4列の範囲を基準範囲として、基準範囲に含まれる同色画素毎に加算間引き読出しを行うことから、撮像素子16から読み出される画像信号は、各画素に対してR色、G色、B色の全ての色成分を備えた画像信号となる。この場合、読み出された画像信号のデータ量は、全画素読み出しにより読み出される画像信号におけるデータ量の1/4×1/4×3=3/16倍のデータ量となり、高速の読み出しを行うことが可能となる。この場合も、第1実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。   By performing the above-described processing, addition thinning-out readout using the signal value of each pixel arranged in the pixel unit 41 of the image sensor 16 is repeated. As described above, when a moving image is shot, the addition signal is read out for each same color pixel included in the reference range with the range of 4 rows and 4 columns as the reference range. Each pixel is an image signal having all the R, G, and B color components. In this case, the data amount of the read image signal is 1/4 × 1/4 × 3 = 3/16 times the data amount of the image signal read by all-pixel reading, and high-speed reading is performed. It becomes possible. In this case, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

第3実施形態においては、静止画像の画像サイズに対して、水平方向に1/4倍、垂直方向に1/4倍の画像サイズとなるように加算間引き読出しを行っている。この場合も、各画素のアンプAMPのゲインは、ガウス分布に基づいた比率を用いて設定される。この場合、ガウス分布の半値全幅が縮小倍率より小さくなることから、読み出される画像において、折り返し歪みが発生しやすくなる。このような折り返し歪みの発生を抑制するために、加算間引き読出しを行う際の読出範囲を4行4列の画素の範囲よりも大きく設定することも可能である。以下、加算間引き読出しを行う際の読出範囲を4行4列の画素の範囲よりも大きく設定する場合について、第4実施形態と称して説明する。   In the third embodiment, addition thinning readout is performed so that the image size of the still image is 1/4 times in the horizontal direction and 1/4 times in the vertical direction. Also in this case, the gain of the amplifier AMP of each pixel is set using a ratio based on a Gaussian distribution. In this case, since the full width at half maximum of the Gaussian distribution is smaller than the reduction magnification, aliasing distortion tends to occur in the read image. In order to suppress the occurrence of such aliasing distortion, it is possible to set the reading range when performing addition thinning-out reading to be larger than the pixel range of 4 rows and 4 columns. Hereinafter, the case where the reading range when performing the addition thinning-out reading is set to be larger than the pixel range of 4 rows and 4 columns will be described as a fourth embodiment.

<第4実施形態>
第4実施形態では、加算間引き読出しを行う際の読出範囲を6行6列の画素の範囲とする場合について説明する。撮像素子16における各画素と、動画像における各画素との関係を図13に示す。図13においては、加算間引き読出しを行う6行6列の画素の範囲(太点線で囲まれる範囲)をハッチングの範囲61で示している。また、動画像の各画素を細線、撮像素子16の画素部41に配列される画素を薄線にて示している。この場合も、加算間引き読出しを行う6行6列の画素の範囲における重心位置と、読み出した動画像の各画素における各色成分の重心位置が一致するように、各画素のアンプAMPのゲインを設定する。
<Fourth embodiment>
In the fourth embodiment, a case will be described in which the readout range when performing addition thinning readout is a 6 × 6 pixel range. FIG. 13 shows the relationship between each pixel in the image sensor 16 and each pixel in the moving image. In FIG. 13, a 6-by-6 pixel range (a range surrounded by a thick dotted line) where addition thinning readout is performed is indicated by a hatched range 61. Further, each pixel of the moving image is indicated by a thin line, and pixels arranged in the pixel portion 41 of the image sensor 16 are indicated by thin lines. Also in this case, the gain of the amplifier AMP of each pixel is set so that the barycentric position in the 6 × 6 pixel range where addition thinning readout is performed matches the barycentric position of each color component in each pixel of the read moving image. To do.

この場合も、読出範囲に含まれる各画素の重みの値を、ガウス分布に基づいて設定される値とする。図14は、6行6列の画素の範囲を読出範囲とした場合に、ガウス分布に基づいて設定される各画素の重みを示している。この重みに基づいて、読出範囲61に含まれる各画素のアンプAMPのゲインが設定される。
例えば動画像における座標(x,y)にある画素のR色成分、G色成分、B色成分の各信号値は、(9)式で表すことができる。
Also in this case, the value of the weight of each pixel included in the readout range is a value set based on the Gaussian distribution. FIG. 14 shows the weight of each pixel set based on the Gaussian distribution when the pixel range of 6 rows and 6 columns is set as the readout range. Based on this weight, the gain of the amplifier AMP of each pixel included in the readout range 61 is set.
For example, each signal value of the R color component, the G color component, and the B color component of the pixel located at the coordinates (x, y) in the moving image can be expressed by Expression (9).

Figure 0006010943
Figure 0006010943

図13に示すように、i+4列目、i+5列目、i+8列目、i+9列目に配列される画素、及びj+4行目、j+5行目、i+8列目、i+9列目に配列される画素は、重複して読み出される。また、これら画素においては、読み出す際に用いられる加重係数が異なる。この場合、図示は省略するが、各画素に設けられるアンプAMPを複数のゲインに調整可能なアンプを用いて、読出範囲に対する画素の位置に応じてゲインを調整する。或いは、各画素にゲインが異なるアンプを複数設け、読出範囲に対する画素の位置に応じて、いずれかのアンプを使用するように切り替える。   As shown in FIG. 13, the pixels arranged in the i + 4th column, the i + 5th column, the i + 8th column, the i + 9th column, and the pixels arranged in the j + 4th row, the j + 5th row, the i + 8th column, and the i + 9th column are , Read out redundantly. In addition, these pixels have different weighting coefficients used for reading. In this case, although not shown, the gain is adjusted according to the position of the pixel with respect to the readout range by using an amplifier capable of adjusting the amplifier AMP provided in each pixel to a plurality of gains. Alternatively, a plurality of amplifiers having different gains are provided for each pixel, and switching is made so that one of the amplifiers is used according to the position of the pixel with respect to the readout range.

このような処理を行うことで、第3実施形態と同様の効果を得ることができる。また、予め加算間引き読出しに用いる読出範囲を、縮小率に基づく画素の範囲よりも大きく設定することで、折り返し歪みの発生を抑えることが可能となる。   By performing such processing, the same effects as those of the third embodiment can be obtained. In addition, it is possible to suppress the occurrence of aliasing distortion by setting the reading range used for the addition thinning-out reading in advance to be larger than the pixel range based on the reduction ratio.

この第4実施形態では、各画素に設けられるアンプAMPのゲインとして、6行6列の画素の範囲に対してガウス分布を適用した場合の各画素の重みに基づいて設定している。読出範囲における各画素の重みは、図14に示す重み(水平・垂直方向比率1:3:4:4:3:1)に限定されるものではなく、図15に示す重み(水平・垂直方向比率1:4:7:7:4:1)や、図16に示す重み(水平・垂直方向比率1:5:10:100:5:1)を用いることも可能である。   In the fourth embodiment, the gain of the amplifier AMP provided in each pixel is set based on the weight of each pixel when a Gaussian distribution is applied to a 6 × 6 pixel range. The weight of each pixel in the readout range is not limited to the weight (horizontal / vertical direction ratio 1: 3: 4: 4: 3: 1) shown in FIG. 14, but the weight (horizontal / vertical direction) shown in FIG. Ratio 1: 4: 7: 7: 4: 1) and weights shown in FIG. 16 (horizontal / vertical direction ratio 1: 5: 10: 100: 5: 1) can also be used.

上述した第3実施形態及び第4実施形態においては、動画像の画像サイズが、静止画像の画像サイズに対して水平方向に1/4倍、垂直方向に1/4倍の画像サイズの場合を示している。しかしながら、例えばアスペクト比3:2となる撮像素子が搭載された撮像装置において、HD動画に必要な水平方向の画素数1920を満たす画像サイズとする場合には、撮像素子の画素数が、水平方向(1920×4)、垂直方向(1920×2/3×4)の計37.5Mとなる。ここで、撮像装置に搭載される撮像素子の画素数が37.5M画素を満足していない場合には、加算間引き読出しにより読み出した動画像は、HD動画における画像サイズを満足していない。このような場合には、得られる動画像に対して超解像度処理を施すことも可能である。   In the third embodiment and the fourth embodiment described above, a case where the image size of the moving image is 1/4 times the horizontal size and 1/4 times the vertical size relative to the still image size. Show. However, for example, in an imaging apparatus equipped with an imaging element with an aspect ratio of 3: 2, when the image size satisfies the horizontal pixel number 1920 necessary for HD video, the number of pixels of the imaging element is horizontal. (1920 × 4) in the vertical direction (1920 × 2/3 × 4) is 37.5M in total. Here, when the number of pixels of the image sensor mounted on the imaging device does not satisfy 37.5 M pixels, the moving image read by the addition thinning readout does not satisfy the image size in the HD moving image. In such a case, it is possible to perform super-resolution processing on the obtained moving image.

上述した第1及び第2実施形態では、動画像の画像サイズが、静止画像の画像サイズに対して、水平方向に1/3倍、垂直方向に1/3倍の画像サイズに設定される場合について説明している。また、第3及び第4実施形態では、動画像の画像サイズが、静止画像の画像サイズに対して、水平方向に1/4倍、垂直方向に1/4倍の画像サイズに設定される場合について説明している。しかしながら、水平方向の縮小率や垂直方向の縮小率は、その一例を示したものであり、これら縮小率は適宜設定してよい。また、上述した各実施形態では、水平方向の縮小率と垂直方向の縮小率とを同一の縮小率としているが、これに限定される必要はなく、水平方向の縮小率と垂直方向の縮小率とを異なる縮小率とすることも可能である。   In the first and second embodiments described above, the image size of the moving image is set to an image size that is 1/3 times in the horizontal direction and 1/3 times in the vertical direction relative to the image size of the still image. It explains about. In the third and fourth embodiments, the image size of the moving image is set to 1/4 times the horizontal size and 1/4 times the vertical size relative to the still image size. It explains about. However, the reduction ratio in the horizontal direction and the reduction ratio in the vertical direction are just examples, and these reduction ratios may be set as appropriate. In each of the above-described embodiments, the horizontal reduction ratio and the vertical reduction ratio are set to the same reduction ratio. However, the present invention is not limited to this, and the horizontal reduction ratio and the vertical reduction ratio are not limited thereto. It is also possible to use different reduction ratios.

上述した第1から第4実施形態においては、撮像素子の各画素に配置されるカラーフィルタを、R色、G色、B色としているが、これに限定される必要はなく、シアン(C)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)のカラーフィルタであってもよい。   In the first to fourth embodiments described above, the color filters arranged in each pixel of the image sensor are R color, G color, and B color. However, the present invention is not limited to this, and cyan (C) , Yellow (Y) and magenta (M) color filters.

上述した第1から第4実施形態においては、R色画素、G色画素及びB色画素を2行2列で配置したベイヤー配列としているが、これに限定される必要はなく、他の配列にて各色成分の画素を配置することも可能である。   In the first to fourth embodiments described above, a Bayer array in which R color pixels, G color pixels, and B color pixels are arranged in 2 rows and 2 columns is used. However, the present invention is not limited to this, and other arrays may be used. It is also possible to arrange pixels of each color component.

上述した第1から第4実施形態においては、動画像の撮影時に、加算間引き読出しを行うことを前提に説明しているが、これに限定される必要はなく、静止画像の撮影時に、第1から第4実施形態のいずれかの手法を用いることも可能である。   In the first to fourth embodiments described above, the description has been made on the assumption that addition thinning readout is performed at the time of moving image shooting. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to use any method of the fourth embodiment.

上述した第1実施形態から第4実施形態においては、撮像装置を例に取り上げて説明しているが、これに限定される必要はなく、画像処理装置の場合であってもよい。図17に示すように、画像処理装置60は、縮小画像生成部61を備えている。この画像処理装置60には、例えば撮像素子から全画素読み出しにて読み出された動画像が、直接、或いは、バッファメモリや記憶媒体を介して入力される。縮小画像生成部61は、入力される画像に対して、(1)式から(4)式を用いて縮小画像を生成する。または、縮小画像生成部61は、入力される画像に対して、(5)式を用いて縮小画像を生成する。または、(8s)式或いは(9)式を用いて縮小画像を生成する。なお、(5)式を用いて縮小画像を生成した場合には、(6)式及び(7)式を用いた色空間フォーマットを変換する処理も併せて実行される。   In the first to fourth embodiments described above, the image pickup apparatus has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and may be an image processing apparatus. As illustrated in FIG. 17, the image processing device 60 includes a reduced image generation unit 61. For example, a moving image read from the image sensor by reading all pixels is input to the image processing apparatus 60 directly or via a buffer memory or a storage medium. The reduced image generation unit 61 generates a reduced image using the equations (1) to (4) for the input image. Alternatively, the reduced image generation unit 61 generates a reduced image using the expression (5) for the input image. Alternatively, a reduced image is generated using Expression (8s) or Expression (9). Note that when a reduced image is generated using Expression (5), processing for converting the color space format using Expression (6) and Expression (7) is also executed.

また、画像処理装置の他に、画像処理プログラムであってもよい。この場合、図18に示すフローチャートの処理をコンピュータにて実行することができる画像処理プログラムであればよい。   In addition to the image processing apparatus, an image processing program may be used. In this case, any image processing program that can execute the processing of the flowchart shown in FIG.

以下、画像処理プログラムにおける処理の手順について説明する。   Hereinafter, a processing procedure in the image processing program will be described.

ステップS101は、動画像を入力する処理である。この処理を行うことで、例えば全画素読み出しにて読み出された動画像をコンピュータが受け付ける。   Step S101 is a process for inputting a moving image. By performing this process, for example, the computer accepts a moving image read by all-pixel reading.

ステップS102は、縮小画像の生成処理である。ステップS101にて受け付けた働画像に対して、縮小画像生成処理を実行する。なお、この縮小画像生成処理は、(1)式から(4)式、(5)式、(8)式或いは(9)式のいずれかを用いて実行する。これら式のいずれかを用いることで、縮小された動画像が生成される。なお、(5)式を用いた場合には、(6)式及び(7)式を用いた色空間フォーマットを変換する処理も併せて実行される。   Step S102 is a reduced image generation process. Reduced image generation processing is performed on the working image received in step S101. Note that this reduced image generation processing is executed using any one of Expressions (1) to (4), (5), (8), and (9). By using one of these equations, a reduced moving image is generated. In addition, when the expression (5) is used, the process of converting the color space format using the expressions (6) and (7) is also executed.

ステップS103は、縮小画像の生成処理が終了したか否かを判定する処理である。この画像処理プログラムを実行するコンピュータのCPUは、ステップS102における縮小画像の生成処理が終了したか否かにより、このステップS103の判定処理を実行する。縮小画像の生成処理が終了している場合には、このステップS103の判定処理がYesとなり、ステップS104に進む。一方、縮小画像の生成処理が終了していない場合には、ステップS103の判定処理がNoとなり、ステップS102に戻る。   Step S103 is a process of determining whether or not the reduced image generation process is completed. The CPU of the computer that executes the image processing program executes the determination process in step S103 depending on whether or not the reduced image generation process in step S102 is completed. If the reduced image generation process has been completed, the determination process in step S103 is Yes, and the process proceeds to step S104. On the other hand, if the reduced image generation process has not ended, the determination process in step S103 is No, and the process returns to step S102.

ステップS104は、縮小された動画像を出力する処理である。上述したコンピュータのCPUは、縮小された動画像を、例えば記憶媒体に出力する。   Step S104 is processing for outputting a reduced moving image. The CPU of the computer described above outputs the reduced moving image to, for example, a storage medium.

なお、この画像処理プログラムは、メモリカード、磁気ディスク、光学ディスクなど、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に記憶されていることが好ましい。   The image processing program is preferably stored in a computer-readable storage medium such as a memory card, a magnetic disk, or an optical disk.

10…撮像装置、16…撮像素子、41…画素部、42a,42b…プリチャージ部、43a,43b…切替え部、44…垂直走査回路、45a,45b…水平走査回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Imaging device, 16 ... Imaging device, 41 ... Pixel part, 42a, 42b ... Precharge part, 43a, 43b ... Switching part, 44 ... Vertical scanning circuit, 45a, 45b ... Horizontal scanning circuit

Claims (6)

第1の色の光を受光する第1の受光部と前記第1の受光部からの信号を増幅する第1の増幅部を有する第1の画素と、
第2の色の光を受光する第2の受光部と前記第2の受光部からの信号を増幅する第2の増幅部を有する第2の画素と、
第1の位置から前記第1の画素の距離と前記第1の位置から前記第2の画素の距離とにより、前記第1の増幅部の増幅率と前記第2の増幅部の増幅率とを設定する増幅制御部と、
複数の前記第1の画素からの信号を加算し、複数の前記第2の画素からの信号を加算する回路と
を備える撮像装置。
A first pixel having a first light receiving portion for receiving light of a first color and a first amplification portion for amplifying a signal from the first light receiving portion;
A second pixel having a second light receiving portion for receiving light of the second color and a second amplification portion for amplifying a signal from the second light receiving portion;
According to the distance from the first position to the first pixel and the distance from the first position to the second pixel, the amplification factor of the first amplification unit and the amplification factor of the second amplification unit are obtained. An amplification control unit to be set;
A circuit for adding signals from the plurality of first pixels and adding signals from the plurality of second pixels;
An imaging apparatus comprising:
請求項1に記載の撮像装置において、
前記増幅制御部は、前記第1の位置から前記第1の画素の距離が短いと前記第1の増幅部の増幅率を高く設定し、前記第1の位置から前記第2の画素の距離が短いと前記第2の増幅部の増幅率を高く設定する撮像装置。
The imaging device according to claim 1,
The amplification control unit sets the amplification factor of the first amplification unit to be high when the distance from the first position to the first pixel is short, and the distance from the first position to the second pixel is set to be high. An imaging device that sets the amplification factor of the second amplifying unit high when the length is short .
第1の色の光を受光する第1の受光部と前記第1の受光部からの信号を増幅する第1の増幅部を有する第1の画素と、
第2の色の光を受光する第2の受光部と前記第2の受光部からの信号を増幅する第2の増幅部を有する第2の画素と、
第3の色の光を受光する第3の受光部と前記第3の受光部からの信号を増幅する第3の増幅部を有する第3の画素と、
第1の位置から前記第1の画素の距離と、前記第1の位置から前記第2の画素の距離と第3の位置から前記第3の画素の距離とにより、前記第1の増幅部の増幅率と前記第2の増幅部の増幅率と前記第3の増幅部の増幅率とを設定する増幅制御部と、
複数の前記第1の画素からの信号を加算し、複数の前記第2の画素からの信号を加算し、複数の前記第3の画素からの信号を加算する回路と
を備える撮像装置。
A first pixel having a first light receiving portion for receiving light of a first color and a first amplification portion for amplifying a signal from the first light receiving portion;
A second pixel having a second light receiving portion for receiving light of the second color and a second amplification portion for amplifying a signal from the second light receiving portion;
A third pixel having a third light receiving portion for receiving light of a third color and a third amplification portion for amplifying a signal from the third light receiving portion;
The distance between the first pixel from the first position, the distance from the first position to the second pixel, and the distance from the third position to the third pixel. An amplification control unit for setting an amplification factor, an amplification factor of the second amplification unit, and an amplification factor of the third amplification unit;
A circuit that adds signals from the plurality of first pixels, adds signals from the plurality of second pixels, and adds signals from the plurality of third pixels;
An imaging apparatus comprising:
請求項に記載の撮像装置において、
前記増幅制御部は、前記第1の位置から前記第1の画素の距離が短いと前記第1の増幅部の増幅率を高く設定し、前記第1の位置から前記第2の画素の距離が短いと前記第2の増幅部の増幅率を高く設定し、前記第1の位置から前記第3の画素の距離が短いと前記第3の増幅部の増幅率を高く設定する撮像装置。
The imaging device according to claim 3 .
The amplification control unit sets the amplification factor of the first amplification unit to be high when the distance from the first position to the first pixel is short, and the distance from the first position to the second pixel is set to be high. An imaging apparatus that sets the amplification factor of the second amplification unit high when the length is short, and sets the amplification factor of the third amplification unit high when the distance from the first position to the third pixel is short .
請求項3または4に記載の撮像装置において、
前記第1の色の光は緑色の光であり、前記第2の色の光は赤色の光であり、前記第3の色の光は青色の光である撮像装置。
In the imaging device according to claim 3 or 4 ,
The imaging device, wherein the first color light is green light, the second color light is red light, and the third color light is blue light .
請求項5に記載の撮像装置において、
複数の前記第1の画素と複数の前記第2の画素と複数の前記第3の画素とはベイヤー配列により配置されている撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 5,
The imaging device in which the plurality of first pixels, the plurality of second pixels, and the plurality of third pixels are arranged in a Bayer array .
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