(57)【要約】【課題】ラインノイズを軽減し、かつ、高感度で解像度の高い画像を得ることが可能な固体撮像装置および画像記録装置を提供することを目的とする。【解決手段】固体撮像装置は、Ｇの画素が、列方向２画素×行方向２画素配されたブロックが２組、一方の対角上に配置され、他方の対角上に、Ｒの画素が列方向２画素×行方向２画素配されたブロックと、Ｂの画素が列方向２画素×行方向２画素向２画素配されたブロックとが配置されたカラーフィルタ配列において、列方向に交互に、行方向に１画素ずらして、同色画素が行方向に２画素並び、かつ、隣接する列同士で、行方向に２画素並んだ同色画素が、１画素分ずれた配置としている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各画素にカラーフィルタを配置した色画素を有する固体撮像装置であって、
Ｘ１色の画素が、列方向２画素×行方向２画素配されたブロックが２組、一方の対角上に配置され、他方の対角上に、Ｘ２色の画素が列方向２画素×行方向２画素配されたブロックと、Ｘ３色の画素が列方向２画素×行方向２画素向２画素配されたブロックとが配置されたカラーフィルタ配列において、
列方向に交互に、行方向に１画素ずらすことにより、同色画素が行方向に２画素並び、かつ、隣接する列同士で、行方向に２画素並んだ同色画素が、１画素分ずれた配置としたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
４画素加算後に構成される画素は、同色同士で列方向に１画素分オーバーラップしていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記Ｘ１色は緑色、前記Ｘ２色は赤色、前記Ｘ３色は青色であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の固体撮像装置と、前記固体撮像装置から出力される画像信号に対して、隣接する同色４画素を加算する処理を行う処理部を有する画像処理装置と、を備えたことを特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置および画像記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、画像入力処理を行う基本素子として、様々な分野で広く利用されている。現在、一般に利用されている固体撮像装置は、ＣＣＤイメージセンサとＣＭＯＳイメージセンサに大別される。ＣＭＯＳイメージセンサの原理は、個々の画素ごとに受光素子として機能するフォトダイオードを設け、このフォトダイオードの出力をＣＭＯＳトランジスタで増幅して取り出すものである。また、ＣＭＯＳイメージセンサは、低消費電力で駆動する小型の固体撮像素子として有望視されている。かかる固体撮像装置では、画素の微細化と多画素化が進行している。
【０００３】
固体撮像装置では、各画素に対応して特定の色フィルタ、例えば、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の色フィルタが設けられている。一般的に、固体撮像装置は、ベイヤ配列（例えば、特許文献１参照）と呼ばれるカラーフィルタ配列を採用している。
【０００４】
しかしながら、ベイヤ配列では、一つの画素では十分な感度が得られないような状況において、ビニング処理（画素加算）を行うと、ラインノイズが発生したり、感度や解像度
が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許３，９７１，０６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ラインノイズを軽減し、かつ、高感度で解像度の高い画像を得ることが可能な固体撮像装置および画像記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の一態様によれば、各画素にカラーフィルタを配置した色画素を有する固体撮像装置であって、Ｘ１色の画素が、列方向２画素×行方向２画素配されたブロックが２組、一方の対角上に配置され、他方の対角上に、Ｘ２色の画素が列方向２画素×行方向２画素配されたブロックと、Ｘ３色の画素が列方向２画素×行方向２画素向２画素配されたブロックとが配置されたカラーフィルタ配列において、列方向に交互に、行方向に１画素ずらして、同色画素が行方向に２画素並び、かつ、隣接する列同士で、行方向に２画素並んだ同色画素が、１画素分ずれた配置としたことを特徴とする固体撮像装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各画素にカラーフィルタを配置した色画素を有する固体撮像装置であって、Ｘ１色の画素が、列方向２画素×行方向２画素配されたブロックが２組、一方の対角上に配置され、他方の対角上に、Ｘ２色の画素が列方向２画素×行方向２画素配されたブロックと、Ｘ３色の画素が列方向２画素×行方向２画素向２画素配されたブロックとが配置されたカラーフィルタ配列において、列方向に交互に、行方向に１画素ずらして、同色画素が行方向に２画素並び、かつ、隣接する列同士で、行方向に２画素並んだ同色画素が、１画素分ずれた配置としているので、ラインノイズを軽減し、かつ、高感度で解像度の高い画像を得ることが可能な固体撮像装置を提供することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、ベイヤ配列を示す図である。
【図２】図２は、本実施の形態のカラーフィルタ配列を示す図である。
【図３】図３は、ベイヤ配列および本実施の形態のフィルタ配列でのビニング処理を説明するための図である。
【図４】図４は、ベイヤ配列および本実施の形態のフィルタ配列でのラインノイズを説明するための図である。
【図５】図５は、本実施の形態の固体撮像装置を搭載した画像記録装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、画像記録装置の信号処理のフローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、この発明にかかる固体撮像装置および画像記録装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。
【００１１】
（実施の形態）
［固体撮像装置］
図１〜図４を参照して、本実施の形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタ配列（ＣＦＡ）について説明する。本実施の形態に係る固体撮像装置は、ＣＭＯＳ型撮像装置またはＣＣＤ型撮像装置である。図１はベイヤ配列を示す図である。図２は、本実施の形態に係るカラーフィルタ配列を示す図である。
【００１２】
ベイヤ配列は、図１に示すように、列方向（水平方向）２画素×行方向（垂直方向）２画素を基本ブロックとして周期的に配置され、この基本ブロックにおいて２つのＧ（緑色）画素が一方の対角上に配置され、Ｒ（赤色）画素とＢ（青色）画素が他方の対角上に配置された色フィルタ配列である。
【００１３】
図２に示すように、本実施の形態のフィルタ配列は、Ｇの列方向２画素×行方向２画素のブロックを２組、一方の対角上に配置し、また、他方の対角上に、Ｒの列方向２画素×行方向２画素のブロックと、Ｂの列方向２画素×行方向２画素のブロックを配置したカラーフィルタ配列において、列方向に交互に、行方向に１画素ずらして、同色画素が行方向に２画素並び、かつ、隣接する列同士で、列方向に２画素並んだ同色画素が、１画素分ずれた配置となっている。
【００１４】
図３は、ベイヤ配列および本実施の形態のフィルタ配列でのビニング処理を説明するための図であり、（ａ）はベイヤ配列、（ｂ）は本実施の形態のフィルタ配列の場合を示している。例えば、照度が低い場合、同色４画素を加算して感度を上げる処理が行われる。
【００１５】
ベイヤ配列では、図３（ａ）に示すように、同色４画素を加算する場合には、重心がずれてしまうため、同色４画素を加算後、補完処理が必要となる。
【００１６】
これに対して、本実施の形態のフィルタ配列では、図３（ｂ）に示すように、同色４画素を加算する場合には、重心が変わらないため、同色４画素加算後に補完処理が不要であり、同色４画素加算のみで処理は十分である。これにより、同色４画素加算時には、本実施の形態のカラーフィルタ配列は、ベイヤ配列に比して、感度および解像度に優れた画質を得ることができる。
【００１７】
図４は、ベイヤ配列および本実施の形態のフィルタ配列でのラインノイズを説明するための図であり、（ａ）は本実施の形態のフィルタ配列の場合、（ｂ）はベイヤ配列を示している。なお、同図では、Ｇ画素を代表させて図示しており、斜線部がオーバーラップエリアを示している。また、加算処理を行う単位ブロックをＢＬと表記している。 
【００１８】
図４は、同色４画素加算後に構成される画素の構成を示している。図４（ａ）に示すように、本実施の形態のフィルタ配列では、行方向に対して、１画素分ずれて配置されているため、４画素加算処理は、ＢＬ単位で行われるので、４画素加算後に構成される画素は、同色同士で列方向に１画素分オーバーラップしている。このため、ノイズが行方向の上下方向へ分散されるため、ラインノイズが軽減される。これに対して、図４（ｂ）に示すように、ベイヤ配列の場合は、かかるオーバーラップしていない行が周期的に発生するため、このオーバーラップしていない行のラインノイズが目立つことになる。
【００１９】
以上説明したように、本実施の形態の固体撮像装置によれば、Ｇの画素が、列方向２画素×行方向２画素配されたブロックが２組、一方の対角上に配置され、他方の対角上に、Ｒの画素が列方向２画素×行方向２画素配されたブロックと、Ｂの画素が列方向２画素×行方向２画素向２画素配されたブロックとが配置されたカラーフィルタ配列において、列方向に交互に、行方向に１画素ずらして、同色画素が行方向に２画素並び、かつ、隣接する列同士で、行方向に２画素並んだ同色画素が、１画素分ずれた配置としたので、ラインノイズを軽減し、かつ、高感度で解像度の高い画像を得ることが可能となる。
【００２０】
なお、本実施の形態のカラーフィルタ配列は、図２に示す例に限られるものではなく、
Ｒ，Ｇ，Ｂの配置を変更してもよく、同色画素が行方向に２画素並び、かつ、隣接する列同士で、行方向に２画素並んだ同色画素が、１画素分ずれた配置とすることで、本実施の形態の効果を得ることができる。
【００２１】
［画像記録装置］
図５は、本実施の形態の固体撮像装置を搭載した画像記録装置の構成の一例を示すブロック図である。画像記録装置は、図５に示すように、撮像レンズ１、ＩＲカットフィルタ２、本実施の形態の固体撮像装置を適用したイメージセンサ部３、画像処理装置４と、および記録部５を備える。なお、ここでは、イメージセンサ部３と画像処理装置４を個別に設けているが、イメージセンサ部３が画像処理装置４を備える構成としてもよい。
【００２２】
図５において、撮像レンズ１は、被写体からの光を取り込むための光学系を構成し、イメージセンサ部３に被写体像を結像する。ＩＲカットフィルタ２は、撮像レンズ１により取り込まれた光から赤外光を除去する。イメージセンサ部３は、撮像レンズ１により取り込まれた光を信号電荷に変換することにより、被写体像を撮像し、画像信号として画像処理装置４に出力する。
【００２３】
より具体的には、イメージセンサ部３は、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素値を上記カラーフィルタ配列に対応する順序で取り込むことによりアナログ画像信号を生成し、撮像条件に応じたゲインにて順次増幅させる。さらに、イメージセンサ部３は、得られた画像信号をアナログ方式からデジタル方式に変換する。
【００２４】
画像処理装置４は、イメージセンサ部３から入力されたデジタル画像信号に対して、種々の処理を施して記録部５に出力する。記録部５は、画像処理装置４から入力される画像信号をメモリや記録媒体に記録する。
【００２５】
図６は、上記画像処理装置４の信号処理のフローを示す図である。画像処理装置４は、ビニング処理（隣接する同色４画素加算）を行う処理部を備えている。図６において、まず、ステップＳ１では、イメージセンサ製造時に生じた画素欠陥による画質劣化を防ぐために、画素が抜けた後を目立たないように補正する（傷補正処理）。
【００２６】
ステップＳ２では、撮像レンズ１に起因する中央部と周辺部との光量差による輝度ムラを補正する（シェーディング補正処理）。ステップＳ３では、イメージセンサ部３の撮像条件及び各画素の位置に基づいて算出した補正係数を用いて、輪郭強調処理を施す。
【００２７】
ステップＳ４では、固定パターンノイズ、暗電流ノイズ、ショットノイズなどのノイズを除去する（ノイズリダクション処理）。ステップＳ５では、隣接する４つの同色画素を加算するビニング処理を施す。かかるビニング処理は、出力画像のサイズが所定サイズの場合、例えば、有効画素数に対して、１／４サイズ（縦・横１／２）で出力する場合に実行される。また、各種条件に基づいて、ビニング処理を実行すべきか否かを判断して、必要な場合にビニング処理が実行される。例えば、照度が低いとアナログゲインが大きくなるので、ゲイン値が所定値を超えた場合に、ビニング処理を実行する。
【００２８】
ステップＳ６では、上記カラーフィルタ配列の順序で伝達されてくるデジタル画像信号に対して、画素補間処理（デモザイキング処理）を施す。かかるデモザイキング処理では、被写体像の撮像により得られた画像信号の補間処理により、不足色成分の感度レベル値を生成する。
【００２９】
ステップＳ７では、画像のホワイトバランスを自動調整する（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｗｈｉｔｅ  Ｂａｌａｎｃｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ；ＡＷＢ）。ステップＳ８では、ガンマ補正により、ディスプレイ等に表示される画像の彩度や明るさを補正する。なお、本実施の形態で説明する処理の手順は一例であって、他の処理の追加、省略可能な処理の省略、順序の変更などを適宜しても良い。
【符号の説明】
【００３０】
１  撮像レンズ、２  ＩＲフィルタ、３  イメージセンサ部、４  画像処理装置、５  記録部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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