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JP2018195961A - Image signal processing method, image signal processing device, and imaging device - Google Patents

Image signal processing method, image signal processing device, and imaging device Download PDF

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JP2018195961A
JP2018195961A JP2017097826A JP2017097826A JP2018195961A JP 2018195961 A JP2018195961 A JP 2018195961A JP 2017097826 A JP2017097826 A JP 2017097826A JP 2017097826 A JP2017097826 A JP 2017097826A JP 2018195961 A JP2018195961 A JP 2018195961A
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JP
Japan
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image signal
read
pixel
image
layers
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Application number
JP2017097826A
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Japanese (ja)
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滋巳 山崎
Shigemi Yamasaki
滋巳 山崎
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SIGMA CORP
Original Assignee
SIGMA CORP
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Publication date
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Abstract

【課題】積層型の画像信号を用いながら、画像信号のデータ量を削減することで画像信号の読み出しに要する時間を削減しつつ、偽色の発生も抑制する画像信号処理方法と撮像装置を提供することができる。【解決手段】1画素に3層以上の光電変換層が基板の上部に積層された積層型固体撮像素子を用いて検出した積層型の画像信号を処理する画像信号処理方法において、前記積層型固体撮像素子の画素毎に、2層の画像信号を読み出す画像信号読出部と、当該画素に積層された光電変換層の検出した3層以上の画像信号と前記画像信号読出部の読み出した2層の読出画像信号との差分の層の画像信号を推定する画像信号推定部と、を有し、前記画像信号推定部にて推定する推定画像信号は、前記画像信号読出部により読み出された前記2層の読出画像信号を用いて推定され、前記画像信号読出部により読み出された前記2層の読出画像信号は、2組以上の前記光電変換層の組み合わせであることを特徴とする画像信号処理方法。【選択図】図1An object of the present invention is to provide an image signal processing method and an imaging apparatus that reduce the time required to read an image signal by reducing the data amount of the image signal while using a layered image signal and suppressing the occurrence of false colors. can do. Kind Code: A1 An image signal processing method for processing a stacked image signal detected using a stacked solid-state imaging device in which three or more photoelectric conversion layers are stacked on a substrate in one pixel, wherein the stacked solid-state image signal An image signal readout unit that reads image signals of two layers for each pixel of the image sensor, and an image signal of three or more layers detected by the photoelectric conversion layer laminated on the pixel and the image signals of the two layers read by the image signal readout unit. an image signal estimating unit for estimating an image signal in a layer of a difference from the read image signal, wherein the estimated image signal estimated by the image signal estimating unit is the second image signal read by the image signal reading unit. The image signal processing, wherein the two-layer read-out image signal estimated using the layer read-out image signal and read out by the image signal reading unit is a combination of two or more sets of the photoelectric conversion layers. Method. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明は、複数の受光部を有する光電変換層を複数層使用し、これら光電変換層の各受光部から各々読み出した画像信号を処理する画像信号処理方法、画像信号処理装置及び撮像装置に関する。   The present invention relates to an image signal processing method, an image signal processing device, and an imaging device that use a plurality of photoelectric conversion layers having a plurality of light receiving portions and process image signals read from the respective light receiving portions of the photoelectric conversion layers.

昨今、高品位の動画や画像の記録の要求が高まっている。つまり、解像感を残しながら偽色の発生を抑制した画像の記録が必要となる。   Recently, there is an increasing demand for recording high-quality movies and images. That is, it is necessary to record an image in which a false color is suppressed while leaving a sense of resolution.

そこで、解像感を残しながら偽色を抑制した画像信号処理と撮像装置に関する発明が特許文献1、特許文献2によって開示されている。   In view of this, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose inventions related to image signal processing and an imaging apparatus that suppresses false colors while leaving a sense of resolution.

特許文献1は、赤色(R)を検出する光電変換層と、緑色(G)を検出する光電変換層と、青色(B)を検出する光電変換層とを3層積層することで、同一画素にて、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3つの色信号を同時に検出することが出来る積層型固体撮像素子が開示されている。   Patent Document 1 discloses that the same pixel is formed by laminating three layers of a photoelectric conversion layer that detects red (R), a photoelectric conversion layer that detects green (G), and a photoelectric conversion layer that detects blue (B). A multilayer solid-state imaging device capable of simultaneously detecting three color signals of red (R), green (G), and blue (B) is disclosed.

特許文献2は、ベイヤー配列のカラーフィルタを有する撮像素子を介して出力されたR(赤色)、Gr(画素配列の一方向において前記Rの隣に位置する緑)、Gb(前記一方向においてBの隣に位置する緑)、B(青色)を一単位としR、Gr、Gb、Bの画素信号の和から輝度(Y)を生成し、GrとGbの画像信号の和からRの画像信号とBの画像信号を減算して第一色差を生成すると共に、Rの画像信号とBの画像信号との差を算出して第二色差を生成し、輝度値、第一色差及び第二色差のそれぞれ毎に偽色抑制を行い、偽色抑制された第一色差、第二色差を所定の色空間に変換して色情報を生成することにより、解像度を損なうことなく、効果的に偽色を抑制でき、高品位なカラー画像を生成できる発明が開示されている。   In Patent Document 2, R (red), Gr (green positioned next to R in one direction of the pixel array), Gb (B in the one direction) output via an image sensor having a Bayer array color filter. The luminance (Y) is generated from the sum of the R, Gr, Gb, and B pixel signals, and the R image signal is determined from the sum of the Gr and Gb image signals. And the B image signal are subtracted to generate a first color difference, and a difference between the R image signal and the B image signal is calculated to generate a second color difference, and the luminance value, the first color difference, and the second color difference are calculated. By performing false color suppression for each of the colors and generating color information by converting the first color difference and the second color difference in which the false color is suppressed into a predetermined color space, the false color can be effectively prevented without losing resolution. An invention is disclosed that can suppress the image quality and can generate a high-quality color image.

米国特許第5965875公報US Pat. No. 5,965,875

特開2009−21962号公報JP 2009-211962 A

撮像素子から読み出すデータ量が増えると読み出しに係る時間が延びる。その結果、増えたデータを処理するのに要するために消費電力の増加やローリングシャッタ現象などの課題が生じる。また、高品位の動画や画像を記録しようとすると、データ量が大きくなる。その結果、同様に撮像素子から読み出しに係る時間が延び、消費電力も増大し、ローリングシャッタ現象が発生するなどの課題を有する。   As the amount of data read from the image sensor increases, the time required for reading increases. As a result, since it is necessary to process the increased data, problems such as an increase in power consumption and a rolling shutter phenomenon occur. In addition, when attempting to record a high-quality moving image or image, the amount of data increases. As a result, similarly, the time required for reading from the image sensor increases, power consumption increases, and a rolling shutter phenomenon occurs.

特許文献1に記載された発明は、同一画素で、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3つの色信号を同時に検出することができる。従って、解像感の低下がない。ベイヤー型固体撮像素子のようにカラーフィルタに対応した色の受光部のみ光を検出し、他の色を補間演算するということがないので、偽色の発生がない。つまり、偽色の発生がなく解像感を残した画像を得られる。一方、特許文献1に記載の積層型固体撮像素子は、1画素で3色を検出することが出来るため、画素数が同じ撮像素子の場合、積層型固体撮像素子の検出する画像信号(以下、積層型の画像信号)はベイヤー型固体撮像素子の検出する画像信号(以下、ベイヤー型の画像信号)よりも情報量が多くなる。よって、画像信号の読み出しに時間がかかる時間が増加してしまうという課題を有する。   The invention described in Patent Document 1 can simultaneously detect three color signals of red (R), green (G), and blue (B) with the same pixel. Therefore, there is no reduction in resolution. Unlike the Bayer type solid-state imaging device, light is not detected only in the light receiving portion of the color corresponding to the color filter and the other colors are not interpolated, so that no false color is generated. In other words, it is possible to obtain an image with no sense of false color and leaving a sense of resolution. On the other hand, since the multilayer solid-state imaging device described in Patent Document 1 can detect three colors with one pixel, in the case of an imaging device having the same number of pixels, an image signal (hereinafter, referred to as a multilayer solid-state imaging device) is detected. The stacked image signal) has a larger amount of information than the image signal detected by the Bayer solid-state imaging device (hereinafter referred to as Bayer image signal). Therefore, there is a problem that the time required for reading the image signal increases.

また、特許文献2に記載の発明は、ベイヤー型固体撮像素子を用いている。ベイヤー型固体撮像素子は、1画素に1受光部が配置されており、各受光部は赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のからフィルタのうち1つが配置され、各受光部がそれぞれ1色の光を検出する。そのため、各受光部の積層されたカラーフィルタ以外の色情報は、周辺受光部の検出した画像信号から補間して演算することで求める。このことから、偽色となってしまうという課題を有する。   The invention described in Patent Document 2 uses a Bayer type solid-state imaging device. In the Bayer type solid-state imaging device, one light receiving portion is arranged for one pixel, and each light receiving portion is arranged with one of filters from red (R), green (G), and blue (B), and each light receiving portion. Each detect one color of light. Therefore, the color information other than the color filters stacked in each light receiving unit is obtained by interpolation and calculation from the image signal detected by the peripheral light receiving unit. For this reason, there is a problem that the color becomes false.

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、積層型の画像信号を用いながら、画像信号のデータ量を削減することで画像信号の読み出しに要する時間を削減しつつ、偽色の抑制もする画像信号処理方法と画像信号処理装置及び撮像装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation. While using a stacked image signal, the amount of image signal data is reduced, thereby reducing the time required to read out an image signal, and false color. An object of the present invention is to provide an image signal processing method, an image signal processing apparatus, and an imaging apparatus that also suppress the above-described problem.

上記の課題を解決するための第1の発明は、1画素に3層以上の光電変換層が基板の上部に積層された積層型固体撮像素子を用いて検出した積層型の画像信号を処理する画像信号処理方法において、前記積層型固体撮像素子の画素毎に、2層の画像信号を読み出す画像信号読出部と、当該画素に積層された光電変換層の検出した3層以上の画像信号と前記画像信号読出部の読み出した2層の読出画像信号との差分の層の画像信号を推定する画像信号推定部と、を有し、前記画像信号推定部にて推定する推定画像信号は、前記画像信号読出部により読み出された前記2層の読出画像信号を用いて推定され、
前記画像信号読出部により読み出された前記2層の読出画像信号は、2組以上の前記光電変換層の組み合わせであることを特徴とする画像信号処理方法。
A first invention for solving the above-described problem is to process a stacked image signal detected using a stacked solid-state imaging device in which three or more photoelectric conversion layers are stacked on the top of a substrate. In the image signal processing method, for each pixel of the stacked solid-state imaging device, an image signal reading unit that reads out two layers of image signals, three or more image signals detected by a photoelectric conversion layer stacked on the pixels, and the An image signal estimation unit that estimates an image signal of a layer different from the read image signal of the two layers read by the image signal reading unit, and the estimated image signal estimated by the image signal estimation unit is the image Estimated using the read image signal of the two layers read by the signal reading unit,
2. The image signal processing method according to claim 1, wherein the read image signals of the two layers read by the image signal reading unit are a combination of two or more sets of the photoelectric conversion layers.

また、上記の課題を解決するための第2の発明は、第1の発明である画像信号処理方法であって、前記積層型固体撮像素子は3層の光電変換層からなり、各光電変換層の検出する色は赤色(R)、緑色(G)、青色(B)であることを特徴とする画像信号処理方法。   A second invention for solving the above-described problem is an image signal processing method according to the first invention, wherein the stacked solid-state imaging device includes three photoelectric conversion layers, and each photoelectric conversion layer The image signal processing method is characterized in that the color detected is red (R), green (G), and blue (B).

上記の課題を解決するための第3の発明は、第1又は第2の発明である画像信号処理方法であって、前記画像信号読出部に読み出した前記2層の読出画像信号のうち、1層の画像信号は緑色(G)の画画像信号処理方法。   A third invention for solving the above-described problem is an image signal processing method according to the first or second invention, wherein 1 of the read image signals of the two layers read to the image signal read unit is 1 The image signal of the layer is a green (G) image signal processing method.

上記の課題を解決するための第4の発明は、第1乃至第3のいずれかの発明である画像信号処理方法であって、前記推定画像信号は、前記当該画素の周辺画素から前記画像信号読出部に読み出された前記2層の読出画像信号のうち、前記推定画像信号と同色の画像信号を用いて推定されることを特徴とする画像信号処理方法。   A fourth invention for solving the above-described problem is an image signal processing method according to any one of the first to third inventions, wherein the estimated image signal is transmitted from a peripheral pixel of the pixel to the image signal. An image signal processing method characterized by being estimated using an image signal having the same color as the estimated image signal among the read image signals of the two layers read by the reading unit.

上記の課題を解決するための第5の発明は、第1乃至第3のいずれかの発明である画像信号処理方法であって、前記推定画像信号は、前記当該画素の周辺画素より前記当該画素から前記画像信号読出部の読み出した前記2層の読出画像信号の一方と同色の画像信号と前記推定画像信号と同色の画像信号との2層の画像信号の色差を画素毎に算出し、前記色差の平均値を前記当該画素から読み出した前記2層の読出画像信号の一方と同色の画像信号に加算することで、前記画像信号推定部は、前記当該画素に積層された前記光電変換層が検出したが前記画像信号読出部が読み出さなかった画像信号を推定することを特徴とする画像信号処理方法。   A fifth invention for solving the above-described problem is an image signal processing method according to any one of the first to third inventions, wherein the estimated image signal is generated from the peripheral pixels of the pixel by the pixel. Calculating the color difference of the two-layer image signal between the image signal having the same color as the one of the two-layer read image signal read by the image signal reading unit and the image signal having the same color as the estimated image signal, By adding an average value of color differences to an image signal having the same color as one of the read image signals of the two layers read from the pixel, the image signal estimation unit has the photoelectric conversion layer stacked on the pixel. An image signal processing method characterized by estimating an image signal detected but not read by the image signal reading unit.

上記の課題を解決するための第6の発明は、第1乃至第3のいずれかの発明である画像信号処理方法であって、前記推定画像信号は、前記当該画素の周辺画素より前記当該画素から前記画像信号読出部の読み出した前記2層の読出画像信号の一方と同色の画像信号と前記推定画像信号と同色の画像信号との2層の画像信号の色比を画素毎に算出し、前記色比の平均値を前記当該画素から読み出した前記2層の読出画像信号の一方に積算することで、前記画像信号推定部は、前記当該画素に積層された前記光電変換層が検出したが前記画像信号読出部が読み出さなかった画像信号を推定することを特徴とする画像信号処理方法。   A sixth invention for solving the above-described problem is an image signal processing method according to any one of the first to third inventions, wherein the estimated image signal is transmitted from the peripheral pixels of the pixel to the pixel. The color ratio of the image signal of the two layers of the image signal of the same color as the one of the read image signals of the two layers read by the image signal reading unit and the image signal of the same color as the estimated image signal is calculated for each pixel. The image signal estimation unit detects the photoelectric conversion layer stacked on the pixel by adding the average value of the color ratio to one of the two layers of read image signals read from the pixel. An image signal processing method, wherein the image signal reading unit estimates an image signal that has not been read.

上記の課題を解決するための第7の発明は、撮像装置であって、第1乃至第6のいずれかの発明である画像信号処理方法を備えたことを特徴とする撮像装置。   A seventh invention for solving the above-described problems is an imaging apparatus, comprising the image signal processing method according to any one of the first to sixth inventions.

上記の課題を解決するための第8の発明は、画像信号処理装置であって、1画素に3層以上の光電変換層が基板の上部に積層された積層型固体撮像素子を用いて検出した積層型の画像信号を処理する画像信号処理装置において、前記積層型固体撮像素子の画素毎に、2層の画像信号を読み出す画像信号読出部と、前記画像信号読出部において読み出された前記2層の読出画像信号をベイヤー型の画像信号へ画像信号並べ替えを行う画像信号並べ替え部と、を有し、前記画像信号読出部により読み出された前記2層の画像信号は、2組以上の組み合わせがあることを特徴とする画像信号処理装置。   An eighth invention for solving the above-described problem is an image signal processing device, which is detected using a stacked solid-state imaging device in which three or more photoelectric conversion layers are stacked on the top of a substrate. In the image signal processing apparatus that processes a stacked image signal, an image signal reading unit that reads out two layers of image signals for each pixel of the stacked solid-state imaging device, and the 2 that is read out by the image signal reading unit. An image signal rearrangement unit that rearranges the read image signals of the layers into Bayer type image signals, and two or more sets of the image signals of the two layers read by the image signal read unit An image signal processing apparatus characterized by the combination of

本発明によれば、積層型の画像信号を用いながら、画像信号のデータ量を削減することで画像信号の読み出しに要する時間を削減しつつ、偽色の発生も抑制する画像信号処理方法と画像信号処理装置及び撮像装置を提供することができる。   According to the present invention, an image signal processing method and an image that reduce generation of a false color while reducing the time required to read out the image signal by reducing the data amount of the image signal while using the stacked image signal. A signal processing device and an imaging device can be provided.

本発明に係る画像処理方法を適用した撮像装置の構成を示した構成図である。It is the block diagram which showed the structure of the imaging device to which the image processing method which concerns on this invention is applied. 本願発明の画像信号の実施例1に関するフローチャートである。It is a flowchart regarding Example 1 of the image signal of this invention. 本願発明の実施例2に関するフローチャートである。It is a flowchart regarding Example 2 of this invention. 画像信号並べ替えを説明する図であるIt is a figure explaining image signal rearrangement 画像信号推定を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining image signal estimation. 当該画素と周辺画素について説明する図である。It is a figure explaining the said pixel and a surrounding pixel.

以下、添付の図面に従って、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

図1は本発明に係る画像処理方法を適用した撮像装置の構成を示した構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an imaging apparatus to which an image processing method according to the present invention is applied.

100は、撮像装置である。本実施形態における撮像装置100は、デジタルカメラであり、被写体を撮影し、撮影した画像データを保存する。撮像装置100は、光学系200の交換が可能な構成となっている。   Reference numeral 100 denotes an imaging apparatus. The imaging apparatus 100 according to the present embodiment is a digital camera, captures a subject, and stores the captured image data. The imaging apparatus 100 has a configuration in which the optical system 200 can be replaced.

101は、積層型固体撮像素子である。積層型固体撮像素子101は、光学系200を通じて検出した光を画像信号に変換するCMOSやCCDである。   Reference numeral 101 denotes a stacked solid-state imaging device. The stacked solid-state imaging device 101 is a CMOS or CCD that converts light detected through the optical system 200 into an image signal.

本実施例においては、積層型固体撮像素子101は、1画素に3層の光電変換層を積層した積層型固体撮像素子を用いている。しかし、積層型固体撮像素子101の1画素に積層される光電変換層は、3層に限定したものではなく、4層、5層若しくはそれ以上としてもよい。   In this embodiment, the stacked solid-state imaging device 101 uses a stacked solid-state imaging device in which three photoelectric conversion layers are stacked in one pixel. However, the photoelectric conversion layer stacked on one pixel of the stacked solid-state imaging device 101 is not limited to three layers, and may be four layers, five layers, or more.

ここで、画像信号について説明する。   Here, the image signal will be described.

積層型固体撮像素子の検出する画像信号を積層型の画像信号とする。ベイヤー型固体撮像素子の検出する画像信号をベイヤー型の画像信号とする。本発明の固体撮像素子は、積層型の撮像素子である。よって、積層型固体撮像素子の検出した画像信号は、積層型の画像信号である。積層型固体撮像素子101の検出した積層型の画像信号は、FPGA102などにて画像信号変換にて信号処理することで、積層型の画像信号からベイヤー型の画像信号へと変換することが可能である。   An image signal detected by the multilayer solid-state imaging device is defined as a multilayer image signal. An image signal detected by the Bayer type solid-state imaging device is a Bayer type image signal. The solid-state image sensor of the present invention is a stacked image sensor. Therefore, the image signal detected by the stacked solid-state imaging device is a stacked image signal. The laminated image signal detected by the laminated solid-state imaging device 101 can be converted from a laminated image signal to a Bayer image signal by performing signal processing by image signal conversion in the FPGA 102 or the like. is there.

1011は、読出制御部である。読出制御部1011は、積層型固体撮像素子101の駆動タイミングを制御するための信号を出力する。これにより画素毎の水平駆動並びに垂直駆動が制御され、各画素からの2層の画像信号が読み出される。   Reference numeral 1011 denotes a read control unit. The read control unit 1011 outputs a signal for controlling the drive timing of the stacked solid-state imaging device 101. Thus, horizontal driving and vertical driving for each pixel are controlled, and two layers of image signals from each pixel are read out.

102は、FPGAである。FPGA102は、内部回路によって、画像信号推定部1021、画像信号合成部1022、画像信号並べ替え部1024を構成する。FPGA102の代わりにASICなどを中間デバイスとして用いることも可能である。   Reference numeral 102 denotes an FPGA. The FPGA 102 constitutes an image signal estimation unit 1021, an image signal synthesis unit 1022, and an image signal rearrangement unit 1024 with internal circuits. An ASIC or the like can be used as an intermediate device instead of the FPGA 102.

1021は、画像信号推定部である。画像信号推定部1021は、各画素の読み出した2層の画像信号を用いて、不足している1層の画像信号を推定する。画像信号の推定方法は、後述する。   Reference numeral 1021 denotes an image signal estimation unit. The image signal estimation unit 1021 estimates the missing one-layer image signal using the two-layer image signal read out by each pixel. A method for estimating the image signal will be described later.

1022は、画像信号合成部である。画像信号合成部1022は、読出制御部1011によって読み出された2層の画像信号と画像信号推定部1021によって推定された1層の画像信号とを1つに合成する。合成されて出来上がった画像信号は、3層の画像信号である。従って、積層型の画像信号となる。   Reference numeral 1022 denotes an image signal synthesis unit. The image signal combining unit 1022 combines the two-layer image signal read by the read control unit 1011 and the one-layer image signal estimated by the image signal estimation unit 1021 into one. The synthesized image signal is a three-layer image signal. Therefore, a stacked image signal is obtained.

1024は、画像信号並べ替え部である。画像信号並べ替え部1024は、読出制御部1011によって読み出された2層の積層型の画像信号をベイヤー型の画像信号に変換する。   Reference numeral 1024 denotes an image signal rearrangement unit. The image signal rearrangement unit 1024 converts the two-layer stacked image signal read by the read control unit 1011 into a Bayer image signal.

103は、CPUである。CPU103は、信号処理部1031を内部に構成する。具体的には、積層型固体撮像素子101が検出し、FPGA102の内部に構成する各種画像信号処理を経た画像信号に対して、信号処理部1031は、ガンマ補正、ノイズ等の各種画像信号処理やノイズ除去を行う。さらには、不図示のAE機構やAF機構などの各種デバイスの制御も行う。   Reference numeral 103 denotes a CPU. The CPU 103 configures a signal processing unit 1031 inside. Specifically, for the image signal detected by the stacked solid-state imaging device 101 and subjected to various image signal processes configured in the FPGA 102, the signal processing unit 1031 performs various image signal processes such as gamma correction and noise. Remove noise. Further, various devices such as an AE mechanism and an AF mechanism (not shown) are also controlled.

104は、SDRAMである。SDRAM104は、CPU103と接続されている。また、SDRAM104は、DSP107とも接続されている。   Reference numeral 104 denotes an SDRAM. The SDRAM 104 is connected to the CPU 103. The SDRAM 104 is also connected to the DSP 107.

105は、外部記憶装置である。外部記憶装置105は、撮影画像を保存するためのメディアである。外部記憶装置105の例としては、例えば撮像装置に着脱自在なSDメモリカード(登録商標)、マルチメディアカード(登録商標)、xDピクチャカード(登録商標)、スマートメディア(登録商標)、に代表される半導体メモリカード、可搬型小型ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等、種々の記録媒体を用いることができる。   Reference numeral 105 denotes an external storage device. The external storage device 105 is a medium for storing captured images. Examples of the external storage device 105 are represented by, for example, an SD memory card (registered trademark), a multimedia card (registered trademark), an xD picture card (registered trademark), and a smart media (registered trademark) that are detachable from the imaging device. Various recording media such as a semiconductor memory card, a portable small hard disk, a magnetic disk, and a magneto-optical disk can be used.

106は、外部表示装置である。外部表示装置106は、撮影直後の画像や外部記憶装置105から読み出した画像などを表示できる。また、外部表示装置106は、カメラの動作モードやホワイトバランス、画像の画素数、感度などマニュアル設定する際の各種のメニュー画面を表示させ、ユーザの操作に応じてマニュアル設定が可能なユーザーインタフェイス用の画面を表示する。外部表示装置106としては、例えば液晶や有機ELなどを用いることができる。   Reference numeral 106 denotes an external display device. The external display device 106 can display an image immediately after shooting, an image read from the external storage device 105, and the like. The external display device 106 also displays various menu screens for manual setting such as camera operation mode, white balance, image pixel count, and sensitivity, and a user interface that allows manual setting according to user operations. Display the screen for As the external display device 106, for example, a liquid crystal or an organic EL can be used.

107は、DSPである。DSP107は、SDRAM104と接続され、画像信号処理などを行う。   Reference numeral 107 denotes a DSP. The DSP 107 is connected to the SDRAM 104 and performs image signal processing and the like.

200は、光学系である。光学系200は、レンズ光学系の他、不図示のレンズCPUや絞りなどを有している。   Reference numeral 200 denotes an optical system. The optical system 200 includes a lens CPU and a diaphragm (not shown) in addition to the lens optical system.

本願発明における撮像装置の行う画像信号処理について、図2と図3を用いて各実施例について説明する。尚、図2は、本願実施例1についてのフローチャートであり、図3は、本願実施例2についてのフローチャートである。   The image signal processing performed by the imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 2 and FIG. 2 is a flowchart for the first embodiment, and FIG. 3 is a flowchart for the second embodiment.

ステップ#1は、読出制御部1011が、積層型固体撮像素子101より各画素から読み出す画像信号を制御する。尚、ステップ#1の読出制御部1011の制御については、後段にて説明する。   In step # 1, the readout control unit 1011 controls an image signal read from each pixel by the multilayer solid-state imaging device 101. The control of the reading control unit 1011 in step # 1 will be described later.

ステップ#2は、ステップ#1にて読出制御部1011の制御により積層型固体撮像素子101より各画素から読み出した画像信号を画像信号並べ替え部1024が、ベイヤー型の画像信号へ並び替える。具体的な画像信号の並べ替え方法は、後段にて説明する。   In step # 2, the image signal rearrangement unit 1024 rearranges the image signal read from each pixel from the stacked solid-state imaging device 101 under the control of the readout control unit 1011 in step # 1 into a Bayer type image signal. A specific image signal rearrangement method will be described later.

ステップ#4は、ステップ#2の画像信号並べ替え部1024からベイヤー型の画像信号へ並べ替えた画像信号が送られる。信号処理部1031が、画像信号処理を行う。具体的な画像信号処理の方法は、後段にて説明する。   In step # 4, the image signal rearranged into the Bayer image signal is sent from the image signal rearrangement unit 1024 in step # 2. The signal processing unit 1031 performs image signal processing. A specific image signal processing method will be described later.

ステップ#6は、ステップ#4にて各種画像信号処理された画像信号をSDRAM104が一時的に保存する。SDRAM104から読み出され、外部表示装置106にプレビュー画像として表示され、外部記憶装置105に撮影画像として保存される。   In step # 6, the SDRAM 104 temporarily stores the image signal processed in various image signals in step # 4. The data is read from the SDRAM 104, displayed as a preview image on the external display device 106, and stored as a captured image in the external storage device 105.

次に、実施例1のステップ#2「画像信号並べ替え」に代わる、実施例2のステップ#3「画像信号推定」とステップ#5「各種信号処理」について説明する。   Next, step # 3 “image signal estimation” and step # 5 “various signal processing” of the second embodiment will be described instead of step # 2 “image signal rearrangement” of the first embodiment.

ステップ#3は、読出制御部1011の制御により積層型固体撮像素子101から送られてきた2層の画像信号より不足している1層の画像信号を画像信号推定部1021が推定する。推定する画像信号の画素(以下、当該画素とする)と隣接する画素のうち当該画素の不足している1層の画像信号と同じ色の画像信号を用いて、当該画素の不足している1層の画像信号を推定する。具体的な画像信号の推定方法は、後段の実施例2にて説明する。   In step # 3, the image signal estimation unit 1021 estimates a one-layer image signal that is deficient from the two-layer image signal sent from the multilayer solid-state imaging device 101 under the control of the readout control unit 1011. Among the pixels adjacent to the pixel of the image signal to be estimated (hereinafter referred to as the pixel), an image signal of the same color as the image signal of the one layer in which the pixel is insufficient is used. Estimate the image signal of the layer. A specific image signal estimation method will be described in the second embodiment.

ステップ#5は、ステップ#3にて画像信号推定部1021にて推定された1層の画像信号と読出制御部1011によって読み出されていた2層の画像信号が送られ、画像信号合成部1022にて両信号を合成した後、画像信号処理部1031とDSP107にて各種画像信号処理が施される。   In step # 5, the one-layer image signal estimated by the image signal estimation unit 1021 in step # 3 and the two-layer image signal read by the read control unit 1011 are sent, and the image signal synthesis unit 1022 is sent. After the two signals are combined, various image signal processings are performed by the image signal processing unit 1031 and the DSP 107.

これまで説明した図2の本願発明のフローの画像信号読出#1、画像信号並べ替え#2、画像信号処理#4を、それぞれ図4を用いて、より具体的に以下に説明する。   The image signal readout # 1, image signal rearrangement # 2, and image signal processing # 4 in the flow of the present invention shown in FIG. 2 described above will be described in more detail below with reference to FIG.

以下に、ステップ#1の画像信号読出について、説明する。   Hereinafter, the reading of the image signal in step # 1 will be described.

ステップ#1の読出制御部1011の制御は、積層型固体撮像素子101の各画素にて3層の画像信号の中から2層の画像信号を選択して読み出す。選択する2層の画像信号の組み合わせは、赤色(R)と緑色(G)、青色(B)と緑色(G)、赤色(R)と青色(B)の3グループある。この3グループの中から、奇数行のすべての列の画素から緑色(G)と赤色(R)、偶数行のすべての列の画素から青色(B)と緑色(G)の2層の画像信号をそれぞれ読み出すこととする。尚、緑色(G)と赤色(R)をグループ1とし、青色(B)と緑色(G)をグループ2とする。   In the control of the reading control unit 1011 in step # 1, two layers of image signals are selected and read out from the three layers of image signals in each pixel of the multilayer solid-state imaging device 101. There are three groups of combinations of two-layer image signals to be selected: red (R) and green (G), blue (B) and green (G), and red (R) and blue (B). From these three groups, two layers of image signals of green (G) and red (R) from pixels in all columns in odd rows and blue (B) and green (G) from pixels in all columns in even rows Are read out respectively. Green (G) and red (R) are group 1 and blue (B) and green (G) are group 2.

ステップ#1にて、読出制御部1011が、全画素から2層の画像信号の読み出しを完了したので、ステップ#2に進む。   In step # 1, the reading control unit 1011 has completed reading of two layers of image signals from all pixels, and thus the process proceeds to step # 2.

次に、ステップ#2の画像信号並べ替えについて、図4を用いて説明する。尚、図4中の数字は座標を表し、座標は、(行,列)にて表記する。   Next, the image signal rearrangement in step # 2 will be described with reference to FIG. Note that the numbers in FIG. 4 represent coordinates, and the coordinates are represented by (row, column).

ステップ#2は、ステップ#1にて読出制御部1011により、積層型固体撮像素子101の各画素から読出された画像信号の配列を並べ替える。図4(a)は、読出制御部1011が積層型固体撮像素子101の各画素から2層の画像信号をそれぞれ読み出した状態の一部を示した図である。この2層の画像信号を画像信号並べ替え部1024が図4(b)に示すようにベイヤー型の画像信号配列へ並べ替える。   In step # 2, the arrangement of the image signals read from the respective pixels of the stacked solid-state imaging device 101 is rearranged by the read control unit 1011 in step # 1. FIG. 4A is a diagram illustrating a part of a state in which the readout control unit 1011 reads out two layers of image signals from each pixel of the multilayer solid-state imaging device 101. The image signal rearrangement unit 1024 rearranges these two layers of image signals into a Bayer-type image signal array as shown in FIG.

具体的な並べ替え方法を説明する。図4(a)の座標(1,1)に積層される緑色(G)と赤色(R)は、図4(b)の座標(1,1)に赤色(R)、同じく座標(1,2)に緑色(G)がそれぞれ配置される。次に、図4(a)の座標(2,1)に積層される青色(B)と緑色(G)は、図4(b)の座標(2,1)に緑色(G)、同じく座標(2,2)に青色(B)がそれぞれ配置される。同様に、図4(a)の座標(1,2)に積層される緑色(G)と赤色(R)は、図4(b)の座標(1,3)に赤色(R)、同じく座標(1,4)に緑色(G)がそれぞれ配置され、図4(a)の座標(2,2)に積層される青色(B)と緑色(G)は、図4(b)の座標(2,3)に緑色(G)、同じく座標(2,4)に青色(B)がそれぞれ配置される。   A specific sorting method will be described. The green color (G) and the red color (R) stacked on the coordinates (1, 1) in FIG. 4A are red (R) and the coordinates (1, 1) in FIG. Green (G) is respectively arranged in 2). Next, blue (B) and green (G) stacked on the coordinates (2, 1) in FIG. 4A are green (G) and coordinates (2, 1) in FIG. Blue (B) is arranged at (2, 2). Similarly, green (G) and red (R) stacked at coordinates (1, 2) in FIG. 4A are red (R), and coordinates (1, 3) in FIG. Blue (B) and green (G) stacked on the coordinates (2, 2) in FIG. 4A are arranged in the coordinates (1, 4) in FIG. 2, 3) are arranged in green (G), and the coordinates (2, 4) are arranged in blue (B).

以上に説明したように、積層型固体撮像素子101から読み出した全画素について、積層された2層の画像信号を画像信号並べ替え部1024がベイヤー型の画像信号へと並べ替える。並べ替えた際に、図4(a)の2層の画像信号では、縦×横が2(画素)×2(画素)の画像信号は、図4(b)のベイヤー型の画像信号となると縦×横が2(画素)×4(画素)の画像信号となる。つまり、横長の画像信号となる。   As described above, the image signal rearrangement unit 1024 rearranges the stacked two-layer image signals into Bayer-type image signals for all the pixels read from the multilayer solid-state imaging device 101. When rearranged, in the two-layer image signal of FIG. 4 (a), the image signal of 2 × (pixels) × 2 (pixels) in length × width becomes the Bayer type image signal of FIG. 4 (b). The vertical × horizontal is an image signal of 2 (pixels) × 4 (pixels). That is, it becomes a horizontally long image signal.

本実施例では、積層された2層の画像信号をベイヤー型の画像信号へ並べ替える際に、行方向へ展開した。しかし、ステップ#1にて読出制御部1011が各画素から読み出す2層の画像信号を本実施例から反時計回りに90°回転した場合と同様に、奇数列のすべての行の画素から青色(B)と緑色(G)、偶数列のすべての行の画素から緑色(G)と赤色(R)の2層の画像信号をそれぞれ読み出した後、2層の画像信号を列方向展開してベイヤー型の画像信号へ並べ替えることも可能である。   In this embodiment, when rearranging the stacked two-layer image signals into Bayer-type image signals, the image signals are expanded in the row direction. However, in the same manner as when the two layers of image signals read from each pixel by the reading control unit 1011 are rotated 90 ° counterclockwise from the present embodiment in step # 1, blue (( B), green (G), and two-layer image signals of green (G) and red (R) are read from pixels in all rows of even columns, respectively, and then the two-layer image signals are developed in the column direction to be Bayer. It is also possible to rearrange them into image signals of a type.

画像信号並べ替え部1024が、全画素の画像信号の並べ替えが完了したので、ステップ#4へ進む。   Since the image signal rearrangement unit 1024 has completed the rearrangement of the image signals of all the pixels, the process proceeds to step # 4.

尚、ベイヤー型の画像信号へ並べ替えるためには、緑色(G)・青色(B)・赤色(R)がそれぞれ2:1:1の比率である必要がある。そのため、ステップ#1での読出制御部1011が読み出す画像信号のパターンは、青色(B)と緑色(G)のパターンと緑色(G)と赤色(R)のパターンの2種類の画像信号の2パターンである。   In order to rearrange into Bayer-type image signals, green (G), blue (B), and red (R) must be in a ratio of 2: 1: 1. Therefore, the pattern of the image signal read by the reading control unit 1011 in step # 1 is 2 of the two types of image signals of the blue (B) and green (G) patterns and the green (G) and red (R) patterns. It is a pattern.

次に、ステップ#4について、説明する。   Next, step # 4 will be described.

ステップ#4は、画像信号処理部1031がステップ#2から送られてきた画像信号について、適した画像信号処理を行う。具体的には、ステップ#2から送られてきた画像信号は、画像信号並べ替え部1024にて並べ替えられることで図4(b)ベイヤー型の画像信号となる。しかし、本実施例の並べ替え後のベイヤー型の画像信号は、行方向に展開したため、横長となっている。そこで、画像信号処理1031は、調整処理を行うことで、縦横を調整する。また、ステップ#2にてベイヤー型の画像信号へ並べ替える際に、本実施例とは異なり、列方向に展開した場合、縦長の画像信号となるが、横長の画像信号の場合と同様に画像信号処理部1031とDSP107はガンマ補正、ホワイトバランス補正、ノイズ除去、デモザイク処理等の各種画像信号処理をする。画像信号処理部1031が画像信号処理を行った後、ステップ#6へ進む。   In step # 4, the image signal processing unit 1031 performs suitable image signal processing on the image signal sent from step # 2. Specifically, the image signals sent from step # 2 are rearranged by the image signal rearrangement unit 1024 to become a Bayer-type image signal in FIG. However, the rearranged Bayer-type image signal of this embodiment is horizontally long because it is developed in the row direction. Therefore, the image signal processing 1031 adjusts the vertical and horizontal directions by performing adjustment processing. Also, when rearranging into a Bayer type image signal in step # 2, unlike the present embodiment, if it is expanded in the column direction, it becomes a vertically long image signal, but the image is the same as in the case of a horizontally long image signal. The signal processing unit 1031 and the DSP 107 perform various image signal processing such as gamma correction, white balance correction, noise removal, and demosaic processing. After the image signal processing unit 1031 performs image signal processing, the process proceeds to step # 6.

次に、実施例2について説明する。実施例2は、実施例1のステップ#2「画像信号並べ替え」に変えてステップ#3「画像信号推定」となっている。この変更に伴って、実施例1のステップ#4「画像信号処理」の処理内容が変更になったためにステップ#5へ変更されている。尚、ステップ#1とステップ#6については、実施例1と同様であるので説明を省略する。   Next, Example 2 will be described. In the second embodiment, step # 3 “image signal estimation” is performed instead of step # 2 “image signal rearrangement” in the first embodiment. Along with this change, the processing content of step # 4 “image signal processing” in the first embodiment has been changed, so that the processing is changed to step # 5. Since Step # 1 and Step # 6 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

以下に、ステップ#3について図5と図6を用いて説明する。   Hereinafter, step # 3 will be described with reference to FIGS.

図5は、ステップ#3の画像信号推定のフローチャート図である。図6は、当該画素と周辺画素について説明する図である。図6の真ん中の画素を当該画素とし、図6枠(a)を隣接画素、同枠(b)を近傍画素とする。   FIG. 5 is a flowchart of image signal estimation in step # 3. FIG. 6 is a diagram illustrating the pixel and peripheral pixels. The middle pixel in FIG. 6 is the relevant pixel, FIG. 6 frame (a) is an adjacent pixel, and the same frame (b) is a neighboring pixel.

ステップ#31は、当該画素に不足している1層の画像信号の検索範囲に当該画素と接する8画素(図6の(a))(以下、隣接画素)を検索画素範囲として設定する。   In step # 31, 8 pixels ((a) in FIG. 6) (hereinafter referred to as adjacent pixels) in contact with the pixel are set as the search pixel range in the search range of the image signal of one layer lacking in the pixel.

ステップ#32は、画像信号推定部1021がステップ#31又はステップ#34にて設定された検索画素範囲内に、当該画素に不足している1層の画像信号(以下、不足画素信号とする)を有しているか否かを判別する。具体的には、初めてステップ#32へ進んだ場合、ステップ#31にて設定した検索画素範囲内に画像信号推定部1021が推定するのに用いる当該画素の隣接画素のいずれかが、不足画像信号を有しているかを判別する。つまり、当該画素から行方向と列方向のどちらも検索する。ステップ#34を経てからステップ#32へ進んだ場合、ステップ#34にて設定された検索画素範囲内を同様に検索し判別する。その結果、検索画素範囲内に不足画像信号を有している場合、ステップ#33へ進む。検索画素範囲内に不足画像信号を有していない場合、ステップ#34へ進む。   In step # 32, the image signal estimation unit 1021 has a one-layer image signal that is insufficient for the pixel within the search pixel range set in step # 31 or # 34 (hereinafter referred to as an insufficient pixel signal). It is discriminated whether or not it has. Specifically, when the process proceeds to step # 32 for the first time, any of the adjacent pixels of the pixel used by the image signal estimation unit 1021 to estimate within the search pixel range set in step # 31 is a missing image signal. Is determined. That is, both the row direction and the column direction are searched from the pixel. If the process proceeds to step # 32 after passing through step # 34, the search pixel range set in step # 34 is similarly searched and determined. As a result, if there is an insufficient image signal in the search pixel range, the process proceeds to step # 33. If there is no insufficient image signal in the search pixel range, the process proceeds to step # 34.

ステップ#33は、画像信号推定部1021が検索画素範囲内に位置する不足画像信号を有する画素から不足画像信号を読み出す。そして読み出した画像信号を用いて、画像信号推定部1021は、不足画像信号を推定する。不足画像信号を推定したら、#35へ進む。   In step # 33, the image signal estimation unit 1021 reads the insufficient image signal from the pixel having the insufficient image signal located within the search pixel range. Then, using the read image signal, the image signal estimation unit 1021 estimates an insufficient image signal. If the insufficient image signal is estimated, the process proceeds to # 35.

ステップ#34は、検索画素範囲をn画素分広げる。n=1とすると、本ステップは、隣接画素である図6枠(a)から近傍画素である図6枠(b)と外側へと行方向・列方向ともに1画素広げた範囲が新たな検索画素範囲となる。   Step # 34 widens the search pixel range by n pixels. If n = 1, this step is a new search for a range that is expanded by one pixel both in the row direction and in the column direction from FIG. 6 (a), which is a neighboring pixel, to FIG. 6 (b), which is a neighboring pixel. This is the pixel range.

具体的には、ステップ#31にて不足画像信号の検索画素範囲を隣接画素である図6枠(a)と設定し、ステップ#32にて検索した結果、検索画素範囲内に不足画像信号を有さない場合、本ステップ#34は、検索画素範囲をn=1画素広げた近傍画素である図6枠(b)とする。   Specifically, in step # 31, the search pixel range of the insufficient image signal is set as the frame (a) in FIG. 6 that is an adjacent pixel, and as a result of the search in step # 32, the shortage image signal is included in the search pixel range. If not, the present step # 34 is a frame (b) in FIG. 6 which is a neighboring pixel obtained by expanding the search pixel range by n = 1 pixel.

ステップ#35は、撮像素子の全画素について、不足画像信号の推定が完了しているか判別する。完了している場合、RETURNへ進むので、ステップ#5へ進む。完了していない場合は、ステップ#32へ進む。   Step # 35 determines whether or not the estimation of the insufficient image signal has been completed for all the pixels of the image sensor. If completed, the process proceeds to RETURN, and thus proceeds to step # 5. If not completed, the process proceeds to step # 32.

ステップ#5について、説明する。   Step # 5 will be described.

画像信号合成部1022には、ステップ#3にて推定した1層の画像信号とステップ#1にて当該画素から読み出した2層の画像信号とが送られてくる。推定した1層の画像信号と当該画素から読み出した2層の画像信号は、画像信号合成部1022が両信号を合成して、積層型の画像信号を作成する。その後、画像信号処理部1031とDSP107によって、ガンマ補正、ホワイトバランス補正、ノイズ除去等の各種画像信号処理が施される。画像信号処理を行った後、ステップ#6へ進む。   The image signal combining unit 1022 receives the one-layer image signal estimated in step # 3 and the two-layer image signal read from the pixel in step # 1. The estimated image signal of one layer and the image signal of two layers read from the pixel are combined by the image signal combining unit 1022 to create a stacked image signal. Thereafter, the image signal processing unit 1031 and the DSP 107 perform various image signal processing such as gamma correction, white balance correction, and noise removal. After performing image signal processing, the process proceeds to step # 6.

ステップ#6は、実施例1と同様であるので説明は省略する。   Step # 6 is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

次に、ステップ#32について、図6を用いて説明する。図6の場合、真ん中の当該画素の不足画像信号は、赤色(R)となる。ステップ#32は、検索画素範囲に赤色(R)を有している画素があるか否かを判別する。従って、初めてステップ#32に進んだ場合、隣接画素のうち当該画素の上下の行の画素が赤色(R)を有するので、ステップ#33へ進む。   Next, step # 32 will be described with reference to FIG. In the case of FIG. 6, the insufficient image signal of the pixel in the middle is red (R). Step # 32 determines whether or not there is a pixel having red (R) in the search pixel range. Therefore, when the process proceeds to step # 32 for the first time, among the adjacent pixels, the pixels in the upper and lower rows of the pixel have red (R), so the process proceeds to step # 33.

一方、図6枠(a)の中のすべての画素が青色(B)と緑色(G)であった場合、つまり隣接画素の中に、不足画像信号がなかった場合、不足画像信号はないので、ステップ#34へ進む。   On the other hand, when all the pixels in the frame (a) in FIG. 6 are blue (B) and green (G), that is, when there is no insufficient image signal in the adjacent pixels, there is no insufficient image signal. The process proceeds to step # 34.

次に、ステップ#33にて行っている不足画像信号の推定方法を説明する。   Next, a method for estimating an insufficient image signal performed in step # 33 will be described.

具体的に実施例2は、ステップ#1にて各画素からすでに画像信号は読み出していることから、当該画素の不足画像信号は当該画素の位置によって決まる。この時、推定する当該画素が奇数行(図6では、上から2段目と4段目が該当する。)に位置する場合、ステップ#1にて当該画素から読み出した2層の画像信号は、グループ1の緑色(G)と赤色(R)となる。従って、不足画像信号つまり推定する画像信号は、青色(B)となる。次に、当該画素の隣接画素のうち、青色(B)の画像信号を有するのは、ステップ#1にてグループ2の青色(B)と緑色(G)を読み出した偶数行(図6では、上から1段目と3段目と5段目が該当する。)に位置する画素となる。従って、当該画素の隣接画素のうち6画素が青色(B)の画像信号を有する。この6画素の青色(B)の画像信号の平均を当該画素の不足している青色(B)の画像信号とする。   Specifically, in Example 2, since the image signal has already been read from each pixel in Step # 1, the insufficient image signal of the pixel is determined by the position of the pixel. At this time, if the pixel to be estimated is located in an odd row (in FIG. 6, the second and fourth stages from the top correspond), the two-layer image signals read from the pixel in step # 1 are , Group 1 green (G) and red (R). Therefore, the insufficient image signal, that is, the estimated image signal is blue (B). Next, among the adjacent pixels of the pixel, the image signal of blue (B) has an even-numbered row (in FIG. 6, in which blue (B) and green (G) of group 2 are read out in step # 1. The first, third, and fifth stages from the top correspond to pixels). Accordingly, 6 pixels among the adjacent pixels of the pixel have a blue (B) image signal. The average of the blue (B) image signals of the six pixels is defined as the blue (B) image signal in which the pixels are insufficient.

また、推定する当該画素が偶数行(図6では、上から1段目と3段目と5段目が該当する。)に位置する場合、ステップ#1にて読み出した2層の画像信号は、グループ2の青色(B)と緑色(G)となる。従って、不足画像信号つまり推定する画像信号は、赤色(R)となる。以降の手順は、前述した当該画素が奇数行に位置する場合と同様となり、当該画素の隣接画素のうち、赤色(R)の画像信号を有するのは、ステップ#1にてグループ1の緑色(G)と赤色(R)を読み出した奇数行(図6では、上から2段目と4段目が該当する。)に位置する画素となる。従って、当該画素の隣接画素のうち6画素が赤色(R)の画像信号を有する。この6画素の赤色(R)の画像信号の平均を当該画素の不足している赤色(R)の画像信号とする。   Further, when the pixel to be estimated is located in an even-numbered row (in FIG. 6, the first, third, and fifth steps from the top correspond), the two-layer image signals read out in step # 1 are , Group 2 blue (B) and green (G). Therefore, the insufficient image signal, that is, the estimated image signal is red (R). The subsequent procedure is the same as that in the case where the pixel is located in an odd row, and among the adjacent pixels of the pixel, the red (R) image signal is included in the group 1 green (step # 1). G) and red (R) read out pixels (in FIG. 6, the second and fourth stages from the top correspond to pixels). Accordingly, 6 pixels among the adjacent pixels of the pixel have a red (R) image signal. The average of the red (R) image signals of the six pixels is taken as the red (R) image signal for which the pixel is insufficient.

以上、実施例2の説明を終了する。   This is the end of the description of the second embodiment.

また、実施例2にて、上述したように不足画像信号を当該画素の周辺の画素から不足画像信号と同じ色の画像信号を基に推定する方法に、以下の方法もある。   Further, in the second embodiment, as described above, there is the following method as a method for estimating the insufficient image signal from the pixels around the pixel based on the image signal of the same color as the insufficient image signal.

不足画像信号を色差を用いて推定する。以下に、具体的に説明する。   The insufficient image signal is estimated using the color difference. This will be specifically described below.

不足画像信号が青色(B)の場合   When the missing image signal is blue (B)

画像信号推定部1021は、ステップ#32では、不足画像信号である青色(B)を有する画素が検索画素範囲内に有無を判別する。判別方法の具体的な方法は、本ステップの時点で検索画素範囲内の各画素からステップ#1にて読出制御部1011がどの画像信号を読み出したのか分かっている。そこで、画像信号推定部1021は、当該画素の不足信号が検索画素範囲内の画素に含まれているか判別することが可能となる。青色(B)を有する画素は、ステップ#1にて青色(B)と緑色(G)を読み出した画素である。つまり、隣接画素に青色(B)と緑色(G)を有する画素の有無を判別する。隣接画素に青色(B)と緑色(G)を有する画素が含まれていた場合、ステップ#33へ進む。次に、隣接画素に、青色(B)と緑色(G)を有する画素がなかった場合、ステップ#34へ進む。   In step # 32, the image signal estimation unit 1021 determines whether or not a pixel having the blue (B) that is the insufficient image signal is within the search pixel range. The specific method of the determination method is to know which image signal the read control unit 1011 has read out in step # 1 from each pixel in the search pixel range at the time of this step. Therefore, the image signal estimation unit 1021 can determine whether the pixel shortage signal is included in the pixels within the search pixel range. The pixel having blue (B) is a pixel from which blue (B) and green (G) are read out in step # 1. That is, the presence / absence of pixels having blue (B) and green (G) in adjacent pixels is determined. If the adjacent pixel includes a pixel having blue (B) and green (G), the process proceeds to step # 33. Next, when there is no pixel having blue (B) and green (G) in the adjacent pixels, the process proceeds to step # 34.

ステップ#33は、画像信号推定部1021が各画素の青色(B)と緑色(G)から、それぞれ青色(B)−緑色(G)の色差を算出し、算出された各画素の青色(B)−緑色(G)の平均値を平均値aとする。この平均値aを当該画素の緑色(G)に加算することで、不足画像信号の青色(B)とする。   In step # 33, the image signal estimation unit 1021 calculates a color difference of blue (B) -green (G) from the blue (B) and green (G) of each pixel, and calculates the blue (B ) -Green (G) average value is defined as average value a. By adding the average value a to the green color (G) of the pixel, the blue (B) of the insufficient image signal is obtained.

他のステップは、前述した実施例2と同様である。   Other steps are the same as in the second embodiment.

次に、不足画像信号が赤色(R)とした場合   Next, when the insufficient image signal is red (R)

不足画像信号が青色(B)の時と同様に、画像信号推定部1021は、ステップ#32では、検索画素範囲内である隣接画素に赤色(R)と緑色(G)を有する画素の有無を判別し、ステップ#33では、各画素の赤色(R)と緑色(G)から、それぞれ赤色(R)−緑色(G)の色差を算出し、算出された各画素の赤色(R)−緑色(G)の平均値を平均値bとし、当該画素の緑色(G)に平均値bを加算することで、不足画像信号の赤色(R)とする。   In the same manner as when the insufficient image signal is blue (B), in step # 32, the image signal estimation unit 1021 determines whether there is a pixel having red (R) and green (G) in adjacent pixels within the search pixel range. In step # 33, a color difference of red (R) -green (G) is calculated from red (R) and green (G) of each pixel, and the calculated red (R) -green of each pixel. The average value of (G) is set as the average value b, and the average value b is added to the green color (G) of the pixel, thereby setting red (R) of the insufficient image signal.

また、不足画像信号が緑色(G)とした場合   Also, when the insufficient image signal is green (G)

不足画像信号が青色(B)と赤色(R)の時と同様に、画像信号推定部1021は、ステップ#32では、検索画素範囲内である隣接画素に緑色(G)と青色(B)を有する画素の有無を判別し、ステップ#33では、各画素の緑色(G)と青色(B)から、それぞれ緑色(G)−青色(B)の色差を算出し、算出された各画素の緑色(G)−青色(B)の平均値を平均値cとし、当該画素の青色(B)に平均値cを加算することで、不足画像信号の緑色(G)とする。   As in the case where the insufficient image signal is blue (B) and red (R), the image signal estimation unit 1021 assigns green (G) and blue (B) to adjacent pixels within the search pixel range in step # 32. In step # 33, a color difference of green (G) -blue (B) is calculated from the green (G) and blue (B) of each pixel, and the calculated green of each pixel is determined. The average value of (G) -blue (B) is defined as an average value c, and the average value c is added to the blue color (B) of the pixel, thereby obtaining the green color (G) of the insufficient image signal.

更には、不足画像信号を色比を用いて推定する。これまで説明してきた色差を用いて推定する方法とは、不足画像信号を推定する際の計算方法のみ異なる。以下に、具体的に説明する。   Further, the insufficient image signal is estimated using the color ratio. The estimation method using the color difference described so far differs from the calculation method used when estimating the insufficient image signal. This will be specifically described below.

不足画像信号が青色(B)の場合   When the missing image signal is blue (B)

画像信号推定部1021は、ステップ#32では、色差の場合と同様に隣接画素に青色(B)と緑色(G)を有する画素の有無を判別する。
ステップ#33では、各画素の青色(B)と緑色(G)から、それぞれ青色(B)/緑色(G)を算出し、算出された青色(B)/緑色(G)の平均値を平均値dとする。この平均値dを当該画素の緑色(G)に積算することで、不足画像信号の青色(B)とする。
In step # 32, the image signal estimation unit 1021 determines whether or not there is a pixel having blue (B) and green (G) in the adjacent pixels as in the case of the color difference.
In step # 33, blue (B) / green (G) is calculated from blue (B) and green (G) of each pixel, and the average value of the calculated blue (B) / green (G) is averaged. Let it be the value d. This average value d is added to the green color (G) of the pixel to obtain the blue color (B) of the insufficient image signal.

不足画像信号が赤色(R)の場合   When the missing image signal is red (R)

画像信号推定部1021は、ステップ#32では、隣接画素に赤色(R)と緑色(G)を有する画素の有無を判別する。
ステップ#33では、各画素の赤色(R)と緑色(G)から、それぞれ赤色(R)/緑色(G)を算出し、算出された赤色(R)/緑色(G)の平均値を平均値eとする。この平均値eを当該画素の緑色(G)に積算することで、不足画像信号の赤色(R)とする。
In step # 32, the image signal estimation unit 1021 determines whether there is a pixel having red (R) and green (G) in adjacent pixels.
In step # 33, red (R) / green (G) is calculated from red (R) and green (G) of each pixel, and the average value of the calculated red (R) / green (G) is averaged. Let it be the value e. The average value e is added to the green color (G) of the pixel to obtain the red color (R) of the insufficient image signal.

不足画像信号が緑色(G)の場合   When the missing image signal is green (G)

画像信号推定部1021は、ステップ#32では、隣接画素に青色(B)と赤色(R)を有する画素の有無を判別する。ステップ#33では、各画素の緑色(G)と青色(B)から、それぞれ緑色(G)/青色(B)を算出し、算出された緑色(G)/青色(B)の平均値を平均値fとする。この平均値fを当該画素の青色(B)に積算することで、不足画像信号の緑色(G)とする。   In step # 32, the image signal estimation unit 1021 determines whether there is a pixel having blue (B) and red (R) in adjacent pixels. In step # 33, green (G) / blue (B) is calculated from green (G) and blue (B) of each pixel, and the average value of the calculated green (G) / blue (B) is averaged. Let it be the value f. The average value f is added to the blue color (B) of the pixel to obtain the green color (G) of the insufficient image signal.

尚、上述したように色差・色比にて不足画像信号を推定する際のステップ#32について、検索画素範囲を隣接画素としているが、ステップ#34を経てステップ#32へ進んだ場合、ステップ#34にて設定した範囲を検索することは言うまでもない。   As described above, the search pixel range is set as the adjacent pixel in step # 32 when estimating the insufficient image signal based on the color difference / color ratio. If the process proceeds to step # 32 via step # 34, step # 32 is performed. It goes without saying that the range set at 34 is searched.

以上、これまで説明した実施例2では、検索画素範囲を行方向・列方向の両方向を対象に用いて画像信号推定を行っていた。しかし、列方向のみを対象としてもよい。具体的には、ステップ#32に不足画素信号を検索する画素範囲を当該画素から列方向のみとし、ステップ#34にて検索画素範囲を広げる際には列方向のみとする。   As described above, in the second embodiment described so far, the image signal estimation is performed using the search pixel range in both the row direction and the column direction. However, only the column direction may be targeted. Specifically, the pixel range for searching for the deficient pixel signal in step # 32 is set to only the column direction from the pixel, and when the search pixel range is expanded in step # 34, only the column direction is set.

以降のフローは、実施例2と同様となるので省略する。   Since the subsequent flow is the same as that of the second embodiment, a description thereof will be omitted.

以上のことから、本願発明により、各画素より2層の画像信号を読み出すので3層の画像信号を読み出すのに比べると読み出し量を削減することができる。読み出し量を削減することで、画像信号読み出しに要する時間を削減することとなる。   From the above, according to the present invention, since two layers of image signals are read out from each pixel, the amount of reading can be reduced compared to reading out three layers of image signals. By reducing the read amount, the time required for reading the image signal is reduced.

本願発明の実施例では、3層が積層された積層型固体撮像素子を用いて説明したが、本願発明は3層に限らずそれ以上の積層型固体撮像素子を用いても問題ないことは言うまでもない。また、4層以上の積層型固体撮像素子となっても読出制御部1011が読み出す画像信号は2つである。   In the embodiments of the present invention, the description has been given using the stacked solid-state imaging device in which three layers are stacked. However, it goes without saying that the present invention is not limited to three layers, and there is no problem even if more stacked solid-state imaging devices are used. Yes. Even if the stacked solid-state imaging device has four or more layers, the read control unit 1011 reads two image signals.

また、読出制御部1011が読み出す2つの画像信号のうち、1つを緑色(G)とすることで、人間の眼の視覚感度が高い緑色(G)に積層型固体撮像素子の検出した緑色(G)の画像信号を用いることとなる。その結果、各実施例にて最終的に保存された画像信号は、解像感のある画像信号となる。   In addition, by setting one of the two image signals read by the reading control unit 1011 to green (G), the green color (G) detected by the stacked solid-state imaging device is changed to green (G) having high visual sensitivity of human eyes. The image signal G) is used. As a result, the image signal finally stored in each embodiment is an image signal with a sense of resolution.

さらに、積層型固体撮像素子の検出した緑色(G)の画像信号を用いることでベイヤー型の並べ替えや画像信号推定に正確な輝度情報を用いることとなる。よって、ベイヤー型の画像信号に並べ替えても、画像信号を推定しても偽色の少ない画像信号となる。   Further, by using the green (G) image signal detected by the stacked solid-state imaging device, accurate luminance information is used for Bayer-type rearrangement and image signal estimation. Therefore, even if rearranged into a Bayer image signal or estimated image signal, the image signal has few false colors.

また、画像信号の読み出しに要する時間を削減することで画像歪みであるローリングシャッタ現象を抑制することが可能となる。   Further, it is possible to suppress the rolling shutter phenomenon, which is image distortion, by reducing the time required for reading the image signal.

さらには、ベイヤー型固体撮像素子の場合、各画素から1層の画像信号を読み出し、残りの2層の画像信号は読み出した1層の画像信号から推定して作り出す。一方、本願発明は、各画素から2層の画像信号を読み出し、残りの1層の画像信号を読み出した2層の画像信号から推定して作り出している。以上のことから、本願発明は、推定して作り出す画像信号の偽色の発生を抑制することが可能となる。   Further, in the case of a Bayer type solid-state imaging device, one layer of image signal is read from each pixel, and the remaining two layers of image signals are estimated and generated from the read one layer of image signal. On the other hand, in the present invention, two layers of image signals are read out from each pixel, and the remaining one layer of image signals is estimated and generated from the read out two layers of image signals. From the above, the present invention can suppress the generation of false colors in an image signal that is estimated and produced.

その他にも本発明は、積層型の画像信号をベイヤー型の画像信号に変換することで、ベイヤー型の画像信号を処理するための画像信号処理回路を用いることが可能となる。よって、積層型の画像信号用に画像信号処理回路を製作しなくて済むため、コストを抑えることが可能となる。   In addition, the present invention makes it possible to use an image signal processing circuit for processing a Bayer image signal by converting a stacked image signal into a Bayer image signal. Therefore, it is not necessary to manufacture an image signal processing circuit for a stacked type image signal, so that the cost can be suppressed.

100 撮像装置
101 積層型固体撮像素子
1011 読出制御部
102 FPGA
1021 画像信号推定部
1022 画像信号合成部
1024 画像信号並べ替え部
103 CPU
1031 各種信号処理部
104 SDRAM
105 外部記憶装置
106 外部表示装置
107 DSP
200 光学系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Imaging device 101 Multilayer solid-state image sensor 1011 Reading control part 102 FPGA
1021 Image signal estimation unit 1022 Image signal synthesis unit 1024 Image signal rearrangement unit 103 CPU
1031 Various signal processing units 104 SDRAM
105 External storage device 106 External display device 107 DSP
200 Optical system

Claims (8)

1画素に3層以上の光電変換層が基板の上部に積層された積層型固体撮像素子を用いて検出した積層型の画像信号を処理する画像信号処理方法において、
前記積層型固体撮像素子の画素毎に、2層の画像信号を読み出す画像信号読出部と、
当該画素に積層された光電変換層の検出した3層以上の画像信号と前記画像信号読出部の読み出した2層の読出画像信号との差分の層の画像信号を推定する画像信号推定部と、
を有し、
前記画像信号推定部にて推定する推定画像信号は、前記画像信号読出部により読み出された前記2層の読出画像信号を用いて推定され、
前記画像信号読出部により読み出された前記2層の画像信号は、2組以上の前記光電変換層の組み合わせがあることを特徴とする画像信号処理方法。
In an image signal processing method for processing a laminated image signal detected using a laminated solid-state imaging device in which three or more photoelectric conversion layers are laminated on a substrate on one pixel,
An image signal readout unit that reads out two layers of image signals for each pixel of the stacked solid-state imaging device;
An image signal estimation unit for estimating an image signal of a difference layer between the image signals of three or more layers detected by the photoelectric conversion layer stacked on the pixel and the read image signals of the two layers read by the image signal reading unit;
Have
The estimated image signal estimated by the image signal estimating unit is estimated using the read image signals of the two layers read by the image signal reading unit,
The image signal processing method characterized in that the two layers of image signals read out by the image signal reading unit include a combination of two or more sets of the photoelectric conversion layers.
前記積層型固体撮像素子は3層の光電変換層からなり、各光電変換層の検出する色は赤色(R)、緑色(G)、青色(B)であることを特徴とする請求項1に記載の画像信号処理方法。   2. The stacked solid-state imaging device includes three photoelectric conversion layers, and the colors detected by each photoelectric conversion layer are red (R), green (G), and blue (B). The image signal processing method as described. 前記画像信号読出部に読み出した前記2層の読出画像信号のうち、1層の画像信号は緑色(G)の画像信号であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像信号処理方法。   3. The image signal according to claim 1, wherein among the read image signals of the two layers read out to the image signal read unit, the image signal of the first layer is a green (G) image signal. Processing method. 前記推定画像信号は、
前記当該画素の周辺画素から前記画像信号読出部に読み出された前記2層の読出画像信号のうち、
前記推定画像信号と同色の画像信号を用いて推定されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像信号処理方法。
The estimated image signal is
Of the read image signals of the two layers read from the peripheral pixels of the pixel to the image signal reading unit,
The image signal processing method according to claim 1, wherein the image signal processing method is estimated using an image signal having the same color as the estimated image signal.
前記推定画像信号は、
前記当該画素の周辺画素より
前記当該画素から前記画像信号読出部の読み出した前記2層の読出画像信号の一方と同色の画像信号と
前記推定画像信号と同色の画像信号との
2層の画像信号の色差を画素毎に算出し、
前記色差の平均値を前記当該画素から読み出した前記2層の読出画像信号の一方と同色の画像信号に加算することで、
前記画像信号推定部は、
前記当該画素に積層された前記光電変換層が検出したが前記画像信号読出部が読み出さなかった画像信号を推定することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像信号処理方法。
The estimated image signal is
Two-layer image signals of an image signal having the same color as one of the two-layer read image signals read from the pixel by the image signal reading unit from the peripheral pixels of the pixel and an image signal having the same color as the estimated image signal For each pixel,
By adding the average value of the color difference to an image signal having the same color as one of the read image signals of the two layers read from the pixel,
The image signal estimator is
The image signal processing according to claim 1, wherein an image signal detected by the photoelectric conversion layer stacked on the pixel but not read by the image signal reading unit is estimated. Method.
前記推定画像信号は、
前記当該画素の周辺画素より
前記当該画素から前記画像信号読出部の読み出した前記2層の読出画像信号の一方と同色の画像信号と
前記推定画像信号と同色の画像信号との
2層の画像信号の色比を画素毎に算出し、
前記色比の平均値を前記当該画素から読み出した前記2層の読出画像信号の一方に積算することで、
前記画像信号推定部は、
前記当該画素に積層された前記光電変換層が検出したが前記画像信号読出部が読み出さなかった画像信号を推定することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像信号処理方法。
The estimated image signal is
Two-layer image signals of an image signal having the same color as one of the two-layer read image signals read from the pixel by the image signal reading unit from the peripheral pixels of the pixel and an image signal having the same color as the estimated image signal For each pixel,
By integrating the average value of the color ratio to one of the read image signals of the two layers read from the pixel,
The image signal estimator is
The image signal processing according to claim 1, wherein an image signal detected by the photoelectric conversion layer stacked on the pixel but not read by the image signal reading unit is estimated. Method.
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の画像信号処理方法を備えたことを特徴とする撮像装置。   An image pickup apparatus comprising the image signal processing method according to claim 1. 1画素に3層以上の光電変換層が基板の上部に積層された積層型固体撮像素子を用いて検出した積層型の画像信号を処理する画像信号処理装置において、
前記積層型固体撮像素子の画素毎に、2層の画像信号を読み出す画像信号読出部と、
前記画像信号読出部において読み出された前記2層の読出画像信号をベイヤー型の画像信号へ画像信号並べ替えを行う画像信号並べ替え部と、
を有し、
前記画像信号読出部により読み出された前記2層の画像信号は、2組以上の組み合わせがあることを特徴とする画像信号処理装置。
In an image signal processing apparatus that processes a stacked image signal detected using a stacked solid-state imaging device in which three or more photoelectric conversion layers are stacked on the top of a substrate in one pixel,
An image signal readout unit that reads out two layers of image signals for each pixel of the stacked solid-state imaging device;
An image signal rearrangement unit that rearranges the read image signals of the two layers read by the image signal read unit into a Bayer-type image signal;
Have
2. The image signal processing apparatus according to claim 2, wherein the two layers of image signals read by the image signal reading unit include two or more combinations.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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