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JP6318526B2 - Imaging device - Google Patents
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JP6318526B2 - Imaging device - Google Patents

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Description

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

撮像領域全体で一律に露光量等の撮像条件を制御する撮像装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1 特開平08−22044号公報
There is known an imaging apparatus that uniformly controls imaging conditions such as an exposure amount over the entire imaging area (see, for example, Patent Document 1).
Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-22044

従来の撮像装置では、撮像領域全体で一律の撮像条件で撮像するので、被写体によっては撮像領域の全ての場所で最適な撮像条件とはならない場合がある。   In the conventional imaging apparatus, since imaging is performed under uniform imaging conditions in the entire imaging area, the optimal imaging conditions may not be obtained at all locations in the imaging area depending on the subject.

本発明の態様においては、第1撮像領域および第2撮像領域を有し、第1撮像領域に入射した光に応じて生成された第1画像信号と、第2撮像領域に入射した光に応じて生成された第2画像信号とを出力する撮像部と、第1画像信号を第1デジタル画像信号に変換する第1信号変換部と、第2画像信号を第2デジタル画像信号に変換する第2信号変換部と、第1デジタル画像信号の上位ビットの少なくともいずれかのビットの状態を判定する第1判定部と、第2デジタル画像信号の上位ビットの少なくともいずれかのビットの状態を判定する第2判定部と、第1判定部の判定結果に基づいて第1撮像領域の撮像条件を制御するとともに、第2判定部の判定結果に基づいて第2撮像領域の撮像条件を制御する制御部とを備える撮像装置を提供する。   In the aspect of the present invention, the first imaging region has a first imaging region and a second imaging region, and the first image signal generated according to the light incident on the first imaging region and the light incident on the second imaging region An imaging unit that outputs the generated second image signal, a first signal conversion unit that converts the first image signal into a first digital image signal, and a second signal that converts the second image signal into a second digital image signal. A two-signal conversion unit; a first determination unit that determines a state of at least one of the upper bits of the first digital image signal; and a state of at least one of the upper bits of the second digital image signal A second determination unit and a control unit that controls the imaging conditions of the first imaging region based on the determination result of the first determination unit and controls the imaging conditions of the second imaging region based on the determination result of the second determination unit An imaging device comprising: .

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   The summary of the invention does not enumerate all the features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

本発明の実施形態に係る撮像装置500の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the imaging device 500 which concerns on embodiment of this invention. 撮像領域131の構成例を示す図である。3 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging region 131. 撮像装置500の動作例を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart illustrating an operation example of the imaging apparatus 500. 図3に示した撮像装置500の動作の概要を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an outline of an operation of the imaging apparatus 500 illustrated in FIG. 3. 撮像装置500の他の動作例を示すタイミングチャートである。12 is a timing chart illustrating another operation example of the imaging apparatus 500. 図5に示した撮像装置500の動作の概要を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an outline of the operation of the imaging apparatus 500 illustrated in FIG. 5. 撮像装置500の他の動作例を示すタイミングチャートである。12 is a timing chart illustrating another operation example of the imaging apparatus 500. 図7に示した撮像装置500の動作の概要を示すフローチャートである。8 is a flowchart illustrating an outline of the operation of the imaging apparatus 500 illustrated in FIG. 7. 撮像装置500の他の構成例を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating another configuration example of the imaging apparatus 500. 撮像領域131の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the imaging area. 撮像装置500の他の構成例を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating another configuration example of the imaging apparatus 500. 本実施形態に係る撮像素子200の断面図である。It is sectional drawing of the image pick-up element 200 which concerns on this embodiment. 撮像装置500のより詳細な構成例を示すブロック図である。FIG. 25 is a block diagram illustrating a more detailed configuration example of the imaging apparatus 500.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置500の構成の一例を示す図である。撮像装置500は、例えば静止画または動画を撮像するカメラである。本例の撮像装置500は、撮像部100、複数のAD変換部180、複数の判定部182、および、制御部184を備える。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of an imaging apparatus 500 according to an embodiment of the present invention. The imaging device 500 is a camera that captures a still image or a moving image, for example. The imaging apparatus 500 of this example includes an imaging unit 100, a plurality of AD conversion units 180, a plurality of determination units 182 and a control unit 184.

撮像部100は、複数の撮像領域131を有する。それぞれの撮像領域131は、入射光に応じた電荷を蓄積する。それぞれの撮像領域131は、入射光を電荷に変換して蓄積する1以上の光電変換部を有する。撮像装置500は、それぞれの撮像領域131が蓄積した電荷量を読み出すことで、入射光に応じた画像信号を生成する。図1においては、第1画像信号を生成する第1撮像領域131−1、および、第2画像信号を生成する第2撮像領域131−2を示している。第1撮像領域131−1は、1以上の第1光電変換部を有しており、第2撮像領域131−2は、1以上の第2光電変換部を有する。   The imaging unit 100 has a plurality of imaging areas 131. Each imaging region 131 accumulates charges according to incident light. Each imaging region 131 has one or more photoelectric conversion units that convert incident light into electric charges and store them. The imaging device 500 generates an image signal corresponding to incident light by reading out the amount of charge accumulated in each imaging region 131. FIG. 1 shows a first imaging area 131-1 for generating a first image signal and a second imaging area 131-2 for generating a second image signal. The first imaging region 131-1 has one or more first photoelectric conversion units, and the second imaging region 131-2 has one or more second photoelectric conversion units.

AD変換部180は、それぞれの撮像領域131に対応して設けられる。図1においては、第1撮像領域131−1および第2撮像領域131−2に対応する第1AD変換部180−1および第2AD変換部180−2を示している。それぞれのAD変換部180は、対応する撮像領域131における電荷蓄積量に応じたアナログの画像信号をデジタル画像信号に変換する信号変換部の一例である。第1AD変換部180−1は、第1画像信号を第1デジタル画像信号に変換し、第2AD変換部180−2は、第2画像信号を第2デジタル画像信号に変換する。なお、一つのAD変換部180が、複数のAD変換部180として機能してもよい。この場合、一つのAD変換部180は、それぞれの撮像領域131が蓄積した電荷を順番に読み出して、デジタル画像信号に変換する。また、撮像領域131に複数の光電変換部が含まれる場合、AD変換部180は、複数の光電変換部が発生した電荷量を順番に読み出して、デジタル画像信号に変換してよい。   The AD conversion unit 180 is provided corresponding to each imaging region 131. FIG. 1 shows a first AD converter 180-1 and a second AD converter 180-2 corresponding to the first imaging region 131-1 and the second imaging region 131-2. Each AD conversion unit 180 is an example of a signal conversion unit that converts an analog image signal corresponding to a charge accumulation amount in a corresponding imaging region 131 into a digital image signal. The first AD converter 180-1 converts the first image signal into a first digital image signal, and the second AD converter 180-2 converts the second image signal into a second digital image signal. One AD converter 180 may function as a plurality of AD converters 180. In this case, one AD conversion unit 180 sequentially reads out the charges accumulated in the respective imaging regions 131 and converts them into digital image signals. Further, when the imaging region 131 includes a plurality of photoelectric conversion units, the AD conversion unit 180 may sequentially read the charge amounts generated by the plurality of photoelectric conversion units and convert them into digital image signals.

判定部182は、それぞれのAD変換部180に対応して設けられる。図1においては、第1AD変換部180−1および第2AD変換部180−2に対応する第1判定部182−1および第2判定部180−2を示している。それぞれの判定部182は、対応するAD変換部180が出力するデジタル画像信号の上位ビットの少なくともいずれかのビットの状態を判定する。つまり、複数の判定部182により、上位ビットの状態をデジタル画像信号毎に判定する。   The determination unit 182 is provided corresponding to each AD conversion unit 180. In FIG. 1, the 1st determination part 182-1 and the 2nd determination part 180-2 corresponding to the 1st AD conversion part 180-1 and the 2nd AD conversion part 180-2 are shown. Each determination unit 182 determines the state of at least one of the upper bits of the digital image signal output from the corresponding AD conversion unit 180. That is, the plurality of determination units 182 determine the state of the upper bits for each digital image signal.

なお、デジタル画像信号の「上位ビット」は、デジタル画像信号の各ビットを、対応する電荷蓄積量(または、画像信号の輝度値)の大きさの順に並べた場合に、電荷蓄積量が大きい側の半分のビットである。「対応する電荷蓄積量の大きさ」とは、当該ビットの値が遷移した場合の、電荷蓄積量の変動量の大きさに対応する。例えば、左側のビットから順番に2^(k−1)の大きさに対応しているMビットのデジタル画像信号においては(ただし、kはMから1の整数であり、最も左側のビットがk=Mであり、最も右側のビットがk=1である)、「上位ビット」とは、k=M〜(M/2)+1までのビットを指す。Mが奇数の場合、M/2は小数点以下を切り上げてよく、切り捨ててもよい。   Note that the “upper bit” of the digital image signal is the side with the larger charge accumulation amount when the bits of the digital image signal are arranged in the order of the corresponding charge accumulation amount (or the luminance value of the image signal). Is half the bit. “The magnitude of the corresponding charge accumulation amount” corresponds to the magnitude of the fluctuation amount of the charge accumulation amount when the value of the bit changes. For example, in an M-bit digital image signal corresponding to a size of 2 ^ (k−1) in order from the left bit (where k is an integer from M to 1, and the leftmost bit is k = M, the rightmost bit is k = 1), and the “upper bit” refers to bits from k = M to (M / 2) +1. When M is an odd number, M / 2 may be rounded up or down.

なお、デジタル画像信号のビットのうち、対応する電荷蓄積量の大きさが最大のビット(上記の例では、k=Mのビット)を最上位ビット(MSB)、次に電荷蓄積量が大きいビット(上記の例では、k=M−1のビット)をMSB−1、以下同様に、MSB−2、MSB−3・・・と称する。   Of the bits of the digital image signal, the bit with the largest charge accumulation amount (in the above example, the bit with k = M) is the most significant bit (MSB), and the bit with the next largest charge accumulation amount (In the above example, k = M−1 bits) is referred to as MSB-1, and similarly, as MSB-2, MSB-3,.

また、デジタル画像信号の各ビットは、電荷蓄積量(または、画像信号の輝度値)が小さい状態を示す第1の論理値から、大きい状態を示す第2の論理値に遷移する。本例において第1の論理値は「0」であり、第2の論理値は「1」である。   In addition, each bit of the digital image signal transitions from a first logical value indicating a small charge accumulation amount (or a luminance value of the image signal) to a second logical value indicating a large state. In this example, the first logical value is “0”, and the second logical value is “1”.

デジタル画像信号の上位ビットの状態を判定することで、対応する撮像領域131(すなわち、当該撮像領域131における光電変換部)が所定の電荷蓄積時間で蓄積した電荷蓄積量(すなわち入射光の明るさ)のおおよその値を容易に検出することができる。制御部184は、それぞれの判定部182における判定結果に基づいて、それぞれの判定部182に対応する撮像領域131における撮像条件を、撮像領域131毎に制御する。例えば制御部184は、第1判定部182−1の判定結果に基づいて第1撮像領域131−1の撮像条件を制御するとともに、第2判定部182−2の判定結果に基づいて第2撮像領域131−2の撮像条件を制御する。これにより、撮像領域131毎に最適な撮像条件が設定することができる。   By determining the state of the upper bits of the digital image signal, the charge accumulation amount (that is, the brightness of the incident light) accumulated in the corresponding imaging region 131 (that is, the photoelectric conversion unit in the imaging region 131) for a predetermined charge accumulation time. ) Can be easily detected. The control unit 184 controls the imaging condition in the imaging region 131 corresponding to each determination unit 182 for each imaging region 131 based on the determination result in each determination unit 182. For example, the control unit 184 controls the imaging condition of the first imaging region 131-1 based on the determination result of the first determination unit 182-1 and the second imaging based on the determination result of the second determination unit 182-2. The imaging condition of the region 131-2 is controlled. As a result, an optimum imaging condition can be set for each imaging region 131.

例えば、デジタル画像信号の最上位ビットMSBの論理値が「0」の場合、対応する撮像領域131に対しては、電荷蓄積時間を2倍にしてもデジタル画像信号が飽和しないと推測される。制御部184は、デジタル画像信号のレンジを最大限利用するべく、当該撮像領域131の電荷蓄積時間をより長く設定する。また、制御部184は、AD変換部180の前段におけるアナログ信号の増幅率を、判定部182における判定結果に基づいて制御することもできる。このように、制御部184は、撮像領域131毎に様々な撮像条件を最適化することができる。撮像条件には、光電変換部における電荷蓄積時間、フレームレート、アナログ信号の増幅率以外にも、撮像装置500において制御可能なパラメータのうち、上記デジタル画像信号に影響を与える他の条件も含まれる。   For example, when the logical value of the most significant bit MSB of the digital image signal is “0”, it is estimated that the digital image signal is not saturated even if the charge accumulation time is doubled for the corresponding imaging region 131. The control unit 184 sets the charge accumulation time of the imaging region 131 to be longer in order to make maximum use of the range of the digital image signal. The control unit 184 can also control the amplification factor of the analog signal in the previous stage of the AD conversion unit 180 based on the determination result in the determination unit 182. As described above, the control unit 184 can optimize various imaging conditions for each imaging region 131. The imaging conditions include other conditions that affect the digital image signal among the parameters that can be controlled by the imaging apparatus 500, in addition to the charge accumulation time, the frame rate, and the analog signal amplification factor in the photoelectric conversion unit. .

また、判定部182は、最上位ビットMSB以外の上位ビットの状態を判定してもよい。例えば、判定部182は、最上位ビットMSBに加え、上位ビットMSB−1の状態を判定する。これらのビットの論理値がともに「0」の場合、対応する撮像領域131に対しては、電荷蓄積時間を4倍にしてもデジタル画像信号が飽和しないと推測される。制御部184は、当該撮像領域131の電荷蓄積時間を例えば4倍に設定する。   Further, the determination unit 182 may determine the state of upper bits other than the most significant bit MSB. For example, the determination unit 182 determines the state of the upper bit MSB-1 in addition to the most significant bit MSB. When the logical values of these bits are both “0”, it is estimated that the digital image signal is not saturated even if the charge accumulation time is quadrupled for the corresponding imaging region 131. The control unit 184 sets the charge accumulation time of the imaging region 131 to 4 times, for example.

なお、複数のAD変換部180は、並行して画像信号を読み出し、それぞれデジタル画像信号に変換する。また、複数の判定部182は、並行してデジタル画像信号の上位ビットの状態を判定する。制御部184は、それぞれの撮像領域131に対して並行して、電荷蓄積時間等の撮像条件を設定する。   The plurality of AD conversion units 180 read out image signals in parallel and convert them into digital image signals, respectively. The plurality of determination units 182 determine the state of the upper bits of the digital image signal in parallel. The control unit 184 sets imaging conditions such as a charge accumulation time in parallel with each imaging region 131.

図2は、撮像領域131の構成例を示す図である。本例において、それぞれの撮像領域131は、一つの光電変換部104、転送トランジスタ152、リセットトランジスタ154、増幅トランジスタ156および選択トランジスタ158を有する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the imaging region 131. In this example, each imaging region 131 includes one photoelectric conversion unit 104, a transfer transistor 152, a reset transistor 154, an amplification transistor 156, and a selection transistor 158.

転送トランジスタ152のソースおよびドレインはそれぞれ、光電変換部104の出力端、および、増幅トランジスタ156のゲートに接続される。光電変換部104の出力端と、転送トランジスタ152のソースとの間の配線における寄生容量は、光電変換部104が発生した電荷を蓄積する電荷蓄積部として機能する。本例において電荷蓄積部は光電変換部104の一部である。転送トランジスタ152のゲートには、電荷蓄積部が蓄積した電荷量を転送するか否かを制御する転送信号Txが入力される。   The source and drain of the transfer transistor 152 are connected to the output terminal of the photoelectric conversion unit 104 and the gate of the amplification transistor 156, respectively. The parasitic capacitance in the wiring between the output terminal of the photoelectric conversion unit 104 and the source of the transfer transistor 152 functions as a charge accumulation unit that accumulates charges generated by the photoelectric conversion unit 104. In this example, the charge storage unit is a part of the photoelectric conversion unit 104. A transfer signal Tx for controlling whether or not to transfer the amount of charge stored in the charge storage unit is input to the gate of the transfer transistor 152.

リセットトランジスタ154のドレインには基準電圧VDDが入力され、ソースは増幅トランジスタ156のゲートに接続される。リセットトランジスタ154のゲートには、電荷蓄積部が蓄積した電荷量をリセットするか否かを制御するリセット信号Rが入力される。   The reference voltage VDD is input to the drain of the reset transistor 154, and the source is connected to the gate of the amplification transistor 156. A reset signal R for controlling whether or not to reset the amount of charge accumulated in the charge accumulating unit is input to the gate of the reset transistor 154.

増幅トランジスタ156のドレインには基準電圧VDDが入力され、ソースは選択トランジスタ158のドレインに接続される。増幅トランジスタ156は、転送トランジスタ152から転送された電荷量に応じたアナログの画像信号を出力する。選択トランジスタ158のゲートには選択信号Sが入力され、ソースはAD変換部180に接続されている。転送トランジスタ152は、選択信号Sに応じて、転送トランジスタ152からの画像信号をAD変換部180に入力する。   The reference voltage VDD is input to the drain of the amplification transistor 156, and the source is connected to the drain of the selection transistor 158. The amplification transistor 156 outputs an analog image signal corresponding to the amount of charge transferred from the transfer transistor 152. The selection signal S is input to the gate of the selection transistor 158, and the source is connected to the AD conversion unit 180. The transfer transistor 152 inputs the image signal from the transfer transistor 152 to the AD converter 180 according to the selection signal S.

本例においては、一つの光電変換部104に対して一つのAD変換部180および判定部182が設けられる。また、それぞれの撮像領域131に対して、転送信号Tx、リセット信号R、選択信号Sが独立して入力される。このため、光電変換部104毎にデジタル画像信号の上位ビットの状態を判定して、光電変換部104毎に電荷蓄積時間等の撮像条件を制御することができる。なお、本明細書においては、光電変換部104が蓄積した電荷、および、電荷蓄積時間を、当該光電変換部104が存在する撮像領域131が蓄積した電荷、および、電荷蓄積時間と称する場合がある。   In this example, one AD conversion unit 180 and one determination unit 182 are provided for one photoelectric conversion unit 104. In addition, a transfer signal Tx, a reset signal R, and a selection signal S are independently input to each imaging region 131. For this reason, it is possible to determine the state of the upper bits of the digital image signal for each photoelectric conversion unit 104 and to control the imaging conditions such as the charge accumulation time for each photoelectric conversion unit 104. In this specification, the charge accumulated in the photoelectric conversion unit 104 and the charge accumulation time may be referred to as the charge accumulated in the imaging region 131 in which the photoelectric conversion unit 104 exists and the charge accumulation time. .

図3は、撮像装置500の動作例を示すタイミングチャートである。図3において横軸は時間を示す。本例の撮像装置500は、予め設定される設定期間内に取得したデジタル画像信号に基づいて一つの画像を取得する。当該画像は静止画であってよく、動画における1コマの画像であってもよい。   FIG. 3 is a timing chart illustrating an operation example of the imaging apparatus 500. In FIG. 3, the horizontal axis indicates time. The imaging apparatus 500 of this example acquires one image based on a digital image signal acquired within a preset setting period. The image may be a still image or a single frame image in a moving image.

本例の制御部184は、n個のデジタル画像信号の最上位ビットに基づいて、n個の撮像領域131の電荷蓄積時間を制御する。図3において、各デジタル画像信号のビットのうち、時間軸で最もマイナス方向寄りに記載されたビットが最上位ビットである。   The control unit 184 of this example controls the charge accumulation time of the n imaging regions 131 based on the most significant bit of the n digital image signals. In FIG. 3, among the bits of each digital image signal, the bit described closest to the minus direction on the time axis is the most significant bit.

本例における制御部184は、それぞれの撮像領域131の電荷蓄積時間の長さを、予め定められた長さのフレーム単位で制御する。本例において設定期間は、7つのフレームに分割される。   The control unit 184 in this example controls the length of the charge accumulation time of each imaging region 131 in units of frames having a predetermined length. In this example, the set period is divided into seven frames.

まず、それぞれの撮像領域131は、共通の長さのフレーム1を電荷蓄積期間として電荷を蓄積する。それぞれのAD変換部180は、対応する撮像領域131が蓄積した電荷をデジタル画像信号に変換する。それぞれの判定部182は、対応するデジタル画像信号の最上位ビットの状態を判定する。   First, each imaging region 131 accumulates charges using the frame 1 having a common length as a charge accumulation period. Each AD converter 180 converts the charge accumulated in the corresponding imaging region 131 into a digital image signal. Each determination unit 182 determines the state of the most significant bit of the corresponding digital image signal.

制御部184は、最上位ビットが、電荷蓄積量が小さい状態を示す第1の論理値から、大きい状態を示す第2の論理値に遷移していない場合(すなわち論理値が「0」である場合)に、対応する撮像領域131の電荷蓄積時間を、予め設定されている電荷蓄積時間より長い時間に設定する。本例の制御部184は、当該撮像領域131の電荷蓄積時間を2フレーム分にする。   The control unit 184 does not change the most significant bit from the first logical value indicating the small charge accumulation amount to the second logical value indicating the large state (that is, the logical value is “0”). In the case), the charge accumulation time of the corresponding imaging region 131 is set to a time longer than a preset charge accumulation time. In this example, the control unit 184 sets the charge accumulation time of the imaging region 131 to two frames.

次に、対応するデジタル画像信号の最上位ビットが「0」の撮像領域131は、フレーム2および3を電荷蓄積時間として電荷を蓄積する。対応するAD変換部180および判定部182の動作は、フレーム1と同様である。また、制御部184は、フレーム1においてデジタル画像信号の最上位ビットが論理値「0」から論理値「1」に遷移している場合に、上記の設定期間が経過するまで、対応する撮像領域131が蓄積した電荷の読み出しを停止させる。AD変換部180の読み出し動作を停止させることで、消費電力を低減することができる。また、デジタル画像信号の最上位ビットが論理値「0」から論理値「1」に遷移した撮像領域の電荷の読み出しを停止させることで、デジタル画像信号を格納するために用いるメモリの数(容量)を減少させることができる。さらに、メモリ数の減少に伴い後段における画像処理等の演算量を減少させることができる。   Next, the imaging region 131 in which the most significant bit of the corresponding digital image signal is “0” accumulates charges using the frames 2 and 3 as the charge accumulation time. The operations of the corresponding AD conversion unit 180 and determination unit 182 are the same as those of frame 1. In addition, when the most significant bit of the digital image signal transitions from the logical value “0” to the logical value “1” in the frame 1, the control unit 184 displays the corresponding imaging area until the set period elapses. The reading of the electric charges accumulated by 131 is stopped. Power consumption can be reduced by stopping the reading operation of the AD conversion unit 180. In addition, by stopping the reading of the charge in the imaging region in which the most significant bit of the digital image signal has transitioned from the logical value “0” to the logical value “1”, the number of memories (capacity) used to store the digital image signal ) Can be reduced. Furthermore, it is possible to reduce the amount of computation such as image processing in the subsequent stage as the number of memories decreases.

制御部184は、フレーム2および3においてデジタル画像信号の最上位ビットが「0」と判定された撮像領域131の電荷蓄積時間を更に2倍にする。また、フレーム2および3においてデジタル画像信号の最上位ビットが「1」と判定されたAD変換部180は、以降の読み出し動作を停止する。   The control unit 184 further doubles the charge accumulation time of the imaging region 131 in which the most significant bit of the digital image signal is determined to be “0” in the frames 2 and 3. Further, the AD conversion unit 180 in which the most significant bit of the digital image signal is determined to be “1” in the frames 2 and 3 stops the subsequent reading operation.

以上のように、制御部184は、予め定められた設定期間が経過するまで、それぞれの撮像領域131に対する電荷蓄積時間の設定を繰り返す。制御部184は、設定期間内で取得したデジタル画像信号に基づいて、それぞれの撮像領域131への入射光の明るさ(すなわち、画像信号の輝度値)を算出する。   As described above, the control unit 184 repeats the setting of the charge accumulation time for each imaging region 131 until a predetermined setting period elapses. The control unit 184 calculates the brightness of incident light (that is, the luminance value of the image signal) to each imaging region 131 based on the digital image signal acquired within the set period.

本例の制御部184は、設定期間内で取得したデジタル画像信号を、撮像領域131毎に積算する。また、制御部184は、それぞれの撮像領域131の積算デジタル画像信号に、それぞれの撮像領域131の電荷蓄積時間に応じた係数を乗算して、それぞれの撮像領域131の輝度値を算出する。本例において当該係数は、設定期間の長さを、撮像領域131の電荷蓄積時間の積算値で除算して算出できる。   The control unit 184 of this example integrates digital image signals acquired within the set period for each imaging region 131. In addition, the control unit 184 multiplies the integrated digital image signal of each imaging region 131 by a coefficient corresponding to the charge accumulation time of each imaging region 131 to calculate the luminance value of each imaging region 131. In this example, the coefficient can be calculated by dividing the length of the set period by the integrated value of the charge accumulation time of the imaging region 131.

例えば、図3の例における撮像領域131−1については、フレーム1、フレーム2−3、フレーム4−7で取得した3つのデジタル画像信号を積算する。また、撮像領域131−1については、電荷蓄積時間の累積が、設定期間の全期間に渡るので、係数は1になる。撮像領域131−2については、フレーム1、フレーム2−3で取得した2つのデジタル画像信号を積算する。また、撮像領域131−2については、電荷蓄積時間の累積は、設定期間の3/7である。従って、係数は7/3になる。   For example, for the imaging region 131-1 in the example of FIG. 3, the three digital image signals acquired in the frame 1, the frame 2-3, and the frame 4-7 are integrated. For the imaging region 131-1, since the accumulation of the charge accumulation time is over the entire set period, the coefficient is 1. For the imaging region 131-2, the two digital image signals acquired in the frames 1 and 2-3 are integrated. In addition, for the imaging region 131-2, the accumulation of the charge accumulation time is 3/7 of the set period. Therefore, the coefficient is 7/3.

同様に、撮像領域131−3については、フレーム1で取得したデジタル画像信号に、係数7を乗算する。このような処理により、それぞれの撮像領域131における電荷蓄積時間の累積値の相違を補償して、画像データの輝度値を算出することができる。また、それぞれの撮像領域131の電荷蓄積時間を最適化して、AD変換部180のデジタル値のレンジを最大限に活用できる。これにより、例えば高輝度の被写体に対応する撮像領域131から出力される画像信号の値が大きく、デジタル変換後のデジタル画像信号が飽和して輝度が一定となる、いわゆる白とびを低減させることができる。また、例えば低輝度の被写体に対応する撮像領域131から出力される画像信号の値が小さく、デジタル変換後のデジタル画像信号における階調差が出ない、いわゆる黒潰れを低減することができる。なお、電荷蓄積時間の初期値(例えばフレーム1の長さ)を十分短くすることで、白とびを防ぐことができる。   Similarly, for the imaging region 131-3, the digital image signal acquired in frame 1 is multiplied by a coefficient 7. By such processing, the brightness value of the image data can be calculated by compensating for the difference in the accumulated value of the charge accumulation time in each imaging region 131. In addition, the charge accumulation time of each imaging region 131 can be optimized, and the digital value range of the AD conversion unit 180 can be utilized to the maximum. Thereby, for example, the so-called overexposure in which the value of the image signal output from the imaging region 131 corresponding to the subject with high brightness is large and the digital image signal after digital conversion is saturated and the brightness becomes constant can be reduced. it can. Further, for example, it is possible to reduce so-called black crushing in which a value of an image signal output from the imaging region 131 corresponding to a low-luminance subject is small and a gradation difference does not appear in the digital image signal after digital conversion. Note that it is possible to prevent overexposure by sufficiently shortening the initial value of the charge accumulation time (for example, the length of the frame 1).

本例では、各撮像領域131について、設定期間内に取得したデジタル画像信号を積算したが、他の例では、各撮像領域131について最後に取得したデジタル画像信号だけを用いて輝度値を算出してよい。この場合、上記係数は、それぞれの撮像領域131について最後にデジタル画像信号を取得したときの電荷蓄積時間の長さの比で定まる。例えば撮像領域131−1については、フレーム4−7で取得したデジタル画像信号に係数1を乗算する。撮像領域131−2については、フレーム2−3で取得したデジタル画像信号に係数4/2=2を乗算する。撮像領域131−3については、フレーム1で取得したデジタル画像信号に係数4/1=4を乗算する。   In this example, the digital image signals acquired within the set period are integrated for each imaging region 131, but in another example, the luminance value is calculated using only the digital image signal acquired last for each imaging region 131. It's okay. In this case, the coefficient is determined by the ratio of the length of the charge accumulation time when the digital image signal is last acquired for each imaging region 131. For example, for the imaging region 131-1, the digital image signal acquired in the frame 4-7 is multiplied by a coefficient 1. For the imaging region 131-2, the digital image signal acquired in the frame 2-3 is multiplied by a coefficient 4/2 = 2. For the imaging region 131-3, the digital image signal acquired in frame 1 is multiplied by a coefficient 4/1 = 4.

また、本例の制御部184は、デジタル画像信号の最上位ビットが1になった撮像領域131に対して、電荷蓄積時間を2倍にしたが、倍率は2倍に限定されない。当該倍率は2倍以下の値であってよく、2倍より大きい値であってもよい。   In addition, the control unit 184 of this example doubles the charge accumulation time for the imaging region 131 in which the most significant bit of the digital image signal is 1, but the magnification is not limited to double. The magnification may be a value of 2 times or less and may be a value of more than 2 times.

また、本例の制御部184は、デジタル画像信号の最上位ビットだけに基づいて電荷蓄積時間を制御したが、デジタル画像信号の他の上位ビットに更に基づいて電荷蓄積時間を制御してもよい。この場合、電荷蓄積時間を再設定するときの倍率は、再設定に用いるデジタル画像信号の上位ビットの桁数に応じて制御してよい。例えば、デジタル画像信号の最上位ビットMSBおよび上位ビットMSB−1の上位2桁がともに「0」の場合、制御部184は、対応する撮像領域131の電荷蓄積時間を2桁×2=4倍にする。同様に上位p桁が全て「0」の場合、制御部184は、対応する撮像領域131の電荷蓄積時間を2×p倍にしてよい。   In addition, the control unit 184 of this example controls the charge accumulation time based on only the most significant bit of the digital image signal. However, the control unit 184 may control the charge accumulation time based on the other upper bits of the digital image signal. . In this case, the magnification when resetting the charge accumulation time may be controlled according to the number of upper bits of the digital image signal used for resetting. For example, when the upper 2 bits of the most significant bit MSB and the upper bit MSB-1 of the digital image signal are both “0”, the control unit 184 increases the charge accumulation time of the corresponding imaging region 131 by 2 digits × 2 = 4 times. To. Similarly, when the upper p digits are all “0”, the control unit 184 may increase the charge accumulation time of the corresponding imaging region 131 by 2 × p times.

また、制御部184は、デジタル画像信号が所定の閾値を超えていない場合に、電荷蓄積時間を長く設定してもよい。例えば、制御部184は、デジタル画像信号が飽和値の90%を超えていない場合に、電荷蓄積時間をより長く設定する。この場合、電荷蓄積時間は、2倍に設定してよく、10/9倍に設定してよく、その他の倍率に設定してもよい。   The control unit 184 may set the charge accumulation time longer when the digital image signal does not exceed a predetermined threshold. For example, the control unit 184 sets the charge accumulation time longer when the digital image signal does not exceed 90% of the saturation value. In this case, the charge accumulation time may be set to 2 times, may be set to 10/9 times, or may be set to other magnifications.

また、図3の例においては、全ての撮像領域131の各電荷蓄積時間の始点(図3においては、フレーム1、フレーム2、フレーム4の始点)は同一であるが、当該始点は同一でなくともよい。また、図3の例においては、電荷蓄積時間の長さをフレーム単位で制御したが、フレームの長さを撮像領域131毎に変化させてもよい。それぞれの撮像領域131における電荷蓄積時間の長さは、図2において説明したリセット信号Rのタイミングと、選択信号Sのタイミングにより制御することができる。   In the example of FIG. 3, the start points of the charge accumulation times of all the imaging regions 131 (in FIG. 3, the start points of frame 1, frame 2, and frame 4) are the same, but the start points are not the same. Also good. In the example of FIG. 3, the length of the charge accumulation time is controlled in units of frames. However, the length of the frames may be changed for each imaging region 131. The length of the charge accumulation time in each imaging region 131 can be controlled by the timing of the reset signal R and the timing of the selection signal S described in FIG.

図4は、図3に示した撮像装置500の動作の概要を示すフローチャートである。設定期間が始まると、まずS602において、それぞれの撮像領域131が所定の電荷蓄積時間で電荷を蓄積する。そして、AD変換部180が、電荷蓄積量をデジタル画像信号に変換する。   FIG. 4 is a flowchart showing an outline of the operation of the imaging apparatus 500 shown in FIG. When the set period starts, first, in S602, each imaging region 131 accumulates charges for a predetermined charge accumulation time. Then, the AD conversion unit 180 converts the charge accumulation amount into a digital image signal.

S604において、それぞれの判定部182は、対応する撮像領域131について、デジタル画像信号の最上位ビットMSBが「1」か否かを判定する。制御部184は、最上位ビットMSBが「1」でない撮像領域131について、電荷蓄積時間を2倍に再設定する(S606)。また、制御部184は、最上位ビットMSBが「1」である撮像領域131については、電荷の蓄積および電荷量の読み出しを停止させる(S608)。   In S <b> 604, each determination unit 182 determines whether the most significant bit MSB of the digital image signal is “1” for the corresponding imaging region 131. The control unit 184 resets the charge accumulation time to twice for the imaging region 131 in which the most significant bit MSB is not “1” (S606). In addition, the control unit 184 stops charge accumulation and charge amount readout for the imaging region 131 in which the most significant bit MSB is “1” (S608).

S610において、制御部184は、所定の設定時間が終了したか否かを判定する。設定時間が終了していない場合、S606において再設定した電荷蓄積時間を用いて、S602からの処理を繰り返す。所定の設定時間が終了している場合、処理を終了する。当該処理の終了後、制御部184は、取得したそれぞれのデジタル画像信号に基づいて、それぞれの撮像領域131の輝度値を算出する。   In S610, the control unit 184 determines whether or not a predetermined set time has expired. If the set time has not ended, the processing from S602 is repeated using the charge accumulation time reset in S606. If the predetermined set time has expired, the process is terminated. After the end of the processing, the control unit 184 calculates the luminance value of each imaging region 131 based on each acquired digital image signal.

図5は、撮像装置500の他の動作例を示すタイミングチャートである。本例の制御部184は、デジタル画像信号の最上位ビットが、第1の論理値「0」から第2の論理値「1」に遷移している場合に、所定の設定期間が経過するまで、対応する撮像領域131について電荷蓄積時間の設定を維持する。そして、対応する撮像領域131における光電変換部104に対して当該電荷蓄積時間での電荷の蓄積を繰り返させるとともに、対応するAD変換部180に当該電荷蓄積時間で蓄積された電荷の読み出しを繰り返させる。他の動作は、図3および図4において説明した例と同様である。   FIG. 5 is a timing chart showing another operation example of the imaging apparatus 500. When the most significant bit of the digital image signal transitions from the first logical value “0” to the second logical value “1”, the control unit 184 of this example until the predetermined setting period elapses. The charge accumulation time setting is maintained for the corresponding imaging region 131. Then, the photoelectric conversion unit 104 in the corresponding imaging region 131 is repeatedly accumulated with the charge during the charge accumulation time, and the corresponding AD conversion unit 180 is repeatedly read out the charge accumulated with the charge accumulation time. . Other operations are the same as those described in FIGS. 3 and 4.

例えば、撮像領域131−2については、フレーム2−3において読み出したデジタル画像信号の最上位ビットが「1」なので、制御部184は撮像領域131−2における電荷蓄積時間を2フレーム分に維持して、電荷の蓄積および読み出しを繰り返す。また、撮像領域131−iについては、フレーム1において読み出したデジタル画像信号の最上位ビットが「1」なので、制御部184は撮像領域131−iにおける電荷蓄積時間を1フレーム分に維持して、電荷の蓄積および読み出しを繰り返す。   For example, for the imaging region 131-2, since the most significant bit of the digital image signal read in the frame 2-3 is “1”, the control unit 184 maintains the charge accumulation time in the imaging region 131-2 for two frames. Then, charge accumulation and readout are repeated. For the imaging region 131-i, since the most significant bit of the digital image signal read in frame 1 is “1”, the control unit 184 maintains the charge accumulation time in the imaging region 131-i for one frame, Repeat charge accumulation and readout.

設定期間が終了した場合、制御部184は、それぞれの撮像領域131について、読み出したデジタル画像信号を積算する。本例では、それぞれの撮像領域131の累積電荷蓄積時間は等しい。このため、制御部184は、デジタル画像信号の積算値を、そのまま輝度値として算出してよい。   When the set period ends, the control unit 184 integrates the read digital image signals for each imaging region 131. In this example, the accumulated charge accumulation times of the respective imaging regions 131 are equal. For this reason, the control unit 184 may calculate the integrated value of the digital image signal as it is as the luminance value.

本例の撮像装置500は、それぞれの撮像領域131が、設定期間の全期間に渡って動作する。このため、設定期間内で生じたノイズ等を平均化することができる。また、それぞれの撮像領域131が動作する期間が同一なので、撮像領域131間の撮像タイミングを同一にすることができる。   In the imaging apparatus 500 of this example, each imaging region 131 operates over the entire set period. For this reason, the noise etc. which occurred within the setting period can be averaged. In addition, since the period during which each imaging region 131 operates is the same, the imaging timing between the imaging regions 131 can be made the same.

図6は、図5に示した撮像装置500の動作の概要を示すフローチャートである。本例のフローチャートは、図4に示したフローチャートに対して、S608に代えてS612を有する点で相違する。本例においては、制御部184は、最上位ビットMSBが「1」である撮像領域131については、電荷蓄積時間の設定を維持する(S612)。撮像装置500は、当該電荷蓄積時間の設定を用いて、所定の設定時間が終了するまで電荷の蓄積および読み出しを繰り返す。   FIG. 6 is a flowchart showing an outline of the operation of the imaging apparatus 500 shown in FIG. The flowchart of this example is different from the flowchart shown in FIG. 4 in that S612 is provided instead of S608. In this example, the control unit 184 maintains the charge accumulation time setting for the imaging region 131 whose most significant bit MSB is “1” (S612). The imaging apparatus 500 repeats charge accumulation and readout using the charge accumulation time setting until a predetermined set time is over.

また、撮像装置500は、図3に示した動作と、図5に示した動作とを選択的に実行してよい。撮像装置500は、ユーザの操作に基づいて、いずれかの動作を選択してよい。また、撮像装置500は、電池の残量が所定値より少なくなった場合に、図3に示した省電力モードを選択し、電池の残量が所定値以上の場合に、図5に示した高精度モードを選択してよい。   In addition, the imaging apparatus 500 may selectively execute the operation illustrated in FIG. 3 and the operation illustrated in FIG. The imaging apparatus 500 may select any operation based on a user operation. In addition, the imaging apparatus 500 selects the power saving mode shown in FIG. 3 when the remaining amount of the battery is less than the predetermined value, and when the remaining amount of the battery is equal to or more than the predetermined value, the imaging apparatus 500 is shown in FIG. High accuracy mode may be selected.

図7は、撮像装置500の他の動作例を示すタイミングチャートである。本例の制御部184は、デジタル画像信号の全てのビットが、第1の論理値「0」から第2の論理値「1」に遷移している場合には、対応する撮像領域131の電荷蓄積時間を、現在設定されている電荷蓄積時間より短い時間に設定する。つまり、制御部184は、デジタル画像信号の最上位ビットが「1」の場合であっても、デジタル画像信号の全てのビットが「1」になっている場合には、電荷蓄積時間をより短くする。これにより、画像における白とびを防ぐことができる。他の動作は、図3から図6において説明したいずれかの動作例と同様である。   FIG. 7 is a timing chart showing another operation example of the imaging apparatus 500. When all the bits of the digital image signal transition from the first logical value “0” to the second logical value “1”, the control unit 184 of the present example charges the charge in the corresponding imaging region 131. The accumulation time is set to a time shorter than the currently set charge accumulation time. That is, even when the most significant bit of the digital image signal is “1”, the control unit 184 shortens the charge accumulation time when all the bits of the digital image signal are “1”. To do. Thereby, over-exposure in the image can be prevented. Other operations are the same as the operation examples described in FIGS.

図7の例においては、撮像領域131−1のデジタル画像信号の全ビットが、フレーム1において「1」になっている。制御部184は、撮像領域131−1の電荷蓄積時間を、1フレーム分よりも短くする。例えば制御部184は、撮像領域131−1の電荷蓄積時間を0.5フレーム分にする。制御部184は、撮像領域131−1のデジタル画像信号が飽和(全ビットが「1」の状態)しなくなるまで、撮像領域131−1の電荷蓄積時間を徐々に短くする。   In the example of FIG. 7, all bits of the digital image signal in the imaging region 131-1 are “1” in the frame 1. The control unit 184 shortens the charge accumulation time of the imaging region 131-1 shorter than one frame. For example, the control unit 184 sets the charge accumulation time of the imaging region 131-1 to 0.5 frames. The control unit 184 gradually shortens the charge accumulation time in the imaging region 131-1 until the digital image signal in the imaging region 131-1 is no longer saturated (a state in which all bits are “1”).

また、制御部184は、撮像領域131−1のデジタル画像信号の最上位ビットが「0」になった場合、撮像領域131−1の電荷蓄積時間を長くしてもよい。このとき、すでにデジタル画像信号が飽和することがわかっている電荷蓄積時間よりも短い時間に設定することが好ましい。例えば、1フレーム分の電荷蓄積時間の場合にデジタル画像信号が飽和し、0.4フレーム分の電荷蓄積時間の場合にデジタル画像信号の最上位ビットが「0」になった場合、次の電荷蓄積時間を、0.7フレーム分程度に設定する。図3から図7において説明した動作例において、制御部184は、新たに設定する電荷蓄積時間の長さを、設定期間の残りを任意の整数で除算することで算出してもよい。   In addition, when the most significant bit of the digital image signal in the imaging region 131-1 becomes “0”, the control unit 184 may lengthen the charge accumulation time in the imaging region 131-1. At this time, it is preferable to set a time shorter than the charge accumulation time in which the digital image signal is already known to be saturated. For example, if the digital image signal is saturated in the case of the charge accumulation time for one frame, and the most significant bit of the digital image signal becomes “0” in the case of the charge accumulation time for 0.4 frame, the next charge The accumulation time is set to about 0.7 frames. In the operation example described with reference to FIGS. 3 to 7, the control unit 184 may calculate the length of the newly set charge accumulation time by dividing the remainder of the set period by an arbitrary integer.

また、制御部184は、それぞれの撮像領域131について、飽和したデジタル画像信号を除外して、デジタル画像信号を積算してよい。この場合、除外したデジタル画像信号に対応する電荷蓄積時間の長さに応じた係数を、積算デジタル画像信号に乗算する。これにより、デジタル画像信号の飽和による誤差をなくすことができる。   Further, the control unit 184 may integrate the digital image signals by excluding the saturated digital image signals for each imaging region 131. In this case, the integrated digital image signal is multiplied by a coefficient corresponding to the length of the charge accumulation time corresponding to the excluded digital image signal. Thereby, an error due to saturation of the digital image signal can be eliminated.

また、制御部184は、全ての撮像領域131について、デジタル画像信号の最上位ビットが「1」となり、且つ、デジタル画像信号が飽和していないことを条件として、設定期間の経過前に処理を終了してよい。これにより、処理時間を短縮することができる。   In addition, the control unit 184 performs processing before the set period elapses on the condition that the most significant bit of the digital image signal is “1” and the digital image signal is not saturated for all the imaging regions 131. You may end. Thereby, processing time can be shortened.

図8は、図7に示した撮像装置500の動作の概要を示すフローチャートである。本例のフローチャートは、図4または図6に示したフローチャートに対して、S614およびS616の処理が追加される。デジタル画像信号の最上位ビットが「1」と判定された場合(S604)、S614において、デジタル画像信号の全ビットが「1」、すなわち飽和しているか否かを判定する。デジタル画像信号が飽和している場合、対応する撮像領域131の電荷蓄積時間を例えば1/2倍にする(S616)。デジタル画像信号が飽和していない場合、S608以降の処理を実行する。なお、S608に代えて、図6に示したS612の処理を実行してもよい。   FIG. 8 is a flowchart showing an outline of the operation of the imaging apparatus 500 shown in FIG. In the flowchart of this example, the processes of S614 and S616 are added to the flowchart shown in FIG. If it is determined that the most significant bit of the digital image signal is “1” (S604), in S614, it is determined whether all the bits of the digital image signal are “1”, that is, whether or not it is saturated. When the digital image signal is saturated, the charge accumulation time of the corresponding imaging region 131 is halved, for example (S616). When the digital image signal is not saturated, the processing after S608 is executed. Instead of S608, the process of S612 shown in FIG. 6 may be executed.

図9は、撮像装置500の他の構成例を示す図である。本例の撮像装置500は、図1に関連して説明した撮像装置500の構成に加え、操作部186を更に備える。操作部186は、ユーザの操作を受け付ける。   FIG. 9 is a diagram illustrating another configuration example of the imaging apparatus 500. The imaging apparatus 500 of this example further includes an operation unit 186 in addition to the configuration of the imaging apparatus 500 described with reference to FIG. The operation unit 186 receives user operations.

制御部184は、操作部186がユーザから第1の操作を受け付けた場合に、図3から図8に関連して説明したように、設定期間においてそれぞれの撮像領域131に対する電荷蓄積時間の設定を繰り返して、それぞれの撮像領域131について電荷蓄積時間の最適設定を予め取得する。ここで、電荷蓄積時間の最適設定とは、最後にデジタル画像信号を取得したときの電荷蓄積時間を指す。   When the operation unit 186 receives the first operation from the user, the control unit 184 sets the charge accumulation time for each imaging region 131 in the setting period as described with reference to FIGS. 3 to 8. Repeatingly, the optimum setting of the charge accumulation time is acquired in advance for each imaging region 131. Here, the optimum setting of the charge accumulation time refers to the charge accumulation time when the digital image signal is last acquired.

例えば図3の例では、撮像領域131−1の電荷蓄積時間の最適設定は4フレーム分であり、撮像領域131−2の電荷蓄積時間の最適設定は2フレーム分であり、撮像領域131−3の電荷蓄積時間の最適設定は1フレーム分である。また、第1の操作は、例えば撮像装置500のシャッターボタンが半押しされた操作である。   For example, in the example of FIG. 3, the optimum setting of the charge accumulation time of the imaging region 131-1 is for four frames, the optimum setting of the charge accumulation time of the imaging region 131-2 is for two frames, and the imaging region 131-3 The optimum setting of the charge accumulation time is one frame. The first operation is an operation in which, for example, the shutter button of the imaging device 500 is half pressed.

制御部184は、操作部186がユーザから第2の操作を受け付けた場合に、電荷蓄積時間の最適設定を用いて撮像部100に被写体を撮像させる。この場合、制御部184は、それぞれの撮像領域131に対して電荷蓄積時間の最適設定を設定して、所定の撮像期間内において当該電荷蓄積時間での電荷の蓄積および読み出しを繰り返す。当該繰り返し回数は1回でもよい。第2の操作は、例えば撮像装置500のシャッターボタンが全押しされた操作である。   When the operation unit 186 receives the second operation from the user, the control unit 184 causes the imaging unit 100 to image the subject using the optimal setting of the charge accumulation time. In this case, the control unit 184 sets the optimum setting of the charge accumulation time for each imaging region 131, and repeats the accumulation and reading of the charge during the charge accumulation time within a predetermined imaging period. The number of repetitions may be one. The second operation is an operation in which, for example, the shutter button of the imaging device 500 is fully pressed.

制御部184は、例えば撮像期間内で取得したデジタル画像信号を積算することで、それぞれの撮像領域131の輝度値を算出する。また、制御部184は、撮像領域131間における電荷蓄積時間の累積値の差異に応じた係数を、積算デジタル画像信号に乗算してもよい。本例の撮像装置500は、それぞれの撮像領域131の電荷蓄積時間の最適設定を予め取得するので、それぞれの撮像領域131の輝度値を効率よく算出することができる。   For example, the control unit 184 calculates the luminance value of each imaging region 131 by integrating digital image signals acquired within the imaging period. Further, the control unit 184 may multiply the integrated digital image signal by a coefficient corresponding to the difference in the accumulated value of the charge accumulation time between the imaging regions 131. Since the imaging apparatus 500 of this example acquires the optimum setting of the charge accumulation time of each imaging area 131 in advance, the luminance value of each imaging area 131 can be calculated efficiently.

図10は、撮像領域131の他の構成例を示す図である。本例においてそれぞれの撮像領域131は、光電変換部104を複数有する。また、転送トランジスタ152、リセットトランジスタ154、増幅トランジスタ156および選択トランジスタ158を、それぞれの光電変換部104に対して有する。   FIG. 10 is a diagram illustrating another configuration example of the imaging region 131. In this example, each imaging region 131 includes a plurality of photoelectric conversion units 104. Further, each of the photoelectric conversion units 104 includes a transfer transistor 152, a reset transistor 154, an amplification transistor 156, and a selection transistor 158.

本例においては、AD変換部180は、それぞれの撮像領域131に含まれる複数の光電変換部104が蓄積した電荷を順次読み出してデジタル画像信号に変換する。判定部182は、複数の光電変換部104に対応するそれぞれのデジタル画像信号の上位ビットの状態を判定する。例えば判定部182は、それぞれのデジタル画像信号を平均化した平均デジタル画像信号の上位ビットの状態を判定してよい。   In this example, the AD conversion unit 180 sequentially reads out the charges accumulated by the plurality of photoelectric conversion units 104 included in each imaging region 131 and converts them into digital image signals. The determination unit 182 determines the state of the upper bits of each digital image signal corresponding to the plurality of photoelectric conversion units 104. For example, the determination unit 182 may determine the state of the upper bits of the average digital image signal obtained by averaging the digital image signals.

制御部184は、判定部182における判定結果に基づいて、対応する撮像領域131の電荷蓄積時間等の撮像条件を制御する。本例において、撮像領域131に含まれるそれぞれの光電変換部104における撮像条件は同一である。電荷蓄積時間等の制御方法は、図1から図9に関連して説明した例と同様である。このような構成により、複数の光電変換部104を含むそれぞれの撮像領域131に対して、適切な撮像条件を設定することができる。   The control unit 184 controls imaging conditions such as the charge accumulation time of the corresponding imaging region 131 based on the determination result in the determination unit 182. In this example, the imaging conditions in the respective photoelectric conversion units 104 included in the imaging region 131 are the same. The method for controlling the charge accumulation time and the like is the same as the example described in relation to FIGS. With such a configuration, appropriate imaging conditions can be set for each imaging region 131 including the plurality of photoelectric conversion units 104.

図11は、撮像装置500の他の構成例を示す図である。本例の撮像装置500は、図1から図10に関連して説明した撮像装置500の構成に加え、複数のアンプ188を備える。アンプ188は、それぞれの撮像領域131およびAD変換部180の間に設けられる。アンプ188は、対応する撮像領域131からのアナログの画像信号を増幅して、対応するAD変換部180に入力する。図11においては、第1AD変換部180−1および第2AD変換部180−2に対応する第1アンプ188−1および第2アンプ188−2を示している。なお、アンプ188は、対応するAD変換部180に内蔵されていてもよい。つまり、アンプ188およびAD変換部180が一つの素子として形成されてよい。   FIG. 11 is a diagram illustrating another configuration example of the imaging apparatus 500. The imaging apparatus 500 of this example includes a plurality of amplifiers 188 in addition to the configuration of the imaging apparatus 500 described with reference to FIGS. The amplifier 188 is provided between each imaging region 131 and the AD conversion unit 180. The amplifier 188 amplifies the analog image signal from the corresponding imaging region 131 and inputs the amplified image signal to the corresponding AD conversion unit 180. In FIG. 11, a first amplifier 188-1 and a second amplifier 188-2 corresponding to the first AD converter 180-1 and the second AD converter 180-2 are shown. Note that the amplifier 188 may be incorporated in the corresponding AD conversion unit 180. That is, the amplifier 188 and the AD conversion unit 180 may be formed as one element.

制御部184は、対応するデジタル画像信号の上位ビットおよび電荷蓄積時間に基づいて、それぞれのアンプ188における増幅率を独立に制御する。例えば制御部184は、電荷蓄積時間をより長い時間に再設定した場合に、所定の時間よりも長くなってしまう場合には、電荷蓄積時間を維持して、アンプ188における増幅率を増加させる。これにより、電荷蓄積時間が長くなりすぎることを防ぐことができる。   The control unit 184 independently controls the amplification factor of each amplifier 188 based on the upper bits of the corresponding digital image signal and the charge accumulation time. For example, when the charge storage time is reset to a longer time and the control unit 184 becomes longer than a predetermined time, the control unit 184 maintains the charge storage time and increases the amplification factor in the amplifier 188. This can prevent the charge accumulation time from becoming too long.

また、制御部184は、電荷蓄積時間を長くすることで、設定時間内にデジタル画像信号の最上位ビットが「1」になるかならないかを、デジタル画像信号の上位ビットに基づいて判別してもよい。制御部184は、最上位ビットが「1」にならないと判別した場合、アンプ188における増幅率を増加させてもよい。例えば、図3の例において、フレーム2−3において取得したデジタル画像信号の最上位ビットMSBおよび上位ビットMSB−1がともに「0」である場合、電荷蓄積時間を2倍しても、デジタル画像信号の最上位ビットMSBは「0」にならないと予測される。このような場合、制御部184は、電荷蓄積時間を2倍にしつつ、対応するアンプ188の増幅率を2倍に増加させる。また、図7に示した撮像領域131−1のデジタル画像信号のように、電荷蓄積時間がフレーム長よりも短くなる場合、電荷蓄積時間を維持してアンプ188における増幅率を低下させてもよい。   Further, the control unit 184 determines whether the most significant bit of the digital image signal becomes “1” within the set time by increasing the charge accumulation time based on the upper bits of the digital image signal. Also good. When the control unit 184 determines that the most significant bit is not “1”, the control unit 184 may increase the amplification factor in the amplifier 188. For example, in the example of FIG. 3, when both the most significant bit MSB and the upper bit MSB-1 of the digital image signal acquired in the frame 2-3 are “0”, the digital image can be obtained even if the charge accumulation time is doubled. The most significant bit MSB of the signal is predicted not to be “0”. In such a case, the control unit 184 doubles the amplification factor of the corresponding amplifier 188 while doubling the charge accumulation time. Further, when the charge accumulation time is shorter than the frame length as in the digital image signal of the imaging region 131-1 illustrated in FIG. 7, the charge accumulation time may be maintained to reduce the amplification factor in the amplifier 188. .

図12は、本実施形態に係る撮像素子200の断面図である。本例では、いわゆる裏面照射型の撮像素子200を示すが、撮像素子200は裏面照射型に限定されず、表面照射型であってもよい。撮像素子200は、撮像チップ113に積層された積層チップを備える構造であればよい。   FIG. 12 is a cross-sectional view of the image sensor 200 according to the present embodiment. In this example, a so-called back-illuminated image sensor 200 is shown, but the image sensor 200 is not limited to the back-illuminated type and may be a front-illuminated type. The image sensor 200 may have a structure including a laminated chip laminated on the imaging chip 113.

本例の撮像素子200は、入射光に対応した画像信号を出力する撮像チップと113と、画像信号を処理する信号処理チップ111と、画像信号を記憶するメモリチップ112とを備える。これら撮像チップ113、信号処理チップ111およびメモリチップ112は積層されており、Cu等の導電性を有する複数のバンプ109により互いに電気的に接続される。本例では、信号処理チップ111およびメモリチップ112が、上述した積層チップに相当する。   The imaging element 200 of this example includes an imaging chip 113 that outputs an image signal corresponding to incident light, a signal processing chip 111 that processes the image signal, and a memory chip 112 that stores the image signal. The imaging chip 113, the signal processing chip 111, and the memory chip 112 are stacked, and are electrically connected to each other by a plurality of conductive bumps 109 such as Cu. In this example, the signal processing chip 111 and the memory chip 112 correspond to the above-described laminated chip.

なお、図示するように、入射光は主に白抜き矢印で示すZ軸プラス方向へ向かって入射する。本実施形態においては、撮像チップ113において、入射光が入射する側の面を裏面と称する。また、座標軸に示すように、Z軸に直交する紙面右方向をX軸プラス方向、Z軸およびX軸に直交する紙面手前方向をY軸プラス方向とする。   As shown in the figure, incident light is incident mainly in the positive direction of the Z-axis indicated by a white arrow. In the present embodiment, in the imaging chip 113, the surface on the side where incident light is incident is referred to as a back surface. Further, as indicated by the coordinate axes, the right direction on the paper orthogonal to the Z axis is the X axis plus direction, and the front side of the paper orthogonal to the Z axis and the X axis is the Y axis plus direction.

撮像チップ113の一例は、裏面照射型のMOSイメージセンサである。撮像チップ113は、図1から図11に示した撮像部100に対応する。PD層106は、配線層108の裏面側に配されている。PD層106は、光に応じた電荷を生成する複数の光電変換部104を有する。撮像チップ113は、当該電荷に応じた画像信号を出力する。本例のPD層106は、二次元的に配された複数の光電変換部104、および、光電変換部104に対応して設けられたトランジスタ105を有する。トランジスタ105は、図2等における各トランジスタに対応する。   An example of the imaging chip 113 is a back-illuminated MOS image sensor. The imaging chip 113 corresponds to the imaging unit 100 illustrated in FIGS. 1 to 11. The PD layer 106 is disposed on the back side of the wiring layer 108. The PD layer 106 includes a plurality of photoelectric conversion units 104 that generate charges corresponding to light. The imaging chip 113 outputs an image signal corresponding to the charge. The PD layer 106 in this example includes a plurality of photoelectric conversion units 104 arranged two-dimensionally, and a transistor 105 provided corresponding to the photoelectric conversion unit 104. The transistor 105 corresponds to each transistor in FIG.

PD層106における入射光の入射側にはパッシベーション膜103を介してカラーフィルタ102が設けられる。カラーフィルタ102は、互いに異なる波長領域を透過する複数の種類を有しており、光電変換部104のそれぞれに対応して特定の配列を有している。カラーフィルタ102、光電変換部104およびトランジスタ105の組が一つの画素を形成する。   A color filter 102 is provided on the incident side of incident light in the PD layer 106 via a passivation film 103. The color filter 102 has a plurality of types that transmit different wavelength regions, and has a specific arrangement corresponding to each of the photoelectric conversion units 104. A set of the color filter 102, the photoelectric conversion unit 104, and the transistor 105 forms one pixel.

カラーフィルタ102における入射光の入射側には、それぞれの画素に対応して、マイクロレンズ101が設けられる。マイクロレンズ101は、対応する光電変換部104へ向けて入射光を集光する。   On the incident light incident side of the color filter 102, a microlens 101 is provided corresponding to each pixel. The microlens 101 condenses incident light toward the corresponding photoelectric conversion unit 104.

配線層108は、PD層106からの画像信号を信号処理チップ111に伝送する配線107を有する。配線107は多層であってもよく、また、受動素子および能動素子が設けられてもよい。   The wiring layer 108 includes a wiring 107 that transmits an image signal from the PD layer 106 to the signal processing chip 111. The wiring 107 may be multilayer, and a passive element and an active element may be provided.

配線層108の表面には複数のバンプ109が配される。当該複数のバンプ109が信号処理チップ111の対向する面に設けられた複数のバンプ109と位置合わせされて、撮像チップ113と信号処理チップ111とが加圧等されることにより、位置合わせされたバンプ109同士が接合されて、電気的に接続される。   A plurality of bumps 109 are disposed on the surface of the wiring layer 108. The plurality of bumps 109 are aligned with the plurality of bumps 109 provided on the opposing surfaces of the signal processing chip 111, and the imaging chip 113 and the signal processing chip 111 are pressed and aligned. The bumps 109 are joined and electrically connected.

同様に、信号処理チップ111およびメモリチップ112の互いに対向する面には、複数のバンプ109が配される。これらのバンプ109が互いに位置合わせされて、信号処理チップ111とメモリチップ112とが加圧等されることにより、位置合わせされたバンプ109同士が接合されて、電気的に接続される。   Similarly, a plurality of bumps 109 are disposed on the mutually facing surfaces of the signal processing chip 111 and the memory chip 112. The bumps 109 are aligned with each other, and the signal processing chip 111 and the memory chip 112 are pressurized, so that the aligned bumps 109 are joined and electrically connected.

なお、バンプ109間の接合には、固相拡散によるCuバンプ接合に限らず、はんだ溶融によるマイクロバンプ結合を採用してもよい。また、バンプ109は、例えば後述する一つの出力配線に対して一つ設けてよく、複数設けてもよい。バンプ109の大きさは、光電変換部104のピッチよりも大きくてもよい。また、画素が配列された画素領域以外の周辺領域において、画素領域に対応するバンプ109よりも大きなバンプを併せて設けてもよい。   The bonding between the bumps 109 is not limited to Cu bump bonding by solid phase diffusion, and micro bump bonding by solder melting may be employed. Further, for example, one bump 109 may be provided for one output wiring described later, or a plurality of bumps 109 may be provided. The size of the bump 109 may be larger than the pitch of the photoelectric conversion unit 104. Further, a bump larger than the bump 109 corresponding to the pixel region may be provided in a peripheral region other than the pixel region where the pixels are arranged.

信号処理チップ111は、撮像チップ113が出力するアナログの画像信号を受け取る。信号処理チップ111は、受け取った画像信号に対して所定の信号処理を行い、メモリチップ112に出力する。メモリチップ112は、信号処理チップ111から受け取る信号を保存する。   The signal processing chip 111 receives an analog image signal output from the imaging chip 113. The signal processing chip 111 performs predetermined signal processing on the received image signal and outputs it to the memory chip 112. The memory chip 112 stores a signal received from the signal processing chip 111.

本例の信号処理チップ111には、複数のAD変換部180および複数の判定部182が設けられる。また、信号処理チップ111には、制御部184が更に設けられてもよい。それぞれのAD変換部180は、撮像チップ113が出力するアナログの画像信号を、デジタル画像信号に変換する。信号処理チップ111は、当該デジタル画像信号に対して、補正等の所定の演算を行ってよい。   In the signal processing chip 111 of this example, a plurality of AD conversion units 180 and a plurality of determination units 182 are provided. The signal processing chip 111 may further include a control unit 184. Each AD converter 180 converts an analog image signal output from the imaging chip 113 into a digital image signal. The signal processing chip 111 may perform a predetermined calculation such as correction on the digital image signal.

複数のAD変換部180の少なくとも一部は、複数の画素が設けられた面と平行なADC配置面において、二次元に配置される。例えば、撮像チップ113において複数の画素が行方向および列方向に沿って二次元に配置されており、信号処理チップ111において複数のAD変換部180が行方向および列方向に沿って二次元に配置される。複数のAD変換部180は、信号処理チップ111において等間隔に配置されることが好ましい。   At least some of the plurality of AD conversion units 180 are two-dimensionally arranged on an ADC arrangement plane parallel to a plane on which a plurality of pixels are provided. For example, a plurality of pixels are arranged two-dimensionally along the row direction and the column direction in the imaging chip 113, and a plurality of AD conversion units 180 are arranged two-dimensionally along the row direction and the column direction in the signal processing chip 111. Is done. The plurality of AD converters 180 are preferably arranged at equal intervals in the signal processing chip 111.

また、ADC配置面に配置された複数のAD変換部180のうちの少なくとも二以上のAD変換部180は並列動作する。並列動作とは、複数のAD変換部180におけるアナログ−デジタル変換処理が、略同時に行われることを指す。これにより、当該二以上のAD変換部180が略同時に発熱することとなり、複数のAD変換部180が独立に動く場合に比べて、温度分布のばらつきを低減することができる。なお、ADC配置面に配置された複数のAD変換部180の全てが略同時に動作することが好ましい。これにより、AD変換部180の発熱による温度分布を均等にすることができる。また、複数のAD変換部180は、信号処理チップ111のADC配置面において、不均一に配置されてもよい。例えば複数のAD変換部180は、信号処理チップ111のADC配置面の中央よりも、端部のほうが密度が高くなるように配置されてもよい。   Further, at least two or more AD conversion units 180 among the plurality of AD conversion units 180 arranged on the ADC arrangement plane operate in parallel. The parallel operation indicates that analog-digital conversion processing in the plurality of AD conversion units 180 is performed substantially simultaneously. As a result, the two or more AD converters 180 generate heat substantially simultaneously, and variations in temperature distribution can be reduced as compared to the case where a plurality of AD converters 180 move independently. In addition, it is preferable that all of the plurality of AD conversion units 180 arranged on the ADC arrangement surface operate almost simultaneously. Thereby, the temperature distribution due to the heat generation of the AD converter 180 can be made uniform. In addition, the plurality of AD conversion units 180 may be non-uniformly arranged on the ADC arrangement surface of the signal processing chip 111. For example, the plurality of AD conversion units 180 may be arranged so that the density at the end is higher than the center of the ADC arrangement surface of the signal processing chip 111.

また、複数のAD変換部180は、信号処理チップ111において、Z軸方向における位置が異なる複数のADC配置面に配置されてもよい。つまり、信号処理チップ111は多層チップであり、複数のAD変換部180は、異なる層に設けられてよい。この場合においても、複数のAD変換部180が配置された位置を、単一のADC配置面に投影した場合に、それぞれのAD変換部180が等間隔に配置されることが好ましい。   In addition, the plurality of AD conversion units 180 may be arranged on a plurality of ADC arrangement surfaces having different positions in the Z-axis direction in the signal processing chip 111. That is, the signal processing chip 111 is a multilayer chip, and the plurality of AD conversion units 180 may be provided in different layers. Even in this case, when the positions where the plurality of AD conversion units 180 are arranged are projected onto a single ADC arrangement plane, the AD conversion units 180 are preferably arranged at equal intervals.

また、信号処理チップ111は、表裏面にそれぞれ設けられた回路を互いに接続するTSV(シリコン貫通電極)110を有する。TSV110は、周辺領域に設けられることが好ましい。また、TSV110は、撮像チップ113の周辺領域、メモリチップ112にも設けられてよい。   The signal processing chip 111 has TSVs (through silicon vias) 110 that connect circuits provided on the front and back surfaces to each other. The TSV 110 is preferably provided in the peripheral area. The TSV 110 may also be provided in the peripheral area of the imaging chip 113 and the memory chip 112.

図13は、撮像装置500のより詳細な構成例を示すブロック図である。撮像装置500は、撮影光学系としての撮影レンズ520を備え、撮影レンズ520は、光軸OAに沿って入射する被写体光束を撮像部100へ導く。撮影レンズ520は、撮像装置500に対して着脱できる交換式レンズであっても構わない。撮像装置500は、撮像部100、システム制御部501、駆動部502、測光部503、ワークメモリ504、記録部505、および表示部506を主に備える。   FIG. 13 is a block diagram illustrating a more detailed configuration example of the imaging apparatus 500. The imaging apparatus 500 includes a photographic lens 520 as a photographic optical system, and the photographic lens 520 guides a subject luminous flux incident along the optical axis OA to the imaging unit 100. The photographing lens 520 may be an interchangeable lens that can be attached to and detached from the imaging apparatus 500. The imaging apparatus 500 mainly includes an imaging unit 100, a system control unit 501, a drive unit 502, a photometry unit 503, a work memory 504, a recording unit 505, and a display unit 506.

撮影レンズ520は、複数の光学レンズ群から構成され、シーンからの被写体光束をその焦点面近傍に結像させる。なお、図13では瞳近傍に配置された仮想的な1枚のレンズで代表して表している。駆動部502は、システム制御部501からの指示に従って撮像部100のタイミング制御、領域制御等の電荷蓄積制御を実行する制御回路である。本例において駆動部502およびシステム制御部501は、図1から図12に関連して説明したAD変換部180、判定部182および制御部184の機能を担う。図12に示したように、駆動部502およびシステム制御部501を形成する制御回路の一部は、チップ化されて、撮像部100に積層されてもよい。   The photographing lens 520 is composed of a plurality of optical lens groups, and forms an image of a subject light flux from the scene in the vicinity of its focal plane. In FIG. 13, a single virtual lens arranged in the vicinity of the pupil is shown as a representative. The drive unit 502 is a control circuit that executes charge accumulation control such as timing control and area control of the imaging unit 100 in accordance with instructions from the system control unit 501. In this example, the drive unit 502 and the system control unit 501 function as the AD conversion unit 180, the determination unit 182, and the control unit 184 described with reference to FIGS. 1 to 12. As illustrated in FIG. 12, a part of the control circuit forming the driving unit 502 and the system control unit 501 may be formed into a chip and stacked on the imaging unit 100.

撮像部100は、画像信号をシステム制御部501の画像処理部511へ引き渡す。撮像部100は、図1から図12において説明した撮像部100と同一である。画像処理部511は、ワークメモリ504をワークスペースとして種々の画像処理を施し、画像データを生成する。例えば、JPEGファイル形式の画像データを生成する場合は、ホワイトバランス処理、ガンマ処理等を施した後に圧縮処理を実行する。生成された画像データは、記録部505に記録されるとともに、表示信号に変換されて予め設定された時間の間、表示部506に表示される。   The imaging unit 100 delivers the image signal to the image processing unit 511 of the system control unit 501. The imaging unit 100 is the same as the imaging unit 100 described with reference to FIGS. The image processing unit 511 performs various image processing using the work memory 504 as a work space, and generates image data. For example, when generating image data in JPEG file format, compression processing is executed after white balance processing, gamma processing, and the like are performed. The generated image data is recorded in the recording unit 505, converted into a display signal, and displayed on the display unit 506 for a preset time.

測光部503は、画像データを生成する一連の撮影シーケンスに先立ち、シーンの輝度分布を検出する。測光部503は、例えば100万画素程度のAEセンサを含む。システム制御部501の演算部512は、測光部503の出力を受けてシーンの領域ごとの輝度を算出する。演算部512は、算出した輝度分布に従ってシャッタ速度、絞り値、ISO感度を決定する。なお、上記AEセンサに用いられる画素を撮像部100内に設けてもよく、この場合には当該撮像部100とは別個の測光部503を設けなくてもよい。また、図1から図12に関連して説明した制御部184が、これらの撮像条件を制御してもよい。   The photometric unit 503 detects the luminance distribution of the scene prior to a series of shooting sequences for generating image data. The photometry unit 503 includes, for example, an AE sensor having about 1 million pixels. The calculation unit 512 of the system control unit 501 receives the output of the photometry unit 503 and calculates the luminance for each area of the scene. The calculation unit 512 determines the shutter speed, aperture value, and ISO sensitivity according to the calculated luminance distribution. Note that the pixels used in the AE sensor may be provided in the imaging unit 100. In this case, the photometric unit 503 separate from the imaging unit 100 may not be provided. Further, the control unit 184 described with reference to FIGS. 1 to 12 may control these imaging conditions.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

100 撮像部、101 マイクロレンズ、102 カラーフィルタ、103 パッシベーション膜、104 光電変換部、105 トランジスタ、106 PD層、107 配線、108 配線層、109 バンプ、110 TSV、111 信号処理チップ、112 メモリチップ、113 撮像チップ、131 撮像領域、152 転送トランジスタ、154 リセットトランジスタ、156 増幅トランジスタ、158 選択トランジスタ、180 AD変換部、182 判定部、184 制御部、186 操作部、188 アンプ、200 撮像素子、500 撮像装置、520 撮影レンズ、501 システム制御部、502 駆動部、503 測光部、504 ワークメモリ、505 記録部、506 表示部、511 画像処理部、512 演算部 100 imaging unit, 101 microlens, 102 color filter, 103 passivation film, 104 photoelectric conversion unit, 105 transistor, 106 PD layer, 107 wiring, 108 wiring layer, 109 bump, 110 TSV, 111 signal processing chip, 112 memory chip, 113 imaging chip, 131 imaging region, 152 transfer transistor, 154 reset transistor, 156 amplification transistor, 158 selection transistor, 180 AD conversion unit, 182 determination unit, 184 control unit, 186 operation unit, 188 amplifier, 200 imaging device, 500 imaging Device, 520 photographing lens, 501 system control unit, 502 drive unit, 503 photometry unit, 504 work memory, 505 recording unit, 506 display unit, 511 image processing unit, 512 calculation unit

Claims (13)

複数の撮像領域を有し、複数の前記撮像領域のうち、第1撮像領域で撮像された被写体の第1画像信号を出力する撮像部と、An imaging unit that has a plurality of imaging regions and outputs a first image signal of a subject imaged in the first imaging region among the plurality of imaging regions;
前記第1画像信号をデジタル信号に変換する第1信号変換部と、  A first signal converter for converting the first image signal into a digital signal;
前記第1撮像領域の撮像条件を制御する制御部と、を備え、  A control unit that controls imaging conditions of the first imaging region,
前記制御部は、前記第1信号変換部によりデジタル信号に変換された、前記第1撮像領域において予め設定された撮像条件で撮像された被写体の前記第1画像信号の上位ビット値が第1論理値から第2論理値に遷移していない場合、前記第1撮像領域に設定されている撮像条件を変更する撮像装置。  In the control unit, the upper bit value of the first image signal of the subject imaged under the imaging condition set in advance in the first imaging area converted into a digital signal by the first signal conversion unit is a first logic value. An imaging apparatus that changes an imaging condition set in the first imaging area when the value does not transition to a second logical value.
前記制御部は、前記第1信号変換部によりデジタル信号に変換された、前記第1撮像領域において予め設定された撮像条件で撮像された被写体の前記第1画像信号の最上位ビット値が第1論理値から第2論理値に遷移していない場合、前記第1撮像領域に設定されている撮像条件を変更する請求項1に記載の撮像装置。In the control unit, the most significant bit value of the first image signal of the subject imaged under the imaging condition set in advance in the first imaging area converted into a digital signal by the first signal conversion unit is first. The imaging device according to claim 1, wherein an imaging condition set in the first imaging area is changed when the logical value has not changed to the second logical value. 前記第1撮像領域は、光を電荷に変換する第1光電変換部を含み、   The first imaging region includes a first photoelectric conversion unit that converts light into electric charge,
前記制御部は、前記第1光電変換部で変換された電荷の蓄積時間を制御する請求項1又は請求項2に記載の撮像装置。  The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls an accumulation time of charges converted by the first photoelectric conversion unit.
前記制御部は、予め設定された期間が経過するまで、前記第1光電変換部で変換された電荷の蓄積時間の設定を繰り返す請求項3に記載の撮像装置。  The imaging device according to claim 3, wherein the control unit repeats setting of an accumulation time of the charge converted by the first photoelectric conversion unit until a preset period elapses. 前記制御部は、前記第1信号変換部によりデジタル信号に変換された、前記第1撮像領域において予め設定された撮像条件で撮像された被写体の前記第1画像信号の上位ビット値が第1論理値から第2論理値に遷移している場合、前記第1光電変換部で変換された電荷の読み出しを停止させる請求項4に記載の撮像装置。In the control unit, the upper bit value of the first image signal of the subject imaged under the imaging condition set in advance in the first imaging area converted into a digital signal by the first signal conversion unit is a first logic value. 5. The imaging device according to claim 4, wherein when the value transitions from a value to a second logical value, reading of the charge converted by the first photoelectric conversion unit is stopped. 前記第1画像信号を増幅する第1アンプを備え、A first amplifier for amplifying the first image signal;
前記第1信号変換部は、前記第1アンプで増幅された前記第1画像信号をデジタル信号に変換し、  The first signal converter converts the first image signal amplified by the first amplifier into a digital signal,
前記制御部は、前記第1信号変換部によりデジタル信号に変換された前記第1画像信号の上位ビット値に基づいて前記第1アンプの増幅率を制御する請求項1から5のいずれか一項に記載の撮像装置。  6. The control unit according to claim 1, wherein the control unit controls an amplification factor of the first amplifier based on an upper bit value of the first image signal converted into a digital signal by the first signal conversion unit. The imaging device described in 1.
前記撮像部は、複数の前記撮像領域のうち、前記第1撮像領域とは異なる第2撮像領域で撮像された被写体の第2画像信号を出力し、  The imaging unit outputs a second image signal of a subject imaged in a second imaging region different from the first imaging region among the plurality of imaging regions,
前記制御部は、前記第2撮像領域の撮像条件を制御する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の撮像装置。  The imaging device according to any one of claims 1 to 6, wherein the control unit controls imaging conditions of the second imaging region.
前記第2画像信号をデジタル信号に変換する第2信号変換部を備え、  A second signal converter for converting the second image signal into a digital signal;
前記制御部は、前記第2信号変換部によりデジタル信号に変換された、前記第2撮像領域において予め設定された撮像条件で撮像された被写体の前記第2画像信号の上位ビット値が第1論理値から第2論理値に遷移していない場合、前記第2撮像領域に設定されている撮像条件を変更する請求項7に記載の撮像装置。  In the control unit, the upper bit value of the second image signal of the subject imaged under the imaging condition set in advance in the second imaging area converted into a digital signal by the second signal conversion unit is a first logic value. The imaging device according to claim 7, wherein an imaging condition set in the second imaging area is changed when the value does not transition to a second logical value.
前記制御部は、前記第2信号変換部によりデジタル信号に変換された、前記第2撮像領域において予め設定された撮像条件で撮像された被写体の前記第2画像信号の最上位ビット値が第1論理値から第2論理値に遷移していない場合、前記第2撮像領域に設定されている撮像条件を変更する請求項8に記載の撮像装置。  In the control unit, the most significant bit value of the second image signal of the subject imaged under a preset imaging condition in the second imaging region converted into a digital signal by the second signal conversion unit is first. The imaging apparatus according to claim 8, wherein an imaging condition set in the second imaging area is changed when there is no transition from a logical value to a second logical value. 前記第2撮像領域は、光を電荷に変換する第2光電変換部を含み、   The second imaging region includes a second photoelectric conversion unit that converts light into electric charge,
前記制御部は、前記第2光電変換部で変換された電荷の蓄積時間を制御する請求項8又は請求項9に記載の撮像装置。  The imaging device according to claim 8 or 9, wherein the control unit controls an accumulation time of the charges converted by the second photoelectric conversion unit.
前記制御部は、予め設定された期間が経過するまで、前記第2光電変換部で変換された電荷の蓄積時間の設定を繰り返す請求項10に記載の撮像装置。  The imaging device according to claim 10, wherein the control unit repeats setting of an accumulation time of the charge converted by the second photoelectric conversion unit until a preset period elapses. 前記制御部は、前記第2信号変換部によりデジタル信号に変換された、前記第2撮像領域において予め設定された撮像条件で撮像された被写体の前記第2画像信号の上位ビット値が第1論理値から第2論理値に遷移している場合、前記第2光電変換部で変換された電荷の読み出しを停止させる請求項11に記載の撮像装置。  In the control unit, the upper bit value of the second image signal of the subject imaged under the imaging condition set in advance in the second imaging area converted into a digital signal by the second signal conversion unit is a first logic value. The imaging device according to claim 11, wherein when the value transitions from a value to a second logical value, reading of the charge converted by the second photoelectric conversion unit is stopped. 前記第2画像信号を増幅する第2アンプを備え、  A second amplifier for amplifying the second image signal;
前記第2信号変換部は、前記第2アンプで増幅された前記第2画像信号をデジタル信号に変換し、  The second signal converter converts the second image signal amplified by the second amplifier into a digital signal,
前記制御部は、前記第2信号変換部によりデジタル信号に変換された前記第2画像信号の上位ビット値に基づいて前記第2アンプの増幅率を制御する請求項8から12のいずれか一項に記載の撮像装置。  13. The control unit according to claim 8, wherein the control unit controls an amplification factor of the second amplifier based on an upper bit value of the second image signal converted into a digital signal by the second signal conversion unit. The imaging device described in 1.
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