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JP7572926B2 - Image pickup element and image pickup device - Google Patents
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Description

本発明は、撮像素子、及び撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging element and an imaging device.

撮像素子の特定の撮像領域からのみ画素信号を部分的に読み出すことで、高速読み出しが可能なデジタルカメラが知られている(特許文献1参照)。 There is a known digital camera that is capable of high-speed readout by partially reading out pixel signals only from a specific imaging area of an image sensor (see Patent Document 1).

特開2012-58464号公報JP 2012-58464 A

上記従来技術では、撮像素子の特定の撮像領域からのみ画素信号を部分的に読み出すため、この部分読み出しのときには、撮像素子の全体の撮像領域から画像信号を読み出すことはできない。 In the above conventional technology, pixel signals are read out only partially from a specific imaging area of the image sensor, so when this partial readout is performed, it is not possible to read image signals from the entire imaging area of the image sensor.

発明の一態様による撮像素子は、光を電荷に変換する第1光電変換部と、光を電荷に変換する光電変換部であって第1方向において前記第1光電変換部の隣に配置される第2光電変換部と、光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1方向と交差する第2方向において前記第1光電変換部の隣に配置される第3光電変換部と、光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1方向において前記第1光電変換部と並んで配置される第4光電変換部と、光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1方向において前記第4光電変換部の隣に配置される第5光電変換部と、光を電荷に変換する光電変換部であって前記第2方向において前記第4光電変換部の隣に配置される第6光電変換部と、光を電荷に変換する光電変換部であって前記第2方向において前記第1光電変換部と並んで配置される第7光電変換部と、光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1方向において前記第7光電変換部の隣に配置される第8光電変換部と、光を電荷に変換する光電変換部であって前記第2方向において前記第7光電変換部の隣に配置される第9光電変換部と、前記第1光電変換部で変換された電荷を転送する第1転送部と、前記第2光電変換部で変換された電荷を転送する第2転送部と、前記第3光電変換部で変換された電荷を転送する第3転送部と、前記第4光電変換部で変換された電荷を転送する第4転送部と、前記第5光電変換部で変換された電荷を転送する第5転送部と、前記第6光電変換部で変換された電荷を転送する第6転送部と、前記第7光電変換部で変換された電荷を転送する第7転送部と、前記第8光電変換部で変換された電荷を転送する第8転送部と、前記第9光電変換部で変換された電荷を転送する第9転送部とを有する第1半導体基板と、前記第1半導体基板とともに積層される半導体基板であって、前記第1光電変換部で変換された電荷に基づく第1画素信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷に基づく第2画素信号と、前記第3光電変換部で変換された電荷に基づく第3画素信号とをデジタル信号に変換する第1変換部と、前記第4光電変換部で変換された電荷に基づく第4画素信号と、前記第5光電変換部で変換された電荷に基づく第5画素信号と、前記第6光電変換部で変換された電荷に基づく第6画素信号とをデジタル信号に変換する第2変換部と、前記第7光電変換部で変換された電荷に基づく第7画素信号と、前記第8光電変換部で変換された電荷に基づく第8画素信号と、前記第9光電変換部で変換された電荷に基づく第9画素信号とをデジタル信号に変換する第3変換部と、前記第1光電変換部、前記第2光電変換部および前記第3光電変換部で変換された電荷を蓄積する第1蓄積時間と、前記第4光電変換部、前記第5光電変換部および前記第6光電変換部で変換された電荷を蓄積する第2蓄積時間と、前記第7光電変換部、前記第8光電変換部および前記第9光電変換部で変換された電荷を蓄積する第3蓄積時間とのうち、少なくとも2つの蓄積時間が互いに異なる蓄積時間になるように、前記第1転送部、前記第2転送部、前記第3転送部、前記第4転送部、前記第5転送部、前記第6転送部、前記第7転送部、前記第8転送部および前記第9転送部を制御する駆動部とを有する第2半導体基板とを備え、前記第1転送部は、前記第1転送部を制御するための第1転送制御信号が出力される第1転送制御線に接続され、前記第2転送部は、前記第2転送部を制御するための第2転送制御信号が出力される第2転送制御線に接続され、前記第3転送部は、前記第3転送部を制御するための第3転送制御信号が出力される第3転送制御線に接続され、前記第4転送部は、前記第4転送部を制御するための第4転送制御信号が出力される第4転送制御線に接続され、前記第5転送部は、前記第5転送部を制御するための第5転送制御信号が出力される第5転送制御線に接続され、前記第6転送部は、前記第6転送部を制御するための第6転送制御信号が出力される第6転送制御線に接続され、前記第7転送部は、前記第7転送部を制御するための第7転送制御信号が出力される第7転送制御線に接続され、前記第8転送部は、前記第8転送部を制御するための第8転送制御信号が出力される第8転送制御線に接続され、前記第9転送部は、前記第9転送部を制御するための第9転送制御信号が出力される第9転送制御線に接続される
An imaging element according to one aspect of the invention includes a first photoelectric conversion unit that converts light into electric charges, a second photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and that is disposed adjacent to the first photoelectric conversion unit in a first direction, a third photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and that is disposed adjacent to the first photoelectric conversion unit in a second direction intersecting the first direction, a fourth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and that is disposed side by side with the first photoelectric conversion unit in the first direction, and a fourth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and that is disposed side by side with the first photoelectric conversion unit in the first direction. a fifth photoelectric conversion unit arranged adjacent to the fourth photoelectric conversion unit in the second direction; a sixth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and arranged adjacent to the fourth photoelectric conversion unit in the second direction; a seventh photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and arranged side by side with the first photoelectric conversion unit in the second direction; an eighth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and arranged adjacent to the seventh photoelectric conversion unit in the first direction; and a photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and arranged adjacent to the seventh photoelectric conversion unit in the second direction. a ninth photoelectric conversion unit disposed on the substrate, a first transfer unit for transferring the charge converted by the first photoelectric conversion unit, a second transfer unit for transferring the charge converted by the second photoelectric conversion unit, a third transfer unit for transferring the charge converted by the third photoelectric conversion unit, a fourth transfer unit for transferring the charge converted by the fourth photoelectric conversion unit, a fifth transfer unit for transferring the charge converted by the fifth photoelectric conversion unit, a sixth transfer unit for transferring the charge converted by the sixth photoelectric conversion unit, a seventh transfer unit for transferring the charge converted by the seventh photoelectric conversion unit, and a ninth photoelectric conversion unit disposed on the substrate, a first semiconductor substrate having an eighth transfer unit that transfers the charges converted by the ninth photoelectric conversion unit and a ninth transfer unit that transfers the charges converted by the ninth photoelectric conversion unit; and a semiconductor substrate laminated together with the first semiconductor substrate, the first conversion unit converting a first pixel signal based on the charges converted by the first photoelectric conversion unit, a second pixel signal based on the charges converted by the second photoelectric conversion unit, and a third pixel signal based on the charges converted by the third photoelectric conversion unit into digital signals, a fourth pixel signal based on the charges converted by the fourth photoelectric conversion unit, and a fifth transfer unit that converts the fifth photoelectric conversion unit into digital signals, the fifth photoelectric conversion unit being a first pixel signal based on the charges converted by the first photoelectric conversion unit, a second pixel signal based on the charges converted by the second photoelectric conversion unit, and a third pixel signal based on the charges converted by the third photoelectric conversion unit into digital signals, a second conversion unit that converts into digital signals a fifth pixel signal based on the charges converted by the sixth photoelectric conversion unit and a sixth pixel signal based on the charges converted by the sixth photoelectric conversion unit; a third conversion unit that converts into digital signals a seventh pixel signal based on the charges converted by the seventh photoelectric conversion unit, an eighth pixel signal based on the charges converted by the eighth photoelectric conversion unit, and a ninth pixel signal based on the charges converted by the ninth photoelectric conversion unit; a first accumulation time that accumulates the charges converted by the first photoelectric conversion unit, the second photoelectric conversion unit, and the third photoelectric conversion unit; a second semiconductor substrate having a driver that controls the first transfer unit, the second transfer unit, the third transfer unit, the fourth transfer unit, the fifth transfer unit, the sixth transfer unit, the seventh transfer unit, the eighth transfer unit, and the ninth transfer unit so that at least two of a second accumulation time for accumulating the charges converted in the photoelectric conversion unit, the fifth photoelectric conversion unit, and the sixth photoelectric conversion unit, and a third accumulation time for accumulating the charges converted in the seventh photoelectric conversion unit, the eighth photoelectric conversion unit, and the ninth photoelectric conversion unit are different accumulation times; The first transfer unit is connected to a first transfer control line through which a first transfer control signal for controlling the first transfer unit is output, the second transfer unit is connected to a second transfer control line through which a second transfer control signal for controlling the second transfer unit is output, the third transfer unit is connected to a third transfer control line through which a third transfer control signal for controlling the third transfer unit is output, the fourth transfer unit is connected to a fourth transfer control line through which a fourth transfer control signal for controlling the fourth transfer unit is output, the fifth transfer unit is connected to a fifth transfer control line through which a fifth transfer control signal for controlling the fifth transfer unit is output, the sixth transfer unit is connected to a sixth transfer control line through which a sixth transfer control signal for controlling the sixth transfer unit is output, the seventh transfer unit is connected to a seventh transfer control line through which a seventh transfer control signal for controlling the seventh transfer unit is output, the eighth transfer unit is connected to an eighth transfer control line through which an eighth transfer control signal for controlling the eighth transfer unit is output, and the ninth transfer unit is connected to a ninth transfer control line through which a ninth transfer control signal for controlling the ninth transfer unit is output .

本発明によれば、撮像素子の全体の撮像領域から画像信号を読み出しても、撮像素子の特定の撮像領域から画素信号を高速に読み出すことができる。 According to the present invention, even if image signals are read from the entire imaging area of the image sensor, pixel signals can be read from a specific imaging area of the image sensor at high speed.

カメラの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a camera. 撮像素子の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an imaging element. 撮像チップの画素配列と単位グループを説明する図である。1 is a diagram illustrating a pixel array and unit groups of an imaging chip. 撮像チップの単位グループに対応する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram corresponding to a unit group of the imaging chip. 撮像素子の機能的構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of an imaging element. 第1の実施形態に係る自動撮影モードの処理を説明するフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a process in an automatic shooting mode according to the first embodiment. 撮像素子の撮像面の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an imaging surface of an imaging element. 撮像素子の撮像面の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an imaging surface of an imaging element. 撮像素子の撮像面の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an imaging surface of an imaging element. 第2の実施形態に係る自動撮影モードの処理を説明するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a process in an automatic shooting mode according to a second embodiment.

-第1の実施形態-
図面を参照して本発明の第1の実施形態について説明する。
--First embodiment--
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、撮像装置の一例であるカメラ100の構成を示すブロック図である。カメラ100は、撮像光学系としての撮影レンズ120及びカメラボディ110を備える。カメラボディ110には、撮影レンズ120が装着される。カメラ100は、カメラボディ110及び撮影レンズ120が一体として構成されていてもよい。撮影レンズ120は、光軸に沿って入射する被写体光束を撮像素子200へ導く。カメラボディ110は、撮像素子200、制御部101、駆動部102、画像処理部103、ワークメモリ部104、記録部105及び表示部106を備える。 Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a camera 100, which is an example of an imaging device. The camera 100 has a photographing lens 120 and a camera body 110 as an imaging optical system. The photographing lens 120 is attached to the camera body 110. The camera 100 may have the camera body 110 and the photographing lens 120 integrated into one. The photographing lens 120 guides a subject light beam incident along an optical axis to the image sensor 200. The camera body 110 has the image sensor 200, a control unit 101, a drive unit 102, an image processing unit 103, a work memory unit 104, a recording unit 105, and a display unit 106.

撮影レンズ120は、複数の光学レンズで構成され、シーンからの被写体光束を撮像素子200の受光面に結像させる。図1では仮想的な1枚のレンズで当該撮影レンズ120を代表して表している。 The photographing lens 120 is composed of multiple optical lenses, and focuses the subject light beam from the scene onto the light receiving surface of the image sensor 200. In Figure 1, the photographing lens 120 is represented by a single virtual lens.

駆動部102は、制御部101からの指示に従って撮像素子200のタイミング制御や撮像素子200に含まれる撮像領域制御等の電荷蓄積制御を実行する制御回路である。駆動部102は、撮像素子200に対して電荷蓄積を実行させて画素信号を出力させる撮像素子制御部の機能を担う。駆動部102は、一部または全部が後述する撮像素子200に含まれる撮像チップ213に搭載されてもよい。駆動部102は、一部または全部が信号処理チップ211に搭載されてもよい。制御部101は、一部が撮像チップ213または信号処理チップ211に搭載されてもよい。 The driving unit 102 is a control circuit that performs charge accumulation control such as timing control of the image sensor 200 and control of the imaging area included in the image sensor 200 according to instructions from the control unit 101. The driving unit 102 functions as an image sensor control unit that causes the image sensor 200 to perform charge accumulation and output pixel signals. The driving unit 102 may be partially or entirely mounted on the imaging chip 213 included in the image sensor 200 described below. The driving unit 102 may be partially or entirely mounted on the signal processing chip 211. The control unit 101 may be partially mounted on the imaging chip 213 or the signal processing chip 211.

撮像素子200から出力された画像信号は、画像処理部103へ入力される。画像処理部103は、ワークメモリ部104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、画像データを生成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105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106に表示される。 The image signal output from the imaging element 200 is input to the image processing unit 103. The image processing unit 103 performs various image processes using the work memory unit 104 as a workspace to generate image data. For example, when generating image data in a JPEG file format, compression processing is performed after the image data is generated. The generated image data is recorded in the recording unit 105, and is also converted into a display signal and displayed on the display unit 106 for a preset time.

また画像処理部103は、機能ブロックとして、主要被写体検出部111及び特徴領域検出部112を有する。これらの各機能は、後述する。 The image processing unit 103 also has, as functional blocks, a main subject detection unit 111 and a feature region detection unit 112. The functions of these will be described later.

図2は、カメラボディ110が備える撮像素子200の断面図である。撮像素子200は、入射光に対応した画素信号を生成する撮像チップ213と、撮像チップ213から出力された画素信号を処理する信号処理チップ211と、画素信号を記憶するメモリチップ212とを備える。 Figure 2 is a cross-sectional view of the image sensor 200 provided in the camera body 110. The image sensor 200 includes an image sensor chip 213 that generates pixel signals corresponding to incident light, a signal processing chip 211 that processes the pixel signals output from the image sensor chip 213, and a memory chip 212 that stores the pixel signals.

撮像チップ213は、信号処理チップ211に積層されている。撮像チップ213は、例えば、Cu等の導電性を有するバンプ209により信号処理チップ211と互いに電気的に接続される。信号処理チップ211は、メモリチップ212に積層されている。信号処理チップ211は、例えば、Cu等の導電性を有するバンプ209によりメモリチップ212と互いに電気的に接続される。 The imaging chip 213 is stacked on the signal processing chip 211. The imaging chip 213 is electrically connected to the signal processing chip 211 by bumps 209 having conductivity such as Cu. The signal processing chip 211 is stacked on the memory chip 212. The signal processing chip 211 is electrically connected to the memory chip 212 by bumps 209 having conductivity such as Cu.

図2に示すように、入射光は主に白抜き矢印で示され、Z軸プラス方向に沿って撮像素子200へ向かって入射する。また、座標軸に示すように、Z軸に直交する紙面左方向をX軸プラス方向、Z軸及びX軸に直交する紙面手前方向をY軸プラス方向とする。以降のいくつかの図においては、図2の座標軸を基準として、それぞれの図の向きがわかるように座標軸を表示する。 As shown in FIG. 2, incident light is mainly indicated by a hollow arrow, and enters the imaging element 200 along the positive Z-axis direction. As shown by the coordinate axes, the left direction on the paper, perpendicular to the Z-axis, is the positive X-axis direction, and the front direction on the paper, perpendicular to the Z-axis and X-axis, is the positive Y-axis direction. In the following figures, the coordinate axes are displayed so that the orientation of each figure can be understood based on the coordinate axes in FIG. 2.

撮像チップ213の一例は、裏面照射型のCMOSイメージセンサである。撮像チップ213は、入射光が入射する側から順にZ軸プラス方向に沿って、マイクロレンズ201、カラーフィルタ202、パッシベーション膜203、受光層206及び配線層208を有する。受光層206は、入射光に応じた電荷を蓄積する複数のフォトダイオード204とフォトダイオード204で蓄積された電荷に応じた画素信号を読み出すための読出回路205とを有する。読出回路205は、複数のトランジスタを含む。 One example of the imaging chip 213 is a back-illuminated CMOS image sensor. The imaging chip 213 has, in order from the side where incident light is incident along the positive direction of the Z axis, a microlens 201, a color filter 202, a passivation film 203, a light receiving layer 206, and a wiring layer 208. The light receiving layer 206 has a plurality of photodiodes 204 that accumulate charges according to the incident light, and a readout circuit 205 for reading out pixel signals according to the charges accumulated in the photodiodes 204. The readout circuit 205 includes a plurality of transistors.

マイクロレンズ201は、対応するフォトダイオード204へ向けて入射光を集光する。カラーフィルタ202は、互いに異なる波長を透過する複数の種類を有しており、フォトダイオード204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202の配列については後述する。パッシベーション膜203は、受光層206を保護するとともに平坦化膜としての機能を有する。 The microlenses 201 focus incident light onto the corresponding photodiodes 204. There are multiple types of color filters 202 that transmit different wavelengths, and each has a specific arrangement corresponding to each photodiode 204. The arrangement of the color filters 202 will be described later. The passivation film 203 protects the light receiving layer 206 and also functions as a planarization film.

配線層208は、それぞれのフォトダイオード204から読出回路205を介して読み出された画素信号を信号処理チップ211に出力するための配線207を有する。配線207は多層配線で構成されてもよく、また、受動素子及び能動素子が設けられてもよい。 The wiring layer 208 has wiring 207 for outputting pixel signals read from each photodiode 204 via the readout circuit 205 to the signal processing chip 211. The wiring 207 may be configured as multi-layer wiring, and may also include passive and active elements.

配線層208における受光層206と反対側の面には複数のバンプ209が配される。当該複数のバンプ209は、信号処理チップ211の対向する面に設けられた複数のバンプ209と位置合わせされて、撮像チップ213と信号処理チップ211とが加圧等されることにより、位置合わせされたバンプ209同士が接合されて、電気的に接続される。 A plurality of bumps 209 are arranged on the surface of the wiring layer 208 opposite the light receiving layer 206. The plurality of bumps 209 are aligned with a plurality of bumps 209 provided on the opposing surface of the signal processing chip 211, and the imaging chip 213 and the signal processing chip 211 are pressed together, etc., so that the aligned bumps 209 are joined together and electrically connected.

同様に、信号処理チップ211及びメモリチップ212の互いに対向する面には、複数のバンプ209が配される。これらのバンプ209は、互いに位置合わせされて、信号処理チップ211とメモリチップ212とが加圧等されることにより、位置合わせされたバンプ209同士が接合されて、電気的に接続される。 Similarly, a plurality of bumps 209 are arranged on the opposing surfaces of the signal processing chip 211 and the memory chip 212. These bumps 209 are aligned with each other, and the signal processing chip 211 and the memory chip 212 are pressed together, etc., so that the aligned bumps 209 are joined together and electrically connected.

撮像チップ213と信号処理チップ211との間の接合は、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。信号処理チップ211とメモリチップ212との間の接合は、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。バンプ209は、例えば後述する一つの単位グループに対して一つ程度設ければよい。したがって、バンプ209の大きさは、隣り合うフォトダイオード204間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209よりも大きなバンプを併せて設けてもよい。 The bonding between the imaging chip 213 and the signal processing chip 211 is not limited to Cu bump bonding by solid-phase diffusion, but may be micro-bump bonding by solder melting. The bonding between the signal processing chip 211 and the memory chip 212 is not limited to Cu bump bonding by solid-phase diffusion, but may be micro-bump bonding by solder melting. For example, it is sufficient to provide one bump 209 for each unit group described below. Therefore, the size of the bump 209 may be larger than the pitch between adjacent photodiodes 204. Also, in a peripheral area other than the pixel area where the pixels are arranged, a bump larger than the bump 209 corresponding to the pixel area may be provided.

信号処理チップ211は、表裏面にそれぞれ設けられた回路を互いに接続するシリコン貫通電極(TSV)210を有する。シリコン貫通電極210は、周辺領域に設けられることが好ましい。また、シリコン貫通電極210は、撮像チップ213の周辺領域又はメモリチップ212にも設けられてもよい。 The signal processing chip 211 has through-silicon vias (TSVs) 210 that connect the circuits provided on the front and back surfaces of the chip to each other. The through-silicon vias 210 are preferably provided in the peripheral region. The through-silicon vias 210 may also be provided in the peripheral region of the imaging chip 213 or in the memory chip 212.

図3は、撮像チップ213の画素配列と単位グループ231を説明する図である。特に、撮像チップ213を入射面側から観察した様子を示す。撮像チップ213は、画素領域を有する。画素領域には複数の画素がマトリックス状に配列されている。本実施形態においては、隣接する4画素×4画素の16画素が一つの単位グループ231を形成する。一つの単位グループ231は、換言すれば一つの撮像領域であり、撮像チップ213は複数の撮像領域(単位グループ231)を有している。図の格子線は、隣接する画素がグループ化されて単位グループ231を形成する概念を示す。単位グループ231を形成する画素の数はこれに限られず2000個程度、例えば32画素×64画素でもよいし、それ以上でもそれ以下でもよい。 Figure 3 is a diagram for explaining the pixel arrangement of the imaging chip 213 and the unit group 231. In particular, it shows the imaging chip 213 observed from the incident surface side. The imaging chip 213 has a pixel region. A plurality of pixels are arranged in a matrix in the pixel region. In this embodiment, 16 pixels, 4 pixels x 4 pixels adjacent to each other, form one unit group 231. In other words, one unit group 231 is one imaging region, and the imaging chip 213 has multiple imaging regions (unit groups 231). The grid lines in the figure show the concept of forming the unit group 231 by grouping adjacent pixels. The number of pixels forming the unit group 231 is not limited to this, and may be about 2000, for example, 32 pixels x 64 pixels, or may be more or less than that.

画素領域の部分拡大図に示すように、単位グループ231は、緑色画素Gb、緑色画素Gr、青色画素B及び赤色画素Rの4画素から成るいわゆるベイヤー配列で配列されている。緑色画素Gb及び緑色画素Grは、カラーフィルタ202として緑色フィルタを有する画素であり、入射光のうち緑色波長帯の光を受光する。青色画素Bは、カラーフィルタ202として青色フィルタを有する画素であって青色波長帯の光を受光する。赤色画素Rは、カラーフィルタ202として赤色フィルタを有する画素であって赤色波長帯の光を受光する。 As shown in the enlarged partial view of the pixel area, the unit group 231 is arranged in a so-called Bayer array consisting of four pixels: green pixel Gb, green pixel Gr, blue pixel B, and red pixel R. The green pixels Gb and Gr are pixels that have a green filter as the color filter 202 and receive light in the green wavelength band of the incident light. The blue pixel B is a pixel that has a blue filter as the color filter 202 and receives light in the blue wavelength band. The red pixel R is a pixel that has a red filter as the color filter 202 and receives light in the red wavelength band.

本実施形態の撮像素子200では、特定の単位グループ231について、他の単位グループ231とは異なる撮像条件での撮像を行えるように構成されている。撮像条件とは、例えば、フレームレート、画素の間引き率、画素の加算数、画素信号のゲイン等である。 The imaging element 200 of this embodiment is configured to perform imaging for a specific unit group 231 under imaging conditions different from those for the other unit groups 231. The imaging conditions include, for example, the frame rate, the pixel thinning rate, the number of pixels added, the pixel signal gain, etc.

単位グループ231の画素の間引き率とは、単位グループ231に含まれる画素のうち、画素信号の読み出しを行わない画素の数を規定するものである。例えば、間引き率が「0」の場合には、単位グループ231に含まれる全ての画素から画素信号が読み出されるが、間引き率が「0.5」の場合には、単位グループ231に含まれる画素のうち、半分の画素については画素信号の読み出しが行われ、残り半分の画素については画素信号の読み出しが行われない。画素を間引く場合には、画像の情報が減るものの、消費電力を低減することができる。 The thinning rate of pixels in unit group 231 specifies the number of pixels included in unit group 231 that do not have their pixel signals read out. For example, when the thinning rate is "0", pixel signals are read out from all pixels included in unit group 231, but when the thinning rate is "0.5", pixel signals are read out from half of the pixels included in unit group 231 and not read out from the remaining half. When pixels are thinned out, image information is reduced, but power consumption can be reduced.

また、単位グループ231の画素の加算数とは、単位グループ231に含まれる画素について、画素信号を加算する画素の数を規定するものである。例えば、加算数が「1」の場合には、隣接する画素同士で加算が行われずに画素信号の読み出しが行われるが、加算数が「2」の場合には、隣接する2つの画素同士で画素信号が加算されて読み出しが行われる。画素同士の画素信号を加算する場合には、画像の情報を維持しつつも画素数を減らすことができるので、その後の画像処理の演算量を低減することができる。 The pixel addition number of unit group 231 specifies the number of pixels whose pixel signals are added for the pixels included in unit group 231. For example, when the addition number is "1", pixel signals are read out without addition between adjacent pixels, but when the addition number is "2", pixel signals are added between two adjacent pixels and read out. When pixel signals between pixels are added, the number of pixels can be reduced while maintaining image information, thereby reducing the amount of calculation in subsequent image processing.

図4は、撮像チップ213の単位グループ231に対応する回路図である。図において、代表的に点線で囲む矩形が、1画素に対応する回路を表す。以下に説明する各トランジスタは、図2の読出回路205に含まれる。 Figure 4 is a circuit diagram corresponding to unit group 231 of imaging chip 213. In the figure, a rectangle surrounded by a dotted line typically represents a circuit corresponding to one pixel. Each transistor described below is included in readout circuit 205 in Figure 2.

上述のように、単位グループ231は、16画素から形成される。それぞれの画素に対応する16個のフォトダイオード204は、それぞれ転送トランジスタ302に接続され、各転送トランジスタ302の各ゲートには、転送パルスが供給されるTX配線307に接続される。本実施形態において、TX配線307は、16個の転送トランジスタ302の各ゲートに対して共通接続される。 As described above, the unit group 231 is formed from 16 pixels. The 16 photodiodes 204 corresponding to each pixel are each connected to a transfer transistor 302, and each gate of each transfer transistor 302 is connected to a TX wiring 307 to which a transfer pulse is supplied. In this embodiment, the TX wiring 307 is commonly connected to each gate of the 16 transfer transistors 302.

各転送トランジスタ302のドレインは、対応する各リセットトランジスタ303のソースに接続されると共に、転送トランジスタ302のドレインとリセットトランジスタ303のソースとの間に形成されたいわゆるフローティングディフュージョンFDが増幅トランジスタ304のゲートに接続される。リセットトランジスタ303のドレインは電源電圧が供給されるVdd配線350に接続され、そのゲートはリセットパルスが供給されるリセット配線306に接続される。本実施形態において、リセット配線306は、16個のリセットトランジスタ303の各ゲートに対して共通接続される。 The drain of each transfer transistor 302 is connected to the source of the corresponding reset transistor 303, and a so-called floating diffusion FD formed between the drain of the transfer transistor 302 and the source of the reset transistor 303 is connected to the gate of the amplification transistor 304. The drain of the reset transistor 303 is connected to a Vdd wiring 350 to which a power supply voltage is supplied, and its gate is connected to a reset wiring 306 to which a reset pulse is supplied. In this embodiment, the reset wiring 306 is commonly connected to the gates of the 16 reset transistors 303.

各々の増幅トランジスタ304のドレインは電源電圧が供給されるVdd配線350に接続される。また、各々の増幅トランジスタ304のソースは、対応する各々の選択トランジスタ305のドレインに接続される。選択トランジスタ305の各ゲートは、選択パルスが供給されるデコーダ配線308に接続される。本実施形態において、デコーダ配線308は、16個の選択トランジスタ305に対してそれぞれ独立に設けられる。そして、各々の選択トランジスタ305のソースは、共通の出力配線309に接続される。負荷電流源351は、出力配線309に電流を供給する。すなわち、選択トランジスタ305に対する出力配線309は、ソースフォロアにより形成される。負荷電流源351は、撮像チップ213側に設けてもよいし、信号処理チップ211側に設けてもよい。 The drain of each amplification transistor 304 is connected to a Vdd wiring 350 to which a power supply voltage is supplied. The source of each amplification transistor 304 is connected to the drain of the corresponding selection transistor 305. The gate of each selection transistor 305 is connected to a decoder wiring 308 to which a selection pulse is supplied. In this embodiment, the decoder wiring 308 is provided independently for each of the 16 selection transistors 305. The sources of each selection transistor 305 are connected to a common output wiring 309. The load current source 351 supplies a current to the output wiring 309. That is, the output wiring 309 for the selection transistor 305 is formed by a source follower. The load current source 351 may be provided on the imaging chip 213 side or on the signal processing chip 211 side.

ここで、電荷の蓄積開始から蓄積終了後の画素出力までの流れを説明する。リセット配線306を通じてリセットパルスがリセットトランジスタ303のゲートに印加され、同時にTX配線307を通じて転送パルスが転送トランジスタ302のゲートに印加されると、フォトダイオード204及びフローティングディフュージョンFDの電位は、電源電圧に対応した電圧であるリセット電位にリセットされる。 Here, we will explain the flow from the start of charge accumulation to pixel output after accumulation ends. When a reset pulse is applied to the gate of the reset transistor 303 via the reset wiring 306 and at the same time a transfer pulse is applied to the gate of the transfer transistor 302 via the TX wiring 307, the potentials of the photodiode 204 and floating diffusion FD are reset to a reset potential that corresponds to the power supply voltage.

フォトダイオード204は、転送パルスの印加が解除されると、受光した入射光を電荷に変換して蓄積する。その後、リセットパルスがリセットトランジスタ303のゲートに印加されていない状態で再び転送パルスが転送トランジスタ302のゲートに印加されると、蓄積された電荷はフローティングディフュージョンFDへ転送され、フローティングディフュージョンFDの電位は、リセット電位から電荷蓄積後の信号電位になる。そして、デコーダ配線308を通じて選択パルスが選択トランジスタ305のゲートに印加されると、フローティングディフュージョンFDのリセット電圧から信号電位への変動に対応した画素信号が、増幅トランジスタ304及び選択トランジスタ305を介して出力配線309に伝わる。 When the application of the transfer pulse is released, the photodiode 204 converts the received incident light into electric charge and accumulates it. Thereafter, when the transfer pulse is again applied to the gate of the transfer transistor 302 with the reset pulse not being applied to the gate of the reset transistor 303, the accumulated electric charge is transferred to the floating diffusion FD, and the potential of the floating diffusion FD changes from the reset potential to the signal potential after the charge accumulation. Then, when a selection pulse is applied to the gate of the selection transistor 305 through the decoder wiring 308, a pixel signal corresponding to the change from the reset voltage of the floating diffusion FD to the signal potential is transmitted to the output wiring 309 via the amplification transistor 304 and the selection transistor 305.

図示するように、本実施形態においては、単位グループ231を形成する16画素に対して、リセット配線306とTX配線307が共通である。すなわち、リセットパルスと転送パルスはそれぞれ、16画素全てに対して同時に印加される。したがって、単位グループ231を形成する全ての画素は、同一のタイミングで電荷蓄積を開始し、同一のタイミングで電荷蓄積を終了する。ただし、蓄積された電荷に対応する画素信号は、それぞれの選択トランジスタ305が選択パルスによって順次印加されて、選択的に出力配線309に出力される。また、リセット配線306、TX配線307及び出力配線309は、単位グループ231毎に別個に設けられる。TX配線307は、本実施形態では16個の転送トランジスタ302の各ゲートに対して共通接続されるとしたが、これに限定されず、行方向に配列される画素に含まれる転送トランジスタ302の各ゲートに対して共通接続されてもよいし、16個それぞれの転送トランジスタ302の各ゲートに対して接続されてもよい。リセット配線306は、本実施形態では16個のリセットトランジスタ303の各ゲートに対して共通接続されるとしたが、これに限定されず、行方向に配列される画素に含まれるリセットトランジスタ303の各ゲートに対して共通接続されてもよいし、16個それぞれのリセットトランジスタ303の各ゲートに対して接続されてもよい。 As shown in the figure, in this embodiment, the reset wiring 306 and the TX wiring 307 are common to the 16 pixels forming the unit group 231. That is, the reset pulse and the transfer pulse are each applied simultaneously to all 16 pixels. Therefore, all pixels forming the unit group 231 start charge accumulation at the same timing and end charge accumulation at the same timing. However, the pixel signal corresponding to the accumulated charge is sequentially applied to each selection transistor 305 by a selection pulse, and is selectively output to the output wiring 309. In addition, the reset wiring 306, the TX wiring 307, and the output wiring 309 are provided separately for each unit group 231. In this embodiment, the TX wiring 307 is commonly connected to each gate of the 16 transfer transistors 302, but is not limited to this, and may be commonly connected to each gate of the transfer transistors 302 included in the pixels arranged in the row direction, or may be connected to each gate of each of the 16 transfer transistors 302. In this embodiment, the reset wiring 306 is commonly connected to the gates of the 16 reset transistors 303, but this is not limited to the above. The reset wiring 306 may be commonly connected to the gates of the reset transistors 303 included in the pixels arranged in the row direction, or may be connected to the gates of each of the 16 reset transistors 303.

このように単位グループ231を基準として回路を構成することにより、単位グループ231ごとに電荷蓄積時間を制御することができる。換言すると、隣接する単位グループ231同士で、異なった電荷蓄積時間による画素信号をそれぞれ出力させることができる。更に言えば、一方の単位グループ231に1回の電荷蓄積を行わせている間に、他方の単位グループ231に何回もの電荷蓄積を繰り返させてその都度画素信号を出力させることにより、これらの単位グループ231同士で異なるフレームレートで動画用の各フレームを出力することもできる。 In this way, by configuring the circuit based on the unit group 231, the charge accumulation time can be controlled for each unit group 231. In other words, adjacent unit groups 231 can output pixel signals with different charge accumulation times. Furthermore, while one unit group 231 is performing a single charge accumulation, the other unit group 231 can be made to repeat charge accumulation multiple times and output a pixel signal each time, so that these unit groups 231 can output each frame for a video at different frame rates.

図5は、撮像素子200の機能的構成を示すブロック図である。マルチプレクサ411は、単位グループ231を形成する16個のフォトダイオード204を順番に選択して、それぞれの画素信号を当該単位グループ231に対応して設けられた出力配線309へ出力させる。マルチプレクサ411は、フォトダイオード204と共に、撮像チップ213に形成される。 Figure 5 is a block diagram showing the functional configuration of the image sensor 200. The multiplexer 411 sequentially selects the 16 photodiodes 204 that form the unit group 231, and outputs the respective pixel signals to the output wiring 309 provided corresponding to the unit group 231. The multiplexer 411 is formed in the image sensor chip 213 together with the photodiodes 204.

マルチプレクサ411を介して出力された画素信号は、信号処理チップ211に形成された、相関二重サンプリング(CDS)・アナログ/デジタル(A/D)変換を行う信号処理回路412により、CDS及びA/D変換が行われる。A/D変換された画素信号は、デマルチプレクサ413に引き渡され、それぞれの画素に対応する画素メモリ414に格納される。画素メモリ414のそれぞれは、後述する最大積算回数に対応する画素信号を格納できる容量を有する。デマルチプレクサ413及び画素メモリ414は、メモリチップ212に形成される。 The pixel signals output via the multiplexer 411 are subjected to CDS and A/D conversion by a signal processing circuit 412 formed in the signal processing chip 211, which performs correlated double sampling (CDS) and analog-to-digital (A/D) conversion. The A/D converted pixel signals are passed to the demultiplexer 413 and stored in pixel memories 414 corresponding to each pixel. Each pixel memory 414 has a capacity capable of storing pixel signals corresponding to the maximum number of integrations described below. The demultiplexer 413 and pixel memories 414 are formed in the memory chip 212.

演算回路415は、画素メモリ414に格納された画素信号を処理して後段の画像処理部に引き渡す。演算回路415は、信号処理チップ211に設けられてもよいし、メモリチップ212に設けられてもよい。図では1つの単位グループ231の分の接続を示すが、実際にはこれらが単位グループ231ごとに存在して、並列で動作する。ただし、演算回路415は単位グループ231ごとに存在しなくても良く、例えば、一つの演算回路415がそれぞれの単位グループ231に対応する画素メモリ414の値を順に参照しながらシーケンシャルに処理してもよい。 The arithmetic circuit 415 processes the pixel signals stored in the pixel memory 414 and passes them on to the downstream image processing unit. The arithmetic circuit 415 may be provided in the signal processing chip 211 or in the memory chip 212. The diagram shows the connections for one unit group 231, but in reality, these exist for each unit group 231 and operate in parallel. However, it is not necessary for there to be a arithmetic circuit 415 for each unit group 231; for example, one arithmetic circuit 415 may process sequentially while referring to the values of the pixel memory 414 corresponding to each unit group 231 in order.

上記の通り、単位グループ231のそれぞれに対応して出力配線309が設けられている。撮像素子200は撮像チップ213、信号処理チップ211及びメモリチップ212を積層しているので、これら出力配線309にバンプ209を用いたチップ間の電気的接続を用いることにより、各チップを面方向に大きくすることなく配線を引き回すことができる。 As described above, output wiring 309 is provided for each unit group 231. Since the imaging element 200 has an imaging chip 213, a signal processing chip 211, and a memory chip 212 stacked on top of each other, by using bumps 209 for electrical connections between the chips for these output wiring 309, it is possible to route wiring without increasing the size of each chip in the surface direction.

カメラ100は、自動で静止画を撮影する自動撮影モードを有する。図6は、この自動撮影モードにおける処理の流れを説明するフローチャートである。また、図7~図9は、撮像素子200の撮像面の一例を示す図である。図7~図9では、格子線が単位グループ231の境目を示しており、一つの矩形領域が一つの単位グループ231の撮像領域に対応している。カメラ100は、ユーザにより不図示の操作部材を介して自動撮影モードが指示されたときに、図6に示す処理を開始する。 The camera 100 has an automatic shooting mode in which still images are captured automatically. FIG. 6 is a flowchart explaining the flow of processing in this automatic shooting mode. Also, FIGS. 7 to 9 are diagrams showing an example of the imaging surface of the image sensor 200. In FIGS. 7 to 9, grid lines indicate the boundaries of the unit groups 231, and one rectangular area corresponds to the imaging area of one unit group 231. The camera 100 starts the processing shown in FIG. 6 when the automatic shooting mode is instructed by the user via an operating member (not shown).

ステップS101において、画像処理部103の主要被写体検出部111は、駆動部102を駆動して撮像素子200からの画像信号に基づく画像データを取得し、当該画像データが示す画像に含まれる主要被写体500を検出する。本実施形態において、主要被写体500とは、人物の顔である。画像から人物の顔を検出する顔検出処理については、公知の手法を用いればよいため、説明を省略する。 In step S101, the main subject detection unit 111 of the image processing unit 103 drives the drive unit 102 to obtain image data based on an image signal from the image sensor 200, and detects the main subject 500 included in the image represented by the image data. In this embodiment, the main subject 500 is a person's face. A publicly known method can be used for face detection processing to detect a person's face from an image, so a description thereof will be omitted.

ステップS102において、画像処理部103の特徴領域検出部112は、撮像素子200から取得した画像データに基づいて、主要被写体検出部111により検出された主要被写体500における特徴的な領域(特徴領域)510を検出する。本実施形態において、特徴領域510とは、人物の目や口の領域である。画像から人物の目や口を検出する処理については、公知の手法を用いればよいため、説明を省略する。 In step S102, the characteristic region detection unit 112 of the image processing unit 103 detects a characteristic region (characteristic region) 510 in the main subject 500 detected by the main subject detection unit 111 based on the image data acquired from the image sensor 200. In this embodiment, the characteristic region 510 is the region of the person's eyes and mouth. A publicly known method can be used for the process of detecting the person's eyes and mouth from the image, so a description thereof will be omitted.

ステップS103において、画像処理部103は、特徴領域検出部112により検出された特徴領域510の少なくとも一部を撮像している単位グループ231の集合を特徴領域単位グループ群520として設定する。また、画像処理部103は、主要被写体検出部111により検出された主要被写体500の少なくとも一部を撮像している単位グループ231のうち、特徴領域単位グループ群520に含まれない単位グループ231の集合を被写体単位グループ群530として設定する。さらに、画像処理部103は、撮像素子200が有する単位グループ231のうち、特徴領域単位グループ群520及び被写体単位グループ群530に含まれない単位グループ231の集合を周辺単位グループ群540として設定する。 In step S103, the image processing unit 103 sets a collection of unit groups 231 capturing at least a portion of the feature region 510 detected by the feature region detection unit 112 as a feature region unit group group 520. The image processing unit 103 also sets a collection of unit groups 231 not included in the feature region unit group group 520, among the unit groups 231 capturing at least a portion of the main subject 500 detected by the main subject detection unit 111, as a subject unit group group 530. Furthermore, the image processing unit 103 sets a collection of unit groups 231 not included in the feature region unit group group 520 and the subject unit group group 530, among the unit groups 231 in the imaging element 200, as a peripheral unit group group 540.

制御部101は、特徴領域単位グループ群520に含まれる単位グループ231については撮像条件として特徴領域用フレームレートを設定する。制御部101は、被写体単位グループ群530に含まれる単位グループ231については撮像条件として被写体用フレームレートを設定する。制御部101は、周辺単位グループ群540に含まれる単位グループ231については撮像条件として周辺用フレームレートを設定する。このとき制御部101は、周辺用フレームレートよりも被写体用フレームレートのフレームレートを高く設定する。また、制御部101は、被写体用フレームレートよりも特徴領域用フレームレートのフレームレートを高く設定する。すなわち制御部101は、特徴領域510に対応する特徴領域単位グループ群520については最も高いフレームレートを設定する。また制御部101は、特徴領域510以外の主要被写体500に対応する被写体単位グループ群530については、特徴領域510に対応する特徴領域単位グループ群520に設定されたフレームレートよりは低いフレームレートであるが周辺領域に対応する周辺単位グループ群540に設定されたフレームレートよりは高いフレームレートを設定する。特徴領域用フレームレート、被写体用フレームレート及び周辺用フレームレートの値については、予め設定されてカメラ100内に格納されていてもよいし、ユーザが後から設定値を変更できるようになっていてもよい。 The control unit 101 sets the frame rate for the feature region as the imaging condition for the unit group 231 included in the feature region unit group group 520. The control unit 101 sets the frame rate for the subject as the imaging condition for the unit group 231 included in the subject unit group group 530. The control unit 101 sets the frame rate for the surroundings as the imaging condition for the unit group 231 included in the surrounding unit group group 540. At this time, the control unit 101 sets the frame rate for the subject frame rate higher than the surrounding frame rate. Also, the control unit 101 sets the frame rate for the feature region frame rate higher than the subject frame rate. That is, the control unit 101 sets the highest frame rate for the feature region unit group group 520 corresponding to the feature region 510. Also, the control unit 101 sets the frame rate for the subject unit group group 530 corresponding to the main subject 500 other than the feature region 510 to a frame rate lower than the frame rate set for the feature region unit group group 520 corresponding to the feature region 510 but higher than the frame rate set for the surrounding unit group group 540 corresponding to the surrounding region. The values of the frame rate for the feature region, the frame rate for the subject, and the frame rate for the periphery may be preset and stored in the camera 100, or the user may be able to change the set values later.

ステップS104において、制御部101は、主要被写体500に対して撮影レンズ120のピントを合わせるAF処理を行った後、撮像素子200に撮像を行わせる。 In step S104, the control unit 101 performs AF processing to focus the photographing lens 120 on the main subject 500, and then causes the image sensor 200 to capture an image.

制御部101は、特徴領域単位グループ群520、被写体単位グループ群530及び周辺単位グループ群540のそれぞれに含まれる単位グループ231を特定する情報とそれぞれに設定したフレームレートの情報とを駆動部102に伝達する。駆動部102は、制御部101から伝達された情報に従って撮像素子200を駆動して撮像を行わせる。すなわち、駆動部102は、特徴領域単位グループ群520、被写体単位グループ群530及び周辺単位グループ群540について、それぞれ設定されたフレームレートに従って、単位グループ231に含まれる画素の電荷蓄積及び画素信号の出力を実行させる。 The control unit 101 transmits to the driving unit 102 information identifying the unit groups 231 included in each of the feature region unit group group 520, the subject unit group group 530, and the peripheral unit group group 540, and information on the frame rate set for each. The driving unit 102 drives the image sensor 200 to capture an image in accordance with the information transmitted from the control unit 101. In other words, the driving unit 102 executes charge accumulation and pixel signal output for the pixels included in the unit groups 231 for the feature region unit group group 520, the subject unit group group 530, and the peripheral unit group group 540, in accordance with the frame rate set for each.

例えば、制御部101により特徴領域用フレームレート、被写体用フレームレート及び周辺用フレームレートがそれぞれ120fps、60fps、及び30fpsに設定されたとする。この場合、駆動部102は、周辺単位グループ群540から1フレーム分の画像信号を得る時間(1/30sec)の間に、被写体単位グループ群530からは2フレーム分の画像信号を得ると共に、特徴領域単位グループ群520からは4フレーム分の画像信号を得る。このとき駆動部102は、周辺単位グループ群540に含まれる単位グループ231のリセットトランジスタ303、転送トランジスタ302及び選択トランジスタ305の組と、被写体単位グループ群530に含まれる単位グループ231のリセットトランジスタ303、転送トランジスタ302及び選択トランジスタ305の組と、特徴領域単位グループ群520に含まれる単位グループ231のリセットトランジスタ303、転送トランジスタ302及び選択トランジスタ305の組とを別個に駆動することにより、異なるフレームレートで画像信号を得る。 For example, suppose that the control unit 101 sets the frame rate for the feature region, the frame rate for the subject, and the frame rate for the periphery to 120 fps, 60 fps, and 30 fps, respectively. In this case, during the time (1/30 sec) for obtaining one frame of image signals from the peripheral unit group group 540, the driving unit 102 obtains two frames of image signals from the subject unit group group 530 and obtains four frames of image signals from the feature region unit group group 520. At this time, the driving unit 102 obtains image signals at different frame rates by separately driving the set of the reset transistor 303, the transfer transistor 302, and the selection transistor 305 of the unit group 231 included in the peripheral unit group group 540, the set of the reset transistor 303, the transfer transistor 302, and the selection transistor 305 of the unit group 231 included in the subject unit group group 530, and the set of the reset transistor 303, the transfer transistor 302, and the selection transistor 305 of the unit group 231 included in the feature region unit group group 520.

ステップS105において、画像処理部103は、特徴領域単位グループ群520からの画像信号をワークメモリ部104の予め定められた記憶領域に、フレームごとに順次、記憶する。同様に、画像処理部103は、被写体単位グループ群530からの画像信号をワークメモリ部104の予め定められた記憶領域に、フレームごとに順次、記憶する。また同様に、画像処理部103は、周辺単位グループ群540からの画像画号をワークメモリ部104の予め定められた記憶領域に、フレームごとに順次、記憶する。 In step S105, the image processing unit 103 stores image signals from the feature region unit group group 520 in a predetermined storage area of the work memory unit 104, sequentially for each frame. Similarly, the image processing unit 103 stores image signals from the subject unit group group 530 in a predetermined storage area of the work memory unit 104, sequentially for each frame. Similarly, the image processing unit 103 stores image signals from the peripheral unit group group 540 in a predetermined storage area of the work memory unit 104, sequentially for each frame.

ステップS106において、画像処理部103は、ワークメモリ部104から特徴領域単位グループ群520の複数フレームの画像信号を読み出し、この複数フレーム間の差分を算出することで、特徴領域510の変化を検出する。そして画像処理部103は、この検出結果に基づいて主要被写体500の状態を判定する。 In step S106, the image processing unit 103 reads out image signals of multiple frames of the feature region unit group set 520 from the work memory unit 104, and detects changes in the feature regions 510 by calculating the differences between the multiple frames. The image processing unit 103 then determines the state of the main subject 500 based on the detection results.

図8及び図9は、図7に示す撮像面から、主要被写体500を含む領域のみを切り出した図である。図8は、人物が瞬きをしている状態を示す。図9は、人物が視線の方向を変化させている状態を示す。画像処理部103は、例えば、主要被写体500の状態として、図8に示すような瞬きの状態を判定する。瞬きの状態を判定する場合、画像処理部103は、例えば、目の黒目部分が検出されていた箇所で黒目部分が検出されなくなった場合に瞬きが行われたと判定する。また、画像処理部103は、例えば、主要被写体500の状態として、図9に示すような視線の方向を判定する。視線の方向を判定する場合、画像処理部103は、例えば、目の黒目部分の位置の変化に基づいて判定する。画像処理部103は、例えば、人物の目及び口が笑っている状態であれば、笑顔と判定するなど、顔の表情を主要被写体500の状態として判定するようにしてもよい。 8 and 9 are diagrams in which only the region including the main subject 500 is cut out from the imaging plane shown in FIG. 7. FIG. 8 shows a state in which a person is blinking. FIG. 9 shows a state in which a person is changing the direction of their gaze. The image processing unit 103, for example, determines the state of the main subject 500 as the state of the blink as shown in FIG. 8. When determining the state of the blink, the image processing unit 103 determines that a blink has occurred when, for example, the iris of the eye is no longer detected at a location where the iris of the eye was detected. The image processing unit 103 also determines, for example, the direction of the gaze as shown in FIG. 9 as the state of the main subject 500. When determining the direction of the gaze, the image processing unit 103 makes the determination based on, for example, a change in the position of the iris of the eye. The image processing unit 103 may determine the state of the main subject 500 based on the facial expression, for example, determining that the person is smiling if the person's eyes and mouth are smiling.

ステップS107において、画像処理部103は、ワークメモリ部104から特徴領域単位グループ群520、被写体単位グループ群530及び周辺単位グループ群540からの画像信号をそれぞれ読み出し、この画像信号に基づいて表示用の動画(スルー画)を生成する。画像処理部103は、被写体単位グループ群530からの画像信号に基づくフレームを周辺単位グループ群540からの画像信号に基づくフレームの被写体単位グループ群530に対応する箇所に嵌め込む。また、画像処理部103は、特徴領域単位グループ群520からの画像信号に基づくフレームを被写体単位グループ群530からの画像信号に基づくフレームの特徴領域単位グループ群520に対応する箇所に嵌めこむ。このようにして画像処理部103は、特徴領域510、主要被写体500及び周辺領域のフレームを合成して、スルー画を生成する。スルー画の表示フレームレートについては、特徴領域用フレームレート、被写体用フレームレート及び周辺用フレームレートのいずれのフレームレートにしてもよいし、その他のフレームレートにしてもよい。また、単位時間あたりにおけるフレーム数は、特徴領域510、主要被写体500及び周辺領域でそれぞれ異なるので、適宜フレームを間引いたり補完したりしてフレーム数を整合させるようにすればよい。 In step S107, the image processing unit 103 reads out the image signals from the feature region unit group group 520, the subject unit group group 530, and the peripheral unit group group 540 from the work memory unit 104, and generates a moving image (through image) for display based on the image signals. The image processing unit 103 fits a frame based on the image signal from the subject unit group group 530 into a portion of the frame based on the image signal from the peripheral unit group group 540 that corresponds to the subject unit group group 530. The image processing unit 103 also fits a frame based on the image signal from the feature region unit group group 520 into a portion of the frame based on the image signal from the subject unit group group 530 that corresponds to the feature region unit group group 520. In this way, the image processing unit 103 synthesizes the frames of the feature region 510, the main subject 500, and the peripheral region to generate a through image. The display frame rate of the through image may be any of the frame rates for the feature region, the frame rate for the subject, and the frame rate for the peripheral region, or may be another frame rate. In addition, since the number of frames per unit time differs between the feature region 510, the main subject 500, and the peripheral region, the number of frames can be matched by thinning or supplementing frames as appropriate.

ステップS108において、画像処理部103は、ステップS107で生成したスルー画を表示部106に表示する。このとき画像処理部103は、人物の顔等の主要被写体500と人物の目又は人物の口等の特徴領域510との位置を示す枠などをスルー画に重ねて表示する。また画像処理部103は、ステップS106で判定した瞬き、視線の方向及び顔の表情等の主要被写体500の状態を示すアイコンなどをスルー画に重ねて表示する。このようにすることで、カメラ100が認識している人物の顔の位置や状態と人物の目の位置や状態と人物の口の位置や状態とをユーザに通知することができる。 In step S108, the image processing unit 103 displays the through image generated in step S107 on the display unit 106. At this time, the image processing unit 103 displays a frame indicating the position of the main subject 500, such as a person's face, and a characteristic area 510, such as the person's eyes or the person's mouth, superimposed on the through image. The image processing unit 103 also displays an icon indicating the state of the main subject 500, such as blinking, gaze direction, and facial expression, determined in step S106, superimposed on the through image. In this way, the position and state of the person's face, eyes, and mouth recognized by the camera 100 can be notified to the user.

ステップS109において、画像処理部103は、ステップS106で判定した主要被写体500の状態に基づいて、静止画記録(静止画撮影)を行うか否かを判定する。画像処理部103は、ステップS106で判定した人物の目の視線がカメラ100側を向いている場合や、ステップS106で判定した人物の顔の表情が笑顔である場合などに静止画記録を行う。このとき、画像処理部103は、特徴領域、主要被写体500及び周辺領域のフレームを合成して1枚の静止画を生成して、記録部105に記録する。一方、画像処理部103は、ステップS106で瞬きをしていると判定した場合などには、静止画記録を行わない。 In step S109, the image processing unit 103 determines whether or not to record a still image (take a still image) based on the state of the main subject 500 determined in step S106. The image processing unit 103 records a still image when the gaze of the person determined in step S106 is directed toward the camera 100 or when the facial expression of the person determined in step S106 is a smile. At this time, the image processing unit 103 synthesizes frames of the characteristic region, the main subject 500, and the peripheral region to generate a single still image, and records it in the recording unit 105. On the other hand, if the image processing unit 103 determines in step S106 that the person is blinking, for example, it does not record a still image.

ステップS110において、制御部101は、次の単位時間の撮像を行うか否かを判断する。次の単位時間の撮像を行うか否かは、その時点でユーザから自動撮影モードの終了が指示されているか否かで判断される。制御部101は、次の単位時間の撮像を行う場合は、ステップ110を肯定判定して上記ステップS101に戻り、次の単位時間の撮像を行わない場合は、ステップ110を否定判定して図6の処理を終了する。 In step S110, the control unit 101 determines whether or not to capture the next unit of time. Whether or not to capture the next unit of time is determined based on whether or not the user has instructed to end the automatic capture mode at that point in time. If the control unit 101 determines that the next unit of time is to be captured, it makes a positive judgment in step 110 and returns to step S101 above, whereas if the control unit 101 determines that the next unit of time is not to be captured, it makes a negative judgment in step 110 and ends the processing in FIG. 6.

「単位時間」とは、予め制御部101に設定されている時間であって、例えば、数秒程度である。また、図6に示す処理において、次の単位時間が開始されるときに、ステップS101及びS102で改めて主要被写体500及び特徴領域510が検出され、特徴領域単位グループ群520、被写体単位グループ群530及び周辺単位グループ群540が更新される。これにより、主要被写体500及び特徴領域510が移動してもこれに追従して特徴領域単位グループ群520、被写体単位グループ群530及び周辺単位グループ群540を逐次、更新することができる。また、ステップS101及びS102で改めて主要被写体500及び特徴領域510を検出する際には、前の単位時間で周辺領域よりも高いフレームレートで撮像した主要被写体500及び特徴領域510の撮像画像を参照で
きるので、主要被写体500及び特徴領域510を精度よく検出することができる。
The "unit time" is a time set in advance in the control unit 101, and is, for example, about several seconds. In the process shown in FIG. 6, when the next unit time starts, the main subject 500 and the characteristic region 510 are detected again in steps S101 and S102, and the characteristic region unit group group 520, the subject unit group group 530, and the peripheral unit group group 540 are updated. This makes it possible to sequentially update the characteristic region unit group group 520, the subject unit group group 530, and the peripheral unit group group 540 in accordance with the movement of the main subject 500 and the characteristic region 510. In addition, when the main subject 500 and the characteristic region 510 are detected again in steps S101 and S102, the captured images of the main subject 500 and the characteristic region 510 captured at a higher frame rate than the peripheral region in the previous unit time can be referenced, so that the main subject 500 and the characteristic region 510 can be detected with high accuracy.

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)カメラ100は、複数の単位グループ231(撮像領域)を有し、単位グループ231に入射した光像に応じた画像信号を生成する撮像チップ213を有する。またカメラ100は、撮像チップ213から出力された画像信号に基づいて当該画像信号の示す画像の特徴領域510を検出する特徴領域検出部112と、複数の単位グループ231のうち特徴領域510に対応する光像が入射した単位グループ231を特徴領域用フレームレートで撮像を行うように制御し、複数の単位グループ231のうち特徴領域510に対応する光像が入射した単位グループ231以外の単位グループ231を特徴領域用フレームレートとは異なるフレームレートで撮像を行うように制御する制御部101と、を含む信号処理チップ211を有する。これにより、撮像素子200の全体の撮像領域から画像信号を読み出しても、撮像素子200の特定の撮像領域(特徴領域510に対応する光像が入射した単位グループ231)から画素信号を高速に読み出すことができ、特徴領域510の認識精度を向上することができる。また、特徴領域510以外の他の領域についてはフレームレートを低くして画像信号を取得しているので、全画素からの高速読み出しに比べて、撮像素子200の駆動や画像処理の負荷を減らし、消費電力や発熱を抑えることができる。
According to the embodiment described above, the following advantageous effects can be obtained.
(1) The camera 100 has a plurality of unit groups 231 (imaging regions), and an imaging chip 213 that generates an image signal according to an optical image incident on the unit groups 231. The camera 100 also has a signal processing chip 211 including a characteristic region detection unit 112 that detects a characteristic region 510 of an image indicated by an image signal output from the imaging chip 213 based on the image signal, and a control unit 101 that controls the unit groups 231, among the plurality of unit groups 231, into which an optical image corresponding to the characteristic region 510 is incident, to perform imaging at a characteristic region frame rate, and controls the unit groups 231 other than the unit groups 231 into which an optical image corresponding to the characteristic region 510 is incident, among the plurality of unit groups 231, to perform imaging at a frame rate different from the characteristic region frame rate. As a result, even if an image signal is read out from the entire imaging region of the imaging element 200, pixel signals can be read out at high speed from a specific imaging region of the imaging element 200 (the unit groups 231 into which an optical image corresponding to the characteristic region 510 is incident), and the recognition accuracy of the characteristic region 510 can be improved. Furthermore, since image signals are acquired at a lower frame rate for areas other than the characteristic area 510, the load on driving the image sensor 200 and image processing can be reduced, and power consumption and heat generation can be suppressed, compared to high-speed readout from all pixels.

(2)カメラ100は、特徴領域510に対応する単位グループ231から出力される画像信号に基づいて、主要被写体500の状態を判定する。これにより、主要被写体500の状態の判定結果を用いて適切なシャッターチャンスを捉えて自動で静止画を記録することができる。 (2) The camera 100 determines the state of the main subject 500 based on the image signal output from the unit group 231 corresponding to the feature region 510. This allows the camera 100 to use the result of determining the state of the main subject 500 to capture an appropriate shutter opportunity and automatically record a still image.

-第2の実施形態-
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態のカメラ100及び撮像素子200の構成は、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
--Second embodiment--
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The configurations of the camera 100 and the image sensor 200 of the second embodiment are similar to those of the first embodiment, and therefore description thereof will be omitted.

図10は、第2の実施形態における自動撮影モードにおける処理の流れを説明するフローチャートである。第2の実施形態に係るカメラ100は、ユーザにより不図示の操作部材を介して自動撮影モードが指示されたときに、図10に示す処理を開始する。ステップS201~S202については、上記第1の実施形態のステップS101~S102と同様の処理を行う。すなわち、画像処理部103は、撮像素子200により撮像された画像から主要被写体を検出し、主要被写体から特徴領域を検出する。 Figure 10 is a flowchart explaining the flow of processing in the automatic shooting mode in the second embodiment. The camera 100 according to the second embodiment starts the processing shown in Figure 10 when the automatic shooting mode is instructed by the user via an operation member (not shown). Steps S201 to S202 are similar to steps S101 to S102 in the first embodiment. That is, the image processing unit 103 detects a main subject from an image captured by the image sensor 200, and detects a characteristic region from the main subject.

ステップS203において、画像処理部103は、上記第1の実施形態と同様にして、特徴領域単位グループ群、被写体単位グループ群及び周辺単位グループ群を設定する。そして画像処理部103は、主要被写体の状況に応じて、特徴領域単位グループ群、被写体単位グループ群及び周辺単位グループ群のそれぞれに含まれる単位グループ231の画素の間引き率または加算数を設定する。 In step S203, the image processing unit 103 sets a feature region unit group group, a subject unit group group, and a peripheral unit group group in the same manner as in the first embodiment. Then, the image processing unit 103 sets the pixel thinning rate or the number of additions of the unit groups 231 included in each of the feature region unit group group, the subject unit group group, and the peripheral unit group group according to the state of the main subject.

主要被写体の状況として、例えば、制御部101が、主要被写体に対する撮影レンズ120の焦点調節状態(デフォーカス量)を算出する。デフォーカス量の算出方法については、公知の方法を用いればよいので説明を省略する。 As the condition of the main subject, for example, the control unit 101 calculates the focus adjustment state (defocus amount) of the photographing lens 120 with respect to the main subject. A publicly known method can be used to calculate the defocus amount, so a description thereof will be omitted.

デフォーカス量が大きく(すなわち所定値以上であり)、主要被写体がある程度ボケていると判定できる場合には、細かいパターンを認識できず、主要被写体の状態を精度よく認識できないことが予測される。そこで、画像処理部103は、全ての単位グループ231において画素の間引き率または加算数を大きい値に設定する。これにより、撮像素子200から読み出す画像信号の画素数が少なくなり、その後の画像処理における演算量の低減や撮像素子200の消費電力を抑制することができる。 When the defocus amount is large (i.e., equal to or greater than a predetermined value) and it can be determined that the main subject is somewhat blurred, it is predicted that fine patterns will not be recognized and the state of the main subject will not be recognized accurately. Therefore, the image processing unit 103 sets the pixel thinning rate or the number of additions to a large value in all unit groups 231. This reduces the number of pixels of the image signal read from the image sensor 200, making it possible to reduce the amount of calculation in the subsequent image processing and suppress the power consumption of the image sensor 200.

一方、デフォーカス量が小さく(すなわち所定値以下であり)、主要被写体に撮影レンズ120のピントが合っていると判定できる場合には、主要被写体の状態を正しく認識するために撮像素子200から読み出す画像信号の画素数が多い方が望ましいが、画素数が多くなるとその分演算量や消費電力が大きくなってしまう。そこで、画像処理部103は、主要被写体の状態を認識するために使用する特徴領域に対応する特徴領域単位グループ群については、上記デフォーカス量が大きい場合よりも画素の間引き率または加算数を小さい値に設定する。これにより、特徴領域単位グループ群からの画像信号については画素数が多くなるため、精度よく主要被写体の状態を認識することができる。また画像処理部103は、この他被写体単位グループ群及び周辺単位グループ群については、特徴領域単位グループ群よりも画素の間引き率または加算数を大きい値に設定する。これにより、全体としては、画像処理の演算量が増えるのを防止でき、且つ撮像素子200の消費電力を抑制できる。ただし、AF動作が行われる場合には主要被写体である顔に焦点を合わせるので、これからデフォーカス量が小さくなるものとして、デフォーカス量が所定値以下の場合と同様に間引き率と加算数を小さい設定にしてもよい。AF動作が行われる場合とは、撮影者によるAF起動部材の操作や動画などの常時AF動作中に行われる。 On the other hand, when the defocus amount is small (i.e., equal to or less than a predetermined value) and it can be determined that the photographing lens 120 is in focus on the main subject, it is desirable to have a large number of pixels in the image signal read from the image sensor 200 in order to correctly recognize the state of the main subject, but the larger the number of pixels, the larger the amount of calculation and power consumption. Therefore, the image processing unit 103 sets the pixel thinning rate or the number of additions to a smaller value for the feature area unit group group corresponding to the feature area used to recognize the state of the main subject than when the defocus amount is large. As a result, the number of pixels in the image signal from the feature area unit group group is increased, so that the state of the main subject can be recognized with high accuracy. In addition, the image processing unit 103 sets the pixel thinning rate or the number of additions to a larger value for the other subject unit group group and the peripheral unit group group than for the feature area unit group group. As a result, it is possible to prevent the amount of calculation in image processing from increasing overall, and to suppress the power consumption of the image sensor 200. However, when AF operation is performed, the focus is on the face, which is the main subject, so the defocus amount will be small from now on, and the thinning rate and addition number can be set small, just as when the defocus amount is below a certain value. AF operation is performed when the photographer operates the AF activation member or during constant AF operation for video, etc.

また、主要被写体の状況として、画像処理部103が、撮像素子200の撮像面において主要被写体が占める割合、すなわち撮像面の大きさに対する主要被写体の大きさの割合を算出するようにしてもよい。 In addition, as the condition of the main subject, the image processing unit 103 may calculate the proportion of the imaging surface of the image sensor 200 that the main subject occupies, i.e., the proportion of the size of the main subject relative to the size of the imaging surface.

撮像面において主要被写体が占める割合が所定値(たとえば30%)以上である場合には、撮像画像上で主要被写体に関する情報量が多くなるので、画素の間引き率または加算数をある程度大きくしても、精度よく主要被写体の状態を認識できることが予測される。そこで画像処理部103は、全ての単位グループ231において、画素の間引き率または加算数を大きい値に設定する。これにより、撮像素子200から読み出す画像信号の画素数が少なくなり、その後の画像処理における演算量の低減や撮像素子200の消費電力を抑制することができる。 When the proportion of the imaging surface occupied by the main subject is equal to or greater than a predetermined value (e.g., 30%), the amount of information about the main subject in the captured image is large, so it is predicted that the state of the main subject can be recognized with high accuracy even if the pixel thinning rate or the number of additions is increased to a certain extent. Therefore, the image processing unit 103 sets the pixel thinning rate or the number of additions to a large value in all unit groups 231. This reduces the number of pixels in the image signal read from the image sensor 200, reducing the amount of calculation in subsequent image processing and suppressing power consumption of the image sensor 200.

一方、撮像面において主要被写体が占める割合が所定値(たとえば10%)以下である場合には、撮像画像上で主要被写体に関する情報量が少なくなるので、細かいパターンを認識しづらく、主要被写体の状態を認識しづらくなることが予測される。そこで、画像処理部103は、全ての単位グループ231において、上記主要被写体が占める割合が大きい場合よりも画素の間引き率または加算数を小さい値に設定する。これにより、撮像素子200から読み出す画像信号の画素数が多くなるので、精度よく主要被写体の状態を認識することができる。 On the other hand, when the proportion of the imaging surface occupied by the main subject is equal to or less than a predetermined value (for example, 10%), the amount of information about the main subject in the captured image is reduced, making it difficult to recognize fine patterns and therefore difficult to recognize the state of the main subject. Therefore, the image processing unit 103 sets the pixel thinning rate or number of additions to a smaller value in all unit groups 231 than when the proportion of the main subject is large. This increases the number of pixels in the image signal read out from the image sensor 200, making it possible to recognize the state of the main subject with high accuracy.

設定する画素の間引き率または加算数の値については、画像の用途に応じて上限値を設定しておくことが望ましい。画像をスルー画像として表示する場合には、表示画像の品質を損ねない程度の間引き率または加算数を上限値とする。例えば、表示部106の解像度を満たす画素数となる間引き率または加算数を上限値として設定する。また、画像を静止画あるいは動画として記録する場合には、記録画像の品質を損ねない程度の間引き率または加算数を上限値とする。例えば、記録解像度を満たす画素数となる間引き率または加算数を上限値として設定する。 It is desirable to set an upper limit for the pixel thinning rate or addition number depending on the use of the image. When an image is displayed as a through image, the upper limit is set to a thinning rate or addition number that does not impair the quality of the displayed image. For example, the upper limit is set to a thinning rate or addition number that results in a number of pixels that satisfies the resolution of the display unit 106. When an image is recorded as a still image or a video, the upper limit is set to a thinning rate or addition number that does not impair the quality of the recorded image. For example, the upper limit is set to a thinning rate or addition number that results in a number of pixels that satisfies the recording resolution.

ステップS203では、このようにして、画像処理部103が、主要被写体の状況に応じて、特徴領域単位グループ群、被写体単位グループ群及び周辺単位グループ群のそれぞれに対する画素の間引き率または加算数を設定する。 In this way, in step S203, the image processing unit 103 sets the pixel thinning rate or the number of pixels to be added for each of the feature region unit group group, the object unit group group, and the surrounding unit group group according to the condition of the main object.

ステップS204において、制御部101は、特徴領域単位グループ群、被写体単位グループ群及び周辺単位グループ群のそれぞれに含まれる単位グループ231を特定する情報と、それぞれに設定した画素の間引き率または加算数の情報とを、駆動部102に伝達する。駆動部102は、制御部101から伝達された情報に従って撮像素子200を駆動して撮像を行わせ、画像信号を出力させる。すなわち、駆動部102は、特徴領域単位グループ群520、被写体単位グループ群530及び周辺単位グループ群540について、それぞれ設定された画素の間引き率または加算数に従って、単位グループ231に含まれる画素の電荷蓄積及び画像信号の出力を実行させる。この場合、駆動部102は、特徴領域単位グループ群に含まれる単位グループ231のリセットトランジスタ303、転送トランジスタ302及び選択トランジスタ305の組と、被写体単位グループ群に含まれる単位グループ231のリセットトランジスタ303、転送トランジスタ302及び選択トランジスタ305の組と、周辺単位グループ群に含まれる単位グループ231のリセットトランジスタ303、転送トランジスタ302及び選択トランジスタ305の組とを別個に駆動することにより、異なる画素の間引き率または加算数で画像信号を得る。 In step S204, the control unit 101 transmits information identifying the unit groups 231 included in each of the feature region unit group group, the subject unit group group, and the peripheral unit group group, and information on the pixel thinning rate or addition number set for each to the drive unit 102. The drive unit 102 drives the image sensor 200 to capture an image in accordance with the information transmitted from the control unit 101, and outputs an image signal. That is, the drive unit 102 executes charge accumulation of the pixels included in the unit groups 231 and output of image signals in accordance with the pixel thinning rate or addition number set for each of the feature region unit group group 520, the subject unit group group 530, and the peripheral unit group group 540. In this case, the driving unit 102 separately drives the set of the reset transistor 303, the transfer transistor 302, and the selection transistor 305 of the unit group 231 included in the feature region unit group group, the set of the reset transistor 303, the transfer transistor 302, and the selection transistor 305 of the unit group 231 included in the subject unit group group, and the set of the reset transistor 303, the transfer transistor 302, and the selection transistor 305 of the unit group 231 included in the peripheral unit group group, to obtain image signals with different pixel thinning rates or addition numbers.

ステップS205~S210の処理は、上記第1の実施形態のステップS105~S510と同様の処理を行う。すなわち、画像処理部103は、撮像素子200からの画像信号をワークメモリ部104に記憶した後、特徴領域単位グループ群からの画像信号に基づいて主要被写体の状態を判定する。画像処理部103は、この判定結果に応じて静止画記録を行う。 The processing in steps S205 to S210 is the same as that in steps S105 to S510 in the first embodiment. That is, the image processing unit 103 stores the image signal from the image sensor 200 in the work memory unit 104, and then determines the state of the main subject based on the image signal from the feature region unit group group. The image processing unit 103 records a still image according to the result of this determination.

また画像処理部103は、撮像素子200からの画像信号に基づいてスルー画像を生成して、表示部106に表示する。特徴領域単位グループ群、被写体単位グループ群及び周辺単位グループ群においてそれぞれ画素の間引き率または加算数が異なる場合には、特徴領域、主要被写体及び周辺領域で画素数がそれぞれ異なるので、適宜画素を間引いたり補間したりして画素数を整合させるようにすればよい。 The image processing unit 103 also generates a through image based on the image signal from the image sensor 200, and displays it on the display unit 106. If the pixel thinning rate or the number of pixels added differs between the feature region unit group group, the subject unit group group, and the peripheral unit group group, the pixel count differs between the feature region, the main subject, and the peripheral region, so the pixel count can be adjusted by thinning or interpolating the pixels as appropriate.

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)カメラ100は、主要被写体領域のデフォーカス量が大きいほど、主要被写体領域に対応する光像が入射した撮像領域(単位グループ231)を撮像する際の画素の間引き率または加算数を大きくするようにした。このように、撮像画像の画素数を増やしても主要被写体の状態を精度よく認識できない状況では、撮像画像の画素数を減らすことで消費電力や演算負荷を抑制することができる。
According to the embodiment described above, the following advantageous effects can be obtained.
(1) In the camera 100, the larger the defocus amount of the main subject region, the larger the pixel thinning rate or the number of pixels added when capturing an image of an imaging region (unit group 231) into which an optical image corresponding to the main subject region is incident. In this way, in a situation where the state of the main subject cannot be recognized with high accuracy even if the number of pixels of the captured image is increased, the power consumption and the calculation load can be suppressed by reducing the number of pixels of the captured image.

(2)カメラ100は、撮像チップ213から出力された画像信号の示す画像において主要被写体領域が占める割合が大きいほど、主要被写体領域に対応する光像が入射した撮像領域(単位グループ231)を撮像する際の画素の間引き率または加算数を大きくするようにした。このように、主要被写体の状態を十分認識できる状況では、撮像画像の画素数を減らすことで消費電力や演算負荷を抑制することができる。 (2) In the camera 100, the larger the proportion of the main subject region in the image represented by the image signal output from the imaging chip 213, the larger the pixel thinning rate or the number of pixels added when imaging the imaging region (unit group 231) into which the light image corresponding to the main subject region is incident. In this way, in a situation where the state of the main subject can be sufficiently recognized, it is possible to reduce power consumption and computational load by reducing the number of pixels in the captured image.

(変形例1)
上述した実施形態において、画像処理部103は、複数の主要被写体(顔)を検出した場合には、その複数の主要被写体の中から優先する被写体(優先被写体)を1つ選択するようにしてもよい。
(Variation 1)
In the above-described embodiment, when a plurality of main subjects (faces) are detected, the image processing unit 103 may select one of the plurality of main subjects as a priority subject (priority subject).

この場合、画像処理部103は、上述したステップS106と同様に、特徴領域の変化を検出して、主要被写体(顔)の状態を判定する。例えば、瞬きをしている顔は本物の人物の顔であるが、瞬きをしていない顔は絵や写真など本物の人物ではない可能性がある。そこで画像処理部103は、瞬きをしている顔を、優先被写体として選択する。 In this case, the image processing unit 103 detects changes in the characteristic areas and determines the state of the main subject (face), similar to step S106 described above. For example, a blinking face is the face of a real person, but a non-blinking face may be a drawing or photograph and not a real person. Therefore, the image processing unit 103 selects the blinking face as the priority subject.

また、喋っている人物は、優先度が高いと考えられる。そこで、カメラ100は、主要被写体の状態として、人物が喋っているか否かを判定する。カメラ100は、マイクから得られる音声信号の変化と特徴領域である口の形の変化とが同時に検出された場合には、その人物が喋っていると判定する。そして、喋っている人物(顔)を、優先被写体として選択する。 Furthermore, a person who is speaking is considered to have a high priority. Therefore, camera 100 determines whether or not the person is speaking as the state of the main subject. When camera 100 detects a change in the audio signal obtained from the microphone and a change in the shape of the mouth, which is a characteristic region, simultaneously, it determines that the person is speaking. Then, the speaking person (face) is selected as the priority subject.

制御部101は、優先被写体として選択した主要被写体について、撮影レンズ120のピントを合わせるAF処理を行うようにする。また、優先被写体として選択されなかった主要被写体については、その後、特徴領域の検出を行わず、例えば周辺領域と同じフレームレートで撮像するようにする。 The control unit 101 performs AF processing to focus the photographing lens 120 on the main subject selected as the priority subject. In addition, for main subjects not selected as priority subjects, detection of characteristic regions is not performed thereafter, and images are captured at the same frame rate as the peripheral regions, for example.

(変形例2)
上述した第1の実施形態において、特徴領域に対応する特徴領域単位グループ群については、主要被写体及び周辺領域よりも高いフレームレートで撮像を行うので、その分電荷の蓄積時間が短くなり、画像信号の出力が小さくなる場合がある。そこで、画像処理部103は、特徴領域単位グループ群については、被写体単位グループ群及び周辺単位グループ群よりも、単位グループ231に含まれる画素から読み出す画素信号のゲインを大きく設定するようにしてもよい。
(Variation 2)
In the first embodiment described above, the feature region unit group group corresponding to the feature region is imaged at a higher frame rate than the main subject and the peripheral region, so the charge accumulation time is shorter and the image signal output may be smaller. Therefore, the image processing unit 103 may set a larger gain for the pixel signals read out from the pixels included in the unit group 231 for the feature region unit group group than for the subject unit group group and the peripheral unit group group.

この場合、駆動部102は、特徴領域単位グループ群、被写体単位グループ群及び周辺単位グループ群について、それぞれ設定されたゲインで、単位グループ231に含まれる画素から読み出した画素信号を増幅して出力させる。特徴領域単位グループ群については、ゲインの設定値が大きいので、画像信号の出力が大きくなり、特徴領域の変化の検出精度を高めることができる。 In this case, the driving unit 102 amplifies and outputs pixel signals read from pixels included in the unit group 231 with gains set for the feature area unit group group, the subject unit group group, and the surrounding unit group group, respectively. Since the gain setting value is large for the feature area unit group group, the image signal output is large, and the accuracy of detecting changes in the feature area can be improved.

(変形例3)
上述した第1の実施形態において、画像処理部103は、特徴領域単位グループ群に特徴領域用フレームレートを設定する際、撮像面における主要被写体の占める割合に応じて設定する値を変化させるようにしてもよい。撮像面における主要被写体の占める割合が大きいほど特徴領域用フレームレートの設定値を低くし、撮像面における主要被写体の占める割合が小さいほど特徴領域用フレームレートの設定値を高くする。撮像面における主要被写体の占める割合が大きい場合には、撮像画像上で主要被写体に関する情報量が多く、特徴領域の変化も検出しやすいので、特徴領域用フレームレートを下げることで消費電力を低減できる。一方、撮像面における主要被写体の占める割合が小さい場合には、撮像画像上で主要被写体に関する情報量が少なく、特徴領域の変化も検出しにくいので、特徴領域用フレームレートを上げることで、主要被写体の状態の認識精度を高くできる。
(Variation 3)
In the first embodiment described above, when setting the characteristic region frame rate for the characteristic region unit groups, the image processing unit 103 may change the set value according to the proportion of the main subject on the imaging surface. The larger the proportion of the main subject on the imaging surface, the lower the set value of the characteristic region frame rate, and the smaller the proportion of the main subject on the imaging surface, the higher the set value of the characteristic region frame rate. When the proportion of the main subject on the imaging surface is large, the amount of information related to the main subject on the captured image is large and changes in the characteristic region are easy to detect, so that the power consumption can be reduced by lowering the characteristic region frame rate. On the other hand, when the proportion of the main subject on the imaging surface is small, the amount of information related to the main subject on the captured image is small and changes in the characteristic region are difficult to detect, so that the recognition accuracy of the state of the main subject can be improved by increasing the feature region frame rate.

(変形例4)
主要被写体として複数の人物の顔を検出した際、顔の数が所定値よりも多い場合には、撮像画像において一つ一つの顔に関する情報量が少なく、顔の状態を認識しにくいことが予測される。そこで、画像処理部103は、このような場合には、特徴領域についての画素の間引き率または加算数を小さい値に設定して、顔の状態の認識精度を高くするようにしてもよい。
(Variation 4)
When multiple human faces are detected as main subjects, if the number of faces is greater than a predetermined value, the amount of information about each face in the captured image is small, and it is predicted that it will be difficult to recognize the state of the face. Therefore, in such a case, the image processing unit 103 may set the pixel thinning rate or the number of additions for the characteristic region to a small value to increase the accuracy of recognizing the state of the face.

また、主要被写体として検出した人物の顔の位置が撮像面の中央近傍である場合には、ポートレート撮影であり、撮像画像における顔の情報量が多く、顔の状態を認識しやすいことが予測される。そこで画像処理部103は、このような場合には、全体的に、画素の間引き率または加算数を大きい値に設定して、消費電力や演算負荷を低減するようにしてもよい。 In addition, if the position of the face of a person detected as the main subject is near the center of the imaging surface, it is predicted that the captured image is a portrait, there is a large amount of facial information, and the state of the face is easy to recognize. In such a case, the image processing unit 103 may set the pixel thinning rate or the number of additions to a large value overall to reduce power consumption and calculation load.

(変形例5)
特徴領域、主要被写体領域及び周辺領域について、上述した第1の実施形態ではフレームレートを設定し、上述した第2の実施形態では、画素の間引き率または加算数を設定する例について説明した。しかしながら、設定する撮像条件は、上述した実施形態で説明した例に限定しなくてもよい。例えば、特徴領域、主要被写体領域及び周辺領域について、画素の間引き率と加算数の両方を設定するようにしてもよい。この場合は、画素が間引かれた後、残った画素の画素信号を加算することで、さらに画素数を少なくする。また、フレームレートと画素の間引き率または加算数との両方を設定するようにしてもよい。
(Variation 5)
In the first embodiment described above, a frame rate is set for the feature region, the main subject region, and the peripheral region, and in the second embodiment described above, an example is described in which a pixel thinning rate or an addition number is set. However, the imaging conditions to be set do not have to be limited to the examples described in the above embodiments. For example, both a pixel thinning rate and an addition number may be set for the feature region, the main subject region, and the peripheral region. In this case, after the pixels are thinned out, the pixel signals of the remaining pixels are added to further reduce the number of pixels. In addition, both a frame rate and a pixel thinning rate or an addition number may be set.

また、主要被写体領域及び周辺領域のフレームレートは同じにして、特徴領域だけフレームレートを高くしてもよい。特徴領域のフレームレートを所定のフレームレートよりも高くすれば、特徴領域の認識精度を高めることができる。また、逆に特徴領域と主要被写体領域のフレームレートは同じにして周辺領域だけフレームレートを低くしたりしてもよい。特徴領域や主要被写体領域のフレームレートを所定のフレームレートのまま維持し、周辺領域のフレームレートを低くすることで、特徴領域や主要被写体領域の認識精度を維持しながら、消費電力や画像処理の負荷を低減することができる。 Furthermore, the frame rate may be the same for the main subject region and the peripheral region, while the frame rate is increased only for the feature region. By increasing the frame rate of the feature region above a predetermined frame rate, the recognition accuracy of the feature region can be improved. Conversely, the frame rate may be the same for the feature region and main subject region, while the frame rate is decreased only for the peripheral region. By maintaining the frame rate of the feature region and main subject region at a predetermined frame rate and decreasing the frame rate of the peripheral region, it is possible to reduce power consumption and the load of image processing while maintaining the recognition accuracy of the feature region and main subject region.

(変形例6)
上述した実施形態では、静止画の自動撮影を行う自動撮影モードに本発明を適用する例について説明したが、通常の撮影モード(すなわちユーザのレリーズボタン押下により静止画を記録するモード)に本発明を適用するようにしてもよい。この場合、カメラ100は、例えば、ユーザがレリーズボタンを半押しした場合に上述した図6の処理を開始し、上述した実施形態と同様にステップS101~S108の処理を行う。そして、カメラ100は、ユーザによりレリーズボタンが全押しされると、静止画を記録する。
(Variation 6)
In the above embodiment, an example has been described in which the present invention is applied to an automatic shooting mode in which still images are automatically captured, but the present invention may also be applied to a normal shooting mode (i.e., a mode in which a still image is recorded when the user presses the release button). In this case, the camera 100 starts the process of FIG. 6 described above when, for example, the user presses the release button halfway, and performs the processes of steps S101 to S108 as in the above embodiment. Then, when the user presses the release button all the way down, the camera 100 records a still image.

また、動画撮影モードに本発明を適用するようにしてもよい。この場合、カメラ100は、例えば、ユーザが録画ボタンを押下した場合に上術した図6の処理を開始して、撮像素子200により撮像された動画を記録し、再度ユーザが録画ボタンを押下した場合に図6の処理を終了する。 The present invention may also be applied to a video capture mode. In this case, the camera 100 starts the process of FIG. 6 described above when the user presses the record button, for example, and records a video captured by the image sensor 200, and ends the process of FIG. 6 when the user presses the record button again.

(変形例7)
上述した実施形態では、人物の顔を主要被写体として検出する例について説明したが、この他の被写体を主要被写体として検出するようにしてもよい。例えば、動物を主要被写体として検出するようにしてもよい。この場合、例えば、動物の目、口、鼻、耳、尾などを特徴領域として上述した実施形態と同様の制御を行う。これにより、動物の状態等の認識精度や認識速度を向上させることができる。
(Variation 7)
In the above embodiment, an example in which a human face is detected as the main subject has been described, but other subjects may be detected as the main subject. For example, an animal may be detected as the main subject. In this case, for example, the eyes, mouth, nose, ears, tail, etc. of the animal are used as feature regions and control is performed in the same manner as in the above embodiment. This can improve the recognition accuracy and speed of the state of the animal, etc.

また、主要被写体は、人工物であってもよい。この場合は、人工物の色情報やパターン情報などから特徴領域を検出する。例えば、色や輝度のコントラストが大きい部分を特徴領域として上述した実施形態と同様の制御を行う。これにより、人工物の状態等の認識精度や認識速度を向上させることができる。 The main subject may also be an artificial object. In this case, characteristic regions are detected from color information, pattern information, and the like of the artificial object. For example, areas with high color or brightness contrast are treated as characteristic regions and control is performed in the same manner as in the above-described embodiment. This makes it possible to improve the recognition accuracy and speed of the state of the artificial object, etc.

(変形例8)
上述した実施形態では、複数の画素から構成される単位グループ231ごとに撮像条件を設定可能な撮像素子200を用いる例について説明したが、1つの画素ごとに個別に撮像条件を設定可能な撮像素子を用いるようにしてもよい。この場合、上述したステップS103,S203では、特徴領域、主要被写体領域及び周辺領域のそれぞれに対応する画素群を設定し、各画素群に対してフレームレートや画素の間引き率または加算数を設定すればよい。
(Variation 8)
In the above embodiment, an example has been described in which the image sensor 200 is used that can set image capturing conditions for each unit group 231 composed of a plurality of pixels, but an image sensor that can set image capturing conditions for each pixel individually may be used. In this case, in the above steps S103 and S203, pixel groups corresponding to the feature region, main subject region, and peripheral region, respectively, are set, and a frame rate and a pixel thinning rate or number of additions are set for each pixel group.

(変形例9)
本発明による撮像装置は、デジタルカメラだけに限定されない。例えば、携帯電話機、スマートフォン、タブレット端末なども本発明による撮像装置に含まれる。
(Variation 9)
The imaging device according to the present invention is not limited to a digital camera, but may also include, for example, a mobile phone, a smartphone, a tablet terminal, and the like.

(変形例10)
上述した実施の形態では、各画素に対応してフローティングディフュージョンが設けられた撮像素子を用いる例を説明した。しかしながら、少なくとも2つの画素でフローティングディフュージョンを共有する撮像素子を用いるようにしてもよい。
(Variation 10)
In the above-described embodiment, an example has been described in which an image sensor in which a floating diffusion is provided for each pixel is used. However, an image sensor in which a floating diffusion is shared by at least two pixels may be used.

以上の説明はあくまで一例であり、上記実施形態の構成に何ら限定されるものではない。また、上記実施形態に各変形例の構成を適宜組み合わせてもかまわない。 The above description is merely an example, and is in no way limited to the configuration of the above embodiment. In addition, the configuration of each modified example may be appropriately combined with the above embodiment.

100…カメラ、101…制御部、102…駆動部、103…画像処理部、111…主要被写体検出部、112…特徴領域検出部、120…撮影レンズ、200…撮像素子、204…フォトダイオード、209…バンプ、211…信号処理チップ、213…撮像チップ、FD…フローティングディフュージョン 100...camera, 101...control unit, 102...drive unit, 103...image processing unit, 111...main subject detection unit, 112...feature region detection unit, 120...photographic lens, 200...imaging element, 204...photodiode, 209...bump, 211...signal processing chip, 213...imaging chip, FD...floating diffusion

Claims (19)

光を電荷に変換する第1光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって第1方向において前記第1光電変換部の隣に配置される第2光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1方向と交差する第2方向において前記第1光電変換部の隣に配置される第3光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1方向において前記第1光電変換部と並んで配置される第4光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1方向において前記第4光電変換部の隣に配置される第5光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって前記第2方向において前記第4光電変換部の隣に配置される第6光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって前記第2方向において前記第1光電変換部と並んで配置される第7光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1方向において前記第7光電変換部の隣に配置される第8光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって前記第2方向において前記第7光電変換部の隣に配置される第9光電変換部と、
前記第1光電変換部で変換された電荷を転送する第1転送部と、
前記第2光電変換部で変換された電荷を転送する第2転送部と、
前記第3光電変換部で変換された電荷を転送する第3転送部と、
前記第4光電変換部で変換された電荷を転送する第4転送部と、
前記第5光電変換部で変換された電荷を転送する第5転送部と、
前記第6光電変換部で変換された電荷を転送する第6転送部と、
前記第7光電変換部で変換された電荷を転送する第7転送部と、
前記第8光電変換部で変換された電荷を転送する第8転送部と、
前記第9光電変換部で変換された電荷を転送する第9転送部と
を有する第1半導体基板と、
前記第1半導体基板とともに積層される半導体基板であって、
前記第1光電変換部で変換された電荷に基づく第1画素信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷に基づく第2画素信号と、前記第3光電変換部で変換された電荷に基づく第3画素信号とをデジタル信号に変換する第1変換部と、
前記第4光電変換部で変換された電荷に基づく第4画素信号と、前記第5光電変換部で変換された電荷に基づく第5画素信号と、前記第6光電変換部で変換された電荷に基づく第6画素信号とをデジタル信号に変換する第2変換部と、
前記第7光電変換部で変換された電荷に基づく第7画素信号と、前記第8光電変換部で変換された電荷に基づく第8画素信号と、前記第9光電変換部で変換された電荷に基づく第9画素信号とをデジタル信号に変換する第3変換部と、
前記第1光電変換部、前記第2光電変換部および前記第3光電変換部で変換された電荷を蓄積する第1蓄積時間と、前記第4光電変換部、前記第5光電変換部および前記第6光電変換部で変換された電荷を蓄積する第2蓄積時間と、前記第7光電変換部、前記第8光電変換部および前記第9光電変換部で変換された電荷を蓄積する第3蓄積時間とのうち、少なくとも2つの蓄積時間が互いに異なる蓄積時間になるように、前記第1転送部、前記第2転送部、前記第3転送部、前記第4転送部、前記第5転送部、前記第6転送部、前記第7転送部、前記第8転送部および前記第9転送部を制御する駆動部とを有する第2半導体基板と
を備え、
前記第1転送部は、前記第1転送部を制御するための第1転送制御信号が出力される第1転送制御線に接続され、
前記第2転送部は、前記第2転送部を制御するための第2転送制御信号が出力される第2転送制御線に接続され、
前記第3転送部は、前記第3転送部を制御するための第3転送制御信号が出力される第3転送制御線に接続され、
前記第4転送部は、前記第4転送部を制御するための第4転送制御信号が出力される第4転送制御線に接続され、
前記第5転送部は、前記第5転送部を制御するための第5転送制御信号が出力される第5転送制御線に接続され、
前記第6転送部は、前記第6転送部を制御するための第6転送制御信号が出力される第6転送制御線に接続され、
前記第7転送部は、前記第7転送部を制御するための第7転送制御信号が出力される第7転送制御線に接続され、
前記第8転送部は、前記第8転送部を制御するための第8転送制御信号が出力される第8転送制御線に接続され、
前記第9転送部は、前記第9転送部を制御するための第9転送制御信号が出力される第9転送制御線に接続される、
撮像素子。
A first photoelectric conversion unit that converts light into an electric charge;
a second photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is disposed adjacent to the first photoelectric conversion unit in the first direction;
a third photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is disposed adjacent to the first photoelectric conversion unit in a second direction intersecting the first direction;
a fourth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is arranged alongside the first photoelectric conversion unit in the first direction;
a fifth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is disposed adjacent to the fourth photoelectric conversion unit in the first direction;
a sixth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is disposed adjacent to the fourth photoelectric conversion unit in the second direction;
a seventh photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is arranged alongside the first photoelectric conversion unit in the second direction;
an eighth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is disposed adjacent to the seventh photoelectric conversion unit in the first direction;
a ninth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is disposed adjacent to the seventh photoelectric conversion unit in the second direction;
a first transfer unit that transfers the charges converted by the first photoelectric conversion unit;
a second transfer unit that transfers the charges converted by the second photoelectric conversion unit;
a third transfer unit that transfers the charges converted by the third photoelectric conversion unit;
a fourth transfer unit that transfers the charges converted by the fourth photoelectric conversion unit;
a fifth transfer unit that transfers the charges converted by the fifth photoelectric conversion unit;
a sixth transfer unit that transfers the charges converted by the sixth photoelectric conversion unit;
a seventh transfer unit that transfers the charges converted by the seventh photoelectric conversion unit;
an eighth transfer unit that transfers the charges converted by the eighth photoelectric conversion unit;
a first semiconductor substrate having a ninth transfer unit that transfers the charges converted by the ninth photoelectric conversion unit;
A semiconductor substrate laminated together with the first semiconductor substrate,
a first conversion unit that converts a first pixel signal based on the charges converted by the first photoelectric conversion unit, a second pixel signal based on the charges converted by the second photoelectric conversion unit, and a third pixel signal based on the charges converted by the third photoelectric conversion unit into digital signals;
a second conversion unit that converts a fourth pixel signal based on the charges converted by the fourth photoelectric conversion unit, a fifth pixel signal based on the charges converted by the fifth photoelectric conversion unit, and a sixth pixel signal based on the charges converted by the sixth photoelectric conversion unit into digital signals;
a third conversion unit that converts a seventh pixel signal based on the charges converted by the seventh photoelectric conversion unit, an eighth pixel signal based on the charges converted by the eighth photoelectric conversion unit, and a ninth pixel signal based on the charges converted by the ninth photoelectric conversion unit into digital signals;
a second semiconductor substrate having a driver that controls the first transfer unit, the second transfer unit, the third transfer unit, the fourth transfer unit, the fifth transfer unit, the sixth transfer unit, the seventh transfer unit, the eighth transfer unit, and the ninth transfer unit so that at least two of a first accumulation time for accumulating charges converted in the first photoelectric conversion unit, the second photoelectric conversion unit, and the third photoelectric conversion unit, a second accumulation time for accumulating charges converted in the fourth photoelectric conversion unit, the fifth photoelectric conversion unit, and the sixth photoelectric conversion unit, and a third accumulation time for accumulating charges converted in the seventh photoelectric conversion unit, the eighth photoelectric conversion unit, and the ninth photoelectric conversion unit are different accumulation times;
the first transfer unit is connected to a first transfer control line through which a first transfer control signal for controlling the first transfer unit is output;
the second transfer unit is connected to a second transfer control line through which a second transfer control signal for controlling the second transfer unit is output;
the third transfer unit is connected to a third transfer control line through which a third transfer control signal for controlling the third transfer unit is output;
the fourth transfer unit is connected to a fourth transfer control line through which a fourth transfer control signal for controlling the fourth transfer unit is output;
the fifth transfer unit is connected to a fifth transfer control line through which a fifth transfer control signal for controlling the fifth transfer unit is output;
the sixth transfer unit is connected to a sixth transfer control line through which a sixth transfer control signal for controlling the sixth transfer unit is output;
the seventh transfer unit is connected to a seventh transfer control line through which a seventh transfer control signal for controlling the seventh transfer unit is output;
the eighth transfer unit is connected to an eighth transfer control line through which an eighth transfer control signal for controlling the eighth transfer unit is output;
the ninth transfer unit is connected to a ninth transfer control line to which a ninth transfer control signal for controlling the ninth transfer unit is output;
Image sensor.
請求項1に記載の撮像素子において、
前記駆動部は、
前記第1蓄積時間、前記第2蓄積時間および前記第3蓄積時間のうち、少なくとも2つの蓄積時間が互いに異なる蓄積時間になるように、
前記第1転送制御信号を前記第1転送制御線に出力するタイミングと、
前記第2転送制御信号を前記第2転送制御線に出力するタイミングと、
前記第3転送制御信号を前記第3転送制御線に出力するタイミングと、
前記第4転送制御信号を前記第4転送制御線に出力するタイミングと、
前記第5転送制御信号を前記第5転送制御線に出力するタイミングと、
前記第6転送制御信号を前記第6転送制御線に出力するタイミングと、
前記第7転送制御信号を前記第7転送制御線に出力するタイミングと、
前記第8転送制御信号を前記第8転送制御線に出力するタイミングと、
前記第9転送制御信号を前記第9転送制御線に出力するタイミングと
を制御する、
撮像素子。
2. The imaging device according to claim 1,
The drive unit is
at least two of the first accumulation time, the second accumulation time, and the third accumulation time are different from each other,
a timing for outputting the first transfer control signal to the first transfer control line;
a timing for outputting the second transfer control signal to the second transfer control line;
a timing for outputting the third transfer control signal to the third transfer control line;
a timing for outputting the fourth transfer control signal to the fourth transfer control line;
a timing for outputting the fifth transfer control signal to the fifth transfer control line;
a timing for outputting the sixth transfer control signal to the sixth transfer control line;
a timing for outputting the seventh transfer control signal to the seventh transfer control line;
a timing for outputting the eighth transfer control signal to the eighth transfer control line;
and controlling a timing for outputting the ninth transfer control signal to the ninth transfer control line.
Image sensor.
請求項1または請求項のいずれかに記載の撮像素子において、
前記第1光電変換部で変換された電荷が転送される第1フローティングディフュージョンと、
前記第4光電変換部で変換された電荷が転送される第2フローティングディフュージョンと、
前記第7光電変換部で変換された電荷が転送される第3フローティングディフュージョンと、
前記第1フローティングディフュージョンの電位をリセットする第1リセット部と
前記第2フローティングディフュージョンの電位をリセットする第2リセット部と
前記第3フローティングディフュージョンの電位をリセットする第3リセット部と
を備える、
撮像素子。
3. The imaging device according to claim 1,
a first floating diffusion to which the charges converted by the first photoelectric conversion unit are transferred;
a second floating diffusion to which the charges converted by the fourth photoelectric conversion unit are transferred;
a third floating diffusion to which the charges converted by the seventh photoelectric conversion unit are transferred;
a first reset unit that resets a potential of the first floating diffusion; a second reset unit that resets a potential of the second floating diffusion; and a third reset unit that resets a potential of the third floating diffusion.
Image sensor.
請求項に記載の撮像素子において、
前記駆動部は、前記第1蓄積時間、前記第2蓄積時間および前記第3蓄積時間のうち、少なくとも2つの蓄積時間が互いに異なる蓄積時間になるように、前記第1リセット部、前記第2リセット部および前記第3リセット部を制御する、
撮像素子。
4. The imaging device according to claim 3 ,
the driving unit controls the first reset unit, the second reset unit, and the third reset unit so that at least two of the first accumulation time, the second accumulation time, and the third accumulation time are different from each other.
Image sensor.
請求項に記載の撮像素子において、
前記第1リセット部は、前記第1リセット部を制御するための第1リセット制御信号が出力される第1リセット制御線に接続され、
前記第2リセット部は、前記第2リセット部を制御するための第2リセット制御信号が出力される第2リセット制御線に接続され、
前記第3リセット部は、前記第3リセット部を制御するための第3リセット制御信号が出力される第3リセット制御線に接続され、
前記駆動部は、前記第1蓄積時間、前記第2蓄積時間および前記第3蓄積時間のうち、少なくとも2つの蓄積時間が互いに異なる蓄積時間になるように、
前記第1リセット制御信号を前記第1リセット制御線に出力するタイミングと、
前記第2リセット制御信号を前記第2リセット制御線に出力するタイミングと、
前記第3リセット制御信号を前記第3リセット制御線に出力するタイミングとを制御する、
撮像素子。
5. The imaging device according to claim 4 ,
The first reset unit is connected to a first reset control line through which a first reset control signal for controlling the first reset unit is output,
the second reset unit is connected to a second reset control line through which a second reset control signal for controlling the second reset unit is output;
the third reset unit is connected to a third reset control line through which a third reset control signal for controlling the third reset unit is output;
The driving unit adjusts the first accumulation time, the second accumulation time, and the third accumulation time so that at least two of the first accumulation time, the second accumulation time, and the third accumulation time are different from each other.
a timing for outputting the first reset control signal to the first reset control line;
a timing for outputting the second reset control signal to the second reset control line;
and controlling a timing for outputting the third reset control signal to the third reset control line.
Image sensor.
請求項1または請求項のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1光電変換部で変換された電荷を排出する第1リセット部と、
前記第2光電変換部で変換された電荷を排出する第2リセット部と、
前記第3光電変換部で変換された電荷を排出する第3リセット部と、
前記第4光電変換部で変換された電荷を排出する第4リセット部と、
前記第5光電変換部で変換された電荷を排出する第5リセット部と、
前記第6光電変換部で変換された電荷を排出する第6リセット部と、
前記第7光電変換部で変換された電荷を排出する第7リセット部と、
前記第8光電変換部で変換された電荷を排出する第8リセット部と、
前記第9光電変換部で変換された電荷を排出する第9リセット部と
を備え、
前記駆動部は、前記第1蓄積時間、前記第2蓄積時間および前記第3蓄積時間のうち、少なくとも2つの蓄積時間が互いに異なる蓄積時間になるように、前記第1リセット部、前記第2リセット部、前記第3リセット部、前記第4リセット部、前記第5リセット部、前記第6リセット部、前記第7リセット部、前記第8リセット部および前記第9リセット部を制御する、
撮像素子。
3. The imaging device according to claim 1,
a first reset unit that discharges the electric charge converted by the first photoelectric conversion unit;
a second reset unit that discharges the electric charge converted by the second photoelectric conversion unit;
a third reset unit that discharges the electric charge converted by the third photoelectric conversion unit;
a fourth reset unit that discharges the electric charge converted by the fourth photoelectric conversion unit;
a fifth reset unit that discharges the electric charge converted by the fifth photoelectric conversion unit;
a sixth reset unit that discharges the electric charge converted by the sixth photoelectric conversion unit;
a seventh reset unit that discharges the electric charge converted by the seventh photoelectric conversion unit;
an eighth reset unit that discharges the electric charge converted by the eighth photoelectric conversion unit;
a ninth reset unit that discharges the charge converted by the ninth photoelectric conversion unit,
the driving unit controls the first reset unit, the second reset unit, the third reset unit, the fourth reset unit, the fifth reset unit, the sixth reset unit, the seventh reset unit, the eighth reset unit, and the ninth reset unit so that at least two of the first accumulation time, the second accumulation time, and the third accumulation time are different accumulation times from each other.
Image sensor.
請求項に記載の撮像素子において、
前記第1リセット部は、前記第1リセット部を制御するための第1リセット制御信号が出力される第1リセット制御線に接続され、
前記第2リセット部は、前記第2リセット部を制御するための第2リセット制御信号が出力される第2リセット制御線に接続され、
前記第3リセット部は、前記第3リセット部を制御するための第3リセット制御信号が出力される第3リセット制御線に接続され、
前記第4リセット部は、前記第4リセット部を制御するための第4リセット制御信号が出力される第4リセット制御線に接続され、
前記第5リセット部は、前記第5リセット部を制御するための第5リセット制御信号が出力される第5リセット制御線に接続され、
前記第6リセット部は、前記第6リセット部を制御するための第6リセット制御信号が出力される第6リセット制御線に接続され、
前記第7リセット部は、前記第7リセット部を制御するための第7リセット制御信号が出力される第7リセット制御線に接続され、
前記第8リセット部は、前記第8リセット部を制御するための第8リセット制御信号が出力される第8リセット制御線に接続され、
前記第9リセット部は、前記第9リセット部を制御するための第9リセット制御信号が出力される第9リセット制御線に接続され、
前記駆動部は、
前記第1蓄積時間、前記第2蓄積時間および前記第3蓄積時間のうち、少なくとも2つの蓄積時間が互いに異なる蓄積時間になるように、
前記第1リセット制御信号を前記第1リセット制御線に出力するタイミングと、
前記第2リセット制御信号を前記第2リセット制御線に出力するタイミングと、
前記第3リセット制御信号を前記第3リセット制御線に出力するタイミングと、
前記第4リセット制御信号を前記第4リセット制御線に出力するタイミングと、
前記第5リセット制御信号を前記第5リセット制御線に出力するタイミングと、
前記第6リセット制御信号を前記第6リセット制御線に出力するタイミングと、
前記第7リセット制御信号を前記第7リセット制御線に出力するタイミングと、
前記第8リセット制御信号を前記第8リセット制御線に出力するタイミングと、
前記第9リセット制御信号を前記第9リセット制御線に出力するタイミングと
を制御する、
撮像素子。
7. The imaging device according to claim 6 ,
The first reset unit is connected to a first reset control line through which a first reset control signal for controlling the first reset unit is output,
the second reset unit is connected to a second reset control line through which a second reset control signal for controlling the second reset unit is output;
the third reset unit is connected to a third reset control line through which a third reset control signal for controlling the third reset unit is output;
the fourth reset unit is connected to a fourth reset control line through which a fourth reset control signal for controlling the fourth reset unit is output;
The fifth reset unit is connected to a fifth reset control line through which a fifth reset control signal for controlling the fifth reset unit is output,
The sixth reset unit is connected to a sixth reset control line through which a sixth reset control signal for controlling the sixth reset unit is output,
the seventh reset unit is connected to a seventh reset control line through which a seventh reset control signal for controlling the seventh reset unit is output;
The eighth reset unit is connected to an eighth reset control line through which an eighth reset control signal for controlling the eighth reset unit is output,
The ninth reset unit is connected to a ninth reset control line through which a ninth reset control signal for controlling the ninth reset unit is output,
The drive unit is
at least two of the first accumulation time, the second accumulation time, and the third accumulation time are different from each other,
a timing for outputting the first reset control signal to the first reset control line;
a timing for outputting the second reset control signal to the second reset control line;
a timing for outputting the third reset control signal to the third reset control line;
a timing for outputting the fourth reset control signal to the fourth reset control line;
a timing for outputting the fifth reset control signal to the fifth reset control line;
a timing for outputting the sixth reset control signal to the sixth reset control line;
a timing for outputting the seventh reset control signal to the seventh reset control line;
a timing for outputting the eighth reset control signal to the eighth reset control line;
and controlling a timing for outputting the ninth reset control signal to the ninth reset control line.
Image sensor.
請求項1から請求項のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1半導体基板とともに積層される半導体基板であって、
前記第1変換部でデジタル信号に変換された前記第1画素信号を格納する第1格納部と、
前記第1変換部でデジタル信号に変換された前記第2画素信号を格納する第2格納部と、
前記第1変換部でデジタル信号に変換された前記第3画素信号を格納する第3格納部と、
前記第2変換部でデジタル信号に変換された前記第4画素信号を格納する第4格納部と、
前記第2変換部でデジタル信号に変換された前記第5画素信号を格納する第5格納部と、
前記第2変換部でデジタル信号に変換された前記第6画素信号を格納する第6格納部と、
前記第3変換部でデジタル信号に変換された前記第7画素信号を格納する第7格納部と、
前記第3変換部でデジタル信号に変換された前記第8画素信号を格納する第8格納部と、
前記第3変換部でデジタル信号に変換された前記第9画素信号を格納する第9格納部とを有する第3半導体基板を備える撮像素子。
The imaging device according to claim 1 ,
A semiconductor substrate laminated together with the first semiconductor substrate,
a first storage unit configured to store the first pixel signal converted into a digital signal by the first conversion unit;
a second storage unit configured to store the second pixel signal converted into a digital signal by the first conversion unit;
a third storage unit configured to store the third pixel signal converted into a digital signal by the first conversion unit;
a fourth storage unit configured to store the fourth pixel signal converted into a digital signal by the second conversion unit;
a fifth storage unit that stores the fifth pixel signal converted into a digital signal by the second conversion unit;
a sixth storage unit that stores the sixth pixel signal converted into a digital signal by the second conversion unit;
a seventh storage unit that stores the seventh pixel signal converted into a digital signal by the third conversion unit;
an eighth storage unit that stores the eighth pixel signal converted into a digital signal by the third conversion unit;
and a ninth storage section that stores the ninth pixel signal converted into a digital signal by the third conversion section.
請求項1から請求項のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1画素信号、前記第2画素信号および前記第3画素信号が出力される第1出力線と、
前記第4画素信号、前記第5画素信号および前記第6画素信号が出力される第2出力線と、
前記第7画素信号、前記第8画素信号および前記第9画素信号が出力される第3出力線と
を備え、
前記第1変換部は、前記第1出力線に出力された前記第1画素信号、前記第2画素信号および前記第3画素信号をデジタル信号に変換し、
前記第2変換部は、前記第2出力線に出力された前記第4画素信号、前記第5画素信号および前記第6画素信号をデジタル信号に変換し、
前記第3変換部は、前記第3出力線に出力された前記第7画素信号、前記第8画素信号および前記第9画素信号をデジタル信号に変換する、
撮像素子。
9. The imaging device according to claim 1,
a first output line to which the first pixel signal, the second pixel signal, and the third pixel signal are output;
a second output line to which the fourth pixel signal, the fifth pixel signal, and the sixth pixel signal are output;
a third output line to which the seventh pixel signal, the eighth pixel signal, and the ninth pixel signal are output,
the first conversion unit converts the first pixel signal, the second pixel signal, and the third pixel signal output to the first output line into digital signals;
the second conversion unit converts the fourth pixel signal, the fifth pixel signal, and the sixth pixel signal output to the second output line into digital signals;
the third conversion unit converts the seventh pixel signal, the eighth pixel signal, and the ninth pixel signal output to the third output line into digital signals.
Image sensor.
請求項に記載の撮像素子において、
前記第2半導体基板は、
前記第1出力線に電流を供給する第1電流源と、
前記第2出力線に電流を供給する第2電流源と、
前記第3出力線に電流を供給する第3電流源と
を有する撮像素子。
10. The imaging device according to claim 9 ,
The second semiconductor substrate is
a first current source that supplies a current to the first output line;
a second current source that supplies a current to the second output line;
and a third current source that supplies a current to the third output line.
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記駆動部は、前記第1画素信号、前記第2画素信号および前記第3画素信号を読み出すための第1フレームレートと、前記第4画素信号、前記第5画素信号および前記第6画素信号を読み出すための第2フレームレートと、前記第7画素信号、前記第8画素信号および前記第9画素信号を読み出すための第3フレームレートとのうち、少なくとも2つのフレームレートが互いに異なるフレームレートになるように制御する、
撮像素子。
The imaging device according to any one of claims 1 to 10 ,
the driving unit controls at least two of a first frame rate for reading out the first pixel signal, the second pixel signal, and the third pixel signal, a second frame rate for reading out the fourth pixel signal, the fifth pixel signal, and the sixth pixel signal, and a third frame rate for reading out the seventh pixel signal, the eighth pixel signal, and the ninth pixel signal to be different frame rates from each other.
Image sensor.
請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記駆動部は、前記第1画素信号、前記第2画素信号および前記第3画素信号を増幅するための第1ゲインと、前記第4画素信号、前記第5画素信号および前記第6画素信号を増幅するための第2ゲインと、前記第7画素信号、前記第8画素信号および前記第9画素信号を増幅する第3ゲインとのうち、少なくとも2つのゲインが互いに異なるゲインになるように制御する、
撮像素子。
The imaging device according to any one of claims 1 to 11 ,
the drive unit controls at least two of a first gain for amplifying the first pixel signal, the second pixel signal, and the third pixel signal, a second gain for amplifying the fourth pixel signal, the fifth pixel signal, and the sixth pixel signal, and a third gain for amplifying the seventh pixel signal, the eighth pixel signal, and the ninth pixel signal to be different gains from each other.
Image sensor.
請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1半導体基板は、
光を電荷に変換する光電変換部であって、前記第1方向において前記第1光電変換部と並んで配置される第10光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1方向において前記第10光電変換部の隣に配置される第11光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって前記第2方向において前記第10光電変換部の隣に配置される第12光電変換部と、
前記第10光電変換部で変換された電荷を転送する第10転送部と、
前記第11光電変換部で変換された電荷を転送する第11転送部と、
前記第12光電変換部で変換された電荷を転送する第12転送部と
を有し、
前記第2半導体基板は、前記第10光電変換部で変換された電荷に基づく第10画素信号と、前記第11光電変換部で変換された電荷に基づく第11画素信号と、前記第12光電変換部で変換された電荷に基づく第12画素信号とをデジタル信号に変換する第4変換部を有し、
前記駆動部は、前記第1蓄積時間と、前記第2蓄積時間と、前記第3蓄積時間と、前記第10光電変換部、前記第11光電変換部および前記第12光電変換部で変換された電荷を蓄積する第4蓄積時間とのうち、少なくとも2つの蓄積時間が異なる蓄積時間になるように、前記第1転送部、前記第2転送部、前記第3転送部、前記第4転送部、前記第5転送部、前記第6転送部、前記第7転送部、前記第8転送部、前記第9転送部、前記第10転送部、前記第11転送部および前記第12転送部を制御し、
前記第10転送部は、前記第10転送部を制御するための第10転送制御信号が出力される第10転送制御線に接続され、
前記第11転送部は、前記第11転送部を制御するための第11転送制御信号が出力される第11転送制御線に接続され、
前記第12転送部は、前記第12転送部を制御するための第12転送制御信号が出力される第12転送制御線に接続される、
撮像素子。
The imaging device according to any one of claims 1 to 12 ,
The first semiconductor substrate is
a tenth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is arranged alongside the first photoelectric conversion unit in the first direction;
an eleventh photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is disposed adjacent to the tenth photoelectric conversion unit in the first direction;
a twelfth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is disposed adjacent to the tenth photoelectric conversion unit in the second direction;
a tenth transfer unit that transfers the charges converted by the tenth photoelectric conversion unit;
an eleventh transfer unit that transfers the charges converted by the eleventh photoelectric conversion unit;
a twelfth transfer unit that transfers the charge converted by the twelfth photoelectric conversion unit,
the second semiconductor substrate has a fourth conversion unit configured to convert a tenth pixel signal based on the charges converted in the tenth photoelectric conversion unit, an eleventh pixel signal based on the charges converted in the eleventh photoelectric conversion unit, and a twelfth pixel signal based on the charges converted in the twelfth photoelectric conversion unit into digital signals;
the drive unit controls the first transfer unit, the second transfer unit, the third transfer unit, the fourth transfer unit, the fifth transfer unit, the sixth transfer unit, the seventh transfer unit, the eighth transfer unit, the ninth transfer unit, the tenth transfer unit, the eleventh transfer unit, and the twelfth transfer unit so that at least two of the first accumulation time, the second accumulation time, the third accumulation time, and a fourth accumulation time for accumulating the charges converted in the tenth photoelectric conversion unit, the eleventh photoelectric conversion unit, and the twelfth photoelectric conversion unit are different accumulation times;
the tenth transfer unit is connected to a tenth transfer control line to which a tenth transfer control signal for controlling the tenth transfer unit is output;
the eleventh transfer unit is connected to an eleventh transfer control line through which an eleventh transfer control signal for controlling the eleventh transfer unit is output;
the twelfth transfer unit is connected to a twelfth transfer control line through which a twelfth transfer control signal for controlling the twelfth transfer unit is output;
Image sensor.
請求項13に記載の撮像素子において、
前記第1半導体基板は、
光を電荷に変換する光電変換部であって、前記第2方向において前記第1光電変換部と並んで配置される第13光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1方向において前記第13光電変換部の隣に配置される第14光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって前記第2方向において前記第13光電変換部の隣に配置される第15光電変換部と、
前記第13光電変換部で変換された電荷を転送する第13転送部と、
前記第14光電変換部で変換された電荷を転送する第14転送部と、
前記第15光電変換部で変換された電荷を転送する第15転送部と
を有し、
前記第2半導体基板は、前記第13光電変換部で変換された電荷に基づく第13画素信号と、前記第14光電変換部で変換された電荷に基づく第14画素信号と、前記第15光電変換部で変換された電荷に基づく第15画素信号とをデジタル信号に変換する第5変換部を有し、
前記駆動部は、前記第1蓄積時間と、前記第2蓄積時間と、前記第3蓄積時間と、前記第4蓄積時間と、前記第13光電変換部、前記第14光電変換部および前記第15光電変換部で変換された電荷を蓄積する第5蓄積時間とのうち、少なくとも2つの蓄積時間が異なる蓄積時間になるように、前記第1転送部、前記第2転送部、前記第3転送部、前記第4転送部、前記第5転送部、前記第6転送部、前記第7転送部、前記第8転送部、前記第9転送部、前記第10転送部、前記第11転送部、前記第12転送部、前記第13転送部、前記第14転送部および前記第15転送部を制御し、
前記第13転送部は、前記第13転送部を制御するための第13転送制御信号が出力される第13転送制御線に接続され、
前記第14転送部は、前記第14転送部を制御するための第14転送制御信号が出力される第14転送制御線に接続され、
前記第15転送部は、前記第15転送部を制御するための第15転送制御信号が出力される第15転送制御線に接続される、
撮像素子。
14. The imaging device according to claim 13 ,
The first semiconductor substrate is
a thirteenth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is arranged alongside the first photoelectric conversion unit in the second direction;
a fourteenth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is disposed adjacent to the thirteenth photoelectric conversion unit in the first direction;
a fifteenth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is disposed adjacent to the thirteenth photoelectric conversion unit in the second direction;
a thirteenth transfer unit that transfers the charges converted by the thirteenth photoelectric conversion unit;
a fourteenth transfer unit that transfers the electric charges converted by the fourteenth photoelectric conversion unit;
a 15th transfer unit that transfers the charge converted by the 15th photoelectric conversion unit,
the second semiconductor substrate has a fifth conversion unit configured to convert a thirteenth pixel signal based on the charges converted in the thirteenth photoelectric conversion unit, a fourteenth pixel signal based on the charges converted in the fourteenth photoelectric conversion unit, and a fifteenth pixel signal based on the charges converted in the fifteenth photoelectric conversion unit into digital signals;
the drive unit controls the first transfer unit, the second transfer unit, the third transfer unit, the fourth transfer unit, the fifth transfer unit, the sixth transfer unit, the seventh transfer unit, the eighth transfer unit, the ninth transfer unit, the tenth transfer unit, the eleventh transfer unit, the twelfth transfer unit, the thirteenth transfer unit, the fourteenth transfer unit, and the fifteenth transfer unit so that at least two of the first accumulation time, the second accumulation time, the third accumulation time, the fourth accumulation time, and a fifth accumulation time for accumulating the charges converted in the thirteenth photoelectric conversion unit, the fourteenth photoelectric conversion unit, and the fifteenth photoelectric conversion unit are different accumulation times;
the thirteenth transfer unit is connected to a thirteenth transfer control line through which a thirteenth transfer control signal for controlling the thirteenth transfer unit is output;
the fourteenth transfer unit is connected to a fourteenth transfer control line through which a fourteenth transfer control signal for controlling the fourteenth transfer unit is output;
the fifteenth transfer unit is connected to a fifteenth transfer control line through which a fifteenth transfer control signal for controlling the fifteenth transfer unit is output;
Image sensor.
請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1半導体基板は、
光を電荷に変換する光電変換部であって、前記第2方向において前記第1光電変換部と並んで配置される第10光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1方向において前記第10光電変換部の隣に配置される第11光電変換部と、
光を電荷に変換する光電変換部であって前記第2方向において前記第10光電変換部の隣に配置される第12光電変換部と、
前記第10光電変換部で変換された電荷を転送する第10転送部と、
前記第11光電変換部で変換された電荷を転送する第11転送部と、
前記第12光電変換部で変換された電荷を転送する第12転送部と
を有し、
前記第2半導体基板は、前記第10光電変換部で変換された電荷に基づく第10画素信号と、前記第11光電変換部で変換された電荷に基づく第11画素信号と、前記第12光電変換部で変換された電荷に基づく第12画素信号とをデジタル信号に変換する第4変換部を有し、
前記駆動部は、前記第1蓄積時間と、前記第2蓄積時間と、前記第3蓄積時間と、前記第10光電変換部、前記第11光電変換部および前記第12光電変換部で変換された電荷を蓄積する第4蓄積時間とのうち、少なくとも2つの蓄積時間が異なる蓄積時間になるように、前記第1転送部、前記第2転送部、前記第3転送部、前記第4転送部、前記第5転送部、前記第6転送部、前記第7転送部、前記第8転送部、前記第9転送部、前記第10転送部、前記第11転送部および前記第12転送部を制御し、
前記第10転送部は、前記第10転送部を制御するための第10転送制御信号が出力される第10転送制御線に接続され、
前記第11転送部は、前記第11転送部を制御するための第11転送制御信号が出力される第11転送制御線に接続され、
前記第12転送部は、前記第12転送部を制御するための第12転送制御信号が出力される第12転送制御線に接続される、
撮像素子。
The imaging device according to any one of claims 1 to 12 ,
The first semiconductor substrate is
a tenth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is arranged alongside the first photoelectric conversion unit in the second direction;
an eleventh photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is disposed adjacent to the tenth photoelectric conversion unit in the first direction;
a twelfth photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and is disposed adjacent to the tenth photoelectric conversion unit in the second direction;
a tenth transfer unit that transfers the charges converted by the tenth photoelectric conversion unit;
an eleventh transfer unit that transfers the charges converted by the eleventh photoelectric conversion unit;
a twelfth transfer unit that transfers the charge converted by the twelfth photoelectric conversion unit,
the second semiconductor substrate has a fourth conversion unit configured to convert a tenth pixel signal based on the charges converted in the tenth photoelectric conversion unit, an eleventh pixel signal based on the charges converted in the eleventh photoelectric conversion unit, and a twelfth pixel signal based on the charges converted in the twelfth photoelectric conversion unit into digital signals;
the drive unit controls the first transfer unit, the second transfer unit, the third transfer unit, the fourth transfer unit, the fifth transfer unit, the sixth transfer unit, the seventh transfer unit, the eighth transfer unit, the ninth transfer unit, the tenth transfer unit, the eleventh transfer unit, and the twelfth transfer unit so that at least two of the first accumulation time, the second accumulation time, the third accumulation time, and a fourth accumulation time for accumulating the charges converted in the tenth photoelectric conversion unit, the eleventh photoelectric conversion unit, and the twelfth photoelectric conversion unit are different accumulation times;
the tenth transfer unit is connected to a tenth transfer control line to which a tenth transfer control signal for controlling the tenth transfer unit is output;
the eleventh transfer unit is connected to an eleventh transfer control line through which an eleventh transfer control signal for controlling the eleventh transfer unit is output;
the twelfth transfer unit is connected to a twelfth transfer control line through which a twelfth transfer control signal for controlling the twelfth transfer unit is output;
Image sensor.
請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の撮像素子を備える撮像装置。 An imaging device comprising the imaging element according to claim 1 . 請求項16に記載の撮像装置において、
前記撮像素子で撮像された被写体から特定被写体を検出する検出部を備え、
前記駆動部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記第1蓄積時間、前記第2蓄積時間および前記第3蓄積時間のうち、少なくとも2つの蓄積時間が互いに異なる蓄積時間になるように、前記第1転送部、前記第2転送部、前記第3転送部、前記第4転送部、前記第5転送部、前記第6転送部、前記第7転送部、前記第8転送部および前記第9転送部を制御する、
撮像装置。
17. The imaging device according to claim 16 ,
a detection unit that detects a specific subject from among the subjects imaged by the imaging element,
the drive unit controls the first transfer unit, the second transfer unit, the third transfer unit, the fourth transfer unit, the fifth transfer unit, the sixth transfer unit, the seventh transfer unit, the eighth transfer unit, and the ninth transfer unit based on a detection result of the detection unit so that at least two of the first accumulation time, the second accumulation time, and the third accumulation time are different accumulation times from each other.
Imaging device.
請求項17に記載の撮像装置において、
前記検出部は、前記撮像素子で撮像された被写体から人物と推定される被写体を前記特定被写体として検出する撮像装置。
18. The imaging device according to claim 17 ,
The detection unit detects, as the specific subject, a subject that is estimated to be a person from subjects captured by the image sensor.
請求項17または請求項18に記載の撮像装置において、
前記検出部は、前記撮像素子で撮像された被写体から人物の目又は人物の口と推定される被写体を前記特定被写体として検出する撮像装置。
19. The imaging device according to claim 17 or 18 ,
The detection unit detects, as the specific subject, a subject that is estimated to be a person's eye or a person's mouth from the subjects imaged by the imaging element.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025192176A1 (en) * 2024-03-15 2025-09-18 株式会社ニコン Imaging element and electronic apparatus
WO2025206150A1 (en) * 2024-03-29 2025-10-02 株式会社ニコン Imaging element and imaging device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006157862A (en) 2004-11-08 2006-06-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd MOS type image pickup device and image pickup apparatus
JP2006197192A (en) 2005-01-13 2006-07-27 Sony Corp Imaging apparatus and imaging result processing method
JP2010233186A (en) 2009-03-30 2010-10-14 Nikon Corp Electronic camera and encoding method
US20120176505A1 (en) 2011-01-11 2012-07-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for capturing moving picture

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001177759A (en) * 1999-12-16 2001-06-29 Casio Comput Co Ltd Imaging device and imaging method
JP4349232B2 (en) * 2004-07-30 2009-10-21 ソニー株式会社 Semiconductor module and MOS solid-state imaging device
JP4979893B2 (en) * 2005-03-23 2012-07-18 ソニー株式会社 Physical quantity distribution detection device, physical information acquisition method, and physical information acquisition device
TW201101476A (en) * 2005-06-02 2011-01-01 Sony Corp Semiconductor image sensor module and method of manufacturing the same
JP2009010616A (en) * 2007-06-27 2009-01-15 Fujifilm Corp Imaging apparatus and image output control method
JP2009164767A (en) * 2007-12-28 2009-07-23 Hitachi Ltd Imaging apparatus and display method thereof
JP5266916B2 (en) * 2008-07-09 2013-08-21 ソニー株式会社 Image sensor, camera, image sensor control method, and program
JP5655291B2 (en) * 2009-11-05 2015-01-21 株式会社ニコン Electronic camera
KR101133733B1 (en) * 2009-12-10 2012-04-09 삼성전자주식회사 Multi-Step Exposure Method By Electronic Shutter And Apparatus Using The Same
JP5567922B2 (en) * 2010-07-21 2014-08-06 キヤノン株式会社 Image processing apparatus and control method thereof
JP5500007B2 (en) * 2010-09-03 2014-05-21 ソニー株式会社 Solid-state imaging device and camera system
JP5696513B2 (en) * 2011-02-08 2015-04-08 ソニー株式会社 SOLID-STATE IMAGING DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ELECTRONIC DEVICE
JP5564451B2 (en) * 2011-02-16 2014-07-30 株式会社キーエンス Image processing apparatus, image processing method, and computer program
JP2012175234A (en) * 2011-02-18 2012-09-10 Sony Corp Imaging apparatus, imaging element and imaging control method, and program
JP2013005017A (en) * 2011-06-13 2013-01-07 Sony Corp Image pickup apparatus, image pickup apparatus control method, and program
JP6781140B2 (en) * 2017-12-05 2020-11-04 株式会社ニコン Imaging device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006157862A (en) 2004-11-08 2006-06-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd MOS type image pickup device and image pickup apparatus
JP2006197192A (en) 2005-01-13 2006-07-27 Sony Corp Imaging apparatus and imaging result processing method
JP2010233186A (en) 2009-03-30 2010-10-14 Nikon Corp Electronic camera and encoding method
US20120176505A1 (en) 2011-01-11 2012-07-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for capturing moving picture

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