拍攝單元、拍攝裝置及拍攝控制程序的制作方法
【專利摘要】若入射光強(qiáng)且電荷多的情況下相應(yīng)地降低放大率，則從入射光弱的區(qū)域讀出的信號變?nèi)?。相反，若在入射光弱的區(qū)域相應(yīng)地提高放大率，則從入射光強(qiáng)的區(qū)域讀出的信號會飽和。由此，拍攝單元的動態(tài)范圍被限定于狹小的范圍。因此，提供一種拍攝單元，具有：拍攝部，包括含有一個(gè)以上像素的第一組、和含有一個(gè)以上與構(gòu)成第一組的像素不同的像素的第二組；控制部，在使第一組執(zhí)行一次電荷蓄積期間，使第二組執(zhí)行與第一組不同次數(shù)的電荷蓄積并輸出各自的像素信號。
【專利說明】拍攝單元、拍攝裝置及拍攝控制程序

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及拍攝單元、拍攝裝置及拍攝控制程序。

【背景技術(shù)】
[0002]已知有:按匯集了多個(gè)像素的單元單位通過微型凸塊將背面照射型拍攝芯片和信號處理芯片連接而成的拍攝單元。
[0003][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0004][專利文獻(xiàn)]
[0005][專利文獻(xiàn)I]日本特開2006-49361號公報(bào)
[0006]若在入射光強(qiáng)且電荷多的情況下相應(yīng)地降低放大率，則從入射光弱的區(qū)域讀出的信號變?nèi)?。相反，若在入射光弱的區(qū)域相應(yīng)地提高放大率，則從入射光強(qiáng)的區(qū)域讀出的信號會飽和。由此，拍攝單元的動態(tài)范圍被限定于狹小的范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的第一方式的拍攝單元具有:拍攝部，包括含有一個(gè)以上像素的第一組、和含有一個(gè)以上與構(gòu)成第一組的像素不同的像素的第二組；控制部，在使第一組執(zhí)行一次電荷蓄積的期間，使第二組執(zhí)行與第一組不同次數(shù)的電荷蓄積并輸出各自的像素信號。
[0008]本發(fā)明的第二方式的拍攝裝置具有上述拍攝單元。
[0009]本發(fā)明的第三方式的拍攝控制程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下步驟:第一開始步驟，使包含一個(gè)以上像素的第一組開始電荷蓄積；第二開始步驟，使包含一個(gè)以上與構(gòu)成第一組的像素不同的像素的第二組開始電荷蓄積；第二輸出步驟，在第一組完成電荷蓄積之前，使第二組的電荷蓄積結(jié)束并輸出像素信號；和第一輸出步驟，反復(fù)進(jìn)行多次第二開始步驟和第二輸出步驟之后，使第一組的電荷蓄積結(jié)束并輸出像素信號。
[0010]本發(fā)明的第四方式的拍攝裝置具有:拍攝部，包括含有一個(gè)以上像素的第一組、和含有一個(gè)以上與構(gòu)成第一組的像素不同的像素的第二組；控制部，在使第一組執(zhí)行多次電荷蓄積的期間，使第二組執(zhí)行多次電荷蓄積并輸出各自的像素信號；和運(yùn)算部，使從第一組輸出的像素信號的處理和從第二組輸出的像素信號的處理不同地進(jìn)行運(yùn)算。
[0011]此外，上述發(fā)明概要并未列舉本發(fā)明所需的全部特征。另外，這些特征組的子組合也包含于本發(fā)明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)施方式的背面照射型的MOS型拍攝元件的剖視圖。
[0013]圖2是用于說明拍攝芯片的像素排列和單位組的圖。
[0014]圖3是與拍攝芯片的單位組對應(yīng)的電路圖。
[0015]圖4是表示拍攝元件的功能性結(jié)構(gòu)的框圖。
[0016]圖5是表示本實(shí)施方式的拍攝裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0017]圖6是用于說明場景的例子和區(qū)域分割的圖。
[0018]圖7是用于說明按所分割的區(qū)域進(jìn)行的電荷蓄積控制的圖。
[0019]圖8是表示累加次數(shù)和動態(tài)范圍的關(guān)系的圖。
[0020]圖9是表示攝影動作的處理的流程圖。
[0021]圖10是表示作為信號處理芯片的一例的具體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0022]圖11是用于說明從拍攝芯片向信號處理芯片傳輸?shù)南袼匦盘柫鞯恼f明圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下，通過本發(fā)明的實(shí)施方式說明本發(fā)明，但以下的實(shí)施方式并非對權(quán)利要求書的技術(shù)方案加以限定。另外，并非實(shí)施方式中說明的特征的全部組合都是發(fā)明的解決手段所必需的。
[0024]圖1是本實(shí)施方式的背面照射型的拍攝元件100的剖視圖。拍攝元件100具有:輸出與入射光對應(yīng)的像素信號的拍攝芯片113 ;處理像素信號的信號處理芯片111 ;存儲像素信號的存儲器芯片112。這些拍攝芯片113、信號處理芯片111及存儲器芯片112被層疊，并通過Cu等具有導(dǎo)電性的凸塊109而被相互電連接。
[0025]此外，如圖所示，入射光主要朝向空心箭頭所示的Z軸正方向入射。在本實(shí)施方式中，在拍攝芯片113中，將入射光所入射這一側(cè)的面稱為背面。另外，如坐標(biāo)軸所示，將與Z軸正交的紙面左方向作為X軸正方向，將與Z軸及X軸正交的紙面近前側(cè)方向作為Y軸正方向。在以下的幾個(gè)附圖中，以圖1的坐標(biāo)軸為基準(zhǔn)，為明確各個(gè)圖的方向而顯示坐標(biāo)軸。
[0026]拍攝芯片113的一例是背面照射型的MOS圖像傳感器。PD層106被配置在布線層108的背面?zhèn)?。H)層106具有二維地配置的多個(gè)PD (光電二極管)104及與Η)104對應(yīng)地設(shè)置的晶體管105。
[0027]在H)層106中的入射光的入射側(cè)，隔著鈍化膜103而設(shè)置有彩色濾光片102。彩色濾光片102具有使相互不同的波長區(qū)域透射的多個(gè)種類，與roi04的每一個(gè)對應(yīng)地具有特定的排列。關(guān)于彩色濾光片102的排列在后面說明。彩色濾光片102、PD104及晶體管105的組形成一個(gè)像素。
[0028]在彩色濾光片102中的入射光的入射側(cè)，與各個(gè)像素對應(yīng)地設(shè)置有微透鏡101。微透鏡ιο?朝向?qū)?yīng)的ro14聚集入射光。
[0029]布線層108具有將來自H)層106的像素信號向信號處理芯片111傳輸?shù)牟季€107。布線107可以是多層的，另外，也可以設(shè)置無源元件及有源元件。
[0030]在布線層108的表面上配置有多個(gè)凸塊109。該多個(gè)凸塊109與設(shè)置在信號處理芯片111的相對面上的多個(gè)凸塊109對準(zhǔn)位置，通過對拍攝芯片113和信號處理芯片111加壓等，將已對準(zhǔn)位置的凸塊109彼此接合而電連接。
[0031]同樣地，在信號處理芯片111及存儲器芯片112的彼此相對面上配置有多個(gè)凸塊109。這些凸塊109相互對準(zhǔn)位置，通過對信號處理芯片111和存儲器芯片112加壓等，將已對準(zhǔn)位置的凸塊109彼此接合而電連接。
[0032]此外，在凸塊109間的接合中，不限于通過固相擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)的Cu凸塊接合，也可以采用通過焊錫熔融實(shí)現(xiàn)的微型凸塊結(jié)合。另外，凸塊109相對于例如后述的一個(gè)像素組設(shè)置一個(gè)即可。因此，凸塊109的大小可以比roi04的節(jié)距大。另外，也可以在排列有像素的像素區(qū)域以外的周邊區(qū)域中，并列地設(shè)置比與像素區(qū)域?qū)?yīng)的凸塊109大的凸塊。
[0033]信號處理芯片111具有將分別設(shè)置在表背面上的電路相互連接的TSV(硅貫通電極)110。TSVllO優(yōu)選設(shè)置在周邊區(qū)域。另外，TSVllO也可以設(shè)置在拍攝芯片113的周邊區(qū)域、存儲器芯片112上。
[0034]圖2是用于說明拍攝芯片113的像素排列和單位組131的圖。尤其，示出了從背面?zhèn)扔^察拍攝芯片113的情況。在像素區(qū)域中，2000萬個(gè)以上的像素以矩陣狀排列。在本實(shí)施方式中，相鄰的4像素X 4像素的16像素形成一個(gè)組。圖的網(wǎng)格線表示相鄰的像素被編組而形成單位組131的概念。
[0035]如像素區(qū)域的局部放大圖所示，單位組131內(nèi)含上下左右4個(gè)由綠色像素Gb、Gr、藍(lán)色像素B以及紅色像素R這4像素構(gòu)成的所謂拜耳排列。綠色像素是具有作為彩色濾光片102的綠色濾光片的像素，接受入射光中的綠色波段的光。同樣地，藍(lán)色像素是具有作為彩色濾光片102的藍(lán)色濾光片的像素，接受藍(lán)色波段的光，紅色像素是具有作為彩色濾光片102的紅色濾光片的像素，接受紅色波段的光。
[0036]圖3是與拍攝芯片113的單位組131對應(yīng)的電路圖。在圖中，代表性地由虛線圍成的矩形表示與I像素對應(yīng)的電路。此外，以下說明的各晶體管的至少一部分與圖1的晶體管105對應(yīng)。
[0037]如上所述，單位組131由16像素形成。與各個(gè)像素對應(yīng)的16個(gè)PD104分別與傳輸晶體管302連接，在各傳輸晶體管302的各柵極上連接有供給傳輸脈沖的TX布線307。在本實(shí)施方式中，TX布線307相對于16個(gè)傳輸晶體管302共用地連接。
[0038]各傳輸晶體管302的漏極與對應(yīng)的各復(fù)位晶體管303的源極連接，并且，傳輸晶體管302的漏極和復(fù)位晶體管303的源極間的所謂的浮動擴(kuò)散區(qū)FD與放大晶體管304的柵極連接。復(fù)位晶體管303的漏極與供給電源電壓的Vdd布線310連接，復(fù)位晶體管303的柵極與供給復(fù)位脈沖的復(fù)位布線306連接。在本實(shí)施方式中，復(fù)位布線306相對于16個(gè)復(fù)位晶體管303共用地連接。
[0039]各個(gè)放大晶體管304的漏極與供給電源電壓的Vdd布線310連接。另外，各個(gè)放大晶體管304的源極與對應(yīng)的各個(gè)選擇晶體管305的漏極連接。在選擇晶體管的各柵極上連接有供給選擇脈沖的解碼布線308。在本實(shí)施方式中，解碼布線308相對于16個(gè)選擇晶體管305分別獨(dú)立地設(shè)置。而且，各個(gè)選擇晶體管305的源極與共用的輸出布線309連接。負(fù)載電流源311向輸出布線309供給電流。即，相對于選擇晶體管305而言的輸出布線309通過源極跟隨器形成。此外，負(fù)載電流源311可以設(shè)置在拍攝芯片113這一側(cè)，也可以設(shè)置在信號處理芯片111這一側(cè)。
[0040]這里，對于從電荷的蓄積開始直到蓄積結(jié)束后的像素輸出之間的電荷流動進(jìn)行說明。通過復(fù)位布線306將復(fù)位脈沖施加于復(fù)位晶體管303，同時(shí)通過TX布線307將傳輸脈沖施加于傳輸晶體管302時(shí)，PD104及浮動擴(kuò)散區(qū)FD的電位被復(fù)位。
[0041]PD104在傳輸脈沖的施加被解除后，將接受的入射光轉(zhuǎn)換成電荷并蓄積。然后，在復(fù)位脈沖未被施加的狀態(tài)下，再次施加傳輸脈沖時(shí)，所蓄積的電荷被傳輸?shù)礁訑U(kuò)散區(qū)FD，浮動擴(kuò)散區(qū)FD的電位從復(fù)位電位變?yōu)殡姾尚罘e后的信號電位。而且，通過解碼布線308將選擇脈沖施加于選擇晶體管305時(shí)，浮動擴(kuò)散區(qū)FD的信號電位的變動經(jīng)由放大晶體管304及選擇晶體管305而向輸出布線309傳遞。由此，與復(fù)位電位和信號電位對應(yīng)的像素信號從單位像素被輸出到輸出布線309。
[0042]如圖所示，在本實(shí)施方式中，對于形成單位組131的16像素來說，復(fù)位布線306和TX布線307是共用的。即，復(fù)位脈沖和傳輸脈沖分別同時(shí)施加于全部16像素。因此，形成單位組131的全部像素以同一定時(shí)開始電荷蓄積，并以同一定時(shí)結(jié)束電荷蓄積。其中，與所蓄積的電荷對應(yīng)的像素信號通過選擇脈沖而被依次施加于各個(gè)選擇晶體管305，從而選擇性地向輸出布線309輸出。
[0043]像這樣將單位組131作為基準(zhǔn)構(gòu)成電路，由此能夠按照單位組131控制電荷蓄積時(shí)間。換言之，在相鄰的單位組131彼此之間，能夠分別輸出不同的電荷蓄積時(shí)間的像素信號。再換句話說，能夠在對一個(gè)單位組131實(shí)施一次電荷蓄積期間，使另一個(gè)單位組131反復(fù)進(jìn)行幾次電荷蓄積并輸出相應(yīng)的像素信號。關(guān)于具體的輸出控制在后面說明。
[0044]圖4是表示拍攝元件100的功能性結(jié)構(gòu)的框圖。模擬的多路復(fù)用器(multiplexer) 411按順序選擇形成單位組131的16個(gè)Η)104，將各個(gè)像素信號向輸出布線309輸出。多路復(fù)用器411與TO104—起形成于拍攝芯片113。
[0045]通過多路復(fù)用器411輸出的像素信號通過形成在信號處理芯片111上的進(jìn)行相關(guān)雙采樣(CDS) ?模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換的信號處理電路412被實(shí)施CDS及A/D轉(zhuǎn)換。經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的像素信號被傳送給多路解復(fù)用器413，并存儲在與各個(gè)像素對應(yīng)的像素存儲器414。像素存儲器414分別具有能夠存儲與后述的最大累加次數(shù)對應(yīng)的像素信號的容量。多路解復(fù)用器413及像素存儲器414形成在存儲器芯片112上。
[0046]A/D轉(zhuǎn)換是將被輸入的模擬像素信號轉(zhuǎn)換成12bit的數(shù)字像素信號。同時(shí)，信號處理電路412加入與后述的累加數(shù)對應(yīng)的3bit的指數(shù)位，作為整體將15bit的數(shù)字像素信號傳送給多路解復(fù)用器413。因此，在像素存儲器414中，與一次的電荷蓄積對應(yīng)地存儲15bit的數(shù)字像素信號。
[0047]運(yùn)算電路415處理存儲在像素存儲器414中的像素信號并傳送給后級的圖像處理部。運(yùn)算電路415可以設(shè)置在信號處理芯片111上，也可以設(shè)置在存儲器芯片112上。此夕卜，在圖中示出了 I組的量的連接，但實(shí)際上它們按組存在，并列地工作。但是，運(yùn)算電路415也可以不按組存在，也可以例如一個(gè)運(yùn)算電路415 —邊按順序參照與各個(gè)組對應(yīng)的像素存儲器414的值一邊按順序處理。
[0048]圖5是表示本實(shí)施方式的拍攝裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。拍攝裝置500具有作為攝影光學(xué)系統(tǒng)的攝影鏡頭520，攝影鏡頭520將沿著光軸OA入射的被拍攝體光束向拍攝元件100引導(dǎo)。攝影鏡頭520可以采用相對于拍攝裝置500能夠拆裝的可更換式鏡頭。拍攝裝置500主要具有拍攝元件100、系統(tǒng)控制部501、驅(qū)動部502、測光部503、工作存儲器504、存儲部505及顯示部506。
[0049]攝影鏡頭520由多個(gè)光學(xué)透鏡組構(gòu)成，使來自場景的被拍攝體光束在其焦點(diǎn)面附近成像。此外，在圖1中，用配置在光瞳附近的假想的I片透鏡代表性地表示。驅(qū)動部502是根據(jù)來自系統(tǒng)控制部501的指示而執(zhí)行拍攝元件100的定時(shí)控制、區(qū)域控制等電荷蓄積控制的控制電路。在該意思表示中，可以說驅(qū)動部502負(fù)擔(dān)著對拍攝元件100執(zhí)行電荷蓄積并輸出像素信號的拍攝元件控制部的功能。驅(qū)動部502與拍攝元件100組合而形成拍攝單元。形成驅(qū)動部502的控制電路可以芯片化并層疊于拍攝元件100。
[0050]拍攝元件100將像素信號傳送給系統(tǒng)控制部501的圖像處理部511。圖像處理部511將工作存儲器504作為工作空間而實(shí)施各種圖像處理，并生成圖像數(shù)據(jù)。例如，在生成JPEG文件格式的圖像數(shù)據(jù)的情況下，在實(shí)施了白平衡處理、伽瑪處理等之后，執(zhí)行壓縮處理。所生成的圖像數(shù)據(jù)被存儲在存儲部505中，并且被轉(zhuǎn)換成顯示信號并在預(yù)定時(shí)間期間顯示在顯示部506上。
[0051]測光部503在生成圖像數(shù)據(jù)的一系列攝影步驟之前，檢測場景的亮度分布。測光部503包括例如100萬像素程度的AE傳感器。系統(tǒng)控制部501的運(yùn)算部512接受測光部503的輸出并算出場景的按區(qū)域的亮度。運(yùn)算部512根據(jù)算出的亮度分布決定快門速度、光圈值、ISO感光度。在本實(shí)施方式中，運(yùn)算部512還在直到達(dá)到所確定的快門速度期間，確定在拍攝芯片113的哪個(gè)像素組區(qū)域反復(fù)幾次電荷蓄積。此外，運(yùn)算部512還執(zhí)行用于使拍攝裝置500動作的各種運(yùn)算。
[0052]圖6是用于說明場景的例子和區(qū)域分割的圖。圖6(a)表示拍攝芯片113的像素區(qū)域所捕獲的場景。具體來說，是屋內(nèi)環(huán)境所包含的陰影被拍攝體601、中間被拍攝體602以及從窗框604的內(nèi)側(cè)觀察的屋外環(huán)境的高亮被拍攝體603同時(shí)映入的場景。拍攝這樣的從高亮部到陰影部的明暗差大的場景的情況下，若是以往的拍攝元件，以高亮部為基準(zhǔn)執(zhí)行電荷蓄積時(shí)，在陰影部發(fā)生曝光不足，以陰影部為基準(zhǔn)執(zhí)行電荷蓄積時(shí)，在高亮部發(fā)生白化。即，對高亮部和陰影部都一律通過一次電荷蓄積來輸出圖像信號，可以說對于明暗差大的場景來說，光電二極管的動態(tài)范圍不足。因此，在本實(shí)施方式中，將場景分割成高亮部、陰影部這樣的部分區(qū)域，通過使與各個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的光電二極管的電荷蓄積次數(shù)相互不同，來實(shí)現(xiàn)動態(tài)范圍的實(shí)質(zhì)性的擴(kuò)大。
[0053]圖6(b)表示拍攝芯片113的像素區(qū)域中的區(qū)域分割。運(yùn)算部512解析測光部503所捕獲的圖6(a)的場景，以亮度為基準(zhǔn)分割像素區(qū)域。例如，系統(tǒng)控制部501使測光部503變更曝光時(shí)間的同時(shí)執(zhí)行多次場景取得，運(yùn)算部512參照其白化區(qū)域、曝光不足區(qū)域的分布的變化來決定像素區(qū)域的分割線。在圖6(b)的例子中，運(yùn)算部512分割成陰影區(qū)域611、中間區(qū)域612及高亮區(qū)域613這3個(gè)區(qū)域。
[0054]分割線沿單位組131的邊界被定義。即，被分割的各區(qū)域分別包括整數(shù)個(gè)組。而且，同一區(qū)域所包含的各組的像素在與由運(yùn)算部512決定的快門速度對應(yīng)的期間內(nèi)，進(jìn)行相同次數(shù)的電荷蓄積及像素信號輸出。若所屬的區(qū)域不同，則進(jìn)行不同次數(shù)的電荷蓄積及像素信號輸出。
[0055]圖7是用于說明圖6的例子中的按所分割的區(qū)域的電荷蓄積控制的圖。運(yùn)算部512在從使用者接受攝影準(zhǔn)備指示后，根據(jù)測光部503的輸出決定快門速度Tc^而且，如上所述地分割成陰影區(qū)域611、中間區(qū)域612及高亮區(qū)域613，并根據(jù)各個(gè)亮度信息決定電荷蓄積次數(shù)。電荷蓄積次數(shù)以通過每一次的電荷蓄積而像素不飽和的方式來決定。例如，以在一次的電荷蓄積動作中，從能夠蓄積的8成至9成的電荷被蓄積的情況為基準(zhǔn)，決定電荷蓄積次數(shù)。
[0056]這里，陰影區(qū)域611采用一次。即，使所決定的快門速度Ttl和電荷蓄積時(shí)間一致。另外，中間區(qū)域612的電荷蓄積次數(shù)采用兩次。即，使一次的電荷蓄積時(shí)間為1^/2，在快門速度Ttl期間反復(fù)進(jìn)行兩次電荷蓄積。另外，高亮區(qū)域613的電荷蓄積次數(shù)采用4次。SP，使一次的電荷蓄積時(shí)間為1/4，在快門速度Ttl期間反復(fù)進(jìn)行4次電荷蓄積。
[0057]若在時(shí)刻t = O從使用者接受攝影指示，則驅(qū)動部502對于屬于任意區(qū)域的組的像素都施加復(fù)位脈沖和傳輸脈沖。以該施加為觸發(fā)，任意的像素都開始電荷蓄積。
[0058]一旦成為時(shí)刻t = T0/4,驅(qū)動部502對于屬于高亮區(qū)域613的組的像素施加傳輸脈沖。而且，對于各組內(nèi)的像素依次施加選擇脈沖，將各自的像素信號輸出到輸出布線309。一旦輸出了組內(nèi)的全部像素的像素信號，則驅(qū)動部502對于屬于高亮區(qū)域613的組的像素再次施加復(fù)位脈沖和傳輸脈沖，開始第二次電荷蓄積。
[0059]此外，由于像素信號的選擇輸出需要時(shí)間，所以在第一次電荷蓄積的結(jié)束與第二次電荷蓄積的開始之間會產(chǎn)生時(shí)間差。若該時(shí)間差實(shí)質(zhì)上能夠忽略，則如上所述地使快門速度Ttl除以電荷蓄積次數(shù)得到的時(shí)間作為一次的電荷蓄積時(shí)間即可。另一方面，若不能忽略，則考慮該時(shí)間，或者調(diào)整快門速度Ttl,或者使一次的電荷蓄積時(shí)間比快門速度Ttl除以電荷蓄積次數(shù)得到的時(shí)間短即可。
[0060]一旦成為時(shí)刻t = T0/2，則驅(qū)動部502對于屬于中間區(qū)域612和高亮區(qū)域613的組的像素施加傳輸脈沖。而且，對于各組內(nèi)的像素依次施加選擇脈沖，將各自的像素信號輸出到輸出布線309。一旦輸出了組內(nèi)的全部像素的像素信號，則驅(qū)動部502對于屬于中間區(qū)域612和高亮區(qū)域613的組的像素再次施加復(fù)位脈沖和傳輸脈沖，對于中間區(qū)域612開始第二次電荷蓄積，對于高亮區(qū)域613開始第三次電荷蓄積。
[0061]一旦成為時(shí)刻t = 3T0/4，則驅(qū)動部502對于屬于高亮區(qū)域613的組的像素施加傳輸脈沖。而且，對于各組內(nèi)的像素依次施加選擇脈沖，將各自的像素信號輸出到輸出布線309。一旦輸出了組內(nèi)的全部像素的像素信號，則驅(qū)動部502對于屬于高亮區(qū)域613的組的像素再次施加復(fù)位脈沖和傳輸脈沖，開始第四次電荷蓄積。
[0062]一旦成為時(shí)刻t = T0，則驅(qū)動部502對于全區(qū)域的像素施加傳輸脈沖。而且，對于各組內(nèi)的像素依次施加選擇脈沖，將各自的像素信號輸出到輸出布線309。通過以上的控制，與陰影區(qū)域611對應(yīng)的像素存儲器414分別存儲一次量的像素信號，與中間區(qū)域612對應(yīng)的像素存儲器414分別存儲兩次量的像素信號，與高亮區(qū)域613對應(yīng)的像素存儲器414分別存儲四次量的像素信號。
[0063]這些像素信號被依次傳輸?shù)綀D像處理部511。圖像處理部511從該像素信號生成高動態(tài)范圍的圖像數(shù)據(jù)。關(guān)于具體處理在后面說明。
[0064]圖8是表示累加次數(shù)和動態(tài)范圍的關(guān)系的圖。與反復(fù)執(zhí)行的電荷蓄積對應(yīng)的多次量的像素信號通過圖像處理部511而被累加處理，形成高動態(tài)范圍的圖像數(shù)據(jù)的一部分。
[0065]累加次數(shù)為一次即以進(jìn)行了一次電荷蓄積的區(qū)域的動態(tài)范圍為基準(zhǔn)的情況下，累加次數(shù)為兩次即進(jìn)行了兩次電荷蓄積，累加了輸出信號的區(qū)域的動態(tài)范圍的擴(kuò)大量成為I級量。同樣地，若累加次數(shù)為4次，則成為2級量，若為128次，則成為7級量。即，為實(shí)現(xiàn)η級量的動態(tài)范圍擴(kuò)大，累積2η次輸出信號即可。
[0066]這里，圖像處理部511為識別是哪個(gè)分割區(qū)域進(jìn)行了幾次電荷蓄積，對圖像信號賦予了表示累加次數(shù)的3bit的指數(shù)位。如圖所示，指數(shù)位對于累加數(shù)一次來說是000，對于兩次來說是001，…對于128次來說是111，以這樣的順序分配。
[0067]圖像處理部511參照從運(yùn)算電路415取得的各像素信號的指數(shù)位，參照的結(jié)果為2次以上的累加數(shù)的情況下，執(zhí)行像素信號的累加處理。例如，累加次數(shù)為2次的情況下(I級)，對于2個(gè)像素信號來說，對與電荷蓄積對應(yīng)的12bit的像素信號中的上位Ilbit彼此進(jìn)行加算，生成12bit的一個(gè)像素信號。同樣地，累加次數(shù)為128次(7級)的情況下，對于128個(gè)像素信號，對與電荷蓄積對應(yīng)的12bit的像素信號中的上位5bit彼此進(jìn)行加算，生成12bit的一個(gè)像素信號。即，使從12減去與累加次數(shù)對應(yīng)的級數(shù)得到的上位bit相互相力口，生成12bit的一個(gè)像素信號。此外，除去未成為加算的對象的下位bit。
[0068]像這樣處理，能夠與累加次數(shù)相匹配地使賦予灰度的亮度范圍向高亮度側(cè)移位。即，對于高亮度側(cè)的有限的范圍，分配12bit。因此，能夠?qū)τ谝酝谆膱D像區(qū)域賦予灰度。
[0069]但是，關(guān)于其他的分割區(qū)域，對于不同的亮度范圍分配12bit，從而通過簡單地按區(qū)域結(jié)合的合成不能生成圖像數(shù)據(jù)。因此，圖像處理部511在盡可能維持能夠所得到的灰度的同時(shí)，使全區(qū)域成為12bit的圖像數(shù)據(jù)，為此，以最大亮度像素和最低亮度像素為基準(zhǔn)，進(jìn)行再量子化處理。具體來說，為更平順地維持調(diào)制，實(shí)施伽瑪轉(zhuǎn)換并執(zhí)行量子化。像這樣處理，能夠得到高動態(tài)范圍的圖像數(shù)據(jù)。
[0070]此外，累加次數(shù)不限于如上所述地將3bit的指數(shù)位賦予像素信號的情況，也可與作為與像素信號不同的附加信息來記述。另外，也可以從像素信號省去指數(shù)位，代替地對存儲在像素存儲器414中的像素信號的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，由此在加算處理時(shí)取得累加次數(shù)。
[0071]另外，在上述圖像處理中，執(zhí)行了將全區(qū)域收斂于12bit的圖像數(shù)據(jù)的再量子化處理，但對于像素信號的bit數(shù)，也可與上限的累加次數(shù)相匹配地增加輸出bit數(shù)。例如，若將上限的累加次數(shù)設(shè)定為16次(4級)，則對于12bit的像素信號，使全區(qū)域?yàn)?6bit的圖像數(shù)據(jù)即可。像這樣處理，能夠不降位地生成圖像數(shù)據(jù)。
[0072]以下，關(guān)于一系列的攝影動作處理進(jìn)行說明。圖9是表示攝影動作的處理的流程圖。流程是從拍攝裝置500的電源成為ON開始的。
[0073]系統(tǒng)控制部501在步驟SlOl中，待機(jī)直到攝影準(zhǔn)備指示即開關(guān)SWl被按下。若檢測到開關(guān)SWl被按下，則進(jìn)入步驟S102。
[0074]在步驟S102中，系統(tǒng)控制部501執(zhí)行測光處理。具體來說，得到測光部503的輸出，運(yùn)算部512算出場景的亮度分布。而且，進(jìn)入步驟S103，如上所述地決定快門速度、區(qū)域分割、累加次數(shù)等。
[0075]若攝影準(zhǔn)備工作完成，則進(jìn)入步驟S104，待機(jī)直到攝影指示即開關(guān)SW2被按下。此時(shí)，若經(jīng)過時(shí)間超過預(yù)定的時(shí)間Tw (步驟S105的是)，則返回步驟SlOl。若在超過Tw之前(步驟S105的否)檢測到開關(guān)SW2被按下，則進(jìn)入步驟S106。
[0076]在步驟S106中，接受了系統(tǒng)控制部501的指示的驅(qū)動部502執(zhí)行使用圖7說明的電荷蓄積處理、信號讀出處理。而且，若全部的信號讀出完成，則進(jìn)入步驟S107，執(zhí)行使用圖8說明的圖像處理，執(zhí)行將所生成的圖像數(shù)據(jù)存儲在存儲部的存儲處理。
[0077]若存儲處理完成，則進(jìn)入步驟S108，判斷拍攝裝置500的電源是否為OFF。若電源未0FF，則返回步驟S101，若為0FF，則結(jié)束一系列的攝影動作處理。
[0078]以下，關(guān)于信號處理芯片111的具體結(jié)構(gòu)的一例進(jìn)行說明。圖10是表示作為信號處理芯片111的一例的具體結(jié)構(gòu)的框圖。在上述的使用圖4的說明中，示出了多路解復(fù)用器413及像素存儲器414形成在存儲器芯片112上的一例，但在這里，對形成在信號處理芯片111上的例子進(jìn)行說明。
[0079]信號處理芯片111負(fù)擔(dān)驅(qū)動部502的功能。信號處理芯片111包括被分擔(dān)的作為控制功能的傳感器控制部441、區(qū)塊控制部442、同步控制部443、信號控制部444和綜合控制這些各控制部的驅(qū)動控制部420。驅(qū)動控制部420將來自系統(tǒng)控制部501的指示轉(zhuǎn)換成各控制部能夠執(zhí)行的控制信號并傳送給各個(gè)控制部。
[0080]傳感器控制部441負(fù)擔(dān)向拍攝芯片113送出的與各像素的電荷蓄積、電荷讀出相關(guān)的控制脈沖的送出控制。具體來說，傳感器控制部441通過向?qū)ο笙袼厮统鰪?fù)位脈沖和傳輸脈沖，控制電荷蓄積的開始和結(jié)束，通過向讀出像素送出選擇脈沖，將像素信號輸出到輸出布線309。
[0081]區(qū)塊控制部442執(zhí)行向拍攝芯片113送出的對成為控制對象的單位組131進(jìn)行特定的特定脈沖的送出。如使用圖6等說明的那樣，在被分割的區(qū)域中，包括彼此相鄰的多個(gè)單位組131。這些屬于同一區(qū)域的單位組131形成一個(gè)區(qū)塊。同一區(qū)塊所含有的像素以相同定時(shí)開始電荷蓄積，以相同定時(shí)結(jié)束電荷蓄積。因此，區(qū)塊控制部442基于來自驅(qū)動控制部420的指定向成為對象的單位組131送出特定脈沖，由此負(fù)擔(dān)使單位組131區(qū)塊化的作用。各像素通過TX布線307及復(fù)位布線306接受的傳輸脈沖及復(fù)位脈沖為傳感器控制部441送出的各脈沖和區(qū)塊控制部442送出的特定脈沖的邏輯積。像這樣，通過作為相互獨(dú)立的區(qū)塊控制各區(qū)域，實(shí)現(xiàn)使用圖7說明的電荷蓄積控制。關(guān)于來自驅(qū)動控制部的區(qū)塊化指定，在后面詳細(xì)說明。
[0082]同步控制部443將同步信號向拍攝芯片113送出。各脈沖與同步信號同步地在拍攝芯片113中成為有源脈沖。例如，通過調(diào)整同步信號，實(shí)現(xiàn)僅將屬于同一單位組131的像素的特定像素作為控制對象的隨機(jī)控制、間隔抽取控制等。
[0083]信號控制部444主要負(fù)擔(dān)對于A/D轉(zhuǎn)換器412b的定時(shí)控制。通過輸出布線309輸出的像素信號經(jīng)由⑶S電路412a及多路復(fù)用器411被輸入A/D轉(zhuǎn)換器412b。A/D轉(zhuǎn)換器412b由信號控制部444控制，將被輸入的像素信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的像素信號被傳送給多路解復(fù)用器413，作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的像素值存儲在與各個(gè)像素對應(yīng)的像素存儲器414。
[0084]信號處理芯片111具有作為蓄積控制存儲器的定時(shí)存儲器430，該存儲器中存儲與組合哪些單位組131形成區(qū)塊相關(guān)的區(qū)塊區(qū)分信息和與所形成的各個(gè)區(qū)塊反復(fù)實(shí)施幾次電荷蓄積相關(guān)的蓄積次數(shù)信息。定時(shí)存儲器430由例如閃存RAM構(gòu)成。
[0085]如上所述，關(guān)于組合哪些單位組形成區(qū)塊，基于在一系列的攝影步驟之前執(zhí)行的場景的亮度分布檢測的檢測結(jié)果，由系統(tǒng)控制部501決定。所決定的區(qū)塊被劃分成例如第一區(qū)塊、第二區(qū)塊…，各個(gè)區(qū)塊通過包含哪些單位組131而被規(guī)定。驅(qū)動控制部420從系統(tǒng)控制部501取得該區(qū)塊區(qū)分信息，并存儲到定時(shí)存儲器430。
[0086]另外，系統(tǒng)控制部501基于亮度分布的檢測結(jié)果，決定各區(qū)塊反復(fù)進(jìn)行幾次電荷蓄積。驅(qū)動控制部420從系統(tǒng)控制部501取得該蓄積次數(shù)信息，與對應(yīng)的區(qū)塊區(qū)分信息成對地存儲在定時(shí)存儲器430。像這樣，通過將區(qū)塊區(qū)分信息和蓄積次數(shù)信息存儲在定時(shí)存儲器430，驅(qū)動控制部420能夠逐次參照定時(shí)存儲器430獨(dú)立地執(zhí)行一系列的電荷蓄積控制。即，驅(qū)動控制部420在I個(gè)圖像取得控制中一旦從系統(tǒng)控制部501取得攝影指示的信號，關(guān)于其后各像素的控制，不必每次都從系統(tǒng)控制部501接受指示，就能夠使蓄積控制完成。
[0087]驅(qū)動控制部420從系統(tǒng)控制部501取得基于與攝影準(zhǔn)備指示同步地執(zhí)行的測光結(jié)果(亮度分布的檢測結(jié)果)被更新的區(qū)塊區(qū)分信息和蓄積次數(shù)信息，并適當(dāng)?shù)馗露〞r(shí)存儲器430的存儲內(nèi)容。例如，驅(qū)動控制部420與攝影準(zhǔn)備指示或攝影指示同步地更新定時(shí)存儲器430。通過像這樣構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)更高速的電荷蓄積控制，并且在驅(qū)動控制部420執(zhí)行電荷蓄積控制期間，系統(tǒng)控制部501能夠并行地執(zhí)行其他處理。
[0088]驅(qū)動控制部420不僅執(zhí)行對于拍攝芯片113的電荷蓄積控制，還在讀出控制的執(zhí)行中參照定時(shí)存儲器430。例如，驅(qū)動控制部420參照各區(qū)塊的蓄積次數(shù)信息，將從多路解復(fù)用器413輸出的像素信號存儲在像素存儲器414的對應(yīng)地址。
[0089]驅(qū)動控制部420根據(jù)來自系統(tǒng)控制部501的傳送請求，從像素存儲器414讀出對象像素信號，并傳送到圖像處理部511。像素存儲器414如上所述地具有對于各像素能夠存儲與最大累加次數(shù)對應(yīng)的像素信號的存儲器空間，將與被執(zhí)行的蓄積次數(shù)對應(yīng)的各個(gè)像素信號作為像素值存儲。例如，在某區(qū)塊中反復(fù)進(jìn)行4次電荷蓄積的情況下，該區(qū)塊所含有的像素輸出4次量的像素信號，從而在像素存儲器414上的各像素的存儲器空間中，存儲4個(gè)像素值。驅(qū)動控制部420從系統(tǒng)控制部501接受了要求特定像素的像素信號的傳送請求的情況下，指定像素存儲器414上的該特定像素的地址，讀出被存儲的全部像素信號，并傳送到圖像處理部511。在例如存儲了 4個(gè)像素值的情況下，依次傳送全部這4個(gè)像素值，在僅存儲了一個(gè)像素值的情況下，傳送該像素值。
[0090]驅(qū)動控制部420使運(yùn)算電路415讀出存儲在像素存儲器414中的像素信號，能夠使運(yùn)算電路415執(zhí)行上述累加處理。被累加處理的像素信號被存儲在像素存儲器414的對象像素地址中。對象像素地址可以與累加處理前的地址空間相鄰地設(shè)置，也可以對于累加處理前的像素信號進(jìn)行改寫而采用同一地址。另外，還可以設(shè)置將累加處理后的各像素的像素值集中存儲的專用空間。驅(qū)動控制部420在從系統(tǒng)控制部501接受了要求特定像素的像素信號的傳送請求的情況下，根據(jù)該傳送請求的方式，能夠?qū)⒗奂犹幚砗蟮南袼匦盘杺魉偷綀D像處理部511。當(dāng)然，也能夠一起傳送累加處理前后的像素信號。
[0091]在像素存儲器414上，設(shè)置有根據(jù)傳送請求傳輸像素信號的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送接口。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送接口被連接在與圖像處理部511相連的數(shù)據(jù)傳輸線上。數(shù)據(jù)傳輸線由例如總線中的數(shù)據(jù)總線構(gòu)成。該情況下，從系統(tǒng)控制部501向驅(qū)動控制部420的傳送請求通過利用了地址總線的地址指定來執(zhí)行。
[0092]數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送接口對像素信號的傳輸不限于地址指定方式，能夠采用各種方式。例如，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送時(shí)，能夠采用各電路的用于同步的時(shí)鐘信號的上升沿.下降沿雙方進(jìn)行處理的雙倍數(shù)據(jù)傳輸率方式。另外，還能夠采用通過省略地址指定等的一部分步驟而連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高速化的突發(fā)傳輸方式。另外，還能夠組合采用使用了并聯(lián)連接控制部、存儲器部、輸入輸出部的電纜的總線方式以及將數(shù)據(jù)以Ibit為單位串行地傳輸?shù)拇蟹绞降取?br> [0093]通過像這樣構(gòu)成，圖像處理部511能夠僅取得必要的像素信號，尤其在形成低析像度的圖像的情況下等，能夠高速地完成圖像處理。另外，在使運(yùn)算電路415執(zhí)行累加處理的情況下，圖像處理部511也可以不執(zhí)行累加處理，從而能夠通過功能分擔(dān)和并行處理，實(shí)現(xiàn)圖像處理的高速化。
[0094]圖11是用于說明從拍攝芯片113向信號處理芯片111傳輸?shù)南袼匦盘柫鞯恼f明圖。在該例中，單位組131由一行32像素、一列64像素的2048像素構(gòu)成。
[0095]在圖3的結(jié)構(gòu)中，一個(gè)單位組131具有一個(gè)輸出布線309，但在本圖的例子中，為使相鄰的2列的像素共有一個(gè)輸出布線309,—個(gè)單位組131具有16條輸出布線。各個(gè)輸出布線309在拍攝芯片113和信號處理芯片111的接合部附近分支成2條輸出布線309a、309b ο
[0096]在信號處理芯片111這一側(cè)，與分支的輸出布線309a、309b對應(yīng)地分別設(shè)置2條輸入布線409a、409b。因此，在接合部中設(shè)置有:用于接合輸出布線309a和輸入布線409a的凸塊109a ;和用于接合輸出布線309b和輸入布線409b的凸塊109b。像這樣冗長地構(gòu)成連接部，能夠減少因接合不良引起的像素缺陷的可能性。在該意思表示中，分支不限于2條，也可以是多條。另外，輸出布線和輸入布線的電連接不限于凸塊結(jié)合，在采用可能引起連接不良的某電連接的情況下，優(yōu)選像這樣冗長地構(gòu)成連接部。
[0097]輸入布線409a、409b在向CDS電路412a輸入之前，分別經(jīng)由開關(guān)461a、461b。開關(guān)461a、461b作為相互連動的開關(guān)461被驅(qū)動控制部420控制。具體來說，驅(qū)動控制部420通常預(yù)先使開關(guān)461a為ON而使輸入布線409a的像素信號的傳輸有效，使開關(guān)461b為OFF而使輸入布線409b的傳輸無效。另一方面，驅(qū)動控制部420在判斷為凸塊109a發(fā)生連接不良的情況下，將開關(guān)461a切換成OFF使輸入布線409a的傳輸無效，將開關(guān)461b切換成ON使輸入布線40%的傳輸有效。像這樣，通過使某一布線成為連接狀態(tài)、使某一布線成為非連接狀態(tài)的開關(guān)461的連動工作，能夠期待僅將正常的像素信號輸入⑶S電路412a。
[0098]凸塊109的連接不良判斷也能夠由驅(qū)動控制部420承擔(dān)，還能夠由系統(tǒng)控制部501承擔(dān)。連接不良判斷是基于通過了輸入布線409的像素信號的輸出結(jié)果而判斷的。具體來說，例如，系統(tǒng)控制部501對從在兩側(cè)相鄰的輸出布線309輸出的各個(gè)像素信號進(jìn)行比較，判斷為存在預(yù)定的閾值以上的差的情況下，判斷為發(fā)生連接不良。也可以將在列方向上異常值是否連續(xù)加入判斷基準(zhǔn)。該情況下，驅(qū)動控制部420接受系統(tǒng)控制部501的判斷結(jié)果，切換對應(yīng)的輸入布線409的開關(guān)461。此外，連接不良判斷也可以不與攝影動作相匹配地逐次進(jìn)行，而能夠是在一旦進(jìn)行了判斷之后，就驅(qū)動控制部420將該判斷結(jié)果預(yù)先存儲在定時(shí)存儲器430中。該情況下，驅(qū)動控制部420在像素信號的讀出時(shí)，在參照定時(shí)存儲器430的同時(shí)控制開關(guān)461。
[0099]在以上的實(shí)施方式中，對測光部503包含獨(dú)立的AE傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。但是，測光處理還能夠在從使用者接受攝影指示進(jìn)行的主攝影處理之前，使用從拍攝元件100輸出的預(yù)圖像進(jìn)行。另外，也可以在例如單位組131中設(shè)置一個(gè)測光用的像素。例如，在圖2的像素排列中，單位組131的左端且上端的像素的彩色濾光片采用透明濾光片或無濾光片，由此能夠?qū)⒃撓袼刈鳛闇y光用像素利用。這樣的像素能夠接受帶域?qū)挼目梢姽猓瑥亩跈z測場景的亮度分布的情況下是非常適用的。另外，也可以使測光用像素從單位組獨(dú)立，將測光用像素匯集并單位組化。若像這樣構(gòu)成，則驅(qū)動部502能夠?qū)τ跍y光用像素獨(dú)立地控制電荷蓄積。
[0100]在以上的實(shí)施方式中，對于使所確定的快門速度Ttl和陰影區(qū)域的一次電荷蓄積時(shí)間一致的例子進(jìn)行了說明，但也可以進(jìn)行控制以使得例如在所確定的快門速度Ttl期間，對陰影區(qū)域也反復(fù)進(jìn)行2次電荷蓄積。該情況下，根據(jù)圖7的例子，對于來自同樣地反復(fù)進(jìn)行2次電荷蓄積的中間區(qū)域的像素信號，使賦予灰度的亮度范圍與累加次數(shù)相匹配地向高亮度側(cè)移位，但對于來自陰影區(qū)域的像素信號，不進(jìn)行這樣的處理。即，由陰影區(qū)域中的一次電荷蓄積(電荷蓄積時(shí)間為1/2)產(chǎn)生的像素信號的值小，即使加算2次的量，也不會從12bit的范圍飽和，從而可不進(jìn)行移位處理。
[0101]像這樣，對于陰影區(qū)域的電荷蓄積次數(shù)也設(shè)定成多次，若對被輸出的像素信號進(jìn)行加算處理，則能夠期待抵消暗部中的隨機(jī)噪聲的效果。該情況下，與以動態(tài)范圍的擴(kuò)大為目的執(zhí)行多次電荷蓄積的其他區(qū)域的像素信號的處理不同，不進(jìn)行移位處理，只要簡單地進(jìn)行加算處理即可。此外，這樣的處理與上述實(shí)施方式同樣地，可以由設(shè)置在信號處理芯片111上的運(yùn)算電路415進(jìn)行，也可以由圖像處理部511進(jìn)行。
[0102]以上，使用實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于上述實(shí)施方式記載的范圍。能夠?qū)ι鲜鰧?shí)施方式施加各種變更或改良對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。施加了各種變更或改良的方式也包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍，這從權(quán)利要求書的記載得以明確。
[0103]權(quán)利要求書、說明書及附圖中表示的裝置、系統(tǒng)、程序及方法中的工作、順序、步驟及階段等的各處理的執(zhí)行順序只要沒有特別明示“在此之前”、“此前”等，只要不是在后的處理使用在先的處理的輸出，就應(yīng)當(dāng)認(rèn)為能夠以任意的順序?qū)崿F(xiàn)。關(guān)于權(quán)利要求書、說明書及附圖中的工作流程，為便于說明，使用了“首先，”、“其次，”等進(jìn)行說明，但并不意味著必須按該順序?qū)嵤?br> [0104]附圖標(biāo)記的說明
[0105]100拍攝元件，101微透鏡，102彩色濾光片，103鈍化膜，104PD, 105晶體管，106PD層，107布線，108布線層，109凸塊，110TSV, 111信號處理芯片，112存儲器芯片，113拍攝芯片，131單位組，302傳輸晶體管，303復(fù)位晶體管，304放大晶體管，305選擇晶體管，306復(fù)位布線，307TX布線，308解碼布線，309輸出布線，3 1Vdd布線，311負(fù)載電流源，409輸入布線，411多路復(fù)用器，412信號處理電路，413多路解復(fù)用器，414像素存儲器，415運(yùn)算電路，420驅(qū)動控制部，430定時(shí)存儲器，441傳感器控制部，442區(qū)塊控制部，443同步控制部，444信號控制部，461開關(guān)，500拍攝裝置，501系統(tǒng)控制部，502驅(qū)動部，503測光部，504工作存儲器，505存儲部，506顯示部，511圖像處理部，512運(yùn)算部，601陰影被拍攝體，602中間被拍攝體，603高亮被拍攝體，604窗框，611陰影區(qū)域，612中間區(qū)域，613高亮區(qū)域
【權(quán)利要求】
1.一種拍攝單元，其特征在于，具有: 拍攝部，包括含有一個(gè)以上像素的第一組、和含有一個(gè)以上與構(gòu)成所述第一組的像素不同的像素的第二組； 控制部，在使所述第一組執(zhí)行一次電荷蓄積的期間，使所述第二組執(zhí)行與所述第一組不同次數(shù)的電荷蓄積并輸出各自的像素信號。
2.如權(quán)利要求1所述的拍攝單元，其特征在于， 所述控制部在使所述第一組執(zhí)行一次電荷蓄積的期間，使所述第二組執(zhí)行多次電荷蓄積并輸出各自的像素信號。
3.如權(quán)利要求1或2所述的拍攝單元，其特征在于， 所述控制部基于在開始所述第一組的電荷蓄積之前所執(zhí)行的測光結(jié)果，決定使所述第二組執(zhí)行的電荷蓄積的次數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的拍攝單元，其特征在于， 所述控制部以通過在所述第二組中執(zhí)行的各次電荷蓄積而構(gòu)成所述第二組的像素不飽和的方式?jīng)Q定所述次數(shù)。
5.如權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的拍攝單元，其特征在于，所述像素信號包括與電荷蓄積的次數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的拍攝單元,其特征在于， 所述拍攝部具有:將構(gòu)成所述第一組的像素的像素信號依次輸出的共用的第一輸出布線；將構(gòu)成所述第二組的像素的像素信號依次輸出的與所述第一輸出布線獨(dú)立的共用的第二輸出布線。
7.如權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的拍攝單元,其特征在于， 包含所述拍攝部的拍攝芯片和包含處理所述像素信號的處理電路的信號處理芯片通過層疊構(gòu)造而被電連接。
8.如權(quán)利要求7所述的拍攝單元，其特征在于， 所述信號處理芯片具有蓄積控制存儲器，所述蓄積控制存儲器存儲使包含所述第二組在內(nèi)的各組執(zhí)行的、與預(yù)定的電荷蓄積的次數(shù)相關(guān)的信息。
9.如權(quán)利要求8所述的拍攝單元，其特征在于， 存儲在所述蓄積控制存儲器中的所述信息基于測光結(jié)果而被更新。
10.如權(quán)利要求8或9所述的拍攝單元，其特征在于， 存儲在所述蓄積控制存儲器中的所述信息與使用者的拍攝準(zhǔn)備指示同步地被更新。
11.如權(quán)利要求8?10中任一項(xiàng)所述的拍攝單元,其特征在于， 所述控制部一邊參照所述蓄積控制存儲器一邊控制針對所述拍攝部的各組的電荷蓄積及所述像素信號的讀出。
12.如權(quán)利要求7?11中任一項(xiàng)所述的拍攝單元，其特征在于， 所述信號處理芯片具有存儲所述像素信號的像素存儲器。
13.如權(quán)利要求7?11中任一項(xiàng)所述的拍攝單元,其特征在于， 包含存儲所述像素信號的像素存儲器在內(nèi)的存儲器芯片也通過層疊構(gòu)造而被電連接。
14.如權(quán)利要求12或13所述的拍攝單元，其特征在于， 所述控制部根據(jù)針對包含所述第二組在內(nèi)的組群中的指定組的、來自外部電路的傳送請求，從所述像素存儲器讀出所述指定組的像素信號并傳送到圖像處理部。
15.如權(quán)利要求14所述的拍攝單元，其特征在于， 具有根據(jù)所述傳送請求來傳輸所述像素信號的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送接口。
16.如權(quán)利要求15所述的拍攝單元，其特征在于， 通過所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送接口實(shí)現(xiàn)的所述像素信號的傳輸采用雙倍數(shù)據(jù)傳輸率方式、地址指定方式、突發(fā)傳輸方式、總線方式、串行方式中的至少任意之一方式。
17.如權(quán)利要求14?16中任一項(xiàng)所述的拍攝單元,其特征在于， 在與多次電荷蓄積相對應(yīng)的各個(gè)像素信號被存儲在所述像素存儲器中的情況下，所述控制部將該各個(gè)像素信號傳送到所述圖像處理部。
18.如權(quán)利要求14?16中任一項(xiàng)所述的拍攝單元,其特征在于， 所述信號處理芯片具有運(yùn)算部，所述運(yùn)算部對與多次電荷蓄積相對應(yīng)的各個(gè)像素信號進(jìn)行累加處理， 在與多次電荷蓄積相對應(yīng)的各個(gè)像素信號被存儲在所述像素存儲器中的情況下，所述控制部將使用所述運(yùn)算部進(jìn)行了累加處理的像素信號傳送到所述圖像處理部。
19.如權(quán)利要求7?18中任一項(xiàng)所述的拍攝單元，其特征在于， 所述拍攝芯片具有輸出所述像素信號的輸出布線， 所述信號處理芯片具有接受來自所述輸出布線的所述像素信號并向所述處理電路傳輸?shù)妮斎氩季€， 所述輸出布線和所述輸入布線在所述拍攝芯片和所述信號處理芯片的接合部處分別分支成多個(gè)并相互接合。
20.如權(quán)利要求19所述的拍攝單元，其特征在于， 所述信號處理芯片在所述輸入布線的分支成多個(gè)的位置處具有使某一布線成為連接狀態(tài)且使某一布線成為非連接狀態(tài)的開關(guān)。
21.如權(quán)利要求20所述的拍攝單元，其特征在于， 所述控制部基于通過了所述輸入布線的所述像素信號的輸出結(jié)果來切換所述開關(guān)的連接狀態(tài)及非連接狀態(tài)。
22.如權(quán)利要求20或21所述的拍攝單元，其特征在于， 所述處理芯片具有相關(guān)雙采樣電路， 通過了所述開關(guān)的所述像素信號被輸入至所述相關(guān)雙采樣電路。
23.如權(quán)利要求19?22中任一項(xiàng)所述的拍攝單元，其特征在于， 所述輸出布線對于包含所述第一組及所述第二組在內(nèi)的各個(gè)組群分別設(shè)置了多個(gè)。
24.一種拍攝裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求1?23中任一項(xiàng)所述的拍攝單元。
25.一種拍攝控制程序，其特征在于，使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下步驟: 第一開始步驟，使包含一個(gè)以上像素的第一組開始電荷蓄積； 第二開始步驟，使包含一個(gè)以上與構(gòu)成所述第一組的像素不同的像素的第二組開始電荷蓄積； 第二輸出步驟，在所述第一組完成電荷蓄積之前，使所述第二組的電荷蓄積結(jié)束并輸出像素信號；和 第一輸出步驟，反復(fù)進(jìn)行多次所述第二開始步驟和所述第二輸出步驟之后，使所述第一組的電荷蓄積結(jié)束并輸出像素信號。
26.一種拍攝裝置，其特征在于，具有: 拍攝部，包括含有一個(gè)以上像素的第一組、和含有一個(gè)以上與構(gòu)成所述第一組的像素不同的像素的第二組； 控制部，在使所述第一組執(zhí)行多次電荷蓄積的期間，使所述第二組執(zhí)行多次電荷蓄積并輸出各自的像素信號；和 運(yùn)算部，使從所述第一組輸出的所述像素信號的處理和從所述第二組輸出的所述像素信號的處理不同地進(jìn)行運(yùn)算。
【文檔編號】H04N5/355GK104247401SQ201380018222
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】綱井史郎 申請人:株式會社尼康