CN104425534A - 成像元件和成像装置 - Google Patents

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Abstract

一种成像元件和成像装置，成像元件包括层压的多个光电转换单元和将从多个光电转换单元入射的光束朝多个光电转换单元的方向反射的入射光反射单元。

Description

成像元件和成像装置
技术领域
本申请要求2013年9月5日提交的日本优先权专利申请JP2013-183600的权益，将其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
本技术涉及成像元件和成像装置。具体而言，本技术涉及其中层压了光电转换单元的成像元件和成像装置。
在相关技术中，用于对图像进行成像的成像元件被用在成像装置(诸如数码相机或便携式摄像机)中。成像元件包括将光转换成电信号的光电转换元件、各种晶体管等。对于用在成像元件中的光电转换元件，光电二极管是众所周知的。在使用光电二极管的成像装置中，经常使用在装置中设置一个成像元件的单板方法和在装置中设置三个成像元件的三板方法。
在单板方法中，使用拜耳阵列在成像元件的每个像素上设置了仅透射任意红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)的滤色器。另一方面，在三板方法中，与三个成像元件一起设置了执行R、G和B光光谱色散的棱镜，R光被引导至第一成像元件，G光被引导至第二成像元件，且B光被引导至第三成像元件。
通过采用上述配置，在单板方法中，在每个像素中获得了具有R、B和G的任何信息的原始图像数据。在单板方法中，当生成在每个像素中具有所有R、G和B的信息的全色图像时，有必要执行解马赛克处理，其中原始图像数据被转换成全色图像数据。与此相比，在三板方法中，无需执行解马赛克处理便可获得全色图像数据。当采用三板方法时，由于不需要执行其中可能发生图像质量降低的解马赛克处理，因此有可能获得具有良好图像质量的图像，然而由于需要设置三个成像元件，因此很难使成像装置小型化。
以这种方式，在使用光电二极管的成像元件中，难以使成像装置小型化和图像的高质量兼容，然而近年来已经积极地执行了对使用包含有机材料的有机光电转换膜来代替光电二极管的研究，以使成像装置小型化和图像的高质量兼容。
当使用有机材料时，有可能实现仅将任何R、G和B光转换成电信号并且透射其它光的光电转换膜。例如，已提出了其中将仅转换R光的有机光电转换膜、仅转换G光的有机光电转换膜和仅转换B光的有机光电转换膜层压在每个像素中的成像元件(例如，参考日本未审查专利申请公开号2007-104113)。利用这种配置，有可能生成全色图像数据而无需使用成像元件执行解马赛克处理。为此，有使成像装置小型化和图像的高质量兼容。
发明内容
然而，在上述成像元件中，所担心的是光电转换率可能会下降。在上述成像元件中，三个各光电转换膜透射光电转换目标的波长区域之外的光，然而透射率低于100％。因此，每一次穿过光电转换膜，透射光的光强度变小。例如，当光电转换膜的透射率为80％时，通过穿透三个光电转换膜，透射光的光强度衰减至大约0.5(0.8 　0.8 　0.8)倍。由于光强度衰减，因此上述成像元件中存在光电转换率降低的问题。
期望提供具有高光电转换率的成像元件。
根据本技术的实施方式，提供了成像元件，其包括层压的多个光电转换单元和将从多个光电转换单元入射的光束朝多个光电转换单元的方向反射的入射光反射单元。以这种方式，从多个光电转换单元入射的光束朝多个光电转换单元的方向反射。
在成像元件中，各个多个光电转换单元可将光束中波长区域彼此不同的的部分光束作为目标光转换成电信号，并可透射除目标光之外的光束。以这种方式，将光束中波长区域彼此不同的部分光束作为目标光转换成电信号，且透射除目标光之外的光束。
在成像元件中，可进一步包括位于光电转换单元之间的反射单元，其设置在多个光电转换单元中两个相邻光电转换单元之间，将与远光电转换单元(两个光电转换单元中，其距入射光反射单元更远)对应的波长区域内的光作为反射光朝远光电转换单元的方向反射，并透射除反射光之外的光。以这种方式，将在与远光电转换单元对应的波长区域内的光朝远光电转换单元的方向反射，且透射除反射光之外的光。
在成像元件中，入射光反射单元可反射在与距入射光反射单元最近的光电转换单元对应的波长区域内的光。以这种方式，反射在与距入射光反射单元最近的光电转换单元对应的波长区域内的光。
在成像元件中，层压的多个光电转换单元可分别设置在多个像素中，且多个光电转换单元可输出电信号，电信号在每个像素中表示多种颜色的各个亮度作为像素信号。以这种方式，输出表示多种颜色的各个亮度的像素信号。
在成像元件中，可进一步包括像素相加单元，其将从相邻的预定数量的像素输出的像素信号相加。以这种方式，相加从相邻的预定数量的像素输出的像素信号。
在成像元件中，可进一步包括编码单元，其对由像素信号形成的图像执行编码。以这种方式，编码由像素信号形成的图像。
在成像元件中，入射光反射单元可包含反射率高于预定值的材料。以这种方式，入射光反射单元的反射率变得高于预定值。
在成像元件中，入射光反射单元可包含鸟嘌呤(guanine)作为材料。以这种方式，使用包含鸟嘌呤的入射光反射单元来反射光。
在成像元件中，入射光反射单元可包含铝作为材料。以这种方式，使用包含铝的入射光反射单元来反射光。
根据本技术的另一个实施方式，提供了成像装置，其包括层压的多个光电转换单元；将从多个光电转换单元入射的光束朝多个光电转换单元的方向反射的入射光反射单元；和存储由使用多个光电转换单元从光束转换成的电信号形成的图像的存储单元。以这种方式，将从多个光电转换单元入射的光束朝多个光电转换单元的方向反射。
根据本技术的实施方式，有可能展现使成像元件的灵敏度高的良好的效果。此外，此处描述的效果不一定受限制，其可以是本公开中描述的任何效果。
附图说明
图1是图示根据第一实施方式的成像装置的一个配置实例的框图；
图2是图示根据第一实施方式的成像元件的一个配置实例的框图；
图3是沿水平方向或垂直方向截取的根据第一实施方式的像素阵列单元的剖面图的实例；
图4是根据第一实施方式的光电转换层的透视图的实例；
图5是描述根据第一实施方式的绒毡层的图；
图6是图示根据第一实施方式的鸟嘌呤的分子式的图；
图7是图示根据第一实施方式的常规反射材料和可扩散材料的实例的表格；
图8是图示根据第一实施方式的可扩散材料的实例的表格；
图9是图示根据第一实施方式的图像压缩单元的实例的图；
图10A和图10B是图示根据第一修改例的分量分割实例的图；
图11是图示根据第一修改例的压缩单元的实例的图；
图12是描述根据第一修改例的图像分割方法的图；
图13是描述根据第一修改例的图像压缩方法的图；
图14是图示根据第二修改例的成像装置的一个配置实例的框图；
图15是图示根据第二修改例的成像元件的一个配置实例的框图；
图16是根据第二实施方式的光电转换层的透视图的实例；
图17是图示根据第三实施方式的成像装置的一个配置实例的框图；
图18是图示根据第三实施方式的成像元件的一个配置实例的框图；以及
图19是根据第三实施方式的像素阵列单元的剖面图的实例。
具体实施方式
下面将描述用于实施本技术(在下文中称为实施方式)的实施方式。将按以下顺序进行描述。
1.第一实施方式(在成像元件中设置了层压的多个光电转换膜和反射膜的实例)
2.第二实施方式(设置了层压的多个光电转换膜并且在成像元件中在每个光电转换膜内设置了反射膜的实例)
3.第三实施方式(在成像元件中设置了层压的多个光电转换膜、反射膜和编码单元的实例)
4.修改例
1.第一实施方式
成像装置的配置实例
图1是图示根据第一实施方式的成像装置100的一个配置实例的框图。成像装置100包括成像透镜110、光学LPF 111、颜色校正滤波器112、成像元件200、AD转换单元113、图像压缩单元114、码量计算单元115、压缩率确定单元116和编码流存储单元117。
成像透镜110根据用户操作通过改变缩放放大率和光圈将入射光会聚在成像元件200内。光学LPF 111抑制穿过成像透镜110的入射光中出现干涉条纹(其被称为网纹)。颜色校正滤波器112通过控制入射光所穿过的波长区域来控制穿过光学LPF 111的入射光中的色温。
成像元件200将来自成像透镜110的入射光转换成电信号。成像元件200包括多个像素，并将在每个像素中生成的电信号作为像素信号提供至AD转换单元113。AD转换单元113将来自成像元件200的各个模拟信号转换成数字图像数据。AD转换单元113通过信号线209将由多个像素数据项构成的图像数据提供至图像压缩单元114。
图像压缩单元114使用由压缩率确定单元116确定的压缩率来压缩图像数据。图像压缩单元114将图像数据分成k(k为整数)个块，并在每个块内执行压缩。例如，使用离散余弦变换对各个块执行压缩。每当对块执行压缩时，图像压缩单元114将压缩数据提供至码量计算单元115和编码流存储单元117。由于一个图像数据项被分为k个图像数据项，因此为每个图像数据项提供了k个编码数据项。
码量计算单元115计算每块的码量。码量计算单元115从多个编码数据项获得每块的码量。例如，码量计算单元115计算预定数量的编码数据项等的数据尺寸的平均值，作为每块的码量。码量计算单元115将计算的码量提供至压缩率确定单元116。
压缩率确定单元116确定图像数据的压缩率。压缩率确定单元116基于每块的码量确定压缩率以便每帧的码量变为期望值。压缩率确定单元116将确定的压缩率提供至图像压缩单元114。
编码流存储单元117存储由编码数据形成的编码流。此外，编码流存储单元117是本公开描述的存储单元的实例。
成像装置的配置实例
图2是图示根据第一实施方式的成像元件200的一个配置实例的框图。成像元件200包括定时控制电路210、行扫描电路220、像素阵列单元230、像素阵列单元230、多个列选择开关260和列扫描电路270。
定时控制电路210控制在行和列的扫描定时。文中，在行中，多个像素在像素阵列单元230中被设置在一个方向上，而在列中，多个像素在像素阵列单元230中被设置在与行正交的方向上。以下，与行平行的方向被称为"水平方向"，而与列平行的方向被称为"垂直方向"。
定时控制电路210生成指示扫描行的定时的定时信号Tc，并当开始用于对图像执行成像的成像周期时将信号提供至行扫描电路220。此外，定时控制电路210生成指示扫描列的定时的定时信号Tr，并与在成像周期中与选择行的定时同步地将信号提供至列扫描电路270。
行扫描电路220根据定时信号Tc选择每一行。行扫描电路220根据定时信号Tc通过按顺序将行选择信号通过信号线229-1至229-n(正为整数)输出至每一行来选择行。
像素阵列单元230为将多个像素231设置成二维格型的单元。在像素阵列单元230中，设置了n个行和m(m为整数)个列。当输入行选择信号时，各个像素231将具有与接收的光的强度对应的电势的像素信号通过239-1至239-m中对应列的信号线输出至列选择开关260。文中，像素信号包括与接收的红光的强度对应的R信号、与接收的绿光的强度对应的G信号和与接收的蓝光的强度对应的B信号。
列选择开关260根据来自列扫描电路270的列选择信号打开或关闭像素阵列单元230中的列与信号线209之间的路径。每一列中设有列选择开关260。各个列选择开关260包括两个端子，其中一个端子连接至信号线239-1至239-m中对应列的信号线，另一个端子连接至信号线209。
列扫描电路270根据定时信号Tr选择每一列。列扫描电路270根据定时信号Tr通过按顺序将列选择信号输出至每个列选择开关260来选择列。
像素阵列单元的配置实例
图3是沿水平方向或垂直方向的根据第一实施方式的像素阵列单元230的剖面图的实例。在像素阵列单元230中，输入来自成像透镜110的光。光输入的方向为水平方向，或与水平方向垂直的方向。此外，像素阵列单元230具有与光轴垂直的两个平面，其中之一用作接收光的光接收面。各个像素231包括显微透镜310和光电转换层320。显微透镜310设置在光接收面上。此外，通过将朝向成像透镜110的方向设置成向上的方向而将光电转换层320设置在显微透镜310下方。
显微透镜310会聚来自成像透镜110的入射光，并将入射光提供至光电转换层320。光电转换层320将穿过显微透镜310的入射光转换成电信号。光电转换层320通过信号线239-1至239-m中对应的信号线将转换的电信号作为像素信号提供至列选择开关260。
光电转换层的配置实例
图4是根据第一实施方式的光电转换层320的透视图的实例。光电转换层320包括有机光电转换膜321、323和325、电荷读取电路322、324和326以及有机反射膜327。有机反射膜327设置在最底层，并且电荷读取电路326层压在有机反射膜327的上层。有机光电转换膜325层压在电荷读取电路326的上层。此外，电荷读取电路324层压在有机光电转换膜325的上层，且有机光电转换膜323层压在电荷读取电路324的上层。此外，电荷读取电路322层压在有机光电转换膜323的上层，且有机光电转换膜321层压在电荷读取电路322的上层。
有机光电转换膜321、323和325将波长区域彼此不同的光束转换成电荷，并透射除那些光束之外的光束。有机光电转换膜321将具有蓝色波长区域的蓝光转换成电荷，并透射除蓝光之外的光束。有机光电转换膜323将具有绿色波长区域的绿光转换成电荷，并透射除绿光之外的光束。有机光电转换膜325将具有红色波长区域的红光转换成电荷，并透射除红光之外的光束。然而，各个有机光电转换膜321、323和325的光电转换率低于100％，且有机光电转换膜仅能够对在对应波长区域内的光束中的部分光束执行光电转换。未被有机光电转换膜(321等)进行光电转换的剩余光被使用有机反射膜327反射，并再次被输入有机光电转换膜(321等)。
这些有机光电转换膜321、323和325使用有机材料形成。例如，使用了日本未审查专利申请公开号2012-4443的图52中描述的有机化合物。如日本未经审查专利申请公开号2012-4443所例证，使用BCzVBi等形成转换蓝光的有机光电转换膜321。此外，使用喹吖啶酮等形成转换绿光的有机光电转换膜323。此外，使用ZnPc等形成转换红光的有机光电转换膜325。此外，当有可能获得将在特定波长区域内的光转换成电荷并透射除该光之外的光的光电转换膜时，可使用除这些有机材料之外的有机材料或无机材料。
此外，各个有机光电转换膜321、323和325为本公开中描述的光电转换单元的实例。
此外，有机光电转换膜从上层按321、323和325的顺序层压，然而层压顺序并不限于此。
电荷读取电路322、324和326读取经过光电转换的电荷，并提供电压与其电荷量对应的电信号。此外，电荷读取电路322、324和326透射整个波长区域内的光。
电荷读取电路322包括例如浮动扩散层和多个晶体管。电荷读取电路322根据行选择信号从有机光电转换膜321读取电荷，并将电荷在浮动扩散层上累积。此外，电荷读取电路322将电压与累积的电荷量对应的电信号作为B信号提供至列选择开关260。电荷读取电路324和326的配置与电荷读取电路322的配置相同。电荷读取电路324通过从有机光电转换膜323读取电荷来提供G信号，且电荷读取电路326通过从有机光电转换膜325读取电荷来提供R信号。从各个像素231输出包括这些R信号、G信号和B信号的信号作为像素信号。
有机反射膜327将通过穿透有机光电转换膜321、323和325以及电荷读取电路322、324和326入射的光束朝有机光电转换膜321、323和325的方向反射。
此外，有机反射膜327是本公开描述的入射光反射单元的实例。
当有机反射膜327朝有机光电转换膜321、323和325反射光时，各个有机光电转换膜321、323和325可关于来自上侧的入射光和来自下侧的反射光执行光电转换。以这种方式，与未设置有机反射膜327的配置相比，有可能提高成像元件200的光电转换率。以这种方式，成像元件200的灵敏度增加。文中，为了增加成像元件200的灵敏度，除了增大光电转换率的方法，还有在光电转换之后将像素信号电放大的方法。然而，当像素信号被放大时，由于像素信号中的噪音增大，图像的质量通常劣化。通过设置有机反射膜327，有可能不经通过增大光电转换率放大像素信号来增加成像元件200的灵敏度。为此，有可能使图像的高质量和高灵敏度兼容。
此外，可使用仿生学技术生成有机反射膜327。仿生学是这样一种技术，其中通过模仿自然生产方法生成化学组成物质，或模仿动物的结构以及运动机制，并应用于制造。作为实际应用实例，用于高速竞赛的游泳衣是模仿鲨鱼皮制造的，新干线头车形状的提示来自翠鸟的嘴，等，且实例不受限制。
文中，即便是在黑暗和人类看不见的地方，在夜间捕食的动物(诸如，猫或狮子)具有非常好的视力。此外，在300M至500M深的深海海底附近生存的金目鲷捕食饵，并且在光几乎达不到的地方生存。这就是为什么这些动物具有夜视能力非常棒的眼球结构或功能。
这些动物之所以具有类似夜视相机的视力是因为动物眼睛视网膜的下方有一种称为"绒毡层"的组织。
图5是描述根据第一实施方式的绒毡层的图。图5图示了猫眼球的剖面图的实例。如图5所图示，猫的眼球包括视网膜411和绒毡层412。
视网膜411对应于相机中的胶卷，从瞳孔输入的光聚焦在视网膜上，从而投影图像。通过将朝向瞳孔的方向设置成朝向上侧，绒毡层412位于视网膜411的底层。绒毡层412起到反射板的作用，将通过视网膜411的光反射一次，并再次发送回视网膜411。由于使用绒毡层412可两次使用光(即便光很弱)，因此即便是在黑暗的地方，猫也可具有良好的视力。猫的眼睛之所以在黑暗中会闪动是因为入射光在绒毡层412上被反射。绒毡层412具有鸟嘌呤作为主要成分。
此外，金目鲷(其为深海鱼)的色素内皮细胞内或视网膜后部的膜连接层上还具有由鸟嘌呤晶体等构成的绒毡层以提高光的利用率。这就是为什么金目鲷的眼睛表现为金色。普通鱼(真骨下纲)的色素内皮细胞内具有绒毡层，然而鲨鱼、鳐形目鱼等的膜连接层上具有绒毡层，并以与眼球任何部分的入射光的方向相同的方向反射光。
图6是图示根据第一实施方式的鸟嘌呤的分子式的图。如图6所图示，绒毡层内包含的鸟嘌呤的分子式为C5H5N5O，并具有嘌呤碱基，其为构成核酸的五种主要碱基的其中之一。此外，鸟嘌呤的分子量为151.13。衍生自鸟嘌呤的核苷为鸟苷。对于有机化合物和无机化合物，IUPAC名称是根据国际理论和应用化学联合会(IUPAC)方法提供的。鸟嘌呤的IUPAC名称是“2-氨基-1，9-二氢-6H-嘌呤-6-酮"”。此外，有可能通过互变异构获得1,7-二氢-形式，3,7-二氢-形式，和3,9-二氢-形式。
此外，鸟嘌呤在脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)的双链结构中通过与胞嘧啶的三个氢键形成碱基对。鸟嘌呤还是构成鱼(诸如，鲑科、带鱼和秋刀鱼)的银白部分的主要成分。
如上所述，由于鸟嘌呤是反射光的组织的主要成分，因此有可能将鸟嘌呤用作有机反射膜327的有机材料来实现反射率高的有机反射膜327。
此外，成像元件200将包含有机材料的有机反射膜327用作反射膜，然而可将包含无机材料的无机反射膜用作反射膜来代替有机反射膜327。
图7和图8是图示根据第一实施方式的具有高反射率的材料的实例的表格。有可能使用图7和图8中例示的各种无机材料形成反射膜。反射率优选为例如90％或更高。具体而言，如图7中所图示，铝的反射率相对较高，为90％至95％，此外，铝所具有的特性使得较容易制造薄膜。因此，除鸟嘌呤之外，优选铝作为反射膜的材料。
图9是图示根据第一实施方式的图像压缩单元的实例的图。如图9所图示，来自AD转换单元113的图像被分成多个具有预定形状的块。块的形状为例如8　8像素的方形。
这些块被图像压缩单元114按顺序压缩(编码)。使用联合图像专家组(JPEG)、运动图像专家组(MPEG)等作为块单元的编码技术。这些是数码相机、便携式摄像机、智能手机等广泛使用的国际标准。在JPEG和MPEG中，使用离散余弦变换执行压缩。此外，通过假定矩形块为瓦片，图像压缩单元114还有可能使用JPEG2000(其为静止图像国际标准)执行基于瓦片的编码。
此外，如以上描述的那样，通过设置有机反射膜327提高成像元件200的灵敏度。以这种方式，与未设置有机反射膜327的情况相比，动态范围(其为可由成像元件200检测的光强度的最小值与最大值之比)变宽。因此，优选图像压缩单元114使用与宽动态范围对应的压缩方法(诸如JPEG2000)执行压缩。
以这种方式，根据本技术的第一实施方式，由于成像元件200包括层压的多个有机光电转换膜和反射从那些光电转换膜输入的光的有机反射膜327，因此有机光电转换膜同样有可能关于反射光执行光电转换。以这种方式，与未设置有机反射膜327的情况相比，有可能增加成像元件200的光电转换率。
第一修改例
使用离散余弦变换在根据第一实施方式的成像装置100的块单元内对图像数据执行压缩，然而当在块单元中压缩图像数据时，所担心的是图像种可能出现噪音。为了防止块噪音，成像装置100还可在线单元(行或列)而非块单元中对图像数据执行压缩。第一修改例与第一实施方式的不同之处在于图像数据在线单元内被压缩。
例如，第一修改例中的图像压缩单元114使用小波变换在线单元内对图像数据执行编码。文中，小波变换是一种方法，在该方法中图像数据被分为四个分量，并使用包括低通滤波器和高通滤波器的滤波器组对其执行编码。文中，低通滤波器为使低于截止频率的频带通过其的滤波器，而高通滤波器为使高于截止频率的频带通过其的滤波器。
图10A和图10B是图示第一修改例中的分割分量的实例的图。图10A是图示一次分割生成的四个子带的实例的图。如图10A中所图示，LL分量501、HL分量502、LH分量503和HH分量504四个子带从一个图像数据项生成。文中，LL分量501是通过两次穿过低通滤波器生成的分量。HL分量502是通过穿过高通滤波器之后穿过低通滤波器生成的分量。LH分量503是通过穿过低通滤波器之后穿过高通滤波器生成的分量。HH分量504是通过两次穿过高通滤波器生成的分量。
图10B是图示通过三次分割生成的子带的实例的图。如图10B中所图示，由于第一次分割，生成了LL分量(未示出)、HL分量511、LH分量512和HH分量513。通过分割第一次生成的LL分量(即第二次分割)，生成了LL分量(未示出)、HL分量514、LH分量515和HH分量516。通过分割第二次生成的LL分量(即第三次分割)，生成了LL分量520、HL分量517、LH分量518和HH分量519。此外，图像数据的分割次数并不限于一次或三次。
图11是图示第一修改例中的压缩单元的实例的图。在图11中，概要的矩形表示保持在线缓冲器中的系数数据。每当系数数据保持在线缓冲器中时，图像压缩单元关于系数数据执行小波变换。
图12是描述第一修改例中的图像分割方法的图。图像压缩单元114包括线缓冲器和滤波器组。图像压缩单元114使图像数据中的水平线按顺序保持在预定数量(例如，9个)的线缓冲器中。在线缓冲器中的九个水平线中，图像压缩单元114通过按顺序读取九个水平坐标相同的像素，并使该九个像素穿过低通滤波器而生成垂直L分量。此外，图像压缩单元114通过使该九个像素穿过高通滤波器生成垂直H分量。此外，图像压缩单元114通过使垂直H分量穿过高通滤波器生成垂直HH分量，并通过使垂直H分量穿过低通滤波器生成垂直HL分量。此外，图像压缩单元114通过使垂直L分量穿过高通滤波器生成垂直LH分量，并通过使垂直L分量穿过低通滤波器生成垂直LL分量。以这种方式，图像压缩单元114通过在关于图像数据的每一条线中执行滤波处理生成四个子带。
图13是描述第一修改例中的图像压缩方法的图。图像压缩单元114使用图12中所例示的分割方法将图像数据分成HH1、HL1、LH1和LL1四个子带。图像压缩单元114通过将四个子带中的HH1分量、HL1分量和LH1分量输入编码器生成编码数据。
随后，图像压缩单元114使用尺寸为第一次分割所使用的线缓冲器的一半的线缓冲器将LL1分成HH2、HL2、LH2和LL2四个子带。图像压缩单元114通过将四个子带中的HH2分量、HL2分量和LH2分量输入编码器生成编码数据。
此外，图像压缩单元114使用尺寸为第二次分割所使用的线缓冲器的一半的线缓冲器将LL2分成HH3、HL3、LH3和LL3四个子带。图像压缩单元114通过将分量输入编码器生成编码数据。
以这种方式，根据第一修改例，由于图像数据在线单元内编码，因此成像装置100可抑制块噪音的发生。
第二修改例
在第一实施方式中，通过设置有机反射膜327增大了光电转换率，然而有可能使用像素相加(相加多个像素信号)进一步增大光电转换率。第二修改例中的成像元件与第一实施方式中的成像元件的不同之处在于执行了像素相加。
成像元件的配置实例
图14是图示根据第二修改例的成像装置100的一个配置实例的框图。第二修改例中的成像装置100与第一实施方式中的成像装置100的不同之处在于包括成像元件201，代替成像元件200和AD转换单元113。成像元件201在每个像素中生成模拟像素信号，将像素信号转换成数字像素数据，并将数字像素数据提供至图像压缩单元114。
图15是图示第二修改例中的成像元件201的一个配置实例的框图。成像元件201与第一实施方式中的成像元件的不同之处在于进一步包括了DA转换单元240和AD转换单元250，代替列选择开关260。AD转换单元250在每一列中包括AD转换器251。各个AD转换器251包括比较器252、加法电路253、传输开关254和存储器255。
DA转换单元240基于时钟信号CLK根据来自定时控制电路210的控制信号CS1生成具有斜坡波形的参考电压Vref，并将参考电压提供至各个比较器252。
第二修改例中的定时控制电路210进一步生成控制DA转换单元240的控制信号CS1、控制加法电路253的控制信号CS2、控制传输开关254的控制信号CS3和时钟信号CLK。定时控制电路210将控制信号CS1提供至DA转换单元240，并将时钟信号CLK分别提供至DA转换单元240和加法电路253。此外，定时控制电路210将控制信号CS2分别提供至加法电路253，并将控制信号CS3分别提供至传输开关254。
比较器252将来自对应列的像素信号的电压与参考电压Vref进行比较。比较器252将比较结果提供至加法电路253。
加法电路253根据控制信号CS2将多个相邻行的像素数据相加。例如，加法电路253使用计数器实现。控制信号CS2包括复位计数器的计数值的信号和增大或减小数字值的信号。定时控制电路210使用控制信号CS2在例如奇数线扫描定时复位计数值，并基于比较结果增大或减小计数值直到在偶数线端读取。以这种方式，执行垂直像素相加，其中，相邻两个像素在垂直方向上相加。加法电路253将相加的像素数据提供至传输开关254。
此外，加法电路253将两个像素相加，然而加法电路可将三个或更多像素相加。此外，成像元件201可在水平方向而非垂直方向上将像素相加。当执行水平像素相加时，加法电路253设置在AD转换单元250外部，并将从存储器255读取的像素数据相加。此外，有加法电路253是本公开描述的像素相加单元的实例。
传输开关254根据控制信号CS3将像素数据传输至存储器255。传输开关254包括两个端子，其一个端子连接至加法电路253，另一个端子连接至存储器255。此外，控制信号CS3包括指示传输开关254打开或关闭的信号。定时控制电路210控制传输开关254使得当加法电路253的计算操作结束时其处于关闭状态，并控制传输开关使得当加法电路的计算操作未结束时其处于打开状态。
存储器255保持像素数据。第二修改例中的列扫描电路270使用列扫描信号按顺序选择存储器255，并按顺序输出保持的像素数据。
此外，成像元件201将数字像素数据相加，然而成像元件可在模拟像素数据执行模拟至数字(A/D)转换之前将模拟像素数据相加。作为相加模拟像素信号的方法，有一种FD相加方法，该方法中由多个像素共享浮动扩散层，且每个像素中经过光电转换的电荷在浮动扩散层相加，如日本未审查专利申请公开号2010-183040中描述的那样。此外，除了FD相加还已知源跟随器相加。在源跟随器相加中，如日本专利号5251412中描述的那样，作为负载的金属氧化物半导体(MOS)电路设置在像素阵列单元230的信号线239-1至239-m中。此外，作为负载的MOS电路将模拟像素信号相加。
以这种方式，根据第二修改例，由于成像元件201将多个相邻像素的像素信号相加，因此有可能进一步提高成像元件201的光电转换率。
2.第二实施方式
光电转换层的配置实例
在第一实施方式中，有机反射膜327设置在光电转换层320的最底层上，然而反射膜可进一步设置在有机光电转换膜321与323之间，以及设置在有机光电转换膜323与325之间。根据第二实施方式的成像元件200与第一实施方式中的成像元件200的不同之处在于反射膜进一步设置在有机光电转换膜之间。
图16是根据第二实施方式的光电转换层320的透视图的实例。第二实施方式中的光电转换层320与第一实施方式中的光电转换层320的不同之处在于包括了有机反射膜331、332和333，代替有机反射膜327。
有机反射膜331、332和333反射与位于其上层的有机光电转换膜中最近的有机光电转换膜对应的波长区域内的光，并透射除该光之外的光。有机反射膜331设置在电荷读取电路322与有机光电转换膜323之间，将与位于其上层的有机光电转换膜321对应的蓝光朝有机光电转换膜321的方向反射，并透射除蓝光之外的光。
此外，有机反射膜332设置在电荷读取电路324与有机光电转换膜325之间，将与位于其上层的有机光电转换膜中最近的有机光电转换膜321对应的绿光朝有机光电转换膜323的方向反射，并透射除绿光之外的光。此外，有机反射膜333设置在最底层，将与位于其上层的有机光电转换膜中最近的有机光电转换膜325对应的红光朝有机光电转换膜321的方向反射，并透射除红光之外的光
未在有机光电转换膜321中经过光电转换的蓝光由位于其下层的有机反射膜331朝有机光电转换膜321的方向反射。因此，有机光电转换膜321可关于来自上侧的入射光和来自下侧的反射光执行光电转换。
文中，根据第一实施方式，穿过有机光电转换膜321的蓝光穿过各有机光电转换膜323和325两次，并再次到达有机光电转换膜321，然而根据第二实施方式，蓝光不穿过这些层。此外，根据第一实施方式，蓝光穿过各电荷读取电路322、324和326两次，并再次到达有机光电转换膜321，然而根据第二实施方式，蓝光仅穿过电荷读取电路322两次。以这种方式，根据第二实施方式，由于蓝光穿过的层数少，因此穿过这些层时造成的光强度衰减的量可变小。因此，与第一实施方式中的蓝光的强度相比，被反射的蓝光的强度变大。由于相同的原因，反射绿光的强度变大。
此外，有机光电转换膜331和333为本公开中描述的位于光电转换单元之间的反射膜的实例。此外，反射膜设置在有机光电转换膜321与323之间，以及有机光电转换膜323与325之间，然而反射膜可设置在这些膜的任何一个内。
此外，位于最底层的有机反射膜333被配置成仅反射特定波长区域内的光，然而膜可被配置成反射整个波长区域内的光。
以这种方式，根据第二实施方式，由于反射膜(其反射与有机光电转换膜中位于上层的有机光电转换膜对应的波长区域内的光)设置在两个相邻有机光电转换膜之间，因此有机光电转换膜也有可能关于反射光执行光电转换。以这种方式，反射光的衰减量变小，因而进一步提高了光电转换率。
3.第三实施方式
成像装置的配置实例
根据第一实施方式，成像装置100设置有执行图像编码的电路，具体而言设置有位于成像元件200外部的AD转换单元113、图像压缩单元114、码量计算单元115和压缩率确定单元116。然而，这些电路可设置在成像元件200内部。根据第三实施方式的成像装置与第一实施方式中的成像装置的不同之处在于对执行图像编码的电路进一步设置在成像元件内。
图17是图示根据第三实施方式的成像装置100的一个配置实例的框图。第三实施方式中的成像装置100与第一实施方式中的成像装置100的不同之处在于设置了成像元件202，代替了成像元件200、AD转换单元113、图像压缩单元114、码量计算单元115和压缩率确定单元116。
成像元件202在每个像素生成像素信号，通过对由像素信号形成的图像执行编码生成编码数据，并将数据提供至编码流存储单元117。
成像元件的配置实例
图18是图示根据第三实施方式的成像元件202的一个配置实例的框图。成像元件202与第一实施方式中的成像元件的不同之处在于未设置列选择开关260和列扫描电路270。此外，在图18中，根据第三实施方式，稍后将描述的编码单元232设置在像素阵列单元230中每个像素的下层。编码单元232生成编码数据，并将数据提供至编码流存储单元117。
像素阵列单元的配置实例
图19是根据第三实施方式的像素阵列单元230的剖面图的实例。像素阵列单元230还包括编码单元232。编码单元232设置在面向像素阵列单元230中的光接收面的面上，且像素231分别设置在编码单元232的上层。
各个像素231生成像素信号，并将信号输出至编码单元232。
编码单元232将各个像素信号转换成数字像素数据，并执行由像素数据形成的图像数据的编码。
由于编码单元232(其是执行AD转换单元113、图像压缩单元114、码量计算单元115和压缩率确定单元116的每个的功能的电路)设置在成像元件202内部，因此有可能大大减小成像装置100的尺寸。此外，有可能减小成像装置100的功率消耗。
此外，由于编码单元232可立即执行来自光电转换层320的像素信号的编码，因此有可能执行极高速编码处理。此外，有可能在一个芯片内执行图像的一系列成像和编码处理。
以这种方式，根据第三实施方式，由于成像元件202进一步包括执行图像的编码的编码单元232，因此有可能使成像装置100小型化。此外，有可能减小成像装置100的功率消耗。
此外，上述实施方式图示了用于体现本技术的实例，且实施方式中的物质与限定本技术的物质在权利要求书中彼此对应。类似地，权利要求书中限定本技术的物质与本技术实施方式中具有相同名称的物质彼此对应。然而，本技术并不限于实施方式，且在不脱离本技术的范围的情况下，可通过对实施方式执行各种变形来体现。
此外，上述实施方式中描述的处理过程可作为包括这一系列过程的方法，可作为用于在计算机内执行这一系列过程的程序，且可作为存储该程序的记录介质。对于记录介质，有可能使用例如光盘(CD)、小型磁盘(MD)、数字化通用磁盘(DVD)、存储卡、蓝光(注册商标)盘等。
此外，本文描述的效果不一定是限制性的，且可以是本公开描述的效果的任何一个。
此外，本技术还可以如下配置。
(1)一种成像元件，包括层压的多个光电转换单元和将从多个光电转换单元入射的光束朝多个光电转换单元的方向反射的入射光反射单元。
(2)根据(1)所述的成像元件，其中，各个多个光电转换单元将光束中波长区域彼此不同的部分光束作为目标光转换成电信号，并透射除目标光之外的光束。
(3)根据(2)所述的成像元件，其中，进一步包括位于光电转换单元之间的反射单元，其设置在多个光电转换单元中两个相邻光电转换单元之间，将与远光电转换单元(两个光电转换单元中，其距入射光反射单元更远)对应的波长区域内的光作为反射光朝远光电转换单元的方向反射，并透射除反射光之外的光。
(4)根据(2)或(3)所述的成像元件，其中，入射光反射单元反射与入射光反射单元最近的光电转换单元对应的波长区域内的光。
(5)根据(2)至(4)任何一个所述的成像元件，其中，层压的多个光电转换单元分别设置在多个像素中，且多个光电转换单元输出指示多种颜色的各个亮度的电信号作为在每个像素中的像素信号。
(6)根据(5)所述的成像元件，其中，进一步包括像素相加单元，其将从相邻的预定数量的像素输出的像素信号相加。
(7)根据(5)或(6)所述的成像元件，其中，进一步包括编码单元，其执行由像素信号形成的图像的编码。
(8)根据(1)至(7)任何一个所述的成像元件，其中，入射光反射单元包含反射率高于预定值的材料。
(9)根据(8)所述的成像元件，其中，入射光反射单元包含鸟嘌呤作为材料。
(10)根据(8)所述的成像元件，其中，入射光反射单元包含铝作为材料。
(11)一种成像装置，包括层压的多个光电转换单元，将从多个光电转换单元入射的光束朝多个光电转换单元的方向反射的入射光反射单元，和存储由使用多个光电转换单元从光束转换而成的电信号形成的图像的存储单元。
本领域技术人员应理解，依据设计要求和其它因素可以进行各种变形、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内即可。

Claims (12)

1.一种成像元件，包括：
层压的多个光电转换单元；和
入射光反射单元，将从所述多个光电转换单元入射的光束朝所述多个光电转换单元的方向反射。
2.根据权利要求1所述的成像元件，
其中，各个所述多个光电转换单元将波长区域彼此不同的光束中的一部分光束作为目标光转换成电信号，并透射除所述目标光之外的光束。
3.根据权利要求2所述的成像元件，进一步包括：
位于光电转换单元之间的反射单元，设置在所述多个光电转换单元中两个相邻的光电转换单元之间，将与两个光电转换单元中距所述入射光反射单元更远的远光电转换单元对应的波长区域内的光作为反射光朝所述远光电转换单元的方向反射，并透射除所述反射光之外的光。
4.根据权利要求2所述的成像元件，
其中，所述入射光反射单元反射与距所述入射光反射单元最近的所述光电转换单元对应的波长区域内的光。
5.根据权利要求2所述的成像元件，
其中，所述层压的多个光电转换单元分别设置在多个像素中，且所述多个光电转换单元输出指示多种颜色的各个亮度的所述电信号作为在每一个像素中的像素信号。
6.根据权利要求5所述的成像元件，进一步包括：
像素相加单元，将从规定数量的相邻的所述像素输出的所述像素信号相加。
7.根据权利要求5所述的成像元件，进一步包括：
编码单元，执行由所述像素信号形成的图像的编码。
8.根据权利要求1所述的成像元件，
其中，所述入射光反射单元包括反射率高于规定值的材料。
9.根据权利要求8所述的成像元件，
其中，所述入射光反射单元包含鸟嘌呤作为所述材料。
10.根据权利要求1所述的成像元件，
其中，所述入射光反射单元包含鸟嘌呤作为所述材料。
11.根据权利要求8所述的成像元件，
其中，所述入射光反射单元包含铝作为所述材料。
12.一种成像装置，包括：
层压的多个光电转换单元；
入射光反射单元，将从所述多个光电转换单元入射的光束朝所述多个光电转换单元的方向反射；以及
存储单元，存储由使用所述多个光电转换单元从光束转换成的电信号形成的图像。
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