CN111787246B - 摄像元件及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

电子设备具有：摄像部，其具有区域，该区域具有含有多个第一像素的像素组和比像素组的第一像素少的第二像素；以及控制部，其在多个第一像素的曝光过程中读取由第二像素曝光后的信号。

Description

摄像元件及摄像装置
本发明申请是国际申请日为2014年11月26日、国际申请号为PCT/JP2014/081275、进入中国国家阶段的国家申请号为201480074080.3、发明名称为“摄像元件及摄像装置”的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及摄像元件及摄像装置。
背景技术
提出有如下电子设备，其包括层叠了背面照射型摄像芯片和信号处理芯片而成的摄像元件(以下将该摄像元件称为层叠型摄像元件。)(例如参照专利文献1)。层叠型摄像元件以如下方式层叠：按汇集了多个像素而成的区块单位，经由微凸块连接背面照射型摄像芯片和信号处理芯片。
另外，已知一种摄像装置，在摄像元件中具有图像取得用的光电转换部以及亮度评估用的光电转换部，当从该亮度评估用光电转换部反复输出的信号的相加(合计)值达到规定值时，从图像取得用的光电转换部输出图像信号(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2006-49361号公报
专利文献2：日本国特开2012-204938号公报
但是，在以往的具有层叠型摄像元件的电子设备中，按照多个区块单位摄像而取得图像的提案不多，例如在使用摄像区域的整个区域进行静态图像或动态图像等的摄像的情况下，很难生成显示用的图像。由此，具有层叠型摄像元件的电子设备的使用便利性不充分。
另外，在以往的摄像装置中，对于将图像分成具有1个或两个以上的上述区域的区块并按照该区块来取得摄像图像的情况进行适用是困难的。
发明内容
根据本发明的第1方式，电子设备具有：摄像部，其具有区域，该区域具有含有多个第一像素的像素组和比像素组的第一像素少的第二像素；以及控制部，其在多个第一像素的曝光过程中读取由第二像素曝光后的信号。
根据本发明的第2方式，在第1方式的电子设备中，优选的是，具有：第一读取部，其读取像素组的多个第一像素的信号；以及第二读取部，其读取第二像素的信号。
根据本发明的第3方式，在第1方式或第2方式的电子设备中，优选的是，摄像部具有多个区域。
根据本发明的第4方式，在第1方式至第3方式中任一个电子设备中，优选的是，控制部将从第二像素读取出的信号显示在显示部。
根据本发明的第5方式，在第4方式的电子设备中，优选的是，在显示部显示的图像是实时显示图像。
根据本发明的第6方式，在第1方式至第3方式中任一个电子设备中，优选的是，控制部根据从第二像素读取出的信号来控制多个第一像素的曝光时间。
根据本发明的第7方式，在第6方式的电子设备中，优选的是，控制部根据利用从第二像素读取出的信号而求出的亮度来控制多个第一像素的曝光时间。
根据本发明的第8方式，电子设备具有：摄像部，其具有含有多个像素的第一区域、和至少含有一个像素且与第一区域相比像素更少的第二区域；以及控制部，其在第一区域的多个像素的曝光过程中读取由第二区域的像素曝光后的信号。
根据本发明的第9方式，在第8方式的电子设备中，优选的是，具有：第一读取部，其读取第一区域的多个像素的信号；以及第二读取部，其读取第二区域的像素的信号。
根据本发明的第10方式，在第8方式或第9方式的电子设备中，优选的是，摄像部分别具有多个第一区域和第二区域。
根据本发明的第11方式，在第8方式至第11方式中任一个电子设备中，优选的是，控制部将从第二区域的像素读取出的信号显示在显示部。
根据本发明的第12方式，在第11方式的电子设备中，优选的是，在显示部显示的图像是实时显示图像。
根据本发明的第13方式，在第8方式至第10方式中任一个电子设备中，优选的是，控制部根据从第二区域的像素读取出的信号来控制第一区域的多个像素的曝光时间。
根据本发明的第14方式，在第13方式的电子设备中，优选的是，控制部根据利用从第二区域的像素读取出的信号而求出的亮度来控制多个第一像素的曝光时间。
根据本发明的第15方式，电子设备具有：摄像部，其能够拍摄第一区域和监视区域，所述监视区域沿第一方向、第二方向离散地配置有多个且各个区域比第一区域小；以及控制部，其使蓄积在第一区域的电荷的读取定时和蓄积在监视区域的电荷的读取定时不同。
根据本发明的第16方式，在第15方式的电子设备中，优选的是，控制部在不能进行第一区域的读取时，进行蓄积在监视区域中的电荷的读取。
根据本发明的第17方式，在第15方式或第16方式的电子设备中，优选的是，控制部在将第一区域复位时，进行蓄积在监视区域的电荷的读取。
根据本发明的第18方式，在第15方式至第17方式中任一个电子设备中，优选的是，摄像部对从摄像光学系统透射的光束进行拍摄，在监视区域中设置有检测摄像光学系统的焦点的焦点检测像素。
根据本发明的第19方式，在第15方式至第18方式中任一个电子设备中，优选的是，监视区域具有R像素、G像素以及B像素。
根据本发明的第20方式，在第15方式至第19方式中任一个电子设备中，优选的是，具有显示装置，该显示装置能够显示通过第一区域拍摄到的第一图像和通过监视区域拍摄到的第二图像。
根据本发明的第21方式，在第20方式的电子设备中，优选的是，具有显示控制部，该显示控制部在电子设备进行长时拍摄时，在显示装置上显示通过监视区域拍摄到的第二图像。
根据本发明的第22方式，在第20方式的电子设备中，优选的是，具有显示控制部，该显示控制部在显示于显示装置的第一图像上重叠地显示通过监视区域拍摄到的第二图像。
根据本发明的第23方式，在第15方式至第22方式中任一个电子设备中，优选的是，监视区域的各个区域有规则性地离散地配置。
根据本发明的第24方式，在第15方式至第23方式中任一个电子设备中，优选的是，摄像部能够拍摄与第一区域以及监视区域不同的第二区域，电子设备具有摄像控制部，该摄像控制部能够独立地设定第一区域、第二区域以及监视区域各自的摄像条件。
根据本发明的第25方式，摄像装置具有：摄像部，其排列有多个光电转换部；控制部，其能够将摄像部划分成包含多个光电转换部的多个区块，以区块为单位控制光电转换部的蓄积时间，并且以区块为单位读取蓄积信号；以及第一监视传感器以及第二监视传感器，其分别配置在至少第一区块以及第二区块，能够读取光电转换部的电荷蓄积量。
根据本发明的第26方式，在第25方式的摄像装置中，优选的是，第一监视传感器以及第二监视传感器由第一区块以及第二区块中配置有绿色滤光片的光电转换部构成。
根据本发明的第27方式，在第25方式或第26方式的摄像装置中，优选的是，第一监视传感器以及第二监视传感器配置在第一区块以及第二区块的大致中央。
根据本发明的第28方式，在第25方式至第27方式中任一个摄像装置中，在第一监视传感器监视到的电荷蓄积量达到规定的蓄积量的情况下，控制部使对应的第一区块所含有的光电转换部的电荷蓄积结束。
根据本发明的第29方式，在第28方式的摄像装置中，优选的是，在第二监视传感器监视到的电荷蓄积量达到规定的蓄积量的情况下，控制部使对应的第二区块所含有的光电转换部的电荷蓄积结束。
根据本发明的第30方式，在第28方式或第29方式的摄像装置中，优选的是，控制部以区块为单位读取来自结束了电荷蓄积的光电转换部的蓄积信号。
根据本发明的第31方式，在第28方式的摄像装置中，优选的是，控制部与释放操作相应地开始从第一监视传感器以及第二监视传感器读取电荷蓄积量。
根据本发明的第32方式，在第29方式的摄像装置中，优选的是，控制部针对不具有第一监视传感器以及第二监视传感器的第三区块，基于第一监视传感器以及第二监视传感器的至少一方监视到的电荷蓄积量，使第三区块所含有的光电转换部的电荷蓄积结束。
根据本发明的第33方式，在第25方式的摄像装置中，优选的是，第一监视传感器以及第二监视传感器由第一区块以及第二区块中配置有不同颜色的滤光片的多个光电转换部构成。
根据本发明的第34方式，在第33方式的摄像装置中，优选的是，在第一监视传感器监视到的电荷蓄积量达到规定的蓄积量的情况下，控制部使第一区块所含有的光电转换部中配置有与第一监视传感器的滤光片同色的滤光片的光电转换部的电荷蓄积结束。
根据本发明的第35方式，摄像元件在摄像部排列有多个光电转换部，其能够以多个区块作为单位来控制所述光电转换部的蓄积时间，其中，所述多个区块以含有多个所述光电转换部的方式划分了所述摄像部，能够以区块为单位读取光电转换部的蓄积信号，至少在第一区块以及第二区块中分别配置有第一监视传感器以及第二监视传感器，能够分别从第一监视传感器以及第二监视传感器读取由第一区块的光电转换部得到的电荷蓄积量、以及由第二区块的光电转换部得到的电荷蓄积量。
发明的效果
根据本发明的一方式，能够提供使用便利的电子设备。另外，根据本发明的另一方式，能够按图像的每个区域得到合理曝光。
附图说明
图1是实施方式的摄像元件的剖视图。
图2是用于说明摄像芯片的像素排列和单位组的图。
图3是与摄像芯片的单位组对应的电路图。
图4是表示摄像元件的功能性结构的框图。
图5是表示区块区域和区块区域内的多个区域的图。
图6是表示作为电子设备的一例的数码相机的概要结构的横向剖视图。
图7是表示实施方式的数码相机的结构的框图。
图8是用于说明实施方式的拍摄动作的一例的流程图。
图9是表示显示部中的显示画面的一例的图。
图10是用于说明实施方式的拍摄动作的另一例的流程图。
图11是表示显示部中的显示画面的一例的图。
图12是表示变形例的区块区域内的多个区域的图。
图13是层叠型摄像元件的剖视图。
图14是说明摄像芯片的像素排列和单位区块的图。
图15是说明摄像芯片的块的电路图。
图16是表示摄像元件的功能性结构的框图。
图17是用于说明每1像素的像素信号的流动的图。
图18是例示具有摄像元件的摄像装置的结构的框图。
图19是说明区块中的多个像素配置的图。
图20是表示区块中的像素位置和像素信号电平之间的关系的图。
图21是说明读取定时、蓄积时间及经由运算电路从摄像元件读取的像素信号的图。
图22是说明标准化处理的图。
图23是说明控制部所执行的拍摄动作的流程的流程图。
具体实施方式
-第一实施方式-
以下，参照附图说明本发明的第一实施方式。但是，本发明不限定于此。另外，在图中，有时为了说明实施方式，放大或强调一部分地进行记载等、适当变更比例尺来表现。此外，在以下的各实施方式中，作为电子设备以镜头更换式的数码相机为例进行说明。
图1是表示摄像元件100的一例的剖视图。如图1所示，摄像元件100具有输出与入射光对应的像素信号的摄像芯片113、处理从摄像芯片113输出的像素信号的信号处理芯片111、和存储由信号处理芯片111处理的像素信号的存储芯片112。摄像芯片113、信号处理芯片111及存储芯片112层叠。摄像芯片113及信号处理芯片111通过Cu(通)等的具有导电性的凸块109a、109b而彼此电连接。另外，信号处理芯片111及存储芯片112通过Cu等的具有导电性的凸块109c、109d而彼此电连接。
以下，在摄像元件100的说明中，设定图1所示的XYZ正交坐标系，边参照该XYZ正交坐标系边说明各部分的位置关系。这里，将入射光的入射方向作为Z轴方向，将与该Z轴方向正交的平面内的一个方向作为X轴方向，将在该平面内与X轴方向正交的方向作为Y轴方向。此外，在图2之后的若干图中，以图1的坐标轴为基准，以能够判别各图的方向的方式显示坐标轴。
摄像芯片113的一例是背面照射型的MOS(Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体)图像传感器。PD层106配置在布线层108的背面侧。PD层106具有以二维方式配置并对与入射光相应的电荷进行蓄积的多个光电二极管(Photodiode；以下称为PD)104和与PD104对应地设置的晶体管105。
在PD层106中的入射光的入射侧，隔着钝化膜103设置有彩色滤光片102。彩色滤光片102是使可见光中的特定波长区域通过的滤光片。该彩色滤光片102具有使互不相同的波长区域透射的多个种类，与PD104的每一个对应地具有特定的排列。关于彩色滤光片102的排列在后面说明。彩色滤光片102、PD104及晶体管105的组形成一个像素。
在彩色滤光片102中的入射光的入射侧，与各个像素对应地设置有微型透镜101。微型透镜101朝向对应的PD104对入射光进行聚光。
布线层108具有将来自PD层106的像素信号传送到信号处理芯片111的布线107。布线107也可以是多层的，另外，也可以设置无源元件及有源元件。在布线层108的表面上配置有多个凸块109a。这些多个凸块109a与在信号处理芯片111的相对的面上设置的多个凸块109b对位。而且，通过对摄像芯片113和信号处理芯片111加压等，将对位的凸块109a和凸块109b接合而电连接。
同样地，在信号处理芯片111及存储芯片112的相互相对的面上配置有多个凸块109c、109d。凸块109c和凸块109d相互对位。而且，通过对信号处理芯片111和存储芯片112加压等，将对位的凸块109c和凸块109d接合而电连接。
此外，凸块109a和凸块109b的接合、及凸块109c和凸块109d的接合不限于由固相扩散实现的Cu凸块接合，也可以采用由焊料熔融产生的微凸块结合。另外，凸块109a～109d只要相对于例如后述的一个单位组设置一个即可。因此，凸块109a～109d的大小也可以比PD104的节距大。另外，也可以在排列着像素的像素区域(图1所示的摄像区域114)以外的周边区域中，一并设置比与像素区域对应的凸块109a～109d大的凸块。
信号处理芯片111具有将分别设置在表面及背面上的电路相互连接的TSV(Through-Silicon Via；硅贯通电极)110。TSV110设置在周边区域。另外，TSV110也可以设置在摄像芯片113的周边区域或存储芯片112。
图2是说明摄像芯片113的像素排列和单位组的图。在图2中，表示从背面(-Z侧的面)侧观察摄像芯片113的情况。
如图2所示，在摄像芯片113中设置有摄像区域114。在摄像区域114中，多个(例如2000万以上)像素P沿X方向及Y方向排列成矩阵状。以下，将像素P的排列方向中的沿X方向的方向记作第一方向D1，将沿Y方向的方向记作第二方向D2。
图2的一部分示出摄像区域114的局部放大图。如该局部放大图所示，在摄像区域114中包含红色像素(R像素)Pr、绿色像素(G像素)Pg和蓝色像素(B像素)Pb。这三种像素P(红色像素Pr、绿色像素Pg及蓝色像素Pb)以成为所谓的拜耳排列的方式排列。
红色像素Pr是作为彩色滤光片102而具有红色滤光片的像素。红色像素Pr接受红色波段的光。绿色像素Pg是作为彩色滤光片102而具有绿色滤光片的像素。绿色像素Pg接受入射光中的绿色波段的光。蓝色像素Pb是作为彩色滤光片102而具有蓝色滤光片的像素。蓝色像素Pb接受蓝色波段的光。
如图2所示，在摄像区域114中，相邻的2像素×2像素的4像素形成了一个单位组131。在图2中，例如一个红色像素Pr、两个绿色像素Pg和一个蓝色像素Pb包含于单位组131。此外，形成单位组131的像素的数量不限于此，例如也可以将相邻的4像素×4像素的16像素作为单位组，也可以将相邻的32像素×32像素的1024像素作为单位组。此外，单位组所含有的像素的数量可以是其以上也可以是其以下。
图3是与摄像芯片113的单位组131对应的电路图。在图3中，由虚线包围的矩形表示与一个像素P对应的电路。此外，以下说明的各晶体管的至少一部分与图1的晶体管105对应。
如上所述，单位组131由4个像素P形成。与各像素P对应的4个PD104分别与传送晶体管302连接。各传送晶体管302的栅极连接有控制各传送晶体管302的TX布线(传送部控制线)307。向该TX布线307供给传送脉冲。在本实施方式中，TX布线307相对于4个传送晶体管302共用连接。
各传送晶体管302的漏极与对应的各复位晶体管303的源极连接。在各传送晶体管302的漏极和各复位晶体管303的源极之间形成有所谓的浮动扩散FD(电荷检测部)。该浮动扩散FD与放大晶体管304的栅极连接。
各复位晶体管303的漏极与Vdd布线310连接。向Vdd布线310供给电源电压。各复位晶体管303的栅极与复位布线306连接。向复位布线306供给复位脉冲。在本实施方式中，复位布线306相对于4个复位晶体管303共用连接。
各放大晶体管304的漏极与上述Vdd布线310连接。另外，各放大晶体管304的源极与对应的各选择晶体管305的漏极连接。
在各选择晶体管305的栅极上连接有解码器布线308。向解码器布线308供给选择脉冲。在本实施方式中，解码器布线308相对于4个选择晶体管305分别独立地设置。各选择晶体管305的源极与共用的输出布线309连接。
负荷电流源311将电流供给到输出布线309。即，对于选择晶体管305的输出布线309由源极跟随器形成。此外，负荷电流源311可以设置在摄像芯片113侧，也可以设置在信号处理芯片111侧。
这里，对从电荷的蓄积开始到蓄积结束后的像素输出为止的流程进行说明。通过复位布线306将复位脉冲施加于复位晶体管303。与此同时，通过TX布线307将传送脉冲施加于传送晶体管302。由此，PD104及浮动扩散FD的电位被复位。
在传送脉冲的施加被解除时，PD104将接受的入射光转换成电荷并蓄积。然后，在未施加复位脉冲的状态下，再次施加传送脉冲时，在PD104中蓄积的电荷被传送到浮动扩散FD，进行电荷的读取。由此，浮动扩散FD的电位从复位电位成为电荷蓄积后的信号电位。而且，在通过解码器布线308将选择脉冲施加于选择晶体管305时，浮动扩散FD的信号电位的变动经由放大晶体管304及选择晶体管305传递到输出布线309。根据这样的电路的动作，与复位电位和信号电位对应的像素信号被从单位像素输出至输出布线309。
如图3所示，在本实施方式中，对于形成单位组131的4个像素P，复位布线306和TX布线307是共用的。由此，分别对全部4个像素P同时施加复位脉冲和传送脉冲。因此，形成单位组131的全部像素P以同一定时开始电荷蓄积，以同一定时结束电荷蓄积。但是，与被蓄积的电荷对应的像素信号是通过对于各个选择晶体管305依次施加选择脉冲，而按每个像素P被选择性地输出到输出布线309。另外，复位布线306、TX布线307、输出布线309按每个单位组131独立地设置。
像这样将单位组131作为基准构成电路，由此能够按每个单位组131控制电荷蓄积时间。能够在不同的单位组131彼此之间分别输出基于不同的电荷蓄积时间的像素信号。而且，在使一个单位组131进行1次电荷蓄积期间，使另一个单位组131反复进行多次电荷蓄积而每次输出像素信号，由此，还能够在这些单位组131间以不同的帧频输出动态图像用的各帧。
图4是表示摄像元件的功能性结构的框图。模拟的多路复用器(multiplexer)411按顺序选择形成单位组131的4个PD104。而且，多路复用器411使4个PD104各自的像素信号向与该单位组131对应地设置的输出布线309输出。多路复用器411与PD104一起形成在摄像芯片113上。
经由多路复用器411输出的模拟信号的像素信号由形成在信号处理芯片111中的放大器412放大。而且，被放大器412放大的像素信号通过形成在信号处理芯片111上的、进行相关双采样(CDS：Correlated Double Sampling)、模拟/数字(Analog/Digital)转换的信号处理电路413，来进行相关双采样的信号处理，并且进行A/D转换(从模拟信号向数字信号的转换)。像素信号在信号处理电路413中被实施相关双采样的信号处理，由此，降低了像素信号的噪声。被A/D转换的像素信号被传递至多路分配器(demultiplexer)414，并存储在与各个像素对应的像素存储器415中。多路分配器414及像素存储器415形成在存储芯片112中。
运算电路416对保存在像素存储器415中的像素信号进行处理并传递给后级的图像处理部。运算电路416可以设置在信号处理芯片111，也可以设置在存储芯片112。此外，在图4中，示出了一个单位组131的连接，但实际上它们按每个单位组131存在，且并行地动作。但是，运算电路416也可以不按每个单位组131存在。例如，一个运算电路416也可以一边按顺序参考与各个单位组131对应的像素存储器415的值一边按序处理。
如上所述，与各个单位组131对应地设置有输出布线309。摄像元件100层叠有摄像芯片113、信号处理芯片111及存储芯片112。由此，通过使这些输出布线309采用使用了凸块109的芯片间的电连接，能够无需在面方向上增大各芯片地布置布线。
图5是表示摄像区域114的一例的图，通过后述的系统控制部70(摄像控制部72)进行各种控制。如图5所示，摄像区域114被划分成多个区块区域115。各区块区域115形成为例如矩形。多个区块区域115沿摄像区域114的第一方向D1及第二方向D2并排地配置有多个。各区块区域115被设定成相同的面积及形状，但不限于此，能够设定成任意的面积及形状。各区块区域115包含至少一个单位组131。在各区块区域115中，例如像素P的数量、红色像素Pr、绿色像素Pg及蓝色像素Pb的配置分别相同，但不限于此，也可以在区块区域115彼此之间采用不同的配置。
系统控制部70能够按每个区块区域115分别以不同的控制参数控制摄像区域114所含有的像素P。也就是说，能够在某区块区域115所含有的像素组和另一区块区域115所含有的像素组中，取得控制参数不同的像素信号。作为控制参数可以列举例如电荷的蓄积时间或蓄积次数、帧频、增益、间除率(像素间除率)将像素信号相加的相加行数或相加列数(像素相加数)、数字化的位数等。而且，控制参数也可以是在获取来自像素的图像信号后的图像处理中的参数。
在各区块区域115中设置有第一区域115a和监视区域115b。第一区域115a及监视区域115b是被设定为能够在相互不同的定时进行电荷读取的区域。第一区域115a及监视区域115b被设定为分别包含1个以上的像素P。监视区域115b被设定为比第一区域115a小。该情况下，监视区域115b所含有的像素P的数量比第一区域115a所含有的像素P的数量少。
例如，监视区域115b由一个单位组131构成。因此，在监视区域115b中包含一个红色像素Pr、两个绿色像素Pg、一个蓝色像素Pb这4个像素P。像这样，在监视区域115b中红色像素Pr、绿色像素Pg及蓝色像素Pb分别包含1个以上，因此，在仅使用监视区域115b进行摄像的情况下，能够得到全彩的图像。另外，在第一区域115a中包含区块区域115所含有的多个像素P中的除了监视区域115b所含有的像素P以外的像素P。例如，第一区域115a由多个单位组131构成。
像这样，第一区域115a及监视区域115b分别由1个或多个单位组131构成。在本实施方式中，后述的系统控制部70能够按每个单位组131使电荷的读取不同。由此，系统控制部70能够在第一区域115a和监视区域115b之间使电荷读取的定时不同。此外，作为第一区域115a及监视区域115b所含有的像素P的形态不限于上述内容，只要是系统控制部70能够在第一区域115a和监视区域115b之间使电荷读取的定时不同的形态即可。例如，监视区域115b也可以由多个单位组131构成。另外，第一区域115a及监视区域115b也可以采用例如与单位组131无关地分别包含规定数量的红色像素Pr、绿色像素Pg及蓝色像素Pb的结构。
在各区块区域115中，监视区域115b配置在例如区块区域115的4个角部中的+X侧且+Y侧的角部。像这样，在摄像区域114中设置有多个监视区域115b。而且，各个监视区域115b沿第一方向D1及第二方向D2带有规则性地被离散地配置。此外，监视区域115b的配置不限于沿第一方向D1及第二方向D2带有规则性的配置。
以下，对控制参数进行说明。电荷的蓄积时间是指PD104从开始电荷蓄积到结束为止的时间。也将该电荷蓄积时间称为曝光时间或快门速度(shutter speed)。另外，电荷的蓄积次数是指单位时间内PD104蓄积电荷的次数。另外，帧频是指表示在动态图像中单位时间内处理(显示或记录)的帧数的值。帧频的单位用fps(Frames Per Second：帧每秒)表示。帧频越高，动态图像中的被摄体(即被拍摄的对象物)的动作变得越流畅。
另外，增益是指放大器412的增益率(放大率)。通过变更该增益，能够变更ISO感光度。该ISO感光度是由ISO决定的胶片的规格，表示胶片能够以何种程度的弱光进行记录。但是，一般来说，在表现摄像元件100的感光度的情况下，也使用ISO感光度。该情况下，ISO感光度是表示摄像元件100捕捉光的能力的值。当提高增益时，ISO感光度也提高。例如，当将增益加倍时，电信号(像素信号)也加倍，即使入射光的光量为一半也能够得到适当的亮度。但是，当提高增益时，电信号所含有的噪声也被放大，从而噪声变多。
另外，间除率是指在规定区域中不进行像素信号的读出的像素数相对于全部像素数的比例。例如，在规定区域的间除率为0的情况下，意味着从该规定区域内的全部像素读取像素信号。另外，在规定区域的间除率为0.5的情况下，意味着从该规定区域内的一半的像素来读出像素信号。例如，在单位组131为拜耳排列的情况下，在垂直方向上隔开一个拜耳排列的单位，即，按照像素单位的每2像素(每2行)交替地设定读出像素信号的像素和不读出像素信号的像素。此外，当进行像素信号读出的间除时，图像的分辨率降低。但是，由于在摄像元件100中配置有2000万以上的像素，所以例如即使以间除率0.5进行间除，也能够以1000万以上的像素显示图像。由此，认为使用者(摄影者)不会注意到分辨率的降低。
另外，相加行数是指，在将垂直方向上相邻的像素的像素信号相加的情况下该相加的垂直方向上的像素的数量(行数)。另外，相加列数是指，在将水平方向上相邻的像素的像素信号相加的情况下该相加的水平方向上的像素的数量(列数)。这种相加处理例如在运算电路416中实施。通过运算电路416实施将垂直方向或水平方向上相邻的规定数的像素的像素信号相加的处理，能够发挥与以规定的间除率进行间除而读出像素信号的处理相同的效果。此外，在上述相加处理中，运算电路416也可以用相加得到的行数或列数除相加值来算出平均值。
另外，数字化的位数是指信号处理电路413在A/D转换中将模拟信号转换成数字信号时的位数。数字信号的位数越多，越详细地表现亮度或色彩变化等。
在本实施方式中，蓄积条件是指与摄像元件100中的电荷蓄积相关的条件。具体来说，蓄积条件是指上述控制参数中的电荷的蓄积时间或蓄积次数、帧频及增益。由于帧频与电荷的蓄积时间或蓄积次数相应地变化，所以帧频属于蓄积条件。另外，合理曝光的光量与增益相应地变化，电荷的蓄积时间或蓄积次数也与合理曝光的光量相应地变化。由此，增益属于蓄积条件。
另外，由于合理曝光的光量与电荷的蓄积时间或蓄积次数、帧频及增益相应地变化，所以在本实施方式中，有时将蓄积条件说成曝光条件(与曝光相关的条件)。
另外，在本实施方式中，摄像条件是指与被摄体的摄像相关的条件。具体来说，摄像条件是指包含上述蓄积条件的控制参数。摄像条件除了用于控制摄像元件100的控制参数(例如，电荷的蓄积时间或蓄积次数、帧频、增益)以外，还包括用于控制从摄像元件100读出信号的控制参数(例如，间除率、将像素信号相加的相加行数或相加列数)、用于对来自摄像元件100的信号进行处理的控制参数(例如，数字化的位数、用于使后述的图像处理部30执行图像处理的控制参数)。
图6是表示作为电子设备的一例的数码相机1的概要结构的横向剖视图。图7是表示数码相机1的一例的框图。
如图6及图7所示，本实施方式的数码相机1具有镜头部10及相机机身2。
镜头部10是更换式镜头。此外，数码相机1也可以不具有镜头部10。镜头部10与数码相机1一体地构成。在镜头部10与相机机身2连接的状态下，将来自被摄体的光束导向摄像部20。
在镜头部10中设置有镜头侧安装部80b。镜头侧安装部80b安装在设置于相机机身2的机身侧安装部80a。使用者通过将机身侧安装部80a和镜头侧安装部80b结合，使镜头部10安装在相机机身2。在镜头部10安装在相机机身2时，设置在机身侧安装部80a的电接点81a与设置在镜头侧安装部80b的电接点81b电连接。
镜头部10具有摄像光学系统11、光圈14及镜头驱动控制装置15。在摄像光学系统11中包含透镜11a、变焦透镜(zooming lens)11b及对焦透镜11c。镜头驱动控制装置15具有镜头侧CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、存储器及驱动控制电路。镜头驱动控制装置15经由电接点81a、81b与相机机身2侧的系统控制部70电连接，发送镜头部10所具有的摄像光学系统11的与光学特性相关的透镜信息、以及接收用于驱动变焦透镜11b、对焦透镜11c和光圈14的控制信息。
镜头驱动控制装置15的镜头侧CPU为了进行摄像光学系统11的焦点调节，基于从系统控制部70发送来的控制信息，使驱动控制电路执行对焦透镜11c的驱动控制。镜头驱动控制装置15的镜头侧CPU为了进行变焦调节，基于从系统控制部70发送来的控制信息，使驱动控制电路执行变焦透镜11b的驱动控制。光圈14沿着摄像光学系统11的光轴配置。光圈14为了进行光量及模糊量调整，在光轴中心形成开口直径可变的开口。镜头驱动控制装置15的镜头侧CPU为了进行光圈14的开口直径调节，基于从系统控制部70发送来的控制信息，使驱动控制电路执行光圈14的驱动控制。
接着，相机机身2具有摄像部20、图像处理部30、工作存储器40、显示部50、操作部55、记录部60及系统控制部70。如图7所示，摄像部20具有摄像元件100及驱动部21。摄像元件100具有摄像区域114，该摄像区域114按照每个像素对从镜头部10的摄像光学系统11射出的光束进行光电转换并生成像素信号(像素信号包含于图像数据)。在摄像区域114中包含第一区域115a及监视区域115b。摄像部20能够在第一区域115a及监视区域115b中拍摄图像。
驱动部21是根据来自系统控制部70的指示来控制摄像元件100的驱动的控制电路。这里，驱动部21能够控制将复位脉冲及传送脉冲分别施加到复位晶体管303及传送晶体管302的定时(或定时的周期)。通过该控制，能够对作为控制参数的电荷的蓄积时间或蓄积次数以及电荷读取的定时进行控制。驱动部21能够分别独立地驱动第一区域115a和监视区域115b。因此，在第一区域115a和监视区域115b之间，能够以不同的定时读取电荷。
另外，驱动部21通过控制将复位脉冲、传送脉冲及选择脉冲分别施加到复位晶体管303、传送晶体管302及选择晶体管305的定时(或定时的周期)，来控制帧频。另外，驱动部21通过对施加复位脉冲、传送脉冲及选择脉冲的像素进行设定，来控制间除率。
另外，驱动部21通过控制放大器412的增益来控制摄像元件100的ISO感光度。另外，驱动部21通过向运算电路416发送指示来设定将像素信号进行相加的相加行数或相加列数。另外，驱动部21通过向信号处理电路413发送指示来设定数字化的位数。而且，驱动部21在摄像元件100的摄像区域114中以区块单位设定区域。像这样，，驱动部21发挥使摄像元件100以按多个区块的每一个都不同的摄像条件进行拍摄并输出像素信号的摄像元件控制部的功能。系统控制部70对驱动部21指示区块的位置、形状、范围等。此外，摄像部20将由各像素的像素信号构成的RAW数据(RAW数据也包含于图像数据)发送到图像处理部30。
图像处理部30对于由利用摄像部20生成的像素信号构成的RAW数据实施各种图像处理，生成规定的文件形式(例，JPEG形式等)的图像数据。此外，有时将“图像数据”称为“图像信号”。另外，在图像中包含静态图像、动态图像、实时取景图像、部分图像。实时取景图像是将由图像处理部30生成的图像数据依次输出到显示部50并在显示部50进行显示的图像。实时取景图像被用于供使用者确认通过摄像部20拍摄的被摄体的图像。实时取景图像也被称为实时显示(through)图像或预览图像。
另外，图像处理部30执行以下的图像处理。例如，图像处理部30通过对基于拜耳排列得到的信号进行色彩信号处理(色调修正)而生成RGB图像信号。另外，图像处理部30对于RGB图像信号进行白平衡调整、锐度调整、伽马修正、灰度调整等的图像处理。另外，图像处理部30根据需要进行以规定的压缩格式(JPEG格式、MPEG格式等)压缩的处理。图像处理部30将生成的图像数据输出至记录部60。另外，图像处理部30将生成的图像数据输出至显示部50。
图像处理部30在进行图像处理时参考的参数也包含于控制参数(摄像条件)。例如，色彩信号处理(色调修正)、白平衡调整、灰度调整、压缩率等的参数包含于控制参数。从摄像元件100读出的信号与电荷的蓄积时间等相应地变化，在进行图像处理时参考的参数也与该信号的变化相应地变化。图像处理部30按每个区块单位设定不同的控制参数，基于这些控制参数执行色彩信号处理等的图像处理。
在本实施方式中，如图7所示，图像处理部30包含未图示的图像生成部及检测部。图像生成部通过对于由从摄像部20输出的各像素的像素信号构成的RAW数据实施各种图像处理而生成图像数据。在本实施方式中，图像生成部不仅生成动态图像(包含实时取景图像)及静态图像的图像数据，还能够生成上述的部分动态图像的图像数据。检测部从由图像生成部生成的图像数据检测被摄体。在本实施方式中，检测部具有对于从图像生成部按时间序列得到的多个图像数据(帧)进行比较来检测移动的被摄体(移动被摄体)的功能。另外，检测部具有基于图像数据中的明部和暗部的对比度或颜色变化来特定被摄体的边界以检测被摄体的功能。此外，检测部也可以例如日本特开2010-16621号公报(US2010/0002940号)记载的那样，将图像数据所包含的人体作为被摄体进行检测。
这里，作为由摄像部20拍摄的对象物的被摄体不限于在图像数据中仅存在1个的情况，还有存在多个的情况。另外，将被摄体中的被使用者(拍摄者)关注的被摄体或推定为被使用者关注的被摄体称为“主要被摄体”。主要被摄体也不限于在图像数据中仅存在1个的情况，还有存在多个的情况。
工作存储器40在进行图像处理部30的图像处理时临时存储图像数据等。显示部50显示由摄像部20拍摄的图像(静态图像、动态图像、实时取景图像、部分动态图像)和各种信息。该显示部50具有例如液晶显示面板等的显示面板51。还可以在显示部50的显示面板51上形成有触摸面板。在该情况下，触摸面板在使用者进行菜单的选择等操作时，将表示使用者所触摸的位置的信号输出到系统控制部70。
操作部55是由使用者操作的释放开关55a(在拍摄静态图像时被按压的开关)、预览开关55b(在预览显示静态图像或动态图像时被按压的开关)、动态图像开关(在进行动作的拍摄时被按压的开关)、各种操作开关等。释放开关55a能够进行半按下操作及全按下操作。预览开关55b也可以被设定在例如触摸面板(未图示)上，也可以作为按钮而设置在相机机身2上。该操作部55将与使用者的操作相应的信号输出到系统控制部70。
记录部60具有能够安装存储卡等的存储介质的卡槽。记录部60将图像处理部30中生成的图像数据和各种数据存储到安装在卡槽中的存储介质。另外，记录部60具有内部存储器。记录部60还能够将图像处理部30中生成的图像数据和各种数据存储到内部存储器。
系统控制部70控制数码相机1的整体的处理及动作。该系统控制部70具有机身侧CPU(Central Processing Unit)。另外，系统控制部70如图7所示地具有显示控制部71及摄像控制部72。显示控制部71进行如下控制：将由图像处理部30生成的图像数据输出到显示部50，使显示部50的显示面板51显示图像(实时取景图像、静态图像、动态图像、部分动态图像)。显示控制部71能够使多个图像重叠地显示在显示面板51。
摄像控制部72设定摄像元件100的摄像区域114中的摄像条件(色彩信号处理、白平衡调整、灰度调整、压缩率等的控制参数)。摄像控制部72能够针对第一区域115a及监视区域115b分别设定摄像条件。另外，摄像控制部72进行将由图像生成部31生成的动态图像、静态图像及部分动态图像的图像数据存储到记录部60的控制。
此外，系统控制部70能够在摄像元件100(摄像芯片113)的摄像区域114中按区块区域115以不同的电荷蓄积时间(或电荷蓄积次数)，帧频、增益取得图像。在该情况下，系统控制部70向驱动部21指示区块的位置、形状、范围及各区块用的蓄积条件。另外，系统控制部70在区块区域115之间以不同的间除率、将像素信号进行相加的相加行数或相加列数、及数字化的位数取得图像。由此，系统控制部70向驱动部21指示各区块区域115用的摄像条件(间除率、将像素信号进行相加的相加行数或相加列数、及数字化的位数)。系统控制部70向图像处理部30指示各区块区域115用的摄像条件(色彩信号处理、白平衡调整、灰度调整、压缩率等的控制参数)。
另外，系统控制部70将图像处理部30中生成的图像数据存储到记录部60。另外，系统控制部70通过将图像处理部30中生成的图像数据输出到显示部50，使显示部50显示图像。另外，系统控制部70通过读取存储在记录部60的图像数据并将图像数据输出到显示部50，使显示部50显示图像。作为显示在显示部50的图像包含静态图像、动态图像、实时取景图像、部分动态图像。
另外，系统控制部70基于实施了释放开关55a的半按下操作的情况，以使被摄体的对比度变得最大的方式执行被称为对比度检测法的焦点调节处理(AF处理)。具体来说，系统控制部70经由电接点81a、81b将控制信息发送到镜头驱动控制装置15，由此使对焦透镜11c向镜头驱动控制装置15移动。另外，系统控制部70从图像处理部30取得表示由摄像部20拍摄的被摄体的像的对比度(这里是指，在图像处理部30检测到主要被摄体的情况下该主要被摄体的像的对比度的评估值)的对比度信号。系统控制部70一边使对焦透镜11c移动，一边基于来自图像处理部30的对比度信号，检测出被摄体的像的对比度变得最高的对焦透镜11c的位置来作为焦点位置。系统控制部70以使对焦透镜11c向所检测到的焦点位置移动的方式，将控制信号发送到镜头驱动控制装置15。
系统控制部70将表示与合理曝光相应的光圈值的控制信息发送到镜头驱动控制装置15，由此执行用于对光圈14进行开口直径调节的驱动控制。另外，系统控制部70将指示与合理曝光相应的快门速度(电荷蓄积时间)、帧频及增益(ISO感光度)的指示信号输出到驱动部21。驱动部21利用由指示信号指示的快门速度、帧频及增益驱动控制摄像元件100。此外，系统控制部70是通过机身侧CPU基于控制程序执行处理而实现的。
＜拍摄动作的例子＞
图8是用于说明第一实施方式的系统控制部70所执行的拍摄动作的一例的流程图。在使用者将数码相机1的电源打开，由操作部55等实施了用于开始拍摄的规定的操作的情况下，系统控制部70对于摄像部20进行拍摄动作。首先，系统控制部70使驱动部21进行摄像元件100的驱动。驱动部21基于该控制，使用摄像区域114中的第一区域115a及监视区域115b双方拍摄实时取景图像(步骤S1)。在步骤S1中，系统控制部70对于第一区域115a及监视区域115b，以规定的帧频进行电荷的蓄积和读取被蓄积的电荷。从第一区域115a及监视区域115b的各像素P向图像处理部30输出像素信号。在图像处理部30中，根据该像素信号生成图像数据，该图像数据依次被输出到显示部50。由此，如图9的(a)所示，在显示面板51上显示实时取景图像151(步骤S2)。在显示面板51上，作为实时取景图像151拍摄例如动物的脸52。
其次，系统控制部70通过摄像控制部72判断使用者是否进行了释放开关55a的半按下操作(SW1的操作)(步骤S3)。在系统控制部70判断为进行了半按下操作的情况下(步骤S3的“是”)，通过对比度检测法进行AF动作(步骤S4)。系统控制部70能够在显示面板51上显示用于使使用者选择是否进行AF动作的显示。在该情况下，系统控制部70是在使用者以进行AF动作的方式进行了操作的情况下进行的AF动作。此外，系统控制部70在判断为没有进行释放开关55a的半按下操作的情况下，再次返回步骤S3，反复判断是否进行了半按下操作。此外，也可以不进行AF动作。
在进行了AF动作之后，系统控制部70通过摄像控制部72判断使用者是否进行了释放开关55a的全按下操作(SW2的操作)(步骤S5)。系统控制部70是在判断为进行了全按下操作的情况下(步骤S5的“是”)，使监视区域115b进行实时取景图像的拍摄(步骤S6)，并使拍摄到的实时取景图像显示在显示面板51的整个面上(步骤S7)。
由此，显示面板51的显示状态是从将由第一区域115a及监视区域115b拍摄到的实时取景图像151显示在显示面板51上的状态切换到如图9的(b)所示的状态，即，仅将由监视区域115b拍摄到的实时取景图像152显示在显示面板51上的状态。在该情况下，在显示面板51上，与实时取景图像151(参照图9的(a))相比虽然分辨率降低，但作为同一对象的动物的脸52a作为实时取景图像152继续进行显示。此外，系统控制部70在判断为没有进行释放开关55a的全按下操作的情况下(步骤S5的“否”)，再次返回步骤S5，反复判断是否进行了全按下操作。此时，系统控制部70也可以在从AF动作结束之后过了规定时间没有进行全按下操作的情况下，再次返回步骤S3，进行步骤S3～步骤S5的动作。
其次，系统控制部70使用第一区域115a进行静态图像的拍摄(步骤S8)。在静态图像的拍摄中，系统控制部70仅对第一区域115a设定电荷蓄积时间等的摄像条件，以利用所设定的摄像条件进行拍摄的方式控制驱动部21。由此，被蓄积在第一区域115a的各像素P中的电荷被复位，进行第一区域115a的曝光并将电荷蓄积在第一区域115a。此时，系统控制部70也可以在摄像控制部72中判断使用者是否正在进行长时拍摄(长时曝光)，在判断为正在进行长时拍摄的情况下，始终进行AF动作。在该情况下，通过对例如移动被摄体进行长时拍摄，能够以跟踪被摄体的方式实施AF动作。此外，系统控制部70例如判断被设定的电荷蓄积时间是否比规定的阈值(例，1秒)长，在电荷蓄积时间比规定的阈值长的情况下，能够判断为正在进行长时拍摄。接着，读取被蓄积在各像素P中的电荷，在各像素P中生成像素信号，该像素信号被发送到图像处理部30。在读取了被蓄积在第一区域115a中的电荷之后，对于第一区域115a的各像素P供给复位信号。
此外，系统控制部70在进行上述拍摄动作期间内，对于各监视区域115b，继续以规定的帧频进行电荷的蓄积和读取，并且将在监视区域115b拍摄到的实时取景图像152(参照图9(b))显示在显示面板51上。因此，在拍摄动作过程中，实时取景图像152显示在显示面板51上。
摄像区域114中的用于拍摄静态图像的区域例如在复位电荷期间内等不能进行电荷的读取。由此，在例如使用摄像区域114的整个区域进行静态图像的拍摄的情况下，在复位电荷的期间内不能进行实时取景图像151的显示。
与之相对，在本实施方式中，将作为摄像区域114的一部分的第一区域115a用于静态图像的拍摄动作，从而在复位第一区域115a期间内，不能读取第一区域115a中的电荷。另一方面，在摄像区域114中，能够在第一区域115a和监视区域115b独立地进行电荷的读取。另外，系统控制部70能够使蓄积在第一区域115a中的电荷的读取定时和蓄积在监视区域115b中的电荷的读取定时不同。因此，系统控制部70例如在以上述方式复位第一区域115a时等不能在第一区域115a中进行电荷的读取时，进行蓄积在监视区域115b中的电荷的读取。由此，系统控制部70能够仅使用例如监视区域115b拍摄实时取景图像152，并显示在显示面板51上。因此，系统控制部70还能够在拍摄静态图像时不中断地显示实时取景图像152。由于使用者在拍摄静态图像时也能够通过显示面板51确认被摄体的状态，所以在进行连拍的情况下等便利性变高。此外，在使用者进行连拍的情况下，系统控制部70也可以在监视区域115b中拍摄静止图像，将该拍摄的静态图像显示在显示面板51上。另外，在上述拍摄动作中进行长时拍摄时，显示控制部71也可以将在监视区域115b拍摄到的实时取景图像152显示在显示面板51上。
在复位信号被供给到第一区域115a并结束了拍摄动作之后，在第一区域115a中能够进行电荷的读取。因此，系统控制部70从拍摄了实时取景图像152的状态，切换到使用第一区域115a及监视区域115b双方拍摄实时取景图像151的状态(步骤S9)。在该情况下，系统控制部70继续对于第一区域115a及监视区域115b双方进行规定的帧频的电荷的蓄积和读取。然后，系统控制部70将在第一区域115a及监视区域115b双方拍摄到的实时取景图像151显示在显示面板51上(步骤S10)。
在对显示在显示面板51上的实时取景图像进行切换之后，系统控制部70将由图像处理部30生成的静态图像的图像数据存储到记录部60(步骤S11)。由此，拍摄到的静态图像作为图像数据被存储在记录部60。此外，系统控制部70也可以在显示面板51上显示供使用者相对于图像处理部30选择存储或删除拍摄到的静态图像的显示。在该情况下，系统控制部70也可以在选择了存储静态图像的情况下，将图像数据存储到记录部60。另外，系统控制部70也可以在选择了删除静态图像的情况下，删除图像数据。
以上，根据本实施方式，由于具有能够拍摄第一区域115a和监视区域115b的摄像部20、以及使蓄积在第一区域115a的电荷的读取的定时和蓄积在监视区域115b的电荷的读取的定时不同的系统控制部70，所以即使在第一区域115a及监视区域115b中的一方不进行电荷的读取的情况下，也能够在另一方进行电荷的读取。
即使在例如在第一区域115a中不能进行电荷的读取期间内，也能够在监视区域115b中进行电荷的读取。由此，例如在第一区域115a中进行拍摄静态图像时，即使在第一区域115a被复位期间内，系统控制部70也能够仅使用监视区域115b拍摄实时取景图像152，并显示在显示面板51上。因此，在拍摄静态图像时，也能够不中断地显示实时取景图像152。由此，能够提供使用便利性好的数码相机1。
＜拍摄动作的例子2＞
图10是用于说明第一实施方式的系统控制部70所执行的拍摄动作的另一例的流程图。在本例中，例举了在显示面板51上设定多个画面并将实时取景图像显示在各画面上的情况的动作进行说明。首先，在使用者将数码相机1的电源打开，通过操作部55等进行了用于开始拍摄的规定的操作的情况下，系统控制部70与上述步骤S1同样地使摄像部20进行拍摄动作，使用第一区域115a及监视区域115b双方拍摄实时取景图像(步骤S21)，并且将拍摄到的实时取景图像显示在显示部51上(步骤S22)。
接着，系统控制部70进行使用者是否进行了预览开关55b的操作的判断(步骤S23)。在判断为进行了预览开关55b的操作的情况下(步骤S23的“是”)，系统控制部70如图11的(a)所示地使显示面板51的主画面51a和子画面51b分别显示实时取景图像(步骤S24)。在该情况下，系统控制部70将通过摄像区域114中的第一区域115a拍摄到的图像(以下，记作第一图像)151A显示在主画面51a上。另外，系统控制部70(显示控制部71)将通过摄像区域114中的监视区域115b拍摄到的图像(以下，记作第二图像)152A显示在子画面51b上。像这样，显示控制部71以与显示在显示面板51上的第一图像151A重叠的方式显示第二图像152A。第一图像151A及第二图像152A是拍摄了同一对象(动物的脸52、52a)的实时取景图像。此外，例如第二图像152A也可以是拍摄了与第一图像151A的一部分相当的区域的图像(局部图像)。第一图像151A与第二图像152A相比，分辨率变高。
由此，使用者能够对显示在主画面51a上的第一图像151A和显示在子画面51b上的第二图像152A进行比较地来观察。例如，在使用者变更摄像条件(包含快门速度、增益、帧频、白平衡、灰度、色调修正)的情况下，能够进行以下操作：在主画面51a上显示以变更前的摄像条件拍摄到的第一图像151A，在子画面51b上显示反映了变更后的摄像条件的第二图像152A。在进行该操作的情况下，系统控制部70首先判断使用者是否变更了摄像条件(步骤S25)。然后，在判断为摄像条件变更了的情况下(步骤S25的“是”)，系统控制部70对于例如监视区域115b以变更后的摄像条件拍摄第二图像152A，并将该第二图像152A显示在子画面51b上(步骤S26)。使用者通过观察主画面51a的第一图像151A和子画面51b的第二图像152A，能够对摄像条件的变更前后的图像进行比较。然后，系统控制部70也可以对于第一区域115a设定变更后的摄像条件。
此外，系统控制部70在判断为没有进行预览开关55b的操作的情况下(步骤S25的“否”)，判断使用者是否进行了释放开关55a的半按下动作(步骤S27)。在判断为进行了半按下操作的情况下(步骤S27的“是”)，进行后述的步骤S29以后的动作。在判断为没有进行半按下动作的情况下(步骤S27的“否”)，反复进行步骤S25以后的动作。
接着，系统控制部70通过摄像控制部72判断使用者是否进行了释放开关55a的半按下操作(SW1的操作)(步骤S28)。系统控制部70在判断为进行了半按下操作的情况下(步骤S28的“是”)，进行AF动作(步骤S29)。该步骤S29是与图8的流程图所示的步骤S4相同的动作。此外，系统控制部70在判断为没有进行释放开关55a的半按下操作的情况下(步骤S28的“否”)，再次返回步骤S25，并反复进行步骤S25～步骤S28的动作。
在进行了AF动作之后，系统控制部70通过摄像控制部72判断使用者是否进行了释放开关55a的全按下操作(SW2的操作)(步骤S30)。系统控制部70在判断为进行了全按下操作的情况下(步骤S30的“是”)，通过监视区域115b进行第二图像152A的摄像(步骤S31)。然后，系统控制部70如图11的(b)所示地删除子画面51b的显示，并且将该第二图像152A显示在显示面板51的主画面51a上(步骤S32)。此外，系统控制部70在判断为没有进行释放开关55a的全按下操作的情况下(步骤S30的“否”)，再次返回步骤S5，反复判断是否进行了全按下操作。此时，系统控制部70也可以在从AF动作结束之后规定时间内没有进行全按下操作的情况下，再次返回步骤S25，进行步骤S25～步骤S29的动作。
接着，系统控制部70使用第一区域115a进行静态图像的拍摄(步骤S33)。此时，系统控制部70也可以通过摄像控制部72判断使用者是否正在进行长时拍摄，在判断为正在进行长时拍摄的情况下，始终进行AF动作。
此外，系统控制部70在进行上述拍摄动作期间内，针对各监视区域115b，继续使第二图像152A显示在主画面51a上。因此，系统控制部70在拍摄动作过程中，将在监视区域115b拍摄到的第二图像152A显示在主画面51a上。此外，在上述拍摄动作中进行长时拍摄时，显示控制部71也可以将在监视区域115b拍摄到的第二图像152A显示在主画面51a上。
在静态图像的拍摄动作结束之后，系统控制部70对于第一区域115a开始第一图像151A的拍摄。另外，系统控制部70如图11的(b)所示地从将第二图像152A显示在主画面51a上的状态开始，切换到如图11的(a)所示的状态，即，将第一图像151A显示在主画面51a上并将第二图像152A显示在子画面51b上的状态(步骤S34)。
在进行了显示的切换之后，系统控制部70将由图像处理部30生成的静态图像的图像数据存储到记录部60(步骤S35)。由此，所拍摄到的静态图像作为图像数据而存储在记录部60。
像这样，在本例中，系统控制部70将在第一区域115a拍摄到的第一图像显示在显示面板51的主画面51a，并且将在监视区域115b拍摄到的第二图像显示在显示面板51的子画面51b，因此，使用者能够对主画面51a的第一图像和子画面51b的第二图像进行比较地观察。另外，系统控制部70使第一区域115a的摄像条件和监视区域115b的摄像条件不同地进行拍摄，将分别拍摄到的图像重叠地显示在主画面51a及子画面51b，从而能够对于拍摄了同一对象的图像且摄像条件不同的两个图像进行比较。在该情况下，能够对例如基于快门速度的动态的表现、明暗、白平衡、图像效果等进行比较。
此外，在本例中，举出了系统控制部70配置一个子画面51b来使第二图像152A重叠的例子进行说明，但不限于此。例如系统控制部70也可以配置两个以上的子画面51b来使第二图像152A与第一图像151A重叠。另外，举出了系统控制部70将第二图像152A显示在子画面51b上的例子进行说明，但不限于此。例如，系统控制部70也可以将步骤S22中存储的静态图像显示在子画面51b上。在该情况下，系统控制部70也可以将例如最新的静态图像更新并显示在一个子画面51b，也可以设置多个子画面51b，依次排列地进行显示。另外，在本例中，举出了拍摄静态图像的情况的例子进行说明，但关于拍摄动态图像的情况也能够进行同样的说明。另外，在拍摄动态图像的情况下，也可以抽出动态图像的一部分来得到静态图像的图像。
本发明的技术范围不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够适当变更。例如，在上述实施方式中，举出了通过对比度检测法进行AF动作的例子进行说明，但不限于此，也可以通过相位差检测法进行AF动作。
图12的(a)是用于说明监视区域的一例的图。如图12的(a)所示，在区块区域215中设置有第一区域215a及监视区域215b。第一区域215a是与上述实施方式中的第一区域115a相同的结构。监视区域215b包含一个红色像素Pr、两个绿色像素Pg、PgA和一个蓝色像素Pb。两个绿色像素Pg1、Pg2中的一方(例如，绿色像素Pg2)能够作为焦点检测像素Pf使用。另外，监视区域215b中的除了焦点检测像素Pf以外的红色像素Pr、绿色像素Pg及蓝色像素Pb被用于拍摄实时取景图像等。
焦点检测像素Pf被用于检测摄像光学系统11的焦点。在焦点检测像素Pf中设置有两个光电二极管(PD104a、104b)。PD104a及104b沿例如X方向排列地配置，能够分别独立地进行电荷的读取。针对每个监视区域215b设置这样的焦点检测像素Pf。另外，设置有将例如从摄像光学系统11通过的被摄体的像生成在两个PD104a、104b上的分离透镜(未图示)。
在该结构中，针对从摄像光学系统11通过并由分离透镜划分而生成在两个PD104a、104b上的被摄体的两个像，通过求出该像间隔来检测焦点的偏移量。例如，在焦点对准的状态(合焦状态)下，两个像的间隔与规定值一致。另外，在焦点对准的面处于比成像面更靠焦点检测像素Pf侧的情况下，两个像的间隔变得比规定值小。另外，在焦点对准的面比成像面更靠近摄像光学系统11侧的情况下，两个像的间隔变得比规定值大。因此，系统控制部70以使通过焦点检测像素Pf的Pd104a、104b检测到的两个像的间隔与规定值一致的方式使对焦透镜11c移动，由此能够使摄像光学系统11的焦点对准。
此外，焦点检测像素Pf不限于摄像光学系统11的焦点检测用，例如也能够与其他像素P同样地用于拍摄。在该情况下，系统控制部70能够适当地将焦点检测用像素Pf切换成用于焦点检测或用于拍摄。例如，在通过相位差检测法进行AF动作的情况下，将焦点检测用像素Pf用于焦点检测，在没有进行基于相位差检测法的AF动作的情况下，将焦点检测用像素Pf用于拍摄。
另外，例如，在上述实施方式中，例举了在区块区域115中设置有第一区域115a和监视区域115b的结构来进行说明，但不限于此。图12的(b)是表示区块区域315的一例的图。如该图12的(b)所示，也可以采用将第一区域315a、第二区域315b和监视区域315c设置在区块区域315的结构。
在图12的(b)所示的结构中，第一区域315a、第二区域315b和监视区域315c能够分别以不同的定时读取电荷。另外，系统控制部70的摄像控制部72(参照图7)能够独立地设定第一区域315a、第二区域315b及监视区域315c各自的摄像条件。
根据该结构，利用第一区域315a和第二区域315b接受来自被摄体的光束，以不同的条件拍摄第一区域315a和第二区域315b，由此能够在一个区块区域315中利用多个摄像条件进行拍摄，能够进行精度高的测光。由此，能够拍摄动态范围广的图像。另外，由于能够以使被摄体像的对比度的评估值变高这样的摄像条件进行拍摄，所以在通过对比度检测法进行AF处理的情况下，焦点位置调节的精度上升。
另外，例如，在上述例子中，构成为系统控制部70基于进行了释放开关55a的半按下操作来执行AF处理，但不限于此。例如，系统控制部70也可以在实时取景图像的拍摄过程中及动态图像的拍摄过程中执行AF处理。
另外，在上述实施方式中，例举了设置了多个的监视区域115b具有相同的尺寸及形状的情况进行说明，但不限于此，也可以至少有一个监视区域115b的尺寸或形状不同。另外，例举了规则性地配置了监视区域115b的结构进行说明，但不限于此，监视区域115b也可以不规则地配置。
另外，在上述结构中，各监视区域115b采用分别包含红色像素Pr、绿色像素Pg及蓝色像素Pb的结构，但不限于此，只要为各监视区域115b包含红色像素Pr、绿色像素Pg及蓝色像素Pb中的至少1种像素的结构即可。
另外，在上述结构中，图像处理部30也可以基于第一区域115a中的监视区域115b的周围区域中的像素信号，对监视区域115b的部分进行补充，来生成图像。由此，能够通过设置监视区域115b来抑制第一区域115a的像素欠缺，从而能够抑制在第一区域115a拍摄的图像的画质下降。
另外，在上述结构中，以系统控制部70在进行了释放开关55a的全按下操作的情况下将在监视区域115b拍摄到的实时取景图像显示在显示面板51上的情况为例进行了说明，但不限于此。例如，也可以在进行了释放开关55a的半按下动作的情况下，将监视区域115b的实时取景图像显示在显示面板51上。
-第二实施方式-
＜层叠型摄像元件的说明＞
首先，对本发明的第二实施方式的搭载在电子设备(例如摄像装置1)上的层叠型摄像元件100进行说明。此外，该层叠型摄像元件100是本申请申请人在先提出的日本特愿2012-139026号记载的发明。图13是层叠型摄像元件100的剖视图。摄像元件100具有：背面照射型摄像芯片113，其输出与入射光对应的像素信号；信号处理芯片111，其处理像素信号；和存储芯片112，其存储像素信号。这些背面照射型摄像芯片113、信号处理芯片111及存储芯片112被层叠，通过Cu(铜)等的具有导电性的凸块109相互电连接。
此外，如图所示，入射光主要朝向用空心箭头表示的Z轴正方向入射。在本实施方式中，在摄像芯片113中，将入射光入射这一侧的面称为背面。另外，如坐标轴所示，将与Z轴正交的纸面左方向作为X轴正方向，将与Z轴及X轴正交的纸面近前方向作为Y轴正方向。在以后的若干幅图中，将图13的坐标轴作为基准显示坐标轴，以便于理解各图的方向。
摄像芯片113的一例是背面照射型的MOS图像传感器。PD层106配置在布线层108的背面侧。PD层106具有以二维方式配置并对与入射光相应的电荷进行蓄积的多个PD(光电二极管)104以及与PD104对应地设置的晶体管105。
在PD层106中的入射光的入射侧，隔着钝化膜103设置有彩色滤光片102。彩色滤光片102具有使互不相同的波长区域透射的多个种类，与PD104的每一个对应地具有特定的排列。关于彩色滤光片102的排列在后面说明。彩色滤光片102、PD104及晶体管105的组形成一个像素。
在彩色滤光片102中的入射光的入射侧，与各个像素对应地设置有微型透镜101。微型透镜101朝向对应的PD104对入射光进行聚光。
布线层108具有将来自PD层106的像素信号传送到信号处理芯片111的布线107。布线107也可以是多层的，另外，也可以设置无源元件及有源元件。
在布线层108的表面上配置有多个凸块109。该多个凸块109与在信号处理芯片111的相对的面上设置的多个凸块109对位，通过对摄像芯片113和信号处理芯片111加压等，将对位的凸块109彼此接合而电连接。
同样地，在信号处理芯片111及存储芯片112的相互相对的面上，配置有多个凸块109。这些凸块109相互对位，通过对信号处理芯片111和存储芯片112加压等，将对位的凸块109彼此接合而电连接。
此外，凸块109间的接合不限于基于固相扩散实现的Cu凸块接合，也可以采用基于焊锡熔融实现的微凸块结合。另外，凸块109只要相对于例如后述的一个单位区域设置一个即可。因此，凸块109的大小也可以比PD104的间距大。另外，也可以在排列有像素的像素区域以外的周边区域中，一并设置比与像素区域对应的凸块109大的凸块。
信号处理芯片111具有将分别设置在表面及背面上的电路相互连接的TSV(硅贯通电极)110。TSV110优选设置在周边区域。另外，TSV110也可以设置在摄像芯片113的周边区域或存储芯片112。
图14是用于说明摄像芯片113的像素排列和单位区块131的图。尤其示出了从背面侧观察摄像芯片113的情况。在像素区域中，例如2000万个以上的像素排列成矩阵状。在本实施方式中，例如相邻的8像素×8像素的64像素形成了一个区块131。图中的格子线表示相邻的像素被分组而形成区块131的概念。形成区块131的像素的数量不限于此，也可以是例如32像素×64像素，也可以在其以上或以下。在本实施方式中，在多个区块131之间没有电路或布线等，多个区块彼此紧密地配置，由此实现节省空间。
如像素区域的局部放大图所示，区块131是在上下左右内含16个由绿色像素Gb、Gr、蓝色像素B以及红色像素R这4个像素构成的所谓的拜耳排列。绿色像素是作为彩色滤光片102具有绿色滤光片的像素，接受入射光中的绿色波段的光。同样地，蓝色像素是作为彩色滤光片102而具有蓝色滤光片的像素，接受蓝色波段的光，红色像素是作为彩色滤光片102而具有红色滤光片的像素，接受红色波段的光。
在本实施方式中，以针对一个区块131至少包含一组绿色像素Gb、Gr、蓝色像素B以及红色像素R的方式定义了多个区块131，各区块131分别以不同的控制参数控制各区块131所含有的像素。也就是说，能够在某区块131所含有的像素组和另一区块131所含有的像素组取得基于不同摄像条件的摄像信号。控制参数的例子是帧频、增益、间除率、将像素信号进行相加的相加行数或相加列数、电荷的蓄积时间或蓄积次数、数字化的位数等。而且，控制参数也可以是来自像素的图像信号取得后的图像处理中的参数。
图15是用于说明摄像芯片113的区块131的电路图。在图15中，代表性地用由虚线包围的矩形表示与一个像素对应的电路。在图15的例子中，例示了形成区块131的64个像素中的16个像素。此外，以下说明的各晶体管的至少一部分与图13的晶体管105对应。
各像素中的PD104分别与传送晶体管302连接，在各传送晶体管302的各栅极上连接有被供给传送脉冲的TX布线307(传送部控制线)。在本实施方式中，TX布线307相对于64个传送晶体管302共用连接。
各传送晶体管302的漏极与对应的各复位晶体管303的源极连接，并且传送晶体管302的漏极和复位晶体管303的源极间的所谓浮动扩散FD与放大晶体管304的栅极连接。复位晶体管303的漏极与被供给电源电压的Vdd布线310连接，其栅极与被供给复位脉冲的复位布线306连接。在本实施方式中，复位布线306相对于64个复位晶体管303共用连接。
各个放大晶体管304的漏极与被供给电源电压的Vdd布线310连接。另外，各个放大晶体管304的源极与对应的各个选择晶体管305的漏极连接。被供给选择脉冲的解码器布线308与选择晶体管305的各栅极连接。在本实施方式中，解码器布线308相对于64个选择晶体管305分别独立地设置。而且，各个选择晶体管305的源极与共用的输出布线309连接。负荷电流源311将电流供给到输出布线309。即，对于选择晶体管305的输出布线309由源极跟随器形成。此外，负荷电流源311可以设置在摄像芯片113侧，也可以设置在信号处理芯片111侧。
这里，对从电荷的蓄积开始到蓄积结束后的像素输出为止的流程进行说明。通过复位布线306将复位脉冲施加于复位晶体管303，与此同时，通过TX布线307将传送脉冲施加于传送晶体管302，从而PD104及浮动扩散FD的电位被复位。
在传送脉冲的施加被解除时，PD104将接受的入射光转换成电荷并蓄积。然后，在未施加复位脉冲的状态下，再次施加传送脉冲时，蓄积的电荷被传送到浮动扩散FD，浮动扩散FD的电位从复位电位成为电荷蓄积后的信号电位。而且，在通过解码器布线308将选择脉冲施加于选择晶体管305时，浮动扩散FD的信号电位的变动经由放大晶体管304及选择晶体管305传递到输出布线309。由此，与复位电位和信号电位对应的像素信号被从单位像素输出至输出布线309。
如图15所示，在本实施方式中，对于形成区块131的64像素，复位布线306和TX布线307是共用的。即，分别对全部64个像素同时施加复位脉冲和传送脉冲。因此，形成区块131的全部像素在同一定时开始电荷蓄积，在同一定时结束电荷蓄积。但是，与被蓄积的电荷对应的像素信号通过对各自的选择晶体管305依次施加选择脉冲，而从输出布线309被选择性地输出。另外，复位布线306、TX布线307、输出布线309按每个区块131独立设置。
像这样，将区块131作为基准构成电路，由此能够按每个区块131控制电荷蓄积时间。换言之，在区块131之间，能够分别输出由不同的帧频产生的像素信号。换言之，能够在使一个区块131进行1次电荷蓄积期间，使另一个区块131反复进行多次电荷蓄积而每次输出像素信号，由此，能够在这些区块131之间以不同的帧频输出动态图像用的各帧。
图16是表示摄像元件100的功能性结构的框图。模拟的多路复用器411按顺序选择形成区块131的64个PD104，将各个像素信号输出到与该区块131对应设置的输出布线309。多路复用器411与PD104一并形成于摄像芯片113。
经由多路复用器411输出的像素信号通过形成在信号处理芯片111的、进行相关双采样(CDS)、模拟/数字(A/D)转换的信号处理电路412，来实施CDS以及A/D转换。进行了A/D转换后的像素信号被发送到解多路复用器413。从解多路复用器413输出的像素信号被输入至与各个像素对应的加法器416。加法器416与各个像素对应，将从解多路复用器413输出的像素信号和从像素存储器414读取的像素信号进行相加，再将相加后的像素信号输出到像素存储器414。
像素存储器414存储来自加法器416的像素信号。像素存储器414分别具有能够存储相加后的像素信号的容量。解多路复用器413、加法器416以及像素存储器414形成于存储芯片112。
图17是用于说明每一个像素的像素信号的流动的图。在图17中，从解多路复用器413输出的像素信号S被输入至加法器416中对应的加法器n。此时，从该存储器n读取存储在像素存储器414所对应的存储器n中的像素信号P并输入至加法器n。
加法器n将所输入的像素信号S和像素信号P进行相加，将相加后的像素信号S+P输出到像素存储器n。像素存储器n存储所输入的像素信号S+P，并等待像素信号S+P被运算电路415读取。这里，在通过加法器n进行相加时，以不读取存储在像素存储器n中的像素信号P的方式控制像素存储器414，由此，能够仅将输入加法器n的像素信号S从加法器n直接输出到像素存储器n。即，也能够不通过加法器n相加，直接将来自摄像芯片113的像素信号S从存储器n读取到运算电路415。
运算电路415对存储在像素存储器414中的像素信号进行处理并发送到后级的图像处理部。运算电路415也可以设置在信号处理芯片111，也可以设置在存储芯片112。
驱动控制部417使从摄像芯片113向信号处理芯片111及存储芯片112发送像素信号的定时、像素存储器414中的像素信号的读取及存储定时、加法器416中的像素信号的相加定时、和相对于运算电路415的像素信号的收发定时同步，从而生成定时控制信号。
此外，在图16中，示出了关于一个区块131的连接，但实际上这些连接按每个区块131都存在，且并列地工作。但是，运算电路415也可以不存在于每个区块131，例如，一个运算电路415也可以按照与各个区块131对应的像素存储器414的值依次进行参考并连续地进行处理。
如上所述，与各个区块131对应地设置有输出布线309。摄像元件100层叠了摄像芯片113、信号处理芯片111以及存储芯片112，因此，通过使这些输出布线309采用使用了凸块109的芯片间的电连接，能够无需在面方向上增大各芯片地布置布线。
＜摄像装置的说明＞
图18是例示了具有上述摄像元件100的摄像装置1的结构的框图。在图18中，摄像装置1具有摄像光学系统10、摄像部20、图像处理部30、工作存储器40、显示部50、记录部60以及控制部70。
摄像光学系统10由多个透镜构成，将来自被摄体的光束导向摄像部20。摄像光学系统10可以与摄像装置1一体地构成，也可以构成为能够相对于摄像装置1进行更换。另外，在摄像光学系统10中，可以内置对焦透镜，也可以内置变焦透镜。
摄像部20具有上述摄像元件100和驱动摄像元件100的驱动部21。摄像元件100根据驱动部21所输出的控制信号而被驱动控制，由此能够进行按照上述的针对每个区块131的蓄积控制。针对驱动部21的蓄积控制的指示是通过控制部70实施的。
图像处理部30与工作存储器40协作地对由摄像部20拍摄的图像数据进行图像处理。在本实施方式中，工作存储器40除了临时存储JPEG压缩前后或MPEG压缩前后的图像数据等以外，还用作由摄像部20拍摄的图像的缓冲存储器。显示部50由例如液晶显示面板51构成，显示由摄像部20拍摄到的图像(静态图像、动态图像)或各种信息，或者显示操作输入用画面。显示部50具有将触摸面板52层叠在液晶显示面板51的显示面上而成的结构。触摸面板52将表示用户触摸的位置的信号输出到液晶显示面板51。
记录部60将与摄像指示(后述的释放操作)相应地取得的图像数据等的各种数据存储到存储卡等的存储介质。控制部70具有CPU，控制由摄像装置1实施的整体性动作。控制部70在摄像元件100(摄像芯片113)的各区块131中，以规定的帧频(蓄积时间)、增益取得图像，并且以进行所取得的图像数据的读取控制的方式，向驱动部21指示控制参数。
另外，控制部70基于图像数据，通过AWB运算部71进行白平衡调整。而且，控制部70基于像素信号生成播放显示用的图像并显示在显示部50。
＜监视传感器＞
在本实施方式中，基于监视传感器的电荷蓄积量，决定该区块131所含有的全部像素的蓄积时间。这里，将检测像素中的电荷蓄积量的传感器称为监视传感器。图19是用于说明各区块131中的多个像素配置的图。摄像装置1使在区块131中位于大致中央位置的一个绿色像素Gr(3，4)作为代表该区块131的监视传感器发挥功能。
控制部70在拍摄例如静止图像时向驱动部21发送指示，从摄像元件100(摄像芯片113)的各区块131以预先设定的规定时间间隔读取像素信号。例如，分成时刻t1、t2、t3、…、t7、t8多次来读取像素信号。
控制部70核对所读取的像素信号中的来自监视传感器(绿色像素Gr(3，4))的像素信号电平。然后，在所读取的像素信号的积算值超过预先设定的判断阈值的时间点(例如时刻t5)，将到该时刻的前一个时刻(时刻t4)为止决定为该区块131内的全像素的蓄积时间。在该情况下，省略在时刻t6以后该区块131读取像素信号。
图20是表示区块131中的全部像素位置和像素信号电平的关系的图。控制部70当来自监视传感器(绿色像素Gr(3，4))的像素信号电平超过判断阈值时，即使在来自其他像素的像素信号电平比判断阈值小的情况下，仍结束针对区块131内的全像素的蓄积。相反来说，在来自监视传感器(绿色像素Gr(3，4))的像素信号电平没有超过判断阈值的情况下，即使在来自其他像素的像素信号电平超过判断阈值的情况下，也继续进行针对区块131内的全像素的蓄积。
在此，即使在时刻t8来自所读取的监视传感器(绿色像素Gr(3，4))的像素信号电平没有超过上述判断阈值的情况下，控制部70仍将直到时刻t8为止的时间作为蓄积时间的上限。
＜像素信号的读取例＞
图21说明像素信号的读取定时、摄像芯片113中的蓄积时间、以及经由运算电路415从摄像元件100读取的像素信号，参照该图21，说明对来自区块131的像素信号的读取。
驱动部21如下所述地控制摄像元件100。即，将蓄积开始时刻t0至时刻t1为止作为第一蓄积时间，将时刻t0至时刻t2为止作为第二蓄积时间。驱动部21在时刻t0对于区块131所含有的像素开始电荷蓄积。然后，在时刻t1，一边以不读取在图17中例示的像素存储器n中存储的像素信号的方式控制像素存储器414，一边从区块131输出像素信号。由此，在第一蓄积时间(时刻t0至时刻t1)期间内蓄积的像素信号a从解多路复用器413输出，直接作为信号A经由运算电路415输出。该像素信号A(＝a)也被存储在像素存储器n。
而且，驱动部21在时刻t1进行上述像素信号的读取时，立即对于区块131所含有的像素开始电荷蓄积。然后，在时刻t2，一边以不读取在图17中例示的像素存储器n中存储的像素信号a的方式控制像素存储器414，一边从区块131输出像素信号。由此，时刻t1至时刻t2期间内蓄积的像素信号b从解多路复用器413输出，该像素信号b和从像素存储器n读取的像素信号a通过加法器n进行相加。相加后的像素信号a+b作为信号B经由运算电路415输出。该像素信号B也被存储在像素存储器n。像素信号B(＝a+b)是时刻t0至时刻t1和时刻t1至时刻t2期间内蓄积的像素信号之和，从而与第二蓄积时间(时刻t0至时刻t2)期间内蓄积的像素信号相当。
同样地，驱动部21在时刻t2进行上述像素信号的读取时，立即对于区块131所含有的像素开始电荷蓄积。然后，在时刻t3，一边以不读取在图17中例示的像素存储器n中存储的像素信号B的方式控制像素存储器414，一边从区块131输出像素信号。由此，时刻t2至时刻t3期间内蓄积的像素信号c从解多路复用器413输出，该像素信号c和从像素存储器n读取的像素信号B通过加法器n进行相加。相加后的像素信号B+c作为信号C经由运算电路415输出。该像素信号C也被存储在像素存储器n。像素信号C(＝B+c)是时刻t0至时刻t2和时刻t2至时刻t3期间内蓄积的像素信号之和，从而与第三蓄积时间(时刻t0至时刻t3)期间内蓄积的像素信号相当。
以下同样地，从时刻t4至时刻t8为止进行像素信号的读取，由此，分别得到第四蓄积时间(时刻t0至时刻t4)、第五蓄积时间(时刻t0至时刻t5)、第六蓄积时间(时刻t0至时刻t6)、第七蓄积时间(时刻t0至时刻t7)和第八蓄积时间(时刻t0至时刻t8)期间内蓄积的像素信号。此外，如上所述地第八蓄积时间(时刻t0至时刻t8)期间内进行蓄积仅是来自监视传感器(绿色像素Gr(3，4))的像素信号的积算值不超过预先设定的判断阈值的情况。
＜标准化处理＞
如上所述，在按每个区块131决定蓄积时间的情况下，若在不同的区块131之间入射光量不同，则发生在区块131之间蓄积时间不同的情况。由此，控制部70在区块131之间关于蓄积时间进行标准化处理来生成图像。
图22是用于说明标准化处理的图。例如，当以蓄积时间为第八蓄积时间(时刻t0至时刻t8)的区块131的像素信号值为基准时，相对于蓄积时间为第二蓄积时间(时刻t0至时刻t2)的区块131，将像素信号值运算为4(＝8/2)倍。另外，相对于蓄积时间为第四蓄积时间(时刻t0至时刻t4)的区块131，将像素信号值运算为2(＝8/4)倍。而且，相对于蓄积时间为第五蓄积时间(时刻t0至时刻t5)的区块131，将像素信号值运算为8/5倍。关于其他的蓄积时间也同样。
如上所述，控制部70针对每个区块131与蓄积时间的差值相应地调节像素信号值，在此基础上，将像素信号值标准化成规定的字节长(例如14字节)的空间。由此，能够得到将因不同的区块131之间的蓄积时间的不同引起的像素信号值的大小修正后的广动态范围的图像。控制部70基于以这种方式进行了标准化处理之后的像素信号，使AWB运算部71进行白平衡调整。
＜流程图的说明＞
图23是说明摄像装置1的控制部70所执行的拍摄动作的流程的流程图。控制部70在对未图示的接通-关断(ON-OFF)开关进行电源接通操作而对摄像装置1的各部分通电的情况下，反复执行图23的处理来起动。控制部70在未图示的释放按钮被半按下操作的情况下，启动图23的处理。半按下操作是指与全按下操作时相比较浅地按下将释放按钮的操作方式。
在图23的步骤S101中，控制部70判断是否进行了释放操作(即释放按钮的全按下操作)。控制部70在被输入表示释放按钮被全按下操作的操作信号时，对步骤S101作出肯定判断并进入步骤S102。另一方面，控制部70在没有进行上述全按下操作的情况下，对步骤S101进行否定判断，并反复进行该判断处理。
在步骤S102中，控制部70向驱动部21发送指示，以摄像元件100的全部区块131为对象开始电荷蓄积并进入步骤S103(与上述时刻t0相当)。在步骤S103中，从摄像芯片113以区块131单位读取像素信号。在步骤S104中，加法器416与各像素对应地对于所读取的像素信号和存储在像素存储器414中的像素信号进行相加。相加后的像素信号再被存储在像素存储器414。
在步骤S105中，控制部70关于来自监视传感器的像素信号，按每个区块131判断相加后的积算值是否超过预先设定的判断阈值。控制部70针对超过了判断阈值的区块131，对步骤S105作出肯定判断并进入步骤S106。控制部70针对没有超过判断阈值的区块131，在步骤S105中作出否定判断并返回步骤S103。在返回步骤S103的情况下，针对该区块131，继续上述处理。
在步骤S106中，控制部70向驱动部21发送指示，以对应的区块131为对象结束电荷蓄积并进入步骤S107。在步骤S107中，控制部70如上所述地在区块131之间关于蓄积时间进行标准化处理并进入步骤S108。
在步骤S108中，控制部70向AWB运算部71发送指示，进行白平衡处理并进入步骤S109。在步骤S109中，控制部70向记录部60发送指示，将图像数据存储在存储卡等的存储介质并结束图23的处理。
根据以上说明的第二实施方式，能够得到以下的作用效果。
(1)摄像装置1具有：排列有多个PD104的摄像芯片113；控制部70，将摄像芯片113划分成含有多个PD104的多个区块131，以区块131单位来控制PD104的蓄积时间，并且以区块131单位来读取蓄积信号；第一监视传感器Gr(3，4)以及第二监视传感器Gr(3，4)，至少配置在第一区块131以及第二区块131，能够读取由PD104产生的电荷蓄积量。由此，能够按照与各区块131对应的图像的区域，得到合理曝光。例如，即使在逆光的拍摄中，也不会使背景饱和，对于主要被摄体能得到合理的曝光。另外，能够在1次拍摄动作中得到合理曝光，从而不需要重新进行拍摄动作。
(2)多个PD104分别配置绿色Gr(Gb)或绿色Gr(Gb)以外的其他颜色(B，R)的彩色滤光片102，第一监视传感器Gr(3，4)以及第二监视传感器Gr(3，4)由第一区块131以及第二区块131中的配置有绿色Gr(Gb)的彩色滤光片102的PD104构成。一般来说，将配置有感光度高的绿色的彩色滤光片102的PD104作为监视传感器使用，由此能够适当地求出电荷蓄积量。
(3)第一监视传感器Gr(3，4)以及第二监视传感器Gr(3，4)被配置在第一区块131以及第二区块131的大致中央位置，从而能够基于入射至该区块131的代表性的入射光，求出电荷蓄积量。
(4)控制部70在第一监视传感器Gr(3，4)监视到的电荷蓄积量达到规定的蓄积量的情况下，使对应的第一区块131所含有的PD104的电荷蓄积结束，从而能够适当地控制对于第一区块131的PD104的蓄积时间。
(5)控制部70在第二监视传感器Gr(3，4)监视到的电荷蓄积量达到规定的蓄积量的情况下，使对应的第二区块131所含有的PD104的电荷蓄积结束，从而能够适当地控制对于第二区块131的PD104来说的蓄积时间。
(6)控制部70以区块131单位读取来自结束了电荷蓄积的PD104的蓄积信号，从而能够适当地读取每个与各区块131对应的图像区域的像素信号。
(7)控制部70与释放操作相应地开始从第一监视传感器Gr(3，4)以及第二监视传感器Gr(3，4)读取电荷蓄积量，从而能够适当地检测释放操作以后(即拍摄指示以后)的电荷蓄积量。
(8)在摄像芯片113中排列有多个PD104的摄像元件100中，能够以包含多个PD104地将摄像芯片113划分了的多个区块131为单位控制PD104的蓄积时间，能够以区块131为单位读取PD104的蓄积信号，分别至少在第一区块131以及第二区块131中配置第一监视传感器Gr(3，4)以及第二监视传感器Gr(3，4)，能够从第一监视传感器Gr(3，4)以及第二监视传感器Gr(3，4)分别读取由第一区块131的PD104得到的电荷蓄积量以及由第二区块131的PD104得到的电荷蓄积量。通过使用这样的摄像元件100，能够针对每个与各区块131对应的图像的区域，得到合理曝光。例如，即使在逆光的拍摄中，也不会使背景饱和，对于主要被摄体能得到合理的曝光。另外，在1次拍摄动作中得到合理曝光，从而不需要重新进行拍摄动作。
(变形例1)
可以通过多功能便携式电话或平板终端构成上述实施方式的摄像装置1。在该情况下，使用上述层叠型摄像元件100构成了搭载在多功能便携式电话(或平板终端)上的摄像单元。
(变形例2)
在上述实施方式中，说明了以下例子：在静态图像拍摄时的释放操作后，按每个区块131控制拍摄存储用图像时的蓄积时间。针对每个区块131的蓄积时间的控制不限于静态图像拍摄时，也可以在实时取景图像的拍摄时或动态图像拍摄时控制。例如，在对在拍摄动态图像的情况下的各帧的图像进行拍摄时，按每个区块131控制各帧的蓄积时间。
根据这样的变形例2，在实时取景图像或动态图像的拍摄时，也能够在各帧中适当地控制蓄积时间。
(变形例3)
在上述说明中，说明了将蓄积时间分成8个阶段实施的例子，但蓄积时间的划分也可以是4个阶段也可以是16个阶段，可以适当地变更。
(变形例4)
在以上的说明中，说明了将绿色像素Gr(3，4)作为区块131的监视传感器发挥功能的例子。监视传感器也可以与构成像素的光电二极管PD独立地设置。
(变形例5)
在以上的说明中，在作为区块131的监视传感器发挥功能的绿色像素Gr(3，4)和该区块131内的其他像素之间采用共同的结构。取而代之地，针对作为监视传感器发挥功能的绿色像素Gr(3，4)以外的像素，也可以不将时刻t1～时刻t8的蓄积时间分成多次来进行蓄积，而是持续进行蓄积直到来自监视传感器(绿色像素Gr(3，4))的像素信号电平超过判断阈值。在该情况下，针对作为监视传感器发挥功能的绿色像素Gr(3，4)以外的其他像素，不需要在蓄积中进行读取以及相加处理。
(变形例6)
作为监视传感器发挥功能的像素，说明了选择位于区块131中的大致中央位置的绿色像素Gr(3，4)的例子，但作为监视传感器发挥功能的像素位置不限于区块131中的大致中央位置，也可以在区块131内适当地变更。
(变形例7)
在上述实施方式中，说明了在各区块131中分别配置监视传感器的例子，但也可以设置不具有监视传感器的区块131。在该情况下，不具有监视传感器的区块131中的像素的蓄积时间基于配置有监视传感器的多个相邻的区块131中的多个监视传感器监视到的电荷蓄积量来决定。也可以基于邻近的一个区块131中的监视传感器监视到的电荷蓄积量来决定，也可以基于邻近的多个区块131(例如，处于该区块周围的8个或4个区块)中的多个监视传感器监视到的电荷蓄积量来决定。
(变形例8)
在上述说明中，说明了将绿色像素Gr作为监视传感器发挥功能以代表蓝色或红色等的其他颜色的例子(绿色像素可以为Gr也可以为Gb)。取而代之地，也可以将作为监视传感器发挥功能的像素分别设置成不同颜色。即，将绿色像素Gr、蓝色像素B和红色像素R分别作为监视传感器发挥功能。
在变形例8的情况下，基于由绿色像素Gr构成的监视传感器监视到的电荷蓄积量，针对该区块131所含有的全部同色(绿色)像素Gr以及Gb，决定蓄积时间。另外，基于由蓝色像素B构成的监视传感器监视到的电荷蓄积量，针对该区块131所含有的全部同色(蓝色)像素B，决定蓄积时间。而且，基于由红色像素R构成的监视传感器监视到的电荷蓄积量，针对该区块131所含有的全部同色(红色)像素R，决定蓄积时间。
在变形例8的情况下的标准化处理按照绿色像素Gr以及Gb、蓝色像素B、红色像素R分开进行。而且，在根据不同颜色进行了标准化处理之后，将白平衡处理作为针对各颜色之间的像素信号值的调整来实施。
以上的说明只不过是一例，不限于上述实施方式的结构。上述实施方式以及各变形例的结构可以适当地组合。
以下的优先权基础申请的公开内容作为引用文献援引于此。
日本国专利申请2013年第243946号(2013年11月26日申请)
日本国专利申请2014年第7869号(2014年1月20日申请)

Claims (24)

1.一种摄像元件，其特征在于，具备：
第一半导体基板，其包括具有将光转换成电荷的第一光电转换部的第一像素、和具有将光转换成电荷的第二光电转换部的第二像素；
第二半导体基板，其包括将从所述第一像素读出的第一信号转换成数字信号的第一转换部、和将从所述第二像素读出的第二信号转换成数字信号的第二转换部；以及
第三半导体基板，其包括对由所述第一转换部转换成数字信号的所述第一信号进行相加处理的第一加法器、和对由所述第二转换部转换成数字信号的所述第二信号进行相加处理的第二加法器。
2.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，具备：
将从所述第一像素读出的所述第一信号输出至所述第一转换部的第一输出布线；以及
将从所述第二像素读出的所述第二信号输出至所述第二转换部的第二输出布线。
3.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
所述第一加法器使用在所述第一信号之前从所述第一像素读出的第三信号，对所述第一信号进行相加处理，
所述第二加法器使用在所述第二信号之前从所述第二像素读出的第四信号，对所述第二信号进行相加处理。
4.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
所述第三半导体基板具备：
第一保存部，其保存由所述第一加法器进行了相加处理的、包括所述第一信号在内的第一相加信号；以及
第二保存部，其保存由所述第二加法器进行了相加处理的、包括所述第二信号在内的第二相加信号。
5.根据权利要求4所述的摄像元件，其特征在于，
所述第二半导体基板具有用于将保存在所述第一保存部内的所述第一相加信号、和保存在所述第二保存部内的所述第二相加信号输出至外部的运算电路。
6.根据权利要求4所述的摄像元件，其特征在于，
所述第三半导体基板具有用于将保存在所述第一保存部内的所述第一相加信号、和保存在所述第二保存部内的所述第二相加信号输出至外部的运算电路。
7.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，具备：
第一驱动控制部，其基于由所述第一加法器进行了相加处理的、包括所述第一信号在内的第一相加信号，控制所述第一像素的驱动；以及
第二驱动控制部，其基于由所述第二加法器进行了相加处理的、包括所述第二信号在内的第二相加信号，控制所述第二像素的驱动。
8.根据权利要求7所述的摄像元件，其特征在于，
所述第一驱动控制部和所述第二驱动控制部配置于所述第二半导体基板。
9.根据权利要求7所述的摄像元件，其特征在于，
所述第一驱动控制部和所述第二驱动控制部配置于所述第三半导体基板。
10.根据权利要求7所述的摄像元件，其特征在于，
所述第一像素具有传输由所述第一光电转换部转换后的电荷的第一传输部，
所述第二像素具有传输由所述第二光电转换部转换后的电荷的第二传输部，
所述第一驱动控制部控制利用所述第一传输部传输所述第一光电转换部的电荷的定时，
所述第二驱动控制部控制利用所述第二传输部传输所述第二光电转换部的电荷的定时。
11.根据权利要求10所述的摄像元件，其特征在于，
所述第一驱动控制部以使由所述第一光电转换部转换后的电荷的蓄积时间成为第一蓄积时间的方式控制所述第一传输部，
所述第二驱动控制部以使由所述第二光电转换部转换后的电荷的蓄积时间成为与所述第一蓄积时间不同的第二蓄积时间的方式控制所述第二传输部。
12.根据权利要求10所述的摄像元件，其特征在于，
所述第一像素和所述第二像素在行方向上并排配置。
13.根据权利要求12所述的摄像元件，其特征在于，
所述第一半导体基板具备：
第三像素，其具有将光转换成电荷的第三光电转换部、和传输由所述第三光电转换部转换后的电荷的第三传输部；以及
第四像素，其具有将光转换成电荷的第四光电转换部、和传输由所述第四光电转换部转换后的电荷的第四传输部，
所述第一驱动控制部控制利用所述第三传输部传输所述第三光电转换部的电荷的定时，
所述第二驱动控制部控制利用所述第四传输部传输所述第四光电转换部的电荷的定时。
14.根据权利要求13所述的摄像元件，其特征在于，
所述第三像素在所述行方向上与所述第一像素排列位置，
所述第四像素在所述行方向上与所述第二像素排列位置。
15.根据权利要求13所述的摄像元件，其特征在于，
所述第三像素在列方向上与所述第一像素并排配置，
所述第四像素在所述列方向上与所述第二像素并排配置。
16.根据权利要求7所述的摄像元件，其特征在于，
所述第一像素具有用于将所述第一光电转换部和被供给电源电压的第一供给部之间连接的第一复位部，
所述第二像素具有用于将所述第二光电转换部和被供给电源电压的第二供给部之间连接的第二复位部，
所述第一驱动控制部控制利用所述第一复位部将所述第一光电转换部和所述第一供给部连接的定时，
所述第二驱动控制部控制利用所述第二复位部将所述第二光电转换部和所述第二供给部连接的定时。
17.根据权利要求16所述的摄像元件，其特征在于，
所述第一驱动控制部以使由所述第一光电转换部转换后的电荷的蓄积时间成为第一蓄积时间的方式控制所述第一复位部，
所述第二驱动控制部以使由所述第二光电转换部转换后的电荷的蓄积时间成为与所述第一蓄积时间不同的第二蓄积时间的方式控制所述第二复位部。
18.根据权利要求16所述的摄像元件，其特征在于，
所述第一像素与所述第二像素在行方向上并排配置。
19.根据权利要求18所述的摄像元件，其特征在于，
所述第一半导体基板具备：
第三像素，其具有将光转换成电荷的第三光电转换部、和用于将所述第三光电转换部和被供给电源电压的第三供给部之间连接的第三复位部；以及
第四像素，其具有将光转换成电荷的第四光电转换部、和用于将所述第四光电转换部和被供给电源电压的第四供给部之间连接的的第四复位部，
所述第一驱动控制部控制利用所述第三复位部将所述第三光电转换部和所述第三供给部连接的定时，
所述第二驱动控制部控制利用所述第四复位部将所述第四光电转换部和所述第四供给部连接的定时。
20.根据权利要求19所述的摄像元件，其特征在于，
所述第三像素在所述行方向上与所述第一像素并排配置，
所述第四像素在所述行方向上与所述第二像素并排配置。
21.根据权利要求19所述的摄像元件，其特征在于，
所述第三像素在列方向上与所述第一像素并排配置，
所述第四像素在所述列方向上与所述第二像素排列配置。
22.根据权利要求1～21中任一项所述的摄像元件，其特征在于，
所述第一半导体基板被所述第三半导体基板层叠。
23.根据权利要求22所述的摄像元件，其特征在于，
所述第一半导体基板被所述第二半导体基板层叠。
24.一种摄像装置，其特征在于，
具备权利要求1～23中任一项所述的摄像元件。
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