CN117859341A - 成像装置、传感器及成像控制装置 - Google Patents

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CN117859341A CN202280055956.4A CN202280055956A CN117859341A CN 117859341 A CN117859341 A CN 117859341A CN 202280055956 A CN202280055956 A CN 202280055956A CN 117859341 A CN117859341 A CN 117859341A
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Abstract

在本发明中，调整对象的图像的分辨率。图像捕获装置包括图像捕获元件、分辨率选择单元和图像信号相加单元。在图像捕获元件中，像素块以二维矩阵布置，每个像素块均设置有：多个像素，用于通过对来自对象的入射光执行光电转换来生成图像信号；以及片上透镜，针对多个像素共同布置，用于将入射光聚集到多个像素上。分辨率选择单元选择：第一分辨率，该第一分辨率是对应于每个像素的尺寸的分辨率；第二分辨率，该第二分辨率是对应于每个像素块的尺寸的分辨率；以及第三分辨率，该第三分辨率是对应于与由多个相邻像素块组成的像素块单元的尺寸的分辨率。图像信号相加单元通过根据所选择的分辨率相加所生成的图像信号来生成第二图像信号。

Description

成像装置、传感器及成像控制装置
技术领域
公开涉及成像装置、传感器以及成像控制装置。
背景技术
使用生成对象的图像的设备(例如，参见专利文献1)。该装置包括其中光电转换元件以二维矩阵布置的成像元件。光电转换元件对入射光执行光电转换。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP 2014-228671 A
发明内容
发明要解决的技术问题
不幸的是，在上述传统技术中，不能调整对象的图像的分辨率，并且降低了便利性。
因此，本公开提出了调整对象的图像的分辨率的成像装置。
问题的解决方案
根据本公开的成像装置包括：成像元件，其中，像素块以二维矩阵布置，像素块包括：多个像素，对来自对象的入射光执行光电转换并且生成图像信号；以及片上透镜，被共同布置在多个像素中并且将入射光聚集在多个像素上；分辨率选择单元，根据像素的尺寸选择第一分辨率，根据像素块的尺寸选择第二分辨率，并且根据包括多个相邻像素块的像素块单元的尺寸选择第三分辨率；以及图像信号相加单元，通过根据所选择的分辨率对所生成的图像信号进行相加来生成第二图像信号。
附图说明
图1示出根据本公开的第一实施方式的成像装置的配置示例。
图2示出根据本公开的实施方式的成像元件的配置示例。
图3示出根据本公开第一实施方式的像素的配置示例。
图4是示出根据本公开的实施方式的像素的配置示例的截面图。
图5示出根据本公开的第一实施方式的信号处理单元的配置示例。
图6A示出根据本公开的实施方式的再马赛克处理的一个示例。
图6B示出根据本公开的实施方式的再马赛克处理的一个示例。
图6C示出根据本公开的实施方式的再马赛克处理的一个示例。
图7A示出根据本公开的实施方式的由成像装置生成的图像的一个示例。
图7B示出根据本公开的实施方式的由成像装置生成的图像的一个示例。
图8示出根据本发明的第一实施方式的成像处理的一个示例。
图9示出根据本公开的第二实施方式的成像装置的配置示例。
图10示出根据本发明第二实施方式的成像处理的一个示例。
图11示出根据本发明第三实施方式的成像装置的配置示例。
图12示出根据本发明第三实施方式的信号处理单元的配置示例。
图13示出根据本公开的第三实施方式的相位差像素的配置示例。
图14A示出根据本公开第三实施方式的相位差像素的配置示例。
图14B示出根据本公开的第三实施方式的相位差像素的配置示例。
图15示出根据本公开第三实施方式的相位差像素的配置示例。
图16A示出常规技术的成像元件的配置示例。
图16B示出常规技术的成像元件的配置示例。
图17示出根据本公开的第四实施方式的成像装置的配置示例。
图18示出根据本公开第五实施方式的成像装置的配置示例。
图19示出根据本公开第五实施方式的成像处理的处理过程的一个示例。
图20示出根据本公开的第六实施方式的成像装置的配置示例。
图21示出根据本公开的第六实施方式的成像处理的处理过程的一个示例。
图22示出根据本公开的第七实施方式的由成像装置生成的图像的一个示例。
图23示出根据本公开的实施方式的第一变形例的像素的配置示例。
图24示出根据本公开的实施方式的第二变形例的像素的配置示例。
图25示出根据本公开实施方式的像素块的电路配置的一个示例。
图26示出根据本公开实施方式的像素块的配置示例。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本公开的实施方式。将按照以下顺序给出描述。另外，在以下的各实施方式中，对相同的部分标注相同的附图标记，省略重复的说明。
1.第一实施方式
2.第二实施方式
3.第三实施方式
4.第四实施方式
5.第五实施方式
6.第六实施方式
7.第七实施方式
8.变形例
9.像素块的配置示例
(1.第一实施方式)
[成像装置的配置]
图1示出根据本公开的第一实施方式的成像装置的配置示例。该图是示出成像装置1的配置示例的框图。成像装置1生成构成对象的图像的图像信号。成像装置1包括成像元件10、图像信号相加单元20、信号处理单元30、成像控制单元40、目标区域检测单元50、存储单元60以及成像透镜70。
成像元件10对对象进行成像，生成图像信号。成像元件10包括像素阵列单元(稍后将描述的像素阵列单元11)，其中像素(稍后将描述的像素100)以二维矩阵布置。像素对来自对象的入射光执行光电转换。图中的成像元件10根据来自成像控制单元40的控制信号生成图像信号。所生成的图像信号被输出至图像信号相加单元20。此外，成像元件10的详细结构在后面叙述。
成像控制单元40对成像元件10的成像进行控制。成像控制单元40通过输出控制信号来控制成像元件10。例如，成像控制单元40进行控制以使成像元件10捕获静态图像和运动图像。
此外，成像控制单元40执行选择图像的分辨率的处理。如后面描述的，成像控制单元40可选择第一分辨率、第二分辨率和第三分辨率。第一分辨率等于布置在成像元件10中的多个像素100的密度。第二分辨率是第一分辨率的1/4。第三分辨率是第二分辨率的1/4。这些选择的分辨率被输出到图像信号相加单元20。此外，成像控制单元40可根据目标区域选择分辨率，目标区域是在对象之中包括要成像的目标的图像的区域。从稍后将描述的目标区域检测单元50输入的目标区域可以用作目标区域。相反，成像控制单元40输出图像信号至目标区域检测单元50。
要注意的是，第一分辨率、第二分辨率以及第三分辨率被选择的成像模式分别称为第一成像模式、第二成像模式以及第三成像模式。稍后将描述由成像控制单元40执行的分辨率的选择的细节。要注意的是，成像控制单元40是在权利要求中描述的分辨率选择单元的一个示例。
图像信号相加单元20根据由成像控制单元40选择的分辨率将图像信号相加，并且生成新的图像信号(第二图像信号)。图像信号相加单元20将由四个相邻像素100生成的图像信号相加，并且根据第二分辨率生成图像信号。此外，图像信号相加单元20将由16个相邻像素100生成的图像信号相加，并且根据第三分辨率生成图像信号。应注意，为了防止溢出，图像信号相加单元20可调整相加时的位数。图像信号相加单元20将生成的图像信号输出至信号处理单元30。图像信号相加单元20中的图像信号相加的细节将在后面描述。
信号处理单元30处理从图像信号相加单元20输出的图像信号。稍后将描述信号处理单元30的配置的细节。
目标区域检测单元50基于从成像控制单元40输入的图像信号从图像检测目标区域。如上所述，目标区域包括要成像的目标。目标例如对应于特定人。目标区域检测单元50搜索输入图像，并且确定输入图像是否包括目标。然后，当图像包括目标时，目标区域检测单元50检测包括目标的区域作为目标区域，并且将目标区域输出至成像控制单元40。图中的目标区域检测单元50基于从存储单元60输出的对象数据来指定目标。
存储单元60保持关于目标的数据。例如，由成像装置1的用户输入的目标可应用于该目标。存储单元60存储关于目标的信息，诸如用于识别目标的数据和用于跟踪目标的最小尺寸。此外，存储单元60基于来自目标区域检测单元50的控制信号，将作为关于目标的信息的对象数据输出至目标区域检测单元50。
要注意的是，在目标区域检测单元50中的目标区域的检测不限于该示例。例如，还可以采用其中通过使用预先生成的图像通过人工智能(AI)识别人等并且AI检测包括所识别的人等的目标区域的方法。
成像透镜70在配置成像元件10的像素100的表面上形成对象的图像。要注意的是，成像控制单元40、目标区域检测单元50以及存储单元60构成成像控制装置。此外，成像元件10和图像信号相加单元20构成传感器。
[成像元件的配置]
图2示出根据本公开的实施方式的成像元件的配置示例。该图是示出成像元件10的配置示例的框图。成像元件10是生成关于对象的图像数据的半导体元件。成像元件10包括像素阵列单元11、垂直驱动单元12、列信号处理单元13和控制单元14。
像素阵列单元11通过排列多个像素100来配置。图中的像素阵列单元11表示以二维矩阵的形状布置多个像素100的示例。这里，像素100包括对入射光执行光电转换的光电转换单元，并基于所施加的入射光来产生对象的图像信号。例如，光电二极管可以用作光电转换单元。在各像素100中配置有信号线15、16。像素100由信号线15传输的控制信号控制以生成图像信号，并且经由信号线16输出生成的图像信号。注意，信号线15针对二维矩阵的形状的每行布置，并且在布置在一行中的多个像素100中共同布置。信号线16针对二维矩阵的形状的每一列布置，并且共同布置在布置在一列中的多个像素100中。
垂直驱动单元12生成上述像素100的控制信号。图中的垂直驱动单元12为像素阵列单元11的二维矩阵的每行生成控制信号，并且经由信号线15顺序地输出控制信号。
列信号处理单元13处理由像素100生成的图像信号。图中的列信号处理单元13同时处理来自布置在像素阵列单元11的一行中的多个像素100的经由信号线16传输的图像信号。在该处理中，例如，可执行模数转换和相关双采样(CDS)。在模拟-数字转换中，由像素100生成的模拟图像信号被转换成数字图像信号。在CDS中，去除图像信号的偏移误差。处理后的图像信号被输出到成像元件10外部的电路等。
控制单元14控制垂直驱动单元12和列信号处理单元13。图中的控制单元14基于从外部电路等输入的用于给出时钟、操作模式等的指令的数据生成用于控制垂直驱动单元12和列信号处理单元13的控制信号。接下来，控制单元14经由信号线17和18输出控制信号以控制垂直驱动单元12和列信号处理单元13。
[成像元件的平面中的配置]
图3示出根据本公开第一实施方式的像素的配置示例。该图是示出像素100的配置示例的平面图。如上所述，像素100布置在像素阵列单元11内。该图示出像素100布置成二维矩阵的示例。应注意，图中附接至像素100的“R”、“G”和“B”表示稍后将描述的滤色器150的类型。该图表示滤色器150的布置，其中“R”、“G”和“B”分别对应于红光、绿光和蓝光。另外，图中的空心矩形表示配置有绿光的滤色器150的像素100。此外，在图中斜线向下至右边的矩形表示其中布置用于红光的滤色器150的像素100。此外，在图中斜线上方至右边的矩形表示其中布置用于蓝光的滤色器150的像素100。
此外，片上透镜170布置在像素100中。片上透镜170将入射光聚集在像素100的光电转换单元(光电转换单元101)上，并且被共同布置在多个像素100中。该图示出片上透镜170被共同布置在以两行和两列布置的四个像素100中的示例。此外，图中的片上透镜170共通地布置在其中布置相同颜色的滤色器150的四个像素100中。片上透镜170和共享片上透镜170的多个像素100构成像素块200。
此外，多个相邻的像素块200构成像素块单元300。该图示出以两行和两列布置的四个像素块200构成像素块单元300的示例。此外，相同颜色的滤色器150布置在包括在像素块单元300中的像素块200中。该图示出用于红光、绿光和蓝光的像素块单元300以拜耳阵列布置的示例。如上所述，多个像素块单元300在成像元件10中布置成二维矩阵。
该图示出片上透镜170在平面图中具有圆形形状的示例。注意，片上透镜170在平面图中也可以具有矩形形状。
上述第一分辨率对应于根据图中的多个像素100的密度的分辨率。第一分辨率是成像元件10中的最大分辨率。第一分辨率可应用于例如静止图像的成像。可以通过应用第一分辨率的图像信号生成所谓的原始数据。在上述成像控制单元40选择了第一分辨率的情况下，图像信号相加单元20不进行加法运算而将从成像元件10输出的图像信号输出到信号处理单元30等。
上述第二分辨率对应于根据图中的像素块200的密度的分辨率。如图所示，第二分辨率是第一分辨率的1/4。第二分辨率可以应用于例如大约8K的移动图像的成像。当上述成像控制单元40选择第二分辨率时，图像信号相加单元20将包括在像素块200中的四个图像信号相加，并且将相加之后的图像信号输出给信号处理单元30等。
上述第三分辨率对应于根据图中的像素块单元300的密度的分辨率。如图中所示，第三分辨率是第二分辨率的1/4，并且是第一分辨率的1/16。第三分辨率能够应用于例如近似4K的运动图像的成像。当上述成像控制单元40选择第三分辨率时，图像信号相加单元20将包括在像素块单元300内的16个图像信号相加，并且将相加之后的图像信号输出给信号处理单元30等。要注意的是，在包括成像元件10和图像信号相加单元20的传感器中，用于为每个像素100生成图像信号的操作模式称为第一模式。此外，用于生成每个像素块200的图像信号的操作模式被称为第二模式。此外，用于生成每个像素块单元300的图像信号的操作模式被称为第三模式。
由于相同类型的滤色器150布置在包括在像素块200和像素块单元300中的像素100中，因此可通过相加图像信号来改变分辨率。可以简化改变分辨率的处理。
[成像元件的截面的配置]
图4是示出根据本公开的实施方式的像素的配置示例的截面图。该图是示出像素100的配置示例的截面图。此外，图中的像素100包括在其中片上透镜170被共同布置的像素块200中。像素100包括半导体基板120、绝缘膜130、布线区域140、隔离部135、保护膜136和滤色器150。
像素100的半导体元件的扩散层布置在半导体基板120上。半导体基板120可以由例如硅(Si)制成。半导体元件等被布置在形成在半导体基板120中的阱区域中。为了方便起见，假设图中的半导体基板120配置在p型阱区域中。半导体元件可以通过在p型阱区中布置n型或p型半导体区来形成。光电转换单元101在图中示出为半导体基板120上的示例。光电转换单元101包括n型半导体区121。具体地，由n型半导体区域121与周围的p型阱区域之间的界面处的pn结形成的光电二极管对应于光电转换单元101。
绝缘膜130使半导体基板120的前表面侧绝缘。例如，氧化硅(SiO2)的膜可以用作绝缘膜130。
布线区域140布置在半导体基板120的前表面侧上。元件的布线形成在布线区域140中。布线区域140包括布线141、过孔插塞142和绝缘层143。布线141是向半导体基板120的元件等传送信号的导体。导线141例如可以由诸如铜(Cu)和钨(W)的金属制成。过孔插塞142将布置在不同层中的导线141连接在一起。过孔插塞142可由例如柱状金属制成。绝缘层143使布线141等绝缘。绝缘层143可由例如SiO2制成。
隔离部135布置在半导体基板120中的像素100的边界处以电隔离和光学隔离像素100。隔离部135可以由嵌入在半导体基板120中的绝缘体制成。隔离部135可以通过例如在贯穿形成在像素100的边界处的半导体基板120的沟槽中布置诸如SiO2的绝缘体来形成。
保护膜136保护半导体基板120的背面侧。保护膜136可以由诸如SiO2的绝缘体制成。图中的保护膜136可以与隔离部135同时形成。
滤色器150是透射入射光束中具有预定波长的入射光束的滤光片。例如，透射红光、绿光和蓝光的滤色器可用作滤色器150。在这种情况下，用于红光、绿光和蓝光中的任一个的一个滤色器150布置在像素100中。像素100生成具有由滤色器150支持的波长的入射光的图像信号。如上所述，相同类型的滤色器150布置在布置在像素块200中的多个像素100中。并且，图中的滤色器150配置在半导体基板120的背面侧。
应注意，在图中的像素100中，遮光膜159被布置在像素块200的边界处的滤色器150的区域中。遮光膜159阻挡入射光。可通过布置遮光膜159来阻挡从相邻像素100倾斜入射的入射光。因为遮光膜159阻挡透射通过相邻像素块200的像素100的不同类型的滤色器150的入射光，所以能够防止颜色混合，并且能够防止图像质量的降低。
如上所述，片上透镜170共同布置在构成像素块200的多个像素100中。图中的片上透镜170具有半球形截面，并且将入射光收集在光电转换单元101上。片上透镜170可以由诸如丙烯酸树脂的有机材料或诸如氮化硅(SiN)的无机材料制成。
[信号处理单元的配置]
图5示出根据本公开的第一实施方式的信号处理单元的配置示例。该图是示出信号处理单元30的配置示例的框图。图中的信号处理单元30包括灵敏度校正单元31、像素缺陷校正单元32、和再马赛克处理单元33。
灵敏度校正单元31校正像素100的灵敏度差。例如，根据入射光的入射角度产生像素100的灵敏度差(sensitivity difference)。灵敏度校正单元31校正这种灵敏度差。校正的图像信号被输出至像素缺陷校正单元32。
像素缺陷校正单元32校正来自缺陷像素100的图像信号。校正后的图像信号被输出到再声处理单元33。
再马赛克处理单元33对图像信号进行再马赛克处理。在再马赛克处理(remosaicprocessing)中，执行根据与不同于像素阵列单元11的像素100的阵列的多个滤色器的布置顺序的阵列的图像信号的转换。再马赛克处理后的图像信号被输出到外部装置。将参考图6A至图6C描述再马赛克处理。
[再马赛克处理]
图6A至图6C示出根据本公开的实施方式的再马赛克处理的示例。该图示出每个像素100的图像信号支持的入射光的波长。在图中，点阴影矩形表示用于绿光的图像信号的区域。以水平线阴影的矩形表示用于红光的图像信号的区域。以垂直线阴影的矩形表示用于蓝光的图像信号的区域。
图6A示出第一分辨率下的再马赛克处理的示例。该图示出如下实施例：针对每个像素块200执行再马赛克处理，使得四个像素100以拜耳阵列排列。将描述该图左上方的像素块200作为示例。假定布置了用于绿光的滤色器150。像素块200的像素100以与图3左上方的像素块200类似的方式支持滤色器150中的绿光。在这种情况下，在再马赛克处理中生成红光的图像信号和蓝光的图像信号，并且在像素块200的右上和左下各自被替换为绿光的图像信号。
图6B示出第二分辨率下的再马赛克处理的示例。该图示出执行再马赛克处理以使得针对每个像素块单元300以拜耳阵列布置四个像素块200的示例。对于根据与图3中的排列中的滤色器150不同的波长的图像信号的像素100，生成并且替换根据该波长的图像信号。
图6C示出第三分辨率下的再马赛克处理的示例。该图示出如下示例：执行再马赛克处理，使得建立四个像素块单元300的拜耳阵列。对于根据与图3中的阵列中的滤色器150不同的波长的图像信号的像素100，生成并且替换根据该波长的图像信号。注意，已知的方法可以应用于伴随再马赛克处理的图像信号的生成。
通过执行这种再马赛克处理，能够以第一分辨率、第二分辨率和第三分辨率中的每输出根据拜耳阵列的图像信号。
[图像的示例]
图7A和图7B示出根据本公开的实施方式的由成像装置生成的图像的示例。该图示出在成像装置1中针对每个成像场景改变图像的分辨率和配置的示例。
图7A示出在追随从多个对象指定的目标的同时捕获移动图像并且改变分辨率的示例。图中左侧的图像400示出在成像开始时的对象。在该图像中，目标区域检测单元50搜索目标，并检测目标区域。虚线矩形表示检测的目标区域401。目标区域检测单元50响应于目标的移动持续地检测目标区域401，并且将检测的目标区域401输出至成像控制单元40。此外，如在图的右侧的图像400中，成像控制单元40可根据目标区域401的尺寸改变分辨率。例如，成像控制单元40可使用第一分辨率作为初始值。当目标区域401具有等于或小于预定阈值(第一尺寸)的尺寸时，成像控制单元40可选择第二分辨率。此外，当目标区域401具有等于或小于预定阈值(第二尺寸)的尺寸时，成像控制单元40可选择第三分辨率。
图7B示出捕获图像并且将被设置成具有不同分辨率的目标区域的图像叠加在生成的图像上的示例。例如，该图中的图像400被生成为具有第三分辨率。当目标区域检测单元50在图像400中检测目标区域401时，成像控制单元40执行生成具有如下形状的图像的控制：其中，通过应用第一分辨率放大的图像402叠加在目标区域401上。具体而言，成像控制单元40基于从成像元件10输出的第一分辨率的图像信号生成图像并且基于由图像信号相加单元20生成的第三分辨率的图像信号生成图像。目标区域检测单元50检测这些图像中的第一分辨率的图像中的目标区域401。可以通过组合这些图像来生成包括不同分辨率的区域的图像。
注意，如图所示，第一分辨率可仅应用于目标区域401。这能够以高图像质量成像目标，并且能够减少整个图像的数据量。
[成像处理]
图8示出根据本发明的第一实施方式的成像处理的一个示例。该图是示出成像装置1中的成像处理的一个实施例的流程图。首先，成像控制单元40选择第一分辨率(步骤S100)。接下来，目标区域检测单元50基于存储单元60中的对象数据选择对象(步骤S101)。接下来，目标区域检测单元50基于所选择的对象检测目标区域(步骤S102)。接着，成像控制单元40控制成像元件10开始成像(步骤S103)。接下来，目标区域检测单元50追踪对象(步骤S104)。这可由对象区域检测单元50响应于对象的运动连续检测对象区域来执行。
接下来，成像控制单元40确定目标区域是否具有等于或小于预定第一尺寸的尺寸(步骤S105)。当目标区域具有等于或小于第一尺寸的尺寸时(步骤S105，是)，成像控制单元40选择第二分辨率(步骤S106)，并且进入步骤S107的处理。相反，当目标区域具有大于第一尺寸的尺寸时(步骤S105，否)，成像控制单元40进行至步骤S107的处理。
在步骤S107中，成像控制单元40确定目标区域是否具有等于或小于预定第二尺寸的尺寸(步骤S107)。当目标区域具有等于或小于第二尺寸的尺寸时(步骤S107，是)，成像控制单元40选择第三分辨率(步骤S108)，并且进入步骤S109的处理。相反，当目标区域具有大于第二尺寸的尺寸时(步骤S107，否)，成像控制单元40进行至步骤S109的处理。
在步骤S109中，成像控制单元40确定是否停止成像(步骤S109)。这可基于例如成像装置1的用户执行的停止成像的操作来确定。当成像未停止时(步骤S109，否)，处理进行至步骤S104。当成像停止时(步骤S109，是)，成像控制单元40控制成像元件10停止成像(步骤S110)，并且结束成像处理。成像装置1可在上述过程中执行成像处理。
要注意的是，成像控制单元40选择分辨率的方法不限于该示例，并且可应用另一个实际示例。例如，成像控制单元40也可根据生成的图像的质量选择分辨率。具体地，当检测到诸如曝光过度亮点的图像质量劣化时，成像控制单元40可选择较低的分辨率。此外，例如，成像控制单元40可根据亮度选择分辨率。具体地，当在低照度环境下执行成像时，成像控制单元40可选择低分辨率。这使得图像信号相加单元20添加图像信号，并且可以增加图像信号的信号电平。
此外，成像控制单元40还可根据捕获运动图像时的生成速率(帧速率)选择分辨率。例如，当帧速率高时，成像控制单元40可选择低分辨率。具体地，第一分辨率、第二分辨率和第三分辨率可分别应用于不同值的第一帧速率、第二帧速率和第三帧速率。该第一帧速率可以是第二帧速率的大约1/4的值。此外，第三帧速率可以是第二帧速率的大约1/4的值。具体地，例如，可分别应用7.5fps、30fps和120fps的帧速率作为第一帧速率、第二帧速率和第三帧速率。这可以减少运动图像的数据量的增加。
如上所述，根据本公开的第一实施方式的成像装置1包括其中布置多个像素块单元300的成像元件10，并且可产生由成像控制单元40选择的分辨率的图像信号。这能够以根据对象的分辨率成像，并且能够提高便利性。
(2.第二实施方式)
上述第一实施方式的成像装置1成像由目标区域检测单元50检测的目标区域。相反，本公开的第二实施方式的成像装置1与上述第一实施方式中的成像装置的不同之处在于通过使用另一传感器来识别目标。
[成像装置的配置]
图9示出根据本发明第二实施方式的成像装置的配置示例。如图1中，该图是示出成像装置1的配置示例的框图。图中的成像装置1与图1中的成像装置1的不同之处在于，设置距离测量单元80来代替目标区域检测单元50。
距离测量单元80测量到目标的距离。例如，飞行时间(ToF)传感器可以用于距离测量单元80。ToF传感器通过用光源(未示出)将光施加到对象，检测从对象反射的反射光，并测量光行进时间，来测量到目标的距离。注意，距离测量单元80是权利要求中所描述的传感器的一个示例。
图中的成像控制单元40从存储单元60读取对象数据，并将对象数据输出到距离测量单元80。距离测量单元80基于对象数据来识别对象，并且测量距离。此后，距离测量单元80将所测量的距离输出至成像控制单元40。成像控制单元40可根据到对象的距离选择分辨率。例如，成像控制单元40可使用第一分辨率作为初始值。当到对象的距离等于或小于预定阈值(第一距离)时，成像控制单元40可选择第二分辨率。此外，当与对象的距离等于或小于预定阈值(第二距离)时，成像控制单元40可选择第三分辨率。
[成像处理]
图10示出根据本发明第二实施方式的成像处理的一个示例。该图是示出成像装置1中的成像处理的一个实施例的流程图。首先，成像控制单元40选择第一分辨率(步骤S150)。接下来，对象区域检测单元50基于存储单元60中的对象数据选择对象(步骤S151)。关于所选择的对象的数据被输出到距离测量单元80。接着，成像控制单元40控制成像元件10开始成像(步骤S153)。接下来，距离测量单元80测量到对象的距离(步骤S154)。
接着，成像控制单元40确定距对象的距离是否为预定的第一距离以下(步骤S155)。当与对象的距离等于或小于第一距离时(步骤S155，是)，成像控制单元40选择第二分辨率(步骤S156)，并且进入步骤S157的处理。相反，当与对象的距离大于第一距离时(步骤S155，否)，处理进行至步骤S157。
在步骤S157中，成像控制单元40确定与对象的距离是否等于或小于预定的第二距离(步骤S157)。当与对象的距离等于或小于第二距离(步骤S157，是)时，成像控制单元40选择第三分辨率(步骤S158)，并且进入步骤S159的处理。相反，当与对象的距离大于第二距离时(步骤S157，否)，处理进行至步骤S159。
在步骤S159中，成像控制单元40确定是否停止成像(步骤S159)。这可基于例如成像装置1的用户执行的停止成像的操作来确定。当成像未停止时(步骤S159，否)，处理进行至步骤S154。当停止成像时(步骤S159，是)，成像控制单元40控制成像元件10停止成像(步骤S160)，并且结束成像处理。成像装置1可在上述过程中执行成像处理。
成像装置1的其他配置与本公开的第一实施方式中的成像装置1的配置相似，因此，将省去其描述。
如上所述，本公开的第二实施方式的成像装置1利用距离测量单元80检距离测量对象的距离。这使得能够根据到对象的距离选择分辨率。
(3.第三实施方式)
上述第一实施方式的成像装置1产生对象的图像信号。相反，本公开的第三实施方式的成像装置1与上述第一实施方式的成像装置的不同之处在于进一步检测对象的焦点位置。
[成像装置的配置]
图11示出根据本发明第三实施方式的成像装置的配置示例。如图1中，该图是示出成像装置1的配置示例的框图。图中的成像装置1进一步包括焦点位置检测单元90。成像装置1与图1中的成像装置1的不同之处在于信号处理单元30输出相位差信号。
除了图像信号之外，图中的信号处理单元30还输出相位差信号。相位差信号用于检测成像透镜70的焦点位置。可以基于相位差信号检测的焦点位置，通过调整成像透镜70的位置来进行自动聚焦。
成像元件10的像素100可用作生成相位差信号的相位差像素。如图3所示，由共用片上透镜170收集的来自对象的光入射在构成像素块200的四个像素100上。因此，布置在像素块200中的四个像素100可对对象执行瞳孔分割。透射通过成像透镜70的左侧的光入射在四个像素100中的右像素100上。透射通过成像透镜70的右侧的光入射在左像素100上。可以通过在多个像素块200中检测由来自右像素100的图像信号生成的图像与由来自左像素100的图像信号生成的图像之间的相位差来检测焦点位置。
同样，通过成像透镜70的下侧传输的光入射在四个像素100之中的上部像素100上。透射通过成像透镜70的上侧的光入射在下像素100上。可以通过在多个像素块200中检测由来自上部像素100的图像信号生成的图像与由来自下部像素100的图像信号生成的图像之间的相位差来检测焦点位置。如上所述，可通过布置在像素块200中的四个像素100对对象水平地和垂直地执行光瞳分割(pupil division)。成像元件10能够从水平方向和垂直方向这两个方向检测焦点位置。此外，成像元件10可以使用所有像素100作为相位差像素。因此，具有成像元件10的成像元件1能够提高焦点位置的检测精度。
图中的信号处理单元30生成相位差信号，并将相位差信号输出至焦点位置检测单元90。
焦点位置检测单元90基于来自信号处理单元30的相位差信号检测聚焦位置。此外，焦点位置检测单元90基于所检测的焦点位置来调整成像透镜70的位置。
[信号处理单元的配置]
图12示出根据本发明第三实施方式的信号处理单元的配置示例。如在图5中，该图是示出信号处理单元30的配置示例的框图。图中的信号处理单元30与图5中的信号处理单元30的不同之处在于进一步设置了亮度信号生成单元34。
亮度信号生成单元34根据从灵敏度校正单元31输出的彩色图像信号生成亮度信号。生成的亮度信号作为相位差信号输出至焦点位置检测单元90。
[相位差像素的配置]
图13示出根据本公开的第三实施方式的相位差像素的配置示例。该图示出在应用第一分辨率的情况下的相位差像素的布置的示例。在图中，“TL”、“TR”、“BL”和“BR”分别表示左上、右上、左下和右下的相位差像素。可通过相位差像素“TL”和“TR”以及“BL”和“BR”在图中的水平方向上执行光瞳分割。此外，可通过相位差像素“TL”和“BL”以及“TR”和“BR”在图中的垂直方向上进行光瞳分割。
图14A和图14B示出根据本公开的第三实施方式的相位差像素的配置示例。该图示出在应用第二分辨率的情况下的相位差像素的布置的示例。此外，该图示出绿光的像素块200的像素100用作相位差像素的示例。当应用第二分辨率时，像素块200的相邻的两个像素100的图像信号被相加，并且相加之后的图像信号可被用作相位差信号(第二相位差信号)。图中的虚线矩形表示图像信号被相加的一对像素100。要注意的是，图像信号相加单元20可将图像信号相加。图中的“T”、“B”、“L”和“R”分别表示上、下、左和右的相位差像素。在图14A中的“T”和图14B中的“B”的一对像素100可在图中的垂直方向上执行瞳孔分割。此外，可通过图14A中的“L”和图14B中的“R”的一对像素100在图中的水平方向上进行光瞳分割。
图15示出根据本公开第三实施方式的相位差像素的配置示例。该图示出在应用第三分辨率的情况下的相位差像素的布置的示例。该图示出用于绿光的像素块200的像素100用作相位差像素的示例。当应用第三分辨率时，相邻的两个像素块200的八个像素100的图像信号被相加，并且相加之后的图像信号可被用作相位差信号。图中的虚线矩形表示图像信号被相加的多个像素100。要注意的是，图像信号相加单元20可将图像信号相加。如图14A和图14B所示，图中的“T”和“L”表示相位差像素。要注意的是，省略对相位差像素“B”和“R”的描述。
如上所述，成像元件10可在排列在像素阵列单元11内的所有像素100中生成相位差信号。此外，可以生成在水平方向和垂直方向中的两个方向上经受光瞳分割的相位差信号。
图16A和图16B示出传统技术的成像元件的配置示例。附图示出作为本公开的技术的比较实施例的成像元件的像素阵列单元中的像素的布置的示例。
图16A示出其中布置了具有矩形形状的像素500的像素阵列单元的示例。片上透镜570共同布置在两个像素500中。两个像素500构成相位差像素。在该图的像素阵列单元中，可以在所有像素中生成相位差信号。然而，在图中的像素阵列单元中，可以仅在一个方向(图中的水平方向)上执行光瞳分割。
图16B示出其中布置包括片上透镜571的像素501的像素阵列单元的示例。在图中的像素阵列单元中，其中片上透镜571共同布置的两个像素502构成相位差像素。在图中的像素阵列单元中，相位差像素分散地布置在部分区域中。此外，同样在图中的像素阵列单元中，可以仅在一个方向(图中的水平方向)上执行光瞳分割。
如上所述，由于比较例的成像元件仅在一个方向上支持光瞳分割，因此不能检测在与光瞳分割方向不同的方向上具有对比度的对象图像的相位差。因此，检测相位差的准确度降低。而且，由于在图16B中包括像素阵列单元的成像元件在相位差像素的数量上具有限制，所以在以高分辨率进行成像时检测相位差是困难的。相反，本公开的成像元件10可在排列在像素阵列单元11内的所有像素100中生成相位差信号，并且通过在水平方向和垂直方向的两个方向上执行光瞳分割来生成相位差信号。这可以提高检测相位差的准确性。特别地，在对象图像具有低对比度的低照度环境下的成像中，与传统技术的成像元件相比，可检测到更高的相位差。
成像装置1的其他配置与本公开的第一实施方式中的成像装置1的配置相似，因此，将省去其描述。
如上所述，本公开的第三实施方式的成像装置1基于根据目标区域的分辨率添加的图像信号生成相位信号，并且检测焦点位置。这使得能够在以所选择的分辨率成像的目标区域中对象进行自动聚焦。能够进一步提高便利性。
(4.第四实施方式)
上述第一实施方式的成像装置1根据由目标区域检测单元50检测的目标区域选择分辨率。相反，本公开的第四实施方式的成像装置1与上述第一实施方式中的成像装置的不同之处在于应用由成像装置1的用户选择的分辨率。
[成像装置的配置]
图17示出根据本公开的第四实施方式的成像装置的配置示例。如图1中，该图是示出成像装置1的配置示例的框图。图中的成像装置1与图1中的成像装置1的不同之处在于省略了目标区域检测单元50和存储单元60。
成像装置1的用户将分辨率输入到图中的成像控制单元40。图中的成像控制单元40将输入分辨率输出至图像信号相加单元20作为选择的分辨率。
成像装置1的其他配置与本公开的第一实施方式中的成像装置1的配置相似，因此，将省去其描述。
如上所述，本公开的第四实施方式的成像装置1可在由成像装置1的用户选择的分辨率下执行成像。
(5.第五实施方式)
将描述根据照度选择分辨率并执行成像的示例。
[成像装置的配置]
图18示出根据本公开第五实施方式的成像装置的配置示例。如图1中，该图是示出成像装置1的配置示例的框图。图中的成像装置1与图1中的成像装置1的不同之处在于省略了目标区域检测单元50并且设置了照度传感器89。要注意的是，在图中，成像控制单元40和存储单元60构成成像控制装置。
照度传感器89检测照度。照度传感器89将检测到的照度的数据输出至成像控制单元40。
图中的成像控制单元40根据从照度传感器89输入的照度选择分辨率。在这种情况下，例如，成像控制单元40可基于照度的阈值选择分辨率。具体地，成像控制单元40将第一照度和第二照度设置为阈值。在此，第二照度是比第一照度低的阈值。然后，当照度传感器89检测到的照度等于或大于第一照度时，当照度小于第一照度且等于或大于第二照度时，并且当照度小于第二照度时，成像控制单元40可以分别选择第一分辨率、第二分辨率和第三分辨率。
图中的存储单元60保持关于照度的阈值与分辨率之间的对应关系的信息。成像控制单元40将照度输出至存储单元60。然后，存储单元60将根据照度的分辨率输出至成像控制单元40。成像控制单元40可选择输出分辨率。
图中的存储单元60保持关于上述照度的阈值与分辨率之间的对应关系的信息。例如，存储单元60可以通过参照照度的阈值与分辨率之间的关系的查找表(LUT)的形式来保持关于照度的阈值与分辨率之间的对应关系的信息。
如上所述，在第二分辨率中，图像信号相加单元20将四个图像信号相加，从而可使图像信号的电平高于第一分辨率中的电平。此外，在第三分辨率中，图像信号相加单元20将16个图像信号相加，使得可以进一步提高图像信号的电平。
[分辨率的成像处理]
图19示出根据本公开第五实施方式的成像处理的处理过程的一个示例。该图是示出成像装置1中的成像处理的处理过程的一个实施例的流程图。首先，照度传感器89测量照度(步骤S180)。接下来，成像控制单元40确定测量结果的照度是否等于或大于第一照度(步骤S182)。结果，当照度等于或大于第一照度时(步骤S182，是)，成像控制单元40选择第一分辨率(步骤S183)，并且进入步骤S187的处理。
相反，当照度不等于或大于第一照度时(步骤S182，否)，成像控制单元40确定照度是否等于或大于第二照度(步骤S184)。结果，当照度等于或大于第二照度时(步骤S184，是)，成像控制单元40选择第二分辨率(步骤S185)，并且进入步骤S187的处理。相反，当照度不等于或大于第二照度时(步骤S184，否)，成像控制单元40选择第三分辨率(步骤S186)，并且进入步骤S187的处理。
在步骤S187中，成像控制单元40向成像元件10输出控制信号，使成像元件10进行成像(步骤S187)。可通过上述处理来执行成像处理。
成像装置1的其他配置与本公开的第一实施方式中的成像装置1的配置相似，因此，将省去其描述。
如上所述，本公开的第五实施方式的成像装置1根据照度选择分辨率并且执行成像。这使得即使在低照度环境下也能够以提高的灵敏度成像。
(6.第六实施方式)
将描述根据曝光选择分辨率并执行成像的示例。
[成像装置的配置]
图20示出根据本公开的第六实施方式的成像装置的配置示例。如图18所示，该图是示出成像装置1的配置示例的框图。图中的成像装置1与图18中的成像装置1的不同之处在于提供曝光控制单元88而不是照度传感器89和存储单元60。
曝光控制单元88控制曝光。曝光控制单元88根据设定的增益和快门速度检测曝光(以下称为EV值)，并将该EV值输出到成像控制单元40来控制曝光。
图中的成像控制单元40根据从曝光控制单元88输入的EV值选择分辨率。在这种情况下，成像控制单元40可基于例如EV值的阈值选择分辨率。具体而言，成像控制单元40将第一EV值和第二EV值设定为阈值。在此，第二EV值是比第一EV值低的阈值。然后，当由曝光控制单元88检测到的EV值等于或大于第一EV值时，当EV值小于第一EV值并且等于或大于第二EV值时，并且当EV值小于第二EV值时，成像控制单元40可以分别选择第一分辨率、第二分辨率和第三分辨率。
[分辨率的成像处理]
图21示出根据本公开的第六实施方式的成像处理的处理过程的一个示例。该图是示出成像装置1中的成像处理的处理过程的一个实施例的流程图。首先，成像控制单元40基于图像信号的电平确定增益和快门速度(步骤S190)。接下来，曝光控制单元88基于所确定的增益和快门速度来检测EV值(步骤S191)。接下来，成像控制单元40确定检测的EV值是否等于或大于第一EV值(步骤S192)。因此，当检测的EV值等于或大于第一EV值(步骤S192，是)时，成像控制单元40选择第一分辨率(步骤S193)，并且进入步骤S197的处理。
相反，当检测的EV值不等于或大于第一EV值时(步骤S192，否)，成像控制单元40确定EV值是否等于或大于第二EV值(步骤S194)。结果，当EV值等于或大于第二EV值时(步骤S194，是)，成像控制单元40选择第二分辨率(步骤S195)，并且进入步骤S197的处理。相反，当EV值不等于或大于第二EV值时(步骤S194，否)，成像控制单元40选择第三分辨率(步骤S196)，并且进入步骤S197的处理。
在步骤S197中，成像控制单元40输出控制信号至成像元件10以使成像元件10执行成像(步骤S197)。可通过上述处理来执行成像处理。
成像装置1的其他配置与本公开的第五实施方式中的成像装置1的配置相似，因此，将省去其描述。
如上所述，本公开的第六实施方式的成像装置1根据EV值选择分辨率并且执行成像。这使得能够根据曝光成像。
(7.第七实施方式)
在上述第一实施方式的成像装置1中，成像控制单元40根据由目标区域检测单元50检测的目标区域选择分辨率。相反，本发明的第七实施方式的成像装置1与上述第一实施方式的成像装置的不同之处在于检测多个目标区域。
本公开的第七实施方式的成像装置1可具有与图1中的成像装置1的配置类似的配置。此外，本公开的第七实施方式的目标区域检测单元50可以检测多个目标区域。此外，本公开的第七实施方式的成像控制单元40可为每个检测的目标区域选择分辨率。
[图像的示例]
图22示出根据本公开的第七实施方式的由成像装置生成的图像的一个示例。如在图7B中，该图示出被设置为具有不同分辨率的目标区域的图像叠加在生成的图像上的示例。例如，以第二分辨率生成图中的图像410。图像410示出在将外部场景设置为背景的情况下从建筑物的内部对人进行成像的情况的示例。由于被背光照明，产生人的暗图像。在该图像中，目标区域检测单元50检测目标区域411和413，并且将目标区域411和413输出至成像控制单元40。成像控制单元40可生成图像412和图像414。通过将第一分辨率应用于目标区域411来放大图像412。通过将第三分辨率应用于目标区域413来提高图像414的亮度。
远端对象可以通过生成图像412来确认。此外，通过生成图像414，可以提高由于背光而变暗的对象的可视性。
成像装置1的其他配置与本公开的第一实施方式中的成像装置1的配置相似，因此，将省去其描述。
如上所述，本公开的第七实施方式的成像装置1为多个目标区域的每一个选择分辨率。这能够提高便利性。
(8.变形例)
接下来，将描述本公开的实施方式的变形。
[成像元件的平面中的配置]
图23示出根据本公开的实施方式的第一变形例的像素的配置示例。如在图3中，该图是示出布置在像素阵列单元11中的像素100的配置示例的平面图。图中的像素100与图3中的像素100的不同之处在于除了构成相位差像素的像素100之外的每个像素100包括片上透镜170。具有共同的片上透镜170的构成相位差像素的像素100被布置在用于布置在拜耳阵列中的绿光的像素块单元300之一中。此外，构成相位差像素的像素100被布置在构成像素块单元300的四个像素块200之中的一个像素块200中。
图24示出根据本公开的实施方式的第二变形例的像素的配置示例。如在图3中，该图是示出布置在像素阵列单元11中的像素100的配置示例的平面图。图中的像素块200与图3中的像素块200的不同之处在于图中的像素块200包括构成相位差像素的像素100。
此外，在图23和图24中的像素阵列单元11中，类似于图3中的像素阵列单元11，可以生成根据第一分辨率、第二分辨率和第三分辨率的图像信号。
(9.像素块的配置示例)
将描述根据本公开的实施方式的像素块200的电路示例。
[像素块的电路配置]
附图示出根据本公开的实施方式的像素块的电路配置的一个示例。该图示出图像信号生成单元110被布置在两个像素块200中的每一个中的电路配置的一个示例。图中的像素块200a包括光电转换单元101a、101b、101c、101d、101e、101f、101g和101h以及光电转换单元102a、102b、102c、102d、102e、102f、102g和102h。此外，像素块200a还包括电荷保持单元103、复位单元104、图像信号生成单元110、辅助电荷保持单元108、耦合单元107和图像信号生成单元110。注意，图像信号生成单元110包括放大晶体管111和选择晶体管112。
注意，光电转换单元101a和光电转换单元102a以及光电转换单元101b和光电转换单元102b分别构成像素100a和像素100b(未示出)。此外，光电转换单元101c和光电转换单元102c以及光电转换单元101d和光电转换单元102d分别构成像素100c和像素100d(未示出)。这些像素100a至100d构成像素块。
类似地，光电转换单元101e和光电转换单元102e以及光电转换单元101f和光电转换单元102f分别构成像素100e和像素100f(未示出)。此外，光电转换单元101g和光电转换单元102g以及光电转换单元101h和光电转换单元102h分别构成像素100g和像素100h(未示出)。这些像素100e至100h构成像素块。
电荷传输单元102a至102h、复位单元104、放大晶体管111、选择晶体管112和耦合单元107可以包括n沟道MOS晶体管。
图2中所描述的信号线15和16被布置在像素块200a中。图中的信号线15包括信号线TG 1、信号线TG 2、信号线TG 3、信号线TG 4、信号线TG 5、信号线TG 6、信号线TG 7、信号线TG 8、信号线FDG、信号线RST和信号线SEL。此外，信号线16包括信号线VSL。此外，信号线19进一步布置在像素块200a中。信号线19连接像素块200a与其他像素块200(稍后将描述的像素块200b、200c和200d)。此外，电源线Vdd被布置在像素块200a中。电源线Vdd是向像素块200a供电的布线。
光电转换单元101a的阳极接地，其阴极连接到光电转换单元102a的源极。光电转换单元101b的阳极接地，其阴极连接到光电转换单元102b的源极。光电转换单元101c的阳极接地，其阴极连接到光电转换单元102c的源极。光电转换单元101d的阳极接地，并且其阴极连接到光电转换单元102d的源极。光电转换单元101e的阳极接地，并且其阴极连接到光电转换单元102e的源。光电转换单元101f的阳极接地，其阴极连接到光电转换单元102f的源极。光电转换单元101g的阳极接地，并且其阴极连接到光电转换单元102g的源。光电转换单元101h的阳极接地，并且其阴极连接至光电转换单元102h的源极。
光电转换单元102a、光电转换单元102b、光电转换单元102c、光电转换单元102d、光电转换单元102e、光电转换单元102f、光电转换单元102g和光电转换单元102h的引流共同连接至充电保持单元103的一端。此外，放大晶体管111的栅极、复位单元104的源极和耦合单元107的漏极还连接到电荷保持单元103的一端。电荷保持单元103的另一端接地。复位单元104的漏极和放大晶体管111的漏极连接至电源线Vdd。放大晶体管111的源极连接至选择晶体管112的漏极。选择晶体管112的源极连接至信号线VSL。
光电转换单元102a的栅极连接至信号线TG 1。光电转换单元102b的栅极连接至信号线TG 2。光电转换单元102c的栅极连接至信号线TG 3。光电转换单元102d的栅极连接至信号线TG 4。光电转换单元102e的栅极连接到信号线TG 5。光电转换单元102f的栅极连接至信号线TG 6。光电转换单元102g的栅极连接到信号线TG 7。光电转换单元102h的栅极连接至信号线TG 8。复位单元104的栅极与信号线RST连接。耦合单元107的栅极连接到信号线FDG。辅助电荷保持单元108的一端接地，并且其另一端连接至耦合单元107的源极和信号线19。
光电转换单元101a等对入射光执行光电转换。光电转换单元101a等可包括光电二极管。
电荷保持单元103保持通过光电转换单元101a的光电转换等产生的电荷。电荷保持单元103可以包括在半导体基板上形成的半导体区域。
光电转换单元102a等将电荷从光电转换单元101a等传送到电荷保持单元103。通过信号线TG 1等发送来自光电转换单元102a等的控制信号。
复位单元104复位电荷保持单元103。可以通过在电荷保持单元103与电源线Vdd之间建立导通并且释放电荷保持单元103的电荷来执行复位。来自复位单元104的控制信号由信号线RST发送。
放大晶体管111放大电荷保持单元103的电压。放大晶体管111的栅极连接至电荷保持单元103。因此，在放大晶体管111的源极处生成具有与保持在电荷保持单元103中的电荷对应的电压的图像信号。此外，可以通过使选择晶体管112导通将图像信号输出至信号线VSL。来自选择晶体管112的控制信号由信号线SEL传输。
辅助电荷保持单元108是耦接至电荷保持单元103的电容器。像素块200a的电荷保持容量可以通过耦合辅助电荷保持单元108与电荷保持单元103来调节。具体地，当辅助电荷保持单元108耦接至电荷保持单元103时，像素块200a的电荷保持容量增加。这可以降低像素块200a的灵敏度。当辅助电荷保持单元108不耦合到电荷保持单元103时，像素块200a的电荷保持容量相对增加，同时容易发生电荷饱和。辅助电荷保持单元108不耦合到电荷保持单元103的操作模式和辅助电荷保持单元108耦合到电荷保持单元103的操作模式分别被称为高灵敏度模式和低灵敏度模式。
耦合单元107将辅助电荷保持单元108耦合至电荷保持单元103。耦合单元107包括MOS晶体管，并且可以通过在电荷保持单元103与辅助电荷保持单元108之间建立导通来将辅助电荷保持单元108与电荷保持单元103耦合。
应注意，图中像素块200a的辅助电荷保持单元108以及稍后将描述的像素块200b、像素块200c和像素块200d通过信号线19连接。
如上所述，光电转换单元102、复位单元104、选择晶体管112和耦合单元107可以包括n沟道MOS晶体管。在该n沟道MOS晶体管中，可以通过向栅极施加超过栅极与源极之间的电压Vgs的阈值的电压来建立漏极与源极之间的导通。以下，将超过栅极-源极间电压Vgs的阈值的电压称为导通电压。另一方面，将MOS晶体管成为非导通状态的电压称为截止电压。包括接通电压和断开电压的控制信号由信号线TG 1等传输。
此外，当复位电荷保持单元103时，复位单元104还可通过使光电转换单元102导通来复位光电转换单元101。此外，可通过使耦合单元107导通来复位辅助电荷保持单元108。辅助电荷保持单元108可在自己的像素块电荷保持周期和电荷非保持周期中被复位。在自己的像素块电荷保持时间段中，电荷被保持在像素块200的电荷保持单元103中。在非电荷保持周期中，电荷不保持在像素块200的任何电荷保持单元103中。
[像素块的配置]
图26示出根据本公开实施方式的像素块的配置示例。该图示出像素块200a、200b、200c和200d的配置示例。在图中的像素块200a等中，布置了布置成两行和两列的两组四个像素100。片上透镜170共同布置在四个像素100中。图中的像素块200b、200c和200d具有与像素块200a的电路相同的电路。此外，两组像素块200a、200b、200c和200d共同连接至图2中所描述的信号线16(信号线VSL)。
应注意，本公开的第二实施方式的配置可应用于其他实施方式。具体地，图9中的距离测量单元80可被应用于本公开的第三实施方式。
(效果)
成像装置1包括成像元件10、分辨率选择单元(成像控制单元40)和图像信号相加单元20。在成像元件10中，像素块200以二维矩阵布置。像素块200包括多个像素100和片上透镜170。多个像素100对来自对象的入射光执行光电转换，并且生成图像信号。片上透镜170共同布置在多个像素100中，并且收集多个像素100上的入射光。分辨率选择单元(成像控制单元40)选择第一分辨率、第二分辨率和第三分辨率。第一分辨率与像素100的尺寸一致。第二分辨率与像素块200的尺寸一致。第三分辨率与包括多个相邻像素块200的像素块单元300的尺寸一致。图像信号相加单元20通过根据所选择的分辨率对所生成的图像信号进行相加来生成第二图像信号。这产生了生成具有不同分辨率的图像信号的效果。
此外，透射不同波长的入射光束的多个滤色器之一可布置在像素100中。这使得能够产生彩色图像信号。
此外，在像素块单元300中可布置滤色器，滤色器在像素块单元300自身的多个像素块200的每个像素100上透射相同波长的入射光束。这使得由像素块200的像素100支持的入射光的光束的波长能够调谐。
此外，多个滤色器可在多个像素100中以预定的布置顺序布置成阵列。
此外，可进一步设置执行再马赛克处理的信号处理单元。在再马赛克处理中，将图像信号转换成与阵列不同的多个滤色器的排列顺序的阵列中的图像信号。这使得能够根据滤色器的期望阵列生成图像信号。
此外，信号处理单元可以根据所选择的分辨率执行再马赛克处理。这使得能够根据分辨率来选择再马赛克处理。
此外，可进一步设置目标区域检测单元50。目标区域检测单元50在包括所生成的图像信号的图像中检测目标区域，该目标区域是包括对象当中的要成像的目标的图像的区域。分辨率选择单元(成像控制单元40)可根据检测的目标区域选择分辨率。这使得能够调整要成像的期望目标的分辨率。
此外，目标区域检测单元50可以基于用户的指令检测目标区域。
此外，目标区域检测单元50可以从预先生成的图像中检测目标区域。
此外，可进一步提供测量距对象的距离的传感器。分辨率选择单元(成像控制单元40)可根据测量的距离选择分辨率。这使得能够根据到对象的距离自动进行放大和缩小的处理。
此外，分辨率选择单元(成像控制单元40)可根据由按时间序列生成的多个图像生成的生成移动图像时的图像的帧速率选择分辨率。这使得能够根据运动图像的数据量来选择分辨率。
此外，像素100可以进一步通过对对象执行光瞳分割来生成用于检测像面相位差(image plane phase difference)的相位差信号。图像信号相加单元20可根据所选择的分辨率通过将所生成的相位差信号相加来生成第二相位差信号。这使得能够根据分辨率生成相位差信号。
此外，当选择第二分辨率时，图像信号相加单元20可将由像素块200的相邻的两个像素100生成的相位差信号相加，并且当选择第三分辨率时，可将由布置在相邻的两个像素块200中的多个像素100生成的相位差信号相加。
此外，像素块200可包括布置成两行和两列的四个像素100。
成像装置1包括多个像素100和多个片上透镜170。多个像素100以二维矩阵布置。多个像素100对入射光执行光电转换，并且生成图像信号。对于包括布置成两行和两列的四个像素100的每个像素块200布置多个片上透镜170。透射不同波长的入射光束的多个滤色器150中的一个布置在每个像素块单元300中，每个像素块单元300包括布置成两行和两列的四个像素块200。在为每个像素100生成图像信号的第一成像模式中的第一分辨率是为每个像素块200生成图像信号的第二成像模式中的第二分辨率的四倍。第二分辨率是在为每个像素块单元300生成图像信号的第三成像模式中的第三分辨率的四倍。这产生了生成具有不同分辨率的图像信号的效果。
此外，第一成像模式中的第一帧速率可约为第二成像模式中的第二帧速率的1/4。第三成像模式中的第三帧速率可为第二帧速率的大约1/4。这使得能够根据帧速率应用分辨率。
传感器包括成像元件10，其中多个像素100布置成二维矩阵。多个像素100对来自对象的入射光执行光电转换，并且生成图像信号。在传感器中，透射不同波长的入射光的光束的多个滤色器150中的一个被布置在每个像素块单元300中，其中，像素块200被布置在两行和两列中。像素块200包括布置成两行和两列的四个像素100。传感器在第一成像模式、第二成像模式和第三成像模式下操作。在第一成像模式中，为每个像素100生成图像信号。在第二成像模式中，为每个像素块200生成图像信号。在第三成像模式下，针对每个像素块单元300产生图像信号。这产生了生成具有不同分辨率的图像信号的效果。
成像控制装置基于通过传感器在第一模式、第二模式以及第三模式中的一个中生成的第二图像信号，将用于在第一模式、第二模式以及第三模式之间进行切换的控制信号输出至传感器。成像控制装置基于通过包括第一模式、第二模式和第三模式的传感器在第一模式、第二模式和第三模式中的一个中生成的第二图像信号，将用于在第一模式、第二模式和第三模式之间切换的控制信号输出至传感器。在第一模式中，对于对来自对象的入射光执行光电转换的每个像素100生成图像信号。在第二模式中，为包括布置成两行和两列的四个像素的每个像素块200生成图像信号。在第三模式中，为包括布置成两行和两列的四个像素块200的每个像素块单元300生成图像信号。这产生了生成具有不同分辨率的图像信号的效果。
应注意，在本说明书中描述的效果仅是实施例而不是限制。可以获得其他效果。
应注意，本技术还可具有以下配置。
(1)
一种成像装置，包括：
成像元件，在该成像元件中，像素块以二维矩阵布置，所述像素块包括：多个像素，对来自对象的入射光执行光电转换并且生成图像信号；以及片上透镜，在所述多个像素中共同布置并且将所述入射光聚集在所述多个像素上；
分辨率选择单元，根据所述像素的尺寸选择第一分辨率，根据所述像素块的尺寸选择第二分辨率，并且根据包括多个相邻像素块的像素块单元的尺寸选择第三分辨率；以及
图像信号相加单元，通过根据所选择的分辨率将所生成的图像信号相加来生成第二图像信号。
(2)
根据以上(1)所述的成像装置，
其中，透射不同波长的入射光束的多个滤色器中的一个布置在像素中。
(3)
根据以上(2)所述的成像装置，
其中，滤色器布置在所述像素块单元中，所述滤色器将相同波长的入射光束透射在所述像素块单元自身的多个像素块各自的像素上。
(4)
根据以上(2)所述的成像装置，
其中，所述多个滤色器以预定布置顺序的阵列布置在所述多个像素中。
(5)
根据以上(4)所述的成像装置，所述成像装置进一步包括：信号处理单元，所述信号处理单元执行将所述图像信号转换成与不同于所述阵列的所述多个滤色器的布置顺序的阵列相对应的图像信号的再马赛克处理。。
(6)
根据以上(5)所述的成像装置，
其中，所述信号处理单元根据所选择的分辨率执行所述再马赛克处理。
(7)
根据以上(1)至(6)中任一项所述的成像装置，进一步包括目标区域检测单元，所述目标区域检测单元在包括所生成的图像信号的图像中检测目标区域，所述目标区域是包括对象当中的要成像的目标的图像的区域，
其中，所述分辨率选择单元根据所检测的目标区域选择所述分辨率。
(8)
根据以上(7)所述的成像装置，
其中，所述目标区域检测单元基于用户的指令检测所述目标区域。
(9)
根据以上(7)所述的成像装置，
其中，所述目标区域检测单元从预先生成的所述图像中检测所述目标区域。
(10)
根据以上(1)至(9)中任一项所述的成像装置，进一步包括测量至对象的距离的传感器，
其中，所述分辨率选择单元根据已经测量的所述距离选择所述分辨率。
(11)
根据以上(1)至(10)中任一项所述的成像装置，
其中，所述分辨率选择单元根据生成移动图像时的图像的帧速率选择所述分辨率，所述移动图像是通过按时间序列生成多个图像而生成的。
(12)
根据以上(1)至(11)中任一项所述的成像装置，
其中，所述像素通过对所述对象执行光瞳分割来进一步生成用于检测像面相位差的相位差信号，以及
所述图像信号相加单元通过根据所选择的分辨率对所生成的相位差信号进行相加来生成第二相位差信号。
(13)
根据上述(12)所述的成像装置，
其中，当选择所述第二分辨率时，所述图像信号相加单元将由所述像素块中的相邻的两个像素生成的所述相位差信号相加，并且当选择所述第三分辨率时，将由布置在相邻的两个像素块中的多个像素生成的所述相位差信号相加。
(14)
根据以上(1)至(13)中任一项所述的成像装置，
其中，所述像素块包括布置成两行和两列的四个像素。
(15)
一种成像装置，包括：
多个像素，以二维矩阵布置，每个像素对入射光执行光电转换并且生成图像信号；以及
布置在每个像素块中的多个片上透镜，包括布置成两行和两列的四个像素；
其中，透射不同波长的所述入射光束的多个滤色器中的一个滤色器布置在每个像素块单元中，每个像素块单元包括布置成两行和两列的四个像素块，
在为每个像素生成图像信号的第一成像模式中的第一分辨率是为每个像素块生成图像信号的第二成像模式中的第二分辨率的四倍，并且
所述第二分辨率是在为每个像素块单元生成图像信号的第三成像模式中的第三分辨率的四倍。
(16)
根据以上(15)所述的成像装置，
其中，所述第一成像模式中的第一帧速率约为所述第二成像模式中的第二帧速率的1/4，并且
所述第三成像模式中的第三帧速率约为所述第二帧速率的1/4。
(17)
一种传感器，包括对来自对象的入射光执行光电转换并生成图像信号的成像元件，在所述成像元件中以二维矩阵布置多个像素，
其中，透射不同波长的入射光的光束的多个滤色器中的一个被布置在每个像素块单元中，在所述像素块单元中，像素块被布置成两行和两列，所述像素块包括布置成两行和两列的四个像素，并且
所述传感器以第一成像模式、第二成像模式和第三成像模式中的一个操作，在所述第一成像模式中，为每个像素生成图像信号，在所述第二成像模式中，为每个像素块生成图像信号，在所述第三成像模式中，为每个像素块单元生成图像信号。
(18)
成像控制装置，所述成像控制装置基于由传感器在第一模式、第二模式和第三模式中的一个中生成的第二图像信号，向所述传感器输出用于所述第一模式、所述第二模式和所述第三模式之间的切换的控制信号，所述传感器包括：第一模式，在所述第一模式中，为对来自对象的入射光执行光电转换的每个像素生成图像信号；第二模式，在所述第二模式中，为包括布置成两行和两列的四个像素的每个像素块生成图像信号；以及第三模式，在所述第三模式中，为包括布置成两行和两列的四个像素块的每个像素块单元生成图像信号。
参考标号列表
1 成像装置
10 成像元件
20 图像信号相加单元
30 信号处理单元
33 远程处理单元
34 发光信号生成单元
40 成像控制单元
50 目标区域检测单元
60 存储单元
70 成像透镜
80 距离测量单元
90 焦点位置检测单元
100 像素
150 滤色器
170 片上透镜
200 像素块
300 像素块单元。

Claims (18)

1.一种成像装置，包括：
成像元件，在该成像元件中，像素块以二维矩阵布置，所述像素块包括：多个像素，对来自对象的入射光执行光电转换并且生成图像信号；以及片上透镜，在所述多个像素中共同布置并且将所述入射光聚集在所述多个像素上；
分辨率选择单元，根据所述像素的尺寸选择第一分辨率，根据所述像素块的尺寸选择第二分辨率，并且根据包括多个相邻像素块的像素块单元的尺寸选择第三分辨率；以及
图像信号相加单元，通过根据所选择的分辨率将所生成的图像信号相加来生成第二图像信号。
2.根据权利要求1所述的成像装置，
其中，透射不同波长的入射光束的多个滤色器中的一个布置在像素中。
3.根据权利要求2所述的成像装置，
其中，滤色器布置在所述像素块单元中，所述滤色器将相同波长的入射光束透射在所述像素块单元自身的多个像素块各自的像素上。
4.根据权利要求2所述的成像装置，
其中，所述多个滤色器以预定布置顺序的阵列布置在所述多个像素中。
5.根据权利要求4所述的成像装置，其中，所述成像装置进一步包括：信号处理单元，所述信号处理单元执行将所述图像信号转换成与不同于所述阵列的所述多个滤色器的布置顺序的阵列相对应的图像信号的再马赛克处理。
6.根据权利要求5所述的成像装置，
其中，所述信号处理单元根据所选择的分辨率执行所述再马赛克处理。
7.根据权利要求1所述的成像装置，进一步包括目标区域检测单元，所述目标区域检测单元在包括所生成的图像信号的图像中检测目标区域，所述目标区域是包括对象当中的要成像的目标的图像的区域，
其中，所述分辨率选择单元根据所检测的目标区域选择所述分辨率。
8.根据权利要求7所述的成像装置，
其中，所述目标区域检测单元基于用户的指令检测所述目标区域。
9.根据权利要求7所述的成像装置，
其中，所述目标区域检测单元从预先生成的图像中检测所述目标区域。
10.根据权利要求1所述的成像装置，进一步包括传感器，所述传感器测量到对象的距离，
其中，所述分辨率选择单元根据所测量的距离选择所述分辨率。
11.根据权利要求1所述的成像装置，
其中，所述分辨率选择单元根据生成移动图像时的图像的帧速率选择所述分辨率，所述移动图像是通过按时间序列生成多个图像而生成的。
12.根据权利要求1所述的成像装置，
其中，所述像素通过对所述对象执行光瞳分割来进一步生成用于检测像面相位差的相位差信号，以及
所述图像信号相加单元通过根据所选择的分辨率对所生成的相位差信号进行相加来生成第二相位差信号。
13.根据权利要求12所述的成像装置，
其中，当选择所述第二分辨率时，所述图像信号相加单元将由所述像素块中的相邻的两个像素生成的所述相位差信号相加，并且当选择所述第三分辨率时，将由布置在相邻的两个像素块中的多个像素生成的所述相位差信号相加。
14.根据权利要求1所述的成像装置，
其中，所述像素块包括布置成两行和两列的四个像素。
15.一种成像装置，包括：
多个像素，以二维矩阵布置，每个像素对入射光执行光电转换并且生成图像信号；以及
多个片上透镜，布置在每个像素块中，包括布置成两行和两列的四个像素；
其中，透射不同波长的所述入射光的光束的多个滤色器中的一个滤色器布置在每个像素块单元中，所述每个像素块单元包括布置成两行和两列的四个像素块，
为每个像素生成图像信号的第一成像模式中的第一分辨率是为每个像素块生成图像信号的第二成像模式中的第二分辨率的四倍，并且
所述第二分辨率是为所述每个像素块单元生成图像信号的第三成像模式中的第三分辨率的四倍。
16.根据权利要求15所述的成像装置，
其中，所述第一成像模式中的第一帧速率约为所述第二成像模式中的第二帧速率的1/4，并且
所述第三成像模式中的第三帧速率约为所述第二帧速率的1/4。
17.一种传感器，包括对来自对象的入射光执行光电转换并生成图像信号的成像元件，在所述成像元件中以二维矩阵布置多个像素，
其中，透射不同波长的入射光的光束的多个滤色器中的一个被布置在每个像素块单元中，在所述像素块单元中，像素块被布置成两行和两列，所述像素块包括布置成两行和两列的四个像素，并且所述传感器以第一成像模式、第二成像模式和第三成像模式中的一个操作，在所述第一成像模式中，为每个像素生成图像信号，在所述第二成像模式中，为每个像素块生成图像信号，在所述第三成像模式中，为每个像素块单元生成图像信号。
18.一种成像控制装置，所述成像控制装置基于由传感器在第一模式、第二模式和第三模式中的一个中生成的第二图像信号，向所述传感器输出用于所述第一模式、所述第二模式和所述第三模式之间的切换的控制信号，所述传感器包括：第一模式，在所述第一模式中，为对来自对象的入射光执行光电转换的每个像素生成图像信号；第二模式，在所述第二模式中，为包括布置成两行和两列的四个像素的每个像素块生成图像信号；以及第三模式，在所述第三模式中，为包括布置成两行和两列的四个像素块的每个像素块单元生成图像信号。
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