(57)【要約】【課題】消費電力を低減することができる撮像装置及び撮像装置の駆動方法を提供する。【解決手段】本開示の撮像装置は、撮像画像内の特定の領域を関心領域として検出する検出部、関心領域を含む領域に対して、第１の画素解像度で画素信号を読み出すとともに、関心領域を含まない領域に対して、第１の画素解像度よりも低い第２の画素解像度で画素信号を読み出す制御を行う制御部、及び、制御部による制御によって読み出された画素信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部を備える。【選択図】  図３
2019193184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像画像内の特定の領域を関心領域として検出する検出部、
関心領域を含む領域に対して、第１の画素解像度で画素信号を読み出すとともに、関心領域を含まない領域に対して、第１の画素解像度よりも低い第２の画素解像度で画素信号を読み出す制御を行う制御部、及び、
制御部による制御によって読み出された画素信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部、
を備える撮像装置。
【請求項２】
検出部は、撮像画像内の動きがある領域を関心領域として検出する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
検出部は、現在の撮像フレームの画像情報と、少なくとも１撮像フレーム前の画像情報との比較結果に基づいて、撮像画像内の動きがある領域を検出する、
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
検出部は、画像メモリ、比較部、移動量メモリ、及び、関心領域判定部を有し、
画像メモリは、少なくとも１撮像フレーム前の画像情報を保持し、
比較部は、現在の撮像フレームの画像情報と、画像メモリに保持された画像情報との差分絶対値を取得し、
移動量メモリは、比較部が取得した差分絶対値を、過去の画像から現在の画像までの移動量として格納し、
関心領域判定部は、移動量メモリに格納されている移動量に基づいて関心領域を判定する、
請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
検出部は、第２の画素解像度の画像情報を用いて、撮像画像内の動きがある領域を検出する、
請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
画素アレイ部の複数の画素を画素ユニットとするとき、
制御部は、画素ユニット内の複数の画素の信号を加算してアナログ−デジタル変換部に供給する第１の動作モードと、複数の画素の信号を独立してアナログ−デジタル変換部に供給する第２の動作モードとを選択的に設定する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
制御部は、関心領域に対して第１の動作モードを設定し、関心領域以外の領域に対して第２の動作モードを設定する、
請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
画素ユニット内の複数の画素は、１本の垂直信号線を画素間で共有するとともに、垂直信号線との間を選択的に接続する制御スイッチを有しており、
制御部は、複数の画素の各制御スイッチをオン／オフ制御することによって第１の動作モード及び第２の動作モードを選択的に設定する、
請求項６に記載の撮像装置。
【請求項９】
画素ユニットの複数の画素は、互いに隣接する同色の画素から成る、
請求項６に記載の撮像装置。
【請求項１０】
画素ユニットの複数の画素は、他色の画素を挟んで離間した同色の画素から成る、
請求項６に記載の撮像装置。
【請求項１１】
画素信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部を備える撮像装置の駆動に当たって、
撮像画像内の特定の領域を関心領域として検出し、
関心領域を含む領域に対して、第１の画素解像度で画素信号を読み出すとともに、関心領域を含まない領域に対して、第１の画素解像度よりも低い第２の画素解像度で画素信号を読み出す、
撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像装置及び撮像装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置では、１撮像フレームの画素の信号の読み出し動作は、同じ画素解像度で行われるため、特定の領域（以下、「関心領域」と記述する場合がある）の抽出では、高解像度で読み出しを行った後、関心領域の検出やデータ演算を行うことで、関心領域の抽出を実現している。
【０００３】
特開２０１７−１０８２８１号公報（特許文献１）には、関心領域（ＲＯＩ：Region Of Interest）に含まれる単位グループの画素信号を焦点検出に用いる技術が開示されている。この従来技術では、全ての画素の信号に対しアナログ−デジタル変換を行った後、外部に用意したメモリに保存し、その後、外部コントローラから指示された関心領域の部分を残して、画素データを加算して低解像度データを作成するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１０８２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アナログ−デジタル変換部を搭載した撮像装置において、最も電力を消費するのがアナログ−デジタル変換部である。この観点からすると、特許文献１に記載の従来技術では、全ての画素の信号についてアナログ−デジタル変換を行っているため、消費電力が大きくなってしまう。また、画素データを加算して低解像度データを作成するようにしており、この加算処理の際にも、多くの電力が消費されることになる。
【０００６】
そこで、本開示は、消費電力を低減することができる撮像装置及び撮像装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本開示の撮像装置は、
撮像画像内の特定の領域を関心領域として検出する検出部、
関心領域を含む領域に対して、第１の画素解像度で画素信号を読み出すとともに、関心領域を含まない領域に対して、第１の画素解像度よりも低い第２の画素解像度で画素信号を読み出す制御を行う制御部、及び、
制御部による制御によって読み出された画素信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部、
を備える。
【０００８】
上記の目的を達成するための本開示の撮像装置の駆動方法は、
画素信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部を備える撮像装置の駆動に当たって、
撮像画像内の特定の領域を関心領域として検出し、
関心領域を含む領域に対して、第１の画素解像度で画素信号を読み出すとともに、関心領域を含まない領域に対して、第１の画素解像度よりも低い第２の画素解像度で画素信号を読み出す。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、消費電力を大幅に低減することができる。尚、ここに記載された効果に必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、これに限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の実施形態に係る撮像装置のシステム構成の概略を示すブロック図である。
【図２】図２は、画素の回路構成の一例を示す回路図である。
【図３】図３は、実施例１に係る撮像装置の要部の構成を示す概略図である。
【図４】図４Ａは、１画素ユニット内において画素を選択する構成図であり、図４Ｂは、制御スイッチによる高解像度読み出し、及び、低解像度読み出しの概念図である。
【図５】図５は、ユニット行選択信号Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3及びスイッチ制御信号Ｓ1〜Ｓ4のタイミング関係を示すタイミング波形図である。
【図６】図６は、低解像度読み出し及び高解像度読み出しを組み合わせた場合の画素信号の読み出しイメージを示す図である。
【図７】図７は、実施例２に係る関心領域検出部の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、及び、図８Ｄは、動き検出の技術を用いる関心領域の検出についての概念図である。
【図９】図９は、関心領域がない場合の行アドレスの動きについて説明する図である。
【図１０】図１０は、関心領域がある場合の行アドレスの動きについて説明する図である。
【図１１】図１１は、被写体の動きに合わせた連続動作の動きについて説明する図である。
【図１２】図１２は、実施例３の第１具体例に係る画素ユニットの画素構成を示す図である。
【図１３】図１３Ａは、実施例３の第２具体例に係る画素ユニットの画素構成を示す図であり、図１３Ｂは、実施例３の第３具体例に係る画素ユニットの画素構成を示す図である。
【図１４】図１４Ａ及び図１４Ｂは、実施例４に係る高解像度読み出しの他の例について説明する図である。
【図１５】図１５は、実施例５に係る撮像装置の要部の構成を示す概略図である。
【図１６】図１６は、図１５における１行目及び２行目の１列目〜４列目の計８画素分の画素スイッチを示す回路図である。
【図１７】図１７は、実施例５に係る撮像装置における選択信号ＳＨ1，ＳＨ2、及び、行選択信号ＳＶ1_1/ＳＶ1_2，ＳＶ2_1/ＳＶ2_2，・・・，ＳＶ6_1/ＳＶ6_2のタイミング関係を示すタイミング波形図である。
【図１８】図１８は、実施例５に係る撮像装置での低解像度読み出しの様子を示す図である。
【図１９】図１９は、実施例５に係る撮像装置での高解像度読み出しの様子を示す図である。
【図２０】図２０は、本開示の技術の適用例を示す図である。
【図２１】図２１は、電子機器の一例である撮像システムの構成の概略を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の技術を実施するための形態（以下、「実施形態」と記述する）について図面を用いて詳細に説明する。本開示の技術は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値などは例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．本開示の撮像装置及びその駆動方法、全般に関する説明
２．本開示の実施形態に係る撮像装置
２−１．システム構成
２−２．画素の回路構成
２−３．実施例１（低解像度読み出し及び高解像度読み出しを組み合わせた例）
２−４．実施例２（関心領域の検出に動き検出の技術を用いる例）
２−５．実施例３（実施例１の変形例：画素ユニットの他の画素構成例）
２−６．実施例４（実施例１の変形例：高解像度読み出しの他の例）
２−７．実施例５（画素ユニットが、互いに離間した同色の画素から成る例）
３．変形例
４．応用例
５．適用例（撮像システム）
６．本開示がとることができる構成
【００１２】
＜本開示の撮像装及びその駆動方法置、全般に関する説明＞
本開示の撮像装置及びその駆動方法にあっては、撮像画像内の動きがある領域を関心領域として検出する構成とすることができる。そして、関心領域を検出するに当たって、現在の撮像フレームの画像情報と、少なくとも１撮像フレーム前の画像情報との比較結果に基づいて、撮像画像内の動きがある領域を検出する構成とすることができる。
【００１３】
上述した好ましい構成を含む本開示の撮像装置にあっては、検出部は、画像メモリ、比較部、移動量メモリ、及び、関心領域判定部を有する構成とすることができる。画像メモリは、少なくとも１撮像フレーム前の画像情報を保持する。比較部は、現在の撮像フレームの画像情報と、画像メモリに保持された画像情報との差分絶対値を取得する。移動量メモリは、比較部が取得した差分絶対値を、過去の画像から現在の画像までの移動量として格納する。関心領域判定部は、移動量メモリに格納されている移動量に基づいて関心領域を判定する。
【００１４】
上述した好ましい構成を含む本開示の撮像装置及びその駆動方法にあっては、関心領域を検出するに当たって、第２の画素解像度の画像情報を用いて、撮像画像内の動きがある領域を検出する構成とすることができる。
【００１５】
また、上述した好ましい構成を含む本開示の撮像装置及びその駆動方法にあっては、画素アレイ部の複数の画素を画素ユニットとするとき、画素ユニット内の複数の画素の信号を加算してアナログ−デジタル変換部に供給する第１の動作モードと、複数の画素の信号を独立してアナログ−デジタル変換部に供給する第２の動作モードとを選択的に設定する構成とすることができる。このとき、関心領域に対して第１の動作モードを設定し、関心領域以外の領域に対して第２の動作モードを設定することが好ましい。
【００１６】
また、上述した好ましい構成を含む本開示の撮像装置及びその駆動方法にあっては、画素ユニット内の複数の画素は、１本の垂直信号線を画素間で共有するとともに、垂直信号線との間を選択的に接続する制御スイッチを有する構成とすることができる。そして、複数の画素の各制御スイッチをオン／オフ制御することによって第１の動作モード及び第２の動作モードを選択的に設定する構成とすることができる。
【００１７】
また、上述した好ましい構成を含む本開示の撮像装置及びその駆動方法にあっては、画素ユニットの複数の画素について、互いに隣接する同色の画素から成る構成とすることができる。あるいは又、画素ユニットの複数の画素について、画素ユニットの複数の画素は、他色の画素を挟んで離間した同色の画素から成る構成とすることができる。
【００１８】
＜本開示の実施形態に係る撮像装置＞
本開示の実施形態に係る撮像装置のシステム構成について説明する。本実施形態では、撮像装置として、Ｘ−Ｙアドレス方式の撮像装置の一種であるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを例に挙げて説明する。ＣＭＯＳイメージセンサは、ＣＭＯＳプロセスを応用して、又は、部分的に使用して作製されたイメージセンサである。
【００１９】
［システム構成］
図１は、本開示の実施形態に係る撮像装置のシステム構成の概略を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る撮像装置１は、画素アレイ部１１、及び、当該画素アレイ部１１の周辺に配置された周辺回路部を有する構成となっている。周辺回路部としては、例えば、行選択部１２、定電流源部１３、アナログ−デジタル変換部１４、水平転送走査部１５、画像処理部１６、出力Ｉ／Ｆ（インターフェース）１７、関心領域検出部１８、及び、制御部１９等が設けられている。
【００２０】
画素アレイ部１１には、光電変換部を含む画素２が行方向及び列方向に、即ち、行列状に２次元配置されている。ここで、行方向とは、画素行の各画素２の配列方向（所謂、水平方向）を言い、列方向とは、画素列の各画素２の配列方向（所謂、垂直方向）を言う。画素２は、光電変換を行うことによって、受光した光量に応じた光電荷を生成し、蓄積する。画素２の具体的な回路構成については後述する。
【００２１】
画素アレイ部１１において、行列状の画素配列に対し、画素行毎に画素駆動線３１1〜３１m（以下、総称して「画素駆動線３１」と記述する場合がある）が行方向に沿って配線されている。また、画素列毎に垂直信号線３２1〜３２n（以下、総称して「垂直信号線３２」と記述する場合がある）が列方向に沿って配線されている。画素駆動線３１は、画素２から信号を読み出す際の駆動を行うための駆動信号を伝送する。図１では、画素駆動線３１について１本の配線として図示しているが、１本に限られるものではない。画素駆動線３１の一端は、行選択部１２の各行に対応した出力端に接続されている。
【００２２】
以下に、画素アレイ部１１の周辺回路部の各回路部、即ち、行選択部１２、定電流源部１３、アナログ−デジタル変換部１４、水平転送走査部１５、画像処理部１６、出力Ｉ／Ｆ１７、関心領域検出部１８、及び、制御部１９について説明する。
【００２３】
行選択部１２は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、制御部１９による制御の下に、画素アレイ部１１の各画素２を全画素同時あるいは行単位等で駆動する。画素アレイ部１１の各画素２が、行選択部１２によって画素行単位で選択されることで、選択された画素行の各画素２から画素信号が読み出される。
【００２４】
定電流源部１３は、画素列毎に垂直信号線３２1〜３２nの各々に接続されたＭＯＳトランジスタから成る電流源Ｉの集合から成り（図２参照）、行選択部１２によって選択走査された画素行の各画素２に対し、垂直信号線３２1〜３２nの各々を通してバイアス電流を供給する。画素アレイ部１１の各画素２から画素行単位で読み出される画素信号は、垂直信号線３２1〜３２nの各々を通してアナログ−デジタル変換部１４に供給される。
【００２５】
アナログ−デジタル変換部１４は、垂直信号線３２1〜３２nの各々に対応して設けられた複数のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１４１（図３参照）の集合から成り、画素列毎に出力されるアナログの画素信号をデジタル信号に変換する。すなわち、アナログ−デジタル変換部１４は、アナログ−デジタル変換器１４１が画素列に対応して並列に複数配置されて成る列並列型のアナログ−デジタル変換部である。
【００２６】
アナログ−デジタル変換器１４１としては、周知のアナログ−デジタル変換器を用いることができる。具体的には、アナログ−デジタル変換器１４１として、参照信号比較型のアナログ−デジタル変換器の一例であるシングルスロープ型アナログ−デジタル変換器、逐次比較型アナログ−デジタル変換器、又は、デルタ−シグマ変調型（ΔΣ変調型）アナログ−デジタル変換器を例示することができる。但し、アナログ−デジタル変換器は、これらに限定されるものではない。
【００２７】
アナログ−デジタル変換部１４において、アナログ−デジタル変換器１４１は、画素列に対して１対１の関係で、即ち、画素列毎に配置する構成とすることもできるし、複数の画素列に対してアナログ−デジタル変換器を１つ配置する構成とすることもできる。本実施形態では、水平２画素（２つの画素列）毎にアナログ−デジタル変換器１４１を１つ配置する構成とする（図３参照）。この場合、１行分の画素データを得るのに、２回のアナログ−デジタル変換を行うことになる。
【００２８】
アナログ−デジタル変換器１４１は、それを構成するトランジスタのゲートサイズ、消費電力が共に大きい。ここで、１画素に対して１つのアナログ−デジタル変換器で１回アナログ−デジタル変換を行う場合と、２画素に対して１つのアナログ−デジタル変換器で２回アナログ−デジタル変換を行う場合の電力は同等と考えることができる。すなわち、同じ画素数に対してアナログ−デジタル変換を行う場合、アナログ−デジタル変換器の並列数が少ないと、個々の消費電力が小さくなるが、アナログ−デジタル変換を複数行うことになるため、トータルの消費電力は同等となる。
【００２９】
アナログ−デジタル変換部１４は、アナログ−デジタル変換器１４１の出力段に、画素アレイ部１１の各画素２からの画素信号の読み出し期間、アナログ−デジタル変換後の画素データをラッチするラッチ回路を有している。
【００３０】
水平転送走査部１５は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、画素アレイ部１１の各画素２の信号の読み出しに際して、画素列の走査や画素列のアドレスを制御する。この水平転送走査部１５による制御の下に、アナログ−デジタル変換部１４でデジタル信号に変換され、ラッチ回路にラッチされた画素データが画素列単位で水平転送線Ｌに読み出される。
【００３１】
水平転送線Ｌに読み出された画素データは、画像処理部１６で所定の画像処理が行われた後、出力Ｉ／Ｆ１７を通して出力される。水平転送線Ｌに読み出された画素データは、更に、関心領域検出部１８に直接供給される。
【００３２】
関心領域検出部１８は、水平転送線Ｌを通して供給される画素データを基に、画像内容から撮像画像内の特定の領域を、関心領域（ＲＯＩ）又は着目領域として検出する検出部である。関心領域検出部１８は、例えば、周知の動き検出の技術を用いることにより、撮像画像内の動きがある領域を関心領域（着目領域）として検出することができる。但し、関心領域の検出する技術としては、動き検出の技術に限られるものではない。
【００３３】
動き検出の技術を用いる場合、少なくとも１撮像フレーム前の画像情報を保持しておく必要がある。そのため、関心領域検出部１８は、少なくとも１撮像フレーム分の画像情報を記憶する画像メモリを内蔵することになる。関心領域検出部１８は、現在の撮像フレームの画像情報と、画像メモリに保持した少なくとも１撮像フレーム前の画像情報との比較結果を基に、撮像画像内の動きがある領域を関心領域として検出し、その関心領域情報を制御部１９に与える。
【００３４】
制御部１９は、各種のタイミング信号、クロック信号、及び、制御信号等を生成し、これら生成した信号を基に、行選択部１２、アナログ−デジタル変換部１４、及び、水平転送走査部１５等の駆動制御を行う。また、制御部１９は、関心領域検出部１８から与えられる関心領域情報に基づいて、選択する画素行及び画素解像度の制御を行う。画素行及び画素解像度の制御の詳細については後述する。
【００３５】
上記の構成の撮像装置１では、レンズ（図示せず）を通したイメージ画像を得ることができる。そして、行選択部１２による駆動の下に、１画素行毎にアナログ−デジタル変換部１４でアナログ−デジタル変換を行い、水平転送走査部１５による駆動の下に、その行の画素データを順次走査することで、１画面の画像を得ることができる。
【００３６】
画素信号を読み出す画素行にはアドレスが存在し、回路上では、図の下方から上方に向かってインクリメントする行アドレスとする。一般的に、上記のレンズとしてケプラー式のレンズが用いられ、画像は鏡像になる。従って、鏡像となることを前提とすると、回路上の下方は画像上では上方に位置し、画像上では、上方から下方に向かって行アドレスをインクリメントすることになる。
【００３７】
上記の構成の撮像装置１において、チップ構造としては、所謂、平置構造とすることもできるし、所謂、積層構造とすることもできる。
【００３８】
ここで、平置構造とは、画素アレイ部１１の周辺回路部、即ち、行選択部１２、定電流源部１３、アナログ−デジタル変換部１４、水平転送走査部１５、画像処理部１６、出力Ｉ／Ｆ１７、関心領域検出部１８、及び、制御部１９を、画素アレイ部１１と同じ半導体基板（半導体チップ）に形成したチップ構造である。
【００３９】
また、積層構造とは、画素アレイ部１１が形成された半導体基板とは異なる少なくとも１枚の半導体基板に、画素アレイ部１１の周辺回路部を形成したチップ構造である。この積層構造の撮像装置１によれば、１層目の半導体基板として画素アレイ部１１を形成できるだけの大きさ（面積）のもので済むため、１層目の半導体基板のサイズ（面積）、ひいては、チップ全体のサイズを小さくできる。更に、１層目の半導体基板には画素２の作製に適したプロセスを適用でき、他の半導体基板には回路部分の作製に適したプロセスを適用できるため、撮像装置１の製造に当たって、プロセスの最適化を図ることができるメリットもある。
【００４０】
［画素の回路構成］
図２は、画素２の回路構成の一例を示す回路図である。画素２は、光電変換部として、例えば、フォトダイオード２１を有しており、フォトダイオード２１に加えて、転送トランジスタ２２、リセットトランジスタ２３、増幅トランジスタ２４、及び、選択トランジスタ２５を有する回路構成となっている。
【００４１】
尚、ここでは、転送トランジスタ２２、リセットトランジスタ２３、増幅トランジスタ２４、及び、選択トランジスタ２５の４つのトランジスタとして、例えばＮチャネルのＭＯＳ型電界効果トランジスタを用いている。但し、ここで例示した４つのトランジスタ２２〜２５の導電型の組み合わせは一例に過ぎず、これらの組み合わせに限られるものではない。
【００４２】
この画素２に対して、先述した画素駆動線３１として、複数の画素駆動線が同一画素行の各画素２に対して共通に配線されている。これら複数の画素駆動線は、行選択部１２の各画素行に対応した出力端に画素行単位で接続されている。行選択部１２は、複数の画素駆動線に対して転送信号ＴＲＧ、リセット信号ＲＳＴ、及び、選択信号ＳＥＬを適宜出力する。
【００４３】
フォトダイオード２１は、アノード電極が低電位側電源(例えば、グランド)に接続されており、受光した光をその光量に応じた電荷量の光電荷（ここでは、光電子）に光電変換してその光電荷を蓄積する。フォトダイオード２１のカソード電極は、転送トランジスタ２２を介して増幅トランジスタ２４のゲート電極と電気的に接続されている。ここで、増幅トランジスタ２４のゲート電極が電気的に繋がった領域は、フローティングディフュージョン（浮遊拡散領域／不純物拡散領域）ＦＤである。フローティングディフュージョンＦＤは、電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部である。
【００４４】
転送トランジスタ２２のゲート電極には、高レベル（例えば、ＶDDレベル）がアクティブとなる転送信号ＴＲＧが行選択部１２から与えられる。転送トランジスタ２２は、転送信号ＴＲＧに応答して導通状態となることで、フォトダイオード２１で光電変換され、当該フォトダイオード２１に蓄積された光電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。
【００４５】
リセットトランジスタ２３は、高電位側電源ＶDDのノードとフローティングディフュージョンＦＤとの間に接続されている。リセットトランジスタ２３のゲート電極には、高レベルがアクティブとなるリセット信号ＲＳＴが行選択部１２から与えられる。リセットトランジスタ２３は、リセット信号ＲＳＴに応答して導通状態となり、フローティングディフュージョンＦＤの電荷を電圧ＶDDのノードに捨てることによってフローティングディフュージョンＦＤをリセットする。
【００４６】
増幅トランジスタ２４は、ゲート電極がフローティングディフュージョンＦＤに、ドレイン電極が高電位側電源ＶDDのノードにそれぞれ接続されている。増幅トランジスタ２４は、フォトダイオード２１での光電変換によって得られる信号を読み出すソースフォロワの入力部となる。すなわち、増幅トランジスタ２４は、ソース電極が選択トランジスタ２５を介して垂直信号線３２に接続される。そして、増幅トランジスタ２４と、垂直信号線３２の一端に接続される電流源Ｉとは、フローティングディフュージョンＦＤの電圧を垂直信号線３２の電位に変換するソースフォロワを構成している。
【００４７】
選択トランジスタ２５は、例えば、ドレイン電極が増幅トランジスタ２４のソース電極に、ソース電極が垂直信号線３２にそれぞれ接続されている。選択トランジスタ２５のゲート電極には、高レベルがアクティブとなる選択信号ＳＥＬが行選択部１２から与えられる。選択トランジスタ２５は、選択信号ＳＥＬに応答して導通状態となることで、単位画素２を選択状態として増幅トランジスタ２４から出力される信号を垂直信号線３２に伝達する。
【００４８】
尚、ここでは、画素２の画素回路として、転送トランジスタ２２、リセットトランジスタ２３、増幅トランジスタ２４、及び、選択トランジスタ２５から成る、即ち４つのトランジスタ（Ｔｒ）から成る４Ｔｒの回路構成を例に挙げたが、４Ｔｒの回路構成に限られるものではない。また、画素構造として、配線層が設けられる側の基板面を表面（正面）とするとき、その反対側の裏面側からの照射光を取り込む裏面照射型の画素構造とすることもできるし、表面側からの照射光を取り込む表面照射型の画素構造とすることもできるとすることもできる。
【００４９】
以上では、画素列毎に垂直信号線３２が１本ずつ配線されて成る、一般的な撮像装置のシステム構成を前提として説明したが、本実施形態に係る撮像装置１では、画素アレイ部１１の複数の画素を単位（以下、「画素ユニット」と記述する）とし、当該画素ユニット内の複数の画素間で１本の垂直信号線３２を共有するシステム構成を採る。
【００５０】
また、本実施形態に係る撮像装置１は、撮像画像内の特定の領域を関心領域として検出する関心領域検出部１８を備えている。そして、本実施形態に係る撮像装置１は、制御部１９による制御の下に、関心領域検出部１８が検出した関心領域を含む領域に対して、第１の画素解像度で画素信号を読み出すとともに、関心領域を含まない領域に対して、第１の画素解像度よりも低い第２の画素解像度で画素信号を読み出すことを特徴とする。
【００５１】
以下では、第１の画素解像度を高解像度と記述し、第２の画素解像度を低解像度と記述することとする。以下に、本実施形態の具体的な実施例について説明する。
【００５２】
［実施例１］
実施例１は、互いに隣接する同色の複数の画素、例えば水平２画素×垂直２画素（２列×２行の画素）を１画素ユニット２０とし、当該画素ユニット２０内の複数の画素間で１本の垂直信号線３２を共有する例である。実施例１に係る撮像装置の要部の構成を図３に示す。ここでは、水平２画素×垂直２画素から成る画素ユニット２０を色単位として、色配列が赤色Ｒ、緑色Ｇ、及び、青色Ｂのベイヤー配列の場合を例示している。
【００５３】
１画素ユニット２０内において画素を選択する構成図を図４Ａに示し、制御スイッチによる高解像度読み出し、及び、低解像度読み出しの概念図を図４Ｂに示す。図４Ａ及び図４Ｂには、例えば赤色Ｒの水平２×垂直２の４つの画素２Ｒ1〜２Ｒ4を示している。
【００５４】
図３に示すように、水平２×垂直２の４つの画素から成る画素ユニット２０が、赤色Ｒ、緑色Ｇ、及び、青色Ｂのベイヤー配列にて配置されて成る画素アレイ部において、画素ユニット２０を単位とする行をユニット行と呼ぶこととする。そして、制御部１９による制御の下に、ユニット行毎にユニット行選択信号Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3，・・・が、行選択部１２から与えられることによってユニット行の選択が行われる。
【００５５】
また、図４Ａに示すように、画素ユニット２０内の４つの画素２Ｒ1〜２Ｒ4は、１本の垂直信号線３２を画素間で共有するとともに、垂直信号線３２との間を選択的に接続する制御スイッチＳＷ1〜ＳＷ4を有している。制御スイッチＳＷ1〜ＳＷ4は、図２に示す選択トランジスタ２５と垂直信号線３２との間に接続され、制御部１９による制御の下に、行選択部１２から適宜与えられるスイッチ制御信号Ｓ1〜Ｓ4によってオン／オフ制御が行われる。
【００５６】
図５に、ユニット行選択信号Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3及びスイッチ制御信号Ｓ1〜Ｓ4のタイミング関係を示す。
【００５７】
上記の構成の実施例１に係る撮像装置において、制御部１９による制御の下に、制御スイッチＳＷ1〜ＳＷ4の全てをオン状態にすることにより、画素ユニット２０内の４つの画素２Ｒ1〜２Ｒ4の各信号を垂直信号線３２に同時に読み出して加算する動作が行われる（第１の動作モード）。この第１の動作モードにより、画素ユニット２０内の４つの画素２Ｒ1〜２Ｒ4の各信号がアナログレベルで加算され、その加算された信号が、２つの画素列毎に１つずつ配置されたアナログ−デジタル変換器１４１に供給されることになる。すなわち、第１の動作モードは、図４Ｂの右側に示すように、４画素分の信号を１画素分の信号として読み出す低解像度読み出しのモードである。
【００５８】
また、制御部１９による制御の下に、スイッチ制御信号Ｓ1〜Ｓ4によって制御スイッチＳＷ1〜ＳＷ4を順にオン状態にすることにより、４つの画素２Ｒ1〜２Ｒ4の各信号を順に垂直信号線３２に読み出し、アナログ−デジタル変換器１４１に対して画素単位で供給する動作が行われる（第２の動作モード）。この第２の動作モードは、図４Ｂの左側に示すように、４つの画素２Ｒ1〜２Ｒ4の各信号を画素単位で読み出す高解像度読み出しのモードである。
【００５９】
高解像度読み出しでは、４つの画素２Ｒ1〜２Ｒ4に対し、アナログ−デジタル変換を４回行うことによって、画素信号の読み出しを実現することになる。これに対して、低解像度読み出しでは、４つの画素２Ｒ1〜２Ｒ4に対し、アナログ−デジタル変換を１回行うことによって、画素信号の読み出しを実現することになる。従って、低解像度読み出しの第１の動作モードでは、高解像度読み出しの第２の動作モードに比べて、１／４の読み出し時間と消費電力で画素信号の読み出しを行うことができる。
【００６０】
図５に示すように、アナログ−デジタル変換は、１画素ユニット行の単位で行われる。低解像度読み出し時は、４つの画素２Ｒ1〜２Ｒ4の各信号を加算した信号に対してアナログ−デジタル変換を行うため、１度のアナログ−デジタル変換動作で１画素ユニット行分のデータを取得することができる。低解像度読み出しでは、画素信号の加算を行うため、スイッチＳＷ1〜ＳＷ4を同時にオン状態にして、４つの画素２Ｒ1〜２Ｒ4の各信号を同時に読み出すことになる。これに対して、高解像度読み出しでは、４つの画素２Ｒ1〜２Ｒ4の各信号を１画素ずつ読み出すために、スイッチＳＷ1〜ＳＷ4を個別にオン状態にして、順次アナログ−デジタル変換を行うことになる。
【００６１】
低解像度読み出し及び高解像度読み出しを組み合わせた場合の画素信号の読み出しイメージを図６に示す。低解像度読み出しの制御、及び、高解像度読み出しの制御を組み合わせて、関心領域の部分については、高解像度読み出しにて高解像度化した画像を得る。また、関心領域以外の部分については、低解像度で読み出す動作を実現する。
【００６２】
［実施例２］
実施例２は、関心領域の検出に動き検出の技術を用いる、関心領域検出部１８の回路構成の例である。実施例２に係る関心領域検出部の回路構成の一例を図７に示す。また、動き検出の技術を用いる関心領域の検出についての概念図を図８（図８Ａ乃至図８Ｄ）に示す。
【００６３】
関心領域検出部１８は、画像メモリ１８１、比較部１８２、移動量メモリ１８３、及び、関心領域判定部１８４を有する構成となっている。
【００６４】
上記の構成の関心領域検出部１８において、画像メモリ１８１には、少なくとも１撮像フレーム前の画像情報を過去の画像情報（図８Ａ）として保持される。比較部１８２は、画像メモリ１８１に保持されている過去の画像情報（図８Ａ）と、現在の画像情報（図８Ｂ）とを比較し、同じ画素ユニット同士の差分絶対値を取り、差分絶対値画像（図８Ｃ）を取得する。現在の画像情報は、次の撮像フレームでの比較動作のために、画像メモリ１８１に保存される。
【００６５】
比較部１８２での比較動作によって取得された差分絶対値画像（図８Ｃ）は、過去の画像（図８Ａ）から現在の画像（図８Ｂ）までの移動量として移動量メモリ１８３に格納される。画像情報の保存や比較の単位は縮小画像にすることで、画像メモリ１８１や回路の大幅な縮小化が可能である。
【００６６】
関心領域判定部１８４は、移動量メモリ１８３に格納されている移動量に基づいて、当該移動量が所定量よりも大きい部分に動きがあると判定し、その部分を関心領域として検出し、その関心領域情報を制御部１９に供給する。
【００６７】
制御部１９は、関心領域検出部１８からの関心領域情報を受けて、関心領域の部分の画素信号を高解像度読み出しで読み出す制御を行い、関心領域以外の部分の画素信号を低解像度読み出しで読み出す制御を行う（図８Ｄ）。
【００６８】
ここで、関心領域検出部１８は、第２の画素解像度である低解像度の画像情報を用いて、撮像画像内の動きがある領域を検出することが好ましい。具体的には、少なくとも、画像メモリ１８１への画像データの保存や、比較部１８２での比較は、第２の解像度である低解像度に合わせた縮小か、それ以上の縮小率を用いて行う。これにより、高解像度読み出しと低解像度読み出しとの整合をとることができる。差分絶対値画像（図８Ｃ）については、画素ユニット２０毎の粒度で保存しても構わないが、本実施形態では、画素ユニット行毎に移動量メモリ１８３に保存することとする。
【００６９】
次に、関心領域（ＲＯＩ）に適応した読み出し制御について説明する。先ず、関心領域がない場合の行アドレスの動きについて、図９を用いて説明する。図９において、左側の図は、横軸に時間、縦軸に行アドレスをプロットしたグラフである。
【００７０】
行アドレスは、順に小さい値から大きい値に遷移し、全画素の画素信号を高解像度読み出しで取得しているため一定の割合で時間を要する。グラフ内の網掛けを付した部分は行毎の露光を示し、平行四辺形の左側の線が画素のリセット（ｒｅｓｅｔ）タイミングを示し、右側の線が画素信号の読み出し（ｒｅａｄｏｕｔ）タイミングを示している。
【００７１】
図９において、右側の図は、画像のイメージを表した図であり、黒塗り部分は、高解像度読み出しによる画像であることを示している。左側の図の行アドレスと、右側の図の画像との物理位置は一致するように描いている。アナログ−デジタル変換は、画素信号の読み出し時に行われ、その期間を「ＡＤ変換（High power）」で示している。このＡＤ変換期間は、消費電力が高い期間となるために、この時間を減らすことが省電力化の実現に繋がる。
【００７２】
続いて、関心領域がある場合の行アドレスの動きについて、図１０を用いて説明する。図１０においても、図９と同様に、左側の図は、横軸に時間、縦軸に行アドレスをプロットしたグラフである。
【００７３】
関心領域以外の部分については、低解像度読み出しで駆動し、画像としては白抜きで描画している。低解像度読み出しの動作の場合、本例では、１／４の時間で画素信号を読み出すことができるため、グラフの傾斜が図９のグラフの傾斜に比べて急になっている。これに呼応して１画面のＡＤ変換期間が短くなっている。従って、関心領域以外の部分では、低解像度読み出しを行うことで、図９の全画素の画素信号を高解像度読み出しで取得する場合に比べて、消費電力を格段に低減できることになる。
【００７４】
次に、被写体の動きに合わせた連続動作の動きについて、図１１を用いて説明する。図１１において、上の段から、実際の場面イメージの「シーン」、１撮像フレーム前の画像との「差分」、撮像装置１の「読み出し内容」、撮像装置１の「行アドレスの動き」、撮像装置１の「動作内容」、消費電力の概要を示した「電力イメージ」となる。
【００７５】
「動作内容」では、アナログ−デジタル変換部１４でのＡＤ変換時を「ＡＤＣ」と表記し、それ以外の期間を「ｓｔａｎｄｂｙ」と表記している。撮像装置１は、アナログ−デジタル変換部１４でのＡＤ変換時に大きな電力を消費し、通常、このＡＤ変換期間に画像処理からデータ出力までの処理を行う。そして、ＡＤ変換期間を短くすることによって、消費電力を低減することができる。
【００７６】
「電力イメージ」には、消費電力のグラフを記載している。このグラフから、ＡＤ変換期間を短くすることによって、消費電力を低減できることがわかる。「電力イメージ」ににおいて、グラフの高い部分が消費電力の高い部分となる。「ＡＤＣ」の期間に電力を大きく消費し、「ｓｔａｎｄｂｙ」の期間には非常に小さい電力となる。
【００７７】
画素信号の読み出し動作を行っている場合はデータの移動等が発生せず、電力も大きく必要としないが、「ｓｔａｎｄｂｙ」の期間よりは大きくなるため、若干の高さで表している。「ｓｔａｎｄｂｙ」の期間は回路動作がなくなるため、アナログ回路を非常に電力消費が低いモードへの移行制御を行い、デジタル回路は電力遮断も可能となる。
【００７８】
図１１には、動作開始時（Ｆｒａｍｅ１）から、車の移動（Ｆｒａｍｅ１〜Ｆｒａｍｅ２）、その後、車が画面内から消え去った後、池のほとりに小鳥が登場する場面（Ｆｒａｍｅ５）、というシナリオとして描画している。
【００７９】
（Ｆｒａｍｅ１）のシーンは、初期動作であり、前の撮像フレームが存在しないため差分情報はない。画素信号の読み出し動作としても、関心領域が存在しないため高解像度読み出しでの駆動となる。全画面を高解像度読み出しで制御するため、アナログ−デジタル変換期間（ＡＤＣ）も最も長くなっている。アナログ−デジタル変換時に大きな電力を消費するため、「電力イメージ」では、グラフの高い部分の長さが長くなり、トータルの消費電力も大きくなる。
【００８０】
（Ｆｒａｍｅ２）では、通常動作（初期動作ではなくなる）として駆動するため、全画面を低解像度読み出しで駆動する。これにより、「行アドレスの動き」のグラフの傾きは大きくなり、アナログ−デジタル変換期間が短くなる。「電力イメージ」のグラフでも電力の高い部分が短くなることにより、消費電力は小さくなる。本例では、画素数が１／４になるため、消費電力も１／４強程度に低減される。
【００８１】
（Ｆｒａｍｅ１）の画像情報と（Ｆｒａｍｅ２）の画像情報との差分により車の移動を検出する。この車の画面内の位置を関心領域として次の撮像フレームの動作に反映する。電力的には、高解像度読み出しの部分が発生するため、全体を低解像度読み出しにより駆動する場合よりは悪化するが、全画素高解像度読み出しにより駆動する場合に比べると電力改善の効果は大きい。また、この画像データを受け取った外部のコントローラは、過去に高解像度の画像を受け取っているため、動きのない部分については過去の画像から補完することにより、常に高解像度の画像を得ることができる。これは、関心領域の検出に、動き検出の技術を用いる場合の大きなメリットである。
【００８２】
また、本実施形態に係る撮像装置１では、撮像画像内の特定の領域を関心領域として検出する関心領域検出部１８を備えており、関心領域の検出を撮像装置自身で行うことができるため、関心領域の検出から制御への反映が容易である。（Ｆｒａｍｅ４）から（Ｆｒａｍｅ５）は、動き検出の画像位置の変化、及び、それに対応する制御の変化を表している。（Ｆｒａｍｅ４）で車が画面内から消え去り、（Ｆｒａｍｅ５）で池のほとりに小鳥が出現する状況を表している。小鳥の出現により動きが検出され、それに伴って関心領域の位置が変化し、（Ｆｒａｍｅ６）で制御が変わったことを表している。
【００８３】
［実施例３］
実施例３は、実施例１の変形例であり、１画素ユニット２０の他の画素構成例である。実施例１では、１画素ユニット２０が、水平２画素×垂直２画素（２列×２行の画素）の４画素から成る構成としていた（図３参照）。実施例３に係る画素ユニット２０の第１具体例を図１２に示し、第２具体例を図１３Ａに示し、第３具体例を図１３Ｂに示す。
【００８４】
第１具体例に係る画素ユニット２０は、図１２に示すように、互いに隣接する同色の、水平４画素×垂直４画素（４列×４行の画素）の計１６個の画素から成り、当該１６個の画素の各信号を垂直信号線３２上で加算する構成となっている。第２具体例に係る画素ユニット２０は、図１３Ａに示すように、同じ画素行で互いに隣接する同色の２画素から成り、当該２画素の各信号を垂直信号線３２上で加算する構成となっている。第３具体例に係る画素ユニット２０は、図１３Ｂに示すように、同じ画素列で隣接する同色の２画素から成り、当該２画素の各信号を垂直信号線３２上で加算する構成となっている。
【００８５】
尚、ここでは、１画素ユニット２０の他の画素構成例として、第１具体例、第２具体例、及び、第３具体例の３例を挙げたが、これら３例以外にも、アナログ−デジタル変換前に、垂直信号線３２上で画素加算を行って低解像度読み出しを実現できる画素構成の画素ユニット２０であればよい。
【００８６】
［実施例４］
実施例４は、実施例１の変形例であり、高解像度読み出しの他の例である。実施例１では、水平２画素×垂直２画素の４画素から成る１画素ユニット２０において、高解像度読み出しの際に、１画素ずつ順に読み出すとしていた（図４Ｂ参照）。これに対して、実施例４では、図１４Ａあるいは図１４Ｂに示すように、２画素を一緒に読み出す構成とすることもである。
【００８７】
尚、ここでは、２画素の組み合わせについて、図１４Ａ及び図１４Ｂの２通りを例示したが、これらの組み合わせに限られるものではなく、他の２画素の組み合わせであってもよいし、また、２画素の組み合わせに限られるものではなく、３画素の組み合わせとすることもできる。
【００８８】
［実施例５］
実施例５は、画素ユニット２０が、他色の画素を挟んで離間した同色の画素から成る例である。実施例５に係る撮像装置の要部の構成を図１５に示す。実施例５に係る撮像装置の画素の色配列は、一般的な撮像装置の色配列、具体的には、画素単位で、赤色Ｒ、緑色Ｇ、及び、青色Ｂのベイヤー配列となっている。すなわち、実施例５に係る撮像装置の画素の色配列は、同色画素が隣接しない色配列である。
【００８９】
実施例５では、行選択信号ＳＶ1_1/ＳＶ1_2，ＳＶ2_1/ＳＶ2_2，ＳＶ3_1/ＳＶ3_2，・・・によって画素行の選択が行われる。行選択信号ＳＶ1_1/ＳＶ1_2，ＳＶ2_1/ＳＶ2_2，ＳＶ3_1/ＳＶ3_2，・・・は、画素毎に設けられた画素スイッチを駆動することによって画素行及び画素の選択が行われる。図１５において、破線の四角Ａで囲った、１行目及び２行目の１列目〜４列目の計８画素分の画素スイッチについて図１６に示す。
【００９０】
１行目において、１列目のＲ画素と垂直信号線３２との間、及び、２列目のＧ画素と垂直信号線３２との間に、行選択信号ＳＶ1_1によって駆動される画素スイッチＳＷR1_1及び画素スイッチＳＷG1_1がそれぞれ接続されている。また、３列目のＲ画素と垂直信号線３２との間、及び、４列目のＧ画素と垂直信号線３２との間に、行選択信号ＳＶ1_2によって駆動される画素スイッチＳＷR1_2及び画素スイッチＳＷG1_2がそれぞれ接続されている。
【００９１】
２行目において、１列目のＧ画素と垂直信号線３２との間、及び、２列目のＢ画素と垂直信号線３２との間に、行選択信号ＳＶ2_1によって駆動される画素スイッチＳＷG2_1及び画素スイッチＳＷB2_1がそれぞれ接続されている。また、３列目のＧ画素と垂直信号線３２との間、及び、４列目のＢ画素と垂直信号線３２との間に、行選択信号ＳＶ2_2によって駆動される画素スイッチＳＷG2_2及び画素スイッチＳＷB2_2がそれぞれ接続されている。
【００９２】
図１５に示すように、互いに隣接する４つの画素列を単位とし、各画素列の垂直信号線３２には、選択スイッチＳＷ1_1、選択スイッチＳＷ1_2、選択スイッチＳＷ2_1、及び、選択スイッチＳＷ2_2の各一端が接続されている。また、１列目の選択スイッチＳＷ1_1及び３列目の選択スイッチＳＷ2_1の各他端が共通に接続され、２列目の選択スイッチＳＷ1_2及び４列目の選択スイッチＳＷ2_2の各他端が共通に接続されている。５列目以降についても、４つの画素列を単位として、１列目〜４列目と同様の構成の繰り返しとなる。
【００９３】
選択スイッチＳＷ1_1及び選択スイッチＳＷ1_2は、選択信号ＳＨ1によって駆動され、選択スイッチＳＷ2_1及び選択スイッチＳＷ2_2は、選択信号ＳＨ2によって駆動される。実施例５に係る撮像装置は、同色画素が隣接しない色配列であることから、選択スイッチＳＷ1_1、選択スイッチＳＷ1_2、選択スイッチＳＷ2_1、及び、選択スイッチＳＷ2_2は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１４１の入力の前段において、２列の画素信号を加算する機構を構成している。
【００９４】
アナログ−デジタル変換器１４１は、２つの画素列毎に１個ずつ配置されている。そして、共通に接続された選択スイッチＳＷ1_1及び選択スイッチＳＷ2_1の各他端、及び、共通に接続された選択スイッチＳＷ1_2及び選択スイッチＳＷ2_2の各他端が、対応するアナログ−デジタル変換器１４１の入力端に接続されている。
【００９５】
図１７に、選択信号ＳＨ1，ＳＨ2、及び、行選択信号ＳＶ1_1/ＳＶ1_2，ＳＶ2_1/ＳＶ2_2，・・・，ＳＶ6_1/ＳＶ6_2のタイミング関係を示す。これらの信号の組み合わせで、低解像度読み出し、及び、高解像度読み出しを実現することができる。
【００９６】
低解像度読み出しでは、図１８に示すように、例えば、行選択信号ＳＶ1_1/ＳＶ1_2及び行選択信号ＳＶ3_1/ＳＶ3_2によって１行目及び３行目の画素行を選択する。そして、同色を選択し、加算するために、選択信号ＳＨ1，ＳＨ2によって選択スイッチＳＷ1_1、選択スイッチＳＷ1_2、選択スイッチＳＷ2_1、及び、選択スイッチＳＷ2_2をオン状態とする。これにより、同色４画素の各信号がアナログ加算されるため、１度のアナログ−デジタル変換で読み出すことができる。
【００９７】
高解像度読み出しでは、図１９に示すように、例えば、行選択信号ＳＶ5_1と選択信号ＳＨ1だけをアクティブ状態にして１画素の信号を読み出し、次に、行選択信号ＳＶ5_2と選択信号ＳＨ2だけをアクティブ状態にして１画素の信号を読み出す、というようにして順次、１画素ずつ信号の読み出しを行う。
【００９８】
＜変形例＞
以上、本開示の技術について、好ましい実施形態に基づき説明したが、本開示の技術は当該実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態において説明した撮像素子の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。
【００９９】
例えば、上記の実施形態では、画素２が行列状に配置されて成るＣＭＯＳイメージセンサに適用した場合を例に挙げて説明したが、本開示の技術は、ＣＭＯＳイメージセンサへの適用に限られるものではない。すなわち、本開示の技術は、画素２が行列状に２次元配置されて成るＸ−Ｙアドレス方式の撮像装置全般に対して適用可能である。
【０１００】
＜応用例＞
以上説明した本実施形態に係る撮像装置は、例えば図２０に示すように、可視光、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングする様々な装置に使用することができる。様々な装置の具体例について以下に列挙する。
【０１０１】
・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、ＴＶや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供され装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
【０１０２】
＜適用例＞
本開示に係る技術は、様々な製品に適用することができる。より具体的には、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像システムや、携帯電話機などの撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に撮像素子を用いる複写機などの電子機器に適用することができる。以下に、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像システムに適用する場合について説明する。
【０１０３】
［撮像システム］
図２１は、電子機器の一例である撮像システムの構成を示すブロック図である。図２１に示すように、本例に係る撮像システム１００は、レンズ群等を含む撮像光学系１０１、撮像部１０２、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、操作系１０７、及び、電源系１０８等を有している。そして、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、操作系１０７、及び、電源系１０８がバスライン１０９を介して相互に接続された構成となっている。
【０１０４】
撮像光学系１０１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像部１０２の撮像面上に結像する。撮像部１０２は、光学系１０１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。ＤＳＰ回路１０３は、一般的なカメラ信号処理、例えば、ホワイトバランス処理、デモザイク処理、ガンマ補正処理などを行う。
【０１０５】
フレームメモリ１０４は、ＤＳＰ回路１０３での信号処理の過程で適宜データの格納に用いられる。表示装置１０５は、液晶表示装置や有機ＥＬ(electro luminescence)表示装置等のパネル型表示装置から成り、撮像部１０２で撮像された動画または静止画を表示する。記録装置１０６は、撮像部１０２で撮像された動画または静止画を、可搬型の半導体メモリや、光ディスク、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)等の記録媒体に記録する。
【０１０６】
操作系１０７は、ユーザによる操作の下に、本撮像装置１００が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源系１０８は、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、及び、操作系１０７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
【０１０７】
上記の構成の撮像システム１００において、撮像部１０２として、先述した実施形態に係る撮像装置を用いることができる。これにより、撮像光学系１０１の焦点を自動的に合わせる像面位相差ＡＦ（オートフォーカス）を実現できる。また、先述した実施形態に係る撮像装置は、破綻や偽色が発生を抑えつつ、ビニング処理時に画面の色調が変わって見える現象を低減することができる。従って、当該撮像装置を撮像部１０２として用いることで、特にビニング処理時における撮像画像の高画質化を図ることができる。
【０１０８】
＜本開示がとることができる構成＞
尚、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
【０１０９】
≪Ａ．撮像装置≫
［Ａ−１］撮像画像内の特定の領域を関心領域として検出する検出部、
関心領域を含む領域に対して、第１の画素解像度で画素信号を読み出すとともに、関心領域を含まない領域に対して、第１の画素解像度よりも低い第２の画素解像度で画素信号を読み出す制御を行う制御部、及び、
制御部による制御によって読み出された画素信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部、
を備える撮像装置。
［Ａ−２］検出部は、撮像画像内の動きがある領域を関心領域として検出する、
上記［Ａ−１］に記載の撮像装置。
［Ａ−３］検出部は、現在の撮像フレームの画像情報と、少なくとも１撮像フレーム前の画像情報との比較結果に基づいて、撮像画像内の動きがある領域を検出する、
上記［Ａ−２］に記載の撮像装置。
［Ａ−４］検出部は、画像メモリ、比較部、移動量メモリ、及び、関心領域判定部を有し、
画像メモリは、少なくとも１撮像フレーム前の画像情報を保持し、
比較部は、現在の撮像フレームの画像情報と、画像メモリに保持された画像情報との差分絶対値を取得し、
移動量メモリは、比較部が取得した差分絶対値を、過去の画像から現在の画像までの移動量として格納し、
関心領域判定部は、移動量メモリに格納されている移動量に基づいて関心領域を判定する、
上記［Ａ−３］に記載の撮像装置。
［Ａ−５］検出部は、第２の画素解像度の画像情報を用いて、撮像画像内の動きがある領域を検出する、
上記［Ａ−３］又は上記［Ａ−４］に記載の撮像装置。
［Ａ−６］画素アレイ部の複数の画素を画素ユニットとするとき、
制御部は、画素ユニット内の複数の画素の信号を加算してアナログ−デジタル変換部に供給する第１の動作モードと、複数の画素の信号を独立してアナログ−デジタル変換部に供給する第２の動作モードとを選択的に設定する、
上記［Ａ−１］乃至上記［Ａ−５］のいずれかに記載の撮像装置。
［Ａ−７］制御部は、関心領域に対して第１の動作モードを設定し、関心領域以外の領域に対して第２の動作モードを設定する、
上記［Ａ−６］に記載の撮像装置。
［Ａ−８］画素ユニット内の複数の画素は、１本の垂直信号線を画素間で共有するとともに、垂直信号線との間を選択的に接続する制御スイッチを有しており、
制御部は、複数の画素の各制御スイッチをオン／オフ制御することによって第１の動作モード及び第２の動作モードを選択的に設定する、
上記［Ａ−６］又は上記［Ａ−７］に記載の撮像装置。
［Ａ−９］画素ユニットの複数の画素は、互いに隣接する同色の画素から成る、
上記［Ａ−６］乃至上記［Ａ−８］のいずれかに記載の撮像装置。
［Ａ−１０］画素ユニットの複数の画素は、他色の画素を挟んで離間した同色の画素から成る、
上記［Ａ−６］乃至上記［Ａ−８］のいずれかに記載の撮像装置。
【０１１０】
≪Ｂ．撮像装置の駆動方法≫
［Ｂ−１］画素信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部を備える撮像装置の駆動に当たって、
撮像画像内の特定の領域を関心領域として検出し、
関心領域を含む領域に対して、第１の画素解像度で画素信号を読み出すとともに、関心領域を含まない領域に対して、第１の画素解像度よりも低い第２の画素解像度で画素信号を読み出す、
撮像装置の駆動方法。
［Ｂ−２］撮像画像内の動きがある領域を関心領域として検出する、
上記［Ｂ−１］に記載の撮像装置の駆動方法。
［Ｂ−３］現在の撮像フレームの画像情報と、少なくとも１撮像フレーム前の画像情報との比較結果に基づいて、撮像画像内の動きがある領域を検出する、
上記［Ｂ−２］に記載の撮像装置の駆動方法。
［Ｂ−４］第２の画素解像度の画像情報を用いて、撮像画像内の動きがある領域を検出する、
上記［Ｂ−３］に記載の撮像装置の駆動方法。
［Ｂ−５］画素アレイ部の複数の画素を画素ユニットとするとき、
画素ユニット内の複数の画素の信号を加算してアナログ−デジタル変換部に供給する第１の動作モードと、複数の画素の信号を独立してアナログ−デジタル変換部に供給する第２の動作モードとを選択的に設定する、
上記［Ｂ−１］乃至上記［Ｂ−４］のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
［Ｂ−６］関心領域に対して第１の動作モードを設定し、関心領域以外の領域に対して第２の動作モードを設定する、
上記［Ｂ−５］に記載の撮像装置の駆動方法。
［Ｂ−７］画素ユニット内の複数の画素は、１本の垂直信号線を画素間で共有するとともに、垂直信号線との間を選択的に接続する制御スイッチを有しており、
複数の画素の各制御スイッチをオン／オフ制御することによって第１の動作モード及び第２の動作モードを選択的に設定する、
上記［Ｂ−６］に記載の撮像装置の駆動方法。
［Ｂ−８］画素ユニットの複数の画素は、互いに隣接する同色の画素から成る、
上記［Ｂ−５］又は上記［Ｂ−６］に記載の撮像装置の駆動方法。
［Ｂ−９］画素ユニットの複数の画素は、他色の画素を挟んで離間した同色の画素から成る、
上記［Ｂ−５］又は上記［Ｂ−６］に記載の撮像装置の駆動方法。
【符号の説明】
【０１１１】
１・・・撮像装置、２・・・画素、１１・・・画素アレイ部、１２・・・行選択部、１３・・・定電流源部、１４・・・アナログ−デジタル変換部、１５・・・水平転送走査部、１６・・・画像処理部、１７・・・出力Ｉ／Ｆ部、１８・・・関心領域検出部、１９・・・制御部、２０・・・画素ユニット、２１・・・フォトダイオード、２２・・・転送トランジスタ、２３・・・リセットトランジスタ、２４・・・増幅トランジスタ、２５・・・選択トランジスタ、３１（３１1〜３１m）・・・画素駆動線、３２（３２1〜３２n）・・・垂直信号線、１４１・・・アナログ−デジタル変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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