JP2009164913A - 撮像システム、及び撮像システムの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置は、画素配列の各画素において転送トランジスタがオフした状態でフォトダイオードからフローティングディフュージョンにあふれ出た余剰電荷に応じた余剰信号を読み出して増幅する。A/D変換器は、撮像装置から出力された余剰信号をA/D変換して余剰画像データを生成する。システム制御CPUは、A/D変換器から出力された余剰画像データに基づいて、A/D変換器のダイナミックレンジを圧迫しないか否かを判断し、A/D変換器のダイナミックレンジを圧迫しない場合に、読み出し増幅率が基準値より高くなるように、読み出し増幅率を制御する。これにより、画像信号の信号レベルがA/D変換器のダイナミックレンジを圧迫しない範囲で、画像信号のS/N比を向上することができる。
【選択図】図5
Description
(M/K)<M・・・数式1
の関係が成り立つ。
55,90 撮像装置
Claims (11)
- 光電変換手段と、電荷電圧変換手段と、活性状態において、前記光電変換手段により蓄積された電荷を前記電荷電圧変換手段へ転送し、非活性状態において、前記光電変換手段により蓄積された電荷を前記電荷電圧変換手段へ転送しない転送手段と、前記電荷電圧変換手段の電圧に基づく信号を出力する出力手段とを含む画素が複数配列された画素配列と、
前記転送手段が非活性状態にある際に前記光電変換手段から前記電荷電圧変換手段にあふれ出た余剰電荷に基づく余剰信号を前記出力手段を介して前記画素配列の前記複数の画素のそれぞれから読み出して増幅するとともに、前記転送手段が活性状態にある際に前記光電変換手段から前記転送手段により前記電荷電圧変換手段へ転送された蓄積電荷に基づく蓄積信号を前記出力手段を介して前記画素配列の前記複数の画素のそれぞれから読み出して増幅する読み出し手段と、
前記読み出し手段から出力された前記余剰信号をA/D変換することにより余剰画像データを生成するとともに、前記読み出し手段から出力された前記蓄積信号をA/D変換することにより蓄積画像データを生成するA/D変換手段と、
前記A/D変換手段から出力された前記余剰画像データに基づいて前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫するか否かを判断するとともに、前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫しない場合に、前記読み出し手段が前記蓄積信号を増幅する際の読み出し増幅率が基準値より高くなるように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。 - 前記制御手段は、
前記余剰画像データに応じた画像の画素数に対する前記蓄積電荷が飽和している飽和領域の画素数の割合である飽和度を検出する検出手段と、
前記飽和度が閾値以下である場合、前記読み出し手段により増幅される前記蓄積信号の信号レベルが前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫しないと判断し、前記飽和度が閾値を超える場合、前記読み出し手段により増幅される前記蓄積信号の信号レベルが前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫すると判断する判断手段と、
を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像システム。 - 前記制御手段は、前記判断手段により判断された結果に応じて前記読み出し増幅率を決定する決定手段をさらに含み、
前記決定手段は、前記読み出し手段により増幅される前記蓄積信号の信号レベルが前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫すると前記判断手段により判断される場合、前記読み出し増幅率を前記基準値より低い値に決定する
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像システム。 - 前記読み出し手段から出力された前記余剰信号と前記蓄積信号とをそれぞれ増幅するアナログ増幅手段をさらに備え、
前記決定手段は、前記読み出し手段及び前記アナログ増幅手段により増幅される前記蓄積信号の信号レベルが前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫しないと前記判断手段により判断される場合、前記読み出し増幅率と前記アナログ増幅率との積を前記基準値より高い値に決定し、前記読み出し手段及び前記アナログ増幅手段により増幅される前記蓄積信号の信号レベルが前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫すると前記判断手段により判断される場合、前記読み出し増幅率と前記アナログ増幅率との積を前記基準値より低い値に決定する
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像システム。 - 前記A/D変換手段から出力された前記余剰画像データと前記蓄積画像データとをそれぞれ増幅するデジタル増幅手段をさらに備え、
前記決定手段は、前記読み出し手段が前記蓄積信号を増幅する際の読み出し増幅率と、前記デジタル増幅手段が前記蓄積画像データを増幅する際のデジタル増幅率との積が一定の値となるように、前記読み出し増幅率及び前記デジタル増幅率を決定する。
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像システム。 - 前記決定手段は、前記読み出し手段により増幅される前記蓄積信号の信号レベルが前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫しないと前記判断手段により判断される場合、前記読み出し増幅率をM倍(M;自然数)に決定するとともに前記デジタル増幅率をN倍(N;自然数)に決定し、前記読み出し手段により増幅される前記蓄積信号の信号レベルが前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫すると前記判断手段により判断される場合、前記読み出し増幅率をM/K倍(K;自然数)に決定するとともに前記デジタル増幅率をN×K倍に決定する
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像システム。 - 光電変換手段を含む画素が複数配列された画素配列と、前記光電変換手段により蓄積された信号を前記画素配列の前記複数の画素のそれぞれから読み出して増幅することにより画像信号を生成して出力する読み出し手段とを有する撮像装置と、
適正な露出値が得られるように前記光電変換手段が信号を蓄積する蓄積時間を制御する露出制御手段と、
前記画像信号をA/D変換することにより画像データを生成するA/D変換手段と、
前記露出制御手段により制御された蓄積時間に基づいて前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫するか否かを判断するとともに、前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫しない場合に前記読み出し手段が前記画像信号を増幅する際の読み出し増幅率が基準値より高くなるように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。 - 前記制御手段は、前記露出制御手段により制御された蓄積時間が閾値時間以上である場合、前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫しないと判断し、前記露出制御手段により制御された蓄積時間が前記閾値時間より小さい場合、前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫すると判断する
ことを特徴とする請求項7に記載の撮像システム。 - 前記制御手段は、前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫する場合、前記読み出し増幅率を前記基準値より低い値に決定する
ことを特徴とする請求項8に記載の撮像システム。 - 光電変換手段と、電荷電圧変換手段と、活性状態において、前記光電変換手段により蓄積された電荷を前記電荷電圧変換手段へ転送し、非活性状態において、前記光電変換手段により蓄積された電荷を前記電荷電圧変換手段へ転送しない転送手段と、前記電荷電圧変換手段の電圧に基づく信号を出力する出力手段とを含む画素が複数配列された画素配列と、前記転送手段が非活性状態にある際に前記光電変換手段から前記電荷電圧変換手段にあふれ出た余剰電荷に基づく余剰信号を前記出力手段を介して前記画素配列の前記複数の画素のそれぞれから読み出して増幅するとともに、前記転送手段が活性状態にある際に前記光電変換手段から前記転送手段により前記電荷電圧変換手段へ転送された蓄積電荷に基づく蓄積信号を前記出力手段を介して前記画素配列の前記複数の画素のそれぞれから読み出して増幅する読み出し手段と、前記読み出し手段から出力された前記余剰信号をA/D変換することにより余剰画像データを生成するとともに、前記読み出し手段から出力された前記蓄積信号をA/D変換することにより蓄積画像データを生成するA/D変換手段とを有する撮像システムの制御方法であって、
前記A/D変換手段から出力された前記余剰画像データに基づいて、前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫するか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫しないと判断された場合に、前記読み出し手段が前記蓄積信号を増幅する際の読み出し増幅率が基準値より高くなるように制御する制御ステップと、
を備えたことを特徴とする撮像システムの制御方法。 - 光電変換手段を含む画素が複数配列された画素配列と、前記光電変換手段により蓄積された信号を前記画素配列の前記複数の画素のそれぞれから読み出して増幅することにより画像信号を生成して出力する読み出し手段とを有する撮像装置と、適正な露出値が得られるように前記光電変換手段が信号を蓄積する蓄積時間を制御する露出制御手段と、前記画像信号をA/D変換することにより画像データを生成するA/D変換手段とを有する撮像システムの制御方法であって、
前記露出制御手段により制御された蓄積時間に基づいて前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫するか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで前記A/D変換手段のダイナミックレンジを圧迫しないと判断された場合に、前記読み出し手段が前記画像信号を増幅する際の読み出し増幅率が基準値より高くなるように制御する制御ステップと、
を備えたことを特徴とする撮像システムの制御方法。
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