JP2016119652A5 - - Google Patents

Claims (32)

1. 撮像素子と、前記撮像素子を制御する制御部と、を備える撮像装置であって、
   前記撮像素子は、複数の画素を有し、
   前記複数の画素の各画素は、光電変換部と、電荷保持部と、出力部と、前記光電変換部で生成された電荷を前記電荷保持部に転送する第１の転送部と、前記電荷保持部に保持された電荷を前記出力部に転送する第２の転送部と、を含み、
   前記制御部は、前記光電変換部で生成された電荷を前記第１の転送部によって前記電荷保持部に転送し保持する保持動作と、前記電荷保持部に保持されている電荷を前記第２の転送部によって前記出力部に転送する転送動作と、を前記撮像素子に繰り返し行わせ、
   前記制御部は、前記保持動作として、
   第１の露光時間において前記光電変換部で生成された電荷を前記第１の転送部によって前記電荷保持部に転送し保持する第１のサンプリング動作を、１フレームの期間に複数回行う第１の保持動作と、
   前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間において前記光電変換部で生成された電荷を前記第１の転送部によって前記電荷保持部に転送し保持する第２のサンプリング動作を、前記１フレームの期間に１回以上行う第２の保持動作と、
   を含む複数の保持動作のうち１つ以上を、前記撮像素子に行わせることを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１のサンプリング動作、及び前記第２のサンプリング動作が、前記複数の画素で同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記１フレームの期間のうち、前記転送動作を開始してから終了するまでの期間が、各フレームにおいて同じ期間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記１フレームの期間のうち、１回の前記第１のサンプリング動作を開始してから次の回の前記第１のサンプリング動作を開始するまでの期間が、前記１フレームの期間の１／２以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
5. 前記１フレームの期間のうち、１回の前記第１のサンプリング動作を開始してから次の回の前記第１のサンプリング動作を開始するまでの期間が、前記１フレームの期間の１／４以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
6. 前記１フレームの期間のうち、最初の前記第１のサンプリング動作を開始してから最後の前記第１のサンプリング動作を終了するまでの期間が、前記１フレームの期間の１／２以上であることを特徴とする請求項４又は５に記載の撮像装置。
7. 前記１フレームの期間のうち、最初の前記第１のサンプリング動作を開始してから最後の前記第１のサンプリング動作を終了するまでの期間が、前記１フレームの期間のうち最初の前記第２のサンプリング動作を開始してから最後の前記第２のサンプリング動作を終了するまでの期間よりも短いことを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の撮像装置。
8. 前記１フレームの期間のうち、前記転送動作の期間が、前記１フレームの期間の１／２以下であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像装置。
9. 前記複数の保持動作は、前記第１の露光時間よりも長く、前記第２の露光時間よりも短い、第３の露光時間の間に前記光電変換部で生成された電荷を前記第１の転送部によって前記電荷保持部に転送し保持する第３のサンプリング動作を、前記１フレームの期間に複数回行う第３の保持動作を更に含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の撮像装置。
10. 前記制御部は、前記複数の保持動作を前記撮像素子に順次、行わせることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の撮像装置。
11. 前記撮像装置は、画像合成部を更に備え、
    前記画像合成部は、露光時間の異なる少なくとも２つのフレームで得られた画像を合成し、出力することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の撮像装置。
12. 前記複数の画素の各画素は、前記電荷保持部と、前記第１の転送部と、前記第２の転送部と、を含むセットを２つ含み、
    前記制御部は、
    同じフレームの期間に、
    前記セットの一方に前記第１の保持動作を、
    前記セットの他方に前記第２の保持動作を、
    それぞれ行わせることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の撮像装置。
13. 前記制御部は、前記第１のサンプリング動作と、前記第２のサンプリング動作とを、前記撮像素子に順次、行わせることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記１フレームの期間のうち、前記第１の露光時間の合計と前記第２の露光時間の合計とを合計した時間が、前記１フレームの期間の１／２以上であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の撮像装置。
15. 前記複数の画素は、前記光電変換部の電位をリセットするリセット部を更に有し、
    前記リセット部による前記光電変換部の電荷のリセットが、前記第１のサンプリング動作、及び前記第２のサンプリング動作の前に、前記複数の画素で一斉に行わることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の撮像装置。
16. 前記リセット部は、オーバーフロードレイン構造を有することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
17. 前記１フレームの期間が、商用電源の周期又は商用電源の周期の１／２と等しいことを特徴とする請求項１乃至１６の何れか１項に記載の撮像装置。
18. 複数の画素を有する撮像素子の駆動方法であって、
    前記複数の画素の各画素は、一つの光電変換部と、少なくとも二つの電荷保持部と、出力部と、前記光電変換部から一方の電荷保持部へ電荷を転送する転送部と、前記光電変換部から他方の電荷保持部へ電荷を転送する転送部と、前記一方の電荷保持部から前記出力部へ電荷を転送する転送部と、前記他方の電荷保持部から前記出力部へ電荷を転送する転送部と、を含み、
    前記一方の電荷保持部で電荷が保持されている状態で、前記他方の電荷保持部へ電荷を転送し保持する第１工程と、
    前記第１工程によって前記二つの電荷保持部で電荷が保持されている状態で、前記一方の電荷保持部から電荷を転送する第２工程と、
    を含むことを特徴とする駆動方法。
19. 前記一方の電荷保持部に、第１の露光時間において前記光電変換部で生成された電荷が保持され、
    前記他方の電荷保持部に、前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間において前記光電変換部で生成された電荷が保持されることを特徴とする請求項１８に記載の駆動方法。
20. 複数の画素を有する撮像素子の駆動方法であって、
    前記複数の画素の各画素は、光電変換部と、電荷保持部と、出力部と、前記光電変換部で生成された電荷を前記電荷保持部に転送する第１の転送部と、前記電荷保持部に保持された電荷を前記出力部に転送する第２の転送部と、を含み、
    前記光電変換部で生成された電荷を前記第１の転送部によって前記電荷保持部に転送し保持する保持工程と、前記電荷保持部に保持されている電荷を前記第２の転送部によって前記出力部に転送する電荷転送工程と、を繰り返し行い、
    前記保持工程として、
    第１の露光時間において前記光電変換部で生成された電荷を前記第１の転送部によって前記電荷保持部に転送し保持する第１のサンプリング動作を、１フレームの期間に複数回行う第１の保持工程と、
    前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間において前記光電変換部で生成された電荷を前記第１の転送部によって前記電荷保持部に転送し保持する第２のサンプリング動作を、前記１フレームの期間に１回以上行う第２の保持工程と、
    を含む複数の保持工程のうち１つ以上を、行うことを特徴とする駆動方法。
21. 複数の画素を有する撮像素子の駆動方法であって、
    前記複数の画素の各画素は、光電変換部と、電荷保持部と、出力部と、前記光電変換部で生成された電荷を前記電荷保持部に転送する第１の転送部と、前記電荷保持部に保持された電荷を前記出力部に転送する第２の転送部と、を含み、
    前記駆動方法は、
    第１の露光時間において前記光電変換部で生成された電荷を前記第１の転送部によって前記電荷保持部に転送し保持する第１のサンプリング動作を複数回行う第１の保持工程と、
    前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間において前記光電変換部で生成された電荷を前記第１の転送部によって前記電荷保持部に転送し保持する第２のサンプリング動作を１回以上行う第２の保持工程と、
    を含み、
    前記第２の保持工程が、２回の第１の保持工程の間に行われることを特徴とする駆動方法。
22. 前記第１のサンプリング動作、及び前記第２のサンプリング動作が、前記複数の画素で同時に行われることを特徴とする請求項２０または２１に記載の駆動方法。
23. 前記第１の保持工程において、複数回の前記第１のサンプリング動作で転送された電荷が、前記電荷保持部で加算されることを特徴とする請求項２０乃至２２の何れか１項に記載の駆動方法。
24. 複数の画素を有し、１フレームの期間に１つの画像を生成する撮像素子の駆動方法であって、
    前記複数の画素の各画素は、光電変換部と、第１の電荷保持部と、第２の電荷保持部と、出力部と、を含み、
    前記駆動方法は、
    第１の露光時間において前記光電変換部で生成された第１の電荷を前記第１の電荷保持部で保持する工程と、
    前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間において前記光電変換部で生成された第２の電荷を前記第２の電荷保持部で保持する工程と、
    を含み、
    前記第１の電荷が前記第１の電荷保持部で保持されている期間の少なくとも一部と、前記第２の電荷が前記第２の電荷保持部で保持されている期間の少なくとも一部と、が重なることを特徴とする駆動方法。
25. 前記第１の電荷は、複数回の第１のサンプリング動作によって生成され、
    複数回の前記第１のサンプリング動作の各サンプリング動作は、
    第３の露光時間において前記光電変換部で生成された電荷を前記光電変換部から前記第１の電荷保持部に転送し、
    前記１フレームの期間において、前記第３の露光時間の合計が、前記第１の露光時間となり、
    前記第２の電荷は、複数回の第２のサンプリング動作によって生成され、
    複数回の前記第２のサンプリング動作の各サンプリング動作は、
    第４の露光時間において前記光電変換部で生成された電荷を前記光電変換部から前記第２の電荷保持部に転送し、
    前記１フレームの期間において、前記第４の露光時間の合計が、前記第２の露光時間となることを特徴とする請求項２４に記載の駆動方法。
26. 前記１フレームの期間において、前記第１のサンプリング動作と前記第２のサンプリング動作とが、交互に行われることを特徴とする請求項２５に記載の駆動方法。
27. 前記１フレームの期間において、前記第１のサンプリング動作の回数と前記第２のサンプリング動作の回数とが、同じことを特徴とする請求項２６に記載の駆動方法。
28. 前記１フレームの期間において、前記第１のサンプリング動作の回数が、前記第２のサンプリング動作の回数と異なっていることを特徴とする請求項２６に記載の駆動方法。
29. 前記第１のサンプリング動作のサンプリングの周期および前記第２のサンプリング動作のサンプリングの周期が、商用電源の周期よりも早いことを特徴とする請求項２５乃至２８の何れか１項に記載の駆動方法。
30. 前記第１のサンプリング動作のサンプリングの周期および前記第２のサンプリング動作のサンプリングの周期が、商用電源の周期の２倍以上であることを特徴とする請求項２５乃至２９の何れか１項に記載の駆動方法。
31. 前記１フレームの期間において、前記第１の露光時間と前記第２の露光時間とを合計した時間が、前記１フレームの期間の１／２以上であることを特徴とする請求項２４乃至３０の何れか１項に記載の駆動方法。
32. 撮像素子と、前記撮像素子を制御する制御部と、を備える撮像装置であって、
    複数の画素の各画素は、光電変換部と、第１の電荷保持部と、第２の電荷保持部と、出力部と、を含み、
    前記制御部は、
    前記撮像素子に、１フレームの期間に１つの画像を生成させ、
    前記撮像素子に、第１の保持動作と第２の保持動作とを含む保持動作を行わせ、
    前記第１の保持動作は、第１の露光時間において前記光電変換部で生成された第１の電荷を前記第１の電荷保持部で保持させ、
    前記第２の保持動作は、前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間において前記光電変換部で生成された第２の電荷を前記第２の電荷保持部で保持させ、
    前記第１の電荷が前記第１の電荷保持部で保持されている期間の少なくとも一部と、前記第２の電荷が前記第２の電荷保持部で保持されている期間の少なくとも一部と、が重なることを特徴とする撮像装置。