JP2016119652A5 - - Google Patents

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  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。
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