JP2017139820A - 撮像装置及び撮像システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。固体撮像装置は、画素部101と、垂直走査回路102と、読出し回路103と、出力アンプ105と、水平走査回路104とを有する。画素部101は、入射光に応じて発生した電荷を蓄積して信号を出力する2次元行列状に配置された複数の画素を有する。垂直走査回路102は、画素部101から読出し回路103に画素信号を読み出すための画素制御手段である。読出し回路103は、画素部101の画素からの信号を処理する。水平走査回路104は、読出し回路103から出力アンプ105への信号転送を制御する。
本発明の第2の実施形態の撮像装置の構成は、第1の実施形態と同様のため、第1の実施形態と異なる点を説明する。図7は、本発明の第2の実施形態による画素配置パターンを示す図である。n行目には、R画素及びG画素を交互に配置している。また、n+1行目には、G画素及びB画素を交互に配置している。また、n+2行目及びn+3行目には、IR画素を配置している。以後の行では、これらを繰り返し配置する。本実施形態による画素部101の一部の画素の等価回路を図8に示す。図8は、図7の画素配置における同じ列に配置された4画素分の等価回路図を示す。n行目の画素は、受光素子801aと、転送トランジスタ802aと、リセットトランジスタ803aと、増幅トランジスタ804aと、行選択トランジスタ805aと、FD806aとを有する。n+1行目の画素は、受光素子801bと、転送トランジスタ802bと、リセットトランジスタ803bと、増幅トランジスタ804bと、行選択トランジスタ805bと、FD806bとを有する。n+2行目の画素は、受光素子801cと、転送トランジスタ802cと、リセットトランジスタ803cと、増幅トランジスタ804cと、行選択トランジスタ805cと、FD806cとを有する。n+3行目の画素は、受光素子801dと、転送トランジスタ802dと、リセットトランジスタ803dと、増幅トランジスタ804dと、行選択トランジスタ805dと、FD806dとを有する。垂直出力線807aには、行選択トランジスタ805a及び805cが接続される。垂直出力線807bには、行選択トランジスタ805b及び805dが接続される。本実施形態は、同じ列に対して、2本の垂直出力線807a及び807bを有する。これにより、本実施形態は、2行分の信号を垂直出力線807a及び807bに同時に読み出すことができるため、第1の実施形態と比較して、読出し速度が向上する。
本発明の第3の実施形態が第1の実施形態と同様の点は省略し、異なる点を説明する。図10は、本発明の第3の実施形態による画素配置パターンを示す図であり、図2に対してR画素及びG画素が含まれる行のG画素をIR画素に置換した配置となっている。すなわち、n行目では、R画素及びIR画素が交互に配置されている。画素の2次元行列の各行は、複数の可視光線画素を含む行又は複数のIR画素のみを含む行のいずれかである。図4及び図5で示した駆動シーケンス及び駆動パターンにより、第1のフレーム及び第2のフレームで出力される画像を図11(a)及び(b)に示す。固体撮像装置は、図11(a)の第1のフレームにおいては可視光線画素とIR画素の信号を、図11(b)の第2のフレームにおいてはIR画素の信号をそれぞれ出力する。垂直走査回路102は、図11(a)の第1のフレームでは複数の可視光線画素の電気信号を含む画像を出力させ、図11(b)の第2のフレームでは複数のIR画素の電気信号のみを含む画像を出力させる。
本発明の第4の実施形態が第2の実施形態と同様の点は省略し、異なる点を説明する。図14は、本発明の実施形態による画素配置パターンを示す。図14は、図7に対して、R画素及びG画素が含まれる行のG画素をIR画素に置換した配置となっている。すなわち、n行目では、R画素及びIR画素が交互に配置されている。図4及び図9で示した駆動シーケンス及び駆動パターンにより、第1のフレーム及び第2のフレームで出力される画像は、第3の実施形態と同様に、図11(a)の第1のフレーム及び図11(b)の第2のフレームになる。図11(a)の第1のフレームに出力されるIR画素の信号は、開口画素に含まれるIR成分の補正を行うための情報として使用することができ、第1の実施形態と比較して、より高画質の可視光線画像が得られる。また、図11(b)の第2のフレームに出力されるIR画素は、入射した近赤外線の情報を得ることが目的のため、第1のフレームで出力されるIR画素と蓄積時間が同一である必要はない。また、第2のフレームは、第1のフレームに対して、画素信号に対してのゲインも同一である必要はないため、蓄積時間を長くする、あるいはゲインをかける等により、より高感度なIR画像を得ることができる。以上より、本実施形態は、第2の実施形態に対して、第1のフレームで出力される画像に対して、より低雑音の画像を提供することができる。
図16は、本発明の第5の実施形態に係る撮像装置を適用した撮像システムの一例を示す図である。撮像システム501は、光学系502、撮像装置100、信号処理部503及び外部機器506を有する。信号処理部503は、撮像信号処理回路504及び画像信号処理部505を有する。撮像システム501は、その他、メモリ部やタイミング発生器等を備えていてもよい。撮像装置100は、第1〜第4の実施形態の撮像装置である。光学系502へ入射した光は、撮像装置100の撮像面(画素部101)へ被写体の像を形成する。撮像装置100は、撮像面に形成された被写体の像を画像信号に変換し、その画像信号を画素部101から読み出して出力する。撮像信号処理回路504は、撮像装置100に接続されており、撮像装置100から出力された画像信号を処理する。画像信号処理部505は、撮像信号処理回路504で処理された画像信号に対し、各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、外部機器(例えばパーソナルコンピュータ)506へ出力される。撮像装置100から撮像信号処理回路504に供給される信号がアナログ信号の場合には、画像信号処理部505に供給されるまでに、撮像信号処理回路504内のA/D変換器等によりデジタル信号に変換することが望ましい。
Claims (7)
- 可視光線を電気信号に変換する複数の第1の画素と、
近赤外線を電気信号に変換する複数の第2の画素と、
第1のフレームでは複数の前記第1の画素の電気信号を含む信号を出力させ、第2のフレームでは複数の前記第2の画素の電気信号のみを含む信号を出力させる走査回路と
を有することを特徴とする撮像装置。 - 前記複数の第1の画素及び前記複数の第2の画素は、2次元行列状に配置され、
前記2次元行列の各行は、複数の前記第1の画素を含む行又は複数の前記第2の画素のみを含む行のいずれかであることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 前記第2のフレームでは、複数の前記第2の画素の電気信号が加算されて出力されることを特徴とする請求項1又は2記載の撮像装置。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置に像を形成する光学系と、
前記撮像装置から出力された画像を処理して画像データを生成する信号処理部と
を有することを特徴とする撮像システム。 - 前記信号処理部は、前記第1のフレームを基に可視光線画像を形成し、前記第2のフレームを基に近赤外線画像を形成することを特徴とする請求項4記載の撮像システム。
- 前記信号処理部は、前記可視光線画像及び前記近赤外線画像をフレーム毎に交互に表示させることを特徴とする請求項5記載の撮像システム。
- 前記信号処理部は、前記可視光線画像及び前記近赤外線画像を合成して表示させることを特徴とする請求項5記載の撮像システム。
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2017
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