JP2020031258A - 撮像装置、カメラ、及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも多様な撮像効果を奏する撮像を実現し得る撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】撮像装置１は、複数のフレーム画像を連続して撮像する撮像素子１０と、撮像素子１０における露光状態の制御を行う制御部２０とを備え、撮像素子１０は、上記制御に応じて、１フレーム画像の撮像期間中に複数回露光する。【選択図】図１

Description

画像を撮像する撮像装置、カメラ、及び撮像方法に関する。

従来、イメージセンサを用いて画像を撮像する撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−０４２１８０号公報

撮像装置には、多様な撮像効果を奏する撮像が望まれる。

そこで、本開示は、従来よりも多様な撮像効果を奏する撮像を実現し得る撮像装置、カメラ、及び撮像方法を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る撮像装置は、複数のフレーム画像を連続して撮像する撮像素子と、前記撮像素子における露光状態の制御を行う制御部とを備え、前記撮像素子は、前記制御に応じて、１フレーム画像の撮像期間中に複数回露光する。

本開示の一態様に係るカメラは、上記撮像装置と、前記撮像素子に外部の光を集光するレンズとを備える。

本開示の一態様に係る撮像方法は、撮像素子と、当該撮像素子を制御する制御部とを備える撮像装置が行う撮像方法であって、前記撮像素子が、複数のフレーム画像を連続して撮像する撮像ステップと、前記制御部が、前記撮像素子の露光状態を制御する制御ステップとを含み、前記撮像ステップでは、前記撮像素子が、前記制御に応じて、１フレーム画像の撮像期間中に複数回露光する。

上記本開示に係る撮像装置、カメラ、及び撮像方法によると、従来よりも多様な撮像効果が得られる撮像を実現することが可能となる。

図１は、実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態に係る撮像素子の構成を示すブロック図である。 図３Ａは、実施の形態に係る光電変換素子の平面図である。 図３Ｂは、実施の形態に係る光電変換素子の側面図である。 図４は、実施の形態に係る画素回路の構成を示すブロック図である。 図５Ａは、フレーム切替信号のタイミング図である。 図５Ｂは、実施の形態に係る撮像素子の動作を示すタイミング図である。 図５Ｃは、露光状態出力パルスのタイミング図である。 図５Ｄは、実施の形態に係る光電変換素子の状態を示すタイミング図である。 図６は、実施の形態に係る多重露光撮像処理のフローチャートである。 図７は、変形例におけるカメラの構成を示すブロック図である。 図８Ａは、変形例におけるデジタルスチルカメラの斜視図である。 図８Ｂは、変形例におけるビデオカメラの斜視図である。

本開示の一態様に係る撮像装置は、複数のフレーム画像を連続して撮像する撮像素子と、前記撮像素子における露光状態の制御を行う制御部とを備え、前記撮像素子は、前記制御に応じて、１フレーム画像の撮像期間中に複数回露光する。

この撮像装置は、１フレーム画像の撮像期間中に複数回露光する。このため、被写体が比較的高速で動いている場合には、各フレーム画像において、そのフレーム画像の撮像期間中の被写体の位置が平均化された画像が撮像されることとなる。このことにより、被写体が比較的高速で動いている場合において、この撮像装置によって撮像された画像からなる映像は、各フレーム画像の撮像期間中に１回しか露光しない従来の撮像装置によって撮像された画像からなる映像よりも、被写体の動きがより自然な動きに見えるようになる。

このように、この撮像装置によると、従来よりも多様な撮像効果を奏する撮像を実現することが可能となる。

また、例えば、前記撮像素子は、第１所定範囲の電圧が印加された状態において受光することで内部光電効果による電荷を生成し、第２所定範囲の電圧が印加された状態において受光しても内部光電効果による電荷を生成しない光電変換部材を含み、前記制御部は、前記１フレーム画像の撮像期間中に、前記光電変換部材に対して、前記第１所定範囲の電圧と前記第２所定範囲の電圧とを交互に印加することで、前記制御を行うとしてもよい。

これにより、この撮像装置は、機械的なシャッターを用いなくても、撮像素子の露光状態の制御を実現することが可能となる。

また、例えば、前記撮像素子は、有機薄膜を前記光電変換部材とする有機ＣＭＯＳイメージセンサであるとしてもよい。

これにより、撮像素子の高集積化を実現することが可能となる。

また、例えば、前記制御部は、前記第１所定範囲の電圧の印加と前記第２所定範囲の電圧の印加とが一定周期で切り替わるように、前記制御を行うとしてもよい。

これにより、光電変換部材への電圧印加の制御を、比較的平易に実現することが可能となる。

また、例えば、前記制御部は、前記撮像素子に前記第１所定範囲の電圧を印加する場合には、前記第１所定範囲内における第１特定電圧を印加し、前記第２所定範囲の電圧を印加する場合には、前記第２所定範囲内における第２特定電圧を印加し、前記制御において、前記撮像素子に対して、前記第１特定電圧を印加する期間と第２特定電圧を印加する期間との、前記一定周期におけるデューティ比を変更することで、前記１フレーム画像の撮像期間中における前記撮像素子の露光量を調整するとしてもよい。

これにより、撮像素子における露光量のリニアな制御を、比較的平易に実現することが可能となる。

本開示の一態様に係るカメラは、上記撮像装置と、前記撮像素子に外部の光を集光するレンズとを備える。

このカメラは、１フレーム画像の撮像期間中に複数回露光する。このため、被写体が比較的高速で動いている場合には、各フレーム画像において、そのフレーム画像の撮像期間中の被写体の位置が平均化された画像が撮像されることとなる。このことにより、被写体が比較的高速で動いている場合において、このカメラによって撮像された画像からなる映像は、各フレーム画像の撮像期間中に１回しか露光しない従来のカメラによって撮像された画像からなる映像よりも、被写体の動きがより自然な動きに見えるようになる。

このように、このカメラによると、従来よりも多様な撮像効果を奏する撮像を実現することが可能となる。

本開示の一態様に係る撮像方法は、撮像素子と、当該撮像素子を制御する制御部とを備える撮像装置が行う撮像方法であって、前記撮像素子が、複数のフレーム画像を連続して撮像する撮像ステップと、前記制御部が、前記撮像素子の露光状態を制御する制御ステップとを含み、前記撮像ステップでは、前記撮像素子が、前記制御に応じて、１フレーム画像の撮像期間中に複数回露光する。

この撮像方法を利用する撮像装置は、１フレーム画像の撮像期間中に複数回露光する。このため、被写体が比較的高速で動いている場合には、各フレーム画像において、そのフレーム画像の撮像期間中の被写体の位置が平均化された画像が撮像されることとなる。このことにより、被写体が比較的高速で動いている場合において、この撮像方法を利用する撮像装置によって撮像された画像からなる映像は、各フレーム画像の撮像期間中に１回しか露光しない従来の撮像方法を利用する撮像装置によって撮像された画像からなる映像よりも、被写体の動きがより自然な動きに見えるようになる。

このように、この撮像方法によると、従来よりも多様な撮像効果を奏する撮像を実現することが可能となる。

以下、実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。本開示は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の独立請求項に記載されていない構成要素については、本開示の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

（実施の形態）
ここでは、画像を撮像する撮像装置１について、図面を参照しながら説明する。

［１．構成］
図１は、実施の形態に係る撮像装置１の構成を示すブロック図である。

同図に示されるように、撮像装置１は、撮像素子１０と制御部２０とインターフェース部３０とを含んで構成される。

撮像素子１０は、複数のフレーム画像を連続して撮像する。

制御部２０は、撮像素子１０における露光状態の制御を行う。制御部２０は、一例として、メモリ（図示されず。）に記憶されるプログラムをプロセッサ（図示されず。）が実行することによって実現される。

インターフェース部３０は、撮像素子１０と外部の回路、及び、制御部２０と外部の回路との間で行われる通信を実現する。また、インターフェース部３０は、撮像装置１を利用するユーザによる操作を受け付け、ユーザに対して出力を表示する。

インターフェース部３０は、一例として、半導体集積回路からなる通信ポートと、ユーザ操作を電気信号に変換し、ユーザへの出力を表示するタッチパネルとを含んで実現される。

撮像装置１では、撮像素子１０は、制御部２０の制御に応じて、１フレーム画像の撮像期間中に複数回露光する。以下、撮像素子１０について、図面を用いてさらに詳細に説明する。

図２は、撮像素子１０の構成を示すブロック図である。

同図に示されるように、撮像素子１０は、光電変換素子１１０と、画素回路アレイ１２０と、読み出し回路１３０と、出力回路１４０と、行走査回路１５０と、タイミング制御回路１６０と、電圧印加回路１７０とを含んで構成される。

図３Ａは、光電変換素子１１０の平面図であり、図３Ｂは、光電変換素子１１０の側面図である。

図３Ａ、図３Ｂに示されるように、光電変換素子１１０は、薄膜状の光電変換部材１１１と、光電変換部材１１１の上面に密着する上部透明電極１１２と、光電変換部材１１１の下面に密着する、Ｎ行Ｍ列（Ｎ、Ｍは、１以上の整数。）の二次元アレイ状に配置されたＮ×Ｍ枚の下部画素電極１１３とを含んで構成される。

光電変換部材１１１は、０Ｖと不感領域を含まない第１所定範囲の電圧が印加された状態において受光することで内部光電効果による電荷を生成し、０Ｖと不感領域である第２所定範囲の電圧が印加された状態において受光しても内部光電効果による電荷を生成しない。

ここでは、光電変換部材１１１が、上記特性を有する有機薄膜であるとして説明する。すなわち、この実施の形態においては、撮像素子１０が、有機薄膜を光電変換部材とする有機ＣＭＯＳイメージセンサである場合の例となっている。

上部透明電極１１２は、光電変換部材１１１の上面の全体に、下面に対して０Ｖを含む電位差を生じさせる電圧を印加する、透明な電極である。

下部画素電極１１３は、光電変換部材１１１の下面の全体を覆うように、Ｎ行Ｍ列の二次元アレイ状に配置された電極である。

下部画素電極１１３は、光電変換部材１１１の上面に、下面に対して正の電位差を生じさせる電圧が印加されている場合において、光電変換部材１１１で電荷が生成されるときに、自身の近傍において生成される電荷のうち、正の電荷を集電する。

上記構成の光電変換素子１１０は、光電変換部材１１１の上面に、下面に対して、内部光電効果が生ずる範囲の正の電位差を生じさせる電圧が印加されている場合には、受光による内部光電効果によって生成される正の電荷を、下部画素電極１１３のそれぞれが集電する。これに対して、光電変換部材１１１の上面が、下面と略同電位である場合には、受光しても、内部光電効果による電荷が生成されず、従って、下部画素電極１１３のそれぞれが電荷を集電することはない。

以下、光電変換部材１１１の上面に、下面に対して、内部光電効果が生ずる範囲の正の電位差を生じさせる電圧が印加されている期間のことを露光期間と呼び、光電変換部材１１１の上面に、下面に対して、内部光電効果が生じない範囲の電圧（ここでは、下面と略同電位の電圧）が印加されている期間のことを遮光期間と呼ぶ。

再び、図２に戻って、撮像素子１０の説明を続ける。

画素回路アレイ１２０は、Ｎ×Ｍ個の画素回路２１が、Ｎ行Ｍ列の二次元アレイ状に配置されてなる半導体デバイスであって、光電変換素子１１０の下面側に、光電変換素子１１０に重ね合わされて配置される。

画素回路アレイ１２０において、各画素回路２１は、撮像素子１０を平面視した場合において、画素回路２１それぞれの位置が、下部画素電極１１３それぞれの位置と、一対一に対応付けられて重なるように配置されている。

図４は、画素回路２１の構成を示すブロック図である。

同図に示されるように、画素回路２１は、リセットトランジスタ２２と、増幅トランジスタ２３と、選択トランジスタ２４と、電荷蓄積ノード２５とを含んで構成される。

電荷蓄積ノード２５は、自身の属する画素回路２１に対応する下部画素電極１１３と、リセットトランジスタ２２のソースと、増幅トランジスタ２３のゲートとに接続され、接続される下部画素電極１１３によって集電された正の電荷を蓄積する。

リセットトランジスタ２２は、ゲートにリセット信号線５１が接続され、ドレインにリセット電圧ＶＲＳＴが供給され、ソースに電荷蓄積ノード２５が接続される。

リセットトランジスタ２２は、行走査回路１５０（後述）からリセット信号線５１を介して配送されるリセット信号によってオンにされることで、電荷蓄積ノード２５に蓄積された電荷の量をリセット（初期化）する。

増幅トランジスタ２３は、ゲートに電荷蓄積ノード２５が接続され、ドレインに電源電圧ＶＤＤが供給され、ソースに選択トランジスタ２４のドレインが接続される。

増幅トランジスタ２３のゲートには、電荷蓄積ノード２５に蓄積される電荷に応じた電圧が印加される。

このため、増幅トランジスタ２３は、選択トランジスタ２４がオン状態の場合に、電荷蓄積ノード２５に蓄積された電荷に応じた電流を流す電流源として機能する。

選択トランジスタ２４は、ゲートに選択信号線５２が接続され、ドレインに増幅トランジスタ２３のソースが接続され、ソースに垂直信号線３２が接続される。

選択トランジスタ２４は、行走査回路１５０（後述）から選択信号線５２を介して配送される選択信号によってオンにされることで、増幅トランジスタ２３に流れる電流を垂直信号線３２に出力する。

後述するように、垂直信号線３２に出力される電流の電流量が、列読み出し回路３１（後述）によって検知されることで、選択信号によってオンされた選択トランジスタ２４を含む画素回路２１の電荷蓄積ノード２５に蓄積された電荷の量が読み出される。

画素回路２１は、上記構成により、電荷蓄積ノード２５に蓄積された電荷の量が非破壊で読み出される。

再び、図２に戻って、撮像素子１０の説明を続ける。

行走査回路１５０は、下記蓄積電荷量リセット機能と下記読み出し画素回路選択機能とを有する。

蓄積電荷量リセット機能は、画素回路アレイ１２０において、読み出し回路１３０に最も遠い側の行（第１行）から、読み出し回路１３０に最も近い側の行（第Ｎ行）へと１行ずつ順に、所定時間ｔ１間隔で、該当行に属する画素回路２１それぞれにおける電荷蓄積ノード２５に蓄積された正の電荷をリセットするためのリセット信号を、該当行に属する画素回路２１それぞれに接続されるリセット信号線５１を介して配送する機能である。

これにより、画素回路アレイ１２０に含まれる全ての画素回路２１の電荷蓄積ノード２５に蓄積された電荷のリセットは、第１行目から第Ｎ行目まで行単位で順に実行され、第１行目に属する画素回路２１についてのリセットが開始されてから、第Ｎ行目に属する画素回路２１についてのリセットが完了するまで、Ｎ×ｔ１の期間を要する。

読み出し画素回路選択機能とは、画素回路アレイ１２０において、第１行から第Ｎ行へと１行ずつ順に、所定時間ｔ１間隔で、該当行に属する画素回路２１それぞれにおける選択トランジスタ２４をオンにするための選択信号を、該当行に属する画素回路２１それぞれに接続される選択信号線５２を介して配送する機能である。

これにより、画素回路アレイ１２０に含まれる全ての画素回路２１の電荷蓄積ノード２５に蓄積された電荷量の読み出しは、第１行目から第Ｎ行目まで行単位で順に実行され、第１行目に属する画素回路２１についての読み出しが開始されてから、第Ｎ行目に属する画素回路２１についての読み出しが完了するまで、Ｎ×ｔ１の期間を要する。

読み出し回路１３０は、画素回路アレイ１２０を構成する画素回路２１のそれぞれに蓄積されている電荷の量を読み出す。

読み出し回路１３０は、画素回路アレイ１２０のＭ個の列それぞれに対応するＭ個の列読み出し回路３１を含んで構成される。

列読み出し回路３１は、対応する列に属する画素回路２１それぞれに接続される垂直信号線３２を介して、選択信号によってオンとなっている選択トランジスタ２４を含む画素回路２１（この画素回路２１のことを、「読み出し対象の画素回路２１」とも呼ぶ。）の増幅トランジスタ２３に流れる電流量を検知することで、読み出し対象の画素回路２１の電荷蓄積ノード２５に蓄積されている電荷の量を読み出して、読み出した電荷の量を示すＫビット（Ｋは、正の整数、例えば８）のデジタル信号を、読み出し対象の画素回路２１の画素値として出力する。

出力回路１４０は、列読み出し回路３１から出力された画素値を外部に出力する。

電圧印加回路１７０は、光電変換部材１１１に電圧を印加する。より具体的には、電圧印加回路１７０は、上部透明電極１１２に印加する電圧を制御して、光電変換部材１１１の上面に、（１）下面に対して、内部光電効果が生ずる正の電位差を生じさせる所定の第１電圧を印加することで、その印加状態の期間、光電変換素子１１０を露光期間とし、（２）下面に対して、内部光電効果が生ずる正の電位差を生じさせない電位差（ここでは、下面と同電位）を生じさせる所定の第２電圧を印加することで、その印加状態の期間、光電変換素子１１０を遮光期間とする。

タイミング制御回路１６０は、行走査回路１５０の動作タイミングと、読み出し回路１３０の動作タイミングと、電圧印加回路１７０の動作タイミングとを制御する。すなわち、タイミング制御回路１６０は、行走査回路１５０による、蓄積電荷量リセット機能を実行するタイミングと、読み出し画素回路選択機能を実行するタイミングとを制御し、読み出し回路１３０による、選択信号によって選択された画素回路２１の電荷蓄積ノード２５に蓄積されている電荷の量を読み出すタイミングを制御し、電圧印加回路１７０による、光電変換素子１１０を露光期間とするタイミングと、光電変換素子１１０を遮光期間とするタイミングとを制御する。

再び、図１に戻って、撮像装置１の説明を続ける。

制御部２０は、下記フレーム画像連続撮像機能と下記露光制御機能とを有する。

フレーム画像連続撮像機能は、所定のフレーム期間Ｔ１（例えば、１／６０秒）毎に、撮像素子１０にフレーム画像を連続して撮像させる機能である。より具体的には、撮像素子１０に対して、フレーム期間Ｔ１毎に、フレーム切替信号を出力することで、撮像素子１０に上記フレーム画像の連続撮像を実行させる。

図５Ａは、制御部２０によって出力されるフレーム切替信号のタイミング図である。

図５Ａに示されるように、制御部２０は、撮像素子１０に対して、フレーム期間Ｔ１毎に、フレーム切替信号を出力する。

撮像素子１０は、制御部２０から出力されたフレーム切替信号を受け取ると、タイミング制御回路１６０が、行走査回路１５０の動作タイミングと、読み出し回路１３０の動作タイミングとを制御することで、フレーム開始信号を受け取るタイミングで、画素回路アレイ１２０を構成する全画素回路２１に対する、電荷蓄積ノード２５に蓄積されている電荷の量の読み出しを開始する。

図５Ｂは、撮像素子１０の動作を示すタイミング図である。

図５Ｂに示されるように、画素回路アレイ１２０に含まれる全ての画素回路２１の電荷蓄積ノード２５に蓄積された電荷量の読み出しは、第１行から第Ｎ行まで行単位で順にｔ１ずつ遅れたタイミングで実行される。

また、撮像素子１０は、タイミング制御回路１６０が、行走査回路１５０の動作タイミングを制御することで、上記電荷量の読み出しを開始してから、Δｔだけ遅延するタイミングで、画素回路アレイ１２０を構成する全画素回路２１に対する、電荷蓄積ノード２５に蓄積されている電荷の量のリセット（初期化）を開始する。

図５Ｂに示されるように、画素回路アレイ１２０に含まれる全ての画素回路２１の電荷蓄積ノード２５に蓄積された電荷量のリセットは、第１行から第Ｎ行まで行単位で順にｔ１毎遅れたタイミングで実行される。

再び図１に戻って、制御部２０の説明を続ける。

露光制御機能は、撮像素子１０による複数のフレーム画像の連続撮像において、各フレームにおける露光量が、撮像装置１を利用するユーザによって指定された指定露光量となるように、撮像素子１０にフレーム画像を撮像させる機能である。ここで、この指定露光量は、フレーム期間の全てを露光期間とする場合における、光電変換素子１１０の露光量である最大露光量未満の範囲に限られる。より具体的には、制御部２０は、（１）最大露光量を１とした場合における指定露光量の比率（以下、この比率のことを「指定露光量比率」と呼ぶ。）を算出して、（２）フレーム期間Ｔ１の１／Ｌ（Ｌは２より大きな数、ここでは、例えば、１０）の周期であって、算出した指定露光量比率をデューティ比とする露光状態制御パルス列を生成し、（３）生成した露光量制御パルス列を、撮像素子１０に対して出力することで、撮像素子１０に指定露光量となるフレーム画像の撮像を実行させる。

図５Ｃは、制御部２０によって出力される露光状態出力パルスのタイミング図である。

図５Ｃに示されるように、制御部２０は、撮像素子１０に対して、周期がＴ１×１／Ｌで、デューティ比が指定露光量比率となる露光量制御パルス列を出力する。

撮像素子１０は、制御部２０から出力された露光状態制御パルスを受け取ると、タイミング制御回路１６０が、電圧印加回路１７０を制御して、露光状態制御パルスがハイの期間、光電変換素子１１０を露光期間とし、露光状態制御パルスがロウの期間、光電変換素子１１０を遮光期間とする。

図５Ｄは、光電変換素子１１０の状態を示すタイミング図である。

図５Ｄに示されるように、光電変換素子１１０は、露光状態制御パルスがハイの期間、露光期間となり、露光状態制御パルスがロウの期間、遮光期間となる。

このように、撮像素子１０は、フレーム期間Ｔ１内にＬ回、指定露光量比率で定められる、露光状態制御パルス列におけるハイの期間ずつ露光することで、指定露光量となるフレーム画像を撮像する。

上記構成の撮像装置１が行う動作について、以下、図面を参照しながら説明する。

［２．動作］
撮像装置１は、その特徴的な動作として、多重露光撮像処理を行う。

多重露光撮像処理は、各フレーム画像の撮像期間中に、指定露光量比率で定められる期間ずつ複数回露光することで、撮像装置１を利用するユーザによって指定された指定露光量となるように、複数のフレーム画像を連続して撮像する処理である。

図６は、多重露光撮像処理のフローチャートである。

この多重露光撮像処理は、インターフェース部３０によって、撮像装置１を利用するユーザからの多重露光撮像処理を開始する旨の操作が受け付けられることで開始される。

多重露光撮像処理が開始されると、インターフェース部３０は、ユーザからの操作を受け付けることで、ユーザによって指定される指定露光量を取得する（ステップＳ１０）。

指定露光量が取得されると、制御部２０は、その指定露光量が、フレーム期間の全てを露光期間とする場合における、光電変換素子１１０の露光量である最大露光量未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。

ステップＳ２０の処理において、指定露光量が最大露光量未満である場合に（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、制御部２０は、最大露光量を１とした場合における指定露光量の比率である指定露光量比率を算出する（ステップＳ３０）。

指定露光量比率が算出されると、制御部２０は、フレーム期間Ｔ１の１／Ｌの周期であって、算出した指定露光量比率をデューティ比とする露光状態制御パルス列の出力を開始し（ステップＳ４０）、フレーム期間Ｔ１毎のフレーム切替信号の連続出力を開始する（ステップＳ５０）。

露光状態制御パルス列の出力と、フレーム切替信号の連続出力が開始されると、撮像素子１０は、フレーム期間Ｔ１内にＬ回、指定露光量比率で定められる、露光状態制御パルス列におけるハイの期間ずつ露光することで、指定露光量となるフレーム画像の連続撮像を開始する（ステップＳ６０）。

フレーム画像の連続撮像が開始されると、インターフェース部３０は、ユーザからの、多重露光撮像処理を終了する旨の撮像終了操作が受け付けられたか否かを繰り返し調べる（ステップＳ７０：Ｎｏを繰り返す）。

撮像終了操作が受け付けられると（ステップＳ７０：Ｎｏを繰り返した後ステップＳ７０：Ｙｅｓへ進む）、制御部２０は、フレーム切替信号の連続出力を終了し（ステップＳ８０）、露光状態制御パルス列の出力を終了する（ステップＳ９０）。

フレーム切替信号の連続出力と、露光状態制御パルス列の出力とが終了すると、撮像素子は、フレーム画像の連続撮像を終了する（ステップＳ１００）。

ステップＳ１００の処理が終了した場合と、ステップＳ２０の処理において、指定露光量が最大露光量未満でない場合とに（ステップＳ２０：Ｎｏ）、撮像装置１は、その多重露光処理を終了する。

［３．効果等］
上述したように、撮像装置１によると、複数のフレーム画像を連続撮像する際に、各フレーム画像の撮像期間中に、複数回露光することが可能となる。このため、被写体が比較的高速で動いている場合には、各フレーム画像において、そのフレーム画像の撮像期間中の被写体の位置が平均化された画像が撮像されることとなる。このことにより、被写体が比較的高速で動いている場合において、撮像装置１によって撮像された画像からなる映像は、各フレーム画像の撮像期間中に１回しか露光しない従来の撮像装置によって撮像された画像からなる映像よりも、被写体の動きがより自然な動きに見えるようになる。

このように、撮像装置１によると、従来よりも多様な撮像効果を奏する撮像を実現することが可能となる。

また、上述したように、撮像装置１は、露光状態制御パルス列のデューティ比を制御することで、各フレーム画像における露光量を調整することができる。このため、撮像装置１は、光量調整用の絞りを用いなくても、ＮＤ（Neutral Density）機能を実現することが可能となる。

また、絞りを用いずにＮＤ機能を実現することが可能となることから、撮像装置１が絞りを備えている場合には、その絞りを、被写体の深度調整専用に利用することが可能となる。

また、露光状態制御パルス列のデューティ比を制御することで露光量の調整が可能となることから、撮像装置１を用いることで、比較的容易かつ正確に、リニアな露光量の調整を実現することが可能となる。

（補足）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態について説明した。しかしながら、本開示における技術は、これらに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用可能である。

（１）実施の形態において、撮像装置１は、光電変換部材１１１が、第１所定範囲の電圧が印加された状態において受光することで内部光電効果による電荷を生成し、第２所定範囲の電圧が印加された状態において受光しても内部光電効果による電荷を生成しない機能を有する有機薄膜であるとして説明した。

しかしながら、光電変換部材１１１は、内部光電効果による電荷の生成の有無を、印加電圧によって制御することができる部材であれば、必ずしも上記有機薄膜に限定される必要はない。一例として、撮像装置１は、光電変換部材１１１が、ＰＮ接合面を有するダイオードである例等が考えられる。

（２）実施の形態において、撮像装置１は、フレーム期間Ｔ１が、例えば１／６０秒であり、フレーム期間Ｔ１における露光状態制御パルス列のパルス数Ｌが、例えば１０であるとして説明した。

しかしながら、フレーム期間Ｔ１は、必ずしも１／６０秒に限定される必要はなく、フレーム期間Ｔ１における露光状態制御パルス列のパルス数Ｌは、必ずしも１０に限定される必要はない。

一例として、撮像装置１は、フレーム期間Ｔ１が、１／５０秒である例、フレーム期間Ｔ１が、撮像装置１を利用するユーザによって設定される例等が考えらえる。また、一例として、撮像装置１は、フレーム期間Ｔ１における露光状態制御パルス列のパルス数Ｌが、１００である例、撮像装置１を利用するユーザによって設定される例等が考えられる。

（３）本開示には、実施の形態における撮像装置１が内蔵された電子機器も含まれるのは言うまでもない。

図７は、撮像装置１が内蔵された電子機器の一例であるカメラ７００の構成を示すブロック図である。

同図に示されるように、カメラ７００は、撮像装置１と、レンズ７０１と、信号処理部７０２と、外部インターフェース部７０３とを含んで構成される。

レンズ７０１は、撮像素子１０に外部の光を集光する。

信号処理部７０２は、撮像装置１からの出力信号に対して、各種信号処理を施す。

外部インターフェース部７０３は、信号処理部７０２からの出力信号を外部へ出力する。

このカメラ７００は、例えば、図８Ａに示されるデジタルスチルカメラや、図８Ｂに示されるビデオカメラとして実現される。

（４）撮像装置１における各構成要素（機能ブロック）は、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体装置により個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。更には、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。

また、上記各種処理の全部又は一部は、電子回路等のハードウェアにより実現されても、ソフトウェアを用いて実現されてもよい。なお、ソフトウェアによる処理は、撮像装置１に含まれるプロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現されるものである。また、そのプログラムを記録媒体に記録して頒布や流通させてもよい。例えば、頒布されたプログラムを、他のプロセッサを有する装置にインストールして、そのプログラムをそのプロセッサに実行させることで、その装置に、上記各処理を行わせることが可能となる。

また、上述した実施の形態で示した構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示の範囲に含まれる。

本開示は、画像を撮像する撮像装置に広く利用可能である。

１ 撮像装置
１０ 撮像素子
２０ 制御部
２１ 画素回路
３０ インターフェース部
１１０ 光電変換素子
１１１ 光電変換部材
１１２ 上部透明電極
１１３ 下部画素電極
１２０ 画素回路アレイ
１３０ 読み出し回路
１４０ 出力回路
１５０ 行走査回路
１６０ タイミング制御回路
１７０ 電圧印加回路
７０１ レンズ
７０２ 信号処理部
７０３ 外部インターフェース部

Claims (7)

1. 複数のフレーム画像を連続して撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子における露光状態の制御を行う制御部とを備え、
   前記撮像素子は、前記制御に応じて、１フレーム画像の撮像期間中に複数回露光する
   撮像装置。
2. 前記撮像素子は、第１所定範囲の電圧が印加された状態において受光することで内部光電効果による電荷を生成し、第２所定範囲の電圧が印加された状態において受光しても内部光電効果による電荷を生成しない光電変換部材を含み、
   前記制御部は、前記１フレーム画像の撮像期間中に、前記光電変換部材に対して、前記第１所定範囲の電圧と前記第２所定範囲の電圧とを交互に印加することで、前記制御を行う
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像素子は、有機薄膜を前記光電変換部材とする有機ＣＭＯＳイメージセンサである
   請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記制御部は、前記第１所定範囲の電圧の印加と前記第２所定範囲の電圧の印加とが一定周期で切り替わるように、前記制御を行う
   請求項２又は３に記載の撮像装置。
5. 前記制御部は、
   前記撮像素子に前記第１所定範囲の電圧を印加する場合には、前記第１所定範囲内における第１特定電圧を印加し、前記第２所定範囲の電圧を印加する場合には、前記第２所定範囲内における第２特定電圧を印加し、
   前記制御において、前記撮像素子に対して、前記第１特定電圧を印加する期間と第２特定電圧を印加する期間との、前記一定周期におけるデューティ比を変更することで、前記１フレーム画像の撮像期間中における前記撮像素子の露光量を調整する
   請求項４に記載の撮像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置と、
   前記撮像素子に外部の光を集光するレンズとを備える
   カメラ。
7. 撮像素子と、当該撮像素子を制御する制御部とを備える撮像装置が行う撮像方法であって、
   前記撮像素子が、複数のフレーム画像を連続して撮像する撮像ステップと、
   前記制御部が、前記撮像素子の露光状態を制御する制御ステップとを含み、
   前記撮像ステップでは、前記撮像素子が、前記制御に応じて、１フレーム画像の撮像期間中に複数回露光する
   撮像方法。

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