JP6233718B2 - 撮像装置及びその駆動方法 - Google Patents
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Description
まず、図1を用いて、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の構成を説明する。
さらに、静止画撮影での高ダイナミックレンジの実現について説明する。
以下、図面を参照しながら、第2の実施形態に係る撮像装置及び固体撮像装置の構成及び動作について、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
以下、図面を参照しながら、第3の実施形態に係る撮像装置及び固体撮像装置の構成及び動作について、上述した実施形態との相違点を中心に説明する。
以下、図面を参照しながら、第4の実施形態に係る撮像装置及び固体撮像装置の構成及び動作について、上述した実施形態との相違点を中心に説明する。
10 固体撮像装置
11 画像信号
20 信号処理部
21 映像信号
22 光電変換膜印加電圧
23、923 メカシャッタ制御信号
24 フォーカスレンズ制御信号
25 リセットパルス
30 メカシャッタ
40 フォーカスレンズ
50 メモリ
90 被写体
101 半導体基板
102 素子分離領域
103 絶縁膜
104 コンタクト
105、106、107 ゲート電極
108 透明電極
109、110、111、112、113 拡散層
114、903 光電変換膜
115 単位セル電極
201 基準黒レベル画像
202 黒レベル画像
203 通常露光画像
204 補正画像
212 キズ
214 キズ補正
900 固体撮像素子
901 半導体基板
902B、902G、902R 画素
904 光電変換素子
924 CCDオールリセット信号
Claims (13)
- 入射光を信号電荷に光電変換する光電変換部と前記光電変換部に蓄積された電荷をリセットするリセット部とを有する画素が基板上に行列状に配置された固体撮像装置と、
全ての前記画素に対して、一斉に遮光及び露光を行わせるためのメカシャッタと、
前記メカシャッタの開閉、前記光電変換部への電圧印加、及び、前記リセット部によるリセットのタイミングを制御するタイミング制御部とを備え、
前記タイミング制御部は、
画像をモニタするモードから静止画を撮影するモードへと切り替える場合には、
前記メカシャッタを閉状態にして、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、全ての前記画素に蓄積された電荷をリセットし、
複数の静止画を連続撮影する場合には、
(1)前記メカシャッタを開状態にして、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧を前記光電変換部に印加することにより第1の露光を実行し、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、前記第1の露光を終了し前記画素から画素信号を読み出して第1の静止画を取得するとともに、全ての前記画素に蓄積された電荷を前記リセット部にリセットさせ、
(2)前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧を前記光電変換部に印加することにより第2の露光を実行し、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、前記第2の露光を終了し前記画素からの画素信号を読み出して第2の静止画を取得し、前記メカシャッタを閉状態にして、全ての前記画素に蓄積された電荷を前記リセット部にリセットさせ、連続撮影を終了する
撮像装置。 - 前記第1の露光が実行される第1露光期間の長さと前記第2の露光が実行される第2露光期間の長さとは異なる
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記タイミング制御部は、
前記メカシャッタが開状態のままでn回連続撮影し、露光期間の長さがそれぞれ異なるn(nは2以上の自然数)枚の前記静止画を取得し、当該n枚の静止画を画像合成して、m(mは自然数でn≧m)枚の静止画を生成する
請求項1に記載の撮像装置。 - 入射光を信号電荷に光電変換する光電変換部と前記光電変換部に蓄積された電荷をリセットするリセット部とを有する画素が基板上に行列状に配置された固体撮像装置と、
全ての前記画素に対して、一斉に遮光及び露光を行わせるためのメカシャッタと、
前記メカシャッタの開閉、前記光電変換部への電圧印加、及び、前記リセット部によるリセットのタイミングを制御するタイミング制御部とを備え、
前記タイミング制御部は、
画像をモニタするモードから静止画を撮影するモードへと切り替える場合には、
前記メカシャッタを閉状態にして、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、全ての前記画素に蓄積された電荷をリセットし、
複数の静止画を連続撮影する場合には、
(1)前記メカシャッタを開状態にして、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧を前記光電変換部に印加することにより第1の露光を実行し、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、前記第1の露光を終了し前記画素から画素信号を読み出して第1の静止画を取得するとともに、全ての前記画素に蓄積された電荷を前記リセット部にリセットさせ、
(2)前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧を前記光電変換部に印加することにより第2の露光を実行し、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、前記第2の露光を終了し前記画素からの画素信号を読み出して第2の静止画を取得し、
前記第1の露光が実行される場合に前記光電変換部に印加される、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧値と、前記第2の露光が実行される場合に前記光電変換部に印加される、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧値とは異なる
撮像装置。 - 入射光を信号電荷に光電変換する光電変換部と前記光電変換部に蓄積された電荷をリセットするリセット部とを有する画素が基板上に行列状に配置された固体撮像装置と、
全ての前記画素に対して、一斉に遮光及び露光を行わせるためのメカシャッタと、
前記メカシャッタの開閉、前記光電変換部への電圧印加、及び、前記リセット部によるリセットのタイミングを制御するタイミング制御部とを備え、
前記タイミング制御部は、
画像をモニタするモードから静止画を撮影するモードへと切り替える場合には、
前記メカシャッタを閉状態にして、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、全ての前記画素に蓄積された電荷をリセットし、
複数の静止画を連続撮影する場合には、
(1)前記メカシャッタを開状態にして、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧を前記光電変換部に印加することにより第1の露光を実行し、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、前記第1の露光を終了し前記画素から画素信号を読み出して第1の静止画を取得するとともに、全ての前記画素に蓄積された電荷を前記リセット部にリセットさせ、
(2)前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧を前記光電変換部に印加することにより第2の露光を実行し、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、前記第2の露光を終了し前記画素からの画素信号を読み出して第2の静止画を取得し、
前記タイミング制御部は、
前記メカシャッタが開状態のままでn回連続撮影し、露光中に前記光電変換部に印加される電圧値がそれぞれ異なるn(nは2以上の自然数)枚の前記静止画を取得し、当該n枚の静止画を画像合成して、m(mは自然数でn≧m)枚の静止画を生成する
撮像装置。 - 前記第1の露光が実行される場合に前記光電変換部に印加される、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧値、または、前記第2の露光が実行される場合に前記光電変換部に印加される、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧値は、前記画素から映像信号の黒レベルが前記画素信号として出力される値である
請求項4に記載の撮像装置。 - 前記タイミング制御部は、
前記黒レベルの画像を基準に、当該黒レベルの画像以外の画像を信号処理する
請求項6に記載の撮像装置。 - 前記タイミング制御部は、
前記黒レベルの画像のデータと外部から提供される基準画像のデータとを前記画素ごとを差分し、当該差分の値が一定値を超えている画素を欠陥画素と判断し、前記黒レベルの画像以外の画像において前記欠陥画素と同位置の画素をキズ補正する
請求項6に記載の撮像装置。 - さらに、
フォーカスレンズと、
前記画素信号のデータを記録するメモリとを備え、
前記タイミング制御部は、さらに、前記フォーカスレンズの焦点距離を制御し、
複数の静止画を連続撮影する場合には、
前記フォーカスレンズの前記焦点距離を変化させながら、前記第1の静止画及び前記第2の静止画を取得して、前記第1の静止画及び前記第2の静止画のデータを前記メモリに格納する
請求項1に記載の撮像装置。 - 入射光を光電変換する光電変換部と前記光電変換部に蓄積された電荷をリセットするリセット部とを有する画素が基板上に行列状に配置された固体撮像装置と、全ての前記画素に対して一斉に遮光及び露光を行うメカシャッタとを備えた撮像装置の駆動方法であって、
前記メカシャッタを閉状態にして、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、全ての前記画素に蓄積された電荷をリセットする第1リセットステップと、
前記第1リセットステップの後、前記メカシャッタを開状態にして、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧を前記光電変換部に印加することにより第1の露光を実行する第1露光ステップと、
前記第1露光ステップの後、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより前記第1の露光を終了し前記画素から画素信号を読み出して第1の静止画を取得する第1読出しステップと、
前記第1読出しステップの後、前記メカシャッタが開状態のままで、かつ、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧が前記光電変換部に印加されたままで、全ての前記画素に蓄積された電荷を前記リセット部にリセットさせる第2リセットステップと、
前記第2リセットステップの後、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧を前記光電変換部に印加することにより第2の露光を実行する第2露光ステップと、
前記第2露光ステップの後、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより前記第2の露光を終了し前記画素からの画素信号を読み出して第2の静止画を取得する第2読出しステップと、
前記第2読出しステップの後、前記メカシャッタを閉状態にして、かつ、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧が前記光電変換部に印加されたままで、全ての前記画素に蓄積された電荷を前記リセット部にリセットさせる第3リセットステップと、を含む
撮像装置の駆動方法。 - 前記第2露光ステップでは、前記第1の露光が実行される第1露光期間の長さと異なる第2露光期間で前記第2の露光を実行する
請求項10に記載の撮像装置の駆動方法。 - 入射光を光電変換する光電変換部と前記光電変換部に蓄積された電荷をリセットするリセット部とを有する画素が基板上に行列状に配置された固体撮像装置と、全ての前記画素に対して一斉に遮光及び露光を行うメカシャッタとを備えた撮像装置の駆動方法であって、
前記メカシャッタを閉状態にして、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、全ての前記画素に蓄積された電荷をリセットする第1リセットステップと、
前記第1リセットステップの後、前記メカシャッタを開状態にして、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧を前記光電変換部に印加することにより第1の露光を実行する第1露光ステップと、
前記第1露光ステップの後、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより前記第1の露光を終了し前記画素から画素信号を読み出して第1の静止画を取得する第1読出しステップと、
前記第1読出しステップの後、前記メカシャッタが開状態のままで、かつ、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧が前記光電変換部に印加されたままで、全ての前記画素に蓄積された電荷を前記リセット部にリセットさせる第2リセットステップと、
前記第2リセットステップの後、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧を前記光電変換部に印加することにより第2の露光を実行する第2露光ステップと、
前記第2露光ステップの後、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより前記第2の露光を終了し前記画素からの画素信号を読み出して第2の静止画を取得する第2読出しステップと、を含み、
前記第2露光ステップでは、前記第1の露光が実行される場合に前記光電変換部に印加される、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧値と異なる電圧値を前記光電変換部に印加することにより第2の露光を実行する
撮像装置の駆動方法。 - 前記第1露光ステップから前記第2露光ステップの間ではフォーカスレンズの焦点距離を変化させながら、
前記第1露光ステップでは前記第1の静止画を取得し、前記第2露光ステップでは前記第2の静止画を取得し、
前記第2読出しステップの後、前記第1の静止画及び前記第2の静止画のデータをメモリに格納する
請求項10に記載の撮像装置の駆動方法。
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