JP6402438B2

JP6402438B2 - 撮像装置

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Publication number: JP6402438B2
Application number: JP2013202273A
Authority: JP
Inventors: 寛信村田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2018-10-10
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: JP2015070422A

Description

本発明は、撮像装置に関する。

ローリングシャッター方式の撮像装置においては、画素信号の読み出しおよびＡＤ変換のタイミングが画素の行毎に異なる。このため、画素信号の読み出し開始より前に、メカニカルシャッターにより全ての画素に対する光を遮光している（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１特開２０１１−０６５０７１号

しかし、メカニカルシャッターの幕走行中にストロボ発光すると、画素の行毎に、ストロボ光を受光する量が変化してしまい、ケラレおよびムラが発生する。

本発明の第１の態様においては、ストロボ光を出力する発光部と、発光部における発光タイミングを制御する発光制御部と、それぞれが第１受光素子および第２受光素子を有する複数の画素と、順次選択される画素の画素値を読み出す読み出し部と、を備え、複数の画素の第１受光素子は第１タイミングにおいて同時に受光を開始し、複数の画素の第２受光素子は、第１タイミングより後の第２タイミングで、同時に受光を開始し、読み出し部は、選択された画素における第１受光素子および第２受光素子の出力値を同時に読み出し、第１受光素子の出力値から第２受光素子の出力値を減算して画素の画素値を算出し、発光制御部は、第２タイミングにあわせて発光部を発光させる発光モードを有する撮像装置を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

撮像装置１００の概要を示す。撮像装置１００の受光部１２０およびその周辺回路の概要を示す。画素１２２の構造例を示す。信号処理の動作例を示す。第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂの動作例を示す。受光素子の回路構成の一例を示す。疑似グローバルシャッターを用いたストロボ制御方法の一例を示す。従来のストロボ制御方法の一例を示す。従来のストロボ制御方法の一例を示す。疑似グローバルシャッターを用いたストロボ制御方法の一例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、撮像装置１００の概要を示す。撮像装置１００は、レンズ部１１０、受光部１２０、読み出し部１３０、信号処理部１４０、動作制御部１５０、発光部１６０、発光制御部１７０、押しボタンの形態を有するシャッターレリーズ１８０およびモード選択部１９０を備える。

レンズ部１１０は、入射した被写体からの光を受光部１２０に結像する。受光部１２０は、レンズ部１１０が結像した光を受光して、電荷を蓄積する。読み出し部１３０は、受光部１２０が蓄積した電荷を、任意のタイミングで読み出す。

信号処理部１４０は、読み出し部１３０が読み出した電荷に基づく信号を処理する。処理の一例として、信号処理部１４０は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。また、信号処理部１４０は、読み出し部１３０が算出した画素値を補正してもよい。

動作制御部１５０は、シャッターレリーズ１８０およびモード選択部１９０からの信号に基づいて、受光部１２０および発光制御部１７０を動作させる。例えば、動作制御部１５０は、シャッターレリーズ１８０が押し込まれたタイミングに応じて、受光部１２０が蓄積した電荷を、読み出し部１３０に出力させる。また、動作制御部１５０は、モード選択部１９０からの信号に基づいて、発光制御部１７０における発光モードを制御する。本例の発光制御部１７０は、発光モードとして、先幕シンクロ発光モード、後幕シンクロ発光モードおよびＦＰ発光モードのいずれかを選択する。

発光制御部１７０は、発光部１６０におけるストロボ発光のタイミングを、発光モードに応じて制御する。具体的には、発光制御部１７０は、シャッターレリーズ１８０が押し込まれると、動作制御部１５０からの制御信号に基づき、先幕もしくは後幕の開閉に同期させて、または、先幕のタイミングから後幕のタイミングにかけて発光部１６０を発光させる。撮影者は、モードを選択することにより、撮影時の状況、撮影したい画像等に応じて、発光のタイミングを変更できる。

発光部１６０は、発光制御部１７０からの制御信号に応じて、ストロボ光を出力する。ここで、ストロボ光とは、発光部１６０のフラッシュランプから出力される発光を指す。なお、ストロボ光は、発光部１６０がフラッシュランプである場合に限られず、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）等であってよい。

図２は、撮像装置１００の受光部１２０およびその周辺回路の概要を示す。撮像装置１００は、複数の画素１２２が配列される受光部１２０、順次選択される画素１２２の画素値を読み出す読み出し部１３０を備える。

本例における複数の画素１２２は、行列状に配列される。つまり、複数の画素１２２が複数の行および複数の列に沿って配置される。また、本例の読み出し部１３０は、画素値を読み出す画素１２２を行単位で選択する。読み出し部１３０は、選択した行に属する画素１２２の画素値を同時に読み出す。

撮像装置１００は、順次選択した画素１２２の画素値を読み出すので、読み出しタイミングが画素１２２毎に相違して、電荷蓄積時間が画素１２２毎に相違する。撮像装置１００は、電荷蓄積時間の相違を、メカニカルシャッターによる遮光を用いずに、信号処理により補償する。

図３は、画素１２２の構造例を示す。複数の画素１２２は、それぞれが第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂを備えて、それぞれ二つの領域に分割された受光面を有する。例えば、複数の画素１２２（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）は、第１受光素子（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）および第２受光素子（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）をそれぞれ備える。なお、それぞれの画素１２２において、第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂに共通のマイクロレンズが設けられてよい。

第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂにおける電荷蓄積に関するタイミングは、互いに独立に制御される。例えば、複数の画素１２２の第１受光素子Ａは、第１タイミングにおいて同時に受光を開始し、複数の画素１２２の第２受光素子Ｂは、第１タイミングより後の第２タイミングで、同時に受光を開始する。

また、第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂの出力値は、読み出し部１３０により互いに独立に読み出される。第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂの出力値を用いて、一つの画素１２２の画素値が決定される。

第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂの受光面は隣接して配置されてよく、間を離して配置されてもよい。但し第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂは、一つの画素を形成できる程度に近傍に配置される。つまり、第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂは、同一光が入射するとみなせるものであれば、その配置、形状等は限定されない。

図４は、受光部１２０および読み出し部１３０の構成例を示す。撮像装置１００は、受光部１２０および読み出し部１３０に加えて、信号処理部１４０を備える。図４では、画素１２２の一部を例示的に示しており、その他の画素１２２を省略している。

受光部１２０は、複数の画素１２２に接続される第１リセット信号線１２６ａおよび第２リセット信号線１２６ｂを有する。所定の列に配列された第１受光素子Ａは、共通の第１リセット信号線１２６ａを介して、リセット信号φＲ１を受け取る。所定の列に配列された第２受光素子Ｂは、共通の第２リセット信号線１２６ｂを介して、リセット信号φＲ２を受け取る。

第１リセット信号線１２６ａおよび第２リセット信号線１２６ｂは、それぞれ互いに独立して形成される。そのため、第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂに蓄積している電荷は、それぞれ独立したタイミングでリセットされる。

所定の列に配列された第１受光素子Ａは、共通の第１読み出し線１２４ａに接続される。また、所定の列に配列された第２受光素子Ｂは、第１読み出し線１２４ａとは独立した、共通の第２読み出し線１２４ｂに接続される。

第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂは、共通の行選択線を介して読み出し信号φＡＤを受け取る。例えば、当該読み出し信号φＡＤにより、第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂのそれぞれが蓄積している電荷量に応じた電圧を読み出し線１２４に出力するトランジスタがオン状態となる。第１読み出し線１２４ａおよび第２読み出し線１２４ｂは、選択された画素１２２における第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂの出力値を同時に読み出し部１３０に伝送する。

読み出し部１３０は、画素１２２の列に応じた数の、複数のＡＤコンバータ１３２を備える。例えば、画素１２２の列の数とＡＤコンバータ１３２の個数は同一であってよい。ＡＤ変換器１３２ａ（ＡＤＣ１）は、第１読み出し線１２４ａ毎に設けられ、ＡＤ変換器１３２ｂ（ＡＤＣ２）は、第２読み出し線１２４ｂ毎に設けられる。

ＡＤコンバータ１３２は、各行を順次選択して画素値を読み出す１行同時変換器であるので、各列に属する複数の画素１２２の画素値の読み出しタイミングは異なる。

図５は、第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂの動作例を示す。図５において横軸は時間を示す。図５では、所定の列に含まれる第１受光素子Ａ（Ａ１、Ａ２、Ａ３）および第２受光素子Ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の動作の一例を示す。

受光部１２０に含まれる全ての画素１２２の第１受光素子Ａは、所定のタイミングＡにおいて同時に受光を開始する。例えば読み出し部１３０は、それぞれの第１受光素子Ａが蓄積している電荷をリセットするリセット信号φＲを、それぞれの第１受光素子Ａに対して同時に出力する。それぞれの第１受光素子Ａは、リセット信号φＲに応じて蓄積電荷をリセットして、新たに電荷の蓄積を開始する。

複数の画素１２２の第２受光素子Ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）は、タイミングＡより遅いタイミングＢにおいて同時に受光を開始する。タイミングＢも、受光部１２０に含まれる全ての画素１２２において共通である。本例の読み出し部１３０は、それぞれの第２受光素子Ｂが蓄積している電荷をリセットするリセット信号φＲを、それぞれの第２受光素子Ｂに対して同時に出力する。それぞれの第２受光素子Ｂは、リセット信号φＲに応じて蓄積電荷をリセットして、新たに電荷の蓄積を開始する。なお、タイミングＢにおいては、第１受光素子Ａの蓄積電荷はリセットされない。

読み出し部１３０は、順次選択される画素１２２の画素値を読み出す。読み出し部１３０は、選択された画素１２２における第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂの出力値を同時に読み出す。例えば読み出し部１３０は、画素１２２ａが選択された場合に、第１受光素子Ａ１および第２受光素子Ｂ１の出力値を同時に読み出す。同様に、画素１２２ｂが選択された場合に、第１受光素子Ａ２および第２受光素子Ｂ２の出力値を同時に読み出す。

本例では、読み出し部１３０の第１ＡＤ変換器ＡＤＣ１および第２ＡＤ変換器ＡＤＣ２が、第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂのアナログ出力レベルを同時に取り込み、取り込んだ出力レベルをＡＤ変換する。そして、読み出し部１３０は、それぞれの画素１２２について、デジタル値に変換された第１受光素子Ａの出力値から第２受光素子Ｂの出力値を減算する。本例の読み出し部１３０は、選択した行に属する画素１２２の画素値を同時に読み出してよい。

信号処理部１４０には、読み出し部１３０が変換したデジタル値が入力される。信号処理部１４０は、第１タイミングおよび第２タイミングと、発光タイミングとの関係に基づいて、第１タイミングから第２タイミングまでの期間において発光部１６０が発光した光量を算出する。信号処理部１４０は、光量に基づいて、電荷読み出しのゲインを補正してよい。

第１受光素子Ａの電荷蓄積時間（タイミングＡから読み出しタイミングまで）の画素１２２間の差分と、第２受光素子Ｂの電荷蓄積時間（タイミングＢから読み出しタイミングまで）の画素１２２間の差分とが等しいので、第１受光素子Ａの出力値から第２受光素子Ｂの出力値を減算することで、第１受光素子Ａの電荷蓄積時間の画素１２２間の差分を補正することができる。

第１受光素子Ａの出力値から第２受光素子Ｂの出力値を減算して得られる画素値は、全ての画素１２２において、第１受光素子ＡがタイミングＡからタイミングＢまでの同一期間（疑似蓄積時間）、電荷蓄積した場合の画素値に相当する。このため、行毎に画素値を読み出すことにより生じる、画素１２２間の電荷蓄積時間の差を補償することができる。

なお、タイミングＢは、タイミングＡと、各画素１２２の読み出しタイミングのうち最も早いタイミングとの間において任意に設定できる。タイミングＢは、使用者により設定されるシャッタスピード（または露光時間）に応じて設定される。

本例の撮像装置１００は、疑似グローバルシャッターを実現している。疑似グローバルシャッターとは、第１受光素子Ａと第２受光素子Ｂとの蓄積電荷の差分を算出することで、受光部１２０全域の第１受光素子Ａにおいて、疑似的に瞬時に開閉できるシャッターである。疑似グローバルシャッターを用いた場合、後幕が閉じてから読み出しおよびＡＤ変換までの期間の露光を遮断しなくてもよいため、メカニカルシャッターを用いる必要がない。

撮像装置１００は、順次選択した画素１２２の画素値を読み出すので、読み出しタイミングが画素１２２毎に相違し、電荷蓄積時間が画素１２２毎に相違する。撮像装置１００は、電荷蓄積時間の相違を、メカニカルシャッターによる遮光を用いずに、信号処理部１４０が補償する。本例の撮像装置１００は、メカニカルシャッターを用いずに露光期間を決定できるので、画素１２２に入射される光量を正確に算出できる。

図６は、受光素子の回路構成の一例を示す。発光部１６０の各画素１２２は、フォトダイオード２００、リセットトランジスタ２０２、増幅トランジスタ２０４、選択トランジスタ２０６および電流源２０８を備える。リセットトランジスタ２０２、増幅トランジスタ２０４、選択トランジスタ２０６は、それぞれｎＭＯＳトランジスタで構成されてよい。

フォトダイオード２００は、一端が接地されて、他端がフローティングディフュージョンＦＤに接続される。フォトダイオード２００は、光電変換により入射光に応じた信号電荷を生成して、その信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに蓄積する。

フローティングディフュージョンＦＤは、リセットトランジスタ２０２のソース端および増幅トランジスタ２０４のゲート端に接続される。フローティングディフュージョンＦＤは、信号電荷を蓄積するためのコンデンサを備える。

リセットトランジスタ２０２のゲート端はリセット信号線１２６に接続され、ドレイン端は任意の電源配線に接続される。リセットトランジスタ２０２は、リセット信号線１２６を介してリセット信号φＲを受けた場合、ソースおよびドレインが導通する。これにより、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷はリセットされて、フローティングディフュージョンＦＤの電圧は、リセットトランジスタ２０２が接続された電源配線の電圧となる。

増幅トランジスタ２０４のドレイン端は任意の電源配線に接続されて、ソース端は、選択トランジスタ２０６に接続される。増幅トランジスタ２０４は、フローティングディフュージョンＦＤの電圧に応じた画素信号を増幅して出力するソースフォロワ回路として動作する。

選択トランジスタ２０６は、読み出し線１２４を介して読み出し信号φＡＤを受けた場合、増幅トランジスタ２０４から増幅された画素信号を読み出す。選択トランジスタ２０６は、読み出した画素信号を、電流源２０８に接続された垂直信号線に出力する。

図７は、疑似グローバルシャッターを用いたストロボ制御方法の一例を示す。図７において横軸は時間を示す。また、ストロボ発光において、縦軸はストロボの発光強度を示す。受光部１２０に含まれる全ての画素１２２の第１受光素子Ａは、所定のタイミングＡにおいて同時に受光を開始する。図７では、所定の列に含まれる第１受光素子Ａ（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）および第２受光素子Ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）の動作の一例を示す。疑似グローバルシャッターの動作は、図５において、説明した通りである。

本例の発光制御部１７０は、擬似グローバルシャッターの駆動状態に応じて、ストロボ発光のタイミングを制御する。ストロボ発光のタイミングの制御方法には、例えば先幕シンクロ、後幕シンクロ、ＦＰ（フォーカルプレーン）発光の３つの方法がある。

先幕シンクロは、露光開始タイミング（第１タイミング）にあわせて発光部１６０を発光させる制御方法である。先幕シンクロでは、発光制御部１７０は、第１タイミングより前のタイミングから、第１タイミングまでを含む期間、発光部１６０を発光させる。発光制御部１７０は、第１タイミングより前のタイミングから、第１タイミングより後のタイミングまでの期間、発光部１６０を発光させてよい。

後幕シンクロは、露光終了タイミング（第２タイミング）に合わせて、発光部１６０を発光させる制御方法である。発光制御部１７０は、第２タイミングから、第２タイミングより後のタイミングまでを含む期間、発光部１６０を発光させてよい。

ＦＰ発光は、第１タイミングより前のタイミングから、第２タイミングまでを含む期間、発光部１６０を発光させる制御方法である。発光制御部１７０は、第１タイミングより前のタイミングから、第２タイミングより後のタイミングまでの期間、発光部１６０を発光させてよい。例えば、発光制御部１７０は、所定の周波数で、発光のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すバースト発光させてもよい。

発光制御部１７０は、先幕シンクロ、後幕シンクロ、ＦＰ発光の全ての制御方法を有してよい。この場合、撮影者は、モードを選択することにより、先幕シンクロ、後幕シンクロ、ＦＰ発光のうち、いずれかの制御方法を実行できる。

本例のストロボ制御方法は、メカニカルシャッターを用いないので、従来のローリングシャッター読み出しに比べ、先幕シンクロ、後幕シンクロ、ＦＰ発光を制御しやすい。先幕も後幕も電気的な制御で開閉することができ、メカニカルシャッターに比べると、瞬時に終了するため、ストロボ発光タイミングの制御が容易である。すなわち、メカニカルシャッター特有の幕走行時間の制限が無い。

さらに、本例のストロボ制御方法は、第２タイミングにおいて、瞬時に露光が終了されるので、メカニカルシャッターにおける幕走行時間を考慮する必要がなく、露光時間を第２タイミングの直前まで伸ばすことができる。したがって、本例の撮像装置１００は、後幕シンクロする場合に特に有効である。

また、本例の撮像装置１００は、グローバルシャッター動作しない場合には、第１受光素子Ａおよび第２受光素子Ｂは個別の画素として扱うことができる。具体的には、第１受光素子Ａと第２受光素子Ｂの出力を同時に動作させてローリングシャッターとして用いてもよい。この場合は、一般的なローリングシャッター動作となるので、メカニカルシャッターによるストロボ制御に切り替えるとしてよい。これにより、感度を２倍にしたり、インターレース処理したりすることができる。

図８は、従来のストロボ制御方法の一例を示す。図８に示す従来のストロボ制御方法は、画素のリセットと、画素の読み出しの両方をローリング駆動で制御するローリングシャッター駆動方式である。本例のストロボ発光のタイミングは、図７で示したストロボ発光のタイミングと同様である。

ローリングシャッター駆動方式では、グローバルシャッター方式のように全ての画素１２２で、瞬時に露光の開始および終了をすることができない。また、通常、ローリングシャッター駆動方式のスキャン時間が、メカニカルシャッターの幕走行時間よりも長くなるので、図８に示す様なメカニカルシャッターを併用したストロボ制御方法を用いる。そのため、ローリングシャッター駆動方式では、メカニカルシャッターを併用している。

ローリングシャッター駆動方式では、この蓄積時間が、撮像素子出力の先頭行から最終行までの全ての行で重なる期間において、メカニカルシャッターの先幕動作で全閉から全開にして、後幕動作で全開から全閉にする。つまり、蓄積時間内に全ての画素１２２が露光される。ここで、蓄積時間は、画素のリセットから読み出しまでの期間を指す。また、ローリングシャッター駆動方式では、メカニカルシャッターを用いるので、メカニカルシャッターが開いてから閉じるまでの期間が露光時間となる。

図９は、従来のストロボ制御方法の一例を示す。図９に示す従来のストロボ制御方法は、先幕を電子的に制御する電子先幕方式である。

電子先幕方式では、先幕を電子的な先幕方式である高速ローリングリセットにより、後幕をメカニカルシャッターにより制御する。電子先幕タイミングからメカニカルシャッター後幕タイミングまでの期間が露光時間である。

電子先幕方式の場合、電子先幕とメカニカルシャッターとを併用するので、露光時間を制御するためには、電子先幕とメカニカルシャッター後幕との時間合わせが必要である。電子先幕とメカニカルシャッター後幕との間の時間にずれがあると、画素１２２の露光時間に受光部１２０の上下および中央で差が生じる。

したがって、各画素１２２において、電子先幕からメカニカルシャッターによる後幕までの露光時間を同じにする必要がある。つまり、後幕の幕走行時間と合うように、電子先幕のローリングリセットのタイミングを制御する必要がある。よって、露光時間を一定にするためには、電子先幕のタイミング制御と同時に、メカニカルシャッターが幕走行時間の制御が必要である。

電子先幕方式の先幕シンクロは、第１タイミングの調整はメカニカルシャッター先幕に比べて、各画素１２２を自由に制御できる。しかし、電子先幕方式において、後幕はメカニカルシャッターで制御されるので、露光時間のずれを厳密に制御する必要がある。

メカニカルシャッターを用いる場合、シャッターが全開している時間（露光時間）を決める。そして、メカニカルシャッターの幕走行に合わせて、ストロボ発光を制御することになるが、従来のフィルムを用いるカメラと同様の制御であるので、技術的には確立されている。しかし、メカニカルシャッターの幕が走行している時間（幕走行時間）と、幕を動作させる際の時間ずれ（シャッタータイムラグ）とを考慮する必要があるため、精度よく制御することが難しい。

例えば、幕走行時間中にストロボ発光させても、メカニカルシャッターが光を遮断することによりケラレやムラが発生する。例えば、ケラレは、露光中にメカニカルシャッターが閉じることによって画像の端が欠けることである。ムラは、メカニカルシャッターの加速度の違いによって、画像が不均一になることである。そのため、ストロボ発光の発光時間とメカニカルシャッターの幕走行時間が重ならないように、制御する必要がある。

メカニカルシャッターの幕走行速度は、その環境の温度、湿度等によって変化する。また、メカニカルシャッターの場合、メカニカルシャッターに制御信号が入力されてから、実際に動作するまでに時間がかかる。そして、メカニカルシャッターを用いた場合、後幕のタイミングと、ストロボ発光、読み出しタイミングとを調整する上で、マージンを取る必要がある。したがって、メカニカルシャッターを用いる方式では、露光終了のギリギリまでストロボを発光することができず、最適なストロボ制御が困難である。

このように、従来の撮像装置では、メカニカルシャッターが必要となる。また、メカニカルシャッターの幕走行時間で、発光時間が制限されてしまう。露光時間を算出するために、電子先幕と後幕の合わせが必要となる。

図１０は、疑似グローバルシャッターを用いたストロボ制御方法の一例を示す。画素駆動タイミングは、図７に記載のストロボ制御方法における画素駆動タイミングと同一である。

本例の発光部１６０には、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）が用いられる。ＬＥＤの発光制御は、ステップ発光もしくはパルス発光としてもよい。

ステップ発光制御では、ＬＥＤの発光を、Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗもしくは、Ｌｏｗ→Ｈｉｇｈに所定のタイミングで切り替える。パルス発光制御では、一定の期間、所定のタイミングで、ＬＥＤをパルス発光させる。例えば、発光制御部１７０は、先幕シンクロ、後幕シンクロ、ＦＰ発光の３つのタイミングでＬＥＤの発光を制御してよい。

本例の発光部１６０は、ＦＰ発光の場合、ＬＥＤを全灯として、露光開始から露光終了までの期間、制御せずに発光状態のままとしてよい。また、発光制御部１７０は、ＦＰ発光の場合、バースト発光とすることで、露光量を正確に知ることができる。

本例の発光制御部１７０は、発光部１６０にＬＥＤを用いるので、ストロボ発光と、露光期間をいずれも電子的に制御する。これにより、露光量を正確に知ることができるので、撮像装置１００は、露光量に応じて算出値を補正できる。

グローバルシャッター方式では、メカニカルシャッターを用いないので、露光終了の直前までストロボを発光できる。これにより、本例の撮像装置１００は、同一のシャッタースピードにおいて、メカニカルシャッターを用いる場合よりも、露光期間を長くできる。

本例の撮像装置１００は、第１タイミングと第２タイミングとの期間により、疑似蓄積時間が決定される。そのため、同一画素１２２内で、第２タイミングから読み出しおよびＡＤ変換までの期間が同一であればよく、異なる画素１２２間では、読み出しおよびＡＤ変換のタイミングが限定されない。

疑似グローバルシャッターを用いた制御方式では、メカニカルシャッターを用いて、従来のストロボ制御方法と同様に動作させてよい。そのため、疑似グローバルシャッターを用いた制御方式では、状況に応じて、メカニカルシャッターとの切り替えができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００撮像装置、１１０レンズ部、１２０受光部、１２２画素、１２４読み出し線、１２６リセット信号線、１３０読み出し部、１３２ＡＤコンバータ、１４０信号処理部、１５０動作制御部、１６０発光部、１７０発光制御部、１８０シャッターレリーズ、１９０モード選択部、２００フォトダイオード、２０２リセットトランジスタ、２０４増幅トランジスタ、２０６選択トランジスタ、２０８電流源

Claims

閃光を発光する発光部と、
前記発光部による発光に関する設定を行う設定部と、
前記発光部における発光タイミングを制御する発光制御部と、
それぞれが第１受光素子および第２受光素子を有する複数の画素と、
順次選択される画素の画素値を読み出す読み出し部と、
を備え、
前記複数の画素の前記第１受光素子は第１タイミングにおいて受光を開始し、前記複数の画素の前記第２受光素子は、前記第１タイミングより後の第２タイミングで受光を開始し、
前記読み出し部は、選択された前記画素における前記第１受光素子および前記第２受光素子の出力値を第３タイミングで読み出し、前記第１受光素子の出力値から前記第２受光素子の出力値を減算して前記画素の画素値を算出し、
前記発光制御部は、前記設定部による設定に基づいて前記発光部による発光を制御し、
前記第１タイミングおよび前記第２タイミングと、前記発光タイミングとの関係に基づいて、前記発光部が発光した光量を算出する信号処理部を更に備える
撮像装置。
前記発光制御部は、前記第２タイミングから、前記第２タイミングより後のタイミングまでを含む期間、前記発光部を発光させる
請求項１に記載の撮像装置。
前記発光制御部は、前記第２タイミングより前のタイミングから、前記第２タイミングより後のタイミングまでの期間、前記発光部を発光させる
請求項２に記載の撮像装置。
前記発光制御部は、前記第１タイミングにあわせて前記発光部を発光させる発光モードを更に有する
請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記発光制御部は、前記第１タイミングより前のタイミングから、前記第１タイミングまでを含む期間、前記発光部を発光させる
請求項４に記載の撮像装置。
前記発光制御部は、前記第１タイミングより前のタイミングから、前記第１タイミングより後のタイミングまでの期間、前記発光部を発光させる
請求項５に記載の撮像装置。
前記発光制御部は、前記第１タイミングから、前記第２タイミングまでを含む期間、前記発光部を発光させる発光モードを更に有する
請求項１から６のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記発光制御部は、前記第１タイミングより前のタイミングから、前記第２タイミングより後のタイミングまでを含む期間、前記発光部を発光させる
請求項７に記載の撮像装置。
前記信号処理部は、前記第１タイミングから前記第２タイミングまでの期間において前記発光部が発光した光量を算出する
請求項１から８のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記信号処理部は、前記光量に基づいて、前記読み出し部が算出した前記画素値を補正する
請求項９に記載の撮像装置。
前記発光制御部は、前記発光部をバースト発光させる
請求項９または１０に記載の撮像装置。