JP6701710B2 - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明の第2の態様によると、撮像装置は、第1の態様による撮像素子と、前記第1出力部から出力された信号に基づく第1画像を作成し、前記第2出力部から出力された信号に基づく第2画像を作成する作成部と、前記第1画像と前記第2画像とを交互に表示する画像表示部と、を備える。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置の構成を示す模式図である。撮像装置100は、結像光学系110と、撮像素子120と、制御回路130と、メカニカルシャッター140と、表示装置150と、記録媒体160とを有している。
(1)撮像素子120は、入射光を光電変換して電荷を生成する光電変換部PDと、光電変換部PDに接続された、第1読出部21および第2読出部22とを有する撮像画素20を複数備える。第1読出部21は、光電変換部PDから転送された電荷を一時的に保持する第1電荷保持部SG1と、第1電荷保持部SG1から転送された電荷を電圧に変換する第1電荷電圧変換部FD1と、第1電荷電圧変換部FD1の電圧に応じた出力信号を出力する第1出力部23とを有する。同様に、第2読出部22は、光電変換部PDから転送された電荷を一時的に保持する第2電荷保持部SG2と、第2電荷保持部SG2から転送された電荷を電圧に変換する第2電荷電圧変換部FD2と、第2電荷電圧変換部FD2の電圧に応じた出力信号を出力する第2出力部24とを有する。このようにしたので、フォトダイオード(光電変換部PD)で生じた電荷を有効利用することができる。
第2の実施の形態に係る撮像装置は、第1の実施の形態に係る撮像装置100と同一の構成を有しているが、撮像素子120の駆動方式が、第1の実施の形態と異なっている。以下、特に第1の実施の形態との差異を中心として、第2の実施の形態に係る撮像装置を説明する。
第3の実施の形態に係る撮像装置は、第1の実施の形態に係る撮像装置100と同一の構成により、露出オートブラケッティング撮影を行う機能と、ハイダイナイミックレンジ合成(HDR合成)を行う機能とを有している。以下、これら2つの機能のうち、まず露出オートブラケッティング撮影機能について詳述する。
(1)メカニカルシャッター140は、いわゆるシャッター装置であり、撮像素子120への入射光を遮らない開放状態と、撮像素子120への入射光を遮る遮光状態とを切替可能に構成される。第1読出部21は、メカニカルシャッター140が開放状態である第1期間に光電変換部PDで生成された電荷を、第1電荷保持部SG1に転送し、その後、当該電荷に対応する出力信号を第1出力部23から出力する。第2読出部22は、メカニカルシャッター140が開放状態であり第1期間とは重複しない第2期間に光電変換部PDで生成された電荷を、第2電荷保持部SG2に転送し、その後、当該電荷に対応する出力信号を第2出力部24から出力する。メカニカルシャッター140は、メカニカルシャッター140が開放状態であり第1期間および第2期間より後の第3期間に光電変換部PDで生成された電荷を、遮光状態に切り替えて光電変換部PDに保持する。第1読出部21は、メカニカルシャッター140が遮光状態になることで光電変換部PDに保持された電荷を、第1期間に光電変換部PDで生成された電荷に基づく出力信号を第1出力部23から出力し終わった後に第1電荷保持部SG1に転送する。このようにしたので、連続撮影を最大で3枚まで一度に行うことができる。これら最大3枚分の連続撮影は、撮影間に信号の読み出しを行う必要がないので、撮影間の間隔が略ゼロである。
図16は、本発明の第4の実施の形態に係る撮像装置の構成を示す模式図である。なお、図16において、第1の実施の形態と同一の部位については、第1の実施の形態と同一の符号を付して説明を省略する。
(1)投影部170は、被写体に所定の変調光であるパルス光を投影する。第1読出部21は、光電変換部PDが投影光の反射光の一部を光電変換して生成した電荷を第1電荷保持部SG1に転送し、当該電荷に基づく出力信号を第1出力部23から出力する。第2読出部22は、光電変換部PDが投影光の反射光のうち残りを光電変換して生成した電荷を第2電荷保持部SG2に転送し、当該電荷に基づく出力信号を第2出力部24から出力する。制御回路130は、第1出力部23から出力された出力信号と、第2出力部24から出力された出力信号とに基づき、被写体までの距離を算出する距離算出部として機能する。このようにしたので、被写体のデプスマップを精度よく作成することができる。
第1電荷保持部SG1および第2電荷保持部SG2は、上述した実施の形態とは異なる構成を有していてもよい。例えば、電荷転送用のMOSFETと、電荷を蓄積する容量成分(例えばダイオード等)と、により第1電荷保持部SG1および第2電荷保持部SG2を構成してもよい。また、第1読出部21および第2読出部22が、第1電荷保持部SG1および第2電荷保持部SG2を有していない構成とすることも可能である。
Claims (12)
- 光を光電変換して電荷を生成する光電変換部と、
前記光電変換部で生成された電荷を保持する第1電荷保持部と、
前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する第1出力部と、
前記光電変換部で生成された電荷を保持する第2電荷保持部と、
前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する第2出力部と、を備え、
前記第1電荷保持部と前記第1出力部とは第1方向に配置され、
前記第2電荷保持部と前記第2出力部とは前記第1方向と交差する第2方向に配置される撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記第1電荷保持部で保持された電荷を電圧に変換する第1電荷電圧変換部と、
前記第2電荷保持部で保持された電荷を電圧に変換する第2電荷電圧変換部と、を備え、
前記第1電荷保持部と前記第1電荷電圧変換部とは前記第1方向に配置され、
前記第2電荷保持部と前記第2電荷電圧変換部とは前記第2方向に配置される撮像素子。 - 請求項2に記載の撮像素子において、
前記第1電荷保持部で保持された電荷を前記第1電荷電圧変換部に転送する第1転送部と、
前記第2電荷保持部で保持された電荷を前記第2電荷電圧変換部に転送する第2転送部と、を備え、
前記第1電荷保持部と前記第1転送部と前記第1電荷電圧変換部とは前記第1方向に配置され、
前記第2電荷保持部と前記第2転送部と前記第2電荷電圧変換部とは前記第2方向に配置される撮像素子。 - 請求項2または請求項3に記載の撮像素子において、
前記第1電荷電圧変換部の容量値は、前記第1電荷保持部の容量値よりも多く、
前記第2電荷電圧変換部の容量値は、前記第2電荷保持部の容量値よりも多い撮像素子。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1電荷保持部は、前記光電変換部が第1期間に生成した電荷を保持し、
前記第2電荷保持部は、前記光電変換部が前記第1期間と重複しない第2期間に生成した電荷を保持する撮像素子。 - 請求項5に記載の撮像素子において、
前記第1期間の長さは前記第2期間の長さと異なる撮像素子。 - 請求項5または請求項6に記載の撮像素子において、
前記第1出力部は、前記第1期間とは重複せず前記第2期間と少なくとも一部が重複する第3期間に信号を出力する撮像素子。 - 請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記第1出力部から出力された信号に基づく第1画像を作成し、前記第2出力部から出力された信号に基づく第2画像を作成する作成部と、
前記第1画像と前記第2画像とを交互に表示する画像表示部と、
を備える撮像装置。 - 請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子への入射光を遮らない開放状態と、前記撮像素子への入射光を遮る遮光状態とを切替可能なシャッター装置を備え、
前記第1出力部は、前記シャッター装置が前記開放状態である第1期間に前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、
前記第2出力部は、前記シャッター装置が前記開放状態であり前記第1期間とは重複しない第2期間に前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、
前記シャッター装置は、前記シャッター装置が前記開放状態であり前記第1期間および前記第2期間より後の第3期間に前記光電変換部で生成された電荷を、前記遮光状態に切り替えて前記光電変換部に保持する撮像装置。 - 請求項9に記載の撮像装置において、
前記第1期間に前記光電変換部で生成された電荷に基づく第1信号と、前記第2期間に前記光電変換部で生成された電荷に基づく第2信号と、前記第3期間に前記光電変換部で生成された電荷に基づく第3信号と、はそれぞれ異なる露出設定に基づく信号である撮像装置。 - 請求項10に記載の撮像装置において、
前記第1信号と前記第2信号と前記第3信号とに基づく画像を作成する作成部を備える、撮像装置。 - 請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の撮像素子と、
変調光を投影する投影部を備え、
前記第1出力部は、被写体で反射した変調光の一部を前記光電変換部が光電変換して生成した電荷に基づく信号を出力し、
前記第2出力部は、被写体で反射した変調光の一部を前記光電変換部が光電変換して生成した電荷に基づく信号を出力し、
前記第1出力部から出力された信号と、前記第2出力部から出力された信号とに基づいて、被写体までの距離を算出する算出部を備える撮像装置。
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