JP7384226B2 - 撮像素子及び撮像装置 - Google Patents
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Description
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。
出部22と、リセットトランジスタRとを有する。
(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 (9)
- 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を保持する第2電荷保持部と、
前記第1電荷保持部で保持された電荷が転送される第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が転送される第2電荷電圧変換部と、
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、
前記第1電荷電圧変換部に転送された電荷に基づく信号を出力する第1出力部と、
前記第2電荷電圧変換部に転送された電荷に基づく信号を出力する第2出力部と、
前記第1電荷保持部で保持された電荷および前記第2電荷保持部で保持された電荷をリセットするリセット部と、を備え、
前記第1電荷電圧変換部と前記第1出力部とは第1方向に配置され、
前記第2電荷電圧変換部と前記第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、
前記リセット部は、前記第1方向において、前記第2電荷保持部と前記第1出力部との間に設けられ、前記第2方向において、前記第1電荷保持部と前記第2出力部との間に設けられる撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記第1電荷保持部と前記第1電荷電圧変換部と前記第1転送部とは、前記第2方向に配置され、
前記第2電荷保持部と前記第2電荷電圧変換部と前記第2転送部とは、前記第1方向に配置される撮像素子。 - 請求項1または2に記載の撮像素子において、
前記第1転送部は、前記第2方向において、前記第1電荷保持部と前記第1電荷電圧変換部との間に配置され、
前記第2転送部は、前記第1方向において、前記第2電荷保持部と前記第2電荷電圧変換部との間に配置される撮像素子。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1電荷保持部と前記第1出力部とは前記第2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方向に配置される撮像素子。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記光電変換部で生成された電荷を前記第1電荷保持部に転送する第3転送部と、
前記光電変換部で生成された電荷を前記第2電荷保持部に転送する第4転送部と、
を備え、
前記光電変換部と前記第1電荷保持部と前記第3転送部とは前記第1方向に配置され、
前記光電変換部と前記第2電荷保持部と前記第4転送部とは前記第2方向に配置される撮像素子。 - 請求項5に記載の撮像素子において、
前記第3転送部は、前記第1方向において、前記光電変換部と前記第1電荷保持部との間に配置され、
前記第4転送部は、前記第2方向において、前記光電変換部と前記第2電荷保持部との間に配置される撮像素子。 - 請求項1から請求項6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1から請求項7のいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記第1電荷保持部に保持された電荷に基づく信号から第1画像を作成し、前記第2電荷保持部に保持された電荷に基づく信号から第2画像を作成する作成部と、を備える撮像装置。 - 請求項8に記載の撮像装置において、
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を備える撮像装置。
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