JP6706850B2 - Imaging device, camera, and imaging method - Google Patents
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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。 The present invention relates to an image capturing device, a camera, and an image capturing method for capturing an image.
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）。 2. Description of the Related Art Conventionally, an image pickup device that picks up an image using an image sensor is known (for example, see Patent Document 1).
撮像装置には、撮像する画像における画質の向上が望まれる。 The image pickup apparatus is required to improve the image quality of an image to be picked up.
そこで、本開示は、撮像する画像における画質を、従来の撮像装置によって撮像される画像における画質に対して向上し得る撮像装置、カメラ、及び撮像方法を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present disclosure to provide an imaging device, a camera, and an imaging method that can improve the image quality of an image to be captured with respect to the image quality of an image captured by a conventional imaging device.
本開示の一態様に係る撮像装置は、第１所定範囲の電圧が印加された露光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する光電変換部材と、前記光電変換部材によって生成された電荷を画素単位で蓄積する複数の画素回路と、前記複数の画素回路のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す読み出し回路と、前記読み出し回路によって読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像を出力する出力回路とを含む撮像素子と、第２所定範囲の電圧が印加された遮光状態の前記光電変換部材によって生成される電荷による、前記出力画像への影響を低減する低減部とを備え、前記読み出し回路は、前記読み出しを、前記光電変換部材が前記遮光状態である期間において、１以上の画素回路からなる画素回路ブロック単位で、第１画素回路ブロックから第Ｎ（Ｎは２以上の整数）画素回路ブロックへと順に行うことで行い、さらに、前記光電変換部材が前記遮光状態である期間において、前記画素回路ブロック単位で、前記第Ｎ画素回路ブロックから前記第１画素回路ブロックへと順に、前記複数の画素回路のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す逆方向読み出し回路と、前記逆方向読み出し回路によって読み出された電荷量それぞれに基づく画素値からなる逆方向出力画像を出力する逆方向出力回路とを備え、前記低減部は、前記低減を、前記出力画像に前記逆方向出力画像を合成することで行う。 An imaging device according to an aspect of the present disclosure includes a photoelectric conversion member that generates a charge due to an internal photoelectric effect by receiving light in an exposure state where a voltage in a first predetermined range is applied, and a charge generated by the photoelectric conversion member. Of a plurality of pixel circuits for accumulating in each pixel, a readout circuit for reading out the amount of charge accumulated in each of the plurality of pixel circuits, and a pixel value based on each of the amounts of charge read by the readout circuit. An image sensor including an output circuit that outputs an output image, and a reduction unit that reduces the influence on the output image due to charges generated by the photoelectric conversion member in the light-shielded state to which a voltage in a second predetermined range is applied. The read-out circuit performs the read-out from the first pixel circuit block to the N-th (N is 2) in units of pixel circuit blocks including one or more pixel circuits in the period in which the photoelectric conversion member is in the light-shielding state. The above integer) pixel circuit blocks are sequentially performed, and further, in the period in which the photoelectric conversion member is in the light-shielded state, the Nth pixel circuit block to the first pixel circuit block in the pixel circuit block unit. To a reverse direction read circuit that reads out the amount of charge accumulated in each of the plurality of pixel circuits, and a reverse direction output image that includes pixel values based on the respective charge amounts read by the reverse direction read circuit. A reverse output circuit for outputting is provided, and the reduction unit performs the reduction by synthesizing the reverse output image with the output image .
本開示の一態様に係る撮像装置は、第１所定範囲の電圧が印加された露光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する光電変換部材であって、印加される前記第１所定範囲の電圧に応じて、電圧がより高い程、より光電変換効率が高くなるように前記電荷の生成を行う光電変換部材と、前記光電変換部材によって生成された電荷を画素単位で蓄積する複数の画素回路と、前記複数の画素回路のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す読み出し回路と、前記読み出し回路によって読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像を出力する出力回路とを含む撮像素子と、前記光電変換部材に印加される電圧を制御する電圧制御部とを備え、さらに、前記光電変換部材に外部の光を集光するレンズと、前記レンズによって集光される光の量を調整する絞りとを備え、前記電圧制御部は、前記制御を、前記光電変換部材が前記露光状態である場合において、前記絞りの絞り量が変化するときには、当該変化に応じて、前記光電変換部材に印加される電圧が変化するように行う。 An imaging device according to an aspect of the present disclosure is a photoelectric conversion member that generates charges due to an internal photoelectric effect by receiving light in an exposure state in which a voltage in a first predetermined range is applied, and the first predetermined voltage to be applied. Depending on the voltage of the range, the higher the voltage is, the higher the voltage is, and the photoelectric conversion member that generates the electric charge so that the photoelectric conversion efficiency is higher, and the plurality of electric charges that are generated by the photoelectric conversion member and are accumulated in pixel units A pixel circuit, a read circuit that reads out the amount of charge accumulated in each of the plurality of pixel circuits, and an output circuit that outputs an output image composed of pixel values based on each of the charge amounts read out by the read circuit. An image pickup device including: a voltage control unit that controls a voltage applied to the photoelectric conversion member; and a lens that collects external light on the photoelectric conversion member; and light collected by the lens. And a diaphragm for adjusting the amount of the diaphragm, the voltage control unit, when the photoelectric conversion member is in the exposure state, the voltage control unit, when the diaphragm amount of the diaphragm changes, depending on the change, The voltage applied to the photoelectric conversion member is changed .
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。 A camera according to an aspect of the present disclosure includes the above-described image pickup device and a lens that collects external light on the image pickup element.
本開示の一態様に係る撮像方法は、撮像素子と低減部とを備える撮像装置が行う撮像方法であって、前記撮像素子は、第１所定範囲の電圧が印加された露光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する光電変換部材と、前記光電変換部材によって生成された電荷を画素単位で蓄積する複数の画素回路と、前記複数の画素回路のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す読み出し回路と、前記読み出し回路によって読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像を出力する出力回路とを含み、前記出力回路が、出力画像を出力する出力ステップと、前記低減部が、第２所定範囲の電圧が印加された遮光状態の前記光電変換部材によって生成される電荷による、前記出力画像への影響を低減する低減ステップとを含み、前記読み出し回路は、前記読み出しを、前記光電変換部材が前記遮光状態である期間において、１以上の画素回路からなる画素回路ブロック単位で、第１画素回路ブロックから第Ｎ（Ｎは２以上の整数）画素回路ブロックへと順に行うことで行い、前記撮像装置は、さらに、前記光電変換部材が前記遮光状態である期間において、前記画素回路ブロック単位で、前記第Ｎ画素回路ブロックから前記第１画素回路ブロックへと順に、前記複数の画素回路のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す逆方向読み出し回路と、前記逆方向読み出し回路によって読み出された電荷量それぞれに基づく画素値からなる逆方向出力画像を出力する逆方向出力回路とを備え、前記低減ステップでは、前記低減を、前記出力画像に前記逆方向出力画像を合成することで行う。 An imaging method according to an aspect of the present disclosure is an imaging method performed by an imaging device including an imaging element and a reduction unit, wherein the imaging element receives light in an exposure state in which a voltage in a first predetermined range is applied. A photoelectric conversion member that generates electric charges by the internal photoelectric effect, a plurality of pixel circuits that accumulate the electric charges generated by the photoelectric conversion member in pixel units, and an amount of electric charges that are accumulated in each of the plurality of pixel circuits. A read-out circuit for reading out; and an output circuit for outputting an output image composed of pixel values based on the respective charge amounts read out by the read-out circuit, the output circuit outputting the output image, and the reduction step. parts is due to charge generated by the photoelectric conversion element of the light-shielding state in which a voltage of the second predetermined range is applied, seen including a reduction step of reducing the influence on the output image, the read circuit, said read During the period in which the photoelectric conversion member is in the light-shielding state, in order from the first pixel circuit block to the N-th (N is an integer of 2 or more) pixel circuit block in units of pixel circuit blocks including one or more pixel circuits. The imaging device further performs, in the period in which the photoelectric conversion member is in the light-shielding state, in units of the pixel circuit block from the Nth pixel circuit block to the first pixel circuit block in order. A reverse direction reading circuit for reading the amount of electric charge accumulated in each of a plurality of pixel circuits, and a reverse direction output image for outputting a reverse direction output image composed of pixel values based on the respective charge amounts read by the reverse direction reading circuit. A circuit, and in the reducing step, the reducing is performed by synthesizing the reverse output image with the output image .
本開示の一態様に係る撮像方法は、撮像素子と電圧制御部とを備える撮像装置が行う撮像方法であって、前記撮像素子は、第１所定範囲の電圧が印加された露光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する光電変換部材であって、印加される前記第１所定範囲の電圧に応じて、電圧がより高い程、より光電変換効率が高くなるように前記電荷の生成を行う光電変換部材と、前記光電変換部材によって生成された電荷を画素単位で蓄積する複数の画素回路と、前記複数の画素回路のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す読み出し回路と、前記読み出し回路によって読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像を出力する出力回路とを含み、前記電圧制御部が、前記光電変換部材に印加される電圧を制御する電圧制御ステップと、前記出力回路が、前記出力画像を出力する出力ステップとを含み、前記撮像装置は、さらに、前記光電変換部材に外部の光を集光するレンズと、前記レンズによって集光される光の量を調整する絞りとを備え、前記電圧制御ステップでは、前記電圧制御部は、前記制御を、前記光電変換部材が前記露光状態である場合において、前記絞りの絞り量が変化するときには、当該変化に応じて、前記光電変換部材に印加される電圧が変化するように行う。 An imaging method according to an aspect of the present disclosure is an imaging method performed by an imaging device including an imaging device and a voltage control unit, the imaging device receiving light in an exposure state in which a voltage in a first predetermined range is applied. A photoelectric conversion member that generates an electric charge by the internal photoelectric effect, and the electric charge is generated so that the higher the voltage, the higher the photoelectric conversion efficiency in accordance with the applied voltage in the first predetermined range. A photoelectric conversion member for carrying out the above, a plurality of pixel circuits for accumulating charges generated by the photoelectric conversion member on a pixel-by-pixel basis, a readout circuit for reading out the amount of charge accumulated in each of the plurality of pixel circuits, and the readout An output circuit that outputs an output image composed of pixel values based on each of the charge amounts read by the circuit, the voltage control unit, a voltage control step of controlling the voltage applied to the photoelectric conversion member, said output circuit, see contains an output step of outputting the output image, the imaging apparatus may further include an amount of the photoelectric conversion element to the outside of the lens for collecting light, light condensed by the lens And a diaphragm for adjusting, in the voltage control step, the voltage control unit, when the photoelectric conversion member is in the exposure state, the voltage control unit, when the diaphragm amount of the diaphragm changes, to the change. Accordingly, the voltage applied to the photoelectric conversion member is changed .
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、撮像する画像における画質を、従来の撮像装置によって撮像される画像における画質に対して向上し得る。 According to the imaging device, the camera, and the imaging method according to the present disclosure described above, the image quality of an image to be captured can be improved with respect to the image quality of an image captured by a conventional imaging device.
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、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。 Hereinafter, embodiments will be described in detail. It should be noted that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present disclosure. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. The present disclosure is limited only by the claims. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements not described in the independent claims of the present disclosure are not necessarily required to achieve the object of the present disclosure, but constitute a more preferable embodiment. Described as a thing.
（実施の形態１）
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。(Embodiment 1)
Here, the imaging device 1 that captures an image will be described with reference to the drawings.
［１−１．構成］
図１は、実施の形態１に係るカメラ２００の構成を示すブロック図である。[1-1. Constitution]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the
カメラ２００は、レンズ鏡筒２３０と、撮像装置１とを備えている。そして、レンズ鏡筒２３０は、光学系２１０と、レンズ駆動部２２０とを備えている。
The
光学系２１０は、撮像装置１の撮像素子１０に外部の光を集光する１以上のレンズから構成されている。具体的には、光学系２１０は、ズームレンズ２１１、手振れ補正レンズ２１２、フォーカスレンズ２１３、絞り２１４により構成される。ズームレンズ２１１を光軸２１０Ａに沿って移動させることにより、被写体像の拡大、縮小をすることができる。また、フォーカスレンズ２１３を光軸２１０Ａに沿って移動させることにより被写体像のフォーカスを調整することができる。また、手振れ補正レンズ２１２は、光学系２１０の光軸２１０Ａに垂直な面内で移動可能である。カメラ２００のブレを打ち消す方向に手振れ補正レンズ２１２を移動することで、カメラ２００のブレが撮像画像に与える影響を低減できる。また、絞り２１４は光軸２１０Ａ上に位置する開口部２１４Ａを有し、使用者の設定に応じて若しくは自動で開口部２１４Ａの大きさを調整し、透過する光の量を調整する。
The
レンズ駆動部２２０は、ズームレンズ２１１を駆動するズームアクチュエータや、手振れ補正レンズ２１２を駆動する手ブレ補正アクチュエータや、フォーカスレンズ２１３を駆動するフォーカスアクチュエータや、絞り２１４を駆動する絞りアクチュエータを含む。そして、レンズ駆動部２２０は、上記のズームアクチュエータや、フォーカスアクチュエータや、手ブレ補正アクチュエータや、絞りアクチュエータを制御する。
The
撮像装置１は、撮像素子１０と、制御部２０と、低減部４０と、画像処理部２６０と、メモリ２７０と、カードスロット２９０と、内部メモリ３４０と、操作部材３１０と、表示モニタ３２０とを含んで構成される。
The image pickup apparatus 1 includes an
撮像素子１０は、画像を撮像して出力する。
The
低減部４０は、撮像素子１０から出力された画像を補正する。低減部４０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。
The
画像処理部２６０は、撮像素子１０で生成された画像データ（ここでは、低減部４０によって補正された画像）に対して各種処理を施し、表示モニタ３２０に表示するための画像データを生成したり、メモリカード３００に格納するための画像データを生成したりする。例えば、画像処理部２６０は、撮像素子１０で生成された画像データに対して、ガンマ補正、ホワイトバランス補正などの各種処理を行う。また、画像処理部２６０は、撮像素子１０で生成された画像データを、Ｈ．２６４規格やＭＰＥＧ２規格に準拠した圧縮形式等により圧縮する。画像処理部２６０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。
The
制御部２０は、撮像素子１０の動作を制御する。また、制御部２０は、カメラ２００全体を制御する。制御部２０は、一例として、内部メモリ３４０に記録されたプログラムを、一時的な記憶を行うメモリ２７０に展開し、制御部２０内のプロセッサ（図示されず。）が実行することによって実現される。
The control unit 20 controls the operation of the
メモリ２７０は、画像処理部３６０及び制御部２０のワークメモリとしても機能する。メモリ２７０は、例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどで実現できる。
The
カードスロット３９０はメモリカード３００を着脱可能に保持する。カードスロット２９０は機械的及び電気的にメモリカード３００と接続可能である。メモリカード３００は不揮発性フラッシュメモリや強誘電体メモリなどを内部に含み、画像処理部２６０で生成された画像ファイル等のデータを格納できる。
The card slot 390 holds the
内部メモリ３４０は、不揮発性フラッシュメモリや強誘電体メモリなどで構成される。内部メモリ３４０は、カメラ２００全体を制御するための制御プログラム等を記憶する。
The
操作部材３１０は使用者からの操作を受け付けるユーザーインターフェースの総称である。操作部材３１０は、例えば、使用者からの操作を受け付ける十字キーや決定釦等を含む。
The
表示モニタ３２０は、撮像素子１０で生成された画像データが示す画像や、メモリカード３００から読み出された画像データが示す画像を表示できる画面３２０Ａを有する。また、表示モニタ３２０は、カメラ２００の各種設定を行うための各種メニュー画面等も画面３２０Ａに表示できる。表示モニタ３２０の画面３２０Ａ上にはタッチパネル３２０Ｂが配置されている。タッチパネル３２０Ｂはユーザによりタッチされて各種タッチ操作を受け付けることができる。タッチパネル３２０Ｂに対するタッチ操作が示す指示は制御部２０に通知され各種処理が行われる。
The display monitor 320 has a
以下、これら撮像装置１の構成要素のうち、撮像素子１０と、制御部２０と、低減部４０とについて、さらに詳細に説明する。
Of the constituent elements of the image pickup apparatus 1, the
図２は、撮像素子１０の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
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。
As shown in the figure, the
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。
3A is a plan view of the
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。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
光電変換部材１１１は、０Ｖを含まない第１所定範囲の電圧が印加された状態（以下、この状態のことを「露光状態」と呼ぶ。）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する。また、光電変換部材１１１は、印加される上記第１所定範囲の電圧に応じて、電圧がより高い程、より光電変換効率が高くなるように上記電荷の生成を行う。
The
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１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。
Here, the
この光電変換部材１１１は、理想的には、第１所定範囲以下の範囲である、０Ｖを含む第２所定範囲の電圧が印加された状態（以下、この状態のことを「遮光状態」と呼ぶ。）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とが望まれる。
Ideally, the
しかしながら、光電変換部材１１１の製造過程において、製造材料に混入する不純物濃度の管理精度、製造工程の管理精度等に起因して、実際に製造される光電変換部材１１１では、遮光状態において受光することで内部光電効果による電荷が若干量生成されてしまう。以下、遮光状態において受光することで内部光電効果による電荷が若干量生成されてしまう現象のことを「遮光漏れ」と呼ぶ。
However, in the manufacturing process of the
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０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。
The upper
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。
The
下部画素電極１１３は、光電変換部材１１１で生成される電荷のうち、自身の近傍において生成される電荷を集電する。
The
再び、図２に戻って、撮像素子１０の説明を続ける。
Returning to FIG. 2 again, the description of the
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。
The
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。
In the
図４は、画素回路２１の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the
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。
As shown in the figure, the
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電荷を蓄積する。
The
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。
The
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。
The
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。
In the
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。
A voltage according to the charges accumulated in the
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。
Therefore, the
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。
The
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。
The
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。
As will be described later, the amount of current output to the
画素回路２１は、上記構成により、光電変換部材１１１によって生成された電荷を画素単位で集電する。そして、画素回路２１は、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。
With the above configuration, the
再び、図２に戻って、撮像素子１０の説明を続ける。
Returning to FIG. 2 again, the description of the
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。
The
蓄積電荷量リセット機能は、画素回路アレイ１２０を構成する画素回路２１それぞれにおける電荷蓄積ノード２５に蓄積された電荷をリセットするためのリセット信号を画素回路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。
The function of resetting the accumulated charge amount is such that a reset signal for resetting the charges accumulated in the
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略同一タイミングで実行される。
As a result, the charges accumulated in the
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、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Δｔ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。
The read pixel circuit selection function means, in the
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、読み出し回路１３０（後述）によって、第１行から第Ｎ行まで行単位で順に実行され、第１行に属する画素回路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×Δｔの期間を要する。
As a result, the readout of the charge amount accumulated in the
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。
The
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。
The
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。
The
出力回路１４０は、読み出し回路１３０から出力された画素値からなる出力画像を出力する。すなわち、出力回路１４０は、読み出し回路１３０によって読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像を出力する。
The
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の電圧を制御することで、光電変換部材１１１の上面と下面との間に電圧を印加する。
The
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を露光状態とするタイミングと、光電変換素子１１０を遮光状態とするタイミングとを制御する。
The
再び、図１に戻って、撮像装置１の説明を続ける。 Returning to FIG. 1 again, the description of the image pickup apparatus 1 will be continued.
制御部２０は、下記撮像制御機能を有する。 The control unit 20 has the following imaging control function.
撮像制御機能とは、撮像素子１０に画像を撮像させて、出力画像を出力させる機能である。より具体的には、撮像素子１０に対して、撮像を開始させるタイミングで撮像開始信号を出力し、撮像開始信号を出力してから、所定の露光期間Ｔ１経過したタイミングで、撮像終了信号を出力することで、撮像素子１０に上記画像の撮像を実行させる機能である。
The image capturing control function is a function of causing the
図５Ａは、制御部２０によって出力される撮像開始信号と撮像終了信号とのタイミング図である。 FIG. 5A is a timing diagram of the imaging start signal and the imaging end signal output by the control unit 20.
図５Ａに示されるように、制御部２０は、撮像素子１０に対して、撮像開始信号と撮像終了信号とを、撮像開始信号の出力よりも撮像終了信号の出力の方が露光期間Ｔ１だけ遅延するように出力する。
As illustrated in FIG. 5A, the control unit 20 delays the image pickup start signal and the image pickup end signal to the
撮像素子１０は、制御部２０から出力された撮像開始信号を受け取ると、タイミング制御回路１６０が、（１）電圧印加回路１７０の動作タイミングを制御して、撮像開始信号を受け取るタイミングで、光電変換部材１１１に印加する電圧を、第１所定範囲内の第１電圧とし、（２）行走査回路１５０の動作タイミングを制御して、撮像開始信号を受け取るタイミングで、行走査回路１５０に蓄積電荷量リセット機能を実行させる。
When the
そして、撮像素子１０は、制御部２０から出力された撮像終了信号を受け取ると、タイミング制御回路１６０が、（１）電圧印加回路１７０の動作タイミングを制御して、撮像開始信号を受け取るタイミングで、光電変換部材１１１に印加する電圧を、第２範囲内の第２電圧とし、（２）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して、撮像終了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量の読み出しを開始する。
When the
図５Ｂは、撮像素子１０の状態を示すタイミング図である。
FIG. 5B is a timing diagram showing the state of the
図５Ｂに示されるように、撮像素子１０は、制御部２０から出力された撮像開始信号を受け取ると、その受け取ったタイミングで画素回路アレイ１２０に含まれる画素回路２１に蓄積されている電荷量をリセット（初期化）する。また、撮像素子１０は、撮像開始信号を受け取ってから、撮像終了信号を受け取るまでの期間、光電変換素子１１０を露光状態とし、撮像終了信号を受け取った後の期間、光電変換素子１１０を遮光状態とする。そして、撮像素子１０は、撮像終了信号を受け取ると、第１行から第Ｎ行まで行単位で順にΔｔずつ遅れるタイミングで、画素回路アレイ１２０に含まれる画素回路２１に蓄積されている電荷量の読み出しを行う。
As shown in FIG. 5B, when the
図５Ｂからも理解されるように、各画素回路２１の属する行の位置によって、その画素回路２１の電荷量がリセットされてから、その画素回路２１の電荷量が読み出されるまでの期間（以下、この期間のことを「電荷蓄積期間」と呼ぶ。）が互いに異なっている。
As can be understood from FIG. 5B, the period from when the charge amount of the
すなわち、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）行に位置する画素回路２１において、電荷蓄積期間は、Ｔ１＋（Ｋ−１）×Δｔとなる。
That is, in the
このため、第Ｋ（Ｋは１以上Ｎ以下の整数）行に位置する画素回路２１では、電荷量がリセットされてから電荷量が読み出されるまでの期間に、その画素回路２１に蓄積される電荷量が、（１）露光状態の光電変換素子１１０において、露光期間Ｔ１の期間に生成された、内部光電効果による電荷の電荷量と、（２）遮光状態の光電変換素子１１０において、（Ｋ−１）×Δｔの期間生成された、遮光漏れによる電荷の電荷量との和となる。
Therefore, in the
従って第Ｋ行に位置する画素回路２１については、第１行に位置する画素回路２１と比べて、遮光状態の光電変換素子１１０において、（Ｋ−１）×Δｔの期間に生成された、露光漏れによる電荷の電荷量分だけ余分に蓄積された電荷量が読み出されることとなる。
Therefore, for the
このため、撮像素子１０から出力される撮像画像は、アレイ形状における各行の、読み出しが開始される時刻の時間差に起因する画質の劣化（以下この画質の劣化のことを「読み出し時刻の差に起因する輝度ムラ」と呼ぶ。）が生じた画像となる。
Therefore, the captured image output from the
再び図１に戻って、撮像装置１の説明を続ける。 Returning to FIG. 1 again, the description of the image pickup apparatus 1 will be continued.
低減部４０は、遮光状態の光電変換部材１１１によって生成される電荷による、出力画像への影響を低減する。より具体的には、低減部４０は、上記低減を、画素回路アレイ１２０における各行を対象として、第１行の画素回路２１との、読み出し回路１３０による読み出しが実行される時刻の時間差に応じて、対象とする行に対応する、出力画像の画素値を補正することで行う。
The
すなわち、低減部４０は、画素回路アレイ１２０の第Ｋ行に位置する画素回路２１における電荷蓄積期間の露光量が、第１行に位置する画素回路２１における電荷蓄積期間の露光量で正規化されるように、撮像素子１０から出力される出力画像の画素値に対して、時間差がより大きい程より小さくなる１以下の補正係数を、各行毎に乗算する。
That is, in the
これにより、この低減部４０は、撮像素子１０から、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラが生じた出力画像が出力されると、その出力画像に対して、その輝度ムラが低減されるように補正する。
As a result, when the
ここで、例えば、行毎の補正係数は、撮像装置１を設計する設計者が、予め、撮像素子１０に、各行毎の補正係数を算出するための画像を撮像させる実験を行っておいて、その撮像画像を解析しておくことで、適切な値に決定することができる。
Here, for example, with respect to the correction coefficient for each row, a designer who designs the imaging apparatus 1 has previously performed an experiment in which the
［１−２．効果等］
上述したように、本開示に係る撮像装置１は、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラを低減することができる。[1-2. Effect, etc.]
As described above, the imaging device 1 according to the present disclosure can reduce the brightness unevenness due to the difference in read times.
従って、本開示に係る撮像装置１によると、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラを低減しない従来の撮像装置よりも、撮像する画像における画質を向上させることが可能となる。 Therefore, according to the image pickup apparatus 1 according to the present disclosure, it is possible to improve the image quality of an image to be picked up, as compared with the conventional image pickup apparatus that does not reduce the uneven brightness due to the difference in read time.
なお、本実施の形態１において、撮像素子１０は、画素回路２１に蓄積されている電荷量の読み出しを、行単位で行うとして説明した。しかしながら、電荷量の読み出しは、１以上の画素回路２１からなる画素回路ブロック単位で行われれば、必ずしも行単位で行われる例に限定されない。
In the first embodiment, the
（実施の形態２）
ここでは、実施の形態１に係る撮像装置１から、その一部の機能が変更された実施の形態２に係る撮像装置について、図面を参照しながら説明する。(Embodiment 2)
Here, an image pickup apparatus according to the second embodiment in which some functions are changed from the image pickup apparatus 1 according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
実施の形態１に係る撮像装置１は、撮像素子１０から出力される出力画像に対して、各行毎に、画素値に対して補正係数を乗算する補正を行うことで、出力画像における、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラを低減する構成の例であった。
The image pickup apparatus 1 according to the first embodiment performs a correction of multiplying a pixel value by a correction coefficient for each row with respect to an output image output from the
これに対して、実施の形態２に係る撮像装置２は、各画素回路に蓄積された電荷量を、画素回路アレイにおける第１行から第Ｎ行へと１行ずつ順に読み出す読み出しと、その逆向きに、第Ｎ行から第１行へと１行ずつ順に読み出す読み出しとを同時に行って、それぞれの読み出しに基づく出力画像を合成することで、出力画像における、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラを低減する構成の例となっている。 On the other hand, the image pickup apparatus 2 according to the second embodiment sequentially reads out the amount of charge accumulated in each pixel circuit row by row from the first row to the Nth row in the pixel circuit array, and vice versa. In this manner, the reading is sequentially performed one by one from the N-th row to the first row in the same direction, and the output images based on the respective readings are combined, so that the luminance unevenness in the output image due to the difference in the reading time is caused. Is an example of a configuration for reducing
以下、実施の形態２に係る撮像装置について、実施の形態１に係る撮像装置１からの変更点を中心に、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the imaging device according to the second embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the changes from the imaging device 1 according to the first embodiment.
［２−１．構成］
図６は、実施の形態２に係るカメラ６００の構成を示すブロック図である。[2-1. Constitution]
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the
同図に示されるように、カメラ６００は、実施の形態１に係るカメラ２００から、撮像装置１が撮像装置２に変更されるように変形されている。そして、撮像装置２は、実施の形態１に係る撮像装置１から、撮像素子１０が撮像素子６１０に変更され、制御部２０が制御部６２０に変更され、低減部４０が低減部６４０に変更されるように変形されている。
As shown in the figure, the
ここでは、これら撮像素子６１０、制御部６２０、低減部６４０の詳細について、順に説明する。
Here, the details of the
撮像素子６１０は、実施の形態１に係る撮像素子１０から、その機能の一部が変更されている。
A part of the function of the
実施の形態１に係る撮像素子１０は、各画素回路２１に蓄積された電荷量を、画素回路アレイ１２０における第１行から第Ｎ行へと１行ずつ順に読み出す読み出しを行って、読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像を出力する構成の例であった。
The
これに対して、実施の形態２に係る撮像素子６１０は、各画素回路２１に蓄積された電荷量を、画素アレイにおける第１行から第Ｎ行へと１行ずつ順に読み出す順方向の読み出しと、その逆向きに、第Ｎ行から第１行へと１行ずつ順に読み出す逆方向の読み出しとを同時に行って、順方向に読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像と、逆方向に読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる逆方向出力画像をと出力する構成の例となっている。
On the other hand, the
図７は、撮像素子６１０の構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the
同図に示されるように、撮像素子６１０は、実施の形態１に係る撮像素子１０に対して、逆方向読み出し回路１３０Ｂと、逆方向出力回路１４０Ｂとが追加されている。そして、画素回路２１が画素回路２１Ｂに変更され、行走査回路１５０が行走査回路１５０Ｂに変更され、タイミング制御回路１６０がタイミング制御回路１６０Ｂに変更されている。また、画素回路２１が画素回路２１Ｂに変更されたことに伴って、画素回路アレイ１２０が、画素回路アレイ１２０Ｂに変更されている。
As shown in the figure, in the
図８は、画素回路２１Ｂの構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the
同図に示されるように、画素回路２１Ｂは、実施の形態１に係る画素回路２１に対して、選択トランジスタ２４Ｂが追加されている。
As shown in the figure, in the
選択トランジスタ２４Ｂは、ゲートに選択信号線５２Ｂ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３２Ｂが接続される。
The
選択トランジスタ２４Ｂは、行走査回路１５０Ｂ（後述）から選択信号線５２Ｂ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３２Ｂに出力する。
The
垂直信号線３２の場合と同様に、垂直信号線３２Ｂに出力される電流の電流量が、逆方向読み出し回路１３０Ｂ（後述）に含まれる列読み出し回路３１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２４Ｂを含む画素回路２１Ｂ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。
As in the case of the
再び、図７に戻って、撮像素子６１０の説明を続ける。
Returning to FIG. 7 again, the description of the
行走査回路１５０Ｂは、実施の形態１に係る行走査回路１５０から、その機能の一部が変更されている。
A part of the function of the
行走査回路１５０Ｂは、実施の形態１に係る行走査回路１５０が有する、蓄積電荷量リセット機能と読み出し画素回路選択機能とに加えて、さらに、下記逆方向読み出し画素回路選択機能を有するように変更されている。
The
逆方向読み出し画素回路選択機能とは、画素回路アレイ１２０Ｂにおいて、第Ｎ行から第１行へと１行ずつ順に、所定時間Δｔ間隔で、該当行に属する画素回路２１Ｂそれぞれにおける選択トランジスタ２４Ｂ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２１Ｂそれぞれに接続される選択信号線５２Ｂを介して配送する機能である。
In the pixel circuit array 120B, the backward read pixel circuit selection function is to turn on the
これにより、画素回路アレイ１２０Ｂに含まれる全ての画素回路２１Ｂの電荷蓄積ノード２５に蓄積された電荷量の読み出しは、逆方向読み出し回路１３０Ｂ（後述）によって、第Ｎ行から第１行まで行単位で順に実行され、第Ｎ行に属する画素回路２１についての読み出しが開始されてから、第１行に属する画素回路２１Ｂについての読み出しが完了するまで、Ｎ×Δｔの期間を要する。
As a result, the amount of charge accumulated in the
逆方向読み出し回路１３０Ｂは、読み出し回路１３０と同様の構成である。しかしながら、読み出し回路１３０では、含まれる各列読み出し回路３１が、対応する列に属する画素回路２１Ｂそれぞれに接続される垂直信号線３２に接続されているのに対して、逆方向読み出し回路１３０Ｂでは、含まれる各列読み出し回路３１が、対応する列に属する画素回路２１Ｂそれぞれに接続される垂直信号線３２Ｂに接続されている点において相違している。
The reverse
逆方向出力回路１４０Ｂは、出力回路１４０と同様の構成である。しかしながら、出力回路１４０では、読み出し回路１３０によって読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像を出力するのに対して、逆方向出力回路１４０Ｂでは、逆方向読み出し回路１３０Ｂによって読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる逆方向出力画像を出力する点において相違している。
The
タイミング制御回路１６０Ｂは、実施の形態１に係るタイミング制御回路１６０に対して、その機能の一部が変更されている。
A part of the function of the
タイミング制御回路１６０Ｂは、行走査回路１５０Ｂ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、逆方向読み出し回路１３０Ｂ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１５０Ｂ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、逆方向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、逆方向読み出し回路１３０Ｂ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を露光状態とするタイミングと、光電変換素子１１０を遮光状態とするタイミングとを制御する。
The
再び、図６に戻って、撮像装置１の説明を続ける。 Returning to FIG. 6 again, the description of the image pickup apparatus 1 will be continued.
制御部６２０は、実施の形態１に係る制御部２０から、その機能の一部が変更されている。 A part of the function of the control unit 620 is changed from that of the control unit 20 according to the first embodiment.
実施の形態１に係る制御部２０は、撮像制御機能を有する構成の例であった。 The control unit 20 according to the first embodiment is an example of a configuration having an imaging control function.
これに対して、制御部６２０は、撮像制御機能Ｂを有する構成の例となっている。 On the other hand, the control unit 620 is an example of a configuration having the imaging control function B.
撮像制御機能Ｂとは、撮像素子６１０に画像を撮像させて、出力画像と逆方向出力画像とを出力させる機能である。より具体的には、撮像素子６１０に対して、撮像を開始させるタイミングで撮像開始信号を出力し、撮像開始信号を出力してから、所定の露光期間Ｔ１経過したタイミングで、撮像終了信号を出力することで、撮像素子６１０に上記画像の撮像を実行させる機能である。
The image capturing control function B is a function of causing the
図９Ａは、制御部６２０によって出力される撮像開始信号と撮像終了信号とのタイミング図である。 FIG. 9A is a timing diagram of the image capturing start signal and the image capturing end signal output by the control unit 620.
図９Ａに示されるように、制御部６２０は、撮像素子６１０に対して、撮像開始信号と撮像終了信号とを、撮像開始信号の出力よりも撮像終了信号の出力の方が露光期間Ｔ１だけ遅延するように出力する。
As shown in FIG. 9A, the control unit 620 delays the image pickup start signal and the image pickup end signal with respect to the
撮像素子６１０は、制御部６２０から出力された撮像開始信号を受け取ると、タイミング制御回路１６０Ｂが、（１）電圧印加回路１７０の動作タイミングを制御して、撮像開始信号を受け取るタイミングで、光電変換部材１１１に印加する電圧を、第１所定範囲内の第１電圧とし、（２）行走査回路１５０Ｂの動作タイミングを制御して、撮像開始信号を受け取るタイミングで、行走査回路１５０Ｂに蓄積電荷量リセット機能を実行させる。
When the
そして、撮像素子６１０は、制御部６２０から出力された撮像終了信号を受け取ると、タイミング制御回路１６０Ｂが、（１）電圧印加回路１７０の動作タイミングを制御して、撮像開始信号を受け取るタイミングで、光電変換部材１１１に印加する電圧を、第２範囲内の第２電圧とし、（２）行走査回路１５０Ｂ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、逆方向読み出し回路１３０Ｂの動作タイミングとを制御して、撮像終了信号を受け取るタイミングで、画素回路アレイ１２０Ｂを構成する全画素回路２１Ｂに対する、電荷蓄積ノード２５に蓄積されている電荷量の、（Ａ）第１行から第Ｎ行まで行単位で順にΔｔずつ遅れるタイミングで読み出す順方向読み出しと、（Ｂ）第Ｎ行から第１行まで順位Δｔずつ遅れるタイミングで読み出す逆方向読み出しとを開始する。
When the
図９Ｂは、撮像素子６１０の状態を示すタイミング図である。
FIG. 9B is a timing diagram showing the state of the
図９Ｂに示されるように、撮像素子６１０は、制御部６２０から出力された撮像開始信号を受け取ると、その受け取ったタイミングで画素回路アレイ１２０Ｂに含まれる画素回路２１Ｂに蓄積されている電荷量をリセット（初期化）する。また、撮像素子６１０は、撮像開始信号を受け取ってから、撮像終了信号を受け取るまでの期間、光電変換素子１１０を露光状態とし、撮像終了信号を受け取った後の期間、光電変換素子１１０を遮光状態とする。そして、撮像素子６１０は、撮像終了信号を受け取ると、第１行から第Ｎ行まで行単位で順にΔｔずつ遅れるタイミングで、画素回路アレイ１２０Ｂに含まれる画素回路２１Ｂに蓄積されている電荷量を読み出す順方向読み出しと、第Ｎ行から第１行まで行単位で順にΔｔずつ遅れるタイミングで、画素回路アレイ１２０Ｂに含まれる画素回路２１Ｂに蓄積されている電荷量を読み出す逆方向読み出しとを行う。
As shown in FIG. 9B, when the
図９Ｂからも理解されるように、順方向読み出しでは、実施の形態１の場合と同様に、第Ｋ行に位置する画素回路２１Ｂについて、第１行、すなわち最初に読み出される行の画素回路２１Ｂと比べて、遮光状態の光電変換素子１１０において（Ｋ−１）×Δｔの期間に生成された、遮光漏れによる電荷の電荷量だけ余分に蓄積された電荷量が読み出される。
As can be understood from FIG. 9B, in the forward reading, as in the case of the first embodiment, with respect to the
一方で、逆方向読み出しでは、第Ｋ行に位置する画素回路２１Ｂについて、第Ｎ行、すなわち最初に読み出される行の画素回路２１Ｂと比べて、遮光状態の光電変換素子１１０において（Ｎ−Ｋ）×Δｔの期間に生成された、遮光漏れによる電荷の電荷量だけ余分に蓄積された電荷量が読み出される。
On the other hand, in the reverse reading, the
このため、撮像素子６１０から出力される、出力画像と逆方向出力画像との双方とも、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラが生じた画像となる。
Therefore, both the output image and the reverse direction output image output from the
図１０は、順方向読み出しにおける、最初に読み出される行を基準としたときの、各行における余分な遮光漏れの期間と、逆方向読み出しにおける、最初に読み出される行を基準としたときの、各行における余分な遮光漏れの期間との関係を示す図である。 FIG. 10 shows an extra period of light-shielding leakage in each row when the first read row is used as a reference in the forward reading and each row when the first read row is used as the reference in the reverse reading. It is a figure which shows the relationship with the period of extra light shielding leakage.
同図に示されるように、各行における、順方向読み出しにおける余分な遮光漏れの期間と、逆方向読み出しにおける余分な遮光漏れの期間とを加算することで、各行における、順方向読み出しにおける余分な遮光漏れの期間の差と、逆方向読み出しにおける余分な遮光漏れの期間の差とを相殺することができる。すなわち、各行における、順方向読み出しにおける余分な遮光漏れの期間と、逆方向読み出しにおける余分な遮光漏れの期間とを加算することで、これら期間の和を、いずれの行においても（Ｎ−１）×Δｔとすることができる。 As shown in the figure, by adding the period of extra light leakage in forward reading and the period of extra light leakage in backward reading in each row, extra light shielding in forward reading in each row is added. It is possible to cancel the difference in the leak period and the difference in the extra light-shielding leak period in the backward reading. That is, the sum of these periods is (N-1) in any row by adding the period of extra light leakage in forward reading and the period of extra light leakage in backward reading in each row. It can be set to xΔt.
再び、図６に戻って、撮像装置２の説明を続ける。 Returning to FIG. 6 again, the description of the imaging device 2 will be continued.
低減部６４０は、実施の形態１に係る低減部４０から、その機能の一部が変更されている。
A part of the function of the
低減部６４０は、遮光状態の光電変換部材１１１によって生成される電荷による、出力画像への影響を低減する。より具体的には、低減部６４０は、上記低減を、出力画像に、逆方向出力画像を合成することで行う。
The
すなわち、低減部６４０は、出力画像の各画素値に対して、対応する逆方向出力画像の画素値との加算平均を行って、新たな出力画像（以下、「輝度ムラ低減画像」と呼ぶ。）を生成する。
That is, the
図１０からわかるように、この輝度ムラ低減画像では、いずれの行の画素についても、対応する画素回路２１Ｂから読み出される電荷量における、余分な露光漏れの期間の差がない。
As can be seen from FIG. 10, in this luminance unevenness reduced image, there is no difference in the period of extra exposure leakage in the charge amount read from the corresponding
このため、この輝度ムラ低減画像は、出力画像に比べて、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラが低減された画像となる。 Therefore, the brightness unevenness reduced image is an image in which the brightness unevenness due to the difference in the read time is reduced as compared with the output image.
このように、低減部６４０は、撮像素子６１０から、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラが生じた出力画像が出力されると、その出力画像に対して、その輝度ムラが低減された輝度ムラ低減画像を出力する。
As described above, when the
［２−２．効果等］
上述したように、本開示に係る撮像装置２は、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラを低減することができる。[2-2. Effect, etc.]
As described above, the imaging device 2 according to the present disclosure can reduce the brightness unevenness caused by the difference in read times.
従って、本開示に係る撮像装置２によると、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラを低減しない従来の撮像装置よりも、撮像する画像における画質を向上させることが可能となる。 Therefore, according to the imaging device 2 according to the present disclosure, it is possible to improve the image quality of an image to be captured, as compared with the conventional imaging device that does not reduce the uneven brightness due to the difference in the read time.
なお、本実施の形態２において、撮像素子６１０は、画素回路２１Ｂに蓄積されている電荷量の読み出しを、行単位で行うとして説明した。しかしながら、電荷量の読み出しは、１以上の画素回路２１Ｂからなる画素回路ブロック単位で行われれば、必ずしも行単位で行われる例に限定されない。
In the second embodiment, the
（実施の形態３）
ここでは、実施の形態１に係る撮像装置１から、その一部の機能が変更された実施の形態３に係る撮像装置について、図面を参照しながら説明する。(Embodiment 3)
Here, the image pickup apparatus according to the third embodiment in which some functions are changed from the image pickup apparatus 1 according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
実施の形態１に係る撮像装置１は、撮像素子１０から出力画像が出力された後において、その出力画像に対して演算処理を行うことで、その出力画像における、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラを低減する構成の例であった。
The image pickup apparatus 1 according to the first embodiment performs the arithmetic processing on the output image after the output image is output from the
これに対して、実施の形態３に係る撮像装置は、撮像素子において、各画素回路に蓄積された電荷量の読み出しが行われている期間に、その撮像素子に集光される光の量を調整する絞りを絞ることで、これから出力しようとしている撮像画像における、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラの発生を低減する構成の例となっている。 On the other hand, in the image pickup device according to the third embodiment, in the image pickup device, the amount of light condensed on the image pickup device during the period in which the amount of charge accumulated in each pixel circuit is read out. This is an example of a configuration in which, by narrowing the diaphragm to be adjusted, the occurrence of luminance unevenness due to the difference in read times in the captured image that is about to be output is reduced.
以下、実施の形態３に係る撮像装置について、実施の形態１に係る撮像装置１からの変更点を中心に、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the imaging device according to the third embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the changes from the imaging device 1 according to the first embodiment.
［３−１．構成］
図１１は、実施の形態３に係るカメラ１１００の構成を示すブロック図である。[3-1. Constitution]
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the
同図に示されるように、カメラ１１００は、実施の形態１に係るカメラ２００から、撮像装置１が撮像装置３に変更されるように変形されている。そして、撮像装置３は、実施の形態１に係る撮像装置１に対して、制御部２０が制御部１１２０に変更され、低減部４０が低減部１１４０に変更されている。
As shown in the figure, the
ここでは、これら制御部１１２０、低減部１１４０の詳細について、順に説明する。
Here, details of the control unit 1120 and the
制御部１１２０は、実施の形態１に係る制御部２０から、その機能の一部が変更されている。 A part of the function of the control unit 1120 is changed from that of the control unit 20 according to the first embodiment.
実施の形態１に係る制御部２０は、撮像制御機能を有する構成の例であった。 The control unit 20 according to the first embodiment is an example of a configuration having an imaging control function.
これに対して、制御部１１２０は、撮像制御機能Ｃを有する構成の例となっている。 On the other hand, the control unit 1120 is an example of a configuration having the imaging control function C.
撮像制御機能Ｃとは、撮像素子１０に画像を撮像させて、出力画像を出力させると同時に、光電変換部材１１１が露光状態である期間、絞り２１４の絞り量を、撮像装置３を利用するユーザの所望する絞り量にする機能である。より具体的には、（１）撮像素子１０に対して、撮像を開始させるタイミングで撮像開始信号を出力し、撮像開始信号を出力してから、所定の露光期間Ｔ１経過したタイミングで、撮像終了信号を出力することで、撮像素子１０に上記画像の撮像を実行させると共に、（２）レンズ駆動部２２０に対して、撮像開始信号を出力するタイミングで、ユーザの所望する絞り量を示す絞り量指定信号を出力することで、絞り２１４の絞り量を上記ユーザの所望する絞り量にさせる機能である。
The image pickup control function C means that the
低減部１１４０は、実施の形態１に係る低減部４０から、その機能の一部が変更されている。
A part of the function of the
低減部１１４０は、制御部１１２０から撮像終了信号が出力されると、絞り２１４の絞り量を、最大の絞り量とする。より具体的には、制御部１１２０から撮像終了信号が出力されると、レンズ駆動部２２０に対して、絞り量を最大の絞り量とする旨の最大絞り量信号を出力することで、絞り２１４の絞り量を最大の絞り量とする。
When the imaging end signal is output from the control unit 1120, the
図１２Ａは、制御部６２０によって出力される撮像開始信号と撮像終了信号とのタイミング図であり、図１２Ｂは、制御部６２０によって出力される絞り量指定信号のタイミング図であり、図１２Ｃは、低減部１１４０によって出力される最大絞り量信号のタイミング図である。
FIG. 12A is a timing diagram of the image pickup start signal and the image pickup end signal output by the control unit 620, FIG. 12B is a timing diagram of the aperture amount designation signal output by the control unit 620, and FIG. FIG. 9 is a timing chart of the maximum aperture amount signal output by the
図１２Ａに示されるように、制御部６２０は、撮像素子１０に対して、撮像開始信号と撮像終了信号とを、撮像開始信号の出力よりも撮像終了信号の出力の方が露光期間Ｔ１だけ遅延するように出力する。また、図１２Ｂに示されるように、制御部６２０は、レンズ駆動部２２０に対して、撮像開始信号を出力するタイミングで絞り量指定信号を出力する。そして、図１２Ｃに示されるように、低減部１１４０は、制御部６２０から撮像終了信号が出力されると、レンズ駆動部２２０に対して、最大絞り量信号を出力する。
As shown in FIG. 12A, the control unit 620 delays the image pickup start signal and the image pickup end signal with respect to the
図１２Ｄは、絞り２１４の状態を示すタイミング図である。
FIG. 12D is a timing chart showing the state of the
図１２Ｄに示されるように、絞り２１４は、レンズ駆動部２２０が絞り量指定信号を受け取ってから、レンズ駆動部２２０が最大絞り量信号を受け取るまでの期間、絞り量を、絞り量指定信号で示される絞り量とし、最大絞り量信号を受け取った後の期間、絞り量を、最大の絞り量とする。
As shown in FIG. 12D, the
図１２Ｅは、撮像素子１０の状態を示すタイミング図である。
FIG. 12E is a timing chart showing the state of the
図１２Ｅに示されるように、撮像素子１０は、実施の形態１に係る図５Ｂで説明した場合と同様に、撮像素子１０は、撮像開始信号を受け取ってから、撮像終了信号を受け取るまでの期間、光電変換素子１１０を露光状態とし、撮像終了信号を受け取った後の期間、光電変換素子１１０を遮光状態とする。そして、撮像素子１０は、撮像終了信号を受け取ると、第１行から第Ｎ行まで行単位で順にΔｔずつ遅れるタイミングで、画素回路アレイ１２０に含まれる画素回路２１に蓄積されている電荷量の読み出しを行う。
As illustrated in FIG. 12E, in the same manner as in the case described with reference to FIG. 5B according to the first embodiment, the
図１２Ｄ、図１２Ｅに示されるように、撮像素子１０が、電荷量の読み出しを行っている期間、絞り２１４は、その絞り量を最大の絞り量とする。
As shown in FIGS. 12D and 12E, the
これにより、撮像素子１０では、電荷量の読み出しを行っている期間、光電変換部材１１１に集光される外部の光の量が最小限に抑えられる、
このため、撮像装置３は、電荷量の読み出しを行っている期間、絞りの絞り量を、最大の絞り量としない従来の撮像装置に比べて、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラが低減された画像を出力することができる。As a result, in the
For this reason, the image pickup apparatus 3 reduces the luminance unevenness due to the difference in the read time as compared with the conventional image pickup apparatus in which the diaphragm amount of the diaphragm is not set to the maximum diaphragm amount while the charge amount is being read. The output image can be output.
［３−２．効果等］
上述したように、本開示に係る撮像装置３は、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラを低減することができる。[3-2. Effect, etc.]
As described above, the imaging device 3 according to the present disclosure can reduce the brightness unevenness due to the difference in read times.
従って、本開示に係る撮像装置３によると、読み出し時刻の差に起因する輝度ムラを低減しない従来の撮像装置よりも、撮像する画像における画質を向上させることが可能となる。 Therefore, according to the image pickup apparatus 3 according to the present disclosure, it is possible to improve the image quality of an image to be picked up, as compared with the conventional image pickup apparatus that does not reduce the uneven brightness due to the difference in read times.
なお、本実施の形態３において、低減部１１４０は、制御部１１２０から撮像終了信号が出力されると、絞り２１４の絞り量を、最大の絞り量とするとして説明した。しかしながら上記絞り量は、絞り量指定信号で示される絞り量よりも大きな絞り量であれば、必ずしも最大の絞り量である例に限定されない。
In addition, in the third embodiment, the
（実施の形態４）
ここでは、実施の形態３に係る撮像装置３から、その一部の機能が変更された実施の形態４に係る撮像装置について、図面を参照しながら説明する。(Embodiment 4)
Here, an image pickup apparatus according to the fourth embodiment in which some functions are changed from the image pickup apparatus 3 according to the third embodiment will be described with reference to the drawings.
実施の形態４に係る撮像装置は、露光期間中に、絞りの絞り量を増加させていくことで、アポタイゼーション効果を奏するアポタイゼーション撮像を行う。そして、実施の形態４に係る撮像装置は、アポタイゼーション撮像において、絞り量を増加させていく期間、その絞り量の増加による光量の減少が補われるように、光電変換部材における光電変換効率を増加させていく。 The imaging apparatus according to the fourth embodiment performs apodization imaging that produces an apodization effect by increasing the aperture amount of the diaphragm during the exposure period. Then, in the imaging device according to the fourth embodiment, the photoelectric conversion efficiency in the photoelectric conversion member is increased so that the decrease in the light amount due to the increase in the aperture amount is compensated during the period in which the aperture amount is increased in the apodization imaging. To increase.
以下、実施の形態４に係る撮像装置について、実施の形態３に係る撮像装置３からの変更点を中心に、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the imaging device according to the fourth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the changes from the imaging device 3 according to the third embodiment.
［４−１．構成］
図１３は、実施の形態４に係るカメラ１３００の構成を示すブロック図である。[4-1. Constitution]
FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the
同図に示されるように、カメラ１３００は、実施の形態３に係るカメラ１１００から、撮像装置３が撮像装置４に変更されるように変形されている。そして、撮像装置４は、実施の形態３に係る撮像装置３から、低減部１１４０が削除され、電圧制御部１３４０が追加され、撮像素子１０が撮像素子１３１０に変更され、制御部１１２０が制御部１３２０に変更されている。
As shown in the figure, the
ここでは、これら撮像素子１３１０、制御部１３２０、電圧制御部１３４０の詳細について、順に説明する。
Here, details of the
撮像素子１３１０は、実施の形態３に係る撮像素子１０から、その機能の一部が変更されている。
A part of the function of the
図１４は、撮像素子１３１０の構成を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the
同図に示されるように、撮像素子１３１０は、実施の形態３に係る撮像素子１０に対して、タイミング制御回路１６０がタイミング制御回路１６０Ｃに変更されている。
As shown in the figure, in the
タイミング制御回路１６０Ｃは、実施の形態３に係るタイミング制御回路１６０から、その機能の一部が変更されている。
A part of the function of the
タイミング制御回路１６０Ｃは、実施の形態３に係るタイミング制御回路１６０の有する機能に加えて、以下の任意電圧印加機能を有する。
The
任意電圧印加機能とは、電圧印加回路１７０を制御して、電圧印加回路１７０に、光電変換部材１１１に対して、第１所定範囲内における任意の電圧を動的に印加させる機能である。
The arbitrary voltage application function is a function of controlling the
再び図１３に戻って、撮像装置４の説明を続ける。 Returning to FIG. 13 again, the description of the imaging device 4 will be continued.
制御部１３２０は、実施の形態３に係る制御部１１２０から、その機能の一部が変更されている。
The
実施の形態３に係る制御部１１２０は、撮像制御機能Ｃを有する構成の例であった。 The control unit 1120 according to the third embodiment is an example of the configuration having the imaging control function C.
これに対して、制御部１３２０は、アポタイゼーション撮像制御機能を有する構成の例となっている。
On the other hand, the
アポタイゼーション撮像制御機能とは、撮像素子１３１０に画像を撮像させて、出力画像を出力させると同時に、光電変換部材１１１が露光状態である期間、撮像装置３を利用するユーザの所望する、絞り２１４の絞り量から、光電変換部材１１１に集光される外部の光の光量が所定割合Ａ（Ａは０より大きい１未満の数。ここでは、例えば１／２）倍になるまで、所定の露光期間Ｔ１かけてリニアに減少するように、絞り２１４の絞り量を増加させる機能である。より具体的には、（１）撮像素子１３１０に対して、撮像を開始させるタイミングで撮像開始信号を出力し、撮像開始信号を出力してから、所定の露光期間Ｔ１経過したタイミングで、撮像終了信号を出力することで、撮像素子１０に上記画像の撮像を実行させると共に、（２）レンズ駆動部２２０に対して、撮像開始信号を出力するタイミングで、ユーザの所望する絞り量を示す絞り量指定信号Ｂを出力することで、絞り２１４に、上記絞り量の増加を実行させる機能である。
The apodization image pickup control function means that the
電圧制御部１３４０は、光電変換部材１１１に印加される電圧を制御する。
The
ここでは、電圧制御部１３４０は、光電変換部材１１１が露光状態である場合において、絞り２１４の絞り量が増加するように変化するときには、その変化に応じて、光電変換部材１１１に印加する電圧が増加されるように、上記制御を行う。より具体的には、電圧制御部１３４０は、制御部１３２０から絞り量指定信号Ｂが出力されると、撮像素子１３１０に対して、光電変換部材１１１における光電変換効率が、第１電圧が印加される光電変換効率から、その所定割合１／Ａ倍となるまで、所定の露光期間Ｔ１かけてリニアに増加するように、光電変換部材１１１に印加される電圧を増加させる旨の印加電圧変更信号を出力することで、上記制御を行う。電圧制御部１３４０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。
Here, when the
図１５Ａは、制御部１３２０によって出力される撮像開始信号と撮像終了信号とのタイミング図であり、図１５Ｂは、制御部１３２０によって出力される絞り量指定信号Ｂのタイミング図であり、図１５Ｃは、電圧制御部１３４０によって出力される印加電圧変更信号のタイミング図である。
FIG. 15A is a timing diagram of the image pickup start signal and the image pickup end signal output by the
図１５Ａに示されるように、制御部１３２０は、撮像素子１３１０に対して、撮像開始信号と撮像終了信号とを、撮像開始信号の出力よりも撮像終了信号の出力の方が露光期間Ｔ１だけ遅延するように出力する。また、図１５Ｂに示されるように、制御部１３２０は、レンズ駆動部２２０に対して、撮像開始信号を出力するタイミングで絞り量指定信号Ｂを出力する。そして、図１５Ｃに示されるように、電圧制御部１３４０は、撮像素子１３１０に対して、絞り量指定信号Ｂが出力されるタイミングで印加電圧変更信号を出力する。
As shown in FIG. 15A, the
絞り２１４は、制御部１３２０から絞り量指定信号Ｂが出力されると、その絞り量が、絞り量指定信号Ｂによって示される絞り量から、所定の露光期間Ｔ１かけて、光電変換部材１１１に集光される外部の光の光量が所定割合Ａ倍になるまでリニアに減少するように、絞り量を変化させる。
When the diaphragm amount designating signal B is output from the
図１５Ｄは、光電変換部材１１１に集光される外部の光の光量のタイミング図である。
FIG. 15D is a timing chart of the amount of external light focused on the
図１５Ｄに示されるように、絞り２１４が上記絞り量の変化を実行した結果、光電変換部材１１１に集光される外部の光の光量は、露光期間Ｔ１の開始時点から露光期間Ｔ１の終了時点にかけて、ユーザの所望する絞り量における光量から、その所定割合Ａ倍となるまでリニアに減少する。
As shown in FIG. 15D, as a result of the
撮像素子１３１０は、電圧制御部１３４０から出力された印加電圧変更信号を受け取ると、タイミング制御回路１６０Ｃが、電圧印加回路１７０の動作タイミングを制御することで、印加電圧変更信号を受け取るタイミングで、光電変換部材１１１に印加する電圧を、第１所定範囲内の第１電圧とする。そして、その後、露光期間Ｔ１かけて、光電変換部材１１１における光電変換効率が所定割合１／Ａ倍までリニアに増加するように、光電変換部材１１１に印加させる電圧を第１所定範囲内において増加させる。
When the
図１５Ｅは、光電変換部材１１１へ印加される電圧のタイミング図であり、図１５Ｆは、光電変換部材１１１における光電変換効率のタイミング図である。
15E is a timing diagram of the voltage applied to the
図１５Ｆに示されるように、電圧印加回路１７０が光電変換部材１１１に印加する電圧を変化させた結果、光電変換部材１１１における光電変換効率は、露光期間Ｔ１の開始時点から露光期間の終了時点にかけて、第１電圧が印加される光電変換効率から、その所定割合１／Ａ倍となるまでリニアに増加する。
As shown in FIG. 15F, as a result of the
このように、撮像装置４は、アポタイゼーション撮像を行う場合には、図１５Ｄに示されるように、露光期間中における光量が、ユーザ所望の絞り量における光量から、そのＡ倍（ここでは、例えば１／２倍）の光量にまで減少する。 As described above, in the case of performing the apodization imaging, the imaging device 4 determines that the light amount during the exposure period is A times the light amount at the aperture amount desired by the user (here, as shown in FIG. 15D). The amount of light is reduced to, for example, 1/2 times.
その一方で、撮像装置４は、アポタイゼーション撮像を行う場合には、図１５Ｆに示されるように、光電変換部材１１１における光電変換効率が、第１電圧が印加される光電変換効率から、その所定割合１／Ａ倍となるまでリニアに増加する。
On the other hand, when the imaging device 4 performs apodization imaging, as shown in FIG. 15F, the photoelectric conversion efficiency of the
これにより、この撮像装置４は、アポタイゼーション撮像における光量の減少を、光電変換部材１１１における光電変換効率の増加で補うことができる。
As a result, the imaging device 4 can compensate for the decrease in the amount of light in the apodization imaging by increasing the photoelectric conversion efficiency in the
このため、撮像装置４は、アポタイゼーション撮像において、光電変換部材の光電効率を増加させない従来の撮像装置に比べて、アポタイゼーション撮像における、光量不足による撮像画像の画質の劣化を低減することができる。 Therefore, the imaging device 4 can reduce deterioration in image quality of the captured image due to insufficient light amount in the apodization imaging, as compared with a conventional imaging device that does not increase the photoelectric efficiency of the photoelectric conversion member in the apodization imaging. You can
［４−２．効果等］
上述したように、本開示に係る撮像装置４は、アポタイゼーション撮像における、光量不足による撮像画像の劣化を低減することができる。[4-2. Effect, etc.]
As described above, the imaging device 4 according to the present disclosure can reduce the deterioration of the captured image due to the insufficient light amount in the apodization imaging.
従って、本開示に係る撮像装置４によると、アポタイゼーション撮像における、光量不足による撮像画像の劣化を低減しない従来の撮像装置よりも、撮像する画像における画質を向上させることが可能となる。 Therefore, according to the imaging device 4 according to the present disclosure, it is possible to improve the image quality of an image to be captured, as compared with the conventional imaging device that does not reduce the deterioration of the captured image due to the insufficient light amount in the apodization imaging.
（実施の形態５）
ここでは、実施の形態１に係る撮像装置１から、その一部の機能が変更された実施の形態５に係る撮像装置について、図面を参照しながら説明する。(Embodiment 5)
Here, an image pickup apparatus according to the fifth embodiment in which some functions are changed from the image pickup apparatus 1 according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
実施の形態５に係る撮像装置は、実施の形態１に係る撮像装置１と同様に、画素回路に蓄積された電荷量の読み出しを、画素回路アレイにおける行単位で順に行う。その一方で、実施の形態５に係る撮像装置は、その読み出しの期間中に、積極的に光電変換部材を露光状態とすることで、出力画像における輝度の差を行単位で調整する。 The image pickup apparatus according to the fifth embodiment sequentially reads the amount of charge accumulated in the pixel circuits in units of rows in the pixel circuit array, similarly to the image pickup apparatus 1 according to the first embodiment. On the other hand, the image pickup apparatus according to the fifth embodiment adjusts the difference in luminance in the output image row by row by positively exposing the photoelectric conversion member during the reading period.
以下、実施の形態５に係る撮像装置について、実施の形態１に係る撮像装置１からの変更点を中心に、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the imaging device according to the fifth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the changes from the imaging device 1 according to the first embodiment.
［５−１．構成］
図１６は、実施の形態５に係るカメラ１６００の構成を示すブロック図である。[5-1. Constitution]
FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the
同図に示されるように、カメラ１６００は、実施の形態１に係るカメラ２００から、撮像装置１が撮像装置５に変更されるように変形されている。そして、撮像装置５は、実施の形態１に係る撮像装置１から、低減部４０が削除され、撮像素子１０が撮像素子１３１０に変更され、制御部２０が制御部１６２０に変更され、電圧制御部１６４０と取得部１６５０とが追加されている。
As shown in the figure, the
撮像素子１３１０については、既に実施の形態４において説明済である。このため、ここでは、制御部１６２０、取得部１６５０、電圧制御部１６４０の詳細について順に説明する。
The
制御部１６２０は、実施の形態１に係る制御部２０から、その機能の一部が変更されている。 The control unit 1620 has a part of its function changed from the control unit 20 according to the first embodiment.
制御部１６２０は、実施の形態１に係る制御部２０の有する撮像制御機能に加えて、以下のライブビュー撮像機能を有する。 The control unit 1620 has the following live view imaging function in addition to the imaging control function of the control unit 20 according to the first embodiment.
ライブビュー撮像機能とは、所定周期（例えば、１秒）で、撮像素子１０に画像を撮像させて、出力画像を出力させる機能である。より具体的には、制御部１６２０は、所定周期で撮像制御機能を実行することで、このライブビュー撮像機能を実現する。
The live view image capturing function is a function of causing the
取得部１６５０は、読み出し回路１３０が読み出しを開始する時点における、複数の画素回路２１のそれぞれに蓄積されていると推定される電荷の量を示す推定電荷量の、画素回路アレイ１２０のアレイ形状における第１分布に係る情報を取得する。
In the array shape of the
ここでは、取得部１６５０は、上記情報として、制御部１６２０が上記ライブビュー撮像機能を実行している期間において、撮像素子１３１０から出力される出力画像（以下、「ライブビュー画像」と呼ぶ。）を取得する。取得部１６５０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。
Here, the
電圧制御部１６４０は、光電変換部材１１１に印加される電圧を制御する。
The
ここでは、電圧制御部１６４０は、読み出し回路１３０による読み出しの開始時点から終了時点までの少なくとも一部の期間（以下、「追加露光期間」と呼ぶ。）に、光電変換部材１１１に第１所定範囲の電圧が印加されるように、光電変換部材１１１に印加される電圧を制御する。
Here, the
これにより、追加露光期間において未だ読み出しが完了していない行の画素回路２１では、読み出しが完了する迄に、追加露光期間において光電変換部材１１１で生成される、内部光電効果による電荷が、さらに蓄積されることとなる。
As a result, in the
ここでは、電圧制御部１６４０は、取得部１６５０によって取得されたライブビュー画像に基づいて、そのライブビュー画像における輝度の分布（第１分布）よりも、読み出し回路１３０によって読み出される電荷量の、画素回路アレイ１２０のアレイ形状における分布の方が、より平坦な分布となるように、光電変換部材１１１に印加される電圧を制御する。
Here, the
より具体的には、電圧制御部１６４０は、（１）取得部１６５０によって取得されたライブビュー画像のうち、最後に取得されたライブビュー画像（以下、「参照ライブビュー画像」と呼ぶ。）における各行毎の画素値の和を算出し、（２）各行毎の画素値の和のばらつきが低減されるように、光電変換部材１１１に印加される電圧を制御する。電圧制御部１６４０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。
More specifically, the voltage control unit 1640 (1) in the live view image acquired last (hereinafter, referred to as “reference live view image”) among the live view images acquired by the
以下、電圧制御部１６４０の行う動作について、具体例を用いて、図面を参照しながら説明する。
Hereinafter, the operation performed by the
図１７は、参照ライブビュー画像の一具体例である。ここでは、参照ライブビュー画像が、画像上方に太陽が映り、画像下方に木陰が映っている画像であるとして説明する。 FIG. 17 is a specific example of the reference live view image. Here, it is assumed that the reference live view image is an image in which the sun appears above the image and a tree shade appears below the image.
電圧制御部１６４０は、ライブビュー画像における各行毎の画素値の和を算出する。この例の場合では、太陽が映っている上方ｌ行の部分の画素値の和が、各行毎の画素値の和の平均よりも有意に大きく（すなわち、輝度大）、木陰が映っている下方ｍ行の部分の画素値の和が、各行毎の画素値の和の平均よりも有意に小さく（すなわち、輝度小）なっている。
The
このため、この例の場合では、撮像素子１３１０が新たな画像を撮像する場合において、その新たな画像における輝度の分布が、より平坦な分布となるように、例えば、電圧制御部１６４０は、輝度小となる下位ｍ行の部分に位置する画素回路２１に限って、その読み出しまでの期間に追加露光期間が含まれるように、光電変換部材１１１に印加される電圧を制御する。
Therefore, in the case of this example, when the
図１８Ａは、本一具体例において、撮像素子１３１０が新たな画像を撮像する場合における、撮像素子１３１０の状態を示すタイミング図であり、図１８Ｂは、本一具体例において、撮像素子１３１０が新たな画像を撮像する場合における、光電変換部材１１１に印加される電圧のタイミング図である。
FIG. 18A is a timing diagram showing the state of the
図１８Ａ、図１８Ｂに示されるように、電圧制御部１６４０は、下位ｍ−１行目の読み出しが終了した時点から、最下位の行の読み出しが終了するまでの期間、光電変換部材１１１に第１所定範囲の第３電圧が印加されるように、光電変換部材１１１に印加される電圧を制御する。
As shown in FIGS. 18A and 18B, the
再び図１６に戻って、撮像装置５の説明を続ける。
Returning to FIG. 16 again, the description of the
電圧制御部１６４０は、光電変換部材１１１に印加される電圧の制御を、撮像素子１３１０に対して、光電変換部材１１１に印加されるべき電圧の値を示す印加電圧値信号を出力することで行う。
The
図１９Ａは、制御部１６２０によって出力される撮像開始信号と撮像終了信号とのタイミング図であり、図１９Ｂは、電圧制御部１６４０によって出力される印加電圧値信号のタイミング図である。
FIG. 19A is a timing diagram of the imaging start signal and the imaging end signal output by the control unit 1620, and FIG. 19B is a timing diagram of the applied voltage value signal output by the
図１９Ａに示されるように、制御部１６２０は、撮像素子１３１０に対して、撮像開始信号と撮像終了信号とを、撮像開始信号の出力よりも撮像終了信号の出力の方が露光期間Ｔ１だけ遅延するように出力する。
As shown in FIG. 19A, the control unit 1620 delays the image pickup start signal and the image pickup end signal with respect to the
一方で、電圧制御部１６４０は、参照ライブビュー画像に基づいて、その参照ライブビュー画像における輝度の分布よりも、読み出し回路１３０によって読み出される電荷量の、画素回路アレイ１２０のアレイ形状における分布の方が、より平坦な分布となるように、追加露光期間Ｔ２の開始時刻及び終了時刻と、その追加露光期間Ｔ２において、光電変換部材１１１に印加されるべき、第１所定範囲の第３電圧とを算出する。
On the other hand, based on the reference live view image, the
そして、電圧制御部１６４０は、図１９Ｂに示されるように、算出した追加露光期間Ｔ２の開始時刻から、算出した追加露光期間Ｔ２の終了時刻まで、算出した第３電圧を示す印加電圧値信号を出力する。
Then, as illustrated in FIG. 19B, the
図１９Ｃは、撮像素子１３１０の状態を示すタイミング図であり、図１９Ｄは、光電変換部材１１１に印加される電圧のタイミング図である。
FIG. 19C is a timing diagram showing the state of the
図１９Ｃ、図１９Ｄに示されるように、撮像素子１３１０は、制御部１６２０から出力された撮像開始信号を受け取ると、その受け取ったタイミングで画素回路アレイ１２０に含まれる画素回路２１に蓄積されている電荷量をリセット（初期化）する。また、撮像素子１３１０は、撮像開始信号を受け取ってから、撮像終了信号を受け取るまでの期間、光電変換部材１１１に第１電圧を印加することで、光電変換素子１１０を露光状態とする。そして、撮像素子１３１０は、撮像終了信号を受け取ると、第１行から第Ｎ行まで行単位で順にΔｔずつ遅れるタイミングで、画素回路アレイ１２０に含まれる画素回路２１に蓄積されている電荷量の読み出しを行う。一方で、撮像素子１３１０は、印加電圧値信号を受け取ると、その印加電圧値信号を受け取っている期間、光電変換部材１１１に、その印加電圧氏信号が示す第３電圧を印加することで、光電変換部材１１１を露光状態とする。
As shown in FIGS. 19C and 19D, when the
このように、撮像装置５は、画素回路２１に蓄積されている電荷量の読み出しを、画素回路アレイ１２０における行単位で順に行う一方で、その読み出しの期間中に、出力画像における輝度の分布が、より平坦な分布となるように、積極的に光電変換部材１１１を露光状態とする。
As described above, the
これにより、この撮像装置５は、出力画像における輝度の差が低減されるように、行単位でその輝度の差を調整することができる。
As a result, the
なお、図１９Ｄにおいて、あたかも第３電圧が第１電圧よりも低いように記載されているが、第３電圧は、第１所定範囲の電圧であれば、必ずしも第１電圧よりも低い電圧である場合に限られない。例えば、第３電圧は、第１電圧よりも高くても良いし、同じでも良い。さらには、例えば、第３電圧は、第１所定範囲において、動的に変動するとしてもよい。 19D, it is described as if the third voltage is lower than the first voltage, but the third voltage is necessarily lower than the first voltage as long as it is within the first predetermined range. Not limited to cases. For example, the third voltage may be higher than or equal to the first voltage. Furthermore, for example, the third voltage may dynamically change in the first predetermined range.
また、図１９Ｄにおいて、あたかも追加露光期間Ｔ２が、読み出し期間の後半に位置するように記載されているが、追加露光期間Ｔ２は、読み出し期間内であれば、必ずしも読み出し期間の後半に位置する場合に限られない。例えば、追加露光期間Ｔ２は、読み出し期間の前半に位置していても良いし、読み出し期間の全体に位置していても構わない。さらには、例えば、追加露光期間Ｔ２は、互いに連続しない複数の期間に分かれていても構わない。 Further, in FIG. 19D, although it is described that the additional exposure period T2 is located in the latter half of the reading period, the additional exposure period T2 is necessarily located in the latter half of the reading period as long as it is within the reading period. Not limited to For example, the additional exposure period T2 may be located in the first half of the reading period, or may be located in the entire reading period. Furthermore, for example, the additional exposure period T2 may be divided into a plurality of periods that are not continuous with each other.
［５−２．効果等］
上述したように、本開示に係る撮像装置５は、出力画像における輝度の差が低減されるように、行単位でその輝度の差を調整することができる。[5-2. Effect, etc.]
As described above, the
従って、本開示に係る撮像装置５によると、出力画像における輝度の差が低減されるように、行単位でその輝度の差を調整することができない従来の撮像装置よりも、撮像する画像における画質を向上させることが可能となる。
Therefore, according to the
なお、本実施の形態５において、撮像素子１３１０は、画素回路２１に蓄積されている電荷量の読み出しを、行単位で行うとして説明した。しかしながら、電荷量の読み出しは、１以上の画素回路２１からなる画素回路ブロック単位で行われれば、必ずしも行単位で行われる例に限定されない。
Note that, in the fifth embodiment, the
（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１〜実施の形態５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。(Supplement)
As described above, the first to fifth embodiments have been described as examples of the technology disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to these, and can be applied to the embodiment in which changes, replacements, additions, omissions, etc. are appropriately made.
（１）実施の形態１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。
(1) In the first embodiment, in the image pickup apparatus 1, when the
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。
However, the
（２）実施の形態１において、所定の露光期間Ｔ１は、予め定められた所定の期間であるとして説明した。 (2) In the first embodiment, the predetermined exposure period T1 has been described as a predetermined period.
これに対して、露光期間Ｔ１は、予め定められた所定の期間ではなく、例えば、撮像装置１を利用するユーザによって設定可能であるとしても構わない。 On the other hand, the exposure period T1 is not limited to a predetermined period, and may be settable by, for example, a user who uses the imaging device 1.
また、実施の形態４において、所定割合Ａは、予め定められた所定の割合であるとして説明した。 Further, in the fourth embodiment, the predetermined ratio A has been described as a predetermined ratio.
これに対して、割合Ａは、予め定められた所定の割合ではなく、例えば、撮像装置４を利用するユーザによって設定可能であるとしても構わない。 On the other hand, the ratio A may not be a predetermined ratio and may be settable by a user who uses the imaging device 4, for example.
（３）実施の形態４において、所定割合Ａは、Ａが１未満の数であるとして説明した。しかしながら、必ずしも、Ａが１未満の数である場合に限られる必要はなく、Ａが１より大きな数である場合の例も考えらえる。 (3) In the fourth embodiment, the predetermined ratio A has been described as A being a number less than 1. However, it is not necessarily limited to the case where A is a number less than 1, and an example where A is a number larger than 1 can be considered.
この場合には、光電変換部材１１１に集光される外部の光の光量が、露光時間Ｔ１かけて、Ａ倍までリニアに増加するように、絞り２１４の絞り量を増加させて、光電変換部材１１１における光電変換効率が、露光期間Ｔ１かけて、１／Ａ倍までリニアに減少するように、光電変換部材１１１に印加する電圧を第１所定範囲内において減少させることとなる。
In this case, the aperture amount of the
（４）本開示には、実施の形態１〜実施の形態５における撮像装置１〜撮像装置５が内蔵された電子機器も含まれるのは言うまでもない。
(4) It goes without saying that the present disclosure also includes electronic devices that incorporate the imaging device 1 to the
このような電子機器は、例えば、図２０Ａに示されるデジタルスチルカメラや、図２０Ｂに示されるビデオカメラとして実現される。 Such an electronic device is realized as, for example, the digital still camera shown in FIG. 20A or the video camera shown in FIG. 20B.
（５）実施の形態において、図１に示されるように、撮像装置１は、光学系２１０とは別体となる構成であるとして説明した。しかしながら、撮像装置１は、必ずしも光学系２１０と別体となる構成に限定されない。例えば、撮像装置１は、光学系２１０とレンズ駆動部２２０とを含む、レンズ付きカメラであっても構わない。
(5) In the embodiment, as described in FIG. 1, the image pickup apparatus 1 has been described as a configuration separate from the
（６）撮像装置１〜撮像装置５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。
(6) Each component (functional block) in the imaging device 1 to the
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。 In addition, all or part of the various processes described above may be realized by hardware such as an electronic circuit or software. Note that the processing by software is realized by the processor included in the imaging device 1 executing the program stored in the memory. The program may be recorded in a recording medium and distributed or distributed. For example, by installing the distributed program in a device having another processor and causing the processor to execute the program, the device can be made to perform each of the above processes.
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。 Further, a form realized by arbitrarily combining the constituent elements and functions shown in the above-described embodiment is also included in the scope of the present disclosure.
（７）本開示の一態様に係る撮像装置１は、第１所定範囲の電圧が印加された露光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する光電変換部材１１１と、光電変換部材１１１によって生成された電荷を画素単位で蓄積する複数の画素回路２１と、複数の画素回路２１のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す読み出し回路１３０と、読み出し回路１３０によって読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像を出力する出力回路１４０とを含む撮像素子１０と、第２所定範囲の電圧が印加された遮光状態の光電変換部材１１１によって生成される電荷による、前記出力画像への影響を低減する低減部４０とを備える。
(7) The imaging device 1 according to an aspect of the present disclosure includes a
この撮像装置１は、遮光状態の光電変換部材１１１によって生成される電荷による、出力画像への影響を低減する。このため、この撮像装置１によると、撮像する画像における画質を、従来の撮像装置によって撮像される画像における画質に対して向上し得る。
The imaging device 1 reduces the influence on the output image due to the electric charge generated by the
また、例えば、読み出し回路１３０は、前記読み出しを、光電変換部材１１１が前記遮光状態である期間において、１以上の画素回路２１からなる画素回路ブロック単位で、第１画素回路ブロックから第Ｎ（Ｎは２以上の整数）画素回路ブロックへと順に行うことで行い、低減部４０は、前記低減を、各画素回路ブロックを対象として、前記第１画素回路ブロックの画素回路２１との、読み出し回路１３０による前記読み出しが実行される時刻の時間差に応じて、当該対象とする画素回路ブロックに対応する、前記出力画像の画素値を補正することで行うとしてもよい。
In addition, for example, the
これにより、この撮像装置１は、各画素回路ブロックの、読み出しが実行される時刻の時間差に起因する画質の劣化を低減し得る。 As a result, the image pickup apparatus 1 can reduce the deterioration of the image quality of each pixel circuit block due to the time difference between the times when the reading is executed.
また、例えば、低減部４０は、前記補正を、各画素回路ブロックを対象として、当該対象とする画素回路ブロックに対応する、前記出力画像の画素値に対して、前記時間差がより大きい程より小さくなる１以下の補正係数を乗算することで行うとしてもよい。
In addition, for example, the
これにより、この撮像装置１は、各画素回路ブロックの、読み出しが実行される時刻の時間差に起因する画質の劣化の低減を、比較的平易な演算により実現することが可能となる。 As a result, the image pickup apparatus 1 can realize the reduction of the deterioration of the image quality of each pixel circuit block due to the time difference between the times when the reading is executed, by a relatively simple calculation.
また、例えば、読み出し回路１３０は、前記読み出しを、光電変換部材１１１が前記遮光状態である期間において、１以上の画素回路２１からなる画素回路ブロック単位で、第１画素回路ブロックから第Ｎ（Ｎは２以上の整数）画素回路ブロックへと順に行うことで行い、さらに、光電変換部材１１１が前記遮光状態である期間において、前記画素回路ブロック単位で、前記第Ｎ画素回路ブロックから前記第１画素回路ブロックへと順に、複数の画素回路２１のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す逆方向読み出し回路１３０Ｂと、逆方向読み出し回路１３０Ｂによって読み出された電荷量それぞれに基づく画素値からなる逆方向出力画像を出力する逆方向出力回路１４０Ｂとを備え、低減部４０は、前記低減を、前記出力画像に前記逆方向出力画像を合成することで行うとしてもよい。
In addition, for example, the
これにより、この撮像装置１は、各画素回路ブロックの、読み出しが実行される時刻の時間差に起因する画質の劣化を低減し得る。 As a result, the image pickup apparatus 1 can reduce the deterioration of the image quality of each pixel circuit block due to the time difference between the times when the reading is executed.
また、例えば、低減部４０は、前記合成を、前記出力画像の各画素値に、当該画素値に対応する位置の、前記逆方向出力画像の画素値を加算する処理を含む処理を実行することで行うとしてもよい。
Further, for example, the
これにより、この撮像装置１は、各画素回路ブロックの、読み出しが実行される時刻の時間差に起因する画質の劣化の低減を、比較的平易な演算により実現することが可能となる。 As a result, the image pickup apparatus 1 can realize the reduction of the deterioration of the image quality of each pixel circuit block due to the time difference between the times when the reading is executed, by a relatively simple calculation.
また、例えば、さらに、光電変換部材１１１に外部の光を集光するレンズと、前記レンズによって集光される光の量を調整する絞り２１４とを備え、低減部４０は、前記低減を、光電変換部材１１１が前記遮光状態である期間のうちの少なくとも一部の期間、絞り２１４を絞ることで行うとしてもよい。
In addition, for example, the
これにより、この撮像装置１は、遮光状態の光電変換部材１１１に集光される光に起因する画質の劣化を低減し得る。
Thereby, the image pickup apparatus 1 can reduce the deterioration of the image quality due to the light condensed on the
また、例えば、前記一部の期間には、光電変換部材１１１の状態が前記露光状態から前記遮光状態へと変更された時点から、当該時点以降において、最初に、読み出し回路１３０による前記読み出しが完了する時点までの期間が含まれるとしてもよい。
Further, for example, during the part of the period, the reading by the
これにより、この撮像装置１は、上記期間において、遮光状態の光電変換部材１１１に集光される光に起因する画質の劣化を低減し得る。
As a result, the image pickup apparatus 1 can reduce the deterioration of the image quality due to the light condensed on the
本開示の一態様に係る撮像装置１は、第１所定範囲の電圧が印加された露光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する光電変換部材１１１であって、印加される前記第１所定範囲の電圧に応じて、電圧がより高い程、より光電変換効率が高くなるように前記電荷の生成を行う光電変換部材１１１と、光電変換部材１１１によって生成された電荷を画素単位で蓄積する複数の画素回路２１と、複数の画素回路２１のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す読み出し回路１３０と、読み出し回路１３０によって読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像を出力する出力回路１４０とを含む撮像素子１０と、光電変換部材１１１に印加される電圧を制御する電圧制御部１３４０とを備える。
An image pickup apparatus 1 according to an aspect of the present disclosure is a
この撮像装置１は、光電変換部材１１１における光電変換効率を制御することが可能である。このため、この撮像装置１によると、撮像する画像における画質を、従来の撮像装置によって撮像される画像における画質に対して向上し得る。
The imaging device 1 can control the photoelectric conversion efficiency of the
また、例えば、さらに、光電変換部材１１１に外部の光を集光するレンズと、前記レンズによって集光される光の量を調整する絞り２１４とを備え、電圧制御部１３４０は、前記制御を、光電変換部材１１１が前記露光状態である場合において、絞り２１４の絞り量が変化するときには、当該変化に応じて、光電変換部材１１１に印加される電圧が変化するように行うとしてもよい。
Further, for example, the
これにより、この撮像装置１は、撮像中に絞り量が変化することに起因する画質の劣化を低減することができるようになる。 As a result, the image pickup apparatus 1 can reduce the deterioration of the image quality due to the change of the diaphragm amount during the image pickup.
また、例えば、電圧制御部１３４０は、前記制御を、光電変換部材１１１が前記露光状態である場合において、絞り２１４の絞り量が増加するように変化するときには、当該変化に応じて、光電変換部材１１１に印加する電圧が増加されるように行うとしてもよい。
Further, for example, when the
これにより、この撮像装置１は、撮像中に絞り量が増加することに起因する画質の劣化を低減することができるようになる。 As a result, the image pickup apparatus 1 can reduce the deterioration of the image quality due to the increase of the diaphragm amount during the image pickup.
また、例えば、読み出し回路１３０は、前記読み出しを、１以上の画素回路２１からなる画素回路ブロック単位で、第１画素回路ブロックから第Ｎ（Ｎは２以上の整数）画素回路ブロックへと順に行い、電圧制御部１３４０は、前記制御を、読み出し回路１３０による前記読み出しの開始時点から終了時点までの少なくとも一部の期間に、光電変換部材１１１に前記第１所定範囲の電圧が印加されるように行うとしてもよい。
Further, for example, the
これにより、この撮像装置１は、画素回路ブロック単位で、露光期間の調整を実現することが可能となる。 As a result, the image pickup apparatus 1 can realize the adjustment of the exposure period for each pixel circuit block.
また、例えば、さらに、読み出し回路１３０が前記読み出しを開始する時点における、複数の画素回路２１のそれぞれに蓄積されていると推定される電荷の量を示す推定電荷量の、複数の画素回路２１における第１分布に係る情報を取得する取得部１６５０を備え、電圧制御部１３４０は、前記制御を、取得部１６５０によって取得された情報に基づいて、前記第１分布よりも、読み出し回路１３０によって読み出される電荷量の、複数の画素回路２１における分布の方が、より平坦な分布となるように行うとしてもよい。
Further, for example, in the plurality of
これにより、この撮像装置１は、出力画像における輝度の分布を平坦化することが可能となる。 As a result, the image pickup apparatus 1 can flatten the luminance distribution in the output image.
また、例えば、撮像素子１０は、有機薄膜を光電変換部材１１１とする有機ＣＭＯＳイメージセンサであるとしてもよい。
Further, for example, the
これにより、撮像素子１０の高集積化を実現することが可能となる。
As a result, high integration of the
本開示の一態様に係るカメラは、撮像装置１と、撮像素子１０に外部の光を集光するレンズとを備える。
A camera according to an aspect of the present disclosure includes an imaging device 1 and a lens that focuses external light on an
このカメラは、遮光状態の光電変換部材１１１によって生成される電荷による、出力画像への影響を低減、又は、光電変換部材１１１における光電変換効率を制御する。このため、このカメラによると、撮像する画像における画質を、従来のカメラによって撮像される画像における画質に対して向上し得る。
This camera reduces the influence on the output image due to the charges generated by the
また、例えば、撮像素子１０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。
Further, for example, the
これにより、撮像素子１０の高集積化を実現することが可能となる。
As a result, high integration of the
本開示の一態様に係る撮像方法は、撮像素子１０と低減部４０とを備える撮像装置１が行う撮像方法であって、撮像素子１０は、第１所定範囲の電圧が印加された露光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する光電変換部材１１１と、光電変換部材１１１によって生成された電荷を画素単位で蓄積する複数の画素回路２１と、複数の画素回路２１のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す読み出し回路１３０と、読み出し回路１３０によって読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像を出力する出力回路１４０とを含み、出力回路１４０が、出力画像を出力する出力ステップと、低減部４０が、第２所定範囲の電圧が印加された遮光状態の光電変換部材１１１によって生成される電荷による、前記出力画像への影響を低減する低減ステップとを含む。
An imaging method according to an aspect of the present disclosure is an imaging method performed by an imaging device 1 including an
この撮像方法は、遮光状態の光電変換部材１１１によって生成される電荷による、出力画像への影響を低減する。このため、この撮像方法によると、撮像する画像における画質を、従来の撮像方法によって撮像される画像における画質に対して向上し得る。
This imaging method reduces the influence on the output image by the electric charge generated by the
本開示の一態様に係る撮像方法は、撮像素子１０と電圧制御部１３４０とを備える撮像装置１が行う撮像方法であって、撮像素子１０は、第１所定範囲の電圧が印加された露光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する光電変換部材１１１であって、印加される前記第１所定範囲の電圧に応じて、電圧がより高い程、より光電変換効率が高くなるように前記電荷の生成を行う光電変換部材１１１と、光電変換部材１１１によって生成された電荷を画素単位で蓄積する複数の画素回路２１と、複数の画素回路２１のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す読み出し回路１３０と、読み出し回路１３０によって読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像を出力する出力回路１４０とを含み、電圧制御部１３４０が、光電変換部材１１１に印加される電圧を制御する電圧制御ステップと、出力回路１４０が、前記出力画像を出力する出力ステップとを含む。
An imaging method according to an aspect of the present disclosure is an imaging method performed by an imaging device 1 including an
この撮像方法は、光電変換部材１１１における光電変換効率を制御することが可能である。このため、この撮像方法によると、撮像する画像における画質を、従来の撮像方法によって撮像される画像における画質に対して向上し得る。
This imaging method can control the photoelectric conversion efficiency of the
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。 The present disclosure can be widely used for an imaging device that captures an image.
１、２、３、４、５ 撮像装置
１０、６１０、１３１０ 撮像素子
２０、６２０、１１２０、１３２０、１６２０ 制御部
２１ 画素回路
４０、６４０、１１４０ 低減部
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
１３０Ｂ 逆方向読み出し回路
１４０ 出力回路
１４０Ｂ 逆方向出力回路
１５０ 行走査回路（初期化回路）
１６０、１６０Ｂ、１６０Ｃ タイミング制御回路
１７０ 電圧印加回路
２００、６００、１１００、１３００、１６００ カメラ
２１１ ズームレンズ
２１２ 手振れ補正レンズ
２１３ フォーカスレンズ
２１４ 絞り
１３４０、１６４０ 電圧制御部
１６５０ 取得部1, 2, 3, 4, 5
160, 160B, 160C
Claims (15)
第２所定範囲の電圧が印加された遮光状態の前記光電変換部材によって生成される電荷による、前記出力画像への影響を低減する低減部とを備え、
前記読み出し回路は、前記読み出しを、前記光電変換部材が前記遮光状態である期間において、１以上の画素回路からなる画素回路ブロック単位で、第１画素回路ブロックから第Ｎ（Ｎは２以上の整数）画素回路ブロックへと順に行うことで行い、
さらに、前記光電変換部材が前記遮光状態である期間において、前記画素回路ブロック単位で、前記第Ｎ画素回路ブロックから前記第１画素回路ブロックへと順に、前記複数の画素回路のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す逆方向読み出し回路と、
前記逆方向読み出し回路によって読み出された電荷量それぞれに基づく画素値からなる逆方向出力画像を出力する逆方向出力回路とを備え、
前記低減部は、前記低減を、前記出力画像に前記逆方向出力画像を合成することで行う
撮像装置。 A photoelectric conversion member that generates charges due to an internal photoelectric effect by receiving light in an exposure state in which a voltage in a first predetermined range is applied, and a plurality of pixel circuits that accumulate the charges generated by the photoelectric conversion member in pixel units. An imaging circuit that includes a read circuit that reads the amount of charge accumulated in each of the plurality of pixel circuits, and an output circuit that outputs an output image composed of pixel values based on each of the charge amounts read by the read circuit Element,
A reducing unit configured to reduce an influence on the output image by an electric charge generated by the photoelectric conversion member in a light-shielded state to which a voltage in a second predetermined range is applied ,
The readout circuit performs the readout from the first pixel circuit block to the Nth pixel unit (N is an integer of 2 or more) in units of pixel circuit blocks including one or more pixel circuits during the period in which the photoelectric conversion member is in the light shielding state. ) Do it by going to the pixel circuit block in order,
Further, in the period in which the photoelectric conversion member is in the light shielding state, the pixel circuit blocks are accumulated in each of the plurality of pixel circuits in order from the Nth pixel circuit block to the first pixel circuit block. A reverse direction reading circuit for reading the amount of electric charge
A reverse direction output circuit for outputting a reverse direction output image composed of pixel values based on respective charge amounts read by the reverse direction reading circuit,
The said reduction part is an imaging device which performs the said reduction by synthesize|combining the said reverse direction output image with the said output image .
前記低減部は、前記低減を、各画素回路ブロックを対象として、前記第１画素回路ブロックの画素回路との、前記読み出し回路による前記読み出しが実行される時刻の時間差に応じて、当該対象とする画素回路ブロックに対応する、前記出力画像の画素値を補正することで行う
請求項１に記載の撮像装置。 The readout circuit performs the readout from the first pixel circuit block to the Nth pixel unit (N is an integer of 2 or more) in units of pixel circuit blocks including one or more pixel circuits during the period in which the photoelectric conversion member is in the light shielding state. ) Do it by going to the pixel circuit block in order,
The reduction unit targets the reduction in each pixel circuit block according to a time difference between the pixel circuit of the first pixel circuit block and the time at which the readout circuit performs the readout. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is performed by correcting a pixel value of the output image corresponding to a pixel circuit block.
請求項２に記載の撮像装置。 The reduction unit performs the correction on each pixel circuit block as a target, and with respect to the pixel value of the output image corresponding to the target pixel circuit block, becomes smaller as the time difference becomes 1 or less. The image pickup apparatus according to claim 2, which is performed by multiplying by a correction coefficient.
請求項１に記載の撮像装置。 The reduction unit performs the synthesis by performing a process including a process of adding a pixel value of the backward output image at a position corresponding to the pixel value to each pixel value of the output image. The imaging device according to 1.
前記光電変換部材に外部の光を集光するレンズと、
前記レンズによって集光される光の量を調整する絞りとを備え、
前記低減部は、前記低減を、前記光電変換部材が前記遮光状態である期間のうちの少なくとも一部の期間、前記絞りを絞ることで行う
請求項１に記載の撮像装置。 further,
A lens that collects external light on the photoelectric conversion member,
A diaphragm for adjusting the amount of light collected by the lens,
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the reduction unit performs the reduction by narrowing the diaphragm for at least a part of a period in which the photoelectric conversion member is in the light shielding state.
請求項５に記載の撮像装置。 In the part of the period, from the time when the state of the photoelectric conversion member is changed from the exposure state to the light shielding state, to the time point after which the reading by the reading circuit is first completed after the time point. The imaging device according to claim 5 , which includes a period.
前記光電変換部材に印加される電圧を制御する電圧制御部とを備え、
さらに、
前記光電変換部材に外部の光を集光するレンズと、
前記レンズによって集光される光の量を調整する絞りとを備え、
前記電圧制御部は、前記制御を、前記光電変換部材が前記露光状態である場合において、前記絞りの絞り量が変化するときには、当該変化に応じて、前記光電変換部材に印加される電圧が変化するように行う
撮像装置。 A photoelectric conversion member that generates charges due to an internal photoelectric effect by receiving light in an exposure state in which a voltage in a first predetermined range is applied, and the voltage is higher depending on the voltage in the first predetermined range applied. A photoelectric conversion member that generates the electric charges so that the photoelectric conversion efficiency is higher, a plurality of pixel circuits that accumulate the electric charges generated by the photoelectric conversion members in pixel units, and each of the plurality of pixel circuits. An image sensor including a read circuit for reading the amount of electric charge accumulated in the output circuit, and an output circuit for outputting an output image composed of pixel values based on the respective electric charge amounts read by the read circuit;
A voltage control unit for controlling the voltage applied to the photoelectric conversion member ,
further,
A lens that collects external light on the photoelectric conversion member,
A diaphragm for adjusting the amount of light collected by the lens,
When the photoelectric conversion member is in the exposure state, when the diaphragm amount of the diaphragm changes, the voltage control unit changes the voltage applied to the photoelectric conversion member according to the change. An imaging device that is configured to perform .
請求項７に記載の撮像装置。 When the photoelectric conversion member is in the exposure state, the voltage control unit applies the control to the photoelectric conversion member according to the change when the diaphragm amount of the diaphragm changes so as to increase. The imaging device according to claim 7 , wherein the imaging device is operated so that the voltage is increased.
前記電圧制御部は、前記制御を、前記読み出し回路による前記読み出しの開始時点から終了時点までの少なくとも一部の期間に、前記光電変換部材に前記第１所定範囲の電圧が印加されるように行う
請求項７に記載の撮像装置。 The readout circuit sequentially performs the readout for each pixel circuit block including one or more pixel circuits, from the first pixel circuit block to the Nth (N is an integer of 2 or more) pixel circuit block,
The voltage control unit performs the control so that the voltage within the first predetermined range is applied to the photoelectric conversion member during at least a part of the period from the start time to the end time of the reading by the reading circuit. The imaging device according to claim 7 .
前記読み出し回路が前記読み出しを開始する時点における、前記複数の画素回路のそれぞれに蓄積されていると推定される電荷の量を示す推定電荷量の、前記複数の画素回路における第１分布に係る情報を取得する取得部を備え、
前記電圧制御部は、前記制御を、前記取得部によって取得された情報に基づいて、前記第１分布よりも、前記読み出し回路によって読み出される電荷量の、前記複数の画素回路における分布の方が、より平坦な分布となるように行う
請求項９に記載の撮像装置。 further,
Information related to the first distribution in the plurality of pixel circuits of the estimated charge amount indicating the amount of charges estimated to be accumulated in each of the plurality of pixel circuits at the time when the readout circuit starts the reading An acquisition unit for acquiring
The voltage control unit performs the control based on the information acquired by the acquisition unit, in the distribution of the charge amount read by the readout circuit in the plurality of pixel circuits, rather than in the first distribution. The image pickup apparatus according to claim 9 , wherein the image pickup apparatus has a flatter distribution.
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の撮像装置。 The imaging device, the imaging device according to any one of claims 1 to 10 which is an organic CMOS image sensor to the organic thin film and the photoelectric conversion member.
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。 An imaging device according to any one of claims 1-4,
A camera comprising a lens that collects external light on the image sensor.
請求項１２に記載のカメラ。 The camera according to claim 12 , wherein the image sensor is an organic CMOS image sensor having an organic thin film as the photoelectric conversion member.
前記撮像素子は、第１所定範囲の電圧が印加された露光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する光電変換部材と、前記光電変換部材によって生成された電荷を画素単位で蓄積する複数の画素回路と、前記複数の画素回路のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す読み出し回路と、前記読み出し回路によって読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像を出力する出力回路とを含み、
前記出力回路が、出力画像を出力する出力ステップと、
前記低減部が、第２所定範囲の電圧が印加された遮光状態の前記光電変換部材によって生成される電荷による、前記出力画像への影響を低減する低減ステップとを含み、
前記読み出し回路は、前記読み出しを、前記光電変換部材が前記遮光状態である期間において、１以上の画素回路からなる画素回路ブロック単位で、第１画素回路ブロックから第Ｎ（Ｎは２以上の整数）画素回路ブロックへと順に行うことで行い、
前記撮像装置は、さらに、前記光電変換部材が前記遮光状態である期間において、前記画素回路ブロック単位で、前記第Ｎ画素回路ブロックから前記第１画素回路ブロックへと順に、前記複数の画素回路のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す逆方向読み出し回路と、前記逆方向読み出し回路によって読み出された電荷量それぞれに基づく画素値からなる逆方向出力画像を出力する逆方向出力回路とを備え、
前記低減ステップでは、前記低減を、前記出力画像に前記逆方向出力画像を合成することで行う
撮像方法。 An imaging method performed by an imaging device including an imaging element and a reduction unit,
The image pickup element accumulates, in pixel units, a photoelectric conversion member that generates charges due to an internal photoelectric effect by receiving light in an exposure state where a voltage in a first predetermined range is applied, and a charge generated by the photoelectric conversion member. An output that outputs an output image including a plurality of pixel circuits, a readout circuit that reads out the amount of charge accumulated in each of the plurality of pixel circuits, and a pixel value based on each of the amounts of charge that are read out by the readout circuit Circuit and
An output step in which the output circuit outputs an output image,
The reduction unit, due to charge generated by the photoelectric conversion element of the light-shielding state in which a voltage of the second predetermined range is applied, seen including a reduction step of reducing the influence on the output image,
The readout circuit performs the readout from the first pixel circuit block to the Nth pixel unit (N is an integer of 2 or more) in units of pixel circuit blocks including one or more pixel circuits during the period in which the photoelectric conversion member is in the light shielding state. ) Do it by going to the pixel circuit block in order,
In the image pickup device, in the period in which the photoelectric conversion member is in the light-shielded state, the image pickup device further includes, in units of the pixel circuit block, from the Nth pixel circuit block to the first pixel circuit block in order. A reverse direction reading circuit for reading the amount of charge accumulated in each, and a reverse direction output circuit for outputting a reverse direction output image composed of pixel values based on the respective charge amounts read by the reverse direction reading circuit,
In the reduction step, the reduction method is performed by combining the output image with the backward output image .
前記撮像素子は、第１所定範囲の電圧が印加された露光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する光電変換部材であって、印加される前記第１所定範囲の電圧に応じて、電圧がより高い程、より光電変換効率が高くなるように前記電荷の生成を行う光電変換部材と、前記光電変換部材によって生成された電荷を画素単位で蓄積する複数の画素回路と、前記複数の画素回路のそれぞれに蓄積されている電荷量を読み出す読み出し回路と、前記読み出し回路によって読み出された電荷量のそれぞれに基づく画素値からなる出力画像を出力する出力回路とを含み、
前記電圧制御部が、前記光電変換部材に印加される電圧を制御する電圧制御ステップと、
前記出力回路が、前記出力画像を出力する出力ステップとを含み、
前記撮像装置は、さらに、前記光電変換部材に外部の光を集光するレンズと、前記レンズによって集光される光の量を調整する絞りとを備え、
前記電圧制御ステップでは、前記電圧制御部は、前記制御を、前記光電変換部材が前記露光状態である場合において、前記絞りの絞り量が変化するときには、当該変化に応じて、前記光電変換部材に印加される電圧が変化するように行う
撮像方法。 An imaging method performed by an imaging device including an imaging element and a voltage control unit,
The image pickup device is a photoelectric conversion member that generates electric charges due to an internal photoelectric effect by receiving light in an exposure state in which a voltage in a first predetermined range is applied, and the image pickup device is responsive to the applied voltage in the first predetermined range. A photoelectric conversion member that generates the electric charge so that the higher the voltage is, the higher the photoelectric conversion efficiency is; a plurality of pixel circuits that accumulate the electric charge generated by the photoelectric conversion member in a pixel unit; A read circuit for reading the amount of charge accumulated in each of the pixel circuits, and an output circuit for outputting an output image composed of pixel values based on each of the charge amounts read by the read circuit,
The voltage control unit, a voltage control step of controlling the voltage applied to the photoelectric conversion member,
Said output circuit, see contains an output step of outputting the output image,
The image pickup device further includes a lens that collects external light on the photoelectric conversion member, and a diaphragm that adjusts the amount of light collected by the lens.
In the voltage control step, the voltage control unit controls the photoelectric conversion member according to the change when the diaphragm amount of the diaphragm changes when the photoelectric conversion member is in the exposure state. An imaging method in which the applied voltage is changed .
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