JP7426339B2 - 撮像装置、それに用いられる固体撮像素子及び撮像方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態に係る撮像装置(測距撮像装置)10の概略構成の一例を示す機能ブロック図である。同図に示すように、撮像装置10は、光源部1と、撮像部2と、制御部(駆動制御部)3と、信号処理部4とを備える。この構成により、撮像装置10は、静止画だけでなく動画も撮影することが可能である。
実施の形態1では、固体撮像素子20として2画素1セル構造をもつハイブリッド構成のイメージセンサの例を説明したが、実施の形態2では、固体撮像素子20として1画素1セル構造をもつハイブリッド構成のイメージセンサの例について説明する。
実施の形態1および実施の形態2では、固体撮像素子としてCMOS型とCCD型のハイブリッド構造をもつイメージセンサを用いて説明したが、固体撮像素子20は、それに限定されるものではなく、その他のイメージセンサ(一例として、CCD型イメージセンサ)であってもよい。実施の形態3では、固体撮像素子20としてCMOS型のイメージセンサの例について説明する。
以上、本開示の撮像装置及び固体撮像素子について、上記実施の形態及びその変形例に基づいて説明してきたが、本開示の撮像装置及び固体撮像素子は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。上記実施の形態及びその変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態及びその変形例に対して本開示の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示の撮像装置及び固体撮像素子を内蔵した各種機器も本開示に含まれる。
2 撮像部
3 制御部
4 信号処理部
10 撮像装置
20 固体撮像素子
32 読み出しゲート
33 垂直転送ゲート
34 浮遊拡散層(フローティング・ディフュージョン)
35 読み出し回路
36 露光制御ゲート
37 オーバーフロードレイン
38 垂直転送チャネル
40 出力制御ゲート
52、52a~52d 読み出しゲート
53、53a~53d 保持ゲート
54、54L、54R 浮遊拡散層
55、55L、55R 読み出し回路
56 露光制御ゲート
57 オーバーフロードレイン
58、58a~58d 出力制御ゲート
100 画素部
101 光電変換部(フォトダイオード)
102 垂直転送部
106 読み出し部
107、107L、107R 垂直信号線
108 列処理部
109 水平走査部
110 出力バッファ
Claims (12)
- 発光を指示する第1パルスと、露光を指示する第2パルスと、を発生する制御部と、
前記第1パルスに従って発光する光源部と、
前記第2パルスに従って露光を行う固体撮像素子を備える撮像部と、
信号処理部と、
を備える撮像装置であって、
前記固体撮像素子は、露光した光を信号電荷に変換する光電変換部と、前記信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、を含む画素部を有し、
前記画素部は、
前記第1パルスから第1の遅延時間だけ遅れる前記第2パルスを用いる第1露光処理及び第3露光処理と、前記第1パルスから第2の遅延時間だけ遅れる前記第2パルスを用いる第2露光処理と、により得られるそれぞれの前記信号電荷を、前記複数の電荷蓄積部のうちの異なる電荷蓄積部に蓄積し、
前記第1、第2および第3露光処理は同順で処理され、
前記信号処理部は、前記第1から第3露光処理により得られるそれぞれの信号電荷を用いて画素毎の距離信号を算出し、
前記第2の遅延時間は、前記第1の遅延時間よりも、時間が長く、
近くで高い反射率の対象物でも飽和せず、遠くの対象物及び反射率の低い対象物でも露光量低下に起因するS/N劣化が起きないように、前記第1露光処理による露光時間と前記第3露光処理による露光時間との合計が、前記第2露光処理による露光時間と等しい
撮像装置。 - 前記画素部は、前記第1パルスを発生させずに前記第2パルスを発生させる第4露光処理により得られる前記信号電荷を、前記第1、第2および第3露光処理により得られる信号電荷を蓄積する前記電荷蓄積部とは異なる電荷蓄積部に蓄積する
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第4露光処理による露光時間は、前記第2露光処理による露光時間と等しい
請求項2に記載の撮像装置。 - 前記第1パルスのパルス幅は、前記第2パルスのパルス幅と同じであり、
前記第1露光処理での前記第1パルスの数および前記第2パルスの数はそれぞれm1であり、前記m1は整数であり、
前記第2露光処理での前記第1パルスの数および前記第2パルスの数はそれぞれm2であり、前記m2は前記m1より大きい整数であり、
前記第3露光処理での前記第1パルスの数および前記第2パルスの数はそれぞれm3であり、前記m3は前記m2より小さい整数であり、
前記m1と前記m3との和は前記m2と等しい
請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記第1露光処理での前記第1パルスの数および前記第2パルスの数は、それぞれm1個であり、前記m1は整数であり、
前記第2露光処理での前記第1パルスの数および前記第2パルスの数は、それぞれm2であり、前記m2は前記m1より大きい整数であり、
前記第3露光処理での前記第1パルスの数および前記第2パルスの数は、それぞれm3であり、前記m3は前記m2より小さい整数であり、
前記第4露光処理での前記第2パルスの数は、m4であり、前記m4は前記m2と等しく、
前記m1と前記m3との和は前記m2と等しい
請求項2に記載の撮像装置。 - 前記第1の遅延時間は、0以上前記第1パルスの時間幅より小さい
請求項1~5のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記制御部は、時系列的な前記第1露光処理~第4露光処理を1セットとする処理をN(Nは整数)回繰り返す
請求項5に記載の撮像装置。 - 前記固体撮像素子は、前記画素部を含む複数の画素部の列毎に設けられた垂直転送部を有するCCD型であり、
前記電荷蓄積部は、それぞれ、前記垂直転送部に形成される電位の井戸として形成される
請求項2または5に記載の撮像装置。 - 前記固体撮像素子は、さらに、
前記複数の画素部の列毎に設けられた垂直信号線と、
前記複数の画素部毎に設けられ、前記電荷蓄積部から選択的に信号電荷を電圧に変換し前記垂直信号線に読み出す読出し回路と、
を備える
請求項8に記載の撮像装置。 - 前記固体撮像素子は、CMOS型である
請求項2または5に記載の撮像装置。 - 発光を指示する第1パルスと、露光を指示する第2パルスと、を発生する制御部と、前記第1パルスに従って発光する光源部と、前記第2パルスに従って露光を行う固体撮像素子を備える撮像部と、を備える撮像装置に用いられる固体撮像素子であって、
前記固体撮像素子は、露光した光を信号電荷に変換する光電変換部と、前記信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、を含む画素部を有し、
前記画素部は、
前記第1パルスから第1の遅延時間だけ遅れる前記第2パルスを用いる第1露光処理及び第3露光処理と、前記第1パルスから第2の遅延時間だけ遅れる前記第2パルスを用いる第2露光処理と、により得られるそれぞれの前記信号電荷を、前記複数の電荷蓄積部のうちの異なる電荷蓄積部に蓄積し、
前記第1、第2および第3露光処理は同順で処理され、
画素毎の距離信号が前記第1から第3露光処理により得られるそれぞれの信号電荷を用いて算出され、
前記第2の遅延時間は、前記第1の遅延時間よりも、時間が長く、
近くで高い反射率の対象物でも飽和せず、遠くの対象物及び反射率の低い対象物でも露光量低下に起因するS/N劣化が起きないように、前記第1露光処理による露光時間と前記第3露光処理による露光時間との合計が、前記第2露光処理による露光時間と等しい
固体撮像素子。 - 撮像装置における撮像方法であって、
前記撮像装置は、発光を指示する第1パルスと、露光を指示する第2パルスと、を発生する制御部と、前記第1パルスに従って発光する光源部と、前記第2パルスに従って露光を行う固体撮像素子を備える撮像部と、を備え、
前記固体撮像素子は、露光した光を信号電荷に変換する光電変換部と、前記信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、を含む画素部を有し、
前記撮像方法は、
前記画素部において前記第1パルスから第1の遅延時間だけ遅れる前記第2パルスを用いる第1露光処理により得られる信号電荷を前記複数の電荷蓄積部のうちの第1の電荷蓄積部に蓄積し、
前記画素部において前記第1パルスから第2の遅延時間だけ遅れる前記第2パルスを用いる第2露光処理により得られる信号電荷を前記複数の電荷蓄積部のうちの第2の電荷蓄積部に蓄積し、
前記画素部において前記第1パルスから前記第1の遅延時間だけ遅れる前記第2パルスを用いる第3露光処理により得られる信号電荷を前記複数の電荷蓄積部のうちの第3の電荷蓄積部に蓄積し、
前記第1、第2および第3の電荷蓄積部のそれぞれの信号電荷を用いて画素毎の距離信号を算出し、
前記第1、第2および第3露光処理は同順で処理され、
前記第2の遅延時間は、前記第1の遅延時間よりも、時間が長く、
近くで高い反射率の対象物でも飽和せず、遠くの対象物及び反射率の低い対象物でも露光量低下に起因するS/N劣化が起きないように、前記第1露光処理による露光時間と前記第3露光処理による露光時間との合計が、前記第2露光処理による露光時間と等しい
撮像方法。
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