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1. (WO2018124047) 撮像装置、および、カメラ
Document

明 細 書

発明の名称 撮像装置、および、カメラ

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006  

発明の効果

0007  

図面の簡単な説明

0008  

発明を実施するための形態

0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102  

産業上の利用可能性

0103  

符号の説明

0104  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

明 細 書

発明の名称 : 撮像装置、および、カメラ

技術分野

[0001]
 被写体の画像を光電変換により画像情報として撮像する撮像装置、および、当該撮像装置を備えるカメラに関する。

背景技術

[0002]
 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)。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2008-042180号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 ローリングシャッタ動作により連続的に画像を取得する撮像装置では、例えばフラッシュなどの被写体に発生する突発事象により画像の下側の領域が画像の上側の領域に比べて真っ白になるような特異な画像であるバンド画像が発生する可能性がある。
[0005]
 そこで、本開示は、バンド画像が発生する可能性がある場合にバンド画像に代わる画像を作成することができる撮像装置の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

[0006]
 本開示の一態様に係る撮像装置は、マトリクス状に配置され、被写体の像を電荷に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子のそれぞれが変換した電荷をそれぞれ蓄積する蓄積部と、前記蓄積部のそれぞれに蓄積される電荷量を示す電荷情報をローリングシャッタ動作によりフレーム情報としてフレーム毎に取得し、かつ、前記フレーム情報を取得する前の露光中の電荷情報を途中蓄積情報として非破壊で取得する情報取得部と、連続する第一フレーム、および、第二フレームに含まれる前記フレーム情報と前記途中蓄積情報とに基づき新しいフレーム情報を作成する新情報作成部とを備える。

発明の効果

[0007]
 上記本開示に係る撮像装置によれば、バンド画像を含まない動画などを提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0008]
[図1] 図1は、実施の形態1に係る撮像装置を備えるカメラの全体構成を示すブロック図である。
[図2] 図2は、複数の光電変換素子および蓄積部を備える撮像素子の構成を示すブロック図である。
[図3] 図3は、実施の形態1に係る光電変換素子の平面図である。
[図4] 図4は、実施の形態1に係る光電変換素子の側面図である。
[図5] 図5は、実施の形態1に係る画素回路の構成を示すブロック図である。
[図6] 図6は、バンド画像の発生状態を示す図である。
[図7] 図7は、実施の形態1に係る第一フレームの新しいフレーム情報を作成する状態を示す図である。
[図8] 図8は、実施の形態1に係る第一フレームの新しいフレーム情報を作成する状態を示す図である。
[図9] 図9は、実施の形態2に係る第一フレームの新しいフレーム情報を作成する状態を示す図である。
[図10] 図10は、実施の形態2に係る第二フレームの新しいフレーム情報を作成する状態を示す図である。
[図11] 図11は、変形例におけるデジタルスチルカメラの斜視図である。
[図12] 図12は、変形例におけるビデオカメラの斜視図である。

発明を実施するための形態

[0009]
 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。
[0010]
 [全体構成]
 (実施の形態1)
 図1は、実施の形態に係る撮像装置を備えるカメラの全体構成を示すブロック図である。
[0011]
 同図に示すように、撮像装置100は、被写体の像を光学系101により光電変換素子102の表面に結像させ、光電変換により画素ごとに蓄積される電荷量に基づき画像情報を作成する装置であって、蓄積部103と、情報取得部104と、新情報作成部105とを備えている。本実施の形態の場合、撮像装置100はさらに、検出部106と、記憶装置107とを備えている。
[0012]
 なお本実施の形態の場合、情報取得部104、新情報作成部105、検出部106は、制御装置200がプログラムを実行することによって実現される処理部である。制御装置200は、一例として、プログラムを記憶するメモリや、メモリに記憶されるプログラムを実行するプロセッサを備える。
[0013]
 [光学系101]
 光学系101は、マトリクス状に配置された光電変換素子102の面に被写体の像を結像させるための光学部材の組み合わせであり、例えば、レンズ、ミラー等の他、絞り羽根、メカニカルシャッター、ピント調節用駆動機構、手ぶれ防止機構などから任意の光学部材を組み合わせて構成されるものである。
[0014]
 [光電変換素子102]
 光電変換素子102は、マトリクス状に配置され、光学系101により表面に結像した被写体の像を形成する各箇所の光を電荷にそれぞれ変換する素子である。
[0015]
 図2は、複数の光電変換素子および蓄積部を備える撮像素子の構成を示すブロック図である。
[0016]
 同図に示すように、撮像素子110は、光電変換素子102と、画素回路アレイ120と、読み出し回路121と、出力回路122と、行走査回路123と、タイミング制御回路124と、電圧印加回路125とを備えている。
[0017]
 図3は、光電変換素子の平面図である。
[0018]
 図4は、光電変換素子の側面図である。
[0019]
 これらの図に示されるように、光電変換素子102は、薄膜状の光電変換部材126と、光電変換部材126の一面に密着する透明電極127と、光電変換部材126の他面に密着する、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枚の画素電極128とを含んで構成される。
[0020]
 [光電変換部材126]
 光電変換部材126は、0Vを含まない第一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、0Vを含む第二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部材である。
[0021]
 ここでは、光電変換部材126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、この実施の形態においては、撮像素子110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。
[0022]
 本実施の形態の場合、光電変換部材126は、1つの撮像素子110において一枚の薄膜で構成されているが、一枚の画素電極128と重なり合う部分が1つの光電変換素子102として機能している。
[0023]
 [透明電極127]
 透明電極127は、画素電極128に対し0を含む電位差を生じさせる電圧が印加される電極であり、光学系101により光電変換部材126の表面に結像した被写体の像を形成する光を透過させる透明性を備えている。
[0024]
 [画素電極128]
 画素電極128は、光電変換部材126に対し透明電極127と反対側の面に密着して配置される電極であり、透明電極127に対して正の電位差を生じさせる電圧が印加される電極である。画素電極128は、一枚の光電変換部材126の他面にN行M列の二次元アレイ状に配置される複数枚の電極であり、隣り合う画素電極128は、所定の間隔で配置され、光電変換部材126の表面上においては相互に絶縁状態となっている。
[0025]
 透明電極127に対して正の電位差を生じさせる電圧が画素電極128に印加されている期間において光電変換部材126で電荷が生成されると、画素電極128に重なる光電変換部材126の領域内およびその近傍において生成される電荷のうち、正の電荷を集電する。
[0026]
 さらに、透明電極127と画素電極128に印加する電圧に対応して、光電変換部材126内に発生する電荷量が変化し透明電極127が集電する電荷量も変化する。従って、絞り羽根のような機械的な部材を用いなくても印加電圧により露出を調整することが可能である。
[0027]
 [画素回路アレイ]
 画素回路アレイ120は、図2に示すように、画素電極128に対応するN×M個の画素回路129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る。画素回路129は、各光電変換素子102の画素電極128側に、光電変換素子102にそれぞれ重なった状態で配置される。
[0028]
 図5は、画素回路の構成を示すブロック図である。
[0029]
 同図に示されるように、画素回路129は、リセットトランジスタ191と、増幅トランジスタ192と、選択トランジスタ193と、蓄積部103とを備えている。
[0030]
 [蓄積部103]
 蓄積部103は、光電変換素子102のそれぞれが変換した電荷をそれぞれ蓄積するいわゆる電荷蓄積ノードであり、自身の属する画素回路129に対応する画素電極128と、リセットトランジスタ191のソースと、増幅トランジスタ192のゲートとに接続され、接続される画素電極128によって集電された正の電荷を蓄積するコンデンサである。
[0031]
 [リセットトランジスタ191]
 リセットトランジスタ191は、ゲートにリセット信号線194が接続され、ドレインにリセット電圧VRSTが供給され、ソースに蓄積部103が接続される。
[0032]
 リセットトランジスタ191は、行走査回路123(後述)からリセット信号線194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、蓄積部103に蓄積された電荷の量をリセット(初期化)する。
[0033]
 ここで、明細書、および、請求の範囲において「露光期間」の文言は、蓄積部103がリセットされてから次にリセットされるまでの期間を意味するものとして使用している。また、「露光中」の文言は、露光期間内の任意のタイミングを意味するものとして使用している。つまり、「露光」の文言は、何らかの部材が光に曝されている状態を意味するものとして使用しているのではなく、一枚の所望の画像を示すフレーム情報を取得するまでの一連の動作を意味するものとして使用している。
[0034]
 また、ローリングシャッタ動作の場合、露光期間は、光電変換素子102の行毎に開始時刻、および、終了時刻が順次ずれるものであり、一のフレームに関する露光期間に含まれる時刻と次のフレームに関する露光期間に含まれる時刻とが一致する場合がある。
[0035]
 [増幅トランジスタ192]
 増幅トランジスタ192は、ゲートに蓄積部103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193のドレインが接続される。
[0036]
 増幅トランジスタ192のゲートには、蓄積部103に蓄積される電荷に応じた電圧が印加され、当該電圧が電荷情報となる。
[0037]
 このため、増幅トランジスタ192は、選択トランジスタ193がオン状態になると、蓄積部103に蓄積された電荷に応じた電流が流れ、電荷情報を電流値として出力することができる。この電荷情報の出力は蓄積部103に蓄積される電荷量に影響を与えないため、蓄積部103の電荷量を非破壊で読み出すことが可能となる
 [選択トランジスタ193]
 選択トランジスタ193は、ゲートに選択信号線195が接続され、ドレインに増幅トランジスタ192のソースが接続され、ソースに垂直信号線196が接続される。
[0038]
 選択トランジスタ193は、行走査回路123(後述)から選択信号線195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192に流れる電流を垂直信号線196に出力する。
[0039]
 後述するように、垂直信号線196に出力される電流の電流量が、列読み出し回路197(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193を含む画素回路129の蓄積部103に蓄積された電荷の量が読み出される。
[0040]
 画素回路129は、上記構成により、蓄積部103に蓄積された電荷の量を非破壊で順次読み出していくことができる。
[0041]
 [行走査回路123]
 行走査回路123は、図2に示すように、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併有している。
[0042]
 [蓄積電荷量リセット機能]
 蓄積電荷量リセット機能は、画素回路アレイ120において、読み出し回路121に最も遠い側の行(第1行)から、読み出し回路121に最も近い側の行(第N行)へと1行ずつ順に、所定時間t1間隔で、該当行に属する画素回路129それぞれにおける蓄積部103に蓄積された正の電荷をリセットするためのリセット信号を、該当行に属する画素回路129それぞれに接続されるリセット信号線194を介して配送する機能である。
[0043]
 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129の蓄積部103に蓄積された電荷のリセットは、第1行目から第N行目まで行単位で順に実行される。
[0044]
 [読み出し画素回路選択機能]
 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、第1行から第N行へと1行ずつ順に、所定時間t1間隔で、該当行に属する画素回路129それぞれにおける選択トランジスタ193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129それぞれに接続される選択信号線195を介して配送する機能である。
[0045]
 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129の蓄積部103に蓄積された電荷量の読み出しは、第1行目から第N行目まで行単位で順に実行される。
[0046]
 ローリングシャッタ動作の場合、第n行目(nはN以下の自然数)の読み出しが終了すると第n行目がリセットされ、次のフレームのための第n行目の露光が開始することになり、この動作が行毎に順次実行されている。
[0047]
 [読み出し回路121]
 読み出し回路121は、画素回路アレイ120を構成する画素回路129のそれぞれに蓄積されている電荷の量を読み出す。
[0048]
 読み出し回路121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197を備えている。
[0049]
 [列読み出し回路197]
 列読み出し回路197は、対応する列に属する画素回路129それぞれに接続される垂直信号線196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193を含む画素回路129(この画素回路129のことを、「読み出し対像の画素回路129」とも呼ぶ。)の増幅トランジスタ192に流れる電流量を検知する。これにより、読み出し対像の画素回路129の蓄積部103に蓄積されている電荷の量をそれぞれ読み出すことができる。読み出された電荷の量を示す電流値は、Kビット(Kは、正の整数、例えば8)のデジタル信号に変換され、読み出し対像の画素回路129の電荷情報として出力される。
[0050]
 [出力回路122]
 出力回路122は、列読み出し回路197から出力された電荷情報を外部に出力する。N行M列の画素回路129にそれぞれ対応する電荷情報は、1つの画像情報となる。また、電荷情報は非破壊で読み出すことができるため、露光途中の情報を途中蓄積情報として外部に出力することも可能である。
[0051]
 [電圧印加回路125]
 電圧印加回路125は、光電変換素子102に電圧を印加する。より具体的には、電圧印加回路125は、画素電極128に対し透明電極127に電圧を印加する。また、電圧印加回路125は、透明電極127に印加する電圧を調整することが可能である。従って、電圧印加回路125により露出を調整することが可能であり、また、電子的なシャッターとしても機能する。
[0052]
 [タイミング制御回路124]
 タイミング制御回路124は、行走査回路123の動作タイミングと、読み出し回路121の動作タイミングとを制御する。また、タイミング制御回路124は、電圧印加回路125の動作タイミングを制御してもよい。すなわち、タイミング制御回路124は、行走査回路123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121による、選択信号によって選択された画素回路129の蓄積部103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する。また、タイミング制御回路124は、電圧印加回路125による光電変換素子102への電圧印加タイミングを制御し電圧印加回路125をシャッターとして機能させることもできる。さらに、露光期間内に光電変換素子102への電圧印加のonとoffとを繰り返すことで、露出の調整を行う事も可能である。
[0053]
 [情報取得部104]
 情報取得部104は、光電変換素子102のそれぞれに1対1に設けられる蓄積部103にそれぞれ蓄積される電荷量を示す電荷情報をローリングシャッタ動作によりN行M列分取得してフレーム情報をフレーム毎に取得し、かつ、フレーム情報を取得する前の露光中の電荷情報をN行M列分取得して途中蓄積情報とする処理部である。
[0054]
 本実施の形態の場合、情報取得部104は、出力回路122から出力される行毎に取得し、1フレーム毎のフレーム情報を構築する。また、フレーム情報は、フレーム毎に順次連結処理されて1つの動画情報となり、例えばフラッシュメモリなどの記憶装置107に保存される。また、情報取得部104は、途中蓄積情報をリングメモリなどに記憶する。情報取得部104は、一のフレームにおいて取得した各段階における複数の途中蓄積情報を少なくとも次のフレームのフレーム情報を取得するまでは保持している。
[0055]
 なお、途中蓄積情報は、蓄積部103がリフレッシュされてからフレーム情報を取得するまでの間に取得された画像情報であり、各ピクセルの光量(輝度)は、フレーム情報の対応するピックセルの光量よりも小さい。また、複数回途中蓄積情報を取得する場合、電荷量は積算される。つまり、各ピクセルの光量はピクセル毎に積算される。具体的に例えば、図6に示すように、1フレームにおいて途中情報(後述)の時間重心の間隔が均等となるように3回途中蓄積情報を取得した場合、最初に取得した途中蓄積情報Aの各ピクセルの光量を統合して途中情報aとすると、続いて取得した途中蓄積情報Bの光量は途中情報aに途中情報bを加算した値となる。さらに続いて取得した途中蓄積情報Cの光量は途中情報aに途中情報bと途中情報cを加算した値となる。従って、フレーム情報は、図中のDであり途中情報aと途中情報bと途中情報cと途中情報dとを加算した値になる。
[0056]
 本実施の形態の場合、情報取得部104は、各画素回路129の蓄積部103に蓄積されている電荷の量を読み出すための指示をタイミング制御回路124に与え、出力回路122から出力されるN行M列分の電荷情報を取得する。また、情報取得部104は、電荷の量を読み出すための指示をリセットされるまでの間1回、または、複数回行われる。
[0057]
 [検出部106]
 検出部106は、被写体に突発的に発生する突発事象が、第一フレームのフレーム情報の後半にのみ反映されているバンド画像を検出する処理部である。
[0058]
 ここで、突発事象とは、被写体に突発的に発生する事象を意味しており、図6に示すように、突発事象202は、1フレームの1行目のリセットか行われてからN行のリセットが終わるまでの間の瞬時に被写体のほぼ全体にわたって被写体の状態が変化する事象を意味している。具体的には、被写体にフラッシュが当たる場合のような、突発的に開始し直後に元に戻る様な瞬間的な事象も突発事象202であり、被写体の前に高速の移動体(車など)が通過する様な突発的に開始し、ある程度時間的に持続する場合や、被写体自体の色が突発的に変わる突発的に開始し当該状態が複数フレームにわたって継続する場合も突発事象202に含まれる。また、光学系101の向きを急に動かす様な場合も突発事象に含むものとして明細書、および、請求の範囲を記載している。なお、本実施の形態の場合、突発事象202はフラッシュの場合として説明する。この場合、バンド画像はフラッシュバンドと称される場合がある。
[0059]
 本実施の形態の場合、検出部106は、フレーム情報を情報取得部104から取得し、フレーム情報の中からローリングシャッタ動作によって後半に取得される情報の一部である第一情報211(図6参照)がいわゆる白飛びの状態(いずれのピクセルも閾値以上の光量である状態)を示していた場合、さらに、前半に取得される情報の一部である第二情報212を取得し、第二情報212が白飛びの状態ではないと判断した場合、バンド画像が発生したとしてその旨を示す情報を新情報作成部105に送信する。
[0060]
 なお、検出部106のバンド画像の検出方法は上記に限定されるものではなく、任意の方法を採用しうる。例えば、フレーム毎に第一情報211と第二情報212を取得しこれらの差分が閾値以上ならバンド画像が発生したと判断してもよい。また、途中情報dの後半部分と途中情報cの後半部分とを比較することによりバンド画像が発生したと判断してもかまわない。
[0061]
 さらに、検出部106は、被写体に突発的に発生する突発事象が瞬間的な事象であり、第一フレームに続く第二フレームのフレーム情報の前半のみにも反映されている第二のバンド画像を検出してもかまわない。
[0062]
 この場合、検出部106は、例えば、第一フレームの場合と同様に、第二フレームのフレーム情報を情報取得部104から取得し、フレーム情報の中からローリングシャッタ動作によって前半に取得される情報の一部である第三情報213(図6参照)がいわゆる白飛びの状態を示していた場合、さらに、後半に取得される情報の一部である第四情報214を取得し、第四情報214が白飛びの状態ではないと判断した場合、第二フレームにもバンド画像が発生したとしてその旨を示す情報を新情報作成部105に送信してもよい。
[0063]
 [新情報作成部105]
 新情報作成部105は、例えば、連続する第一フレームF1、および、第二フレームF2に含まれるフレーム情報と途中蓄積情報とに基づき新しいフレーム情報を作成する処理部である。
[0064]
 本実施の形態の場合、新情報作成部105は、検出部106からバンド画像発生の旨の情報を取得した場合に、バンド画像が発生したフレーム情報をバンド画像ではない新しいフレーム情報を作成し古いフレーム情報と置き換える。
[0065]
 具体的には、図6に示すように、瞬間的な突発事象202により第一フレームF1にバンド画像が発生している場合、新情報作成部105は、図7に示すように、第一フレームF1のフレーム情報Dに第二フレームF2の途中蓄積情報A(本実施の形態の場合途中情報aと同じ)を加算する。これにより第一フレームF1に相当する光量は実際に光電変換した光量よりも増加するため、全体に光量が4/5となるようにゲインを調整して新しいフレーム情報を作成し、第一フレームF1のフレーム情報として古いフレーム情報から新しいフレーム情報に置き換える。
[0066]
 また、第二フレームF2にもバンド画像が発生しているため、新情報作成部105は、図8に示すように、第二フレームF2のフレーム情報Dに第一フレームF1のフレーム情報Dと途中蓄積情報Cとの差分である途中情報dを加算する。この場合も第二フレームF2の光量が途中情報dの分だけ増加するため、4/5ゲインして新しいフレーム情報Dを作成し、第二フレームF2のフレーム情報として置き換える。
[0067]
 [効果等]
 上述したように、撮像装置100によると、途中蓄積情報に基づいてバンド画像が発生したフレームのフレーム情報を新しいフレーム情報に取り替えるため、被写体に突発事象が発生しても違和感のない動画情報を創出することが可能となる。
[0068]
 また、次のフレームのフレーム情報を取得する前に途中蓄積情報で新しいフレーム情報を作成するため、突発事象が短い間に複数回発生する場合でも滞ることなく動画撮影を行うことが可能となる。
[0069]
 また、フレーム情報と途中蓄積情報とを合成し光量を落とす方向にゲインを調整するため、フレーム情報に含まれるノイズを強調することなくS/N比のよいフレーム情報を作成することができる。
[0070]
 (実施の形態2)
 続いて、撮像装置100の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態1と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの(部分)には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。
[0071]
 本実施の形態の場合、新情報作成部105のみ前記実施の形態1と異なるため、新情報作成部105について説明する。
[0072]
 [新情報作成部105]
 例えば、図7に示すように、第一フレームF1のフレーム情報を当該フレーム情報と第二フレームF2の途中情報とを合成して新フレーム情報を作成した場合、新フレーム情報の画像重心位置は旧フレーム情報の画像重心位置からずれることになる。
[0073]
 そこで、本実施の形態にかかる新情報作成部105は、検出部106からバンド画像発生の旨の情報を取得した場合に、バンド画像が発生したフレーム情報にその前後のフレームの途中情報を合成しゲインを調整してバンド画像ではない新しいフレーム情報を作成し古いフレーム情報と置き換える。
[0074]
 瞬間的な突発事象202により第一フレームF1にバンド画像が発生している場合、新情報作成部105は、図9に示すように、第一フレームF1のフレーム情報Dに直後の第二フレームF2の途中蓄積情報A(本実施の形態の場合途中情報aと同じ)と直前の第三フレームF3とを加算する。これにより新しく作成するフレーム情報の時間重心位置をずらすことなく画像全体が白飛びしたフレーム情報が作成される。なお、第一フレームF1に相当する光量は実際に光電変換した光量よりも増加するため、全体に光量が4/6となるようにゲインを調整して新しいフレーム情報を作成し、第一フレームF1のフレーム情報として古いフレーム情報から新しいフレーム情報に置き換える。
[0075]
 また、第二フレームF2にもバンド画像が発生している場合には、新情報作成部105は、図10に示すように、第二フレームF2のフレーム情報Dに第一フレームF1のフレーム情報Dと途中蓄積情報Cとの差分である途中情報dと直後の第4フレームF4の途中蓄積情報A(本実施の形態の場合途中情報aと同じ)とを加算する。この場合も第二フレームF2の光量が途中情報dと途中情報aの分だけ増加するため、4/6ゲインして新しいフレーム情報Dを作成し、第二フレームF2のフレーム情報として置き換える。
[0076]
 [効果等]
 上述したように、本実施の形態の撮像装置100によると、実施の形態1に示した撮像装置100の効果に加え、バンド画像が発生したフレームの前後のフレームの途中蓄積情報に基づいて新しいフレーム情報を作成するため、旧いフレーム情報の時間重心位置と置き換える新しいフレーム情報の時間重心位置とにずれがなく、被写体に突発事象が発生しても被写体の動きに違和感のない動画情報を創出することが可能となる。
[0077]
 なお、本実施の形態の場合、白飛びの場合で説明したが、被写体が突発的に移動するなど被写体の輪郭などがフレーム情報として撮像されている場合などに本実施の形態の顕著な効果が現れる。
[0078]
 [まとめ]
 本開示の一態様に係る撮像装置100は、マトリクス状に配置され、被写体の像を電荷に変換する光電変換素子102と、光電変換素子102のそれぞれが変換した電荷をそれぞれ蓄積する蓄積部103と、蓄積部103のそれぞれに蓄積される電荷量を示す電荷情報をローリングシャッタ動作によりフレーム情報としてフレーム毎に取得し、かつ、フレーム情報を取得する前の露光中の電荷情報を途中蓄積情報として非破壊で取得する情報取得部104と、連続する第一フレーム、および、第二フレームに含まれるフレーム情報と途中蓄積情報とに基づき新しいフレーム情報を作成する新情報作成部105とを備える。
[0079]
 この撮像装置100は、バンド画像となったフレーム情報を当該フレームの前または後のフレームの途中蓄積情報に基づいて調整することで突発事象を画像全体に反映させた新たなフレーム情報を作成することができる。
[0080]
 また、例えば、新情報作成部105は、第一フレームのフレーム情報に第二フレームの途中蓄積情報を加算しゲインを調整して新しいフレーム情報を作成してもよい。
[0081]
 これによれば、S/N比を劣化させずに新たなフレーム情報を作成することができる。
[0082]
 また、例えば、新情報作成部105は、第二フレームのフレーム情報に第一フレームのフレーム情報と途中蓄積情報との差分を加算しゲインを調整して新しいフレーム情報を作成してもよい。
[0083]
 これによれば、後続のフレームについてもS/N比を劣化させずに新たなフレーム情報を作成することができる。
[0084]
 また、例えば、新情報作成部105は、第一フレームのフレーム情報に第一フレーム直前である第三フレームのフレーム情報と途中蓄積情報との差分をさらに加算しゲインを調整して新しいフレーム情報を作成してもよい。
[0085]
 これによれば、さらに時間重心位置のずれない新たなフレーム情報を作成することができる。
[0086]
 また、例えば、新情報作成部105は、第二フレームのフレーム情報に第二フレーム直後のフレームである第四フレームの途中蓄積情報をさらに加算しゲインを調整して新しいフレーム情報を作成してもよい。
[0087]
 これによれば、後続のフレームについてもさらに時間重心位置のずれない新たなフレーム情報を作成することができる。
[0088]
 また、例えば、被写体に突発的に発生する突発事象が、第一フレームのフレーム情報の後半に反映されているバンド画像を検出する検出手段をさらに備え、新情報作成部105は、検出手段においてバンド画像を検出した場合に、少なくともバンド画像が発生した第一フレームの新たなフレーム情報を作成してもよい。
[0089]
 これにより、バンド画像が発生したフレームのフレーム情報のみ変更することが可能となる。
[0090]
 また、例えば、光電変換素子102は、光電変換部材として有機薄膜を備えてもよい。
[0091]
 これにより、途中蓄積情報を効果的に取得することができ、バンド画像が発生したフレームのフレーム情報を効果的に処理することができる。
[0092]
 (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、2つの実施の形態について説明した。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。
[0093]
 実施の形態において、撮像装置100は、光電変換部材126が、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、電圧が印加されない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。
[0094]
 しかしながら、光電変換部材126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100は、光電変換部材126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。
[0095]
 また、本開示には、実施の形態における撮像装置100が内蔵された電子機器も含まれるのは言うまでもない。
[0096]
 図1、図11に示すように、撮像装置100が内蔵された電子機器の一例であるカメラ300も含まれる。
[0097]
 さらに、図12に示すようなビデオカメラ400に撮像装置100が設けられていてもかまわない。
[0098]
 また、1フレームに途中蓄積情報を3回取得する場合を説明したが、これに限定されるわけではなく、途中蓄積情報を1回、または、複数回取得してもかまわない。また、途中蓄積情報を時間的に均等に取得する場合ばかりでなく、リセット前後はそれ以外よりも時間間隔を短くして途中蓄積情報を取得するなど任意のタイミングで取得してもかまわない。
[0099]
 また、検出部106によるバンド画像の検出に基づいて新フレーム情報を作成する場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、撮影者などからの指示情報に基づき、バンド画像常時除去モードに撮像装置100が変更された場合には、当該モードの間は、いずれのフレームについても新情報作成部105は、新しいフレーム情報を作成し旧いフレーム情報と置き換えて動画情報を作成してもかまわない。
[0100]
 また、撮像装置100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。
[0101]
 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100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。
[0102]
 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。

産業上の利用可能性

[0103]
 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。

符号の説明

[0104]
100 撮像装置
101 光学系
102 光電変換素子
103 蓄積部
104 情報取得部
105 新情報作成部
106 検出部
107 記憶装置
110 撮像素子
120 画素回路アレイ
121 読み出し回路
122 出力回路
123 行走査回路
124 タイミング制御回路
125 電圧印加回路
126 光電変換部材
127 透明電極
128 画素電極
129 画素回路
191 リセットトランジスタ
192 増幅トランジスタ
193 選択トランジスタ
194 リセット信号線
195 選択信号線
196 垂直信号線
197 列読み出し回路
200 制御装置
202 突発事象
211 第一情報
212 第二情報
213 第三情報
214 第四情報
300 カメラ
400 ビデオカメラ

請求の範囲

[請求項1]
 マトリクス状に配置され、被写体の像を電荷に変換する光電変換素子と、
 前記光電変換素子のそれぞれが変換した電荷をそれぞれ蓄積する蓄積部と、
 前記蓄積部のそれぞれに蓄積される電荷量を示す電荷情報をローリングシャッタ動作によりフレーム情報としてフレーム毎に取得し、かつ、前記フレーム情報を取得する前の露光中の電荷情報を途中蓄積情報として非破壊で取得する情報取得部と、
 連続する第一フレーム、および、第二フレームに含まれる前記フレーム情報と前記途中蓄積情報とに基づき新しいフレーム情報を作成する新情報作成部と
を備える撮像装置。
[請求項2]
 前記新情報作成部は、
 前記第一フレームの前記フレーム情報に前記第二フレームの前記途中蓄積情報を加算しゲインを調整して新しいフレーム情報を作成する
請求項1に記載の撮像装置。
[請求項3]
 前記新情報作成部は、
 前記第二フレームの前記フレーム情報に前記第一フレームの前記フレーム情報と前記途中蓄積情報との差分を加算しゲインを調整して新しいフレーム情報を作成する
請求項1または2に記載の撮像装置。
[請求項4]
 前記新情報作成部は、
 前記第一フレームの前記フレーム情報に前記第一フレーム直前である第三フレームの前記フレーム情報と前記途中蓄積情報との差分をさらに加算しゲインを調整して新しいフレーム情報を作成する
請求項2に記載の撮像装置。
[請求項5]
 前記新情報作成部は、
 前記第二フレームの前記フレーム情報に前記第二フレーム直後のフレームである第四フレームの前記途中蓄積情報をさらに加算しゲインを調整して新しいフレーム情報を作成する
請求項3に記載の撮像装置。
[請求項6]
 被写体に突発的に発生する突発事象が、前記第一フレームの前記フレーム情報の後半に反映されているバンド画像を検出する検出手段をさらに備え、
 前記新情報作成部は、
 前記検出手段においてバンド画像を検出した場合に、少なくともバンド画像が発生した前記第一フレームの新たなフレーム情報を作成する
請求項1~5のいずれか一項に記載の撮像装置。
[請求項7]
 前記光電変換素子は、
 光電変換部材として有機薄膜を備える
請求項1~6のいずれか一項に記載の撮像装置。
[請求項8]
 請求項1~7のいずれか1項に記載の撮像装置と、
 被写体の像を前記光電変換素子に結像する光学系と
を備えるカメラ。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]