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公開番号2024112387
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-21
出願番号2023017355
出願日2023-02-08
発明の名称撮像装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人
主分類H04N 25/50 20230101AFI20240814BHJP(電気通信技術)
要約【課題】撮像素子のグローバルシャッタ駆動によって生じるノイズを抑制する。
【解決手段】光電変換部PD1は光電変換により電荷を生じさせる。光電変換部PD1には、転送される電荷を蓄積する少なくとも2つの電荷蓄積部として、MEM_LA6とMEM_SA8等が接続される。タイミング制御回路106は、露出設定に応じて駆動モードを第1モードと第2モードとに切り替える。第1モードでは、1フレーム中に、光電変換部PD1から電荷蓄積部(MEM_LA6またはMEM_SA8)へ電荷が複数回に分けて転送される。第2モードでは、1フレーム中に光電変換部PD1から電荷蓄積部へ電荷が1回だけ転送される。取得した露出設定が所定条件を満たし、ISO感度やゲインが低い場合は第1モードで制御され、露出設定が所定条件を満たさず、ISO感度やゲインが高い場合は第2モードで制御される。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
光電変換により電荷を生じさせる光電変換部と、前記光電変換部に接続され、前記光電変換部から転送される電荷を蓄積する少なくとも２つの電荷蓄積部と、をそれぞれが有する複数の画素を備えた撮像素子と、
前記撮像素子の駆動モードとして、１フレーム期間中に前記光電変換部から前記電荷蓄積部へ前記電荷を複数回に分けて転送する第１モードと、１フレーム期間中に前記光電変換部から前記電荷蓄積部へ前記電荷を１回だけ転送する第２モードとを露出設定に応じて切り替えるように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記露出設定にはＩＳＯ感度の設定が含まれ、
前記制御手段は、前記ＩＳＯ感度が所定値よりも高くない場合は、前記撮像素子を前記第１モードで駆動するように制御し、前記ＩＳＯ感度が前記所定値より高い場合は、前記撮像素子を前記第２モードで駆動するように制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記露出設定には信号処理におけるゲインの設定が含まれ、
前記制御手段は、前記ゲインの値が所定値よりも高くない場合は、前記撮像素子を前記第１モードで駆動するように制御し、前記ゲインの値が前記所定値より高い場合は、前記撮像素子を前記第２モードで駆動するように制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つの電荷蓄積部は前記光電変換部の後段に並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１モードでは、１フレーム期間中に各電荷蓄積部に対して互いに異なるタイミングで、前記光電変換部から前記電荷を転送するように前記撮像素子を制御することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第１モードでは、１フレーム期間中における前記電荷蓄積部の各々での電荷の蓄積時間が互いに異なるように前記撮像素子を制御することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記少なくとも２つの電荷蓄積部は前記光電変換部の後段に直列に接続され、
前記制御手段は、前記第１モードでは、前段の電荷蓄積部に対し、１フレーム期間中に前記電荷を複数回に分けて前記光電変換部から転送するよう前記撮像素子を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記複数の画素にはベイヤ配列のカラーフィルタが配され、
前記露出設定は、ホワイトバランス調整を行うためのゲイン値を加味した値であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
さらに、前記撮像素子から出力された信号を処理して画像を生成する処理手段を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記処理手段は、前記撮像素子における各画素の前記少なくとも２つの電荷蓄積部の信号を合成して１枚の画像を生成することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
撮像素子であるＣＭＯＳイメージセンサには、各画素にメモリ部（電荷蓄積部）を持つことでグローバルシャッタ（以下「ＧＳ」と称する）機能を備えたイメージセンサ（以下「ＧＳセンサ」と称する）がある。このＧＳセンサの画素は、光電変換部に蓄積した信号電荷を電荷蓄積部へ転送するゲートを備えている。ＧＳセンサでは、全画素一斉に光電変換部から電荷蓄積部への信号電荷の転送を行うことで、光電変換部での信号蓄積開始および終了のタイミングが全画素で同じになり、ＧＳ機能が実現される。
【０００３】
また、特許文献１に開示されるように、１つの光電変換部に対して複数の電荷蓄積部を持ち、１フレーム期間中に複数回、信号電荷を各電荷蓄積部へと転送するＧＳセンサが知られている。このＧＳセンサにより、各電荷蓄積部に転送される信号電荷のトータルの蓄積時間を変えた複数の画像を取得することでダイナミックレンジを向上させることが可能である。例えば、蓄積時間を異ならせた画像を複数取得し、それらを合成することで、高いダイナミックレンジの一枚の画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許公開第２０１３／０１３５４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＧＳセンサにおいて、各制御信号の出力は全画素同時に行われる。そのため、制御信号が入力された場合の電流変動が大きく、制御信号が入力されるタイミングで映像信号にノイズが発生する場合がある。例えば、各電荷蓄積部への信号電荷の転送タイミングでノイズが発生してしまう。特に、カメラの露出を決めるパラメータの一つであるゲインが高く設定されている場合などに上記ノイズが顕著に認識されてしまう。
【０００６】
本発明は、撮像素子のグローバルシャッタ駆動によって生じるノイズを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の撮像装置は、光電変換により電荷を生じさせる光電変換部と、前記光電変換部に接続され、前記光電変換部から転送される電荷を蓄積する少なくとも２つの電荷蓄積部と、をそれぞれが有する複数の画素を備えた撮像素子と、前記撮像素子の駆動モードとして、１フレーム期間中に前記光電変換部から前記電荷蓄積部へ前記電荷を複数回に分けて転送する第１モードと、１フレーム期間中に前記光電変換部から前記電荷蓄積部へ前記電荷を１回だけ転送する第２モードとを露出設定に応じて切り替えるように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、撮像素子のグローバルシャッタ駆動によって生じるノイズを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
撮像装置のブロック図である。
１つの画素の等価回路図である。
第１モードでの露光駆動のタイミングチャートである。
第１モードでの読み出し駆動のタイミングチャートである。
第２モードでの露光駆動のタイミングチャートである。
駆動モード切り替え処理を示すフローチャートである。
１つの画素の等価回路図である。
第１モードでの露光駆動のタイミングチャートである。
第１モードでの読み出し駆動のタイミングチャートである。
第２モードでの露光駆動のタイミングチャートである。
１つの画素の等価回路図である。
第１モードでの露光駆動のタイミングチャートである。
第１モードでの読み出し駆動のタイミングチャートである。
第２モードでの露光駆動のタイミングチャートである。
１つの画素の等価回路図である。
第１モードでの露光駆動のタイミングチャートである。
第１モードでの読み出し駆動のタイミングチャートである。
第２モードでの露光駆動のタイミングチャートである。
駆動モード切り替え処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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