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公開番号2024121908
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-09
出願番号2023029139
出願日2023-02-28
発明の名称撮像装置、撮像方法、及びコンピュータプログラム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H04N 25/60 20230101AFI20240902BHJP(電気通信技術)
要約【課題】アバランシェフォトダイオードの印加電圧変更による画像への影響を抑制可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】
撮像装置において、アバランシェフォトダイオードを有する光電変換素子と、前記アバランシェフォトダイオードに印加する逆バイアス電圧を制御する電圧制御手段と、前記光電変換素子の露光期間を制御する露光制御手段と、を備え、前記電圧制御手段は、連続する2つのフレーム期間における露光期間以外の期間であって、前記2つのフレーム期間内で相対的に時間が長い期間に前記逆バイアス電圧の変更を行うことを特徴とする。
【選択図】図8

特許請求の範囲【請求項１】
アバランシェフォトダイオードを有する光電変換素子と、
前記アバランシェフォトダイオードに印加する逆バイアス電圧を制御する電圧制御手段と、
前記光電変換素子の露光期間を制御する露光制御手段と、を備え、
前記電圧制御手段は、連続する２つのフレーム期間における露光期間以外の期間であって、前記２つのフレーム期間内で相対的に時間が長い期間に前記逆バイアス電圧の変更を行うことを特徴とする撮像装置。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記２つのフレーム期間は第１フレーム期間と第２フレーム期間からなり、前記露光制御手段は、前記第１フレーム期間のブランク期間と前記第２フレーム期間のブランク期間のタイミング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３】
前記露光制御手段は、前記第２フレーム期間の前記ブランク期間の位置を前記第２フレーム期間内の前記露光期間よりも後の位置と前の位置とで変更することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記露光制御手段は、前記逆バイアス電圧の変更量が所定のしきい値以上の場合に、前記第２フレーム期間のブランク期間の位置を前記第２フレーム期間内の前記露光期間よりも前の位置に変更することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記露光制御手段は、前記第１フレーム期間の前記ブランク期間の長さが所定の第１のしきい値以下である場合に、前記第２フレーム期間の前記ブランク期間の位置変更を行うことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１のしきい値は前記電圧制御手段のスループットに基づき決定されることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記露光制御手段は、各フレーム期間の最後に読み出し期間を設定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】
前記露光制御手段は、前記逆バイアス電圧の変更時間が前記第１フレーム期間の前記ブランク期間以下の場合に、前記第２フレーム期間の前記ブランク期間の位置変更を行わないことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記露光制御手段は、前記逆バイアス電圧の変更時間が、所定の期間より長い場合に、前記逆バイアス電圧の変化量を制限することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記露光制御手段は、前記逆バイアス電圧の変更時間が、所定の期間より長い場合に、前記逆バイアス電圧の変化量を、前記所定期間内に変化可能な変化量に制限することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、撮像方法、及びコンピュータプログラム等に関するものである。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、単一光子アバランシェフォトダイオード（ＳＰＡＤ）に到来する光子の数をデジタル的に計数し、計数値を光電変換されたデジタル信号として画素から出力する光電変換装置が提案されている。
【０００３】
ＳＰＡＤに降伏電圧より低い逆バイアス電圧を印加した状態で光子が入射すると、光電変換された電子が増幅し、大電流が流れるアバランシェ増幅が発生する。このアバランシェ増幅が発生した数をカウントすることで、光子の数を検出可能となる。
【０００４】
ここで、逆バイアス電圧が低過ぎるとＳＰＡＤが破壊される一方で、高すぎると、光子が検出できなくなるため、適切な電圧に制御する必要がある。
【０００５】
例えば、特許文献１では、第１の露光期間終了後から第２の露光期間開始までの間でアバランシェフォトダイオードに印加する電圧を変更することで、アバランシェフォトダイオードの増倍率を変更する撮像装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許６５７３１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１で示した撮像装置において、アバランシェフォトダイオードの第１の露光期間が長く、第２の露光期間開始までの時間が短い場合には、アバランシェフォトダイオードの印加電圧変更が第２の露光期間中に変化してしまう。そのためアバランシェフォトダイオードの感度が変わり、読み出される画像に段差が生じる問題がある。
【０００８】
そこで、本発明では、アバランシェフォトダイオードの印加電圧変更による画像への影響を抑制可能な撮像装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの側面の撮像装置は、
アバランシェフォトダイオードを有する光電変換素子と、
前記アバランシェフォトダイオードに印加する逆バイアス電圧を制御する電圧制御手段と、
前記光電変換素子の露光期間を制御する露光制御手段と、を備え、
前記電圧制御手段は、連続する２つのフレーム期間における露光期間以外の期間であって、前記２つのフレーム期間内で相対的に時間が長い期間に前記逆バイアス電圧の変更を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アバランシェフォトダイオードの印加電圧変更による画像への影響を抑制可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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