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公開番号2024160851
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-15
出願番号2023076313
出願日2023-05-02
発明の名称光電変換装置及びその制御方法、撮像装置、プログラム及び記憶媒体
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H04N 25/53 20230101AFI20241108BHJP(電気通信技術)
要約【課題】複数回に分けて電荷蓄積部から複数の電荷蓄積部に電荷を転送る光電変換装置において、合計の電荷蓄積時間を、任意に設定された電荷蓄積時間に近づけること。
【解決手段】各画素が、入射した光を電荷に変換して蓄積する光電変換手段と、複数の第1の保持手段と、を有する、複数の画素と、予め決められた時間単位で、光電変換手段における電荷蓄積時間を制御する制御手段と、1フレーム期間における電荷蓄積時間を設定する設定手段と、を有する光電変換装置。制御手段は、1フレーム期間の間に、光電変換手段から、複数回に分けて電荷を複数の第1の保持手段に順に転送するように制御すると共に、1フレーム期間の間に複数回に分けて転送される電荷をそれぞれ蓄積する分割電荷蓄積時間の合計と、設定された電荷蓄積時間との差が、時間単位より小さくなるように、光電変換手段における電荷蓄積時間を制御する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
各画素が、入射した光を電荷に変換して蓄積する光電変換手段と、複数の第１の保持手段と、を有する、複数の画素を含む光電変換装置であって、
予め決められた時間単位で、前記光電変換手段における電荷蓄積時間を制御する制御手段と、
１フレーム期間における電荷蓄積時間を設定する設定手段と、を有し、
前記制御手段は、
１フレーム期間の間に、前記光電変換手段から、複数回に分けて電荷を前記複数の第１の保持手段に順に転送するように制御すると共に、
前記１フレーム期間の間に前記複数回に分けて転送される電荷をそれぞれ蓄積する分割電荷蓄積時間の合計と、前記設定された電荷蓄積時間との差が、前記時間単位より小さくなるように、前記光電変換手段における電荷蓄積時間を制御する
ことを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記制御手段は、前記電荷を転送する回数と、前記分割電荷蓄積時間の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記複数の第１の保持手段それぞれについて、前記１フレーム期間における前記転送される電荷を蓄積する前記分割電荷蓄積時間の配分が、前記光電変換手段における電荷蓄積時間の開始から終了までの中点に対して対称になるように制御することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記複数の第１の保持手段の少なくとも１つに転送される電荷を蓄積する前記分割電荷蓄積時間を、少なくとも２種類の時間により制御することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記各画素は、更に、複数の第２の保持手段を有し、
前記制御手段は、前記複数の第１の保持手段に電荷を転送した次のフレームにおいて、前記複数の第２の保持手段に対し、前記複数の第１の保持手段への電荷の転送と同じ制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記複数の第１の保持手段および前記複数の第２の保持手段に蓄積された電荷を読み出す読み出し手段を更に有し、
前記読み出し手段は、
前記複数の第１の保持手段に電荷を転送するフレームにおいて、前記複数の第２の保持手段に蓄積された電荷を読み出し、
前記複数の第２の保持手段に電荷を転送するフレームにおいて、前記複数の第１の保持手段に蓄積された電荷を読み出す
ことを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記複数の第１の保持手段それぞれに対して、前記転送される電荷を蓄積する前記分割電荷蓄積時間の合計が、互いに異なるように制御することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換手段に被写体の光学像を結像させるレンズユニットと
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項７に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から読み出された電荷に対応する信号を処理する処理手段と、を有し、
前記処理手段は、前記信号に基づいて、前記各画素ごとに、ダイナミックレンジを拡大する処理を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
前記処理手段は、前記信号に対応する電荷蓄積時間の比に基づいて、ダイナミックレンジを拡大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】
本発明は光電変換装置及びその制御方法、撮像装置、プログラム及び記憶媒体に関し、特に光電変換装置における電荷蓄積時間の制御技術に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
いわゆるＣＭＯＳイメージセンサには、各画素に電荷保持部を持つことでグローバルシャッタ（ＧＳ）機能を備えたものがある。このようなイメージセンサの画素は、光電変換部に蓄積した信号電荷を電荷保持部へ転送するゲートを備えている。すなわち、基本的に全画素一斉に光電変換部から電荷保持部への転送を行い、光電変換部における電荷蓄積の開始及び終了のタイミングを全画素同じにすることで、ＧＳ機能を実現している。
【０００３】
一方、１つの光電変換部に対して複数の電荷保持部を構成し、１フレーム期間中に複数回、電荷を各電荷保持部へと転送することで、各電荷保持部に転送される電荷のトータルの蓄積時間が異なる複数の画像を取得することを可能としたイメージセンサがある。そして、得られた複数の画像を合成することで、ダイナミックレンジを向上させることができる。
【０００４】
特許文献１には、１つの光電変換部に対して複数の電荷保持部を有する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許出願公開第２０１３／０１３５４８６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された構成では、複数回に分けて光電変換部から複数の電荷蓄積部に電荷を転送するが、光電変換部から複数の電荷蓄積部それぞれに電荷転送を行うまでの光電変換部における１回の電荷蓄積時間が、それぞれ一定であった。この場合、光電変換部から複数の電荷蓄積部に転送された電荷の合計の電荷蓄積時間は、複数の電荷蓄積部それぞれへの１回の電荷蓄積時間を転送回数により整数倍したものを合計したものとなる。光電変換部における１回の電荷蓄積時間は、例えば、クロック信号等により制御可能な最小単位時間の整数倍の時間であるため、ユーザーが所望する電荷蓄積時間に対して、合計の電荷蓄積時間が、最小単位時間以上の誤差が生じることがあるという課題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、複数回に分けて光電変換部から複数の電荷蓄積部に電荷を転送する光電変換装置において、合計の電荷蓄積時間を、任意に設定された電荷蓄積時間に近づけることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、各画素が、入射した光を電荷に変換して蓄積する光電変換手段と、複数の第１の保持手段と、を有する、複数の画素を含む本発明の光電変換装置は、予め決められた時間単位で、前記光電変換手段における電荷蓄積時間を制御する制御手段と、１フレーム期間における電荷蓄積時間を設定する設定手段と、を有し、前記制御手段は、１フレーム期間の間に、前記光電変換手段から、複数回に分けて電荷を前記複数の第１の保持手段に順に転送するように制御すると共に、前記１フレーム期間の間に前記複数回に分けて転送される電荷をそれぞれ蓄積する分割電荷蓄積時間の合計と、前記設定された電荷蓄積時間との差が、前記時間単位より小さくなるように、前記光電変換手段における電荷蓄積時間を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数回に分けて光電変換部から複数の電荷蓄積部に電荷を転送する光電変換装置において、合計の電荷蓄積時間を、任意に設定された電荷蓄積時間に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の第１の実施形態における光電変換装置の概略構成を示すブロック図。
第１の実施形態における画素の構成例を示す等価回路図。
第１の実施形態における電荷蓄積制御の概念を示すタイミングチャート。
第１の実施形態における電荷読み出し制御を示すタイミングチャート。
第１及び第２の実施形態における電荷蓄積制御を示すタイミングチャート。
第２の実施形態における画素の構成例を示す等価回路図。
第３の実施形態における撮像システムの概略構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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