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公開番号2025018749
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023122732
出願日2023-07-27
発明の名称撮像装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H04N 23/71 20230101AFI20250130BHJP(電気通信技術)
要約【課題】アバランシェ増幅によるSPADセンサの特性変化が進行しても、安定した自動露出調節機能を提供するすること。
【解決手段】光学像を光電変換するためのアバランシェフォトダイオードで構成された撮像素子と撮像素子からの出力信号に基づいて、画像信号を生成する画像処理部と、画像信号に基づいて、撮像素子におけるアバランシェ増幅の発生回数を算出する算出部と、算出部によって算出された発生回数の累積値を記憶する記憶部と、画像信号に基づく画像の明るさが所定の範囲外であると判定された場合、露出に関するパラメータを制御する制御部と、を有し制御部は、記憶部に記憶された累積値に基づいて、所定の範囲を決定することを特徴とする撮像装置。
【選択図】図13
特許請求の範囲【請求項１】
光学像を光電変換するためのアバランシェフォトダイオードで構成された撮像素子と、
前記撮像素子からの出力信号に基づいて、画像信号を生成する画像処理部と、
前記画像信号に基づいて、前記撮像素子におけるアバランシェ増幅の発生回数を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記発生回数の累積値を記憶する記憶部と、
前記画像信号に基づく画像の明るさが所定の範囲外であると判定された場合、前記露出に関するパラメータを制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記累積値に基づいて、前記所定の範囲を決定することを特徴とする撮像装置。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記発生回数は、前記画像信号に対し所定の変換を行うことにより、前記発生回数を算出され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】
前記所定の変換は、デジタルゲインの逆変換処理、前記撮像素子の特性に対する線形変換の逆変換に対する逆変換処理および前記撮像素子によってオフセットされた信号値を減算する減算処理の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記発生回数は複数の領域のそれぞれで算出され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】
前記発生回数の累積値は前記複数の領域ごとに記憶されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記発生回数の累積値が所定の閾値以上となる領域が占める数または割合を算出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７】
前記制御部は、前記数または割合に基づいて、前記所定の範囲を決定することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記数または割合が大きいほど前記所定の範囲が広くなるように、前記所定の範囲は決定されることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記画像信号に基づく信号値であって画像の明るさを示す信号値と、基準値との差分に基づいて、前記画像の明るさが前記所定の範囲外か否かが判定され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】
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記累積値に基づいて、露出の応答係数を決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】
撮像装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
イメージセンサの一種としてＳｉｎｇｌｅＰｈｏｔｏｎＡｖａｌａｎｃｈｅＤｉｏｄｅ（ＳＰＡＤ）センサがある（以下ＳＰＡＤセンサと呼ぶ）。ＳＰＡＤセンサでは、強い電界をかけることで電子が加速されて他の電子との衝突によって複数の電子を喚起し、雪崩のような現象を引き起こすことで大電流を発生するアバランシェ増幅現象を利用している。これにより、画素に入光された微弱な光子を大電流に変換することができ、電荷として検出することが可能となる。ＳＰＡＤセンサはその仕組み上信号読み出し時にノイズが入らないため、画像センサーとして応用されることが期待されている。特に、暗所においてもノイズの影響を受けずに被写体を鮮明に撮影することができるため、監視用途など画像センサとして幅広い活用が見込まれている。
【０００３】
監視用途について考えると、固定の場所に設定されて長期間撮影し続けるため、被写体の明るさに応じて自動で露出が調整されることが望ましい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Ｃ．Ｚｈａｎｇ，“ＳＰＡＤｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｒｏｍｃｏｎｓｕｍｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｏａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ”，Ｉｎｔ．ＳＰＡＤＳｅｎｓｏｒＷｏｒｋｓｈｏｐ（２０２２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１には、ＡＰＤ（ＡｖａｌａｎｃｈｅＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）を有する光電変換装置を長時間駆動することで、暗電流の量が変化する現象が報告されている。また、アバランシェ回数に応じて暗電流が変化ないし増加する可能性があるため、領域に応じて暗電流が変化ないし増加する度合いが異なる場合がある。
【０００６】
アバランシェ回数に応じて領域ごとに暗電流が変化するため、暗電流の程度によっては被写体の明るさを正しくとらえることができない。監視用途として自動で露出調節を行う場合、自動露出調節で最適な明るさに到達しなかったり、最適な明るさを何度も通り越してしまい自動露出が停止できなかったりという不安定な現象につながりうる。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、アバランシェ増幅によるＳＰＡＤセンサの特性変化が進行しても、安定した自動露出調節機能を提供す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、本発明の一態様に係る撮像装置は、光学像を光電変換するためのアバランシェフォトダイオードで構成された撮像素子と、前記撮像素子からの出力信号に基づいて、画像信号を生成する生成部と、前記画像信号に基づいて、前記撮像素子におけるアバランシェ増幅の発生回数を算出する算出部と、前記算出部によって算出された前記発生回数の累積値を記憶する記憶部と、前記画像信号に基づく画像の明るさが所定の範囲外であると判定された場合、前記露出に関するパラメータを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記累積値に基づいて、前記所定の範囲を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＳＰＡＤセンサの特性の変化が進んでも安定して露出を制御することである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
撮像装置の内部構成を示すブロック図。
撮像素子を構成する画素の等価回路図。
画像信号生成のフロー。
パルスカウント数と光子数と画像信号の関係を示すグラフ。
自動露出制御機能のフローチャート。
撮影画像と、撮影画像の信号値の例を示す図。
明るさの評価に用いる重みテーブルの例を示す図。
ＡＥ線図の例を示す図。
累積カウント値算出のフローチャート。
アバランシェ増幅の回数と単位領域あたりに発生するノイズ量の関係を示すグラフ。
絞りまたは露光時間での露出制御における画像の明るさの変化を示す例の図。
デジタルゲインの露出制御における画像の明るさの変化を示す例の図。
領域別のアバランシェ増幅回数に基づく露出パラメータを更新するフローチャート。
領域別累積カウント値の例。
領域別累積カウント値と露出応答係数の関係を示す図。
領域別累積カウント値と適正露出判定の閾値の関係を示す図。
【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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