(57)【要約】【課題】撮影時のタイムラグがない高画質な静止画像を提供する。【解決手段】撮像装置１は、光電変換部と電荷蓄積部とリセット部と信号検出部とを有する画素が行列状に配置された固体撮像装置１０と、開閉に応じて露光と遮光とを切り替えるメカシャッタ３０と、メカシャッタ３０の開閉を切り替える信号処理部２０とを備え、メカシャッタ３０が開状態で、光電変換部に電荷が電荷蓄積部に移動可能な第１電圧を印加する第１工程と、光電変換部に電荷が電荷蓄積部に移動不可な第２電圧を印加する第２工程と、画素から信号を読み出す第３工程と、電荷蓄積部をリセットする第４工程と、光電変換部に電荷が電荷蓄積部に移動可能な第３電圧を印加する第５工程と、光電変換部に電荷が電荷蓄積部に移動不可である第４電圧を印加する第６工程と、画素から信号を読み出す第７工程と、メカシャッタ３０が閉状態で、電荷蓄積部をリセットする第８工程と、をこの順に行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を電荷に変換する光電変換部と、前記電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷をリセットするリセット部と、前記電荷に対応する信号を読み出す信号検出部と、を有する画素が基板上に行列状に配置された固体撮像装置と、
開閉に応じて前記画素に対して露光と遮光とを切り替えるメカシャッタと、
前記メカシャッタの開閉を切り替える制御部と、
を備え、
前記メカシャッタが開の状態で、前記光電変換部に、前記電荷が前記電荷蓄積部に移動可能である第１電圧を印加する第１工程と、前記光電変換部に、前記電荷が前記電荷蓄積部に移動不可である第２電圧を印加する第２工程と、前記画素から信号を読み出す第３工程と、前記電荷蓄積部をリセットする第４工程と、前記光電変換部に、前記電荷が前記電荷蓄積部に移動可能である第３電圧を印加する第５工程と、前記光電変換部に、前記電荷が前記電荷蓄積部に移動不可である第４電圧を印加する第６工程と、前記画素から信号を読み出す第７工程と、前記メカシャッタが閉の状態で、前記電荷蓄積部をリセットする第８工程と、をこの順に行う、
撮像装置。
【請求項２】
前記第１工程の開始から前記第２工程の開始までの長さと、前記第５工程の開始から前記第６工程の開始までの長さとが異なる、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１電圧と前記第３電圧とは異なる、
請求項１または請求項２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、撮像装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサなどの固体撮像装置を用いたデジタルカメラで静止画を撮影する場合には、露光量を調整するためにメカシャッタが必要であり、固体撮像装置の画素部をオールリセットした後、メカシャッタを閉じるまでが露光時間となる。
【０００３】
図１０は、特許文献１に開示された従来の固体撮像素子の構造断面図である。同図に開示された固体撮像素子９００は、多数の画素９０２Ｒ、９０２Ｇ及び９０２Ｂを有する。各画素は、半導体基板９０１上方に形成された特定の波長域の光を吸収してこれに応じた電荷を発生する光電変換膜９０３と、光電変換膜９０３下方の半導体基板９０１内に形成された光電変換素子９０４とを含む。特許文献１には、さらに、上記構成の固体撮像素子９００を備えるデジタルカメラが開示されている。上記デジタルカメラは、光電変換素子９０４の露光条件を決定する露光条件決定手段と、当該露光条件での撮像において各画素に含まれる光電変換膜９０３からの信号に飽和レベルを超えるものが存在しないように、光電変換膜９０３に印加する電圧を調整する印加電圧調整手段とを備える。印加電圧調整手段で調整された電圧が光電変換膜９０３に印加された状態で、上記露光条件に基づいた撮像が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４９５２５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、特許文献１に開示された従来の固体撮像素子にメカシャッタを組み合わせると、１回の撮像動作に対して複数回のメカシャッタ動作が必要であり、物理的なタイムラグが発生する。この状態で動的な物体を撮影した場合は、被写体のブレや歪みが発生し、高速撮影を実現できないという課題を有する。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、撮影時のタイムラグがない高画質な静止画像を撮像できる撮像装置及びその駆動方法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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る撮像装置は、入射光を電荷に変換する光電変換部と、前記電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷をリセットするリセット部と、前記電荷に対応する信号を読み出す信号検出部と、を有する画素が基板上に行列状に配置された固体撮像装置と、開閉に応じて前記画素に対して露光と遮光とを切り替えるメカシャッタと、前記メカシャッタの開閉を切り替える制御部と、を備え、前記メカシャッタが開の状態で、前記光電変換部に、前記電荷が前記電荷蓄積部に移動可能である第１電圧を印加する第１工程と、前記光電変換部に、前記電荷が前記電荷蓄積部に移動不可である第２電圧を印加する第２工程と、前記画素から信号を読み出す第３工程と、前記電荷蓄積部をリセットする第４工程と、前記光電変換部に、前記電荷が前記電荷蓄積部に移動可能である第３電圧を印加する第５工程と、前記光電変換部に、前記電荷が前記電荷蓄積部に移動不可である第４電圧を印加する第６工程と、前記画素から信号を読み出す第７工程と、前記メカシャッタが閉の状態で、前記電荷蓄積部をリセットする第８工程と、をこの順に行うことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る撮像装置は、入射光を信号電荷に光電変換する光電変換部と前記光電変換部に蓄積された電荷をリセットするリセット部とを有する画素が基板上に行列状に配置された固体撮像装置と、全ての前記画素に対して、一斉に遮光及び露光を行わせるためのメカシャッタと、前記メカシャッタの開閉、前記光電変換部への電圧印加、及び、前記リセット部によるリセットのタイミングを制御するタイミング制御部とを備え、前記タイミング制御部は、画像をモニタするモードから静止画を撮影するモードへと切り替える場合には、前記メカシャッタを閉状態にして、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、全ての前記画素に蓄積された電荷をリセットし、複数の静止画を連続撮影する場合には、（１）前記メカシャッタを開状態にして、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧を前記光電変換部に印加することにより第１の露光を実行し、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、前記第１の露光を終了し前記画素から画素信号を読み出して第１の静止画を取得するとともに、全ての前記画素に蓄積された電荷を前記リセット部にリセットさせ、（２）前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧を前記光電変換部に印加することにより第２の露光を実行し、前記メカシャッタが開状態のままで、前記光電変換部で発生した電荷を移動不可とする電圧を前記光電変換部に印加することにより、前記第２の露光を終了し前記画素からの画素信号を読み出して第２の静止画を取得することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、静止画連写をするにあたり、メカシャッタ開閉と光電変換部への電圧印加とが連動制御されることにより、複数回のメカシャッタ動作が不要となる。よって、物理的なタイムラグが軽減し、動的な物体を撮影した場合は、被写体のブレや歪みが軽減し、高速撮影を実現できる。さらに、また、メカシャッタの開閉回数が軽減できるので、メカシャッタの物理的な寿命が延びる。
【００１０】
また、前記第１の露光が実行される第１露光期間の長さと前記第２の露光が実行される第２露光期間の長さとは異なってもよい。
【００１１】
また、前記タイミング制御部は、前記メカシャッタが開状態のままでｎ回連続撮影し、露光期間の長さがそれぞれ異なるｎ（ｎは２以上の自然数）枚の前記静止画を取得し、当該ｎ枚の静止画を画像合成して、ｍ（ｍは自然数でｎ≧ｍ）枚の静止画を生成してもよい。
【００１２】
これにより、露光時間の異なる２枚以上の画像データを合成して、明るい所から暗い所までを表現できる高ダイナミックレンジの画像を作り出すことができる。
【００１３】
また、前記第１の露光が実行される場合に前記光電変換部に印加される、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧値と、前記第２の露光が実行される場合に前記光電変換部に印加される、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧値とは異なってもよい。
【００１４】
また、前記タイミング制御部は、前記メカシャッタが開状態のままでｎ回連続撮影し、露光中に前記光電変換部に印加される電圧値がそれぞれ異なるｎ（ｎは２以上の自然数）枚の前記静止画を取得し、当該ｎ枚の静止画を画像合成して、ｍ（ｍは自然数でｎ≧ｍ）枚の静止画を生成してもよい。
【００１５】
これにより、露光時間制御の不均一性が発生しない状態で、複数枚の静止画像を撮影することが可能となる。よって、これらの静止画像を合成することにより、高ダイナミックレンジな静止画像の生成が可能となる。
【００１６】
また、前記第１の露光が実行される場合に前記光電変換部に印加される、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧値、または、前記第２の露光が実行される場合に前記光電変換部に印加される、前記光電変換部で発生した電荷を移動可能とする電圧値は、前記画素から映像信号の黒レベルが前記画素信号として出力される値であってもよい。
【００１７】
また、前記タイミング制御部は、前記黒レベルの画像を基準に、当該黒レベルの画像以外の画像を信号処理してもよい。
【００１８】
また、前記タイミング制御部は、前記黒レベルの画像のデータと外部から提供される基準画像のデータとを前記画素ごとを差分し、当該差分の値が一定値を超えている画素を欠陥画素と判断し、前記黒レベルの画像以外の画像において前記欠陥画素と同位置の画素をキズ補正してもよい。
【００１９】
これにより、通常露光画像に対して黒レベル画像を用いて黒レベルをクランプすることにより、黒レベル補正が可能となる。よって、高画質な静止画の提供が可能となると共に、有効画素部と黒レベル検出部とを同位置にすることが可能となるので、固体撮像装置の小型化及び高精度な黒レベル補正を実現できる。
【００２０】
また、さらに、フォーカスレンズと、前記画素信号のデータを記録するメモリとを備え、前記タイミング制御部は、さらに、前記フォーカスレンズの焦点距離を制御し、複数の静止画を連続撮影する場合には、前記フォーカスレンズの前記焦点距離を変化させながら、前記第１の静止画及び前記第２の静止画を取得して、前記第１の静止画及び前記第２の静止画のデータを前記メモリに格納してもよい。
【００２１】
これにより、フォーカスレンズを動かしながら、１回のメカシャッタ動作で複数枚の異なる静止画撮影が可能となる。つまり、フォーカス焦点位置が異なる複数枚の静止画撮影が可能となる。よって、これらの静止画撮影をメモリに記録することにより、最適なフォーカス焦点になっている静止画像を、撮影後に選択することが可能となる。
【００２２】
なお、本発明は、このような特徴的な手段を備える撮像装置として実現することができるだけでなく、撮像装置に含まれる特徴的な手段をステップとする撮像装置の駆動方法として実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る撮像装置及びその駆動方法によれば、静止画連写をするにあたり、メカシャッタ開閉と光電変換部への電圧印加とが連動制御されることにより、複数回のメカシャッタ動作が不要となる。よって、物理的なタイムラグが軽減し、被写体のブレや歪みが軽減された高精度な高速撮影を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る撮像装置のブロック構成図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る固体撮像装置の単位セルの構造断面図である。
【図３】図３は、一般的な撮像装置の静止画撮影における駆動タイミングチャートである。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る撮像装置の静止画撮影における駆動タイミングチャートである。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る撮像装置の静止画撮影における駆動タイミングチャートである。
【図６】図６は、第３の実施形態に係る撮像装置の静止画撮影における駆動タイミングチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、第３の実施形態に係る固体撮像装置の基準黒レベル画像図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第３の実施形態に係る固体撮像装置の黒レベル画像図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、第３の実施形態に係る固体撮像装置の通常露光画像図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、第３の実施形態に係る固体撮像装置の補正画像図である。
【図８】図８は、第４の実施形態に係る撮像装置の静止画撮影における駆動タイミングチャートである。
【図９】図９は、第４の実施形態に係る固体撮像装置の画像図である。
【図１０】図１０は、特許文献１に開示された従来の固体撮像素子の構造断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、各実施形態に係る固体撮像装置、撮像装置について説明する。なお、本発明について、以下の実施形態及び添付の図面を用いて説明を行うが、これは例示を目的としており、本発明がこれらに限定されることを意図しない。
【００２６】
（第１の実施形態）
まず、図１を用いて、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の構成を説明する。
【００２７】
図１は、第１の実施形態に係る撮像装置のブロック構成図である。同図に示された撮像装置１は、固体撮像装置１０と、信号処理部２０と、メカシャッタ３０と、フォーカスレンズ４０と、メモリ５０とを備える。
【００２８】
固体撮像装置１０は、入射光を信号電荷に光電変換する光電変換部と当該光電変換部に蓄積された電荷をリセットするリセット部とを有する画素が、基板上に行列状に配置されている。
【００２９】
被写体９０を撮影すると、フォーカスレンズ４０とメカシャッタ３０とを通過した光の信号が、固体撮像装置１０で画像信号１１になり、信号処理部２０で信号処理されて、映像信号２１が出力される。信号処理には必要に応じて、メモリ５０が用いられる。信号処理部２０は、固体撮像装置１０の光電変換膜に印加される光電変換膜印加電圧２２を供給及び制御する。また、信号処理部２０は、メカシャッタ３０を制御するメカシャッタ制御信号２３と、フォーカスレンズ４０を制御するフォーカスレンズ制御信号２４とを、光電変換膜印加電圧２２と連動させて制御する。つまり、信号処理部２０は、メカシャッタ３０の開閉、光電変換部への電圧印加、及び、画素リセットのタイミングを制御するタイミング制御部である。なお、連動制御の詳細については、後述する。
【００３０】
次に、図２を用いて、固体撮像装置１０の断面構造の詳細を説明する。
【００３１】
図２は、第１の実施形態に係る固体撮像装置の単位セルの構造断面図である。図２より、半導体基板１０１に増幅トランジスタ、選択トランジスタ及びリセットトランジスタが形成されている。増幅トランジスタは、ゲート電極１０５と、ドレインである拡散層１０９及びソースである拡散層１１０とを有している。選択トランジスタは、ゲート電極１０６と、ドレインである拡散層１１０及びソースである拡散層１１０とを有している。増幅トランジスタのソースと選択トランジスタのドレインとは、共通の拡散層１１０である。リセットトランジスタは、ゲート電極１０７と、ドレインである拡散層１１３及びソースである拡散層１１２とを有するリセット部である。拡散層１０９と拡散層１１２とは素子分離領域１０２により分離されている。半導体基板１０１の上には、各トランジスタを覆うように絶縁膜１０３が形成されている。
【００３２】
また、絶縁膜１０３の上には光電変換部が形成されている。光電変換部は、アモルファスシリコン等からなる光電変換膜１１４と、光電変換膜１１４の下面に形成された単位セル電極１１５と、光電変換膜１１４の上面に形成された透明電極１０８とを有している。単位セル電極１１５は、コンタクト１０４を介して増幅トランジスタのゲート電極１０５及びリセットトランジスタのソースである拡散層１１２と接続されている。ゲート電極１０７と接続された拡散層１１２は、蓄積ダイオードとして機能する。
【００３３】
固体撮像装置１０は、入射光を信号電荷に光電変換する光電変換部と当該光電変換部に蓄積された電荷をリセットするリセット部とを有する画素が基板上に行列状に配置されている。
【００３４】
固体撮像装置１０に、被写体からの光が入射すると、入射光が光電変換膜１１４に吸収され、吸収された光量に応じたキャリアが発生し、発生したキャリアは拡散層１１２側に移送され、拡散層１１２に蓄積される。
【００３５】
次に、本実施形態に係る撮像装置の理解を容易とするため、一般的な撮像装置について説明する。
【００３６】
図３は、一般的な撮像装置の静止画撮影における駆動タイミングチャートである。具体的には、同図は、一般的な撮像装置で静止画を２枚連写する場合の駆動タイミングチャートである。
【００３７】
まず、第１モニタモード時に、静止画撮影ＳＷが入った場合、メカシャッタを開状態のままで固体撮像装置をオールリセットする（第１リセット期間）。
【００３８】
次に、オールリセット完了後、メカシャッタ制御信号９２３によりメカシャッタが閉状態となるまでの期間（第１露光期間）が１枚目の露光時間となり、１枚目の画像信号を読み出す（第１読出し期間）。
【００３９】
次に、２枚目を連写する場合は、メカシャッタを開状態とし、ＣＣＤオールリセット信号９２４によりオールリセットを再び実行して固体撮像装置をオールリセットする（第２リセット期間）。
【００４０】
次に、２回目のオールリセット完了後、メカシャッタ制御信号９２３により２度目にメカシャッタが閉状態となるまでの期間（第２露光期間）が２枚目の露光時間となり、２枚目の画像信号を読み出す（第２読出し期間）。
【００４１】
次に、メカシャッタを開状態とし、ＣＣＤオールリセット信号９２４によりオールリセットを再び実行（第３リセット期間）した後、通常の第２モニタモードに戻る。
【００４２】
上記撮像動作において、メカシャッタは、露光時間を決定するために必要であり、１枚目の静止画撮影に対し、１回目のメカシャッタ動作が必要であり、２枚目の静止画撮影に対し、２回目のメカシャッタ動作が必要となる。つまり、静止画の２枚連写に対して、２回のメカシャッタ動作が必要となる。
【００４３】
しかしながら、高速な物体の静止画連写では、メカシャッタの動的な機構上、物理的にタイムラグが発生し、動的な物体を撮影した場合は、被写体のブレや歪みが発生する。メカシャッタの開閉回数は、メカシャッタ部の寿命にも影響する。
【００４４】
次に、図４を用いて、本実施形態に係る撮像装置で連写する場合を説明する。
【００４５】
図４は、第１の実施形態に係る撮像装置の静止画撮影における駆動タイミングチャートである。なお、光電変換膜印加電圧２２において、光電変換膜１１４に発生したキャリアが移動不可能な電圧をＶ２とし、光電変換膜１１４に発生したキャリア電子またはホールが移動可能な電圧をＶ１とする。固体撮像装置１０は、光電変換膜印加電圧２２がＶ２に設定されることで、行単位でのフィードバックリセットにより、リセット雑音ランダムノイズに対し優れた特性を得ることができる。
【００４６】
まず、第１モニタモード時に、静止画撮影ＳＷが入った場合、メカシャッタ制御信号２３によりメカシャッタ３０を閉状態とし、かつ、光電変換膜印加電圧２２をＶ２にして、行単位でのフィードバックリセットを実行する（第１リセット期間）。これにより、固体撮像装置１０でオールリセット動作が完了する。このオールリセット動作によりランダムノイズ等の雑音を、高精度に低減させることが、以降に説明する複数枚撮影時の画質改善に非常に有効となる。
【００４７】
なお、本実施形態においてメカシャッタ３０を閉じる目的は、図３に開示された一般的な撮像装置のように、露光時間を決定するためではなく、固体撮像装置１０のリセット雑音ランダムノイズを抑圧する効果を向上させるためである。
【００４８】
また、メカシャッタ３０の開閉駆動と光電変換膜印加電圧２２とを連動制御することにより、リセット雑音ランダムノイズを軽減しつつ、メカシャッタ開閉回数が軽減される。一方、メカシャッタと固体撮像装置との単純な組合せ構成では、本実施形態の効果を実現することは出来ない。
【００４９】
次に、オールリセット完了後、光電変換膜印加電圧２２をＶ１にして、メカシャッタ３０を開状態とし、１枚目の露光を開始する。光電変換膜印加電圧２２をＶ２にするまでの期間が第１露光期間に相当する。
【００５０】
次に、光電変換膜印加電圧２２をＶ２にした状態で、１枚目の読出しを実施する（第１読出し期間）。このとき、図３に開示された一般的な撮像装置のように、第１読出し期間にメカシャッタ３０を閉開する必要はない。
【００５１】
次に、１枚目の読出し完了後に、２枚目の撮影のために行単位でのフィードバックリセットを実行する（第２リセット期間）。２枚目を連写する場合は、上記第２リセット期間でのオールリセット完了後、光電変換膜印加電圧２２をＶ１にして、メカシャッタ３０を開状態のままにして、２枚目の露光を開始する。光電変換膜印加電圧２２をＶ２にするまでの第２露光期間が２枚目の露光時間となる。
【００５２】
次に、光電変換膜印加電圧２２をＶ２にした状態で、２枚目の読出しを実施する（第２読出し期間）。
【００５３】
次に、２枚目の読出し完了後に、行単位でのフィードバックリセットを実行する（第３リセット期間）。なお、連写を終了し、第２モニタモードに戻す場合には、上記第３リセット期間でのリセット動作を実施する場合、メカシャッタ３０を閉状態にして、当該リセット完了後にメカシャッタ３０を開状態にした方が好ましい。
【００５４】
メカシャッタ３０と光電変換膜印加電圧２２との上記連動制御により、１回のメカシャッタ動作で静止画の２枚連写が可能となる。なお、本実施形態では、２枚連写の駆動例を説明したが、３枚以上の複数連写の場合でも１回のメカシャッタ動作で実現可能である。
【００５５】
また、メカシャッタ制御信号２３と光電変換膜印加電圧２２とを連動制御するのは、本実施形態の固体撮像装置１０のホストとなる信号処理部２０である。
【００５６】
つまり、信号処理部２０は、画像をモニタするモードから静止画を撮影するモードへと切り替える場合には、（１）メカシャッタ３０を閉状態にして、光電変換膜１１４で発生した電荷を移動不可とする電圧Ｖ２を光電変換膜１１４に印加する。これにより、全ての画素に蓄積された電荷をリセットする。
【００５７】
また、信号処理部２０は、複数の静止画を連続撮影する場合には、（２）メカシャッタ３０を開状態にして、光電変換膜１１４で発生した電荷を移動可能とする電圧Ｖ１を光電変換膜１１４に印加する。これにより第１の露光を実行する。そして、（３）メカシャッタ３０が開状態のままで、光電変換膜１１４で発生した電荷を移動不可とする電圧Ｖ２を光電変換膜１１４に印加する。これにより第１の露光を終了し画素から画素信号を読み出して第１の静止画を取得する。そして、（４）全ての画素に蓄積された電荷をリセット部にリセットさせる。引き続き、（５）メカシャッタ３０が開状態のままで、電圧Ｖ１を光電変換膜１１４に印加する。これにより第２の露光を実行する。そして、（６）メカシャッタ３０が開状態のままで、電圧Ｖ２を光電変換膜１１４に印加する。これにより、第２の露光を終了し画素からの画素信号を読み出して第２の静止画を取得する。
【００５８】
本実施形態に係る撮像装置１によれば、静止画撮影ＳＷが押されると、信号処理部２０が、メカシャッタ制御信号２３と光電変換膜印加電圧２２とを、図４に示された駆動タイミングチャートのように連動制御する。これにより、固体撮像装置特有のランダムノイズの軽減が可能となり、さらに、１回のメカシャッタ動作で複数枚の静止画撮影が可能となる。
【００５９】
また、静止画連写枚数は、外部撮影者から信号処理部２０に命令することにより、自由に設定可能となる。
【００６０】
以上、本実施形態に係る撮像装置及び固体撮像装置は、メカシャッタと光電変換膜に印加される電圧制御を連動制御することにより、複数回のメカシャッタ動作が不要となる。また、物理的なタイムラグが軽減し、動的な物体を撮影した場合は、被写体のブレや歪みが軽減し、高速撮影を実現できる。さらに、また、メカシャッタの開閉回数が軽減出来るので、メカシャッタ部の物理的な寿命が延びる。
【００６１】
（第１の実施形態の変形例）
さらに、静止画撮影での高ダイナミックレンジの実現について説明する。
【００６２】
静止画において高ダイナミックレンジが必要な場合は、例えば、部屋の中から、部屋の中と窓の外とを同時に撮影する場合などである。暗い部屋の中に露光量を合わせて撮影すると、明るい窓の外の露出は白飛びしてしまう。一方、明るい窓の外に露光量を合わせて撮影すると暗い部屋の中は暗くて写らないことがある。
【００６３】
そこで、図４の駆動タイミングチャートにおいて、１枚目撮影と２枚目撮影とにおいて、それぞれ、異なる露光時間を設定することにより、２枚の静止画を撮影する。具体的には、第１露光時間を長く設定して暗い部屋の中に合わせた露光量で１枚目を撮影する。次に、第２露光時間を短く設定して明るい窓の外に合わせた露光量で２枚目を撮影する。撮影した２枚の画像を固体撮像装置内、もしくは、撮像装置内で合成して、１枚の高ダイナミックレンジを有する画像を生成する。図１に示された撮像装置１では、例えば、メモリ５０を用いて、信号処理部２０により画像合成することが可能であるが、固体撮像装置１０内に信号処理機能及びメモリ機能が搭載されている場合は、固体撮像装置１０内で画像合成しても構わない。
【００６４】
また、１枚目撮影及び２枚目撮影の露光時間は、信号処理部２０により光電変換膜印加電圧２２を用いて制御される。
【００６５】
本実施形態に係る撮像装置における高速な物体の静止画連写では、光電変換膜印加電圧の制御とメカシャッタ開閉とを連動させることにより、複数回のメカシャッタ動作が不要となるので物理的なタイムラグが軽減する。また、動的な物体を撮影した場合は、画像合成時に被写体のブレや歪みが軽減する。
【００６６】
露光量の異なる２枚の画像を合成すると、動的なブレが、より顕著に輪郭部等に着色偽色を発生させてしまうことがある。これに対して、本実施形態では高速撮影が可能であるので、画像合成時に被写体のブレや歪み、輪郭部の着色偽色を、従来の構成よりも軽減することが可能である。また、メカシャッタの開閉回数も１回で済むので、メカシャッタ開閉による振動等による画像のブレ自体も軽減できる。
【００６７】
なお、本変形例では、簡易的に露光時間の異なる２枚の例で説明したが、高精彩なダイナミックレンジモードを実現する場合は２枚以上の異なる露光時間の静止画を撮影して画像合成することが好ましい。第１の実施形態の構成でも１回のメカシャッタ動作で２枚以上の撮影は物理的に可能であることは明らかである。つまり、信号処理部２０は、メカシャッタ３０が開状態のままでｎ回連続撮影し、露光期間の長さがそれぞれ異なるｎ（ｎは２以上の自然数）枚の静止画を取得し、当該ｎ枚の静止画を画像合成して、ｍ（ｍは自然数でｎ≧ｍ）枚の静止画を生成してもよい。
【００６８】
また、本変形例では、１枚目撮影と２枚目撮影とにおいて、露光時間の長い第１露光期間と露光時間の短い第２露光期間という順番にしたが、長短の露光時間の順番は逆でも構わない。本実施形態の撮像装置及び固体撮像装置によれば、露光時間の異なる静止画像を複数枚撮影することが可能で、露光時間の長短に拘わらず、その順番を自由に設定できる。
【００６９】
例えば、図４において、第１リセット期間でメカシャッタ３０を閉じる目的は、従来の固体撮像装置のように露光時間を決定するためではなく、固体撮像装置１０のリセット雑音ランダムノイズを抑圧する効果を向上させるためである。この観点から、リセット雑音ランダムノイズがより顕著になる露光量の少ないフレームを先に処理した方が良い場合もある。
【００７０】
以上、本変形例によれば、静止画撮影ＳＷが押されると、信号処理部２０がメカシャッタ制御信号２３と光電変換膜印加電圧２２とを、図４の駆動タイミングチャートのように連動制御する。これにより、固体撮像装置特有のランダムノイズの軽減が可能となり、さらに１回のメカシャッタ動作で複数枚の露光時間が異なる静止画撮影が可能となる。これに対して、単なるメカシャッタと固体撮像装置との組合せ構成では、本発明の効果を実現できない。また、静止画連写枚数及び各露光時間は、外部撮影者から信号処理部２０に命令することにより自由に設定可能となる。
【００７１】
つまり、本変形例では、メカシャッタ３０の開閉と光電変換膜印加電圧２２とを連動制御することにより、露光量が異なる複数枚の撮影を１回のメカシャッタ動作で実現することが可能となる。これにより、露光時間の異なる２枚以上の画像データを合成して、明るい所から暗い所までを表現できる高ダイナミックレンジの画像を作り出すことができる。言い換えれば、タイムラグの少ない複数枚撮影した静止画像を画像合成することにより、高画質で高ダイナミックレンジな静止画像の生成が可能となる。
【００７２】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら、第２の実施形態に係る撮像装置及び固体撮像装置の構成及び動作について、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７３】
高ダイナミックレンジ特性を向上させるために、露光時間の異なる複数枚を撮影すると、どうしても露光時間制御の不均一性が発生する。つまり、露光時間の異なる静止画を合成する際に、被写体が動的な物体である場合、露光時間差が物体の移動量となる場合がある。これに対して、被写体を動き検出して動的な被写体位置を合わせ込むのは信号処理的に困難な場合がある。
【００７４】
そこで、本実施形態に係る撮像装置では、メカシャッタ開閉と光電変換膜印加電圧とを連動制御することにより、露光時間を均一にした状態で、露光量が異なる複数枚の撮影を１回のメカシャッタ動作で実現する。
【００７５】
つまり、露光時間が一定であれば、動的な被写体の移動量は一定となる可能性が極めて高いので、動き検出して被写体位置を合わせることが容易となる。以下、図５を用いて、第２の実施形態に係る撮像装置及び固体撮像装置の動作について説明する。
【００７６】
図５は、第２の実施形態に係る撮像装置の静止画撮影における駆動タイミングチャートである。同図に示された駆動タイミングチャートでは、基本的に１回のメカシャッタ動作で複数枚の静止画撮影が可能である駆動は、第１の実施形態と変わりがない。相違点は、１枚目撮影時と２枚目撮影時との光電変換膜印加電圧２２が異なる点である。具体的には、第１露光期間及び第２露光期間における光電変換膜印加電圧２２を、露光量に合わせて変化させるという点である。また、１枚目撮影及び２枚目撮影の露光量変換効率は、信号処理部２０において、それぞれの露光量に合わせて、光電変換膜印加電圧２２を用いて決定される。
【００７７】
本実施形態に係る固体撮像装置は、光電変換膜印加電圧２２の電圧値を変えることにより、キャリアの移動量を制御し、変換効率を制御することが可能となる。この変換効率を制御することで、露光時間を変化させずに、あたかも露光量を変えたかのような制御が可能となる。
【００７８】
例えば、部屋の中から、部屋の中と窓の外とを同時に撮影する場合などが想定される。暗い部屋の中に露光量を合わせて撮影すると明るい窓の外の露出は白飛びしてしまう。一方、明るい窓の外に露光量を合わせて撮影すると暗い部屋の中は暗くて写らないことがある。
【００７９】
本実施形態に係る撮像動作において、図５に示された１枚目撮影と２枚目撮影とで、異なる変換効率の静止画を２枚撮影する。具体的には、光電変換膜印加電圧２２を、変換効率が高い状態の電圧値Ｖ１に設定して暗い部屋の中に合わせた露光量で撮影し、変換効率が低い状態の電圧値Ｖ３に設定して明るい窓の外に合わせた露光量で撮影する。撮影した２枚の画像を固体撮像装置内、もしくは、撮像装置内で合成して、１枚の高ダイナミックレンジを有する画像を生成する。
【００８０】
本実施形態に係る撮像装置での高速な物体の静止画連写によれば、光電変換膜印加電圧の制御とメカシャッタ動作とを連動させることにより、複数回のメカシャッタ動作が不要となり、物理的なタイムラグが軽減される。また、動的な物体を撮影した場合には、被写体のブレや歪みが軽減される。一般に、露光量の異なる２枚の画像を合成すると、動的なブレが、より顕著に輪郭部等に着色を発生させてしまうことがある。これに対して、本実施形態に係る撮像装置によれば、高速撮影が可能であるので、従来の構成よりも高画質を確保できる。さらに、メカシャッタの開閉回数も１回で済むので、メカシャッタ開閉による画像のブレ自体も軽減できる。
【００８１】
なお、本実施形態では、簡易的に光電変換膜の変換効率の異なる２枚の例で説明したが、高精彩なダイナミックレンジモードを実現する場合は２枚以上の光電変換膜の変換効率の異なる静止画を撮影して画像合成することが好ましい。第２の実施形態の構成でも１回のメカシャッタ動作で２枚以上の撮影は物理的に可能であることは明らかである。つまり、信号処理部２０は、メカシャッタ３０が開状態のままでｎ回連続撮影してもよい。具体的には、上記ｎ回連続撮影の露光中に光電変換膜１１４に印加される電圧値がそれぞれ異なるｎ（ｎは２以上の自然数）枚の静止画を取得し、当該ｎ枚の静止画を画像合成して、ｍ（ｍは自然数でｎ≧ｍ）枚の静止画を生成してもよい。
【００８２】
また、本実施形態では、１枚目撮影と２枚目撮影とにおいて、光電変換膜の変換効率の高い第１露光期間と光電変換膜の変換効率の低い第２露光期間という順番にしたが、当該変換効率の高低の順番は逆でも構わない。本実施形態の撮像装置及び固体撮像装置によれば、露光量変換係数の異なる静止画像を複数枚撮影することが可能で、上記変換効率の高低に拘わらず、その順番を自由に設定できる。
【００８３】
例えば、図５において、第１リセット期間でメカシャッタ３０を閉じる目的は、従来の固体撮像装置のように露光時間を決定するためではなく、固体撮像装置１０のリセット雑音ランダムノイズを抑圧する効果を向上させるためである。この観点から、リセット雑音ランダムノイズがより顕著になる上記変換効率の低いフレームを先に処理した方が良い場合もある。
【００８４】
また、光電変換膜印加電圧２２の制御という観点から、光電変換膜印加電圧２２の変動量が少ない順番の動作にした方が、高速撮影が可能となる場合も想定される。光電変換膜印加電圧２２の変動が大きい場合は、固体撮像装置１０の内部回路が不安定になり画質が悪化することがあるので、光電変換膜印加電圧２２の変動量が少ない順番の動作にする方が望ましい。
【００８５】
以上、本実施形態によれば、静止画撮影ＳＷが押されると、信号処理部２０がメカシャッタ制御信号２３と光電変換膜印加電圧２２とを、図５の駆動タイミングチャートのように連動制御する。これにより、固体撮像装置特有のランダムノイズの軽減が可能となり、さらに１回のメカシャッタ動作で複数枚の露光量変換係数が異なる静止画撮影が可能となる。これに対して、単なるメカシャッタと固体撮像装置との組合せ構成では、本発明の効果を実現できない。また、静止画連写枚数及び各露光量変換係数は、外部撮影者から信号処理部２０に命令することにより自由に設定可能となる。
【００８６】
つまり、本実施形態では、メカシャッタ３０と光電変換膜印加電圧２２とを連動制御することにより、露光時間を均一にした状態で、光電変換膜印加電圧２２を制御する。これにより、光電変換膜の変換効率が異なる複数枚の撮影を１回のメカシャッタ動作で実現することが可能となる。これにより、露光時間制御の不均一性が発生しない状態で、複数枚の静止画像を撮影し、画像合成することにより、高ダイナミックレンジな静止画像の生成が可能となる。また、露光時間が一定であるので、動的被写体の速度が一定であれば、画像合成をする際に、動き検出して画像合成し、信号処理するのが非常に容易となる。
【００８７】
（第３の実施形態）
以下、図面を参照しながら、第３の実施形態に係る撮像装置及び固体撮像装置の構成及び動作について、上述した実施形態との相違点を中心に説明する。
【００８８】
まず、固体撮像装置のフォトダイオード（光電変換膜）には、構造的に光電変換が行われない暗時でも微小な暗電流が発生する。暗電流の発生によって、映像信号を適切な黒レベルに補正クランプしなければ画質の悪化は避けられない。暗電流を検出して取り除き、映像信号の黒レベルを合わせるために、光学的に遮光された領域であって通常の画素部と同様に暗電流が発生するＯＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｌａｃｋ）領域と呼ばれる領域で暗電流値を検出する。この暗電流値を、実映像で使用する有効画素部の出力から差し引くことで、映像信号の黒レベルを補正クランプする。
【００８９】
しかし、ばらつきを軽減させるために、ＯＢ領域の出力値を積算平均して暗電流レベルを検出するため、ＯＢ領域の面積が狭いと暗電流の計測精度が悪化する。この観点から、ＯＢ領域を狭くすることは画質劣化に繋がるが、市場要望の強い小型カメラの開発のために、固体撮像装置も小型化が要求される。よって、固体撮像装置におけるＯＢ領域のチップ面積も課題の１つである。
【００９０】
さらに、暗電流の発生は温度依存性を有し、画像強調のためのゲイン乗算により暗電流値に誤差を生じることがある。このため、簡易的に過去に測定した暗電流値や、予め定めた一定値を暗電流レベルとして、実映像で使用する有効画素部の出力から差し引くという信号処理では、補正値に誤差が生じ、画像の悪化に繋がる。
【００９１】
また、ＯＢ領域と有効画素領域とは、物理的に異なる領域にある。このため有効画素領域が大きくなると、極僅かなチップレイアウト設計上の構造の違いや、製造上のプロセスばらつきがあった場合でも、適切な黒レベル補正が出来ずに１枚の同一画面内で黒レベルが不均一となる、いわゆる輝度シェーディングの発生という課題も発生する。
【００９２】
本実施形態に係る固体撮像装置及び撮像装置は、上記課題も解決するものである。以下にその詳細を説明する。
【００９３】
図６は、第３の実施形態に係る撮像装置の静止画撮影における駆動タイミングチャートである。同図より、露光時間を均一にした状態で、メカシャッタ３０と光電変換膜印加電圧２２とを連動制御することにより、光電変換膜の変換効率が異なる複数枚の撮影を１回のメカシャッタ動作で実現する。１回のメカシャッタ動作で複数枚の静止画撮影を可能とする駆動は、第１及び第２の実施形態と同じである。相違点は、１枚目撮影時及び２枚目撮影時の光電変換膜印加電圧２２である。具体的には、黒レベル期間における光電変換膜印加電圧２２を黒レベルが出力可能な電圧値Ｖ４とし、通常露光期間における光電変換膜印加電圧２２を通常露光が可能な電圧値Ｖ１と設定することである。つまり、Ｖ４は、画素から映像信号の黒レベルが画像信号として出力される値である。
【００９４】
さらに、本実施形態に係る固体撮像装置は、第２の実施形態と同様に、光電変換膜印加電圧２２の電圧値を変えることにより、変換効率を制御することが可能となる。この変換効率を制御して、露光時間は一定で、あたかも露光量を変えたかのような制御が可能となる。
【００９５】
よって、本実施形態に係る固体撮像装置は、光電変換膜が電極で遮光され、さらに、光電変換膜印加電圧を制御することでキャリアの移動量をコントロールすることにより、変換効率を制御することが可能である。よって、一般的な固体撮像装置（例えば、ＣＣＤイメージセンサのＯＢ領域）のように光学的に遮光されていなくても、映像信号の黒レベルを出力することが可能である。
【００９６】
以下、図１、図６、及び、図７Ａ〜図７Ｄの画像図を用いて、本実施形態に係る信号処理について説明する。
【００９７】
図７Ａは、第３の実施形態に係る固体撮像装置の基準黒レベル画像図である。また、図７Ｂは、第３の実施形態に係る固体撮像装置の黒レベル画像図である。また、図７Ｃは、第３の実施形態に係る固体撮像装置の通常露光画像図である。また、図７Ｄは、第３の実施形態に係る固体撮像装置の補正画像図である。具体的には、図７Ｂの黒レベル画像２０２は、図６における光電変換膜印加電圧２２をＶ４に設定した場合に出力される画像である。
【００９８】
予め、基準黒レベル画像２０１のデータを画素毎に固体撮像装置内、もしくは、撮像装置内に所有しておき、黒レベル画像２０２のデータから、基準黒レベル画像２０１のデータを、画素毎に差し引くことにより、キズ２１２を検知することが可能となる。キズの画素位置を検出することによって、図７Ｄに示される補正画像２０４のように、キズ補正２１４が可能となる。
【００９９】
一般的な撮像装置でのキズ検知では、通常、工場でのセット出荷検査時に、暗時遮光状態にしてキズ位置のアドレスが検知され、実製品として通常動作時にキズアドレスの画素がキズ補正される。しかしこの場合、セット出荷後に宇宙線の飛来等によって画素部が破壊されて発生する後発的なキズの検知及びキズ補正は不可能である。また、キズはパッケージ内を浮遊するダストによって発生することもあり、当該ダストの移動によるキズの補正は不可能である。
【０１００】
これに対し、本実施形態に係る固体撮像装置の場合は、第１及び第２の実施形態に記載したように、１回のメカシャッタ動作で複数枚の静止画撮影が可能である。これを利用して、本実施形態のように、黒レベル画像２０２のデータから、基準黒レベル画像２０１のデータを画素毎に差分することにより、常にリアルタイムでのキズ補正が可能となる。つまり、信号処理部２０は、黒レベル画像２０２を基準に、当該黒レベル画像２０２以外の画像を信号処理する。
【０１０１】
また、一般的な撮像装置のキズ検知では、上記のアドレス・キズ補正方式以外に、画面全体に一様にキズ補正をかけるダイナミック・キズ補正方式もある。しかしこの場合には、画面一様にメディアンフィルタやローパスフィルタが配置されるので、画面全体に解像度が劣化する可能性がある。
【０１０２】
これに対し、本実施形態に係る固体撮像装置の場合は、１回のメカシャッタ動作で複数枚の静止画撮影が可能である。これを利用して、本実施形態のように、黒レベル画像２０２のデータから、基準黒レベル画像２０１のデータを画素毎に差分することにより、キズが検知された画素のみにキズ補正をかけるので、解像度の劣化を抑制することが可能である。これにより、画面全体の解像度が悪化することはない。つまり、信号処理部２０は、黒レベル画像２０２のデータと通常露光画像２０３のデータとを画素ごとを差分し、当該差分の値が一定値を超えている画素を欠陥画素と判断し、通常露光画像２０３において当該欠陥画素と同位置の画素をキズ補正して、補正画像２０４を得る。
【０１０３】
そして、黒レベルの出力およびキズの検出の後、被写体の露光量に合わせて、光電変換膜印加電圧２２の電圧レベルを調整することで、変換効率を制御して、通常露光の撮影を実行する。黒レベル期間から通常露光期間までのタイムラグは、黒レベル画像データの読み出しのための第１読出し期間と第２リセット期間との合計のごく僅かな時間であり、高速な移動物体を撮影している場合でも問題にならない時差である。
【０１０４】
また、全く光が入射しない暗時の状況においてもキャリアは発生する。このキャリアを取り除き、黒レベルを合わせる、いわゆるＯＢクランプを実行する必要がある。本実施形態の場合には、通常露光期間の画像データに対して黒レベル期間の画像データを用いてＯＢクランプすることが可能である。
【０１０５】
また、一般的な固体撮像装置のＯＢクランプにおいては、有効画素部以外で遮光されたＯＢエリアがあり、その出力値を加算平均した値を用いて、有効画素部全体をＯＢクランプする方式がある。また、ＯＢエリアが有効画素部の横方向に存在する場合には、ライン行単位に加算平均した値を用いてＯＢクランプする方式がある。しかしこれらの場合には、ＯＢエリアが物理的に別途必要となり、また、ＯＢエリアを小さくすることはＯＢクランプの精度劣化につながるため、固体撮像装置の小型化が困難であった。
【０１０６】
これに対して、本実施形態に係る固体撮像装置は、有効画素部と同じ位置の画素をＯＢ画素としても使用可能なので、別途遮光されたＯＢ領域を確保する必要はないので、固体撮像装置の小型化が実現可能である。
【０１０７】
さらに、本実施形態に係る固体撮像装置は、同じ位置の画素をＯＢクランプとして用いる。よって、物理的に異なる領域をＯＢクランプ領域として使用した場合に発生していたチップレイアウト設計上、及び、製造上のプロセスばらつきがあった場合のクランプ誤差も軽減可能である。黒バランスの乱れは、輝度の偏りを生み、輝度シェーディングと呼ばれる不具合になるが、本実施形態の構成では、この輝度シェーディングを抑圧する効果がある。
【０１０８】
また、感度向上を目的として画素部の開口を広く取得するために、複数の画素を１単位として画素レイアウトをすることが一般的であるが、配線長やレイアウト起因のばらつきにより、画素単位、色単位、または、行単位で黒レベルがばらつくことがある。これに対し、本実施形態の構成では、自らの画素を自らの画素黒レベルを用いてクランプ可能なので、このばらつきも当然、軽減可能である。
【０１０９】
以上、本実施形態によれば、静止画撮影ＳＷが押されると、信号処理部２０がメカシャッタ制御信号２３と光電変換膜印加電圧２２とを、図６の駆動タイミングチャートのように連動制御する。これにより、ランダムノイズの軽減が可能となり、さらに１回のメカシャッタ動作で複数枚の異なる静止画撮影が可能となる。これにより、同一画素単位でのキズ検出や黒レベル補正クランプが可能となる。これに対して、単なるメカシャッタと固体撮像装置との組合せ構成では、本発明の効果を実現できない。
【０１１０】
また、静止画連写枚数、キズ検出及びキズ補正のＯＮ／ＯＦＦ、ならびに、黒レベル補正のＯＮ／ＯＦＦは、外部撮影者から信号処理部２０に命令することにより、自由に設定可能となる。
【０１１１】
つまり、本実施形態では、メカシャッタ３０と光電変換膜印加電圧２２とを連動制御することにより、１回のメカシャッタ動作で黒レベル画像２０２及び通常露光画像２０３の２枚の静止画を撮影できる。そして、黒レベル画像２０２のデータから既存の基準黒レベル画像２０１のデータを画素単位で差分することにより、リアルタイムでキズ２１２を検知でき、キズ補正２１４が可能となる。さらに、通常露光画像２０３に対して黒レベル画像２０２を用いて黒レベルをクランプすることにより、黒レベル補正が可能となる。よって、高画質な静止画の提供が可能となると共に、有効画素部と黒レベル検出部とを同位置にすることが可能となるので、固体撮像装置の小型化及び高精度な黒レベル補正を実現できる。
【０１１２】
（第４の実施形態）
以下、図面を参照しながら、第４の実施形態に係る撮像装置及び固体撮像装置の構成及び動作について、上述した実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１１３】
画像のピントを適合させるＡＦ（オートフォーカス）機能のスピードは、画期的に進歩して速くなってはいる。しかし、静止画を撮影するためには、焦点フォーカスを合わせてから、メカシャッタを閉じて撮影をする必要がある。このため、シャッタチャンスを逃さないための短期間の静止画撮影で、撮影が完了してから焦点が合っていないことに気づいた場合は、もう１度撮影し直すか、諦めるしかなかった。
【０１１４】
以上の課題をも、本実施形態に係る固体撮像装置及び撮像装置は解決するものであり、１回のメカシャッタ動作で複数枚の静止画撮影を可能にし、さらにそれを用いて、適切な黒レベル補正を実現することを目的とする。また、焦点フォーカスが最適な静止画像を提供する。以下、詳細を説明する。
【０１１５】
本実施の形態に係る固体撮像装置及び撮像装置により、メカシャッタ３０と光電変換膜印加電圧とを連動制御する。これにより、１回のメカシャッタ動作で、フォーカスレンズ４０を、テレ（近距離）側からワイド（遠距離）側、もしくはその逆に動かしながら、複数枚を高速撮影連写することが可能となる。よって、撮影後、最適な焦点フォーカスになっている画像を選択することが可能となる。以下、図１、図８及び図９を用いて説明する。
【０１１６】
図８は、第４の実施形態に係る撮像装置の静止画撮影における駆動タイミングチャートである。また、図９は、第３の実施形態に係る固体撮像装置の画像図である。
【０１１７】
図１に示されたフォーカスレンズ４０は、信号処理部２０により制御される。図８より、静止画撮影ＳＷが押された後、信号処理部２０は、メカシャッタ３０を閉じてリセットを実施する（第１リセット期間）。その後、メカシャッタ３０を開き、フォーカスレンズ４０を、テレ側近傍の撮影に最適な状態から、ワイド側遠方の撮影に最適な状態に移動させながら、テレ側撮影による画像信号（テレ露光期間）とワイド側撮影による画像信号（ワイド露光期間）とを得ることができる。そして、これらの画像信号をメモリ５０に保存する。つまり、信号処理部２０は、複数の静止画を連続撮影する場合には、フォーカスレンズ４０の焦点距離を変化させながら、テレ露光期間で露光された第１の静止画及びワイド露光期間で露光された第２の静止画を取得する。そして、これらの静止画のデータをメモリ５０に格納する。
【０１１８】
なお、図８では、２枚の静止画像取得の場合を示したが、撮影枚数には制限はない。図９に、４枚の静止画像を取得した場合の画像のイメージ図を示す。同図には、テレ側画像３０１からワイド側画像３０４の順で撮影した画像が描かれており、テレ側画像３０１及び３０２では、被写体９０が大きく写っているが焦点フォーカスが合っていない。一方、ワイド側画像３０４は、被写体９０が小さく写っており、ワイド側画像３０３が最適な静止画像であることがわかる。撮影者は、本実施形態に係る固体撮像装置もしくは撮像装置内のメモリ５０に保存されている上記４種類の静止画像から、ワイド側画像３０３を抽出することが可能となる。
【０１１９】
また、本実施形態ではフォーカスレンズ４０を、テレ側画像３０１からワイド側画像３０４に動作させた例を示したが、ワイド側画像３０４からテレ側画像３０１の順に動作させてもよい。
【０１２０】
以上、本実施形態によれば、静止画撮影ＳＷが押されると、信号処理部２０がメカシャッタ制御信号２３と、光電変換膜印加電圧２２と、フォーカスレンズ４０の位置とを、図８の駆動タイミングチャートのように連動制御する。これにより、固体撮像装置特有のランダムノイズの軽減が可能となり、さらに１回のメカシャッタ動作で複数枚の異なる静止画撮影が可能となり、フォーカス焦点位置が異なる複数枚の静止画撮影が可能となる。よって、フォーカスレンズを動かしながら撮影して、メモリに各画像を記録することにより、最適なフォーカス焦点になっている静止画像を、撮影後に選択することが可能となる。これに対して、単なるメカシャッタと固体撮像装置との組合せ構成では、本発明の効果を実現できない。また、静止画連写枚数や、ＡＦ（オートフォーカス）機能は、外部撮影者から信号処理部２０に命令することによって、自由に設定可能となる。
【０１２１】
以上、本開示の撮像装置及びその駆動方法について、実施形態に基づいて説明してきたが、本発明に係る撮像装置及びその駆動方法は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施形態や、上記実施形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示に係る撮像装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
【０１２２】
なお、実施の形態１に係る撮像装置において、第１露光期間の長さと第２露光期間の長さとが同じであってもよい。また、実施の形態２に係る撮像装置において、第１露光期間及び第２露光期間における光電変換膜印加電圧の電圧値が同じであってもよい。これらの場合においても、１回のメカシャッタ動作で複数枚の静止画撮影、つまり連写が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明では、１回のメカシャッタ動作で複数枚の静止画撮影が可能な撮像装置を実現でき、特にビデオカメラやデジタルスチルカメラ、さらには携帯電話等のモバイル機器向けカメラモジュール等に有効である。
【符号の説明】
【０１２４】
１    撮像装置
１０    固体撮像装置
１１    画像信号
２０    信号処理部
２１    映像信号
２２    光電変換膜印加電圧
２３、９２３    メカシャッタ制御信号
２４    フォーカスレンズ制御信号
２５    リセットパルス
３０    メカシャッタ
４０    フォーカスレンズ
５０    メモリ
９０    被写体
１０１    半導体基板
１０２    素子分離領域
１０３    絶縁膜
１０４    コンタクト
１０５、１０６、１０７    ゲート電極
１０８    透明電極
１０９、１１０、１１１、１１２、１１３    拡散層
１１４、９０３    光電変換膜
１１５    単位セル電極
２０１    基準黒レベル画像
２０２    黒レベル画像
２０３    通常露光画像
２０４    補正画像
２１２    キズ
２１４    キズ補正
９００    固体撮像素子
９０１    半導体基板
９０２Ｂ、９０２Ｇ、９０２Ｒ    画素
９０４    光電変換素子
９２４    ＣＣＤオールリセット信号
【図１】
2018014764.tif 000003
【図２】
2018014764.tif 000004
【図３】
2018014764.tif 000005
【図４】
2018014764.tif 000006
【図５】
2018014764.tif 000007
【図６】
2018014764.tif 000008
【図７Ａ】
2018014764.tif 000009
【図７Ｂ】
2018014764.tif 000010
【図７Ｃ】
2018014764.tif 000011
【図７Ｄ】
2018014764.tif 000012
【図８】
2018014764.tif 000013
【図９】
2018014764.tif 000014
【図１０】
2018014764.tif 000015