(57)【要約】【課題】フレーム内のぶれ形状をより自然に見えるような形状にするための技術を提供する。【解決手段】動画像を撮像するための撮像装置は、露光期間中に入射した光に応じて電荷を生成する光電変換部と、光電変換部で生成された電荷に基づいて各フレームの画素信号を生成する生成部と、１枚のフレームを生成するための露光期間中に、光電変換部に入射した光を画素信号に変換する際の変換効率を変化させる制御部と、を備える。【選択図】図３
2019004257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画像を撮像するための撮像装置であって、
露光期間中に入射した光に応じて電荷を生成する光電変換部と、
前記光電変換部で生成された電荷に基づいて各フレームの画素信号を生成する生成部と、
１枚のフレームを生成するための露光期間中に、前記光電変換部に入射した光を前記画素信号に変換する際の変換効率を変化させる制御部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、１枚のフレームを生成するための露光期間の中期における前記変換効率が当該露光期間の初期及び終期のそれぞれの前記変換効率よりも高くなるように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】
前記撮像装置は複数の画素を備え、
前記複数の画素のそれぞれは、
前記光電変換部と、
電荷を保持するための保持部と、
前記光電変換部に蓄積された電荷を前記保持部に転送するための転送トランジスタと、
前記光電変換部に蓄積された電荷を排出するためのオーバーフロードレイントランジスタと、
を備え、
前記制御部は、１枚のフレームを生成するための露光期間中に、
前記転送トランジスタを複数回オンにし、
前記オーバーフロードレイントランジスタのゲート電圧を制御することによって前記変換効率を変化させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御部は、１枚のフレームを生成するための露光期間中に、
前記オーバーフロードレイントランジスタが３段階以上の開度を有するように前記ゲート電圧を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記光電変換部への光の入射量に基づいて前記開度を調整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】
前記撮像装置は、前記撮像装置への露光量を測定する露光センサを更に備え、
前記制御部は、前記露光センサによる測定値に基づいて前記光電変換部への光の入射量を判定する
ことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複数の画素のそれぞれは、画素信号をデジタル形式に変換するＡ／Ｄ変換器を更に備え、
前記制御部は、前記Ａ／Ｄ変換器によってデジタル形式に変換された画素信号に基づいて前記光電変換部への光の入射量を判定する
ことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記制御部は、１枚のフレームを生成するための露光期間中に、
前記オーバーフロードレイントランジスタのゲートにオン電圧を印加する時間の比率を切り替えるように前記ゲート電圧を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記複数の画素は、前記変換効率が第１タイミングで変化する第１画素と、前記変換効率が前記第１タイミングとは異なる第２タイミングで変化する第２画素とを含む
ことを特徴とする請求項３乃至８の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記制御部は、１枚のフレームを生成するための複数枚の画像を取得し、複数枚の画像を加算する際の重みを切り替えることによって前記変換効率を変化させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力された信号を処理する信号処理部と、
を備えることを特徴とするカメラ。
【請求項１２】
動画像を撮像するための撮像装置の制御方法であって、
露光期間中に入射した光に応じて電荷を生成する光電変換部で生成された電荷に基づいて各フレームの画素信号を生成する工程とと、
１枚のフレームを生成するための露光期間中に、前記光電変換部に入射した光を前記画素信号に変換する際の変換効率を変化させる工程と、
を備えることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来はフィルムで撮影されていた映画、商業広告などの動画撮影においても、固体撮像素子を用いたカムコーダ―が用いられている。これらの用途では、単に判読可能な映像が記録されているだけでなく、その映像の品質が重要となっている。静止画撮影の場合には、撮像素子の高感度化もあって、高速シャッターによって動体を鮮明に記録することが容易になってきた。一方で、動画撮影時には、高速シャッターを用いると、コマ間のつながりが不自然になるため、低速シャッターによってある程度ブレている画像の方が、再生時にはかえって自然に見える場合が多い。
撮像素子の信号出力は、
出力  ＝  入射光量  ×  ゲイン  ×  露光時間    …式（１）
と表すことができる。
入射光量は、光学系の絞りやＮＤフィルター等によって決まり、素子の駆動によって変更できないので、定数１として議論をするならば、
出力  ＝  ゲイン  ×  露光時間    …式（２）
と表現することができる。
図８に露光時間の短い場合（高速シャッター使用）と露光時間の長い場合（低速シャッター使用）を、時刻とゲインの関係として示す。図８（ａ）は露光時間の短い場合を、図８（ｂ）は露光時間が長い場合を表しており、面積が被写体の信号出力の大きさを示している。図８（ｂ）では、露光時間が長くなった分だけゲインを下げることで、画面内の静止した被写体の出力は図８（ａ）と同等になっていることが分かる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１０９５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
被写体をぶらすことにより、コマ間のつながりを自然になり、動画像の画質を向上する例が開示されている。特許文献１において、固体撮像素子のフォトダイオードからメモリ部への転送を複数回行うことで、高速シャッターになってコマ間がぎくしゃくして不自然になりやすい明るい被写体に対しても、ぶれた画像を得て、動画像を自然にする例が開示されている。この場合の時刻とゲインの関係は、図９（ａ）のようになっている。
被写体がぶれている方がフレーム間のつながりが自然であると説明したが、フレーム内のぶれ形状（ブラー形状）によっては、動画の１コマを一時停止して見た場合に不自然な印象を与えるおそれがある。例えば、特許文献１に開示された方法によって、４回の分割露光を行った場合の露光時間内のゲインと時刻の関係を、図９（ａ）に示す。このような露光によって動くボールを撮影すると、一時停止した場合に同じ濃度の４つのボールが重なり合っているように見えてしまう（図９（ｂ））。
この場合は、フレーム間のつながりは比較的改善されていても、１フレーム内での画像品質は良好とは言えない。つまり、画質を向上させるためには、フレーム間のつながりだけでなく、フレーム内のぶれ形状（ブラー形状）をより自然に見えるような形状にする必要がある。本発明は、フレーム内のぶれ形状をより自然に見えるような形状にするための技術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】
【０００５】
上記課題に鑑みて、動画像を撮像するための撮像装置であって、露光期間中に入射した光に応じて電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷に基づいて各フレームの画素信号を生成する生成部と、１枚のフレームを生成するための露光期間中に、前記光電変換部に入射した光を前記画素信号に変換する際の変換効率を変化させる制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
上記手段により、フレーム内のぶれ形状が、より自然に見えるような形状になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態の撮像装置の構成を説明する図。
【図２】第１実施形態の画素の構成を説明する図。
【図３】第１実施形態の変換効率の変化を説明する図。
【図４】第１実施形態の撮像装置の動作を説明する図。
【図５】第１実施形態の露光期間の算出方法を説明する図。
【図６】第２実施形態の撮像装置の動作を説明する図。
【図７】第２実施形態の変換効率の変化を説明する図。
【図８】露光時間が長い場合と短い場合との比較を説明する図。
【図９】１フレーム内のぶれを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。
＜第１実施形態＞
図１、図２を参照して、本発明の第１実施形態による撮像装置１００の構成例について説明する。図１は、本実施形態による撮像装置１００の構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態による撮像装置１００の画素１２の回路構成を示す図である。
【０００９】
撮像装置１００は、図１に示すように、画素アレイ１０、垂直走査回路２０、列読み出し回路３０、水平走査回路４０及び制御回路５０を有している。撮像装置１００は動画像を撮像するために用いられる。
【００１０】
画素アレイ１０には、複数の画素１２が行方向及び列方向に沿って行列状に配置されている。図１には、図面の簡略化のため、画素アレイ１０のうち一部の画素１２のみを示している。行方向及び列方向に配置される画素１２の数は特に限定されるものではない。本明細書において、行方向とは図面において横方向（水平方向）を示し、列方向とは図面において縦方向（垂直方向）を示すものとする。
【００１１】
画素１２は、図２に示すように、フォトダイオード１０１、転送トランジスタ１０４、転送トランジスタ１０５、リセットトランジスタ１０６、増幅トランジスタ１０７、選択トランジスタ１０８、オーバーフロードレイントランジスタ１０９を含む。
【００１２】
フォトダイオード（以下、「ＰＤ」と表記する）１０１のアノードは接地電圧線に接続され、カソードは転送トランジスタ１０４のソース及びオーバーフロードレイン（以下、「ＯＦＤ」と表記する）トランジスタ１０９のソースに接続されている。転送トランジスタ１０４のドレインは、転送トランジスタ１０５のソースに接続されている。転送トランジスタ１０４のドレインと転送トランジスタ１０５のソースとの間の接続ノードは、電荷蓄積部（以下、「ＭＥＭ」と表記する）１０２を構成している。図１には、ＭＥＭ１０２を容量素子で表している。転送トランジスタ１０５のドレインは、リセットトランジスタ１０６のソース及び増幅トランジスタ１０７のゲートに接続されている。転送トランジスタ１０５のドレイン、リセットトランジスタ１０６のソース及び増幅トランジスタ１０７のゲートの接続ノードは、フローティングディフュージョン部（以下、「ＦＤ部」と表記する）１０３を構成している。リセットトランジスタ１０６のドレイン及び増幅トランジスタ１０７のドレインは、電源電圧線（電圧Ｖｄｄ）に接続されている。増幅トランジスタ１０７のソースは、選択トランジスタ１０８のドレインに接続されている。ＯＦＤトランジスタ１０９のドレインは、電荷排出部（ＯＦＤ）に接続されている。電荷排出部は例えば電圧Ｖｄｄを供給する電圧源である。ＰＤ１０１の電位はＯＦＤトランジスタ１０９がオンになることによってＶｄｄにリセットされる。ＦＤ部１０３及びＭＥＭ１０２の電位はリセットトランジスタ１０６がオンになることによってＶｄｄにリセットされる。
【００１３】
トランジスタのソースとドレインの呼称は、トランジスタの導電型や着目する機能等に応じて異なることがあり、上述のソース及びドレインの一部或いは全部が逆の名称で呼ばれることもある。本明細書では、ＰＤにより生成された信号電荷の伝搬経路に位置するトランジスタについては、信号電荷が流入するノードをソース、信号電荷が流出するノードをドレインと表記している。
【００１４】
ＰＤ１０１は、露光期間中に入射した光に応じて信号電荷を生成する光電変換部である。ＭＥＭ１０２は、電荷を保持するための保持部である。転送トランジスタ１０４は、ＰＤ１０１において生成・蓄積されている電荷をＭＥＭ１０２に転送するためのトランジスタである。転送トランジスタ１０５は、ＭＥＭ１０２に蓄積されている電荷をＦＤ部１０３に転送するためのトランジスタである。リセットトランジスタ１０６は、ＦＤ部１０３の電荷をリセットする際に用いられるトランジスタである。増幅トランジスタ１０７は、ＦＤ部１０３の電荷量に応じた信号を増幅して出力するためのトランジスタである。選択トランジスタ１０８は、読み出す画素１２を選択するためのものである。ＯＦＤトランジスタ１０９は、ＰＤ１０１に蓄積された電荷をＯＦＤへ排出するためのトランジスタである。
【００１５】
画素アレイ１０の画素アレイの各行には、行方向に延在して、駆動信号線１４がそれぞれ配置されている。駆動信号線１４は、行方向に並ぶ画素１２に共通の信号線をなしている。駆動信号線１４は、垂直走査回路２０に接続されている。駆動信号線１４には、画素１２から信号を読み出す際に、垂直走査回路２０から所定のタイミングで、画素１２の画素読み出し部を駆動するための所定の駆動信号が出力される。垂直走査回路２０は、画素１２の画素読み出し部を制御して画素１２から画素信号を読み出すための制御部である。図１には、各行に１本ずつの駆動信号線１４を示しているが、典型的には各行に複数の駆動信号線が含まれる。
【００１６】
図２に示す画素１２の場合に、駆動信号線１４には、リセット信号線ＲＥＳ、転送ゲート信号線ＴＸ１、転送ゲート信号線ＴＸ２、選択信号線ＳＥＬ、ＯＦＤ制御信号線ＯＦＤが含まれる。リセット信号線ＲＥＳは、リセットトランジスタ１０６のゲートに接続されており、垂直走査回路２０から出力されるリセット制御信号ＰＲＥＳによってリセットトランジスタ１０６の動作を制御するための信号線である。転送ゲート信号線ＴＸ１は、転送トランジスタ１０４のゲートに接続されており、垂直走査回路２０から出力される転送ゲート制御信号ＰＴＸ１によって転送トランジスタ１０４の動作を制御するための信号線である。転送ゲート信号線ＴＸ２は、転送トランジスタ１０５のゲートに接続されており、垂直走査回路２０から出力される転送ゲート制御信号ＰＴＸ２によって転送トランジスタ１０５の動作を制御するための信号線である。選択信号線ＳＥＬは、選択トランジスタ１０８のゲートに接続されており、垂直走査回路２０から出力される選択制御信号ＰＳＥＬによって選択トランジスタ１０８の動作を制御するための信号線である。ＯＦＤ制御信号線ＯＦＤは、ＯＦＤトランジスタ１０９のゲートに接続されており、垂直走査回路２０から出力されるＯＦＤ制御信号ＰＯＦＤによってＯＦＤトランジスタ１０９の動作を制御するための信号線である。
【００１７】
画素アレイ１０の画素アレイの各列には、列方向に延在して、垂直信号線１６が配置されている。垂直信号線１６は、列方向に並ぶ画素１２の選択トランジスタ１０８のソースに接続されており、これら画素１２に共通の信号線をなしている。垂直信号線１６の一端部は、列読み出し回路３０及び電流源１８に接続されている。
【００１８】
列読み出し回路３０は、画素アレイ１０から出力される画素信号を列毎に読み出すための回路である。列読み出し回路３０は、ＰＤ１０１で生成された電荷に基づいて各フレームの画素信号を生成する生成部である。列読み出し回路３０には、水平走査回路４０が接続されている。列読み出し回路３０は、水平走査回路４０からの制御信号に基づき、画素１２から読み出された画素信号を列毎に順次、出力回路（図示せず）へ出力する。
【００１９】
制御回路５０は、垂直走査回路２０、列読み出し回路３０及び水平走査回路４０の動作を制御することによって、撮像装置１００全体の動作を制御する。制御回路５０は、マイクロプロセッサ（例えばＣＰＵ）のような汎用回路とメモリとの組み合わせによって構成されてもよいし、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）のような専用回路によって構成されてもよい。
【００２０】
続いて、図３を参照して撮像装置１００の動作の概要について説明する。図３（ａ）は１枚のフレームを生成するための露光期間中の入射光の変換効率の変化を示すグラフである。入射光の変換効率とは、ＰＤ１０１に入射した光を画素信号に変換する際の変換効率であり、具体的に、単位光量を有する光がＰＤ１０１に入射したことに応じて列読み出し回路３０から読み出される信号の値のことである。変換効率が大きいほどフレームの画素値は大きな値となる。制御回路５０は、１枚のフレームを生成するための露光期間３０１中に変換効率を変化させる。
【００２１】
以下、変換効率の変化の一例について説明する。露光期間３０１を、初期３０１ａと中期３０１ｂと終期３０１ｃとの３つの期間に等分する。制御回路５０は、中期３０１ｂにおける変換効率が初期３０１ａ及び終期３０１ｃのそれぞれにおける変換効率よりも高くなるように（すなわち、上に凸の山型となるように）変換効率を変化させる。初期３０１ａにおける変換効率とは、例えば初期３０１ａにおける変換効率の平均値であってもよいし、他の代表値であってもよい。中期３０１ｂ及び終期３０１ｃの変換効率についても同様である。
【００２２】
制御回路５０がこのように変換効率を変化させることによって、図３（ｂ）に示すようなフレームが得られる。図３（ｂ）は左から右に移動しているボールを撮影した動画像の１枚のフレームを示す。露光期間３０１をある程度長くすることによって、ボールの画像にぶれが発生しており、これによってフレーム間のつながりが自然になる。また、進行方向における中央部分が濃く、進行方向における端部が薄くなるので、１枚のフレームにおける被写体が適度のぶれ幅を有しつつぶれの中心付近に重みがある状態となり、フレーム単体での不自然さが低減する。
【００２３】
続いて、図４を参照して、上述のような変換効率の変化を実現するための動作の一例について説明する。図４は、撮像装置１００の動作を説明するタイミング図である。この動作は、制御回路５０からの制御信号に応じて垂直走査回路２０が画素アレイ１０に供給する信号のレベルを変化させることによって実行される。図４では、画素アレイ１０のｊ行目の画素行及びｊ＋１行目の画素行に着目する。垂直同期信号ＶＤは、１枚のフレームを生成するために行われる信号の読み出しの開始タイミングを示す。水平同期信号ＨＤは、１行の信号の読み出しの開始タイミングを示す。制御信号ＰＯＦＤ、ＰＴＸ１、ＰＴＸ２、ＰＲＥＳ、ＰＳＥＬは図２で説明した制御信号であり、画素行を識別するためにｊ又はｊ＋１を添え字に付している。
【００２４】
垂直同期信号ＶＤがハイレベルとなり、あるフレームの生成動作が開始されると、制御回路５０は、各画素行の制御信号ＰＯＦＤをハイレベルにすることによって、ＰＤ１０１の電位をＶｄｄにリセットする。具体的に、ＰＤ１０１に蓄積されていた電荷がＯＦＤに排出される。その後、制御回路５０は、制御信号ＰＴＸ、ＰＲＥＳをハイレベルにすることによって、ＭＥＭ１０２及びＦＤ部１０３の電位をＶｄｄにリセットする。具体的に、ＭＥＭ１０２に残っていた電荷が排出される。
【００２５】
その後、露光期間３０１が開始される。露光期間３０１とは、ＰＤ１０１及びＭＥＭ１０２をリセットした後の第１時点から、画素信号の読出しが開始されるまでの第２時点までの期間のことである。露光期間３０１の間に、制御回路５０は、制御信号ＰＴＸとしてハイレベルのパルスを複数回供給することによって、転送トランジスタ１０４を複数回オンにする。制御信号ＰＴＸがハイレベルに切り替わるごとに、ＰＤ１０１に蓄積されていた電荷が転送トランジスタ１０４を通じてＭＥＭ１０２へ転送され、蓄積される。また、制御回路５０は、露光期間３０１の間に、制御信号ＰＯＦＤの電圧（すなわち、ＯＦＤトランジスタのゲート電圧）を制御する。具体的に、制御回路５０は、露光期間３０１の開始とともに制御信号ＰＯＦＤの電圧値をハイレベルにする。その後、制御回路５０は、制御信号ＰＯＦＤの電圧値を段階的に引き下げて、露光期間３０１の中期３０１ｂの途中でローレベルにする。その後、制御回路５０は、制御信号ＰＯＦＤの電圧値を段階的に引き上げて、露光期間３０１の終期３０１ｃでハイレベルに戻す。本実施形態では、制御回路５０は、画素アレイ１０内のすべての画素１２に対して同じタイミングで制御信号ＰＯＦＤ及び制御信号ＰＴＸを変化させる。これによって、いわゆるグローバルシャッター駆動が行われる。
【００２６】
露光期間３０１が終了後、制御回路５０は、ＭＥＭ１０２に蓄積された電荷を画素行ごとに読み出す。具体的に、制御回路５０は、対象の画素行の制御信号ＰＳＥＬをハイレベルにした後、制御信号ＰＲＥＳをハイレベルにする。その後、制御回路５０は、制御信号ＰＲＥＳをローレベルに戻した後、制御信号ＰＳＥＬをハイレベルに維持しつつ、制御信号ＰＴＸ２をハイレベルにする。
【００２７】
本実施形態では、上述のように、制御回路５０が、露光期間３０１の初期３０１ａ及び終期３０１ｃにおいて中期３０１ｂに比べて高いゲート電圧でＯＤＦ制御トランジスタ１０９をオンにする。その結果として、露光期間３０１の初期３０１ａ及び終期３０１ｃにおいて中期３０１ｂに比べてＯＦＤトランジスタの電荷の開度が高くなり、多くの電荷がＯＤＦ制御トランジスタ１０９を通じてＰＤ１０１から排出される。それゆえ、少ない電荷が転送トランジスタ１０４を通じてＰＤ１０１からＭＥＭ１０２へ転送される。すなわち、入射光の変換効率は図３（ａ）に示したグラフのようになる。このように、本実施形態では、ＯＦＤトランジスタは、最も高い開度（ゲート電圧がハイレベルの場合）と、最も低い開度（ゲート電圧がローレベルの場合）と、その間の開度（ゲート電圧がハイレベルとローレベルとの間の場合）との３段階以上の開度を有する。
【００２８】
続いて、図５を参照して、ＯＦＤトランジスタ１０９のゲート電圧の値を決定する方法の一例について説明する。自動露出の場合には被写体明るさと絞りの値から、手動露出の場合には設定値から、シャッター速度が一意に決定される。従来の駆動方法において、シャッター効率の高い通常のシャッターを使用した場合に、露光時間内でシャッター速度は変化しない。そのため、光量の変換効率と時刻との関係は、図５（ａ）に示すように、底辺の長さが露光時間τの長方形になり、その面積１×τが露光量を表す。そこで、上述の実施形態では、同じ露光量を得るために、図５（ｂ）に示すように、変換効率を表すグラフが、底辺が２τで高さが１の２等辺３角形になるように、露光時間を設定する。そして、制御回路５０は、このような変換効率となるようにＯＤＦ制御トランジスタ１０９のゲート電圧を制御する。
【００２９】
上述の実施形態において、各ＰＤ１０１への光の入射量に基づいてＯＤＦ制御トランジスタ１０９の開度を調整してもよい。光が強く当たり電荷が多く発生している画素では、光があまり当たっておらず電荷の発生が少ない画素と比較して、同じＯＤＦ制御トランジスタ１０９の開度であっても多くの電荷が排出される。そこで、制御回路５０は、ＰＤ１０１への光の入射量が多いほどＯＤＦ制御トランジスタ１０９の開度を小さくしてもよい。
【００３０】
ＰＤ１０１への光の入射量は様々な方法で判定されうる。例えば、制御回路５０は、画素１２のＳＦ（ソースフォロア）の電位によって入射量を判定してもよい。撮像装置１００が撮像装置１００への露光量を測定するＡＥ（自動露出制御）用の露光センサを更に備え、制御回路５０が露光センサによる測定値に基づいて入射量を判定してもよい。また、画素１２が
制御回路５０は、露光期間３０１の初期に転送スイッチ１０５をオンにすることによって画素信号をプリ転送し、その値に基づいて入射量を判定してもよい。制御回路５０は、前のフレームを利用して次のフレームの生成時の入射量を判定してもよい。各画素１２が、画素信号をデジタル形式に変換するＡ／Ｄ変換器を更に備え、制御回路５０がこのデジタル形式に変換された画素信号に基づいて入射量を判定してもよい。画素アレイ１０が撮像用の画素１２の他に、入射量を判定するための画素を有してもよく、制御回路５０がこの画素の出力に基づいて入射量を判定してもよい。
【００３１】
ＯＦＤトランジスタ１０９の開度の段階数が少ないと入射光の変換効率の変化の段差が目立ってしまい、被写体の動き方向に濃度の段差が生じる場合がある。そこで、複数の画素１２を複数のグループに分けてＯＦＤトランジスタ１０９の開度を変更するタイミングをずらしてもよい。このようにしてずらしたものを加算したり、画素アレイ１０の偶数行と奇数行とでＯＦＤトランジスタ１０９の開度を変更するタイミングをずらしてインタフェース表示時に目立たなくしてもよい。その結果、一部の画素の変換効率は第１タイミングで変化し、他の一部の画素の変換効率は、第１タイミングとは異なる第２タイミングで変化する。
＜第２実施形態＞
第２実施形態による撮像装置について説明する。以下では第１実施形態との相違点について説明する。説明が省略された構成については第１実施形態と同様であってもよい。
【００３２】
第２実施形態では、露光期間３０１における制御信号ＰＯＦＤ及び制御信号ＰＴＸ１の波形が図６に示されるものである点が第１実施形態とは異なる。第２実施形態においても、制御回路５０は、露光期間３０１中に制御信号ＰＴＸとしてハイレベルのパルスを複数回供給することによって、転送トランジスタ１０４を複数回オンにする。また、制御回路５０は、露光期間３０１中に制御信号ＰＯＦＤとしてハイレベルのパルスを複数回供給する。制御回路５０は、露光期間３０１中に、ＯＦＤトランジスタ１０９のゲートにオン電圧（ハイレベル）を印加する時間の比率を切り替える。具体的に、露光期間３０１の中期３０１ｂにおいてオン電圧が印加される時間の比率が、初期３０１ａ及び終期３０１ｃのそれぞれよりも高い。具体的に、オン電圧の時間の比率は、期間ａ及び期間ｉで１００％であり、期間ｂ及び期間ｈで７５％であり、期間ｃ及び期間ｇで５０％であり、期間ｄ及び期間ｆで２５％であり、期間ｅで０％である。制御回路５０は、ＯＦＤトランジスタ１０９がオンになる直前に制御信号ＰＴＸ１をハイレベルに切り替えて、その時点でＰＤ１０１に蓄積している電荷をＭＥＭ１０２へ転送する。その結果、図７に示すように、中期３０１ｂにおける変換効率が初期３０１ａ及び終期３０１ｃのそれぞれにおける変換効率よりも高くなる。
＜第３実施形態＞
第３実施形態による撮像装置について説明する。以下では第３実施形態との相違点について説明する。説明が省略された構成については第１実施形態と同様であってもよい。第３実施形態では、制御回路５０は、１枚のフレームを生成するための複数枚の画像を取得し、これらの画像を画素アレイ１０の外部にあるメモリに保存する。そして、制御回路５０は、複数の画像を加算してフレームを生成する際に、中期に得られた画像の重みを、初期及び終期のそれぞれに得られた画像の重みよりも大きくする。重みはゲインや係数とも呼ばれうる。具体的に、制御回路５０は、Ｎ枚の画像を加算する場合に、１枚目の画像からＮ／２枚目の画像までは重みを増加させ、Ｎ／２枚目の画像からＮ枚目の画像までは重みを減少させる。
【００３３】
本実施形態では、１枚のフレームを生成するための露光期間が、複数の画像のそれぞれの露光期間の集合によって規定される。本実施形態においても、１枚のフレームを生成するための露光期間の中期における変換効率（中期に取得したＮ／３枚の画像の変換効率）は、初期及び終期のそれぞれにおける変換効率（初期及び終期に取得した２Ｎ／３枚の画像の変換効率）よりも高くなる。第３実施形態の撮像装置では、グローバルシャッターを実現するための回路（例えば、図２のＭＥＭ１０２）が省略されてもよい。
＜その他の実施形態＞
以下、上記の各実施形態に係る撮像装置の応用例として、該撮像装置が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る撮像装置と、該撮像装置から出力される信号に基づく情報を処理する信号処理部とを含む。該信号処理部は、画像データであるデジタルデータを処理するプロセッサを含む。該プロセッサは、撮像装置の焦点検出機能を有する画素からの信号に基づいてデフォーカス量を計算し、これに基づいて撮像レンズの焦点調節を制御するための処理を行う。上記画像データを生成するＡ／Ｄ変換器は、撮像装置が備えることができる他、撮像装置とは別に設けることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  画素アレイ、２０  垂直走査回路、３０  列読み出し回路、４０  水平走査回路、５０、制御回路、１００  撮像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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