(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が配された画素部と、
前記画素部から読み出された画像信号を一時的に保存する記憶手段と、
前記画像信号の信号レベルを解析する信号レベル解析手段と、
第１の撮影条件で第１の画像を撮影することで生成される第１の画像信号を前記画素部から読み出し、第２の撮影条件で第２の画像を撮影することで生成される第２の画像信号を前記画素部から読み出すように制御する制御手段と、
前記第１の画像信号と前記第２の画像信号とを合成することで第３の画像信号を生成する画像信号合成手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記画素部から読み出された前記第１の画像信号を前記記憶手段に保存する前に前記信号レベル解析手段により前記第１の画像信号の信号レベルを解析し、解析結果に基づいて前記第１の画像信号の信号レベルと前記第２の画像信号の信号レベルが異なるように前記第２の撮影条件を設定し、前記第２の画像を撮影するように制御し、
前記画像信号合成手段は、前記記憶手段に保存されている前記第１の画像信号と駆動手段により前記画素部から読み出された前記第２の画像信号とを合成することで第３の画像信号を生成する
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記画素部からの信号に対してアナログ−デジタル変換を行うアナログ−デジタル変換手段を更に有し、
前記第１の画像信号及び前記第２の画像信号は、前記アナログ−デジタル変換手段によってアナログ−デジタル変換が行われた後のデジタルの画像信号である
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記第３の画像信号は、表現し得る最小輝度と最大輝度との比率が、前記第１の画像信号と前記第２の画像信号とのいずれよりも大きい
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の画像信号において前記信号レベルが所定レベル以上又は所定レベル以下となっている前記画素を含む範囲を、前記第２の画像信号を取得する際に前記画素からの読み出しが行われる読み出し範囲として決定する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
第１の基板と、前記第１の基板上に配された第２の基板とを更に有し、
前記画像信号合成手段は、前記第１の基板に配されており、前記画素部は、前記第２の基板に配されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記制御手段は、前記信号レベル解析手段による前記解析の結果に基づいて前記第２の画像信号の前記信号レベルを制御する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記制御手段は、前記信号レベル解析手段による前記第１の画像信号の前記解析の結果に基づいて、前記第２の画像信号を取得する際に読み出しが行われる前記画素を決定する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
複数の画素が配された画素部と、
前記画素部から読み出された画像信号を一時的に保存する記憶手段と、
前記画像信号の信号レベルを解析する信号レベル解析手段と、
第１の撮影条件で第１の画像を撮影することで生成される第１の画像信号を前記画素部から読み出し、第２の撮影条件で第２の画像を撮影することで生成される第２の画像信号を前記画素部から読み出すように制御する制御手段と、
前記第１の画像信号と前記第２の画像信号とを合成することで第３の画像信号を生成する画像信号合成手段と、
を備えた固体撮像素子と、
前記固体撮像素子により撮影された画像を表示する表示手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記画素部から読み出された前記第１の画像信号を前記記憶手段に保存する前に前記信号レベル解析手段により前記第１の画像信号の信号レベルを解析し、解析結果に基づいて前記第１の画像信号の信号レベルと前記第２の画像信号の信号レベルが異なるように前記第２の撮影条件を設定し、前記第２の画像を撮影するように制御し、
前記画像信号合成手段は、前記記憶手段に保存されている前記第１の画像信号と駆動手段により前記画素部から読み出された前記第２の画像信号とを合成することで第３の画像信号を生成する
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ダイナミックレンジの広い画像を取得し得るデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等が提案されている。例えば、特許文献１では、露光量が異なる複数の画像のうちから適切な明るさの画像を切り出し、切り出されたこれらの画像を合成することによってダイナミックレンジの広い画像を生成する技術が開示されている。こうして生成されるダイナミックレンジの広い画像は、ＨＤＲ（Ｈｉｇｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ）画像と称される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−３０６７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、ＨＤＲ画像を必ずしも高速に取得し得ない場合があった。
本発明の目的は、ＨＤＲ画像を高速に取得し得る固体撮像素子及び撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点によれば、複数の画素が配された画素部と、前記画素部から読み出された画像信号を一時的に保存する記憶手段と、前記画像信号の信号レベルを解析する信号レベル解析手段と、第１の撮影条件で第１の画像を撮影することで生成される第１の画像信号を前記画素部から読み出し、第２の撮影条件で第２の画像を撮影することで生成される第２の画像信号を前記画素部から読み出すように制御する制御手段と、前記第１の画像信号と前記第２の画像信号とを合成することで第３の画像信号を生成する画像信号合成手段と、を有し、前記制御手段は、前記画素部から読み出された前記第１の画像信号を前記記憶手段に保存する前に前記信号レベル解析手段により前記第１の画像信号の信号レベルを解析し、解析結果に基づいて前記第１の画像信号の信号レベルと前記第２の画像信号の信号レベルが異なるように前記第２の撮影条件を設定し、前記第２の画像を撮影するように制御し、前記画像信号合成手段は、前記記憶手段に保存されている前記第１の画像信号と駆動手段により前記画素部から読み出された前記第２の画像信号とを合成することで第３の画像信号を生成することを特徴とする固体撮像素子が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ＨＤＲ画像を固体撮像素子内において生成するため、ＨＤＲ画像を生成するための複数の画像信号を固体撮像素子の外部に出力することを要しない。このため、本発明によれば、ＨＤＲ画像を高速に取得し得る固体撮像素子及び撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態による固体撮像素子を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態による固体撮像素子を示す回路図である。
【図３】本発明の第１実施形態による固体撮像素子の信号処理部を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態による撮像装置を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態による撮像装置における通常撮影時の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態による撮像装置におけるＨＤＲ撮影時の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態による撮像装置によってＨＤＲ撮影時に取得される画像の例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態による撮像装置によってＨＤＲ撮影時に取得される画像の例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態による撮像装置におけるＨＤＲ撮影時の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態による固体撮像素子を示す概略図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による固体撮像素子を示す回路図である。
【図１２】本発明の第３実施形態による固体撮像素子の信号処理部を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第３実施形態による撮像装置によってＨＤＲ撮影時に取得される画像の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による固体撮像素子及びその固体撮像素子を用いた撮像装置について図面を用いて説明する。本実施形態による撮像装置３０９は、撮影条件の異なる２つの画像、即ち、第１の画像と第２の画像とを取得し、これら２つの画像を固体撮像素子の内部で合成することによってＨＤＲ画像を生成するものである。
【０００９】
ＨＤＲ画像とは、通常の画像よりも表現し得る最小輝度と最大輝度の比率が大きい画像のことである。換言すれば、ＨＤＲ画像は、通常の画像よりもダイナミックレンジの広い画像のことである。ダイナミックレンジとは、識別可能な信号の最小値と最大値との比率のことである。換言すれば、ダイナミックレンジとは、表現しうる最小輝度と最大輝度との比率のことである。例えば、識別可能な信号の最小値は、固体撮像素子のノイズレベルに対応する輝度レベルである。一方、識別可能な信号の最大値は、固体撮像素子に設けられた光電変換部の飽和電荷量に対応する輝度レベルである。後述するように、第１の画像、即ち、第１の画像信号を取得する際には、予め設定された撮影条件で撮影が行われる。一方、後述するように、第２の画像、即ち、第２の画像信号を取得する際には、第１の画像信号において飽和していた部分が飽和しないような撮影条件で撮影が行われる。第１の画像信号と第２の画像信号とを合成する処理、即ち、ＨＤＲ合成においては、第１の画像信号のうちの飽和していた部分が第２の画像信号によって置き換えられる。このため、ダイナミックレンジの広い画像、即ち、ＨＤＲ画像を得ることができる。
【００１０】
まず、本実施形態による固体撮像素子の構成について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態による固体撮像素子の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態による固体撮像素子３０２は、基板１０２上に基板１０１が積層された構造となっている。
基板１０１は、受光部１０４と、Ａ／Ｄ変換部（アナログ／デジタル変換部）１０５と、接続部１０６と、制御部１０３とを有している。受光部１０４は、光学系３０１（図４参照）によって形成される被写体像を受光するものである。受光部１０４には、光を電気に変換する光電変換部（光電変換素子）をそれぞれ含む複数の画素（単位画素）６０１（図２参照）が、行方向及び列方向に２次元的に配置されている。Ａ／Ｄ変換部１０５は、受光部１０４に配された単位画素６０１から出力されるアナログの画像信号（画素信号）をデジタルの画像信号に変換する。接続部１０６は、Ａ／Ｄ変換部１０５から出力されるデジタルの画像信号を基板１０２側に転送するためのものである。制御部１０３は、受光部１０４及びＡ／Ｄ変換部１０５を制御する。なお、基板１０１には、後述する周辺回路部６０６（図２参照）も設けられているが、図１においては省略されている。
【００１１】
基板１０２は、接続部１０７と、信号処理部１０８と、メモリ部１０９と、出力部１１０とを有している。接続部１０７は、基板１０１からの画像信号を受け取るためのものである。信号処理部１０８は、基板１０１からの画像信号やメモリ部１０９からの画像信号に対し、信号増幅、基準レベル調整、欠陥補正、現像処理等の各種画像処理を行う。また、信号処理部１０８は、撮影した複数の画像を合成することによってＨＤＲ画像の生成をも行う。メモリ部１０９は、信号処理部１０８からの画像信号を一時的に格納するためのものである。出力部１１０は、信号処理部１０８から出力される画像信号を固体撮像素子３０２の外部へ出力するためのものである。
基板１０１に設けられた接続部１０６と基板１０２に設けられた接続部１０７とは、例えばマイクロバンプやビア等によって電気的に接合されている。こうして、基板１０１と基板１０２とが電気的に接続されている。
【００１２】
従来の撮像装置においては、複数の画像を固体撮像素子３０２によって取得し、固体撮像素子３０２の外部に配された画像処理手段によって複数の画像を合成することにより、ＨＤＲ画像を生成していた。固体撮像素子３０２の外部に画像信号を出力する際には、比較的長時間を要する。しかも、ＨＤＲ画像を生成するためには、複数枚の画像を固体撮像素子３０２の外部に出力しなければならないため、従来の撮像装置においては、ＨＤＲ画像の取得に長時間を要していた。
これに対し、本実施形態による固体撮像素子３０２では、当該固体撮像素子３０２内に設けられた信号処理部１０８においてＨＤＲ画像の生成を行う。このため、本実施形態では、複数の画像信号を固体撮像素子３０２の外部に出力することを要しない。このため、本実施形態によれば、高速でＨＤＲ画像を取得し得る固体撮像素子及び撮像装置を提供することが可能となる。
【００１３】
ところで、出力部１１０を多チャンネル化すれば、複数の画像信号を固体撮像素子３０２の外部に比較的高速に出力することも可能である。しかし、出力部１１０を多チャンネル化した場合には、出力部１１０が大規模化し、また、消費電力も増大する。本実施形態では、出力部１１０を多チャンネル化することを要しないため、出力部１１０の端子数の増加を要さず、固体撮像素子３０２の小型化や低消費電力化に資する。
なお、受光部１０４によって被写体像を受光し、Ａ／Ｄ変換部１０５によってＡ／Ｄ変換を行い、信号処理部１０８によって信号処理を行うのに要する時間は、出力部１１０によって１つの画像信号を外部に出力するのに要する時間に対して十分短い。
【００１４】
図２は、本実施形態による固体撮像素子３０２を示す回路図である。なお、図２には、基板１０１側の回路が示されている。図２に示すように、受光部（画素部）１０４には、複数の単位画素６０１が行列状に配置されている。なお、単位画素６０１は、１つの画素によって構成されていてもよいし、複数の分割画素によって構成されていてもよい。単位画素６０１が複数の分割画素によって構成されている場合には、各々の分割画素に光電変換部が設けられる。
【００１５】
周辺回路部６０６は、垂直選択回路（行選択回路）６０２と、Ａ／Ｄ変換部１０５と、接続部１０６と、水平選択回路（列選択回路）６０３と、駆動信号線６０４と、垂直信号線６０５とを含んでいる。垂直選択回路６０２には、単位画素６０１に対して駆動信号（駆動パルス）を供給するための駆動信号線６０４が接続されている。同一の行に位置する単位画素６０１には、共通の駆動信号線６０４を介して駆動信号が供給される。なお、ここでは、簡略化のため、駆動信号線６０４が各行に１本ずつ図示されているが、実際には、各行に複数本ずつ駆動信号線６０４が配されている。同一の列に位置する単位画素６０１は、同一の垂直信号線６０５に接続されている。垂直選択回路６０２によって選択された行に位置する複数の単位画素６０１からそれぞれ出力される複数の信号、即ち、複数の画素信号は、複数の垂直信号線６０５をそれぞれ介してＡ／Ｄ変換部１０５に一括して出力される。そして、水平選択回路６０３によって選択された列に位置する単位画素６０１からの信号であって、Ａ／Ｄ変換が行われた後の信号が、接続部１０６を介して基板１０２に転送される。
なお、制御部１０３が垂直選択回路６０２と水平選択回路６０３とを制御することによって、信号の読み出しが行われる単位画素６０１が選択される。図２においては、説明を簡略化するため、８行×８列の単位画素６０１が図示されているが、実際には、受光部１０４には、数千行×数千列の単位画素６０１が設けられている。
【００１６】
図３は、本実施形態による固体撮像素子３０２の信号処理部１０８を示すブロック図である。信号レベル解析部２０５は、接続部１０７を介して入力される画像信号の信号レベルを画素毎に解析するものである。なお、受光部１０４によって光電変換が行われ、Ａ／Ｄ変換部１０５によってＡ／Ｄ変換が行われた後の信号が、接続部１０７を介して信号レベル解析部２０５に入力される。画像信号合成部２０６は、受光部１０４から接続部１０７を介して入力される第２の画像信号と、メモリ部１０９に保持されていた第１の画像信号とを合成することによって、ＨＤＲ画像を生成する。なお、メモリ部１０９に保持されていた第１の画像信号は、前回の撮影によって取得された画像信号である。
【００１７】
なお、画像信号合成部２０６は、撮影条件の異なる２つの画像信号を合成することによってＨＤＲ画像を生成する際、即ち、ＨＤＲ合成を行う際には、ＨＤＲ合成において一般に行われている様々な処理をも適宜行う。例えば、１回目の撮影によって取得された第１の画像と２回目の撮影によって取得された第２の画像との間に被写体像のずれが生じている場合には、像ずれ補正が行われる。具体的には、第１の画像信号と第２の画像信号との双方から特徴点を抽出することによって、像ずれ補正に必要な垂直方向のシフト量と水平方向のシフト量とを求める。そして、求められたシフト量に基づいて座標をシフトさせつつ、第１の画像と第２の画像とを合成する。このような像ずれ補正は、第１の画像と第２の画像との間に回転による像ずれが生じた場合においても同様に適用し得る。なお、１回目の撮影時刻と２回目の撮影時刻との差が極めて小さい場合には、このような像ずれ補正は必須ではない。撮影の状況に応じて、必要な補正を適宜行うようにすればよい。
【００１８】
信号増幅部２０１は、受光部１０４から接続部１０７を介して入力される画像信号又は画像信号合成部２０６によって合成されたＨＤＲの画像信号を所定のゲインで増幅するものである。基準レベル調整部２０２は、受光部１０４に光が入射されていない際、即ち、ダーク状態の際の画像信号のレベルが所定の値となるように調整を行う。補正部２０３は、画像信号に対して、欠陥補正やダークシェーディング補正等の各種補正を施す。現像処理部２０４は、画像信号に対してホワイトバランス調整等を行うとともに、現像処理を行う。現像処理部２０４によって現像処理が行われた画像信号は、出力部１１０に出力される。
【００１９】
図４は、本実施形態による撮像装置３０９を示すブロック図である。光学系３０１は、撮影レンズ（図示せず）、絞り（図示せず）等を含んでいる。なお、撮影レンズは、撮像装置３０９の本体から着脱不能であってもよいし、着脱可能であってもよい。固体撮像素子３０２は、光電変換を行うことにより、撮像面に入射される光学像を電気信号に変換する。固体撮像素子３０２は、上述したように、光電変換によって得られた電気信号に対し、信号増幅、基準レベル調整、欠陥補正、ダークシェーディング補正、現像処理等の各種画像処理を施し、画像信号を生成する。また、上述したように、固体撮像素子３０２は、撮影した複数の画像を合成することによってＨＤＲ画像を生成する。
【００２０】
タイミング信号発生部（タイミング信号発生回路）３０３は、固体撮像素子３０２を動作させるための信号を発生する。駆動部３０４は、光学系３０１を駆動するためのものである。記録部３０５は、固体撮像素子３０２から出力される画像信号等を記録するための記録媒体であり、具体的には、不揮発性メモリやメモリカード等である。制御部３０６は、撮像装置３０９全体の制御を司るものであり、具体的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等である。制御部３０６は、固体撮像素子３０２、タイミング信号発生部３０３、駆動部３０４等に対して制御を行う。操作部３０７は、撮像装置３０９の本体に配された操作部材（図示せず）を含む。操作部材は、ユーザが撮像装置３０９を操作するためのものである。操作部３０７は、ユーザによって行われる操作部材の操作に応じた信号を制御部３０６に出力する。表示部３０８は、撮影された画像、ライブビュー画像、各種設定画面等を表示する。
【００２１】
次に、本実施形態による撮像装置３０９における通常撮影時の動作について図５を用いて説明する。図５は、本実施形態による撮像装置３０９における通常撮影時の動作を示すフローチャートである。なお、ここで、通常撮影とは、ＨＤＲ撮影ではない撮影のことを意味する。
まず、操作部３０７を介してユーザによって行われる指示等に基づいて、感度、絞り値、露光時間等の撮影条件の初期設定が行われる（ステップＳ４０１）。次に、光学系３０１等を制御し、固体撮像素子３０２を用いて撮影が行われる（ステップＳ４０２）。具体的には、固体撮像素子３０２の受光部１０４に対して所定時間の露光が行われる。受光部１０４において行われる光電変換によってアナログの画像信号が生成され、かかるアナログの画像信号がＡ／Ｄ変換部１０５によってデジタルの画像信号に変換される。そして、こうして得られたデジタルの画像信号が信号処理部１０８へと読み出される（ステップＳ４０３）。
【００２２】
次に、こうして読み出された画像信号に対して、信号処理部１０８によって様々な信号処理が行われる（ステップＳ４０４）。具体的には、信号増幅部２０１によって信号増幅が行われ、基準レベル調整部２０２によって基準レベル調整が行われ、補正部２０３によって欠陥補正等が行われ、現像処理部２０４によってホワイトバランス調整及び現像処理等が行われる。次に、信号処理部１０８から出力される画像信号が、出力部１１０を介して、固体撮像素子３０２の外部に位置する記録部３０５や表示部３０８に出力される（ステップＳ４０５）。こうして、通常撮影が完了する。
【００２３】
次に、本実施形態による撮像装置３０９におけるＨＤＲ撮影時の動作について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態による撮像装置３０９におけるＨＤＲ撮影時の動作を示すフローチャートである。本実施形態では、ＨＤＲ撮影時においては、異なる撮影条件、より具体的には、異なる電荷蓄積時間で２回の撮影が行われ、２回の撮影によって得られた２つの画像を固体撮像素子３０２内において合成することによってＨＤＲ画像が生成される。なお、電荷蓄積時間とは、単位画素６０１に電荷が蓄積される時間のことである。
【００２４】
まず、操作部３０７を介してユーザによって行われる指示等に基づいて、感度、絞り値、露光時間等の撮影条件の初期設定が行われる（ステップＳ５０１）。次に、光学系３０１等が制御され、１回目の撮影、即ち、第１の画像を取得するための撮影が固体撮像素子３０２を用いて行われる（ステップＳ５０２）。具体的には、固体撮像素子３０２の受光部１０４に対して、第１の画像、即ち、第１の画像信号を取得するための所定時間の露光が行われる。受光部１０４において行われる光電変換によってアナログの画像信号が生成され、かかるアナログの画像信号はＡ／Ｄ変換部１０５によってデジタルの画像信号に変換される。こうして得られたデジタルの画像信号が第１の画像信号として信号処理部１０８によって読み出される（ステップＳ５０３）。第１の画像信号は、信号処理部１０８に設けられた信号レベル解析部２０５によって信号レベルが画素毎に解析された後（ステップＳ５０４）、メモリ部１０９内に保持される（ステップＳ５０５）。
【００２５】
次に、信号レベル解析部２０５による第１の画像信号の解析結果に基づいて、第２の画像を取得する際の撮影条件が設定される（ステップＳ５０６）。具体的には、信号レベル解析部２０５による第１の画像信号の解析の結果に基づいて、第２の画像信号を取得する際の撮影条件が設定される。具体的には、第２の画像信号を取得する際の電荷蓄積時間が設定される。かかる電荷蓄積時間の設定は、制御部１０３によって行われる。電荷蓄積時間は、例えば、単位画素６０１に設けられたスイッチを適宜制御することによって、適宜設定することが可能である。例えば、第１の画像信号のレベルのレンジが比較的広い場合には、第１の画像信号を取得した際の電荷蓄積時間と第２の画像信号を取得する際の電荷蓄積時間との差が比較的大きくなるように、第２の画像信号を取得する際の電荷蓄積時間を設定する。一方、第１の画像信号における信号レベルのレンジが比較的狭い場合には、第１の画像信号を取得した際の電荷蓄積時間と第２の画像信号を取得する際の電荷蓄積時間との差が比較的小さくなるように、第２の画像信号を取得する際の電荷蓄積時間を設定する。
【００２６】
なお、第２の画像を取得する際の撮影条件の設定は、電荷蓄積時間の設定に限定されるものではない。例えば、Ａ／Ｄ変換部１０５においてゲインの設定を行うことが可能な場合には、電荷蓄積時間の設定と、Ａ／Ｄ変換部１０５におけるゲインの設定とを組み合わせることによって、第２の画像を取得する際の撮影条件を設定してもよい。ゲインの設定を行うことが可能なＡ／Ｄ変換部１０５としては、例えば、Ａ／Ｄ変換部１０５に入力されるアナログ信号に対して所定のゲインを乗算するアナログ信号増幅部を備えるＡ／Ｄ変換部が挙げられる。また、ゲインの設定を行うことが可能なＡ／Ｄ変換部１０５として、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号に対して所定量のゲインを乗算するデジタル信号増幅部を備えるＡ／Ｄ変換部を挙げることもできる。例えば、第１の画像信号における信号レベルのレンジが比較的広い場合には、第１の画像信号の信号レベルと第２の画像信号の信号レベルとの差が比較的大きくなるように、第２の画像信号を取得する際のゲイン及び電荷蓄積時間が設定される。一方、第１の画像信号における信号レベルのレンジが比較的狭い場合には、第１の画像信号の信号レベルと第２の画像信号の信号レベルとの差が比較的小さくなるように、第２の画像信号を取得する際のゲイン及び電荷蓄積時間が設定される。
【００２７】
また、Ａ／Ｄ変換部１０５が、シングルスロープ型のＡ／Ｄ変換部であってもよい。シングルスロープ型のＡ／Ｄ変換部は、コンパレータ（図示せず）とカウンタ（図示せず）とを用いたＡ／Ｄ変換部である。シングルスロープ型のＡ／Ｄ変換部においては、当該Ａ／Ｄ変換部の内部でランプ信号が生成される。Ａ／Ｄ変換部内に配されたコンパレータが、単位画素６０１からの画素信号とランプ信号とを比較し、コンパレータが反転するまでの時間がカウンタによってカウントされる。カウンタによってカウントされた時間に対応するランプ信号の大きさが、画素信号の大きさである。従って、シングルスロープ型のＡ／Ｄ変換部においては、カウンタによってカウントされた時間に基づいて、画素信号の大きさを求めることができる。シングルスロープ型のＡ／Ｄ変換部においては、単位時間当たりのランプ信号の大きさの変化量、即ち、ランプ信号の傾きを小さくすることが、入力信号に乗算するゲインを大きくすることに相当する。一方、シングルスロープ型のＡ／Ｄ変換部においては、単位時間当たりのランプ信号の大きさの変化量、即ち、ランプ信号の傾きを大きくすることが、入力信号に乗算するゲインを小さくすることに相当する。このため、Ａ／Ｄ変換部１０５が、シングルスロープ型のＡ／Ｄ変換部である場合には、ランプ信号の傾きを調整することによって、Ａ／Ｄ変換部１０５におけるゲインを調整することが可能である。例えば、第１の画像信号における信号レベルのレンジが比較的広い場合には、第１の画像信号の信号レベルと第２の画像信号の信号レベルとの差が比較的大きくなるように、第２の画像信号を取得する際におけるランプ信号の傾き及び電荷蓄積時間が設定される。一方、第１の画像信号における信号レベルのレンジが比較的狭い場合には、第１の画像信号の信号レベルと第２の画像信号の信号レベルとの差が比較的小さくなるように、第２の画像信号を取得する際におけるランプ信号の傾き及び電荷蓄積時間が設定される。
【００２８】
次に、ステップＳ５０６において設定された撮影条件に基づいて、第２の画像信号を取得するための撮影が固体撮像素子３０２を用いて行われる（ステップＳ５０７）。具体的には、固体撮像素子３０２の受光部１０４に対して、第２の画像信号を取得するための露光が行われる。受光部１０４において行われる光電変換によってアナログの画像信号が生成され、かかるアナログの画像信号がＡ／Ｄ変換部１０５によってデジタルの画像信号に変換される。そして、こうして得られたデジタルの画像信号が第２の画像信号として信号処理部１０８によって読み出される（ステップＳ５０８）。なお、第１の画像信号はステップＳ５０３において既に読み出されており、第２の画像信号が読み出されるタイミングは、第１の画像信号が読み出されるタイミングとは異なっている。
【００２９】
次に、こうして得られた第２の画像信号と、メモリ部１０９内に保持されていた第１の画像信号とが、画像信号合成部２０６によって合成され、これによりＨＤＲの画像信号が生成される（ステップＳ５０９）。次に、こうして得られたＨＤＲの画像信号に対し、各種の信号処理が施される（ステップＳ５１０）。具体的には、信号増幅部２０１によって信号増幅が行われ、基準レベル調整部２０２によって基準レベル調整が行われ、補正部２０３によって欠陥補正が行われ、現像処理部２０４によってホワイトバランス調整、現像処理等が行われる。次に、信号処理部１０８から出力される画像信号が、出力部１１０を介して、固体撮像素子３０２の外部に位置する記録部３０５や表示部３０８に出力される（ステップＳ５１１）。こうして、ＨＤＲ画像の撮影が完了する。
【００３０】
図７は、本実施形態による撮像装置３０９によってＨＤＲ撮影時に取得される画像の例を示す図である。図７（ａ）は、第１の画像７０１、即ち、１回目の撮影によって取得される画像の例を示しており、図７（ｂ）は、第２の画像７０２、即ち、２回目の撮影によって取得される画像の例を示している。図７（ｃ）は、ＨＤＲ画像７０３、即ち、第１の画像７０１と第２の画像７０２とを合成することにより得られる画像の例を示している。
【００３１】
図７（ａ）に示す第１の画像７０１は、初期設定の撮影条件で取得されたものである。第１の画像７０１においては、輝度が比較的高い部分が飽和レベルに達している。具体的には、窓枠７０４の内側の部分が飽和レベルに達している。飽和レベルに達している部分においては、画像情報が欠落している。
図７（ｂ）に示す第２の画像７０２は、第１の画像７０１において飽和レベルに達していた部分が飽和レベルに達しないような撮影条件で取得されたものである。第２の画像７０２においては、輝度が比較的高い部分においても画像情報が存在している。具体的には、第２の画像７０２においては、窓枠７０４の内側の部分においても画像情報が存在している。一方、輝度が低い部分においては、画像信号が黒レベルに近い状態となっている。具体的には、人物７０５の部分において、画像信号が黒レベルに近い状態となっており、人物７０５の認識が困難になっている。
図７（ｃ）に示すＨＤＲ画像７０３は、図７（ａ）に示す第１の画像７０１と図７（ｂ）に示す第２の画像７０２とを合成することにより得られたものである。図７（ｃ）に示すＨＤＲ画像７０３においては、輝度が比較的高い部分においても、輝度が比較的低い部分においても、十分な情報が存在している。即ち、図７（ｃ）に示すＨＤＲ画像７０３においては、窓枠７０４の内側の部分においても、人物７０５の部分においても、被写体情報が十分に反映されている。
このように、本実施形態によれば、固体撮像素子３０２内でＨＤＲ画像が生成されるため、ＨＤＲ画像を生成するための複数の画像を固体撮像素子３０２の外部に出力することを要しない。このため、本実施形態によれば、ＨＤＲ画像を高速で取得し得る固体撮像素子及び撮像装置を提供することができる。
【００３２】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による固体撮像素子及び撮像装置について図面を用いて説明する。図１乃至図７に示す第１実施形態による固体撮像素子及び撮像装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
本実施形態による固体撮像素子３０２及び撮像装置３０９は、第１の画像信号の解析結果に基づいて、第２の画像信号を取得する際の読み出し範囲を限定し、これにより、第２の画像信号を取得する際の読み出し時間を短縮するものである。第２の画像信号を取得する際の読み出し時間が短縮されるため、ＨＤＲ画像の生成に要する時間を更に短縮することが可能となる。
本実施形態による固体撮像素子３０２及び撮像装置３０９の基本的な構成は、図１乃至図４を用いて上述した第１実施形態による固体撮像素子３０２及び撮像装置３０９の基本的な構成と同様である。
【００３３】
図８は、本実施形態による撮像装置３０９によってＨＤＲ撮影時に取得される画像の例を示す図である。図８（ａ）は、第１の画像８０１、即ち、１回目の撮影によって取得される画像８０１の例を示しており、図８（ｂ）は、第２の画像８０２、即ち、２回目の撮影によって取得される画像８０２の例を示している。図８（ｃ）は、ＨＤＲ画像８０３、即ち、第１の画像８０１と第２の画像８０２とを合成することにより得られる画像の例を示している。
【００３４】
図８（ａ）に示す第１の画像８０１は、初期設定の撮影条件で取得された画像であり、図７（ａ）を用いて上述した第１実施形態における第１の画像７０１と同様である。
図８（ｂ）に示す第２の画像８０２は、図８（ａ）に示す第１の画像８０１において飽和レベルに達していた部分が飽和レベルに達しないような撮影条件で取得された画像である。本実施形態では、第２の画像信号を取得する際には、受光部１０４に配された全ての単位画素６０１からの信号が読み出されるわけではなく、受光部１０４のうちの一部の領域内に位置する単位画素６０１からのみ信号が読み出される。具体的には、図８（ａ）に示す第１の画像８０１において信号レベルが飽和レベルに達していた領域と当該領域の周辺の領域とを含む領域内に位置する単位画素６０１からの信号のみが、第２の画像を取得する際に読み出される。本実施形態によれば、受光部１０４のうちの一部の領域内に位置する単位画素６０１からのみ信号が読み出されるため、第２の画像の読み出しに要する時間を短縮することができ、ひいては、ＨＤＲ画像をより高速に取得することが可能となる。
図８（ｃ）に示すＨＤＲ画像８０３は、図８（ａ）に示す第１の画像８０１と、図８（ｂ）に示す第２の画像８０２とを合成することにより得られた画像である。第１の画像８０１において信号レベルが飽和レベルに達していた領域と当該領域の周辺の領域とを含む領域については、第１の画像８０１と第２の画像８０２とを合成することによって画像信号が生成されている。一方、かかる領域以外の領域については、第１の画像８０１の画像信号に適切なゲイン等を乗算することによって画像信号が生成されている。
【００３５】
次に、本実施形態による撮像装置３０９におけるＨＤＲ撮影時の動作について図９を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態による撮像装置３０９における通常撮影時の動作は、図５を用いて上述した第１実施形態による撮像装置３０９における通常撮影時の動作と同様であるため、説明を省略する。図９は、本実施形態による撮像装置３０９におけるＨＤＲ撮影時の動作を示すフローチャートである。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、異なる撮影条件で２回の撮影を行うことによって第１の画像８０１と第２の画像８０２とが取得される。そして、これら第１の画像８０１と第２の画像８０２とを固体撮像素子３０２内において合成することによってＨＤＲ画像が生成される。
【００３６】
まず、ステップＳ９０１からＳ９０５までは、図６を用いて上述したステップＳ５０１からＳ５０５までと同様であるため、説明を省略する。
次に、信号レベル解析部２０５による第１の画像８０１の解析の結果に基づいて、第２の画像を取得する際の撮影条件と読み出し領域とが設定される（ステップＳ９０６）。具体的には、信号レベル解析部２０５による第１の画像の解析結果に基づいて、例えば、第２の画像を取得する際の露光時間が制御部１０３によって設定される。なお、第２の画像を取得する際の撮影条件は、電荷蓄積時間の設定のみに限定されるものではない。第１実施形態において上述したように、電荷蓄積時間の設定と、Ａ／Ｄ変換部１０５におけるゲインの設定等とを適宜組み合わせることによって、第２の画像を取得する際の撮影条件を設定するようにしてもよい。第２の画像を取得する際の読み出し領域は、以下のようにして設定される。即ち、信号レベル解析部２０５によって、第１の画像８０１に対する解析が行われる。具体的には、各々の単位画素６０１からの信号が、信号レベル解析部２０５によって解析される。そして、信号レベル解析部２０５による解析の結果に基づいて、信号レベルが所定レベル以上である単位画素６０１を含む領域が読み出し領域として設定される。具体的には、信号レベルが所定レベル以上である単位画素６０１が位置している領域と、当該領域の周辺の領域とを含む領域が、読み出し領域として設定される。例えば、図８（ｂ）に示す第２の画像８０２のように、信号レベルが所定レベル以上である単位画素６０１を含む矩形の領域が、読み出し領域として設定される。読み出し領域をこのように設定した場合には、後述する第２の画像信号の読み出し（ステップＳ９０８）においては、以下のような動作となる。即ち、垂直選択回路６０２による読み出し行の選択と、水平選択回路６０３による読み出し列の選択とを組み合わせることによって、読み出し領域に位置する単位画素６０１からの信号が読み出される。なお、読み出し領域が矩形の領域となるのは、読み出し行と読み出し列とを制限することによって、読み出し領域を画定するためである。
【００３７】
次に、ステップＳ９０６において設定された撮影条件に基づいて、第２の画像を撮影する（ステップＳ９０７）。第２の画像の撮影は、第１の画像の撮影とは異なるタイミングにおいて行われる。次に、ステップＳ９０６において設定された読み出し領域内に位置する単位画素６０１からの信号であって、Ａ／Ｄ変換が行われた後の信号が、第２の画像信号として信号処理部１０８によって読み出される（ステップＳ９０８）。
【００３８】
次に、こうして読み出された第２の画像信号と、メモリ部１０９に保持されていた第１の画像信号とを、画像信号合成部２０６によって合成することによって、ＨＤＲ画像を生成する（ステップＳ９０９）。次に、こうして得られたＨＤＲ画像信号に対し、各種の信号処理が施される（ステップＳ９１０）。具体的には、信号増幅部２０１によって信号増幅が行われ、基準レベル調整部２０２によって基準レベル調整が行われ、補正部２０３によって欠陥補正が行われ、現像処理部２０４によってホワイトバランス調整及び現像処理が行われる。そして、信号処理部１０８から出力される画像信号が、固体撮像素子３０２の外部に位置する記録部３０５や表示部３０８に出力部１１０を介して出力される（ステップＳ９１１）。こうして、ＨＤＲ画像の取得が完了する。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、第２の画像が読み出される際には、受光部１０４に設けられた全ての単位画素６０１からの信号が読み出されるわけではなく、受光部１０４の一部の領域内に位置する単位画素６０１からの信号のみが読み出される。このため、本実施形態によれば、第２の画像の読み出し時間を短縮することができ、ひいては、ＨＤＲ画像の取得に要する時間を更に短縮することができる。
【００４０】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による固体撮像素子及び撮像装置について図面を用いて説明する。図１乃至図９に示す第１又は第２実施形態による固体撮像素子及び撮像装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
本実施形態による固体撮像素子３０２は、基板１０１側に設けられた単位画素６０１からの信号が基板１０２側に直接入力されるものである。なお、本実施形態による撮像装置３０９の基本的な構成は、図４を用いて上述した第１実施形態による撮像装置３０９の基本的な構成と同様である。
【００４１】
図１０は、本実施形態による固体撮像素子３０２を示す概略図である。図１０に示すように、本実施形態による固体撮像素子３０２は、基板１００２上に基板１００１が積層された構造となっている。
基板１００１は、受光部１０４と、接続部１００３と、制御部１０３とを有している。受光部１０４には、複数の単位画素６０１が行方向及び列方向に２次元的に配置されている。接続部１００３は、受光部１０４からの信号を基板１００２に転送するためのものである。なお、ここでは、２×２の４つの単位画素６０１を含む１つの画素ブロック６０７に対して１つの接続部１００３が割り当てられている。換言すれば、４つの単位画素６０１が１つの接続部１００３を共用している。制御部１０３は、受光部１０４を制御する。
【００４２】
基板１００２は、接続部１００４と、信号処理部１０８と、メモリ部１０９と、出力部１１０とを有している。接続部１００４は、基板１００１からの信号を受け取るためのものである。信号処理部１０８は、複数の部分信号処理部１００６を備えている。２×２の４つの単位画素６０１を含む１つの画素ブロック６０７に対して１つの部分信号処理部１００６が割り当てられている。信号処理部１０８は、基板１００１側から接続部１００４を介して入力されるアナログの画素信号をデジタルの画素信号に変換する処理であるＡ／Ｄ変換を行う。また、信号処理部１０８は、接続部１００４を介して基板１００１側から入力される画像信号や、メモリ部１０９からの画像信号に対し、各種の画像処理を行う。各種の画像処理としては、例えば、信号増幅、基準レベル調整、欠陥補正、現像処理等が挙げられる。また、信号処理部１０８は、撮影した複数の画像を合成することによってＨＤＲ画像を生成する。メモリ部１０９は、信号処理部１０８からの画像信号を一時的に保持する。出力部１１０は、信号処理部１０８から出力される画像信号を固体撮像素子３０２の外部に出力するためのものである。
基板１００１側に設けられた複数の接続部１００３と基板１００２側に設けられた複数の接続部１００４とは、貫通電極１００５によってそれぞれ電気的に接続されている。貫通電極１００５としては、例えば、Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖｉａ（以下ＴＳＶ）等が用いられている。
【００４３】
図１１は、本実施形態による固体撮像素子３０２を示す回路図である。なお、図１１は、基板１００１側の回路が示されている。図１１に示すように、基板１００１には、複数の単位画素６０１が行列状に配置された受光部１０４と、制御部１０３と、駆動信号線１１０１とが設けられている。制御部１０３は、駆動信号線１１０１を介して各々の単位画素６０１に駆動パルスを適宜印加する。なお、ここでは、簡略化のため、１行又は２行毎に駆動信号線１１０１を１本ずつ図示してあるが、実際には、各々の単位画素６０１を駆動するのに適切な数の駆動信号線１１０１が適宜設けられる。また、上述したように、２×２の４つの単位画素６０１を含む画素ブロック６０７に対して１つの接続部１００３が割り当てられている。
ある単位画素６０１によって生成される信号が、当該単位画素６０１と接続部１００３を共有している他の単位画素６０１によって生成される信号と混合されないように、制御部１０３によって適切な制御が行われる。接続部１００３を共有する複数の単位画素６０１の各々によって生成される信号は、制御部１０３による制御に基づいて、基板１１０２側に順次出力される。なお、図１１においては、説明を簡略化するため、８行×８列の単位画素６０１が図示されているが、実際には数千行×数千列の単位画素６０１が設けられている。
【００４４】
図１２は、本実施形態による固体撮像素子３０２の信号処理部１０８の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、信号処理部１０８は、複数の部分信号処理部１００６と、補正部２０３と、現像処理部２０４とを備えている。２×２の４つの単位画素６０１を含む１つの画素ブロック６０７に対して１つの部分信号処理部１００６が割り当てられている。換言すれば、４つの単位画素６０１が１つの部分信号処理部１００６を共用している。各々の部分信号処理部１００６には、接続部１００４と、Ａ／Ｄ変換部１２０１と、信号レベル解析部２０５と、画像信号合成部２０６と、信号増幅部２０１と、基準レベル調整部２０２とが設けられている。Ａ／Ｄ変換部１２０１は、単位画素６０１から接続部１００４を介して入力されるアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換する。信号レベル解析部２０５と画像信号合成部２０６と信号増幅部２０１と基準レベル調整部２０２については、図３を用いて第１実施形態において上述したため、説明を省略する。複数の部分信号処理部１００６の各々において、複数の単位画素６０１の各々からの画像信号に対して各種の信号処理が施される。各種の信号処理が施された複数の画像信号が複数の部分信号処理部１００６から補正部２０３に一括して入力される。補正部２０３によって行われる各種補正処理と、現像処理部２０４によって行われる現像処理とは、複数の部分信号処理部１００６から入力される複数の画像信号に対して一括して行われる。
【００４５】
図１３は、本実施形態による撮像装置においてＨＤＲ撮影時に取得される画像の例を示す図である。図１３（ａ）は、第１の画像１３０１、即ち、１回目の撮影によって取得される画像の例を示しており、図１３（ｂ）は、第２の画像１３０２、即ち、２回目の撮影によって取得される画像の例を示している。図１３（ｃ）は、第１の画像１３０１と第２の画像１３０２とを合成することによって得られるＨＤＲ画像１３０３の例を示している。
【００４６】
図１３（ａ）に示す第１の画像１３０１は、初期設定で撮影された画像であり、図７（ａ）を用いて第１実施形態において上述した第１の画像７０１と同様の画像である。
図１３（ｂ）に示す第２の画像１３０２は、図１３（ａ）に示す第１の画像１３０１において信号レベルが飽和レベルに達していた領域においても信号レベルが飽和レベルに達しないような撮影条件で設定された画像である。本実施形態では、画素ブロック６０７毎に部分信号処理部１００６が設けられているため、細かい範囲での画像の合成が可能である。このため、本実施形態によれば、第２の画像を取得する際における信号の読み出し範囲をより細かく設定することができ、第２の画像を取得する際に読み出される画像信号を少なくすることができる。このため、本実施形態によれば、第２の画像信号の読み出し時間をより短縮することができ、ひいては、ＨＤＲ画像をより高速に取得することが可能となる。
図１３（ｃ）に示すＨＤＲ画像１３０３は、図１３（ａ）に示す第１の画像１３０１と、図１３（ｂ）に示す第２の画像１３０２とを合成することにより生成された画像である。第１の画像１３０１において信号レベルが飽和レベルに達していた領域と、当該領域の周辺の領域については、第１の画像１３０１と第２の画像１３０２とを合成することによって画像信号が生成されている。これらの領域以外の領域については、第１の画像１３０１の画像信号に適切なゲイン等を乗算することによって画像信号が生成されている。
このように、基板１００１側に設けられた単位画素６０１からの信号が基板１００２側に直接入力されるようにしてもよい。
【００４７】
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態においては、第２の画像を取得する際の撮影条件を第１の画像の解析結果に基づいて設定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第２の画像を取得する際の撮影条件を、第１の画像を解析の結果に基づかずに設定するようにしてもよい。例えば、第１の画像を解析することなく、第１の画像を取得する際の露光量と第２の画像を取得する際の露光量とが所定程度異なるように、第２の画像を取得する際の撮影条件を設定するようにしてもよい。
【００４８】
また、第２実施形態では、図８（ｂ）に示すように、読み出し行の範囲と読み出し列の範囲とを制限することによって読み出し領域を画定したが、これに限定されるものではない。読み出し行のみを制限することによって読み出し領域を画定するようにしてもよいし、読み出し列のみを制限することによって読み出し領域を画定するようにしてもよい。読み出し行のみを制限することによって読み出し領域を画定する場合には、以下のような動作となる。即ち、第２の画像を取得する際の垂直選択開始アドレスと垂直選択終了アドレスとが制御部１０３によって決定される。第２の画像信号が読み出される際には、垂直選択開始アドレスに対応する行から垂直選択終了アドレスに対応する行までの駆動信号線６０４が垂直選択回路６０２によって順次アクティブにされる。そして、単位画素６０１からの信号が信号処理部１０８によって順次読み出される。読み出し行のみを制限することによって読み出し領域を画定し得るため、制御の簡略化を図ることができる。また、読み出し列のみを制限することによって読み出し領域を画定する場合には、以下のような動作となる。即ち、水平選択開始アドレスと水平選択終了アドレスとが制御部１０３によって決定される。第２の画像信号が読み出される際には、垂直選択回路６０２によって駆動信号線６０４が順次アクティブにされ、水平選択開始アドレスから水平選択終了アドレスまでの範囲の信号が読み出される。読み出し列のみを制限することによって読み出し領域を画定し得るため、この場合にも、制御の簡略化を図ることができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、第１の画像における信号レベルよりも第２の画像における信号レベルの方が低くなるように、第２の画像を取得する際の撮影条件を設定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第１の画像における信号レベルよりも第２の画像における信号レベルの方が高くなるように、第２の画像を取得する際の撮影条件を設定するようにしてもよい。例えば、第１の画像において所定の信号レベル以下の部分が存在するような場合には、第１の画像における信号レベルよりも第２の画像における信号レベルの方が高くなるような撮影条件で第２の画像を取得するようにする。このようにすれば、暗い部分の階調不足が改善されたＨＤＲ画像を得ることが可能となる。この場合には、第２及び第３実施形態においては、第１の画像信号において信号レベルが所定レベル以下となっている単位画素６０１を含む範囲が、第２の画素信号を取得する際に単位画素６０１からの読み出しが行われる読み出し範囲として決定される。
また、第３実施形態では、１つの画素ブロック６０７に２×２の４つの単位画素６０１が含まれている場合を例に説明したが、１つの画素ブロック６０７に含まれる単位画素６０１の数は４つに限定されるものではない。例えば、１つの画素ブロック６０７に含まれる単位画素６０１の数が、５つ以上であってもよいし、３つ以下であってもよい。例えば、１つの単位画素６０１に対して１つの部分信号処理部１００６が割り当てられていてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、第２の画像を取得する際における撮影条件が、全ての単位画素６０１において同一である場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第２の画像のうちの第１の部分に位置する単位画素６０１については電荷蓄積時間を第１の時間とする。そして、第２の画像のうちの第１の部分とは異なる第２の部分に位置する単位画素６０１については、電荷蓄積時間を第１の時間とは異なる第２の時間としてもよい。第３実施形態による固体撮像素子３０２においては、画素ブロック６０７の単位で信号処理を行い得るため、第２の画像を取得する際の撮像条件を画素ブロック６０７の単位で設定してもよい。第２の画像を取得する際の撮影条件を受光部１０４内の各部において適宜異ならせるようにすれば、より良好なＨＤＲ画像を得ることも可能となる。
また、上記実施形態では、２回の撮影によって取得される第１の画像と第２の画像とを画像を合成することによってＨＤＲ画像を生成する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、３回以上の撮影によって取得される３つ以上の画像を合成することによってＨＤＲ画像を生成するようにしてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、固体撮像素子３０２における電荷蓄積時間やゲインを異ならせることによって、第１の画像を取得する際の撮影条件と第２の画像を取得する際の撮影条件とを異ならせる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、シャッターが開いている時間、すなわち、露光時間を異ならせることによって、第１の画像を取得する際の撮影条件と第２の画像を取得する際の撮影条件とを異ならせてもよい。また、絞りの絞り量を異ならせることによって、第１の画像を取得する際の撮影条件と第２の画像を取得する際の撮影条件とを異ならせてもよい。
また、上記実施形態では、基板１０１，１００１と基板１０２，１００２とが積層された固体撮像素子３０２を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、１つの基板上に受光部１０４、信号処理部１０８等の全ての構成要素が含まれていてもよい。また、３つ以上の基板を積層することによって、固体撮像素子３０２を構成してもよい。
また、上記実施形態では、各種画像処理を固体撮像素子３０２内に設けられた信号処理部１０８によって全て行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、固体撮像素子３０２とは別個に画像処理素子（図示せず）を配し、固体撮像素子３０２内に設けられた信号処理部１０８と固体撮像素子３０２の外部に設けられた画像処理素子とで各種画像処理を分担するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０３…制御部
１０４…受光部
１０５…Ａ／Ｄ変換部
１０６、１０７…接続部
１０８…信号処理部
１０９…メモリ部
１１０…出力部
２０１…信号増幅部
２０２…基準レベル調整部
２０３…補正部
２０４…現像処理部
２０５…信号レベル解析部
２０６…画像信号合成部
３０１…光学系
３０２…固体撮像素子
３０３…タイミング信号発生部
３０４…駆動部
３０５…記録部
３０６…制御部
３０７…走査部
３０８…表示部
３０９…撮像装置
６０１…単位画素
６０２…垂直選択回路
６０３…水平選択回路
６０４…駆動信号線
６０５…垂直信号線
６０６…周辺回路部
６０７…画素ブロック
１００３、１００４…接続部
１００５…貫通電極
１００６…部分信号処理部
１１０１…駆動信号線
１２０１…Ａ／Ｄ変換部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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