(57)【要約】【課題】高品質な画像の撮影を可能とする固体撮像装置を提供すること。【解決手段】実施形態によれば、固体撮像装置５は、画素駆動回路である行走査回路１４、制御回路１３、および合成回路であるＨＤＲ合成回路２０を備える。制御回路１３は、画素駆動回路の制御を、第１の制御、第２の制御および第３の制御に切り換える。画素駆動回路は、第１の制御に応じて、第１画素と第２画素とへ第１駆動信号を供給する。第１駆動信号は、露光時間を第１の時間とする駆動信号である。画素駆動回路は、第２の制御に応じて、第２駆動信号を第１画素へ供給し、かつ第３駆動信号を第２画素へ供給する。画素駆動回路は、第３の制御に応じて、第３駆動信号を第１画素へ供給し、かつ第２駆動信号を第２画素へ供給する。第２駆動信号は、露光時間を第２の時間とする駆動信号である。第３駆動信号は、露光時間を第３の時間とする駆動信号である。【選択図】図１
2016171432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子を含む画素が行列状に配列された画素アレイと、
前記受光素子にて露光時間に蓄積された電荷に基づく画素信号を読み出すための駆動信号を前記画素アレイの画素へ供給する画素駆動回路と、
前記画素駆動回路を制御する制御回路と、
互いに前記露光時間を異ならせて取得された画素信号を基に、合成画像信号を生成する合成回路と、を備え、
前記制御回路は、前記画素駆動回路の制御を、第１の制御、第２の制御および第３の制御に切り換え、
前記画素駆動回路は、
前記第１の制御に応じて、前記露光時間を第１の時間とする第１駆動信号を、前記画素アレイの画素のうち第１群に属する第１画素と第２群に属する第２画素とへ供給し、
前記第２の制御に応じて、前記露光時間を前記第１の時間より長い第２の時間とする第２駆動信号を前記第１画素へ供給し、かつ前記露光時間を前記第１の時間より短い第３の時間とする第３駆動信号を前記第２画素へ供給し、
前記第３の制御に応じて、前記露光時間を前記第３の時間とする第３駆動信号を前記第１画素へ供給し、かつ前記露光時間を前記第２の時間とする第２駆動信号を前記第２画素へ供給することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記合成回路は、前記第１駆動信号、前記第２駆動信号および前記第３駆動信号のそれぞれに応じた、前記第１画素からの画素信号および前記第２画素からの画素信号を基に、前記合成画像信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記合成回路は、前記第２の制御による前記第１画素からの画素信号および前記第２画素からの画素信号を基に、あるいは、前記第３の制御による前記第１画素からの画素信号および前記第２画素からの画素信号を基に、前記合成画像信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記制御回路は、第１のフレーム期間にて前記第１の制御を実施し、前記第１のフレーム期間より前の第２のフレーム期間にて、前記第２の制御を実施し、かつ前記第１のフレーム期間より後の第３のフレーム期間にて、前記第３の制御を実施することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記合成回路は、前記合成画像信号を生成するための処理を、第１の処理と第２の処理とに切り換え、
前記第１の処理では、前記第１駆動信号、前記第２駆動信号および前記第３駆動信号のそれぞれに応じた、前記第１画素からの画素信号および前記第２画素からの画素信号を基に、前記合成画像信号を生成し、
前記第２の処理では、前記第２の制御による前記第１画素からの画素信号および前記第２画素からの画素信号を基に、あるいは、前記第３の制御による前記第１画素からの画素信号および前記第２画素からの画素信号を基に、前記合成画像信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置によるハイダイナミックレンジ（high  dynamic  range；ＨＤＲ）合成は、通常の撮影に比べて幅広いダイナミックレンジを表現するための撮影技法として知られている。ＨＤＲ合成の第１の手法において、固体撮像装置は、１つのフレームにおいて露光時間を異ならせた画素からの信号同士を基に、合成画像信号を生成する。第１の手法では、画素アレイの有効画素数に基づく解像度に比べて、合成画像の解像度が減少する。ＨＤＲ合成の第２の手法において、固体撮像装置は、フレームごとに露光時間を異ならせて得られた複数のフレームの画像信号を基に、１つのフレームの合成画像信号を生成する。第２の手法では、複数のフレーム期間において被写体が移動した場合に、合成画像にぶれが生じ易い。固体撮像装置は、合成画像における解像度低下の抑制およびぶれの低減を可能として、高品質な画像を撮影できることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７２８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一つの実施形態は、高品質な画像の撮影を可能とする固体撮像装置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】
一つの実施形態によれば、固体撮像装置は、画素アレイ、画素駆動回路、制御回路および合成回路を備える。画素アレイは、行列状に配列された画素を備える。画素は、受光素子を含む。画素駆動回路は、画素アレイの画素へ、画素信号を読み出すための駆動信号を供給する。画素信号は、受光素子にて露光時間に蓄積された電荷に基づく信号である。制御回路は、画素駆動回路を制御する。合成回路は、互いに露光時間を異ならせて取得された画素信号を基に、合成画像信号を生成する。制御回路は、画素駆動回路の制御を、第１の制御、第２の制御および第３の制御に切り換える。画素駆動回路は、第１の制御に応じて、第１画素と第２画素とへ第１駆動信号を供給する。第１画素は、画素アレイの画素のうち第１群に属する画素である。第２画素は、画素アレイの画素のうち第２群に属する画素である。第１駆動信号は、露光時間を第１の時間とする駆動信号である。画素駆動回路は、第２の制御に応じて、第２駆動信号を第１画素へ供給し、かつ第３駆動信号を第２画素へ供給する。画素駆動回路は、第３の制御に応じて、第３駆動信号を第１画素へ供給し、かつ第２駆動信号を第２画素へ供給する。第２駆動信号は、露光時間を第２の時間とする駆動信号である。第２の時間は、第１の時間より長い。第３駆動信号は、露光時間を第３の時間とする駆動信号である。第３の時間は、第１の時間より短い。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す固体撮像装置を備えるカメラシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図１に示す画素アレイの模式構成図である。
【図４】図４は、実施形態のＨＤＲモードにおける画素アレイの駆動と、合成画像信号の生成とを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる固体撮像装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（実施形態）
図１は、実施形態の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す固体撮像装置を備えるカメラシステムの構成を示すブロック図である。
【０００９】
カメラシステム１は、カメラモジュール２を備える電子機器である。カメラシステム１は、例えばカメラ付き携帯端末である。カメラシステム１は、デジタルカメラ等の電子機器であっても良い。
【００１０】
カメラシステム１は、カメラモジュール２および後段処理部３を備える。カメラモジュール２は、撮像光学系４および固体撮像装置５を備える。後段処理部３は、イメージシグナルプロセッサ（ＩＳＰ）６、記憶部７および表示部８を備える。
【００１１】
撮像光学系４は、被写体からの光を取り込む。撮像光学系４は、被写体像を結像させるレンズを備える。固体撮像装置５は、被写体像を撮像する。ＩＳＰ６は、固体撮像装置５での撮像により得られた画像信号の信号処理を実施する。記憶部７は、ＩＳＰ６での信号処理を経た画像を格納する。記憶部７は、ユーザの操作等に応じて、表示部８へ画像信号を出力する。
【００１２】
表示部８は、ＩＳＰ６あるいは記憶部７から入力される画像信号に応じて、画像を表示する。表示部８は、例えば、液晶ディスプレイである。カメラシステム１は、ＩＳＰ６での信号処理を経たデータに基づき、カメラモジュール２のフィードバック制御を実施する。
【００１３】
固体撮像装置５は、イメージセンサ１０および信号処理回路１１を備える。イメージセンサ１０は、ＣＭＯＳイメージセンサである。イメージセンサ１０は、画素アレイ１２、制御回路１３、行走査回路１４、カラム処理回路１５および列走査回路１６を備える。制御回路１３、行走査回路１４、カラム処理回路１５および列走査回路１６は、画素アレイ１２が実装されているチップ上に集積された周辺回路部を構成する。
【００１４】
画素アレイ１２は、行列状に配列された画素を備える。各画素は、受光素子であるフォトダイオードを備える。受光素子は、入射光量に応じた信号電荷を生成する。画素は、入射光量に応じて生成された信号電荷を蓄積する。画素アレイ１２の入射側には、カラーフィルタ（図示省略）が設けられている。画素アレイ１２には、互いに異なる色の光を検出する複数の色画素が、規則的な配列をなして配置されている。本実施形態において、複数の色画素は、ベイヤー配列をなして配置されている。
【００１５】
画素駆動線１７は、画素アレイ１２の画素行ごとに設けられている。画素行は、行方向（水平方向）へ配列された画素からなる。画素駆動線１７は、画素から画素信号を読み出すための駆動信号を伝送させる。
【００１６】
垂直信号線１８は、画素アレイ１２の画素列ごとに設けられている。画素列は、列方向（垂直方向）へ配列された画素からなる。垂直信号線１８は、画素から読み出された画素信号を伝送させる。
【００１７】
イメージセンサ１０の駆動のための各種データは、チップ外部から制御回路１３へ供給される。各種データは、固体撮像装置５の動作モードを指示するための信号およびクロック信号などを含む。制御回路１３は、周辺回路部の駆動を制御するための各種パルス信号を生成する。制御回路１３は、駆動タイミングを指示するパルス信号を、行走査回路１４、カラム処理回路１５および列走査回路１６のそれぞれに供給する。
【００１８】
行走査回路１４は、シフトレジスタおよびアドレスデコーダ等を備える。画素駆動回路である行走査回路１４は、画素アレイ１２の画素へ駆動信号を供給する。制御回路１３は、垂直同期信号に応じたパルス信号を、行走査回路１４へ供給する。行走査回路１４は、画素信号が読み出される画素行を、制御回路１３からのパルス信号に応じて順次選択する。行走査回路１４は、選択された画素行の画素へ読み出し信号を供給する読み出し走査を行う。読み出し信号は、入射光量に応じて生成された画素信号を画素から読み出すための駆動信号である。
【００１９】
行走査回路１４は、画素ごとへの読み出し信号の供給に先行して、各画素へのリセット信号の供給による掃き出し走査を行う。リセット信号は、受光素子に残存されている電荷を排出させるための駆動信号である。各画素は、リセット信号が供給されたときから読み出し信号が供給されるまでの間、入射光量に応じて生成された信号電荷を蓄積する。リセット信号が供給されたときから読み出し信号が供給されるまでの期間が、各画素の露光時間とされる。
【００２０】
各画素は、フォトダイオード（ＰＤ）と、ＭＯＳトランジスタである転送トランジスタ、フローティングディフュージョン（ＦＤ）、リセットトランジスタ、増幅トランジスタおよび行選択トランジスタ（いずれも図示省略）を備える。
【００２１】
ＰＤは、入射光量に応じた信号電荷を生成する。転送トランジスタは、行走査回路１４からの読み出し信号に応じて、ＰＤからＦＤへ信号電荷を転送する。ＦＤは、転送トランジスタによって転送された信号電荷を、電位へ変換する。増幅トランジスタは、ＦＤの電位変化を増幅し、画素信号を生成する。行選択トランジスタは、行走査回路１４からの駆動信号である行選択信号に応じて、増幅トランジスタからの画素信号を垂直信号線１８に中継する。リセットトランジスタは、行走査回路１４からのリセット信号に応じて、ＦＤの電荷を排出するとともに、ＦＤの電位を一定レベルに初期化する。なお、本実施形態で説明する画素の構成は一例であって、適宜変更しても良い。
【００２２】
カラム処理回路１５は、垂直信号線１８を伝送した画素信号を、画素列ごとに設けられた単位回路（図示省略）にて処理する。カラム処理回路１５は、画素信号へ、固定パターンノイズの低減のための相関二重サンプリング処理（ＣＤＳ）を施す。カラム処理回路１５は、画素信号へ、アナログ方式の信号からデジタル方式の信号への変換であるＡＤ変換を施す。カラム処理回路１５は、ＣＤＳおよびＡＤ変換以外の信号処理を実施しても良い。カラム処理回路１５は、信号処理を経た画素信号を、単位回路ごとに保持する。
【００２３】
列走査回路１６は、シフトレジスタおよびアドレスデコーダ等を備える。制御回路１３は、水平同期信号に応じたパルス信号を、列走査回路１６へ供給する。列走査回路１６は、画素信号を読み出す画素列を、制御回路１３からのパルス信号に応じて順次選択する。カラム処理回路１５は、列走査回路１６による選択走査に応じて、各単位回路に保持されている画素信号を順次出力する。イメージセンサ１０は、カラム処理回路１５からの画素信号を成分とする画像信号を出力する。
【００２４】
信号処理回路１１は、イメージセンサ１０から入力される画像信号に対し、各種の信号処理を実施する。信号処理回路１１は、イメージセンサ１０と共通のチップ上に実装されていても良い。信号処理回路１１は、ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）合成回路２０を備える。ＨＤＲ合成回路２０は、互いに露光時間を異ならせて取得された画素信号を基に、合成画像信号を生成する。ＨＤＲ合成回路２０は、フレームごとの画像信号を保持するフレームメモリ（図示省略）を備える。
【００２５】
信号処理回路１１は、ＨＤＲ合成回路２０での処理以外に、キズ補正、ガンマ補正、ノイズ低減処理、レンズシェーディング補正、ホワイトバランス調整、歪曲補正、解像度復元等を実施する。図１に示す信号処理回路１１は、ＨＤＲ合成回路２０以外の構成の図示を省略している。
【００２６】
固体撮像装置５は、信号処理回路１１での信号処理を経た画像信号を出力する。固体撮像装置５は、信号処理回路１１での信号処理を経たデータに基づき、イメージセンサ１０のフィードバック制御を実施する。
【００２７】
カメラシステム１は、本実施形態において信号処理回路１１が実施するものとした信号処理の少なくともいずれかを、後段処理部３のＩＳＰ６が実施することとしても良い。カメラシステム１は、信号処理の少なくともいずれかを、信号処理回路１１及びＩＳＰ６の双方が実施しても良い。信号処理回路１１及びＩＳＰ６は、本実施形態で説明する信号処理以外の信号処理を実施することとしても良い。ＨＤＲ合成回路２０の機能は、信号処理回路１１に代えて、ＩＳＰ６が備えていても良い。
【００２８】
固体撮像装置５は、複数の動作モードでの撮像を実施する。複数の動作モードの１つは、ＨＤＲ合成回路２０によるＨＤＲ合成を実施するＨＤＲモードとする。ＩＳＰ６は、例えばカメラシステム１へのユーザの操作に応じて、モード選択信号を生成する。固体撮像装置５は、ＩＳＰ６からのモード選択信号に応じて、動作モードを切り換える。制御回路１３は、モード選択信号に応じて、イメージセンサ１０の各部の制御を切り換える。
【００２９】
図３は、図１に示す画素アレイの模式構成図である。ベイヤー配列は、２×２の画素ブロックを単位とする。赤色（Ｒ）画素および青色（Ｂ）画素は、画素ブロックの対角に配置される。２つの緑色（Ｇ）画素は、画素ブロックのうちＲ画素およびＢ画素の位置以外の位置に配置される。Ｇｒ画素は、画素ブロックに含まれる２つのＧ画素のうち、行方向においてＲ画素と隣り合うＧ画素である。Ｇｂ画素は、画素ブロックに含まれる２つのＧ画素のうち、行方向においてＢ画素と隣り合うＧ画素である。
【００３０】
固体撮像装置５は、ＨＤＲモードにおいて、画素アレイ１２に配列されている画素を、第１群に属する第１画素と第２群に属する第２画素とに分類して、露光時間の切り換えを実施する。第１画素および第２画素は、制御回路１３による制御に応じてそれぞれ異なる露光時間で駆動可能である以外は、同様の構成を備える。
【００３１】
画素領域３１は、第１画素からなる２つの画素行が備えられた領域である。画素領域３２は、第２画素からなる２つの画素行が備えられた領域である。画素アレイ１２は、画素領域３１と画素領域３２が、列方向において交互に配置されている。本実施形態では、２個の第１画素と２個の第２画素とが、列方向において交互に配置されている。
【００３２】
なお、列方向に並べられる第１画素および第２画素の個数は、いずれも２個ずつである場合に限られず、それぞれ適宜変更しても良い。第１画素および第２画素は、列方向のみならず、行方向において所定の個数ずつ交互に配置されたものであっても良い。第１画素および第２画素は、いずれのパターンをなすように配置されたものであっても良い。
【００３３】
ここで、ＨＤＲモードにおける固体撮像装置５の動作について説明する。固体撮像装置５は、ＨＤＲ合成回路２０におけるＨＤＲ合成の処理を、第１の処理と第２の処理とに切り換える。
【００３４】
ＨＤＲ合成回路２０は、第１の処理として、複数のフレーム期間において得られた画素信号を利用して、合成画像信号を生成する。ＨＤＲ合成回路２０は、第２の処理として、１つのフレーム期間において得られた画素信号を利用して、合成画像信号を生成する。固体撮像装置５は、ＨＤＲ合成回路２０が第１の処理および第２の処理のいずれを実施する場合も、画素アレイ１２を共通の手法により駆動させる。
【００３５】
図４は、実施形態のＨＤＲモードにおける画素アレイの駆動と、合成画像信号の生成とを説明する図である。ＨＤＲ合成回路２０は、３つのフレーム期間の画像信号を使用して、１つのフレームの合成画像信号を生成する。図４の上段には、３つのフレーム期間Ｆｉ−１，Ｆｉ，Ｆｉ＋１について、各画素に設定される露光時間を示している。図４の下段には、第１の処理により生成される合成画像信号Ｓｉ１と、第２の処理により生成される合成画像信号Ｓｉ２とを示している。
【００３６】
第１のフレーム期間であるフレーム期間Ｆｉは、通常の撮影モードの場合のシャッタータイミングに応じたフレーム期間である。第２のフレーム期間であるフレーム期間Ｆｉ−１は、フレーム期間Ｆｉの１つ前のフレーム期間である。第３のフレーム期間であるフレーム期間Ｆｉ＋１は、フレーム期間Ｆｉの１つ後のフレーム期間である。
【００３７】
フレーム期間Ｆｉ−１において、制御回路１３は、第２の制御を実施する。制御回路１３は、第２の制御において、画素領域３１の第１画素に対して、露光時間を第２の時間であるＴＬとするタイミングのパルス信号を生成する。ＴＬは、後述する標準の露光時間であるＴＭより長い。行走査回路１４は、制御回路１３からのパルス信号に応じて、露光時間をＴＬとする第２駆動信号を、各第１画素へ供給する。第２駆動信号には、リセット信号がアクティブレベルとされたタイミングからＴＬを経過したタイミングでアクティブレベルとされる読み出し信号が含まれる。
【００３８】
また、制御回路１３は、第２の制御において、画素領域３２の第２画素に対して、露光時間を第３の時間であるＴＳとするタイミングのパルス信号を生成する。ＴＳは、ＴＭより短い。行走査回路１４は、制御回路１３からのパルス信号に応じて、露光時間をＴＳとする第３駆動信号を、各第２画素へ供給する。第３駆動信号には、リセット信号がアクティブレベルとされたタイミングからＴＳを経過したタイミングでアクティブレベルとされる読み出し信号が含まれる。
【００３９】
フレーム期間Ｆｉ−１において、行走査回路１４は、第２の制御に応じて、第１画素には第２駆動信号、第２画素には第３駆動信号を供給する。画素領域３１の第１画素は、長時間露光の画素とされる。画素領域３２の第２画素は、短時間露光の画素とされる。イメージセンサ１０は、第１画素については長時間露光の画素信号、第２画素については短時間露光の画素信号を取得する。
【００４０】
フレーム期間Ｆｉにおいて、制御回路１３は、第１の制御を実施する。制御回路１３は、第１の制御において、画素領域３１の第１画素と画素領域３２の第２画素に対して、露光時間を第１の時間であるＴＭとするタイミングのパルス信号を生成する。行走査回路１４は、制御回路１３からのパルス信号に応じて、露光時間をＴＭとする第１駆動信号を、各第１画素および各第２画素へ供給する。第１駆動信号には、リセット信号がアクティブレベルとされたタイミングからＴＭを経過したタイミングでアクティブレベルとされる読み出し信号が含まれる。
【００４１】
フレーム期間Ｆｉにおいて、行走査回路１４は、第１の制御に応じて、第１画素および第２画素へ第１駆動信号を供給する。画素領域３１の第１画素および画素領域３２の第２画素は、いずれも標準の露光時間の画素とされる。イメージセンサ１０は、第１画素および第２画素について、標準の露光時間による画素信号を取得する。
【００４２】
フレーム期間Ｆｉ＋１において、制御回路１３は、第３の制御を実施する。制御回路１３は、第３の制御において、画素領域３１の第１画素に対して、露光時間を第３の時間であるＴＳとするタイミングのパルス信号を生成する。行走査回路１４は、制御回路１３からのパルス信号に応じて、露光時間をＴＳとする第３駆動信号を、各第１画素へ供給する。
【００４３】
また、制御回路１３は、第３の制御において、画素領域３２の第２画素に対して、露光時間を第２の時間であるＴＬとするタイミングのパルス信号を生成する。行走査回路１４は、制御回路１３からのパルス信号に応じて、露光時間をＴＬとする第２駆動信号を、各第２画素へ供給する。
【００４４】
フレーム期間Ｆｉ＋１において、行走査回路１４は、第３の制御に応じて、第１画素には第３駆動信号、第２画素には第２駆動信号を供給する。画素領域３１の第１画素は、短時間露光の画素とされる。画素領域３２の第２画素は、長時間露光の画素とされる。イメージセンサ１０は、第１画素については短時間露光の画素信号、第２画素については長時間露光の画素信号を取得する。
【００４５】
固体撮像装置５は、動作モードがＨＤＲモードである間、フレーム期間Ｆｉ＋１以降においても、フレーム期間Ｆｉ−１からＦｉ＋１と同様の動作を繰り返す。
【００４６】
ＨＤＲモードにおいて、イメージセンサ１０は、２つのフレーム期間Ｆｉ−１，Ｆｉ＋１では、長時間露光の部分と短時間露光の部分とが互いに入れ違いとされた被写体像を取得する。イメージセンサ１０は、フレーム期間Ｆｉでは、ＨＤＲ合成をＯＦＦとした通常の動作モードの場合と同様の被写体像を取得する。
【００４７】
３つのフレーム期間Ｆｉ−１，Ｆｉ，Ｆｉ＋１において、固体撮像装置５は、第１画素および第２画素について、露光時間をＴＬ，ＴＭ，ＴＳとした場合の各画像信号を取得する。ＨＤＲ合成回路２０は、第１の処理では、３つのフレーム期間Ｆｉ−１，Ｆｉ，Ｆｉ＋１において得られた各画像信号を利用して、合成画像信号Ｓｉ１を生成する。ＨＤＲ合成回路２０は、各画像信号のうち良好なコントラストを備えている部分を繋ぎ合わせて、１つの合成画像を形成する。
【００４８】
固体撮像装置５は、第１の処理によるＨＤＲ合成後の合成画像信号Ｓｉ１を出力する。カメラシステム１は、合成画像信号Ｓｉ１に基づいて、ＨＤＲ画像を取得する。固体撮像装置５は、第１の処理では、複数のフレームにおける画素信号を利用することで、画素アレイ１２の有効画素数に基づく解像度と同等の解像度を備える合成画像を得る。固体撮像装置５は、合成画像における解像度低下を抑制することができる。第１の処理は、被写体とカメラモジュール２との相対移動が小さい場合に適している。
【００４９】
なお、固体撮像装置５は、合成画像信号Ｓｉ１と併せて、フレーム期間Ｆｉにおいて得られた合成前の画像信号を出力しても良い。この場合、カメラシステム１は、合成画像信号Ｓｉ１に基づくＨＤＲ画像と、合成前の画像信号に基づく画像とを取得できる。カメラシステム１は、合成前の画像信号に基づく画像を、表示部８に表示させる画像として用いても良い。
【００５０】
ＨＤＲ合成回路２０は、第２の処理では、１つのフレーム期間Ｆｉ＋１において得られた画像信号を利用して、合成画像信号Ｓｉ２を生成する。ＨＤＲ合成回路２０は、長時間露光により得られた画素信号と短時間露光により得られた画素信号とを適宜補間することで、１つの合成画像を形成する。
【００５１】
固体撮像装置５は、第２の処理によるＨＤＲ合成後の合成画像信号Ｓｉ２を出力する。カメラシステム１は、合成画像信号Ｓｉ２に基づいて、ＨＤＲ画像を取得する。固体撮像装置５は、第２の処理では、１つのフレームにおける画素信号を利用することで、時間差の少ない画素信号から合成画像を得る。固体撮像装置は、合成画像におけるぶれを低減できる。第２の処理は、被写体とカメラモジュール２との相対移動が大きい場合に適している。
【００５２】
なお、ＨＤＲ合成回路２０は、第２の処理での合成画像の形成において、フレーム期間Ｆｉ＋１において得られた画像信号に代えて、フレーム期間Ｆｉ−１において得られた画像信号を利用しても良い。ＨＤＲ合成回路２０は、フレーム期間Ｆｉ＋１において得られた画像信号に基づく合成画像信号Ｓｉ２と、フレーム期間Ｆｉ＋１において得られた画像信号に基づく合成画像信号Ｓｉ２との双方を出力しても良い。この場合、カメラシステム１は、フレーム期間Ｆｉ＋１の画像信号に基づくＨＤＲ画像と、フレーム期間Ｆｉ−１の画像信号に基づくＨＤＲ画像とを取得できる。
【００５３】
ＨＤＲ合成回路２０は、３つのフレーム期間Ｆｉ−１，Ｆｉ，Ｆｉ＋１におけるＨＤＲ合成の処理として、第１の処理と第２の処理との双方を実施しても良い。ＨＤＲ合成回路２０は、第１の処理により生成された合成画像信号Ｓｉ１と、第２の処理により生成された合成画像信号Ｓｉ２との双方を出力する。この場合、カメラシステム１は、合成画像信号Ｓｉ１に基づくＨＤＲ画像と、合成画像信号Ｓｉ２に基づくＨＤＲ画像とを取得できる。
【００５４】
固体撮像装置５は、カメラシステム１へのユーザの操作に応じて、ＨＤＲ合成回路２０における処理として第１の処理と第２の処理との一方を選択しても良い。カメラシステム１は、第１の処理と第２の処理とが実施される場合に、第１の処理を経て得られた画像と第２の処理を経て得られた画像のうちユーザの操作により選択された一方を、記憶部７に保存しても良い。
【００５５】
固体撮像装置５は、被写体とカメラモジュール２の相対移動の度合いを検出した結果に応じて、第１の処理と第２の処理との一方を選択しても良い。固体撮像装置５は、カメラモジュール２に備えられた手振れ検出機構（図示省略）で検出された手振れ量に応じて、第１の処理と第２の処理との一方を選択しても良い。固体撮像装置５は、手振れ量が大きい場合には第２の処理を選択することで、ぶれが低減された画像を得ることができる。固体撮像装置５は、手振れ量が小さい場合には第１の処理を選択することで、ぶれの低減より解像感を重視した画像を得ることができる。
【００５６】
実施形態によると、固体撮像装置５は、制御回路１３による行走査回路１４の制御を、第１の制御、第２の制御および第３の制御に切り換える。固体撮像装置５は、第１画素および第２画素について、露光時間を第１の時間、第２の時間および第３の時間とした場合の各画素信号を取得する。固体撮像装置５は、かかる画素信号を利用することで、合成画像における解像度低下の抑制と、合成画像におけるぶれの低減とを実現できる。以上により、固体撮像装置５は、合成画像における解像度低下の抑制とぶれの低減とを可能とし、高品質な画像を撮影できるという効果を奏する。
【００５７】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態およびその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
５  固体撮像装置、１２  画素アレイ、１３  制御回路、１４  行走査回路、２０  ＨＤＲ合成回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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