(57)【要約】      （修正有）【課題】静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間によらず、動画像を取得するための光電変換部により取得される画像の白飛びや黒潰れを抑制する。【解決手段】動画像を取得するための光電変換部と、静止画像を取得するための光電変換部と、をそれぞれ含む複数の画素を有する撮像素子１００と、撮像素子を制御する制御部２０８と、を備える撮像装置２００であって、制御部は、動画像を取得するための光電変換部に、所定の電荷蓄積時間で蓄積される電荷量に応じて、静止画像を取得するための光電変換部を制御する。【選択図】図１
2017118265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画像を取得するための光電変換部と、静止画像を取得するための光電変換部と、をそれぞれ含む複数の画素を有する撮像素子と、
前記撮像素子を制御する制御部と、を備える撮像装置であって、
前記制御部は、前記動画像を取得するための光電変換部に、１フレーム時間内の所定の電荷蓄積時間で蓄積される電荷量に応じて、前記静止画像を取得するための光電変換部を制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記静止画像を取得するための光電変換部から電荷を排出させるタイミングを制御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】
前記制御部は、前記静止画像を取得するための光電変換部から電荷を排出させるために排出トランジスタに印加する電圧を制御す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、前記静止画像を取得するための光電変換部において電荷の蓄積を開始させるタイミング及び前記電荷の蓄積を終了させるタイミングを制御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５】
前記静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間は、前記１フレーム時間内の時間であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間の前記所定の電荷蓄積時間に対する比が小さいほど、前記静止画像を取得するための光電変換部から電荷を排出するタイミングを遅らせることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間の前記所定の電荷蓄積時間に対する比が小さいほど、前記静止画像を取得するための光電変換部から電荷を排出するときに排出トランジスタに印加する電圧を低くすることを特徴とする請求項３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、デジタルカメラ等の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、動画像を取得しながら静止画像も取得することができるデジタルカメラの実現に対する要請が高まっている。一般に、滑らかな動画像を得るためには撮像素子の読み出しフレームレートと同程度の電荷蓄積時間で撮影することが好ましい。一方で、静止画像の場合は被写体の動きの速さに応じた電荷蓄積時間を設定することが好ましい。従って、静止画像と動画像を同時に取得するためには、電荷蓄積時間の異なる２種類の画素信号を取得する必要がある。
【０００３】
画素に入射する光量は電荷蓄積時間に比例する。そのため、明るさが同じ動画像と静止画像を同時に取得するためには、電荷蓄積時間の長さに応じて画素の感度を異ならせる必要がある。特許文献１では、画素中に開口率（受光面の面積）の異なる複数の光電変換部を設けると共に、各々の光電変換部における電荷蓄積時間を変えている。そして、それにより、各々の光電変換部から動画像を取得するための画素信号と、静止画像を取得するための画素信号を取得することができる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２０３９１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に記載されている撮像素子を使用して動画像と静止画像を同時に取得した場合、以下のような課題が発生する。
【０００６】
前述したように、静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間は、被写体の動きの速さによって決定することが好ましい。被写体の動きが速い場合等、静止画像を取得するために設定される、静止画像を取得するための電荷蓄積時間ＴＳが短い場合には、第２の時間中に、静止画像を取得するための光電変換部に入射する光量が少なくなる。一方、意図的に動きブレを付加したい場合等、第２の時間が長い場合には、第２の時間中に、静止画像を取得するための光電変換部に入射する光量が多くなる。
【０００７】
従って、第２の時間が長い場合には、静止画像が白飛びしやすくなり、第２の時間が短い場合には、静止画像が黒潰れしやすくなる。その結果、静止画像の画質が低下してしまう。
【０００８】
静止画像の画質の低下を抑制するために、第２の時間によって撮像レンズの絞り値を変える方法を使用することが考えられる。具体的には、第２の時間が長い場合には撮像レンズの絞りを絞り、第２の時間が短い場合には撮像レンズの絞りを開けばよい。しかしながら、この方法を使用した場合、以下のように、動画像の画質が低下する、という課題が発生する。
【０００９】
前述したように、動画像を取得するために設定される、動画像を取得するための電荷蓄積時間（所定の電荷蓄積時間）ＴＭは被写体の動きの速さによらず、１フレーム時間（１フレーム当たりの時間）と同程度に固定することが好ましい。従って、第２の時間が長い場合に撮像レンズの絞りを絞ると、動画像を取得するための光電変換部に入射する光量が少なくなる。同様に、第２の時間が短い場合に撮像レンズの絞りを開くと、動画像を取得するための光電変換部に入射する光量が多くなる。その結果、第２の時間が長い場合には、動画像が黒潰れしやすくなり、第２の時間が短い場合には、動画像が白飛びしやすくなる。即ち、動画像の品質が低下してしまう。
【００１０】
本発明は、動画像を取得するための光電変換部と、静止画像を取得するための光電変換部と、をそれぞれ含む複数の画素を有する撮像素子等を備える撮像装置における課題を解決するものである。つまり、当該撮像装置であって、静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間によらず、動画像を取得するための光電変換部により取得される画像の白飛びや黒潰れを抑制することができる撮像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、動画像を取得するための光電変換部と、静止画像を取得するための光電変換部と、をそれぞれ含む複数の画素を有する撮像素子と、前記撮像素子を制御する制御部と、を備える撮像装置であって、前記制御部は、前記動画像を取得するための光電変換部に、１フレーム時間内の所定の電荷蓄積時間で蓄積される電荷量に応じて、前記静止画像を取得するための光電変換部を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、動画像を取得するための光電変換部と、静止画像を取得するための光電変換部と、をそれぞれ含む複数の画素を有する撮像素子等を備える撮像装置における課題を解決するものである。つまり、当該撮像装置であって、静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間によらず、動画像を取得するための光電変換部により取得される画像の白飛びや黒潰れを抑制することができる撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る、（ａ）撮像装置の断面図（概略）、（ｂ）撮像素子の平面図。
【図２】本発明に係る撮像素子が有する画素の断面図。
【図３】本発明に係る撮像素子の回路図。
【図４】実施例１に係る撮像素子の動作フローを説明するためのタイミング図。
【図５】実施例１に係る光電変換部に蓄積される電荷量について説明するための概念図。
【図６】実施例１に係る撮像素子の他の動作フローを説明するためのタイミング図。
【図７】実施例１に係る撮像素子の他の動作フローを説明するためのタイミング図。
【図８】実施例２に係る撮像素子の動作フローを説明するためのタイミング図。
【図９】実施例２に係る光電変換部に蓄積される電荷量について説明するための概念図。
【図１０】実施例２に係る撮像素子の他の動作フローを説明するためのタイミング図。
【図１１】実施例３に係る撮像素子の動作フローを説明するためのタイミング図。
【図１２】実施例３に係る撮像素子の他の動作フローを説明するためのタイミング図。
【図１３】実施例３に係る光電変換部に蓄積される電荷量について説明するための概念図。
【図１４】従来技術に係る撮像素子の動作フローを説明するためのタイミング図。
【図１５】従来技術に係る光電変換部に蓄積される電荷量について説明するための概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて、本発明を実施するための形態ついて説明する。その際、全ての図面において同一の機能を有するものに対しては同一の符号を付し、当該同一の機能を有するものについての繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
＜撮像装置＞
図１（ａ）は、本発明に係る撮像装置２００の概略図である。撮像装置２００は、絞り（不図示）を有する撮像レンズ２０１を取り付けるためのレンズ取付部２０６を有する筺体２０７と、撮像素子１００と、撮像装置２００（の駆動）を制御する制御部２０８と、筺体内に外部の光を取り込む撮像レンズ２０１と、を備える。そして、撮像レンズ２０１が、レンズ取付部２０６にて筺体２０７に取り付けられる。撮像装置２００は、撮像レンズ２０１を筺体２０７から取り外して交換可能な構成であってもよいし、交換ができない構成であってもよい。制御部２０８は、ＣＰＵ２０２、排出回路（転送回路）２０３、及び信号処理部２０４、素子駆動回路２０５を含んでいる。
【００１６】
ＣＰＵ２０２は、排出回路２０３、信号処理部２０４、素子駆動回路２０５を制御する回路である。素子駆動回路２０５は、ＣＰＵ２０２からの信号をうけて、撮像素子１００を駆動する回路である。素子駆動回路２０５は、各画素に設けられた光電変換部（動画像を取得するための光電変換部、静止画像を取得するための光電変換部）を駆動する。
【００１７】
制御部２０８による光電変換部の制御としては、たとえば、（静止画像を取得するための光電変換部に電荷を蓄積させた後に、）静止画像を取得するための光電変換部から電荷を排出（転送）させるタイミングを制御することが挙げられる。また、（静止画像を取得するための光電変換部に電荷を蓄積させた後に、）静止画像を取得するための光電変換部から電荷を排出（転送）させるために排出トランジスタ（転送トランジスタ）に印加する電圧を制御することが挙げられる。また、その他には、静止画像を取得するための光電変換部において電荷の蓄積を開始させるタイミング及び電荷の蓄積を終了させるタイミングを制御すること等が挙げられる。
【００１８】
排出回路２０３は、撮像素子１００から読み出された信号を記憶したり、信号処理部２０４へ排出（転送）したりする。信号処理部２０４は、排出回路２０３を介して排出された信号の処理を行う。
【００１９】
＜撮像素子＞
図１（ｂ）は、本発明に係る固体撮像素子（撮像素子）１００の一例を示す概略図である。撮像素子１００は、画素１１０が複数設けられた画素領域１０１（破線で囲まれた領域）と、垂直走査回路１０２、水平走査回路１０３が配置された領域を有する。垂直走査回路１０２と水平走査回路１０３を合わせて周辺回路と呼ぶ。図１（ｂ）では、画素領域１０１に画素１１０が行方向に４個、列方向に４個設けられる例を示したが、画素１１０の配置はこれに限るものではない。なお、行方向とは図面のＸ軸方向であり、列方向とは図面のＹ軸方向である。
【００２０】
＜画素の構造＞
図２は、画素１１０の構造を示す断面模式図である。図２（ａ）は、基板表面を、基板に対して直交するＺ軸方向から見たときの、画素１１０におけるレイアウトを示す図面であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の一点鎖線２Ｂ−２ＢにおけるＸＺ断面を示す図面である。
【００２１】
画素１１０は、基板１１５内に設けられた第１の光電変換部１１１、第２の光電変換部１１２と、光電変換部よりも光の入射側にマイクロレンズ１１４等の集光手段を有する。そして、マイクロレンズ１１４の光軸１１６は、第１の光電変換部１１１と第２の光電変換部１１２の間に設けられたバリア領域１１３の基板表面における中央１１７に対して、第２の光電変換部１１２側にずらされている。バリア領域１１３は、第１の光電変換部１１１と第２の光電変換部１１２の間の電荷クロストークを抑制するためにある。「バリア領域の基板表面における中央」とは、バリア領域の基板表面における重心（面積重心）付近（バリア領域の基板表面における重心を含む）のことである。たとえば、バリア領域の基板表面における形状が矩形の場合には、当該矩形の重心付近のことである。
【００２２】
第２の光電変換部１１２の感度は第１の光電変換部１１１よりも高い。光電変換部の感度とは、光電変換部に蓄積される電荷量の、単位時間当たりに画素に入射する光量に対する比（光電変換部に蓄積される電荷量／単位時間当たりに画素に入射する光量）で定義される。光電変換部の感度は、バリア領域１１３の基板表面における中央１１７に対して、マイクロレンズの光軸１１６をずらすことにより変えることができる。
【００２３】
第１の光電変換部１１１、第２の光電変換部１１２は、検出する波長帯域で吸収を有するシリコン等の材料で形成された基板１１５に、イオン打ち込み等でポテンシャル分布を形成することにより設けられる。バリア領域１１３は、第１の光電変換部１１１と第２の光電変換部１１２の間の電荷クロストークを抑制するポテンシャル障壁を有する。第１の光電変換部１１１と第２の光電変換部１１２の間に設けられるポテンシャル障壁の最大値を含み、ポテンシャル障壁の最大値の９割以上の大きさのポテンシャルを有する領域が、バリア領域１１３に相当する。
【００２４】
このとき、第１の光電変換部１１１、第２の光電変換部１１２が設けられる領域ではなく、バリア領域１１３が設けられる領域にイオンを打ち込んで、ポテンシャル障壁を形成してもよい。また、光電変換部が設けられる領域とバリア領域が設けられる領域の両方にイオン打ち込みを行ってもよい。このとき、光電変換部が設けられる領域に打ち込むイオンと、バリア領域が設けられる領域に打ち込むイオンは、互いに逆の導電性を有することが好ましい。
【００２５】
バリア領域１１３のポテンシャル障壁が高いほど、第１の光電変換部１１１に蓄積された電荷と第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷の間の電荷クロストークを抑制することができる。しかし、実際には狭い領域に選択的にイオン打ち込みを行うことは困難であるため、第１の光電変換部１１１に蓄積された電荷と第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷の間の電荷クロストークを完全に抑制することは困難である。後述するように、本発明では、この電荷クロストークを利用することで、第２の時間Ｔｅｘ２によらず、静止画像と動画像の白飛びや黒潰れが抑制されている。
【００２６】
なお、第１の光電変換部１１１と第２の光電変換部１１２は、図２のようにＸ軸方向に並列される必要はなく、Ｘ軸と０°より大きな角度を成す方向に並列されてもよい。また、第１の光電変換部１１１及び第２の光電変換部１１２の基板表面における受光面の形状は、図２（ａ）に示される長方形でなくてもよい。円形や楕円形、多角形等でもよい。多角形の角は製造プロセスで形成される丸みを帯びてもよい。
【００２７】
また、図２では、第１の光電変換部１１１と第２の光電変換部１１２の受光面の面積が異なる例を示したが、第１の光電変換部１１１と第２の光電変換部１１２の受光面の面積が等しくてもよい。受光面の面積が等しくても、マイクロレンズ１１４の光軸がバリア領域１１３の基板表面における中央１１７から第２の光電変換部１１２側にずれて配置されれば、第２の光電変換部１１２の感度を第１の光電変換部１１１よりも高くすることができる。
【００２８】
更に、集光手段として、マイクロレンズではなく光導波路を使用してもよいし、マイクロレンズと光導波路の両方を使用してもよい。光導波路を使用した場合には、バリア領域１１３の基板表面における中央１１７に対して、光導波路のコアの射出端の中央をずらすことにより変えることができる。「コアの射出端の中央」とは、コアの射出端の重心（面積重心）付近（コアの射出端の重心を含む）のことである。
【００２９】
＜画素の回路構成＞
図３は、画素１１０の回路構成を示した図面である。画素１１０は、第１の光電変換部１１１、第２の光電変換部１１２、第１の画素内メモリ１２１、第２の画素内メモリ１２２を有する。また、第１の光電変換部１１１から第１の画素内メモリ１２１に電荷を排出（転送）する第１の排出トランジスタ（第１の転送トランジスタ）１３１が設けられる。また、第２の光電変換部１１２から第２の画素内メモリ１２２に電荷を排出（転送）する第２の排出トランジスタ（転送トランジスタ）１３２が設けられる。第１の画素内メモリ１２１は第１のリセットトランジスタ１４１を介して、第２の画素内メモリ１２２は第２のリセットトランジスタ１４２を介して、各々ドレイン電源線１９３に接続される。
【００３０】
第１の画素内メモリ１２１に排出された電荷は、第１のソースフォロア１５１を介して電圧信号に変換され、選択線１９１と第１の選択トランジスタ１６１によって垂直信号線１７１に読み出せるように構成される。同様に、第２の画素内メモリ１２２に排出された電荷は第２のソースフォロア１５２を介して電圧信号に変換され、選択線１９２と第２の選択トランジスタ１６２によって垂直信号線１７２に読み出せるように構成される。撮像素子１００は、第１の光電変換部１１１に蓄積された電荷による第１の画素信号と、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷による第２の画素信号の両方を、（動画像を取得するための）１フレーム時間内で取得することができる。
【００３１】
また、垂直走査回路１０２から送られる信号により、第１の光電変換部１１１と第２の光電変換部１１２は駆動される。具体的には、第１の光電変換部１１１と第２の光電変換部１１２のうち、動画像を取得するための光電変換部に、１フレーム時間内の所定の電荷蓄積時間で蓄積される電荷量に応じて、静止画像を取得するための光電変換部は駆動される。当該駆動は、制御部２０８（ＣＰＵ２０２）により制御される。「電荷蓄積時間」とは、画素信号を生成するために使用される電荷を、光電変換部内に蓄積させる際に要する時間のことである。垂直走査回路１０２から送られる信号は、第１の排出線（第１の転送線）１８１、第２の排出線（第２の転送線）１８２、リセット線１９４を介して送られる。なお、以下では、第１の光電変換部１１１の電荷蓄積時間のことを「第１の時間」、第２の光電変換部１１２の電荷蓄積時間のことを「第２の時間」という。
【００３２】
本発明に係る撮像装置（制御部）は、第１の時間であって第２の時間ではない時間（第３の時間）中に流入電荷量を、第２の時間に応じて制御することを特徴とする。なお、以下では、第２の光電変換部１１２から第１の光電変換部１１１への流入電荷量のことを、単に「流入電荷量」という。
【００３３】
＜電荷クロストーク＞
そこでまず、第１の光電編変換部と第２の光電変換部１１２の間の電荷流入現象（電荷クロストーク）について説明する。図１４は、第３の時間Ｔｗａ中の流入電荷量の制御を行わない、従来技術に係る撮像素子における動作フローを説明するためのタイミング図である。図１４を用いて、従来の撮像素子のタイミング図について説明しつつ、電荷クロストークについて説明する。
【００３４】
＜従来の撮像素子のタイミング図＞
第１の排出トランジスタ１３１、第２の排出トランジスタ１３２、第１のリセットトランジスタ１４１、第２のリセットトランジスタ１４２をＯＮにする。それにより、第１の光電変換部１１１、第２の光電変換部１１２、第１の画素内メモリ１２１、第２の画素内メモリ１２２をリセットする。そして、時刻Ｔ１に、第１の排出トランジスタ１３１、第２の排出トランジスタ１３２をＯＦＦにして、第１の光電変換部１１１、第２の光電変換部１１２の電荷蓄積を開始させる。
【００３５】
第２の光電変換部１１２の電荷蓄積中の時刻Ｔ２に、第２の選択トランジスタ１６２をＯＮにし、第２のソースフォロア１５２の読み出しノイズを読み取る。その後、時刻Ｔ３に第２の排出トランジスタ１３２をＯＮにし、第２の光電変換部１１２の電荷蓄積を終了させると共に、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷を第２の画素内メモリ１２２に排出する。即ち、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３まで（第２の時間Ｔｅｘ２）が、第２の光電変換部１１２の電荷蓄積時間に相当する。
【００３６】
次に、時刻Ｔ４に、第２の選択トランジスタ１６２をＯＮにして、第２の画素内メモリ１２２に保持された電荷による画素信号を読み出す。時刻Ｔ４に取得された画素信号には第２のソースフォロア１５２の読み出しノイズが含まれるため、時刻Ｔ２に取得された読み出しノイズ成分を差し引いて真の画素信号を取得する（一般に、「相関２重サンプリング」と呼ばれる）。ここまでで、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷による画素信号を取得することができる。
【００３７】
続いて、第１の光電変換部１１１に蓄積された電荷による画素信号を取得する。基本的な動作フローは第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷による画素信号の読み出し方法と同じである。即ち、第１の光電変換部１１１の電荷蓄積中の時刻Ｔ５に、第１の選択トランジスタ１６１をＯＮにし、第１のソースフォロア１５１の読み出しノイズを読み取る。その後、時刻Ｔ６に第１の排出トランジスタ１３１をＯＮにし、第１の光電変換部１１１の電荷蓄積を終了させると共に、第１の光電変換部１１１に蓄積された電荷を第１の画素内メモリ１２１に排出する。
【００３８】
最後に、時刻Ｔ７に、第１の選択トランジスタ１６１をＯＮにして、読み出しノイズを含んだ画素信号を読み出し、相関２重サンプリングを行うことで、第１の光電変換部１１１に蓄積された電荷による画素信号を取得することができる。第１の光電変換部１１１の電荷蓄積時間は時刻Ｔ１から時刻Ｔ６まで（第１の時間Ｔｅｘ１）であり、第２の光電変換部１１２の電荷蓄積時間（第２の時間Ｔｅｘ２）よりも長い。また、第１の時間Ｔｅｘ１であって、第２の時間Ｔｅｘ２ではない時間が第３の時間Ｔｗａである。
【００３９】
図１５は、第３の時間Ｔｗａ中の時刻Ｔ８において、各々の第１の光電変換部１１１、第２の光電変換部１１２に蓄積される電荷量を説明するための模式図面である。図１５は、光電変換部及び画素内メモリの容量を容器の大きさで、蓄積された電荷量を容器内に蓄積された液体の量でモデル化したものである。
【００４０】
第１の光電変換部１１１では、第１の排出トランジスタ１３１がＯＦＦになった時刻Ｔ１から、時刻Ｔ８までに第１の光電変換部１１１に入射した光により生成された光電子が蓄積される。第２の光電変換部１１２については、第２の排出トランジスタ１３２がＯＦＦになった時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までに入射した光により生成された光電子は既に第２の画素内メモリ１２２に排出される。但し、時刻Ｔ３から時刻Ｔ８に入射した光により生成された光電子が第２の光電変換部１１２に蓄積される。
【００４１】
即ち、第３の時間Ｔｗａ中の時刻Ｔ８において、第１の光電変換部１１１にも第２の光電変換部１１２にも電荷が蓄積される。前述したように、第１の光電変換部１１１と第２の光電変換部１１２の間には電荷クロストークが発生するため、相対的に蓄積される電荷量の多い光電変換部から、相対的に蓄積される電荷量の少ない光電変換部に正味で電荷が流入する。具体的には、正味の流入電荷量は、第２の光電変換部１１２に蓄積される電荷量から第１の光電変換部１１１に蓄積される電荷量を引いた差分に比例する。ここで、正味の流入電荷量は符号付きの量として定義する。即ち、正味で第１の光電変換部１１１から第２の光電変換部１１２へ電荷が流入する場合は、流入電荷量が負であると定義する。
【００４２】
たとえば、図１５では、第１の光電変換部１１１に蓄積される電荷量の方が多いので、第１の光電変換部１１１から第２の光電変換部１１２に電荷が流入することになる。即ち、電荷流入量の符号は負である。
【００４３】
＜設定電荷蓄積時間の大小と電荷流入量の大小＞
本発明に係る撮像装置（制御部）は、第２の時間Ｔｅｘ２に応じて、第３の時間Ｔｗａ中の流入電荷量を制御する。それにより、第１の時間Ｔｅｘ１中に第１の光電変換部１１１に蓄積される電荷量を制御する。具体的には、第２の時間Ｔｅｘ２の第１の時間Ｔｅｘ１に対する比（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）が大きいほど、第３の時間Ｔｗａにおいて、第２の光電変換部１１２から第１の光電変換部１１１に流入する電荷が多くなるように制御する。
【００４４】
その結果、第２の時間Ｔｅｘ２によらず、静止画像と動画像の白飛びや黒潰れを抑制することを可能としている。なお、具体的な電荷流入量の制御方法については後述する。
【実施例１】
【００４５】
＜電荷排出のタイミングを調整＞
実施例１における撮像素子では、第３の時間Ｔｗａ中の一部の時間（第４の時間Ｔｄｒ）において第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷を排出（転送）する。そして、このとき、第４の時間Ｔｄｒを第２の時間Ｔｅｘ２に応じて変えることで、電荷クロストーク量を制御する。実施例１に係る撮像素子の画素の構造及び回路図を、図２及び図３に示した。第２の時間Ｔｅｘ２は、電荷の蓄積を開始させるタイミングから電荷の蓄積を終了させるタイミングまでの時間である。
【００４６】
図４は、実施例１に係る撮像素子における、電荷クロストーク量を制御するための動作フローを説明するためのタイミング図である。図４に示された、実施例１に係る撮像素子における動作フローと、図１４に示された、従来技術に係る撮像素子における動作フローとは、第３の時間Ｔｗａ中の動作フローが異なる。また、図５は、第３の時間Ｔｗａ中において、各々の第１の光電変換部１１１、第２の光電変換部１１２に蓄積される電荷量を説明するための模式図である。
【００４７】
まず、図１４と同様に、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までトランジスタを制御して第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷による第２の画素信号を取得する。
【００４８】
次に、第３の時間Ｔｗａ中の時刻Ｔ８に、第２の排出トランジスタ１３２及び第２のリセットトランジスタ１４２をＯＮにして、第２の光電変換部１１２及び第２の画素内メモリ１２２に蓄積された電荷をドレイン電源に排出する。そして、時刻Ｔ９に第２の排出トランジスタ１３２及び第２のリセットトランジスタ１４２をＯＦＦにして、第２の光電変換部１１２と第２の画素内メモリ１２２をフロート状態とする。即ち、時刻Ｔ８から時刻Ｔ９までの第４の時間Ｔｄｒでは、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷の少なくとも一部が、第２の画素内メモリ１２２を介して、ドレイン電源に排出される。一方、時刻Ｔ３から時刻Ｔ８までの時間（第５の時間Ｔａｃ）では、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷は排出されない。
【００４９】
最後に、図１４と同様に、時刻Ｔ５から時刻Ｔ７までトランジスタを制御して、第１の光電変換部１１１に蓄積された電荷による第１の画素信号を取得する。以上の動作フローにより、第１の画素信号と第２の画素信号を１フレーム時間内で取得することができる。
【００５０】
前述したように、正味の流入電荷量は、第２の光電変換部１１２に蓄積される電荷量から第１の光電変換部１１１に蓄積される電荷量を引いた差分に比例する。従って、第４の時間Ｔｄｒ中では、第５の時間Ｔａｃ中よりも、正味の流入電荷量が少なくなる。
【００５１】
実施例１に係る撮像素子では、第２の時間Ｔｅｘ２に応じて、第４の時間Ｔｄｒの長さを制御することで電荷クロストーク量を制御する。それにより、第１の時間Ｔｅｘ１中に第１の光電変換部１１１に蓄積される電荷量による第１の画素信号の大きさを制御することができる。その結果、第２の時間Ｔｅｘ２によらず、静止画像と動画像の白飛びや黒潰れを抑制することができる。
【００５２】
＜静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間との関係＞
具体的には、静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間により、第４の時間Ｔｄｒの長さを以下のように変更する。以下で、第２の時間Ｔｅｘ２と、第１の時間Ｔｅｘ１の大小関係により場合分けを行って説明する。
【００５３】
＜第４の時間Ｔｄｒの長さ＞
第４の時間Ｔｄｒの長さを以下のように変更する。以下で、第２の時間Ｔｅｘ２と、第１の時間Ｔｅｘ１の大小関係により場合分けを行って説明する。
【００５４】
＜静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間ＴＳ＞動画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間ＴＭ＞
【００５５】
まず、意図的に動きブレを付加したい場合等、静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間ＴＳが、動画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間（所定の電荷蓄積時間）ＴＭより長い場合について説明する。この場合には、相対的に感度が低い第１の光電変換部１１１に蓄積された電荷による第１の画素信号から静止画像を生成し、相対的に感度が高い第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷による第２の画素信号から動画像を生成する。つまり、第１の時間Ｔｅｘ１が、静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間ＴＳとなり、第２の時間Ｔｅｘ２が、動画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間ＴＭとなる。
【００５６】
従来の撮像素子のように、第３の時間Ｔｗａ中に発生する電荷クロストーク量を制御しなかった場合、第１の時間Ｔｅｘ１（ＴＳ）が短いほど、第１の時間Ｔｅｘ１（ＴＳ）中に第１の光電変換部１１１に蓄積される電荷量は少なくなる。
【００５７】
従って、第１の時間Ｔｅｘ１（ＴＳ）が短いほど、第４の時間Ｔｄｒを長くして、第２の光電変換部１１２から第１の光電変換部１１１へ流入する正味の電荷量を多くする。言い換えると、第２の時間Ｔｅｘ２（ＴＭ）の第１の時間Ｔｅｘ１（ＴＳ）に対する比（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）が大きいほど、第４の時間Ｔｄｒの第３の時間Ｔｗａに対する比（Ｔｄｒ／Ｔｗａ）を大きくする。
【００５８】
＜静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間ＴＳ＜動画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間ＴＭ＞
【００５９】
次に、被写体の動きが比較的速い場合等、静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間ＴＳが、動画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間（所定の電荷蓄積時間）ＴＭより短い場合について説明する。この場合には、相対的に感度が高い第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷による第２の画素信号から静止画像を生成し、相対的に感度が低い第１の光電変換部１１１に蓄積された電荷による第１の画素信号から動画像を生成する。つまり、第１の時間Ｔｅｘ１が、動画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間ＴＭとなり、第２の時間Ｔｅｘ２が、静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間ＴＳとなる。
【００６０】
前述したように、第３の時間Ｔｗａ中に第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷は、第２の画素信号を生成するために使用される電荷としては使用されない。従って、第４の時間Ｔｄｒの長さを制御することにより、第１の光電変換部１１１に蓄積された電荷による第１の画素信号の大きさは変化するが、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷による第２の画素信号の大きさは変化しない。
【００６１】
そのため、電荷クロストーク量の制御に加えて、撮像レンズの絞り値を変更することで、第２の画素信号の大きさを制御する。具体的には、第２の時間Ｔｅｘ２（ＴＳ）が長い場合には撮像レンズの絞りを絞り、第２の時間Ｔｅｘ２（ＴＳ）が短い場合には撮像レンズの絞りを開くことにより、第２の画素信号の大きさを制御する。
【００６２】
前述したように、このように撮像レンズの絞り値により第２の画素信号の大きさを制御した場合には、第１の画素信号の大きさも同時に変化してしまう。その結果、静止画像の白飛びや黒潰れが抑制することができても、動画像に白飛びや黒潰れが発生してしまう。
【００６３】
本発明に係る撮像装置は、電荷クロストーク量を制御することにより第１の画素信号の大きさを制御することで、静止画像と動画像の双方において白飛びや黒潰れを抑制することができる。
【００６４】
具体的には、第２の時間Ｔｅｘ２（ＴＳ）が長いほど撮像レンズの絞りのＦ値を大きくすると共に、第４の時間Ｔｄｒを長くして、第２の光電変換部１１２から第１の光電変換部１１１へ流入する正味の電荷量を多くして、第１の画素信号の大きさを大きくする。言い換えると、第２の時間Ｔｅｘ２（ＴＳ）の第１の時間Ｔｅｘ１（ＴＭ）に対する比（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）が大きいほど、第４の時間Ｔｄｒの第３の時間Ｔｗａに対する比（Ｔｄｒ／Ｔｗａ）を大きくする。
【００６５】
＜まとめ＞
以上より、第２の時間Ｔｅｘ２と第１の時間Ｔｅｘ１の大小関係によらず、第２の時間Ｔｅｘ２の第１の時間Ｔｅｘ１に対する比（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）が大きいほど、第４の時間Ｔｄｒの第３の時間Ｔｗａに対する比（Ｔｄｒ／Ｔｗａ）を大きくする。これにより、第２の時間Ｔｅｘ２によらず、静止画像と動画像の白飛びや黒潰れを抑制することができる。
【００６６】
＜ＯＮ／ＯＦＦの順番が逆＞
なお、図４では、第３の時間Ｔｗａ中の前半の時刻Ｔ３から時刻Ｔ８までの間では、第２の光電変換部１１２に電荷を蓄積させ、後半の時刻Ｔ８から時刻Ｔ９までの間では、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷をドレイン電源に排出した例を示した。しかし、第３の時間Ｔｗａ中の前半の時間で、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷をドレイン電源に排出し、第３の時間Ｔｗａ中の後半の時間で、第２の光電変換部１１２に電荷を蓄積しても良い。図６は、その場合における、撮像素子における動作フローを説明するためのタイミング図である。時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１１まで第２の排出トランジスタ１３２及び第２のリセットトランジスタ１４２をＯＮにすることで、時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１１までの第４の時間Ｔｄｒにおいて、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷をドレイン電源に排出している。
【００６７】
＜複数回制御＞
更に、図７のように、第２の排出トランジスタ１３２と第２のリセットトランジスタ１４２のＯＮ／ＯＦＦを複数回繰り返してもよい。即ち、排出トランジスタに印加されるバイアス（電圧）の大きさを時間的に変化させてもよい。ＯＮ／ＯＦＦを複数回繰り返すことで、発生する電荷クロストーク量を時間的に制御することができる。その結果、画像の動きブレ量を精密に制御することができるため、好ましい。以下で理由を説明する。
【００６８】
第１の時間Ｔｅｘ１中に第１の光電変換部１１１に蓄積される電荷量は、第１の光電変換部１１１に入射する光により発生する電荷量Ｑ１と、電荷クロストークによる、第３の時間Ｔｗａ中の流入電荷量（電荷クロストーク量）Ｑ２の和で決定される。ここで、前述したように、第４の時間Ｔｄｒ中の流入電荷量は、第５の時間Ｔａｃ中の流入電荷量よりも小さい。従って、電荷量Ｑ２は、主に第５の時間Ｔａｃ中に画素１１０に入射する光により発生した電荷により構成される。そのため、特に電荷量Ｑ２の電荷量Ｑ１に対する割合が大きい場合、第１の光電変換部１１１の正味の電荷蓄積時間は、設定電荷蓄積時間である第１の時間Ｔｅｘ１からずれてくる。
【００６９】
ここで、図７のように、発生する電荷クロストーク量を時間的に制御すれば、電荷量Ｑ２の発生時刻を第３の時間Ｔｗａ中で均一になるように制御することができる。その結果、電荷量Ｑ１と電荷量Ｑ２の合計で決定される電荷信号の正味の電荷蓄積時間を、設定電荷蓄積時間である第１の時間Ｔｅｘ１に近づけることができるため、好ましい。
【００７０】
但し、複数回のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことで消費電力の増加を招くため、電荷量Ｑ２の電荷量Ｑ１に対する比（Ｑ２／Ｑ１）が小さい場合には、図４や図６のように、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷の排出動作を１回だけ行う方が好ましい。
【実施例２】
【００７１】
＜電荷を排出するときに電圧を調整＞
実施例２における撮像素子では、第３の時間Ｔｗａ中の一部の時間において第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷の単位時間当たりの排出量を第２の時間Ｔｅｘ２に応じて変える。そして、それにより、第３の時間Ｔｗａ中に発生する電荷クロストーク量を制御する。実施例２における撮像素子の画素の構造及び回路図は、各々図２及び図３に示される構成である。
【００７２】
図８は、実施例２に係る撮像素子における、電荷クロストーク量を制御するための動作フローを説明するためのタイミング図である。図８に示された、実施例２に係る撮像素子における基本的な動作フローと、図１４に示された、従来技術に係る撮像素子における動作フローとは、第３の時間Ｔｗａ中の動作フローが異なる。また、図９は、第３の時間Ｔｗａ中において、各々の第１の光電変換部１１１、第２の光電変換部１１２に蓄積される電荷量を説明するための模式図である。
【００７３】
まず、図１４に示された、従来技術に係る撮像素子における動作フローと同様に、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までトランジスタを制御して第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷による第２の画素信号を取得する。
【００７４】
時刻Ｔ８に、第２のリセットトランジスタ１４２をＯＮにすると共に、排出トランジスタに第１の電圧Ｖ１を印加して、第２の光電変換部１１２及び第２の画素内メモリ１２２に蓄積された電荷の一部をドレイン電源に排出する。そして、時刻Ｔ９に第２の排出トランジスタ１３２及び第２のリセットトランジスタ１４２をＯＦＦにして、第２の光電変換部１１２と第２の画素内メモリ１２２をフロート状態とする。即ち、時刻Ｔ８から時刻Ｔ９までの第４の時間Ｔｄｒでは、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷の少なくとも一部が、ドレイン電源に排出される。
【００７５】
最後に、図１４に示された、従来技術に係る撮像素子における動作フローと同様に、時刻Ｔ５から時刻Ｔ７までトランジスタを制御して、第１の光電変換部１１１に蓄積された電荷による第１の画素信号を取得する。以上の動作フローにより、第１の画素信号と第２の画素信号を１フレーム時間内で取得することができる。
【００７６】
実施例１に係る撮像素子では、第４の時間Ｔｄｒの長さを制御することで電荷クロストーク量を制御したが、実施例２に係る撮像素子では、第４の時間Ｔｄｒに排出トランジスタに印加する第１の電圧Ｖ１の大きさを制御する点が異なる。第１の電圧Ｖ１の大きさを制御することにより、第４の時間Ｔｄｒにおいて単位時間あたりにドレイン電源に排出される電荷量が制御することができるため、電荷クロストーク量の制御が可能となる。その結果、第２の時間Ｔｅｘ２によらず、静止画像と動画像の白飛びや黒潰れを抑制することができる。
【００７７】
＜具体的な制御方法＞
具体的には、第２の時間Ｔｅｘ２の第１の時間Ｔｅｘ１に対する比（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）が大きいほど、単位時間中の流入電荷量を多くする。即ち、第２の時間Ｔｅｘ２の、第１の時間Ｔｅｘ１に対する比（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）が大きいほど、第４の時間Ｔｄｒに第２の排出トランジスタ１３２に印加する第１の電圧Ｖ１を小さくする。第１の電圧Ｖ１が小さいほど、第２の画素内メモリ１２２に排出されずに第２の光電変換部１１２に蓄積されたままの電荷量が多くなるため、第２の光電変換部１１２から第１の光電変換部１１１へ流入する正味の電荷量が多くなる。
【００７８】
＜完全に電荷を排出するときの電圧値との差＞
第２の排出トランジスタ１３２に印加する第１の電圧Ｖ１の大きさを制御するには、垂直走査回路１０２に、３つ以上の電圧レベルを有する電圧クロックを使用する。電圧レベルの数が多いほど、電荷クロストーク量が精密に制御することができるため、第２の時間Ｔｅｘ２によらず、静止画像と動画像の白飛びや黒潰れを更に抑制することができ、好ましい。
【００７９】
第２の時間Ｔｅｘ２中に第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷は、第２の画素信号として使用する。従って、時刻Ｔ３において第２の排出トランジスタ１３２に印加する第２の電圧Ｖ２は、第２の光電変換部１１２から第２の画素内メモリ１２２に完全電荷排出可能な値に設定するのが好ましい。一方、第４の時間Ｔｄｒ中に第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷は、第１の光電変換部１１１への流入量の制御のために使用する。従って、第１の電圧Ｖ１は、第２の光電変換部１１２から第２の画素内メモリ１２２に一部の電荷のみが排出される値に設定するのが好ましい。以上より、第１の電圧Ｖ１は、第２の電圧Ｖ２よりも小さい値に設定する方が好ましい。
【００８０】
＜時間的に変える＞
実施例１と同じ理由により、たとえば、図１０のように、第２の排出トランジスタ１３２に印加する電圧値のレベルを時間的に変化させ、発生する電荷クロストーク量を時間的に制御すると、更に好ましい。電圧値のレベルを時間的に変化させるためには、有する電圧レベルの数が更に多い電圧クロックを使用してもよいし、電圧値が連続的に変化するクロックを使用してもよい。
【００８１】
＜実施例１と実施例２の組み合わせ＞
なお、実施例１と実施例２の方法を組み合わせて、第４の時間Ｔｄｒの長さと、第１の電圧Ｖ１の大きさの双方を制御して、電荷クロストーク量を制御してもよい。即ち、本発明に係る撮像装置は、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷を排出（転送）するための排出手段（転送手段）を備えている。そして、第３の時間Ｔｗａの内の少なくとも一部の第４の時間Ｔｄｒにおいて、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷の内の少なくとも一部を排出する構成を有する。
【００８２】
＜排出手段の具体化＞
以上の実施例では、排出手段は第２の排出トランジスタ１３２及び第２の画素内メモリ１２２、第２のリセットトランジスタ１４２から構成される。そして、第２の排出トランジスタ及び第２のリセットトランジスタに第２の電圧Ｖ２を印加することにより、第２の光電変換部１１２に蓄積された電荷の内の少なくとも一部を排出する。
【実施例３】
【００８３】
＜電荷蓄積のタイミングを調整＞
実施例３における撮像素子では、第２の時間Ｔｅｘ２により、１フレーム時間内の第１の時間Ｔｅｘ１と第２の時間Ｔｅｘ２の前後関係を変える。そして、それにより、第３の時間Ｔｗａ中に発生する正味の電荷クロストーク量を制御する。実施例３に係る撮像素子が有する画素の断面図及び実施例３に係る撮像素子の回路図は、各々図２及び図３に示される構成である。
【００８４】
図１１、図１２は、実施例３に係る撮像素子における、電荷クロストーク量を制御するための動作フローを説明するためのタイミング図である。図１１は、実施例３に係る撮像素子において、第２の光電変換部１１２の第２の時間Ｔｅｘ２の、第１の光電変換部１１１の第１の時間Ｔｅｘ１に対する比（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）が小さい場合におけるタイミング図である。図１２は、実施例３に係る撮像素子において、第２の時間Ｔｅｘ２の第１の時間Ｔｅｘ１に対する比（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）が大きい場合におけるタイミング図である。
【００８５】
第２の時間Ｔｅｘ２の第１の時間Ｔｅｘ１に対する比（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）によらず、基本的な動作フローは、図１４に示される従来技術に係る撮像素子における動作フローと同じである。即ち、図１１、１２では、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４において、トランジスタを制御することで、第１の画素信号を取得する。同様に、図１１では、Ｔ２１ａ、Ｔ２２ａ、Ｔ２３ａ、Ｔ２４ａにおいて、トランジスタを制御することで、第２の画素信号を取得する。また、図１２では、Ｔ２１ｂ、Ｔ２２ｂ、Ｔ２３ｂ、Ｔ２４ｂにおいて、トランジスタを制御することで、第２の画素信号を取得する。
【００８６】
但し、実施例３に係る撮像素子では、第２の時間Ｔｅｘ２の第１の時間Ｔｅｘ１に対する比（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）が大きいほど、第２の時間Ｔｅｘ２の重心時刻（中心時刻）を、第１の時間Ｔｅｘ１の中心時刻よりも遅くする。ここで、電荷蓄積時間の中心時刻とは、電荷蓄積を開始させる時刻と、電荷蓄積を終了させる時刻の中心の時刻を意味する。これにより、第２の時間Ｔｅｘ２によらず、静止画像と動画像の白飛びや黒潰れを抑制することができる。以下で、説明する。
【００８７】
図１３（ａ）、（ｂ）は各々、図１１、図１２の第３の時間Ｔｗａ中において、各々の第１の光電変換部１１１、第２の光電変換部１１２に蓄積される電荷量を説明するための概念図である。
【００８８】
実施例１、実施例２と同様、第２の時間Ｔｅｘ２の第１の時間Ｔｅｘ１に対する比（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）が小さい場合、第３の時間Ｔｗａ中の流入電荷量を多くする必要がある。この場合には、図１１に示されるように、第２の時間Ｔｅｘ２の重心（中心）を第１の時間Ｔｅｘ１の中心よりも後の時刻とする。このとき、第３の時間Ｔｗａの中心は第１の時間Ｔｅｘ１の中心よりも前の時刻になるため、図１３（ａ）のように、第３の時間Ｔｗａ中に第１の光電変換部１１１に蓄積される電荷量は、比較的少ない。第１の光電変換部１１１に流入する電荷量は、第２の光電変換部１１２と第１の光電変換部１１１に蓄積される電荷量の差分に比例する。そのため、正味の流入電荷量を多くすることができる。
【００８９】
一方、第２の時間Ｔｅｘ２の第１の時間Ｔｅｘ１に対する比（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）が大きい場合、第３の時間Ｔｗａ中の流入電荷量を少なくする必要がある。この場合には、図１２に示されるように、第２の時間Ｔｅｘ２の中心を第１の時間Ｔｅｘ１の中心よりも前の時刻とする。このとき、第３の時間Ｔｗａの中心は第１の時間Ｔｅｘ１の中心よりも後の時刻になるため、図１３（ｂ）のように、第３の時間Ｔｗａ中に第１の光電変換部１１１に蓄積される電荷量は、比較的多い。第１の光電変換部１１１に流入する電荷量は、第２の光電変換部１１２と第１の光電変換部１１１に蓄積される電荷量の差分に比例する。そのため、第３の時間Ｔｗａ中の流入電荷量を少なくすることができる。
【００９０】
＜まとめ＞
以上のように、第２の時間Ｔｅｘ２の第１の時間Ｔｅｘ１に対する比に応じて、第２の時間Ｔｅｘ２の中心時刻を設定する。（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）が大きいほど、第２の時間Ｔｅｘ２の中心時刻を、第１の時間Ｔｅｘ１の中心時刻よりも遅くする。それにより、第３の時間Ｔｗａ中の流入電荷量を多くすることができる。その結果、第２の時間Ｔｅｘ２によらず、静止画像と動画像の白飛びや黒潰れを抑制することができる。なお、図１１、１２からわかるように、実施例３に係る撮像素子においても、第１の画素信号と第２の画素信号を１フレーム時間内で取得することができる。
【００９１】
実施例３において説明された電荷クロストーク量の制御方法を使用した場合には、消費電力低減の観点からは実施例３の方法を使用する方が好ましい。第３の時間Ｔｗａ中に第２の排出トランジスタ１３２や第２のリセットトランジスタ１４２に第２の電圧Ｖ２を印加する必要が無いからである。
【００９２】
一方、実施例３に示される電荷クロストーク量の制御方法を使用した場合には、第２の時間Ｔｅｘ２により、第２の光電変換部１１２の電荷蓄積タイミングが限定される。そのため、第２の時間Ｔｅｘ２によらず、電荷蓄積タイミングを任意の時刻に設定したい場合には、実施例１や実施例２の方法を使用する方が好ましい。
【００９３】
更に、実施例１、２、３の方法を任意に組み合わせて電荷クロストーク量を制御してもよい。
【実施例４】
【００９４】
＜ばらつきに応じて調整＞
実施例４における撮像素子では、第２の時間Ｔｅｘ２に応じて電荷クロストーク量を制御するのではなく、撮像素子を製造したときのばらつきに応じて電荷クロストーク量を制御する。
【００９５】
前述したように、図２に示される画素構成を有する撮像素子では、第１の光電変換部１１１と第２の光電変換部１１２の感度は、バリア領域１１３の基板表面における中央１１７とマイクロレンズの光軸１１６との位置関係により決定される。そのため、製造したときのばらつき誤差により、マイクロレンズを形成したときのアライメントがずれた場合等には、第１の光電変換部１１１と第２の光電変化部の感度は、設計値からずれてしまう。具体的には、マイクロレンズの光軸１１６が、第２の光電変換部１１２側にずれるほど、第２の光電変換部１１２の感度が高くなり、第１の光電変換部１１１の感度が低くなる。その結果、同一の電荷蓄積時間を設定したとしても、撮像素子毎に、電荷蓄積時間中に各々の光電変換部に蓄積される電荷量が異なってくる。その結果、静止画像や動画像に白飛びや黒潰れが発生しやすくなる場合がある。
【００９６】
＜具体的な設定方法＞
本発明に係る電荷クロストーク量の制御方法を使用すれば、撮像素子毎の感度差に起因する動画像や静止画像の白飛びや黒潰れを抑制することも可能である。具体的には、まず、第２の光電変換部１１２と第１の光電変換部１１１の感度を、撮像素子毎に実測する。そして、第２の光電変換部１１２の感度の実測値の、第１の光電変換部１１１の感度の実測値に対する比に応じて、第３の時間Ｔｗａ中の流入電荷量を設定する。具体的には、（第２の光電変換部１１２の感度の実測値／第１の光電変換部１１１の感度の実測値）が大きいほど、第３の時間Ｔｗａ中の流入電荷量を多くする。なお、具体的な電荷量の制御方法としては、実施例１、２、３で説明した方法を使用する。
【００９７】
＜設定電荷蓄積時間とばらつきの両方に対応＞
更に、実施例１、２、３の方法と組み合わせて、撮像素子毎に電荷クロストーク量を制御するだけではなく、静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間によっても電荷クロストーク量を制御してもよい。要するに、第２の光電変換部１１２の感度の実測値と第２の時間Ｔｅｘ２の積の、第１の光電変換部１１１の感度の実測値と第１の時間Ｔｅｘ１の積に対する比に応じて、第３の時間Ｔｗａ中の流入電荷量を設定する。具体的には、（（第２の光電変換部１１２の感度の実測値×Ｔｅｘ２）／（第１の光電変換部１１１の感度の実測値×Ｔｅｘ１））が大きいほど、第３の時間Ｔｗａ中の流入電荷量を多くする。
【実施例５】
【００９８】
＜動画像と静止画像＞
第１の光電変換部１１１の電荷蓄積時間を第２の光電変換部１１２の電荷蓄積時間よりも長くなるように動作させることで、電荷蓄積時間の異なる静止画像用信号と動画像用信号を同時に取得することができる。静止画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間はユーザーが決定し、動画像を取得するための光電変換部における電荷蓄積時間は撮像素子のフレーム時間と同程度に設定しておく。そして取得される静止画像用信号及び動画像用信号から、各々静止画像と動画像を同時に生成することができる。
【００９９】
具体的には、第２の時間Ｔｅｘ２が第１の時間Ｔｅｘ１よりも長い場合には、第１の画素信号から静止画像を、第２の画素信号から動画像を生成する。また、第２の時間Ｔｅｘ２が第１の時間Ｔｅｘ１よりも短い場合には、第１の画素信号から動画像を、第２の画素信号から静止画像を生成する。
【０１００】
＜絞り値の変更＞
前述したように、第２の時間Ｔｅｘ２が第１の時間Ｔｅｘ１よりも短い場合には、電荷クロストーク量の制御に加えて、撮像レンズの絞り値を変更することで、静止画像を生成する、第２の画素信号の大きさを制御する必要がある。具体的には、第２の時間Ｔｅｘ２が長い場合には撮像レンズの絞りを絞り、第２の時間Ｔｅｘ２が短い場合には撮像レンズの絞りを開くことにより、第２の画素信号の大きさを制御する。
【０１０１】
即ち、第２の時間Ｔｅｘ２の第１の時間Ｔｅｘ１に対する比（Ｔｅｘ２／Ｔｅｘ１）が大きいほど、前記撮像レンズの絞りを絞れば、第２の時間Ｔｅｘ２によらず、静止画像と動画像の白飛びや黒潰れを抑制することができる。撮像レンズ２０１を筺体２０７から取り外して交換可能な構成である場合には、撮像装置２００としては、撮像レンズ２０１の絞りを変更するという信号を、撮像レンズに送ればよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１００  撮像素子
１１０  画素
１１１  第１の光電変換部
１１２  第２の光電変換部
２００  撮像装置
２０８  制御部
【図１】
2017118265.tif 000003
【図２】
2017118265.tif 000004
【図３】
2017118265.tif 000005
【図４】
2017118265.tif 000006
【図５】
2017118265.tif 000007
【図６】
2017118265.tif 000008
【図７】
2017118265.tif 000009
【図８】
2017118265.tif 000010
【図９】
2017118265.tif 000011
【図１０】
2017118265.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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