JP6368993B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号から生成される第1画像と、前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号から生成される第2画像とを配列して動画像を生成する生成部と、を備える。
本発明の第2の態様による撮像装置は、第1の色成分の光を光電変換して電荷を蓄積する第1光電変換部と、前記第1光電変換部を透過した前記第1の色成分の補色となる第2の色成分の光を光電変換して電荷を蓄積する第2光電変換部と、前記第1光電変換部での電荷の蓄積タイミングと前記第2光電変換部での電荷の蓄積タイミングとを異ならせる制御部と、を有する撮像素子、および、
前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号から生成される第1画像と、前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号から生成される第2画像とを配列して動画像を生成する生成部と、を備える。
図1は、本発明の一実施の形態によるデジタルカメラ1の構成を例示する図である。デジタルカメラ1は、制御部11、撮像部12、操作部13、画像処理部14、液晶モニタ15、およびバッファメモリ16を有する。また、デジタルカメラ1には、メモリカード17が装着されている。
図2は、本実施形態に係る撮像素子21の概要を示す図である。なお、図2では、撮像素子21の光入射側を上側とした状態を示している。このため、以下の説明では、撮像素子21の光入射側の方向を「上方」または「上」とし、光入射側に対して反対側の方向を「下方」または「下」とする。撮像素子21は、上部光電変換層31と下部光電変換層32とを有する。上部光電変換層31と下部光電変換層32とは、同一光路上に積層配置されている。上部光電変換層31は、所定の色成分(詳しくは後述する)の光を吸収(光電変換)する有機光電膜で構成される。上部光電変換層31で吸収(光電変換)されなかった色成分の光は、上部光電変換層31を透過して下部光電変換層32に入射し、下部光電変換層32で光電変換される。下部光電変換層32は、フォトダイオードにより光電変換を行う。なお、上部光電変換層31で光電変換される色成分と、下部光電変換層32で光電変換される色成分とは、補色関係である。上部光電変換層31と下部光電変換層32とは同一の半導体基板上に形成され、各画素位置は一対一に対応する。たとえば上部光電変換層31の1行1列目の画素は、下部光電変換層32の1行1列目の画素に対応する。
本実施形態のデジタルカメラ1は、動画撮影機能を有している。例えばユーザがレリーズボタンを押下すると、制御部11は動画像の撮影を開始する。ユーザが再度レリーズボタンを押下すると、制御部11は動画像データを作成してメモリカード17に格納する。
図8(a)に、単層撮影モードのタイムチャートを示す。図8(a)は、図7(b)と同様に、縦軸をリセットや読み出しの対象となるラインの位置、横軸を時間としたチャートである。単層撮影モードが設定されているときにユーザがレリーズボタンを押下すると、制御部11は動画撮影を開始する。動画撮影中、制御部11は、上部光電変換層31により所定周期Tf(例えば30分の1秒)ごとに繰り返し撮像を行い、撮像により得られたデジタル画像信号をバッファメモリ16に格納する。
図8(b)に、複層撮影モードのタイムチャートを示す。複層撮影モードが設定されているとき、制御部11は、上部光電変換層31により所定周期(例えば30分の1秒)ごとに繰り返し撮像を行い、これと並行して、下部光電変換層32でも同一周期ごとに繰り返し撮像を行う。下部光電変換層32による撮像は、上部光電変換層31から半フレーム分(例えば60分の1秒)だけ遅れたタイミングで行われる。
(1)撮像素子21は、上部光電変換層31と下部光電変換層32とを有する。制御部11は、上部光電変換層31の画素に蓄積される電荷を所定周期ごとに繰り返し読み出すと共に、下部光電変換層32の画素に蓄積された電荷を所定周期ごとに上部光電変換層31とは異なるタイミングで繰り返し読み出す。このようにしたので、ノイズを増加させることなくフレームレートを増加させることができる。
上述した実施の形態では、下部光電変換層32の撮像タイミングを半フレーム分だけ遅らせていたが、これを3分の1フレーム分だけ遅らせるようにし、撮像レートの3倍のフレームレートの動画を得るようにしてもよい。この場合、1フレーム目、4フレーム目、7フレーム目、…は上部光電変換層31による撮像により作成し、2フレーム目、5フレーム目、8フレーム目、…は下部光電変換層32による撮像により作成する。残る3フレーム目、6フレーム目、9フレーム目、…は、上部光電変換層31の撮像結果や下部光電変換層32の撮像結果から補間により作成すればよい。例えば、3フレーム目の画像を、2フレーム目の画像および4フレーム目の画像から作成すればよい。つまり、連続する3フレームについて、いずれかを上部光電変換層31による撮像結果から作成し、いずれかを下部光電変換層32による撮像結果から作成し、残りを補間により作成する。なお、連続する3フレームのうち、1フレーム目以外のフレームを上部光電変換層31により作成したり、2フレーム目以外のフレームを下部光電変換層32により作成してもよい。
上述した実施の形態では、奇数番目のフレームを上部光電変換層31の撮像結果から作成し、偶数番目のフレームを下部光電変換層32の撮像結果から作成していた。これを逆にし、奇数番目のフレームを下部光電変換層32の撮像結果から作成し、偶数番目のフレームを上部光電変換層31の撮像結果から作成するようにしてもよい。
図9(a)に模式的に示すように、撮像素子21が2つの水平出力回路33a,33bを持つようにし、上部光電変換層31の各画素の読み出しと下部光電変換層32の各画素の読み出しとを同時に行えるようにしてもよい。このとき、一方の水平出力回路33aは上部光電変換層31に対応し、他方の水平出力回路33bは下部光電変換層32に対応する。このようにすることで、例えばライン数が多い等の理由により読み出しに時間が掛かり、図9(b)に示すように、上部光電変換層31の読み出し期間Taと下部光電変換層32の読み出し期間Tbとが重複してしまう場合にも、本発明を適用することが可能である。
上述した実施形態では、2層の光電変換層(上部光電変換層31および下部光電変換層32)が積層された撮像素子21を用いて、動画撮影を行う例を説明した。静止画の連続撮影時に、上述した駆動制御を行い、2倍の速度で静止画を撮影できるようにしてもよい。
上述した実施の形態において説明した撮像素子21の画素配列は一例であり、他の画素配列であってもよい。たとえば、上部光電変換層31にR、G、Bの光を光電変換する画素を配置し、下部光電変換層32においてCy、Mg、Yeの光を光電変換するようにしてもよい。
上述した実施の形態では、動画撮影を、2層の光電変換層(上部光電変換層31および下部光電変換層32)が積層された撮像素子21を用いて行う例を説明した。しかしながら、2層に限らず、3層以上の光電変換層が積層された撮像素子を用いて動画撮影を行うようにしてもよい。例えば、3層の光電変換層を積層した撮像素子を設け、この撮像素子に撮像を行わせる。そして、連続する3フレームについて、1フレーム目を1層目の光電変換層により、2フレーム目を2層目の光電変換層により、3フレーム目を3層目の光電変換層により作成して、フレームレートを向上させる。
上述した実施形態では、動画撮影を、2層の光電変換層(上部光電変換層31および下部光電変換層32)が積層された撮像素子21を用いて行う例を説明した。2層の光電変換層の代わりに、2つの撮像素子を用いてもよい。例えばペリクルミラー等により被写体光を分割し、これら2つの撮像素子に分割された被写体光の各々が入射するようにする。そして、これら2つの撮像素子の撮像面が光学的に略等価になるように(例えば、ペリクルミラーから2つの撮像素子の撮像面までの光路長が互いに等しくなるように)配置すればよい。
Claims (12)
- 第1の色成分の光を光電変換して電荷を生成する第1光電変換部と、
前記第1光電変換部を透過した前記第1の色成分の補色となる第2の色成分の光を光電変換して電荷を生成する第2光電変換部と、
前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号と、前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号とを異なるタイミングで読み出す読出部と、を有する撮像素子、および、
前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号から生成される第1画像と、前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号から生成される第2画像とを配列して動画像を生成する生成部と、
を備える撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記生成部は、前記第1画像と前記第2画像とから1つの動画像データを生成する撮像装置。 - 請求項1または2に記載の撮像装置において、
前記生成部は、前記第1画像と前記第2画像とを交互に配列して動画像データを生成する撮像装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記読出部は、前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号を所定周期で読み出し、前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号を前記所定周期の半周期ずれたタイミングで読み出す撮像装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記読出部は、ローリングシャッタ方式により前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号および前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号を読み出す撮像装置。 - 第1の色成分の光を光電変換して電荷を蓄積する第1光電変換部と、
前記第1光電変換部を透過した前記第1の色成分の補色となる第2の色成分の光を光電変換して電荷を蓄積する第2光電変換部と、
前記第1光電変換部での電荷の蓄積タイミングと前記第2光電変換部での電荷の蓄積タイミングとを異ならせる制御部と、を有する撮像素子、および、
前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号から生成される第1画像と、前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号から生成される第2画像とを配列して動画像を生成する生成部と、
を備える撮像装置。 - 請求項6に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第1光電変換部での電荷の蓄積開始のタイミングと前記第2光電変換部での電荷の蓄積開始のタイミングとを異ならせる撮像装置。 - 請求項6または7に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第1光電変換部での電荷の蓄積終了のタイミングと前記第2光電変換部での電荷の蓄積終了のタイミングとを異ならせる撮像装置。 - 請求項6〜8のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第1光電変換部での電荷の蓄積を所定周期で行い、前記第2光電変換部での電荷の蓄積を前記所定周期の半周期ずれたタイミングで行う撮像装置。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第1の色成分はシアンであり前記第2の色成分はレッドである、または前記第1の色成分はマジェンダであり前記第2の色成分はグリーンである、または前記第1の色成分はイエローであり前記第2の色成分はブルーである撮像装置。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第1の色成分はレッドであり前記第2の色成分はシアンである、または前記第1の色成分はグリーンであり前記第2の色成分はマジェンダである、または前記第1の色成分はブルーであり前記第2の色成分はイエローである撮像装置。 - 請求項1〜11のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記生成部は、前記第1画像と前記第2画像とから動画像を生成する第1モードと、前記第1画像または前記第2画像から動画像を生成する第2モードとを切り替え可能な撮像装置。
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