(57)【要約】【課題】  画素の信号出力動作の画素ごとの違いに依らず、第２信号の信号精度の差異を低減することが可能な光電変換装置、光電変換装置の駆動方法を提供する。【解決手段】  入力ノードの電圧が第１電圧に変化した後であって、かつ第２電圧に変化する前である所定期間に、入力ノードの電圧を第１電圧から所定の電圧に近づくように変化させる制御部を備える光電変換装置、あるいは当該所定期間に、入力ノードの電圧を第１電圧から所定の電圧に近づく制御を行う光電変換装置の駆動方法である。【選択図】  図１
2020202467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が入射光に基づく電荷を生成する複数の光電変換部と、
前記電荷に基づく光信号を出力する出力部と、
入力ノードを備え、前記入力ノードの電圧に対応する出力信号を生成する処理を行う処理部と、
制御部とを有する光電変換装置であって、
前記出力部は、前記複数の光電変換部の一部のみの光電変換部の前記電荷に基づく第１信号を出力し、前記入力ノードは前記第１信号に対応する第１電圧に、所定の電圧から変化し、
前記出力部は、前記第１信号を出力した後、前記複数の光電変換部の電荷に基づく第２信号を出力し、前記入力ノードは前記第２信号に対応する第２電圧に変化し、
前記制御部は、前記入力ノードの電圧が、前記第１電圧に変化した後であって、かつ前記第２電圧に変化する前である所定期間に、前記入力ノードの電圧を、前記第１電圧から前記所定の電圧に近づくように変化させることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記出力部はノイズレベルの信号である第３信号を出力し、
前記制御部はさらに、前記出力部が前記第３信号を出力する場合に、前記入力ノードの電圧が変化可能な範囲を、前記第１電圧以内の範囲に制限することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記所定期間に、前記入力ノードの電圧を前記第１電圧に変化させることを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記所定期間に、前記入力ノードの電圧を、前記入力ノードのリセット電圧に対応する電圧に変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記所定期間に、前記入力ノードの電圧を、前記所定の電圧に変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記制御部はさらに、前記出力部が前記第２信号を出力する場合に、前記入力ノードの電圧が変化可能な範囲を制限することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載に光電変換装置。
【請求項７】
前記制御部はさらに、前記出力部が前記第１信号を出力する場合に、前記入力ノードの電圧が変化可能な範囲を制限することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載に光電変換装置。
【請求項８】
前記処理部はＡＤ変換器であって、
前記ＡＤ変換器は、前記第１電圧に対応する第１デジタル信号を生成し、
前記所定期間が、前記ＡＤ変換器が前記第１デジタル信号を生成した後の期間であって、かつ前記入力ノードの電圧が前記第２電圧に変化する前の期間であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記複数の光電変換部に前記入射光を入射させる１つのマイクロレンズを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記複数の光電変換部、前記出力部を各々が有する複数の画素を有し、
前記複数の画素のうちの第１画素は前記第２信号を出力し、
前記第１画素が前記第２信号を出力してから、前記第１画素が次の前記第２信号を出力するまでの期間に
前記複数の画素の一部の画素は前記第１信号と前記第２信号とを出力し、
前記複数の画素の他の一部の画素は前記第１信号を出力せず、前記第２信号を出力することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記出力部から前記信号が入力され、前記信号を増幅した増幅信号を前記入力ノードに出力する出力ノードを有する増幅部を有し、
前記出力ノードと前記入力ノードの間の電気的経路に前記制御部が接続されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記制御部は、電圧供給部と、前記電圧供給部と前記入力ノードとの間の電気的接続を制御するスイッチとを有し、
前記所定期間に前記スイッチがオンすることにより、前記電圧供給部が供給する電圧によって、前記入力ノードの電圧が、前記第１電圧から前記所定の電圧に近づくように変化することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記電圧供給部がトランジスタであって、前記トランジスタの一方の主ノードには電源電圧が供給され、前記トランジスタの他方の主ノードは前記スイッチに接続され、前記トランジスタの制御ノードには制御電圧が入力されることを特徴とする請求項１２に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記出力部と前記入力ノードとを接続する信号線を備え、
前記制御電圧が、前記信号線の電圧であることを特徴とする請求項１３に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記入力ノードの電圧を保持する保持回路を有し、
前記処理部は、前記保持回路が保持した電圧に基づく出力信号を生成する処理を行うことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１６】
各々が入射光に基づく電荷を生成する複数の光電変換部と、
前記電荷に基づく信号を出力する出力部と、
前記信号が入力される入力ノードを備え、前記信号を処理する処理部とを有する光電変換装置の駆動方法であって、
前記駆動方法は、
前記出力部が前記複数の光電変換部の一部のみの光電変換部の前記電荷に基づく第１信号を出力することによって、前記入力ノードの電圧を所定の電圧から前記第１信号に対応する第１電圧に変化させる第１ステップと、
前記入力ノードの電圧を前記第１電圧から前記所定の電圧に近づくように変化させる第２ステップと、
前記出力部が前記複数の光電変換部の電荷に基づく第２信号を出力することによって、前記入力ノードの電圧を前記第２信号に対応する第２電圧に変化させる第３ステップとを有し、
前記第１ステップ、前記第２ステップ、前記第３ステップの順に行うことを特徴とする光電変換装置の駆動方法。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力される信号を処理する信号処理部と
を有することを特徴とする光電変換システム。
【請求項１８】
移動体であって、
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置、光電変換装置の駆動方法、光電変換システム、移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像装置、測距装置、測光装置などの光電変換装置には種々の機能が求められている。
【０００３】
特許文献１に記載された撮像装置は複数の画素を備える。この複数の画素の一部の画素（以下、第１画素とする。）が、複数の光電変換部の一部のみの光電変換部の電荷に基づく信号（以下、第１信号とする。）と、複数の光電変換部の電荷を加算した電荷に対応する信号（以下、第２信号とする。）とを信号線に出力する動作を行う。そして、複数の画素の他の一部の画素（以下、第２画素とする。）は、第２信号を信号線に出力する動作を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２１９９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１において、第１画素が第２信号を出力する前の信号線の電圧は、第１信号に対応する電圧となっている。一方、第２画素が第２信号を出力する前の信号線の電圧は、ノイズレベルの電圧となっている。よって、第２信号を出力する前の信号線の電圧は、第１画素と第２画素とで異なっている。
【０００６】
これにより、第１画素の第２信号と、第２画素の第２信号とで、信号精度に差異が生じることがあった。
【０００７】
本発明は、画素の信号出力動作の画素ごとの違いに依らず、第２信号の信号精度の差異を低減することが可能な光電変換装置、光電変換装置の駆動方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を鑑みて為されたものであって、一の態様は、各々が入射光に基づく電荷を生成する複数の光電変換部と、前記電荷に基づく光信号を出力する出力部と、入力ノードを備え、前記入力ノードの電圧に対応する出力信号を生成する処理を行う処理部と、制御部とを有する光電変換装置であって、前記出力部は、前記複数の光電変換部の一部のみの光電変換部の前記電荷に基づく第１信号を出力し、前記入力ノードは前記第１信号に対応する第１電圧に、所定の電圧から変化し、前記出力部は、前記第１信号を出力した後、前記複数の光電変換部の電荷に基づく第２信号を出力し、前記入力ノードは前記第２信号に対応する第２電圧に変化し、前記制御部は、前記入力ノードの電圧が、前記第１電圧に変化した後であって、かつ前記第２電圧に変化する前である所定期間に、前記入力ノードの電圧を、前記第１電圧から前記所定の電圧に近づくように変化させることを特徴とする光電変換装置である。
【０００９】
本発明の別の一の態様は、各々が入射光に基づく電荷を生成する複数の光電変換部と、前記電荷に基づく信号を出力する出力部と、前記信号が入力される入力ノードを備え、前記信号を処理する処理部とを有する光電変換装置の駆動方法であって、前記駆動方法は、前記出力部が前記複数の光電変換部の一部のみの光電変換部の前記電荷に基づく第１信号を出力することによって、前記入力ノードの電圧を所定の電圧から前記第１信号に対応する第１電圧に変化させる第１ステップと、前記入力ノードの電圧を前記第１電圧から前記所定の電圧に近づくように変化させる第２ステップと、前記出力部が前記複数の光電変換部の電荷に基づく第２信号を出力することによって、前記入力ノードの電圧を前記第２信号に対応する第２電圧に変化させる第３ステップとを有し、前記第１ステップ、前記第２ステップ、前記第３ステップの順に行うことを特徴とする光電変換装置の駆動方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、画素の信号出力動作の画素ごとの違いに依らず、第２信号の信号精度の差異を低減することが可能な光電変換装置、光電変換装置の駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】光電変換装置の構成を示すブロック図
【図２】光電変換装置の動作を示すタイミングチャート
【図３】画素の構成を示す図
【図４】制御部、ＡＤ変換器の構成を示す図
【図５】光電変換装置の動作を示すタイミングチャート
【図６】画素のレイアウトを示す図
【図７】制御部、ＡＤ変換器の構成を示す図
【図８】制御部、ＡＤ変換器の構成を示す図
【図９】光電変換システムの構成を示す図
【図１０】光電変換システム、移動体の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら各実施例を説明する。
【００１３】
以下に述べる各実施例では、光電変換装置の一例として、撮像装置を中心に説明する。ただし、各実施例の形態は、撮像装置に限られるものではなく、光電変換装置の他の例にも適用可能である、例えば、測距装置（焦点検出やＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）を用いた距離測定等の装置）、測光装置（入射光量の測定等の装置）などがある。
【実施例１】
【００１４】
図１は本実施例の撮像装置１００の構成例を示す図である。
【００１５】
撮像装置１００は、画素アレイ１１０、垂直走査回路１２０、水平走査回路１３０、ＡＤ変換器１４０、カウンタ１６０、ランプ信号生成回路１７０、タイミング制御部１９０及び信号処理部１９１を有する。
【００１６】
ＡＤ変換器１４０、列メモリ１８０は、処理部１８５に含まれる。複数の処理部１８５のそれぞれは、画素１１１の各列に対応するように設けられている。
【００１７】
画素アレイ１１０は、複数行および複数列に渡って配された画素１１１を有する。図１では、２行分の画素１１１を示しているが、画素１１１の行数はこれに限るものではない。撮像装置の一例であるＣＭＯＳトランジスタイメージセンサでは、一般的に、数千行、数千列に渡って画素１１１が配される。
【００１８】
また、撮像装置１００は、行制御線群１１２、信号線１１３、カウント信号配線１８１を有する。複数の画素１１１は、画素アレイ１１０内に２次元行列状に配置されている。
【００１９】
垂直走査回路１２０は、複数の行制御線群１１２を介して、行単位で、複数の画素１１１に電気的に接続されている。１つの行制御線群１１２は、１行の画素１１１に対応して共通に設けられている。垂直走査回路１２０は、タイミング制御部１９０に電気的に接続されている。
【００２０】
垂直走査回路１２０は、タイミング制御部１９０から供給される信号に基づいて、画素１１１を行単位で制御する。垂直走査回路１２０によって選択された画素行の画素１１１は、信号線１１３に信号ＰＩＸＳＩＧを出力する。複数の信号線１１３のそれぞれは、対応する列に位置する複数行の画素１１１に接続される。
【００２１】
ランプ信号生成回路１７０は、ランプ信号ＲＡＭＰを生成し、ランプ信号線１７１を介して、複数のＡＤ変換器１４０に供給する。ランプ信号生成回路１７０は、タイミング制御部１９０から供給される信号に基づいて、ランプ信号ＲＡＭＰの時間の経過に伴う信号レベルの変化を開始する。
【００２２】
撮像装置１００は、画素１１１の列に対応して配された列回路を備える。以下、列回路について説明する。
【００２３】
列回路は、処理部１８５、制御部４２０を有している。列回路には、処理部１８５以外に、処理部１８５の前段に例えばＣＤＳ回路、増幅回路などを設けることができる。処理部１８５は、ＡＤ変換器１４０、列メモリ１８０を有する。
【００２４】
制御部４２０は、処理部１８５の入力ノードの電圧を制御する。
【００２５】
複数のＡＤ変換器１４０の各々は、対応して設けられた複数の列メモリ１８０の各々に電気的に接続されている。
【００２６】
複数のＡＤ変換器１４０の各々は、対応する列の画素１１１からの信号ＰＩＸＳＩＧとランプ信号ＲＡＭＰとを比較した結果を示す比較結果信号ＬＡＴＣＨを、対応する列メモリ１８０に出力する。
【００２７】
カウンタ１６０は、タイミング制御部１９０から供給されるクロック信号ＣＬＫをカウントしたカウント信号ＣＯＵＮＴを生成する。カウンタ１６０は、生成したカウント信号ＣＯＵＮＴを、カウント信号配線１８１を介し、複数の列メモリ１８０に供給する。
【００２８】
カウント信号ＣＯＵＮＴは複数のビットのデジタル信号である。カウント信号配線１８１は、典型的には、１ビットの信号を伝送するビット配線を複数有し、カウント信号ＣＯＵＮＴの各ビットの信号をパラレル伝送する。
【００２９】
水平走査回路１３０は、複数列の列メモリ１８０を順に選択する。水平走査回路１３０によって選択された列メモリ１８０は、信号ＰＩＸＳＩＧの電圧に対応するデジタル信号を信号処理部１９１に出力する。
【００３０】
信号処理部１９１は、列メモリ１８０から入力されたデジタル信号を、補正、増幅、レベルシフト等、種々の処理を行って撮像装置１００の外部に出力する。
【００３１】
図２は、図１に示した撮像装置１００の動作（駆動）を示すタイミングチャートである。
【００３２】
図２の各信号は、図１に示した各信号に対応している。図２は、撮像装置１００が通常動作として、入射光に基づくデジタル信号を生成する場合の駆動を示したタイミングチャートである。なお、信号ＣＯＵＮＴは、５ビットのデジタル信号である。
【００３３】
「列メモリ」は、列メモリ１８０が保持するデジタル信号を表している。説明を簡単にするために、信号ＣＯＵＮＴ、及び列メモリ１８０が保持する信号のそれぞれは２進数のデジタル信号であるが、図２では説明を簡単にするためにいずれも１０進数で表している。１０進数で表記したそれぞれの信号は、実際には、５ビットのグレイコードで表される信号である。
【００３４】
時刻ｔ２０に、ハイレベルの行制御線群１１２に電気的に接続された画素１１１は、信号線１１３に、入射光に基づく信号ＰＩＸＳＩＧを出力する。時刻ｔ２０に、タイミング制御部１９０の制御によって、ランプ信号生成回路１７０は、ランプ信号ＲＡＭＰに対して、時間にともなった信号レベルの変化を開始する。また、時刻ｔ２０に、カウンタ１６０は、タイミング制御部１９０から供給される信号ＣＬＫのパルスのカウントを開始する。
【００３５】
時刻ｔ２１に、ＡＤ変換器１４０は、画素１１１が信号線１１３に出力している信号ＰＩＸＳＩＧとランプ信号ＲＡＭＰとの信号レベルの大小関係が逆転するので、信号ＬＡＴＣＨの信号レベルをローレベルからハイレベルにする。時刻ｔ２１から所定時間経過後（クロック信号ＣＬＫの２．５周期後）の時刻ｔ２２に、ＡＤ変換器１４０は、信号ＬＡＴＣＨの信号レベルをハイレベルからローレベルにする。
【００３６】
列メモリ１８０は、信号ＬＡＴＣＨの信号レベルがハイレベルからローレベルになった時刻ｔ２２の信号ＣＯＵＮＴを保持する。複数の列メモリ１８０の各々は、信号ＰＩＸＳＩＧのアナログ信号に基づくデジタル信号を保持するメモリである。列メモリ１８０が保持したデジタル信号の信号値は、ランプ信号ＲＡＭＰが信号レベルの変化を開始する時刻ｔ２０から、ＡＤ変換器１４０の比較結果信号ＬＡＴＣＨがローレベルに変化する時刻ｔ２２までの期間に基づくカウント信号の値である。
【００３７】
複数の列メモリ１８０は、ランプ信号ＲＡＭＰの信号レベルが変化を開始する時刻ｔ２０から複数のＡＤ変換器１４０の比較結果信号ＬＡＴＣＨの信号レベルが変化する時刻ｔ２１又はｔ２２までの期間に基づくカウント信号ＣＯＵＮＴをそれぞれ記憶する。
【００３８】
時刻ｔ２３に、ランプ信号生成回路１７０は、ランプ信号ＲＡＭＰに対して、時間の経過にともなった信号レベルの変化を終了する。その後、水平走査回路１３０は、複数の列メモリ１８０を順次走査する。これにより、複数の列メモリ１８０の各々が保持したデジタル信号が、順次、信号処理部１９１に出力される。
【００３９】
図３は、画素１１１の構成の一例を示した図である。画素１１１は、選択ＭＯＳトランジスタ２００、増幅ＭＯＳトランジスタ２０１、リセットＭＯＳトランジスタ２０２、転送ＭＯＳトランジスタ２０３、転送ＭＯＳトランジスタ２０４を有する。また、画素１１１は、フォトダイオードａ２１０（以下、ＰＤａとする。）、フォトダイオードｂ２１１（以下、ＰＤｂとする。）を有する。画素１１１には、行制御線群１１２、信号線１１３が接続されている。さらに、行制御線群１１２により信号ＳＥＬ、信号ＦＤＲＥＳ、信号ＴＸＡ，信号ＴＸＢが入力されている。信号線１１３は、電流源１１４に接続され、画素出力である信号ＰＩＸＳＩＧを、ＡＤ変換器１４０に出力している。
【００４０】
選択ＭＯＳトランジスタ２００のソース（一方の主ノード）に信号線１１３が接続される。また、選択ＭＯＳトランジスタ２００のドレイン（他方の主ノード）に増幅ＭＯＳトランジスタ２０１のソースが接続される。また、選択ＭＯＳトランジスタ２００のゲート（制御ノード）に信号ＳＥＬが入力されている。増幅ＭＯＳトランジスタ２０１は、ソースに電源ＶＤＤが、ゲートにフローティングディフージョン部（ＦＤ部）が接続されている。リセットＭＯＳトランジスタ２０２は、ソースに電源ＶＤＤが、ドレインにＦＤ部が接続され、ゲートに信号ＦＤＲＥＳが入力されている。転送ＭＯＳトランジスタ２０３は、ソースにＦＤ部が、ドレインにＰＤａ２１０が接続され、ゲートに信号ＴＸＡが入力されている。転送ＭＯＳトランジスタ２０４は、ソースにＦＤ部が、ドレインにＰＤｂ２１１が接続され、ゲートに信号ＴＸＢが入力されている。増幅ＭＯＳトランジスタ２０１は、ＦＤ部の電位に基づく信号を信号線１１３に出力する出力部である。増幅ＭＯＳトランジスタ２０１は、信号線１１３に接続された不図示の電流源から供給される電流と、ドレインに接続された電圧ＶＤＤによってソースフォロワ動作を行う。
【００４１】
図４は、ＡＤ変換器１４０の構成の一例を示した図である。ＡＤ変換器１４０は、比較器４００、サンプルホールド（以下、Ｓ／Ｈ）回路４１０、制御部４２０で構成されている。本実施例では、信号ＰＩＸＳＩＧを保持している。しかし、信号ＰＩＸＳＩＧを保持しなくてもよく、その場合は、Ｓ／Ｈ回路４１０を設けなくてよい。
【００４２】
図４に示したＡＤ変換器１４０の入力ノードは、Ｓ／Ｈ回路４１０の入力ノードである。ＡＤ変換器１４０の入力ノードは、図１に示した処理部１８５の入力ノードでもある。
【００４３】
比較器４００は、Ｓ／Ｈ回路４１０出力と信号ＲＡＭＰを比較し、その結果を信号ＬＡＴＣＨとして出力する。
【００４４】
Ｓ／Ｈ回路４１０は、スイッチ４１１、保持容量４１２を有する。
【００４５】
スイッチ４１１は、入力端子に信号線１１３が、出力端子に保持容量４１２と比較器４００の入力端子が接続され、制御端子に信号ＳＨが入力されている。信号ＳＨは、タイミング制御部１９０で生成される。保持容量４１２の一方の端子は、ＧＮＤに接続されている。Ｓ／Ｈ回路４１０は、処理部１８５の入力ノードの電圧を保持する保持回路である。
【００４６】
制御部４２０は、クリップＭＯＳトランジスタ４２１とスイッチ４２２を有する。制御部４２０は、信号ＰＩＸＳＩＧの振幅を所定の範囲内に制限するクリップ動作が行えればよく、この構成に限定されるものではない。クリップＭＯＳトランジスタ４２１は、ドレインに電源ＶＤＤが、ソースにスイッチ４２２の入力端子が接続される。またクリップＭＯＳトランジスタ４２１のゲートには、制御電圧である電圧ＶＣＬＩＰが入力されている。電圧ＶＣＬＩＰは、外部入力でも、撮像装置１００の内部生成でも構わない。スイッチ４２２は、出力端子に信号線１１３が接続され、制御端子に信号ＣＬＩＰが入力されている。信号ＣＬＩＰは、タイミング制御部１９０で生成される。制御部４２０は、信号ＣＬＩＰがＨｉでスイッチ４２２がオンし、信号線１１３を電圧ＶＣＬＩＰにクリップする。スイッチ４２２は、電圧供給部であるクリップＭＯＳトランジスタ４２１と、処理部１８５の入力ノードとの間の電気的接続を制御するスイッチである。本実施例では、説明を簡単にするために、クリップＭＯＳトランジスタ４２１の閾値電圧による電圧降下を無視できるものとして説明する。
【００４７】
本実施例では、制御部４２０は、処理部１８５の入力ノード（ＡＤ変換器１４０の入力ノード）の電圧を制御する制御部として動作する。
【００４８】
次に、図５を参照しながら、図３の画素１１１、図４のＡＤ変換器１４０の動作を説明する。図５の各信号は、図３及び図４に示した各信号に対応している。図５（ａ）は、信号ＣＬＩＰを使用しない場合の、ＡＤ変換器１４０の動作の詳細を示したタイミングチャートである。図５（ｂ）は、信号ＣＬＩＰを使用した場合の、ＡＤ変換器１４０の動作の詳細を示したタイミングチャートである。図５では、２行の画素１１１の動作について説明する。期間Ｔ１における動作が１行目の画素１１１における動作であり、期間Ｔ２、Ｔ３は、２行目の画素１１１における動作である。
【００４９】
まず、図５（ａ）から説明する。
【００５０】
期間Ｔ１は、焦点検出信号を出力せず、画像形成用の信号を出力する画素１１１に関わる動作を示している。期間Ｔ２と期間Ｔ３は、焦点検出信号を出力する画素１１１に関わる動作を示している。
【００５１】
まず、期間Ｔ１から説明する。
【００５２】
時刻ｔ５１０に、垂直走査回路１２０は、ある画素行に供給する信号ＳＥＬをＨｉにする。これにより、当該画素行の選択ＭＯＳトランジスタ２００はオンする。
【００５３】
時刻ｔ５１１に、垂直走査回路１２０は、信号ＦＤＲＥＳをローレベルにする。これにより、リセットＭＯＳトランジスタ２０２はオフし、ＦＤ部のリセットが解除される。
【００５４】
時刻ｔ５１２に、タイミング制御部１９０は、信号ＳＨをローレベルにする。これによりＳ／Ｈ回路４１０は、信号ＰＩＸＳＩＧのリセットレベルである電圧Ｖｎ１を保持する。その後、電圧Ｖｎ１と信号ＲＡＭＰを比較し、前述したＡＤ変換動作を行う。このＡＤ変換をＮ変換と呼ぶ事とする。
【００５５】
時刻ｔ５１３に、タイミング制御部１９０は、信号ＳＨをハイレベルにする。これにより、Ｓ／Ｈ回路４１０は、信号ＰＩＸＳＩＧのサンプリングを行う。
【００５６】
時刻ｔ５１４に、垂直走査回路１２０は、信号ＴＸＡと信号ＴＸＢをハイレベルにする。これにより、転送ＭＯＳトランジスタ２０３と転送ＭＯＳトランジスタ２０４をオンさせる。ＰＤａ２１０とＰＤｂ２１１の電荷が、ＦＤ部に転送される。その結果、ＦＤ部は、転送された電荷量に応じた電圧に変化する。これにより、信号ＰＩＸＳＩＧは、電圧Ｖｎ１から電圧Ｖｐｉｘ１（ＦＤ部の電圧に対応した増幅ＭＯＳトランジスタ２０１の出力レベル）に向かって変化していく。
【００５７】
時刻ｔ５１５に、タイミング制御部１９０は、信号ＳＨをローレベルにする。これにより、Ｓ／Ｈ回路４１０は電圧Ｖｓ１を保持する。
【００５８】
このタイミング制御部１９０が信号ＳＨをローレベルにするタイミングは、撮像装置に求められるフレームレート（１秒あたりの画像撮影枚数）などによって決定されることがある。高フレームレート化が進むと、信号ＰＩＸＳＩＧが電圧Ｖｐｉｘ１に静定するまでＳ／Ｈ回路４１０が待機することは困難になる。よって、図５（ａ）で説明しているように、信号ＰＩＸＳＩＧが電圧Ｖｐｉｘ１に静定する前の電圧Ｖｓ１を保持することとなる。その結果、誤差電圧ｄＶ１＝Ｖｐｉｘ１−Ｖｓ１に対応するＡＤ変換誤差が生じることとなる。
【００５９】
その後、ＡＤ変換器１４０の比較器４００は、電圧Ｖｓ１と信号ＲＡＭＰを比較する。
【００６０】
時刻ｔ５１６に、電圧Ｖｓ１と信号ＲＡＭＰの大小関係が逆転する。これにより、比較器４００が出力する信号ＬＡＴＣＨの信号レベルが変化し、列メモリ１８０に電圧Ｖｓ１に対応するデジタル信号が保持される。このＡＤ変換をＳ変換と呼ぶ事とする。
【００６１】
時刻ｔ５１７に、垂直走査回路１２０は信号ＳＥＬをローレベル、信号ＦＤＲＥＳをハイレベルにする。また、タイミング制御部１９０は、信号ＳＨをハイレベルにする。これにて、時刻ｔ５１０に選択された画素行のＡＤ変換は終了する。
【００６２】
次に、期間Ｔ２と期間Ｔ３における動作について、期間Ｔ１と異なる点を中心に説明する。
【００６３】
期間Ｔ２の時刻ｔ５２０から時刻ｔ５２４の直前までの動作は、期間Ｔ１の時刻ｔ５１０から時刻ｔ５１４の直前までの動作と同じである。
【００６４】
時刻ｔ５２４に、垂直走査回路１２０は、信号ＴＸＡをハイレベルにする一方、信号ＴＸＢはローレベルのままとする。これにより、ＰＤｂ２１１の電荷はＦＤ部に転送されず、ＰＤａ２１０の電荷がＦＤ部に転送される。
【００６５】
その結果、ＦＤ部は、転送された電荷量に応じた電圧に変化する。これにより、信号ＰＩＸＳＩＧは、電圧Ｖｎ１から第１電圧である電圧Ｖｐｉｘ２（ＦＤ部の電圧に対応した増幅ＭＯＳトランジスタ２０１の出力レベル）に向かって変化していく。
【００６６】
時刻ｔ５２５に、タイミング制御部１９０は、信号ＳＨをローレベルにする。これにより、Ｓ／Ｈ回路４１０は電圧Ｖｓ２を保持する。時刻ｔ５２５では、期間Ｔ１と同様に、誤差電圧ｄＶ２＝Ｖｐｉｘ２−Ｖｓ２が生じている。
【００６７】
その後、ＡＤ変換器１４０の比較器４００は、電圧Ｖｓ２と信号ＲＡＭＰを比較する。
【００６８】
時刻ｔ５２６に、電圧Ｖｓ２と信号ＲＡＭＰの大小関係が逆転する。これにより、比較器４００が出力する信号ＬＡＴＣＨの信号レベルが変化し、列メモリ１８０に電圧Ｖｓ２に対応するデジタル信号が保持される。
【００６９】
その後、タイミング制御部１９０は、信号ＳＨをハイレベルにする。これにより、Ｓ／Ｈ回路４１０は再び信号ＰＩＸＳＩＧのサンプリングを行う。
【００７０】
時刻ｔ５３４に、垂直走査回路１２０は、信号ＴＸＡ、信号ＴＸＢをともにハイレベルにする。これにより、ＰＤａ２１０、ＰＤｂ２１１の電荷がＦＤ部に転送される。ＦＤ部には、時刻ｔ５２４に信号ＴＸＡがハイレベルになったことによって転送された電荷が保持されている。したがって、時刻ｔ５２４に信号ＴＸＡがハイレベルになったことによって転送された電荷と、時刻ｔ５３４に信号ＴＸＡ、ＴＸＢがハイレベルになったことによって転送された電荷がＦＤ部で加算される。つまり、ＦＤ部には、複数の光電変換部の各々の電荷を加算した電荷が保持される。
【００７１】
その結果、ＦＤ部は、転送された電荷量に応じた電圧に変化する。これにより、信号ＰＩＸＳＩＧは、電圧Ｖｐｉｘ２から第２電圧である電圧Ｖｐｉｘ３（ＦＤ部の電圧に対応した増幅ＭＯＳトランジスタ２０１の出力レベル）に向かって変化していく。
【００７２】
時刻ｔ５３５に、タイミング制御部１９０は、信号ＳＨをローレベルにする。これにより、Ｓ／Ｈ回路４１０は電圧Ｖｓ３を保持する。時刻ｔ５３５では、期間Ｔ１と同様に、誤差電圧ｄＶ３＝Ｖｐｉｘ３−Ｖｓ３が生じている。
【００７３】
その後の動作は、期間Ｔ１の時刻ｔ５１５の後の動作と同じである。
【００７４】
これにより、列メモリ１８０に電圧Ｖｓ３に対応するデジタル信号が保持される。
【００７５】
ここで、図５（ａ）の動作において生じる課題を説明する。
【００７６】
まず、前述した誤差電圧について説明する。仮に、Ｖｐｉｘ１＝Ｖｐｉｘ３＝１Ｖ、Ｖｐｉｘ２＝０．５Ｖとする。そして、信号ＰＩＸＳＩＧの電圧変化が９９％行われたところで、Ｓ／Ｈ回路４１０が信号ＰＩＸＳＩＧを保持したとする。その場合、Ｖｓ１＝０．９９Ｖ、Ｖｓ２＝０．４９５Ｖとなる。よって、ｄＶ１＝０．０１Ｖ、ｄＶ２＝０．００５Ｖとなる。
【００７７】
一方、電圧Ｖｓ３は、信号ＰＩＸＳＩＧが電圧Ｖｐｉｘ２に静定したのちに、Ｖｐｉｘ３に変化する。Ｖｓ３＝Ｖｐｉｘ２＋０．４９５Ｖ＝０．９９５Ｖとなる。よって、ｄＶ３＝０．００５Ｖとなる。
【００７８】
また、ｄＶ１とｄＶ３の差であるｄＶ４は０．００５Ｖとなる。このｄＶ４は、基複数の光電変換部の電荷を加算した信号を読み出す前の、信号ＰＩＸＳＩＧの電圧が、信号Ｖｎ１であったか、信号Ｖｐｉｘ２であったかの違いによって生じる誤差である。つまり、ある画素１１１からは複数の光電変換部の加算電荷に基づく信号を読み出し、別の画素１１１からは一部の光電変換部の電荷に基づく信号と、複数の光電変換部の加算電荷に基づく信号とを読み出す。この画素１１１ごとの信号の読み出し動作の違いによって生じる誤差である。
【００７９】
図５（ａ）に示した例では、期間Ｔ３に読み出す信号の方が、期間Ｔ１に読み出す信号に比べて振幅が大きい。よって、期間Ｔ３に読み出される画素行が、期間Ｔ１に読み出される画素行に比べて輝度が高く表示される。よって、画像に横すじ状の縞が形成される。
【００８０】
図５（ｂ）は、本実施例の撮像装置１００の動作を示したタイミングチャートである。図５（ａ）に示した動作と異なるのは、時刻ｔ５３８から時刻ｔ５３４の期間に、タイミング制御部１９０が信号ＣＬＩＰをハイレベルにしていることである。処理部１８５の入力ノードの電圧が、第１電圧である電圧Ｖｐｉｘ２に変化した後であって、かつ第２電圧である電圧Ｖｐｉｘ３に変化する前である所定期間は、図５（ｂ）の時刻ｔ＿ｓｔ〜時刻ｔ＿ｅｄまでの期間である。この所定期間に、制御部である制御部４２０は、処理部１８５の入力ノードの電圧を第１電圧から所定の電圧に近づくように変化させる。図５（ｂ）では、この動作の一例として、時刻ｔ５３８〜ｔ５３４に信号ＣＬＩＰがハイレベルになることにより、信号ＰＩＸＳＩＧは電圧ＶＣＬＩＰに上昇させている。ここでは、信号ＶＣＬＩＰはノイズレベルの信号である信号Ｖｎ１と同じ電圧としている。
【００８１】
これにより、複数の光電変換部の加算電荷が読み出される前の信号ＰＩＸＳＩＧの電圧を、一部の光電変換部の電荷を読み出すか否かに依らず、信号Ｖｎ１相当の電圧にすることができる。これにより、図５（ａ）で生じていた誤差ｄＶ４を小さくすることができる。よって、画像に横すじ状の縞が生じにくくなる。
【００８２】
なお、本実施例では、信号ＶＣＬＩＰを、信号Ｖｎ１と同じ電圧としていた。この例に限定されるものではなく、信号Ｖｐｉｘ２から所定の電圧である信号Ｖｎ１に近づくように信号ＰＩＸＳＩＧの電圧を変化させればよい。なお、この所定の電圧は信号Ｖｎ１には限られない。所定の電圧は、信号線１１３のリセット電圧としても良い。
【００８３】
また、図５（ｂ）では制御部４２０について、時刻ｔ５３８〜ｔ５３４の期間以外、非動作としていたが、信号ＰＩＸＳＩＧの変化可能な範囲を所定の範囲に制限する振幅制限回路として動作させることが可能である。時刻ｔ５１１〜時刻ｔ５１２、時刻ｔ５２１〜時刻ｔ５２２のそれぞれの期間に、信号ＣＬＩＰをハイレベルにする。これにより、信号ＰＩＸＳＩＧの変化可能な範囲を、信号Ｖｎ１から信号ＶＣＬＩＰまでの範囲（第１電圧以内の範囲）に制限することができる。これにより、強い光がＰＤａ、ＰＤｂに入射してＦＤ部に電荷が漏れ出しても、信号ＰＩＸＳＩＧの振幅を制限することができる。制限しない場合には、Ｎ変換のデジタル信号が大きい値となるため、Ｓ変換のデジタル信号と差分処理を行うと低輝度の信号となる。よって、強い光が入射している画素１１１が、低輝度の画素として取り扱われる。このため、被写体の正しい輝度を表さない画像が生成されることとなる。（以下、高輝度黒沈み現象とする。）制御部４２０による振幅制限を行うことによって、この高輝度黒沈み現象を低減することができる。
【００８４】
なお、制御部４２０にさらに別の電圧を入力可能なように構成することによって、電圧Ｖｐｉｘ２、Ｖｐｉｘ３の振幅を制限することもできる。例えば、電圧Ｖｐｉｘ２、Ｖｐｉｘ３の下限値（振幅の最大）の電圧を、信号ＶＣＬＩＰとして入力するようにすればよい。
【００８５】
図５（ｂ）では、２行の画素１１１の動作について説明した。実際の撮像装置１００では、さらに多くの画素行が設けられることが一般的である。垂直走査回路１２０がある画素行を選択してから再びその画素行を選択するまでの期間に、一部の画素行の画素が、図５（ｂ）の期間Ｔ１として説明した動作を行う。そして、別の一部の画素行の画素が、図５（ｂ）の期間Ｔ２、Ｔ３として説明した動作を行うようにすることができる。垂直走査回路１２０がある画素行を選択してから再びその画素行を選択するまでの期間は、１枚の画像に用いられる信号を生成するための期間であるとも言える。この期間を１フレーム期間と呼ぶことがある。
【００８６】
本実施例では、１つの画素１１１に２つのフォトダイオードが設けられた構成であったが、さらに多くのフォトダイオードが設けられていても良い。例えば、１つの画素１１１に４つのフォトダイオードが設けられた構成とした場合、電荷を加算するフォトダイオードを任意に選ぶことができる。また、１つのみのフォトダイオードの電荷に基づく信号を読み出した後、２つのフォトダイオードの加算電荷に基づく信号、４つのフォトダイオードの加算電荷に基づく信号をそれぞれ読み出しても良い。この場合には、２つのフォトダイオードの加算電荷に基づく信号を読み出す前と、４つのフォトダイオードの加算電荷に基づく信号を読み出す前のそれぞれで、信号ＣＬＩＰをハイレベルとして制御部４２０による電圧制御を行うことが好適である。
【００８７】
また、本実施例では、１つの画素１１１に設けられた複数のフォトダイオードで加算電荷を得ていた。他の例として、１つの画素１１１に設けられるフォトダイオードを１つとして、複数の画素１１１で、複数のフォトダイオードの加算電荷を得るようにしても良い。この場合においても、本実施例の動作を適用することができる。この場合は、複数行の画素１１１で加算しても、複数列の画素１１１で加算しても良い。
【００８８】
また、「複数の光電変換部の電荷に基づく信号」は、上述した電荷を加算する方法以外でも生成することができる。他の例としては、１つの信号線１１３に接続される複数行の画素１１１の選択ＭＯＳトランジスタ２００を並行して動作状態にする。これにより、信号線１１３には、複数行の画素１１１の信号を平均化した信号が表れる。このような、複数行の画素１１１で平均化した信号も、「複数の光電変換部の電荷に基づく信号」に含まれる。
【００８９】
また、本実施例の画素１１１は、図６に示すように、１つのマイクロレンズに対して、複数の光電変換部が配された構成にしても良い。図６（ａ）は、画素１１１の上面図である。画素１１１は、画素回路部２５２を有する。画素回路部２５２には、画素１１１が備える種々のトランジスタが配される。マイクロレンズ２５０は、ＰＤａ２１０、ＰＤｂ２１１に対応して配される。図６（ｂ）は、図６（ａ）の線α―βの位置の断面図である。ＰＤａ２１０、２１１には、マイクロレンズ２５０、カラーフィルタ２５４を投下した光が入射する。カラーフィルタ２５４は、典型的には、赤、緑、青のいずれかの色に対応したフィルタとするが、他の色、あるいは白色（フィルターレス）としても良い。
【００９０】
このように構成すると、像面位相差方式の焦点検出動作が可能となる、つまり、期間Ｔ２のＳ変換で生成したデジタル信号を焦点検出用信号Ａとして用いる。そして、期間Ｔ１、期間Ｔ３のＳ変換で生成したデジタル信号を、画像形成用の信号として用いる。また、期間Ｔ３のＳ変換で生成したデジタル信号と、期間ｔ２のＳ変換で生成したデジタル信号との差分処理を行うことで、焦点検出用信号Ｂを得る。焦点検出用信号Ａ，Ｂを用いて焦点検出を行うことができる。
【００９１】
なお、図６（ａ）では、表面照射型の撮像装置として記載しているが、本実施例の撮像装置を裏面照射型の撮像装置としても良い。
【実施例２】
【００９２】
本実施例では、処理部の入力ノードの電圧を制御する制御部の他の構成について説明する。
【００９３】
図７は、本実施例の列回路の構成を示した図である。
【００９４】
本実施例の制御部４２０は、クリップＭＯＳトランジスタ４２１、スイッチ４２２、保持容量４２３、スイッチ４２４を有する。クリップＭＯＳトランジスタ４２１は、ドレインに電源電圧ＶＤＤが供給され、ソースはスイッチ４２２の入力端子が接続される。また、クリップＭＯＳトランジスタ４２１のゲートは、保持容量４２３とスイッチ４２４の出力端子が接続されている。
【００９５】
スイッチ４２２は、出力端子に信号線１１３が接続され、制御端子に信号ＣＬＩＰが入力されている。信号ＣＬＩＰは、タイミング制御部１９０から入力される。
【００９６】
保持容量４２３の一方の端子は、電源電圧ＧＮＤに接続されている。電源電圧ＧＮＤは接地電圧である。
【００９７】
スイッチ４２４は、出力端子に信号線１１３が接続され、制御端子に信号ＣＬＩＰＳＨが入力される。スイッチ４２４は、信号ＣＬＩＰＳＨがハイレベルの場合にオンし、保持容量４２３は、信号ＰＩＸＳＩＧをサンプリングする。スイッチ４２４は、信号ＣＬＩＰＳＨがローレベルの場合にオフし、保持容量４２３は信号ＰＩＸＳＩＧを保持する。信号ＣＬＩＰＳＨは、図示していないが、図５（ｂ）の時刻ｔ５２１から時刻ｔ５２２の間でハイレベル、ローレベルと変化すれば良い。これにより、保持容量４２３が電圧Ｖｎ２を保持する。
【００９８】
制御部４２０は、信号ＣＬＩＰがハイレベルの場合にスイッチ４２２がオンする。この時、信号ＰＩＸＳＩＧを電圧Ｖｎ２以内の振幅に制限することが出来る。これにより、信号ＰＩＸＳＩＧの、光電変換部が蓄積した電荷に基づく信号（光信号）に対応できる信号範囲（ダイナミックレンジ）を実施例１の制御部４２０の構成に比べて大きくすることができる。これにより、高輝度黒沈み現象の低減しつつ、光信号のダイナミックレンジを確保することができる。
【実施例３】
【００９９】
本実施例の撮像装置について、実施例１と異なる点を中心に説明する。
【０１００】
図８は、本実施例の撮像装置の列回路の構成を示した図である。
【０１０１】
本実施例の撮像装置は、Ｓ／Ｈ回路４１０の前段であって、画素１１１の後段に、信号ＰＩＸＳＩＧを増幅した増幅信号を出力する増幅回路４３０（増幅部）を設けている。制御部４２０は、増幅回路４３０の出力ノードと、処理部１８５の入力ノードとの間の電気的経路に接続されている。その他の構成は、実施例１と同じである。
【０１０２】
また、制御部４２０は、増幅回路４３０の出力信号の振幅を制限する点で、実施例１と異なる。一般的に、増幅回路は、ゲインを高くするほど、出力信号が静定するのに要する期間が長くなる。そのため、増幅回路４３０のゲインを高く設定すると、実施例１で説明したＡＤ変換誤差が大きくなる。
【０１０３】
本実施例においても、制御部４２０は、実施例１の図５（ｂ）の時刻ｔ５３８〜ｔ５３４の動作を行う。これにより、増幅回路４３０を設けたことによって出力信号の静定時間が長大化しても、ＡＤ変換誤差を小さくすることができる。
【０１０４】
また、制御部４２０による時刻ｔ５３８〜ｔ５３４の動作は、増幅回路４３０が低ゲイン時には動作せず、高ゲイン時に動作させるようにしてもよい。また、制御部４２０は、実施例２で説明した構成としても良い。
【実施例４】
【０１０５】
本実施例による光電変換システムについて、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態による光電変換システムの概略構成を示すブロック図である。
【０１０６】
上記実施例１〜実施例３で述べた撮像装置１００は、種々の光電変換システムに適用可能である。適用可能な光電変換システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と撮像装置とを備えるカメラモジュールも、光電変換システムに含まれる。図９には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。
【０１０７】
図９に例示した光電変換システムは、撮像装置１００４、被写体の光学像を撮像装置１００４に結像させるレンズ１００２、レンズ１００２を通過する光量を可変にするための絞り１００３、レンズ１００２の保護のためのバリア１００１を有する。レンズ１００２及び絞り１００３は、撮像装置１００４に光を集光する光学系である。撮像装置１００４は、上記のいずれかの実施例の撮像装置１００であって、レンズ１００２により結像された光学像を画像データに変換する。
【０１０８】
光電変換システムは、また、撮像装置１００４より出力される出力信号の処理を行う信号処理部１００７を有する。信号処理部１００７は、撮像装置１００４が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換を行う。また、信号処理部１００７はその他、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。信号処理部１００７の一部であるＡＤ変換部は、撮像装置１００４が設けられた半導体基板に形成されていてもよいし、撮像装置１００４とは別の半導体基板に形成されていてもよい。また、撮像装置１００４と信号処理部１００７とが同一の半導体基板に形成されていてもよい。
【０１０９】
光電変換システムは、更に、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部１０１０、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）１０１３を有する。更に光電変換システムは、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体１０１２、記録媒体１０１２に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）１０１１を有する。なお、記録媒体１０１２は、光電変換システムに内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。
【０１１０】
更に光電変換システムは、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部１００９、撮像装置１００４と信号処理部１００７に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部１００８を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、光電変換システムは少なくとも撮像装置１００４と、撮像装置１００４から出力された出力信号を処理する信号処理部１００７とを有すればよい。
【０１１１】
撮像装置１００４は、撮像信号を信号処理部１００７に出力する。信号処理部１００７は、撮像装置１００４から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。信号処理部１００７は、撮像信号を用いて、画像を生成する。
【０１１２】
このように、本実施例によれば、上記のいずれかの実施例の撮像装置１００を適用した光電変換システムを実現することができる。
【実施例５】
【０１１３】
本実施例の光電変換システム及び移動体について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施例の光電変換システム及び移動体の構成を示す図である。
【０１１４】
図１０（ａ）は、車載カメラに関する光電変換システムの一例を示したものである。光電変換システム３００は、撮像装置３１０を有する。撮像装置３１０は、上記のいずれかの実施例に記載の撮像装置１００である。光電変換システム３００は、撮像装置３１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部３１２と、光電変換システム３００により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う視差取得部３１４を有する。また、光電変換システム３００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離取得部３１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部３１８と、を有する。ここで、視差取得部３１４や距離取得部３１６は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部３１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
【０１１５】
光電変換システム３００は車両情報取得装置３２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、光電変換システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ３３０が接続されている。また、光電変換システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置３４０とも接続されている。例えば、衝突判定部３１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ３３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置３４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
【０１１６】
本実施例では、車両の周囲、例えば前方又は後方を光電変換システム３００で撮像する。図１０（ｂ）に、車両前方（撮像範囲３５０）を撮像する場合の光電変換システムを示した。車両情報取得装置３２０が、光電変換システム３００ないしは撮像装置３１０に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。
【０１１７】
上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。更に、光電変換システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
【０１１８】
［変形実施形態］
本発明は、上記実施例に限らず種々の変形が可能である。
【０１１９】
例えば、いずれかの実施例の一部の構成を他の実施例に追加した例や、他の実施例の一部の構成と置換した例も、本発明の実施例である。
【０１２０】
また、上記実施例４、実施例５に示した光電変換システムは、光電変換装置を適用しうる光電変換システム例を示したものであって、本発明の光電変換装置を適用可能な光電変換システムは図９及び図１０に示した構成に限定されるものではない。
【０１２１】
なお、上記実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１００  撮像装置
１１１  画素
１１２  行制御線群
１１３  信号線
１４０  ＡＤ変換器
１８５  処理部
１９１  信号処理部
２００  選択ＭＯＳトランジスタ
２０１  増幅ＭＯＳトランジスタ
２０３、２０４  転送トランジスタ
２１０、２１１  フォトダイオード（光電変換部）
４００  比較器
４１０  サンプルホールド回路
４２０  クリップ回路（制御部）
４３０  増幅部
【図１】
2020202467.tif 000003
【図２】
2020202467.tif 000004
【図３】
2020202467.tif 000005
【図４】
2020202467.tif 000006
【図５】
2020202467.tif 000007
【図６】
2020202467.tif 000008
【図７】
2020202467.tif 000009
【図８】
2020202467.tif 000010
【図９】
2020202467.tif 000011
【図１０】
2020202467.tif 000012