(57)【要約】【課題】ダイナミックレンジを確保しつつ撮像動作を行うことができる光検出装置を得る。【解決手段】本開示の光検出装置は、第１の受光電荷を生成する第１の光電変換素子と、第１の受光電荷を蓄積する第１および第２の電荷蓄積部と、第１の光電変換素子を第１の電荷蓄積部に接続する第１のスイッチと、第１の光電変換素子を第２の電荷蓄積部に接続する第２のスイッチとを有する第１の画素と、第１の電荷蓄積部に蓄積された第１の受光電荷の第１の電荷量に基づいて、第１の光電変換素子が第１の電荷蓄積部に蓄積される第１の受光電荷を生成する第１の露光期間の第１の時間長、および第１の光電変換素子が第２の電荷蓄積部に蓄積される第１の受光電荷を生成する第２の露光期間の第２の時間長を設定する第１の設定処理を行う第１の露光制御部と、第１の設定処理の結果に基づいて第１および第２のスイッチの動作を制御する第１の駆動部とを備える。【選択図】図９
2020141362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光に基づいて第１の受光電荷を生成する光電変換動作を行うことが可能な第１の光電変換素子と、前記第１の受光電荷を蓄積可能な第１の電荷蓄積部および第２の電荷蓄積部と、オン状態になることにより前記第１の光電変換素子を前記第１の電荷蓄積部に接続可能な第１のスイッチと、オン状態になることにより前記第１の光電変換素子を前記第２の電荷蓄積部に接続可能な第２のスイッチとを有する第１の画素と、
前記第１の電荷蓄積部に蓄積された前記第１の受光電荷の第１の電荷量に基づいて、前記第１の光電変換素子が前記第１の電荷蓄積部に蓄積される前記第１の受光電荷を生成する第１の露光期間の第１の時間長、および前記第１の光電変換素子が前記第２の電荷蓄積部に蓄積される前記第１の受光電荷を生成する第２の露光期間の第２の時間長を設定する第１の設定処理を行うことが可能な第１の露光制御部と、
前記第１の設定処理の結果に基づいて前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの動作を制御可能な第１の駆動部と
を備えた光検出装置。
【請求項２】
前記第２の電荷蓄積部に蓄積された前記第１の受光電荷の第２の電荷量と、前記第１の時間長および前記第２の時間長の第１の露光時間比とに基づいて第１の画素値を算出可能な第１の画素値算出部をさらに備えた
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記第１の駆動部は、前記第１の露光期間において、前記第１のスイッチをオン状態に維持するように、前記第１のスイッチの動作を制御可能である
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項４】
第１のＡＤ変換部をさらに備え、
前記第１の画素は、前記第１の露光期間の後の第１の期間において、前記第１の電荷蓄積部における前記第１の電荷量に応じた第１の電圧を出力可能な第１の出力部を有し、
前記第１のＡＤ変換部は、前記第１の期間において、前記第１の電圧を第１のデジタルコードに変換可能であり、
前記第１の露光制御部は、前記第１のデジタルコードに基づいて前記第１の設定処理を行う
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記第１の露光期間は、前記第２の露光期間をはさむ２つのサブ露光期間を含む
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項６】
前記第２の露光期間は、第１のサブ露光期間と、前記第１のサブ露光期間の後の第２のサブ露光期間とを含み、
前記第１の駆動部は、前記第１のサブ露光期間において前記第２のスイッチをオフ状態に維持し、前記第２のサブ露光期間において前記第２のスイッチをオン状態に維持するように、前記第２のスイッチの動作を制御可能である
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項７】
第２のＡＤ変換部をさらに備え、
前記第１の画素は、前記第１のサブ露光期間の期間内の第２の期間において、前記第２の電荷蓄積部における電荷量に応じた第２の電圧を出力可能であり、前記第２のサブ露光期間の後の第３の期間において、前記第２の電荷量に応じた第３の電圧を出力可能な第２の出力部を有し、
前記第２のＡＤ変換部は、前記第２の期間における前記第２の電圧および前記第３の期間における前記第３の電圧との差電圧を第２のデジタルコードに変換可能であり、
前記第１の画素値算出部は、前記第２のデジタルコードおよび前記第１の露光時間比に基づいて前記画素値を算出可能である
請求項６に記載の光検出装置。
【請求項８】
前記第１の露光制御部は、前記第１の電荷量に基づいて前記第１の露光時間比を設定することが可能である
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項９】
前記第１の露光制御部は、前記第１の電荷量が第１のしきい値より小さい場合に、前記第１の時間長および前記第２の時間長が互いに等しくなるように前記第１の露光時間比を設定可能である
請求項８に記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記第１の露光制御部は、前記第１の電荷量が前記第１のしきい値より大きく第２のしきい値より小さい場合に、前記第１の電荷量に応じて、前記第１の時間長が前記第２の時間長よりも長くなるように、前記第１の露光時間比を設定可能である
請求項９に記載の光検出装置。
【請求項１１】
前記第１の露光制御部は、前記第１の電荷量が第３のしきい値より大きい場合に、前記第１の時間長および前記第２の時間長の合計時間長を短くすることにより、前記第１の時間長および前記第２の時間長を設定可能である
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項１２】
光に基づいて第２の受光電荷を生成する光電変換動作を行うことが可能な第２の光電変換素子と、前記第２の受光電荷を蓄積可能な第３の電荷蓄積部および第４の電荷蓄積部と、オン状態になることにより前記第２の光電変換素子を前記第３の電荷蓄積部に接続可能な第３のスイッチと、オン状態になることにより前記第２の光電変換素子を前記第４の電荷蓄積部に接続可能な第４のスイッチとを有する第２の画素をさらに備え、
前記第１の露光制御部は、さらに、前記第３の電荷蓄積部に蓄積された前記第２の受光電荷の第３の電荷量に基づいて、前記第２の光電変換素子が前記第３の電荷蓄積部に蓄積される前記第２の受光電荷を生成する第３の露光期間の第３の時間長、および前記第２の光電変換素子が前記第４の電荷蓄積部に蓄積される前記第２の受光電荷を生成する第４の露光期間の第４の時間長を設定する第２の設定処理を行うことが可能であり、
前記第１の駆動部は、さらに、前記第２の設定処理の結果に基づいて前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチの動作を制御可能であり、
前記第１の画素値算出部は、さらに、前記第４の電荷蓄積部に蓄積された前記第２の受光電荷の第４の電荷量と、前記第３の時間長および前記第４の時間長の第２の露光時間比とに基づいて第２の画素値を算出可能である
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項１３】
光に基づいて第２の受光電荷を生成する光電変換動作を行うことが可能な第２の光電変換素子と、前記第２の受光電荷を蓄積可能な第３の電荷蓄積部および第４の電荷蓄積部と、オン状態になることにより前記第２の光電変換素子を前記第３の電荷蓄積部に接続可能な第３のスイッチと、オン状態になることにより前記第２の光電変換素子を前記第４の電荷蓄積部に接続可能な第４のスイッチとを有する第２の画素と、
前記第３の電荷蓄積部に蓄積された前記第２の受光電荷の第３の電荷量に基づいて、前記第２の光電変換素子が前記第３の電荷蓄積部に蓄積される前記第２の受光電荷を生成する第３の露光期間の第３の時間長、および前記第２の光電変換素子が前記第４の電荷蓄積部に蓄積される前記第２の受光電荷を生成する第４の露光期間の第４の時間長を設定する第２の設定処理を行うことが可能な第２の露光制御部と、
前記第２の設定処理の結果に基づいて前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチの動作を制御可能な第２の駆動部と、
前記第４の電荷蓄積部に蓄積された前記第２の受光電荷の第４の電荷量と、前記第３の時間長および前記第４の時間長の第２の露光時間比とに基づいて第２の画素値を算出可能な第２の画素値算出部と
をさらに備えた
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項１４】
光に基づいて第２の受光電荷を生成する光電変換動作を行うことが可能な第２の光電変換素子と、前記第２の受光電荷を蓄積可能な第３の電荷蓄積部および第４の電荷蓄積部と、オン状態になることにより前記第２の光電変換素子を前記第３の電荷蓄積部に接続可能な第３のスイッチと、オン状態になることにより前記第２の光電変換素子を前記第４の電荷蓄積部に接続可能な第４のスイッチとを有する第２の画素をさらに備え、
前記第１の駆動部は、さらに、前記第１の設定処理の結果に基づいて前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチの動作を制御可能であり、
前記第１の画素値算出部は、さらに、前記第４の電荷蓄積部に蓄積された前記第２の受光電荷の第４の電荷量と、前記露光時間比とに基づいて第２の画素値を算出可能である
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項１５】
前記第１の画素は、
オン状態になることにより、前記第１の電荷蓄積部に所定の電圧を印加可能な第５のスイッチと、
オン状態になることにより、前記第２の電荷蓄積部に前記所定の電圧を印加可能な第６のスイッチと
をさらに有し、
前記第１の駆動部は、さらに、前記第１の設定処理に基づいて前記第５のスイッチおよび前記第６のスイッチの動作を制御可能である
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項１６】
動作モードを、第１の動作モードを含む複数の動作モードのうちの１つに設定可能な動作モード設定部をさらに備え、
前記第１の露光制御部は、前記第１の動作モードにおいて前記第１の設定処理を行うことが可能であり、
前記第１の駆動部は、前記第１の動作モードにおいて、前記第１の設定処理の結果に基づいて前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの動作を制御可能であり、
前記第１の画素値算出部は、前記第１の動作モードにおいて、前記第２の電荷量および前記露光時間比に基づいて前記画素値を算出可能である
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項１７】
発光部をさらに備え、
前記複数の動作モードは、第２の動作モードを含み、
前記発光部は、前記第２の動作モードにおいて、発光と消光を交互に繰り返すことにより光パルスを射出可能であり、
前記第１の駆動部は、前記第２の動作モードにおいて、前記光パルスに同期するように、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを交互にオン状態にすることが可能であり、
前記第１の画素値算出部は、前記第２の動作モードにおいて、前記第１の電荷量および前記第２の電荷量に基づいて前記画素値を算出可能である
請求項１６に記載の光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光を検出可能な光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
計測対象物までの距離を計測する際、しばしば、ＴＯＦ（Time Of Flight）法が用いられる。このＴＯＦ法では、光を射出するとともに、計測対象物により反射された反射光を検出する。そして、ＴＯＦ法では、光を射出したタイミングおよび反射光を検出したタイミングの間の時間差を計測することにより、計測対象物までの距離を計測する（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０７６６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光検出装置では、計測対象物までの距離を計測する測距動作に加え、撮像動作を行いたい場合があり得る。撮像動作では、ダイナミックレンジを確保することが望ましい。
【０００５】
ダイナミックレンジを確保しつつ撮像動作を行うことができる光検出装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施の形態における光検出装置は、第１の画素と、第１の露光制御部と、第１の駆動部とを備えている。第１の画素は、光に基づいて第１の受光電荷を生成する光電変換動作を行うことが可能な第１の光電変換素子と、第１の受光電荷を蓄積可能な第１の電荷蓄積部および第２の電荷蓄積部と、オン状態になることにより第１の光電変換素子を第１の電荷蓄積部に接続可能な第１のスイッチと、オン状態になることにより第１の光電変換素子を第２の電荷蓄積部に接続可能な第２のスイッチとを有する。第１の露光制御部は、第１の電荷蓄積部に蓄積された第１の受光電荷の第１の電荷量に基づいて、第１の光電変換素子が第１の電荷蓄積部に蓄積される第１の受光電荷を生成する第１の露光期間の第１の時間長、および第１の光電変換素子が第２の電荷蓄積部に蓄積される第１の受光電荷を生成する第２の露光期間の第２の時間長を設定する第１の設定処理を行うことが可能に構成される。第１の駆動部は、第１の設定処理の結果に基づいて第１のスイッチおよび第２のスイッチの動作を制御可能に構成される。
【０００７】
本開示の一実施の形態における光検出装置では、第１の光電変換素子により、第１の受光電荷が生成され、第１のスイッチがオン状態になることにより、この第１の受光電荷が第１の電荷蓄積部に蓄積され、第２のスイッチがオン状態になることにより、この第１の受光電荷が第２の電荷蓄積部に蓄積される。第１の電荷蓄積部に蓄積された第１の受光電荷の第１の電荷量に基づいて、第１の露光期間の第１の時間長、および第２の露光期間の第２の時間長を設定する第１の設定処理が行われる。第１の露光期間は、第１の光電変換素子が第１の電荷蓄積部に蓄積される第１の受光電荷を生成する期間であり、第２の露光期間は、第１の光電変換素子が第２の電荷蓄積部に蓄積される第１の受光電荷を生成する期間である。そして、この第１の設定処理の結果に基づいて、第１のスイッチおよび第２のスイッチの動作が制御される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一実施の形態に係る光検出装置の一構成例を表すブロック図である。
【図２】図１に示した光検出部の一構成例を表すブロック図である。
【図３】図２に示した画素の一構成例を表す回路図である。
【図４】図３に示した画素の要部断面構造の一例を表す断面図である。
【図５】図１に示した光検出装置の一構成例を表す断面図である。
【図６Ａ】図１に示した光検出装置における測距動作の一例を表すタイミング図である。
【図６Ｂ】図１に示した光検出装置における撮像動作の一例を表すタイミング図である。
【図７】図１に示した光検出装置における測距動作の一例を表すタイミング波形図である。
【図８】図１に示した光検出装置における測距動作の一例を表す他のタイミング波形図である。
【図９】図１に示した光検出装置における撮像動作の一例を表すタイミング波形図である。
【図１０Ａ】図２に示した画素の一動作状態を表す説明図である。
【図１０Ｂ】図２に示した画素の他の動作状態を表す説明図である。
【図１０Ｃ】図２に示した画素の他の動作状態を表す説明図である。
【図１０Ｄ】図２に示した画素の他の動作状態を表す説明図である。
【図１０Ｅ】図２に示した画素の他の動作状態を表す説明図である。
【図１１】図１に示した光検出装置における撮像動作の一例を表すフローチャートである。
【図１２】変形例に係る光検出装置における撮像動作の一例を表すタイミング波形図である。
【図１３Ａ】変形例に係る画素の一動作状態を表す説明図である。
【図１３Ｂ】変形例に係る画素の他の動作状態を表す説明図である。
【図１３Ｃ】変形例に係る画素の他の動作状態を表す説明図である。
【図１３Ｄ】変形例に係る画素の他の動作状態を表す説明図である。
【図１３Ｅ】変形例に係る画素の他の動作状態を表す説明図である。
【図１３Ｆ】変形例に係る画素の他の動作状態を表す説明図である。
【図１３Ｇ】変形例に係る画素の他の動作状態を表す説明図である。
【図１４】他の変形例に係る光検出装置における撮像動作の一例を表すフローチャートである。
【図１５】他の変形例に係る画素の一構成例を表す回路図である。
【図１６】他の変形例に係る画素の一構成例を表す回路図である。
【図１７】他の変形例に係る画素アレイおよび駆動部の一構成例を表すブロック図である。
【図１８】他の変形例に係る光検出部の一構成例を表す説明図である。
【図１９】図１８に示した画素および回路の一構成例を表す回路図である。
【図２０】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２１】車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．移動体への応用例
【００１０】
＜１．実施の形態＞
［構成例］
図１は、一実施の形態に係る光検出装置（光検出装置１）の一構成例を表すものである。光検出装置１は、２つの動作モードＭ（測距動作モードＭＤおよび撮像動作モードＭＩ）を有している。測距動作モードＭＤは、インダイレクト方式により対象物１００までの距離を計測する測距動作を行う動作モードであり、撮像動作モードＭＩは、対象物１００を撮像する撮像動作を行うモードである。光検出装置１は、発光部１１と、光学系１２と、光検出部２０と、制御部１３とを備えている。
【００１１】
発光部１１は、測距動作モードＭＤにおいて、対象物１００に向かって光パルスＬ０を射出するように構成される。発光部１１は、制御部１３からの指示に基づいて、発光および非発光を交互に繰り返す発光動作を行うことにより光パルスＬ０を射出するようになっている。発光部１１は、例えば赤外光を射出する光源を有する。この光源は、例えば、レーザ光源やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などを用いて構成される。
【００１２】
光学系１２は、光検出部２０の受光面Ｓにおいて像を結像させるレンズを含んで構成される。測距動作モードＭＤでは、この光学系１２には、発光部１１から射出され、対象物１００により反射された光パルス（反射光パルスＬ１）が入射する。また、撮像動作モードＭＩでは、この光学系１２には、被写体からの光が入射するようになっている。
【００１３】
光検出部２０は、制御部１３からの指示に基づいて、光を検出することにより画像ＰＩＣを生成するように構成される。具体的には、光検出部２０は、測距動作モードＭＤでは、反射光パルスＬ１を受光することにより画像ＰＩＣ（距離画像ＰＩＣ１）を生成する。距離画像ＰＩＣ１に含まれる複数の画素値のそれぞれは、対象物１００までの距離Ｄについての値を示す。また、光検出部２０は、撮像動作モードＭＩでは、光Ｌ２を受光することにより画像ＰＩＣ（撮像画像ＰＩＣ２）を生成する。撮像画像ＰＩＣ２に含まれる複数の画素値のそれぞれは受光量を示す。そして、光検出部２０は、生成した画像ＰＩＣを画像信号ＤＡＴＡとして出力するようになっている。
【００１４】
制御部１３は、発光部１１および光検出部２０に制御信号を供給し、これらの動作を制御することにより、光検出装置１の動作を制御するものである。制御部１３は、動作モード設定部１４を有している。動作モード設定部１４は、外部から供給された制御信号ＣＴＬに含まれる指示に基づいて、動作モードＭを測距動作モードＭＤおよび撮像動作モードＭＩのうちの一方に設定する。制御部１３は、動作モード設定部１４が設定した動作モードＭに応じて、発光部１１および光検出部２０の動作を制御するようになっている。
【００１５】
図２は、光検出部２０の一構成例を表すものである。光検出部２０は、画素アレイ２１と、駆動部２２と、読出部２４と、処理部２６とを有している。
【００１６】
画素アレイ２１は、マトリクス状に配置された複数の画素Ｐを有する。各画素Ｐは、画素信号ＳＩＧＡ，ＳＩＧＢを出力するようになっている。
【００１７】
図３は、画素Ｐの一構成例を表すものである。図４は、画素Ｐにおける要部の一構成例を表すものである。画素アレイ２１は、複数の制御線ＴＧＬＡと、複数の制御線ＴＧＬＢと、複数の制御線ＲＳＬＡと、複数の制御線ＲＳＬＢと、複数の制御線ＳＥＬＬと、複数の信号線ＳＧＬＡと、複数の信号線ＳＧＬＢとを有している。制御線ＴＧＬＡは、水平方向（図２，３における横方向）に延伸するように設けられ、この制御線ＴＧＬＡには、駆動部２２により制御信号ＳＴＧＬＡが印加される。制御線ＴＧＬＢは、水平方向に延伸するように設けられ、この制御線ＴＧＬＢには、駆動部２２により制御信号ＳＴＧＬＢが印加される。制御線ＲＳＬＡは、水平方向に延伸するように設けられ、この制御線ＲＳＬＡには、駆動部２２により制御信号ＳＲＳＬＡが印加される。制御線ＲＳＬＢは、水平方向に延伸するように設けられ、この制御線ＲＳＬＢには、駆動部２２により制御信号ＳＲＳＬＢが印加される。制御線ＳＥＬＬは、水平方向に延伸するように設けられ、制御線ＳＥＬＬには、駆動部２２により制御信号ＳＳＥＬＬが印加される。信号線ＳＧＬＡは、垂直方向（図２，３における縦方向）に延伸するように設けられ、読出部２４に対して画素信号ＳＩＧＡを伝える。信号線ＳＧＬＢは、垂直方向に延伸するように設けられ、読出部２４に対して画素信号ＳＩＧＢを伝えるようになっている。
【００１８】
画素Ｐは、フォトダイオードＰＤと、トランジスタＴＧＡ，ＴＧＢと、フローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢと、トランジスタＲＳＴＡ，ＲＳＴＢと、トランジスタＡＭＰＡ，ＡＭＰＢと、トランジスタＳＥＬＡ，ＳＥＬＢとを有している。トランジスタＴＧＡ，ＴＧＢ，ＲＳＴＡ，ＲＳＴＢ，ＡＭＰＡ，ＡＭＰＢ，ＳＥＬＡ，ＳＥＬＢは、この例では、Ｎ型のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタである。
【００１９】
フォトダイオードＰＤは、受光量に応じて電荷を発生させる光電変換素子である。フォトダイオードＰＤのアノードは接地され、カソードはトランジスタＴＧＡ，ＴＧＢのソースに接続されている。この例では、フォトダイオードＰＤに蓄積可能な電荷量を、フローティングディフュージョンＦＤＡに蓄積可能な電荷量、およびフローティングディフュージョンＦＤＢに蓄積可能な電荷量よりも少なくしている。
【００２０】
トランジスタＴＧＡのゲートは制御線ＴＧＬＡに接続され、ソースはフォトダイオードＰＤのカソードおよびトランジスタＴＧＢのソースに接続され、ドレインはフローティングディフュージョンＦＤＡ、トランジスタＲＳＴＡのソース、およびトランジスタＡＭＰＡのゲートに接続されている。フローティングディフュージョンＦＤＡは、フォトダイオードＰＤからトランジスタＴＧＡを介して供給された電荷を蓄積するように構成され、例えば、図４に示したように、半導体基板９の表面に形成された拡散層を用いて構成される。この図３では、フローティングディフュージョンＦＤＡを、容量素子のシンボルを用いて示している。この例では、フローティングディフュージョンＦＤＡに蓄積可能な電荷量を、フォトダイオードＰＤに蓄積可能な電荷量よりも多くしている。トランジスタＲＳＴＡのゲートは制御線ＲＳＬＡに接続され、ドレインには電源電圧ＶＤＤが供給され、ソースはフローティングディフュージョンＦＤＡ、トランジスタＴＧＡのドレイン、およびトランジスタＡＭＰＡのゲートに接続される。トランジスタＡＭＰＡのゲートはフローティングディフュージョンＦＤＡ、トランジスタＴＧＡのドレイン、およびトランジスタＲＳＴＡのソースに接続され、ドレインには電源電圧ＶＤＤが供給され、ソースはトランジスタＳＥＬＡのドレインに接続されている。トランジスタＳＥＬＡのゲートは制御線ＳＥＬＬに接続され、ドレインはトランジスタＡＭＰＡのソースに接続され、ソースは信号線ＳＧＬＡに接続される。以下では、フォトダイオードＰＤ、フローティングディフュージョンＦＤＡ、トランジスタＲＳＴＡ，ＡＭＰＡ，ＳＥＬＡからなる回路を、タップＡとも呼ぶ。
【００２１】
トランジスタＴＧＢのゲートは制御線ＴＧＬＢに接続され、ソースはフォトダイオードＰＤのカソードおよびトランジスタＴＧＡのソースに接続され、ドレインはフローティングディフュージョンＦＤＢ、トランジスタＲＳＴＢのソース、およびトランジスタＡＭＰＢのゲートに接続されている。フローティングディフュージョンＦＤＢは、フォトダイオードＰＤからトランジスタＴＧＢを介して供給された電荷を蓄積するように構成され、例えば、図４に示したように、半導体基板９の表面に形成された拡散層を用いて構成される。この図３では、フローティングディフュージョンＦＤＡと同様に、フローティングディフュージョンＦＤＢを、容量素子のシンボルを用いて示している。この例では、フローティングディフュージョンＦＤＢに蓄積可能な電荷量を、フォトダイオードＰＤに蓄積可能な電荷量よりも多くしている。トランジスタＲＳＴＢのゲートは制御線ＲＳＬＢに接続され、ドレインには電源電圧ＶＤＤが供給され、ソースはフローティングディフュージョンＦＤＢ、トランジスタＴＧＢのドレイン、およびトランジスタＡＭＰＢのゲートに接続される。トランジスタＡＭＰＢのゲートはフローティングディフュージョンＦＤＢ、トランジスタＴＧＢのドレイン、およびトランジスタＲＳＴＢのソースに接続され、ドレインには電源電圧ＶＤＤが供給され、ソースはトランジスタＳＥＬＢのドレインに接続されている。トランジスタＳＥＬＢのゲートは制御線ＳＥＬＬに接続され、ドレインはトランジスタＡＭＰＢのソースに接続され、ソースは信号線ＳＧＬＢに接続される。以下では、フォトダイオードＰＤ、フローティングディフュージョンＦＤＢ、トランジスタＲＳＴＢ，ＡＭＰＢ，ＳＥＬＢからなる回路を、タップＢとも呼ぶ。
【００２２】
この構成により、画素Ｐでは、トランジスタＲＳＴＡがオン状態になることによりフローティングディフュージョンＦＤＡがリセットされ、トランジスタＲＳＴＢがオン状態になることによりフローティングディフュージョンＦＤＢがリセットされる。そして、トランジスタＴＧＡ，ＴＧＢのうちのいずれか１つがオン状態になることにより、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷がフローティングディフュージョンＦＤＡおよびフローティングディフュージョンＦＤＢに選択的に蓄積される。そして、トランジスタＳＥＬＡ，ＳＥＬＢがオン状態になることにより、画素Ｐは、フローティングディフュージョンＦＤＡに蓄積された電荷の量に応じた画素信号ＳＩＧＡを出力するとともに、フローティングディフュージョンＦＤＢに蓄積された電荷の量に応じた画素信号ＳＩＧＢを出力するようになっている。
【００２３】
駆動部２２（図２）は、処理部２６からの指示に基づいて、複数の画素Ｐを駆動するように構成される。具体的には、駆動部２２は、制御線ＴＧＬＡに対して制御信号ＳＴＧＬＡを印加し、制御線ＴＧＬＢに対して制御信号ＳＴＧＬＢを印加し、制御線ＲＳＬＡに対して制御信号ＳＲＳＬＡを印加し、制御線ＲＳＬＢに対して制御信号ＳＲＳＬＢを印加し、制御線ＳＥＬＬに対して制御信号ＳＳＥＬＬを印加するようになっている。駆動部２２は、信号生成部２３を有している。信号生成部２３は、制御信号ＳＴＧＬＡ，ＳＴＧＬＢを生成するように構成される。駆動部２２は、信号生成部２３が生成した単一の制御信号ＳＴＧＬＡを複数の制御線ＴＧＬＡに印加するとともに、信号生成部２３が生成した単一の制御信号ＳＴＧＬＢを複数の制御線ＴＧＬＢに印加するようになっている。
【００２４】
読出部２４は、画素アレイ２１から信号線ＳＧＬ（信号線ＳＧＬＡ，ＳＧＬＢ）を介して供給された画素信号ＳＩＧ（画素信号ＳＩＧＡ，ＳＩＧＢ）に基づいてＡＤ（Analog to Digital）変換を行うことにより、画像信号ＤＡＴＡ０を生成するように構成される。
【００２５】
読出部２４は、複数のＡＤ変換部２５と、バス配線ＢＵＳとを有している。複数のＡＤ変換部２５は、複数の信号線ＳＧＬ（信号線ＳＧＬＡ，ＳＧＬＢ）にそれぞれ対応して設けられている。ＡＤ変換部２５は、対応する信号線ＳＧＬを介して供給された画素信号ＳＩＧの電圧に基づいてＡＤ変換を行うことにより、デジタルコードＣＯＤＥを生成するように構成される。そして、ＡＤ変換部２５は、デジタルコードＣＯＤＥをバス配線ＢＵＳに供給するようになっている。
【００２６】
バス配線ＢＵＳは、複数の配線を有し、ＡＤ変換部２５から出力されたデジタルコードＣＯＤＥを伝えるように構成される。読出部２４は、このバス配線ＢＵＳを用いて、複数のＡＤ変換部２５から供給された複数のデジタルコードＣＯＤＥを、画像信号ＤＡＴＡ０として、処理部２６に順次転送するようになっている。
【００２７】
処理部２６は、制御部１３からの指示に基づいて、駆動部２２および読出部２４に制御信号を供給することにより、光検出部２０の動作を制御するように構成される。処理部２６は、露光制御部２７と、画素値算出部２８とを有している。
【００２８】
露光制御部２７は、撮像動作モードＭＩにおいて、フォトダイオードＰＤがフローティングディフュージョンＦＤＡに蓄積される電荷を生成する期間（露光期間Ｔ２Ａ）の時間長、およびフォトダイオードＰＤがフローティングディフュージョンＦＤＢに蓄積される電荷を生成する期間（露光期間Ｔ２Ｂ）の時間長を設定するように構成される。具体的には、露光制御部２７は、例えば、露光期間Ｔ２Ａの時間長および露光期間Ｔ２Ｂの時間長の比（露光時間比ＲＴ）を設定する。露光時間比ＲＴは、この例では、露光期間Ｔ２Ｂの時間長を露光期間Ｔ２Ａの時間長で除算したものである。そして、処理部２６は、露光制御部２７が設定した露光期間Ｔ２Ａ，Ｔ２Ｂの時間長についての情報を、駆動部２２に供給するようになっている。
【００２９】
画素値算出部２８は、画素アレイ２１における複数の画素Ｐに係るデジタルコードＣＯＤＥに基づいて、複数の画素Ｐのそれぞれの画素値を算出するように構成される。測距動作モードＭＤでは、画素値は、対象物１００までの距離Ｄについての値を示す。処理部２６は、画素アレイ２１における複数の画素Ｐの画素値を用いて距離画像ＰＩＣ１を生成し、この距離画像ＰＩＣ１を画像信号ＤＡＴＡとして出力する。また、撮像動作モードＭＩでは、画素値は、受光量を示す。処理部２６は、画素アレイ２１における複数の画素Ｐの画素値を用いて撮像画像ＰＩＣ２を生成し、この撮像画像ＰＩＣ２を画像信号ＤＡＴＡとして出力するようになっている。
【００３０】
図５は、光検出装置１の一構成例を表すものである。基板９０の基板上には、発光部１１、光検出部２０、およびホルダ９１が配置されている。ホルダ９１には、開口部９１Ａ，９１Ｂが設けられている。発光部１１は、基板９０の基板上における、この開口部９１Ａに対応する位置に配置され、光検出部２０は、基板９０の基板上における、開口部９１Ｂに対応する位置に配置される。ホルダ９１は、カバーガラス９３を保持している。カバーガラス９３は、発光部１１および光検出部２０を、埃や外部雰囲気から保護するように構成される。カバーガラス９３には、光拡散膜９４および赤外フィルタ９５が設けられる。光拡散膜９４は、カバーガラス９３における発光部１１に対応する領域に設けられ、光パルスＬ０を拡散するように構成される。赤外フィルタ９５は、カバーガラス９３における光検出部２０に対応する領域に設けられ、赤外光を透過するように構成される。ホルダ９１の開口部９１Ｂには、レンズホルダ９２が設けられている。レンズホルダ９２は、レンズ１２Ａ，１２Ｂを保持している。このレンズ１２Ａ，１２Ｂは、光学系１２を構成する。
【００３１】
ここで、フォトダイオードＰＤは、本開示における「第１の光電変換素子」の一具体例に対応する。フローティングディフュージョンＦＤＢは、本開示における「第１の電荷蓄積部」の一具体例に対応する。フローティングディフュージョンＦＤＡは、本開示における「第２の電荷蓄積部」の一具体例に対応する。トランジスタＴＧＢは、本開示における「第１のスイッチ」の一具体例に対応する。トランジスタＴＧＡは、本開示における「第２のスイッチ」の一具体例に対応する。トランジスタＡＭＰＢ，ＳＥＬＢは、本開示における「第１の出力部」の一具体例に対応する。トランジスタＡＭＰＡ，ＳＥＬＡは、本開示における「第２の出力部」の一具体例に対応する。露光制御部２７は、本開示における「第１の露光制御部」の一具体例に対応する。露光期間Ｔ２Ｂは、本開示における「第１の露光期間」の一具体例に対応する。露光期間Ｔ２Ａは、本開示における「第２の露光期間」の一具体例に対応する。露光時間比ＲＴは、本開示における「第１の露光時間比」の一具体例に対応する。駆動部２２は、本開示における「第１の駆動部」の一具体例に対応する。画素値算出部２８は、本開示における「第１の画素値算出部」の一具体例に対応する。
【００３２】
［動作および作用］
続いて、本実施の形態の光検出装置１の動作および作用について説明する。
【００３３】
（全体動作概要）
まず、図１〜３を参照して、光検出装置１の全体動作概要を説明する。対象物１００までの距離を計測する測距動作を行う場合には、光検出装置１は、測距動作モードＭＤで動作する。この測距動作モードＭＤでは、光検出装置１は、発光動作ＯＰ１を行うことにより光パルスＬ０を射出するとともに、露光動作ＯＰ２を行うことにより、対象物１００により反射された反射光パルスＬ１を受光し、複数の画素ＰのそれぞれにおけるフローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢに電荷を選択的に蓄積する。そして、光検出装置１は、読出動作ＯＰ３を行うことにより、複数の画素Ｐから信号線ＳＧＬを介して供給された画素信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行い、画像信号ＤＡＴＡ０を生成する。そして、光検出装置１は、画像信号ＤＡＴＡ０に基づいて距離画像ＰＩＣ１を生成し、この距離画像ＰＩＣ１を画像信号ＤＡＴＡとして出力する。
【００３４】
また、対象物１００を撮像する撮像動作を行う場合には、光検出装置１は、撮像動作モードＭＩで動作する。この撮像動作モードＭＩでは、光検出装置１は、露光動作ＯＰ２を行うことにより、光Ｌ２を受光し、複数の画素ＰのそれぞれにおけるフローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢに電荷を選択的に蓄積する。そして、光検出装置１は、読出動作ＯＰ３を行うことにより、複数の画素Ｐから信号線ＳＧＬを介して供給された画素信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行い、画像信号ＤＡＴＡ０を生成する。そして、光検出装置１は、画像信号ＤＡＴＡ０に基づいて撮像画像ＰＩＣ２を生成し、この撮像画像ＰＩＣ２を画像信号ＤＡＴＡとして出力する。
【００３５】
（詳細動作）
図６Ａ，６Ｂは、光検出装置１における動作の一例を表すものであり、図６Ａは、測距動作モードＭＤにおける測距動作を示し、図６Ｂは、撮像動作モードＭＩにおける撮像動作を示す。この図６Ａ，６Ｂにおいて、上端は画素アレイ２１の最上部を示し、下端は画素アレイ２１の最下部を示す。
【００３６】
測距動作モードＭＤでは、光検出装置１は、図６Ａに示したように、タイミングｔ１〜ｔ２の期間において、発光動作ＯＰ１および露光動作ＯＰ２を行う。具体的には、制御部１３は、発光部１１の動作を制御し、発光部１１は、発光および非発光を交互に繰り返す発光動作ＯＰ１を行うことにより光パルスＬ０を射出する。また、制御部１３は、光検出部２０の動作を制御し、光検出部２０の駆動部２２は、画素アレイ２１における複数の画素Ｐを駆動する。複数の画素Ｐは、対象物１００により反射された反射光パルスＬ１を受光する。そして、光検出装置１は、タイミングｔ２〜ｔ３の期間において、読出動作ＯＰ３を行う。具体的には、駆動部２２は、画素アレイ２１における複数の画素Ｐを、画素ライン単位で順次駆動し、複数の画素Ｐは、画素信号ＳＩＧを、信号線ＳＧＬ（信号線ＳＧＬＡ，ＳＧＬＢ）を介して読出部２４に供給する。そして、読出部２４は、この画素信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行うことにより、画像信号ＤＡＴＡ０を生成する。光検出装置１は、このような発光動作ＯＰ１および露光動作ＯＰ２と、読出動作ＯＰ３とを交互に繰り返す。処理部２６は、画像信号ＤＡＴＡ０に基づいて、各画素値が距離Ｄについての値を示す距離画像ＰＩＣ１を生成する。
【００３７】
撮像動作モードＭＩでは、光検出装置１は、図６Ｂに示したように、タイミングｔ４〜ｔ５の期間において、露光動作ＯＰ２を行う。具体的には、制御部１３は、光検出部２０の動作を制御し、光検出部２０の駆動部２２は、画素アレイ２１における複数の画素Ｐを駆動する。そして、光検出装置１は、タイミングｔ５〜ｔ６の期間において、読出動作ＯＰ３を行う。具体的には、駆動部２２は、画素アレイ２１における複数の画素Ｐを、画素ライン単位で順次駆動し、複数の画素Ｐは、画素信号ＳＩＧを、信号線ＳＧＬ（信号線ＳＧＬＡ，ＳＧＬＢ）を介して読出部２４に供給する。そして、読出部２４は、この画素信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行うことにより、画像信号ＤＡＴＡ０を生成する。光検出装置１は、このような露光動作ＯＰ２および読出動作ＯＰ３を交互に繰り返す。処理部２６は、画像信号ＤＡＴＡ０に基づいて、各画素値が受光量を示す撮像画像ＰＩＣ２を生成する。
【００３８】
（測距動作について）
次に、測距動作モードＭＤにおける、対象物１００までの距離を計測する測距動作について詳細に説明する。以下では、複数の画素Ｐのうちのある画素Ｐ（画素Ｐ１）に着目し、着目した画素Ｐ１の動作を例に挙げて詳細に説明する。
【００３９】
図７は、光検出装置１の測距動作の一例を表すものであり、（Ａ）は発光部１１が射出する光パルスＬ０の波形を示し、（Ｂ）は制御信号ＳＲＳＬＡ，ＳＲＳＬＢの波形を示し、（Ｃ）はフローティングディフュージョンＦＤＡにおける電圧ＶＦＤＡの波形を示し、（Ｄ）はフローティングディフュージョンＦＤＢにおける電圧ＶＦＤＢの波形を示し、（Ｅ）は制御信号ＳＴＧＬＡの波形を示し、（Ｆ）は制御信号ＳＴＧＬＢの波形を示し、（Ｇ）は画素Ｐ１に係る信号線ＳＧＬＡに接続されたＡＤ変換部２５（ＡＤ変換部２５Ａ）の動作を示し、（Ｈ）は画素Ｐ１に係る信号線ＳＧＬＢに接続されたＡＤ変換部２５（ＡＤ変換部２５Ｂ）の動作を示す。
【００４０】
光検出装置１は、まず、発光動作ＯＰ１および露光動作ＯＰ２を行う。この露光動作ＯＰ２において、駆動部２２は、制御信号ＳＳＥＬＬの電圧を低レベルにする。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＳＥＬＡ，ＳＥＬＢはともにオフ状態になり、画素Ｐ１は信号線ＳＧＬＡ，ＳＧＬＢと電気的に切り離される。画素Ｐ１のフローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢは、フォトダイオードＰＤが生成した電荷を選択的に蓄積する。そして、光検出装置１は、読出動作ＯＰ３を行う。この読出動作ＯＰ３において、駆動部２２は、制御信号ＳＳＥＬＬの電圧を高レベルにする。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＳＥＬＡ，ＳＥＬＢはともにオン状態になり、画素Ｐ１は信号線ＳＧＬＡ，ＳＧＬＢと電気的に接続される。画素Ｐ１は、フローティングディフュージョンＦＤＡに蓄積された電荷の量に応じた画素信号ＳＩＧＡを信号線ＳＧＬＡに出力するとともに、フローティングディフュージョンＦＤＢに蓄積された電荷の量に応じた画素信号ＳＩＧＢを信号線ＳＧＬＢに出力する。ＡＤ変換部２５Ａは、信号線ＳＧＬＡの電圧に基づいてＡＤ変換を行い、ＡＤ変換部２５Ｂは、信号線ＳＧＬＢの電圧に基づいてＡＤ変換を行う。以下に、この動作について詳細に説明する。
【００４１】
タイミングｔ１１より前の期間において、駆動部２２は、制御信号ＳＲＳＬＡ，ＳＲＳＬＢの電圧を高レベルにする（図７（Ｂ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＲＳＴＡ，ＲＳＴＢがともにオン状態になり、フローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢにおける電圧ＶＦＤＡ，ＶＦＤＢは電源電圧ＶＤＤに設定される（図７（Ｃ），（Ｄ））。このようにして、フローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢはリセットされる。
【００４２】
そして、タイミングｔ１１において、駆動部２２は、制御信号ＳＲＳＬＡ，ＳＲＳＬＢの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図７（Ｂ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＲＳＴＡ，ＲＳＴＢがともにオフ状態になる。また、発光部１１は、このタイミングｔ１１において、発光および非発光を交互に繰り返す発光動作ＯＰ１を開始する（図７（Ａ））。そして、駆動部２２は、このタイミングｔ１１において、制御信号ＳＴＧＬＡ，ＳＴＧＬＢの生成を開始する（図７（Ｅ），（Ｆ））。制御信号ＳＴＧＬＡ，ＳＴＧＬＢは、高レベルと低レベルとを交互に繰り返す信号である。制御信号ＳＴＧＬＢの位相は、制御信号ＳＴＧＬＡの位相よりも１８０度だけ遅れている。図７（Ａ），（Ｅ）に示したように、光パルスＬ０の周波数は、制御信号ＳＴＧＬＡの周波数と同じであり、光パルスＬ０の位相は、制御信号ＳＴＧＬＡの位相と同じである。すなわち、制御部１３は、光パルスＬ０と制御信号ＳＴＧＬＡ，ＳＴＧＬＢが同期するように、発光部１１および光検出部２０の動作を制御する。
【００４３】
このようにして、このタイミングｔ１１において露光期間Ｔ１が開始する。この露光期間Ｔ１において、画素Ｐ１では、フォトダイオードＰＤが、光パルスＬ０に応じた反射光パルスＬ１に基づいて電荷を生成する。トランジスタＴＧＡは、制御信号ＳＴＧＬＡに基づいてオンオフし、トランジスタＴＧＢは、制御信号ＳＴＧＬＢに基づいてオンオフする。すなわち、トランジスタＴＧＡ，ＴＧＢのいずれか一方がオン状態になる。これにより、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷がフローティングディフュージョンＦＤＡおよびフローティングディフュージョンＦＤＢに選択的に蓄積される。
【００４４】
図８は、画素Ｐ１の一動作例を表すものであり、（Ａ）は光パルスＬ０の波形を示し、（Ｂ）は反射光パルスＬ１の波形を示し、（Ｃ）は制御信号ＳＴＧＬＡの波形を示し、（Ｄ）は制御信号ＳＴＧＬＢの波形を示す。この例では、タイミングｔ２１において、光パルスＬ０が立ち上がり、制御信号ＳＴＧＬＡが立ち上がり、制御信号ＳＴＧＬＢが立ち下がる。そして、タイミングｔ２１から位相が１８０度だけ遅れたタイミングｔ２３において、光パルスＬ０が立ち下がり、制御信号ＳＴＧＬＡが立ち下がり、制御信号ＳＴＧＬＢが立ち上がる。同様に、タイミングｔ２３から位相が１８０度だけ遅れたタイミングｔ２５において、光パルスＬ０が立ち上がり、制御信号ＳＴＧＬＡが立ち上がり、制御信号ＳＴＧＬＢが立ち下がる。そして、タイミングｔ２５から位相が１８０度だけ遅れたタイミングｔ２６において、光パルスＬ０が立ち下がり、制御信号ＳＴＧＬＡが立ち下がり、制御信号ＳＴＧＬＢが立ち上がる。
【００４５】
反射光パルスＬ１の位相は、光パルスＬ０の位相よりも位相φだけずれる（図８（Ｂ））。この位相φは、光検出装置１から対象物１００までの距離Ｄに対応する。この例では、タイミングｔ２１よりも位相φに対応する時間だけ遅れたタイミングｔ２２において反射光パルスＬ１が立ち上がり、タイミングｔ２３よりも位相φに対応する時間だけ遅れたタイミングｔ２４において反射光パルスＬ１が立ち下がる。画素Ｐ１のフォトダイオードＰＤは、この反射光パルスＬ１に基づいて、タイミングｔ２２〜ｔ２４の期間において電荷を生成する。
【００４６】
トランジスタＴＧＡは、制御信号ＳＴＧＬＡが高レベルである期間（タイミングｔ２２〜ｔ２３の期間）において、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷をフローティングディフュージョンＦＤＡに転送し、トランジスタＴＧＢは、制御信号ＳＴＧＬＢが高レベルである期間（タイミングｔ２３〜ｔ２５の期間）において、フォトダイオードＰＤにより生成された電荷をフローティングディフュージョンＦＤＢに転送する。これにより、タイミングｔ２２〜ｔ２３の期間において、フローティングディフュージョンＦＤＡに電荷ＱＡが蓄積され、タイミングｔ２３〜ｔ２４の期間において、フローティングディフュージョンＦＤＢに電荷ＱＢが蓄積される。
【００４７】
この電荷ＱＡの電荷量および電荷ＱＢの電荷量の差（電荷差ΔＱ）は、位相φに応じて変化する。言い換えれば、電荷差ΔＱは、光検出装置１から対象物１００までの距離Ｄに応じて変化する。具体的には、例えば、距離Ｄが短いほど電荷ＱＡが多くなるとともに電荷ＱＢが少なくなる。また、例えば、距離Ｄが遠いほど電荷ＱＡが少なくなるとともに電荷ＱＢが多くなる。
【００４８】
図７，８に示したように、画素Ｐ１は、タイミングｔ２１〜ｔ２５における動作を繰り返す。これにより、フローティングディフュージョンＦＤＡには、電荷ＱＡが繰り返し蓄積され、フローティングディフュージョンＦＤＢには、電荷ＱＢが繰り返し蓄積される。これにより、フローティングディフュージョンＦＤＡの電圧ＶＦＤＡ、およびフローティングディフュージョンＦＤＢの電圧ＶＦＤＢは、徐々に低下していく（図７（Ｃ），（Ｄ））。電圧ＶＦＤＡにおける電圧変化量は電荷ＱＡの電荷量に対応し、電圧ＶＦＤＢにおける電圧変化量は電荷ＱＢの電荷量に対応する。この例では、電圧ＶＦＤＡの変化度合いは、電圧ＶＦＤＢの変化度合いよりも大きい。
【００４９】
そして、タイミングｔ１２において、発光部１１は発光動作ＯＰ１を終了する（図７（Ａ））。また、駆動部２２は、このタイミングｔ１２において、制御信号ＳＴＧＬＡ，ＳＴＧＬＢの生成を停止し、制御信号ＳＴＧＬＡ，ＳＴＧＬＢの電圧を低レベルにする（図７（Ｅ），（Ｆ））。これにより、トランジスタＴＧＡ，ＴＧＢはオフ状態になる。このようにして、露光期間Ｔ１が終了する。
【００５０】
その後、タイミングｔ１３〜ｔ１６の期間において、光検出装置１は読出動作ＯＰ３を行う。この読出動作ＯＰ３では、駆動部２２は、制御信号ＳＳＥＬＬの電圧を高レベルに設定する。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＳＥＬＡ，ＳＥＬＢがともにオン状態になり、画素Ｐ１は信号線ＳＧＬＡ，ＳＧＬＢと電気的に接続される。画素Ｐ１は、フローティングディフュージョンＦＤＡに蓄積された電荷の量に応じた画素信号ＳＩＧＡを信号線ＳＧＬＡに出力するとともに、フローティングディフュージョンＦＤＢに蓄積された電荷の量に応じた画素信号ＳＩＧＢを信号線ＳＧＬＢに出力する。
【００５１】
タイミングｔ１３〜ｔ１４の期間において、ＡＤ変換部２５Ａは、信号線ＳＧＬＡの電圧に基づいてＡＤ変換を行い、ＡＤ変換部２５Ｂは、信号線ＳＧＬＢの電圧に基づいてＡＤ変換を行う（図７（Ｇ），（Ｈ））。タイミングｔ１４において、駆動部２２は、制御信号ＳＲＳＬＡ，ＳＲＳＬＢの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図７（Ｂ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＲＳＴＡ，ＲＳＴＢがともにオン状態になり、フローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢにおける電圧ＶＦＤＡ，ＶＦＤＢは電源電圧ＶＤＤに設定される（図７（Ｃ），（Ｄ））。このようにして、フローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢはリセットされる。タイミングｔ１５において、駆動部２２は、制御信号ＳＲＳＬＡ，ＳＲＳＬＢの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図７（Ｂ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＲＳＴＡ，ＲＳＴＢがともにオフ状態になる。そして、タイミングｔ１５〜ｔ１６の期間において、ＡＤ変換部２５Ａは、信号線ＳＧＬＡの電圧に基づいてＡＤ変換を行い、ＡＤ変換部２５Ｂは、信号線ＳＧＬＢの電圧に基づいてＡＤ変換を行う（図７（Ｇ），（Ｈ））。すなわち、ＡＤ変換部２５Ａは、フローティングディフュージョンＦＤＡがリセットされた後の画素信号ＳＩＧＡに基づいてＡＤ変換を行い、ＡＤ変換部２５Ｂは、フローティングディフュージョンＦＤＢがリセットされた後の画素信号ＳＩＧＢに基づいてＡＤ変換を行う。
【００５２】
ＡＤ変換部２５Ａは、タイミングｔ１３〜ｔ１４の期間において変換されたデジタル値からタイミングｔ１７〜ｔ１８の期間において変換されたデジタル値を減算することによりデジタルコードＣＯＤＥ（デジタルコードＣＯＤＥＡ）を生成する。同様に、ＡＤ変換部２５Ｂは、タイミングｔ１３〜ｔ１４の期間において変換されたデジタル値からタイミングｔ１７〜ｔ１８の期間において変換されたデジタル値を減算することによりデジタルコードＣＯＤＥ（デジタルコードＣＯＤＥＢ）を生成する。読出部２４は、これらのデジタルコードＣＯＤＥＡ，ＣＯＤＥＢを、画像信号ＤＡＴＡ０として、処理部２６に順次転送する。
【００５３】
処理部２６の画素値算出部２８は、例えば、画素Ｐ１に係る２つのデジタルコードＣＯＤＥＡ，ＣＯＤＥＢの差に基づいて、画素Ｐ１の画素値を算出する。この画素値は、対象物１００までの距離Ｄについての値を示す。処理部２６は、画素アレイ２１における複数の画素Ｐから得られた複数の画素値を用いて距離画像ＰＩＣ１を生成し、この距離画像ＰＩＣ１を画像信号ＤＡＴＡとして出力する。
【００５４】
（撮像動作について）
次に、撮像動作モードＭＩにおける、対象物１００を撮像する撮像動作について詳細に説明する。
【００５５】
図９は、光検出装置１の撮像動作の一例を表すものであり、（Ａ）は制御信号ＳＲＳＬＢの波形を示し、（Ｂ）は制御信号ＳＴＧＬＢの波形を示し、（Ｃ）は制御信号ＳＲＳＬＡの波形を示し、（Ｄ）は制御信号ＳＴＧＬＡの波形を示し、（Ｅ）は画素Ｐ１に係る信号線ＳＧＬＡに接続されたＡＤ変換部２５（ＡＤ変換部２５Ａ）の動作を示し、（Ｆ）は画素Ｐ１に係る信号線ＳＧＬＢに接続されたＡＤ変換部２５（ＡＤ変換部２５Ｂ）の動作を示す。図１０Ａ〜１０Ｅは、画素Ｐ１の要部の動作状態を表すものである。
【００５６】
光検出装置１は、まず、露光動作ＯＰ２を行う。この露光動作ＯＰ２において、駆動部２２は、制御信号ＳＳＥＬＬの電圧を低レベルにする。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＳＥＬＡ，ＳＥＬＢはともにオフ状態になり、画素Ｐ１は信号線ＳＧＬＡ，ＳＧＬＢと電気的に切り離される。画素Ｐ１のフローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢは、フォトダイオードＰＤが生成した電荷を選択的に蓄積する。具体的には、フローティングディフュージョンＦＤＢは、露光期間Ｔ２ＢにおいてフォトダイオードＰＤが生成した電荷を蓄積し、フローティングディフュージョンＦＤＡは、露光期間Ｔ２ＡにおいてフォトダイオードＰＤが生成した電荷を蓄積する。露光時間比ＲＴ（露光期間Ｔ２Ｂの時間長／露光期間Ｔ２Ａの時間長）は、例えば１〜１００程度に動的に設定される。言い換えれば、“露光期間Ｔ２Ｂの時間長：露光期間Ｔ２Ａの時間長”は、例えば“１：１”〜“１００：１”程度に設定される。そして、光検出装置１は、読出動作ＯＰ３を行う。この読出動作ＯＰ３において、駆動部２２は、制御信号ＳＳＥＬＬの電圧を高レベルにする。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＳＥＬＡ，ＳＥＬＢはともにオン状態になり、画素Ｐ１は信号線ＳＧＬＡ，ＳＧＬＢと電気的に接続される。画素Ｐ１は、フローティングディフュージョンＦＤＡに蓄積された電荷の量に応じた画素信号ＳＩＧＡを信号線ＳＧＬＡに出力するとともに、フローティングディフュージョンＦＤＢに蓄積された電荷の量に応じた画素信号ＳＩＧＢを信号線ＳＧＬＢに出力する。ＡＤ変換部２５Ａは、信号線ＳＧＬＡの電圧に基づいてＡＤ変換を行い、ＡＤ変換部２５Ｂは、信号線ＳＧＬＢの電圧に基づいてＡＤ変換を行う。以下に、この動作について詳細に説明する。
【００５７】
タイミングｔ３１より前の期間において、駆動部２２は、制御信号ＳＲＳＬＡ，ＳＲＳＬＢの電圧を高レベルにする（図９（Ａ），（Ｃ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＲＳＴＡ，ＲＳＴＢがともにオン状態になり、フローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢにおける電圧ＶＦＤＡ，ＶＦＤＢは電源電圧ＶＤＤに設定される。このようにして、フローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢはリセットされる。
【００５８】
次に、タイミングｔ３１において、駆動部２２は、制御信号ＳＴＧＬＢの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図９（Ｂ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＴＧＢがオン状態になる。タイミングｔ３１〜ｔ３２の期間（期間Ｔ１１）では、図１０Ａに示したように、フォトダイオードＰＤおよびフローティングディフュージョンＦＤＢが電気的に接続される。
【００５９】
次に、タイミングｔ３２において、駆動部２２は、制御信号ＳＲＳＬＡ，ＳＲＳＬＢの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図９（Ａ），（Ｃ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＲＳＴＡ，ＲＳＴＢがともにオフ状態になる。このとき、フローティングディフュージョンＦＤＡに電荷ＱＡ０が蓄積されるとともに、フローティングディフュージョンＦＤＢに電荷ＱＢ０が蓄積される。このようにして、露光期間Ｔ２Ｂが開始する。タイミングｔ３２〜ｔ３３の期間（期間Ｔ１２）では、図１０Ｂに示したように、フォトダイオードＰＤが生成した電荷がフローティングディフュージョンＦＤＢに電荷ＱＢ１として蓄積される。このようにして、フローティングディフュージョンＦＤＢには電荷ＱＢ（＝ＱＢ０＋ＱＢ１）が蓄積される。
【００６０】
次に、タイミングｔ３３において、駆動部２２は、制御信号ＳＴＧＬＢの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図９（Ｂ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＴＧＢがオフ状態になり、フォトダイオードＰＤおよびフローティングディフュージョンＦＤＢが電気的に切り離される。このようにして、露光期間Ｔ２Ｂが終了する。
【００６１】
そして、このタイミングｔ３３において、露光期間Ｔ２Ａが開始する。タイミングｔ３３〜ｔ３５の期間（期間Ｔ１３）では、図１０Ｃに示したように、フォトダイオードＰＤが生成した電荷がフォトダイオードＰＤに蓄積される。
【００６２】
その後、タイミングｔ３４〜ｔ３７の期間において、光検出装置１は読出動作ＯＰ３を行う。この読出動作ＯＰ３では、駆動部２２は、制御信号ＳＳＥＬＬの電圧を高レベルに設定する。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＳＥＬＡ，ＳＥＬＢがともにオン状態になり、画素Ｐ１は信号線ＳＧＬＡ，ＳＧＬＢと電気的に接続される。画素Ｐ１は、フローティングディフュージョンＦＤＡに蓄積された電荷の量に応じた画素信号ＳＩＧＡを信号線ＳＧＬＡに出力するとともに、フローティングディフュージョンＦＤＢに蓄積された電荷の量に応じた画素信号ＳＩＧＢを信号線ＳＧＬＢに出力する。
【００６３】
このタイミングｔ３４〜ｔ３５の期間では、図１０Ｃに示したように、フローティングディフュージョンＦＤＡには、電荷ＱＡ０が蓄積されている。このタイミングｔ３４〜ｔ３５の期間において、ＡＤ変換部２５Ａは、信号線ＳＧＬＡの電圧に基づいてＡＤ変換を行う（図９（Ｅ））。この期間においてＡＤ変換部２５Ａにより変換されたデジタル値は、電荷ＱＡ０の電荷量に応じた値である。
【００６４】
次に、タイミングｔ３５において、駆動部２２は、制御信号ＳＴＧＬＡの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図９（Ｄ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＴＧＡがオン状態になる。タイミングｔ３５〜ｔ３６の期間（期間Ｔ１４）では、図１０Ｄに示したように、フォトダイオードＰＤおよびフローティングディフュージョンＦＤＡが電気的に接続される。そして、フォトダイオードＰＤが生成した電荷がフローティングディフュージョンＦＤＡに電荷ＱＡ１として蓄積される。このようにして、フローティングディフュージョンＦＤＡには電荷ＱＡ（＝ＱＡ０＋ＱＡ１）が蓄積される。
【００６５】
次に、タイミングｔ３６において、駆動部２２は、制御信号ＳＴＧＬＡの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図９（Ｄ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＴＧＡがオフ状態になり、フォトダイオードＰＤおよびフローティングディフュージョンＦＤＡが電気的に切り離される。このようにして、露光期間Ｔ２Ａが終了する。
【００６６】
タイミングｔ３６〜ｔ３７の期間（期間Ｔ１５）では、図１０Ｅに示したように、フローティングディフュージョンＦＤＡには、電荷ＱＡ（＝ＱＡ０＋ＱＡ１）が蓄積されている。ＡＤ変換部２５Ａは、信号線ＳＧＬＡの電圧に基づいてＡＤ変換を行う（図９（Ｅ））。この期間Ｔ１５においてＡＤ変換部２５Ａにより変換されたデジタル値は、電荷ＱＡ（＝ＱＡ０＋ＱＡ１）の電荷量に応じた値である。
【００６７】
また、このタイミングｔ３６〜ｔ３７の期間（期間Ｔ１５）では、図１０Ｅに示したように、フローティングディフュージョンＦＤＢには、電荷ＱＢ（＝ＱＢ０＋ＱＢ１）が蓄積されている。ＡＤ変換部２５Ｂは、信号線ＳＧＬＢの電圧に基づいてＡＤ変換を行う（図９（Ｆ））。この期間においてＡＤ変換部２５Ｂにより変換されたデジタル値は、電荷ＱＢ（＝ＱＢ０＋ＱＢ１）の電荷量に応じた値である。
【００６８】
次に、タイミングｔ３７において、駆動部２２は、制御信号ＳＲＳＬＡ，ＳＲＳＬＢの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図９（Ａ），（Ｃ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＲＳＴＡ，ＲＳＴＢがともにオン状態になり、フローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢにおける電圧ＶＦＤＡ，ＶＦＤＢは電源電圧ＶＤＤに設定される。このようにして、フローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢはリセットされる。
【００６９】
ＡＤ変換部２５Ａは、タイミングｔ３６〜ｔ３７の期間において変換されたデジタル値からタイミングｔ３４〜ｔ３５において変換されたデジタル値を減算することによりデジタルコードＣＯＤＥ（デジタルコードＣＯＤＥＡ）を生成する。このデジタルコードＣＯＤＥＡは、露光期間Ｔ２Ａにおいて蓄積された電荷ＱＡ１（＝ＱＡ−ＱＡ０）の電荷量に応じた値である。すなわち、ＡＤ変換部２５Ａは、いわゆる相関２重サンプリング（ＣＤＳ；Correlated double sampling）の原理を利用してデジタルコードＣＯＤＥＡを生成する。ＡＤ変換部２５Ａでは、このような相関２重サンプリングを行うようにしたので、ノイズ成分（この例では電荷ＱＡ０）を取り除くことができ、その結果、撮像画像の画質を高めることができる。
【００７０】
また、ＡＤ変換部２５Ｂは、タイミングｔ３６〜ｔ３７において変換されたデジタル値に基づいてデジタルコードＣＯＤＥ（デジタルコードＣＯＤＥＢ）を生成する。このデジタルコードＣＯＤＥＢは、露光期間Ｔ２Ｂにおいて蓄積された電荷ＱＢ（＝ＱＢ０＋ＱＢ１）の電荷量に応じた値である。
【００７１】
読出部２４は、これらのデジタルコードＣＯＤＥＡ，ＣＯＤＥＢを、画像信号ＤＡＴＡ０として、処理部２６に順次転送する。
【００７２】
処理部２６の画素値算出部２８は、後述するように、例えば、各画素Ｐに係るデジタルコードＣＯＤＥＡおよび露光時間比ＲＴに基づいて、その画素Ｐの画素値を算出する。処理部２６は、画素アレイ２１における複数の画素Ｐから得られた複数の画素値を用いて撮像画像ＰＩＣ２を生成し、この撮像画像ＰＩＣ２を画像信号ＤＡＴＡとして出力する。
【００７３】
図１１は、露光制御部２７および画素値算出部２８の一動作例を表すものである。この例では、フォトダイオードＰＤに蓄積可能な電荷量は“１，０００ｅ−”以下（電子千個分以下）であり、フローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢのそれぞれに蓄積可能な電荷量は、“１００，０００ｅ−”以下（電子十万個分以下）である。以下では、タップＡ，Ｂにおける露光量を電荷量で示している。
【００７４】
露光制御部２７は、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのうちのある画素Ｐ（基準画素ＰＲ）に係るデジタルコードＣＯＤＥＢに基づいて露光時間比ＲＴを設定する。基準画素ＰＲは、例えば、外部から供給された制御信号ＣＴＬにより指示される。外部の装置は、例えば、シーンに応じて、基準画素ＰＲを決定することができる。画素値算出部２８は、例えば、各画素Ｐに係るデジタルコードＣＯＤＥＡおよび露光時間比ＲＴに基づいて、その画素Ｐの画素値を算出する。光検出部２０は、例えばフレーム期間単位で、この動作を繰り返す。以下に、この動作について詳細に説明する。
【００７５】
まず、光検出装置１の光検出部２０は、撮像動作を行う（ステップＳ１０１）。具体的には、光検出部２０は、図９に示したように、露光動作ＯＰ２および読出動作ＯＰ３を行う。これにより、画素アレイ２１の複数の画素ＰについてのデジタルコードＣＯＤＥＡ，ＣＯＤＥＢが得られる。
【００７６】
次に、露光制御部２７は、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量が“１，０００ｅ−”以下であるかどうかを確認する（ステップＳ１０２）。具体的には、露光制御部２７は、基準画素ＰＲに係るデジタルコードＣＯＤＥＢに基づいて、基準画素ＰＲにおけるフローティングディフュージョンＦＤＢに蓄積された電荷の量が“１，０００ｅ−”以下であるかどうかを確認する。
【００７７】
ステップＳ１０２において、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量が“１，０００ｅ−”以下である場合（ステップＳ１０２において“Ｙ”）には、露光制御部２７は、露光時間比ＲＴ（露光期間Ｔ２Ｂの時間長／露光期間Ｔ２Ａの時間長）が“１”であるかどうかを確認する（ステップＳ１０３）。すなわち、露光制御部２７は、“露光期間Ｔ２Ｂの時間長：露光期間Ｔ２Ａの時間長”が“１：１”であるかどうかを確認する。
【００７８】
ステップＳ１０３において、露光時間比ＲＴが“１”である場合（ステップＳ１０３において“Ｙ”）には、ステップＳ１０９に進む。
【００７９】
ステップＳ１０３において、露光時間比ＲＴが“１”ではない場合（ステップＳ１０３において“Ｎ”）には、露光制御部２７は、露光時間比ＲＴを“１”に設定する（ステップＳ１０４）。すなわち、この場合には、露光量がフォトダイオードＰＤに蓄積可能な電荷量であるので、露光制御部２７は、露光時間比ＲＴを“１”に設定する。そして、ステップＳ１０８に進む。
【００８０】
ステップＳ１０２において、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量が“１，０００ｅ−”より多い場合（ステップＳ１０２において“Ｎ”）には、露光制御部２７は、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量が“１００，０００ｅ−”以下であるかどうかを確認する（ステップＳ１０５）。
【００８１】
ステップＳ１０５において、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量が“１００，０００ｅ−”以下である場合（ステップＳ１０５において“Ｙ”）には、露光制御部２７は、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量を露光時間比ＲＴで除算した値が“１，０００ｅ−”以下であるかどうかを確認する（ステップＳ１０６）。
【００８２】
ステップＳ１０６において、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量を露光時間比ＲＴで除算した値が“１，０００ｅ−”以下である場合（ステップＳ１０６において“Ｙ”）には、ステップＳ１０９に進む。
【００８３】
ステップＳ１０６において、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量を露光時間比ＲＴで除算した値が“１，０００ｅ−”より多い場合（ステップＳ１０６において“Ｎ”）には、露光制御部２７は、露光時間比ＲＴを、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量を“１，０００ｅ−”で除算した値に設定する（ステップＳ１０７）。
【００８４】
そして、ステップＳ１０８では、画素値算出部２８は、基準画素ＰＲを含む複数の画素Ｐのそれぞれの画素値を、その画素ＰのタップＢの露光量に応じた値に決定する。具体的には、画素値算出部２８は、各画素Ｐの画素値を、その画素Ｐに係るデジタルコードＣＯＤＥＢに応じた値に決定する。
【００８５】
また、ステップＳ１０９では、画素値算出部２８は、基準画素ＰＲを含む複数の画素Ｐのそれぞれの画素値を、その画素ＰのタップＡの露光量に露光時間比ＲＴを乗算した値に応じた値に決定する。
【００８６】
ステップＳ１０５において、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量が“１００，０００ｅ−”より多い場合（ステップＳ１０５において“Ｎ”）には、露光制御部２７は、露光期間Ｔ２Ａの時間長および露光期間Ｔ２Ｂの時間長の合計露光時間を短くする（ステップＳ１１０）。すなわち、この場合には、露光量が、フローティングディフュージョンＦＤＢの蓄積可能な電荷量を超えており、飽和しているので、露光制御部２７は、合計露光時間を短くする。
【００８７】
以上でこのフローは終了する。光検出部２０は、例えばフレーム期間単位で、これらのステップＳ１０１〜Ｓ１１０の動作を繰り返す。
【００８８】
ここで、基準画素ＰＲは、本開示における「第１の画素」の一具体例に対応する。基準画素ＰＲ以外の画素Ｐは、本開示における「第２の画素」の一具体例に対応する。ＡＤ変換部２５Ｂは、本開示における「第１のＡＤ変換部」の一具体例に対応する。ＡＤ変換部２５Ａは、本開示における「第２のＡＤ変換部」の一具体例に対応する。デジタルコードＣＯＤＥＢは、本開示における「第１のデジタルコード」の一具体例に対応する。デジタルコードＣＯＤＥＡは、本開示における「第２のデジタルコード」の一具体例に対応する。
【００８９】
以上のように、光検出装置１では、測距動作に加えて撮像動作を行うことができる。これにより、光検出装置１では、例えば、距離画像ＰＩＣ１および撮像画像ＰＩＣ２を組み合わせることにより、より高い解像度を有する距離画像を合成することができる。特に、光検出装置１では、インダイレクト方式で測距動作を行う光検出部２０を用いて、撮像動作を行うようにした。このようなインダイレクト方式では、高い計測精度を実現することができるので、光検出装置１では、さらに撮像動作を行うことにより、距離画像の精度をさらに高めることができる。
【００９０】
また、光検出装置１では、基準画素ＰＲのタップＢの露光量に基づいて、露光期間Ｔ２Ａの時間長および露光期間Ｔ２Ｂの時間長を設定するようにした。具体的には、例えば、基準画素ＰＲのタップＢの露光量に基づいて、露光時間比ＲＴ（露光期間Ｔ２Ｂの時間長／露光期間Ｔ２Ａの時間長）を設定するようにした。これにより、光検出装置１では、基準画素ＰＲのタップＢの露光量に基づいて、おおよその露光量を把握し、このおおよその露光量についての情報に基づいて、露光時間比ＲＴを適切に設定することができる。このように、光検出装置１では、露光時間比ＲＴを適切に設定することができるので、変換効率をほぼ連続的に自由に設定することができる。その結果、光検出装置１は、ダイナミックレンジを確保しつつ撮像動作を行うことができる。
【００９１】
また、光検出装置１では、このようにして設定した露光時間比ＲＴと、画素ＰのタップＡの露光量とに基づいて、その画素Ｐの画素値を算出するようにした。特に、光検出装置１では、相関２重サンプリングを用いて、その画素ＰのタップＡの露光量を求め、求めた露光量と、露光時間比ＲＴとに基づいて、その画素Ｐの画素値を算出するようにした。これにより、光検出装置１では、ノイズの少ない撮像画像ＰＩＣ２を得ることができる。
【００９２】
［効果］
以上のように本実施の形態では、基準画素のタップＢの露光量に基づいて、露光期間Ｔ２Ａの時間長、および露光期間Ｔ２Ｂの時間長を設定するようにしたので、露光時間比を適切に設定することができるため、ダイナミックレンジを確保しつつ撮像動作を行うことができる。
【００９３】
［変形例１］
上記実施の形態では、撮像動作において、１つの露光期間Ｔ２Ｂおよび１つの露光期間Ｔ２Ａを設けたが、これに限定されるものではない。以下に、本変形例に係る光検出装置１Ａについて詳細に説明する。
【００９４】
本変形例に係る光検出装置１Ａは、上記実施の形態に係る光検出装置１（図１）と同様に、光検出部２０Ａを備えている。光検出部２０Ａは、上記実施の形態に係る光検出部２０（図２）と同様に、処理部２６Ａを有している。処理部２６Ａは、露光制御部２７Ａを有している。露光制御部２７Ａは、上記実施の形態に係る露光制御部２７と同様に、撮像動作モードＭＩにおいて、露光期間Ｔ２Ａの時間長および露光期間Ｔ２Ｂの時間長を設定するように構成される。露光制御部２７Ａは、露光期間Ｔ２Ｂを２つに分け、露光期間Ｔ２Ｂ、露光期間Ｔ２Ａ、露光期間Ｔ２Ｂの順に、露光期間Ｔ２Ａ，Ｔ２Ｂを設定するようになっている。
【００９５】
図１２は、光検出装置１Ａの撮像動作の一例を表すものである。図１３Ａ〜１３Ｇは、画素Ｐ１の要部の動作状態を表すものである。
【００９６】
タイミングｔ４１より前の期間において、駆動部２２は、制御信号ＳＲＳＬＡ，ＳＲＳＬＢの電圧を高レベルにする（図１２（Ａ），（Ｃ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＲＳＴＡ，ＲＳＴＢがともにオン状態になり、フローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢにおける電圧ＶＦＤＡ，ＶＦＤＢは電源電圧ＶＤＤに設定される。
【００９７】
次に、タイミングｔ４１において、駆動部２２は、制御信号ＳＴＧＬＢの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１２（Ｂ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＴＧＢがオン状態になる。タイミングｔ４１〜ｔ４２の期間（期間Ｔ２１）では、図１３Ａに示したように、フォトダイオードＰＤおよびフローティングディフュージョンＦＤＢが電気的に接続される。
【００９８】
次に、タイミングｔ４２において、駆動部２２は、制御信号ＳＲＳＬＡ，ＳＲＳＬＢの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図２３（Ａ），（Ｃ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＲＳＴＡ，ＲＳＴＢがともにオフ状態になる。このとき、フローティングディフュージョンＦＤＡに電荷ＱＡ０が蓄積されるとともに、フローティングディフュージョンＦＤＢに電荷ＱＢ０が蓄積される。このようにして、露光期間Ｔ２Ｂが開始する。タイミングｔ４２〜ｔ４３の期間（期間Ｔ２２）では、図１３Ｂに示したように、フォトダイオードＰＤが生成した電荷がフローティングディフュージョンＦＤＢに電荷ＱＢ１として蓄積される。
【００９９】
次に、タイミングｔ４３において、駆動部２２は、制御信号ＳＴＧＬＢの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１２（Ｂ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＴＧＢがオフ状態になり、フォトダイオードＰＤおよびフローティングディフュージョンＦＤＢが電気的に切り離される。このようにして、露光期間Ｔ２Ｂが一旦終了する。
【０１００】
そして、このタイミングｔ４３において、露光期間Ｔ２Ａが開始する。タイミングｔ４３〜ｔ４５の期間（期間Ｔ２３）では、図１３Ｃに示したように、フォトダイオードＰＤが生成した電荷がフォトダイオードＰＤに蓄積される。
【０１０１】
タイミングｔ４４〜ｔ４５の期間では、図１３Ｃに示したように、フローティングディフュージョンＦＤＡには、電荷ＱＡ０が蓄積されている。このタイミングｔ４４〜ｔ４５の期間において、ＡＤ変換部２５Ａは、信号線ＳＧＬＡの電圧に基づいてＡＤ変換を行う（図１２（Ｅ））。この期間においてＡＤ変換部２５Ａにより変換されたデジタル値は、電荷ＱＡ０の電荷量に応じた値である。
【０１０２】
次に、タイミングｔ４５において、駆動部２２は、制御信号ＳＴＧＬＡの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１２（Ｄ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＴＧＡがオン状態になる。タイミングｔ４５〜ｔ４６の期間（期間Ｔ２４）では、図１３Ｄに示したように、フォトダイオードＰＤおよびフローティングディフュージョンＦＤＡが電気的に接続される。そして、フォトダイオードＰＤが生成した電荷がフローティングディフュージョンＦＤＡに電荷ＱＡ１として蓄積される。
【０１０３】
次に、タイミングｔ４６において、駆動部２２は、制御信号ＳＴＧＬＡの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図９（Ｄ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＴＧＡがオフ状態になり、フォトダイオードＰＤおよびフローティングディフュージョンＦＤＡが電気的に切り離される。このようにして、露光期間Ｔ２Ａが終了する。そして、露光期間Ｔ２Ｂが再度開始する。
【０１０４】
タイミングｔ４６〜ｔ４７の期間（期間Ｔ２５）では、図１３Ｅに示したように、フローティングディフュージョンＦＤＡには、電荷ＱＡ（＝ＱＡ０＋ＱＡ１）が蓄積されている。ＡＤ変換部２５Ａは、信号線ＳＧＬＡの電圧に基づいてＡＤ変換を行う（図１２（Ｅ））。この期間Ｔ２５においてＡＤ変換部２５Ａにより変換されたデジタル値は、電荷ＱＡ（＝ＱＡ０＋ＱＡ１）の電荷量に応じた値である。
【０１０５】
次に、タイミングｔ４７において、駆動部２２は、制御信号ＳＲＳＬＡの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１２（Ｃ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＲＳＴＡがオン状態になり、フローティングディフュージョンＦＤＡにおける電圧ＶＦＤＡは電源電圧ＶＤＤに設定される。また、このタイミングｔ４７において、駆動部２２は、制御信号ＳＴＧＬＢの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１２（Ｂ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＴＧＢがオン状態になる。タイミングｔ４７〜ｔ４８の期間（期間Ｔ２６）では、図１３Ｆに示したように、フォトダイオードＰＤおよびフローティングディフュージョンＦＤＢが電気的に接続される。そして、フォトダイオードＰＤが生成した電荷がフローティングディフュージョンＦＤＢに電荷ＱＢ１として蓄積される。
【０１０６】
次に、タイミングｔ４８において、駆動部２２は、制御信号ＳＴＧＬＢの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１２（Ｂ））。これにより、画素Ｐ１では、トランジスタＴＧＢがオフ状態になり、フォトダイオードＰＤおよびフローティングディフュージョンＦＤＢが電気的に切り離される。このようにして、露光期間Ｔ２Ｂが終了する。
【０１０７】
タイミングｔ４８〜ｔ４９の期間（期間Ｔ２７）では、図１３Ｇに示したように、フローティングディフュージョンＦＤＢには、電荷ＱＢ（＝ＱＢ０＋ＱＢ１）が蓄積されている。ＡＤ変換部２５Ｂは、信号線ＳＧＬＢの電圧に基づいてＡＤ変換を行う（図１２（Ｆ））。この期間においてＡＤ変換部２５Ｂにより変換されたデジタル値は、電荷ＱＢ（＝ＱＢ０＋ＱＢ１）の電荷量に応じた値である。
【０１０８】
ＡＤ変換部２５Ａは、タイミングｔ４６〜ｔ４７の期間において変換されたデジタル値からタイミングｔ４４〜ｔ４５において変換されたデジタル値を減算することによりデジタルコードＣＯＤＥ（デジタルコードＣＯＤＥＡ）を生成する。このデジタルコードＣＯＤＥＡは、露光期間Ｔ２Ａにおいて蓄積された電荷ＱＡ１（＝ＱＡ−ＱＡ０）の電荷量に応じた値である。
【０１０９】
また、ＡＤ変換部２５Ｂは、タイミングｔ４８〜ｔ４９において変換されたデジタル値に基づいてデジタルコードＣＯＤＥ（デジタルコードＣＯＤＥＢ）を生成する。このデジタルコードＣＯＤＥＢは、２つの露光期間Ｔ２Ｂにおいて蓄積された電荷ＱＢ（＝ＱＢ０＋ＱＢ１）の電荷量に応じた値である。
【０１１０】
読出部２４は、これらのデジタルコードＣＯＤＥＡ，ＣＯＤＥＢを、画像信号ＤＡＴＡ０として、処理部２６Ａに順次転送する。
【０１１１】
このように、光検出装置１Ａでは、撮像動作において、露光期間Ｔ２Ｂ、露光期間Ｔ２Ａ、露光期間Ｔ２Ｂの順に、露光期間Ｔ２Ａ，Ｔ２Ｂを設定する。これにより、光検出装置１Ａでは、例えば、露光期間において照度が単調に変化する場合に、タップＡの露光量（デジタルコードＣＯＤＥＡ）を、その照度の変化範囲の中心値に対応する露光量にすることができる。
【０１１２】
［変形例２］
上記実施の形態では、撮像動作において、基準画素ＰＲのタップＢの露光量が、フローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢの蓄積可能な電荷量である“１００，０００ｅ−”以下である場合に、露光時間比ＲＴを設定するようにしたが、これに限定されるものではない。以下に、本変形例に係る光検出装置１Ｂについて詳細に説明する。
【０１１３】
図１４は、本変形例に係る露光制御部２７Ｂおよび画素値算出部２８の一動作例を表すものである。ステップＳ１０１〜Ｓ１０４，Ｓ１０６〜Ｓ１１０については、上記実施の形態の場合（図１１）と同様である。
【０１１４】
ステップＳ１０２において、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量が“１，０００ｅ−”より多い場合（ステップＳ１０２において“Ｎ”）には、露光制御部２７Ｂは、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量が“１０，０００ｅ−”以下であるかどうかを確認する（ステップＳ１１５）。
【０１１５】
ステップＳ１１５において、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量が“１０，０００ｅ−”より多い場合（ステップＳ１１５において“Ｎ”）には、露光制御部２７Ｂは、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量が“１００，０００ｅ−”以下であるかどうかを確認する（ステップＳ１１６）。基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量が“１００，０００ｅ−”以下である場合（ステップＳ１１６において“Ｙ”）には、このフローは終了する。また、基準画素ＰＲのタップＢにおける露光量が“１００，０００ｅ−”より多い場合（ステップＳ１１６において“Ｎ”）には、ステップＳ１１０に進む。
【０１１６】
これにより、光検出装置１Ｂでは、基準画素ＰＲのタップＢの露光量が“１０，０００ｅ−”以下である場合に、露光時間比ＲＴを設定する。これにより、例えば、タップＢにおける露光量が“１０，０００ｅ−”を超えるとリニアリティが悪化する場合において、リニアリティが悪化するような露光量にならないように、露光時間比ＲＴを設定することができる。その結果、光検出装置１Ｂでは、撮像画像ＰＩＣ２の画質を高めることができる。
【０１１７】
［変形例３］
上記実施の形態では、フォトダイオードＰＤが生成した電荷を蓄積するフローティングディフュージョンＦＤＡ，ＦＤＢを設けたが、これに限定されるものではなく、これに加え、さらに容量素子を設けてもよい。以下に、いくつか例を挙げて、本変形例について説明する。
【０１１８】
図１５は、本変形例に係る画素アレイ２１Ｃにおける画素Ｐの一例を表すものである。画素アレイ２１Ｃは、複数の制御線ＦＤＧＬを有している。制御線ＦＤＧＬは、水平方向（図１５における横方向）に延伸するように設けられ、この制御線ＦＤＧＬには、本変形例に係る駆動部２２Ｃにより制御信号ＳＦＤＧＬが印加される。
【０１１９】
画素Ｐは、トランジスタＦＤＧＡ，ＦＤＧＢと、容量素子ＣＡＰＡ，ＣＡＰＢとを有している。トランジスタＦＤＧＡ，ＦＤＧＢは、この例では、Ｎ型のＭＯＳトランジスタである。
【０１２０】
トランジスタＦＤＧＡのゲートは制御線ＦＤＧＬに接続され、ドレインには容量素子ＣＡＰＡおよびトランジスタＲＳＴＡのソースに接続され、ソースはフローティングディフュージョンＦＤＡ、トランジスタＴＧＡのドレイン、およびトランジスタＡＭＰＡのゲートに接続される。容量素子ＣＡＰＡの一端はトランジスタＦＤＧＡのドレインおよびトランジスタＲＳＴＡのソースに接続され、他端は接地されている。
【０１２１】
トランジスタＦＤＧＢのゲートは制御線ＦＤＧＬに接続され、ドレインには容量素子ＣＡＰＢおよびトランジスタＲＳＴＢのソースに接続され、ソースはフローティングディフュージョンＦＤＢ、トランジスタＴＧＢのドレイン、およびトランジスタＡＭＰＢのゲートに接続される。容量素子ＣＡＰＢの一端はトランジスタＦＤＧＢのドレインおよびトランジスタＲＳＴＢのソースに接続され、他端は接地されている。
【０１２２】
制御信号ＳＦＤＧＬに基づいて、トランジスタＦＤＧＡ，ＦＤＧＢはオン状態になる。トランジスタＦＤＧＡ，ＦＤＧＢをオン状態にすることにより、フローティングディフュージョンＦＤＡおよび容量素子ＣＡＰＡが電気的に接続されるとともに、フローティングディフュージョンＦＤＢおよび容量素子ＣＡＰＢが電気的に接続される。これにより、画素Ｐでは、タップＡ，Ｂにおける容量値を大きくすることができるので、タップＡ，Ｂにおいて蓄積可能な電荷量を増やすことができる。
【０１２３】
図１６は、本変形例に係る他の画素アレイ２１Ｄにおける画素Ｐの一例を表すものである。画素アレイ２１Ｄは、複数の制御線ＦＤＧＬＡと、複数の制御線ＦＤＧＬＢとを有している。制御線ＦＤＧＬＡは、水平方向（図１６における横方向）に延伸するように設けられ、この制御線ＦＤＧＬＡには、本変形例に係る駆動部２２Ｄにより制御信号ＳＦＤＧＬＡが印加される。制御線ＦＤＧＬＢは、水平方向に延伸するように設けられ、この制御線ＦＤＧＬＢには、本変形例に係る駆動部２２Ｄにより制御信号ＳＦＤＧＬＢが印加される。
【０１２４】
画素Ｐは、トランジスタＦＤＧＡ，ＦＤＧＢと、容量素子ＣＡＰＡ，ＣＡＰＢとを有している。トランジスタＦＤＧＡのゲートは制御線ＦＤＧＬＡに接続される。トランジスタＦＤＧＢのゲートは制御線ＦＤＧＬＢに接続される。
【０１２５】
制御信号ＳＦＤＧＬＡに基づいて、トランジスタＦＤＧＡはオン状態になる。トランジスタＦＤＧＡをオン状態にすることにより、フローティングディフュージョンＦＤＡおよび容量素子ＣＡＰＡが電気的に接続される。これにより、画素Ｐでは、タップＡにおいて蓄積可能な電荷量を増やすことができる。同様に、制御信号ＳＦＤＧＬＢに基づいて、トランジスタＦＤＧＢはオン状態になる。トランジスタＦＤＧＢをオン状態にすることにより、フローティングディフュージョンＦＤＢおよび容量素子ＣＡＰＢが電気的に接続される。これにより、画素Ｐでは、タップＢにおいて蓄積可能な電荷量を増やすことができる。
【０１２６】
このように、画素Ｐでは、タップＡ，Ｂにおいて、個別に設定を行うことができる。これにより、例えば、タップＡ，Ｂの役割に応じた設定にすることができる。具体的には、例えば、露光期間Ｔ２Ｂの時間長：露光期間Ｔ２Ａの時間長”を“１００：１”に設定しても飽和が生じる場合には、トランジスタＦＤＧＡをオフ状態にするとともにトランジスタＦＤＧＢをオン状態にすることができる。これにより、タップＢにおいて蓄積可能な電荷量を増やすことができる。言い換えれば、タップＢにおける変換効率を低くし、タップＡにおける変換効率を高くすることができる。
【０１２７】
［変形例４］
上記実施の形態では、撮像動作において、画素アレイ２１における全ての画素Ｐが、同じ露光時間比ＲＴで動作するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、画素アレイにおける複数の画素Ｐを複数のグループに分け、同じグループに属する複数の画素Ｐが、同じ露光時間比ＲＴで動作するようにしてもよい。以下に、２つのグループを設けた光検出装置１Ｄを例に挙げて詳細に説明する。
【０１２８】
図１７は、本変形例に係る光検出装置１Ｄにおける画素アレイ２１Ｄおよび駆動部２２Ｄの一構成例を表すものである。画素アレイ２１Ｄは、複数の画素Ｐを有している。複数の画素Ｐは、この例では２つのグループＧ１，Ｇ２に分けられている。この図１７では、グループＧ１に属する画素Ｐ（画素ＰＧ１）を太線で示し、グループＧ２に属する画素Ｐ（画素ＰＧ２）を細線で示している。
【０１２９】
画素アレイ２１Ｄは、複数の制御線ＴＧＬＡ１と、複数の制御線ＴＧＬＡ２と、複数の制御線ＴＧＬＢ１と、複数の制御線ＴＧＬＢ２と、複数の制御線ＲＳＬＡ１と、複数の制御線ＲＳＬＡ２と、複数の制御線ＲＳＬＢ１と、複数の制御線ＲＳＬＢ２とを有している。制御線ＴＧＬＡ１は、水平方向（図１７おける横方向）に延伸するように設けられ、この制御線ＴＧＬＡ１には、駆動部２２Ｄにより制御信号ＳＴＧＬＡ１が印加される。制御線ＴＧＬＡ２は、水平方向に延伸するように設けられ、この制御線ＴＧＬＡ２には、駆動部２２Ｄにより制御信号ＳＴＧＬＡ２が印加される。制御線ＴＧＬＢ１は、水平方向に延伸するように設けられ、この制御線ＴＧＬＢ１には、駆動部２２Ｄにより制御信号ＳＴＧＬＢ１が印加される。制御線ＴＧＬＢ２は、水平方向に延伸するように設けられ、この制御線ＴＧＬＢ２には、駆動部２２Ｄにより制御信号ＳＴＧＬＢ２が印加される。制御線ＲＳＬＡ１は、水平方向に延伸するように設けられ、この制御線ＲＳＬＡ１には、駆動部２２Ｄにより制御信号ＳＲＳＬＡ１が印加される。制御線ＲＳＬＡ２は、水平方向に延伸するように設けられ、この制御線ＲＳＬＡ２には、駆動部２２Ｄにより制御信号ＳＲＳＬＡ２が印加される。制御線ＲＳＬＢ１は、水平方向に延伸するように設けられ、この制御線ＲＳＬＢ１には、駆動部２２Ｄにより制御信号ＳＲＳＬＢ１が印加される。制御線ＲＳＬＢ２は、水平方向に延伸するように設けられ、この制御線ＲＳＬＢ２には、駆動部２２Ｄにより制御信号ＳＲＳＬＢ２が印加される。
【０１３０】
画素ＰＧ１は、制御線ＴＧＬＡ１，ＴＧＬＢ１，ＲＳＬＡ１，ＲＳＬＢ１に接続される。画素ＰＧ２は、制御線ＴＧＬＡ２，ＴＧＬＢ２，ＲＳＬＡ２，ＲＳＬＢ２に接続される。
【０１３１】
光検出装置１Ｄにおける露光制御部２７Ｄは、撮像動作モードＭＩにおいて、複数の画素ＰＧ１のうちのある基準画素ＰＧ１ＲのタップＢの露光量に基づいて露光時間比ＲＴ（露光時間比ＲＴ１）を設定するとともに、複数の画素ＰＧ２のうちのある基準画素ＰＧ２ＲのタップＢの露光量に基づいて露光時間比ＲＴ（露光時間比ＲＴ２）を設定する。そして、複数の画素ＰＧ１は露光時間比ＲＴ１で動作し、複数の画素ＰＧ２は露光時間比ＲＴ２で動作することができる。
【０１３２】
ここで、基準画素ＰＧ１Ｒは、本開示における「第１の画素」の一具体例に対応する。基準画素ＰＧ２Ｒは、本開示における「第２の画素」の一具体例に対応する。露光時間比ＲＴ１は、本開示における「第１の露光時間比」の一具体例に対応する。露光時間比ＲＴ２は、本開示における「第２の露光時間比」の一具体例に対応する。
【０１３３】
［変形例５］
上記実施の形態では、撮像動作において、複数の画素Ｐのうちのある基準画素のタップＢの露光量に基づいて露光時間比ＲＴを設定し、その複数の画素Ｐがその露光時間比ＲＴで動作するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、各画素ＰのタップＢの露光量に基づいて露光時間比ＲＴを設定し、その画素Ｐがその露光時間比ＲＴで動作するようにしてもよい。以下に、この変形例に係る光検出装置１Ｅについて詳細に説明する。
【０１３４】
図１８は、光検出装置１Ｅにおける光検出部２０Ｅの一構成例を表すものである。光検出部２０Ｅは、２枚の半導体チップ３０，４０に形成される。半導体チップ３０には、画素アレイ２１Ｅが形成される。画素アレイ２１Ｅは、マトリクス状に配置された複数の画素Ｐを有する。半導体チップ４０には、マトリクス状に配置された複数の回路Ｃが形成される。複数の回路Ｃは、複数の画素Ｐにそれぞれ対応して設けられる。半導体チップ３０，４０は互いに重ね合わされ、互いに電気的に接続される。具体的には、画素Ｐおよび回路Ｃは、例えば貫通電極などを用いて互いに電気的に接続される。
【０１３５】
図１９は、画素Ｐおよび回路Ｃの一構成例を表すものである。回路Ｃは、駆動部４２と、ＡＤ変換部４５Ａ，４５Ｂと、処理部４６とを有している。駆動部４２、ＡＤ変換部４５Ａ，４５Ｂ、および処理部４６は、上記実施の形態に係る駆動部２２、ＡＤ変換部２５Ａ，２５Ｂ、および処理部２６にそれぞれ対応する。
【０１３６】
駆動部４２は、処理部４６からの指示に基づいて、画素Ｐを駆動するように構成される。具体的には、駆動部４２は、画素ＰのトランジスタＴＧＡに対して制御信号ＳＴＧＬＡを供給し、画素ＰのトランジスタＴＧＢに対して制御信号ＳＴＧＬＢを供給し、画素ＰのトランジスタＲＳＴＡに対して制御信号ＳＲＳＬＡを供給し、画素ＰのトランジスタＲＳＴＢに対して制御信号ＳＲＳＬＢを供給し、画素ＰのトランジスタＳＥＬＡ，ＳＥＬＢに対して制御信号ＳＳＥＬＬを供給するようになっている。駆動部４２は、信号生成部４３を有している。信号生成部４３は、制御信号ＳＴＧＬＡ，ＳＴＧＬＢを生成するように構成される。
【０１３７】
ＡＤ変換部４５Ａは、画素Ｐから供給された画素信号ＳＩＧＡの電圧に基づいてＡＤ変換を行うことにより、デジタルコードＣＯＤＥＡを生成するように構成される。ＡＤ変換部４５Ｂは、画素Ｐから供給された画素信号ＳＩＧＢの電圧に基づいてＡＤ変換を行うことにより、デジタルコードＣＯＤＥＢを生成するように構成される
【０１３８】
処理部４６は、制御部１３からの指示に基づいて、駆動部４２およびＡＤ変換部４５Ａ，４５Ｂに制御信号を供給することにより、画素Ｐおよび回路Ｃの動作を制御するように構成される。処理部４６は、露光制御部４７と、画素値算出部４８とを有している。
【０１３９】
露光制御部４７は、撮像動作モードＭＩにおいて、露光期間Ｔ２Ａの時間長および露光期間Ｔ２Ｂの時間長を設定するように構成される。具体的には、露光制御部４７は、例えば、露光期間Ｔ２Ａの時間長および露光期間Ｔ２Ｂの時間長の比（露光時間比ＲＴ）を設定する。そして、処理部４６は、露光制御部４７が設定した露光期間Ｔ２Ａ，Ｔ２Ｂの時間長についての情報を、駆動部４２に供給するようになっている。
【０１４０】
画素値算出部４８は、デジタルコードＣＯＤＥＡ，ＣＯＤＥＢに基づいて、画素Ｐの画素値を算出するように構成される。測距動作モードＭＤでは、画素値は、対象物１００までの距離Ｄについての値を示す。撮像動作モードＭＩでは、画素値は、受光量を示す。
【０１４１】
この構成により、光検出部２０Ｅでは、画素Ｐ単位で露光時間比ＲＴを設定することができる。
【０１４２】
ここで、画素Ｐは、本開示における「第１の画素」の一具体例に対応する。露光制御部４７は、本開示における「第１の露光制御部」の一具体例に対応する。駆動部４２は、本開示における「第１の駆動部」の一具体例に対応する。画素値算出部４８は、本開示における「第１の画素値算出部」の一具体例に対応する。
【０１４３】
［その他の変形例］
また、これらの変形例のうちの２以上を組み合わせてもよい。
【０１４４】
＜２．移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【０１４５】
図１５は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【０１４６】
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１５に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
【０１４７】
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
【０１４８】
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【０１４９】
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
【０１５０】
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
【０１５１】
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
【０１５２】
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｉｖｅｒ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１５３】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１５４】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
【０１５５】
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１５の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
【０１５６】
図１６は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１５７】
図１６では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０１５８】
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０１５９】
なお、図１６には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【０１６０】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
【０１６１】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１６２】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
【０１６３】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
【０１６４】
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。これにより、車両制御システム１２０００では、測距における計測精度を高くすることができるので、車両の衝突回避あるいは衝突緩和機能、車間距離に基づく追従走行機能、車速維持走行機能、車両の衝突警告機能、車両のレーン逸脱警告機能等の精度を高めることができる。
【０１６５】
以上、実施の形態および変形例、ならびにそれらの具体的な応用例を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。
【０１６６】
例えば、上記の各実施の形態では、本技術を、対象物１００までの距離を計測する測距装置に適用したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、本技術を、発光部が光パルスＬ０を射出してから受光部が反射光パルスＬ１を検出するまでの光の飛行時間を計測する時間計測装置に適用してもよい。
【０１６７】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
【０１６８】
なお、本技術は以下のような構成とすることができる。以下の構成の本技術によれば、ダイナミックレンジを確保しつつ撮像動作を行うことができる。
【０１６９】
（１）光に基づいて第１の受光電荷を生成する光電変換動作を行うことが可能な第１の光電変換素子と、前記第１の受光電荷を蓄積可能な第１の電荷蓄積部および第２の電荷蓄積部と、オン状態になることにより前記第１の光電変換素子を前記第１の電荷蓄積部に接続可能な第１のスイッチと、オン状態になることにより前記第１の光電変換素子を前記第２の電荷蓄積部に接続可能な第２のスイッチとを有する第１の画素と、
前記第１の電荷蓄積部に蓄積された前記第１の受光電荷の第１の電荷量に基づいて、前記第１の光電変換素子が前記第１の電荷蓄積部に蓄積される前記第１の受光電荷を生成する第１の露光期間の第１の時間長、および前記第１の光電変換素子が前記第２の電荷蓄積部に蓄積される前記第１の受光電荷を生成する第２の露光期間の第２の時間長を設定する第１の設定処理を行うことが可能な第１の露光制御部と、
前記第１の設定処理の結果に基づいて前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの動作を制御可能な第１の駆動部と
を備えた光検出装置。
（２）前記第２の電荷蓄積部に蓄積された前記第１の受光電荷の第２の電荷量と、前記第１の時間長および前記第２の時間長の第１の露光時間比とに基づいて第１の画素値を算出可能な第１の画素値算出部をさらに備えた
前記（１）に記載の光検出装置。
（３）前記第１の駆動部は、前記第１の露光期間において、前記第１のスイッチをオン状態に維持するように、前記第１のスイッチの動作を制御可能である
前記（２）に記載の光検出装置。
（４）第１のＡＤ変換部をさらに備え、
前記第１の画素は、前記第１の露光期間の後の第１の期間において、前記第１の電荷蓄積部における前記第１の電荷量に応じた第１の電圧を出力可能な第１の出力部を有し、
前記第１のＡＤ変換部は、前記第１の期間において、前記第１の電圧を第１のデジタルコードに変換可能であり、
前記第１の露光制御部は、前記第１のデジタルコードに基づいて前記第１の設定処理を行う
前記（３）に記載の光検出装置。
（５）前記第１の露光期間は、前記第２の露光期間をはさむ２つのサブ露光期間を含む
前記（３）または（４）に記載の光検出装置。
（６）前記第２の露光期間は、第１のサブ露光期間と、前記第１のサブ露光期間の後の第２のサブ露光期間とを含み、
前記第１の駆動部は、前記第１のサブ露光期間において前記第２のスイッチをオフ状態に維持し、前記第２のサブ露光期間において前記第２のスイッチをオン状態に維持するように、前記第２のスイッチの動作を制御可能である
前記（２）から（５）のいずれかに記載の光検出装置。
（７）第２のＡＤ変換部をさらに備え、
前記第１の画素は、前記第１のサブ露光期間の期間内の第２の期間において、前記第２の電荷蓄積部における電荷量に応じた第２の電圧を出力可能であり、前記第２のサブ露光期間の後の第３の期間において、前記第２の電荷量に応じた第３の電圧を出力可能な第２の出力部を有し、
前記第２のＡＤ変換部は、前記第２の期間における前記第２の電圧および前記第３の期間における前記第３の電圧との差電圧を第２のデジタルコードに変換可能であり、
前記第１の画素値算出部は、前記第２のデジタルコードおよび前記第１の露光時間比に基づいて前記画素値を算出可能である
前記（６）に記載の光検出装置。
（８）前記第１の露光制御部は、前記第１の電荷量に基づいて前記第１の露光時間比を設定することが可能である
前記（２）から（７）のいずれかに記載の光検出装置。
（９）前記第１の露光制御部は、前記第１の電荷量が第１のしきい値より小さい場合に、前記第１の時間長および前記第２の時間長が互いに等しくなるように前記第１の露光時間比を設定可能である
前記（８）に記載の光検出装置。
（１０）前記第１の露光制御部は、前記第１の電荷量が前記第１のしきい値より大きく第２のしきい値より小さい場合に、前記第１の電荷量に応じて、前記第１の時間長が前記第２の時間長よりも長くなるように、前記第１の露光時間比を設定可能である
前記（９）に記載の光検出装置。
（１１）前記第１の露光制御部は、前記第１の電荷量が第３のしきい値より大きい場合に、前記第１の時間長および前記第２の時間長の合計時間長を短くすることにより、前記第１の時間長および前記第２の時間長を設定可能である
前記（２）から（１０）のいずれかに記載の光検出装置。
（１２）光に基づいて第２の受光電荷を生成する光電変換動作を行うことが可能な第２の光電変換素子と、前記第２の受光電荷を蓄積可能な第３の電荷蓄積部および第４の電荷蓄積部と、オン状態になることにより前記第２の光電変換素子を前記第３の電荷蓄積部に接続可能な第３のスイッチと、オン状態になることにより前記第２の光電変換素子を前記第４の電荷蓄積部に接続可能な第４のスイッチとを有する第２の画素をさらに備え、
前記第１の露光制御部は、さらに、前記第３の電荷蓄積部に蓄積された前記第２の受光電荷の第３の電荷量に基づいて、前記第２の光電変換素子が前記第３の電荷蓄積部に蓄積される前記第２の受光電荷を生成する第３の露光期間の第３の時間長、および前記第２の光電変換素子が前記第４の電荷蓄積部に蓄積される前記第２の受光電荷を生成する第４の露光期間の第４の時間長を設定する第２の設定処理を行うことが可能であり、
前記第１の駆動部は、さらに、前記第２の設定処理の結果に基づいて前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチの動作を制御可能であり、
前記第１の画素値算出部は、さらに、前記第４の電荷蓄積部に蓄積された前記第２の受光電荷の第４の電荷量と、前記第３の時間長および前記第４の時間長の第２の露光時間比とに基づいて第２の画素値を算出可能である
前記（２）から（１１）のいずれかに記載の光検出装置。
（１３）光に基づいて第２の受光電荷を生成する光電変換動作を行うことが可能な第２の光電変換素子と、前記第２の受光電荷を蓄積可能な第３の電荷蓄積部および第４の電荷蓄積部と、オン状態になることにより前記第２の光電変換素子を前記第３の電荷蓄積部に接続可能な第３のスイッチと、オン状態になることにより前記第２の光電変換素子を前記第４の電荷蓄積部に接続可能な第４のスイッチとを有する第２の画素と、
前記第３の電荷蓄積部に蓄積された前記第２の受光電荷の第３の電荷量に基づいて、前記第２の光電変換素子が前記第３の電荷蓄積部に蓄積される前記第２の受光電荷を生成する第３の露光期間の第３の時間長、および前記第２の光電変換素子が前記第４の電荷蓄積部に蓄積される前記第２の受光電荷を生成する第４の露光期間の第４の時間長を設定する第２の設定処理を行うことが可能な第２の露光制御部と、
前記第２の設定処理の結果に基づいて前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチの動作を制御可能な第２の駆動部と、
前記第４の電荷蓄積部に蓄積された前記第２の受光電荷の第４の電荷量と、前記第３の時間長および前記第４の時間長の第２の露光時間比とに基づいて第２の画素値を算出可能な第２の画素値算出部と
をさらに備えた
前記（２）から（１１）のいずれかに記載の光検出装置。
（１４）光に基づいて第２の受光電荷を生成する光電変換動作を行うことが可能な第２の光電変換素子と、前記第２の受光電荷を蓄積可能な第３の電荷蓄積部および第４の電荷蓄積部と、オン状態になることにより前記第２の光電変換素子を前記第３の電荷蓄積部に接続可能な第３のスイッチと、オン状態になることにより前記第２の光電変換素子を前記第４の電荷蓄積部に接続可能な第４のスイッチとを有する第２の画素をさらに備え、
前記第１の駆動部は、さらに、前記第１の設定処理の結果に基づいて前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチの動作を制御可能であり、
前記第１の画素値算出部は、さらに、前記第４の電荷蓄積部に蓄積された前記第２の受光電荷の第４の電荷量と、前記露光時間比とに基づいて第２の画素値を算出可能である
前記（２）から（１１）のいずれかに記載の光検出装置。
（１５）前記第１の画素は、
オン状態になることにより、前記第１の電荷蓄積部に所定の電圧を印加可能な第５のスイッチと、
オン状態になることにより、前記第２の電荷蓄積部に前記所定の電圧を印加可能な第６のスイッチと
をさらに有し、
前記第１の駆動部は、さらに、前記第１の設定処理に基づいて前記第５のスイッチおよび前記第６のスイッチの動作を制御可能である
前記（２）から（１４）のいずれかに記載の光検出装置。
（１６）動作モードを、第１の動作モードを含む複数の動作モードのうちの１つに設定可能な動作モード設定部をさらに備え、
前記第１の露光制御部は、前記第１の動作モードにおいて前記第１の設定処理を行うことが可能であり、
前記第１の駆動部は、前記第１の動作モードにおいて、前記第１の設定処理の結果に基づいて前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの動作を制御可能であり、
前記第１の画素値算出部は、前記第１の動作モードにおいて、前記第２の電荷量および前記露光時間比に基づいて前記画素値を算出可能である
前記（２）から（１４）のいずれかに記載の光検出装置。
（１７）発光部をさらに備え、
前記複数の動作モードは、第２の動作モードを含み、
前記発光部は、前記第２の動作モードにおいて、発光と消光を交互に繰り返すことにより光パルスを射出可能であり、
前記第１の駆動部は、前記第２の動作モードにおいて、前記光パルスに同期するように、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを交互にオン状態にすることが可能であり、
前記第１の画素値算出部は、前記第２の動作モードにおいて、前記第１の電荷量および前記第２の電荷量に基づいて前記画素値を算出可能である
前記（１６）に記載の光検出装置。
【符号の説明】
【０１７０】
１…光検出装置、９…半導体基板、１１…発光部、１２…光学系、１２Ａ，１２Ｂ…レンズ、１３…制御部、１４…動作モード設定部、２０，２０Ｅ…光検出部、２１，２１Ｄ，２１Ｅ…画素アレイ、２２，２２Ｄ…駆動部、２３，２３Ｄ…信号生成部、２４…読出部、２５，２５Ａ，２５Ｂ…ＡＤ変換部、２６…処理部、２７…露光制御部、２８…画素値算出部、３０，４０…半導体チップ、４２…駆動部、４３…信号生成部、４５Ａ，４５Ｂ…ＡＤ変換部、４６…処理部、４７…露光制御部、４８…画素値算出部、９０…基板、９１…ホルダ、９１Ａ，９１Ｂ…開口部、９２…レンズホルダ、９３…カバーガラス、９４…光拡散膜、９５…赤外フィルタ、ＡＭＰＡ，ＡＭＰＢ，ＦＤＧＡ，ＦＤＧＢ，ＲＳＴＡ，ＲＳＴＢ，ＳＥＬＡ，ＳＥＬＢ，ＴＧＡ，ＴＧＢ…トランジスタ、ＦＤＧＬ，ＦＤＧＬＡ，ＦＤＧＬＢ，ＲＳＬＡ，ＲＳＬＢ，ＳＥＬＬ，ＴＧＬＡ，ＴＧＬＡ１，ＴＧＬＡ２，ＴＧＬＢ，ＴＧＬＢ１，ＴＧＬＢ２…制御線、Ｃ…回路、ＯＰ１…発光動作、ＢＵＳ…バス配線、ＣＡＰＡ，ＣＡＰＢ…容量素子、ＤＡＴＡ，ＤＡＴＡ０…画像信号、ＦＤＡ，ＦＤＢ…フローティングディフュージョン、Ｌ０…光パルス、Ｌ１…反射光パルス、Ｌ２…光、Ｍ…動作モード、ＭＤ…測距動作モードＭＤ、ＭＩ…撮像動作モード、ＯＰ２…露光動作、ＯＰ３…読出動作、Ｐ，ＰＧ１，ＰＧ２…画素、ＰＲ…基準画素、ＱＡ，ＱＢ…電荷、ＲＴ…露光時間比、ＳＧＬ，ＳＧＬＡ，ＳＧＬＢ…信号線、ＳＦＤＧＬ，ＳＦＤＧＬＡ，ＳＦＤＧＬＢ，ＳＲＳＬＡ，ＳＲＳＬＢ，ＳＳＥＬＬ，ＳＴＧＬＡ，ＳＴＧＬＡ１，ＳＴＧＬＡ２，ＳＴＧＬＢ，ＳＴＧＬＢ１，ＳＴＧＬＢ２…制御信号、Ｔ１，Ｔ２Ａ，Ｔ２Ｂ…露光期間、ＶＦＤＡ，ＶＦＤＢ…電圧、φ…位相。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１３Ｇ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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