(57)【要約】【課題】検出精度を高めることができる撮像装置を得る。【解決手段】本開示の撮像装置は、第１の方向および第２の方向に並設され、それぞれが受光素子を有する複数の画素と、複数の画素を駆動可能な駆動部とを備える。複数の画素のうちの、第１の方向に並設された複数の画素は、互いに同じ受光感度を有し、複数の画素のうちの、第２の方向に並設された複数の画素は、互いに異なる受光感度を有する第１の画素および第２の画素を含む。【選択図】図４
2020009980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向および第２の方向に並設され、それぞれが受光素子を有する複数の画素と、
前記複数の画素を駆動可能な駆動部と
を備え、
前記複数の画素のうちの、前記第１の方向に並設された複数の画素は、互いに同じ受光感度を有し、
前記複数の画素のうちの、前記第２の方向に並設された複数の画素は、互いに異なる受光感度を有する第１の画素および第２の画素を含む
撮像装置。
【請求項２】
前記第２の方向に並設された前記複数の画素は、互いに異なる受光感度を有する３以上の画素を含む
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記３以上の画素の受光感度は、２のべき乗に比例する
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第２の方向に並設された前記複数の画素は、
前記第１の画素の受光感度と同じ受光感度を有し、前記第２の方向において前記第１の画素と隣り合う第３の画素と、
前記第２の画素の受光感度と同じ受光感度を有し、前記第２の方向において前記第２の画素と隣り合う第４の画素と
を含む
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の方向に並設された複数の画素は、波長が互いに異なる光を検出可能であり、
前記第２の方向に並設された複数の画素は、波長が互いに同じ光を検出可能である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記駆動部は、前記第１の画素における第１の露光時間および前記第２の画素における第２の露光時間を互いに異ならせるように、前記第１の画素および前記第２の画素を駆動可能であり、
前記第１の画素の前記受光感度は、前記第１の露光時間に応じた受光感度であり、
前記第２の画素の前記受光感度は、前記第２の露光時間に応じた受光感度である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
光透過膜をさらに備え、
前記複数の画素の前記受光素子は、半導体基板に形成され、
前記光透過膜は、前記半導体基板における光入射面に形成され、
前記光透過膜における、前記第１の画素に対応する領域での第１の光透過度と、前記第２の画素に対応する領域での第２の光透過度とは、互いに異なり、
前記第１の画素の前記受光感度は、前記第１の光透過度に応じた受光感度であり、
前記第２の画素の前記受光感度は、前記第２の光透過度に応じた受光感度である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記複数の画素は、第１の制御信号に基づいて、露光動作を行うことが可能であり、
前記駆動部は、前記第１の方向に並設された前記複数の画素に前記第１の制御信号を供給することにより、前記第１の方向に並設された前記複数の画素における露光時間を設定可能である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記複数の画素のそれぞれは、第２の制御信号に基づいて、前記受光素子における受光量に応じた画素信号を出力可能であり、
前記駆動部は、前記第１の方向に並設された前記複数の画素に前記第２の制御信号を供給することにより、前記第１の方向に並設された前記複数の画素に前記画素信号を出力させることが可能である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記複数の画素のそれぞれは、第２の制御信号に基づいて、前記受光素子における受光量に応じた画素信号を出力可能であり、
前記駆動部は、前記第２の方向に並設された前記複数の画素に前記第２の制御信号を供給することにより、前記第２の方向に並設された前記複数の画素に前記画素信号を出力させることが可能である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記複数の画素は、前記第１の方向および前記第２の方向に並設された複数の領域に区分して配置され、
前記複数の領域のそれぞれには、２以上の画素が配置され、
前記駆動部は、前記複数の領域のうち、前記第１の方向に並設された複数の領域に配置された複数の画素における露光時間を、同じ時間に設定可能である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記駆動部は、前記複数の領域のうち、前記第２の方向に並設された複数の領域に配置された複数の画素における露光時間を、互いに異なる時間に設定可能である
請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
分光器と、
前記分光器が出射した光が入射可能に配置され、第１の方向および第２の方向に並設され、それぞれが受光素子を有する複数の画素と、
前記複数の画素を駆動可能な駆動部と
を備え、
前記第１の方向に並設された複数の画素には、前記分光器が出射した、波長が互いに異なる光が入射可能であり、
前記第２の方向に並設された複数の画素には、前記分光器が出射した、波長が互いに同じ光が入射可能であり、
前記複数の画素のうちの、前記第１の方向に並設された複数の画素は、互いに同じ受光感度を有し、
前記複数の画素のうちの、前記第２の方向に並設された複数の画素は、互いに異なる受光感度を有する第１の画素および第２の画素を含む
スペクトル解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、スペクトル解析に用いられる撮像装置、およびスペクトル解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置には、複数の画素のうちの一部の画素の露光時間を、他の画素の露光時間と異ならせることができるものがある。例えば、特許文献１には、任意の領域でシャッタスピードを選択可能な固体撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４３４８５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、スペクトル解析では、例えばプリズムにより分光された光のスペクトルが、撮像装置により検出される。スペクトル解析に用いられる撮像装置は、光の検出精度が高いことが望まれる。
【０００５】
検出精度を高めることができる撮像装置およびスペクトル解析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撮像装置は、複数の画素と、駆動部とを備えている。複数の画素は、第１の方向および第２の方向に並設され、それぞれが受光素子を有する。駆動部は、複数の画素を駆動可能である。複数の画素のうちの、第１の方向に並設された複数の画素は、互いに同じ受光感度を有する。複数の画素のうちの、第２の方向に並設された複数の画素は、互いに異なる受光感度を有する第１の画素および第２の画素を含んでいる。
【０００７】
本開示の一実施の形態におけるスペクトル解析装置は、分光器と、複数の画素と、駆動部とを備えている。複数の画素は、分光器が出射した光が入射可能に配置され、第１の方向および第２の方向に並設され、それぞれが受光素子を有する。駆動部は、複数の画素を駆動可能である。第１の方向に並設された複数の画素には、分光器が出射した、波長が異なる光が入射可能であり、第２の方向に並設された複数の画素には、分光器が出射した、波長が同じ光が入射可能である。複数の画素のうちの、第１の方向に並設された複数の画素は、互いに同じ受光感度を有する。複数の画素のうちの、第２の方向に並設された複数の画素は、互いに異なる受光感度を有する第１の画素および第２の画素を含んでいる。
【０００８】
本開示の一実施の形態における撮像装置およびスペクトル解析装置では、第１の方向および第２の方向に並設され、それぞれが受光素子を有する複数の画素において、光が検出される。複数の画素のうちの、第１の方向に並設された複数の画素は、互いに同じ受光感度を有する。複数の画素のうちの、第２の方向に並設された複数の画素は、互いに異なる受光感度を有する第１の画素および第２の画素を含んでいる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一実施の形態における撮像装置およびスペクトル解析装置によれば、複数の画素のうちの、第１の方向に並設された複数の画素は、互いに同じ受光感度を有し、第２の方向に並設された複数の画素は、互いに異なる受光感度を有する第１の画素および第２の画素を含むようにしたので、検出精度を高めることができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施の形態に係るスペクトル解析装置の一構成例を表すブロック図である。
【図２】図１に示した撮像部の一構成例を表す説明図である。
【図３】図１に示した撮像部の一構成例を表す回路図である。
【図４】第１の実施の形態に係る駆動部の一動作例を表す説明図である。
【図５】第１の実施の形態に係る撮像部の一動作例を表すタイミング図である。
【図６】第１の実施の形態に係る撮像部の一動作例を表すタイミング波形図である。
【図７】第１の実施の形態の変形例に係る撮像部の一動作例を表すタイミング波形図である。
【図８】第１の実施の形態の他の変形例に係る撮像部の一構成例を表す回路図である。
【図９】第１の実施の形態の他の変形例に係る駆動部の一動作例を表す説明図である。
【図１０】一実施の形態に係るスペクトル解析装置の一構成例を表すブロック図である。
【図１１】図１０に示した撮像部の一構成例を表す説明図である。
【図１２】図１０に示した撮像部の一構成例を表す回路図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る駆動部の一動作例を表す説明図である。
【図１４】第３の実施の形態に係る撮像部の一構成例を表す説明図である。
【図１５】第３の実施の形態に係る撮像部の一動作例を表すタイミング図である。
【図１６】第３の実施の形態に係る撮像部の一動作例を表すタイミング波形図である。
【図１７】第３の実施の形態の変形例に係る撮像部の一構成例を表す説明図である。
【図１８】変形例に係る撮像部の一構成例を表す説明図である。
【図１９】図１８に示した撮像部の一構成例を表す説明図である。
【図２０】図１８に示した撮像部の一動作例を表す説明図である。
【図２１】他の変形例に係るスペクトル解析装置の一構成例を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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．第１の実施の形態（露光時間を用いて受光感度を設定する例）
２．第２の実施の形態（露光時間を用いて受光感度を設定する例）
３．第３の実施の形態（光透過膜の透過率を用いて受光感度を設定する例）
【００１２】
＜１．第１の実施の形態＞
［構成例］
図１は、一実施の形態に係るスペクトル解析装置（スペクトル解析装置１）の一構成例を表すものである。スペクトル解析装置１は、光源１１と、プリズム１２と、撮像部２０と、解析部１３とを備えている。
【００１３】
光源１１は、測定対象物ＯＢＪに向かって、赤外光を含む白色光を出射するものである。赤外光は、例えば、短波赤外（ＳＷＩＲ；Short Wave Infra Red）光を含む。測定対象物ＯＢＪは、スペクトル解析の測定対象であり、例えば、その測定対象物ＯＢＪを構成する物質に応じて、１または複数の波長域の光を吸収する。そして、残りの光が、透過光として、プリズム１２に入射するようになっている。
【００１４】
プリズム１２は、測定対象物ＯＢＪを透過した光を分光することにより、連続スペクトル光を波長に応じた方向に出射するものである。そして、この連続スペクトル光は、撮像部２０に入射するようになっている。
【００１５】
撮像部２０は、プリズム１２が出射した連続スペクトル光を検出するものである。撮像部２０は、赤外光を検出可能なセンサであり、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサや、化合物を用いた赤外線センサなどを用いて構成される。撮像部２０は、グローバルシャッタ方式で撮像動作を行うものである。
【００１６】
図２（Ａ）は、撮像部２０の一構成例を模式的に表すものであり、図２（Ｂ）は、撮像部２０において得られる画素値ＶＡＬの一例を表すものである。撮像部２０は、画素アレイ２１を有している。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を有している。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示した１行分の画素Ｐにより得られた画素値ＶＡＬを示している。
【００１７】
図２（Ａ）において、横方向はＨ方向であり、縦方向はＶ方向である。図１に示したように、このＨ方向に並設された複数の画素Ｐには、プリズム１２が出射した連続スペクトル光に含まれる、波長が異なる光がそれぞれ入射する。また、Ｖ方向に並設された複数の画素Ｐには、波長が同じ光がそれぞれ入射する。これにより、撮像部２０は、Ｈ方向に並設された複数の画素Ｐにおける検出結果に基づいて、図２（Ｂ）に示したように、測定対象物ＯＢＪに応じたスペクトルを得ることができるようになっている。
【００１８】
図３は、撮像部２０の一構成例を表すものである。撮像部２０は、画素アレイ２１に加え、駆動部２２と、読出部２３とを有している。
【００１９】
画素アレイ２１は、複数のリセット制御線ＯＦＧＬと、複数のシャッタ制御線ＴＲＸＬと、複数の転送制御線ＴＲＧＬと、複数のリセット制御線ＲＳＴＬと、複数の選択制御線ＳＥＬＬと、複数の信号線ＳＩＧＬとを有している。複数のリセット制御線ＯＦＧＬのそれぞれは、図３における横方向に延伸するものであり、一端は駆動部２２に接続される。このリセット制御線ＯＦＧＬには、駆動部２２により、リセット制御信号ＳＯＦＧが印加される。複数のシャッタ制御線ＴＲＸＬのそれぞれは、図３における横方向に延伸するものであり、一端は駆動部２２に接続される。このシャッタ制御線ＴＲＸＬには、駆動部２２により、シャッタ制御信号ＳＴＲＸが印加される。複数の転送制御線ＴＲＧＬのそれぞれは、図３における横方向に延伸するものであり、一端は駆動部２２に接続される。この転送制御線ＴＲＧＬには、駆動部２２により、転送制御信号ＳＴＲＧが印加される。複数のリセット制御線ＲＳＴＬのそれぞれは、図３における横方向に延伸するものであり、一端は駆動部２２に接続される。このリセット制御線ＲＳＴＬには、駆動部２２により、リセット制御信号ＳＲＳＴが印加される。複数の選択制御線ＳＥＬＬのそれぞれは、図３における横方向に延伸するものであり、一端は駆動部２２に接続される。この複数の選択制御線ＳＥＬＬには、駆動部２２により、選択制御信号ＳＳＥＬが印加される。複数の信号線ＳＩＧＬのそれぞれは、図３における縦方向に延伸するものであり、一端は読出部２３に接続される。図２，３において横方向（Ｈ方向）に並設された１行分の複数の画素Ｐは、画素ラインＬ１を構成する。
【００２０】
画素Ｐは、受光量に応じた画素電圧を生成するものである。画素Ｐは、受光素子ＰＤと、トランジスタＯＦＧ，ＴＲＸと、容量素子ＣＡＰと、トランジスタＴＲＧと、フローティングディフュージョンＦＤと、トランジスタＲＳＴ，ＡＭＰ，ＳＥＬとを有している。トランジスタＯＦＧ，ＴＲＸ，ＴＲＧ，ＲＳＴ，ＡＭＰ，ＳＥＬは、Ｎ型のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタである。
【００２１】
受光素子ＰＤは、受光量に応じた量の電荷を生成し蓄積する光電変換素子であり、例えばフォトダイオードを用いて構成される。受光素子ＰＤのアノードは接地され、カソードはトランジスタＯＦＧ，ＴＲＸのソースに接続される。
【００２２】
トランジスタＯＦＧのドレインには電圧Ｖ１が供給され、ゲートはリセット制御線ＯＦＧＬに接続され、ソースは受光素子ＰＤのカソードおよびトランジスタＴＲＸのソースに接続される。
【００２３】
トランジスタＴＲＸのソースはトランジスタＯＦＧのソースおよび受光素子ＰＤのカソードに接続され、ゲートはシャッタ制御線ＴＲＸＬに接続され、ドレインは容量素子ＣＡＰの一端およびトランジスタＴＲＧのソースに接続される。
【００２４】
容量素子ＣＡＰは、受光素子ＰＤからトランジスタＴＲＸを介して転送された電荷を蓄積するものである。容量素子ＣＡＰの一端はトランジスタＴＲＸのドレインおよびトランジスタＴＲＧのソースに接続され、他端は接地される。
【００２５】
トランジスタＴＲＧのソースはトランジスタＴＲＸのドレインおよび容量素子ＣＡＰの一端に接続され、ゲートは転送制御線ＴＲＧＬ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ＦＤ、トランジスタＲＳＴのソース、およびトランジスタＡＭＰのゲートに接続される。
【００２６】
フローティングディフュージョンＦＤは、受光素子ＰＤからトランジスタＴＲＸ，ＴＲＧを介して転送された電荷を蓄積するものであり、例えば、半導体基板の表面に形成された拡散層を用いて構成される。図３では、フローティングディフュージョンＦＤを、容量素子のシンボルを用いて示している。
【００２７】
トランジスタＲＳＴのドレインには電圧Ｖ１が供給され、ゲートはリセット制御線ＲＳＴＬに接続され、ソースはトランジスタＴＲＧのドレイン、フローティングディフュージョンＦＤ、およびトランジスタＡＭＰのゲートに接続される。
【００２８】
トランジスタＡＭＰのドレインには電圧Ｖ１が供給され、ゲートはトランジスタＴＲＧのドレイン、フローティングディフュージョンＦＤ、およびトランジスタＲＳＴのソースに接続され、ソースはトランジスタＳＥＬのドレインに接続される。
【００２９】
トランジスタＳＥＬのドレインはトランジスタＡＭＰのソースに接続され、ゲートは選択制御線ＳＥＬＬに接続され、ソースは信号線ＳＩＧＬに接続される。
【００３０】
この構成により、画素Ｐでは、露光動作において、受光素子ＰＤが受光量に応じた量の電荷を生成し蓄積する。そして、トランジスタＴＲＸがオン状態になることにより、受光素子ＰＤが生成した電荷が、容量素子ＣＡＰに転送される。その後、読出動作において、トランジスタＴＲＧがオン状態になることにより、容量素子ＣＡＰにおける電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送されるとともに、トランジスタＳＥＬがオン状態になることにより、画素Ｐが信号線ＳＩＧＬに電気的に接続される。これにより、トランジスタＡＭＰは、読出部２３に接続され、いわゆるソースフォロワとして動作する。そして、画素Ｐは、フローティングディフュージョンＦＤにおける電圧に応じた画素電圧を、信号ＳＩＧとして、信号線ＳＩＧＬに出力するようになっている。
【００３１】
駆動部２２は、画素アレイ２１における画素Ｐを駆動するものである。具体的には、駆動部２２は、画素アレイ２１における複数のリセット制御線ＯＦＧＬに複数のリセット制御信号ＳＯＦＧをそれぞれ印加し、複数のシャッタ制御線ＴＲＸＬに複数のシャッタ制御信号ＳＴＲＸをそれぞれ印加し、複数の転送制御線ＴＲＧＬに複数の転送制御信号ＳＴＲＧをそれぞれ印加し、複数のリセット制御線ＲＳＴＬに複数のリセット制御信号ＳＲＳＴをそれぞれ印加し、複数の選択制御線ＳＥＬＬに複数の選択制御信号ＳＳＥＬをそれぞれ印加することにより、画素ラインＬ１単位で画素アレイ２１を駆動する。駆動部２２は、画素アレイ２１に対して露光駆動Ｄ１および読出駆動Ｄ２を行う。
【００３２】
駆動部２２が露光駆動Ｄ１を行うことにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を行い、受光量に応じた電荷を蓄積する。駆動部２２は、露光駆動Ｄ１において、以下に説明するように、画素ラインＬ１単位で露光時間Ｔexpを設定することができるようになっている。
【００３３】
図４は、露光時間Ｔexpの設定例を表すものである。この例では、画素アレイ２１は、Ｖ方向に並設された５つの領域Ｒ（領域ＲＡ〜ＲＥ）に区分されている。領域ＲＡ、領域ＲＢ、領域ＲＣ、領域ＲＤ、および領域ＲＥは、図４において上からこの順に配置されている。画素アレイ２１は、複数の領域Ｒのそれぞれにおいて、複数の画素ラインＬ１を含んでいる。５つの領域Ｒのそれぞれにおける画素ラインＬ１の数は、領域Ｒ間で、互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。
【００３４】
駆動部２２は、この例では、領域ＲＡに属する画素Ｐにおける露光時間Ｔexpを時間α（＝２０×α）に設定する。この時間αは、所定の長さの時間である。また、駆動部２２は、領域ＲＢに属する画素Ｐにおける露光時間Ｔexpを時間２α（＝２１×α）に設定し、領域ＲＣに属する画素Ｐにおける露光時間Ｔexpを時間４α（＝２２×α）に設定し、領域ＲＤに属する画素Ｐにおける露光時間Ｔexpを時間８α（＝２３×α）に設定し、領域ＲＤに属する画素Ｐにおける露光時間Ｔexpを時間１６α（＝２４×α）に設定する。すなわち、駆動部２２は、５つの領域ＲＡ〜ＲＥにおける画素Ｐの露光時間Ｔexpを、２のべき乗に比例する時間に設定する。この結果、５つの領域ＲＡ〜ＲＥに属する画素Ｐの受光感度もまた、２のべき乗に比例する。すなわち、領域ＲＡに属する画素Ｐの受光感度が一番低く、領域ＲＥに属する画素Ｐの受光感度が一番高い。これにより、スペクトル解析装置１では、広いダイナミックレンジを実現することができるようになっている。
【００３５】
駆動部２２は、時間αを変更することができるとともに、領域Ｒの数を変更することができるようになっている。例えば、駆動部２２は、２〜４つの領域Ｒを設定することができ、あるいは６つ以上の領域Ｒを設定することができる。この場合にも、駆動部２２は、これらの複数の領域Ｒにおける露光時間Ｔexpを、２のべき乗に比例する時間に設定するようになっている。
【００３６】
また、駆動部２２が読出駆動Ｄ２を行うことにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐは、読出動作を行い、受光量に応じた画素電圧を読出部２３に供給するようになっている。
【００３７】
読出部２３（図３）は、画素アレイ２１から信号線ＳＩＧＬを介して供給された信号ＳＩＧに基づいて、画像信号Ｓpicを生成するものである。読出部２３は、複数のＡＤ変換部２４を有している。複数のＡＤ変換部２４は、複数の信号線ＳＩＧＬにそれぞれ対応して設けられている。複数のＡＤ変換部２４のそれぞれは、対応する信号線ＳＩＧＬを介して供給された信号ＳＩＧに基づいて、ＡＤ変換を行うことにより、各画素Ｐから供給された画素電圧を、デジタル値である画素値ＶＡＬに変換する。その際、ＡＤ変換部２４は、例えば、相関２重サンプリング（ＣＤＳ；Correlated double sampling）を利用して、ＡＤ変換を行うようにしてもよい。そして、読出部２３は、これらの画素値ＶＡＬに基づいて画像信号Ｓpicを生成するようになっている。
【００３８】
解析部１３は、画像信号Ｓpicに基づいて解析処理を行うものである。具体的には、解析部１３は、まず、５つの領域Ｒ（領域ＲＡ〜ＲＥ）において得られた画素値ＶＡＬに基づいて、５つのスペクトルＳ（スペクトルＳＡ〜ＳＥ）をそれぞれ求める。例えば、解析部１３は、領域ＲＡに含まれる複数の画素ラインＬ１のそれぞれから得られた画素値ＶＡＬに基づいて、その画素ラインＬ１に対応するスペクトルを生成する。そして、解析部１３は、領域ＲＡに含まれる複数の画素ラインＬ１にそれぞれ対応する複数のスペクトルに基づいて、例えば平均化処理を行うことにより、スペクトルＳＡを生成する。このように、スペクトル解析装置１では、複数のスペクトルに基づいて平均化処理を行うことにより、スペクトルＳＡにおけるノイズを減らすことができる。同様に、解析部１３は、領域ＲＢにおける画素値ＶＡＬに基づいてスペクトルＳＢを生成し、領域ＲＣにおける画素値ＶＡＬに基づいてスペクトルＳＣを生成し、領域ＲＤにおける画素値ＶＡＬに基づいてスペクトルＳＤを生成し、領域ＲＥにおける画素値ＶＡＬに基づいてスペクトルＳＥを生成する。そして、解析部１３は、これらの５つのスペクトルＳＡ〜ＳＥに基づいて、所定の解析処理を行うようになっている。
【００３９】
ここで、プリズム１２は、本開示における「分光器」の一具体例に対応する。画素Ｐは、本開示における「画素」の一具体例に対応する。Ｈ方向は、本開示における「第１の方向」の一具体例に対応する。Ｖ方向は、本開示における「第２の方向」の一具体例に対応する。駆動部２２は、本開示における「駆動部」の一具体例に対応する。シャッタ制御信号ＳＴＲＸは、本開示における「第１の制御信号」の一具体例に対応する。選択制御信号ＳＳＥＬは、本開示における「第２の制御信号」の一具体例に対応する。
【００４０】
［動作および作用］
続いて、本実施の形態のスペクトル解析装置１の動作および作用について説明する。
【００４１】
（全体動作概要）
まず、図１〜３を参照して、スペクトル解析装置１の全体動作概要を説明する。光源１１（図１）は、測定対象物ＯＢＪに向かって赤外光を含む白色光を出射する。そして、測定対象物ＯＢＪにおける透過光がプリズム１２に入射する。プリズム１２は、測定対象物ＯＢＪを透過した光を分光する。撮像部２０は、プリズム１２が出射した連続スペクトル光を検出する。撮像部２０の画素アレイ２１（図２）において、Ｈ方向に並設された複数の画素Ｐには、波長が異なる光がそれぞれ入射し、Ｖ方向に並設された複数の画素Ｐには、波長が同じ光がそれぞれ入射する。画素Ｐは、受光量に応じた画素電圧を生成する。駆動部２２（図３）は、画素アレイ２１に対して露光駆動Ｄ１および読出駆動Ｄ２を行う。駆動部２２が露光駆動Ｄ１を行うことにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれは露光動作を行い、受光量に応じた電荷を蓄積する。その際、駆動部２２は、画素ラインＬ１単位で露光時間Ｔexpを設定する。また、駆動部２２が読出駆動Ｄ２を行うことにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐは、読出動作を行い、受光量に応じた画素電圧を信号ＳＩＧとして読出部２３に供給する。読出部２３は、画素アレイ２１から信号線ＳＩＧＬを介して供給された信号ＳＩＧに基づいて、画像信号Ｓpicを生成する。解析部１３（図１）は、画像信号Ｓpicに基づいて解析処理を行う。
【００４２】
（詳細動作）
スペクトル解析装置１の撮像部２０において、駆動部２２は、画素アレイ２１に対して露光駆動Ｄ１および読出駆動Ｄ２を行う。駆動部２２が露光駆動Ｄ１を行うことにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を行い、受光量に応じた電荷を蓄積する。駆動部２２が読出駆動Ｄ２を行うことにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐは、読出動作を行い、受光量に応じた画素電圧を読出部２３に供給する。以下に、この動作について詳細に説明する。
【００４３】
図５は、フレーム期間Ｆにおける撮像部２０の動作を模式的に表すものである。駆動部２２は、タイミングｔ１〜ｔ７（フレーム期間Ｆ）において、画素アレイ２１に対して露光駆動Ｄ１および読出駆動Ｄ２を行う。以下に、この動作について詳細に説明する。
【００４４】
まず、駆動部２２は、タイミングｔ１〜ｔ６の期間において、画素アレイ２１に対して露光駆動Ｄ１を行う。具体的には、駆動部２２は、複数のリセット制御線ＯＦＧＬおよび複数のシャッタ制御信号ＳＴＲＸを用いて、画素アレイ２１に対して露光駆動Ｄ１を行う。
【００４５】
駆動部２２は、画素アレイ２１の領域ＲＡにおける画素Ｐがタイミングｔ１〜ｔ２の期間において露光動作を行うように、領域ＲＡにおける画素Ｐを駆動する。これにより、領域ＲＡにおける画素Ｐは、時間αの間露光される。同様に、駆動部２２は、画素アレイ２１の領域ＲＢにおける画素Ｐがタイミングｔ１〜ｔ３の期間において露光動作を行うように、領域ＲＢにおける画素Ｐを駆動する。これにより、領域ＲＢにおける画素Ｐは、時間２αの間露光される。駆動部２２は、画素アレイ２１の領域ＲＣにおける画素Ｐがタイミングｔ１〜ｔ４の期間において露光動作を行うように、領域ＲＣにおける画素Ｐを駆動する。これにより、領域ＲＣにおける画素Ｐは、時間４αの間露光される。駆動部２２は、画素アレイ２１の領域ＲＤにおける画素Ｐがタイミングｔ１〜ｔ５の期間において露光動作を行うように、領域ＲＤにおける画素Ｐを駆動する。これにより、領域ＲＤにおける画素Ｐは、時間８αの間露光される。駆動部２２は、画素アレイ２１の領域ＲＥにおける画素Ｐがタイミングｔ１〜ｔ６の期間において露光動作を行うように、領域ＲＥにおける画素Ｐを駆動する。これにより、領域ＲＥにおける画素Ｐは、時間１６αの間露光される。
【００４６】
次に、駆動部２２は、タイミングｔ６〜ｔ７の期間において、画素アレイ２１に対して、Ｖ方向において上から順に線順次走査を行うことにより、読出駆動Ｄ２を行う。具体的には、駆動部２２は、複数の転送制御信号ＳＴＲＧ、複数のリセット制御信号ＳＲＳＴ、および複数の選択制御信号ＳＳＥＬを用いて、画素アレイ２１に対して、読出駆動Ｄ２を行う。これにより、画素Ｐが、画素ラインＬ１単位で順次選択され、選択された画素Ｐは、受光量に応じた画素電圧を信号ＳＩＧとして、信号線ＳＩＧＬを介して読出部２３に供給する。
【００４７】
具体的には、各画素Ｐでは、トランジスタＴＲＧがオン状態になることにより、容量素子ＣＡＰにおける電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送されるとともに、トランジスタＳＥＬがオン状態になることにより、画素Ｐが信号線ＳＩＧＬに電気的に接続される。これにより、画素Ｐは、フローティングディフュージョンＦＤにおける電圧に応じた画素電圧を、信号ＳＩＧとして、信号線ＳＩＧＬに出力する。そして、画素電圧を出力した画素Ｐでは、トランジスタＲＳＴ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ＦＤに電圧Ｖ１が印加され、フローティングディフュージョンＦＤがリセットされる。
【００４８】
読出部２３は、画素アレイ２１から信号線ＳＩＧＬを介して供給された信号ＳＩＧに基づいて、画像信号Ｓpicを生成する。そして、解析部１３は、画像信号Ｓpicに基づいて解析処理を行う。
【００４９】
（露光駆動Ｄ１について）
次に、撮像部２０における露光駆動Ｄ１について、詳細に説明する。
【００５０】
図６は、露光駆動Ｄ１の一例を表すものであり、（Ａ）は領域ＲＡに係るリセット制御信号ＳＯＦＧ（リセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ａ）の波形を示し、（Ｂ）は領域ＲＡに係るシャッタ制御信号ＳＴＲＸ（シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ａ）の波形を示し、（Ｃ）は領域ＲＢに係るリセット制御信号ＳＯＦＧ（リセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ｂ）の波形を示し、（Ｄ）は領域ＲＢに係るシャッタ制御信号ＳＴＲＸ（シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｂ）の波形を示し、（Ｅ）は領域ＲＣに係るリセット制御信号ＳＯＦＧ（リセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ｃ）の波形を示し、（Ｆ）は領域ＲＣに係るシャッタ制御信号ＳＴＲＸ（シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｃ）の波形を示し、（Ｇ）は領域ＲＤに係るリセット制御信号ＳＯＦＧ（リセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ｄ）の波形を示し、（Ｈ）は領域ＲＤに係るシャッタ制御信号ＳＴＲＸ（シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｄ）の波形を示し、（Ｉ）は領域ＲＥに係るリセット制御信号ＳＯＦＧ（リセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ｅ）の波形を示し、（Ｊ）は領域ＲＥに係るシャッタ制御信号ＳＴＲＸ（シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｅ）の波形を示す。この露光駆動Ｄ１において、駆動部２２は、複数の転送制御信号ＳＴＲＧを低レベルに維持し、複数のリセット制御信号ＳＲＳＴを低レベルに維持し、複数の選択制御信号ＳＳＥＬを低レベルに維持する。
【００５１】
駆動部２２は、５つの領域ＲＡ〜ＲＥに係る複数のリセット制御線ＯＦＧＬに、５つのリセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ａ〜ＳＯＦＧ＿Ｅをそれぞれ印加するとともに、５つの領域ＲＡ〜ＲＥに係る複数のシャッタ制御線ＴＲＸＬに、５つのシャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ａ〜ＳＴＲＸ＿Ｅをそれぞれ印加することにより、露光駆動Ｄ１を行う。これにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を行い、受光量に応じた電荷を蓄積する。以下に、この動作について詳細に説明する。
【００５２】
まず、タイミングｔ１０以前において、駆動部２２は、リセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ａを高レベルにする（図６（Ａ））。これにより、領域ＲＡにおける複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＯＦＧがオン状態になる。その結果、受光素子ＰＤのカソードに電圧Ｖ１が印加され、受光素子ＰＤがリセットされる。
【００５３】
そして、タイミングｔ１０において、駆動部２２は、リセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ａを高レベルから低レベルに変化させる（図６（Ａ））。これにより、領域ＲＡにおける複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＯＦＧがオフ状態になる。これにより、領域ＲＡにおける複数の画素Ｐのそれぞれが露光動作を開始する。
【００５４】
同様に、タイミングｔ１０において、駆動部２２がリセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ｂを高レベルから低レベルに変化させることにより（図６（Ｃ））、領域ＲＢにおける複数の画素Ｐのそれぞれが露光動作を開始し、駆動部２２がリセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ｃを高レベルから低レベルに変化させることにより（図６（Ｅ））、領域ＲＣにおける複数の画素Ｐのそれぞれが露光動作を開始し、駆動部２２がリセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ｄを高レベルから低レベルに変化させることにより（図６（Ｇ））、領域ＲＤにおける複数の画素Ｐのそれぞれが露光動作を開始し、駆動部２２がリセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ｅを高レベルから低レベルに変化させることにより（図６（Ｉ））、領域ＲＥにおける複数の画素Ｐのそれぞれが露光動作を開始する。
【００５５】
次に、タイミングｔ１１において、駆動部２２は、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ａを低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ｂ））。これにより、領域ＲＡにおける複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＴＲＸがオン状態になり、受光素子ＰＤが生成した電荷が、トランジスタＴＲＸを介して容量素子ＣＡＰに転送される。その結果、領域ＲＡにおける複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を終了する。このようにして、領域ＲＡにおける画素Ｐは、タイミングｔ１０〜ｔ１１の期間において露光される。すなわち、露光時間Ｔexpは時間αに設定される。
【００５６】
次に、タイミングｔ１２において、駆動部２２は、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ａを高レベルから低レベルに変化させる（図６（Ｂ））。これにより、領域ＲＡにおける複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＴＲＸがオフ状態になる。
【００５７】
次に、タイミングｔ１３において、駆動部２２は、リセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ａを低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ａ））。これにより、領域ＲＢにおける複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＯＦＧがオン状態になる。その結果、受光素子ＰＤのカソードに電圧Ｖ１が印加され、受光素子ＰＤがリセットされる。これにより、この画素Ｐでは、受光素子ＰＤが電荷を生成し蓄積し続けないので、この画素Ｐから、その画素Ｐの周辺の画素Ｐへの電荷の漏れを防ぐことができる。
【００５８】
同様に、タイミングｔ２１において、駆動部２２が、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｂを低レベルから高レベルに変化させることにより（図６（Ｄ））、領域ＲＢにおける複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を終了する。このようにして、領域ＲＢにおける画素Ｐは、タイミングｔ１０〜ｔ２１の期間において露光される。すなわち、露光時間Ｔexpは時間２αに設定される。そして、駆動部２２は、タイミングｔ２２において、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｂを高レベルから低レベルに変化させ（図６（Ｄ））、タイミングｔ２３において、リセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ｂを低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ｃ））。
【００５９】
同様に、タイミングｔ３１において、駆動部２２が、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｃを低レベルから高レベルに変化させることにより（図６（Ｆ））、領域ＲＣにおける複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を終了する。このようにして、領域ＲＣにおける画素Ｐは、タイミングｔ１０〜ｔ３１の期間において露光される。すなわち、露光時間Ｔexpは時間４αに設定される。そして、駆動部２２は、タイミングｔ３２において、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｃを高レベルから低レベルに変化させ（図６（Ｆ））、タイミングｔ３３において、リセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ｃを低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ｅ））。
【００６０】
同様に、タイミングｔ４１において、駆動部２２が、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｄを低レベルから高レベルに変化させることにより（図６（Ｈ））、領域ＲＤにおける複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を終了する。このようにして、領域ＲＤにおける画素Ｐは、タイミングｔ１０〜ｔ４１の期間において露光される。すなわち、露光時間Ｔexpは時間８αに設定される。そして、駆動部２２は、タイミングｔ４２において、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｄを高レベルから低レベルに変化させ（図６（Ｈ））、タイミングｔ４３において、リセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ｄを低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ｇ））。
【００６１】
同様に、タイミングｔ５１において、駆動部２２が、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｅを低レベルから高レベルに変化させることにより（図６（Ｊ））、領域ＲＥにおける複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を終了する。このようにして、領域ＲＥにおける画素Ｐは、タイミングｔ１０〜ｔ５１の期間において露光される。すなわち、露光時間Ｔexpは時間１６αに設定される。そして、駆動部２２は、タイミングｔ５２において、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｅを高レベルから低レベルに変化させ（図６（Ｊ））、タイミングｔ５３において、リセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ｅを低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ｉ））。
【００６２】
このようにして、撮像部２０では、領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤ，ＲＥに属する画素Ｐにおける露光時間Ｔexpが、それぞれ、時間α，２α，４α，８α，１６αに設定される。
【００６３】
以上のように、スペクトル解析装置１では、複数の領域Ｒ（この例では５つの領域ＲＡ〜ＲＥ）に属する画素Ｐの受光感度が、領域Ｒ間で互いに異なるようにした。具体的には、この例では、複数の領域Ｒにおける露光時間Ｔexpが、領域Ｒ間で互いに異なるようにした。これにより、スペクトル解析装置１では、広いダイナミックレンジを実現することができる。すなわち、例えば、撮像部２０の代わりに、複数の画素ＰがＨ方向に並設されたいわゆるラインセンサを用いてスペクトル解析装置を構成した場合には、１回の動作で得られるダイナミックレンジには限界があるため、ダイナミックレンジが狭くなるおそれがある。一方、本実施の形態に係るスペクトル解析装置１では、複数の領域Ｒにおける露光時間Ｔexpが、領域Ｒ間で互いに異なるようにしたので、１回の動作で、露光時間Ｔexpが異なる５つのスペクトルＳを得ることができる。例えば、連続スペクトル光における弱い光成分を詳細に解析する場合には長い露光時間Ｔexpにより得られたデータを用い、連続スペクトル光における強い光成分を詳細に解析する場合には短い露光時間Ｔexpにより得られたデータを用いることができる。これにより、スペクトル解析装置１では、広いダイナミックレンジを実現することができる。特に、スペクトル解析装置１では、複数の領域Ｒにおける画素Ｐの露光時間Ｔexpを、２のべき乗に比例する時間に設定したので、ダイナミックレンジを効果的に広げることができる。その結果、スペクトル解析装置１では、スペクトル解析の精度を高めることができる。
【００６４】
このような広いダイナミックレンジは、いくつかのアプリケーションで有効である。例えば、果実の選別を行う際に、スペクトル解析装置１を用いることができる。果実の選別では、しばしば、果実の糖度や、果実のみずみずしさに基づいて選別が行われる。糖分は、例えば、９００ｎｍの波長の光を吸収し、水分は、例えば、１４５０ｎｍの波長の光を吸収する。よって、スペクトル解析装置１は、例えば、連続スペクトル光におけるこれらの２つの波長域での光成分を、高い精度で検出することが望まれる。これらの２つの波長域での光の強さは一般的に互いに異なるので、９００ｎｍの波長の光を精度よく検出できる露光時間Ｔexpと、１４５０ｎｍの波長の光を精度よく検出できる露光時間Ｔexpは、互いに異なる。スペクトル解析装置１では、複数の領域Ｒにおける露光時間Ｔexpが、領域Ｒ間で互いに異なるようにしたので、９００ｎｍの波長の光、および１４５０ｎｍの波長の光を、高い精度で検出することができる。これにより、選別の精度を高めることができる。
【００６５】
また、スペクトル解析装置１では、複数の領域Ｒ（この例では５つの領域ＲＡ〜ＲＥ）のそれぞれが複数の画素ラインＬ１を含むようにした。そして、解析部１３が、例えば、領域ＲＡに含まれる複数の画素ラインＬ１にそれぞれ対応する複数のスペクトルに基づいて、例えば平均化処理を行うことにより、スペクトルＳＡを生成するようにした。スペクトルＳＢ〜ＳＥについても同様である。これにより、スペクトル解析装置１では、スペクトルＳＡ〜ＳＥにおけるノイズを減らすことができるので、スペクトル解析の精度を高めることができる。すなわち、例えば、撮像部２０の代わりに、ラインセンサを用いてスペクトル解析装置を構成した場合には、複数回の動作により複数のスペクトルを生成し、それらの複数のスペクトルに基づいて、例えば平均化処理を行う方法が考えられる。しかしながら、この場合には、複数回の動作により時間がかかってしまうので、例えば、光源１１が出射する光の強度の時間変化など、時間に起因する様々な外的要因により、ノイズが生じるおそれがある。一方、本実施の形態に係るスペクトル解析装置１では、複数の領域Ｒのそれぞれが複数の画素ラインＬ１を含むようにしたので、１回の動作で、例えば、領域ＲＡに含まれる複数の画素ラインＬ１にそれぞれ対応する複数のスペクトルを生成することができ、これらの複数のスペクトルに基づいて、例えば平均化処理を行うことができる。これにより、スペクトル解析装置１では、短い時間で動作するため、時間に起因するノイズを抑えることができるので、スペクトルＳＡ〜ＳＥにおけるノイズを減らすことができる。その結果、スペクトル解析装置１では、スペクトル解析の精度を高めることができる。
【００６６】
また、スペクトル解析装置１では、複数の領域Ｒ（この例では５つの領域ＲＡ〜ＲＥ）における画素Ｐの露光時間Ｔexpを設定することにより、これらの領域Ｒに属する画素Ｐの受光感度を設定するようにした。また、スペクトル解析装置１では、時間αを変更することができるとともに、領域Ｒの数を変更することができるようにした。このように、スペクトル解析装置１では、駆動方法を変更することにより、画素Ｐの受光感度の設定を変更することができるので、スペクトル解析の自由度を高めることができる。その結果、例えば、様々な測定対象物ＯＢＪについて、より望ましい条件を設定してスペクトル解析を行うことができる。
【００６７】
［効果］
以上のように本実施の形態では、複数の領域に属する画素の受光感度が、領域間で互いに異なるようにしたので、広いダイナミックレンジを実現することができるため、スペクトル解析の精度を高めることができる。
【００６８】
本実施の形態では、複数の領域のそれぞれが複数の画素ラインを含むようにしたので、スペクトルにおけるノイズを減らすことができるため、スペクトル解析の精度を高めることができる。
【００６９】
本実施の形態では、複数の領域における画素の露光時間を設定することにより、これらの領域に属する画素の受光感度を設定するようにしたので、スペクトル解析の自由度を高めることができる。
【００７０】
［変形例１−１］
上記実施の形態では、画素アレイ２１に対して、Ｖ方向において上から順に線順次走査を行うことにより、読出駆動Ｄ２を行うようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、５つの領域ＲＡ〜ＲＥのうちの１つの領域に対してのみ線順次走査を行うことにより、読出駆動Ｄ２を行うようにしてもよい。これにより、ある露光時間Ｔexpでのデータのみを効率的に取得することができる。
【００７１】
［変形例１−２］
上記実施の形態では、駆動部２２は、図６に示したように、５つの領域ＲＡ〜ＲＥに係る複数のリセット制御線ＯＦＧＬに、５つのリセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ａ〜ＳＯＦＧ＿Ｅをそれぞれ印加したが、これに限定されるものではない。例えば、画素Ｐからその画素Ｐの周辺の画素Ｐへの電荷の漏れが少ない場合には、画素アレイ２１における全てのリセット制御線ＯＦＧＬに、同じリセット制御信号ＳＯＦＧを印加してもよい。以下に、本変形例に係る撮像部２０Ｂについて、詳細に説明する。撮像部２０Ｂは、駆動部２２Ｂを有している。
【００７２】
図７は、駆動部２２Ｂにおける露光駆動Ｄ１の一例を表すものであり、（Ａ）は画素アレイ２１における全てのリセット制御線ＯＦＧＬに印加するリセット制御信号ＳＯＦＧの波形を示し、（Ｂ）は領域ＲＡに係るシャッタ制御信号ＳＴＲＸ（シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ａ）の波形を示し、（Ｃ）は領域ＲＢに係るシャッタ制御信号ＳＴＲＸ（シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｂ）の波形を示し、（Ｄ）は領域ＲＣに係るシャッタ制御信号ＳＴＲＸ（シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｃ）の波形を示し、（Ｅ）は領域ＲＤに係るシャッタ制御信号ＳＴＲＸ（シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｄ）の波形を示し、（Ｆ）は領域ＲＥに係るシャッタ制御信号ＳＴＲＸ（シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｅ）の波形を示す。
【００７３】
この例では、まず、タイミングｔ１０以前において、駆動部２２Ｂは、リセット制御信号ＳＯＦＧを高レベルにする（図７（Ａ））。これにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＯＦＧがオン状態になる。その結果、受光素子ＰＤのカソードに電圧Ｖ１が印加され、受光素子ＰＤがリセットされる。
【００７４】
そして、タイミングｔ１０において、駆動部２２Ｂは、リセット制御信号ＳＯＦＧを高レベルから低レベルに変化させる（図７（Ａ））。これにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＯＦＧがオフ状態になる。これにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれが露光動作を開始する。
【００７５】
次に、タイミングｔ１１において、駆動部２２Ｂは、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ａ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、領域ＲＡにおける複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＴＲＸがオン状態になり、受光素子ＰＤが生成した電荷が、トランジスタＴＲＸを介して容量素子ＣＡＰに転送される。その結果、領域ＲＡにおける複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を終了する。
【００７６】
次に、タイミングｔ１２において、駆動部２２Ｂは、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ａ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、領域ＲＡにおける複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＴＲＸがオフ状態になる。
【００７７】
同様に、タイミングｔ２１において、駆動部２２Ｂが、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｂを低レベルから高レベルに変化させることにより（図７（Ｃ））、領域ＲＢにおける複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を終了する。そして、駆動部２２Ｂは、タイミングｔ２２において、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｂを高レベルから低レベルに変化させる。
【００７８】
同様に、タイミングｔ３１において、駆動部２２Ｂが、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｃを低レベルから高レベルに変化させることにより（図７（Ｄ））、領域ＲＣにおける複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を終了する。そして、駆動部２２Ｂは、タイミングｔ３２において、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｃを高レベルから低レベルに変化させる。
【００７９】
同様に、タイミングｔ４１において、駆動部２２Ｂが、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｄを低レベルから高レベルに変化させることにより（図７（Ｅ））、領域ＲＤにおける複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を終了する。そして、駆動部２２Ｂは、タイミングｔ４２において、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｄを高レベルから低レベルに変化させる。
【００８０】
同様に、タイミングｔ５１において、駆動部２２Ｂが、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｅを低レベルから高レベルに変化させることにより（図７（Ｆ））、領域ＲＥにおける複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を終了する。そして、駆動部２２Ｂは、タイミングｔ５２において、シャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ｅを高レベルから低レベルに変化させる。
【００８１】
そして、タイミングｔ１９において、駆動部２２Ｂは、リセット制御信号ＳＯＦＧを低レベルから高レベルに変化させる（図７（Ａ））。これにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＯＦＧがオン状態になる。その結果、受光素子ＰＤのカソードに電圧Ｖ１が印加され、受光素子ＰＤがリセットされる。
【００８２】
このように、本変形例に係る撮像部２０Ｂでは、画素アレイ２１における全てのリセット制御線ＯＦＧＬに、同じリセット制御信号ＳＯＦＧを印加するので、上記の実施の形態の場合（図６）に比べ、駆動方法をシンプルにすることができる。
【００８３】
［変形例１−３］
上記の実施の形態では、グローバルシャッタ方式で撮像動作を行う撮像部２０を用いてスペクトル解析装置１を構成したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、ローリングシャッタ方式で撮像動作を行う撮像部を用いてスペクトル解析装置を構成してもよい。図８は、本変形例に係る撮像部２０Ｃの一構成例を表すものである。撮像部２０Ｃは、画素アレイ２１Ｃと、駆動部２２Ｃと、読出部２３とを有している。画素アレイ２１Ｃは、複数のリセット制御線ＯＦＧＬと、複数のシャッタ制御線ＴＲＸＬと、複数のリセット制御線ＲＳＴＬと、複数の選択制御線ＳＥＬＬと、複数の信号線ＳＩＧＬと、複数の画素ＰＣとを有している。画素ＰＣは、受光素子ＰＤと、トランジスタＯＦＧと、トランジスタＴＲＧと、フローティングディフュージョンＦＤと、トランジスタＲＳＴ，ＡＭＰ，ＳＥＬとを有している。トランジスタＴＲＸのドレインはフローティングディフュージョンＦＤ、トランジスタＲＳＴのソース、およびトランジスタＡＭＰのゲートに接続される。この画素アレイ２１Ｃは、上記実施の形態に係る画素アレイ２１（図３）において、複数の転送制御線ＴＲＧＬを省くとともに、各画素Ｐにおいて、容量素子ＣＡＰおよびトランジスタＴＲＧを省いたものである。駆動部２２Ｃは、画素アレイ２１Ｃにおける画素ＰＣを駆動するものである。
【００８４】
［変形例１−４］
上記の実施の形態では、画素アレイ２１に５つの領域Ｒを設定したが、これらの５つの領域Ｒのそれぞれにおける画素ラインＬ１の数は、領域Ｒ間で、互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。例えば、領域ＲＡにおける画素ラインＬ１の数を多くすることにより、領域ＲＡにおける画素値ＶＡＬに基づいて生成したスペクトルＳＡの精度を高めることができる。
【００８５】
［変形例１−５］
上記の実施の形態では、画素アレイ２１に５つの領域Ｒを設けたが、これに限定されるものではなく、２〜４つの領域Ｒを設けてもよいし、６つ以上の領域Ｒを設けてもよい。また、例えば、図９に示すように、露光時間Ｔexpが互いに同じである複数の領域Ｒを設けてもよい。この例では、画素アレイ２１を、Ｖ方向に並設された６つの領域Ｒ（領域ＲＡ１，ＲＢ１，ＲＣ１，ＲＡ２，ＲＢ２，ＲＣ２）に区分している。領域ＲＡ１，ＲＢ１，ＲＣ１，ＲＡ２，ＲＢ２，ＲＣ２は、図９において上からこの順に配置されている。駆動部２２は、この例では、領域ＲＡ１，ＲＡ２に属する画素Ｐにおける露光時間Ｔexpを時間α（＝２０×α）に設定し、領域ＲＢ１，ＲＢ２に属する画素Ｐにおける露光時間Ｔexpを時間２α（＝２１×α）に設定し、領域ＲＣ１，ＲＣ２に属する画素Ｐにおける露光時間Ｔexpを時間４α（＝２２×α）に設定する。解析部１３は、例えば、領域ＲＡ１，ＲＡ２に含まれる複数の画素ラインＬ１のそれぞれから得られた画素値ＶＡＬに基づいて、その画素ラインＬ１に対応するスペクトルを生成する。そして、解析部１３は、領域ＲＡ１，ＲＡ２に含まれる複数の画素ラインＬ１にそれぞれ対応する複数のスペクトルに基づいて、例えば平均化処理を行うことにより、スペクトルＳＡを生成することができる。領域ＲＢ１，ＲＢ２についても同様であり、領域ＲＣ１，ＲＣ２についても同様である。
【００８６】
［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。
【００８７】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態に係るスペクトル解析装置２について説明する。本実施の形態は、撮像部に入射する連続スペクトル光の向きが、第１の実施の形態の場合と異なるものである。なお、第１の実施の形態に係るスペクトル解析装置１と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８８】
図１０は、スペクトル解析装置２の一構成例を表すものである。スペクトル解析装置２は、撮像部３０を備えている。
【００８９】
図１１（Ａ）は、撮像部３０の一構成例を模式的に表すものであり、図１１（Ｂ）は、撮像部３０において得られる画素値ＶＡＬの一例を表すものである。撮像部３０は、画素アレイ３１を有している。画素アレイ３１は、マトリクス状に配置された複数の画素Ｐを有している。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示した１列分の画素Ｐにより得られた画素値ＶＡＬを示している。
【００９０】
図１１（Ａ）において、横方向はＨ方向であり、縦方向はＶ方向である。図１０に示したように、このＶ方向に並設された複数の画素Ｐには、プリズム１２が出射した連続スペクトル光に含まれる、波長が異なる光がそれぞれ入射する。また、Ｈ方向に並設された複数の画素Ｐには、波長が同じ光がそれぞれ入射する。これにより、撮像部３０は、Ｖ方向に並設された複数の画素Ｐにおける検出結果に基づいて、図１１（Ｂ）に示したように、測定対象物ＯＢＪに応じたスペクトルを得ることができるようになっている。
【００９１】
図１２は、撮像部３０の一構成例を表すものである。撮像部３０は、画素アレイ３１に加え、駆動部３２と、読出駆動部３３と、読出部２３とを有している。
【００９２】
画素アレイ３１は、複数のリセット制御線ＯＦＧＬと、複数のシャッタ制御線ＴＲＸＬと、複数の転送制御線ＴＲＧＬと、複数のリセット制御線ＲＳＴＬと、複数の選択制御線ＳＥＬＬと、複数の信号線ＳＩＧＬとを有している。複数のリセット制御線ＯＦＧＬのそれぞれは、図１２における縦方向に延伸するものであり、一端は駆動部３２に接続される。このリセット制御線ＯＦＧＬには、駆動部３２により、リセット制御信号ＳＯＦＧが印加される。複数のシャッタ制御線ＴＲＸＬのそれぞれは、図１２における縦方向に延伸するものであり、一端は駆動部３２に接続される。このシャッタ制御線ＴＲＸＬには、駆動部３２により、シャッタ制御信号ＳＴＲＸが印加される。複数の転送制御線ＴＲＧＬのそれぞれは、図１２における横方向に延伸するものであり、一端は読出駆動部３３に接続される。この転送制御線ＴＲＧＬには、読出駆動部３３により、転送制御信号ＳＴＲＧが印加される。複数のリセット制御線ＲＳＴＬのそれぞれは、図１２における横方向に延伸するものであり、一端は読出駆動部３３に接続される。このリセット制御線ＲＳＴＬには、読出駆動部３３により、リセット制御信号ＳＲＳＴが印加される。複数の選択制御線ＳＥＬＬのそれぞれは、図１２における横方向に延伸するものであり、一端は読出駆動部３３に接続される。この複数の選択制御線ＳＥＬＬには、読出駆動部３３により、選択制御信号ＳＳＥＬが印加される。図１１，１２において縦方向（Ｖ方向）に並設された１列分の複数の画素Ｐは、画素ラインＬ２を構成する。
【００９３】
画素Ｐにおいて、トランジスタＯＦＧのゲートはリセット制御線ＯＦＧＬに接続され、トランジスタＴＲＸのゲートはシャッタ制御線ＴＲＸＬに接続され、トランジスタＴＲＧのゲートは転送制御線ＴＲＧＬに接続され、トランジスタＲＳＴのゲートはリセット制御線ＲＳＴＬに接続され、トランジスタＳＥＬのゲートは選択制御線ＳＥＬＬに接続される。
【００９４】
駆動部３２は、画素アレイ３１に対して露光駆動Ｄ１を行うものである。具体的には、駆動部３２は、画素アレイ３１における複数のリセット制御線ＯＦＧＬに複数のリセット制御信号ＳＯＦＧをそれぞれ印加し、複数のシャッタ制御線ＴＲＸＬに複数のシャッタ制御信号ＳＴＲＸをそれぞれ印加することにより、画素ラインＬ２単位で画素アレイ３１を駆動する。駆動部３２は、画素ラインＬ２単位で露光時間Ｔexpを設定することができるようになっている。
【００９５】
図１３は、露光時間Ｔexpの設定例を表すものである。この例では、画素アレイ３１は、Ｈ方向に並設された５つの領域Ｒ（領域ＲＡ〜ＲＥ）に区分されている。領域ＲＡ、領域ＲＢ、領域ＲＣ、領域ＲＤ、および領域ＲＥは、図１３において左からこの順に配置されている。画素アレイ３１は、複数の領域Ｒのそれぞれにおいて、複数の画素ラインＬ２を含んでいる。駆動部３２は、この例では、領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤ，ＲＥに属する画素Ｐにおける露光時間Ｔexpを、それぞれ、時間α，２α，４α，８α，１６αに設定する。
【００９６】
具体的には、駆動部３２は、第１の実施の形態に係る駆動部２２の場合（図７）と同様に、５つの領域ＲＡ〜ＲＥに係る複数のリセット制御線ＯＦＧＬに、５つのリセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ａ〜ＳＯＦＧ＿Ｅをそれぞれ印加するとともに、５つの領域ＲＡ〜ＲＥに係る複数のシャッタ制御線ＴＲＸＬに、５つのシャッタ制御信号ＳＴＲＸ＿Ａ〜ＳＴＲＸ＿Ｅをそれぞれ印加する。これにより、撮像部３０では、領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤ，ＲＥに属する画素Ｐにおける露光時間Ｔexpが、それぞれ、時間α，２α，４α，８α，１６αに設定される。
【００９７】
読出駆動部３３は、画素アレイ３１に対して読出駆動Ｄ２を行うものである。具体的には、読出駆動部３３は、画素アレイ３１における複数の転送制御線ＴＲＧＬに複数の転送制御信号ＳＴＲＧをそれぞれ印加し、複数のリセット制御線ＲＳＴＬに複数のリセット制御信号ＳＲＳＴをそれぞれ印加し、複数の選択制御線ＳＥＬＬに複数の選択制御信号ＳＳＥＬをそれぞれ印加することにより、画素アレイ３１における１行分の画素Ｐを単位として、画素アレイ３１を駆動するようになっている。
【００９８】
読出駆動部３３により選択された１行分の画素Ｐは、Ｈ方向に並設されている。すなわち、この１行分の画素Ｐには、波長が同じ光がそれぞれ入射する。よって、この１行分の画素Ｐにより得られたデータは、同じ波長の光に係るデータであり、複数の露光時間Ｔexpにより得られたデータを含む。読出駆動部３３は、１行分の画素Ｐを単位として、画素アレイ３１における複数の画素Ｐを順次選択する。これにより、選択された１行分の画素Ｐは、画素電圧を、信号ＳＩＧとして、信号線ＳＩＧＬに出力する。そして、読出部２３は、画素アレイ３１から信号線ＳＩＧＬを介して供給された信号ＳＩＧに基づいて、画像信号Ｓpicを生成する。
【００９９】
そして、解析部１３は、領域ＲＡに含まれる複数の画素ラインＬ２のそれぞれから得られた画素値ＶＡＬに基づいて、その画素ラインＬ２に対応するスペクトルを生成する。そして、解析部１３は、領域ＲＡに含まれる複数の画素ラインＬ２にそれぞれ対応する複数のスペクトルに基づいて、例えば平均化処理を行うことにより、スペクトルＳＡを生成する。スペクトルＳＢ〜ＳＥについても同様である。そして、解析部１３は、これらの５つのスペクトルＳＡ〜ＳＥに基づいて、所定の解析処理を行う。
【０１００】
ここで、Ｖ方向は、本開示における「第１の方向」の一具体例に対応する。Ｈ方向は、本開示における「第２の方向」の一具体例に対応する。駆動部３２および読出駆動部３３は、本開示における「駆動部」の一具体例に対応する。
【０１０１】
以上のように、スペクトル解析装置２では、Ｖ方向に並設された複数の画素Ｐに、プリズム１２が出射した連続スペクトル光における波長が異なる光がそれぞれ入射し、Ｈ方向に並設された複数の画素Ｐに、波長が同じ光がそれぞれ入射するようにした。このように構成しても、上記第１の実施の形態に係るスペクトル解析装置１と同様に、スペクトル解析の精度を高めることができる。
【０１０２】
［変形例２−１］
上記実施の形態では、画素アレイ３１に対して、Ｖ方向において上から順に線順次走査を行うことにより、読出駆動Ｄ２を行うようにしたが、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３１のうちの一部の行に対してのみ読出駆動Ｄ２を行うようにしてもよい。これにより、連続スペクトル光における、ある波長域でのデータのみを効率的に取得することができる。
【０１０３】
［変形例２−２］
上記実施の形態に係るスペクトル解析装置２に、上記第１の実施の形態の各変形例を適用してもよい。
【０１０４】
＜３．第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態に係るスペクトル解析装置３について説明する。本実施の形態は、撮像部における光入射面に光透過膜を設け、この光透過膜の透過率を用いて、複数の領域Ｒに属する画素Ｐの受光感度が、領域Ｒ間で互いに異なるようにしたものである。なお、上記第１の実施の形態に係るスペクトル解析装置１と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１０５】
図１に示したように、スペクトル解析装置３は、撮像部４０を備えている。撮像部４０は、図２に示したように、画素アレイ２１を有している。図１，２に示したように、このＨ方向に並設された複数の画素Ｐには、プリズム１２が出射した連続スペクトル光における波長が異なる光がそれぞれ入射する。また、Ｖ方向に並設された複数の画素Ｐには、波長が同じ光がそれぞれ入射する。
【０１０６】
図１４は、撮像部４０の一構成例を表すものである。撮像部４０における光入射面には、光透過膜４９が形成されている。この例では、この光透過膜４９は、Ｖ方向に並設された５つの領域Ｒ（領域ＲＡ〜ＲＥ）に区分されている。画素アレイ２１は、これらの複数の領域Ｒのそれぞれに対応する領域において、第１の実施の形態の場合（図２）と同様に、複数の画素ラインＬ１を含んでいる。
【０１０７】
この例では、領域ＲＥにおける光透過膜４９の透過率を所定の値βに設定している。また、領域ＲＤにおける光透過膜４９の透過率を値β／２に設定し、領域ＲＣにおける光透過膜４９の透過率を値β／４に設定し、領域ＲＢにおける光透過膜４９の透過率を値β／８に設定し、領域ＲＡにおける光透過膜４９の透過率を値β／１６に設定している。この結果、５つの領域ＲＡ〜ＲＥに属する画素Ｐの受光感度は、２のべき乗に比例する。すなわち、領域ＲＡに属する画素Ｐの受光感度が一番低く、領域ＲＥに属する画素Ｐの受光感度が一番高い。これにより、スペクトル解析装置３では、第１の実施の形態に係るスペクトル解析装置１と同様に、広いダイナミックレンジを実現することができるようになっている。
【０１０８】
図３に示したように、撮像部４０は、画素アレイ２１に加え、駆動部４２と、読出部２３とを有している。
【０１０９】
駆動部４２は、上記第１の実施の形態に係る駆動部２２と同様に、画素アレイ２１における複数のリセット制御線ＯＦＧＬに複数のリセット制御信号ＳＯＦＧをそれぞれ印加し、複数のシャッタ制御線ＴＲＸＬに複数のシャッタ制御信号ＳＴＲＸをそれぞれ印加し、複数の転送制御線ＴＲＧＬに複数の転送制御信号ＳＴＲＧをそれぞれ印加し、複数のリセット制御線ＲＳＴＬに複数のリセット制御信号ＳＲＳＴをそれぞれ印加し、複数の選択制御線ＳＥＬＬに複数の選択制御信号ＳＳＥＬをそれぞれ印加することにより、画素ラインＬ１単位で画素アレイ２１を駆動する。駆動部４２は、画素アレイ２１に対して露光駆動Ｄ１および読出駆動Ｄ２を行う。
【０１１０】
駆動部４２が露光駆動Ｄ１を行うことにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を行い、受光量に応じた電荷を蓄積する。駆動部４２は、露光駆動Ｄ１において、全ての画素ラインＬ１において露光時間Ｔexpを同じ時間に設定する。すなわち、上記第１の実施の形態に係る駆動部２２は、画素ラインＬ１単位で露光時間Ｔexpを設定することができるようにしたが、本実施の形態に係る駆動部４２は、全ての画素ラインＬ１において露光時間Ｔexpを同じ時間に設定するようになっている。
【０１１１】
ここで、光透過膜４９は、本開示における「光透過膜」の一具体例に対応する。Ｈ方向は、本開示における「第１の方向」の一具体例に対応する。Ｖ方向は、本開示における「第２の方向」の一具体例に対応する。駆動部４２は、本開示における「駆動部」の一具体例に対応する。
【０１１２】
図１５は、フレーム期間Ｆにおける撮像部４０の動作を模式的に表すものである。駆動部４２は、タイミングｔ６１〜ｔ６３（フレーム期間Ｆ）において、画素アレイ２１に対して露光駆動Ｄ１および読出駆動Ｄ２を行う。
【０１１３】
まず、駆動部４２は、タイミングｔ６１〜ｔ６２の期間において、画素アレイ２１に対して露光駆動Ｄ１を行う。
【０１１４】
図１６は、露光駆動Ｄ１の一例を表すものであり、（Ａ）はリセット制御信号ＳＯＦＧの波形を示し、（Ｂ）はシャッタ制御信号ＳＴＲＸの波形を示す。駆動部４２は、画素アレイ２１における複数のリセット制御線ＯＦＧＬにリセット制御信号ＳＯＦＧを印加するとともに、画素アレイ２１における複数のシャッタ制御線ＴＲＸＬにシャッタ制御信号ＳＴＲＸを印加することにより、露光駆動Ｄ１を行う。
【０１１５】
まず、タイミングｔ７１以前において、駆動部４２は、リセット制御信号ＳＯＦＧを高レベルにする（図１６（Ａ））。これにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＯＦＧがオン状態になる。その結果、受光素子ＰＤのカソードに電圧Ｖ１が印加され、受光素子ＰＤがリセットされる。
【０１１６】
そして、タイミングｔ７１において、駆動部４２は、リセット制御信号ＳＯＦＧを高レベルから低レベルに変化させる（図１６（Ａ））。これにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＯＦＧがオフ状態になる。これにより、複数の画素Ｐのそれぞれが露光動作を開始する。
【０１１７】
次に、タイミングｔ７２において、駆動部４２は、シャッタ制御信号ＳＴＲＸを低レベルから高レベルに変化させる（図１６（Ｂ））。これにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＴＲＸがオン状態になり、受光素子ＰＤが生成した電荷が、トランジスタＴＲＸを介して容量素子ＣＡＰに転送される。その結果、複数の画素Ｐのそれぞれは、露光動作を終了する。このようにして、画素アレイ２１における全ての画素Ｐは、タイミングｔ７１〜ｔ７２の期間において露光される。すなわち、露光時間Ｔexpは時間αに設定される。
【０１１８】
次に、タイミングｔ７３において、駆動部４２は、シャッタ制御信号ＳＴＲＸを高レベルから低レベルに変化させる（図１６（Ｂ））。これにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＴＲＸがオフ状態になる。
【０１１９】
次に、タイミングｔ７４において、駆動部４２は、リセット制御信号ＳＯＦＧ＿Ａを低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ａ））。これにより、画素アレイ２１における複数の画素Ｐのそれぞれでは、トランジスタＯＦＧがオン状態になる。その結果、受光素子ＰＤのカソードに電圧Ｖ１が印加され、受光素子ＰＤがリセットされる。
【０１２０】
このようにして、撮像部４０では、画素アレイ２１の全ての画素Ｐにおける露光時間Ｔexpが時間αに設定される。
【０１２１】
そして、駆動部４２は、図１５に示したように、タイミングｔ６２〜ｔ６３の期間において、上記第１の実施の形態の場合と同様に、画素アレイ２１に対して、Ｖ方向において上から順に線順次走査を行うことにより、読出駆動Ｄ２を行う。
【０１２２】
以上のように、スペクトル解析装置３では、複数の領域Ｒ（この例では５つの領域ＲＡ〜ＲＥ）における光透過膜４９の透過率を設定することにより、これらの領域Ｒに属する画素Ｐの受光感度を設定するようにした。これにより、スペクトル解析装置３では、画素アレイ２１の全ての画素Ｐにおける露光時間Ｔexpを同じにすることができるので、駆動方法をシンプルにすることができる。
【０１２３】
以上のように本実施の形態では、複数の領域Ｒにおける光透過膜の透過率を設定することにより、これらの領域に属する画素の受光感度を設定するようにしたので、駆動方法をシンプルにすることができる。その他の効果は、上記第１の実施の形態の場合と同様である。
【０１２４】
［変形例３−１］
上記実施の形態では、第１の実施の形態に係るスペクトル解析装置１において、露光時間Ｔexpの代わりに光透過膜４９の透過率を用いて受光感度を設定したが、同様に、例えば、第２の実施の形態に係るスペクトル解析装置２において、露光時間Ｔexpの代わりに光透過膜の透過率を用いて受光感度を設定してもよい。以下に、本変形例に係るスペクトル解析装置４について詳細に説明する。
【０１２５】
図１０に示したように、スペクトル解析装置４は、撮像部５０を備えている。撮像部５０は、図１１に示したように、画素アレイ３１を有している。図１０，１１に示したように、このＶ方向に並設された複数の画素Ｐには、プリズム１２が出射した連続スペクトル光における波長が異なる光がそれぞれ入射する。また、Ｈ方向に並設された複数の画素Ｐには、波長が同じ光がそれぞれ入射する。
【０１２６】
図１７は、撮像部５０の一構成例を表すものである。撮像部５０における光入射面には、光透過膜５９が形成されている。この例では、この光透過膜５９は、Ｈ方向に並設された５つの領域Ｒ（領域ＲＡ〜ＲＥ）に区分されている。画素アレイ３１は、これらの複数の領域Ｒのそれぞれに対応する領域において、第２の実施の形態の場合（図１１）と同様に、複数の画素ラインＬ２を含んでいる。この例では、領域ＲＥにおける光透過膜５９の透過率を所定の値βに設定し、領域ＲＤにおける光透過膜５９の透過率を値β／２に設定し、領域ＲＣにおける光透過膜５９の透過率を値β／４に設定し、領域ＲＢにおける光透過膜５９の透過率を値β／８に設定し、領域ＲＡにおける光透過膜５９の透過率を値β／１６に設定している。
【０１２７】
図１２に示したように、撮像部５０は、画素アレイ３１に加え、駆動部５２と、読出駆動部３３と、読出部２３とを有している。
【０１２８】
駆動部５２は、画素アレイ３１に対して露光駆動Ｄ１を行うものである。具体的には、駆動部５２は、上記第２の実施の形態に係る駆動部３２と同様に、画素アレイ３１における複数のリセット制御線ＯＦＧＬに複数のリセット制御信号ＳＯＦＧをそれぞれ印加し、複数のシャッタ制御線ＴＲＸＬに複数のシャッタ制御信号ＳＴＲＸをそれぞれ印加することにより、画素ラインＬ２単位で画素アレイ３１を駆動する。駆動部５２は、露光駆動Ｄ１において、全ての画素ラインＬ２において露光時間Ｔexpを同じ時間に設定するようになっている。
【０１２９】
ここで、光透過膜５９は、本開示における「光透過膜」の一具体例に対応する。Ｖ方向は、本開示における「第１の方向」の一具体例に対応する。Ｈ方向は、本開示における「第２の方向」の一具体例に対応する。駆動部５２および読出駆動部３３は、本開示における「駆動部」の一具体例に対応する。
【０１３０】
［変形例３−２］
上記実施の形態に係るスペクトル解析装置３に、上記第１の実施の形態の各変形例を適用してもよい。
【０１３１】
以上、いくつかの実施の形態および変形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。
【０１３２】
上記実施の形態では、ＡＤ変換部２４を、画素アレイにおける１列分の複数の画素Ｐに接続したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図１８，１９に示す撮像部６０の画素アレイ６１のように、ＡＤ変換部を、所定のエリアに属する複数の画素Ｐに接続してもよい。この画素アレイ６１は、複数（この例では１２個）のエリアＡＲに区分されている。そして、画素アレイ６１は、複数のエリアＡＲのそれぞれにおいて、複数の画素Ｐを含んでいる。また、撮像部６０では、複数の駆動部６２が、複数のエリアＡＲに対応して設けられるとともに、複数のＡＤ変換部６３が、複数のエリアＡＲに対応して設けられる。図１９に示したように、複数のエリアＡＲのそれぞれにおいて、複数の画素Ｐは、そのエリアＡＲに対応する駆動部６２により駆動され、受光量に応じた画素電圧を、そのエリアＡＲに対応するＡＤ変換部６３に供給する。例えば、本変形例に第１の実施の形態の技術を適用した場合には、複数の駆動部６２は、図２０に示したように、１行目のエリアＡＲに属する複数の画素Ｐの露光時間Ｔexpを時間αに設定し、２行目のエリアＡＲに属する複数の画素Ｐの露光時間Ｔexpを時間２αに設定し、３行目のエリアＡＲに属する複数の画素Ｐの露光時間Ｔexpを時間４αに設定することができる。ここで、エリアＡＲは、本開示における「領域」の一具体例に対応する。
【０１３３】
上記実施の形態では、図１に示したように、測定対象物ＯＢＪにおける透過光がプリズム１２に入射するようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図２１に示すスペクトル解析装置５のように、測定対象物ＯＢＪにおける反射光がプリズム１２に入射するようにしてもよい。
【０１３４】
上記実施の形態では、複数の領域Ｒにおける受光感度が２のべき乗に比例するようにしたが、これに限定されるものではなく、受光感度が２のべき乗に比例する値からずれていてもよい。
【０１３５】
例えば、上記の各実施の形態等における領域Ｒの数、領域Ｒの形状、画素Ｐの構成などは、一例であり、適宜変更してもよい。
【０１３６】
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。
【０１３７】
なお、本技術は以下のような構成とすることができる。
【０１３８】
（１）第１の方向および第２の方向に並設され、それぞれが受光素子を有する複数の画素と、
前記複数の画素を駆動可能な駆動部と
を備え、
前記複数の画素のうちの、前記第１の方向に並設された複数の画素は、互いに同じ受光感度を有し、
前記複数の画素のうちの、前記第２の方向に並設された複数の画素は、互いに異なる受光感度を有する第１の画素および第２の画素を含む
撮像装置。
（２）前記第２の方向に並設された前記複数の画素は、互いに異なる受光感度を有する３以上の画素を含む
前記（１）に記載の撮像装置。
（３）前記３以上の画素の受光感度は、２のべき乗に比例する
前記（２）に記載の撮像装置。
（４）前記第２の方向に並設された前記複数の画素は、
前記第１の画素の受光感度と同じ受光感度を有し、前記第２の方向において前記第１の画素と隣り合う第３の画素と、
前記第２の画素の受光感度と同じ受光感度を有し、前記第２の方向において前記第２の画素と隣り合う第４の画素と
を含む
前記（１）から（３）のいずれかに記載の撮像装置。
（５）前記第１の方向に並設された複数の画素は、波長が互いに異なる光を検出可能であり、
前記第２の方向に並設された複数の画素は、波長が互いに同じ光を検出可能である
前記（１）から（４）のいずれかに記載の撮像装置。
（６）前記駆動部は、前記第１の画素における第１の露光時間および前記第２の画素における第２の露光時間を互いに異ならせるように、前記第１の画素および前記第２の画素を駆動可能であり、
前記第１の画素の前記受光感度は、前記第１の露光時間に応じた受光感度であり、
前記第２の画素の前記受光感度は、前記第２の露光時間に応じた受光感度である
前記（１）から（５）のいずれかに記載の撮像装置。
（７）光透過膜をさらに備え、
前記複数の画素の前記受光素子は、半導体基板に形成され、
前記光透過膜は、前記半導体基板における光入射面に形成され、
前記光透過膜における、前記第１の画素に対応する領域での第１の光透過度と、前記第２の画素に対応する領域での第２の光透過度とは、互いに異なり、
前記第１の画素の前記受光感度は、前記第１の光透過度に応じた受光感度であり、
前記第２の画素の前記受光感度は、前記第２の光透過度に応じた受光感度である
前記（１）から（５）のいずれかに記載の撮像装置。
（８）前記複数の画素は、第１の制御信号に基づいて、露光動作を行うことが可能であり、
前記駆動部は、前記第１の方向に並設された前記複数の画素に前記第１の制御信号を供給することにより、前記第１の方向に並設された前記複数の画素における露光時間を設定可能である
前記（１）から（７）のいずれかに記載の撮像装置。
（９）前記複数の画素のそれぞれは、第２の制御信号に基づいて、前記受光素子における受光量に応じた画素信号を出力可能であり、
前記駆動部は、前記第１の方向に並設された前記複数の画素に前記第２の制御信号を供給することにより、前記第１の方向に並設された前記複数の画素に前記画素信号を出力させることが可能である
前記（１）から（８）のいずれかに記載の撮像装置。
（１０）前記複数の画素のそれぞれは、第２の制御信号に基づいて、前記受光素子における受光量に応じた画素信号を出力可能であり、
前記駆動部は、前記第２の方向に並設された前記複数の画素に前記第２の制御信号を供給することにより、前記第２の方向に並設された前記複数の画素に前記画素信号を出力させることが可能である
前記（１）から（８）のいずれかに記載の撮像装置。
（１１）前記複数の画素は、前記第１の方向および前記第２の方向に並設された複数の領域に区分して配置され、
前記複数の領域のそれぞれには、２以上の画素が配置され、
前記駆動部は、前記複数の領域のうち、前記第１の方向に並設された複数の領域に配置された複数の画素における露光時間を、同じ時間に設定可能である
前記（１）から（７）のいずれかに記載の撮像装置。
（１２）前記駆動部は、前記複数の領域のうち、前記第２の方向に並設された複数の領域に配置された複数の画素における露光時間を、互いに異なる時間に設定可能である
前記（１１）に記載の撮像装置。
（１３）分光器と、
前記分光器が出射した光が入射可能に配置され、第１の方向および第２の方向に並設され、それぞれが受光素子を有する複数の画素と、
前記複数の画素を駆動可能な駆動部と
を備え、
前記第１の方向に並設された複数の画素には、前記分光器が出射した、波長が互いに異なる光が入射可能であり、
前記第２の方向に並設された複数の画素には、前記分光器が出射した、波長が互いに同じ光が入射可能であり、
前記複数の画素のうちの、前記第１の方向に並設された複数の画素は、互いに同じ受光感度を有し、
前記複数の画素のうちの、前記第２の方向に並設された複数の画素は、互いに異なる受光感度を有する第１の画素および第２の画素を含む
スペクトル解析装置。
【符号の説明】
【０１３９】
１〜５…スペクトル解析装置、１１…光源、１２…プリズム、１３…解析部、２０，２０Ｃ，３０，４０，５０，６０…撮像部、２１，２１Ｃ，３１，６１…画素アレイ、２２，２２Ｃ，３２，４２，５２…駆動部、２３…読出部、２４…ＡＤ変換部、３３…読出駆動部、４９，５９…光透過膜、６２…駆動部、６３…ＡＤ変換部、ＡＭＰ，ＯＦＧ，ＲＳＴ，ＳＥＬ，ＴＲＧ，ＴＲＸ…トランジスタ、ＡＲ…エリア、ＣＡＰ…容量素子、Ｄ１…露光駆動、Ｄ２…読出駆動、ＦＤ…フローティングディフュージョン、Ｌ１，Ｌ２…画素ライン、ＯＦＧＬ…リセット制御線、Ｐ…画素、ＰＤ…受光素子、Ｒ，ＲＡ〜ＲＥ，ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＣ１, ＲＣ２…領域、ＲＳＴＬ…リセット制御線、ＳＥＬＬ…選択制御線、ＳＩＧ…信号、ＳＩＧＬ…信号線、ＳＯＦＧ，ＳＯＦＧ＿Ａ〜ＳＯＦＧ＿Ｅ…リセット制御信号、Ｓpic…画像信号、ＳＲＳＴ…リセット制御信号、ＳＴＲＧ…転送制御信号、ＳＴＲＸ，ＳＴＲＸ＿Ａ〜ＳＴＲＸ＿Ｅ…シャッタ制御信号、Ｔexp…露光時間、ＴＲＧＬ…転送制御線、ＴＲＸＬ…シャッタ制御線、ＶＡＬ…画素値。
【図１】
2020009980.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020009980.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2020009980.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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【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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