(57)【要約】【課題】画素面積を拡大することなく画素の飽和電荷量を増加するとともに、画素の取り扱う電荷量が少ない場合にも画素信号に重畳するノイズを低減しうる撮像装置及び撮像システムを提供する。【解決手段】光電変換により電荷を生成する光電変換部と、光電変換部で生成された電荷を保持する保持部と、光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する増幅部と、光電変換部から保持部へ電荷を転送する第１の転送部と、保持部から増幅部へ電荷を転送する第２の転送部と、をそれぞれが有する第１及び第２の画素と、１回の露光期間の間に第１の画素の光電変換部で生成された電荷を、第１の回数の転送動作により光電変換部から保持部に転送し、１回の露光期間の間に第２の画素の光電変換部で生成された電荷を、第２の回数の転送動作により光電変換部から保持部に転送するように、第１及び第２の画素の第１の転送部を制御する。【選択図】図４
2019036770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換により電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を保持する保持部と、前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する増幅部と、前記光電変換部から前記保持部へ電荷を転送する第１の転送部と、前記保持部から前記増幅部へ電荷を転送する第２の転送部と、をそれぞれが有する第１及び第２の画素と、
１回の露光期間の間に前記第１の画素の前記光電変換部で生成された電荷を、第１の回数の転送動作により前記光電変換部から前記保持部に転送し、１回の露光期間の間に前記第２の画素の前記光電変換部で生成された電荷を、前記第１の回数よりも少ない第２の回数の転送動作により前記光電変換部から前記保持部に転送するように、前記第１及び第２の画素の前記第１の転送部を制御する転送制御部と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の画素への入射光の光量は、前記第２の画素への入射光の光量よりも多い
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の画素は、有効画素領域に配された画素であり、
前記第２の画素は、遮光領域に配された画素である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
【請求項４】
撮像した画像または被写体の輝度に基づいて、複数の画素から前記第１の画素と前記第２の画素を選択する選択手段を有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第２の回数は、２回以上である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第２の画素において１回の転送動作が行われる期間が、前記第１の画素において１回の転送動作が行われる期間よりも長い
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１の画素において前記第１の回数で行われる転送動作の合計の期間の長さと、前記第２の画素において前記第２の回数で行われる転送動作の合計の期間の長さとが同じである
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第２の画素において１回の転送動作が行われる期間が、前記第１の画素において１回の転送動作が行われる期間よりも短い
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第１の画素の露光期間と前記第２の画素の露光期間とが同じである
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記光電変換部の飽和電荷量は、前記保持部の飽和電荷量よりも小さい
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置の前記画素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撮像システム。
【請求項１２】
移動体であって、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像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。
【請求項１３】
光電変換により電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を保持する保持部と、前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する増幅部と、前記光電変換部から前記保持部へ電荷を転送する第１の転送部と、前記保持部から前記増幅部へ電荷を転送する第２の転送部と、をそれぞれが有する第１及び第２の画素を有する撮像装置の駆動方法であって、
１回の露光期間の間に前記第１の画素の前記光電変換部で生成された電荷を、第１の回数の転送動作により前記光電変換部から前記保持部に転送し、
１回の露光期間の間に前記第２の画素の前記光電変換部で生成された電荷を、前記第１の回数よりも少ない第２の回数の転送動作により前記光電変換部から前記保持部に転送する
ことを特徴とする撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＭＯＳイメージセンサにおいて、グローバル電子シャッタ動作により撮像を行うことが提案されている。グローバル電子シャッタ動作は、複数の画素の間で露光期間が一致するように撮像を行う駆動方法であり、動きの速い被写体を撮影する場合でも被写体像がゆがみにくいという利点がある。
【０００３】
特許文献１には、グローバル電子シャッタ機能を備えた撮像装置が記載されている。特許文献１に記載の撮像装置では、光電変換部から電荷保持部への電荷の転送を複数回に分けて行うことで、画素面積を拡大することなく画素の飽和電荷量を増加している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７７３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光電変換部から電荷保持部への電荷の転送を複数回に分けて行うと、その度毎に生じるノイズが画素信号に重畳し、画質を低下することがあった。特に、画素が取り扱う電荷量が少ない場合には、ノイズの影響が顕著であった。
【０００６】
本発明の目的は、画素面積を拡大することなく画素の飽和電荷量を増加するとともに、画素の取り扱う電荷量が少ない場合にも画素信号に重畳するノイズを低減しうる撮像装置及び撮像システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、光電変換により電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を保持する保持部と、前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する増幅部と、前記光電変換部から前記保持部へ電荷を転送する第１の転送部と、前記保持部から前記増幅部へ電荷を転送する第２の転送部と、をそれぞれが有する第１及び第２の画素と、１回の露光期間の間に前記第１の画素の前記光電変換部で生成された電荷を、第１の回数の転送動作により前記光電変換部から前記保持部に転送し、１回の露光期間の間に前記第２の画素の前記光電変換部で生成された電荷を、前記第１の回数よりも少ない第２の回数の転送動作により前記光電変換部から前記保持部に転送するように、前記第１及び第２の画素の前記第１の転送部を制御する転送制御部とを有する撮像装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一観点によれば、光電変換により電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を保持する保持部と、前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する増幅部と、前記光電変換部から前記保持部へ電荷を転送する第１の転送部と、前記保持部から前記増幅部へ電荷を転送する第２の転送部と、をそれぞれが有する第１及び第２の画素を有する撮像装置の駆動方法であって、１回の露光期間の間に前記第１の画素の前記光電変換部で生成された電荷を、第１の回数の転送動作により前記光電変換部から前記保持部に転送し、１回の露光期間の間に前記第２の画素の前記光電変換部で生成された電荷を、前記第１の回数よりも少ない第２の回数の転送動作により前記光電変換部から前記保持部に転送する撮像装置の駆動方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画素面積を拡大することなく画素の飽和電荷量を増加するとともに、画素の取り扱う電荷量が少ない場合には画素信号に重畳するノイズを低減し、画質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による撮像装置の画素の構成例を示す回路図である。
【図３】画素アレイ部における画素の配置を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態による撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャート（その１）である。
【図５】本発明の第１実施形態による撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャート（その１）である。
【図６】本発明の第２実施形態による撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態による撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第４実施形態による撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図９】転送トランジスタに供給する制御信号を生成する回路の一例を示す概略図である。
【図１０】本発明の第５実施形態による撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明の第６実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第７実施形態による撮像システム及び移動体の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による撮像装置及びその駆動方法について、図１乃至図５を用いて説明する。図１は、本実施形態による撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態による撮像装置の画素の構成例を示す回路図である。図３は、画素アレイ部内における画素の配置を説明する図である。図４及び図５は、本実施形態による撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【００１２】
はじめに、本実施形態による撮像装置の概略構成について、ＣＭＯＳイメージセンサを例に挙げ、図１乃至図３を用いて説明する。
【００１３】
本実施形態による撮像装置１００は、図１に示すように、画素アレイ部１０と、垂直走査回路２０と、読み出し回路３０と、水平走査回路４０と、出力回路５０と、制御回路６０とを有している。
【００１４】
画素アレイ部１０には、複数の行及び複数の列に渡ってマトリクス状に配された複数の画素１２が設けられている。画素アレイ部１０の各行には、第１の方向（図１において横方向）に延在して、制御線１４が配されている。制御線１４は、第１の方向に並ぶ画素１２にそれぞれ接続され、これら画素１２に共通の信号線をなしている。本明細書では、制御線１４の延在する第１の方向を、行方向と表記することがある。また、画素アレイ部１０の各列には、第１の方向と交差する第２の方向（図１において縦方向）に延在して、出力線１６が配されている。出力線１６は、第２の方向に並ぶ画素１２にそれぞれ接続され、これら画素１２に共通の信号線をなしている。本明細書では、出力線１６の延在する第２の方向を、列方向と表記することがある。
【００１５】
垂直走査回路２０は、画素１２から画素信号を読み出す際に画素１２内の読み出し回路を駆動するための制御信号を、制御線１４を介して画素１２に供給する回路部である。画素１２から読み出された信号は、画素アレイ部１０の列毎に設けられた出力線１６を介して読み出し回路３０に入力される。
【００１６】
読み出し回路３０は、画素１２から読み出された信号に対して所定の処理、例えば、増幅処理や加算処理等の信号処理を実施する回路部である。読み出し回路３０は、例えば、列アンプ、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路、加算回路等を含み得る。読み出し回路３０は、必要に応じてＡ／Ｄ変換回路等を更に含んでもよい。
【００１７】
水平走査回路４０は、読み出し回路３０において処理された信号を列毎に順次、出力回路５０に転送するための制御信号を、読み出し回路３０に供給する回路部である。出力回路５０は、バッファアンプや差動増幅器などから構成され、水平走査回路４０によって選択された列の信号を増幅して出力するための回路部である。
【００１８】
制御回路６０は、垂直走査回路２０、読み出し回路３０及び水平走査回路４０に、それらの動作やタイミングを制御する制御信号を供給するための回路部である。垂直走査回路２０、読み出し回路３０及び水平走査回路４０に供給する制御信号の一部又は総ては、撮像装置１００の外部から供給してもよい。なお、本明細書では、制御回路６０或いは垂直走査回路２０を、転送制御部と表記することがある。
【００１９】
図２は、画素アレイ部１０を構成する画素回路の一例を示す回路図である。図２には、画素アレイ部１０を構成する画素１２のうち、３行×３列に配列された９個の画素１２を示しているが、画素アレイ部１０を構成する画素１２の数は、特に限定されるものではない。
【００２０】
複数の画素１２の各々は、光電変換部Ｄと、転送トランジスタＭ１，Ｍ２と、リセットトランジスタＭ３と、増幅トランジスタＭ４と、選択トランジスタＭ５と、電荷排出トランジスタＭ６とを含む。光電変換部Ｄは、例えばフォトダイオードである。光電変換部Ｄのフォトダイオードは、アノードが接地電圧端子に接続され、カソードが転送トランジスタＭ１のソース及び電荷排出トランジスタＭ６のソースに接続されている。転送トランジスタＭ１のドレインは、転送トランジスタＭ２のソースに接続されている。転送トランジスタＭ１のドレインと転送トランジスタＭ２のソースとの接続ノードに寄生する容量は、電荷の保持部としての機能を備える。図２には、この容量を容量素子（Ｃ１）で表している。以後の説明では、この容量素子を、保持部Ｃ１と表記することがある。
【００２１】
転送トランジスタＭ２のドレインは、リセットトランジスタＭ３のソース及び増幅トランジスタＭ４のゲートに接続されている。転送トランジスタＭ２のドレイン、リセットトランジスタＭ３のソース及び増幅トランジスタＭ４のゲートの接続ノードは、いわゆる浮遊拡散（フローティングディフュージョン：ＦＤ）領域である。ＦＤ領域に寄生する容量（浮遊拡散容量）は、電荷の保持部としての機能を備える。図２には、この容量を、ＦＤ領域に接続された容量素子（Ｃ２）で表している。以後の説明では、ＦＤ領域を、保持部Ｃ２と表記することがある。リセットトランジスタＭ３のドレインは、電源電圧線（ＶＲＥＳ）に接続されている。増幅トランジスタＭ４のドレインは、電源電圧端子（ＶＤＤ）に接続されている。電荷排出トランジスタＭ６のドレインは、電源電圧端子（ＶＯＦＤ）に接続されている。リセットトランジスタＭ３のドレインに供給される電圧（ＶＲＥＳ）、増幅トランジスタＭ４のドレインに供給される電圧（ＶＤＤ）、電荷排出トランジスタＭ６のドレインに供給される電圧（ＶＯＦＤ）は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。増幅トランジスタＭ４のソースは、選択トランジスタＭ５のドレインに接続されている。選択トランジスタＭ５のソースは、出力線１６に接続されている。なお、画素１２の選択トランジスタＭ５は、省略してもよい。この場合、出力線１６は、増幅トランジスタＭ４のソースに接続される。出力線１６には、電流源１８が接続されている。
【００２２】
各行の制御線１４は、制御線ＴＸ１、制御線ＴＸ２、制御線ＲＥＳ、制御線ＳＥＬ、制御線ＯＦＧを含む。制御線ＴＸ１は、行方向に並ぶ画素１２の転送トランジスタＭ１のゲートにそれぞれ接続され、これら画素１２に共通の信号線をなしている。制御線ＴＸ２は、行方向に並ぶ画素１２の転送トランジスタＭ２のゲートにそれぞれ接続され、これら画素１２に共通の信号線をなしている。制御線ＲＥＳは、行方向に並ぶ画素１２のリセットトランジスタＭ３のゲートにそれぞれ接続され、これら画素１２に共通の信号線をなしている。制御線ＳＥＬは、行方向に並ぶ画素１２の選択トランジスタＭ５のゲートにそれぞれ接続され、これら画素１２に共通の信号線をなしている。制御線ＯＦＧは、行方向に並ぶ画素１２の電荷排出トランジスタＭ６のゲートにそれぞれ接続され、これら画素１２に共通の信号線をなしている。なお、図２には、各制御線の名称に、対応する行番号をそれぞれ付記している（例えば、ＴＸ１（ｍ−１），ＴＸ１（ｍ），ＴＸ１（ｍ＋１））。
【００２３】
制御線ＴＸ１、制御線ＴＸ２、制御線ＲＥＳ、制御線ＳＥＬ、制御線ＯＦＧは、垂直走査回路２０に接続されている。制御線ＴＸ１には、垂直走査回路２０から、転送トランジスタＭ１を制御するための駆動パルスである制御信号ＰＴＸ１が出力される。制御線ＴＸ２には、垂直走査回路２０から、転送トランジスタＭ２を制御するための駆動パルスである制御信号ＰＴＸ２が出力される。制御線ＲＥＳには、垂直走査回路２０から、リセットトランジスタＭ３を制御するための駆動パルスである制御信号ＰＲＥＳが出力される。制御線ＳＥＬには、垂直走査回路２０から、選択トランジスタＭ５を制御するための駆動パルスである制御信号ＰＳＥＬが出力される。制御線ＯＦＧには、垂直走査回路２０から、電荷排出トランジスタＭ６を制御するための駆動パルスである制御信号ＰＯＦＧが出力される。画素１２の各トランジスタがＮ型トランジスタで構成される場合、垂直走査回路２０からハイレベルの制御信号が出力されると対応するトランジスタがオンとなり、垂直走査回路２０からローレベルの制御信号が出力されると対応するトランジスタがオフとなる。これら制御信号は、制御回路６０からの所定のタイミング信号に応じて、垂直走査回路２０から供給される。垂直走査回路２０には、シフトレジスタやアドレスデコーダなどの論理回路が用いられる。
【００２４】
光電変換部Ｄは、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換（光電変換）するとともに、生じた電荷を蓄積する。転送トランジスタＭ１は、光電変換部Ｄが保持する電荷を保持部Ｃ１に転送する。保持部Ｃ１は、光電変換部Ｄで生成された電荷を、光電変換部Ｄとは別の場所で保持する。転送トランジスタＭ２は、保持部Ｃ１が保持する電荷を保持部Ｃ２に転送する。保持部Ｃ２は、保持部Ｃ１から転送された電荷を保持するとともに、増幅部の入力ノード（増幅トランジスタＭ４のゲート）の電圧を、その容量と転送された電荷の量とに応じた電圧に設定する。本明細書では、転送トランジスタＭ１，Ｍ２を転送部と表記することがある。リセットトランジスタＭ３は保持部Ｃ２を、電圧ＶＲＥＳに応じた所定の電圧にリセットする。電荷排出トランジスタＭ６は、光電変換部Ｄに蓄積されている電荷をオーバーフロードレインなどの電源ノード（ここでは、電源電圧端子ＶＯＦＤ）に排出する。
【００２５】
選択トランジスタＭ５は、出力線１６に信号を出力する画素１２を選択する。増幅トランジスタＭ４は、ドレインに電圧ＶＤＤが供給され、ソースに選択トランジスタＭ５を介して電流源１８からバイアス電流が供給される構成となっており、ゲートを入力ノードとする増幅部（ソースフォロワ回路）を構成する。これにより増幅トランジスタＭ４は、入射光によって生じた電荷に基づく信号Ｖｏｕｔを、出力線１６に出力する。なお、図２には、信号Ｖｏｕｔに、対応する列番号をそれぞれ付記している（Ｖｏｕｔ（ｐ−１），Ｖｏｕｔ（ｐ），Ｖｏｕｔ（ｐ＋１））。
【００２６】
このような構成により、保持部Ｃ１が電荷を保持している間に光電変換部Ｄで生じた電荷は、光電変換部Ｄに蓄積することができる。これにより、複数の画素１２の間で露光期間が一致するような撮像動作、いわゆるグローバル電子シャッタ動作を行うことが可能となる。なお、電子シャッタとは、入射光によって生じた電荷の蓄積を電気的に制御することである。
【００２７】
画素アレイ部１０は、図３に示すように、第１の領域７２と、第２の領域７４とを含む。第１の領域７２は、例えば、第１の方向に平行な２辺と第２の方向に平行な２辺とにより規定される矩形状の領域である。第２の領域７４は、例えば、第１の方向に平行な第１の領域７２の１辺と、第２の方向に平行な第１の領域７２の１辺とに接するＬ字状の領域である。
【００２８】
第１の領域７２には、光電変換部Ｄで生成される電荷の量が相対的に多い画素１２が配される。一方、第２の領域７４には、光電変換部Ｄで生成される電荷の量が相対的に少ない画素１２が配される。例えば、第１の領域７２は、撮像データ取得用の画素１２が配された領域であり、有効画素領域と呼ばれることもある。一方、第２の領域７４は、画像のシェーディング補正や固定パターンノイズ補正などに使用される補正データ取得用の遮光膜で覆われた画素１２が配された領域であり、遮光領域やオプティカルブラック（ＯＢ）領域と呼ばれることもある。
【００２９】
なお、画素アレイ部１０内における第１の領域７２と第２の領域７４の配置は、必ずしも図３に示した配置と同じである必要はない。また、第１の領域７２及び第２の領域７４に配される画素１２の種類も、上記の例に限定されるものではない。
【００３０】
次に、本実施形態による撮像装置の駆動方法について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、１フレーム期間における電荷排出トランジスタＭ６、転送トランジスタＭ１及び転送トランジスタＭ２の動作を示すタイミングチャートである。図４には、画素アレイ部１０を構成する複数の画素１２のうち、第２の領域７４に配された第ｍ−１行の画素１２及び第ｍ行の画素１２と、第１の領域７２に配された第ｎ−１行の画素１２及び第ｎ行の画素１２とに供給する制御信号を示している。図５は、１水平期間における信号の読み出し動作を示すタイミングチャートである。なお、ここでは同じ行に属する画素１２を同じ制御信号で駆動する例を示すが、同じ行に属する画素１２を異なる制御信号で駆動するようにしてもよい。
【００３１】
図４において、時刻Ｔ１より前の期間には、前フレームの蓄積動作が行われている。時刻Ｔ１の直前において、各行の制御信号ＰＴＸ１はハイレベルであり、各行の制御信号ＰＯＦＧ，ＰＴＸ２はローレベルである。
【００３２】
時刻Ｔ１において、垂直走査回路２０は、総ての行の制御線ＴＸ１に供給される制御信号ＰＴＸ１をハイレベルからローレベルへと制御し、総ての行の画素１２の転送トランジスタＭ１をオフにする。これにより、前フレームの各行の露光期間が同時に終了する。前フレームの露光期間の間に各画素１２の光電変換部Ｄで生成された電荷は、時刻Ｔ１には総て保持部Ｃ１へと転送されている。
【００３３】
続く時刻Ｔ２において、垂直走査回路２０は、総ての行の制御線ＯＦＧに供給される制御信号ＰＯＦＧをローレベルからハイレベルへと制御し、総ての行の画素１２の電荷排出トランジスタＭ６をオンにする。これにより、光電変換部Ｄに蓄積されていた電荷は、電荷排出トランジスタＭ６を介して排出される。
【００３４】
制御信号ＰＯＦＧは、時刻Ｔ２から時刻Ｔ８までの期間、ハイレベルのまま維持される。時刻Ｔ２から時刻Ｔ８の間に光電変換部Ｄで生成された電荷も、光電変換部Ｄには蓄積されず、電荷排出トランジスタＭ６を介して排出される。制御信号ＰＯＦＧがローレベルとなる時刻Ｔ８から、総ての行の画素１２の光電変換部Ｄにおける電荷の蓄積が同時に開始する。すなわち時刻Ｔ８が、次フレームの露光期間の開始時刻となる。
【００３５】
時刻Ｔ１以降、前フレームの露光期間の間に生成され各画素１２の保持部Ｃ１へと転送された電荷を、行単位で順次、保持部Ｃ１から保持部Ｃ２へと転送する。これにより、保持部Ｃ２に転送された電荷の量に応じた画素信号を、増幅トランジスタＭ４、選択トランジスタＭ５及び出力線１６を介して、読み出し回路３０に出力する。
【００３６】
各行の読み出し動作は、例えば図５に示すタイミングチャートに従って実施する。図５の動作では、画素１２の選択、リセット、ノイズ信号の読み出し（Ｎ読み）、保持部Ｃ１から保持部Ｃ２への電荷の転送、光信号の読み出し（Ｓ読み）、を順次行う。図４には、図５に示す制御信号のうち、制御信号ＰＴＸ２のみが示されている。図５には、一例として、第ｍ−１行の画素１２からの読み出しを行うときの時刻を記載している。
【００３７】
ここで、図４に示す第ｍ−１行の画素１２からの読み出し動作を例にして、各行の読み出し動作を、図５を用いて説明する。
【００３８】
図示しない第ｍ−２行の読み出し動作が完了した後の時刻Ｔ３において、垂直走査回路２０は、第ｍ−１行の制御線ＳＥＬに供給する制御信号ＰＳＥＬをローレベルからハイレベルへと制御する。これにより、第ｍ−１行の画素１２の選択トランジスタＭ５がオンになり、第ｍ−１行目の画素１２が選択状態となる。
【００３９】
次いで、時刻Ｔ４において、垂直走査回路２０は、第ｍ−１行の制御線ＲＥＳに供給する制御信号ＰＲＥＳをローレベルからハイレベルへと制御し、第ｍ−１行の画素１２のリセットトランジスタＭ３をオンにする。これにより、第ｍ−１行の画素１２の保持部Ｃ２を、電圧ＶＲＥＳに応じた所定の電圧にリセットする。
【００４０】
次いで、垂直走査回路２０は、第ｍ−１行の制御信号ＰＲＥＳをハイレベルからローレベルへと制御し、第ｍ−１行目の画素１２のリセットトランジスタＭ３をオフにし、保持部Ｃ２のリセットを解除する。読み出し回路３０には、リセットトランジスタＭ３をオフにした後の保持部Ｃ２のリセット電圧に基づく画素信号（ノイズ信号）が、増幅トランジスタＭ４、選択トランジスタＭ５及び出力線１６を介して出力される（Ｎ読み）。
【００４１】
次いで、ノイズ信号を読み出した後の時刻Ｔ５において、垂直走査回路２０は、第ｍ−１行の制御線ＴＸ２に供給する制御信号ＰＴＸ２をローレベルからハイレベルへと制御する。これにより、第ｍ−１行の画素１２の転送トランジスタＭ２をオンにし、保持部Ｃ１に保持されていた電荷を保持部Ｃ２へと転送する。
【００４２】
次いで、垂直走査回路２０は、第ｍ−１行の制御信号ＰＴＸ２をハイレベルからローレベルへと制御し、第ｍ−１行の画素１２の転送トランジスタＭ２をオフにする。読み出し回路３０には、保持部Ｃ２に転送された電荷の量に基づく画素信号（光信号）が、増幅トランジスタＭ４、選択トランジスタＭ５及び出力線１６を介して出力される（Ｓ読み）。なお、画素１２からは、ノイズ信号を読み出さず、光信号のみを読み出すようにしてもよい。
【００４３】
次いで、時刻Ｔ７において、垂直走査回路２０は、第ｍ−１行の制御信号ＰＳＥＬをハイレベルからローレベルへと制御し、第ｍ−１行の画素１２の選択トランジスタＭ５をオフにして、第ｍ−１行の画素１２の選択を解除する。
【００４４】
この後、第ｍ−１行の画素１２の読み出し動作と同様にして、第ｍ行、…、第ｎ−１行、第ｎ行、…、の読み出し動作を行う。
【００４５】
このようにして、時刻Ｔ１から時刻Ｔ９までの期間に、総ての行について同様の読み出し動作を行い、前フレームの露光期間の間に蓄積された電荷に基づく画素信号を、行毎に順次、画素１２から読み出し回路３０へと出力する。
【００４６】
出力線１６を介して画素１２から出力された信号は、水平走査回路４０から供給される制御信号に従い、出力回路５０を介して順次、撮像装置１００の外部へと出力される。画素１２から読み出された信号は、撮像装置１００内（例えば読み出し回路３０）においてＡＤ変換処理を実施しデジタル信号として出力してもよいし、アナログ信号のまま撮像装置１００の外部に出力した後にＡＤ変換処理を実施してもよい。
【００４７】
次フレームの露光期間は、制御信号ＰＯＦＧがローレベルとなる時刻Ｔ８から開始する。次フレームの露光期間は、制御信号ＰＯＦＧが次にハイレベルになるタイミングよりも前であって、制御信号ＰＴＸ１が最後にハイレベルからローレベルへと遷移するタイミング、すなわち時刻Ｔ１５に終了する。
【００４８】
ここで、本実施形態による撮像装置の駆動方法では、露光期間中における画素１２の駆動が、第１の領域７２に配された画素１２と第２の領域７４に配された画素１２とで異なっている。
【００４９】
すなわち、第１の領域７２に配された画素１２では、例えば第ｎ−１行目の動作として図４に示されるように、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１５までの間に、転送トランジスタＭ１を断続的に複数回（ここでは４回）オンにしている。すなわち、垂直走査回路２０は、前フレームの画素信号の読み出しが完了した後の時刻Ｔ１１から露光期間の終了時刻である時刻Ｔ１５までの間に４回、制御信号ＰＴＸ１をハイレベルに制御している。制御信号ＰＴＸ１を最後（４回目）にハイレベルからローレベルへと制御するタイミングが、時刻Ｔ１５である。露光期間の間に転送トランジスタＭ１を断続的に複数回オンにすることで、光電変換部Ｄで生成された電荷は、その都度、保持部Ｃ１へと転送され、保持部Ｃ１において加算され保持される。時刻Ｔ１５には、時刻Ｔ８から時刻Ｔ１５の間に光電変換部Ｄで生成された総ての電荷が、保持部Ｃ１において保持されることになる。
【００５０】
第１の領域７２に配された画素１２において光電変換部Ｄから保持部Ｃ１に断続的に複数回の電荷の転送を行っているのは、画素サイズの拡大を抑制しつつ画素１２の飽和電荷量を確保するためである。光電変換部Ｄから保持部Ｃ１へ１回で電荷を転送するためには、光電変換部Ｄの飽和電荷量と保持部Ｃ１の飽和電荷量とがほぼ同じである必要がある。この場合、画素１２の飽和電荷量を増やすためには光電変換部Ｄの飽和電荷量と保持部Ｃ１の飽和電荷量とを共に大きくしなければならず、画素サイズの拡大を避けることはできない。光電変換部Ｄから保持部Ｃ１への電荷の転送を複数回に分けて行う構成とすることにより、光電変換部Ｄの飽和電荷量を増やすことなく、画素１２の飽和電荷量を確保することができる。例えば、光電変換部Ｄの飽和電荷量をＱＰ、保持部Ｃ１の飽和電荷量をＱＭ、光電変換部Ｄから保持部Ｃ１への転送回数をＮとすると、飽和電荷量ＱＰはＱＭ／Ｎ程度にすることができ、画素サイズの拡大を抑制することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、第１の領域７２に配された画素１２における光電変換部Ｄから保持部Ｃ１への電荷の転送回数を４回としたが、必ずしも４回である必要はなく、光電変換部Ｄと保持部Ｃ１との飽和電荷量の関係等に応じて適宜変更が可能である。
【００５２】
これに対し、第２の領域７４に配された画素１２では、例えば第ｍ−１行目の動作として図４に示されるように、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１５までの間に転送トランジスタＭ１をオンにする回数は１回だけである。すなわち、垂直走査回路２０は、前フレームの画素信号の読み出しが完了した後の時刻Ｔ１１から露光期間の終了時刻である時刻Ｔ１５までの間に、制御信号ＰＴＸ１を１回だけハイレベルに制御している。このパルス駆動において、制御信号ＰＴＸ１をハイレベルからローレベルへと制御するタイミングが、時刻Ｔ１５である。
【００５３】
前述のように、光電変換部Ｄで生成される電荷の量が多い場合には、光電変換部Ｄから保持部Ｃ１への電荷の転送を複数回に分けて行うことが有効である。しかしながら、遮光領域に配された画素１２の場合など、光電変換部Ｄで生成される電荷の量が少ないことが予め分かっている場合には、必ずしも複数回に分けて電荷転送を行う必要はなく、少なくとも１回の電荷転送を行えばよい。逆に、光電変換部Ｄから保持部Ｃ１への電荷の転送動作を複数回行うと、転送トランジスタＭ１のスイッチングに伴う転送ノイズが、その都度、画素信号に重畳する可能性がある。このため、例えば第２の領域７４に配された画素１２のように、補正データを取得するために用いられる画素１２においては特に、ノイズ成分低減の観点から、光電変換部Ｄから保持部Ｃ１への電荷の転送回数はできるだけ少ないことが望ましい。
【００５４】
露光期間の終期は、前述のように、制御信号ＰＯＦＧが次にハイレベルになるタイミングよりも前の期間であって、制御信号ＰＴＸ１が最後にハイレベルからローレベルへと遷移するタイミングで決まる。このタイミングは、第１の領域７２に配された複数の画素１２と、第２の領域７４に配された複数の画素１２とにおいて、同時であることが望ましい。すなわち、有効画素領域に配された画素１２においては、露光期間のタイミングを揃えることは電荷蓄積の同時性を保つために重要である。また、遮光領域に配された画素１２においては、露光時間に依存して発生するノイズ、例えば暗電流の量を有効画素領域と同程度とするために、有効画素領域に配された画素１２と露光時間を揃えることが望ましい。図４の例では、第１の領域７２に配された画素１２の露光期間と、第２の領域７４に配された画素１２の露光期間とが、時刻Ｔ１５において同時に終了するように、各行の制御信号ＰＴＸ１を制御している。
【００５５】
本実施形態による撮像装置の駆動方法では、前述のように、光電変換部Ｄで生成される電荷が多い領域と少ない領域とにおいて、露光期間中における光電変換部Ｄから保持部Ｃ１への電荷の転送回数を変えている。このように構成することにより、最大の飽和電荷量を維持しつつ、転送動作により発生するノイズを低減することができ、より画質を向上することができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、第２の領域７４として遮光領域を例示したが、第２の領域７４は必ずしも遮光領域である必要はない。例えば、本実施形態の駆動方法における第２の領域７４の画素１２に対する動作を、光電変換部Ｄで生成される電荷の量が少ないことが予め判っている領域の画素１２に適用することで、転送ノイズを低減することができる。あるいは、撮像した画像から、画素アレイ部１０の入射光の光量の分布を推測し、第１の領域７２と第２の領域７４とを選択してもよい。あるいは、被写体の明るさや輝度を測定する測定手段を設け、当該測定手段の測定結果に基づいて第１の領域７２と第２の領域７４とを選択してもよい。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、画素面積を拡大することなく画素１２の飽和電荷量を増加するとともに、画素１２の取り扱う電荷量が少ない場合には画素信号に重畳するノイズを低減し、画質を向上することができる。
【００５８】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による撮像装置の駆動方法について、図６を用いて説明する。第１実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図６は、本実施形態による撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【００５９】
本実施形態では、図１乃至図３を用いて説明した第１実施形態による撮像装置の他の駆動方法を説明する。本実施形態による撮像装置の駆動方法は、図６に示すように、第２の領域７４（遮光領域）に配された画素１２の露光期間中における制御信号ＰＴＸ１の駆動が、第１実施形態とは異なっている。
【００６０】
転送チャネル（転送トランジスタＭ１）で発生する暗電流が多い場合、制御信号ＰＴＸ１がハイレベルになっている期間、すなわち転送トランジスタＭ１がオンになっている期間が長いほど、暗電流の増加も顕著となる。このような場合、第１の領域７２の画素１２と第２の領域７４の画素１２とにおいて光電変換部Ｄから保持部Ｃ１への電荷の転送回数が大きく異なると、これら画素１２の間の暗電流の差が大きくなり、撮像データに対して好適な補正データの取得が困難となる。
【００６１】
そこで、本実施形態による撮像装置の駆動方法では、第２の領域７４に配された画素１２においても、露光期間中における光電変換部Ｄから保持部Ｃ１への電荷の転送回数を複数回（ここでは２回）に設定している。具体的には、第１実施形態で説明した１回の電荷転送に加えて、第１の領域７２に配された画素１２の２回目の電荷転送と同じタイミングである時刻Ｔ１２にも、光電変換部Ｄから保持部Ｃ１への電荷転送を行っている。
【００６２】
第２の領域７４に配された画素１２において、露光期間中における光電変換部Ｄから保持部Ｃ１への電荷の転送回数を１回から２回以上の複数回に増やすことにより、第１の領域７２に配された画素１２との間の暗電流の差を少なくすることができる。また、第２の領域７４に配された画素１２における電荷の転送回数を、第１の領域７２に配された画素１２における電荷の転送回数よりも少なくすることで、第２の領域７４に配された画素１２における転送ノイズを低減することができる。したがって、本実施形態の駆動方法によれば、撮像データに対してより好適な補正データの取得が可能となる。
【００６３】
このように、本実施形態によれば、画素面積を拡大することなく画素１２の飽和電荷量を増加するとともに、画素１２の取り扱う電荷量が少ない場合には画素信号に重畳するノイズを低減し、画質を向上することができる。
【００６４】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による撮像装置の駆動方法について、図７を用いて説明する。第１実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図７は、本実施形態による撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【００６５】
本実施形態においても、図１乃至図３を用いて説明した第１実施形態による撮像装置の他の駆動方法を説明する。本実施形態による撮像装置の駆動方法は、図７に示すように、第２の領域７４（遮光領域）に配された画素１２の露光期間中における制御信号ＰＴＸ１の駆動方法が、第１及び第２実施形態による撮像装置の駆動方法とは異なっている。
【００６６】
第２実施形態では、第２の領域７４に配された画素１２において、露光期間中における光電変換部Ｄから保持部Ｃ１への電荷の転送回数を複数回にすることで、第１の領域７２に配された画素１２との間の暗電流の差を低減した。
【００６７】
これに対し、本実施形態による撮像装置の駆動方法では、制御信号ＰＴＸ１をハイレベルに設定する期間の長さを制御することによって、第１の領域７２に配された画素１２との間の暗電流の差を低減している。具体的には、第２の領域７４に配された画素１２において、時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１５までの期間、制御信号ＰＴＸ１をハイレベルで保持する。第２の領域７４に配された画素１２における１回の電荷の転送期間に相当する時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１５までの期間の長さは、第１の領域７２に配された画素１２の露光期間の間に４回行われる電荷の転送期間の合計の長さと同等である。
【００６８】
このように構成することで、第１の領域７２に配された画素１２における電荷転送の際に生じる暗電流と、第２の領域７４に配された画素１２における電荷転送の際に生じる暗電流とを同程度に制御することが可能となる。また、第２実施形態の場合のように第２の領域７４に配された画素１２における電荷の転送回数を増やす必要がないため、転送ノイズが増加することもない。これにより、撮像データに対してより好適な補正データの取得が可能となる。
【００６９】
このように、本実施形態によれば、画素面積を拡大することなく画素１２の飽和電荷量を増加するとともに、画素１２の取り扱う電荷量が少ない場合には画素信号に重畳するノイズを低減し、画質を向上することができる。
【００７０】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による撮像装置の駆動方法について、図８を用いて説明する。第１実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図８は、本実施形態による撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【００７１】
本実施形態においても、図１乃至図３を用いて説明した第１実施形態による撮像装置の他の駆動方法を説明する。本実施形態による撮像装置の駆動方法は、図８に示すように、第２の領域７４（遮光領域）に配された画素１２の露光期間中における制御信号ＰＴＸ１の駆動方法が、第１乃至第３実施形態による撮像装置の駆動方法とは異なっている。
【００７２】
すなわち、本実施形態による撮像装置の駆動方法では、図８に示すように、第２の領域７４に配された画素１２の制御信号ＰＴＸ１のパルス幅を、第１の領域７２に配された画素１２の制御信号ＰＴＸ１のパルス幅よりも狭くなるように制御している。第１の領域７２に配された画素１２及び第２の領域７４に配された画素１２における露光期間中の電荷の転送回数は、第１実施形態の場合と同様である。
【００７３】
転送トランジスタＭ１で発生する暗電流が多い場合において、補正データの取得領域（第２の領域７４）における暗電流の低減に重点を置く場合、制御信号ＰＴＸ１の駆動回数を減らすとともに、制御信号ＰＴＸ１のパルス幅を狭めることが望ましい。第２の領域７４における取扱い電荷量が少ないことが予め分かっている場合には、電荷の転送に必要な時間を短くできるため、制御信号ＰＴＸ１のパルス幅を狭めることが可能である。制御信号ＰＴＸ１のパルス幅を狭めることで、暗電流を低減することが可能となる。
【００７４】
このように、本実施形態によれば、画素面積を拡大することなく画素１２の飽和電荷量を増加するとともに、画素１２の取り扱う電荷量が少ない場合は画素信号に重畳するノイズを低減し、画質を向上することができる。
【００７５】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態による撮像装置の駆動方法について、図９及び図１０を用いて説明する。第１実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図９は、転送トランジスタに供給する制御信号を生成する回路の一例を示す概略図である。図１０は、本実施形態による撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【００７６】
本実施形態では、第１の領域７２の画素１２に供給する制御信号ＰＴＸ１と、第２の領域７４の画素１２に供給する制御信号ＰＴＸ１とを生成する方法の一例を示す。
【００７７】
各行の画素１２に制御線１４を介して供給される制御信号ＰＴＸ１は、制御回路６０（タイミングジェネレータ）から垂直走査回路２０に供給される制御信号に基づいて生成される。制御信号ＰＴＸ１は、制御回路６０から各行の制御線ＴＸ１に直接供給してもよいが、制御回路６０から供給される信号をマスク信号によって制御することもできる。
【００７８】
図９は、各行の画素１２に供給する制御信号ＰＴＸ１を、マスク信号ＰＭＡＳＫを用いて生成する方法の一例を示す概略図である。図８には、第１の領域７２に配された第ｎ−１行の制御線ＴＸ（ｎ−１）及び第ｎ行の制御線ＴＸ１（ｎ）、第２の領域７４に配された第ｍ−１行の制御線ＴＸ１（ｍ−１）及び第ｍ行の制御線ＴＸ１（ｍ）を示している。また、マスク信号ＰＭＡＳＫを供給する信号線ＭＡＳＫを示している。
【００７９】
第１の領域７２に配された第ｎ−１行の制御線ＴＸ１（ｎ−１）には、制御信号ＰＴＸ１（ｎ−１）がそのまま供給される。同様に、第１の領域７２に配された第ｎ行の制御線ＴＸ１（ｎ）には、制御信号ＰＴＸ１（ｎ）がそのまま供給される。
【００８０】
一方、第２の領域７４に配された第ｍ−１行の制御線ＴＸ１（ｍ−１）には、制御信号ＰＴＸ１（ｍ−１）とマスク信号ＰＭＡＳＫとを入力とするＡＮＤゲート７６の出力信号が供給される。同様に、第２の領域７４に配された第ｍ行の制御線ＴＸ１（ｍ）には、制御信号ＰＴＸ１（ｍ）とマスク信号ＰＭＡＳＫとを入力とするＡＮＤゲート７６の出力信号が供給される。
【００８１】
このように構成することによって、第１の領域７２の制御線ＴＸ１に供給する制御信号ＰＴＸ１と、第２の領域７４の制御線ＴＸ１に供給する制御信号ＰＴＸ１とを、マスク信号ＰＭＡＳＫによって制御することができる。
【００８２】
図１０は、図９の回路を用いて図４に示すタイミングチャートを実現するための一例を示すタイミングチャートである。図１０に示すタイミングチャートにおいて、マスク信号ＰＭＡＳＫは、時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１４の期間においてローレベルであり、それ以外の期間においてハイレベルである。時刻Ｔ１０は、露光期間内の時刻であって、制御信号ＰＴＸ１をハイレベルに制御する４回の期間のうち、最初の期間よりも前の時刻である。時刻Ｔ１４は、露光期間内の時刻であって、制御信号ＰＴＸ１をハイレベルに制御する４回の期間のうち、３回目と４回目との間の時刻である。
【００８３】
図１０に示すマスク信号ＰＭＡＳＫを用いることで、露光期間中に供給される制御信号ＰＴＸ１の４つのパルス信号のうち、１つ目から３つ目のパルス信号が無効化され、４つ目のパルス信号だけが第２の領域７４の制御線ＴＸ１に供給されることになる。これにより、図４に示す駆動を実現することができる。
【００８４】
第２の領域７４の制御線ＴＸ１に供給される制御信号ＰＴＸ１の駆動パターンは、マスク信号ＰＭＡＳＫによって容易に変更することができる。例えば、露光期間中に供給される制御信号ＰＴＸ１の４つのパルス信号のうち、１つ目のパルスと３つ目のパルスを無効化するようにマスク信号ＰＭＡＳＫを構成すれば、図６に示す駆動を実現することができる。
【００８５】
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態による撮像システムについて、図１１を用いて説明する。第１乃至第５実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図１１は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【００８６】
本実施形態の撮像システム２００は、上記第１乃至第５実施形態のいずれかの構成を適用した撮像装置１００を含む。撮像システム２００の具体例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダー、監視カメラ等が挙げられる。図１１に、上述の各実施形態のいずれかの撮像装置１００を適用したデジタルスチルカメラの構成例を示す。
【００８７】
図１１に例示した撮像システム２００は、撮像装置１００、被写体の光学像を撮像装置１００に結像させるレンズ２０２、レンズ２０２を通過する光量を可変にするための絞り２０４、レンズ２０２の保護のためのバリア２０６を有する。レンズ２０２及び絞り２０４は、撮像装置１００に光を集光する光学系である。
【００８８】
撮像システム２００は、また、撮像装置１００から出力される出力信号の処理を行う信号処理部２０８を有する。信号処理部２０８は、必要に応じて入力信号に対して各種の補正、圧縮を行って出力する信号処理の動作を行う。例えば、信号処理部２０８は、入力信号に対して、ＲＧＢの画素出力信号をＹ，Ｃｂ，Ｃｒ色空間へ変換する変換処理や、ガンマ補正などの所定の画像処理を施す。
【００８９】
撮像システム２００は、更に、画像データを一時的に記憶するためのバッファメモリ部２１０、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）２１２を有する。更に撮像システム２００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２１４、記録媒体２１４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）２１６を有する。なお、記録媒体２１４は、撮像システム２００に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。
【００９０】
更に撮像システム２００は、各種演算を行うとともにデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部２１８、撮像装置１００と信号処理部２０８に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部２２０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、撮像システム２００は、少なくとも撮像装置１００と、撮像装置１００から出力された出力信号を処理する信号処理部２０８とを有すればよい。全体制御・演算部２１８及びタイミング発生部２２０は、撮像装置１００の制御機能の一部又は全部を実施するように構成してもよい。
【００９１】
撮像装置１００は、画像用信号を信号処理部２０８に出力する。信号処理部２０８は、撮像装置１００から出力される画像用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。また、信号処理部２０８は、画像用信号を用いて、画像を生成する。信号処理部２０８で生成された画像は、例えば記録媒体２１４に記録される。また、信号処理部２０８で生成された画像は、液晶ディスプレイなどからなるモニターに動画或いは静止画として映し出される。記録媒体２１４に記憶された画像は、プリンタなどによってハードコピーすることができる。
【００９２】
上述した各実施形態の撮像装置を用いて撮像システムを構成することにより、良質の画像を取得しうる撮像システムを実現することができる。
【００９３】
［第７実施形態］
本発明の第７実施形態による撮像システム及び移動体について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
【００９４】
図１２（ａ）は、車載カメラに関する撮像システム３００の一例を示したものである。撮像システム３００は、撮像装置３１０を有する。撮像装置３１０は、上述の各実施形態に記載の撮像装置１００のいずれかである。撮像システム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、撮像装置３１０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、撮像システム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）、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。
【００９５】
撮像システム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、撮像システム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。すなわち、制御ＥＣＵ３３０は、距離情報に基づいて移動体を制御する移動体制御手段の一例である。また、撮像システム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。
【００９６】
本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム３００で撮像する。図１２（ｂ）に、車両前方（撮像範囲３５０）を撮像する場合の撮像システム３００を示した。車両情報取得装置３２０は、撮像システム３００を動作させ撮像を実行させるように指示を送る。上述の各実施形態の撮像装置１００を撮像装置３１０として用いることにより、本実施形態の撮像システム３００は、測距の精度をより向上させることができる。
【００９７】
以上の説明では、他の車両と衝突しないように制御する例を述べたが、他の車両に追従して自動運転する制御、車線からはみ出さないように自動運転する制御等にも適用可能である。更に、撮像システムは、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。
【００９８】
［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００９９】
例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。
【０１００】
また、図２に示す画素回路は一例であり、適宜変更が可能である。例えば、各画素１２は、必ずしも電荷排出トランジスタＭ６を有している必要はない。また、各画素１２は、複数の光電変換部Ｄを有していてもよい。この場合、瞳分割方式の焦点検出用画素を構成することも可能である。
【０１０１】
また、第６及び第７実施形態に示した撮像システムは、本発明の光検出装置を適用しうる撮像システムを例示したものであり、本発明の光検出装置を適用可能な撮像システムは図１１及び図１２に示した構成に限定されるものではない。
【０１０２】
なお、上記実施形態は、何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】
【０１０３】
１０…画素アレイ部
１２…画素
１４…制御線
１６…出力線
２０…垂直走査回路
３０…読み出し回路
４０…水平走査回路
５０…出力回路
６０…制御回路
７２…第１の領域（有効画素領域）
７４…第２の領域（遮光領域）
１００…撮像装置
【図１】
2019036770.tif 000003
【図２】
2019036770.tif 000004
【図３】
2019036770.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019036770.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019036770.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019036770.tif 000011
【図１０】
2019036770.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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