(57)【要約】【課題】ブルーミングによる画質の低下の抑制に有利な技術を提供する。【解決手段】複数の画素を備え、複数の画素のそれぞれは光電変換部と浮遊拡散部と光電変換部で生じた電荷を浮遊拡散部へ転送する転送トランジスタと浮遊拡散部の電位をリセットするリセットトランジスタと浮遊拡散部の電位に基づく信号を信号線に出力する増幅トランジスタとを含み、転送トランジスタをオフ状態にして光電変換部に電荷を蓄積させる蓄積期間は、リセットトランジスタのゲートに第１の電圧が供給される第１の期間とリセットトランジスタのゲートに第２の電圧が供給される第２の期間とリセットトランジスタのゲートにリセットトランジスタをオフ状態にする第３の電圧が供給される第３の期間とをこの順で含み、第１の電圧は第２の電圧と第３の電圧との間の電圧であり、第２の期間における第２の電圧の供給は増幅トランジスタから信号線へ信号が出力される前に開始される。【選択図】図１
2019087939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素と読出回路とを備える光電変換装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、光電変換部と、浮遊拡散部と、前記光電変換部で生じた電荷を前記浮遊拡散部へ転送する転送トランジスタと、前記浮遊拡散部の電位をリセットするリセットトランジスタと、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を信号線に出力する増幅トランジスタと、を含み、
前記転送トランジスタをオフ状態にして前記光電変換部に電荷を蓄積させる蓄積期間は、前記リセットトランジスタのゲートに第１の電圧が供給される第１の期間と、前記リセットトランジスタのゲートに第２の電圧が供給される第２の期間と、前記リセットトランジスタのゲートに前記リセットトランジスタをオフ状態にする第３の電圧が供給される第３の期間と、をこの順で含み、
前記第１の電圧は前記第２の電圧と前記第３の電圧との間の電圧であり、前記第２の期間における前記第２の電圧の供給は、前記増幅トランジスタから前記信号線へ前記信号が出力される前に開始されることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第２の電圧は、前記リセットトランジスタをオン状態にする電圧であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記信号線への前記信号の出力が開始される時刻には、前記リセットトランジスタのゲートに前記第２の電圧が供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第２の期間と前記第３の期間との間の期間に、前記リセットトランジスタのゲートに前記リセットトランジスタをオン状態にする第４の電圧が供給され、
前記第２の電圧は、前記第４の電圧と前記第１の電圧との間の電圧であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記信号線への前記信号の出力が開始される時刻と前記転送トランジスタをオン状態にする時刻との間の期間に、前記リセットトランジスタのゲートに前記リセットトランジスタをオン状態にする電圧が供給されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記蓄積期間において、前記信号線への前記信号の出力が開始された後に、前記リセットトランジスタのゲートに前記リセットトランジスタをオフ状態にする前記第３の電圧が供給されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第２の期間と前記信号線への前記信号の出力が開始される時刻との間の期間に、第４の期間をさらに含み、
前記第４の期間において、前記リセットトランジスタのゲートに前記第１の電圧が供給されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記第４の期間において、前記リセットトランジスタのゲートに前記第１の電圧および前記第２の電圧が繰り返し供給されることを特徴とする請求項７に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記第２の期間が、前記信号線への前記信号の出力を終了した後、前記リセットトランジスタのゲートに最初に前記第２の電圧が供給される期間であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記蓄積期間のうち前半の期間に、前記第２の期間が含まれることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記蓄積期間において、前記リセットトランジスタのゲートに前記第２の電圧を供給する期間が、前記リセットトランジスタのゲートに前記第１の電圧を供給する期間よりも短いことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記第１の期間の開始から前記信号線への前記信号の出力が開始される時刻までの期間が、前記信号線への前記信号の出力が開始される時刻から前記第３の期間の開始までの期間よりも長いことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記転送トランジスタによって前記蓄積期間の長さが制御され、
前記複数の画素のそれぞれから第１の蓄積期間に前記光電変換部で生じた電荷に応じた信号と、前記第１の蓄積期間よりも短い第２の蓄積期間に前記光電変換部で生じた電荷に応じた信号と、が繰り返し出力されることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記複数の画素のうち互いに隣接する行に配された画素において、一方の行の画素における前記第１の蓄積期間と、他方の行の画素における前記第２の蓄積期間と、のうち少なくとも一部が重なることを特徴とする請求項１３に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記光電変換装置は、前記増幅トランジスタと前記信号線とを接続する選択トランジスタをさらに備え、
前記選択トランジスタをオン状態にすることによって、前記増幅トランジスタから前記信号線へ前記信号が出力されることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力された信号を処理する処理装置と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
駆動装置を具備する輸送機器であって、請求項１乃至１５の何れか１項に記載の光電変換装置を搭載し、前記光電変換装置で得られた情報に基づいて前記駆動装置を制御する制御装置を備えることを特徴とする輸送機器。
【請求項１８】
複数の画素を備える光電変換装置の駆動方法であって、
前記複数の画素のそれぞれは、光電変換部と、浮遊拡散部と、前記光電変換部で生じた電荷を前記浮遊拡散部へ転送する転送トランジスタと、前記浮遊拡散部の電位をリセットするリセットトランジスタと、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を信号線に出力する増幅トランジスタと、を含み、
前記転送トランジスタをオフ状態にして前記光電変換部に電荷を蓄積させる蓄積期間は、
前記リセットトランジスタのゲートに第１の電圧が供給する第１の期間と、前記リセットトランジスタのゲートに第２の電圧が供給する第２の期間と、前記リセットトランジスタのゲートに前記リセットトランジスタをオフ状態にする第３の電圧が供給する第３の期間と、をこの順で含み、
前記第１の電圧は前記第２の電圧と前記第３の電圧との間の電圧であり、前記第２の期間における前記第２の電圧の供給は、前記増幅トランジスタから前記信号線へ前記信号が出力される前に開始されることを特徴とする駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置、電子機器、輸送機器および光電変換装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換装置において、光電変換部が飽和に達した後に溢れ出た電荷が、他の画素に溢れ出すブルーミングと呼ばれる現象が知られている。飽和に達した画素の光電変換部から溢れ出た電荷が他の画素に流れ込んだ場合、偽信号となり、得られる画像の画質が低下してしまう。特許文献１には、光電変換素子が電荷を蓄積する間、浮遊拡散部の電位をリセットするトランジスタに、トランジスタがオン状態となる電圧とオフ状態となる電圧との間の電圧を供給することで、ブルーミングによる画質の低下を抑制する撮像装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１７８４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光電変換部が電荷を蓄積する間、リセットトランジスタの制御電極に供給する電圧が低い場合、浮遊拡散部の電位が十分に高くならず、ブルーミングを十分に抑制できない可能性がある。
【０００５】
本発明は、ブルーミングの抑制に有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段は、複数の画素と読出回路とを備える光電変換装置であって、複数の画素のそれぞれは、光電変換部と、浮遊拡散部と、光電変換部で生じた電荷を浮遊拡散部へ転送する転送トランジスタと、浮遊拡散部の電位をリセットするリセットトランジスタと、浮遊拡散部の電位に基づく信号を信号線に出力する増幅トランジスタと、を含み、転送トランジスタをオフ状態にして光電変換部に電荷を蓄積させる蓄積期間は、リセットトランジスタのゲートに第１の電圧が供給される第１の期間と、リセットトランジスタのゲートに第２の電圧が供給される第２の期間と、リセットトランジスタのゲートにリセットトランジスタをオフ状態にする第３の電圧が供給される第３の期間と、をこの順で含み、第１の電圧は第２の電圧と第３の電圧との間の電圧であり、第２の期間における第２の電圧の供給は、増幅トランジスタから信号線へ信号が出力される前に開始されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ブルーミングの抑制に有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る光電変換装置の画素の構成例を示す図。
【図２】図１の光電変換装置の画素のリセット制御回路の構成例を示す図。
【図３】図１の光電変換装置の駆動方法を説明するタイミングチャート。
【図４】図１の光電変換装置の駆動方法の変形例を説明するタイミングチャート。
【図５】図１の光電変換装置の画素の構成の変形例を示す図。
【図６】図１の光電変換装置の画素のリセット制御回路の構成の変形例を示す図。
【図７】図１の光電変換装置の駆動方法を説明するタイミングチャート。
【図８】図１の光電変換装置の駆動方法を説明するタイミングチャート。
【図９】図１の光電変換装置が組み込まれた電子機器の構成例を示す図。
【図１０】図１の光電変換装置が搭載された輸送機器の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る光電変換装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。
【００１０】
第１の実施形態
図１〜７を参照して、本発明の実施形態による光電変換装置の構成および駆動方法について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における光電変換装置１５０の画素の構成例を示す図、図２は、光電変換装置１５０のリセットトランジスタ１０５をリセットするためのリセット制御回路１１５の構成例を示す図である。
【００１１】
はじめに、光電変換装置１５０の構造について、図１および図２を用いて説明する。本実施形態における光電変換装置１５０は、図１に示すように、複数の画素１０１が行方向および列方向に沿って２次元アレイ状に配された撮像領域１００を有している。図１には、撮像領域１００を構成する複数の画素１０１のうち、第ｍ列および第ｍ＋１列の第ｎ行および第ｎ＋１行に位置する４つの画素１０１のみを示している。図１において、画素１０１（ｍ，ｎ）は、第ｍ列、第ｎ行に属する画素１０１を表している。
【００１２】
それぞれの画素１０１は、光電変換部１０２、転送トランジスタ１０３、リセットトランジスタ１０５、増幅トランジスタ１０６、選択トランジスタ１０７を含む。フォトダイオードである光電変換部１０２のアノードは、接地電圧に接続され、光電変換部１０２のカソードは、転送トランジスタ１０３のソースに接続されている。転送トランジスタ１０３のドレインは、リセットトランジスタ１０５のソースおよび増幅トランジスタ１０６のゲートに接続されている。転送トランジスタ１０３のドレイン、リセットトランジスタ１０５のソースおよび増幅トランジスタ１０６のゲートの接続ノードは、浮遊拡散部１０４を構成している。リセットトランジスタ１０５および増幅トランジスタ１０６のドレインは、電源電圧線１１３に接続されている。増幅トランジスタ１０６のソースは、選択トランジスタ１０７のドレインに接続されている。
【００１３】
光電変換装置１５０は、読出回路を構成する垂直走査回路１１４を含む。撮像領域１００に配された画素１０１の各行には、垂直走査回路１１４に接続し、行方向に延在する転送ゲート制御線１０８、リセットゲート制御線１０９および行選択制御線１１０が、それぞれ配されている。図１には、後述する説明の便宜上、それぞれの制御線の参照符号に、撮像領域１００内の行番号に対応する添え字（ｎ）または（ｎ＋１）を付記している。転送ゲート制御線１０８、リセットゲート制御線１０９および行選択制御線１１０は、行方向に並ぶ画素１０１に共通の信号線である。転送ゲート制御線１０８は、対応する行に属する複数の画素１０１の転送トランジスタ１０３のゲートに接続されている。転送ゲート制御線１０８は、バッファ１１８を介して垂直走査回路１１４に接続されている。リセットゲート制御線１０９は、対応する行に属する複数の画素１０１のリセットトランジスタ１０５のゲートに接続されている。リセットゲート制御線１０９は、リセット制御回路１１５および複数の制御線１１６、１１７を介して垂直走査回路１１４に接続されている。行選択制御線１１０は、対応する行に属する複数の画素１０１の選択トランジスタ１０７のゲートに接続されている。行選択制御線１１０は、バッファ１１９を介して垂直走査回路１１４に接続されている。
【００１４】
撮像領域１００に配列された画素１０１の各列には、列方向に延在する垂直出力線１１１が配置されている。図１には、後述する説明の便宜上、垂直出力線１１１の参照符号に、撮像領域１００内の列番号に対応する添え字（ｍ）または（ｍ＋１）を付記している。垂直出力線１１１は、列方向に並ぶ画素１０１の選択トランジスタ１０７のソースに接続されており、これら画素１０１に共通の信号線をなしている。垂直出力線１１１には、定電流源１１２と、垂直走査回路１１４とともに読出回路を構成する列読出回路（不図示）が接続されている。
【００１５】
光電変換部１０２は、入射した光の量に応じた信号電荷を生成する。転送トランジスタ１０３は、光電変換部１０２で生成され蓄積された電荷を浮遊拡散部１０４に転送するためのものである。浮遊拡散部１０４は、ウェルの接合容量や、転送トランジスタ１０３などのゲート電極の絶縁膜容量などを含む素子の寄生容量で形成されており、転送トランジスタ１０３を介して転送された電荷をその量に応じた電圧に変換する。リセットトランジスタ１０５は、浮遊拡散部１０４を、信号電圧レベルを取得する上での基準となる所定電位を設定するために用いられるスイッチである。一般的には、所定電位として電源電圧を用いており、浮遊拡散部１０４における信号出力の動作電圧の範囲を広げることによって、ダイナミックレンジを確保している。本明細書において、浮遊拡散部１０４のリセットに用いる電源電圧を、リセット電源電圧と呼ぶことがある。増幅トランジスタ１０６は、浮遊拡散部１０４に蓄積された電荷の量に応じた信号を信号線である垂直出力線１１１に出力するためのものである。選択トランジスタ１０７は、浮遊拡散部１０４に蓄積された電荷の量に応じた信号を出力する（読み出す）画素１０１の選択、すなわち、増幅トランジスタ１０６と信号線である垂直出力線１１１との間の接続を制御する。垂直走査回路１１４は、撮像領域１００のそれぞれの画素１０１から画素信号を読み出すとき、それぞれの画素１０１の転送トランジスタ１０３、リセットトランジスタ１０５、選択トランジスタ１０７に対して、行ごとに動作に必要な所望の制御信号を供給する。つまり、垂直走査回路１１４は、画素１０１から画素信号を読み出すための読出回路の少なくとも一部を構成する。本例では、選択トランジスタ１０７をオン状態にすることによって、増幅トランジスタ１０６から垂直出力線１１１へ信号が出力される。しかし、選択トランジスタ１０７を省略して、増幅トランジスタ１０６と垂直出力線１１１とを直結することもできる。その場合には、電源電圧線１１３に供給する電源電圧として、増幅トランジスタ１０６をオン状態にするオン電圧と、増幅トランジスタ１０６をオフ状態にするオフ電圧と、を切り替えて供給すればよい。そして、増幅トランジスタ１０６のオン状態とオフ状態とを切り替えることにより、増幅トランジスタ１０６から垂直出力線１１１への信号の出力のタイミングを制御できる。
【００１６】
図２は、リセット制御回路１１５の構成例を示す回路図である。リセット制御回路１１５は、図２に示すように、インバータ１２０と、ｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２１、１２２、１２３、１２４と、ｎチャネルＭＯＳトランジスタ１２５、１２６と、を含む。ｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２３およびｎチャネルＭＯＳトランジスタ１２５は、バッファ回路の入力段のインバータ回路を構成している。ｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２３のソースは電源電圧に、ｎチャネルＭＯＳトランジスタ１２５のソースは接地電圧に、それぞれ接続されている。また、ｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２４およびｎチャネルＭＯＳトランジスタ１２６は、バッファ回路の出力段のインバータ回路を構成している。ｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２３のソースはＰチャネルＭＯＳトランジスタ１２１、１２２のドレインに接続され、ｎチャネルＭＯＳトランジスタ１２６のソースは電圧供給端子Ｖｉｎ３に接続されている。インバータ１２０、ｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２１、１２２は、バッファ回路の出力段のインバータ回路に供給するハイレベルの電圧を切り換える電源切替回路を構成している。また、リセット制御回路１１５は、２つの入力端子１１６’、１１７’、１つの出力端子１０９’、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が入力される３つの電圧供給端子Ｖｉｎ１、Ｖｉｎ２、Ｖｉｎ３を有している。入力端子１１６’、１１７’は、垂直走査回路１１４とリセット制御回路１１５とを接続する制御線１１６、１１７にそれぞれ接続される端子である。同様に、出力端子１０９’は、リセットゲート制御線１０９に接続される端子である。
【００１７】
入力段のインバータ回路の出力端子は、バッファ回路の出力段のインバータ回路の入力端子であるｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２４のゲートおよびｎチャネルＭＯＳトランジスタ１２６のゲートに接続されている。ｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２４は、ソースがｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２１、１２２のドレインに接続され、ドレインがｎチャネルＭＯＳトランジスタ１２６のドレインに接続されている。ｎチャネルＭＯＳトランジスタ１２６のソースは、電圧供給端子Ｖｉｎ３に接続されている。ｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２４のドレインとｎチャネルＭＯＳトランジスタ１２６のドレインとの接続ノードは、出力端子１０９’を構成している。
【００１８】
入力端子１１７’は、ｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２２のゲートおよびインバータ１２０を介してｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２１のゲートに接続されている。ｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２１のソースは、電圧供給端子Ｖｉｎ１に接続されている。ｐチャネルＭＯＳトランジスタ１２２のソースは、電圧供給端子Ｖｉｎ２に接続されている。
【００１９】
このように、リセット制御回路１１５は、垂直走査回路１１４からの入力端子１１６’および入力端子１１７’への２つの入力に従って、電圧Ｖ１、電圧Ｖ２または電圧Ｖ３のうちのいずれかの電圧を出力端子１０９’から出力する構成を有している。
【００２０】
ここで、電圧Ｖ２は、リセットトランジスタ１０５をオン状態にする電位であり、かつ、所定期間内にリセットトランジスタ１０５のソースの電位が、電源電圧が供給されているドレインの電位と同電位になる程度にオン抵抗が十分に低くなる電位である。また、電圧Ｖ３は、リセットトランジスタ１０５をオフ状態にする電位であり、かつ、信号出力に伴う浮遊拡散部１０４の動作電圧の範囲内においてオフ状態が維持されるよう十分に低電位に設定される。電圧Ｖ１は、電圧Ｖ２より低電位であり、かつ、電圧Ｖ３よりも高電位であり、リセットトランジスタ１０５がサブスレッショルド領域で動作するようオン抵抗が高い状態に設定される。すなわち、電圧Ｖ１、電圧Ｖ２および電圧Ｖ３は、電圧Ｖ３＜電圧Ｖ１＜電圧Ｖ２の関係を満たすように電位が設定される。換言すると、電圧Ｖ１が、電圧Ｖ２と電圧Ｖ３との間の電位であるように設定される。
【００２１】
次に、本実施形態における光電変換装置１５０の駆動方法について説明する。図３は、本実施形態における光電変換装置１５０の２行分の画素１０１の読出動作を示すタイミングチャートである。図３において、時刻ｔ５〜時刻ｔ１０の期間が、読出回路が選択トランジスタ１０７をオン状態にすることによって第ｎ行目の画素１０１を選択する選択期間である。この選択期間のうち時刻ｔ７〜ｔ８において、転送トランジスタ１０３がオン状態となり、光電変換部１０２において生成された電荷に応じた信号が、垂直出力線１１１に出力される。時刻ｔ１１〜時刻ｔ１６の期間が、読出回路が第ｎ＋１行目の画素１０１から信号を取得するために、選択トランジスタ１０７がオン状態にされる選択期間である。また、図３において、時刻ｔ１０と時刻ｔ１１とは、同一の時刻である。時刻ｔ０は、第ｎ行目の画素、第ｎ＋１行目の画素１０１の光電変換部１０２において、電荷の蓄積を行っている蓄積期間のある時刻である。蓄積期間は、選択トランジスタ１０７をオフ状態にして光電変換部１０２に電荷を蓄積させる期間である。具体的には、時刻ｔ０の前の選択期間において選択トランジスタ１０７がオフ状態になってから、時刻ｔ７で選択トランジスタ１０７がオン状態となり、浮遊拡散部１０４に電荷が転送されるまでの期間である。
【００２２】
また、図３において、信号ＰＳＥＬ（ｎ）は、第ｎ行目の行選択制御線１１０（ｎ）の信号レベルを表し、信号ＰＳＥＬ（ｎ＋１）は、第ｎ＋１行目の行選択制御線１１０（ｎ＋１）の信号レベルを表す。上述の選択期間は、複数の画素１０１のうち１つの行に配されるそれぞれの画素１０１が、読出回路を構成する垂直走査回路１１４によって信号ＰＳＥＬの信号レベルがハイレベルとなり、選択トランジスタ１０７がオン状態に移行し、垂直出力線１１１に信号を出力するために選択されている期間である。例えば、信号ＰＳＥＬ（ｎ）の信号レベルがハイレベルとなる時刻ｔ５〜時刻ｔ１０が、上述の第ｎ行目の画素の選択期間である。
【００２３】
また、図３において、信号ＰＲＥＳ（ｎ）は第ｎ行目のリセットゲート制御線１０９（ｎ）の信号レベルを表し、信号ＰＲＥＳ（ｎ＋１）は第ｎ＋１行目のリセットゲート制御線１０９（ｎ＋１）の信号レベルを表す。この信号ＰＲＥＳ（ｎ）の電圧Ｖ１〜電圧Ｖ３のそれぞれ信号レベルが、リセットトランジスタ１０５のゲートに供給（印加）される。ここで、トランジスタのゲートとは、トランジスタの形成される半導体基板、ゲート絶縁膜およびゲート電極を含むＭＯＳ構造のことを示しうる。
【００２４】
また、図３において、信号ＰＴＸ（ｎ）は第ｎ行目の転送ゲート制御線１０８（ｎ）の信号レベルを表し、信号ＰＴＸ（ｎ＋１）は第ｎ＋１行目の転送ゲート制御線１０８（ｎ＋１）の信号レベルを表す。つまり、図３において、信号ＰＴＸ（ｎ）の信号レベルがローレベルとなる、時刻ｔ０の前のフレームの選択期間において転送トランジスタ１０３がオフ状態となった時刻〜時刻ｔ０〜時刻ｔ７の期間が、第ｎ行目の画素１０１の蓄積期間である。同様に、時刻ｔ８〜次のフレームの選択期間において転送トランジスタ１０３がオン状態となるまでの期間が、第ｎ行目の画素１０１の蓄積期間である。また、時刻ｔ０の前のフレームの選択期間において転送トランジスタ１０３がオフ状態となった時刻〜時刻ｔ０〜時刻ｔ１１の期間が、第ｎ＋１行目の画素１０１の蓄積期間である。同様に、時刻ｔ１４〜次のフレームの選択期間において転送トランジスタ１０３がオン状態となるまでの期間が、第ｎ＋１行目の画素１０１の蓄積期間である。
【００２５】
時刻ｔ５から始まる選択期間の１つ前の選択期間の終了〜時刻ｔ０〜時刻ｔ５の期間において、行選択制御線１１０（ｎ）、１１０（ｎ＋１）、転送ゲート制御線１０８（ｎ）、１０８（ｎ＋１）は、垂直走査回路１１４によって、ローレベルの電位とされている。また、時刻ｔ５から始まる選択期間の１つ前の選択期間の終了〜時刻ｔ０〜時刻ｔ１の期間において、リセットゲート制御線１０９（ｎ）、１０９（ｎ＋１）は、垂直走査回路１１４によって、リセット制御回路１１５を介して、電圧Ｖ１の電位に設定されている。
【００２６】
時刻ｔ１において、垂直走査回路１１４は、リセット制御回路１１５を介して、リセットゲート制御線１０９（ｎ）の信号ＰＲＥＳ（ｎ）の電位を、電圧Ｖ１からリセットトランジスタ１０５をオン状態にする電位である電圧Ｖ２にする。また、時刻ｔ３において、垂直走査回路１１４は、リセット制御回路１１５を介して、リセットゲート制御線１０９（ｎ＋１）の信号ＰＲＥＳ（ｎ＋１）の電位を、電圧Ｖ１から電圧Ｖ２にする。
【００２７】
本実施形態において、それぞれの行において（ここでは第ｎ行目を例に説明する。）、蓄積時間のうち時刻ｔ５から始まる選択期間の１つ前の選択期間の終了〜時刻ｔ０〜時刻ｔ５、つまり選択期間を除く蓄積期間において、信号ＰＲＥＳ（ｎ）には、電圧Ｖ１または電圧Ｖ２が供給される。また、この蓄積期間は、選択トランジスタ１０７をオフ状態にし、かつ、１つ前の選択期間の終了〜時刻ｔ０〜時刻ｔ１の電圧Ｖ１が供給される期間（第１の期間）と、時刻ｔ１〜時刻ｔ５の電圧Ｖ２が供給される期間（第２の期間）と、時刻ｔ６〜時刻ｔ７の電圧Ｖ３が供給される期間（第３の期間）と、をこの順で含む。ここで、図３に示されるように、選択トランジスタ１０７がオン状態にされる時刻ｔ５〜時刻ｔ１０の期間と同じ長さの時刻ｔｘ〜時刻ｔ５の期間よりも前から、電圧Ｖ２が信号ＰＲＥＳ（ｎ）に供給されてもよい。換言すると、蓄積期間において、時刻ｔ５から始まる選択期間の１つの前の選択期間の終了後、最初の電圧Ｖ２の供給の開始（時刻ｔ１）から選択期間の開始（時刻ｔ５）までの期間の長さが、選択期間（時刻ｔ５〜時刻ｔ１０）の長さよりも長くてもよい。
【００２８】
また、本実施形態において、第ｎ行目に電圧Ｖ２の供給が開始される時刻ｔ１から選択期間が開始される時刻ｔ５までの期間の長さと、第ｎ＋１行目に電圧Ｖ２の供給が開始される時刻ｔ３から選択期間が開始される時刻ｔ１１までの期間の長さとが同じである。しかしながら、時刻ｔ１〜時刻ｔ５の期間の長さと時刻ｔ３〜時刻ｔ１１の期間の長さとの関係は、これに限られることはない。例えば、選択期間を除く蓄積期間における最初の電圧Ｖ２の供給の開始から選択期間の開始までの期間の長さが選択期間の長さよりも長ければ、行ごとに電圧Ｖ２の供給が開始される時刻から選択期間が開始される時刻までの期間の長さが異なっていてもよい。
【００２９】
次いで、時刻ｔ５において、第ｎ行目のそれぞれの画素１０１から信号を取得するための選択期間（読出動作）が開始される。垂直走査回路１１４は、行選択制御線１１０（ｎ）の信号ＰＳＥＬ（ｎ）をローレベルからハイレベルの電位へと遷移させ、第ｎ行目の画素１０１の選択トランジスタ１０７をオン状態にする。これによって、第ｎ行目のそれぞれの画素１０１は、選択された状態となる。また、垂直走査回路１１４は、信号ＰＲＳＳ（ｎ）の信号レベルを、リセット制御回路１１５を介して浮遊拡散部１０４の電位がリセットされる電圧Ｖ２の電位に設定する。つまり、信号線である垂直出力線１１１に浮遊拡散部１０４の電位に基づく信号の出力が開始される時刻ｔ５には、リセットトランジスタ１０５のゲートに、電圧Ｖ２が供給される。本実施形態において、時刻ｔ１から信号ＰＲＥＳ（ｎ）の信号レベルは、電圧Ｖ２の電位のままである。また、垂直出力線１１１に信号の出力が開始される時刻ｔ５から転送トランジスタ１０３をオン状態にする時刻ｔ７との間の期間に、リセットトランジスタ１０５のゲートに、リセットトランジスタ１０５をオン状態にさせる電圧Ｖ２が供給される期間を含む。換言すると時刻ｔ５から、リセットトランジスタ１０５をオフ状態にする時刻ｔ６までの間、信号ＰＲＥＳ（ｎ）には、電圧Ｖ２が供給される。また、蓄積期間において、時刻ｔ５において垂直出力線１１１に信号の出力が開始された後に、リセットトランジスタ１０５のゲートに、時刻ｔ６においてリセットトランジスタ１０５をオフ状態にする電圧Ｖ３が供給される、とも言える。
【００３０】
次に、時刻ｔ６において、垂直走査回路１１４は、リセット制御回路１１５を介してリセットゲート制御線１０９（ｎ）の信号ＰＲＥＳ（ｎ）の電位を電圧Ｖ２から電圧Ｖ３に遷移させ、第ｎ行目の画素１０１のリセットトランジスタ１０５をオフ状態にする。これによって、浮遊拡散部１０４が、リセット電源から切り離され、浮遊拡散部１０４のリセット動作が完了する。
【００３１】
浮遊拡散部１０４のリセット後、時刻ｔ６〜時刻ｔ７の期間において、読出回路は、浮遊拡散部１０４のリセット電位に応じたレベルの信号（以下、「Ｎ信号」と表記する）の読み出しを行う。時刻ｔ６〜時刻ｔ７の期間において、読出回路を構成する垂直走査回路１１４の制御によって選択トランジスタ１０７は、オン状態であり、増幅トランジスタ１０６のソースは選択トランジスタ１０７を介して垂直出力線１１１に接続されている。つまり、増幅トランジスタ１０６は、垂直出力線１１１および選択トランジスタ１０７を介して定電流源１１２からソースにバイアス電流が供給された状態であり、ソースフォロワ回路を構成している。これによって、垂直出力線１１１には、浮遊拡散部１０４のリセット電圧に応じたレベルの画素信号（Ｎ信号）が、増幅トランジスタ１０６によって増幅され、選択トランジスタ１０７を介して出力される。垂直出力線１１１に出力されたＮ信号は、垂直出力線１１１に接続された列読出回路（不図示）を介して読み出される。
【００３２】
次いで、時刻ｔ７〜時刻ｔ８の期間において、垂直走査回路１１４は、転送ゲート制御線１０８（ｎ）の信号ＰＴＸ（ｎ）をローレベルの電位からハイレベルの電位へと遷移させ、第ｎ行目の画素１０１の転送トランジスタ１０３をオン状態にする。これによって、光電変換部１０２と浮遊拡散部１０４とが転送トランジスタ１０３を介して接続され、光電変換部１０２に蓄積されていた信号電荷が転送トランジスタ１０３を介して浮遊拡散部１０４に転送される。時刻ｔ８において、転送ゲート制御線１０８（ｎ）の信号ＰＴＸ（ｎ）が、垂直走査回路１１４の制御によってローレベルの電位へと遷移すると、浮遊拡散部１０４が光電変換部１０２から切り離され、浮遊拡散部１０４への信号電荷の転送動作が完了する。信号電荷が浮遊拡散部１０４に転送されることによって、浮遊拡散部１０４では、その容量によって、転送された信号電荷の量に応じた電圧の変化が生じる。また、時刻ｔ８以降、光電変換部１０２では、次のフレームのための信号電荷の蓄積期間が開始される。
【００３３】
次に、時刻ｔ８〜時刻ｔ９の期間において、信号電荷が転送された浮遊拡散部１０４の電位に応じたレベルの画素信号（以下、「Ｓ信号」と表記する）の読み出しを行う。この期間においても、選択トランジスタ１０７はオン状態であり、増幅トランジスタ１０６のソースは、選択トランジスタ１０７を介して定電流源１１２からソースにバイアス電流が供給された状態になっている。これによって、垂直出力線１１１には、信号電荷が転送された浮遊拡散部１０４の電位に応じたレベルの画素信号（Ｓ信号）が、増幅トランジスタ１０６によって増幅され、選択トランジスタ１０７を介して出力される。垂直出力線１１１に出力されたＳ信号は、Ｎ信号と同様に垂直出力線１１１に接続された列読出回路（不図示）を介して読み出される。
【００３４】
Ｓ信号の読み出し後、時刻ｔ９〜時刻ｔ１０の期間において、垂直走査回路１１４は、リセット制御回路１１５を介してリセットゲート制御線１０９（ｎ）の信号ＰＳＥＬ（ｎ）を電圧Ｖ３から電圧Ｖ２に遷移させ、リセットトランジスタ１０５をオン状態にする。これによって、浮遊拡散部１０４が電源電圧にリセットされる。
【００３５】
次いで、時刻ｔ１０において、垂直走査回路１１４は、行選択制御線１１０（ｎ）の信号ＰＳＥＬ（ｎ）をハイレベルの電位からローレベルの電位へと遷移させ、第ｎ行目の画素１０１の選択トランジスタ１０７をオフ状態にする。これによって、第ｎ行目の画素１０１は非選択状態となり、第ｎ行目の画素１０１から信号を取得するための選択期間（読出動作）が終了する。また、同じく時刻ｔ１０において、第ｎ行目の選択期間の終了に応じて、垂直走査回路１１４は、リセット制御回路１１５を介してリセットゲート制御線１０９（ｎ）の信号ＰＳＥＬ（ｎ）の信号レベルを電圧Ｖ２から電圧Ｖ１に遷移させる。
【００３６】
また、本実施形態において、時刻ｔ１０と同じ時刻である時刻ｔ１１において、垂直走査回路１１４は、行選択制御線１１０（ｎ＋１）の信号ＰＳＥＬ（ｎ＋１）をローレベルの電位からハイレベルの電位へと遷移させる。これによって、第（ｎ＋１）行目の画素１０１の選択トランジスタ１０７がオン状態になり、第（ｎ＋１）行目の画素１０１は、選択状態となる。本実施形態において、時刻ｔ１０と時刻ｔ１１とが同一時刻であるが、時刻ｔ１１は、時刻ｔ１０の後であってもよい。
【００３７】
この後、時刻ｔ１１〜時刻ｔ１６の期間において、時刻ｔ５〜時刻ｔ１０の期間における第ｎ行目の選択期間（読出動作）と同様の駆動によって、第ｎ＋１行目の選択期間の動作が行われる。第ｎ＋２行目以降についても、同様の手順により順次、読出動作が行われる。
【００３８】
発明者が行った研究から、リセットトランジスタ１０５のゲートに印加する電圧が高いほど、つまり、リセットトランジスタ１０５のオン抵抗が小さいほど、飽和に達した光電変換部１０２から浮遊拡散部１０４に溢れ出た電荷をドレインに排出する割合が高くなる。すなわち、ブルーミング抑制能力が高いことがわかった。特許文献１では、蓄積期間において、選択期間の後にリセットトランジスタ１０５をオン状態にする電圧とオフ状態にする電圧との間の電位の電圧をリセットトランジスタ１０５のゲートに供給する。リセットトランジスタ１０５のばらつきなどによって、供給する電圧に対するリセットトランジスタ１０５のオン抵抗が想定よりも高くなってしまった場合、浮遊拡散部１０４の電位が十分に高くならず、ブルーミングによる画質の低下が抑制できない可能性がある。これに対して、本実施形態では、選択期間を除く蓄積期間において、リセットトランジスタ１０５をオン状態にする電圧Ｖ２が供給される。これによって、時刻ｔ１〜時刻ｔ５の期間における第ｎ行目の画素１０１のブルーミング抑制能力が高くなり、同様に時刻ｔ３〜時刻ｔ１１の期間における第ｎ＋１行目の画素１０１のブルーミング抑制能力が高くなる。
【００３９】
図３に示す構成おいて、時刻ｔ１〜時刻ｔ５の期間、リセットゲート制御線１０９（ｎ）の信号ＰＲＥＳ（ｎ）に、リセットトランジスタをオン状態にする電圧Ｖ２が供給される。しかしながら、この期間に信号ＰＲＥＳ（ｎ）に供給される電圧はこれに限られることはない。例えば、図４に示すように、信号ＰＲＥＳ（ｎ）に４種類の電圧が供給できる場合を考える。信号ＰＲＥＳ（ｎ）に供給される電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、図３の説明と同様の電位である。また、電圧Ｖ２’は、リセットトランジスタ１０５をオン状態にする電圧Ｖ２と、電圧Ｖ１と、の間の電圧である。この場合、蓄積期間は、選択トランジスタ１０７をオフ状態にし、かつ、１つ前の選択期間の終了〜時刻ｔ０〜時刻ｔ１の電圧Ｖ１が供給される期間（第１の期間）と、時刻ｔ１〜時刻ｔ５の電圧Ｖ２’が供給される期間（第２の期間）と、時刻ｔ６〜時刻ｔ７の電圧Ｖ３が供給される期間（第３の期間）と、をこの順で含む。さらに、時刻ｔ１〜時刻ｔ５の電圧Ｖ２’が供給される期間と時刻ｔ６〜時刻ｔ７の電圧Ｖ３が供給される期間との間に、リセットトランジスタ１０５のゲートにリセットトランジスタ１０５をオン状態にする電圧Ｖ２が供給される。上述のようにオン抵抗の観点から、電圧Ｖ２’は、オン抵抗が小さくなる、より高い電位である方が、ブルーミングを抑制する効果がより大きくなる。通常、電圧Ｖ２’は電圧Ｖ２よりも低い電位であるが、電圧Ｖ２’が電圧Ｖ２よりも高い電位であってもよい。４種類の電位の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ２’、Ｖ４を信号ＰＲＥＳ（ｎ）に供給することに対応した光電変換装置１５０の構成例を図５に、リセット制御回路１１５の構成例を図６にそれぞれ示す。
【００４０】
図５に示される光電変換装置１５０は、図１の光電変換装置１５０に対して、垂直走査回路１１４とリセット制御回路１１５とを接続する制御線１２７が追加されている。また、図６に示すリセット制御回路１１５は、図２のリセット制御回路１１５に対して、入力端子１２７’、インバータ１２８、アンド回路１２９、１３０、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ１３１、電圧Ｖ２’が入力される電圧供給端子Ｖｉｎ２’が追加されている。図６に示す構成では、入力端子１１７’がローレベル、かつ、入力端子１２７’がハイレベルのときに、バッファ回路の出力段のインバータ回路に供給するハイレベルが電圧Ｖ２である。そして、入力端子１１７’がローレベル、かつ、入力端子１２７’がローレベルのときに、バッファ回路の出力段のインバータ回路に供給するハイレベルが電圧Ｖ２’である。図６の構成において入力端子１２７’は、図５に示す垂直走査回路１１４とリセット制御回路１１５とを接続する制御線１２７に接続される端子である。
【００４１】
ここで、リセットトランジスタ１０５のゲート電極周辺の電界に対する耐久信頼性を考慮すると、リセットゲート制御線１０９に供給される電圧が長い期間、電圧Ｖ２または電圧Ｖ２’である場合、リセットトランジスタ１０５の信頼性が低下してしまう可能性がある。また、図３、４において、蓄積期間中に溢れ出るブルーミング電荷の排出に対して、第ｎ行目、第ｎ＋１行目で電圧Ｖ２または電圧Ｖ２’の供給が開始される時刻ｔ１、時刻ｔ３が、選択期間が開始される時刻ｔ５、時刻ｔ１１よりも十分に前であってもよい。時刻ｔ１、時刻ｔ３が、時刻ｔ５、時刻ｔ１１よりも十分に前になることによって、より高いブルーミング抑制能力が得られる。
【００４２】
これらを踏まえると、光電変換装置１５０の駆動は、図７に示すタイミングで制御されてもよい。図３、４において、リセットゲート制御線１０９（ｎ）の電位が電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に遷移する時刻ｔ１から選択期間が開始される時刻ｔ５までの期間の長さは、選択期間（時刻ｔ５〜時刻ｔ１０）の長さを超える程度である。一方、図７に示すタイミングチャートでは、時刻ｔ１から時刻ｔ５までの期間の長さは、選択期間（時刻ｔ５〜時刻ｔ１０）の長さを十分に超える時刻である。また、図７に示すタイミングチャートでは、リセットゲート制御線１０９（ｎ）の信号ＰＲＥＳ（ｎ）の電位は時刻ｔ１に電圧Ｖ２になり、時刻ｔ２にＶ１に戻る。つまり、図７のタイミングチャートにおいて、それぞれの行において（ここでは第ｎ行目を例に説明する。）、蓄積時間は、時刻ｔ５から始まる選択期間の１つ前の選択期間の終了〜時刻ｔ１までの電圧Ｖ１が供給される期間（第１の期間）と、電圧Ｖ２が供給される期間（第２の期間）と、電圧Ｖ３が供給される時刻６〜時刻ｔ７までの期間（第３の期間）と、時刻ｔ２〜時刻ｔ５までの電圧Ｖ１が供給される第４の期間と、を含む。また、信号線である垂直出力線１１１に浮遊拡散部１０４の電位に基づく信号の出力が開始される時刻ｔ５には、リセットトランジスタ１０５のゲートに、電圧Ｖ２が供給される。この電圧Ｖ２の供給は、リセットトランジスタ１０５をオフ状態にする時刻ｔ６まで続く。これによって、図３、４に示すタイミングチャートよりも、より電位の高い電圧Ｖ２が供給される時間を短くすることができる。例えば、選択期間を除く蓄積期間のうち前半の期間に、電圧Ｖ２が供給される時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間が含まれていてもよい。この場合、時刻ｔ２〜時刻ｔ５（第４の期間）の間は、電圧Ｖ１が供給され続けてもよい。また、例えば、電圧Ｖ２が供給された後、時刻ｔ２〜時刻ｔ５の期間において、電圧Ｖ１および電圧Ｖ２が繰り返し供給されてもよい。上述したように、選択期間の終了後、最初の電圧Ｖ２の供給の開始から選択期間の開始までの期間の長さが、選択期間の長さよりも長くてもよい。また、図７において、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間、信号ＰＲＥＳ（ｎ）に電圧Ｖ２を供給したが、図５、６に示される光電変換装置１５０の画素およびリセット制御回路１１５を用いて、信号ＰＲＥＳ（ｎ）に電圧Ｖ２’を供給してもよい。また、例えば、図３、４、７のそれぞれのタイミングチャートに示されるように、蓄積期間において、リセットトランジスタ１０５のゲートに電圧Ｖ２を供給する期間が電圧Ｖ１を供給する期間よりも短くてもよい。また、例えば、蓄積期間において、リセットトランジスタ１０５のゲートに電圧Ｖ１の供給を開始してから信号線である垂直出力線１１１に信号の出力が開始されるまでの期間（１つ前の選択期間の終了後、最初に電圧Ｖ１が供給された時刻〜時刻ｔ５の期間。）が、垂直出力線１１１に信号の出力が開始される時刻ｔ５から電圧Ｖ３が供給される期間の開始（時刻ｔ６）までの期間よりも長くてもよい。
【００４３】
また、図７に示すタイミングチャートにおいて、リセットゲート制御線１０９（ｎ＋１）の信号ＰＲＥＳ（ｎ＋１）の電位は時刻ｔ３に電圧Ｖ２になり、時刻ｔ４に電圧Ｖ１に戻る。第ｎ行と第ｎ＋１行との関係において、時刻ｔ２と時刻ｔ３が同一時刻で示されているが、時刻ｔ２と時刻ｔ３とが異なる時刻であってもよい。この場合、リセットゲート制御線１０９（ｎ）の信号ＰＲＥＳ（ｎ）の電位が電圧Ｖ１になる前にリセットゲート制御線１０９（ｎ＋１）の信号ＰＲＥＳ（ｎ+１）の電位が電圧Ｖ２になってもよい。また、リセットゲート制御線１０９（ｎ）の電位が電圧Ｖ１になった後にリセットゲート制御線１０９（ｎ＋１）の信号ＰＲＥＳ（ｎ+１）の電位が電圧Ｖ２になってもよい。
【００４４】
第２の実施形態
図８を参照して、本発明の実施形態による光電変換装置の駆動方法について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態による光電変換装置１５０の駆動方法を説明するタイミングチャートである。光電変換装置１５０やリセット制御回路１１５の構成は、上述の第１の実施形態と同様であってもよいため、ここでは説明を省略する。
【００４５】
図８において、期間Ｌ（ｎ）は、第ｎ行目の画素の長い蓄積期間（露光期間）であり、期間Ｒ（ｎ）は、第ｎ行目の画素１０１から画素信号を読み出す選択期間であり、期間Ｓ（ｎ）は、第ｎ行目の画素の短い蓄積期間（露光期間）である。また、期間Ｌ（ｎ＋１）は、第ｎ＋１行目の画素の長い蓄積期間（露光期間）であり、期間Ｒ（ｎ＋１）は、第ｎ＋１行目の画素１０１から画素信号を読み出す選択期間であり、期間Ｓ（ｎ＋１）は、第ｎ＋１行目の画素の短い蓄積期間（露光期間）である。このように、本実施形態において、フレームによって、転送トランジスタ１０３によって蓄積期間の長さが制御される。具体的には、複数の画素１０１のそれぞれから長い蓄積期間に光電変換部１０２で生じた電荷に応じた信号と、長い蓄積期間よりも短い蓄積期間に光電変換部１０２で生じた電荷に応じた信号と、が繰り返し出力される。長い蓄積期間で取得した信号と短い蓄積時間で取得した信号とを合成することによって、得られる画像のダイナミックレンジを広げることが可能となる。
【００４６】
ここで、厳密には、露光期間（蓄積期間）の開始時刻は、例えば、短い露光期間Ｓ（ｎ）の場合、信号電荷の転送が終了する時刻ｔ８であり、また露光期間（蓄積期間）の終了時刻は、信号電荷の転送が開始する時刻ｔ１８である。図８では、図の簡単化のため、蓄積期間（露光期間）と選択期間との重なりがないように表現されている。
【００４７】
図８において、時刻ｔ０〜時刻ｔ１６の期間は、図３を用いて説明した時刻ｔ０〜時刻ｔ１６の期間と同様の動作を行う。また、時刻ｔ１６〜時刻ｔ２１の期間は、短い露光期間の後の第ｎ行目の画素の選択期間であり、時刻ｔ５〜時刻ｔ１０と同様の動作を行う。
【００４８】
本実施形態において、時刻ｔ１０〜時刻ｔ１２の期間、互いに隣接する第ｎ行目および第ｎ＋１行目において、一方の第ｎ行目に配された画素の短い露光期間の一部と、他方の第ｎ＋１行目に配された画素の長い露光期間の一部と、が重なっている。しかしながら、この重なるタイミングにおいて、第ｎ＋１行目のリセットゲート制御線１０９の電位が電圧Ｖ４であるため、第ｎ＋１行目の画素１０１のブルーミング抑制能力が高くなる。これによって、第ｎ行の画素１０１で短い露光期間において、第ｎ＋１行の長い露光時間で画素１０１から電荷が溢れ出た場合であっても溢れ出た電荷がドレインに排出される割合が高まり、第ｎ行の画素１０１の画素信号に対する影響が抑制される。これによって、光電変換装置１５０で得られる画像の画質の低下を抑制することが可能となる。
【００４９】
以下、上述の実施形態に係る光電変換装置１５０の応用例として、光電変換装置１５０が撮像装置として組み込まれたカメラやスマートフォンなどの電子機器、自動車などの輸送機器について例示的に説明する。ここで、カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータやタブレットのような携帯端末など）も含まれる。
【００５０】
図９は、光電変換装置１５０を搭載した機器ＥＱＰの模式図である。機器ＥＱＰの一例は、カメラやスマートフォンなどの電子機器（情報機器）、自動車や飛行機などの輸送機器である。光電変換装置１５０は、画素１０１がアレイ状に配された撮像領域１００が設けられた半導体チップを含む半導体デバイスＩＣの他に、半導体デバイスＩＣを収容するパッケージＰＫＧを含みうる。パッケージＰＫＧは、半導体デバイスＩＣが固定された基体と、半導体デバイスＩＣに対向するガラス等の蓋体と、基体に設けられた端子と半導体デバイスＩＣに設けられた端子とを接続するボンディングワイヤやバンプ等の接続部材と、を含みうる。機器ＥＱＰは、光学系ＯＰＴ、制御装置ＣＴＲＬ、処理装置ＰＲＣＳ、表示装置ＤＳＰＬ、記憶装置ＭＭＲＹの少なくともいずれかをさらに備え得る。光学系ＯＰＴは光電変換装置１５０に結像するものであり、例えばレンズやシャッタ、ミラーである。制御装置ＣＴＲＬは光電変換装置１５０の動作を制御するものであり、例えばＡＳＩＣなどの半導体デバイスである。処理装置ＰＲＣＳは光電変換装置１５０から出力された信号を処理するものであり、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）あるいはＤＦＥ（デジタルフロントエンド）を構成するための、ＣＰＵやＡＳＩＣなどの半導体デバイスである。表示装置ＤＳＰＬは光電変換装置１５０で得られた情報（画像）を表示する、ＥＬ表示装置や液晶表示装置である。記憶装置ＭＭＲＹは、光電変換装置１５０で得られた情報（画像）を記憶する、磁気デバイスや半導体デバイスである。記憶装置ＭＭＲＹは、ＳＲＡＭやＤＲＡＭなどの揮発性メモリ、あるいは、フラッシュメモリやハードディスクドライブなどの不揮発性メモリである。機械装置ＭＣＨＮはモーターやエンジン等の可動部あるいは推進部を有する。カメラにおける機械装置ＭＣＨＮはズーミングや合焦、シャッタ動作のために光学系ＯＰＴの部品を駆動することができる。機器ＥＱＰでは、光電変換装置１５０から出力された信号を表示装置ＤＳＰＬに表示したり、機器ＥＱＰが備える通信装置（不図示）によって外部に送信したりする。そのために、機器ＥＱＰは、光電変換装置１５０が有する制御／信号処理回路９０１などに含まれる記憶回路部や演算回路部とは別に、記憶装置ＭＭＲＹや処理装置ＰＲＣＳを更に備えていてもよい。
【００５１】
上述したように、本実施形態の光電変換装置１５０は、ブルーミングの発生が抑制された、またダイナミックレンジの広い画像を取得することができる。このため、光電変換装置１５０の組み込まれたカメラは、監視カメラや、自動車や鉄道車両などの輸送機器に搭載される車載カメラなどにも適用されうる。ここでは、光電変換装置１５０が組み込まれたカメラを輸送機器に適用した例を説明する。輸送機器２１００は、例えば、図１０（ａ）、１０（ｂ）に示す車載カメラ２１０１を備えた自動車である。図１０（ａ）は、輸送機器２１００の外観と主な内部構造を模式的に示している。輸送機器２１００は、光電変換装置２１０２、撮像システム用集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）２１０３、警報装置２１１２、制御装置２１１３を備える。
【００５２】
光電変換装置２１０２には、上述の光電変換装置１５０が用いられる。警報装置２１１２は、撮像システム、車両センサ、制御ユニットなどから異常を示す信号を受けたときに、運転手へ向けて警告を行う。制御装置２１１３は、撮像システム、車両センサ、制御ユニットなどの動作を統括的に制御する。なお、輸送機器２１００が制御装置２１１３を備えていなくてもよい。この場合、撮像システム、車両センサ、制御ユニットが個別に通信インターフェースを有して、それぞれが通信ネットワークを介して制御信号の送受を行う（例えばＣＡＮ規格）。
【００５３】
図１０（ｂ）は、輸送機器２１００のシステム構成を示すブロック図である。輸送機器２１００は、第１の光電変換装置２１０２と第２の光電変換装置２１０２とを含む。つまり、本実施形態の車載カメラはステレオカメラである。光電変換装置２１０２には、光学部２１１４により被写体像が結像される。光電変換装置２１０２から出力された画素信号は、画像前処理部２１１５によって処理され、そして、撮像システム用集積回路２１０３に伝達される。画像前処理部２１１５は、Ｓ−Ｎ演算や、同期信号付加などの処理を行う。上述の信号処理部９０２は、画像前処理部２１１５および撮像システム用集積回路２１０３の少なくとも一部に相当する。
【００５４】
撮像システム用集積回路２１０３は、画像処理部２１０４、メモリ２１０５、光学測距部２１０６、視差演算部２１０７、物体認知部２１０８、異常検出部２１０９、および、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部２１１６を備える。画像処理部２１０４は、光電変換装置２１０２のそれぞれの画素から出力される信号を処理して画像信号を生成する。また、画像処理部２１０４は、画像信号の補正や異常画素の補完を行う。メモリ２１０５は、画像信号を一時的に保持する。また、メモリ２１０５は、既知の光電変換装置２１０２の異常画素の位置を記憶していてもよい。光学測距部２１０６は、画像信号を用いて被写体の合焦または測距を行う。視差演算部２１０７は、視差画像の被写体照合（ステレオマッチング）を行う。物体認知部２１０８は、画像信号を解析して、輸送機器、人物、標識、道路などの被写体の認知を行う。異常検出部２１０９は、光電変換装置２１０２の故障、あるいは、誤動作を検知する。異常検出部２１０９は、故障や誤動作を検知した場合には、制御装置２１１３へ異常を検知したことを示す信号を送る。外部Ｉ／Ｆ部２１１６は、撮像システム用集積回路２１０３の各部と、制御装置２１１３あるいは種々の制御ユニット等との間での情報の授受を仲介する。
【００５５】
輸送機器２１００は、車両情報取得部２１１０および運転支援部２１１１を含む。車両情報取得部２１１０は、速度・加速度センサ、角速度センサ、舵角センサ、測距レーダ、圧力センサなどの車両センサを含む。
【００５６】
運転支援部２１１１は、衝突判定部を含む。衝突判定部は、光学測距部２１０６、視差演算部２１０７、物体認知部２１０８からの情報に基づいて、物体との衝突可能性があるか否かを判定する。光学測距部２１０６や視差演算部２１０７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。
【００５７】
運転支援部２１１１が他の物体と衝突しないように輸送機器２１００を制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。
【００５８】
輸送機器２１００は、さらに、エアバッグ、アクセル、ブレーキ、ステアリング、トランスミッション、エンジン、モーター、車輪、プロペラ等の、移動あるいはその補助に用いられる駆動装置を具備する。また、輸送機器２１００は、それらの制御ユニットを含む。制御ユニットは、制御装置２１１３の制御信号に基づいて、対応する駆動装置を制御する。
【００５９】
本実施形態に用いられた撮像システムは、自動車や鉄道車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの輸送機器にも適用することができる。加えて、輸送機器に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）など、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
【００６０】
以上、本発明に係る実施形態を示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０１：画素、１０２：光電変換部、１０３：転送トランジスタ、１０４：浮遊拡散部、１０５：リセットトランジスタ、１０６：増幅トランジスタ、１５０：光電変換装置
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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