(57)【要約】【課題】暗電流補正を行う固体撮像素子において補正精度を向上させる。【解決手段】固体撮像素子は、バイアス電圧供給部と信号処理部とを具備する。バイアス電圧供給部は、遮光された遮光画素から遮光画素信号が出力されている期間内に所定値のバイアス電圧を遮光画素に供給し、遮光されていない感光画素から感光画素信号が出力されている内に所定値と異なる値のバイアス電圧を感光画素に供給する。信号処理部は、遮光画素信号を用いて感光画素信号から暗電流ノイズを除去する処理を実行する。【選択図】図２
2019186804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮光された遮光画素から遮光画素信号が出力されている期間内に所定値のバイアス電圧を前記遮光画素に供給し、遮光されていない感光画素から感光画素信号が出力されている内に前記所定値と異なる値のバイアス電圧を前記感光画素に供給するバイアス電圧供給部と、
前記遮光画素信号を用いて前記感光画素信号から暗電流ノイズを除去する処理を実行する信号処理部と
を具備する固体撮像素子。
【請求項２】
前記バイアス電圧供給部は、前記遮光画素信号が出力されている期間内に前記遮光画素および前記感光画素の両方に前記所定値のバイアス電圧を供給し、前記感光画素信号が出力されている期間内に前記所定値と異なるバイアス電圧を前記遮光画素および前記感光画素の両方に供給する
請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記バイアス電圧供給部は、前記遮光画素信号が出力されている期間内と前記感光画素信号が出力されている期間内との両方において互いに異なる前記バイアス電圧を前記感光画素および前記遮光画素のそれぞれに供給する
請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項４】
それぞれが所定方向に沿って配列された前記感光画素からなる複数の感光行のそれぞれに割り当てられた行アドレスを順に選択するアドレス制御部をさらに具備し、
前記遮光画素は、前記感光行と異なる行アドレスが割り当てられた垂直遮光領域と前記感光行と同一の行アドレスが割り当てられた水平遮光領域とのそれぞれに配列される
請求項３記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記遮光画素および前記感光画素の全てについて露光開始タイミングおよび露光終了タイミングを同時に制御する
請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項６】
それぞれが所定方向に沿って配列された前記感光画素からなる複数の感光行のそれぞれに割り当てられた行アドレスを順に選択するアドレス制御部をさらに具備し、
前記遮光画素は、前記感光行と異なる行アドレスが割り当てられた第１の垂直遮光領域と前記感光行および前記第１の垂直遮光領域と異なる行アドレスが割り当てられた第２の垂直遮光領域とのそれぞれに配列される
請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記遮光画素および前記感光画素は、所定の基板に配置され、
前記信号処理部は、前記所定の基板に積層された基板に配置される
請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記信号処理部は、
前記バイアス電圧と前記遮光画素信号とに基づいて前記暗電流ノイズの増加速度を表す補正係数を取得する補正係数取得部と、
前記補正係数を用いて前記感光画素信号から前記暗電流ノイズを除去する暗電流補正部とを備える
請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記遮光画素および感光画素のそれぞれは、光電変換を行う光電変換部を備える
請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記光電変換部は、単元素半導体のデバイスである
請求項９記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記光電変換部は、化合物半導体のデバイスである
請求項９記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
遮光された遮光画素から遮光画素信号が出力されている期間内に所定値のバイアス電圧を前記遮光画素に供給し、遮光されていない感光画素から感光画素信号が出力されている内に前記所定値と異なる値のバイアス電圧を前記感光画素に供給するバイアス電圧供給部と、
前記遮光画素信号を用いて前記感光画素信号から暗電流ノイズを除去する処理を実行する信号処理部と、
前記暗電流ノイズが除去された感光画素信号からなる画像データを記憶する記憶部と
を具備する撮像装置。
【請求項１３】
遮光された遮光画素から遮光画素信号が出力されている期間内に所定値のバイアス電圧を前記遮光画素に供給し、遮光されていない感光画素から感光画素信号が出力されている内に前記所定値と異なる値のバイアス電圧を前記感光画素に供給するバイアス電圧供給手順と、
前記遮光画素信号を用いて前記感光画素信号から暗電流ノイズを除去する処理を実行する信号処理手順と
を具備する固体撮像素子の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像素子、撮像装置および固体撮像素子の制御方法に関する。詳しくは、遮光領域が配置された固体撮像素子、撮像装置および固体撮像素子の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撮像装置などにおいて画像データを撮像するために固体撮像素子が用いられている。この固体撮像素子内の画素では、光が全く入射されない状態においても暗電流が生じることが知られている。この暗電流量は、時間、温度およびバイアス電圧に依存し、暗電流により画像データにノイズが生じてしまう。そこで、暗電流によるノイズを除去するため、遮光されていない感光領域の周囲に、遮光された水平遮光領域および垂直遮光領域を配置した固体撮像素子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０７６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術では、水平遮光領域および垂直遮光領域のそれぞれからの信号を用いて、画像データから暗電流によるノイズを除去する暗電流補正を行うことができる。しかしながら、この暗電流補正の補正精度を向上させることが困難である。遮光領域の画素数を増加すれば、遮光画素からの信号数が増加して補正精度を向上させることができるが、固体撮像素子内の感光領域の相対的な面積が低下するため好ましくない。
【０００５】
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、暗電流補正を行う固体撮像素子において補正精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、遮光された遮光画素から遮光画素信号が出力されている期間内に所定値のバイアス電圧を上記遮光画素に供給し、遮光されていない感光画素から感光画素信号が出力されている内に上記所定値と異なる値のバイアス電圧を上記感光画素に供給するバイアス電圧供給部と、上記遮光画素信号を用いて上記感光画素信号から暗電流ノイズを除去する処理を実行する信号処理部とを具備する固体撮像素子、および、その制御方法である。これにより、遮光画素および感光画素において異なる増加速度の暗電流が生じるという作用をもたらす。
【０００７】
また、この第１の側面において、上記バイアス電圧供給部は、上記遮光画素信号が出力されている期間内に上記遮光画素および上記感光画素の両方に上記所定値のバイアス電圧を供給し、上記感光画素信号が出力されている期間内に上記所定値と異なるバイアス電圧を上記遮光画素および上記感光画素の両方に供給してもよい。これにより、遮光画素信号が出力されている期間内と感光画素信号が出力されている期間内とで異なる増加速度の暗電流が生じるという作用をもたらす。
【０００８】
また、この第１の側面において、上記バイアス電圧供給部は、上記遮光画素信号が出力されている期間内と上記感光画素信号が出力されている期間内との両方において互いに異なる上記バイアス電圧を上記感光画素および上記遮光画素のそれぞれに供給してもよい。これにより、期間に関わらず、遮光画素および感光画素において異なる増加速度の暗電流が生じるという作用をもたらす。
【０００９】
また、この第１の側面において、それぞれが所定方向に沿って配列された上記感光画素からなる複数の感光行のそれぞれに割り当てられた行アドレスを順に選択するアドレス制御部をさらに具備し、上記遮光画素は、上記感光行と異なる行アドレスが割り当てられた垂直遮光領域と上記感光行と同一の行アドレスが割り当てられた水平遮光領域とのそれぞれに配列されてもよい。これにより、垂直遮光領域および水平遮光領域の両方の遮光画素信号により暗電流が補正されるという作用をもたらす。
【００１０】
また、この第１の側面において、上記信号処理部は、上記遮光画素および上記感光画素の全てについて露光開始タイミングおよび露光終了タイミングを同時に制御してもよい。これにより、行ごとに異なる暗電流が生じるという作用をもたらす。
【００１１】
また、この第１の側面において、それぞれが所定方向に沿って配列された上記感光画素からなる複数の感光行のそれぞれに割り当てられた行アドレスを順に選択するアドレス制御部をさらに具備し、上記遮光画素は、上記感光行と異なる行アドレスが割り当てられた第１の垂直遮光領域と上記感光行および上記第１の垂直遮光領域と異なる行アドレスが割り当てられた第２の垂直遮光領域とのそれぞれに配列されてもよい。これにより、第１および第２の垂直遮光領域のそれぞれの遮光画素信号により暗電流が補正されるという作用をもたらす。
【００１２】
また、この第１の側面において、上記遮光画素および上記感光画素は、所定の基板に配置され、上記信号処理部は、上記所定の基板に積層された基板に配置されてもよい。これにより、信号処理部が配置された基板に積層された基板の画素にバイアス電圧が供給されるという作用をもたらす。
【００１３】
また、この第１の側面において、上記信号処理部は、上記バイアス電圧と上記遮光画素信号とに基づいて上記暗電流ノイズの増加速度を表す補正係数を取得する補正係数取得部と、上記補正係数を用いて上記感光画素信号から上記暗電流ノイズを除去する暗電流補正部とを備えてもよい。これにより、補正係数を用いた暗電流補正が実行されるという作用をもたらす。
【００１４】
また、この第１の側面において、上記遮光画素および感光画素のそれぞれは、光電変換を行う光電変換部を備えてもよい。これにより、光電変換部が設けられた画素にバイアス電圧が供給されるという作用をもたらす。
【００１５】
また、この第１の側面において、上記光電変換部は、単元素半導体のデバイスであってもよい。これにより、単元素半導体のデバイスにバイアス電圧が供給されるという作用をもたらす。
【００１６】
また、この第１の側面において、上記光電変換部は、化合物半導体のデバイスであってもよい。これにより、化合物半導体のデバイスにバイアス電圧が供給されるという作用をもたらす。
【００１７】
また、本技術の第２の側面は、遮光された遮光画素から遮光画素信号が出力されている期間内に所定値のバイアス電圧を上記遮光画素に供給し、遮光されていない感光画素から感光画素信号が出力されている内に上記所定値と異なる値のバイアス電圧を上記感光画素に供給するバイアス電圧供給部と、上記遮光画素信号を用いて上記感光画素信号から暗電流ノイズを除去する処理を実行する信号処理部と、上記暗電流ノイズが除去された感光画素信号からなる画像データを記憶する記憶部とを具備する撮像装置である。これにより、遮光画素および感光画素において異なる増加速度の暗電流が生じ、その暗電流のノイズが除去されるという作用をもたらす。
【発明の効果】
【００１８】
本技術によれば、暗電流補正を行う固体撮像素子において補正精度を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。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かの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本技術の第１の実施の形態における撮像装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】本技術の第１の実施の形態における固体撮像素子の一構成例を示すブロック図である。
【図３】本技術の第１の実施の形態における画素アレイ部の平面図の一例である。
【図４】本技術の第１の実施の形態における遮光画素の一構成例を示す回路図である。
【図５】本技術の第１の実施の形態における固体撮像素子の断面図の一例である。
【図６】本技術の第１の実施の形態における露光制御および読出し制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図７】本技術の第１の実施の形態におけるトランジスタの駆動制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】本技術の第１の実施の形態におけるバイアス電圧供給部の一構成例を示すブロック図である。
【図９】本技術の第１の実施の形態におけるバイアス電圧の切り替え制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図１０】本技術の第１の実施の形態におけるバイアス電圧供給部および画素アレイ部を簡易化した図である。
【図１１】本技術の第１の実施の形態における電圧比測定部の一構成例を示すブロック図である。
【図１２】本技術の第１の実施の形態における時間の経過に伴う暗電流量の推移を示すグラフの一例である。
【図１３】本技術の第１の実施の形態における信号処理部の一構成例を示すブロック図である。
【図１４】本技術の第１の実施の形態における撮像装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本技術の第１の実施の形態の第１の変形例における遮光画素の一構成例を示す回路図である。
【図１６】本技術の第１の実施の形態の第２の変形例におけるバイアス電圧供給部および画素アレイ部を簡易化した図である。
【図１７】本技術の第１の実施の形態の第２の変形例における時間の経過に伴う暗電流量の推移を示すグラフの一例である。
【図１８】本技術の第２の実施の形態におけるバイアス電圧供給部の一構成例を示すブロック図である。
【図１９】本技術の第２の実施の形態における画素アレイ部の断面図の一例である。
【図２０】本技術の第２の実施の形態における画素間を絶縁体により分離した画素アレイ部の断面図の一例である。
【図２１】本技術の第２の実施の形態における画素間にＰ＋領域により分離した画素アレイ部の断面図の一例である。
【図２２】本技術の第２の実施の形態における時間の経過に伴う暗電流量の推移を示すグラフの一例である。
【図２３】本技術の第２の実施の形態の変形例における画素アレイ部の平面図の一例である。
【図２４】本技術の第２の実施の形態の変形例における時間の経過に伴う暗電流量の推移を示すグラフの一例である。
【図２５】本技術の第３の実施の形態における画素アレイ部の平面図の一例である。
【図２６】本技術の第３の実施の形態における時間の経過に伴う暗電流量の推移を示すグラフの一例である。
【図２７】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。
【図２８】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】
【００２０】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（遮光画素の読出し期間と感光画素の読出し期間とで異なるバイアス電圧を供給する例）
２．第２の実施の形態（遮光領域と感光領域とに異なるバイアス電圧を供給する例）
３．第３の実施の形態（水平遮光領域および垂直遮光領域と感光領域とに異なるバイアス電圧を供給する例）
４．移動体への応用例
【００２１】
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像装置の構成例］
図１は、本技術の第１の実施の形態における撮像装置１００の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置１００は、固体撮像素子２００、ＤＳＰ（Digital Signal Processing）回路１２０、表示部１３０、操作部１４０、バス１５０、フレームメモリ１６０、記憶部１７０および電源部１８０を備える。また、撮像装置１００は、撮像レンズ１１１、絞り１１２およびメカニカルシャッター１１３を備える。撮像装置１００としては、スマートフォン、車載カメラやデジタルカメラなどが想定される。
【００２２】
撮像レンズ１１１は、被写体からの光を集光して固体撮像素子２００に導くものである。絞り１１２は、通過する光の量を調整する部材である。メカニカルシャッター１１３は、被写体からの光を物理的に遮る遮蔽部材である。メカニカルシャッター１１３の開閉動作は、固体撮像素子２００からの制御信号により制御される。
【００２３】
固体撮像素子２００は、画像データを撮像するものである。この固体撮像素子２００は、撮像した画像データをＤＳＰ回路１２０に信号線２０９を介して供給する。
【００２４】
ＤＳＰ回路１２０は、固体撮像素子２００からの画像データに対して所定の信号処理を実行するものである。このＤＳＰ回路１２０は、処理後の画像データをバス１５０を介してフレームメモリ１６０などに出力する。
【００２５】
表示部１３０は、画像データを表示するものである。表示部１３０としては、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルが想定される。操作部１４０は、ユーザの操作に従って操作信号を生成するものである。
【００２６】
バス１５０は、固体撮像素子２００、ＤＳＰ回路１２０、表示部１３０、操作部１４０、フレームメモリ１６０、記憶部１７０および電源部１８０が互いにデータをやりとりするための共通の経路である。
【００２７】
フレームメモリ１６０は、画像データを保持するものである。記憶部１７０は、画像データなどの様々なデータを記憶するものである。電源部１８０は、固体撮像素子２００、ＤＳＰ回路１２０や表示部１３０などに電源を供給するものである。
【００２８】
［固体撮像素子の構成例］
図２は、本技術の第１の実施の形態における固体撮像素子２００の一構成例を示すブロック図である。この固体撮像素子２００は、アドレス制御部２１０、タイミング生成部２２０、画素アレイ部２５０、カラムＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２６０および信号処理部２７０を備える。また、固体撮像素子２００は、バイアス電圧供給部２３０および電圧比測定部２４０を備える。
【００２９】
タイミング生成部２２０は、アドレス制御部２１０、バイアス電圧供給部２３０およびカラムＡＤＣ２６０および信号処理部２７０のそれぞれの動作タイミングを制御する信号を生成して各部に供給するものである。
【００３０】
画素アレイ部２５０には、複数の画素が配列される。以下、所定の水平方向に配列された画素の集合を「行」と称し、行に垂直な方向に配列された画素の集合を「列」と称する。行のそれぞれには、互いに異なる行アドレスが割り当てられ、列のそれぞれには互いに異なる列アドレスが割り当てられる。
【００３１】
アドレス制御部２１０は、行アドレスを順に選択して、その行アドレスに対応する行にアナログの画素信号を出力させるものである。カラムＡＤＣ２６０は、列ごとに画素信号に対してＡＤ（Analog to Digital）変換を行い、信号処理部２７０に供給するものである。
【００３２】
信号処理部２７０は、暗電流ノイズの除去を含む所定の信号処理を画素信号のそれぞれについて実行するものである。この信号処理部２７０は、処理後の画素信号からなる画像データをＤＳＰ回路１２０に出力する。また、信号処理部２７０は、メカニカルシャッター１１３の動作を制御するための制御信号をメカニカルシャッター１１３に出力する。
【００３３】
バイアス電圧供給部２３０は、タイミング生成部２２０からのバイアス選択信号ＳＥＬｂｉａｓに従って、互いに異なるバイアス電圧ＶＢｅｘｐおよびＶＢｏｐｂのいずれかを選択するものである。バイアス電圧の切替えのタイミングについては後述する。このバイアス電圧供給部２３０は、選択したバイアス電圧をバイアス電圧ＶＢｓｅｌとして画素アレイ部２５０が設けられた基板に供給する。
【００３４】
電圧比測定部２４０は、バイアス電圧ＶＢｅｘｐとバイアス電圧ＶＢｏｐｂとの比率を測定するものである。この電圧比測定部２４０は、測定値Ｒを信号処理部２７０に供給する。
【００３５】
［画素アレイ部の構成例］
図３は、本技術の第１の実施の形態における画素アレイ部２５０の平面図の一例である。この画素アレイ部２５０には、垂直遮光領域２５１と感光領域２５２とが配置される。垂直遮光領域２５１は、複数の遮光画素３１０が二次元格子状に配列された領域であり、感光領域２５２は、複数の感光画素３２０が二次元格子状に配列された領域である。以下、遮光画素３１０の画素信号を「遮光画素信号」と称し、感光画素３２０の画素信号を「感光画素信号」と称する。また、感光画素３２０の行を「感光行」と称し、遮光画素３１０の行を「遮光行」と称する。
【００３６】
また、遮光画素３１０は、遮光された画素であり、感光画素３２０は、遮光されていない画素である。垂直遮光領域２５１内の遮光画素３１０のそれぞれには、感光領域２５２と異なる行アドレスが割り当てられる。このため、遮光画素３１０の画素信号は、感光画素３２０の画素信号と異なるタイミングで読み出される。
【００３７】
［画素の構成例］
図４は、本技術の第１の実施の形態における遮光画素３１０の一構成例を示す回路図である。この遮光画素３１０は、光電変換部３１１、転送トランジスタ３１２、浮遊拡散領域３１４、リセットトランジスタ３１３、増幅トランジスタ３１５および選択トランジスタ３１６を備える。
【００３８】
光電変換部３１１は、入射光を電荷に変換する単元素半導体（シリコン半導体など）のデバイスである。光電変換部３１１として、フォトダイオードなどが用いられる。
【００３９】
転送トランジスタ３１２は、アドレス制御部２１０からの転送信号ＴＲＧｏｐｂに従って光電変換部３１１から浮遊拡散領域３１４へ電荷を転送するものである。
【００４０】
リセットトランジスタ３１３は、アドレス制御部２１０からのリセット信号ＲＳＴｏｐｂに従って、浮遊拡散領域３１４の電荷を引き抜いて初期化するものである。
【００４１】
浮遊拡散領域３１４は、転送された電荷を蓄積し、その電荷量に応じた電圧を生成するものである。
【００４２】
増幅トランジスタ３１５は、浮遊拡散領域３１４の電圧を増幅するものである。選択トランジスタ３１６は、アドレス制御部２１０からの行選択信号ＳＥＬｏｐｂに従って、増幅後の電圧の信号を遮光画素信号として垂直信号線ＶＳＬを介してカラムＡＤＣ２６０に出力するものである。
【００４３】
また、垂直信号線ＶＳＬには、負荷ＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）回路３０１が接続される。
【００４４】
なお、感光画素３２０の回路構成は、遮光画素３１０と同様である。ただし、感光画素３２０には、転送信号ＴＲＧｏｐｂ、リセット信号ＲＳＴｏｐｂおよび行選択信号ＳＥＬｏｐｂの代わりに、転送信号ＴＲＧｅｘｐ、リセット信号ＲＳＴｅｘｐおよび行選択信号ＳＥＬｅｘｐが供給される。また、遮光画素３１０および感光画素３２０の回路構成は、画素信号を生成することができるのであれば、同図に例示した構成に限定されない。例えば、浮遊拡散領域３１４を複数の画素が共有する共有型の構成であってもよい。
【００４５】
図５は、本技術の第１の実施の形態における固体撮像素子２００の断面図の一例である。以下、光軸に平行な方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直で、行に平行な方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向およびＺ方向に垂直な方向をＹ方向とする。
【００４６】
固体撮像素子２００は、画素領域基板２０１と制御基板２０２とを備える。画素領域基板２０１には、遮光画素３１０および感光画素３２０のそれぞれが配置される。一方、制御基板２０２には、画素アレイ部２５０以外の回路（アドレス制御部２１０や信号処理部２７０）が配置される。また、Ｚ方向において画素領域基板２０１と制御基板２０２とは積層され、それらの基板は、メタル２０３を介して電気的に接続される。
【００４７】
制御基板２０２には、一定のバイアス電圧が供給される。一方、画素領域基板２０１へのバイアス電圧は可変であり、バイアス電圧供給部２３０により、バイアス電圧ＶＢｅｘｐおよびＶＢｏｐｂのいずれかが供給される。
【００４８】
図６は、本技術の第１の実施の形態における露光制御および読出し制御の一例を示すタイミングチャートである。垂直遮光領域２５１の行数をＭ＋１（Ｍは整数）行とし、感光領域２５２の行数をＮ＋１（Ｎは整数）行とする。一般に、垂直遮光領域２５１の行数は、感光領域２５２の行数より少ない。
【００４９】
アドレス制御部２１０は、露光開始のタイミングＴ２の直前のタイミングＴ１において、全行を初期化する。
【００５０】
固体撮像素子２００内の信号処理部２７０は、タイミングＴ２においてメカニカルシャッター１１３を開状態に制御する。これにより、全画素について同時に露光が開始される。そして、信号処理部２７０は、所定の露光期間が終了するタイミングＴ３においてメカニカルシャッター１１３を閉状態に制御する。これにより、全画素について同時に露光が終了する。このように、全画素について同時に露光を開始し、露光を終了する制御は、グローバルシャッターと呼ばれる。
【００５１】
なお、固体撮像素子２００は、その外部のメカニカルシャッター１１３の制御により、グローバルシャッターを実現しているが、メカニカルシャッター１１３の制御以外の方法によりグローバルシャッターを実現することもできる。例えば、固体撮像素子２００内にＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）シャッターを設け、そのＭＥＭＳシャッターの制御によりグローバルシャッターを実現してもよい。あるいは、固体撮像素子２００の外部にストロボを配置し、固体撮像素子２００が、そのストロボにパルス光を発光させることによりグローバルシャッターを実現してもよい。
【００５２】
露光終了のタイミングＴ３からタイミングＴ９までの読出し期間において、アドレス制御部２１０は、行を順に選択し、その行は画素信号を出力する。また、カラムＡＤＣ２６０は、選択された行の画素信号を読み出す。前述したように、遮光行の行アドレスは、感光行と異なるため、遮光行は、感光行と異なるタイミングで読み出される。
【００５３】
例えば、タイミングＴ３からタイミングＴ４までの期間内に垂直遮光領域２５１の第０行が読み出される。以下、垂直遮光領域２５１の第１行から第Ｍ行までが順に読み出される。
【００５４】
垂直遮光領域２５１の次に感光領域２５２の第０行から第Ｎ行までが順に読み出される。例えば、タイミングＴ７からタイミングＴ８までの間に第（Ｎ−３）行が読み出される。全行の読出しにより、１枚の画像データが撮像される。複数枚の画像データを撮像する際には、グローバルシャッターおよび読出しが繰り返し実行される。
【００５５】
図７は、本技術の第１の実施の形態におけるトランジスタの駆動制御の一例を示すタイミングチャートである。露光開始直前のタイミングＴ１から、所定のパルス期間が経過するタイミングＴ１１までにおいて、アドレス制御部２１０は、全行にハイレベルの選択信号、リセット信号および転送信号を供給する。これにより、全行が初期化される。
【００５６】
そして、露光終了のタイミングＴ３の直後のタイミングＴ３１からタイミングＴ４までにおいて、アドレス制御部２１０は、垂直遮光領域２５１の第０行に行選択信号ＳＥＬｏｐｂ０を供給する。
【００５７】
また、タイミングＴ３１の直後のタイミングＴ３２からパルス期間に亘ってアドレス制御部２１０は、垂直遮光領域２５１の第０行にリセット信号ＲＳＴｏｐｂ０を供給する。これにより、第０行のリセットレベルであるＰ相が読み出される。
【００５８】
Ｐ相が読み出された後のタイミングＴ３３からパルス期間が経過するタイミングＴ３４までの間に亘ってアドレス制御部２１０は、垂直遮光領域２５１の第０行に転送信号ＴＲＧｏｐｂ０を供給する。これにより、第０行の信号レベルであるＤ相が読み出される。カラムＡＤＣ２６０は、Ｐ相とＤ相との差分を求めるＣＤＳ（Correlated Double Sampling）処理を行い、ＣＤＳ処理後の正味の遮光画素信号を出力する。
【００５９】
以下、同様の制御により、行が順に読み出される。例えば、タイミングＴ７１からタイミングＴ８までにおいて、アドレス制御部２１０は、感光領域２５２の第（Ｎ−３）行に行選択信号ＳＥＬｅｘｐ（Ｎ−３）を供給する。タイミングＴ７１の直後のタイミングＴ７２からパルス期間に亘ってアドレス制御部２１０は、その行にリセット信号ＲＳＴｅｘｐ（Ｎ−３）を供給する。Ｐ相が読み出された後のタイミングＴ７３からパルス期間が経過するタイミングＴ７４までの間に亘ってアドレス制御部２１０は、その行に転送信号ＴＲＧｅｘｐ（Ｎ−３）を供給する。これらの制御により、感光領域２５２の第（Ｎ−３）行が読み出される。
【００６０】
ここで、画素の暗電流は、その画素が初期化されてから画素信号が読み出されるまでの期間内において、時間の経過に伴って増加する。
【００６１】
例えば、垂直遮光領域２５１の第０行の暗電流は、その行が初期化されるタイミングＴ１１から、その行が読み出されるタイミングＴ３４までの期間内に増加する。また、感光領域２５２の第（Ｎ−３）行の暗電流は、その行が初期化されるタイミングＴ１１から、その行が読み出されるタイミングＴ７４までの期間内に増加する。
【００６２】
また、グローバルシャッターを行う際には、全行について、初期化のタイミングは同一であるが、読出しのタイミングが行ごとに異なる。このため、暗電流量は、行ごとに異なる値となる。
【００６３】
［バイアス電圧供給部の構成例］
図８は、本技術の第１の実施の形態におけるバイアス電圧供給部２３０の一構成例を示すブロック図である。このバイアス電圧供給部２３０は、インバータ２３１と、デッドタイム制御部２３２および２３３とを備える。また、バイアス電圧供給部２３０は、バイアス電圧源２３４および２３５と、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）２３６および２３７とを備える。
【００６４】
インバータ２３１は、タイミング生成部２２０からのバイアス選択信号ＳＥＬｂｉａｓを反転するものである。このインバータ２３１は、反転した反転信号をデッドタイム制御部２３２に供給する。
【００６５】
デッドタイム制御部２３２および２３３は、デッドタイムを制御するものである。ここで、デッドタイムは、ＭＯＳＦＥＴ２３６のゲート電圧とＭＯＳＦＥＴ２３７のゲート電圧とを両方ともローレベルにする期間である。デッドタイムを設けることにより、ＭＯＳＦＥＴ２３６および２３７の一方のターンオン時間と他方のターンオフ時間との差によって、切り替えの際に、バイアス電圧源２３４とバイアス電圧源２３５とが短絡されてしまうことを防止することができる。デッドタイム制御部２３２は、例えば、反転信号の立上りのタイミングを遅延させ、遅延後の信号を制御信号ＣＴＬｅｘｐとしてＭＯＳＦＥＴ２３６のゲートに供給する。一方、デッドタイム制御部２３３は、例えば、バイアス選択信号ＳＥＬｂｉａｓの立上りのタイミングを遅延させ、遅延後の信号を制御信号ＣＴＬｏｐｂとしてＭＯＳＦＥＴ２３７のゲートに供給する。
【００６６】
バイアス電圧源２３４および２３５は、互いに異なるバイアス電圧を生成するものである。バイアス電圧源２３４は、バイアス電圧ＶＢｅｘｐを生成し、ＭＯＳＦＥＴ２３６のドレインと、電圧比測定部２４０とに供給する。一方、バイアス電圧源２３５は、バイアス電圧ＶＢｏｐｂを生成し、ＭＯＳＦＥＴ２３７のドレインと、電圧比測定部２４０とに供給する。これらのバイアス電圧源２３４および２３５として、チャージポンプなどが用いられる。なお、バイアス電圧源２３４および２３５を固体撮像素子２００内に配置しているが、これらを固体撮像素子２００の外部に配置することもできる。
【００６７】
また、ＭＯＳＦＥＴ２３６およびＭＯＳＦＥＴ２３７として例えば、Ｎチャネルのトランジスタが用いられる。ＭＯＳＦＥＴ２３６および２３７のそれぞれのソースは、画素アレイ部２５０に共通に接続される。このソースの電圧が、バイアス電圧ＶＢｓｅｌとして、画素アレイ部２５０が配置された画素領域基板２０１に供給される。
【００６８】
図９は、本技術の第１の実施の形態におけるバイアス電圧の切り替え制御の一例を示すタイミングチャートである。タイミングＴ３からタイミングＴ５までの期間において垂直遮光領域２５１の行が読み出されるものとし、タイミングＴ５以降において感光領域２５２の行が読み出されるものとする。また、タイミングＴ３以前は露光期間である。
【００６９】
タイミング生成部２２０は、タイミングＴ３以前の露光期間において、バイアス電圧ＶＢｅｘｐの選択を指示するローレベルのバイアス選択信号ＳＥＬｂｉａｓを供給する。そしてタイミングＴ３からタイミングＴ５までの期間において、タイミング生成部２２０は、バイアス電圧ＶＢｏｐｂの選択を指示するハイレベルのバイアス選択信号ＳＥＬｂｉａｓを供給する。デッドタイム制御部２３３は、バイアス選択信号ＳＥＬｂｉａｓの立上りをタイミングＴ３５まで遅延させ、遅延後の信号を制御信号ＣＴＬｏｐｂとして供給する。タイミングＴ３からＴ３５までの期間がデッドタイムに該当する。このデッドタイムは、使用されるプロセスに依存して決定される。
【００７０】
タイミング生成部２２０は、タイミングＴ５以降において、ローレベルのバイアス選択信号ＳＥＬｂｉａｓを供給する。デッドタイム制御部２３２は、バイアス選択信号ＳＥＬｂｉａｓの反転信号の立上りをタイミングＴ５５まで遅延させ、遅延後の信号を制御信号ＣＴＬｅｘｐとして供給する。タイミングＴ５からＴ５５までの期間がデッドタイムに該当する。
【００７１】
デッドタイムを除き、バイアス電圧供給部２３０は、垂直遮光領域２５１の読出し期間において、バイアス電圧ＶＢｏｐｂをバイアス電圧ＶＢｓｅｌとして画素領域基板２０１に供給する。一方、バイアス電圧供給部２３０は、感光領域２５２の読出し期間において、デッドタイムを除き、バイアス電圧ＶＢｅｘｐをバイアス電圧ＶＢｓｅｌとして画素領域基板２０１に供給する。
【００７２】
暗電流は、一般に、バイアス電圧に比例して増大する。固体撮像素子２００においては、垂直遮光領域２５１の読出し期間において暗電流を増大させるために、その期間のバイアス電圧ＶＢｏｐｂは、感光領域２５２の読出し時のバイアス電圧ＶＢｅｘｐよりも高い値に設定される。バイアス電圧の制御により暗電流を増大させることにより生じる効果については後述する。
【００７３】
なお、タイミング生成部２２０は、ハイレベルのバイアス選択信号ＳＥＬｂｉａｓによりバイアス電圧ＶＢｏｐｂの選択を指示しているが、逆にローレベルのバイアス選択信号ＳＥＬｂｉａｓによりバイアス電圧ＶＢｏｐｂの選択を指示することもできる。
【００７４】
図１０は、本技術の第１の実施の形態におけるバイアス電圧供給部２３０および画素アレイ部２５０を簡易化した図である。同図において、バイアス電圧供給部２３０内のインバータ２３１と、デッドタイム制御部２３２および２３３と、ＭＯＳＦＥＴ２３６および２３７とからなる回路は簡易化され、スイッチ２３８により表されている。また、例えば、垂直遮光領域２５１が最初に走査され、その次に感光領域２５２が走査されるものとする。この走査順により、垂直遮光領域２５１から遮光画素信号が出力され、次いで感光領域２５２から感光画素信号が出力される。なお、アドレス制御部２１０は、走査方向を逆にして感光領域２５２の次に垂直遮光領域２５１を走査することもできる。
【００７５】
バイアス電圧供給部２３０は、垂直遮光領域２５１から遮光画素信号が出力される期間（すなわち、読出し期間）内にバイアス電圧ＶＢｏｐｂを画素アレイ部２５０全体に供給する。一方、バイアス電圧供給部２３０は、感光領域２５２から感光画素信号が出力される期間（読出し期間）内に、バイアス電圧ＶＢｅｘｐに切り替えて、その電圧を画素アレイ部２５０全体に供給する。
【００７６】
［電圧比測定部の構成例］
図１１は、本技術の第１の実施の形態における電圧比測定部２４０の一構成例を示すブロック図である。この電圧比測定部２４０は、ＡＤＣ２４１および２４２と電圧比取得部２４３とを備える。
【００７７】
ＡＤＣ２４１は、バイアス電圧ＶＢｏｐｂをＡＤ変換して、電圧比取得部２４３に供給するものである。ＡＤＣ２４２は、バイアス電圧ＶＢｅｘｐをＡＤ変換して、電圧比取得部２４３に供給するものである。
【００７８】
電圧比取得部２４３は、ＡＤ変換後のバイアス電圧ＶＢｏｐｂおよびバイアス電圧ＶＢｅｘｐの電圧比の測定値Ｒを次の式により算出するものである。測定値Ｒは、信号処理部２７０に供給される。
Ｒ＝ＶＢｏｐｂ／ＶＢｅｘｐ
【００７９】
このようにバイアス電圧ＶＢｏｐｂおよびＶＢｅｘｐを固体撮像素子２００内部で測定することにより、信号処理部２７０は、使用条件に応じて最適な暗電流補正を行うことができる。なお、バイアス電圧の測定を、固体撮像素子２００の外部で行うこともできる。
【００８０】
図１２は、本技術の第１の実施の形態における時間の経過に伴う暗電流量の推移を示すグラフの一例である。同図における縦軸は、読み出す行の暗電流量を示し、横軸は初期化直後のタイミングＴ１１からの経過時間を示す。暗電流量は、読み出す行内のそれぞれの画素に生じる暗電流の統計量（平均や合計）を電圧に換算した値により表される。
【００８１】
露光期間内において、暗電流量は、時間の経過とともに一定の速度で増加する。露光期間の終了直後のタイミングｔｏｐｂ０からタイミングｔｏｐｂＭまでの垂直遮光領域２５１の読出し期間においてバイアス電圧供給部２３０は、バイアス電圧をＶＢｅｘｐから、より高いＶＢｏｐｂに切り替える。バイアス電圧の上昇により暗電流が増大するため、この期間内の暗電流の増加速度は、露光期間よりも早くなる。言い換えれば、時間ごとの暗電流量の推移を示す直線の傾きが大きくなる。
【００８２】
タイミングｔｏｐｂＭ以降の感光領域２５２の読出し期間においてバイアス電圧供給部２３０は、バイアス電圧を元のＶＢｅｘｐに切り替える。これにより、暗電流の増加速度は、遅くなり、露光期間内と同一の値となる。言い換えれば、直線の傾きが露光期間と同じになる。
【００８３】
遮光画素信号は、暗電流のみで輝度の影響を受けないのに対し、感光画素信号は、暗電流と、輝度に応じた信号とを加えたものである。このため、感光画素信号内の暗電流を直接求めることはできない。しかし、暗電流は時間の経過に伴って増大するため、読出しまでの時間が行ごとに異なるグローバルシャッターでは、行ごとに暗電流量が異なる。したがって、ある感光画素の暗電流を求めるには、遮光画素信号から暗電流の増加速度（傾き）を求め、その速度に感光画素信号の読出し時刻を乗算すればよい。
【００８４】
ここで、バイアス電圧を切り替えない比較例を想定する。この比較例では、一点鎖線に例示するように暗電流の増加速度は一定となる。この構成では、垂直遮光領域２５１の読出し期間内の増加速度が非常に小さい場合に、算出した増加速度の値の誤差が大きくなるおそれがある。この誤差の増大により、暗電流の補正精度が低下し、暗電流によるノイズが画像データに生じるおそれがある。例えば、画像データに筋状のノイズが生じ、このノイズはシェーディングと呼ばれる。
【００８５】
しかしながら、固体撮像素子２００では、バイアス電圧供給部２３０が垂直遮光領域２５１の読出し期間内のバイアス電圧を高くする。バイアス電圧を高くすることにより、画素内の光電変換部３１１の単位電荷当たりの暗電流が増大する。電荷量は時間とともに増大するため、単位電荷当たりの暗電流の増大により、暗電流の増加速度（傾き）が大きくなる。このため、増加速度（傾き）の算出値の誤差が小さくなる。この誤差の低下により、暗電流の補正精度を向上させて、シェーディングを抑制することができる。
【００８６】
なお、遮光行の行数の増大や水平遮光領域の追加によっても、暗電流の補正精度を向上させることができるが、この方法では、画素アレイ部２５０全体に対する感光領域２５２の面積の比率が低下するため、好ましくない。
【００８７】
図１３は、本技術の第１の実施の形態における信号処理部２７０の一構成例を示すブロック図である。この信号処理部２７０は、補正係数算出部２７１、相対時刻変換部２７２、暗電流補正部２７３、信号処理回路２７４および露光制御部２７５を備える。
【００８８】
補正係数算出部２７１は、補正係数ｓｏｐｂおよびｓｅｘｐを算出するものである。ここで、補正係数ｓｅｘｐは、感光領域２５２の読出し期間内の暗電流の増加速度を表し、例えば、図１２に例示した、その期間内の直線の傾きと同じ値である。また、補正係数ｓｏｐｂは、垂直遮光領域２５１の読出し期間内の暗電流の増加速度を表し、例えば、図１２に例示した、その期間内の直線の傾きと同じ値である。この垂直遮光領域２５１の読出し期間内は、高いバイアス電圧により暗電流の増加速度が比較的早くなる。このため、補正係数ｓｏｐｂは補正係数ｓｅｘｐよりも大きい値となる。比較的小さい補正係数ｓｅｘｐの算出は補正係数ｓｏｐｂよりも困難であるため、補正係数算出部２７１は、画素アレイ部２５０からの遮光画素信号を取得し、まず、次の式を用いて補正係数ｓｏｐｂを先に算出する。
ｓｏｐｂ＝（ＶＤｏｐｂＭ−ＶＤｏｐｂ０）／（ｔｏｐｂＭ−ｔｏｐｂ０）・・・式１
上式において、ＶＤｏｐｂＭは、垂直遮光領域２５１内の最後の遮光行（すなわち、第Ｍ行）の遮光画素信号の統計量（合計や平均）であり、その行の暗電流量を示す。ＶＤｏｐｂ０は、垂直遮光領域２５１内の最初の遮光行（すなわち、第０行）の遮光画素信号の統計量（合計や平均）であり、その行の暗電流量を示す。ｔｏｐｂＭは、最後の遮光行の読出し時刻であり、ｔｏｐｂ０は、最初の遮光行の読出し時刻である。これらの時刻は、初期化のタイミングＴ１１を基準とした相対時刻である。
【００８９】
次に補正係数算出部２７１は、算出したｓｏｐｂと、電圧比の測定値Ｒとを用いて、例えば、次の式により補正係数ｓｅｘｐを算出する。
ｓｅｘｐ＝（α×Ｒ＋β）×ｓｏｐｂ＋γ                    ・・・式２
上式において、αは、電圧比に依存する係数であり、βは、電圧比に依存しない係数である。γは、固定の係数である。
【００９０】
係数α、βおよびγは、作成された画素の評価時や精算時の測定結果に基づく近似式から予め算出され、レジスタ通信により設定される。あるいは、固体撮像素子２００を搭載するチップ内蔵の不揮発性の記憶素子により設定される。
【００９１】
なお、補正係数ｓｏｐｂを固体撮像素子２００内部で算出しているが、固体撮像素子２００を制御するマイコンなどにより外部で算出して、固体撮像素子２００に反映することもできる。また、補正係数算出部２７１は、式２により補正係数ｓｅｘｐを算出しているが、その係数を高い精度で算出することができるものであれば、式２以外の式や関数を用いることができる。
【００９２】
また、それぞれの画像データ（フレーム）において、そのフレーム内で求めた暗電流を用いて暗電流補正を行っているが、この構成に限定されない。例えば、固体撮像素子２００は、あるフレームの暗電流を、その次のフレームの参照情報として蓄積して利用することで暗電流補正の精度を向上させることができる。具体的には、固体撮像素子２００が過去のフレームの暗電流を参照情報としてメモリなどに保持しておき、現在のフレームの暗電流と、その参照情報との平均を、感光画素信号から減算すればよい。
【００９３】
続いて、補正係数算出部２７１は、算出した補正係数ｓｅｘｐを暗電流補正部２７３に供給する。なお、補正係数算出部２７１は、特許請求の範囲に記載の補正係数取得部の一例である。
【００９４】
相対時刻変換部２７２は、タイミング生成部２２０からの感光行の行アドレスを、その行の読出し時刻に変換するものである。この読出し時刻は、初期化のタイミングＴ１１を基準とした相対時刻である。相対時刻変換部２７２は、第ｘ行の変換後の時刻をタイミングｔｅｘｐｘとして暗電流補正部２７３に供給する。
【００９５】
暗電流補正部２７３は、補正係数ｓｅｘｐを用いて感光画素信号ＳＩＧｉｎから暗電流ノイズを除去する暗電流補正を行うものである。この暗電流補正部２７３は、次の式により、補正対象の感光画素信号ＳＩＧｉｎに含まれる暗電流量ＶＤｅｘｐｘを求める。
ＶＤｅｘｐｘ＝ＶＤｏｐｂＭ＋ｓｅｘｐ（ｔｅｘｐｘ−ｔｅｘｐ０）      ・・・式３
上式において、ｔｅｘｐ０は、感光領域２５２内の最初の行（すなわち、第０行）の読出し時刻である。
【００９６】
そして、暗電流補正部２７３は、感光画素信号ＳＩＧｉｎから、求めた暗電流量を除去する。例えば、暗電流量ＶＤｅｘｐｘが各列の暗電流の平均であれば、暗電流補正部２７３は、感光画素信号ＳＩＧｉｎから暗電流量ＶＤｅｘｐｘをそのまま減算する。一方、暗電流量ＶＤｅｘｐｘが各列の暗電流の合計であれば、暗電流補正部２７３は、暗電流量ＶＤｅｘｐｘを列数で除算し、感光画素信号ＳＩＧｉｎから、その商を減算する。これにより、画像データにおいてシェーディングなどの暗電流ノイズを除去する暗電流補正を行うことができる。
【００９７】
そして、暗電流補正部２７３は、暗電流ノイズの除去後の信号を感光画素信号ＳＩＧｏｕｔとして信号処理回路２７４および露光制御部２７５に供給する。
【００９８】
信号処理回路２７４は、感光画素信号ＳＩＧｏｕｔに対して、暗電流補正以外の様々な信号処理を実行し、ＤＳＰ回路１２０に供給するものである。
【００９９】
露光制御部２７５は、感光画素信号ＳＩＧｏｕｔから光量を測定し、その測光量に基づいて露光時間や絞り値を制御するものである。この露光制御部２７５は、例えば、メカニカルシャッター１１３の開閉タイミングを制御することにより、露光時間を制御する。これにより、ＡＥ（Auto Exposure）機能が実現される。なお、露光制御部２７５を固体撮像素子２００の内部に配置しているが、固体撮像素子２００の外部に配置することもできる。また、露光制御部２７５は、ＡＥ機能により露光時間を制御しているが、ユーザの操作に従って露光時間を制御することもできる。
【０１００】
なお、信号処理部２７０内の処理の一部または全てを、固体撮像素子２００の外部（例えば、ＤＳＰ回路１２０）が行う構成であってもよい。
【０１０１】
［撮像装置の動作例］
図１４は、本技術の第１の実施の形態における撮像装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、画像データを撮像するためのアプリケーションが実行されたときに開始される。
【０１０２】
撮像装置１００は、メカニカルシャッター１１３の開閉などにより、固体撮像素子２００を露光する（ステップＳ９０１）。露光終了後に固体撮像素子２００は、画素信号の読出しを開始する（ステップＳ９０２）。
【０１０３】
また、固体撮像素子２００内の信号処理部２７０は、補正係数ｓｅｘｐを算出し（ステップＳ９０３）、その係数を用いて、読出し行の暗電流補正を行う（ステップＳ９０４）。そして、固体撮像素子２００は、全行の読出しが完了したか否かを判断する（ステップＳ９０５）。
【０１０４】
読出しが完了していない場合（ステップＳ９０５：Ｎｏ）に固体撮像素子２００は、ステップＳ９０４以降を繰り返し実行する。一方、読出しが完了した場合（ステップＳ９０５：Ｙｅｓ）に固体撮像素子２００は、信号処理等を実行して画像データの撮像動作を終了する。複数枚の画像データを連続して撮像する際には、垂直同期信号に同期して、ステップＳ９０１以降の処理が繰り返し実行される。
【０１０５】
このように、本技術の第１の実施の形態によれば、バイアス電圧供給部２３０は、遮光画素信号が出力される期間内に、感光画素信号が出力される期間とは異なるバイアス電圧を供給するため、暗電流の増加速度を速くすることができる。これにより、バイアス電圧を切り替えない場合と比較して、信号処理部２７０は、暗電流の増加速度を示す補正係数ｓｏｐｂが大きくなり、その係数を高い精度で算出することができる。この高精度の補正係数ｓｏｐｂにより、補正係数ｓｅｘｐを高い精度で算出し、その係数を式３などで用いる暗電流補正において補正精度を向上させることができる。この結果、暗電流ノイズが低減して画像データの画質が向上する。
【０１０６】
［第１の変形例］
上述の第１の実施の形態では、固体撮像素子２００は、単元素半導体の光電変換部３１１により光電変換を行っていたが、この構成では、光電変換効率をさらに向上させることが困難である。この第１の実施の形態の第１の変形例における固体撮像素子２００は、化合物半導体により光電変換を行う点において第１の実施の形態と異なる。
【０１０７】
図１５は、本技術の第１の実施の形態の第１の変形例における遮光画素３１０の一構成例を示す回路図である。この第１の実施の形態の第１の変形例の遮光画素３１０は、単元素半導体の光電変換部３１１の代わりに、化合物半導体の光電変換部３１７を備える点において第１の実施の形態と異なる。化合物半導体として、例えば、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）が用いられる。また、感光画素３２０においても同様に化合物半導体が用いられる。
【０１０８】
化合物半導体を用いることにより、単元素半導体を用いる場合と比較して光電変換効率を向上させることができる。なお、画素アレイ部２５０は、単元素半導体や化合物半導体の代わりに、有機感光体や量子感光体により光電変換を行ってもよい。
【０１０９】
このように本技術の第１の実施の形態では、化合物半導体の光電変換部３１７を用いたため、単元素半導体の光電変換部３１１を用いる場合と比較して、光電変換効率を向上させることができる。
【０１１０】
［第２の変形例］
上述の第１の実施の形態では、垂直遮光領域２５１を感光領域２５２の上側にのみ配置していたが、上側のみでは遮光行の行数が不足するおそれがある。この第１の実施の形態の第２の変形例における固体撮像素子２００は、上側と下側との両方に垂直遮光領域を配置した点において第１の実施の形態と異なる。
【０１１１】
図１６は、本技術の第１の実施の形態の第２の変形例におけるバイアス電圧供給部２３０および画素アレイ部２５０を簡易化した図である。この第１の実施の形態の第２の変形例の画素アレイ部２５０には、垂直遮光領域２５１の代わりに、上側垂直遮光領域２５３および下側垂直遮光領域２５４を配置した点において第１の実施の形態と異なる。
【０１１２】
走査方向において最初に走査される行への方向を上方として、上側垂直遮光領域２５３は、感光領域２５２の上側に配置される。一方、下側垂直遮光領域２５４は、感光領域２５２の下側に配置される。また、上側垂直遮光領域２５３および下側垂直遮光領域２５４のそれぞれの行数は、垂直遮光領域２５１と同様にＭ＋１行である。なお、上側垂直遮光領域２５３および下側垂直遮光領域２５４のそれぞれの行数が異なる構成であってもよい。
【０１１３】
なお、上側垂直遮光領域２５３は、特許請求の範囲に記載の第１の垂直遮光領域の一例であり、下側垂直遮光領域２５４は、特許請求の範囲に記載の第２の垂直遮光領域の一例である。
【０１１４】
図１７は、本技術の第１の実施の形態の第２の変形例における時間の経過に伴う暗電流量の推移を示すグラフの一例である。
【０１１５】
タイミングｔｏｐｂｕ０からタイミングｔｏｐｂｕＭまでの上側垂直遮光領域２５３の読出し期間においてバイアス電圧供給部２３０は、バイアス電圧をＶＢｅｘｐからＶＢｏｐｂに切り替える。これにより、この期間内の暗電流の増加速度は、露光期間よりも早くなる。
【０１１６】
タイミングｔｏｐｂｕＭからタイミングｔｏｐｂｄ０までの感光領域２５２の読出し期間においてバイアス電圧供給部２３０は、バイアス電圧を元のＶＢｅｘｐに切り替える。これにより、暗電流の増加速度は、遅くなる。
【０１１７】
そして、タイミングｔｏｐｂｄ０からタイミングｔｏｐｂｄＭまでの下側垂直遮光領域２５４の読出し期間においてバイアス電圧供給部２３０は、バイアス電圧をＶＢｅｘｐからＶＢｏｐｂに切り替える。これにより、この期間内の暗電流の増加速度は、露光期間よりも早くなる。
【０１１８】
そして、補正係数算出部２７１は、式１の代わりに次の式を用いて補正係数ｓｏｐｂを先に算出する。
ｓｏｐｂ＝｛（ＶＤｏｐｂｕＭ−ＶＤｏｐｂｕ０）＋（ＶＤｏｐｂｄＭ−ＶＤｏｐｂｄ０）｝
／｛（ｔｏｐｂｕＭ−ｔｏｐｂｕ０）＋（ｔｏｐｂｄＭ−ｔｏｐｂｄ０）｝
上式において、ＶＤｏｐｂｕＭは、上側垂直遮光領域２５３内の最後の遮光行の暗電流量を示し、ＶＤｏｐｂｕ０は、その領域内の最初の遮光行の暗電流量を示す。ＶＤｏｐｂｄＭは、下側垂直遮光領域２５４内の最後の遮光行の暗電流量を示し、ＶＤｏｐｂｄ０は、その領域内の最初の遮光行の暗電流量を示す。
【０１１９】
このように、本技術の第１の実施の形態の第２の変形例によれば、上側に加えて、下側にも遮光領域を配置したため、上側のみを配置する場合と比較して遮光行の行数を増大させ、暗電流の補正精度を向上させることができる。
【０１２０】
＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、バイアス電圧供給部２３０は、バイアス選択信号ＳＥＬｂｉａｓに従って画素アレイ部２５０へのバイアス電圧を、バイアス電圧ＶＢｏｐｂおよびＶＢｅｘｐのいずれかに切り替えていた。しかし、この構成では、バイアス電圧の切替えのための素子や回路（ＭＯＳＦＥＴ２３６や２３７など）が必要となり、その分、固体撮像素子２００の回路規模が増大するおそれがある。この第２の実施の形態の固体撮像素子２００は、バイアス電圧の切替えを行わない点において第１の実施の形態と異なる。
【０１２１】
図１８は、本技術の第２の実施の形態におけるバイアス電圧供給部２３０の一構成例を示すブロック図である。この第２の実施の形態のバイアス電圧供給部２３０は、インバータ２３１と、デッドタイム制御部２３２および２３３と、ＭＯＳＦＥＴ２３６および２３７とが配置されない点において第１の実施の形態と異なる。
【０１２２】
また、第２の実施の形態のバイアス電圧源２３４は、バイアス電圧ＶＢｅｘｐを感光領域２５２と電圧比測定部２４０とに供給する。また、バイアス電圧源２３５は、バイアス電圧ＶＢｏｐｂを垂直遮光領域２５１と電圧比測定部２４０とに供給する。
【０１２３】
図１９は、本技術の第２の実施の形態における画素アレイ部２５０の断面図の一例である。光が入射する方向を上方として、画素領域基板２０１の上部には絶縁体２０５の層が設けられる。その絶縁体２０５の上部に、遮光画素３１０および感光画素３２０が配置される。
【０１２４】
遮光画素３１０は、画素領域４１１、出力端子４１２およびメタルマスク４１３を備える。画素領域４１１には、光電変換部３１１と、トランジスタのソースやドレインとが配置される。この画素領域４１１にバイアス電圧ＶＢｏｐｂが供給される。出力端子４１２は、遮光画素信号をカラムＡＤＣ２６０へ出力するための端子である。メタルマスク４１３は、画素領域４１１を遮光する部材である。
【０１２５】
感光画素３２０の構成は、メタルマスク４１３が設けられず、バイアス電圧ＶＢｅｘｐが供給される点以外は、遮光画素３１０と同様である。また、遮光画素３１０と感光画素３２０との間には、エッチングにより溝が形成される。これにより、画素間が分離される。
【０１２６】
なお、エッチングにより画素間を分離しているが、この構成に限定されない。例えば、図２０に例示するように、画素間に絶縁体２０５を設けて分離することもできる。あるいは、図２１に例示するように、画素領域４１１等をＮ＋領域とし、画素間にＰ＋領域２０６を配置して分離することもできる。
【０１２７】
図２２は、本技術の第２の実施の形態における時間の経過に伴う暗電流量の推移を示すグラフの一例である。露光期間と、垂直遮光領域２５１および感光領域２５２の読出し期間とにおいて、常に、垂直遮光領域２５１および感光領域２５２のぞれぞれに異なるバイアス電圧が供給される。これにより、垂直遮光領域２５１および感光領域２５２のそれぞれにおいて、異なる増加速度で暗電流が増加する。同図において、傾きの小さい方の直線は、感光領域２５２の暗電流量の推移を示し、傾きの大きい方の直線は、垂直遮光領域２５１の暗電流量の推移を示す。
【０１２８】
そして、補正係数算出部２７１は、式１の代わりに次の式を用いて補正係数ｓｏｐｂを先に算出する。
ｓｏｐｂ＝ＶＤｏｐｂＭ／ｔｏｐｂＭ
【０１２９】
そして、補正係数算出部２７１は、式２を用いて補正係数ｓｅｘｐを算出する。また、暗電流補正部２７３は、式３の代わりに次の式を用いて暗電流量ＶＤｅｘｐｘを求める。
ＶＤｅｘｐｘ＝ｓｅｘｐ×ｔｅｘｐｘ
【０１３０】
このように、本技術の第２の実施の形態では、バイアス電圧供給部２３０が、垂直遮光領域２５１に感光領域２５２とは異なるバイアス電圧を供給し続けるため、バイアス電圧を切り替えるための回路や素子が不要となる。これにより、固体撮像素子２００の回路規模を削減することができる。
【０１３１】
［変形例］
上述の第２の実施の形態では、垂直遮光領域２５１を感光領域２５２の上側にのみ配置していたが、上側のみでは遮光行の行数が不足するおそれがある。この第２の実施の形態の変形例における固体撮像素子２００は、上側と下側との両方に垂直遮光領域を配置した点において第２の実施の形態と異なる。
【０１３２】
図２３は、本技術の第２の実施の形態の変形例における画素アレイ部２５０の平面図の一例である。この第２の実施の形態の変形例の画素アレイ部２５０には、垂直遮光領域２５１の代わりに、上側垂直遮光領域２５３および下側垂直遮光領域２５４を配置した点において第２の実施の形態と異なる。
【０１３３】
図２４は、本技術の第２の実施の形態の変形例における時間の経過に伴う暗電流量の推移を示すグラフの一例である。第２の実施の形態の変形例の上側垂直遮光領域２５３および下側垂直遮光領域２５４においては、感光領域２５２と異なる増加速度で暗電流が増加する。
【０１３４】
そして、補正係数算出部２７１は、式１の代わりに次の式を用いて補正係数ｓｏｐｂを先に算出する。
ｓｏｐｂ＝｛ＶＤｏｐｂｕＭ＋（ＶＤｏｐｂｄＭ−ＶＤｏｐｂｄ０）｝
／｛ｔｏｐｂｕＭ＋（ｔｏｐｂｄＭ−ｔｏｐｂｄ０）｝
【０１３５】
また、第２の実施の形態の変形例において補正係数ｓｅｘｐおよび暗電流補正の方法は、第２の実施の形態と同様である。
【０１３６】
このように、本技術の第２の実施の形態の変形例によれば、上側に加えて、下側にも遮光領域を配置したため、上側のみを配置する場合と比較して遮光行の行数を増大させ、暗電流の補正精度を向上させることができる。
【０１３７】
＜３．第３の実施の形態＞
上述の第２の実施の形態では、固体撮像素子２００は、垂直遮光領域２５１からの遮光画素信号のみを用いて暗電流を補正していたが、垂直遮光領域２５１のみでは、十分な補正精度を得られない場合がある。この第３の実施の形態の変形例における固体撮像素子２００は、水平遮光領域をさらに設けて、補正精度を向上させた点において第２の実施の形態と異なる。
【０１３８】
図２５は、本技術の第３の実施の形態における画素アレイ部２５０の平面図の一例である。この第３の実施の形態の画素アレイ部２５０には、垂直遮光領域２５１に加えて、水平遮光領域２５５をさらに配置した点において第２の実施の形態と異なる。
【０１３９】
水平遮光領域２５５には、感光行および遮光行と同じ行アドレスの遮光画素３１０が配列される。また、水平遮光領域２５５の列数は、一般に、垂直遮光領域２５１よりも少ない。また、水平遮光領域２５５には、垂直遮光領域２５１と同一のバイアス電圧ＶＢｏｐｂが供給される。
【０１４０】
図２６は、本技術の第３の実施の形態における時間の経過に伴う暗電流量の推移を示すグラフの一例である。第３の実施の形態の垂直遮光領域２５１および水平遮光領域２５５においては、感光領域２５２と異なる増加速度で暗電流が増加する。同図において、傾きの大きな太い実線は、垂直遮光領域２５１の暗電流を示し、傾きの大きな細い実線は、水平遮光領域２５５の暗電流を示す。
【０１４１】
第３の実施の形態の信号処理部２７０は、垂直遮光領域２５１の遮光画素信号を用いて第２の実施の形態と同様の演算により、補正対象の感光行の暗電流量をＶＤｅｘｐｈｘとして求める。そして信号処理部２７０は、水平遮光領域２５５において、補正対象の感光行と同じ行アドレスの遮光行の遮光画素信号の統計量（平均など）を暗電流量ＶＤｅｘｐｖｘとして取得する。信号処理部２７０は、例えば、暗電流量ＶＤｅｘｐｈｘおよびＶＤｅｘｐｖｘの平均を、その行の暗電流量ＶＤｅｘｐｘとして算出し、暗電流補正を行う。なお、信号処理部２７０は、暗電流量ＶＤｅｘｐｈｘと、補正対象と同じ行アドレスの遮光行内の遮光画素信号のそれぞれとの中央値をの暗電流量ＶＤｅｘｐｘとして算出することもできる。
【０１４２】
このように、本技術の第３の実施の形態によれば、水平遮光領域２５５をさらに配置し、その領域の遮光画素信号をさらに用いるため、垂直遮光領域２５１のみを配置する場合と比較して補正精度を向上させることができる。
【０１４３】
＜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。
【０１４４】
図２７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。
【０１４５】
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２７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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【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。
【０１５４】
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２７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。
【０１５５】
図２８は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１５６】
図２８では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０１５７】
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。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。
【０１５８】
なお、図２８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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、例えば、図２の固体撮像素子２００を、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、暗電流ノイズを除去して、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
【０１６４】
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【０１６５】
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なく、また、他の効果があってもよい。
【０１６６】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）遮光された遮光画素から遮光画素信号が出力されている期間内に所定値のバイアス電圧を前記遮光画素に供給し、遮光されていない感光画素から感光画素信号が出力されている内に前記所定値と異なる値のバイアス電圧を前記感光画素に供給するバイアス電圧供給部と、
前記遮光画素信号を用いて前記感光画素信号から暗電流ノイズを除去する処理を実行する信号処理部と
を具備する固体撮像素子。
（２）前記バイアス電圧供給部は、前記遮光画素信号が出力されている期間内に前記遮光画素および前記感光画素の両方に前記所定値のバイアス電圧を供給し、前記感光画素信号が出力されている期間内に前記所定値と異なるバイアス電圧を前記遮光画素および前記感光画素の両方に供給する
前記（１）記載の固体撮像素子。
（３）前記バイアス電圧供給部は、前記遮光画素信号が出力されている期間内と前記感光画素信号が出力されている期間内との両方において互いに異なる前記バイアス電圧を前記感光画素および前記遮光画素のそれぞれに供給する
前記（１）記載の固体撮像素子。
（４）それぞれが所定方向に沿って配列された前記感光画素からなる複数の感光行のそれぞれに割り当てられた行アドレスを順に選択するアドレス制御部をさらに具備し、
前記遮光画素は、前記感光行と異なる行アドレスが割り当てられた垂直遮光領域と前記感光行と同一の行アドレスが割り当てられた水平遮光領域とのそれぞれに配列される
前記（３）記載の固体撮像素子。
（５）前記信号処理部は、前記遮光画素および前記感光画素の全てについて露光開始タイミングおよび露光終了タイミングを同時に制御する
前記（１）から（４）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（６）それぞれが所定方向に沿って配列された前記感光画素からなる複数の感光行のそれぞれに割り当てられた行アドレスを順に選択するアドレス制御部をさらに具備し、
前記遮光画素は、前記感光行と異なる行アドレスが割り当てられた第１の垂直遮光領域と前記感光行および前記第１の垂直遮光領域と異なる行アドレスが割り当てられた第２の垂直遮光領域とのそれぞれに配列される
前記（１）から（５）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（７）前記遮光画素および前記感光画素は、所定の基板に配置され、
前記信号処理部は、前記所定の基板に積層された基板に配置される
前記（１）から（６）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（８）前記信号処理部は、
前記バイアス電圧と前記遮光画素信号とに基づいて前記暗電流ノイズの増加速度を表す補正係数を取得する補正係数取得部と、
前記補正係数を用いて前記感光画素信号から前記暗電流ノイズを除去する暗電流補正部とを備える
前記（１）から（７）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（９）前記遮光画素および感光画素のそれぞれは、光電変換を行う光電変換部を備える
前記（１）から（８）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１０）前記光電変換部は、単元素半導体のデバイスである
前記（９）記載の固体撮像素子。
（１１）前記光電変換部は、化合物半導体のデバイスである
前記（９）記載の固体撮像素子。
（１２）遮光された遮光画素から遮光画素信号が出力されている期間内に所定値のバイアス電圧を前記遮光画素に供給し、遮光されていない感光画素から感光画素信号が出力されている内に前記所定値と異なる値のバイアス電圧を前記感光画素に供給するバイアス電圧供給部と、
前記遮光画素信号を用いて前記感光画素信号から暗電流ノイズを除去する処理を実行する信号処理部と、
前記暗電流ノイズが除去された感光画素信号からなる画像データを記憶する記憶部と
を具備する撮像装置。
（１３）遮光された遮光画素から遮光画素信号が出力されている期間内に所定値のバイアス電圧を前記遮光画素に供給し、遮光されていない感光画素から感光画素信号が出力されている内に前記所定値と異なる値のバイアス電圧を前記感光画素に供給するバイアス電圧供給手順と、
前記遮光画素信号を用いて前記感光画素信号から暗電流ノイズを除去する処理を実行する信号処理手順と
を具備する固体撮像素子の制御方法。
【符号の説明】
【０１６７】
１００  撮像装置
１１１  撮像レンズ
１１２  絞り
１１３  メカニカルシャッター
１２０  ＤＳＰ回路
１３０  表示部
１４０  操作部
１５０  バス
１６０  フレームメモリ
１７０  記憶部
１８０  電源部
２００  固体撮像素子
２０１  画素領域基板
２０２  制御基板
２０３  メタル
２０５  絶縁体
２０６  Ｐ＋領域
２１０  アドレス制御部
２２０  タイミング生成部
２３０  バイアス電圧供給部
２３１  インバータ
２３２、２３３  デッドタイム制御部
２３４、２３５  バイアス電圧源
２３６、２３７  ＭＯＳＦＥＴ
２３８  スイッチ
２４０  電圧比測定部
２４１、２４２  ＡＤＣ
２４３  電圧比取得部
２５０  画素アレイ部
２５１  垂直遮光領域
２５２  感光領域
２５３  上側垂直遮光領域
２５４  下側垂直遮光領域
２５５  水平遮光領域
２６０  カラムＡＤＣ
２７０  信号処理部
２７１  補正係数算出部
２７２  相対時刻変換部
２７３  暗電流補正部
２７４  信号処理回路
２７５  露光制御部
３０１  負荷ＭＯＳ回路
３１０  遮光画素
３１１、３１７  光電変換部
３１２  転送トランジスタ
３１３  リセットトランジスタ
３１４  浮遊拡散領域
３１５  増幅トランジスタ
３１６  選択トランジスタ
３２０  感光画素
４１１  画素領域
４１２  出力端子
４１３  メタルマスク
１２０３１  撮像部
【図１】
2019186804.tif 000003
【図２】
2019186804.tif 000004
【図３】
2019186804.tif 000005
【図４】
2019186804.tif 000006
【図５】
2019186804.tif 000007
【図６】
2019186804.tif 000008
【図７】
2019186804.tif 000009
【図８】
2019186804.tif 000010
【図９】
2019186804.tif 000011
【図１０】
2019186804.tif 000012
【図１１】
2019186804.tif 000013
【図１２】
2019186804.tif 000014
【図１３】
2019186804.tif 000015
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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