(57)【要約】【課題】  従来技術には、第２の変化量よりも小さい第１の変化量で電位が変化するランプ信号を用いたＡＤ変換の精度が低下する課題がある。【解決手段】  第１の変化量で電位が変化するランプ信号を伝送する第１配線が備える容量を、第１の変化量よりも大きい第２の変化量で電位が変化するランプ信号を伝送する第２配線が備える容量よりも大きくする。【選択図】  図１
2019041327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位時間あたり第１の変化量で電位が変化する第１ランプ信号と、単位時間あたり前記第１の変化量よりも大きい第２の変化量で電位が変化する第２ランプ信号とを供給するランプ信号供給部と、
前記第１ランプ信号を伝送する第１配線と、
前記第２ランプ信号を伝送する第２配線と、
前記第１配線および前記第２配線に接続され、前記第１ランプ信号と前記第２ランプ信号の一方のランプ信号を出力する選択部と、前記選択部から出力される前記ランプ信号と、アナログ信号との第１比較を行う比較部とを有し、前記第１比較によって前記アナログ信号に対応するデジタル信号を各々が得るＡＤ変換部とを有し、
前記第２配線に備わる容量よりも前記第１配線に備わる容量が大きいことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記比較部は、前記アナログ信号と閾値との比較である第２比較を行い、
前記第１比較の結果が、前記アナログ信号が前記閾値よりも振幅が小さいことを示す場合には、前記第１比較に用いるランプ信号は前記第１ランプ信号であり
前記第１比較の結果が、前記アナログ信号が前記閾値よりも振幅が大きいことを示す場合には、前記第１比較に用いるランプ信号は前記第２ランプ信号であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記ランプ信号供給部が前記閾値を生成し、
前記第１配線が、前記ランプ信号供給部から前記ＡＤ変換部に前記閾値を伝送することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記選択部は、前記第１配線に接続された第１バッファと、前記第２配線に接続された第２バッファとを備え、前記第１バッファと前記第２バッファの一方を前記比較部に接続し、
前記第１配線に備わる容量は、前記ランプ信号供給部から前記第１バッファまでの電気的経路の容量であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第２配線の容量は、前記ランプ信号供給部から前記第２バッファまでの電気的経路の容量であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記選択部は、前記第１バッファと前記第２バッファの一方を前記比較部に接続することによって、前記第１ランプ信号と前記第２ランプ信号の一方のランプ信号を前記比較部に出力することを特徴とする請求項４または５に記載の撮像装置。
【請求項７】
単位時間あたり第１の変化量で電位が変化する第１ランプ信号と、単位時間あたり前記第１の変化量よりも大きい第２の変化量で電位が変化する第２ランプ信号とを供給するランプ信号供給部と、
前記第１ランプ信号を伝送する第１配線と、
前記第２ランプ信号を伝送する第２配線と、
前記第１配線に接続され、前記第２配線には接続されない第１比較部を有し、前記第１比較部が前記第１ランプ信号とアナログ信号との比較である第３比較を行うことによって前記アナログ信号に対応するデジタル信号を得る第１ＡＤ変換部と、
前記第２配線に接続され、前記第１配線には接続されない第２比較部を有し、前記第２比較部が前記第２ランプ信号と、前記第３比較に用いられる前記アナログ信号との比較である第４比較を行うことによって前記アナログ信号に対応するデジタル信号を得る第２ＡＤ変換部とを有し、
前記第２配線に備わる容量よりも、前記第１配線に備わる容量の方が大きいことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
前記第２配線に備わる容量よりも前記第１配線に備わる容量が大きくなるように前記第１配線に接続された容量素子を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第１配線に接続された容量素子を有し、
前記第２配線には容量素子が接続されていないことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記容量素子がＭＩＭ構造を備える容量素子であることを特徴とする請求項８または９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記容量素子がＭＯＳ構造を備える容量素子であることを特徴とする請求項８または９に記載の撮像装置。
【請求項１２】
複数の前記ＡＤ変換部を有し、
前記第１配線において、前記複数のＡＤ変換部のうち、前記ランプ信号供給部に至る電気的経路が最も短い第１のＡＤ変換部を含み、
前記容量素子は、前記第１配線において、前記ランプ信号供給部から前記第１のＡＤ変換部に至る電気的経路に設けられていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記容量素子と前記第１配線との接続と非接続とを切り替えるスイッチをさらに有することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
光電変換することによって生成した電荷に基づく光信号を出力する画素を備え、
前記アナログ信号が、前記光信号に基づく信号であることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記画素が設けられた第１基板と、前記ＡＤ変換部が設けられた第２基板とを備え、前記容量素子が、前記第１基板と、前記第２基板の一方に設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記画素が設けられた第１基板と、前記ＡＤ変換部が設けられた第２基板と、前記容量素子が設けられた第３基板とを有することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記第１配線の幅が、前記第２配線の幅よりも太いことによって、前記第２配線に備わる容量よりも前記第１配線に備わる容量が大きいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記ランプ信号供給部が、前記第１ランプ信号と前記第２ランプ信号を出力するデジタルアナログ変換器を有することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置が出力する信号を処理することによって画像を生成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２０】
請求項１〜１８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、を有する移動体であって、
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をさらに有することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置、撮像システム、移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較部を含むＡＤ変換部を備える撮像装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、単位時間あたり第１の変化量で電位が変化するランプ信号を伝送する第１配線と、単位時間あたり第１の変化量よりも大きい第２の変化量で電位が変化するランプ信号を伝送する第２配線とが設けられた撮像装置が記載されている。この撮像装置は、第１配線と第２配線の一方が比較部に選択的に接続される構成を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２５１６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の撮像装置では、第１配線に備わる容量と第２配線に備わる容量についての検討がなされていない。したがって、第１の変化量で電位が変化するランプ信号を用いたＡＤ変換の精度の向上の余地が有った。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の課題を鑑みて為されたものであり、その一の態様は、単位時間あたり第１の変化量で電位が変化する第１ランプ信号と、単位時間あたり前記第１の変化量よりも大きい第２の変化量で電位が変化する第２ランプ信号とを供給するランプ信号供給部と、前記第１ランプ信号を伝送する第１配線と、前記第２ランプ信号を伝送する第２配線と、較部と、前記第１配線および前記第２配線に接続され、前記第１ランプ信号と前記第２ランプ信号の一方のランプ信号を前記比較部に出力する選択部とを各々が有し、前記比較部が前記選択部から出力される前記ランプ信号とアナログ信号との第１比較を行うことによって前記アナログ信号に対応するデジタル信号を各々が得る複数のＡＤ変換部とを有し、前記第２配線に備わる容量よりも前記第１配線に備わる容量が大きいことを特徴とする撮像装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、第１の変化量で電位が変化するランプ信号を用いたＡＤ変換の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】撮像装置の構成を示した図
【図２】撮像装置のＡＤ変換動作を示した図
【図３】撮像装置のＡＤ変換動作を示した図
【図４】画素アレイ１１０の入射光量を模式的に示した図
【図５】撮像装置の構成を示した図
【図６】ランプ生成器の構成を示した図
【図７】撮像装置の構成を示した図
【図８】撮像システムの構成を示した図
【図９】移動体の全体図
【図１０】移動体の制御フローを示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、各実施例の撮像装置を説明する。なお、以下の説明では、特に断りの無い限り、トランジスタはＮ型トランジスタであるものとする。しかし、以下に述べる実施例はＮ型トランジスタに限定されるものでは無く、Ｐ型トランジスタを適宜用いてもよい。その場合には、トランジスタのゲート、ソース、ドレインの電位を、実施例中の説明に対し適宜変更することができる。例えば、スイッチとして動作させるトランジスタであれば、ゲートに供給する電位のローレベルとハイレベルとを、実施例中の説明に対し逆転させるようにすればよい。
【００１０】
（実施例１）
＜撮像装置の全体説明＞
図１は実施例１に関わる撮像装置の模式図である。
【００１１】
撮像装置は、画素１００が複数行および複数列に渡って配された画素アレイ１１０と、画素１００を行ごとに走査する垂直走査回路１２０を有する。画素１００は不図示の光電変換部を備える。この光電変換部は、画素１００に入射した光量に応じた電荷を生成する。また、撮像装置は、画素１００が配された列に対応して配された垂直信号線１３０と、画素１００が配された列に対応して配された列ＡＤ変換器１４０（ＡＤ変換部）を有する。また、撮像装置は、ランプ生成器１５０（ランプ信号供給部）と、容量素子１５５を有する。
【００１２】
列ＡＤ変換器１４０は、比較器１６０（比較部）、選択部１７０、列制御部２００、メモリ部２５０を有する。選択部１７０はスイッチ１８０とスイッチ１９０を有する。
【００１３】
列制御部２００は、メモリ２１０とＮＡＮＤゲート２２０、ＮＡＮＤゲート２３０、ＩＮＶゲート２４０を有する。メモリ部２５０はパルス生成器２６０、セレクタ２６５、メモリ２７０、メモリ２８０、メモリ２９０、セレクタ３００を有する。また、撮像装置は、クロックを計数したカウント信号ｃｎｔを、各列の列ＡＤ変換器１４０に出力するカウンタ３１０と、各列の列ＡＤ変換器１４０を走査することで各列の列ＡＤ変換器１４０から信号を読み出す水平走査回路３２０と、出力回路３３０を有する。ランプ生成器１５０は、単位時間あたり第１の変化量で電位が変化するランプ信号ｒａｍｐＬ（第１ランプ信号）を第１配線１５１に出力する。また、ランプ生成器１５０は、単位時間あたり第１の変化量よりも大きい第２の変化量で電位が変化するｒａｍｐＨ（第２ランプ信号）を第２配線１５２に出力する。
【００１４】
また、列制御部２００へは不図示のタイミングジェネレータ（制御部）から、制御信号ｓ１、制御信号ｓ２、制御信号ｓ３が供給される。
【００１５】
図１では、容量素子１５５の第１配線１５１への接続位置を示している。つまり、複数の列ＡＤ変換器１４０のうち、ランプ生成器１５０との間の電気的経路が最も短い列ＡＤ変換器１４０（図１で言う左端の列ＡＤ変換器１４０）と、ランプ生成器１５０との間の電気的経路に接続されている。
【００１６】
＜撮像装置の動作説明＞
図２を用いて、列ＡＤ変換器１４０の動作について説明する。本実施例の列ＡＤ変換器１４０は、画素１００が入射光に基づいて出力する信号の大きさに基づいて、ＡＤ変換に用いるランプ信号をランプ信号ｒａｍｐＬ、ｒａｍｐＨのいずれかを選択する。ここで述べる動作は、低輝度の光が入射した画素１００が出力する信号をＡＤ変換する場合とする。つまり、画素１００が入射光に基づいて出力する信号を、ランプ信号ｒａｍｐＬを用いてＡＤ変換する例である。
【００１７】
また、図２では、画素１００の光電変換部が光に基づいて電子を蓄積するものとしている。つまり、画素１００に入射する光量が増加するにしたがって、画素１００が出力する信号の電位は低下する。また、本明細書では振幅の言葉を使用することがある。この振幅とは、ある基準電位からの変化量を表す。つまり、画素１００に入射する光量が増加するにしたがって、画素１００が出力する信号の電位は低下し、信号の振幅は大きくなる。
【００１８】
時刻ｔ０において、制御信号ｓ２はＬレベルであり、制御信号ｓ３はＨレベルである。これにより、選択部１７０において、スイッチ１８０がオンであり、スイッチ１９０がオフである。よって、比較器１６０の非反転入力ノードは第１配線１５１が接続され、ランプ信号ｒａｍｐＬが入力される。
【００１９】
また、垂直信号線１３０の電位は画素１００のリセットレベル相当のレベルである。この時、比較器１６０の非反転入力ノードの電圧＞反転入力ノードの電圧であるので、比較器出力はＨレベルである。
【００２０】
時刻ｔ０から時刻ｔ２までの期間、ランプ生成器１５０はランプ信号ｒａｍｐＬの電位を第１の変化量で低下させる。以下、ランプ信号ｒａｍｐＬ、ｒａｍｐＨの電位のリセット電位をランプリセット電位と表記する。また、ランプ信号ｒａｍｐＬ、ｒａｍｐＨの電位の変化を開始するタイミングをランプ開始タイミングと表記する。また、カウンタ３１０は、ランプ生成器１５０のランプ信号ｒａｍｐＬ、ｒａｍｐＨのいずれかの電位の変化の開始に合わせて、カウント信号ｃｎｔのカウントアップを開始する。ここでは、カウンタ３１０は、ランプ信号ｒａｍｐＬの電位の変化の開始に合わせてカウント信号ｃｎｔのカウントアップを開始する。以下、カウンタ３１０がカウントアップを開始するタイミングをカウント開始タイミングと表記する。理想的には、ランプ開始タイミングとカウント開始タイミングは一致する。
【００２１】
時刻ｔ１に、ランプ信号ｒａｍｐＬの電位が垂直信号線１３０の電位を下回る。これにより、比較器１６０の出力がＨレベルからＬレベルに変化する。パルス生成器２６０は、比較器１６０の出力の変化に対応して、所定の期間のみＨレベルとなるパルス（ワンショットパルス）を生成する。この所定の期間とは、典型的にはクロックの数周期分の長さである。セレクタ２６５は該パルスをメモリ２７０へ供給する。この動作により、時刻ｔ１に、カウント信号ｃｎｔがメモリ２７０に書き込まれる。これが、リセットレベルに対するランプ信号ｒａｍｐＬによるＡＤ変換結果として得られるデジタル信号である。
【００２２】
時刻ｔ２に、ランプ生成器１５０はランプ信号ｒａｍｐＬの電位をランプ開始タイミングの電位にリセットする。これにより、比較器１６０の出力はＬレベルからＨレベルへ戻る。また、カウンタ３１０は、カウント信号ｃｎｔをカウント開始タイミングの値にリセットする。
【００２３】
その後、時刻ｔ３に、不図示のタイミングジェネレータは、制御信号ｓ３をＬレベルにする。これにより、選択部１７０において、スイッチ１８０がオフとなり、スイッチ１９０がオンとなる。よって、比較器１６０の非反転入力ノードは第２配線１５２が接続され、ランプ信号ｒａｍｐＨが入力される。
【００２４】
時刻ｔ３から時刻ｔ５の期間、ランプ生成器１５０はランプ信号ｒａｍｐＨの電位を第１の変化量よりも大きい第２の変化量で低下させる。また、このランプ信号ｒａｍｐＨの電位の変化の開始にあわせて、カウンタ３１０がカウント信号ｃｎｔをカウントアップする。
【００２５】
時刻ｔ４に、ランプ信号ｒａｍｐＨの電位が垂直信号線１３０の電位を下回る。これにより、比較器１６０の出力がＨレベルからＬレベルに変化する。パルス生成器２６０は、比較器１６０の出力の変化に対応して、所定の期間のみＨレベルとなるパルス（ワンショットパルス）を生成する。セレクタ２６５は該パルスをメモリ２８０へ供給する。この動作により、時刻ｔ４に、カウント信号ｃｎｔがメモリ２８０に書き込まれる。これが、リセットレベルに対するランプ信号ｒａｍｐＨによるＡＤ変換結果として得られるデジタル信号である。
【００２６】
時刻ｔ５に、ランプ信号ｒａｍｐＨとカウント信号ｃｎｔはリセットされる。比較器１６０の出力はＬレベルからＨレベルへ戻る。また、制御信号ｓ３がＨレベルに戻ることにより、比較器１６０の非反転入力には再びランプ信号ｒａｍｐＬが入力される状態となる。
【００２７】
時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間に、画素１００が、光に基づく信号（光信号）の垂直信号線１３０への出力を開始する。これにより、垂直信号線１３０の電位は光信号相当のレベル（光信号に基づく信号であり、アナログ信号の一例）となる。不図示であるが、比較器１６０の前段に、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）回路を設けてもよい。この場合には、光信号に基づく信号は、光信号から画素１００のノイズ信号を差し引いた信号となる。また、比較器１６０の前段に増幅器を設けてもよい。この場合には、光信号に基づく信号は、光信号を増幅した信号となる。
【００２８】
時刻ｔ６に、ランプ生成器１５０は、ランプ信号ｒａｍｐＬの電位を判定閾値のレベルに低下させる。比較器１６０は、判定閾値と、光信号に基づく信号とを比較する。
【００２９】
前述したように、図２においては、低輝度の光が入射した画素１００が出力する信号をＡＤ変換する場合を示している。したがって、垂直信号線１３０の電位の方がランプ信号ｒａｍｐＬより大きくなる。振幅で言えば、垂直信号線１３０の振幅は、ランプ信号ｒａｍｐＬの判定閾値の振幅よりも小さい。したがって、比較器１６０の出力がＬレベルとなる。この時に制御信号ｓ１を時刻ｔ６〜７にかけてＨレベルとすることで、判定結果であるＬレベルをメモリ２１０へ書き込む。
【００３０】
時刻ｔ８に、ランプ生成器１５０はランプ信号ｒａｍｐＬを、ランプ開始時の電位に戻す。これにより、比較器１６０の出力はＨレベルに戻る。
【００３１】
そして、時刻ｔ９に、不図示のタイミングジェネレータが制御信号ｓ２をＨレベルとする。これにより、メモリ２１０に書き込まれた判定結果が選択部１７０におけるスイッチの接続状態に反映される。
【００３２】
今、メモリ２１０にはＬレベルが書き込まれていることにより、選択部１７０においては、スイッチ１８０がオン、スイッチ１９０がオフとなる。よって、比較器１６０の非反転入力ノードは第１配線１５１に接続され、ランプ信号ｒａｍｐＬが入力される。
【００３３】
時刻ｔ９以降、ランプ生成器１５０は、ランプ信号ｒａｍｐＬの電位を第１の変化量で低下させる。また、カウンタ３１０は、カウント信号ｃｎｔのカウントアップを行う。時刻ｔ１０で、比較器１６０の出力がＬレベルに変化する。これにより、光信号に基づく信号のランプ信号ｒａｍｐＬによるＡＤ変換結果がメモリ２９０へ書き込まれる。
【００３４】
時刻ｔ１１でランプ信号ｒａｍｐＬとカウント信号ｃｎｔがリセットされる。図２に示した例では、メモリ２１０に書き込まれた判定結果により、セレクタ３００からは、メモリ２７０に書き込まれたＡＤ変換結果が選択されて出力される。つまり、光信号に基づく信号のＡＤ変換に用いたランプ信号と単位時間あたりの電位変化量が同じランプ信号を用いて生成した、リセットレベルに対応するＡＤ変換結果がセレクタ３００から出力される。
【００３５】
時刻ｔ１１以降、メモリ２１０、２７０、２９０に書き込まれた判定結果およびＡＤ変換結果が、水平走査回路３２０を介して水平転送される。出力回路３３０では、メモリ２７０と２９０のＡＤ変換結果からＳ−Ｎなどの処理を行った後に信号の出力を行う。この時に、メモリ２１０の判定結果に応じて、異なる処理を加える。この点については、後述する。以上のように、垂直信号線１３０の信号レベルが低輝度の場合には、単位時間当たりの電位変化量が小さい方のランプ信号であるランプ信号ｒａｍｐＬを選択して用いる。これにより、量子化誤差等によるランダムノイズを小さくした、高分解能、高精度のＡＤ変換を行うことが可能となる。
【００３６】
次に、図３を用いて、高輝度の光が入射した画素１００が出力する信号をＡＤ変換する場合について説明する。時刻ｔ６までは、図２と同様である。
【００３７】
図３においては、時刻ｔ６での垂直信号線１３０の電位の低下量（振幅）が大きいため、比較器１６０の出力はＨレベルのままとなる。よって、メモリ２１０へはＨレベルが書き込まれる。
【００３８】
つまり、垂直信号線１３０の信号レベルと判定閾値との比較の結果に応じて、メモリ２１０へ書き込まれる結果が変化する。
【００３９】
これにより、時刻ｔ９以降、比較器１６０の非反転入力ノードに第２配線１５２が接続され、ランプ信号ｒａｍｐＨが入力される。
【００４０】
時刻ｔ１０では、信号レベルに対するランプ信号ｒａｍｐＨによるＡＤ変換結果がメモリ２９０へ書き込まれる。図３の場合は、メモリ２１０に書き込まれた判定結果により、セレクタ３００からは、メモリ２８０に書き込まれたＡＤ変換結果が選択されて出力される。時刻ｔ１１以降で、メモリ２１０、２８０、２９０に書き込まれた判定結果およびＡＤ変換結果が、水平走査回路３２０を介して水平転送される。この時に、メモリ２１０の判定結果から、出力回路３３０ではＳ−Ｎ処理に加えて、ランプ信号ｒａｍｐＬとｒａｍｐＨの傾きの比に応じたゲインをＡＤ変換結果に印加するなどの処理を行った後に信号の出力を行う。
【００４１】
また、ランプ開始タイミングとカウント開始タイミングが同じであるとして説明した。このランプ開始タイミングとカウント開始タイミングとオフセットが有る場合、出力回路３３０はこのオフセットに起因するＡＤ変換誤差を低減するようにＡＤ変換結果を補正してもよい。また、出力回路３３０は、ランプ信号ｒａｍｐＬとランプ信号ｒａｍｐＨ間のスロープ動作のスタートタイミングや伝搬遅延のズレなどによって生じるオフセット差の補正などを行ってもよい。以上のように、垂直信号線１３０の信号レベルが高輝度相当の場合には、傾きがより大きいランプ信号ｒａｍｐＨを選択して用いる。これにより、量子化誤差等によるＡＤ変換器１４０のランダムノイズは増加するが、垂直信号線１３０側に現れる光ショットノイズが支配的となりトータルのランダムノイズへの影響は軽微としつつ、読み出し時間の短縮を行うことが可能となる。
【００４２】
＜第１配線１５１に接続される容量素子１５５による効果＞
本実施例では、ランプ信号ｒａｍｐＬを伝送する第１配線１５１に、容量素子１５５を付与している。これにより、ＡＤ変換精度の向上を実現できる。以下、この効果について説明する。
【００４３】
ランプ信号ｒａｍｐＬ、ｒａｍｐＨにはノイズ（典型的にはランダムノイズ）が含まれる。このノイズが比較器１６０に入力されると、図２、図３に示した比較器１６０の出力が変化するタイミングが、本来変化すべきタイミングである時刻ｔ１、時刻ｔ４とは異なるタイミングとなる。これにより、ＡＤ変換結果が、本来得られる結果とは異なる結果となる。これは、第１配線１５１、第２配線１５２に共通に接続される複数の列ＡＤ変換器１４０で共通に現れる。したがって、撮像装置の外部に設けられる、本実施例では不図示の信号処理部がＡＤ変換結果を用いて画像を生成する場合、この画像に横筋状の縞（横筋状ノイズ）が現れうる。この横筋状ノイズの画像での目立ち方は、画素毎のノイズばらつきの大きさが影響する。つまり、画素毎のノイズのばらつきが大きい場合は、ＡＤ変換結果に含まれるランプ信号起因のノイズが相対的に低くなるため、横筋状ノイズは目立ちにくくなる。一方、画素毎のノイズのばらつきが小さい場合は、ＡＤ変換結果に含まれるランプ信号起因のノイズが相対的に大きくなるため、横筋状ノイズは目立ちやすくなる。
【００４４】
画素のノイズは、入射する光量の増加に応じて、光ショットノイズが支配的となる。この時、光ショットノイズが支配的となる光量では、画素毎のノイズの大小関係は、光ショットノイズの大小関係と対応する。よって、光ショットノイズが支配的となる光量の領域においては、画素毎のノイズは、光量に依存することとなる。
【００４５】
図１においては、ランプ信号ｒａｍｐＨは光ショットノイズによる画素毎のノイズのばらつきが大きい高輝度の光が入射した画素１００が出力する光信号のＡＤ変換に用いられる。よって、ＡＤ変換結果に含まれるノイズには、ランプ信号ｒａｍｐＨのノイズよりも光ショットノイズが支配的であることから、画像における横筋状ノイズは目立ちにくい。よって、ランプ信号ｒａｍｐＨに含まれるノイズの影響は無視できる。
【００４６】
一方、低輝度の光が入射した画素１００の光信号をＡＤ変換する際には、ＡＤ変換結果に含まれるノイズにおいて、光ショットノイズの寄与が少なくなるために、ランプ信号ｒａｍｐＬのノイズの寄与が相対的に大きくなる。したがって、画像において横筋状ノイズが目立ちやすい。この横筋状ノイズを低減するためには、ＡＤ変換に用いられるランプ信号ｒａｍｐＬのノイズを抑制することが重要である。
【００４７】
本発明では、ランプ信号ｒａｍｐＬのノイズを抑制するため、ランプ信号ｒａｍｐＬを伝送する第１配線１５１に容量素子１５５を付与する。これにより、ランプ信号ｒａｍｐＬのノイズを抑制することができる。
【００４８】
ランプ信号ｒａｍｐＨに容量素子を付与してもよいが、この場合には、ランプ信号ｒａｍｐＨに付与する容量素子の容量値よりも、ランプ信号ｒａｍｐＬに付与する容量素子の容量値を大きくすれば良い。好適には、ランプ信号ｒａｍｐＨには容量素子を付与せず、ランプ信号ｒａｍｐＬにのみ容量素子を付与すれば、ランプ信号ｒａｍｐＨに付与する容量素子を省略できる分、チップ面積を低減できる。これにより、撮像装置の製造コストを抑制することができる効果も得られる。
【００４９】
なお、容量素子１５５の構造は特に限定されない。容量素子１５５として、ＭＩＭ構造（ＭＩＭ：Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）を備える容量素子を利用できる。また、容量素子１５５として、ＭＯＳ構造（ＭＯＳ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を備える容量素子を利用することができる。
【００５０】
＜ランプ生成器の構造と動作＞
ここで、図６にランプ生成器１５０の等価回路の一例を示す。ランプ生成器１５０は抵抗３７０、抵抗３８０、抵抗３９０、スロープ電流生成器３９５を有する。スロープ電流生成器３９５は、複数の電流源４２０と、複数のスイッチ４００と、複数のスイッチ４１０を有する。１つの電流源４２０に対して、１つのスイッチ４００、１つのスイッチ４１０が接続されている。換言すれば、各々が１つの電流源４２０、１つのスイッチ４００、１つのスイッチ４１０を備える複数の組が互いに並列に配されている。
【００５１】
ランプ開始時（例えば、図２の時刻ｔ０時）は全てのスイッチ４００がオンであり、全てのスイッチ４１０がオフである。この場合、全ての電流源４２０の電流は抵抗３７０に流れており、ランプ信号ｒａｍｐＬとランプ信号ｒａｍｐＨともに電源電圧と等しいランプリセット電位になっている。その後、不図示のタイミングジェネレータから供給されるクロック信号ＣＬＫの信号値が変化するごとに、一つの組ずつスイッチ４００、４１０のオンとオフが切り替わる。これにより、抵抗３８０、抵抗３９０に流れる電流がクロック信号ＣＬＫの信号値が変化するごとに増加していく。つまり、スロープ電流生成器３９５は、デジタルアナログ変換器として動作している。これにより、ランプ信号ｒａｍｐＬ、ランプ信号ｒａｍｐＨともに電位が下がる。この時、ランプ信号ｒａｍｐＬは抵抗３８０の電圧降下で電位が下がるのに対して、ランプ信号ｒａｍｐＨは抵抗３８０と抵抗３９０の２つ分の電圧降下によって電位が下がる。よって、単位時間あたりの電位変化量はランプ信号ｒａｍｐＨの方がランプ信号ｒａｍｐＬよりも大きくなる。
【００５２】
＜容量素子１５５による、さらなる効果＞
ランプ生成器１５０が図６に示した構成を備える場合、図１の容量素子１５５による帯域の制限により、抵抗３８０の熱雑音や電流源４２０の電流ノイズを低減することができる。加えて、撮像装置の電源入力端子へ混入するチップ外部の電源ノイズに対する低減効果も得られる。
【００５３】
また、容量素子１５５を備えることにより、上述の横筋状ノイズの低減効果に加え、画像パターンに起因する段差の影響を低減することが可能となる。この点について図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて説明する。
【００５４】
図４（ａ）、図４（ｂ）は、画素アレイを模式的に表している。
【００５５】
まず、図４（ｂ）においては、領域（１）では画素１００の全列に高輝度の光が入射しており、領域（２）では一部の画素１００に高輝度の光が入射し、他の一部の画素１００に低輝度の光が入射している。この時、例えば領域（１）と領域（２）の高輝度の領域の平均出力が５０００ＬＳＢであった場合、光ショットノイズによるランダムノイズはその平方根で、７０ＬＳＢ強となる。よって、領域（１）の高輝度領域と領域（２）の高輝度領域の間にＡＤ変換起因のノイズ１ＬＳＢの段差があったとしても、ランダムノイズによって埋もれて目立ちにくい。
【００５６】
これに対して、図４（ａ）においては、領域（１）は画素１００の全列に低輝度の光が入射している。低輝度の光は、画素１００の前列において、ほぼ同じ光量であるとする。この時、信号レベルのＡＤ変換時（図２では時刻ｔ１０）に全ての列ＡＤ変換器１４０で、比較器１６０の出力が一斉に変化する。
【００５７】
一方、領域（２）においては高輝度の光が入射した画素１００が存在する。よって、複数の列ＡＤ変換器１４０のうち、一部の列ＡＤ変換器１４０と他の列ＡＤ変換器１４０とで比較器１６０の出力が変化するタイミングは異なる。領域（１）と領域（２）とで、比較器１６０の出力が同時に変化する個数が異なることにより、領域（１）の低輝度の画素１００と領域（２）の低輝度の画素１００とで同じ光量の光が入射していても、ＡＤ変換結果が異なる場合が生じる。以下、この点について説明する。
【００５８】
比較器１６０の出力が変化する際に、比較器１６０の出力ノードにおいて負荷容量の充放電が起こる。これにより、比較器１６０に供給される電源電圧に過渡的な変動が発生しうる。この変動が寄生容量を介してランプ信号ｒａｍｐＬを変動させる。また、比較器１６０の出力の変化による電圧変動が、寄生容量を介して比較器１６０の入力ノードの電位を変動させる。この要因によっても、ランプ信号ｒａｍｐＬの変動が起こりうる。よって、ランプ信号ｒａｍｐＬの変動は、全ての列ＡＤ変換器１４０の比較器１６０の出力が同時に変化する領域（１）のＡＤ変換時の方が、領域（２）のＡＤ変換時に比べて大きい。これにより、領域（１）の低輝度の画素１００と領域（２）の低輝度の画素１００とで同じ光量の光が入射していても、ＡＤ変換結果が異なる場合が生じる。この場合、領域（１）と領域（２）との境界において、画像に輝度の段差が生じることとなる。この段差は横筋状に存在するため、人間の目に画質の低下として視認されやすい。
【００５９】
本実施例に容量素子１５５は、この画像の輝度の段差を生じにくくすることができる効果も有する。容量素子１５５は、比較器１６０の出力の変化によって生じるランプ信号ｒａｍｐＬの変動を抑制することができる。これにより、領域（１）と領域（２）とで、比較器１６０の出力が同時に変化する個数が異なったとしても、ランプ信号ｒａｍｐＬの変動が抑えられる。したがって、画像の輝度の段差を生じにくくすることができる効果を有する。
【００６０】
以上説明したように、ランプ信号ｒａｍｐＬを伝送する第１配線１５１に容量素子１５５を付与することにより、第１配線１５１が備える容量値を、ランプ信号ｒａｍｐＨを伝送する第２配線１５２が備える容量値よりも大きくする。これにより、ランプ信号ｒａｍｐＬを用いて得たＡＤ変換結果に含まれるノイズを抑制することができる。よって、ランプ信号ｒａｍｐＬを用いて得たＡＤ変換結果が含まれる画像の画質を向上することができる。
【００６１】
＜容量素子１５５の第１配線１５１への他の接続例＞
容量素子１５５と第１配線１５１との接続位置は、図１に示した場所に限定されるものでは無いが、好適な例として図１に示した接続位置を示している。他の例として、複数の容量素子を分散して、第１配線１５１に接続する例が有る。この分散させた接続であっても、本実施例の効果を得ることができるが、図１に示した接続の方が好ましい。横筋状ノイズは全列の列ＡＤ変換器１４０に共通して重畳されるノイズ成分であるため、ランプ生成器１５０の近傍で抑制することで、横筋状ノイズの低減効果を高めることができるからである。
【００６２】
また、ランプ信号ｒａｍｐＬは、ランプ生成器１５０からの電気的経路が長くなるにつれ、遅延量が増加する。このランプ信号ｒａｍｐＬの遅延量の列ＡＤ変換器１４０ごとの差の観点から見ても、ランプ生成器１５０の近傍で容量素子１５５を第１配線１５１に接続するのが望ましい。第１配線１５１に分散して容量素子を接続した場合、ランプ生成器１５０からの電気的経路が長くなることに応じたランプ信号ｒａｍｐＬの遅延量が、より増加することとなる。これにより、図２における時刻ｔ１と時刻ｔ１０のタイミングの列間差が増加する。したがって、この増加分を考慮した駆動を行うことが求められる。したがって、撮像装置の高速化を進展しにくくする。よって、高速化の観点からも、図１の接続位置とすることが望ましい。
【００６３】
なお、撮像装置は、画素１００が設けられた第１基板と、列ＡＤ変換器１４０が設けられた第２基板とを積層した構成とすることができる。この場合、容量素子１５５は、第１基板あるいは第２基板の一方に設けることができる。また、別の例としては、第１基板、第２基板とは別の第３基板に、容量素子１５５を設けることもできる。この第３基板は、ランプ生成器１５０が設けられた基板であってもよい。容量素子１５５に及ぶ熱を低減する場合には、画素１００が設けられた第１基板と、列ＡＤ変換器１４０が設けられた第２基板とは別の第３基板に、容量素子１５５を設けることが好ましい。
【００６４】
また、本実施例は図１に示したような画素１００の列ごとに配されたＡＤ変換部には限定されない。例えば、ＡＤ変換部を前述の第２基板に設ける場合には、複数のＡＤ変換部を複数行、複数列に配置するようにしてもよい。この場合には１つのＡＤ変換部は、画素アレイ１１０の一部のブロックであって、複数行、複数列に配された画素１００が出力する信号をＡＤ変換する。つまり、画素アレイ１１０は、各々が複数行、複数列に配された画素１００を備える複数のブロックに分割されており、１つのＡＤ変換部は、複数のブロックのうちの１つのブロックの画素１００が出力する信号をＡＤ変換するように配されていても良い。
【００６５】
また、図５に示すように、容量素子１５５を、スイッチ３６０を介して第１配線１５１に接続するようにしてもよい。例えば、横筋状ノイズよりも第１配線１５１のリセットのスピードが重視される動作モードでは、スイッチ３６０をオフとするようにすればよい。このように、求められる条件に応じて容量素子１５５の第１配線１５１への接続、非接続を切り替えることができる。
【００６６】
また、複数の容量素子１５５を、第１配線１５１の両端部のそれぞれに接続することもできる。つまり、図１に示した容量素子１５５に加えて、ランプ生成器１５０からの電気的経路が最長の列ＡＤ変換器１４０よりも長い電気的経路となる位置に、容量素子１５５をさらに設けてもよい。
【００６７】
また、容量素子１５５を第１配線１５１に接続するのではなく、第１配線１５１を、第２配線１５２よりも太くしてもよい。この太さとは、撮像装置の平面視における太さ（配線幅）であってもよいし、配線の厚みとしてもよい。つまり、第１配線１５１が備える容量を、第２配線１５２が備える容量よりも大きくすればよい。
【００６８】
また、図５に示したように、選択部１７０の手前にバッファ３５０（第１バッファ）、バッファ３５１（第２バッファ）を設けることも考えられる。バッファはソースフォロワ回路、アンプなどを利用できる。第１バッファ、第２バッファを設けることにより、前述した、比較器１６０の出力変化によるランプ信号ｒａｍｐＬの変動が生じにくくなるため、ランプ信号ｒａｍｐＬの変動をより抑制することができる。
【００６９】
また、列ＡＤ変換器１４０がバッファ３５０、バッファ３５１を有する場合には、選択部１７０は、バッファ３５０、バッファ３５１の後段に接続される。つまり選択部１７０は、バッファ３５０、バッファ３５１のいずれか一方を比較器１６０の非反転入力ノードに接続する。この構成による効果を説明する。図４（ａ）に示した領域（１）ではすべての列の列ＡＤ変換器１４０が第１配線１５１に接続される。一方、領域（２）では、一部の列の列ＡＤ変換器１４０が第１配線１５１に接続される。したがって、第１配線１５１に接続される列ＡＤ変換器１４０の数が、領域（１）と、領域（２）とで異なる。よって、第１配線１５１に接続される、比較器１６０の入力ノードの寄生容量が、領域（１）の方が領域（２）よりも大きくなる。第１配線１５１に接続される列ＡＤ変換器１４０の数が増えるにつれて、第１配線１５１に備わる容量が大きくなる。したがって、ランプ信号ｒａｍｐＬの電位の単位時間あたりの電位変化量が、第１配線１５１に接続される列ＡＤ変換器１４０の数が増えるにつれて小さくなる。これにより、第１配線１５１に接続される列ＡＤ変換器１４０の個数の違いによるＡＤ変換精度の低下が生じうる。
【００７０】
一方で、図５に示したように、各列の列ＡＤ変換器１４０がバッファ３５０、３５１を備える場合、第１配線１５１には、図４（ａ）の領域（１）、領域（２）のいずれにおいても、全ての列の列ＡＤ変換器１４０のバッファ３５０が接続されることとなる。したがって、第１配線１５１に接続される列ＡＤ変換器１４０の個数の違いによるＡＤ変換精度の低下を抑制できる。
【００７１】
ただし、バッファ３５０が追随できないような、比較器１６０の入力ノードの高周波の電位変動は、バッファ３５０の入出力間容量を介してまで第１配線１５１に到達しうる。よって、バッファ３５０を設けるのみならず、第１配線１５１に接続された容量素子１５５を設けることで、より効果的にノイズの抑制が可能となる。つまり、ランプ生成器１５０から第１バッファまでの電気的経路における第１配線１５１の容量を、ランプ生成器１５０から第２バッファまでの電気的経路における第２配線１５２の容量よりも大きくすればよい。
【００７２】
（実施例２）
実施例２の撮像装置について、実施例１と異なる点を中心に説明する。
【００７３】
図７は、本実施例の撮像装置の構成を示した図である。実施例１の撮像装置では、１列の画素１００に対し、１つの列ＡＤ変換器１４０が設けられていた。一方、本実施例では１列の画素１００に対して、列ＡＤ変換器１４０−１（第１ＡＤ変換部）、列ＡＤ変換器１４０−２（第２ＡＤ変換部）が設けられている。第１ＡＤ変換部の比較器１６０は第１配線１５１に接続され、第２ＡＤ変換部の比較器１６０は第２配線１５２に接続される。実施例１では、画素１００の光信号に基づく信号と判定閾値との比較結果に応じて、ＡＤ変換に用いるランプ信号として、ランプ信号ｒａｍｐＬ、ランプ信号ｒａｍｐＨの一方を選択していた。一方、本実施例では、画素１００の光信号に基づく信号を、第１ＡＤ変換部の比較器１６０はランプ信号ｒａｍｐＬと比較し、第２ＡＤ変換部の比較器１６０はランプ信号ｒａｍｐＨと比較する。
【００７４】
さらに列ＡＤ変換器１４０−１，１４０−２の各々は、メモリ部２５０、メモリ部２５１を有する。メモリ部２５０、メモリ部２５１のそれぞれは、パルス生成器２６０、セレクタ２６５、メモリ２７０、メモリ２９０を有する。セレクタ２６５は、リセットレベルのＡＤ変換時には、パルス生成器２６０のパルスをメモリ２７０に出力する。また、セレクタ２６５は、光信号に基づく信号のＡＤ変換時には、パルス生成器２６０のパルスをメモリ２９０に出力する。メモリ２７０は、リセットレベルに対応するＡＤ変換結果を保持する。メモリ２９０は、光信号に基づく信号に対応するＡＤ変換結果を保持する。
【００７５】
本実施例においても、第１配線１５１に容量素子１５５を接続している。この構成を備えることにより、実施例１の撮像装置が、第１配線１５１に接続された容量素子１５５を備えることによって得た効果と同じ効果を、本実施例の撮像装置も得ることができる。
【００７６】
（実施例３）
図８は、本実施例による撮像システム５００の構成を示すブロック図である。本実施例の撮像システム５００は、上述の各実施例で述べた撮像装置のいずれかの構成を適用した撮像装置２００を含む。撮像システム５００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８に、上述の各実施例のいずれかの撮像装置を撮像装置２００として適用したデジタルスチルカメラの構成例を示す。
【００７７】
図８に例示した撮像システム５００は、撮像装置２００、被写体の光学像を撮像装置２００に結像させるレンズ５０２０、レンズ５０２０を通過する光量を可変にするための絞り５０４、レンズ５０２０の保護のためのバリア５０６を有する。レンズ５０２０及び絞り５０４は、撮像装置２００に光を集光する光学系である。
【００７８】
撮像システム５００は、また、撮像装置２００から出力される出力信号の処理を行う信号処理部５０８０を有する。信号処理部５０８０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。信号処理部５０８０は、撮像装置２００より出力される出力信号に対してＡＤ変換処理を実施する機能を備えていてもよい。この場合、撮像装置２００の内部には、必ずしもＡＤ変換回路を有する必要はない。
【００７９】
撮像システム５００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５１０、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）５１２を有する。更に撮像システム５００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５１４、記録媒体５１４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）５１６を有する。なお、記録媒体５１４は、撮像システム５００に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。
【００８０】
更に撮像システム５００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５１８、撮像装置２００と信号処理部５０８０に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部５２０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５００は、少なくとも撮像装置２００と、撮像装置２００から出力された出力信号を処理する信号処理部５０８０とを有すればよい。全体制御・演算部５１８及びタイミング発生部５２０は、撮像装置２００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。
【００８１】
撮像装置２００は、画像用信号を信号処理部５０８０に出力する。信号処理部５０８０は、撮像装置２００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５０８０は、画像用信号を用いて、画像を生成する。
【００８２】
上述した各実施例の撮像装置による撮像装置を用いて撮像システムを構成することにより、より良質の画像が取得可能な撮像システムを実現することができる。
【００８３】
（実施例４）
本実施例の撮像システム及び移動体について、図９及び図１０を用いて説明する。
【００８４】
図９は、本実施例による撮像システム及び移動体の構成例を示す概略図である。図１０は、本実施例による撮像システムの動作を示すフロー図である。
【００８５】
本実施例では、車載カメラに関する撮像システムの一例を示す。図９は、車両システムとこれに搭載される撮像システムの一例を示したものである。撮像システム７０１は、撮像装置７０２、画像前処理部７１５、集積回路７０３、光学系７１４を含む。光学系７１４は、撮像装置７０２に被写体の光学像を結像する。撮像装置７０２は、光学系７１４により結像された被写体の光学像を電気信号に変換する。撮像装置７０２は、上述の各実施例のいずれかの撮像装置である。画像前処理部７１５は、撮像装置７０２から出力された信号に対して所定の信号処理を行う。画像前処理部７１５の機能は、撮像装置７０２内に組み込まれていてもよい。撮像システム７０１には、光学系７１４、撮像装置７０２及び画像前処理部７１５が、少なくとも２組設けられており、各組の画像前処理部７１５からの出力が集積回路７０３に入力されるようになっている。
【００８６】
集積回路７０３は、撮像システム用途向けの集積回路であり、メモリ７０５を含む画像処理部７０４、光学測距部７０６、視差演算部７０７、物体認知部７０８、異常検出部７０９を含む。画像処理部７０４は、画像前処理部７１５の出力信号に対して、現像処理や欠陥補正等の画像処理を行う。メモリ７０５は、撮像画像の一次記憶、撮像画素の欠陥位置を格納する。光学測距部７０６は、被写体の合焦や、測距を行う。視差演算部７０７は、複数の撮像装置７０２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。物体認知部７０８は、車、道、標識、人等の被写体の認知を行う。異常検出部７０９は、撮像装置７０２の異常を検出すると、主制御部７１３に異常を発報する。
【００８７】
集積回路７０３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し、これらの組合せによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や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。
【００８８】
主制御部７１３は、撮像システム７０１、車両センサ７１０、制御ユニット７２０等の動作を統括・制御する。なお、主制御部７１３を持たず、撮像システム７０１、車両センサ７１０、制御ユニット７２０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）方法も取りうる。
【００８９】
集積回路７０３は、主制御部７１３からの制御信号を受け或いは自身の制御部によって、撮像装置７０２へ制御信号や設定値を送信する機能を有する。例えば、集積回路７０３は、撮像装置７０２内の電圧スイッチ１３をパルス駆動させるための設定や、フレーム毎に電圧スイッチ１３を切り替える設定等を送信する。
【００９０】
撮像システム７０１は、車両センサ７１０に接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの自車両走行状態及び自車外環境や他車・障害物の状態を検出することができる。車両センサ７１０は、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でもある。また、撮像システム７０１は、自動操舵、自動巡行、衝突防止機能等の種々の運転支援を行う運転支援制御部７１１に接続されている。特に、衝突判定機能に関しては、撮像システム７０１や車両センサ７１０の検出結果を基に他車・障害物との衝突推定・衝突有無を判定する。これにより、衝突が推定される場合の回避制御、衝突時の安全装置起動を行う。
【００９１】
また、撮像システム７０１は、衝突判定部での判定結果に基づいて、ドライバーに警報を発する警報装置７１２にも接続されている。例えば、衝突判定部の判定結果として衝突可能性が高い場合、主制御部７１３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７１２は、音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムやメーターパネルなどの表示部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。
【００９２】
本実施例では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム７０１で撮影する。図９（ｂ）に、車両前方を撮像システム７０１で撮像する場合の撮像システム７０１の配置例を示す。
【００９３】
２つの撮像装置７０２は、車両７００の前方に配置される。具体的には、車両７００の進退方位又は外形（例えば車幅）に対する中心線を対称軸に見立て、その対称軸に対して２つの撮像装置７０２が線対称に配置されると、車両７００と被写対象物との間の距離情報の取得や衝突可能性の判定を行う上で好ましい。また、撮像装置７０２は、運転者が運転席から車両７００の外の状況を視認する際に運転者の視野を妨げない配置が好ましい。警報装置７１２は、運転者の視野に入りやすい配置が好ましい。
【００９４】
次に、撮像システム７０１における撮像装置７０２の故障検出動作について、図１０を用いて説明する。撮像装置７０２の故障検出動作は、図１０に示すステップＳ８１０〜Ｓ８８０に従って実施される。
【００９５】
ステップＳ８１０は、撮像装置７０２のスタートアップ時の設定を行うステップである。すなわち、撮像システム７０１の外部（例えば主制御部７１３）又は撮像システム７０１の内部から、撮像装置７０２の動作のための設定を送信し、撮像装置７０２の撮像動作及び故障検出動作を開始する。
【００９６】
次いで、ステップＳ８２０において、有効画素から画素信号を取得する。また、ステップＳ８３０において、故障検出用に設けた故障検出画素からの出力値を取得する。この故障検出画素は、有効画素と同じく光電変換部を備える。この光電変換部には、所定の電圧が書き込まれる。故障検出用画素は、この光電変換部に書き込まれた電圧に対応する信号を出力する。なお、ステップＳ８２０とステップＳ８３０とは逆でもよい。
【００９７】
次いで、ステップＳ８４０において、故障検出画素の出力期待値と、実際の故障検出画素からの出力値との該非判定を行う。
【００９８】
ステップＳ８４０における該非判定の結果、出力期待値と実際の出力値とが一致している場合は、ステップＳ８５０に移行し、撮像動作が正常に行われていると判定し、処理ステップがステップＳ８６０へと移行する。ステップＳ８６０では、走査行の画素信号をメモリ７０５に送信して一次保存する。そののち、ステップＳ８２０に戻り、故障検出動作を継続する。
【００９９】
一方、ステップＳ８４０における該非判定の結果、出力期待値と実際の出力値とが一致していない場合は、処理ステップはステップＳ８７０に移行する。ステップＳ８７０において、撮像動作に異常があると判定し、主制御部７１３、又は警報装置７１２に警報を発報する。警報装置７１２は、表示部に異常が検出されたことを表示させる。その後、ステップＳ８８０において撮像装置７０２を停止し、撮像システム７０１の動作を終了する。
【０１００】
なお、本実施例では、１行毎にフローチャートをループさせる例を例示したが、複数行毎にフローチャートをループさせてもよいし、１フレーム毎に故障検出動作を行ってもよい。
【０１０１】
なお、ステップＳ８７０の警報の発報は、無線ネットワークを介して、車両の外部に通知するようにしてもよい。
【０１０２】
また、本実施例では、他の車両と衝突しない制御を説明したが、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。さらに、撮像システム７０１は、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機或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。
【０１０３】
［変形実施例］
本発明は、上記実施例に限らず種々の変形が可能である。
【０１０４】
例えば、いずれかの実施例の一部の構成を他の実施例に追加した例や、他の実施例の一部の構成と置換した例も、本発明の実施例である。
【０１０５】
また、上述の実施例は、いず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、これらの例示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。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、様々な態様で実施することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１００  画素
１１０  画素アレイ
１２０  垂直走査回路
１４０  列ＡＤ変換器（ＡＤ変換部）
１５０  ランプ生成器（ランプ信号供給部）
１５１  第１配線
１５２  第２配線
１５５  容量素子
【図１】
2019041327.tif 000003
【図２】
2019041327.tif 000004
【図３】
2019041327.tif 000005
【図４】
2019041327.tif 000006
【図５】
2019041327.tif 000007
【図６】
2019041327.tif 000008
【図７】
2019041327.tif 000009
【図８】
2019041327.tif 000010
【図９】
2019041327.tif 000011
【図１０】
2019041327.tif 000012