CN110235434A - 摄像系统、摄像装置和控制装置 - Google Patents

Abstract

[问题]为了可以在多个像素的至少一些像素中发生异常的情况下检测各个像素的异常。[解决方案]一种摄像系统，其包括：摄像装置，所述摄像装置安装在车辆上，并且拍摄所述车辆周围的区域的图像；以及处理装置，所述处理装置安装在所述车辆上，并且执行与车辆控制的功能有关的处理。所述摄像装置设置有：像素，所述像素包括光电转换器件；驱动电路，所述驱动电路将驱动信号供应到所述像素；电源，所述电源将电源电压施加到所述像素；控制单元，所述控制单元对将所述电源电压施加到所述像素进行控制，使得电荷注入到所述光电转换器件中，然后，所述控制单元对将所述驱动信号供应到所述像素进行控制，使得从所述光电转换器件读取与注入的所述电荷对应的像素信号；识别单元，所述识别单元根据与所述光电转换器件的所述电荷对应的所述像素信号的读取结果来识别所述光电转换器件的状态；和输出单元，所述输出单元输出与所述光电转换器件的所述状态的识别结果对应的信息。所述处理装置基于所述识别结果来限制所述车辆控制的功能。

Description

摄像系统、摄像装置和控制装置

技术领域

本发明涉及摄像系统、摄像装置和控制装置。

背景技术

作为固态摄像装置，已知有以诸如互补金属氧化物半导体(CMOS：ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)等MOS图像传感器为代表的放大型固态摄像装置。此外，已知有以电荷耦合器件(CCD：Charge Coupled Device)图像传感器为代表的电荷传输型固态摄像装置。这些固态摄像装置广泛用于数码照相机和数码摄像机等。近年来，作为安装在诸如个人数字助理(PDA：Personal Digital Assistant)和具有照相机的移动电话等移动设备上的固态摄像装置，从低电源电压和低功耗的观点来看，通常使用MOS图像传感器。

MOS固态摄像装置包括像素阵列(像素区域)和外围电路区域。在像素阵列中，以二维阵列的方式布置有多个单位像素，每个单位像素由光电转换器件(例如，光电二极管)和多个像素晶体管形成。所述多个像素晶体管分别由MOS晶体管形成，并且包括三个晶体管，即，传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管，或者包括四个晶体管，即上述的三个晶体管和选择晶体管。

此外，近年来，固态摄像装置的应用也是多样化的，例如，随着图像分析技术或各种识别技术的发展，也正在考虑应用到各种如下的识别系统：这些识别系统不仅能拍摄图像，而且还能基于所拍摄的图像识别诸如人和物体等预定目标。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开第2011-166793号

发明内容

技术问题

顺便提及，在将固态摄像装置应用到各种识别系统的情况下，用于在固态摄像装置中发生异常的情况下检测异常的机制是重要的。例如，专利文献1公开了用于在固态摄像装置的像素中发生异常的情况下检测各列的异常的机制的示例。

同时，在专利文献1公开的技术中，难以在一部分像素中发生异常的情况下检测各个像素的异常。

关于这一点，本发明提出了能够在至少一部分像素中发生异常的情况下检测各个像素的异常的摄像系统、摄像装置和控制装置。

解决问题的技术方案

根据本发明，提供了一种摄像系统，其包括：摄像装置，其安装在车辆上，并且通过对所述车辆周围的区域进行摄像来产生图像；以及处理装置，其安装在所述车辆上，并且执行与对所述车辆进行控制的功能有关的处理，其中，所述摄像装置包括：像素，其包括对入射光进行光电转换的光电转换器件；驱动电路，其将驱动信号供应到所述像素；电源，其将电源电压施加到所述像素；控制单元，其对将所述电源电压施加到所述像素进行控制，使得电荷注入到所述像素的所述光电转换器件中，然后，对将所述驱动信号供应到所述像素进行控制，使得与从所述光电转换器件注入的所述电荷对应的像素信号被读取；识别单元，其根据与所述像素的所述光电转换器件的所述电荷对应的所述像素信号的读取结果来识别所述光电转换器件的状态；和输出单元，其输出与所述光电转换器件的所述状态的识别结果对应的信息，并且所述处理装置基于所述识别结果来限制所述对所述车辆进行控制的功能。

此外，根据本发明，提供了一种摄像装置，其包括：像素，其包括对入射光进行光电转换的光电转换器件；驱动电路，其将驱动信号供应到所述像素；电源，其将电源电压施加到所述像素；控制单元，其对将所述电源电压施加到所述像素进行控制，使得电荷注入到所述像素的所述光电转换器件中，然后，对将所述驱动信号供应到所述像素进行控制，使得与从所述光电转换器件注入的所述电荷对应的像素信号被读取；以及识别单元，其根据与所述像素的所述光电转换器件的所述电荷对应的所述像素信号的读取结果来识别所述光电转换器件的状态。

此外，根据本发明，提供了一种控制装置，其包括：控制单元，其对将电压施加到像素进行控制，使得电荷注入到所述像素的光电转换器件中，所述像素包括对入射光进行光电转换的所述光电转换器件，然后，所述控制单元对将驱动信号供应到所述像素进行控制，使得与从所述光电转换器件注入的所述电荷对应的像素信号被读取；以及识别单元，所述识别单元基于与所述像素的所述光电转换器件的所述电荷对应的所述像素信号的读取结果来识别所述光电转换器件的状态。

本发明的有益效果

如上所述，根据本发明，提供了能够在至少一部分像素中发生异常的情况下检测各个像素的异常的摄像系统、摄像装置和控制装置。

应该注意，上述效果不一定是限制性的，并且除了上述效果之外或代替上述效果，可以发挥本说明书中描述的任何效果或能够从本说明书中理解的其他效果。

附图说明

图1是示出了作为根据本发明的实施例的固态摄像装置的构造示例的CMOS固态摄像装置的示意性构造的图。

图2是示出了能够应用根据本发明的技术的堆叠型固态摄像装置的构造示例的概要的图。

图3是示出了根据本发明的实施例的固态摄像装置的一部分的功能构造的示例的框图。

图4是示出了根据本发明的实施例的固态摄像装置的功能构造的另一示例的框图。

图5是示出了根据本发明的实施例的固态摄像装置的构造的另一示例的图。

图6是示出了根据本发明的实施例的单位像素的电路构造示例的图。

图7是示出了根据本发明的实施例的固态摄像装置的驱动控制示例的示意性时序图。

图8是示出了根据本发明的实施例的固态摄像装置的驱动控制示例的示意性时序图。

图9是示出了根据本发明的第一实施例的固态摄像装置的示意性构造示例的框图。

图10是示出了根据实施例的固态摄像装置的示意性构造示例的框图。

图11是示出了根据实施例的固态摄像装置的驱动控制示例的示意性时序图。

图12是描述根据实施例的固态摄像装置的驱动控制示例的说明图。

图13是描述根据实施例的固态摄像装置的驱动控制示例的说明图。

图14是描述根据实施例的固态摄像装置的驱动控制示例的说明图。

图15是描述在根据实施例的固态摄像装置中对像素信号进行校正操作的示例的说明图。

图16是示出了根据实施例的变形例的固态摄像装置中的单位像素的电路构造示例的图。

图17是示出了根据实施例的变形例的固态摄像装置的驱动控制示例的示意性时序图。

图18是描述根据实施例的变形例的固态摄像装置的驱动控制示例的说明图。

图19是描述根据实施例的应用示例的固态摄像装置的驱动控制示例的说明图。

图20是示出了根据实施例的固态摄像装置的驱动控制示例的示意性时序图。

图21是示出了根据本发明的第二实施例的固态摄像装置的示意性构造示例的框图。

图22是描述在根据实施例的固态摄像装置中对像素信号进行校正操作的示例的说明图。

图23是描述在根据实施例的固态摄像装置中对像素信号进行校正操作的示例的说明图。

图24是示出了根据实施例的固态摄像装置的驱动控制示例的示意性时序图。

图25是描述在根据实施例的固态摄像装置中对从各个像素读取像素信号进行示意性控制的示例的说明图。

图26是描述在根据实施例的固态摄像装置中对从各个像素读取像素信号进行示意性控制的示例的说明图。

图27是描述根据实施例的固态摄像装置中的曝光时间的限制和垂直消隐周期之间的关系的时序图。

图28是描述前置摄像头ECU和摄像器件的硬件构造的说明图。

图29是描述前置摄像头ECU和摄像器件的硬件构造的说明图。

图30是示出了车辆控制系统的示意性构造示例的框图。

图31是辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。

图32是示出了应用到移动体的摄像装置的示意性构造示例的框图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的有利实施例。需要注意，在本说明书和附图中，具有基本相同的功能构造的部件由相同的附图标记表示，并且将省略重复的描述。

需要注意，将按以下顺序进行描述。

1.固态摄像装置的构造示例

1.1.示意性构造

1.2.功能构造

1.3.单位像素的电路构造

1.4.驱动控制

2.第一实施例

2.1.构造

2.2.驱动控制

2.3.变形例

2.4.评估

3.第二实施例

3.1.构造

3.2.驱动控制

3.3.曝光时间的限制和垂直消隐周期之间的关系

3.4.评估

4.应用示例

4.1.移动体的应用示例1

4.2.移动体的应用示例2

5.结论

1.固态摄像装置的构造示例

下面将描述根据本实施例的固态摄像装置的构造示例。

<1.1.示意性构造>

图1示出了作为根据本发明的实施例的固态摄像装置的构造示例的CMOS固态摄像装置的示意性构造。该CMOS固态摄像装置被应用到根据各个实施例的固态摄像装置。

如图1所示，在本示例中，固态摄像装置1包括像素阵列单元3、地址记录器4、像素时序驱动电路5、列信号处理电路6、传感器控制器7和模拟电位生成电路8。

在像素阵列单元3中，以阵列的方式布置有多个像素2，并且各个像素2通过水平信号线连接到像素时序驱动电路5并通过垂直信号线VSL连接到列信号处理电路6。多个像素2分别输出与通过光学系统(未示出)施加的光量对应的像素信号，并且从这些像素信号产生形成在像素阵列单元3上的被摄体图像。

例如，像素2分别包括作为光电转换单元的光电二极管和多个像素晶体管(所谓的MOS晶体管)。例如，多个像素晶体管可以包括三个晶体管，即，传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管。可替代地，多个像素晶体管可以包括四个晶体管，即，上述的三个晶体管和选择晶体管。需要注意，下面将分别描述单位像素的等效电路的示例。像素2可以被构造为一个单位像素。此外，像素2可以具有共用像素结构。该共用像素结构包括多个光电二极管、多个传输晶体管、一个共用的浮动扩散、以及其他共用的像素晶体管中的各者。也就是说，在共用像素中，构成单位像素的多个光电二极管和多个传输晶体管共用其他共用的像素晶体管中的各者。

此外，对显示没有帮助的伪像素2a可以布置在像素阵列单元3的一部分(例如，非显示区域)中。伪像素2a用于获取与固态摄像装置1有关的各种类型的信息。例如，在对有助于显示的像素2进行驱动的周期内，将与白色亮度对应的电压施加到伪像素2a。此时，例如，通过将流向伪像素2a的电流转换成电压并且测量由该转换获得的电压，可以对有助于显示的像素2的劣化进行预测。也就是说，伪像素2a可以对应于能够检测固态摄像装置1的电气特性的传感器。

地址记录器4控制像素阵列单元3的沿垂直方向的访问，并且像素时序驱动电路5根据像素驱动脉冲和来自地址记录器4的控制信号的逻辑和来驱动像素2。

列信号处理电路6对经由垂直信号线VSL从多个像素2中的各者输出的像素信号执行相关双采样(CDS：Correlated Double Sampling)处理，以执行像素信号的AD转换并消除复位噪声。例如，列信号处理电路6包括数量对应于像素2的列数的多个AD转换器，并且列信号处理电路6能够针对像素2的各列并行地执行CDS处理。此外，列信号处理电路6包括：恒流电路，其用于形成源极跟随器电路的负载MOS单元；以及单斜率DA转换器，其用于对垂直信号线VSL的电位进行模数转换。

传感器控制器7控制整个固态摄像装置1的驱动。例如，传感器控制器7根据构成固态摄像装置1的各个块的驱动周期产生时钟信号，并将时钟信号供应给各个块。

模拟电位生成电路8产生用于在期望的模式下驱动伪像素2a的模拟电位，以便获取与固态摄像装置1有关的各种类型的信息。例如，像素时序驱动电路5基于由模拟电位生成电路8产生的模拟电位驱动伪像素2a，因此，基于来自各个伪像素2a的输出信号，可以获取与固态摄像装置1有关的各种类型的信息。

现在，将参照图2描述根据本技术的固态摄像装置1的基本示意性构造。

作为第一示例，图2的上部所示的固态摄像装置330通过在一个半导体芯片331中安装像素区域332、控制电路333和包括上述信号处理电路的逻辑电路334而被构成。

作为第二示例，图2的中部所示的固态摄像装置340包括第一半导体芯片单元341和第二半导体芯片单元342。第一半导体芯片单元341上安装有像素区域343和控制电路344，并且第二半导体芯片单元342上安装有包括上述信号处理电路的逻辑电路345。然后，第一半导体芯片单元341和第二半导体芯片单元342彼此电连接，从而将固态摄像装置340构成为一个半导体芯片。

作为第三示例，图2的下部所示的固态摄像装置350包括第一半导体芯片单元351和第二半导体芯片单元352。第一半导体芯片单元351上安装有像素区域353，并且第二半导体芯片单元352上安装有控制电路354和包括上述信号处理电路的逻辑电路355。然后，第一半导体芯片单元351和第二半导体芯片单元352彼此电连接，从而将固态摄像装置350构成为一个半导体芯片。

<1.2.功能构造>

随后，将参照图3描述根据本发明的实施例的固态摄像装置的功能构造示例。图3是示出了根据本发明的实施例的固态摄像装置的一部分的功能构造的示例的框图。例如，图3所示的固态摄像装置1是用于对被摄体进行成像并获取该图像的数字数据的摄像器件，例如CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器和CCD(电荷耦合器件)图像传感器。

如图3所示，固态摄像装置1包括控制单元101、像素阵列单元111、选择单元112、A/D转换单元(ADC：Analog Digital Converter，模数转换器)113和恒流电路单元114。

控制单元101控制固态摄像装置1的各个单元，并且使各个单元执行与读取图像数据(像素信号)等有关的处理。

像素阵列单元111是如下的像素区域：其中，以矩阵(阵列)的方式布置有多个像素构造，各个像素构造包括光电转换器件，例如光电二极管。像素阵列单元111由控制单元101控制以在各个像素中接收被摄体的光，像素阵列单元111对入射光执行光电转换以累积电荷，并且像素阵列单元111在预定时刻将在各个像素中累积的电荷作为像素信号输出。

像素121和像素122表示布置在像素阵列单元111的像素组中的两个垂直相邻的像素。像素121和像素122是同一列中的位于连续的行中的像素。在图3的示例的情况中，如像素121和像素122所示，在各个像素的电路中使用光电转换器件和四个晶体管。需要注意，各个像素的电路的构造是任意的，并且可以是图3所示的示例以外的构造。

在一般的像素阵列中，针对各列设置像素信号的输出线。在像素阵列单元111的情况下，针对各列设置两条(两个系统的)输出线。一列中的像素的电路每隔一行交替地连接到两条输出线。例如，从顶部开始的奇数行中的像素的电路连接到两条输出线中的一条输出线，并且偶数行中的像素的电路连接到另一条输出线。在图3的示例的情况下，像素121的电路连接到第一输出线(VSL1)，并且像素122的电路连接到第二输出线(VSL2)。

需要注意，尽管为了便于描述在图3中仅示出了对应于一列的输出线，但是实际上，针对各列类似地设置两条输出线。列中的像素的电路每隔一行连接到每条输出线。

选择单元112包括用于将像素阵列单元111的每条输出线连接到ADC 113的输入的开关，并且选择单元112由控制单元101控制以控制像素阵列单元111和ADC 113之间的连接。也就是说，从像素阵列单元111读取的像素信号通过该选择单元112被供应给ADC 113。

选择单元112包括开关131、开关132和开关133。开关131(选择SW)控制与同一列对应的两条输出线之间的连接。例如，在开关131接通(ON)的情况下，第一输出线(VSL1)和第二输出线(VSL2)连接，并且在开关131断开(OFF)的情况下，第一输出线(VSL1)和第二输出线(VSL2)断开连接。

在固态摄像装置1中，针对每条输出线设置一个ADC(列ADC)。因此，假设：开关132和开关133处于接通状态，当开关131接通时，同一列中的两条输出线连接，这意味着一个像素的电路连接到两个ADC。相反，当开关131断开时，同一列中的两条输出线断开连接，这意味着一个像素的电路连接到一个ADC。也就是说，开关131选择输出一个像素的信号的ADC(列ADC)的数量。

如上所述，开关131控制输出像素信号的ADC的数量，因此，固态摄像装置1能够根据ADC的数量输出各种像素信号。也就是说，固态摄像装置1能够实现各种数据输出。

开关132控制对应于像素121的第一输出线(VSL1)和对应于该输出线的ADC之间的连接。当开关132接通(ON)时，第一输出线连接到相应ADC的比较器的一个输入。此外，当开关132断开(OFF)时，第一输出线和相应ADC的比较器的一个输入断开连接。

开关133控制对应于像素122的第二输出线(VSL2)和对应于该输出线的ADC之间的连接。当开关133接通(ON)时，第二输出线连接到相应ADC的比较器的一个输入。此外，当开关133断开(OFF)时，第二输出线和相应ADC的比较器的一个输入断开连接。

通过根据控制单元101的控制而切换开关131至开关133的状态，选择单元112能够控制输出一个像素的信号的ADC(列ADC)的数量。

需要注意，可以省略开关132和开关133(的任一者或两者)，并且每条输出线和对应于该输出线的ADC可以恒定连接。然而，通过这些开关使得可以控制输出线和对应于该输出线的ADC的连接和断开连接，可以扩大输出一个像素的信号的ADC(列ADC)的数量的选择范围。也就是说，通过设置这些开关，固态摄像装置1能够输出更多不同的像素信号。

需要注意，尽管在图3中仅示出了对应于一列的输出线的构造，但是实际上，选择单元112针对各列具有与图3所示的构造类似的构造(开关131至开关133)。也就是说，选择单元112根据控制单元101的控制对各列执行与上述连接控制类似的连接控制。

ADC 113对经由每条输出线从像素阵列单元111供应的像素信号执行A/D转换，并将其作为数字数据输出。ADC 113包括针对来自像素阵列单元111的每条输出线的ADC(列ADC)。也就是说，ADC 113包括多个列ADC。对应于一条输出线的列ADC是包括比较器、D/A转换器(DAC：D/A convertor)和计数器的单斜率ADC。

比较器将经由垂直信号线VSL供应的像素信号的信号值(电位)与从DAC供应的斜波的电位进行比较，并且比较器输出在电位交叉时发生反转的反转脉冲。计数器对与在像素信号的电位和斜波的电位交叉时的时刻对应的AD周期进行计数，以便将模拟值转换为数字值。计数器使计数值(数字值)递增，直到像素信号的信号值和从DAC供应的斜波的电位彼此相等。当DAC输出达到信号值时，比较器使计数器停止。然后，将通过计数器1和计数器2实现数字化的信号从DATA1和DATA2输出到固态摄像装置1的外部。

在输出数据之后，计数器使计数值返回到初始值(例如，0)以进行下一个A/D转换。

ADC 113针对各列包括两个系统的列ADC。例如，针对第一输出线(VSL1)设置比较器141(COMP1)、DAC 142(DAC1)和计数器143(计数器1)，并且针对第二输出线(VSL2)设置比较器151(COMP2)、DAC 152(DAC2)和计数器153(计数器2)。尽管省略了图示，但是针对其他列的每条输出线，ADC 113具有类似的构造。

然而，在这些构造中，可以共用DAC。DAC的共用是针对每个系统执行的。也就是说，各列中的相同系统的DAC作为一个DAC被共用。在图3的示例的情况下，各列中对应于第一输出线(VSL1)的DAC作为DAC 142被共用，并且各列中对应于第二输出线(VSL2)的DAC作为DAC152被共用。需要注意，针对每个系统的每条输出线设置比较器和计数器。

恒流电路单元114是连接到每条输出线的恒流电路，并且由控制单元101控制和驱动。例如，恒流电路单元114的电路包括金属氧化物半导体(MOS：Metal OxideSemiconductor)晶体管等。该电路构造是任意的。然而，在图3中，为了便于描述，针对第一输出线(VSL1)设置MOS晶体管161(LOAD1)，并且针对第二输出线(VSL2)设置MOS晶体管162(LOAD2)。

例如，控制单元101接收来自外部(例如，用户)的请求，选择读取模式，并控制选择单元112以控制与输出线的连接。此外，控制单元101根据所选择的读取模式控制列ADC的驱动。此外，除了列ADC之外，控制单元101还根据需要控制恒流电路单元114的驱动，并且控制像素阵列单元111的驱动，例如读取速率和读取时序。

也就是说，控制单元101不仅能够控制选择单元112，而且还能够使选择单元112以外的各个单元在更多不同的模式下操作。因此，固态摄像装置1能够输出更多不同的像素信号。

这里，图3所示的像素121和像素122对应于图1中的像素2。此外，选择单元112、ADC113和恒流电路单元114对应于参照图1所述的列信号处理电路6。此外，图3所示的控制单元101对应于参照图1所述的传感器控制器7。

需要注意，图3所示的各个单元的数量是任意的，只要它们不缺乏即可。例如，可以针对各列设置三个或更多个系统的输出线。此外，通过增加从开关132并行输出的像素信号的数量或者增加图3所示的开关132的数量，可以增加并行地输出到外部的像素信号的数量。

例如，图4是示出了根据本发明的实施例的固态摄像装置的功能构造的另一示例的框图。在图4中，附图标记6a和6b分别表示与参照图1所述的列信号处理电路6对应的构造。也就是说，在图4所示的示例中，设置有多个与列信号处理电路6对应的构造系统(例如，比较器141和151、计数器143和153、以及恒流电路单元114)。此外，如图4所示，可以在列信号处理电路6a和6b之间共用DAC 142和DAC 152。

此外，图5是示出了根据本发明的实施例的固态摄像装置的构造的另一示例的图。在图5所示的示例中，示出了如下情况的示例：其中，在堆叠型固态摄像装置中，布置有多个像素2的像素阵列单元111设置在上半导体芯片上，并且ADC 113设置在下芯片上。此外，在图5所示的示例中，将像素阵列单元111分成多个区域1111，每个区域1111包括多个像素2，并且针对每个区域1111设置ADC 1131。作为更具体的示例，在图5所示的示例中，将像素阵列单元111分成以10个像素×16个像素作为区域1111的单位的多个区域1111。

此外，半导体芯片是堆叠的，以将包括在区域1111中的各个像素2和与该区域1111对应设置的ADC 1131电连接。作为具体示例，连接到包括在区域1111中的各个像素2的配线和连接到对应于该区域设置的ADC 1131的配线可以基于所谓的Cu-Cu接合而直接接合，或者可以通过所谓的硅贯通孔(TSV：Through-Silicon Via)连接。

如上所述，通过针对每个区域1111设置ADC 1131，例如与针对各列设置ADC 113的情况相比，可以增加对来自各个像素2的像素信号并行地执行A/D转换并将其作为数字数据输出的处理的数量。因此，例如，可以进一步减少从各个像素2读取像素信号的时间。此外，还可以独立地针对每个区域1111单独地驱动ADC 1131。因此，例如，还可以更灵活地控制各个像素2的像素信号的读取，例如，在期望的时刻，从包括在区域1111的一部分中的各个像素2单独地读取像素信号。

此外，参照图3所述的构造的一部分可以设置在固态摄像装置1外部。作为具体示例，起到图3所示的控制单元101的至少一部分功能的作用的构造可以将来自固态摄像装置1的外部的控制信号发送到固态摄像装置1中的各个构造，以控制该构造的操作。在这种情况下，与控制单元101对应的构造对应于“控制装置”的示例。

上面已经参照图3至图5描述了根据本发明的实施例的固态摄像装置的功能构造的示例。

<1.3.单位像素的电路构造>

随后，将参照图6描述单位像素的电路构造示例。图6是示出了根据本发明的实施例的单位像素的电路构造示例的图。如图6所示，根据本发明的实施例的单位像素2包括光电转换器件(例如，光电二极管)PD和四个像素晶体管。例如，四个像素晶体管包括传输晶体管Tr11、复位晶体管Tr12、放大晶体管Tr13和选择晶体管Tr14。例如，这些像素晶体管可以包括n沟道MOS晶体管。

传输晶体管Tr11连接在光电转换器件PD的阴极和浮动扩散单元FD之间。通过将传输脉冲TRG施加到栅极，在光电转换器件PD中累积的由光电转换器件PD进行光电转换后的信号电荷(这里为电子)被传输到浮动扩散单元FD。

复位晶体管Tr12的漏极连接到电源VDD，并且复位晶体管Tr12的源极连接到浮动扩散单元FD。然后，在信号电荷从光电转换器件PD传输到浮动扩散单元FD之前，将复位脉冲RST施加到复位晶体管Tr12的栅极，以使浮动扩散单元FD的电位复位。

放大晶体管Tr13的栅极连接到浮动扩散单元FD，其漏极连接到电源VDD，并且其源极连接到选择晶体管Tr14的漏极。放大晶体管Tr13将已经由复位晶体管Tr12复位的浮动扩散单元FD的电位作为复位电平输出到选择晶体管Tr14。此外，放大晶体管Tr13将传输晶体管Tr11传输信号电荷之后的浮动扩散单元FD的电位作为信号电平输出到选择晶体管Tr14。

例如，选择晶体管Tr14的漏极连接到放大晶体管Tr13的源极，并且选择晶体管Tr14的源极连接到垂直信号线VSL。然后，当将选择脉冲SEL施加到选择晶体管Tr14的栅极时，选择晶体管Tr14导通，并且选择晶体管Tr14将从放大晶体管Tr13输出的信号输出到垂直信号线VSL。需要注意，选择晶体管Tr14可以采用选择晶体管Tr14连接在电源VDD和放大晶体管Tr13之间的构造。

在根据本实施例的固态摄像装置1被构造为堆叠型固态摄像装置的情况下，例如，在图2的中部或下部的第一半导体芯片单元341中形成诸如光电二极管和多个MOS晶体管等器件。此外，从图2的中部或下部的第二半导体芯片单元342供应传输脉冲、复位脉冲、选择脉冲和电源电压。此外，位于与选择晶体管的漏极连接的垂直信号线VSL的后续级中的器件被构造为逻辑电路345，并且该器件形成在第二半导体芯片单元342中。

上面已经参照图6描述了单位像素的电路构造示例。

<1.4.驱动控制>

随后，作为根据本发明的实施例的固态摄像装置1的驱动控制示例，将描述像素的驱动和用于将从像素供应的像素信号转换为数字信号的ADC的驱动。

(像素的驱动)

首先，将参照图7描述像素2的驱动。图7是示出了根据本发明的实施例的固态摄像装置1的驱动控制示例的示意性时序图，并且图7示出了像素2的驱动控制示例。

在图7中，示出了：表示一个水平同步周期的水平同步信号(XHS)；驱动传输晶体管Tr11的TRG驱动脉冲(读取时的传输脉冲和执行电子快门时的传输脉冲)；驱动复位晶体管Tr12的RST驱动脉冲(执行电子快门时的复位脉冲和读取时的复位脉冲)；以及驱动选择晶体管Tr14的SEL驱动脉冲(读取时的选择脉冲)。

在电子快门期间，接通执行电子快门时的传输脉冲和执行电子快门时的复位脉冲，以使光电转换器件PD的电位复位。其后，在累积时间期间，将电荷累积在光电转换器件PD中，并且从传感器控制器7发出读取脉冲。

在读取的时候，接通读取时的复位脉冲，以使浮动扩散单元FD的电位复位，然后，对预数据相位(P相)的电位执行AD转换。其后，利用读取时的传输脉冲，将光电转换器件PD的电荷传输到浮动扩散单元FD，并对数据相位(D相)执行AD转换。需要注意，在读取的时候，读取时的选择脉冲处于接通状态。

需要注意，以上仅仅是示例，并且可以根据电子快门的操作或读取的操作来改变驱动时序的至少一部分。作为具体示例，如图7中的虚线所示，利用读取时的传输脉冲，可以将光电转换器件PD的电荷传输到浮动扩散单元FD，然后，可以接通执行电子快门时的传输脉冲和执行电子快门时的复位脉冲，以使光电转换器件PD的电位复位。

上面已经参照图7描述了像素2的驱动。

随后，将参照图8描述图3所示的ADC 113的一般驱动。图8是示出了根据本发明的实施例的固态摄像装置1的驱动控制示例的示意性时序图，并且图8示出了ADC 113的驱动控制示例。需要注意，在本描述中，将着重于ADC 113中的DAC 142、比较器141和计数器143的操作来描述图3所示的ADC 113的驱动。

在图8中，示出了：表示一个水平同步周期的水平同步信号(XHS)；从DAC 142输出的斜坡信号的电位(实线)；从垂直信号线VSL输出的像素信号的电位(虚线)；从比较器141输出的反转脉冲；以及计数器143的操作图像。

通常，DAC 142产生具有第一斜率和第二斜率的斜波，在具有第一斜率的斜波中，电位在用于读取像素信号的复位电平的P相中以恒定的斜率顺序地下降，在具有第二斜率的斜波中，电位在用于读取像素信号的数据电平的D相中以恒定的斜率顺序地下降。此外，比较器141将像素信号的电位与斜波的电位进行比较，并且输出在像素信号的电位和斜波的电位交叉时的时刻发生反转的反转脉冲。然后，计数器143从斜波在P相中开始下降时的时刻到斜波的电位下降到小于或等于像素信号的电位时的时刻进行计数(P相计数值)，然后，计数器143从斜波在D相中开始下降时的时刻到斜波的电位下降到小于或等于像素信号的电位时的时刻进行计数(D相计数值)。因此，获取P相计数值和D相计数值之间的差值作为已经消除了复位噪声的像素信号。以这种方式，使用斜波执行像素信号的AD转换。

上面已经参照图8描述了图3所示的ADC 113的一般驱动。

2.第一实施例

随后，将描述本发明的第一实施例。在本实施例中，将描述如下机制的示例：所述机制可以通过识别包括在固态摄像装置1的各个像素2中的光电转换器件PD的状态(例如，饱和特性)来检测光电转换器件PD的故障。需要注意，在以下描述中，为了区分根据本实施例的固态摄像装置1与根据其他实施例的固态摄像装置1，在某些情况下将根据本实施例的固态摄像装置1称为“固态摄像装置1a”。

<2.1.构造>

首先，将参照图9和图10描述根据本实施例的固态摄像装置1a的示意性构造的示例。图9和图10分别是示出了根据本实施例的固态摄像装置1a的示意性构造示例的框图。需要注意，在本描述中，将着重于与参照图1至图8所述的固态摄像装置1的部件不同的部件来描述固态摄像装置1a的构造，并且将省略与固态摄像装置1的部件基本类似的部件的详细描述。

图9示出了根据本实施例的固态摄像装置1的电源构造的示例。需要注意，在图9所示的示例中，主要示出了像素时序驱动电路5将驱动信号供应到像素2的部分的构造，并且省略了其他构造的图示。

如图9所示，在根据本实施例的固态摄像装置1a中，分开设置向像素2供应电源电压的电源和向像素时序驱动电路5供应电源电压以使像素时序驱动电路5将驱动信号供应到像素2的电源。关于这一点，在下文中，也将向像素2供应电源电压的电源称为“电源VDDHPX”，并且也将向像素时序驱动电路5供应电源电压(即，用于将驱动信号供应到像素2的电源电压)的电源称为“电源VDDHVS”。

需要注意，在固态摄像装置1a被构造为堆叠型固态摄像装置的情况下，电源VDDHPX和VDDHVS可以设置在不同的半导体芯片中。作为具体示例，电源VDDHPX可以设置在布置有像素2的半导体芯片(例如，图2所示的第一半导体芯片单元341)中。此外，电源VDDHVS可以设置在设置有像素时序驱动电路5的半导体芯片(例如，图2所示的第二半导体芯片单元342)中。在该构造中，布置有像素2的半导体芯片和设置有像素时序驱动电路5的半导体芯片通过连接部分(例如，TSV(硅贯通孔))连接。

此外，图10示出了根据本实施例的固态摄像装置1a的构造中的与从像素2读取像素信号有关的部分的构造示例。也就是说，在图10所示的示例中，主要示出了与恒流电路单元114和ADC 113对应的部分，并且省略了其他构造的图示。需要注意，在图10中，由于MOS晶体管161、比较器141、DAC 142和计数器143基本类似于图3所示的MOS晶体管161、比较器141、DAC 142和计数器143，因此将省略其描述。此外，在图10中，比较器141、DAC 142和计数器143对应于图3所示的ADC113。此外，在图10中，MOS晶体管161对应于图3中的恒流电路单元114。

如图10所示，根据本实施例的固态摄像装置1a包括传感器数据单元211。传感器数据单元211基于从计数器143输出的信号(即，通过对从像素2供应的像素信号进行转换而获得的数字信号)识别像素2的状态，并且传感器数据单元211使用识别结果执行各种类型的处理。

作为具体示例，通过使用像素2的状态的识别结果，传感器数据单元211可以根据所谓的故障检测来执行各种类型的处理。特别地，在根据本实施例的固态摄像装置1a中，传感器数据单元211能够在包括在像素2中的光电转换器件PD中发生故障的情况下，单独地识别各个像素2的光电转换器件PD中的故障。需要注意，下面将分别详细描述用于针对各个像素2检测包括在像素2中的光电转换器件PD中的故障的机制以及用于识别像素2的状态的驱动控制示例。此外，传感器数据单元211中与像素2的识别有关的部分对应于“识别单元”的示例。

此外，在检测到作为上述故障检测的结果的在像素2的一部分中发生异常的情况下，传感器数据单元211可以将异常的检测结果通知给固态摄像装置1a的外部。作为具体示例，传感器数据单元211可以经由预定的输出端子(即，误差引脚(error pin))将表示已经检测到异常的预定信号输出到固态摄像装置1a的外部。此外，作为另一示例，可以向设置在固态摄像装置1a外部的预定数字信号处理器(DSP：Digital Signal Processor)401通知已经检测到异常。利用这种构造，例如，DSP 401能够通过预定的输出单元向用户通知在固态摄像装置1a中发生异常。此外，在固态摄像装置1a中检测到异常的情况下，DSP 401可以执行控制，以限制与车辆的安全相关的全部或部分功能(ADAS功能)。此外，作为另一示例，DSP401能够通过使用不同于像素2的另一像素2(例如，相邻像素)的输出来校正已经检测到异常的像素2的输出。需要注意，传感器数据单元211中执行控制以使像素2的异常检测结果被输出到预定的输出目的地(例如，DSP 401)的部分对应于“输出控制单元”的示例。

此外，传感器数据单元211本身可以通过使用故障检测结果来校正已经检测到异常的像素2的输出。需要注意，校正方法类似于DSP 401执行校正的情况下的校正方法。此外，传感器数据单元211中对已经检测到异常的像素2的输出进行校正的部分对应于“校正处理单元”的示例。

上面已经参照图9和图10描述了根据本实施例的固态摄像装置1a的示意性构造示例。

<2.2.驱动控制>

随后，作为根据本实施例的固态摄像装置1a的驱动控制示例，特别地，将描述用于识别包括在各个像素2中的光电转换器件PD的状态并因此检测光电转换器件PD的异常的控制的示例。需要注意，在本描述中，如图6所示，通过将像素2具有所谓的四个晶体管构造的情况作为示例来描述固态摄像装置1a的驱动控制示例。例如，图11是示出了根据本实施例的固态摄像装置1a的驱动控制示例的示意性时序图，并且图11示出了用于识别包括在像素2中的光电转换器件PD的状态的控制示例。

在图11中，VDDHPX表示从电源VDDHPX施加到像素2的电源电压。此外，INCK表示同步信号，并且同步信号的一个脉冲是在固态摄像装置1a中执行的各种类型的处理的周期的最小单位。此外，XVS和XHS分别表示垂直同步信号和水平同步信号。也就是说，一个XVS对应于一个帧周期。此外，TRG、RST和SEL分别表示供应到传输晶体管Tr11、复位晶体管Tr12和选择晶体管Tr14的驱动信号(即，TRG驱动脉冲、RST驱动脉冲和SEL驱动脉冲)。

在根据本实施例的固态摄像装置1a中，与光电转换器件PD的状态识别有关的控制主要包括：第一控制，其用于在目标像素2的光电转换器件PD中累积电荷；以及第二控制，其用于读取光电转换器件PD中累积的电荷。例如，在图11所示的示例中，一个帧周期被分配给第一控制和第二控制中的各者。关于这一点，在本描述中，如图11所示，也将分配给第一控制的帧周期称为“累积帧”，并且也将分配给第二控制的帧周期称为“读取帧”。

首先，将描述累积帧。如图11所示，在累积帧中，首先将从电源VDDHPX施加到像素2的电源电压控制为0V，然后，将电源电压控制为预定电压VDD，从而将电压VDD施加到像素2。

现在，将参照图12描述像素2在由图11中的附图标记T11表示的周期内的操作。图12是描述根据本实施例的固态摄像装置1a的驱动控制示例的说明图，并且图12示意性地示出了像素2在图11中的周期T11内的状态。

如图11所示，在周期T11内，将TRG驱动脉冲和RST驱动脉冲分别控制为接通状态，将SEL驱动脉冲控制为断开状态，并且将从电源VDDHPX施加到像素2的电压控制为0V。结果，如图12所示，浮动扩散单元FD的电位被控制为0V，光电转换器件PD的阳极和阴极之间产生电位差，因此，电荷被注入到光电转换器件PD中。需要注意，作为图12所示的控制的结果的保存在光电转换器件PD中的电荷量是由光电转换器件PD的饱和特性决定的，而与光电转换器件PD的光接收状态无关。也就是说，在光电转换器件PD中发生某些异常的情况下，与正常状态相比，保存在光电转换器件PD中的电荷量会发生改变(例如，减少)。需要注意，如图12所示，可以在预定时刻对所有像素2执行用于将电荷注入到光电转换器件PD中的控制(所谓的全局复位)，或者可以以时分的方式单独地对各个像素2执行上述控制。

随后，将参照图13描述像素2在由图11中的附图标记T13表示的周期内的操作。图13是描述根据本实施例的固态摄像装置1a的驱动控制示例的说明图，并且图13示意性地示出了像素2在图11中的周期T13内的状态。

如图11所示，在周期T13内，保持RST驱动脉冲的接通状态，并且将TRG驱动脉冲控制为断开状态。需要注意，保持SEL驱动脉冲的断开状态。此外，将从电源VDDHPX施加到像素2的电压控制为VDD。利用这种控制，如图13所示，浮动扩散单元FD和光电转换器件PD变成非导通状态，并且浮动扩散单元FD的电位被控制为VDD。

随后，将描述读取帧。在读取帧中，在预定时刻驱动目标像素2，并且读取与在像素2的光电转换器件PD中累积的电荷对应的像素信号。作为具体示例，在图11所示的示例中，在由附图标记T15表示的周期内，驱动像素2，并且读取与在像素2的光电转换器件PD中累积的电荷对应的像素信号。现在，将参照图14描述像素2在由图11中的附图标记T15表示的周期内的操作。图14是描述根据本实施例的固态摄像装置1a的驱动控制示例的说明图，并且图14示意性地示出了像素2在图11中的周期T15内的状态。

如图11所示，在读取帧开始时，将TRG驱动脉冲、RST驱动脉冲和SEL驱动脉冲分别控制为断开状态。此外，在读取帧中，保持向像素2施加电压VDD的状态。随后，在周期T15内，将TRG驱动脉冲、RST驱动脉冲和SEL驱动脉冲分别控制为接通状态。利用这种控制，在周期T15内，如图14所示，传输晶体管Tr11和复位晶体管Tr12变成导通状态，并且在光电转换器件PD中累积的电荷被传输到浮动扩散单元FD并在浮动扩散单元FD中累积。此外，将选择晶体管Tr14控制为导通状态。因此，与浮动扩散单元FD中累积的电荷(换句话说，从光电转换器件PD泄漏的电荷)对应的电压被施加到放大晶体管Tr13的栅极，并且将放大晶体管Tr13控制为导通状态。结果，与施加到放大晶体管Tr13的栅极的电压对应的像素信号经由垂直信号线VSL从像素2输出。也就是说，从光电转换器件PD读取与光电转换器件PD的饱和特性对应的电荷，并且经由垂直信号线VSL从像素2输出与电荷的读取结果对应的像素信号。

需要注意，例如，经由垂直信号线VSL从像素2输出的像素信号通过ADC 113被转换成数字信号并且被输出到参照图10所述的传感器数据单元211。此时，输出到传感器数据单元211的数字信号表示与包括在像素2中的光电转换器件PD的饱和特性对应的电位。也就是说，传感器数据单元211能够基于数字信号而针对各个像素2单独地识别各个像素2的状态(并因此能够识别包括在像素2中的光电转换器件PD的状态)。因此，例如，在像素2中发生异常的情况下，传感器数据单元211能够单独地检测各个像素2的异常。基于这种构造，例如，传感器数据单元211能够将与已经发生异常的像素2有关的信息输出到预定的输出目的地。

此外，作为另一示例，传感器数据单元211可以基于从另一像素2输出的像素信号来校正从已经发生异常的像素2输出的像素信号。例如，图15是描述在根据本实施例的固态摄像装置1a中对像素信号进行校正操作的示例的说明图。在图15所示的示例中，示出了如下情况的示例：其中，基于从与像素2相邻的另一像素2输出的像素信号校正从已经发生异常的像素2输出的像素信号。在这种情况下，例如，传感器数据单元211仅需要基于在从已经发生异常的像素2读取像素信号时的时刻来识别像素2的位置和与像素2相邻的另一像素2的位置。

需要注意，例如，在目标像素2不执行正常驱动时的时刻，有利地执行与识别包括在各个像素2中的光电转换器件PD的状态有关的上述控制(例如，用于检测光电转换器件PD的异常的控制)。作为具体示例，可以在启动固态摄像装置1时执行上述控制。此外，作为另一示例，在仅有一部分像素2用于拍摄图像的情况下，可以对没有用于拍摄图像的其他像素2执行上述控制。

作为根据本实施例的固态摄像装置1a的驱动控制示例，特别地，上面已经参照图11至图15描述了用于识别包括在各个像素2中的光电转换器件PD的状态并因此检测光电转换器件PD的异常的控制示例。

<2.3.变形例>

随后，将描述根据本实施例的固态摄像装置1的变形例。在该变形例中，将描述像素2形成所谓的共用像素结构的情况的示例。

(电路构造)

将参照图16描述在形成共用像素结构的情况下的单位像素的电路构造示例。如上所述，共用像素结构包括多个光电二极管、多个传输晶体管、共用的浮动扩散、以及共用的其他像素晶体管中的各者。例如，图16是示出了根据本实施例的变形例的固态摄像装置中的单位像素的电路构造示例的图，并且图16示出了如下的七个晶体管构造的示例：其中，针对一个像素布置有高灵敏度的光电二极管(PD1)、低灵敏度的光电二极管(PD2)、以及像素内电容(FC)。需要注意，在本描述中，为了区分根据本实施例的变形例的固态摄像装置与根据上述实施例的固态摄像装置1a，在某些情况下将根据本实施例的变形例的固态摄像装置称为“固态摄像装置1c”。此外，当区分根据本实施例的变形例的固态摄像装置1c的像素(即，形成共用像素结构的像素)与根据上述实施例的固态摄像装置1a的像素2时，在某些情况下将形成共用像素结构的像素称为“像素2c”或“单位像素2c”。

如图16所示，单位像素2c包括光电转换器件PD1、第一传输栅极单元Tr21、光电转换器件PD2、第二传输栅极单元Tr22、第三传输栅极单元Tr23、第四传输栅极单元Tr25、电荷累积单元FC、复位栅极单元Tr24、浮动扩散单元FD、放大晶体管Tr26和选择晶体管Tr27。

此外，对于单位像素2c，例如针对各像素行，对用于供应各种驱动信号的多条驱动线进行布线。然后，经由多条驱动线从图1所示的像素时序驱动电路5供应各种驱动信号TG1、TG2、FCG、RST和SEL。这些驱动信号是如下的脉冲信号：其中，例如，在单位像素2c的各个晶体管是NMOS晶体管的情况下，高电平(例如，电源电压VDD)状态是激活状态，并且低电平状态(例如，负电位)是非激活状态。

例如，光电转换器件PD1包括PN结的光电二极管。光电转换器件PD1产生与接收到的光量对应的电荷，并累积该电荷。

第一传输栅极单元Tr21连接在光电转换器件PD1和浮动扩散单元FD之间。将驱动信号TG1施加到第一传输栅极单元Tr21的栅极电极。当驱动信号TG1进入激活状态时，第一传输栅极单元Tr21进入导通状态，并且光电转换器件PD1中累积的电荷经由第一传输栅极单元Tr21传输到浮动扩散单元FD。

类似于光电转换器件PD1，光电转换器件PD2包括例如PN结的光电二极管。光电转换器件PD2产生与接收到的光量对应的电荷，并累积该电荷。

对光电转换器件PD1和光电转换器件PD2进行比较，例如，光电转换器件PD1具有较大面积的光接收表面和较高的灵敏度，并且光电转换器件PD2具有较小面积的光接收表面和较低的灵敏度。

第二传输栅极单元Tr22连接在电荷累积单元FC和浮动扩散单元FD之间。将驱动信号FCG施加到第二传输栅极单元Tr22的栅极电极。当驱动信号FCG进入激活状态时，第二传输栅极单元Tr22进入导通状态，并且电荷累积单元FC的电位和浮动扩散单元FD的电位耦合。

第三传输栅极单元Tr23连接在光电转换器件PD2和电荷累积单元FC之间。将驱动信号TG2施加到第三传输栅极单元Tr23的栅极电极。当驱动信号TG2进入激活状态时，第三传输栅极单元Tr23进入导通状态，并且光电转换器件PD2中累积的电荷经由第三传输栅极单元Tr23传输到电荷累积单元FC，或传输到电荷累积单元FC的电位和浮动扩散单元FD的电位耦合的区域。

此外，第三传输栅极单元Tr23的栅极电极的下部具有稍微更深的电位，并且形成溢流路径，因为电荷量超过光电转换器件PD2的饱和电量，所以从光电转换器件PD2溢出的电荷通过该溢流路径传输到电荷累积单元FC。需要注意，在下文中，将形成在第三传输栅极单元Tr23的栅极电极的下部中的溢流路径简称为第三传输栅极单元Tr23的溢流路径。

第四传输栅极单元Tr25连接在第二传输栅极单元Tr22、复位栅极单元Tr24和浮动扩散单元FD之间。将驱动信号FDG施加到第四传输栅极单元Tr25的栅极电极。当驱动信号FDG进入激活状态时，第四传输栅极单元Tr25进入导通状态，并且位于第二传输栅极单元Tr22、复位栅极单元Tr24和第四传输栅极单元Tr25之间的节点152的电位和浮动扩散单元FD的电位耦合。

电荷累积单元FC包括例如电容器，并且电荷累积单元FC连接在第二传输栅极单元Tr22和第三传输栅极单元Tr23之间。电荷累积单元FC的对向电极连接在供应电源电压VDD的电源VDD之间。电荷累积单元FC累积从光电转换器件PD2传输过来的电荷。

复位栅极单元Tr24连接在电源VDD和浮动扩散单元FD之间。将驱动信号RST施加到复位栅极单元Tr24的栅极电极。当驱动信号RST进入激活状态时，复位栅极单元Tr24进入导通状态，并且浮动扩散单元FD的电位复位到电源电压VDD的电平。

浮动扩散单元FD将电荷转换成电压信号(电荷-电压转换)，并输出电压信号。

放大晶体管Tr26的栅极电极连接到浮动扩散单元FD，放大晶体管Tr26的漏极电极连接到电源VDD，并且放大晶体管Tr26用作用于读取保存在浮动扩散单元FD中的电荷的读取电路，即，所谓的源极跟随器电路的输入单元。也就是说，放大晶体管Tr26的源极电极经由选择晶体管Tr27连接到垂直信号线VSL，因此，放大晶体管Tr26和连接到垂直信号线VSL一端的恒流源构成源极跟随器电路。

选择晶体管Tr27连接到放大晶体管Tr26的源极电极和垂直信号线VSL。将驱动信号SEL施加到选择晶体管Tr27的栅极电极。当驱动信号SEL进入激活状态时，选择晶体管Tr27变成导通状态，并且单位像素2c进入所选状态。结果，从放大晶体管Tr26输出的像素信号经由选择晶体管Tr27输出到垂直信号线VSL。

需要注意，在本描述中，各个驱动信号进入激活状态的事实也称为各个驱动信号被接通或各个驱动信号被控制为接通状态，并且各个驱动信号进入非激活状态的事实也称为各个驱动信号被断开或各个驱动信号被控制为断开状态。此外，在下文中，各个栅极单元或各个晶体管进入导通状态的事实也称为各个栅极单元或各个晶体管被导通，并且各个栅极单元或各个晶体管进入非导通状态的事实也称为各个栅极单元或各个晶体管被截止。

(驱动控制)

随后，作为根据该变形例的固态摄像装置的驱动控制示例，特别地，将描述用于识别包括在各个像素2中的光电转换器件PD1和PD2中各者的状态并因此检测光电转换器件PD1和PD2中各者的异常的控制示例。

例如，图17是示出了根据本实施例的变形例的固态摄像装置1c的驱动控制示例的示意性时序图，并且图17示出了用于识别包括在像素2c中的光电转换器件PD1和PD2中各者的状态的控制示例。

在图11中，VDDHPX表示从电源VDDHPX施加到像素2c的电源电压。此外，INCK表示同步信号，并且同步信号的一个脉冲是在固态摄像装置1c中执行的各种类型的处理的周期的最小单位。此外，XVS和XHS分别表示垂直同步信号和水平同步信号。也就是说，一个XVS对应于一个帧周期。此外，TG1、FCG、TG2和FDG分别表示供应到第一传输栅极单元Tr21、第二传输栅极单元Tr22、第三传输栅极单元Tr23和第四传输栅极单元Tr25的驱动信号(在下文中，也称为“TG1驱动脉冲”、“FCG驱动脉冲”、“TG2驱动脉冲”和“FDG驱动脉冲”)。此外，RST和SEL分别表示供应到复位栅极单元Tr24和选择晶体管Tr27的驱动信号(即，RST驱动脉冲和SEL驱动脉冲)。

在根据本实施例的固态摄像装置1c中，与识别光电转换器件PD1和PD2中各者的状态有关的控制包括：第一控制，其用于在目标像素2c的光电转换器件PD1和PD2中累积电荷；以及第二控制，其用于读取光电转换器件PD中累积的电荷。例如，在图17所示的示例中，一个帧周期被分配给第一控制和第二控制中的各者。也就是说，分配给第一控制的帧周期对应于“累积帧”，并且分配给第二控制的帧周期对应于“读取帧”。

首先，将描述累积帧。如图17所示，在累积帧中，首先将从电源VDDHPX施加到像素2c的电源电压控制为0V，然后，将电源电压控制为预定电压VDD，从而将电压VDD施加到像素2c。

现在，将参照图18描述像素2c在由图17中的附图标记T21表示的周期内的操作。图18是描述根据本实施例的变形例的固态摄像装置1c的驱动控制示例的说明图，并且图18示意性地示出了像素2c在图17中的周期T21内的状态。

如图18所示，在周期T21内，将TG1驱动脉冲、FCG驱动脉冲、TG2驱动脉冲、FDG驱动脉冲和RST驱动脉冲分别控制为接通状态，并且将SEL驱动脉冲控制为断开状态。此外，如上所述，将从电源VDDHPX施加到像素2的电压控制为0V。结果，浮动扩散单元FD的电位和电荷累积单元FC的电位分别被控制为0V，光电转换器件PD1和PD2中各者的阳极和阴极之间产生电位差，并且电荷被注入到光电转换器件PD中。需要注意，作为图18所示的控制的结果的保存在光电转换器件PD1和PD2中各者中的电荷量是由光电转换器件PD1和PD2的饱和特性决定的，而与光电转换器件PD1和PD2中各者的光接收状态无关。也就是说，在光电转换器件PD1中发生某些异常的情况下，与正常状态相比，保存在光电转换器件PD1中的电荷量会发生改变(例如，减少)。这也适用于光电转换器件PD2。需要注意，如图18所示，可以在预定时刻对所有像素2c执行用于将电荷注入到光电转换器件PD1和PD2中的控制(即，全局复位)，或者可以以时分的方式单独地对各个像素2c执行上述控制。

随后，将参照图19描述像素2c在由图17中的附图标记T23表示的周期内的操作。图19是描述根据本实施例的应用示例的固态摄像装置1c的驱动控制示例的说明图，并且图19示意性地示出了像素2c在图17中的周期T23内的状态。

如图17所示，在周期T23内，保持FDG驱动脉冲和RST驱动脉冲中各者的接通状态，并且将TG1驱动脉冲、FCG驱动脉冲和TG2驱动脉冲分别控制为断开状态。需要注意，保持SEL驱动脉冲的断开状态。此外，将从电源VDDHPX施加到像素2c的电压控制为VDD。利用这种控制，浮动扩散单元FD和光电转换器件PD1、电荷累积单元FC和光电转换器件PD2、以及浮动扩散单元FD和电荷累积单元FC分别进入非导通状态。此外，将浮动扩散单元FD的电位控制为VDD。

随后，将描述读取帧。在读取帧中，在预定时刻驱动目标像素2c，并且读取与像素2c的光电转换器件PD1和PD2中累积的电荷对应的像素信号。例如，图20是示出了根据本实施例的固态摄像装置1c的驱动控制示例的示意性时序图，并且图20示出了与对像素2c的光电转换器件PD1和PD2中累积的电荷进行读取有关的控制示例。

在图20中，XHS、SEL、RST、TG1、FCG、TG2和FDG分别表示分配了与图17中类似的参考信号的信号。此外，VSL表示经由垂直信号线输出的信号(即，从像素2c输出的像素信号)的电位。需要注意，在图20所示的示例中，分别示出了表示为暗状态和亮状态下的VSL的信号。此外，RAMP表示从ADC中的DAC输出到比较器的斜波的电位。需要注意，在图20所示的示例中，表示经由垂直信号线输出的信号在比较器中的电位变化的脉冲被叠加在表示斜波的电位变化的脉冲上，并被示出。此外，VCO表示从ADC中的计数器输出的电压信号。

此外，在图20中，P相表示用于读取从像素2c输出的像素信号的复位电平的预数据相位(pre-data phase)。此外，D相表示用于读取像素信号的数据电平的数据相位。

如图20所示，在根据本实施例的变形例的固态摄像装置1c中，首先读取与光电转换器件PD1中累积的电荷对应的第一像素信号，然后，读取与光电转换器件PD2中累积的电荷对应的第二像素信号。此外，此时，在读取第一像素信号时，首先读取P相，然后读取D相。同时，在读取第二像素信号时，首先读取D相，然后读取P相，因为电荷累积单元FC中累积的电荷随着P相的读取而被复位。需要注意，在下文中，关于固态摄像装置1c对第一像素信号和第二像素信号中各者进行读取的操作，将分开描述与P相的读取有关的操作和与D相的读取有关的操作。

首先，如图17所示，在读取帧开始时，将FDG驱动脉冲和RST驱动脉冲分别控制为断开状态。也就是说，在读取帧开始时，TG1驱动脉冲、FCG驱动脉冲、TG2驱动脉冲、FDG驱动脉冲、RST驱动脉冲和SEL驱动脉冲分别处于断开状态。其后，在读取帧中的预定时刻(在预定的水平同步周期内)，开始从目标像素2c读取像素信号。

如图20所示，首先，执行关于与光电转换器件PD1中累积的电荷对应的第一像素信号的P相的读取。具体地，在将FDG驱动脉冲和SEL驱动脉冲控制为接通状态的同时，将RST驱动脉冲暂时控制为接通状态，因此，浮动扩散单元FD的电位被复位到电源电压VDD的电平。此时，保持TG1驱动脉冲、FCG驱动脉冲和TG2驱动脉冲中各者的断开状态。也就是说，光电转换器件PD1和浮动扩散单元FD、以及电荷累积单元FC(并因此光电转换器件PD2)和浮动扩散单元FD分别进入非导通状态。因此，此时经由垂直信号线VSL从像素2c读取的像素信号表示从像素2c输出的像素信号的复位电平。

随后，关于与光电转换器件PD1中累积的电荷对应的第一像素信号，执行D相的读取。具体地，将TG1驱动脉冲暂时控制为接通状态，并且在TG1驱动脉冲显示接通状态的周期内，光电转换器件PD1和浮动扩散单元FD进入导通状态。结果，光电转换器件PD1中累积的电荷被传输到浮动扩散单元FD，并在浮动扩散单元FD中累积。因此，与浮动扩散单元FD中累积的电荷(换句话说，从光电转换器件PD1泄漏的电荷)对应的电压被施加到放大晶体管Tr26的栅极，并且放大晶体管Tr26进入导通状态。结果，经由垂直信号线VSL从像素2c输出与施加到放大晶体管Tr26的栅极的电压对应的像素信号(即，第一像素信号)。也就是说，从光电转换器件PD1读取与光电转换器件PD1的饱和特性对应的电荷，并且经由垂直信号线VSL从像素2c输出与电荷的读取结果对应的第一像素信号。

需要注意，当关于第一像素信号的D相读取结束时，在将SEL驱动信号控制为断开状态之后，首先，将FDG驱动信号暂时控制为断开状态，然后，将RST驱动信号暂时控制为接通状态。结果，浮动扩散单元FD的电位被复位到电源电压VDD的电平。此外，将FCG驱动信号控制为接通状态，并且浮动扩散单元FD和电荷累积单元FC进入导通状态。其后，将SEL驱动信号控制为接通状态，并且开始读取与光电转换器件PD2中累积的电荷对应的第二像素信号。

关于读取与光电转换器件PD2中累积的电荷对应的第二像素信号，如上所述，首先执行D相的读取。具体地，将TG1驱动脉冲暂时控制为接通状态，并且在TG2驱动脉冲显示接通状态的周期内，光电转换器件PD2和电荷累积单元FC进入导通状态。也就是说，在该周期内，光电转换器件PD2、电荷累积单元FC和浮动扩散单元FD进入导通状态。结果，电荷累积单元FC的电位和浮动扩散单元FD的电位耦合，并且光电转换器件PD2中累积的电荷被传输到耦合区域，并在该耦合区域中累积。因此，与上述区域中累积的电荷(换句话说，从光电转换器件PD2泄漏的电荷)对应的电压被施加到放大晶体管Tr26的栅极，并且放大晶体管Tr26被控制为导通状态。结果，经由垂直信号线VSL从像素2c输出与施加到放大晶体管Tr26的栅极的电压对应的像素信号(即，第二像素信号)。也就是说，从光电转换器件PD2读取与光电转换器件PD2的饱和特性对应的电荷，并且经由垂直信号线VSL从像素2c输出与电荷的读取结果对应的第二像素信号。

随后，关于与光电转换器件PD2中累积的电荷对应的第二像素信号，执行P相的读取。具体地，首先，将SEL驱动信号控制为断开状态，然后，将RST驱动信号暂时控制为接通状态。结果，电荷累积单元FC的电位和浮动扩散单元FD的电位耦合的区域的电位被复位到电源电压VDD的电平。其后，将SEL驱动信号控制为接通状态，并且将与上述区域的电位对应的电压施加到放大晶体管Tr26的栅极，并且经由垂直信号线VSL输出与该电压对应的像素信号(即，第二像素信号)。此时，保持TG1驱动脉冲、FCG驱动脉冲和TG2驱动脉冲中各者的断开状态。也就是说，光电转换器件PD1和浮动扩散单元FD、以及电荷累积单元FC和浮动扩散单元FD(并因此，光电转换器件PD2和浮动扩散单元FD)分别进入非导通状态。因此，此时经由垂直信号线VSL从像素2c读取的像素信号表示从像素2c输出的像素信号的复位电平。

需要注意，例如，经由垂直信号线VSL从像素2c顺序输出的第一像素信号和第二像素信号分别由ADC 113转换成数字信号，并输出到参照图10所述的传感器数据单元211。此时，顺序输出到传感器数据单元211的数字信号表示与包括在像素2c中的光电转换器件PD1和PD2的饱和特性对应的电位。也就是说，传感器数据单元211能够针对各个像素2c基于数字信号单独地识别像素2c的状态(并因此，识别包括在像素2c中的光电转换器件PD1和PD2中各者的状态)。

作为根据本实施例的固态摄像装置的变形例，上面已经参照图16至图20描述了像素形成共用像素结构的情况的示例。

<2.4.评估>

如上所述，在根据本实施例的固态摄像装置中，控制着将电源电压施加到多个像素中的至少一部分像素，使得电荷被注入到一部分像素的光电转换器件中，然后，控制着将驱动信号供应到一部分像素，使得与从光电转换器件注入的电荷对应的像素信号被读取。基于这种构造，根据与来自一部分像素的光电转换器件的电荷对应的像素信号的读取结果，根据本实施例的固态摄像装置可以识别至少一部分像素的状态。

利用如上所述的构造，根据本实施例的固态摄像装置，可以基于从各个像素输出的像素信号单独地识别像素的状态(并因此，识别包括在像素中的光电转换器件的状态)。因此，在固态摄像装置中，例如，在一部分像素中发生故障的情况下，可以检测各个像素的异常。此外，通过使用这种机制，例如，在一部分像素中发生异常的情况下，可以将与像素有关的信息输出到预定的输出目的地。此外，作为另一示例，由于可以指定发生故障的像素的位置，因此，还可以基于从另一像素(例如，相邻像素)输出的像素信号来校正在拍摄图像时从像素输出的像素信号。

此外，在根据本实施例的固态摄像装置中，如上所述，控制着将电源电压施加到各个像素，以便将电荷注入到像素的光电转换器件中。也就是说，作为控制的结果的保存在光电转换器件中的电荷量是由光电转换器件PD1和PD2中各者的饱和特性决定的，而与光电转换器件的光接收状态无关。利用这种特性，根据本实施例的固态摄像装置，无论外部环境中的光量如何，都可以根据各个像素的状态的识别来执行控制(例如，用于检测具有故障的像素的测试)。也就是说，根据本实施例的固态摄像装置，例如，即使在外部环境中的光量较少的环境中，也可以执行用于检测各个像素2的故障的测试。

3.第二实施例

随后，将描述根据本发明的第二实施例的固态摄像装置。在本实施例中，描述了固态摄像装置1在图像(特别地，移动图像)拍摄期间更有效地执行诸如故障检测等各种测试的机制的示例。需要注意，在以下描述中，为了区分根据本实施例的固态摄像装置1与根据另一实施例的固态摄像装置1，在某些情况下将根据本实施例的固态摄像装置1称为“固态摄像装置1d”。

<3.1.构造>

首先，将参照图21描述根据本实施例的固态摄像装置1d的示意性构造示例。图21是示出了根据本实施例的固态摄像装置1d的示意性构造示例的框图。需要注意，在该描述中，将着重于与参照图1至图8所述的固态摄像装置1不同的部件来描述固态摄像装置1a的构造，并且将省略与固态摄像装置1基本类似的部件的详细描述。

图21示出了根据本实施例的固态摄像装置1d的构造之中的与从像素2读取像素信号有关的部分的构造示例。也就是说，在图21所示的示例中，主要示出了与恒流电路单元114和ADC 113对应的部分，并且省略了其他构造的图示。需要注意，在图21中，由于MOS晶体管161、比较器141、DAC 142和计数器143基本类似于图3所示的MOS晶体管161、比较器141、DAC 142和计数器143，因此将省略其详细描述。此外，在图21中，比较器141、DAC 142和计数器143对应于图3所示的ADC 113。此外，在图21中，MOS晶体管161对应于图3所示的恒流电路单元114。

如图21所示，根据本实施例的固态摄像装置1d包括传感器数据单元221。传感器数据单元221对应于参照图10所述的根据第一实施例的固态摄像装置1a中的传感器数据单元211。

在根据本实施例的固态摄像装置1d中，例如，图3所示的控制单元101基于像素2的曝光结果控制各个像素2的曝光时序和像素信号的读取时序。此外，控制单元101控制固态摄像装置1d中的预定构造(例如，传感器数据单元221)的操作，使得在至少一部分像素2中，使用如下的周期执行诸如故障检测等预定测试：在该周期内，在与预定的帧速率对应的单位帧周期内不执行像素2的曝光和基于曝光结果的像素信号的读取。需要注意，下面将分别详细描述控制单元101使预定构造(例如，传感器数据单元221)执行预定测试时的时刻以及固态摄像装置1d的驱动控制示例。

传感器数据单元221基于控制单元101的控制来执行诸如故障检测等预定测试。具体地，通过基于由对计数器143输出的信号(即，从像素2供应的像素信号)进行转换而获得的数字信号来识别固态摄像装置1d中的预定构造的状态，传感器数据单元221可以检测所述构造中发生的异常。

例如，传感器数据单元221能够基于从计数器143输出的数字信号检测在至少一部分像素2、用于将驱动信号供应到各个像素2的构造(例如，像素时序驱动电路5或地址解码器4)、以及ADC 111中的至少一者中发生的异常。作为具体示例，在仅在一部分像素2的数字信号中发生异常的情况下，可以识别出在这一部分像素2中发生异常。需要注意，在这种情况下，传感器数据单元221只需要根据例如作为数字信号的输出源的ADC 113或数字信号的输出时序指定发生异常的像素2。此外，在多个像素2的数字信号中发生异常的情况下，可以识别出在与从多个像素2中的各者输出像素信号有关的构造(例如，地址解码器4、像素时序驱动电路5或ADC 113)中发生异常。

此外，传感器数据单元221能够根据计数器143的数字信号的输出情况来检测在连接到至少一部分像素2的配线、用于将驱动信号供应到各个像素2的构造、以及ADC 113中的至少一者中发生的异常。作为具体示例，在一部分列的数字信号的输出情况中发生异常的情况下(例如，在没有输出数字信号的情况下)，可以识别出在与这部分列对应的垂直信号线中发生异常或与这部分列对应的ADC 113中发生异常。此外，作为另一示例，在一部分行的数字信号的输出情况中发生异常的情况下，可以识别出在与这部分行对应的水平信号线中发生异常。

需要注意，上述示例仅仅是示例，并且检测主体不限于传感器数据单元221，并且检测方法也没有限制，只要对固态摄像装置1a中的至少一部分构造执行测试并且可以检测到在该构造中发生的异常。例如，取决于待测试的构造，可以与传感器数据单元221分开地额外设置用于检测该构造中发生的异常的单元。此外，作为另一示例，通过基于各个像素2的像素信号将预定滤波器(例如，LPF)应用于数字信号的输出，可以检测在至少一部分像素2中发生的异常或在涉及像素2驱动的其他构造中发生的异常。

此外，在检测到固态摄像装置1d的至少一部分构造中发生异常的情况下，传感器数据单元221可以根据检测结果执行预定处理。

作为具体示例，传感器数据单元221可以向固态摄像装置1d的外部通知在至少一部分构造中发生的异常的检测结果。作为具体示例，传感器数据单元211可以经由预定的输出端子(即，误差引脚)将表示检测到异常的预定信号输出到固态摄像装置1d的外部。此外，作为另一示例，传感器数据单元211可以向设置在固态摄像装置1d外部的预定DSP(数字信号处理器)401通知已经检测到异常。需要注意，执行控制使得传感器数据单元221之中的将在至少一部分构造中发生的异常的检测结果输出到预定的输出目的地(例如，DSP 401)的部分对应于“输出控制单元”的示例。

此外，作为另一示例，在至少一部分构造中发生异常并且作为其结果识别出在至少一部分像素2的输出中发生异常的情况下，传感器数据单元221可以基于另一像素2的输出来校正这部分像素2的输出。

例如，图22和图23分别是描述在根据本实施例的固态摄像装置1d中对像素信号进行校正操作的示例的说明图。例如，图22示出了在与一部分列对应的像素信号的输出中发生异常的情况的示例。在图22所示的示例中，示出了基于对应于与该列相邻的另一列的像素信号来校正与发生异常的列对应的像素信号的情况的示例。在这种情况下，传感器数据单元221只需要例如通过指定在数字信号的输出中检测到异常的ADC113来指定发生异常的列和与该列相邻的另一列。

此外，作为另一示例，图23示出了在与一部分行对应的像素信号的输出中发生异常的情况的示例。在图23所示的示例中，示出了基于对应于与该行相邻的另一行的像素信号来校正与发生异常的行对应的像素信号的情况的示例。在这种情况下，传感器数据单元221只需要基于例如在发生异常的像素信号被读取时的时刻来指定发生异常的行和与该行相邻的另一行。

此外，类似于上面参照图15所述的示例，还可以基于从与像素2相邻的另一像素2输出的像素信号来校正从发生异常的像素2输出的像素信号。

需要注意，传感器数据单元221之中的用于校正至少一部分像素2的输出(即，发生异常的输出)的部分对应于“校正处理单元”的示例。

上面已经参照图21描述了根据本实施例的固态摄像装置1d的示意性构造示例。

<3.2.驱动控制>

随后，作为根据本实施例的固态摄像装置1d的驱动控制示例，特别地，将着重于在执行固态摄像装置1d的预定测试时的时刻的控制来进行描述。例如，图24是示出了根据本实施例的固态摄像装置1d的驱动控制示例的示意性时序图，并且图24示出了在执行固态摄像装置1d的预定测试时的时刻的控制的示例。在图24中，横轴表示时间方向，且纵轴表示二维布置的像素2在行方向上的位置。需要注意，在本描述中，为了使根据本实施例的固态摄像装置1d的特征更容易理解，将着重于各个像素2在单位帧周期(即，一个垂直同步周期)内多次执行曝光和曝光结果的读取的情况来描述固态摄像装置1d的驱动控制。

例如，在图24所示的示例中，固态摄像装置1以时分的方式、在单位帧周期内顺序地执行具有不同曝光时间的第一曝光(长曝光)、第二曝光(中等曝光)和第三曝光(短曝光)。具体地，在图24中，附图标记T111和T112分别表示第一曝光的曝光周期(长快门)，并且附图标记T121和T122分别表示基于第一曝光的结果的像素信号的读取周期(长读取)。此外，附图标记T131和T132分别表示第二曝光的曝光周期(中等快门)，并且附图标记T141和T142分别表示基于第二曝光的结果的像素信号的读取周期(中等读取)。此外，附图标记T151和T152分别表示第三曝光的曝光周期(短快门)，并且附图标记T161和T162分别表示基于第三曝光的结果的像素信号的读取周期(短读取)。

此外，附图标记VBLK表示垂直消隐(V消隐)周期。需要注意，在垂直消隐周期VBLK内，例如，执行诸如列信号线的故障检测和TSV的故障检测等预定测试，并且在该周期内不执行任何像素2的像素信号的读取。也就是说，垂直消隐周期VBLK对应于从某一帧周期内的从一系列像素2读取像素信号结束时到开始下一帧周期内的从一系列像素2读取像素信号时的周期。

此外，附图标记T171和T172分别对应于在每行的像素2中不执行像素2的曝光(例如，第一曝光到第三曝光)和基于曝光结果的像素信号的读取的周期。根据本实施例的固态摄像装置1d使用周期T171和T172执行预定测试(例如，BIST：Built-In Self-Test，内建自测试)。预定测试的示例包括针对各个像素的故障检测。需要注意，在下文中，也将由附图标记T171和T172中的各者表示的周期称为“BIST周期”。此外，在没有特别地区分BIST周期T171和T172的情况下，也将它们称为“BIST周期T170”。

具体地，如图24所示，在单位帧周期内基于最后曝光(例如，第三曝光)的结果读取像素信号结束之后，开始BIST周期T170，在所述单位帧周期中，对某一行中的像素执行一次或多次曝光(例如，第一曝光到第三曝光)。此外，在单位帧周期的下一帧周期内的第一次曝光(例如，第一曝光)开始之前，BIST周期T170结束。作为更具体的示例，图24所示的BIST周期T171对应于从基于第三曝光的结果的像素信号的读取周期T161结束之后的时间到开始下一单位帧周期内的第一曝光的曝光周期T112时的周期。需要注意，BIST周期T170可以设定在第一曝光和第二曝光之间，或者设定在第二曝光和第三曝光之间。如稍后将详细描述的，通过设定垂直消隐周期VBLK产生BIST周期T170。

随后，将参照图25和图26描述在单位帧周期(即，一个垂直同步周期)内多次执行曝光和曝光结果的读取的情况下对从各个像素2读取像素信号进行驱动控制的示例。图25和图26分别是描述在根据本实施例的固态摄像装置1d中对从各个像素2读取像素信号进行示意性控制的示例的说明图。

在图25中，纵轴示意性地表示垂直同步周期XVS，并且横轴示意性地表示水平同步周期XHS。此外，在图25中，由附图标记L、M和S表示的方形区域示意性地表示多个二维布置的像素2中的各个像素2的曝光结果的读取时序，并分别对应于第一曝光、第二曝光和第三曝光。此外，在方形区域L、M和S中，水平方向对应于多个二维布置的像素2的列方向，并且垂直方向对应于多个像素2的行方向。

也就是说，在图25所示的示例中，每一个水平同步周期逐行地执行包括在行中的像素2的像素信号的读取。此外，在图25所示的示例中，每一个水平同步周期按照第一曝光、第二曝光和第三曝光的顺序依次执行基于曝光结果的像素信号的读取。

需要注意，在依次读取基于第一曝光、第二曝光和第三曝光中各者的结果的像素信号的情况下，不一定需要执行包括在同一行中的像素2的像素信号的读取。例如，图25中的附图标记R111示意性地表示垂直同步周期的一部分。也就是说，在图25所示的示例中，在周期R111内，从第α行的像素2、第β行的像素2和第γ行的像素2分别读取基于第一曝光、第二曝光和第三曝光的结果的像素信号。

此外，图26示出了在图25所示的示例中从各个像素2读取像素信号的示意性时序图。具体地，在图26所示的示例中，顺序地执行从第α行的像素2读取基于第一曝光结果的像素信号、从第β行的像素2读取基于第二曝光结果的像素信号、以及从第γ行的像素2读取基于第三曝光结果的像素信号。此外，接着，顺序地执行从第α+1行的像素2读取基于第一曝光结果的像素信号、从第β+1行的像素2读取基于第二曝光结果的像素信号、以及从第γ+1行的像素2读取基于第三曝光结果的像素信号。

需要注意，上述驱动控制仅仅是示例，并且根据本实施例的固态摄像装置1d的驱动控制不必限于参照图24至图26所述的示例，只要至少设置BIST周期T170并且可以在BIST周期T170内执行预定测试即可。作为具体示例，根据本实施例的固态摄像装置1d可以被构造成在单位帧周期内仅对各个像素2执行一次曝光和一次曝光结果的读取。在这种情况下，在基于某一单位帧周期内的曝光结果的像素信号的读取结束之后，BIST周期T170开始，并且在下一单位帧周期内的曝光开始时，BIST周期T170结束。

作为根据本实施例的固态摄像装置1d的驱动控制示例，特别地，已经参照图24至图26，着重于在执行固态摄像装置1d的预定测试时的时刻的控制进行了描述。

<3.3.曝光时间的限制和垂直消隐周期之间的关系>

随后，将参照图27通过具体示例来描述根据本实施例的固态摄像装置1d中的曝光时间的限制和垂直消隐周期VBLK之间的关系。图27是描述根据本实施例的固态摄像装置1d中的曝光时间的限制和垂直消隐周期之间的关系的时序图。需要注意，在图27所示的示例中，类似于图24所示的示例，示出了在单位帧周期内顺序地执行具有不同曝光时间的第一曝光(长曝光)、第二曝光(中等曝光)和第三曝光(短曝光)的情况的示例。此外，图27中的横轴和纵轴类似于图24中的横轴和纵轴。

如图27所示，在将帧速率设定为40fps的情况下，单位帧周期(即，一个垂直同步周期)为25ms。此外，在将第一曝光至第三曝光之间的曝光周期(即，在像素2中累积电荷的周期)的比率(在下文中，也称为“曝光比”)分别设定为16倍的情况下，假设第一曝光周期(长快门)是A，第二曝光周期(中等快门)是A/16，并且第三曝光周期(短快门)是1/256。

这里，基于例如下面所示的(公式1)来计算在垂直消隐周期VBLK＝0的情况下的第一曝光周期A，并且通过求解(公式1)来获得(公式2)。

[数学式1]

A(1+1/16+1/256)＝25ms (公式1)

A＝23.44ms (公式2)

也就是说，在图27所示的示例的情况下，垂直消隐周期VBLK是在将曝光比设定成大于上述条件下的曝光比或将第一曝光周期A设定成比(公式2)所示的条件下的第一曝光周期A短的情况下产生的，并且可以确保BIST周期T170。

<3.4.评估>

如上所述，根据本实施例的固态摄像装置在BIST周期内执行预定测试，在BIST周期内，在与预定帧速率对应的单位帧周期中，不执行至少一部分像素的曝光或基于曝光结果的像素信号的读取。在对至少一部分像素(例如，某一行中的像素)执行一次或多次曝光的单位帧周期中读取基于最后曝光的结果的像素信号结束之后，BIST周期开始。此外，在单位帧周期的下一帧周期中的第一次曝光开始之前，BIST周期结束。

利用这种构造，根据本实施例的固态摄像装置，例如，可以在对应于行定义的BIST周期内执行用于检测包括在每行中的像素2中的故障的测试。特别地，在现有的固态摄像装置中，在对所有行执行故障检测的情况下，由于执行测试需要至少一个帧周期，因此，有必要为测试提供不执行图像拍摄的专用帧。同时，根据本实施例的固态摄像装置，可以与拍摄图像并行地执行用于对每行检测故障的测试，并且与现有的固态摄像装置相比，不需要为测试提供不执行图像拍摄的专用帧。

此外，根据本实施例的固态摄像装置，还可以在BIST周期内执行已经在垂直消隐周期中执行的至少一部分测试。利用这种构造，可以进一步缩短垂直消隐周期，从而进一步提高帧速率。同时，可以在垂直消隐周期中执行TSV的故障检测和列信号线的故障检测等。利用这种构造，可以在保持帧速率和确保足够的曝光时间的同时执行各种类型的故障检测。

如上所述，根据本实施例的固态摄像装置，通过使用BIST周期执行预定测试，可以在拍摄图像期间更有效地执行各种测试，例如故障检测。

<硬件的构造示例>

接着，参照图28，将描述前置摄像头ECU和摄像器件的硬件构造。前置摄像头ECU和摄像器件的硬件具有下芯片1091和上芯片1092堆叠的构造。需要注意，图28的右部示出了作为下芯片1091的硬件构造的平面图，并且图28的左部示出了作为上芯片1092的硬件构造的平面图。

下芯片1091和上芯片1092在图的左端部分和右端部分处分别设置有芯片贯通孔(TCV：Through Chip Via)1093-1和1093-2，并且TCV 1093-1和1093-2贯穿下芯片1091和上芯片1092，从而将下芯片1091和上芯片1092电连接。在下芯片1091中，行驱动单元1102(图29)设置在TCV 1093-1的图中右侧上，并电连接到TCV 1093-1。前置摄像头ECU 73的控制线栅极1143(图29)设置在TCV 1093-2的图中左侧上，并电连接到TCV 1093-2。需要注意，下面将参照图29详细描述行驱动单元1102和控制线栅极1143。此外，在本说明书中，将TCV和TSV视为同义词。

此外，下芯片1091和上芯片1092在图的上端部分和下端部分处分别设置有TCV1093-11和1093-12，并且TCV 1093-11和1093-12贯穿下芯片1091和上芯片1092，从而将下芯片1091和上芯片1092电连接。在下芯片1091中，列ADC(模数转换器)1111-1设置在TCV1093-11的图中下部上，并电连接到TCV 1093-11。列ADC(模数转换器)1111-2设置在TCV1093-12的图中上部上，并电连接到TCV 1093-12。

数模转换器(DAC)1112设置在控制线栅极1143的左侧并位于列ADC 1111-1的图中右端部分和列ADC 1111-2的图中右端部分之间，并且如图中箭头C1和C2所示，DAC 1112将斜坡电压输出到列ADC 1111-1和列ADC 1111-2。需要注意，列ADC 1111-1和列ADC 1111-2以及DAC 1112的构造对应于图29中的图像信号输出单元1103。此外，由于期望DAC 1112将具有相同特性的斜坡电压输出到列ADC 1111-1和列ADC 1111-2，因此与列ADC 1111-1和列ADC 1111-2之间的距离相同是有利的。此外，尽管在图28的示例中示出了一个DAC 1112，但是可以针对列ADC 1111-1和列ADC 1111-2中的各者设置一个DAC 1112，即，可以总共设置两个具有相同特性的DAC 1112。需要注意，下面将参照图29详细描述图像信号输出单元1103。

此外，信号处理电路1113设置在上面的列ADC 1111-1和下面的列1111-2之间以及行驱动单元1102和DAC 1112之间，并且信号处理电路1113可以实现与图29中的控制单元1121、图像处理单元1122、输出单元1123和故障检测单元1124对应的功能。

在上芯片1092中，像素阵列1101基本上占据由设置在左端部分、右端部分、上端部分和下端部分的TCV 1093-1、1093-2、1093-11和1093-12包围的矩形范围的整个区域。

基于从行驱动单元1102经由TCV 1093-1通过像素控制线L(图29)供应的控制信号，像素阵列1101经由TCV 1093-11将像素信号中的图的上半部分中的像素的像素信号输出到下芯片1091，并且经由TCV 1093-12将图的下半部分中的像素的像素信号输出到下芯片1091。

如图中的箭头B1所示，控制信号从实现行驱动单元1102的信号处理电路1113经由TCV 1093-1和上芯片1092的像素阵列的像素控制线L输出到控制线栅极1143(图29)。通过将响应于如下的控制信号而从控制线栅极1143输出的信号与从控制单元1121供应的与行地址对应的控制信号的检测脉冲进行比较，控制线栅极1143(图29)可以检测由于像素控制线L与TCV 1093-1和1093-2的断开而导致的故障是否存在：该控制信号从与行地址对应的行驱动单元1102(图29)经由像素控制线L输出，并且是来自控制单元1121(图29)的命令信息。然后，如图中的箭头B2所示，控制线栅极1143将关于故障是否存在的信息输出到由信号处理电路1113实现的故障检测单元1124。

如图中的箭头A1所示，列ADC 1111-1以列为单位将经由TCV 1093-11供应的像素阵列1101的图中上半部分的像素的像素信号转换为数字信号，并且列ADC 1111-1将这些数字信号输出到信号处理电路1113。此外，如图中的箭头A2所示，列ADC 1111-2以列为单位将经由TCV 1093-12供应的像素阵列1101的图中下半部分的像素的像素信号转换为数字信号，并且列ADC 1111-2将这些数字信号输出到信号处理电路1113。

通过以这种方式形成两层，由于上芯片1092仅包括像素阵列1101，因此，可以引入像素专用的半导体工艺。例如，由于在上芯片1092中没有电路晶体管，因此，不需要注意由于1000℃的退火处理等引起的特性变化。因此，可以引入抗白点的高温工艺。结果，可以改善特性。

此外，通过将故障检测单元1124设置在下芯片1091上，由于可以检测到已经通过下芯片1091到达上芯片1092或者已经通过上芯片1092和下芯片1091中的TCV 1093-1和1093-2的信号，因此，可以适当地检测故障。需要注意，上芯片1092对应于“第一基板”的示例，并且下芯片1091对应于“第二基板”的示例。

4.应用示例

随后，将描述根据本发明的固态摄像装置的应用示例。

<4.1.移动体的应用示例1>

根据本发明的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以被实现为安装在任何类型的移动体上的装置，该移动体例如是汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶和机器人等。

图30是示出了作为能够应用根据本发明的实施例的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构造示例的框图。

车辆控制系统12000包括通过通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图30所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。此外，将微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053图示为集成控制单元12050的功能构造。

驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作下述装置的控制装置：用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置，例如内燃机或驱动电机等；用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆的转向角的转向机构；以及用于产生车辆的制动力的制动装置等。

车身系统控制单元12020根据各种程序来控制设置在车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作下述装置的控制装置：无钥匙进入系统；智能钥匙系统；电动车窗装置；或者诸如车头灯、车尾灯、刹车灯、转向灯或雾灯等各种灯。在这种情况下，可以将从代替钥匙的移动设备发送的无线电波或各种开关的信号输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、或灯等。

车外信息检测单元12030检测关于包括车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031拍摄车辆外部的图像，并且车外信息检测单元12030接收拍摄到的图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以执行对诸如人类、车辆、障碍物、标志、或路面上的文字等物体进行检测的处理或执行距上述物体的距离的检测处理。

摄像部12031是接收光并输出与接收到的光的光量对应的电信号的光学传感器。摄像部12031可以将电信号作为图像输出，或者可以将电信号作为有关测量距离的信息输出。此外，由摄像部12031接收到的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。

车内信息检测单元12040检测有关车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。例如，驾驶员状态检测部12041包括拍摄驾驶员的照相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的集中程度，或者可以判定驾驶员是否正在打瞌睡。

微型计算机12051可以基于由车内信息检测单元12040或车外信息检测单元12030获得的有关车辆内部或外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构、或制动装置的控制目标值，并且微型计算机12051可以将控制命令输出到驱动系统控制单元12010。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：advanced driver assistancesystem)的功能的协同控制，所述功能包括车辆碰撞规避或车辆冲击缓和、基于车间距离的跟车行驶、车速保持行驶、车辆的碰撞警告、或车辆的偏离车道警告等。

此外，基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆外部或内部的信息，微型计算机12051可以通过控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等而执行旨在自动驾驶等的协同控制，自动驾驶使车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作。

此外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的有关车辆外部的信息而将控制命令输出到车身系统控制单元12020。例如，微型计算机12051可以根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对面车辆的位置，通过控制车头灯而将远光灯变为近光灯来执行旨在防止眩目的协同控制。

声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送到输出设备，该输出设备能够在视觉上或听觉上将信息通知给车上的乘员或车辆外部。在图30的示例中，将音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063图示为输出设备。例如，显示部12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。

图31是示出了摄像部12031的安装位置的示例的图。

在图31中，车辆12100包括作为摄像部12031的摄像部12101、12102、12103、12104和12105。

例如，摄像部12101、12102、12103、12104和12105设置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门上的位置处以及车辆内部的挡风玻璃的上部的位置处。设置在前鼻上的摄像部12101和设置在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置在侧视镜上的摄像部12102和12103主要获得车辆12100两侧的图像。设置在后保险杠或后门上的摄像部12104主要获得车辆12100后方的图像。由摄像部12101和摄像部12105获得的前方图像主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志或车道等。

顺便提及，图31示出了摄像部12101至12104的拍摄范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻上的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜上的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门上的摄像部12104的摄像范围。例如，通过叠加由摄像部12101至12104拍摄的图像数据，能够获得如从上方观察到的车辆12100的鸟瞰图像。

摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一者可以是由多个摄像元件构成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。

例如，微型计算机12051能够基于从摄像部12101至12104获得的距离信息来确定距摄像范围12111至12114内的每个立体物的距离以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，并由此特别地提取如下的最近立体物作为前方车辆：该立体物存在于车辆12100的行驶道路上并且在与车辆12100大致相同的方向上以预定速度(例如，等于或大于0km/h)行驶。此外，微型计算机12051能够预先设定与前方车辆前方要保持的车间距离，并能够执行自动制动控制(包括跟进停止控制)或自动加速控制(包括跟进启动控制)等。因此，可以执行旨在使无需依赖于驾驶员的操作就能使车辆自主行驶的自动驾驶等的协同控制。

例如，微型计算机12051能够基于从摄像部12101至12104获得的距离信息将有关立体物的立体物数据分类为两轮车、标准尺寸车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他立体物的立体物数据，提取分类后的立体物数据，并使用所提取的立体物数据来自动规避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员在视觉上能够识别的障碍物和车辆12100的驾驶员在视觉上难以识别的障碍物。然后，微型计算机12051判定用于指示与每个障碍物发生碰撞的危险性的碰撞风险。在碰撞风险为设定值以上并因此可能存在碰撞的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或规避转向。因此，微型计算机12051能够辅助驾驶以规避碰撞。

摄像部12101至12104中的至少一者可以是检测红外线的红外照相机。例如，微型计算机12051能够通过判定摄像部12101至12104拍摄到的图像中是否存在行人来识别行人。例如，对行人的这种识别是通过如下过程来执行的：提取作为红外照相机的摄像部12101至12104拍摄到的图像中的特征点，并且通过对表示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理来判定该物体是否是行人。当微型计算机12051判定摄像部12101至12104拍摄到的图像中存在行人并由此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得强调用的方形轮廓线以与识别出的行人叠加的方式显示。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062，使得在期望的位置处显示表示行人的图标等。

已经描述了能够应用根据本发明的技术的车辆控制系统的示例。根据本发明的技术能够应用到上述构造之中的摄像部12031。具体地，图1所示的固态摄像装置1能够应用到摄像部12031。通过将根据本发明的技术应用到摄像部12031，例如，可以在构成摄像部12031的固态摄像装置中的至少一部分像素中发生异常的情况下检测异常。此外，通过使用这种机制，例如，可以在一部分像素中发生异常的情况下通过预定的输出部将表示已经发生异常的信息通知给用户。此外，在车辆控制系统7000中，可以基于识别结果来限制车辆的控制功能。车辆的控制功能的具体示例包括车辆碰撞规避/减震功能、基于车间距离的跟踪功能、车速保持行驶功能、车辆碰撞警告功能和车辆偏离车道警告功能。在作为识别处理的结果确定在摄像部7410中已经发生问题的情况下，可以限制或禁止车辆的控制功能。结果，可以防止由于基于摄像部7410中的问题引起的错误检测而发生事故。此外，作为另一示例，还可以基于正常操作的另一像素的像素信号来校正从已经发生异常的像素输出的像素信号。

<4.2.移动体的应用示例2>

随后，将描述使用应用到移动体的摄像装置实现的控制的更具体示例。

例如，图32是示出了应用到移动体的摄像装置的示意性构造示例的框图。需要注意，图32所示的摄像装置800例如对应于图30所示的摄像部12031。如图32所示，摄像装置800包括光学系统801、固态摄像器件803、控制单元805和通信单元807。

例如，固态摄像器件803可以对应于图30所示的摄像部12031。也就是说，固态摄像器件803将经由光学系统801(例如透镜)进入摄像装置800的光光电转换为电信号，并且将对应于该电信号的图像或对应于该电信号的距离测量信息输出到控制单元805。

例如，控制单元805被构造为电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)，并且控制单元805基于从固态摄像器件803输出的图像或距离测量信息来执行各种类型的处理。作为具体示例，控制单元805对从固态摄像器件803输出的图像执行各种类型的分析处理，从而基于分析结果对诸如外部人、车辆、障碍物、标志和路面上的文字等物体执行识别。

此外，控制单元805经由通信单元807连接到车载网络(CAN：控制器局域网)。通信单元807对应于与所谓的CAN通信的接口。基于这种构造，例如，控制单元805将各种类型的信息传输到与车载网络连接的另一控制单元(例如，图30所示的集成控制单元12050)/接收来自该另一控制单元的各种类型的信息。

基于如上所述的构造，控制单元805能够例如通过使用如上所述的物体识别结果或到物体的距离的测量结果来提供各种功能。

上述功能的具体示例包括以下功能。

-FCW(前方碰撞警告的行人检测)

-AEB(自动紧急制动)

-用于FCW/AEB的车辆检测

-LDW(车道偏离警告)

-TJP(交通堵塞导航)

-LKA(车道保持辅助)

-VO ACC(仅视觉自适应巡航控制)

-VO TSR(仅视觉交通标志识别)

-IHC(智能车头斜坡控制)

作为更具体的示例，在车辆可能与诸如人和另一车辆等外部物体发生碰撞的情况下，控制单元805能够计算车辆与物体碰撞之前的时间。因此，例如，在将这种时间的计算结果通知给集成控制单元12050的情况下，集成控制单元12050能够使用所通知的消息来实现上述FCW。

此外，作为另一示例，控制单元805能够基于车辆的前方图像的分析结果来检测前方车辆的刹车灯。也就是说，在将检测结果通知给集成控制单元12050的情况下，集成控制单元12050能够使用所通知的信息来实现上述AEB。

此外，作为另一示例，控制单元805能够基于车辆的前方图像的分析结果来识别车辆行驶的车道、车道的终点和路缘等。因此，在将识别结果通知给集成控制单元12050的情况下，集成控制单元12050能够使用所通知的信息来实现上述LDW。

此外，控制单元805可以基于车辆的前方图像的分析结果来识别前方车辆是否存在，并且可以将识别结果通知给集成控制单元12050。结果，集成控制单元12050例如能够在执行上述TJP时根据前方车辆是否存在来控制车速。此外，控制单元805可以基于车辆的前方图像的分析结果来识别标志，并且将识别结果通知给集成控制单元12050。结果，集成控制单元12050例如能够根据标志的识别结果来识别速度限制，并且能够在执行上述TJP时根据速度限制来控制车速。类似地，控制单元805还能够识别高速公路的入口和出口以及行驶车辆是否已经到达弯道等，并且识别结果可以用于集成控制单元12050的车辆控制。

此外，控制单元805还能够基于车辆的前方图像的分析结果来识别位于车辆前方的光源。也就是说，在将光源的识别结果通知给集成控制单元12050的情况下，集成控制单元12050能够使用所通知的信息来实现上述IHC。作为具体示例，集成控制单元12050能够根据所识别的光源的光量来控制车头灯的光量。此外，作为另一示例，集成控制单元12050还能够根据所识别的光源的位置来控制左边车头灯和右边车头灯中任一者的光量。

此外，如上所述，通过应用根据本实施例的固态摄像器件，例如，在固态摄像器件803中发生异常的情况下，控制单元805能够基于从固态摄像器件803输出的信息来检测异常。因此，例如，控制单元805通过车载网络将固态摄像器件803的异常检测结果通知给集成控制单元12050，因此，集成控制单元12050能够执行各种类型的控制以确保安全。

作为具体示例，集成控制单元12050可以通过各种输出装置通知用户固态摄像器件803中发生异常。需要注意，输出装置的示例包括图30所示的音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063。

此外，作为另一示例，集成控制单元12050可以在识别出固态摄像器件803中发生异常的情况下基于识别结果来控制车辆的操作。作为更具体的示例，集成控制单元12050可以限制所谓的自动控制功能，例如上述的TJP和LKA。此外，集成控制单元12050可以执行用于确保安全的控制，例如车速的限制。

如上所述，通过将根据本发明的技术应用到诸如汽车等移动体的车载系统，即使在固态摄像器件803中发生异常并且难以使各种类型的处理正常地执行的情况下，也可以检测异常。因此，例如，可以根据异常的检测结果实现用于确保安全的各种措施的实施，所述措施例如是：将与异常有关的通知信息通知给用户并且控制与各种类型的识别处理有关的构造的操作。

5.结论

尽管已经参照附图详细描述了本发明的有利实施例，但是本发明的技术范围不限于这些示例。显而易见，本发明领域的技术人员可以在权利要求所述的技术构思的范围内想到各种修改或变更，并且自然理解这些修改或变更也在本发明的技术范围内。

此外，本说明书中描述的效果仅仅是说明性的或示例性的，而不是限制性的。也就是说，除了上述效果之外或代替上述效果，根据本发明的技术还可以显示出根据本说明书的描述对本领域技术人员显而易见的其他效果。

需要注意，以下构造也在本发明的技术范围内。

(1)一种摄像装置，其包括：

多个像素，各个所述像素包括对入射光进行光电转换的光电转换器件；

驱动电路，所述驱动电路将驱动信号供应到所述多个像素中的各个像素；

电源，所述电源将电源电压施加到所述像素；

控制单元，所述控制单元对将所述电源电压施加到所述多个像素中的至少一部分像素进行控制，使得电荷注入到所述多个像素中的所述至少一部分像素的所述光电转换器件中，然后，所述控制单元对将所述驱动信号供应到所述多个像素中的所述至少一部分像素进行控制，使得与从所述光电转换器件注入的所述电荷对应的像素信号被读取；以及

识别单元，所述识别单元根据与所述多个像素中的所述至少一部分像素的所述光电转换器件的所述电荷对应的所述像素信号的读取结果来识别所述光电转换器件的状态。

(2)根据上面(1)所述的摄像装置，其中

所述像素包括至少三个晶体管：将所述光电转换器件的所述电荷传输到浮动扩散部的传输晶体管；输出与所述浮动扩散部的电荷对应的信号的放大晶体管；以及控制所述浮动扩散部的电位的复位晶体管，并且

通过将所述浮动扩散部的所述电位控制为0V而将所述电荷注入到所述光电转换器件中。

(3)根据上面(2)所述的摄像装置，其中

所述控制单元进行控制，使得在将施加到所述像素的电压控制为0V的同时，通过将所述复位晶体管和所述传输晶体管中的各者控制为导通状态而将所述电荷注入到所述光电转换器件中，

在将所述电荷注入到所述光电转换器件之后，所述控制单元在将所述传输晶体管控制为非导通状态的同时，通过将所述电源电压施加到所述像素来控制所述浮动扩散部的所述电位，然后

所述控制单元进行控制，使得通过将所述传输晶体管控制为导通状态来读取从所述光电转换器件注入的所述电荷。

(4)根据上面(2)或(3)所述的摄像装置，其中

所述像素包括选择晶体管，所述选择晶体管选择性地切换来自所述放大晶体管的信号的输出，并且

在将所述电荷注入到所述光电转换器件中的情况下，所述控制单元将所述选择晶体管控制为非导通状态，并且在读取与从所述光电转换器件注入的所述电荷对应的所述像素信号的情况下，所述控制单元将所述选择晶体管控制为导通状态。

(5)根据上面(1)所述的摄像装置，其中

所述像素包括作为所述光电转换器件的第一光电转换器件和第二光电转换器件，所述第二光电转换器件的灵敏度不同于所述第一光电转换器件的灵敏度，

所述控制单元对将所述电源电压施加到所述多个像素中的所述至少一部分像素进行控制，使得电荷注入到所述像素的所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中的各者中，然后，所述控制单元对将所述驱动信号供应到所述多个像素中的所述至少一部分像素进行控制，使得注入到所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中的各者中的所述电荷以时分的方式被读取，并且

根据与从所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中的各者注入的所述电荷对应的所述像素信号的读取结果，所述识别单元识别所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中的各者的状态。

(6)根据上面(5)所述的摄像装置，其中

所述像素包括电荷累积单元，所述电荷累积单元累积由所述第二光电转换器件产生的电荷，并且

在将所述电荷注入到所述多个像素中的所述至少一部分像素的所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中之后，所述控制单元进行控制，使得从所述第一光电转换器件读取第一预数据相位，所述第一预数据相位用于读取与注入到所述第一光电转换器件中的所述电荷对应的第一像素信号的复位电平，并且在读取所述第一预数据相位之后，读取第一数据相位，所述第一数据相位用于读取所述第一像素信号的数据电平，然后，

所述控制单元进行控制，使得从所述第二光电转换器件读取第二数据相位，所述第二数据相位用于读取与注入到所述第二光电转换器件中的所述电荷对应的第二像素信号的数据电平，并且在读取所述第二数据相位之后，读取第二预数据相位，所述第二预数据相位用于读取所述第二像素信号的复位电平。

(7)根据上面(1)至(6)中任一项所述的摄像装置，其中

包括第二电源，所述第二电源将电压施加到所述驱动电路，所述第二电源与作为所述电源的第一电源不同。

(8)根据上面(1)至(7)中任一项所述的摄像装置，其中

包括输出控制单元，所述输出控制单元进行控制，使得与所述光电转换器件的所述状态的识别结果对应的信息被输出到预定的输出目的地。

(9)根据上面(1)至(8)中任一项所述的摄像装置，其中

包括校正处理单元，所述校正处理单元根据所述光电转换器件的所述状态的所述识别结果对从相应的所述像素输出的像素信号进行校正。

(10)一种控制装置，其包括：

控制单元，所述控制单元对将电压施加到多个像素中的至少一部分像素进行控制，使得电荷注入到所述多个像素中的所述至少一部分像素的光电转换器件中，各个所述像素包括对入射光进行光电转换的所述光电转换器件，然后，所述控制单元对将驱动信号供应到所述多个像素中的所述至少一部分像素进行控制，使得与从所述光电转换器件注入的所述电荷对应的像素信号被读取；以及

识别单元，所述识别单元基于与所述多个像素中的所述至少一部分像素的所述光电转换器件的所述电荷对应的所述像素信号的读取结果来识别所述光电转换器件的状态。

(11)根据上面(10)所述的控制装置，其还包括

输出控制单元，所述输出控制单元进行控制，使得与所述光电转换器件的所述状态的识别结果对应的信息被呈现给预定的输出单元。

(12)根据上面(10)或(11)所述的控制装置，其还包括

校正处理单元，所述校正处理单元根据所述光电转换器件的所述状态的所述识别结果对基于所述多个像素的所述像素信号的所述读取结果的图像进行校正。

(13)一种控制方法，其包括通过计算机进行以下控制：

对将电压施加到多个像素中的至少一部分像素进行控制，使得电荷注入到所述多个像素中的所述至少一部分像素的光电转换器件中，各个所述像素包括对入射光进行光电转换的所述光电转换器件，然后，对将驱动信号供应到所述多个像素中的所述至少一部分像素进行控制，使得与从所述光电转换器件注入的所述电荷对应的像素信号被读取；以及

基于与所述多个像素中的所述至少一部分像素的所述光电转换器件的所述电荷对应的所述像素信号的读取结果来识别所述光电转换器件的状态。

附图标记列表

1、1a、1c、1d 固态摄像装置

2、2c 像素

2a 伪像素

3 像素阵列单元

4 地址记录器

5 像素时序驱动电路

6 列信号处理电路

7 传感器控制器

8 模拟电位生成电路

101 控制单元

111 像素阵列单元

112 选择单元

114 恒流电路单元

121、122 像素

131、132、133 开关

141 比较器

143 计数器

152 节点

153 计数器

161、162 MOS晶体管

211 传感器数据单元

221 传感器数据单元

401 DSP

Claims (22)

1.一种摄像系统，其包括：

摄像装置，所述摄像装置安装在车辆上，并且通过对所述车辆周围的区域进行摄像来产生图像；以及

处理装置，所述处理装置安装在所述车辆上，并且执行与对所述车辆进行控制的功能有关的处理，其中

所述摄像装置包括：

像素，所述像素包括对入射光进行光电转换的光电转换器件；

驱动电路，所述驱动电路将驱动信号供应到所述像素；

电源，所述电源将电源电压施加到所述像素；

控制单元，所述控制单元对将所述电源电压施加到所述像素进行控制，使得电荷注入到所述像素的所述光电转换器件中，然后，所述控制单元对将所述驱动信号供应到所述像素进行控制，使得与从所述光电转换器件注入的所述电荷对应的像素信号被读取；

识别单元，所述识别单元根据与所述像素的所述光电转换器件的所述电荷对应的所述像素信号的读取结果来识别所述光电转换器件的状态；和

输出单元，所述输出单元输出与所述光电转换器件的所述状态的识别结果对应的信息，并且

所述处理装置基于所述识别结果来限制所述对所述车辆进行控制的功能。

2.根据权利要求1所述的摄像系统，其中

所述像素包括至少三个晶体管：将所述光电转换器件的所述电荷传输到浮动扩散部的传输晶体管；输出与所述浮动扩散部的电荷对应的信号的放大晶体管；以及控制所述浮动扩散部的电位的复位晶体管，并且

通过将所述浮动扩散部的所述电位控制为预定电位以下而将所述电荷注入到所述光电转换器件中。

3.根据权利要求2所述的摄像系统，其中

所述控制单元进行控制，使得在将施加到所述像素的电压控制为所述预定电位以下的同时，通过将所述复位晶体管和所述传输晶体管中的各者控制为导通状态而将所述电荷注入到所述光电转换器件中，

在将所述电荷注入到所述光电转换器件之后，所述控制单元在将所述传输晶体管控制为非导通状态的同时，通过将所述电源电压施加到所述像素来控制所述浮动扩散部的所述电位，然后

所述控制单元进行控制，使得通过将所述传输晶体管控制为导通状态来读取从所述光电转换器件注入的所述电荷。

4.根据权利要求2所述的摄像系统，其中

所述像素包括选择晶体管，所述选择晶体管选择性地切换来自所述放大晶体管的信号的输出，并且

在将所述电荷注入到所述光电转换器件中的情况下，所述控制单元将所述选择晶体管控制为非导通状态，并且在读取与从所述光电转换器件注入的所述电荷对应的所述像素信号的情况下，所述控制单元将所述选择晶体管控制为导通状态。

5.根据权利要求1所述的摄像系统，其中

所述像素包括作为所述光电转换器件的第一光电转换器件和第二光电转换器件，所述第二光电转换器件的灵敏度不同于所述第一光电转换器件的灵敏度，

所述控制单元对将所述电源电压施加到所述像素进行控制，使得电荷注入到所述像素的所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中的各者中，然后，所述控制单元对将所述驱动信号供应到所述像素进行控制，使得注入到所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中的各者中的所述电荷以时分的方式被读取，并且

根据与从所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中的各者注入的所述电荷对应的所述像素信号的读取结果，所述识别单元识别所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中的各者的状态。

6.根据权利要求5所述的摄像系统，其中

所述像素包括电荷累积单元，所述电荷累积单元累积由所述第二光电转换器件产生的电荷，并且

在将所述电荷注入到所述像素的所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中之后，所述控制单元进行控制，使得从所述第一光电转换器件读取第一预数据相位，所述第一预数据相位用于读取与注入到所述第一光电转换器件中的所述电荷对应的第一像素信号的复位电平，并且在读取所述第一预数据相位之后，读取第一数据相位，所述第一数据相位用于读取所述第一像素信号的数据电平，然后，

所述控制单元进行控制，使得从所述第二光电转换器件读取第二数据相位，所述第二数据相位用于读取与注入到所述第二光电转换器件中的所述电荷对应的第二像素信号的数据电平，并且在读取所述第二数据相位之后，读取第二预数据相位，所述第二预数据相位用于读取所述第二像素信号的复位电平。

7.根据权利要求1所述的摄像系统，其还包括

第二电源，所述第二电源将电压施加到所述驱动电路，所述第二电源与作为所述电源的第一电源不同。

8.根据权利要求1所述的摄像系统，其还包括

校正处理单元，所述校正处理单元根据所述识别结果对从相应的所述像素输出的像素信号进行校正。

9.根据权利要求1所述的摄像系统，其中

所述像素设置在第一基板上，并且

所述驱动电路、所述电源和所述控制单元设置在与所述第一基板堆叠的第二基板上。

10.一种摄像装置，其包括：

像素，所述像素包括对入射光进行光电转换的光电转换器件；

驱动电路，所述驱动电路将驱动信号供应到所述像素；

电源，所述电源将电源电压施加到所述像素；

控制单元，所述控制单元对将所述电源电压施加到所述像素进行控制，使得电荷注入到所述像素的所述光电转换器件中，然后，所述控制单元对将所述驱动信号供应到所述像素进行控制，使得与从所述光电转换器件注入的所述电荷对应的像素信号被读取；以及

识别单元，所述识别单元根据与所述像素的所述光电转换器件的所述电荷对应的所述像素信号的读取结果来识别所述光电转换器件的状态。

11.根据权利要求10所述的摄像装置，其中

所述像素包括至少三个晶体管：将所述光电转换器件的所述电荷传输到浮动扩散部的传输晶体管；输出与所述浮动扩散部的电荷对应的信号的放大晶体管；以及控制所述浮动扩散部的电位的复位晶体管，并且

通过将所述浮动扩散部的所述电位控制为预定电位以下而将所述电荷注入到所述光电转换器件中。

12.根据权利要求11所述的摄像装置，其中

所述控制单元进行控制，使得在将施加到所述像素的电压控制为所述预定电位以下的同时，通过将所述复位晶体管和所述传输晶体管中的各者控制为导通状态而将所述电荷注入到所述光电转换器件中，

在将所述电荷注入到所述光电转换器件之后，所述控制单元在将所述传输晶体管控制为非导通状态的同时，通过将所述电源电压施加到所述像素来控制所述浮动扩散部的所述电位，然后

所述控制单元进行控制，使得通过将所述传输晶体管控制为导通状态来读取从所述光电转换器件注入的所述电荷。

13.根据权利要求11所述的摄像装置，其中

所述像素包括选择晶体管，所述选择晶体管选择性地切换来自所述放大晶体管的信号的输出，并且

在将所述电荷注入到所述光电转换器件中的情况下，所述控制单元将所述选择晶体管控制为非导通状态，并且在读取与从所述光电转换器件注入的所述电荷对应的所述像素信号的情况下，所述控制单元将所述选择晶体管控制为导通状态。

14.根据权利要求10所述的摄像装置，其中

所述像素包括作为所述光电转换器件的第一光电转换器件和第二光电转换器件，所述第二光电转换器件的灵敏度不同于所述第一光电转换器件的灵敏度，

所述控制单元对将所述电源电压施加到所述像素进行控制，使得电荷注入到所述像素的所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中的各者中，然后，所述控制单元对将所述驱动信号供应到所述像素进行控制，使得注入到所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中的各者中的所述电荷以时分的方式被读取，并且

根据与从所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中的各者注入的所述电荷对应的所述像素信号的读取结果，所述识别单元识别所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中的各者的状态。

15.根据权利要求14所述的摄像装置，其中

所述像素包括电荷累积单元，所述电荷累积单元累积由所述第二光电转换器件产生的电荷，并且

在将所述电荷注入到所述像素的所述第一光电转换器件和所述第二光电转换器件中之后，所述控制单元进行控制，使得从所述第一光电转换器件读取第一预数据相位，所述第一预数据相位用于读取与注入到所述第一光电转换器件中的所述电荷对应的第一像素信号的复位电平，并且在读取所述第一预数据相位之后，读取第一数据相位，所述第一数据相位用于读取所述第一像素信号的数据电平，然后，

所述控制单元进行控制，使得从所述第二光电转换器件读取第二数据相位，所述第二数据相位用于读取与注入到所述第二光电转换器件中的所述电荷对应的第二像素信号的数据电平，并且在读取所述第二数据相位之后，读取第二预数据相位，所述第二预数据相位用于读取所述第二像素信号的复位电平。

16.根据权利要求10所述的摄像装置，其还包括

第二电源，所述第二电源将电压施加到所述驱动电路，所述第二电源与作为所述电源的第一电源不同。

17.根据权利要求10所述的摄像装置，其还包括

输出控制单元，所述输出控制单元进行控制，使得与所述光电转换器件的所述状态的识别结果对应的信息被输出到预定的输出目的地。

18.根据权利要求10所述的摄像装置，其还包括

校正处理单元，所述校正处理单元根据所述光电转换器件的所述状态的识别结果对从相应的所述像素输出的像素信号进行校正。

19.根据权利要求10所述的摄像装置，其中

所述像素设置在第一基板上，并且

所述驱动电路、所述电源和所述控制单元设置在与所述第一基板堆叠的第二基板上。

20.一种控制装置，其包括：

控制单元，所述控制单元对将电压施加到像素进行控制，使得电荷注入到所述像素的光电转换器件中，所述像素包括对入射光进行光电转换的所述光电转换器件，然后，所述控制单元对将驱动信号供应到所述像素进行控制，使得与从所述光电转换器件注入的所述电荷对应的像素信号被读取；以及

识别单元，所述识别单元基于与所述像素的所述光电转换器件的所述电荷对应的所述像素信号的读取结果来识别所述光电转换器件的状态。

21.根据权利要求20所述的控制装置，其还包括

输出控制单元，所述输出控制单元进行控制，使得与所述光电转换器件的所述状态的识别结果对应的信息被呈现给预定的输出单元。

22.根据权利要求21所述的控制装置，其还包括

校正处理单元，所述校正处理单元根据所述光电转换器件的所述状态的所述识别结果对基于所述像素的所述像素信号的所述读取结果的图像进行校正。