CN111630853A - 摄像装置和摄像系统 - Google Patents
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Abstract
目的在于获得能够更可靠地报告故障的发生的摄像装置。本发明的摄像装置包括：摄像传感器，其被构造成生成图像数据；诊断电路，其被构造成对所述摄像传感器执行诊断处理；以及输出电路，其被构造成输出与所述诊断处理的结果对应的标志信号，其中，响应于指示错误的所述诊断处理的所述结果，所述标志信号被设定为接地电平信号。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年2月13日提交的日本在先专利申请JP2018-023161的权益，因此将该在先专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于执行摄像操作的摄像装置和包括这种摄像装置的摄像系统。
背景技术
某些电子设备例如在发生故障的情况下检测故障，并且报告检测结果(例如，参见PTL 1)。
引用列表
专利文献
PTL 1：JP 2003-522673W
发明内容
技术问题
期望能够检测在电子设备自身中发生的故障的电子设备能够更可靠地报告故障的发生。此外，也期望摄像装置更可靠地报告故障的发生。
期望提供能够更可靠地报告故障的发生的摄像装置和摄像系统。
解决问题的技术方案
根据本发明的实施例的摄像装置包括：摄像传感器，其被构造成生成图像数据；诊断电路，其被构造成对所述摄像传感器执行诊断处理；以及输出电路，其被构造成输出与所述诊断处理的结果对应的标志信号，其中，响应于指示错误的所述诊断处理的所述结果，所述标志信号被设定为接地电平信号。
根据本发明的实施例的摄像系统包括摄像装置和监视装置，该监视装置被构造成监视所述摄像装置的操作，其中，所述摄像装置包括：摄像传感器，其被构造成生成图像数据；诊断电路，其被构造成对所述摄像传感器执行诊断处理；以及输出电路，其被构造成输出与所述诊断处理的结果对应的标志信号，其中，响应于指示错误的所述诊断处理的所述结果，所述标志信号被设定为接地电平信号，并且其中，所述监视装置被构造成基于所述标志信号监视所述摄像装置的所述操作。
根据本发明的实施例的方法包括：对摄像传感器执行诊断处理，所述摄像传感器被构造成生成图像数据；并且输出与所述诊断处理的结果对应的标志信号，其中，响应于指示错误的所述诊断处理的所述结果，将所述标志信号设定为接地电平信号。
本发明的有益效果
在根据本发明的一个实施例的摄像装置和摄像系统中，由于在诊断处理的结果指示错误的情况下将标志信号设定为接地电平，因此能够更可靠地报告故障的发生。需要注意，本文中描述的效果不是限制性的，并且可以获得本文中公开的任一效果。
附图说明
图1是图示了根据本发明的实施例的摄像装置的构造示例的框图。
图2是图示了图1所示的像素阵列的构造示例的电路图。
图3是图示了图1所示的像素阵列的另一构造示例的电路图。
图4是图示了图1所示的像素阵列的另一构造示例的电路图。
图5是图示了图1所示的像素阵列的另一构造示例的电路图。
图6是图示了图4所示的电压生成单元的构造示例的电路图。
图7A是图示了图1所示的读出单元的构造示例的电路图。
图7B是图示了图1所示的另一读出单元的构造示例的电路图。
图8是图示了图1所示的信号处理单元的构造示例的框图。
图9是图示了图1所示的用于输出错误标志信号的电路的构造示例的说明图。
图10是图示了图9所示的错误标志信号的示例的说明图。
图11是图示了图1所示的摄像装置的电路布置的示例的说明图。
图12是图示了图1所示的摄像装置的构造示例的说明图。
图13是图示了图1所示的摄像装置的另一电路布置的示例的说明图。
图14是图示了图1所示的摄像装置的另一电路布置的示例的说明图。
图15是图1所示的摄像装置的操作示例的时序图。
图16是图1所示的摄像装置的操作示例的时序波形。
图17是图1所示的摄像装置的另一操作示例的时序波形。
图18A是图7A所示的读出单元的操作示例的说明图。
图18B是图7B所示的读出单元的操作示例的说明图。
图19是图18A和图18B所示的读出单元的操作示例的时序图。
图20是图18A和图18B所示的读出单元的另一操作示例的时序图。
图21是图1所示的摄像装置的操作示例的说明图。
图22是图示了图1所示的摄像装置的另一操作示例的时序波形。
图23是图1所示的摄像装置的操作示例的时序波形。
图24是图1所示的摄像装置的另一操作示例的时序波形。
图25是图1所示的摄像装置的另一操作示例的时序波形。
图26是图1所示的摄像装置的另一操作示例的时序波形。
图27是图示了图1所示的摄像装置的另一操作示例的时序波形。
图28A是图7A所示的读出单元的操作示例的说明图。
图28B是图7B所示的读出单元的另一操作示例的说明图。
图29是图28A和图28B所示的读出单元的操作示例的时序图。
图30A是图7A所示的读出单元的操作示例的说明图。
图30B是图7B所示的读出单元的另一操作示例的说明图。
图31是图30A和图30B所示的读出单元的操作示例的时序图。
图32A是图7A所示的读出单元的另一操作示例的说明图。
图32B是图7B所示的读出单元的另一操作示例的说明图。
图33是图32A和图32B所示的读出单元的操作示例的时序图。
图34是根据变形例的像素阵列的构造示例的电路图。
图35是根据另一变形例的像素阵列的构造示例的电路图。
图36A是根据另一变形例的读出单元的操作示例的说明图。
图36B是图示了根据另一变形例的读出单元的操作示例的说明图。
图37是图36A和图36B所示的读出单元的操作示例的时序图。
图38A是根据另一变形例的读出单元的操作示例的说明图。
图38B是根据另一变形例的读出单元的操作示例的另一说明图。
图39是图示了图38A和图38B所示的读出单元的操作示例的时序图。
图40是根据另一变形例的摄像装置的构造示例的说明图。
图41是根据另一变形例的像素阵列的构造示例的电路图。
图42是图41所示的像素阵列的构造示例的说明图。
图43是根据另一变形例的摄像装置的操作示例的时序波形。
图44A是根据另一变形例的摄像装置的另一操作示例的时序波形。
图44B是根据另一变形例的摄像装置的另一操作示例的时序波形。
图45A是图示了根据另一变形例的摄像装置的操作状态的说明图。
图45B是图示了根据另一变形例的摄像装置的另一操作状态的说明图。
图45C是图示了根据另一变形例的摄像装置的另一操作状态的说明图。
图46是根据另一变形例的在摄像装置中合成图像的示例的说明图。
图47是图示了根据另一变形例的摄像装置的实现示例的说明图。
图48是图示了摄像装置的使用示例的说明图。
图49是图示了车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
图50是图示了车外信息检测单元和摄像单元的安装位置的示例的说明图。
图51是图示了车辆的操作状态的转变的状态转变图。
图52是图示了摄像装置和ECU之间的错误标志信号的交换的说明图。
图53是摄像装置的操作示例的时序图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述本发明的实施例。需要注意，按以下顺序进行描述：
1.实施例
2.摄像装置的使用示例
3.移动体的应用示例
<1.实施例>
[构造示例]
图1图示了根据实施例的摄像装置(摄像装置1)的构造示例。摄像装置1包括像素阵列10、扫描单元21、信号生成单元22和23、读出单元40(读出单元40S和40N)、控制单元50以及信号处理单元60。如稍后所述，三个电源电压VDD(电源电压VDDH、VDDM、VDDL)被供应到摄像装置1，并且摄像装置1基于这些电源电压VDD进行操作。
像素阵列10包括布置成矩阵的多个像素P。多个像素P包括多个摄像像素P1、多个遮光像素P2、多个虚拟像素P3和多个虚拟像素P4。摄像像素P1分别包括光电二极管，并且生成与接收的光量对应的像素电压Vpix。如稍后所述，遮光像素P2是用于检测光电二极管的暗电流的遮蔽像素。虚拟像素P3和P4是未设置光电二极管的像素。在像素阵列10中，设置有普通像素区域R1、遮光像素区域R21和R22以及虚拟像素区域R3和R4。多个摄像像素P1被布置在普通像素区域R1中，多个遮光像素P2被布置在遮光像素区域R21和R22中，多个虚拟像素P3被布置在虚拟像素区域R3中，并且多个虚拟像素P4被布置在虚拟像素区域R4中。在该示例中，虚拟像素区域R4、虚拟像素区域R3、遮光像素区域R21、遮光像素区域R22和普通像素区域R1按此顺序从上向下垂直地(图1中的垂直方向)被布置在像素阵列10中。
像素阵列10包括垂直地(图1中的垂直方向)延伸的多条信号线SGL(在该示例中为4,096条信号线SGL(0)至SGL(4095))。多条信号线SGL被布置成穿过普通像素区域R1、遮光像素区域R21和R22以及虚拟像素区域R3和R4。在该示例中，一列像素P和两条信号线SGL水平地(在图1中的水平方向上)交替布置。偶数信号线SGL(SGL(0)、SGL(2)、……)被连接至读出单元40S，而奇数信号线SGL(SGL(1)、SGL(3)、……)被连接至读出单元40N。
在下文中，将描述普通像素区域R1、遮光像素区域R21和R22以及虚拟像素区域R3和R4。
图2图示了普通像素区域R1的构造示例。在普通像素区域R1中，像素阵列10包括多条控制线TGLL、多条控制线SELL和多条控制线RSTL。控制线TGLL水平地(在图2中的水平方向上)延伸，并且控制信号STG从扫描单元21被施加到每条控制线TGLL。控制线SELL水平地延伸，并且控制信号SSEL从扫描单元21被施加到每条控制线SELL。控制线RSTL水平地延伸，并且控制信号SRST从扫描单元21被施加到每条控制线RSTL。
多个摄像像素P1包括多个摄像像素P1A和多个摄像像素P1B。摄像像素P1A和摄像像素P1B具有相同的电路构造。摄像像素P1A和P1B垂直地(图2中的垂直方向)交替布置。
摄像像素P1(摄像像素P1A和P1B)分别包括光电二极管PD以及晶体管TG、RST、AMP和SEL。在该示例中，晶体管TG、RST、AMP和SEL为N型金属氧化物半导体(MOS：metal oxidesemiconductor)晶体管。
光电二极管PD是光电转换元件，其生成与接收的光量对应的量的电荷并将电荷累积在该光电二极管中。光电二极管PD的阳极接地，并且光电二极管PD的阴极被连接至晶体管TG的源极。
晶体管TG的栅极被连接至控制线TGLL，其源极被连接至光电二极管PD的阴极，并且其漏极被连接至浮动扩散部FD。摄像像素P1A的晶体管TG的栅极和该摄像像素P1A下方的摄像像素P1B的晶体管TG的栅极被连接至同一条控制线TGLL。
浮动扩散部FD累积从光电二极管PD供应的电荷，并且浮动扩散部FD是使用例如形成在半导体基板的表面上的扩散层构成的。
利用该构造，各个摄像像素P1的晶体管TG基于控制信号STG而导通，并且将在摄像像素P1的光电二极管PD中生成的电荷传输到浮动扩散部FD(电荷传输操作)。
晶体管RST的栅极被连接至控制线RSTL，其漏极被供应电源电压VDDH，并且其源极被连接至浮动扩散部FD。一个摄像像素P1A的晶体管RST的栅极和位于这一个摄像像素P1A下方的另一个摄像像素P1B的晶体管RST的栅极被连接至同一条控制线RSTL。
利用该构造，在将电荷从光电二极管PD传输到各个摄像像素P1中的浮动扩散部FD之前，晶体管RST基于控制信号SRST而导通，并将电源电压VDDH供应到浮动扩散部FD。结果，在各个摄像像素P1中，浮动扩散部FD的电压被复位(复位操作)。
晶体管AMP的栅极被连接至浮动扩散部FD，其漏极被供应电源电压VDDH，并且其源极被连接至晶体管SEL的漏极。
晶体管SEL的栅极被连接至控制线SELL，其漏极被连接至晶体管AMP的源极，并且其源极被连接至信号线SGL。摄像像素P1A的晶体管SEL的源极被连接至偶数信号线SGL(例如，信号线SGL(0))，摄像像素P1B的晶体管SEL的源极被连接至奇数信号线SGL(例如，信号线SGL(1))。
利用该构造，在各个摄像像素P1(摄像像素P1A和P1B)中，晶体管SEL导通，借此晶体管AMP被连接至读出单元40的电流源44(稍后描述)。结果，晶体管AMP用作所谓的源极跟随器，并且经由晶体管SEL将与浮动扩散部FD的电压对应的电压作为信号SIG输出到信号线SGL。具体地，在使浮动扩散部FD的电压复位之后的预充电相(P相)时段TP内，晶体管AMP输出与当时的浮动扩散部FD的电压对应的复位电压Vreset作为信号SIG。此外，在将电荷从光电二极管PD传输到浮动扩散部FD之后的数据相(D相)时段TD内，晶体管AMP将与当时的浮动扩散部FD的电压和接收的光量对应的像素电压Vpix作为信号SIG供应。
接下来，将描述遮光像素区域R21和R22。如图1所示，在遮光像素区域R21中布置有两行遮光像素P2，并且在遮光像素区域R22中布置有两行遮光像素P2。由于遮光像素区域R21和R22具有类似的构造，因此下面将以遮光像素区域R21为例进行描述。
图3图示了遮光像素区域R21的构造示例。需要注意，在图3中，除了像素阵列10的遮光像素区域R21之外，还图示了扫描单元21。像素阵列10在遮光像素区域R21中包括控制线TGLL、控制线SELL和控制线RSTL。控制线TGLL水平地(在图3中的水平方向上)延伸，并且控制信号STG从扫描单元21被施加到控制线TGLL。控制线SELL水平地延伸，并且控制信号SSEL从扫描单元21被施加到各条控制线SELL。控制线RSTL水平地延伸，并且控制信号SRST从扫描单元21被施加到各条控制线RSTL。
多个遮光像素P2包括多个遮光像素P2A和多个遮光像素P2B。遮光像素P2A和遮光像素P2B具有相同的电路构造。遮光像素P2A是两行遮光像素P2之中的上一行中的像素，并且遮光像素P2B是两行遮光像素P2之中的下一行中的像素。
遮光像素P2(遮光像素P2A和P2B)分别包括光电二极管PD以及晶体管TG、RST、AMP和SEL。遮光像素P2具有与摄像像素P1(图2)相同的电路构造，但是与摄像像素P1不同，遮光像素P2被遮光以防止光进入光电二极管PD。
利用该构造，在各个遮光像素P2(遮光像素P2A和P2B)中，类似于摄像像素P1，晶体管SEL导通，因此，晶体管AMP经由晶体管SEL将与浮动扩散部FD的电压对应的信号SIG输出到信号线SGL。由于遮光像素P2被遮光，因此，D相时段TD内的浮动扩散部FD的电压成为与光电二极管PD的暗电流对应的电压。因此，在D相时段TD内，晶体管AMP输出与暗电流对应的像素电压Vpix作为信号SIG。
接下来，将描述虚拟像素区域R3和R4。如图1所示，在虚拟像素区域R3中布置有两行虚拟像素P3，并且在虚拟像素区域R4中布置有两行虚拟像素P4。
图4图示了虚拟像素区域R3的构造示例。需要注意，在图4中，除了像素阵列10的虚拟像素区域R3之外，还图示了扫描单元21和信号生成单元22。在虚拟像素区域R3中，像素阵列10包括控制线SELL、控制线VMAL和控制线VMBL。控制线SELL水平地(在图4中的水平方向上)延伸，并且控制信号SSEL从扫描单元21被施加到控制线SELL。控制线VMAL水平地延伸，并且控制信号VMA由信号生成单元22的电压生成单元30A(稍后描述)施加到控制线VMAL。控制线VMBL水平地延伸，并且控制信号VMB从信号生成单元22的电压生成单元30B(稍后描述)被施加到控制线VMBL。
多个虚拟像素P3包括多个虚拟像素P3A和多个虚拟像素P3B。虚拟像素P3A和虚拟像素P3B具有相同的电路构造。虚拟像素P3A是两行虚拟像素P3之中的上一行的像素，并且虚拟像素P3B是两行虚拟像素P3之中的下一行的像素。
虚拟像素P3(虚拟像素P3A和P3B)包括晶体管AMP和SEL。换言之，通过从摄像像素P1(图2)中去除光电二极管PD以及晶体管TG和RST来获得虚拟像素P3。
在各个虚拟像素P3A中，晶体管AMP的栅极被连接至控制线VMAL，其漏极被供应电源电压VDDH，并且其源极被连接至晶体管SEL的漏极。晶体管SEL的栅极被连接至控制线SELL，其漏极被连接至晶体管AMP的源极，并且其源极被连接至偶数信号线SGL(例如，信号线SGL(0))。
在各个虚拟像素P3B中，晶体管AMP的栅极被连接至控制线VMBL，其漏极被供应电源电压VDDH，并且其源极被连接至晶体管SEL的漏极。晶体管SEL的栅极被连接至控制线SELL，其漏极被连接至晶体管AMP的源极，并且其源极被连接至奇数信号线SGL(例如，信号线SGL(1))。
利用该构造，在各个虚拟像素P3A中，晶体管SEL导通，因此，晶体管AMP经由晶体管SEL将与P相时段TP和D相时段TD内的控制信号VMA的电压对应的信号SIG输出到信号线SGL。类似地，在各个虚拟像素P3B中，晶体管SEL导通，因此，晶体管AMP经由晶体管SEL将与P相时段TP和D相时段TD内的控制信号VMB的电压对应的信号SIG输出到信号线SGL。
图5图示了虚拟像素区域R4的构造示例。需要注意，在图5中，除了像素阵列10的虚拟像素区域R4之外，还图示了扫描单元21和信号生成单元23。像素阵列10在虚拟像素区域R4中包括控制线SELL和控制线SUNL。控制线SELL水平地(在图5中的水平方向上)延伸，并且控制信号SSEL从扫描单元21被施加到控制线SELL。控制线SUNL水平地延伸，并且控制信号SUN从信号生成单元23被施加到控制线SUNL。
多个虚拟像素P4包括多个虚拟像素P4A和多个虚拟像素P4B。虚拟像素P4A和虚拟像素P4B具有相同的电路构造。虚拟像素P4A是两行虚拟像素P4之中的上一行的像素，并且虚拟像素P4B是两行虚拟像素P4之中的下一行的像素。
虚拟像素P4(虚拟像素P4A和P4B)分别包括晶体管AMP和SEL。虚拟像素P4具有与虚拟像素P3(图4)相同的电路构造。晶体管AMP的栅极被连接至控制线SUNL，其漏极被供应电源电压VDDH，并且其源极被连接至晶体管SEL的漏极。晶体管SEL的栅极被连接至控制线SELL，其漏极被连接至晶体管AMP的源极，并且其源极被连接至信号线SGL。虚拟像素P4A的晶体管SEL的源极被连接至偶数信号线SGL(例如，信号线SGL(0))，虚拟像素P4B的晶体管SEL的源极被连接至奇数信号线SGL(例如，信号线SGL(1))。
在虚拟像素P4中，如稍后所述，在普通像素区域R1中的摄像像素P1、遮光像素区域R21和R22中的遮光像素P2以及虚拟像素区域R3中的虚拟像素P3被选为读取目标的情况下，晶体管SEL导通。然后，例如，在摄像装置1拍摄非常明亮的被摄体的图像的情况下，虚拟像素P4在P相时段TP之前的预定时段内经由晶体管SEL将与控制信号SUN的电压对应的电压输出到信号线SGL。结果，在拍摄非常明亮的被摄体时，如稍后所述，虚拟像素P4被构造成限制信号SIG的电压，使得信号SIG的电压在P相时段TP之前的预定时段内不会变得过低。
扫描单元21(图1)基于来自控制单元50的指令顺序地驱动普通像素区域R1中的多个摄像像素P1，并且扫描单元21被构造成包括例如地址解码器和驱动器。地址解码器基于从控制单元50供应的地址信号来选择像素阵列10中的与由地址信号指示的地址对应的像素线L。驱动器基于来自地址解码器的指令生成控制信号SRST、STG和SSEL。
具体地，扫描单元21顺序地将控制信号SRST施加到普通像素区域R1中的多条控制线RSTL，将控制信号STG施加到多条控制线TGLL，并将控制信号SSEL施加到多条控制线SELL。
此外，如稍后所述，扫描单元21还具有在消隐时段T20内驱动遮光像素区域R21和R22中的多个遮光像素P2以及虚拟像素区域R3中的多个虚拟像素P3的功能。
此外，如稍后所述，扫描单元21还具有在普通像素区域R1中的摄像像素P1、遮光像素区域R21和R22中的遮光像素P2以及虚拟像素区域R3中的虚拟像素P3被选为读取目标的情况下驱动虚拟像素区域R4中的虚拟像素P4的功能。
扫描单元21基于供应的三个电源电压VDD之中的电源电压VDDH和电源电压VDDL进行操作。
基于来自控制单元50的指令，信号生成单元22将控制信号VMA施加到像素阵列10中的控制线VMAL并且将控制信号VMB施加到控制线VMBL。如图4所示，信号生成单元22包括两个电压生成单元30(电压生成单元30A和30B)。由于电压生成单元30A和30B具有相同的电路构造，因此下面将以电压生成单元30A为例进行描述。
图6图示了电压生成单元30A的构造示例。电压生成单元30A包括电阻电路部31、选择器32、温度传感器33和选择器34。电阻电路部31包括串联连接的多个电阻元件，并且通过对电源电压VDDH进行分压来生成多个电压。选择器32基于从控制单元50供应的控制信号来选择并输出在电阻电路部31中生成的多个电压之中的一者。温度传感器33检测温度并且生成与检测到的温度对应的电压Vtemp。基于从控制单元50供应的控制信号，选择器34选择从选择器32供应的电压或从温度传感器33供应的电压Vtemp，并且输出所选电压作为控制信号VMA。
控制信号从控制单元50分别被供应到电压生成单元30A和30B。结果，电压生成单元30A和30B可以生成相同的控制信号VMA和VMB，或者可以生成不同的控制信号VMA和VMB。
信号生成单元23(图1)基于来自控制单元50的指令将控制信号SUN施加到像素阵列10中的控制线SUNL。如稍后所述，提供控制信号SUN以限制信号SIG的电压，使得在摄像装置1拍摄非常明亮的被摄体的情况下，信号SIG的电压在P相时段TP之前的预定时段内不会变得过低。
读出单元40(读出单元40S和40N)基于经由信号线SGL从像素阵列10供应的信号SIG执行AD转换，以生成图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)。读出单元40S被连接至偶数信号线SGL(信号线SGL(0)、SGL(2)、SGL(4)、……)，并且在该示例中，读出单元40S在垂直方向(图1中的垂直方向)上被布置在像素阵列10下方。读出单元40N被连接至奇数信号线SGL(信号线SGL(1)、SGL(3)、SGL(5)、……)，并且在该示例中，读出单元40N被布置在像素阵列10上。
图7A图示了读出单元40S的构造示例，并且图7B图示了读出单元40N的构造示例。需要注意，除了读出单元40S之外，图7A还图示了控制单元50和信号处理单元60。类似地，除了读出单元40N之外，图7B还图示了控制单元50和信号处理单元60。读出单元40S基于已经供应的三个电源电压VDD之中的电源电压VDDH和VDDL进行操作。
读出单元40(读出单元40S和40N)包括多个模数(AD)转换单元ADC(AD转换单元ADC(0)、ADC(1)、ADC(2)、……)、多个开关单元SW(开关单元SW(0)、SW(1)、SW(2)、……)和总线100(总线100S和100N)。
AD转换单元ADC基于从像素阵列10供应的信号SIG来执行AD转换，以将像素电压Vpix转换为数字代码CODE。多个AD转换单元ADC以与多条信号线SGL对应的方式被设置。具体地，在读出单元40S(图7A)中，第0个AD转换单元ADC(0)对应于第0条信号线SGL(0)设置，第2个AD转换单元ADC(2)对应于第2条信号线SGL(2)设置，并且第4个AD转换单元ADC(4)对应于第4条信号线SGL(4)设置。类似地，在读出单元40N(图7B)中，第1个AD转换单元ADC(1)对应于第1条信号线SGL(1)设置，第3个AD转换单元ADC(3)对应于第3条信号线SGL(3)设置，并且第5个AD转换单元ADC(5)对应于第5条信号线SGL(5)设置。
AD转换单元ADC分别包括电容元件41和42、电流源44、比较器45、计数器46和锁存器47。电容元件41的一端被供应从控制单元50供应的基准信号REF，且另一端被连接至比较器45的正输入端子。基准信号REF产生所谓的斜坡波形，在该波形中，在P相时段TP和D相时段TD内，电压电平随着时间的流逝逐渐降低。电容元件42的一端被连接至信号线SGL，且另一端被连接至比较器45的负输入端子。电流源44允许具有预定电流值的电流从信号线SGL流向地面。比较器45将正输入端子处的输入电压与负输入端子处的输入电压进行比较，并将比较结果作为信号CMP输出。基准信号REF经由电容元件41被供应到比较器45的正输入端子，并且信号SIG经由电容元件42被供应到负输入端子。比较器45还具有执行调零(zeroadjustment)的功能，以在P相时段TP之前的预定时段内将正输入端子和负输入端子电气连接。基于从比较器45供应的信号CMP和从控制单元50供应的控制信号CC，计数器46对从控制单元50供应的时钟信号CLK的计数脉冲执行计数操作。锁存器47将从计数器46获得的计数值CNT保持为具有多个位(在该示例中为13位)的数字代码CODE。利用该构造，AD转换单元ADC基于信号SIG执行AD转换以生成数字代码CODE，并且AD转换单元ADC输出数字代码CODE。
开关单元SW基于从控制单元50供应的控制信号SSW将从AD转换单元ADC输出的数字代码CODE分别供应到总线100。多个开关单元SW以与多个AD转换单元ADC对应的方式被设置。具体地，在读出单元40S(图7A)中，第0个开关单元SW(0)对应于第0个AD转换单元ADC(0)设置，第2个开关单元SW(2)对应于第2个AD转换单元ADC(2)设置，并且第4个开关单元SW(4)对应于第4个AD转换单元ADC(4)设置。类似地，在读出单元40N(图7B)中，第1个开关单元SW(1)对应于第1个AD转换单元ADC(1)设置，第3个开关单元SW(3)对应于第3个AD转换单元ADC(3)设置，并且第5个开关单元SW(5)对应于第5个AD转换单元ADC(5)设置。
在该示例中，开关单元SW是使用与数字代码CODE的位数相同数量(在该示例中为13个)的晶体管形成的。基于从控制单元50供应的控制信号SSW(控制信号SSW[0]至SSW[4095])的每一位来控制这些晶体管的导通/截止。更具体地，例如，在第0个开关单元SW(SW(0))(图7A)中，各个晶体管基于控制信号SSW[0]而导通，以允许数字代码CODE从第0个AD转换单元ADC(0)输出到总线100S。类似地，例如，在第1个开关单元SW(SW(1))(图7B)中，各个晶体管基于控制信号SSW[1]而导通，以允许数字代码CODE从第1个AD转换单元ADC(1)输出到总线100N。相同的过程也适用于其他开关单元SW。
总线100S(图7A)包括多条(在该示例中为13条)线路，并传输从读出单元40S的AD转换单元ADC输出的数字代码CODE。读出单元40S使用总线100S将从读出单元40S的AD转换单元ADC供应的多个数字代码CODE作为图像信号DATA0S供应到信号处理单元60。
类似地，总线100N(图7B)包括多条(在该示例中为13条)线路，并传输从读出单元40N的AD转换单元ADC输出的数字代码CODE。读出单元40N使用总线100N将从读出单元40N的AD转换单元ADC供应的多个数字代码CODE作为图像信号DATA0N供应到信号处理单元60。
控制单元50(图1)将控制信号供应到扫描单元21、信号生成单元22和23、读出单元40(读出单元40S和40N)以及信号处理单元60，并且控制单元50控制这些电路的操作以控制摄像装置1的操作。控制单元50基于供应的三个电源电压VDD之中的电源电压VDDH和电源电压VDDL进行操作。
控制单元50包括基准信号生成单元51。基准信号生成单元51生成基准信号REF。基准信号REF产生所谓的在P相时段TP和D相时段TD内电压电平随着时间的流逝逐渐降低的斜坡波形。基准信号生成单元51被构造成能够改变斜坡波形的斜率和基准信号REF的电压偏移量OFS。然后，基准信号生成单元51将生成的基准信号REF供应到读出单元40(读出单元40S和40N)的AD转换单元ADC。
利用该构造，例如，控制单元50将控制信号供应到扫描单元21，使得扫描单元21顺序地驱动普通像素区域R1中的多个摄像像素P1，并且在消隐时段T20内，扫描单元21驱动遮光像素区域R21和R22中的多个遮光像素P2以及虚拟像素区域R3中的多个虚拟像素P3。此外，例如，控制单元50将控制信号供应到扫描单元21，使得在普通像素区域R1中的摄像像素P1、遮光像素区域R21和R22中的遮光像素P2以及虚拟像素区域R3中的虚拟像素P3被选为读取目标的情况下，扫描单元21驱动虚拟像素区域R4中的虚拟像素P4。
此外，控制单元50将控制信号供应到信号生成单元22，使得信号生成单元22将控制信号VMA施加到虚拟像素区域R3中的控制线VMAL并且将控制信号VMB施加到控制线VMBL。此外，控制单元50将控制信号供应到信号生成单元23，使得信号生成单元23将控制信号SUN施加到虚拟像素区域R4中的控制线SUNL。
此外，控制单元50将基准信号REF、时钟信号CLK、控制信号CC和控制信号SSW(控制信号SSW[0]至SSW[4095])供应到读出单元40(读出单元40S和40N)，使得读出单元40被控制以基于信号SIG生成图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)。
此外，控制单元50将控制信号供应到信号处理单元60以控制信号处理单元60的操作。
信号处理单元60基于从读出单元40供应的图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)执行预定的信号处理，并且将经过信号处理的图像信号作为图像信号DATA输出。此外，信号处理单元60还具有基于图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)执行诊断处理并且输出错误标志信号XERR和诊断结果RES的功能。信号处理单元60基于供应的三个电源电压VDD之中的电源电压VDDL进行操作。
图8图示了信号处理单元60的构造示例。信号处理单元60包括处理单元70和80以及诊断单元61。
基于图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)，处理单元70执行从包括在图像信号DATA0中的数字代码CODE中减去光电二极管PD的暗电流的贡献部分的暗电流校正。处理单元70包括平均值计算单元71、偏移量计算单元72、平均值计算单元73、校正值计算单元74和校正单元75。
基于来自控制单元50的指令，平均值计算单元71获得包括在图像信号DATA0中的与遮光像素区域R21中的多个遮光像素P2有关的数字代码CODE的平均值。换言之，当扫描单元21驱动遮光像素区域R21中的多个遮光像素P2并且读出单元40基于信号SIG执行AD转换以生成数字代码CODE时，平均值计算单元71计算这些数字代码CODE的平均值。
偏移量计算单元72基于平均值计算单元71的计算结果来计算D相时段TD内的基准信号REF的电压偏移量OFS。然后，偏移量计算单元72将计算结果供应到控制单元50。控制单元50将电压偏移量OFS存储在寄存器中，并且控制单元50的基准信号生成单元51基于电压偏移量OFS生成基准信号REF。因此，基准信号生成单元51此后生成如下的基准信号REF：该基准信号REF的电压在D相时段TD内偏移了电压偏移量OFS。然后，扫描单元21驱动遮光像素区域R22中的多个遮光像素P2，并且基于信号SIG，读出单元40使用该基准信号REF执行AD转换，以生成数字代码CODE。
基于来自控制单元50的指令，平均值计算单元73获得包括在图像信号DATA0中的与遮光像素区域R22中的多个遮光像素P2有关的数字代码CODE的平均值。数字代码CODE是读出单元40使用在D相时段TD内电压偏移了电压偏移量OFS的基准信号REF而生成的。平均值计算单元73获得由此生成的数字代码CODE的平均值。
校正值计算单元74基于平均值计算单元73的计算结果来计算数字代码CODE的校正值。
使用由校正值计算单元74计算出的校正值，校正单元75校正包括在图像信号DATA0中的与普通像素区域R1中的多个摄像像素P1有关的数字代码CODE。
利用该构造，处理单元70基于与遮光像素区域R21和R22的多个遮光像素P2有关的数字代码CODE来确定光电二极管PD的暗电流如何影响数字代码CODE，然后从与普通像素区域R1的多个摄像像素P1有关的数字代码CODE中减去暗电流的贡献部分。
在例如由于一行摄像像素P1或一列摄像像素P1的异常操作而在图像中生成线性条纹的情况下，处理单元80执行图像校正处理。处理单元80包括行平均值计算单元81、判定单元82、水平条纹校正单元83、判定单元84、垂直条纹校正单元85、选择控制单元86和选择器87。
基于从处理单元70供应的图像信号，行平均值计算单元81计算与普通像素区域R1中的一行摄像像素P1有关的数字代码CODE的平均值。
判定单元82基于从行平均值计算单元81供应的多行数字代码CODE的平均值来判定是否会生成水平延伸的线性条纹。具体地，例如，在与感兴趣的行的摄像像素P1有关的数字代码CODE的平均值和与位于感兴趣的行正上方的行的摄像像素P1有关的数字代码CODE的平均值之间的差大于预定值，并且与感兴趣的行的摄像像素P1有关的数字代码CODE的平均值和与位于感兴趣的行正下方的行的摄像像素P1有关的数字代码CODE的平均值之间的差大于预定值的情况下，判定单元82判定在感兴趣的线中生成了线性条纹。然后，判定单元82将判定结果供应到选择控制单元86。
基于与位于感兴趣的行正上方的行的摄像像素P1有关的数字代码CODE和与位于感兴趣的行正下方的行的摄像像素P1有关的数字代码，水平条纹校正单元83计算与感兴趣的行的摄像像素P1有关的数字代码CODE。更具体地，水平条纹校正单元83计算例如与位于感兴趣的摄像像素P1正上方的摄像像素P1有关的数字代码CODE和与位于感兴趣的摄像像素P1正下方的摄像像素P1有关的数字代码CODE的平均值，由此获得了与感兴趣的摄像像素P1有关的数字代码CODE。
基于包括在从处理单元70供应的图像信号中的与感兴趣的摄像像素P1有关的数字代码CODE、与位于感兴趣的摄像像素P1左侧的摄像像素P1有关的数字代码CODE以及与位于感兴趣的摄像像素P1右侧的摄像像素P1有关的数字代码CODE，判定单元84判定是否可以生成垂直延伸的线性条纹。具体地，在与感兴趣的摄像像素P1有关的数字代码CODE和与位于感兴趣的摄像像素P1左侧的摄像像素P1有关的数字代码CODE之间的差大于预定值的情况下，并且如果与感兴趣的摄像像素P1有关的数字代码CODE和与位于感兴趣的摄像像素P1右侧的摄像像素P1有关的数字代码CODE之间的差大于预定值，则判定单元84判定例如可以在包括感兴趣的摄像像素P1的列中生成线性条纹。然后，判定单元84将判定结果供应到选择控制单元86。
垂直条纹校正单元85获得例如与位于感兴趣的摄像像素P1右侧的摄像像素P1和位于感兴趣的摄像像素P1左侧的摄像像素P1有关的数字代码CODE的平均值，以确定与感兴趣的摄像像素P1有关的数字代码CODE。
基于判定单元82和84的判定结果，选择控制单元86生成选择信号以在从处理单元70供应的数字代码CODE、从水平条纹校正单元83供应的数字代码CODE以及从垂直条纹校正单元85供应的数字代码CODE之中指定要选择的数字代码CODE。
基于从选择控制单元86供应的选择信号，选择器87选择并输出从处理单元70供应的数字代码CODE、从水平条纹校正单元83供应的数字代码CODE以及从垂直条纹校正单元85供应的数字代码CODE之中的一者。
利用该构造，处理单元80基于从处理单元70供应的图像信号来检测线性条纹，并且处理单元80校正数字代码CODE，以便使线性条纹不太明显。然后，处理单元80将处理后的图像信号作为图像信号DATA输出。需要注意，尽管在该示例中处理单元80被设置在摄像装置1中，但是本发明不限于此，并且处理单元80可以不被设置在摄像装置1中，与摄像装置1分开的信号处理单元可以执行处理单元80的处理的处理。
需要注意，在该示例中，虽然在由于一行摄像像素P1和一列摄像像素P1的异常操作而在图像中生成线性条纹的情况下，处理单元80会校正数字代码CODE，以便使线性条纹不太明显，但是其不限于此。例如，在由于相邻两行的摄像像素P1不能正常操作而在图像中生成线性条纹的情况下，可以类似地校正数字代码CODE。
诊断单元61基于图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)执行诊断处理。具体地，诊断单元61通过检查包括在图像信号DATA0中的数字代码CODE是否满足预定规格来执行诊断处理，并且输出错误标志信号XERR和诊断结果RES。
图9图示了摄像装置1中的用于输出错误标志信号XERR的电路的构造示例。三个电源电压VDD(电源电压VDDH、VDDM和VDDL)和三个接地电压VSS(接地电压VSSH、VSSM和VSSL)被供应到摄像装置1。电源电压VDDH例如为3.3V，其是主要供应到摄像装置1中的模拟电路的电源电压。电源电压VDDL例如为1.1V，其是主要供应到摄像装置1中的逻辑电路的电源电压。电源电压VDDM例如为1.8V，其是主要供应到摄像装置1的输入/输出缓冲器的电源电压。接地电压VSSH、VSSL和VSSM全部为0V。
诊断单元61具有缓冲器BF。缓冲器BF生成信号XERR1。由于电源电压VDDL和接地电压VSSL被供应到诊断单元61，因此缓冲器BF基于电源电压VDDL和接地电压VSSL进行操作。由缓冲器BF生成的信号XERR1是在电源电压VDDL和接地电压VSSL之间变化的逻辑信号。信号XERR1是所谓的负逻辑信号，其在诊断单元61中的诊断处理未确认故障的情况下变为高电平(电源电压VDDL)，而在确认故障的情况下变为低电平(接地电压VSSL)。
摄像装置1具有输出缓冲器BFOUT。输出缓冲器BFOUT基于信号XERR1生成错误标志信号XERR，并且经由输出端子TOUT输出错误标志信号XERR。输出缓冲器BFOUT基于电源电压VDDM和接地电压VSSM进行操作。错误标志信号XERR是在电源电压VDDM和接地电压VSSM之间变化的逻辑信号。如图9和图10所示，错误标志信号XERR是所谓的负逻辑信号，其在诊断单元61中的诊断处理未确认故障的情况下变为高电平(电源电压VDDM)，而在确认故障的情况下变为低电平(接地电压VSSM)。
接下来，将描述摄像装置1的安装。在摄像装置1中，图1所示的块可以被形成在例如一个半导体基板上或多个半导体基板上。
图11图示了在摄像装置1被形成在一个半导体基板300上的情况下的电路布置的示例。像素阵列10被形成在半导体基板300上。然后，在图11中，扫描单元21被形成在像素阵列10的左侧，读出单元40S被形成在像素阵列10的下方，并且读出单元40N和外围电路单元301按此顺序被形成在像素阵列10的上方。外围电路单元301对应于控制单元50、信号生成单元22和23以及信号处理单元60。诊断单元61被形成在形成有外围电路单元301的区域的左侧部分上。此外，包括多个端子的端子部302被形成在半导体基板300的左端处。类似地，包括多个端子的端子部303被形成在半导体基板300的右端处。用于输出错误标志信号XERR的输出端子TOUT在端子部302中被布置在例如诊断单元61附近的位置处。结果，可以缩短输出端子TOUT和诊断单元61之间的信号路径。
图12图示了在摄像装置1被形成在两个半导体基板201和202上的情况下的两个半导体基板201和202之间的连接示例。在该示例中，半导体基板201和202重叠并且通过多个过孔(via)203彼此连接。在半导体基板201上，例如，可以形成像素阵列10。此外，在半导体基板202上，可以形成读出单元40(读出单元40S和40N)、信号生成单元22和23、控制单元50以及信号处理单元60。利用这种堆叠结构，从布局的角度来看，可以实现有利的设计。此外，摄像装置1可以诊断在相邻的过孔203中发生的故障，诸如短路或电压固定等。
图13图示了半导体基板201和202上的电路布置的示例。
在该示例中，像素阵列10被形成在半导体基板201上。换言之，在半导体基板201上形成有多个摄像像素P1(摄像像素P1A和P1B)、多个遮光像素P2(遮光像素P2A和P2B)、多个虚拟像素P3(虚拟像素P3A和P3B)、多个虚拟像素P4(虚拟像素P4A和P4B)、控制线TGLL、SELL、RSTL、VMAL、VMBL、SUNL以及信号线SGL。
此外，在半导体基板201上设置有电极区域201A、201B和201C。电极区域201A被设置在半导体基板201的下侧上，电极区域201B被设置在半导体基板201的上侧上，并且电极区域201C被设置在半导体基板201的左侧上。多个电极被形成在电极区域201A中，并且多个电极经由诸如芯片通孔(TCV：through chip via)等的过孔被连接至像素阵列10中的多条偶数信号线SGL。多个电极被形成在电极区域201B中，并且多个电极经由诸如TCV等的过孔被连接至像素阵列10中的多条奇数信号线SGL。多个电极被形成在电极区域201C中，并且多个电极经由诸如TCV等的过孔被连接至像素阵列10中的控制线TGLL、SELL、RSTL、VMAL、VMBL。
在该示例中，在半导体基板202上形成有扫描单元21、读出单元40S和40N、基准信号生成单元51以及外围电路单元209。这里，外围电路单元209对应于控制单元50中的除基准信号生成单元51以外的电路、信号生成单元22和23以及信号处理单元60。在图13中，外围电路单元209在垂直方向上被布置在中央附近，扫描单元21被布置在外围电路单元209的左侧部分上，基准信号生成单元51被布置在外围电路单元209的右侧部分上，读出单元40S被布置在外围电路单元209的下方，并且读出单元40N被布置在外围电路单元209的上方。期望从基准信号生成单元51供应到两个读出单元40S和40N的基准信号REF在两个读出单元40S和40N中具有相同的波形。因此，优选地，基准信号生成单元51和读出单元40S之间的距离等于基准信号生成单元51和读出单元40N之间的距离。需要注意，在该示例中设置有一个基准信号生成单元51，但是本发明不限于此。可替代地，可以设置两个基准信号生成单元51(基准信号生成单元51S和51N)，使得例如可以将由生成单元51S生成的基准信号REF供应到读出单元40S，并且可以将由基准信号生成单元51N生成的基准信号REF供应到读出单元40N。
此外，在半导体基板202上设置有电极区域202A、202B和202C。电极区域202A以与读出单元40S相邻的方式被设置在半导体基板202的下部上，电极区域202B以与读出单元40N相邻的方式被设置在半导体基板202的上部上，并且电极区域202C以与扫描单元21相邻的方式被设置在半导体基板202的左侧上。多个电极被形成在电极区域202A中，并且多个电极经由诸如TCV等的过孔被连接至读出单元40S。多个电极被形成在电极区域202B中，并且多个电极经由诸如TCV等的过孔被连接至读出单元40N。多个电极被形成在电极区域202C中，并且多个电极经由诸如TCV等的过孔被连接至扫描单元21以及外围电路单元209的信号生成单元22和23。
在摄像装置1中，半导体基板201和半导体基板202彼此重叠。因此，半导体基板201的电极区域201A中的多个电极与半导体基板202的电极区域202A中的多个电极电气连接，半导体基板201的电极区域201B中的多个电极与半导体基板202的电极区域202B中的多个电极电气连接，并且半导体基板201的电极区域201C中的多个电极与半导体基板202的电极区域202C中的多个电极电气连接。
因此，通过主要将像素阵列10布置在半导体基板201上，可以使用专用于像素的半导体制造工艺来制造半导体基板201。也就是说，在半导体基板201上没有设置除像素阵列10以外的电路，使得例如即使在1000度下进行退火的步骤中，也不会对除像素阵列10以外的电路造成影响。因此，在制造半导体基板201时，例如，可以引入高温处理作为预防白点的对策，结果，可以提高摄像装置1的特性。
图14图示了半导体基板202上的输出端子TOUT的布置位置。在该示例中，诊断单元61被形成在形成有外围电路单元209的区域的右上部分上。用于输出错误标志信号XERR的输出端子TOUT被布置在诊断单元61附近的位置处。结果，可以缩短输出端子TOUT和诊断单元61之间的信号路径。
这里，像素阵列10、扫描单元21、信号生成单元22和23、读出单元40以及控制单元50对应于本发明的“摄像传感器”的具体示例。诊断单元61对应于本发明的“诊断电路”的具体示例。输出缓冲器BFOUT对应于本发明的“输出电路”的具体示例。错误标志信号XERR对应于本发明的“标志信号”的具体示例。电源电压VDDM对应于本发明的“第一电源电压”的具体示例。电源电压VDDL对应于本发明的“第二电源电压”的具体示例。
[操作和功能]
随后，将描述本实施例的摄像装置1的操作和功能。
(整体操作的概述)
首先，参考图1，将描述摄像装置1的整体操作的概述。信号生成单元22生成控制信号VMA和VMB。信号生成单元23生成控制信号SUN。扫描单元21顺序地驱动普通像素区域R1中的多个摄像像素P1。普通像素区域R1中的各个摄像像素P1在P相时段TP内输出复位电压Vreset作为信号SIG，并在D相时段TD内输出与接收的光量对应的像素电压Vpix作为信号SIG。此外，在消隐时段T20内，扫描单元21驱动遮光像素区域R21和R22中的多个遮光像素P2以及虚拟像素区域R3中的多个虚拟像素P3。在P相时段TP内，遮光像素区域R21和R22中的各个遮光像素P2输出复位电压Vreset作为信号SIG，并且在D相时段TD内输出与暗电流对应的像素电压Vpix作为信号SIG。虚拟像素区域R3中的虚拟像素P3A在P相时段TP和D相时段TD内输出与控制信号VMA的电压对应的信号SIG。虚拟像素P3B输出与控制信号VMB的电压对应的信号SIG。此外，在普通像素区域R1中的摄像像素P1、遮光像素区域R21和R22中的遮光像素P2以及虚拟像素区域R3中的虚拟像素P3被选为读取目标的情况下，扫描单元21驱动虚拟像素区域R4中的虚拟像素P4。
读出单元40(读出单元40S和40N)基于信号SIG执行AD转换，以生成图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)。信号处理单元60基于图像信号DATA0执行预定的信号处理，输出经过信号处理的图像信号作为图像信号DATA，基于图像信号DATA0执行诊断处理，并且输出错误标志信号XERR和诊断结果RES。控制单元50将控制信号供应到扫描单元21、信号生成单元22和23、读出单元40(读出单元40S和40N)以及信号处理单元60，以控制这些电路的操作，从而控制摄像装置1的操作。
(详细操作)
在摄像装置1中，普通像素区域R1中的多个摄像像素P1根据接收的光量累积电荷，并且输出与接收的光量对应的像素电压Vpix作为信号SIG。下面将详细地描述该操作。
图15图示了扫描普通像素区域R1中的摄像像素P1的操作的示例。图16图示了摄像装置1的操作示例，其中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示第1条控制线RSTL(1)中的控制信号SRST(1)的波形，(C)表示第1条控制线TGLL(1)中的控制信号STG(1)的波形，(D)表示第1条控制线SELL(1)中的控制信号SSEL(1)的波形，(E)表示第2条控制线RSTL(2)中的控制信号SRST(2)的波形，(F)表示第2条控制线TGLL(2)中的控制信号STG(2)的波形，(G)表示第2条控制线SELL(2)中的控制信号SSEL(2)的波形，(H)表示第3条控制线RSTL(3)中的控制信号SRST(3)的波形，(I)表示第3条控制线TGLL(3)中的控制信号STG(3)的波形，并且(J)表示第3条控制线SELL(3)中的控制信号SSEL(3)的波形。
如图15所示，在时刻t0至t1之间的时段期间，摄像装置1从垂直方向上的顶部起顺序地对普通像素区域R1中的摄像像素P1执行累积开始驱动D1。
具体地，例如，如图16所示，在从时刻t21开始的水平时段H内，扫描单元21生成具有脉冲波形的控制信号SRST(1)和STG(1)(图16中的(B)和(C))。具体地，扫描单元21在时刻t22将控制信号SRST(1)和控制信号STG(1)的电压从低电平改变为高电平，并且在时刻t23将控制信号SRST(1)和控制信号STG(1)的电压从高电平改变为低电平。在被供应控制信号SRST(1)和STG(1)的摄像像素P1中，晶体管TG和RST在时刻t22都导通。结果，浮动扩散部FD的电压和光电二极管PD的阴极的电压被设定为电源电压VDDH。然后，在时刻t23，晶体管TG和RST都截止。结果，光电二极管PD根据接收的光量开始累积电荷。因此，在摄像像素P1中开始累积时段T10。
接下来，在从时刻t24开始的水平时段H内，扫描单元21生成具有脉冲波形的控制信号SRST(2)和STG(2)(图16中的(E)和(F))。结果，在时刻t26，被供应控制信号SRST(2)和STG(2)的摄像像素P1根据接收的光量开始累积电荷。
接下来，在从时刻t27开始的水平时段H内，扫描单元21生成具有脉冲波形的控制信号SRST(3)和STG(3)(图16中的(H)和(I))。结果，在时刻t29，被供应控制信号SRST(3)和STG(3)的摄像像素P1根据接收的光量开始累积电荷。
因此，扫描单元21通过执行累积开始驱动D1而顺序地在摄像像素P1中开始累积电荷。然后，各个摄像像素P1在累积时段T10内累积电荷，直到执行读出驱动D2为止。
此外，如图15所示，在时刻t10至t11之间的时段期间，扫描单元21从垂直方向上的顶部起顺序地对普通像素区域R1中的摄像像素P1执行读取驱动D2。
具体地，例如，如图16所示，在从时刻t31开始的水平时段H内，扫描单元21生成控制信号SRST(1)、STG(1)和SSEL(1)(图16中的(B)至(D))。结果，被供应控制信号SRST(1)、STG(1)和SSEL(1)的摄像像素P1在P相时段TP内输出复位电压Vreset作为信号SIG，并且在D相时段TD内输出像素电压Vpix作为信号SIG。然后，读出单元40(读出单元40S和40D)通过基于信号SIG执行AD转换来生成数字代码CODE。
接下来，在从时刻t32开始的水平时段H内，扫描单元21生成具有脉冲波形的控制信号SRST(2)、STG(2)和SSEL(2)(图16中的(E)至(G))。结果，被供应控制信号SRST(2)、STG(2)和SSEL(2)的摄像像素P1输出信号SIG，并且读出单元40基于信号SIG执行AD转换以生成数字代码CODE。
接下来，在从时刻t33开始的水平时段H内，扫描单元21生成具有脉冲波形的控制信号SRST(3)、STG(3)和SSEL(3)(图16中的(H)至(J))。结果，被供应控制信号SRST(3)、STG(3)和SSEL(3)的摄像像素P1输出信号SIG，并且读出单元40基于信号SIG执行AD转换以生成数字代码CODE。
因此，摄像装置1执行读取驱动D2，以基于来自摄像像素P1的信号SIG(复位电压Vreset和像素电压Vpix)顺序地执行AD转换。
摄像装置1重复这样的累积开始驱动D1和读取驱动D2。具体地，如图15所示，扫描单元21在时刻t2至t3之间的时段期间执行累积开始驱动D1，并且在时刻t12至t13之间的时段期间执行读取驱动D2。此外，扫描单元21在从时刻t4至t5的时段内执行累积开始驱动D1，并且在时刻t14至t15之间的时段期间执行读取驱动D2。
接下来，将详细地描述读取驱动D2。
图17图示了感兴趣的摄像像素P1的读取驱动D2的操作示例，其中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示控制信号SRST的波形，(C)表示控制信号STG的波形，(D)表示控制信号SSEL的波形，(E)表示基准信号REF的波形，(F)表示信号SIG的波形，(G)表示从AD转换单元ADC的比较器45输出的信号CMP的波形，(H)表示时钟信号CLK的波形，并且(I)表示AD转换单元ADC的计数器46中的计数值CNT。这里，图17中的(E)和(F)表示沿着同一电压轴的各个信号的波形。图17中的(E)所示的基准信号REF表示比较器45的正输入端子处的波形，并且图17中的(F)所示的信号SIG表示比较器45的负输入端子处的波形。
在摄像装置1中，在某一水平时段(H)内，扫描单元21首先对摄像像素P1执行复位操作，并且AD转换单元ADC基于在随后的P相时段TP内从摄像像素P1输出的复位电压Vreset执行AD转换。然后，扫描单元21对摄像像素P1执行电荷传输操作，并且AD转换单元ADC基于在D相时段TD内从摄像像素P1输出的像素电压Vpix执行AD转换。下面将详细地描述该操作。
首先，在时刻t41，当水平时段H开始时，扫描单元21在时刻t42将控制信号SSEL的电压从低电平改变为高电平(图17中的(D))。结果，在各个摄像像素P1中晶体管SEL导通，并且摄像像素P1被电气连接至信号线SGL。
接下来，在时刻t43，扫描单元21将控制信号SRST的电压从低电平改变为高电平(图17中的(B))。结果，在各个摄像像素P1中晶体管RST导通，并且浮动扩散部FD的电压被设定为电源电压VDDH(复位操作)。此外，比较器45在时刻t43至t45之间的时段期间执行调零，以将正输入端子和负输入端子电气连接。
接下来，在时刻t44，扫描单元21将控制信号SRST的电压从高电平改变为低电平(图17中的(B))。结果，在各个摄像像素P1中晶体管RST截止。然后，在时刻t44之后，摄像像素P1输出与浮动扩散部FD的该电压对应的电压(复位电压Vreset)(图17中的(F))。
接下来，在时刻t45，比较器45完成调零并将正输入端子与负输入端子电气断开。然后，在时刻t45，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V1(图17中的(E))。
接下来，在时刻t46至t48之间的时段(P相时段TP)期间，读出单元40基于复位电压Vreset执行AD转换。具体地，在时刻t46，控制单元50首先开始生成时钟信号CLK(图17中的(H))。同时，控制单元50的基准信号生成单元51开始使基准信号REF的电压以预定的变化程度(变化模式)从电压V1降低(图17中的(E))。响应于此，AD转换单元ADC的计数器46开始计数操作并且顺序地改变计数值CNT(图17中的(I))。
然后，在时刻t47，基准信号REF的电压变得低于信号SIG的电压(复位Vreset)(图17中的(E)和(F))。响应于此，AD转换单元ADC的比较器45将信号CMP的电压从高电平改变为低电平(图17中的(G))。结果，计数器46停止计数操作(图17中的(I))。
接下来，在时刻t48，控制单元50在P相时段TP结束时停止生成时钟信号CLK(图17中的(H))。同时，基准信号生成单元51停止改变基准信号REF的电压，并且在随后的时刻t49将基准信号REF的电压改变为电压V2(图17中的(E))。因此，由于基准信号REF的电压超过信号SIG的电压(复位电压Vreset)(图17中的(E)和(F))，因此AD转换单元ADC的比较器45将信号CMP的电压从低电平改变为高电平(图17中的(G))。
接下来，在时刻t50，AD转换单元ADC的计数器46基于控制信号CC使计数值CNT的极性反转(图17中的(I))。
接下来，在时刻t51，扫描单元21将控制信号STG的电压从低电平改变为高电平(图17中的(C))。结果，在摄像像素P1中晶体管TG导通，因此，在光电二极管PD中生成的电荷被传输到浮动扩散部FD(电荷传输操作)。响应于此，信号SIG的电压降低(图17中的(F))。
然后，在时刻t52，扫描单元21将控制信号STG的电压从高电平改变为低电平(图17中的(C))。结果，在摄像像素P1中晶体管TG截止。然后，在时刻t52之后，摄像像素P1输出与浮动扩散部FD的该电压对应的电压(像素电压Vpix)(图17中的(F))。
接下来，在时刻t53至t55之间的时段(D相时段TD)期间，读出单元40基于像素电压Vpix执行AD转换。具体地，首先，在时刻t53，控制单元50开始生成时钟信号CLK(图17中的(H))。同时，控制单元50的基准信号生成单元51开始使基准信号REF的电压以预定的变化程度(变化模式)从电压V2降低(图17中的(E))。响应于此，AD转换单元ADC的计数器46开始计数操作并且顺序地改变计数值CNT(图17中的(I))。
然后，在时刻t54，基准信号REF的电压变得低于信号SIG的电压(像素电压Vpix)(图17中的(E)和(F))。响应于此，AD转换单元ADC的比较器45将信号CMP的电压从高电平改变为低电平(图17中的(G))。结果，计数器46停止计数操作(图17中的(I))。因此，AD转换单元ADC根据像素电压Vpix和复位电压Vreset之间的差来获得计数值CNT。然后，AD转换单元ADC的锁存器47保持计数值CNT并且将所保持的计数值CNT作为数字代码CODE输出。
接下来，在时刻t55，控制单元50在D相时段TD结束时停止生成时钟信号CLK(图17中的(H))。同时，基准信号生成单元51停止改变基准信号REF的电压，并且在随后的时刻t56将基准信号REF的电压改变为电压V3(图17中的(E))。因此，由于基准信号REF的电压超过信号SIG的电压(像素电压Vpix)(图17中的(E)和(F))，因此AD转换单元ADC的比较器45将信号CMP的电压从低电平改变为高电平(图17中的(G))。
接下来，在时刻t57，扫描单元21将控制信号SSEL的电压从高电平改变为低电平(图17中的(D))。结果，在各个摄像像素P1中晶体管SEL截止，并且摄像像素P1与信号线SGL电气断开。
接下来，在时刻t58，AD转换单元ADC的计数器46基于控制信号CC将计数值CNT复位为“0”(图17中的(I))。
因此，在摄像装置1中，基于P相时段TP内的复位电压Vreset来执行计数操作，使计数值CNT的极性反转，然后基于D相时段TD内的像素电压Vpix来执行计数操作。结果，摄像装置1可以获取与像素电压Vpix和复位电压Vreset之间的电压差对应的数字代码CODE。由于摄像装置1被构造成执行这种相关双采样，因此可以消除包括在像素电压Vpix中的噪声分量，并因此可以提高拍摄图像的图像质量。
读出单元40(读出单元40S和40N)将从多个AD转换单元ADC输出的数字代码CODE转换成图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)，并且经由总线100(总线100S和100N)将图像信号DATA0供应到信号处理单元60。接下来，将详细地描述数据传输操作。
图18A示意性地图示了读出单元40S中的数据传输操作的示例，并且图18B示意性地图示了读出单元40N中的数据传输操作的示例。在图18A和图18B中，粗线表示多个位(在该示例中为13位)的总线。在图18A和图18B中，例如，AD转换单元ADC中的“0”表示第0个AD转换单元ADC(0)，并且“1”表示第1个AD转换单元ADC(1)。
图19是图18A和图18B所示的数据传输操作的时序图，其中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示控制信号SSW的偶数位，并且(C)表示控制信号SSW的奇数位。例如，在图19的(B)中，“0”表示控制信号SSW的偶数位(控制信号SSW[0]、SSW[2]、SSW[4]、……)之中的第“0”位控制信号(控制信号SSW[0])有效，而其他位无效。类似地，在图19的(C)中，例如，“1”表示控制信号SSW的奇数位(控制信号SSW[1]、SSW[3]、SSW[5]、……)之中的第“1”位控制信号(控制信号SSW[1])有效，而其他位无效。
如图19中的(B)所示，对于控制信号SSW[0]、SSW[2]和SSW[4]，控制信号SSW的偶数位按此顺序变为有效。结果，在读出单元40S(图18A)中，第0个AD转换单元ADC(0)的数字代码CODE首先被供应到总线100S，然后第2个AD转换单元ADC(2)的数字代码CODE被供应到总线100S，然后第4个AD转换单元ADC(4)的数字代码CODE被供应到总线100S。因此，数字代码CODE作为图像信号DATA0S从左侧的AD转换单元ADC顺序地(按传输顺序F)被传输到信号处理单元60。
类似地，如图19中的(C)所示，对于控制信号SSW[1]、SSW[3]和SSW[5]，控制信号SSW的奇数位按此顺序变为有效。结果，在读出单元40N(图18B)中，第1个AD转换单元ADC(1)的数字代码CODE首先被供应到总线100N，然后第3个AD转换单元ADC(3)的数字代码CODE被供应到总线100N，然后第5个AD转换单元ADC(5)的数字代码CODE被供应到总线100N。因此，数字代码CODE作为图像信号DATA0N从左侧的AD转换单元ADC顺序地(按传输顺序F)被传输到信号处理单元60。
图20图示了数据传输操作的另一操作示例，其中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示控制信号SSW的偶数位，(C)表示控制信号SSW的奇数位。
如图20中的(B)所示，对于控制信号SSW[4094]、SSW[4092]和SSW[4090]，控制信号SSW的偶数位按此顺序变为有效。结果，在读出单元40S中，第4094个AD转换单元ADC(4094)的数字代码CODE首先被供应到总线100S，然后第4092个AD转换单元ADC(4092)的数字代码CODE被供应到总线100S，然后第4090个AD转换单元ADC(4090)的数字代码CODE被供应到总线100S。因此，数字代码CODE作为图像信号DATA0S从右侧的AD转换单元ADC顺序地被传输到信号处理单元60。
类似地，如图20中的(C)所示，对于控制信号SSW[4095]、SSW[4093]和SSW[4091]，控制信号SSW的奇数位按此顺序变为有效。结果，在读出单元40N中，第4095个AD转换单元ADC(4095)的数字代码CODE首先被供应到总线100N，然后第4093个AD转换单元ADC(4093)的数字代码CODE被供应到总线100N，然后第4091个AD转换单元ADC(4091)的数字代码CODE被供应到总线100N。因此，数字代码CODE作为图像信号DATA0N从右侧的AD转换单元ADC顺序地被传输到信号处理单元60。
因此，在摄像装置1中，可以改变数字代码CODE从多个AD转换单元ADC到信号处理单元60的传输顺序。结果，在摄像装置1中，可以容易地获得横向反转的拍摄图像。
(自我诊断)
在图15中，例如，从时刻t11至t12的时段是所谓的消隐时段(垂直消隐时段)T20，在该消隐时段T20期间，摄像装置1不执行读取驱动D2。换言之，在该时段期间，信号线SGL不传输与普通像素区域R1中的摄像像素P1有关的复位电压Vreset和像素电压Vpix。摄像装置1使用消隐时段T20执行自我诊断。在下文中，以某些自我诊断为例进行描述。需要注意，在一个消隐时段T20内，摄像装置1可以执行下面描述的自我诊断步骤中的一个步骤，并且针对各个消隐时段T20可以执行不同的自我诊断。此外，在一个消隐时段T20内，摄像装置1可以执行下面描述的自我诊断之中的多个自我诊断。
(自我诊断A1)
自我诊断A1主要诊断信号线SGL是否可以正常传输信号SIG，并且诊断AD转换单元ADC的基本操作。具体地，信号生成单元22的电压生成单元30A和30B将控制信号VMA施加到控制线VMAL，并且将控制信号VMB施加到控制线VMBL。然后，在消隐时段T20内，虚拟像素P3将与控制信号VMA和VMB的电压对应的信号SIG输出到信号线SGL。读出单元40通过基于信号SIG执行AD转换来生成数字代码CODE。然后，诊断单元61基于数字代码CODE执行诊断处理。下面将详细地描述该操作。
图21图示了自我诊断A1的示例。在自我诊断A1中，信号生成单元22的电压生成单元30A通过在P相时段TP内生成电压V10并在D相时段TD内生成低于电压V10的电压V11来生成控制信号VMA。此外，电压生成单元30B通过在P相时段TP内生成电压V10并在D相时段TD内生成低于电压V11的电压V12来生成控制信号VMB。因此，电压生成单元30A和30B在D相时段TD内生成不同的电压。虚拟像素区域R3中的虚拟像素P3A在P相时段TP和D相时段TD期间将与控制信号VMA的电压对应的信号SIG输出到偶数信号线SGL(例如，信号线SGL(0))。虚拟像素P3B将与控制信号VMB的电压对应的信号SIG输出到奇数信号线SGL(例如，信号线SGL(1))。结果，在D相时段TD内，偶数信号线SGL(例如，信号线SGL(0))的电压和与该信号线SGL相邻的奇数信号线SGL(例如，信号线SGL(1))的电压彼此不同。
读出单元40(读出单元40S和40N)通过基于信号SIG执行AD转换来生成图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)。信号处理单元60的诊断单元61基于信号DATA0执行诊断处理，并输出错误标志信号XERR和诊断结果RES。
在下文中，着重于被连接至第0条信号线SGL(0)的虚拟像素P3(虚拟像素P3A)和被连接至第1条信号线SGL(1)的虚拟像素P3(虚拟像素P3B)，对自我诊断A1进行描述。
图22图示了自我诊断A1的操作示例，其中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示控制信号SSEL的波形，(C)表示控制信号VMA的波形，(D)表示控制信号VMB的波形，(E)表示基准信号REF的波形，(F)表示信号线SGL(0)上的信号SIG(信号SIG(0))的波形，(G)表示第1条信号线SGL(1)上的信号SIG(信号SIG(1))的波形，(H)表示时钟信号CLK的波形，(I)表示第0个AD转换单元ADC(0)的计数器46中的计数值CNT(计数值CNT(0))，并且(J)表示第1个AD转换单元ADC(1)的计数器46中的计数值CNT(计数值CNT(1))。这里，图22中的(C)和(D)表示沿着同一电压轴的各个信号的波形。类似地，图22中的(E)至(G)表示沿着同一电压轴的各个信号的波形。
首先，在时刻t61，当消隐时段T20中的水平时段H开始时，扫描单元21在时刻t62将控制信号SSEL的电压从低电平改变为高电平(图22中的(B))。结果，在虚拟像素P3A和P3B中，晶体管SEL导通，虚拟像素P3A被电气连接至信号线SGL(0)，并且虚拟像素P3B被电气连接至信号线SGL(1)。结果，在时刻t62之后，虚拟像素P3A输出与控制信号VMA的电压(电压V10)对应的电压作为信号SIG(0)(图22中的(C)和(F))，并且虚拟像素P3B输出与控制信号VMB的电压(电压V10)对应的电压作为信号SIG(1)(图22中的(D)和(G))。
然后，比较器45在时刻t63和t64之间的时段期间执行调零，以将正输入端子和负输入端子电气连接。
接下来，在时刻t64，比较器45完成调零并将正输入端子与负输入端子电气断开。然后，在时刻t64，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V1。
接下来，在时刻t65和时刻t67之间的时段(P相时段TP)期间，读出单元40执行AD转换。具体地，首先，在时刻t65，控制单元50开始生成时钟信号CLK(图22中的(H))。同时，控制单元50的基准信号生成单元51开始使基准信号REF的电压以预定的变化程度从电压V1降低(图22中的(E))。AD转换单元ADC(0)的计数器46开始计数操作并且顺序地改变计数值CNT(0)(图22中的(I))。类似地，AD转换单元ADC(1)的计数器46开始计数操作并且顺序地改变计数值CNT(1)(图22中的(J))。
然后，在时刻t66，在基准信号REF的电压变得低于信号SIG(0)的电压时(图22中的(E)和(F))，AD转换单元ADC(0)的计数器46基于信号CMP停止计数操作(图22中的(I))。类似地，在时刻t66，在基准信号REF的电压变得低于信号SIG(1)的电压时(图22中的(E)和(G))，AD转换单元ADC(1)的计数器46基于信号CMP停止计数操作(图22中的(J))。
接下来，在时刻t67，控制单元50在P相时段TP结束时停止生成时钟信号CLK(图22中的(H))。同时，基准信号生成单元51停止改变基准信号REF的电压，并且在随后的时刻t68将基准信号REF的电压改变为电压V2(图22中的(E))。
接下来，在时刻t69，AD转换单元ADC(0)的计数器46基于控制信号CC使计数值CNT(0)的极性反转(图22中的(I))。类似地，AD转换单元ADC(1)的计数器46基于控制信号CC使计数值CNT(1)的极性反转(图22中的(J))。
接下来，在时刻t70，信号生成单元22的电压生成单元30A将控制信号VMA的电压改变为电压V11(图22中的(C))，并且电压生成单元30B将控制信号VMB的电压改变为电压V12(图22中的(D))。响应于此，信号SIG(0)和SIG(1)的电压降低(图22中的(F)和(G))。
接下来，在时刻t71和t74之间的时段(D相时段TD)期间，读出单元40执行AD转换。具体地，首先，在时刻t71，控制单元50开始生成时钟信号CLK(图22中的(H))。同时，控制单元50的基准信号生成单元51开始使基准信号REF的电压以预定的变化程度从电压V2降低(图22中的(E))。响应于此，AD转换单元ADC(0)的计数器46开始计数操作以顺序地改变计数值CNT(0)(图22中的(I))。类似地，AD转换单元ADC(1)的计数器46开始计数操作以顺序地改变计数值CNT(1)(图22中的(J))。
然后，在时刻t72，在基准信号REF的电压变得低于信号SIG(0)的电压时(图22中的(E)和(F))，AD转换单元ADC(0)的计数器46停止计数操作(图22中的(I))。然后，AD转换单元ADC(0)的锁存器47保持计数值CNT(0)并将所保持的计数值CNT(0)作为数字代码CODE输出。
此外，在时刻t73，在基准信号REF的电压变得低于信号SIG(1)的电压时(图22中的(E)和(G))，AD转换单元ADC(1)的计数器46停止计数操作(图22中的(J))。然后，AD转换单元ADC(1)的锁存器47保持计数值CNT(1)并将所保持的计数值CNT(1)作为数字代码CODE输出。
接下来，在时刻t74，控制单元50在D相时段TD结束时停止生成时钟信号CLK(图22中的(H))。同时，基准信号生成单元51停止改变基准信号REF的电压，并且在随后的时刻t75将基准信号REF的电压改变为电压V3(图22中的(E))。
接下来，在时刻t76，扫描单元21将控制信号SSEL的电压从高电平改变为低电平(图22中的(B))。结果，在虚拟像素P3A和P3B中，晶体管SEL截止，虚拟像素P3A与信号线SGL(0)电气断开，并且虚拟像素P3B与信号线SGL(1)电气断开。
然后，在时刻t77，AD转换单元ADC(0)的计数器46基于控制信号CC将计数值CNT(0)复位为“0”(图22中的(I))。类似地，AD转换单元ADC(1)的计数器46基于控制信号CC将计数值CNT(1)复位为“0”(图22中的(J))。
读出单元40(读出单元40S和40N)生成包括通过AD转换生成的数字代码CODE的图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)，并且信号处理单元60的诊断单元61基于图像信号DATA0执行诊断处理。
基于数字代码CODE，诊断单元61可以诊断例如像素阵列10中的信号线SGL是否断开。具体地，例如，通过检查所生成的数字代码CODE的值是否落入与具有不同固定电压值的电压V11和V12对应的预定范围内，诊断单元61可以诊断信号线SGL是否断开。特别地，如图12所示，在形成有像素阵列10的半导体基板201经由过孔203被连接至形成有读出单元40的半导体基板202的情况下，诊断单元61可以基于数字代码CODE来诊断例如是否存在过孔203的连接故障。
此外，诊断单元61可以基于数字代码CODE来诊断例如相邻的信号线SGL是否短路。特别地，在信号生成单元22中，在D相时段TD内，将控制信号VMA和VMB的电压设定为不同的电压，使得偶数信号线SGL(例如，信号线SGL(0)的电压和与该信号线SGL相邻的奇数信号线SGL(例如，信号线SGL(1))的电压彼此不同。另一方面，在例如这些信号线SGL短路的情况下，数字代码CODE变得相同。诊断单元61可以基于数字代码CODE来诊断相邻的信号线SGL是否短路。
此外，诊断单元61可以基于数字代码CODE来诊断信号线SGL是否与诸如电源线或接地线等的其他线路短路。换言之，在发生这种短路的情况下，信号线SGL的电压被固定为与短路线路(电源线等)的电压相同的电压，并且数字代码CODE变为与该电压值对应的值。诊断单元61可以基于数字代码CODE来诊断信号线SGL是否与另一条线路短路。
此外，诊断单元61可以基于数字代码CODE来诊断电流源44是否被连接至信号线SGL或者电流源44是否与另一条线路短路。
此外，诊断单元61可以例如通过适当地设定电压V11和V12来诊断摄像装置1的动态范围。具体地，例如，可以将电压V12设定为与高亮对应的电压。
此外，诊断单元61可以基于数字代码CODE来诊断AD转换单元ADC的特性。具体地，例如，诊断单元61可以诊断是否能够在P相时段TP内执行AD转换。换言之，P相时段TP的时间长度比D相时段TD短，并且时间裕度窄。因此，在将电压V10设定为各种电压时，诊断单元61能够通过确认P相时段TP结束之后的计数值CNT(0)来诊断P相时段TP期间的操作裕度。
(自我诊断A2)
为了拍摄黑暗被摄体或明亮被摄体的图像，摄像装置1通过改变基准信号REF的电压的变化程度(变化模式)来改变AD转换单元ADC中的转换增益。自我诊断A2诊断基准信号生成单元51是否可以改变基准信号REF的电压的变化程度。具体地，基准信号生成单元51在消隐时段T20内的P相时段TP和D相时段TD期间改变基准信号REF的电压的变化程度。在该示例中，信号生成单元22生成相同的控制信号VMA和VMB。然后，在消隐时段T20内，虚拟像素P3将与控制信号VMA和VMB的电压对应的信号SIG输出到信号线SGL。通过基于信号SIG执行AD转换，读出单元40使用变化程度已经改变的基准信号REF来生成数字代码CODE。然后，诊断单元61基于数字代码CODE执行诊断处理，并输出错误标志信号XERR和诊断结果RES。下面将详细地描述该操作。
图23图示了自我诊断A2的操作示例，其中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示控制信号SSEL的波形，(C)表示控制信号VMA的波形，(D)表示基准信号REF的波形，(E)表示信号线SGL(0)上的信号SIG(信号SIG(0))的波形，(F)表示时钟信号CLK的波形，(G)表示第0个AD转换单元ADC(0)的计数器46中的计数值CNT(计数值CNT(0))。
在该示例中，与自我诊断A1相比，基准信号生成单元51生成具有较小的电压变化程度的基准信号REF。需要注意，在图23中，为了便于说明，自我诊断A1中的基准信号REF由虚线表示。
首先，在时刻t61，当消隐时段T20中的水平时段H开始时，扫描单元21在时刻t62将控制信号SSEL的电压从低电平改变为高电平(图23中的(B))。结果，在时刻t62之后，虚拟像素P3A输出与控制信号VMA的电压(电压V10)对应的电压作为信号SIG(0)(图23中的(C)和(E))。
接下来，比较器45在时刻t63和t64之间的时段期间执行调零以将正输入端子和负输入端子电气连接。然后，在时刻t64，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V4(图23中的(D))。
然后，在时刻t65和时刻t67之间的时段(P相时段TP)内，读出单元40执行AD转换。在时刻t65，控制单元50的基准信号生成单元51开始使基准信号REF的电压以预定的变化程度从电压V4降低(图23中的(D))。AD转换单元ADC(0)的计数器46在时刻t65开始计数操作，并且在时刻t66停止计数操作(图23中的(G))。
接下来，在时刻t67，基准信号生成单元51停止改变基准信号REF的电压，并且在随后的时刻t68将基准信号REF的电压改变为电压V5(图23中的(D))。然后，在时刻t69，AD转换单元ADC(0)的计数器46基于控制信号CC使计数值CNT(0)的极性反转(图23中的(G))。
接下来，在时刻t70，信号生成单元22的电压生成单元30A将控制信号VMA的电压改变为电压V13(图23中的(C))。响应于此，信号SIG(0)的电压降低(图23中的(E))。
接下来，在时刻t71和t74之间的时段(D相时段TD)期间，读出单元40执行AD转换。在时刻t71，控制单元50的基准信号生成单元51开始使基准信号REF的电压以预定的变化程度从电压V5降低(图23中的(D))。AD转换单元ADC(0)的计数器46在时刻t71开始计数操作，并且在时刻t72停止计数操作(图23中的(G))。然后，AD转换单元ADC(0)输出计数值CNT(0)作为数字代码CODE。
接下来，在时刻t74，基准信号生成单元51停止改变基准信号REF的电压，并且在随后的时刻t75将基准信号REF的电压改变为电压V6(图23中的(D))。
然后，在时刻t76，扫描单元21将控制信号SSEL的电压从高电平改变为低电平(图23中的(B))。然后，在时刻t77，AD转换单元ADC(0)的计数器46基于控制信号CC将计数值CNT(0)复位为“0”(图23中的(G))。
读出单元40(读出单元40S和40N)生成包括通过AD转换生成的数字代码CODE的图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)，并且信号处理单元60的诊断单元61基于图像信号DATA0执行诊断处理。
诊断单元61可以基于数字代码CODE来诊断例如基准信号生成单元51是否可以改变基准信号REF的倾斜程度。换言之，为了能够对明亮被摄体或黑暗被摄体进行摄像，摄像装置1改变例如基准信号REF的倾斜程度。具体地，在对黑暗被摄体进行摄像的情况下，摄像装置1通过减小基准信号REF的倾斜程度来增加AD转换单元ADC中的转换增益。例如，与对明亮被摄体进行摄像时的转换增益相比，对黑暗被摄体进行摄像时的转换增益可以增加30[dB]。基于在基准信号REF的倾斜程度改变时生成的数字代码CODE，诊断单元61诊断例如基准信号生成单元51是否可以改变基准信号REF的倾斜程度。
此外，例如，与自我诊断A1的情况类似，当为基准信号REF的倾斜程度设定各种值时，诊断单元61可以在P相时段TP结束之后确认计数值CNT(0)，以确认例如P相时段TP内的操作裕度。
(自我诊断A3)
为了减去光电二极管PD的暗电流的贡献部分，摄像装置1在D相时段TD内调节基准信号REF的电压偏移量OFS。自我诊断A3诊断基准信号生成单元51是否可以在D相时段TD内改变基准信号REF的电压。具体地，在消隐时段T20内，基准信号生成单元51在D相时段TD内改变基准信号REF的电压偏移量OFS。在该示例中，信号生成单元22生成相同的控制信号VMA和VMB。然后，在消隐时段T20内，虚拟像素P3将与控制信号VMA和VMB的电压对应的信号SIG输出到信号线SGL。通过基于信号SIG执行AD转换，读出单元40使用变化程度已经改变的基准信号REF来生成数字代码CODE。然后，诊断单元61基于数字代码CODE执行诊断处理，并输出错误标志信号XERR和诊断结果RES。下面将详细地描述该操作。
图24图示了自我诊断A3的操作示例，其中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示控制信号SSEL的波形，(C)表示控制信号VMA的波形，(D)表示基准信号REF的波形，(E)表示信号线SGL(0)上的信号SIG(信号SIG(0))的波形，(F)表示时钟信号CLK的波形，(G)表示第0个AD转换单元ADC(0)的计数器46中的计数值CNT(计数值CNT(0))。
在该示例中，当与自我诊断A1相比时，基准信号生成单元51在D相时段TD内降低基准信号REF的电压电平。需要注意，在图24中，为了便于说明，自我诊断A1中的基准信号REF由虚线表示。
首先，在时刻t61，当消隐时段T20中的水平时段H开始时，扫描单元21在时刻t62将控制信号SSEL的电压从低电平改变为高电平(图24中的(B))。结果，在时刻t62之后，虚拟像素P3A输出与控制信号VMA的电压(电压V10)对应的电压作为信号SIG(0)(图24中的(C)和(E))。
接下来，比较器45在时刻t63和t64之间的时段期间执行调零以将正输入端子和负输入端子电气连接。然后，在时刻t64，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V1(图24中的(D))。
然后，在时刻t65和时刻t67之间的时段(P相时段TP)内，读出单元40执行AD转换。在时刻t65，控制单元50的基准信号生成单元51开始使基准信号REF的电压以预定的变化程度从电压V1降低(图24中的(D))。AD转换单元ADC(0)的计数器46在时刻t65开始计数操作，并且在时刻t66停止计数操作(图24中的(G))。
接下来，在时刻t67，基准信号生成单元51停止改变基准信号REF的电压，并且在随后的时刻t68将基准信号REF的电压改变为电压V7(图24中的(D))。然后，在时刻t69，AD转换单元ADC(0)的计数器46基于控制信号CC使计数值CNT(0)的极性反转(图24中的(G))。
接下来，在时刻t70，信号生成单元22的电压生成单元30A将控制信号VMA的电压改变为电压V14(图24中的(C))。响应于此，信号SIG(0)的电压降低(图24中的(E))。
接下来，在时刻t71和t74之间的时段(D相时段TD)期间，读出单元40执行AD转换。在时刻t71，控制单元50的基准信号生成单元51开始使基准信号REF的电压以预定的变化程度从电压V7降低(图24中的(D))。AD转换单元ADC(0)的计数器46在时刻t71开始计数操作，并且在时刻t72停止计数操作(图24中的(G))。然后，AD转换单元ADC(0)的锁存器47保持计数值CNT(0)，并且将所保持的计数值CNT(0)作为数字代码CODE输出。
接下来，在时刻t74，基准信号生成单元51停止改变基准信号REF的电压，并且在随后的时刻t75将基准信号REF的电压改变为电压V3(图24中的(D))。
然后，在时刻t76，扫描单元21将控制信号SSEL的电压从高电平改变为低电平(图24中的(B))。然后，在时刻t77，AD转换单元ADC(0)的计数器46基于控制信号CC将计数值CNT(0)复位为“0”(图24中的(G))。
读出单元40(读出单元40S和40N)生成包括通过AD转换生成的数字代码CODE的图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)，并且信号处理单元60的诊断单元61基于图像信号DATA0执行诊断处理。
基于数字代码CODE，诊断单元61可以诊断例如基准信号生成单元51是否可以在D相时段TD内改变基准信号REF的电压。换言之，为了减去光电二极管PD的暗电流的贡献部分，摄像装置1在D相时段TD内调节基准信号REF的电压偏移量OFS。具体地，在暗电流大的情况下，摄像装置1增加电压偏移量OFS。基于当在D相时段TD内基准信号REF的电压改变时获取的数字代码CODE，诊断单元61诊断例如基准信号生成单元51是否可以在D相时段TD内改变基准信号REF的电压。
(自我诊断A4)
在拍摄非常明亮的被摄体的图像时，摄像装置1使用虚拟像素P4来限制信号SIG的电压，使得信号SIG的电压在P相时段TP之前的预定时段内不会变得过低。下面将详细地描述该操作。
图25图示了感兴趣的摄像像素P1的读取驱动D2的操作示例，其中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示控制信号SUN的波形，(C)表示控制信号SRST的波形，(D)表示控制信号STG的波形，(E)表示信号SSEL的波形，(F)表示基准信号REF(基准信号REF1、REF2和REF3)的波形，并且(G)表示信号SIG(信号SIG1、SIG2和SIG3)的波形。这里，图25中的(F)和(G)表示沿着同一电压轴的各个信号的波形。在图25的(F)和(G)中，基准信号REF1和信号SIG1是在拍摄正常亮度的物体的情况下的基准信号REF和信号SIG。换言之，基准信号REF1和信号SIG1与图17所示的相同。基准信号REF2和信号SIG2是在拍摄非常明亮的被摄体的情况下的基准信号REF和信号SIG，并且是在虚拟像素P4不工作时的信号。基准信号REF3和信号SIG3是在拍摄非常明亮的被摄体的情况下的基准信号REF和信号SIG，并且是在虚拟像素P4工作时的信号。
在拍摄正常亮度的被摄体的图像的情况下，如图17中的情况一样，使用基准信号REF1，AD转换单元ADC基于信号SIG1在P相时段TP内执行AD转换，同时在D相时段TD内执行AD转换。然后，如图17中的情况一样，AD转换单元ADC输出计数值CNT作为数字代码CODE。
另一方面，当拍摄非常明亮的被摄体的图像时，电子会从外围摄像像素P1的光电二极管PD泄漏到感兴趣的摄像像素P1的浮动扩散部FD，使得信号SIG2在时刻t44之后变低(图25中的(G))。由于比较器45在时刻t43和t45之间的时段期间执行调零以将正输入端子和负输入端子电气连接，因此基准信号REF2也会减小以匹配信号SIG2(图25中的(F))。此后，AD转换单元ADC在P相时段TP内执行AD转换并且在D相时段TD内执行AD转换。然而，在这种情况下，信号SIG2变得过低并且饱和，使得信号SIG2在时刻t51之后不能改变(图25中的(G))。因此，AD转换单元ADC输出接近“0”的值作为数字代码CODE。换言之，尽管被摄体非常明亮，但是数字代码CODE的值仍接近“0”。
因此，摄像装置1使用虚拟像素P4在P相时段TP之前的预定时段内限制信号SIG的电压。具体地，信号生成单元23在时刻t43和t45之间的时段期间将控制信号SUN设定为高电压(图25中的(B))。虚拟像素P4在时刻t43和t45之间的时段期间将与控制信号SUN对应的电压输出到信号线SGL。因此，在时刻t43和t45之间的时段期间，可以抑制信号SIG3的电压降低。因此，信号SIG3的电压被限制为与控制信号SUN的电压对应的电压。由于比较器45在时刻t43和t45之间的时段期间执行调零以将正输入端子和负输入端子电气连接，因此基准信号REF3也变得高于基准信号REF2。然后，在时刻t45，当控制信号SUN的电压降低时(图25中的(B))，信号SIG3的电压降低到与信号SIG2的电压相同的水平。在P相时段TP内，信号SIG3的电压通常低于基准信号REF2。因此，AD转换单元ADC的计数器46在P相时段TP内继续计数操作，并且在停止生成时钟信号CLK的时刻t48达到预定计数值(完整计数值(full countvalue))。在P相时段TP内达到完整计数值的情况下，计数器46继续计数，而不论在随后的D相时段TD内从比较器45输出的信号CMP如何。结果，尽管被摄体非常明亮，但是摄像装置1可以避免数字代码CODE变为接近“0”的值。
因此，在拍摄非常明亮的物体时，摄像装置1使用虚拟像素P4来限制信号SIG的电压，使得信号SIG的电压在P相时段TP之前的预定时段内不会变得过低。在自我诊断A4中，诊断对信号SIG的电压进行限制的功能是否起作用。具体地，信号生成单元22将控制信号VMA和VMB设定为低电压。在该示例中，信号生成单元22生成相同的控制信号VMA和VMB。然后，在消隐时段T20内，虚拟像素P3将与控制信号VMA和VMB的电压对应的信号SIG输出到信号线SGL。读出单元40通过基于信号SIG执行AD转换来生成数字代码CODE。然后，诊断单元61基于数字代码CODE执行诊断处理，并且输出错误标志信号XERR和诊断结果RES。下面将详细地描述该操作。
图26图示了自我诊断A4的操作示例，其中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示控制信号SSEL的波形，(C)表示控制信号SUN的波形，(D)表示控制信号VMA的波形，(E)表示基准信号REF的波形，(F)表示信号线SGL(0)上的信号SIG(信号SIG(0))的波形，并且(G)表示时钟信号CLK的波形。
首先，在时刻t61，当消隐时段T20中的水平时段H开始时，扫描单元21在时刻t62将控制信号SSEL的电压从低电平改变为高电平(图26中的(B))。
然后，在时刻t63，信号生成单元22将控制信号VMA的电压改变为低电压V15(图26中的(D))。响应于此，信号SIG(0)也减小(图26中的(F))。同样在该时刻t63，信号生成单元23将控制信号SUN的电压改变为高电压。结果，可以抑制信号SIG(0)的减小(图26中的(F))。比较器45在时刻t63和t64之间的时段期间执行调零以将正输入端子和负输入端子电气连接。
接下来，在时刻t64，信号生成单元23将控制信号SUN的电压改变为低电压(图26中的(C))。响应于此，信号SIG(0)减小(图26中的(F))。
然后，在时刻t65和时刻t67之间的时段(P相时段TP)内，读出单元40执行AD转换。在时间t65，控制单元50的基准信号生成单元51开始使基准信号REF的电压以预定的变化程度从电压V1降低(图26中的(E))。AD转换单元ADC(0)的计数器46在时刻t65开始计数操作。然而，在P相时段TP内，信号SIG(0)的电压通常低于基准信号REF，使得AD转换单元ADC(0)的计数器46在P相时段TP内继续计数，并且在停止生成CLK的时刻t67达到预定计数值(计数值CNTF1)。结果，计数器46确定应该继续计数操作，而不论在接下来的D相时段TD内从比较器45输出的信号CMP如何。
在时刻t67，基准信号生成单元51停止改变基准信号REF的电压，并且在随后的时刻t68将基准信号REF的电压改变为电压V2(图26中的(E))。此后，尽管未图示，但是AD转换单元ADC(0)的计数器46基于控制信号CC使计数值CNT(0)的极性反转。
接下来，在时刻t71和t74之间的时段(D相时段TD)期间，读出单元40执行AD转换。在时刻t71，控制单元50的基准信号生成单元51开始使基准信号REF的电压以预定的变化程度从电压V2降低(图26中的(E))。AD转换单元ADC(0)的计数器46在时刻t71开始计数操作。然后，在D相时段TD内，计数器46继续计数，而不论从比较器45输出的信号CMP如何。结果，在停止生成时钟信号CLK的时刻t74，计数器46变为预定计数值(计数值CNTF2)。然后，AD转换单元ADC(0)将计数值CNT(0)作为数字代码CODE输出。
在时刻t74，基准信号生成单元51停止改变基准信号REF的电压，并且在随后的时刻t75将基准信号REF的电压改变为电压V3(图26中的(E))。
然后，在时刻t76，扫描单元21将控制信号SSEL的电压从高电平改变为低电平(图26中的(B))。此后，尽管未图示，但是计数器46基于控制信号CC将计数值CNT(0)复位为“0”。
读出单元40(读出单元40S和40N)生成包括通过AD转换生成的数字代码CODE的图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)，并且信号处理单元60的诊断单元61基于图像信号DATA0执行诊断处理。
诊断单元61基于数字代码CODE来诊断对信号SIG的电压进行限制的功能是否起作用。具体地，诊断单元61通过例如确认数字代码CODE已经达到预定计数值(计数值CNTF2)来诊断对信号SIG的电压进行限制的功能起作用。
此外，诊断单元61可以基于数字代码CODE来确认计数器46的操作。具体地，在该操作中，利用计数器46继续执行计数操作的事实，诊断单元61确认在P相时段TP结束之后的计数值CNT(0)和在D相时段TD结束之后的计数值CNT(0)，以检查计数器46的计数操作是否正常执行。此外，诊断单元61检查在P相时段TP结束之后的计数值CNT(0)和在D相时段TD开始之前的计数值CNT(0)，以确认计数器46是否使计数值CNT的极性反转。此外，诊断单元61可以基于数字代码CODE来确认计数器46是否可以在D相时段TD之后将计数值CNT复位为“0”。
(自我诊断A5)
在摄像装置1中，两个电压生成单元30A和30B分别包括温度传感器33。因此，摄像装置1可以检测温度。在自我诊断A5中，温度传感器33诊断是否可以根据温度来生成电压Vtemp。具体地，在消隐时段T20中的D相时段TD内，信号生成单元22输出从温度传感器33输出的电压Vtemp作为控制信号VMA和VMB。在该示例中，信号生成单元22生成相同的控制信号VMA和VMB。然后，在消隐时段T20内，虚拟像素P3将与控制信号VMA和VMB的电压对应的信号SIG输出到信号线SGL。读出单元40通过基于信号SIG执行AD转换来生成数字代码CODE。然后，诊断单元61基于数字代码CODE执行诊断处理，并输出错误标志信号XERR和诊断结果RES。下面将详细地描述该操作。
图27图示了自我诊断A5的操作示例，其中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示控制信号SSEL的波形，(C)表示控制信号VMA的波形，(D)表示控制信号VMB的波形，(E)表示基准信号REF的波形，(F)表示信号线SGL(0)上的信号SIG(信号SIG(0))的波形，(G)表示信号线SGL(1)上的信号SIG(信号SIG(1))的波形，(H)表示时钟信号CLK的波形，(I)表示第0个AD转换单元ADC(0)的计数器46中的计数值CNT(计数值CNT(0))，并且(J)表示第1个AD转换单元ADC(1)的计数器46中的计数值CNT(计数值CNT(1))。
首先，在时刻t61，当消隐时段T20中的水平时段H开始时，扫描单元21在时刻t62将控制信号SSEL的电压从低电平改变为高电平(图27中的(B))。结果，在时刻t62之后，虚拟像素P3A输出与控制信号VMA的电压(电压V10)对应的电压作为信号SIG(0)(图27中的(C)和(F))，并且虚拟像素P3B输出与控制信号VMB的电压(电压V10)对应的电压作为信号SIG(1)(图27中的(D)和(G))。
接下来，比较器45在时刻t63和t64之间的时段期间执行调零以将正输入端子和负输入端子电气连接。然后，在时刻t64，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V1(图27中的(E))。
然后，在时刻t65和时刻t67之间的时段(P相时段TP)内，读出单元40执行AD转换。在时刻t65，控制单元50的基准信号生成单元51开始使基准信号REF的电压以预定的变化程度从电压V1降低(图27中的(E))。AD转换单元ADC(0)的计数器46在时刻t65开始计数操作，并且在时刻t66停止计数操作(图27中的(I))。类似地，AD转换单元ADC(1)的计数器46在时刻t65开始计数操作，并且在时刻t66停止计数操作(图27中的(J))。
接下来，在时刻t67，基准信号生成单元51停止改变基准信号REF的电压，并且在随后的时刻t68将基准信号REF的电压改变为电压V2(图27中的(E))。
接下来，在时刻t69，AD转换单元ADC(0)的计数器46基于控制信号CC使计数值CNT(0)的极性反转(图27中的(I))。类似地，AD转换单元ADC(1)的计数器46基于控制信号CC使计数值CNT(1)的极性反转(图27中的(J))。
接下来，在时刻t70，信号生成单元22的电压生成单元30A输出从电压生成单元30A的温度传感器33输出的电压Vtemp作为控制信号VMA(图27中的(C))。类似地，电压生成单元30B输出从电压生成单元30B的温度传感器33输出的电压Vtemp作为控制信号VMB(图27中的(D))。响应于此，信号SIG(0)和SIG(1)的电压降低(图27中的(F)和(G))。
接下来，在时刻t71和t74之间的时段(D相时段TD)期间，读出单元40执行AD转换。在时刻t71，控制单元50的基准信号生成单元51开始使基准信号REF的电压以预定的变化程度从电压V2降低(图27中的(E))。AD转换单元ADC(0)的计数器46在时刻t71开始计数操作，并且在时刻t72停止计数操作(图27中的(I))。然后，AD转换单元ADC(0)将计数值CNT(0)作为数字代码CODE输出。类似地，AD转换单元ADC(1)的计数器46在时刻t71开始计数操作，并且在时刻t72停止计数操作(图27中的(J))。然后，AD转换单元ADC(1)将计数值CNT(1)作为数字代码CODE输出。
接下来，在时刻t74，基准信号生成单元51停止改变基准信号REF的电压，并且在随后的时刻t75将基准信号REF的电压改变为电压V3(图27中的(E))。
然后，在时刻t76，扫描单元21将控制信号SSEL的电压从高电平改变为低电平(图27中的(B))。然后，在时刻t77，AD转换单元ADC(0)的计数器46基于控制信号CC将计数值CNT(0)复位为“0”(图27中的(I))。类似地，AD转换单元ADC(1)的计数器46基于控制信号CC将计数值CNT(1)复位为“0”(图27中的(J))。
读出单元40(读出单元40S和40N)生成包括通过AD转换生成的数字代码CODE的图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)，并且信号处理单元60的诊断单元61基于图像信号DATA0执行诊断处理。
基于数字代码CODE，例如，诊断单元61可以诊断电压生成单元30A和30B的温度传感器33是否可以生成与温度对应的电压Vtemp。具体地，通过例如确认所生成的数字代码CODE的值是否在预定范围内，诊断单元61可以诊断温度传感器33是否可以生成与温度对应的电压Vtemp。此外，摄像装置1被构造成使得电压生成单元30A和30B包括具有相同电路构造的温度传感器33，因此，可以使由电压生成单元30A的温度传感器33生成的电压Vtemp和由电压生成单元30B的温度传感器33生成的电压Vtemp彼此基本相等。结果，偶数信号线SGL(例如，信号线SGL(0))的电压和与该信号线SGL相邻的奇数信号线SGL(例如，信号线SGL(1))的电压彼此基本相等。例如，在具有不同数字代码CODE的两个温度传感器33中的一者发生故障的情况下，诊断单元61可以基于数字代码CODE来诊断温度传感器33中是否已经发生故障。
(自我诊断A6)
自我诊断A6主要诊断从多个AD转换单元ADC输出的数字代码CODE是否可以经由总线100(总线100S和100N)被供应到信号处理单元60。具体地，多个AD转换单元ADC的锁存器47在消隐时段T20内基于控制信号CC输出分别具有预定的位模式(bit pattern)的数字代码CODE。然后，控制单元50生成控制信号SSW。读出单元40S的多个开关单元SW基于控制信号SSW将从读出单元40S的AD转换单元ADC输出的数字代码CODE作为图像信号DATA0S顺序地传输到信号处理单元60，并且读出单元40N的多个开关单元SW基于控制信号SSW将从读出单元40N的AD转换单元ADC输出的数字代码CODE作为图像信号DATA0N顺序地传输到信号处理单元60。然后，诊断单元61基于数字代码CODE执行诊断处理，并输出错误标志信号XERR和诊断结果RES。摄像装置1在改变位模式和传输顺序的同时多次执行这一系列操作。下面将详细地描述该操作。
图28A和图28B示意性地图示了自我诊断A6的第一诊断A61中的数据传输操作的示例，其中，图28A图示了读出单元40S的操作，图28B图示了读出单元40N的操作。在图28A和图28B中，多个AD转换单元ADC之中的没有阴影的AD转换单元ADC(例如，AD转换单元ADC(0)、ADC(1)、ADC(4)、ADC(5)、……)基于控制信号CC输出所有位均为“0”的数字代码CODE。此外，有阴影的AD转换单元ADC(例如，AD转换单元ADC(2)、ADC(3)、ADC(6)、ADC(7)、……)基于控制信号CC输出所有位均为“1”的数字代码CODE。
图29是图28A和图28B所示的数据传输操作的时序图，其中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示控制信号SSW的偶数位，(C)表示控制信号SSW的奇数位，(D)表示图像信号DATA0S，(E)表示图像信号DATA0N。在图29的(D)和(E)中，没有阴影并且用“L”表示的部分代表所有位均为“0”(第一逻辑值)的数字代码CODE。有阴影并且用“H”表示的部分代表所有位均为“1”(第二逻辑值)的数字代码CODE。
如图29中的(B)所示，控制信号SSW的偶数位按照从控制信号SSW[0]到控制信号SSW[2]和SSW[4]的顺序变为有效。结果，在读出单元40S中，第0个AD转换单元ADC(0)的数字代码CODE首先被供应到总线100S。由于AD转换单元ADC(0)输出所有位均为“0”的数字代码CODE(图28A)，因此此时的图像信号DATA0S的所有位变为“0”(图29中的(D))。接下来，第2个AD转换单元ADC(2)的数字代码CODE被供应到总线100S。由于AD转换单元ADC(2)输出所有位均为“1”的数字代码CODE(图28A)，因此此时的图像信号DATA0S的所有位变为“1”(图29中的(D))。接下来，第4个AD转换单元ADC(4)的数字代码CODE被供应到总线100S。由于AD转换单元ADC(4)输出所有位均为“0”的数字代码CODE(图28A)，因此此时的图像信号DATA0S的所有位变为“0”(图29中的(D))。因此，所有位均为“0”的数字代码CODE和所有位均为“1”的数字代码CODE作为图像信号DATA0S从左侧的AD转换单元ADC顺序地(传输顺序F)被交替传输到信号处理单元60(图28A和图29中的(D))。
读出单元40N类似地操作，并且所有位均为“0”的数字代码CODE和所有位均为“1”的数字代码CODE作为图像信号DATA0N从左侧的AD转换单元ADC顺序地(传输顺序F)被交替传输到信号处理单元60(图28B和图29中的(E))。
基于图像信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)，信号处理单元60的诊断单元61通过将包括在图像信号DATA0中的数字代码CODE的每一位与期望值进行比较来执行诊断处理。特别地，其中与相邻的AD转换单元ADC有关的数字代码CODE彼此不同的第一诊断A61可以诊断例如与相邻的AD转换单元ADC有关的总线是否短路。具体地，在读出单元40S(图23A)中，例如，诊断单元61可以诊断用于将第0个AD转换单元ADC(0)和总线100S连接在一起的总线之中的靠近AD转换单元ADC(2)的总线以及用于将第2个AD转换单元ADC(2)和总线100S连接在一起的总线之中的靠近AD转换单元ADC(0)的总线是否短路。
图30A和图30B示意性地图示了自我诊断A6的第二诊断A62中的数据传输操作的示例，其中，图30A图示了读出单元40S的操作，图30B图示了读出单元40N的操作。图31是图30A和图30B所示的数据传输操作的时序图。在第二诊断A62中，如图30A和图30B所示，从各个AD转换单元ADC输出的数字代码CODE的位模式不同于第一诊断A61的位模式(图28A和图28B)。具体地，例如，在第一诊断A61中，AD转换单元ADC(0)、ADC(1)、ADC(4)、ADC(5)……输出所有位均为“0”的数字代码CODE(图28A和图28B)，而在第二诊断A62中，输出所有位均为“1”的数字代码CODE。类似地，例如，在第一诊断A61中，AD转换单元ADC(2)、ADC(3)、ADC(6)、ADC(7)……输出所有位均为“1”的数字代码CODE(图28A和图28B)，而在第二诊断A62中，输出所有位均为“0”的数字代码CODE。
在读出单元40S中，第0个AD转换单元ADC(0)的数字代码CODE首先被供应到总线100S(图31中的(B))。由于AD转换单元ADC(0)输出所有位均为“1”的数字代码CODE(图30A)，因此此时的图像信号DATA0S的所有位变为“1”(图31中的(D))。接下来，第2个AD转换单元ADC(2)的数字代码CODE被供应到总线100S(图31中的(B))。由于AD转换单元ADC(2)输出所有位均为“0”的数字代码CODE(图30A)，因此此时的图像信号DATA0S的所有位变为“0”(图31中的(D))。接下来，第4个AD转换单元ADC(4)的数字代码CODE被供应到总线100S(图31中的(B))。由于AD转换单元ADC(4)输出所有位均为“1”的数字代码CODE(图30A)，因此此时的图像信号DATA0S的所有位变为“0”(图31中的(D))。因此，所有位均为“1”的数字代码CODE和所有位均为“0”的数字代码CODE作为图像信号DATA0S从左侧的AD转换单元ADC顺序地(传输顺序F)被交替传输到信号处理单元60(图30A和图31中的(D))。
读出单元40N类似地操作，并且所有位均为“1”的数字代码CODE和所有位均为“0”的数字代码CODE作为图像信号DATA0N从左侧的AD转换单元ADC顺序地(传输顺序F)被交替传输到信号处理单元60(图30B和图31中的(E))。
除了第一诊断A61(图28A、图28B和图29)之外，信号处理单元60的诊断单元61还可以通过执行第二诊断A62(图30A、图30B和图31)来诊断与AD转换单元ADC有关的总线是否与诸如电源线或接地线等的其他线路发生短路。换言之，在发生这种短路的情况下，总线之中的短路线路的电压是固定的。由于从各个AD转换单元ADC输出的数字代码CODE的位模式在第一诊断A61和第二诊断A62之间是不同的，因此诊断单元61可以检测是否已经出现这种固定电压。结果，诊断单元61可以诊断与AD转换单元ADC有关的总线是否与其他线路短路。
图32A和图32B示意性地图示了自我诊断A6的第三诊断A63中的数据传输操作的示例，其中，图32A图示了读出单元40S的操作，图32B图示了读出单元40N的操作。图33是图32A和图32B所示的数据传输操作的时序图。在第三诊断A63中，传输顺序F与第一诊断A61的传输顺序F不同。
如图33中的(B)所示，控制信号SSW的偶数位按照控制信号SSW[4094]、SSW[4092]和SSW[4090]的顺序变为有效。结果，在读出单元40S中，第4094个AD转换单元ADC(4094)的数字代码CODE首先被供应到总线100S。由于AD转换单元ADC(4094)输出所有位均为“1”的数字代码CODE，因此此时的图像信号DATA0S的所有位变为“1”(图33中的(D))。接下来，第4092个AD转换单元ADC(4092)的数字代码CODE被供应到总线100S(图33中的(B))。由于AD转换单元ADC(4092)输出所有位均为“0”的数字代码CODE，因此此时的图像信号DATA0S的所有位变为“0”(图33中的(D))。接下来，第4090个AD转换单元ADC(4090)的数字代码CODE被供应到总线100S(图33中的(B))。由于AD转换单元ADC(4090)输出所有位均为“1”的数字代码CODE，因此此时的图像信号DATA0S的所有位变为“1”(图33中的(D))。因此，所有位均为“1”的数字代码CODE和所有位均为“0”的数字代码CODE作为图像信号DATA0S从右侧的AD转换单元ADC顺序地(传输顺序F)被交替传输到信号处理单元60(图32A和图33中的(D))。
读出单元40N类似地操作，并且所有位均为“1”的数字代码CODE和所有位均为“0”的数字代码CODE作为图像信号DATA0N从右侧的AD转换单元ADC顺序地(传输顺序F)被交替传输到信号处理单元60(图32B和图33中的(E))。
信号处理单元60的诊断单元61可以通过执行第三诊断A63来诊断是否可以改变数字代码CODE从多个AD转换单元ADC传输到信号处理单元60的传输顺序。
如上所述，摄像装置1被构造成在消隐时段T20内执行自我诊断。这使得在执行摄像操作的同时，能够在不影响拍摄被摄体的摄像操作的情况下诊断摄像装置1的故障。
摄像装置1被构造成使得在消隐时段T20内，信号生成单元22生成控制信号VMA和VMB，虚拟像素区域R3中的多个虚拟像素P3生成通向信号线SGL的与控制信号VMA和VMB对应的信号SIG。这使得能够诊断在像素阵列10中发生的问题，诸如信号线SGL的断开等。此外，摄像装置1被构造成使得控制信号VMA和VMB的电压可以被设定为各种电压值。这使得能够诊断摄像装置1的各种操作并且增强诊断的性能。
此外，摄像装置1被构造成使得在消隐时段T20内，多个AD转换单元ADC基于控制信号CC输出具有预定的位模式的数字代码CODE。这使得能够诊断从多个AD转换单元ADC到信号处理单元60的数据传输操作。特别地，摄像装置1被构造成改变从AD转换单元ADC输出的数字代码CODE的位模式或传输顺序。这可以增强诊断的性能。
此外，如图9和图10所示，摄像装置1被构造成使得错误标志信号XERR是所谓的负逻辑信号，其中，错误标志信号XERR在诊断单元61中的诊断处理确认无故障时变为高电平(电源电压VDDM)，而在确认故障时变为低电平(接地电压VSSM)。因此，可以更可靠地报告故障的发生。换言之，在错误标志信号XERR是如下的所谓的正逻辑信号的情况下：例如，其中，在诊断单元61的诊断处理中确认无故障时错误标志信号变为低电平，并且在确认故障时变为高电平，当例如由于在用于生成电源电压VDDM的电路中发生故障或电源电压VDDM到摄像装置的供电路径的断开而没有将电源电压VDDM供应到摄像装置时，错误标志信号变为低电平。因此，由于错误标志信号为低电平，因此监视错误标志信号的监视装置确定未发生故障。
另一方面，在根据本实施例的摄像装置1中，错误标志信号XERR是所谓的负逻辑信号。结果，如果在例如未将电源电压VDDM供应到摄像装置的情况下错误标志信号XERR变为低电平，则监视错误标志信号XERR的监视装置确定已经发生故障。换言之，除了由诊断单元61检测的故障之外，摄像装置1还可以报告诸如未供应电源电压VDDM等的故障。因此，因为错误标志信号XERR被构造为所谓的负逻辑信号，所以摄像装置1可以更可靠地报告故障的发生。
此外，错误标志信号XERR被构造成在电源电压VDDM和接地电压VSSM之间变化。结果，在诊断单元61未检测到故障的情况下，输出缓冲器BFOUT将错误标志信号XERR的电压设定为电源电压VDDM。也就是说，在诊断单元61未检测到故障的情况下，错误标志信号XERR的电压值等于供应到摄像装置1的电源电压VDDM的电压值。因此，监视错误标志信号XERR的监视装置可以通过随后监视错误标志信号XERR的电压值来确认期望的电源电压VDDM是否被供应到摄像装置1。换言之，例如，在用于生成电源电压VDDM的电路中发生故障并且电源电压VDDM偏离期望电压的情况下，错误标志信号XERR变为具有与偏移后的电压对应的电压。因此，监视电路可以确认期望的电源电压VDDM未被供应到摄像装置1。因此，在诊断单元61未检测到故障的情况下，可以将供应到摄像装置1的电源电压VDDM作为错误标志信号XERR输出，使得摄像装置1可以更可靠地报告故障的发生，该故障包括是否供应了期望的电源电压VDDM的事实。
[效果]
如上所述，在本实施例中，信号XERR被设定为所谓的负逻辑信号，其中，错误标志信号XERR在诊断单元61中的诊断处理确认无故障的情况下变为高电平，并且在确认故障的情况下变为低电平。因此，可以报告诸如未供应电源电压等的故障，并且可以更可靠地报告故障的发生。
在本实施例中，错误标志信号在电源电压VDDM和接地电压VSSM之间变化，使得在诊断单元未检测到故障的情况下，将供应到摄像装置的电源电压VDDM作为错误标志信号输出。因此，可以更可靠地报告故障的发生。
[变形例1]
虽然在上述实施例中，像素阵列10的普通像素区域R1中的例如垂直地(图1中的垂直方向)彼此相邻的两个摄像像素P1(摄像像素P1A和P1B)被连接至同一控制线TGLL、SELL和RSTL，但是连接不限于此。在下文中，将通过给出一些示例来描述该变形例。
图34图示了根据本变形例的摄像装置1A的像素阵列10A中的普通像素区域R1的示例。在该示例中，一列摄像像素P1和四条信号线SGL在水平方向(图34中的水平方向)上交替布置。偶数信号线SGL(SGL(0)、SGL(2)、……)被连接至读出单元40S，而奇数信号线SGL(SGL(1)、SGL(3)、……)被连接至读出单元40N。多个摄像像素P1包括多个摄像像素P1A、多个摄像像素P1B、多个摄像像素P1C和多个摄像像素P1D。摄像像素P1A至P1D具有相同的电路构造。摄像像素P1A至P1D按此顺序垂直地(图34中的垂直方向)重复布置。摄像像素P1A至P1D被连接至同一控制线TGLL、SELL和RSTL。例如，摄像像素P1A被连接至信号线SGL(0)，例如，摄像像素P1B被连接至信号线SGL(1)，例如，摄像像素P1C被连接至信号线SGL(2)，并且例如，摄像像素P1D被连接至信号线SGL(3)。需要注意，尽管上面以普通像素区域R1为例进行了描述，但是这同样适用于遮光像素区域R21和R22以及虚拟像素区域R3和R4。
图35图示了根据本变形例的另一摄像装置1B的像素阵列10B中的普通像素区域的示例。在该示例中，在水平方向(图35中的水平方向)上，一列摄像像素P1和一条信号线SGL交替布置。偶数信号线SGL(SGL(0)、SGL(2)、……)被连接至读出单元40S，而奇数信号线SGL(SGL(1)、SGL(3)、……)被连接至读出单元40N。垂直地(图35中的垂直方向)并排布置的摄像像素P1被连接至不同的控制线TGLL、SELL、RSTL。需要注意，尽管上面以普通像素区域R1为例进行了描述，但是这同样适用于遮光像素区域R21和R22以及虚拟像素区域R3和R4。
[变形例2]
虽然在上述实施例中，在读出单元40S中设置有一条总线100S，并且在读出单元40N中设置有一条总线100N，但是本发明不限于此。可替代地，例如，可以针对读出单元40S和40N中的各者设置多条总线。下面将详细地描述本变形例。
图36A和图36B示意性地图示了根据本变形例的摄像装置1C的读出单元40C(读出单元40SC和40NC)的构造示例。图36A图示了读出单元40SC的示例，图36B图示了读出单元40NC的示例。
如图36A所示，读出单元40SC具有四条总线100S0、100S1、100S2和100S3。总线100S0将多个数字代码CODE作为图像信号DATA0S供应到信号处理单元60。总线100S1将多个数字代码CODE作为图像信号DATA1S供应到信号处理单元60。总线100S2将多个数字代码CODE作为图像信号DATA2S供应到信号处理单元60。总线100S3将多个数字代码CODE作为图像信号DATA3S供应到信号处理单元60。
在读出单元40SC(图36A)中，AD转换单元ADC(0)、ADC(2)、ADC(4)和ADC(6)与总线100S0相关联。具体地，在相应的开关单元SW处于导通状态的情况下，AD转换单元ADC(0)、ADC(2)、ADC(4)和ADC(6)分别将数字代码CODE发送到总线100S0。类似地，AD转换单元ADC(8)、ADC(10)、ADC(12)和ADC(14)与总线100S1相关联，AD转换单元ADC(16)、ADC(18)、ADC(20)和ADC(22)与总线100S2相关联，并且AD转换单元ADC(24)、ADC(26)、ADC(28)和ADC(30)与总线100S3相关联。此外，AD转换单元ADC(32)、ADC(34)、ADC(36)和ADC(38)与总线100S0相关联，AD转换单元ADC(40)、ADC(42)、ADC(44)和ADC(46)与总线100S1相关联，AD转换单元ADC(48)、ADC(50)、ADC(52)和ADC(54)与总线100S2相关联，并且AD转换单元ADC(56)、ADC(58)、ADC(60)和ADC(62)与总线100S3相关联。这同样适用于AD转换单元ADC(64)之后的偶数AD转换单元ADC。
如图36B所示，读出单元40NC具有四条总线100N0、100N1、100N2和100N3。总线100N0将多个数字代码CODE作为图像信号DATA0N供应到信号处理单元60。总线100N1将多个数字代码CODE作为图像信号DATA1N供应到信号处理单元60。总线100N2将多个数字代码CODE作为图像信号DATA2N供应到信号处理单元60。总线100N3将多个数字代码CODE作为图像信号DATA3N供应到信号处理单元60。
在读出单元40NC(图36B)中，AD转换单元ADC(1)、ADC(3)、ADC(5)和ADC(7)与总线100N0相关联。具体地，在相应的开关单元SW处于导通状态的情况下，AD转换单元ADC(1)、ADC(3)、ADC(5)和ADC(7)分别将数字代码CODE发送到总线100N0。类似地，AD转换单元ADC(9)、ADC(11)、ADC(13)和ADC(15)与总线100N1相关联，AD转换单元ADC(17)、ADC(19)、ADC(21)和ADC(23)与总线100N2相关联，并且AD转换单元ADC(25)、ADC(27)、ADC(29)和ADC(31)与总线100N3相关联。此外，AD转换单元ADC(33)、ADC(35)、ADC(37)和ADC(39)与总线100N0相关联，AD转换单元ADC(41)、ADC(43)、ADC(45)和ADC(47)与总线100N1相关联，AD转换单元ADC(49)、ADC(51)、ADC(53)和ADC(55)与总线100N2相关联，并且AD转换单元ADC(57)、ADC(59)、ADC(61)和ADC(63)与总线100N3相关联。这同样适用于AD转换单元ADC(65)之后的奇数AD转换单元ADC。
因此，针对摄像装置1C中的读出单元40SC和40NC中的各者设置多条总线，使得可以缩短从多个AD转换单元ADC到信号处理单元60的数据传输时间。
为了执行自我诊断，在消隐时段T20内，多个AD转换单元ADC之中的没有阴影的AD转换单元ADC(例如，AD转换单元ADC(0)、ADC(1)、ADC(4)、ADC(5)、……)基于控制信号CC输出所有位均为“0”的数字代码CODE。此外，在消隐时段T20内，有阴影的AD转换单元ADC(例如，AD转换单元ADC(2)、ADC(3)、ADC(6)、ADC(7)、……)基于控制信号CC输出所有位均为“1”的数字代码CODE。
图37是根据本变形例的数据传输操作的时序图，其中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示控制信号SSW的偶数位，(C)表示控制信号SSW的奇数位，(D)至(G)分别表示图像信号DATA0S、DATA1S、DATA2S和DATA3S，(H)至(K)分别表示图像信号DATA0N、DATA1N、DATA2N和DATA3N。
如图37中的(B)所示，在控制信号SSW的偶数位中，控制信号SSW[0]、SSW[8]、SSW[16]和SSW[24]首先变为有效。结果，在读出单元40SC中，AD转换单元ADC(0)的数字代码CODE被供应到总线100S0，AD转换单元ADC(8)的数字代码CODE被供应到总线100S1，AD转换单元ADC(16)的数字代码CODE被供应到总线100S2，AD转换单元ADC(24)的数字代码CODE被供应到总线100S3。由于AD转换单元ADC(0)、ADC(8)、ADC(16)和ADC(24)分别输出所有位均为“0”的数字代码CODE(图36A)，因此此时的图像信号DATA0S、DATA1S、DATA2S和DATA3S的所有位变为“0”(图37中的(D)至(G))。
接下来，在控制信号SSW的偶数位中，控制信号SSW[2]、SSW[10]、SSW[18]和SSW[26]变为有效(图37中的(B))。结果，在读出单元40SC中，AD转换单元ADC(2)的数字代码CODE被供应到总线100S0，AD转换单元ADC(10)的数字代码CODE被供应到总线100S1，AD转换单元ADC(18)的数字代码CODE被供应到总线100S2，AD转换单元ADC(26)的数字代码CODE被供应到总线100S3。由于AD转换单元ADC(2)、ADC(10)、ADC(18)和ADC(26)分别输出所有位均为“1”的数字代码CODE(图36A)，因此此时的图像信号DATA0S、DATA1S、DATA2S和DATA3S的所有位变为“1”(图37中的(D)至(G))。
以这种方式，所有位均为“0”的数字代码CODE和所有位均为“1”的数字代码CODE作为图像信号DATA0S被交替传输到信号处理单元60(图37中的(D))。这同样适用于图像信号DATA1S、DATA2S和DATA3S(图37中的(E)至(G))，并且这也适用于图像信号DATA0N、DATA1N、DATA2N和DATA3N(图37中的(I)至(K))。
[变形例3]
虽然在上述实施例中，数字代码CODE的所有位被设定为“0”或“1”，但是本发明不限于此。下面将详细地描述本变形例。
图38A和图38B示意性地图示了根据本变形例的摄像装置1D的读出单元40D(读出单元40SD和40ND)的一个构造示例。图38A图示了读出单元40SD的示例，图38B图示了读出单元40ND的示例。
如图38A所示，读出单元40SD具有四条总线100S0、100S1、100S2和100S3。在该示例中，AD转换单元ADC(0)、ADC(2)和ADC(4)与总线100S0相关联，AD转换单元ADC(6)、ADC(8)和ADC(10)与总线100S1相关联，AD转换单元ADC(12)、ADC(14)和ADC(16)与总线100S2相关联，并且AD转换单元ADC(18)、ADC(20)和ADC(22)与总线100S3相关联。此外，AD转换单元ADC(24)、ADC(26)和ADC(28)与总线100S0相关联，AD转换单元ADC(30)、ADC(32)和ADC(34)与总线100S1相关联，AD转换单元ADC(36)、ADC(38)和ADC(40)与总线100S2相关联，并且AD转换单元ADC(42)、ADC(44)和ADC(46)与总线100S3相关联。这同样适用于AD转换单元ADC(48)之后的偶数AD转换单元ADC。
如图38B所示，读出单元40ND具有四条总线100N0、100N1、100N2和100N3。在该示例中，AD转换单元ADC(1)、ADC(3)和ADC(5)与总线100N0相关联，AD转换单元ADC(7)、ADC(9)和ADC(11)与总线100N1相关联，AD转换单元ADC(13)、ADC(15)和ADC(17)与总线100N2相关联，并且AD转换单元ADC(19)、ADC(21)和ADC(23)与总线100N3相关联。此外，AD转换单元ADC(25)、ADC(27)和ADC(29)与总线100N0相关联，AD转换单元ADC(31)、ADC(33)和ADC(35)与总线100N1相关联，AD转换单元ADC(37)、ADC(39)和ADC(41)与总线100N2相关联，并且AD转换单元ADC(43)、ADC(45)和ADC(47)与总线100N3相关联。这同样适用于AD转换单元ADC(49)之后的奇数AD转换单元ADC。
为了执行自我诊断，在消隐时段T20内，多个AD转换单元ADC之中的没有阴影的AD转换单元ADC(例如，AD转换单元ADC(0)、ADC(1)、ADC(4)、ADC(5)、……)基于控制信号CC输出具有位模式A(＝0101010101010b)的数字代码CODE。此外，在消隐时段T20内，有阴影的AD转换单元ADC(例如，AD转换单元ADC(2)、ADC(3)、ADC(6)、ADC(7)、……)基于控制信号CC输出具有位模式B(＝1010101010101b)的数字代码CODE。位模式A和B是1/0交替的模式，并且是相互反转的模式。
图39是根据本变形例的数据传输操作的时序图，其中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示控制信号SSW的偶数位，(C)表示控制信号SSW的奇数位，(D)至(G)分别表示图像信号DATA0S、DATA1S、DATA2S和DATA3S，(H)至(K)分别表示图像信号DATA0N、DATA1N、DATA2N和DATA3N。在图39的(D)至(K)中，没有阴影并且用“A”表示的部分是具有位模式A(＝0101010101010b)的数字代码CODE，有阴影并且用“B”表示的部分是具有位模式B(＝1010101010101b)的数字代码CODE。
如图39中的(B)所示，在控制信号SSW的偶数位中，控制信号SSW[0]、SSW[6]、SSW[12]和SSW[18]首先变为有效。结果，在读出单元40SD中，AD转换单元ADC(0)的数字代码CODE被供应到总线100S0，AD转换单元ADC(6)的数字代码CODE被供应到总线100S1，AD转换单元ADC(12)的数字代码CODE被供应到总线100S2，并且AD转换单元ADC(18)的数字代码CODE被供应到总线100S3。由于AD转换部ADC(0)和ADC(12)输出具有位模式A的数字代码CODE(图38A)，因此此时的图像信号DATA0S和DATA2S的数字代码CODE具有位模式A(图39中的(D)和(F))。此外，由于AD转换单元ADC(6)和ADC(18)分别输出具有位模式B的数字代码CODE(图38A)，因此此时的图像信号DATA1S和DATA3S的数字代码CODE具有位模式B(图39中的(E)和(G))。
接下来，在控制信号SSW的偶数位中，控制信号SSW[2]、SSW[8]、SSW[14]和SSW[20]变为有效(图39中的(B))。结果，在读出单元40SD中，AD转换单元ADC(2)的数字代码CODE被供应到总线100S0，AD转换单元ADC(8)的数字代码CODE被供应到总线100S1，AD转换单元ADC(14)的数字代码CODE被供应到总线100S2，并且AD转换单元ADC(20)的数字代码CODE被供应到总线100S3。由于AD转换单元ADC(2)和ADC(14)分别输出具有位模式B的数字代码CODE(图38A)，因此此时的图像信号DATA0S和DATA2S的数字代码CODE具有位模式B(图39中的(D)和(F))。此外，由于AD转换单元ADC(8)和ADC(20)分别输出具有位模式A的数字代码CODE(图38A)，因此此时的图像信号DATA1S和DATA3S的数字代码CODE具有位模式A(图39中的(E)和(G))。
因此，具有位模式A的数字代码CODE和具有位模式B的数字代码CODE作为图像信号DATA0S被交替传输到信号处理单元60(图39中的(D))。这同样适用于图像信号DATA2S、DATA0N和DATA2N(图39中的(F)、(H)和(J))。此外，具有位模式B的数字代码CODE和具有位模式A的数字代码CODE作为图像信号DATA01S被交替传输到信号处理单元60(图39中的(E))。这同样适用于图像信号DATA3S、DATA1N和DATA3N(图39中的(G)、(I)和(K))。
因此，在摄像装置1D中，数字代码CODE的位模式具有1/0交替的模式，使得可以诊断例如与各个AD转换单元ADC有关的总线之中的相邻线路是否没有短路。具体地，在读出单元40SD(图38A)中，例如，诊断单元61可以诊断在用于将第0个AD转换单元ADC(0)和总线100S0连接在一起的相邻总线中是否发生了短路。
[变形例4]
在上述实施例中，除了上述的各种自我诊断步骤之外，诊断单元61还可以检测电源电压VDDH的电压值，并且可以判定该电压值是否为期望的电压值。如图40所示，根据本变形例的摄像装置1E被构造成使得摄像装置1E形成在例如两个半导体基板201和202上。在该示例中，电源电压VDDH首先被供应到半导体基板202。然后，供应到半导体基板202的电源电压VDDH经由诸如芯片通孔(TCV)等的过孔203被供应到半导体基板201。供应到半导体基板201的电源电压VDDH被供应到像素阵列10中的各个像素P。此外，供应到半导体基板201的电源电压VDDH还通过另一过孔203被供应到半导体基板202。然后，诊断单元61诊断以这种方式供应到半导体基板202的电源电压VDDH的电压值是否为期望的电压值。需要注意，尽管在该示例中，本变形例适用于电源电压VDDH，但是本变形例不限于此，并且可以适用于电源电压VDDM和VDDL。结果，诊断单元61还可以诊断通过半导体基板201和202之间的过孔203的电气连接。
[变形例5]
虽然在上述实施例中，针对各个摄像像素P1和各个遮光像素P2设置一个光电二极管，但是实施例不限于此。在下文中，将详细地描述根据本变形例的摄像装置2。
如图1所示，摄像装置2包括像素阵列90、扫描单元91、控制单元98和信号处理单元99。
图41图示了像素阵列90中的摄像像素P1的一个构造示例。需要注意，这同样适用于遮光像素P2。根据本变形例的像素阵列90包括多条控制线TGLL、多条控制线FDGL、多条控制线RSTL、多条控制线FCGL、多条控制线TGSL、多条控制线SELL和多条信号线SGL。控制线TGLL水平地延伸，并且控制信号STGL从扫描单元91被施加到控制线TGLL。控制线FDGL水平地(图41中的水平方向)延伸，并且控制信号SFDG从扫描单元91被施加到控制线FDGL。控制线RSTL水平地延伸，并且控制信号SRST从扫描单元91被施加到控制线RSTL。控制线FCGL水平地延伸，并且控制信号SFCG从扫描单元91被施加到控制线FCGL。控制线TGSL水平地延伸，并且控制信号STGS从扫描单元91被施加到控制线TGSL。控制线SELL水平地延伸，并且控制信号SSEL从扫描单元91被施加到控制线SELL。信号线SGL垂直地(图41中的垂直方向)延伸并被连接至读出单元40。
摄像像素P1包括光电二极管PD1、晶体管TGL、光电二极管PD2、晶体管TGS、电容元件FC、晶体管FCG、RST和FDG、浮动扩散部FD、晶体管AMP和SEL。在该示例中，晶体管TGL、TGS、FCG、RST、FDG、AMP和SEL是N型MOS晶体管。
光电二极管PD1是光电转换元件，其生成与接收的光量对应的量的电荷并将电荷累积在该光电二极管中。光电二极管PD1可以接收光的光接收区域比光电二极管PD2可以接收光的光接收区域宽。光电二极管PD1的阳极接地，并且其阴极被连接至晶体管TGL的源极。
晶体管TGL的栅极被连接至控制线TGLL，其源极被连接至光电二极管PD1的阴极，并且其漏极被连接至浮动扩散部FD。
光电二极管PD2是光电转换元件，其生成与接收的光量对应的量的电荷并将电荷累积在该光电二极管中。光电二极管PD2可以接收光的光接收区域比光电二极管PD1可以接收光的光接收区域窄。光电二极管PD2的阳极接地，并且其阴极被连接至晶体管TGS的源极。
晶体管TGS的栅极被连接至控制线TGSL，其源极被连接至光电二极管PD2的阴极，并且其漏极被连接至电容元件FC的一端和晶体管FCG的源极。
电容元件FC的一端被连接至晶体管TGS的漏极和晶体管FCG的源极，并且电源电压VDD被供应到电容元件FC的另一端。
晶体管FCG的栅极被连接至控制线FCGL，其源极被连接至电容元件FC的一端和晶体管TGS的漏极，并且其漏极被连接至晶体管RST的源极和晶体管FDG的漏极。
晶体管RST的栅极被连接至控制线RSTL，其漏极被供应电源电压VDD，并且其源极被连接至晶体管FCG和FDG的漏极。
晶体管FDG的栅极被连接至控制线FDGL，其漏极被连接至晶体管RST的源极和晶体管FCG的漏极，并且其源极被连接至浮动扩散部FD。
浮动扩散部FD累积从光电二极管PD1和PD2供应的电荷，并且浮动扩散部FD是使用例如形成在半导体基板的表面上的扩散层构成的。在图41中，使用电容元件的符号图示了浮动扩散部FD。
利用该构造，在摄像像素P1中，基于施加到控制线SELL的控制信号SSEL，晶体管SEL导通，使得摄像像素P1被电气连接至信号线SGL。结果，晶体管AMP被连接至读出单元40的电流源44，并且用作所谓的源极跟随器。然后，摄像像素P1将与浮动扩散部FD处的电压对应的像素电压VP作为信号SIG输出到信号线SGL。具体地，如稍后所述，摄像像素P1在所谓的水平时段H中的8个时段(转换时段T1至T8)内连续输出8个像素电压VP(VP1至VP8)。
图42图示了像素阵列10中的光电二极管PD1和PD2的示例布置。在图42中，“R”表示红色滤色器，“G”表示绿色滤色器，“B”表示蓝色滤色器。在各个摄像像素P1中，光电二极管PD2被形成在光电二极管PD1的右上方。在各个摄像像素P1中，相同颜色的滤色器被形成在两个光电二极管PD1和PD2上。在该示例中，光电二极管PD1具有八边形形状，光电二极管PD2具有四边形形状。如该图所示，光电二极管PD1可以接收光的光接收区域比光电二极管PD2可以接收光的光接收区域宽。
扫描单元91(图1)分别生成控制信号STGL、SFDG、SRST、SFCG、STGS和SSEL。
控制单元98将控制信号供应到扫描单元91、信号生成单元22和23、读出单元40(读出单元40S和40N)以及信号处理单元99，并且控制这些电路的操作以进一步控制摄像装置2的操作。
信号处理单元99具有基于从读出单元40供应的信号DATA0(图像信号DATA0S和DATA0N)执行图像合成处理的功能。在该图像合成过程中，信号处理单元99基于从读出单元40供应的在用于执行AD转换的8个时段(转换时段T1至T8)内获得的8个数字代码CODE(数字代码CODE1至CODE8)来生成4个图像PIC(图像PIC1、PIC2、PIC3和PIC4)。然后，信号处理单元99组合该4个图像PIC以生成一个拍摄图像PICA。
接下来，将详细地描述读取驱动D2。在下文中，着重于多个摄像像素P1中的摄像像素P1A，将详细地描述摄像像素P1A的操作。
图43、图44A和图44B图示了摄像装置2的操作示例。在图43中，(A)表示水平同步信号XHS的波形，(B)表示供应到摄像像素P1A的控制信号SSEL的波形，(C)表示供应到摄像像素P1A的控制信号SRST的波形，(D)表示供应到摄像像素P1A的控制信号SFDG的波形，(E)表示供应到摄像像素P1A的控制信号STGL的波形，(F)表示供应到摄像像素P1A的控制信号SFCG的波形，(G)表示供应到摄像像素P1A的控制信号STGS的波形，(H)表示基准信号REF的波形，(I)表示从摄像像素P1A输出的信号SIG的波形，(J)表示被连接至摄像像素P1A的AD转换单元ADC中的计数器46的操作。图44A图示了图43所示的操作的前半部分，而图44B图示了图43所示的操作的后半部分。在图43、图44A和图44B中，(H)表示在比较器45的正输入端子处的基准信号REF的波形，并且(I)表示在比较器45的负输入端子处的信号SIG的波形。此外，在图43、图44A和图44B中，(J)的阴影部分表示计数器46正在执行计数操作。
图45A至图45C图示了摄像像素P1A的状态。在图45A至图45C中，使用与晶体管的操作状态对应的开关来图示晶体管TGL、RST、FDG、TGS、FCG和SEL。
在摄像装置2中，在某个水平时段H内，扫描单元91首先使用控制信号SSEL来选择包括摄像像素P1A的像素线L，并将摄像像素P1A电气连接至与该摄像像素P1A对应的信号线SGL。然后，扫描单元91使用控制信号SRST、SFDG、STGL、SFCG和STGS来控制摄像像素P1A的操作，并且摄像像素P1A在8个转换时段T1至T8内顺序输出8个像素电压VP1至VP8。然后，读出单元40的AD转换单元ADC基于这8个像素电压VP1至VP8分别执行AD转换，并输出8个数字代码CODE1至CODE8。下面将详细地描述该操作。
首先，在时刻t1，当水平时段H开始时，扫描单元91在时刻t2将控制信号SSEL的电压从低电平改变为高电平(图44A中的(B))。结果，在摄像像素P1A中，晶体管SEL导通，并且摄像像素P1A被电气连接至信号线SGL。
在直到时刻t11的时段内，扫描单元91使控制信号SRST和SFDG变为高电平(图44A中的(C)和(D))。结果，在摄像像素P1A中，晶体管RST和FDG都导通，浮动扩散部FD的电压被设定为电源电压VDDH，并且浮动扩散部FD被复位。
(时刻t11至t21之间的操作)
接下来，在时刻t11，扫描单元91将控制信号SFDG的电压从高电平改变为低电平(图44A中的(D))。结果，在摄像像素P1A中晶体管FDG截止。接下来，在时刻t12，扫描单元91将控制信号SRST的电压从高电平改变为低电平(图44A中的(C))。结果，在摄像像素P1A中晶体管RST截止。接下来，在时刻t13，扫描单元91将控制信号SFDG的电压从低电平改变为高电平(图44A中的(D))。结果，在摄像像素P1A中晶体管FDG导通。此外，比较器45在时刻t13和t14之间的时段期间执行调零以将正输入端子和负输入端子电气连接。
接下来，在时刻t14，比较器45完成调零并将正输入端子与负输入端子电气断开。然后，在该时刻t14，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V1(图44A中的(H))。
结果，在摄像像素P1A中，如图45A所示，晶体管FDG和SEL导通，而所有其他晶体管截止。由于晶体管FDG处于导通状态，因此浮动扩散部FD和晶体管FDG构成组合电容。该组合电容在摄像像素P1A中起到用于将电荷转换为电压的转换电容的作用。在摄像像素P1A中，由于晶体管FDG处于导通状态，因此摄像像素P1A中的转换电容器的转换值大，由此从电荷到电压的转换效率低。该转换电容保持在直到时刻t12的时段内浮动扩散部FD被复位时的电荷。摄像像素P1A输出与此时的浮动扩散部FD处的电压对应的像素电压VP(像素电压VP1)。
接下来，在时刻t15和t17之间的时段(转换时段T1)期间，AD转换单元ADC基于像素电压VP1执行AD转换。具体地，在时刻t15，控制单元98开始生成时钟信号CLK，同时，基准信号生成单元51使基准信号REF的电压以预定的变化程度从电压V1降低(图44A中的(H))。响应于此，AD转换单元ADC的计数器46开始计数操作(图44A中的(J))。
然后，在时刻t16，基准信号REF的电压变得低于信号SIG的电压(像素电压VP1)(图44A中的(H)和(I))。响应于此，AD转换单元ADC的比较器45改变信号CMP的电压，结果，计数器46停止计数操作(图44A中的(J))。计数操作停止时的计数器46的计数值CNT对应于像素电压VP1。因此，AD转换单元ADC基于像素电压VP1执行AD转换，并且AD转换单元ADC的锁存器47保持计数器46的计数值CNT并且将所保持的计数值CNT作为数字CODE1输出(图44A中的(J))。
然后，在时刻t17，控制单元98在转换时段T1结束时停止生成时钟信号CLK，基准信号生成单元51停止改变基准信号REF的电压(图44A中的(H))，并且计数器46使计数值CNT复位。
(时刻t21至t31之间的操作)
接下来，在时刻t21，扫描单元91将控制信号SFDG的电压从高电平改变为低电平(图44A中的(D))。结果，在摄像像素P1A中晶体管FDG截止。此外，比较器45在时刻t21至t22之间的时段期间执行调零以将正输入端子和负输入端子电气连接。
接下来，在时刻t22，比较器45完成调零并将正输入端子与负输入端子电气断开。然后，在时刻t22，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V1(图44A中的(H))。
结果，在摄像像素P1A中，如图45B所示，晶体管SEL导通，而所有其他晶体管截止。在摄像像素P1A中，由于晶体管FDG处于截止状态，因此摄像像素P1A中的转换电容器的电容值小，由此从电荷到电压的转换效率高。该转换电容保持在直到时刻t12的时段内浮动扩散部FD被复位时的电荷。摄像像素P1A输出与此时的浮动扩散部FD处的电压对应的像素电压VP(像素电压VP2)。
接下来，在时刻t23和t25之间的时段(转换时段T2)期间，AD转换单元ADC基于像素电压VP2执行AD转换。该操作与转换时段T1中的操作相同。AD转换单元ADC基于像素电压VP2执行AD转换，并且AD转换单元ADC的锁存器47保持计数器46的计数值CNT并且将所保持的计数值CNT作为数字代码CODE2输出(图44A中的(J))。
(时刻t31至t41之间的操作)
接下来，在时刻t31，扫描单元91将控制信号STGL的电压从低电平改变为高电平(图44A中的(E))。结果，在摄像像素P1A中晶体管TGL导通。结果，在光电二极管PD1中生成的电荷被传输到浮动扩散部FD。此外，在时刻t31，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V1(图44A中的(H))。
接下来，在时刻t32，扫描单元91将控制信号STGL的电压从高电平改变为低电平(图44A中的(E))。结果，在摄像像素P1A中晶体管TGL截止。
结果，在摄像像素P1A中，如图45B所示，由于晶体管FDG处于截止状态，因此摄像像素P1A中的转换电容的电容值小，由此从电荷到电压的转换效率高。该转换电容保持在t31和t32之间的时刻从光电二极管PD1传输的电荷。摄像像素P1A输出与此时的浮动扩散部FD处的电压对应的像素电压VP(像素电压VP3)。
接下来，在时刻t33和t35之间的时段(转换时段T3)期间，AD转换单元ADC基于像素电压VP3执行AD转换。该操作与转换时段T1中的操作相同。AD转换单元ADC基于像素电压VP3执行AD转换，并且AD转换单元ADC的锁存器47保持计数器46的计数值CNT并且将所保持的计数值CNT作为数字代码CODE3输出(图44A中的(J))。该数字代码CODE3同样对应于转换效率高时获得的数字代码CODE2(转换时段T2)。
(时刻t41至t51之间的操作)
接下来，在时刻t41，扫描单元91将控制信号SFDG的电压从低电平改变为高电平，并且将控制信号STGL的电压从低电平改变为高电平(图44A中的(D)和(E))。结果，在摄像像素P1A中，晶体管FDG和TGL都导通。此外，在该时刻t41，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V1(图44A中的(H))。接下来，在时刻t42，扫描单元91将控制信号STGL的电压从高电平改变为低电平(图44A中的(E))。结果，在摄像像素P1A中晶体管TGL截止。
结果，在摄像像素P1A中，如图45A所示，由于晶体管FDG处于导通状态，因此浮动扩散部FD和晶体管FDG构成复合电容(转换电容)。因此，由于摄像像素P1A中的转换电容的电容值大，因此从电荷到电压的转换效率低。该转换电容保持在时刻t31至t32和时刻t41至t42从光电二极管PD1传输的电荷。摄像像素P1A输出与此时的浮动扩散部FD处的电压对应的像素电压VP(像素电压VP4)。
接下来，在时刻t43和时刻t45之间的时段(转换时段T4)期间，AD转换单元ADC基于像素电压VP4执行AD转换。该操作与转换时段T1中的操作相同。AD转换单元ADC基于像素电压VP4执行AD转换，并且AD转换单元ADC的锁存器47保持计数器46的计数值CNT并且将所保持的计数值CNT作为数字代码CODE4输出(图44A中的(J))。该数字代码CODE4同样对应于转换效率低时获得的数字代码CODE1(转换时段T1)。
(t51至t61之间的时刻的操作)
接下来，在时刻t51，扫描单元91将控制信号SRST的电压从低电平改变为高电平(图44B中的(C))。结果，在摄像像素P1A中，晶体管RST导通。由于晶体管FDG处于导通状态，因此浮动扩散部FD的电压被设定为电源电压VDDH，并且浮动扩散部FD被复位。接下来，在时刻t52，扫描单元91将控制信号SRST的电压从高电平改变为低电平(图44B中的(C))。结果，在摄像像素P1A中晶体管RST截止。此外，在该时刻t52，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V1(图44B中的(H))。
接下来，在时刻t53，扫描单元91将控制信号SFCG的电压从低电平改变为高电平(图44B中的(F))。结果，在摄像像素P1A中晶体管FCG导通。此外，比较器45在时刻t53和t54之间的时段期间执行调零以将正输入端子和负输入端子电气连接。
接下来，在时刻t54，比较器45完成调零并将正输入端子与负输入端子电气断开。此外，在时刻t54，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V1(图44A中的(H))。
结果，在摄像像素P1A中，如图45C所示，晶体管FDG、FCG和SEL导通，而所有其他晶体管截止。由于晶体管FDG和FCG都处于导通状态，因此浮动扩散部FD、晶体管FDG和FCG以及电容元件FC构成复合电容(转换电容)。在时刻t53之前，该转换电容在光电二极管PD2中生成，并且该转换电容保持已经经由晶体管TGS被供应并累积在电容元件FC中的电荷。摄像像素P1A输出与此时的浮动扩散部FD处的电压对应的像素电压VP(像素电压VP5)。
接下来，在时刻t55和时刻t57之间的时段(转换时段T5)期间，AD转换单元ADC基于像素电压VP5执行AD转换。该操作与转换时段T1中的操作相同。AD转换单元ADC基于像素电压VP5执行AD转换，并且AD转换单元ADC的锁存器47保持计数器46的计数值CNT并且将所保持的计数值CNT作为数字代码CODE5输出(图44B中的(J))。
(时刻t61至t71之间的操作)
接下来，在时刻t61，扫描单元91将控制信号STGS的电压从低电平改变为高电平(图44B中的(G))。结果，在摄像像素P1A中晶体管TGS导通。结果，在光电二极管PD2中生成的电荷被传输到浮动扩散部FD和电容元件FC。此外，在该时刻t61，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V1(图44B中的(H))。
接下来，在时刻t62，扫描单元91将控制信号STGS的电压从高电平改变为低电平(图44B中的(G))。结果，在摄像像素P1A中晶体管TGS截止。
结果，在摄像像素P1A中，如图45C所示，由于晶体管FDG和FCG都处于导通状态，因此浮动扩散部FD、晶体管FDG和FCG以及电容元件FC构成复合电容(转换电容)。除了在时刻t53之前于光电二极管PD2中生成的并且经由晶体管TGS被供应并累积在电容元件FC中的电荷之外，转换电容还保持在时刻t61和t62之间的时段内从光电二极管PD2传输的电荷。摄像像素P1A输出与此时的浮动扩散部FD处的电压对应的像素电压VP(像素电压VP6)。
接下来，在时刻t63和t65之间的时段(转换时段T6)期间，AD转换单元ADC基于像素电压VP6执行AD转换。该操作与转换时段T1中的操作相同。AD转换单元ADC基于像素电压VP6执行AD转换，并且AD转换单元ADC的锁存器47保持计数器46的计数值CNT并且将所保持的计数值CNT作为数字代码CODE6输出(图44B中的(J))。该数字代码CODE6对应于当浮动扩散部FD、晶体管FDG和FCG以及电容元件FC构成复合电容时获得的数字代码CODE5。
(时刻t71至t81之间的操作)
接下来，比较器45在时刻t71至时刻t72之间的时段期间执行调零以将正输入端子和负输入端子电气连接。
接下来，在时刻t72，比较器45完成调零并将正输入端子与负输入端子电气断开。此外，在时刻t72，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V1(图44B中的(H))。
结果，在摄像像素P1A中，如图45C所示，由于晶体管FDG和FCG都处于导通状态，因此浮动扩散部FD、晶体管FDG和FCG以及电容元件FC构成复合电容(转换电容)。除了在时刻t53之前于光电二极管PD2中生成的并且经由晶体管TGS被供应并累积在电容元件FC中的电荷之外，转换电容还保持在时刻t61和t62之间的时段内从光电二极管PD2传输的电荷。摄像像素P1A输出与此时的浮动扩散部FD处的电压对应的像素电压VP(像素电压VP7)。
接下来，在时刻t73和t75之间的时段(转换时段T7)期间，AD转换单元ADC基于像素电压VP7执行AD转换。该操作与转换时段T1中的操作相同。AD转换单元ADC基于像素电压VP7执行AD转换，并且AD转换单元ADC的锁存器47保持计数器46的计数值CNT并且将所保持的计数值CNT作为数字代码CODE7输出(图44B中的(J))。
(时刻t81至t7之间的操作)
接下来，在时刻t81，扫描单元91将控制信号SRST的电压从低电平改变为高电平(图44B中的(C))。结果，在摄像像素P1A中，晶体管RST导通。由于晶体管FDG和FCG处于导通状态，因此浮动扩散部FD的电压和电容元件FC的电压被设定为电源电压VDDH，并且浮动扩散部FD和电容元件FC被复位。
接下来，在时刻t82，扫描单元91将控制信号SFCG的电压从高电平改变为低电平(图44B中的(F))。结果，在摄像像素P1A中晶体管FCG截止。
接下来，在时刻t83，扫描单元91将控制信号SRST的电压从高电平改变为低电平(图44B中的(C))。结果，在摄像像素P1A中晶体管RST截止。
接下来，在时刻t84，扫描单元91将控制信号SFCG的电压从低电平改变为高电平(图44B中的(F))。结果，在摄像像素P1A中晶体管FCG导通。此外，在时刻t84，基准信号生成单元51将基准信号REF的电压改变为电压V1(图44B中的(H))。
结果，在摄像像素P1A中，如图45C所示，由于晶体管FDG和FCG都处于导通状态，因此浮动扩散部FD、晶体管FDG和FCG以及电容元件FC构成复合电容(转换电容)。该转换电容保持在t81和t82之间的时刻浮动扩散部FD和电容元件FC被复位时的电荷。摄像像素P1A输出与此时的浮动扩散部FD处的电压对应的像素电压VP(像素电压VP8)。
接下来，在时刻t85和t87之间的时段(转换时段T8)期间，AD转换单元ADC基于像素电压VP8执行AD转换。该操作与转换时段T1中的操作相同。AD转换单元ADC基于像素电压VP8执行AD转换，并且AD转换单元ADC的锁存器47保持计数器46的计数值CNT并且将所保持的计数值CNT作为数字代码CODE8输出(图44B中的(J))。数字代码CODE8对应于当浮动扩散部FD、晶体管FDG和FCG以及电容元件FC构成复合电容时获得的数字代码CODE7。
接下来，在时刻t7，扫描单元91将控制信号SFDG的电压从高电平改变为低电平，并且将控制信号SFCG的电压从高电平改变为低电平(图44B中的(D)和(F))。结果，在摄像像素P1A中，晶体管FDG和FCG截止。
然后，在时刻t8，扫描单元91将控制信号SSEL的电压从高电平改变为低电平(图44B中的(B))。结果，在摄像像素P1A中，晶体管SEL截止，并且摄像像素P1A与信号线SGL电气断开。
接下来，将描述信号处理单元99中的图像合成处理。信号处理单元99基于从读出单元40供应的数字代码CODE生成4个图像PIC(图像PIC1至PIC4)。然后，信号处理单元99组合这4个图像PIC以生成一个拍摄图像PICA。
图46示意性地图示了合成处理。图46中的(A)至(G)所示的波形类似于图44中的(A)至(G)所示的波形。如参考图44、图44A至图44C所述，读出单元40基于在时刻t11至t21之间的时段期间的操作生成数字代码CODE1，基于在时刻t21至t31之间的时段期间的操作生成数字代码CODE2，基于在时刻t31至t41之间的时段期间的操作生成数字代码CODE3，基于在时刻t41至t51之间的时段期间的操作生成数字代码CODE4，基于在时刻t51至t61之间的时段期间的操作生成数字代码CODE5，基于在时刻t61至t71之间的时段期间的操作生成数字代码CODE6，基于在时刻t71至t81之间的时段期间的操作生成数字代码CODE7，并且基于在时刻t81至t7之间的时段期间的操作生成数字代码CODE8。
信号处理单元99基于数字代码CODE2和数字代码CODE3生成像素值VAL1。具体地，信号处理单元99通过从数字代码CODE3中减去数字代码CODE2(CODE3-CODE2)来计算像素值VAL1。换言之，通过使用与P相(预充电相)数据对应的数字代码CODE2和与D相(数据相)数据对应的数字代码CODE3，摄像装置2根据所谓的相关双采样(CDS：correlated doublesampling)原理来计算像素值VAL1。
类似地，信号处理单元99基于数字代码CODE1和数字代码CODE4生成像素值VAL2。具体地，信号处理单元99通过从数字代码CODE4中减去数字代码CODE1(CODE4-CODE1)来计算像素值VAL2。换言之，通过使用与P相数据对应的数字代码CODE1和与D相数据对应的数字代码CODE4，摄像装置2根据相关双采样原理来计算像素值VAL2。
类似地，信号处理单元99基于数字代码CODE5和数字代码CODE6生成像素值VAL3。具体地，信号处理单元99通过从数字代码CODE6中减去数字代码CODE5(CODE6-CODE5)来计算像素值VAL3。换言之，通过使用与P相数据对应的数字代码CODE5和与D相数据对应的数字代码CODE6，摄像装置2根据相关双采样原理来计算像素值VAL3。
然后，信号处理单元99基于数字代码CODE7和数字代码CODE8生成像素值VAL4。具体地，信号处理单元99通过从数字代码CODE7中减去数字代码CODE8(CODE7-CODE8)来计算像素值VAL4。换言之，通过使用浮动扩散部FD和电容元件FC复位之前的数字代码CODE7以及浮动扩散部FD和电容元件FC复位之后的数字代码CODE8，摄像装置2根据所谓的双数据采样(DDS：double data sampling)原理来计算像素值VAL4。
然后，信号处理单元99基于像素阵列90中的所有摄像像素P1处的像素值VAL1生成图像PIC1，基于像素阵列90中的所有摄像像素P1处的像素值VAL2生成图像PIC2，基于像素阵列90中的所有摄像像素P1处的像素值VAL3生成图像PIC3，并且基于像素阵列90中的所有摄像像素P1处的像素值VAL4生成图像PIC4。然后，信号处理单元99组合这些图像PIC1至PIC4以生成拍摄图像PICA。
在摄像装置2中，虽然如图46所示，读出单元40输出数字代码CODE2和CODE3，并且信号处理单元99从数字代码CODE3中减去数字代码CODE2(CODE3-CODE2)以计算像素值VAL1，但本发明不限于此。可替代地，类似于根据上述实施例的摄像装置1的情况(图17)，读出单元40可以在转换时段T2之后使计数值CNT的极性反转，以输出与数字代码CODE2和CODE3之间的差对应的数字代码CODE。这同样适用于数字代码CODE5和CODE6、CODE7和CODE8。
此外，在摄像装置2中，虽然如图46所示，通过例如读出单元40输出数字代码CODE1和CODE4并且信号处理单元99从数字代码CODE4中减去数字代码CODE1(CODE4-CODE1)，读出单元40计算像素值VAL2，但是计算不限于此。可替代地，读出单元40的AD转换单元ADC可以在转换时段T1之后暂时存储计数值CNT，并且在转换时段T4之前将计数值CNT设置在计数器46中，同时使计数值CNT的极性反转。在这种情况下，信号处理单元99也可以获得与数字代码CODE1和CODE4之间的差对应的数字代码CODE。
[变形例6]
在上述实施例中，虽然各个AD转换单元ADC被连接至像素阵列10中的多个像素P的一列，但是本发明不限于此。可替代地，例如，如图47所示的摄像装置1F一样，各个AD转换单元ADC可以被连接至属于预定区域的多个像素P。摄像装置1F被形成在两个半导体基板401和402上。像素阵列10被形成在半导体基板401上。像素阵列10被划分为多个(在该示例中为21个)区域AR，并且在各个区域AR中形成有多个(在该示例中为160个)像素P。在半导体基板402上，形成有读出单元40。具体地，在半导体基板402上，在与多个区域AR对应的多个区域的各者中形成有被连接至属于半导体基板401的各个区域AR的多个像素P的AD转换单元ADC。半导体基板401和402在使用例如Cu-Cu连接的连接部403处彼此重叠并电气连接。需要注意，在该示例中，虽然像素阵列10被划分为21个区域AR，但是本发明不限于此。可替代地，像素阵列10可以被划分为例如不超过20个区域AR或不少于22个区域AR。此外，在该示例中，虽然在各个区域AR中设置有160个摄像像素P1，但是本发明不限于此，并且例如可以设置不超过159个像素P或不少于161个像素P。
[其他变形例]
此外，可以组合这些变形例中的两个或更多个变形例。
<2.摄像装置的使用示例>
图48图示了根据上述实施例的摄像装置1等的使用示例。上述的摄像装置1等能够用于例如以下对诸如可见光、红外线、紫外线或X射线等的光进行感测的各种情况。
-用于拍摄鉴赏用的图像的设备，诸如数码相机和具有相机功能的便携式设备。
-用于交通的设备，为了实现诸如自动停止等的安全驾驶和识别驾驶员的状态等，该设备包括：用于拍摄车辆的前方和后方、四周或内部等的车载传感器；用于监视行驶车辆或道路状况的监视相机；以及用于测量车辆等之间的距离的测距传感器等。
-用于诸如电视、冰箱或空调等的家用电器的设备，以拍摄用户的手势并且基于该手势来操作设备。
-用于医疗或保健的设备，诸如内窥镜或通过接收红外光来进行操作的血管造影设备。
-用于安全的设备，诸如用于防止犯罪的监视相机或用于个人身份验证的相机。
-用于美容护理的设备，诸如用于拍摄皮肤的皮肤分析仪或用于拍摄头皮的显微镜。
-用于运动的设备，诸如运动中使用的运动相机或可穿戴式相机等。
-用于农业的设备，诸如用于监视田地和农作物的状态的相机。
<3.移动体的应用示例>
根据本发明的技术(本技术)能够应用于各种产品。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，所述移动体例如是汽车、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。
图49是图示了作为能够应用根据本发明的技术的移动单元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包括经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图49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、音频/图像输出单元12052和车载网络I/F(接口)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起到诸如以下装置的控制装置的作用：用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置，诸如内燃机或驱动电机；用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆转向角的转向机构；和用于产生车辆制动力的制动装置。
车身系统控制单元12020根据各种程序控制装备在车体上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020起到无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置的作用或起到诸如车头灯、车尾灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等的各种灯的控制装置的作用。在这种情况下，车身系统控制单元12020能够接收从替代钥匙的移动装置传输过来的无线电波或各种开关的信号。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆的外部信息。例如，摄像单元12031与车外信息检测单元12030连接。车外信息检测单元12030使摄像单元12031拍摄车辆外部的图像并且接收拍摄的图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以对诸如人、车辆、障碍物、标识或路面上的文字等执行物体检测处理或距离检测处理。
摄像单元12031是光学传感器，其接收光并且输出与接收的光量对应的电信号。摄像单元12031能够将电信号作为图像输出，或者能够将电信号作为测距信息输出。此外，摄像单元12031接收到的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等的不可见光。
车内信息检测单元12040检测车辆的内部信息。例如，用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测单元12041与车内信息检测单元12040连接。驾驶员状态检测单元12041例如包括对驾驶员进行摄像的相机，并且基于从驾驶员状态检测单元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专注程度，或者可以判定驾驶员是否正在打瞌睡。
微型计算机12051能够基于车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车辆外部和内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能够执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：Advanced Driver Assistance System)的功能的协同控制，该功能包括车辆的碰撞规避或冲击减轻、基于车间距离的跟车行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告和车道偏离警告等。
此外，基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的有关车辆周围的信息，微型计算机12051控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等，以执行旨在不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
此外，微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030获取的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，根据由车外信息检测单元12030检测到的前行车辆或对向车辆的位置，微型计算机12051可以控制车头灯，并且执行旨在诸如从远光切换为近光等的防眩光的协同控制。
音频/图像输出单元12052将音频输出信号或图像输出信号中的至少一者传输到输出装置，该输出装置能够将信息以视觉或听觉的方式通知车辆的乘员或车辆的外部。在图49的示例中，将音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063图示为输出装置。显示单元12062例如可以包括车载显示器或平视显示器中的至少一者。
图50是图示了摄像单元12031的安装位置的示例的图。
在图50中，车辆12100包括作为摄像单元12031的摄像单元12101、12102、12103、12104和12105。
例如，摄像单元12101、12102、12103、12104和12105被设置在诸如车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠、后门以及乘客室的前方玻璃的上部等的位置处。设置在前鼻处的摄像单元12101和设置在车厢中的挡风玻璃的上部中的摄像单元12105主要获取车辆12100前方的图像。设置在侧视镜处的摄像单元12102和12103主要获取车辆12100侧面的图像。设置在后保险杠或后门处的摄像单元12104主要获取车辆12100后方的图像。由摄像单元12101和12105获取的前方图像主要用于检测前行车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志或车道等。
需要注意，图50图示了摄像单元12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻处的摄像单元12101的摄像范围，摄像范围12112和12113表示设置在侧视镜处的摄像单元12102和12103的摄像范围，并且摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门处的摄像单元12104的摄像范围。例如，通过将由摄像单元12101至12104获取的图像数据重叠，可以获得从上方观察的车辆12100的俯视图。
摄像单元12101至12104中的至少一者可以具有获取距离信息的功能。例如，摄像单元12101至12104中的至少一者可以是包括多个摄像元件的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像装置。
例如，微型计算机12051基于从摄像单元12101至12104获得的距离信息来计算与位于摄像范围12111至12114内的三维物体之间的距离以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)。结果，微型计算机12051能够特别地提取如下的三维物体作为前行车辆：该三维物体位于车辆12100的行驶道路上最靠近的位置并且以预定速度(例如，至少0km/h)在与车辆12100大致相同的方向上行驶。此外，微型计算机12051能够预先设定在前行车辆前方要保持的车间距离，并且能够执行自动制动控制(包括跟随停止控制)和自动加速控制(包括跟随开始控制)等。因此，可以执行旨在不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
例如，基于从摄像单元12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051能够通过将三维物体分类为例如两轮车、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆或其他三维物体来提取三维物体的数据，并且能够使用这种分类后的数据来自动规避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100附近的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够看到的障碍物以及驾驶员难以看到的障碍物。然后，微型计算机12051确定用于指示与各个障碍物发生碰撞的可能性的碰撞风险，并且在碰撞风险高于设定值并因此存在碰撞可能性时，微型计算机12051能够通过音频扬声器12061或显示单元12062来警告驾驶员，或通过驱动系统控制单元12010执行强制减速或规避风险的转向，以实现驾驶辅助，从而防止碰撞。
摄像单元12101至12104中的至少一者可以是用于检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051能够通过判定摄像单元12101至12104的拍摄图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过如下的过程实施行人的这种识别：对作为红外相机的摄像单元12101至12104的拍摄图像中的特征点进行提取的过程；以及通过对表示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理的过程。当微型计算机12051确定摄像单元12101至12104的拍摄图像中存在行人且识别出行人时，音频/图像输出单元12052控制显示单元12062，以在显示器上以叠加的方式显示用于强调识别出的行人的矩形轮廓线。此外，音频/图像输出单元12052可以控制显示单元12062，以在期望的位置处显示表示行人的图标等。
上面已经描述了可以应用根据本发明的技术的车辆控制系统的示例。可以将根据本发明的技术应用于上述构造中的摄像单元12031。因此，在车辆控制系统12000中，通过执行自我诊断，可以诊断摄像单元12031是否正常操作。然后，在摄像单元12031中发生故障的情况下，例如将诊断结果报告给微型计算机12051，使得车辆控制系统12000可以获悉摄像单元12031中发生故障。结果，车辆控制系统12000可以执行诸如敦促驾驶员引起注意等的适当处理，这会提高可靠性。此外，车辆控制系统12000可以基于诊断处理的结果来限制控制车辆的功能。控制车辆的功能的具体示例包括车辆的碰撞规避或碰撞冲击减轻功能、根据车间距离的跟车行驶功能、车辆行驶速度保持功能、车辆碰撞警告功能和车辆的行车道偏离警告功能等。在因诊断处理而确定摄像单元12031中发生故障的情况下，限制或禁止车辆控制功能。具体地，车辆控制系统12000可以控制制动器、发动机输出和变速器。结果，车辆控制系统12000可以防止因摄像单元12031的故障导致的错误检测而引起的事故。
此外，例如，在车辆控制系统12000包括两个冗余摄像单元(redundant imagingunit)12031(摄像单元12031A和12031B)的情况下，如果在一个摄像单元12031A中发生故障，则另一个摄像单元12031B可以操作。此外，在除了摄像单元12031之外，车辆控制系统12000还包括例如用于检测与物体之间的距离的测距单元(例如，光检测和测距(LIDAR：light detection and ranging)装置或飞行时间(TOF：time of flight)图像传感器的情况下，当在摄像单元12031A中发生故障时，可以激活测距单元。在这种情况下，由于至少可以检测与物体之间的距离，因此可以防止因摄像单元12031的故障导致的错误检测而引起的事故。
(安装在车辆上的摄像装置的操作)
在车辆中，诸如发动机控制单元(ECU：engine control unit)等的微控制器控制车辆的操作。在将摄像装置安装在车辆上的情况下，ECU还控制摄像装置的操作。在下文中，将描述安装在车辆上的摄像装置的操作。
图51图示了车辆的操作状态的转变。车辆的操作状态通常包括待机状态ST1、附件启动状态(accessory-on state)ST2和点火启动状态(ignition-on state)ST3。待机状态ST1是如下的状态：其中，除了诸如门锁功能和防盗功能等的某些功能，大多数功能都处于关闭状态。在附件启动状态ST2中，可以操作除车辆驱动系统以外的电子设备。在点火启动状态ST3下，可以操作包括车辆驱动系统在内的所有部件。例如，在车辆的操作状态为待机状态ST1的情况下，用户通过转动钥匙或操作点火开关来向车辆给出指令，以将操作状态从待机状态ST1改变为附件启动状态ST2，然后从附件启动状态ST2改变为点火启动状态ST3。类似地，在车辆的操作状态为点火启动状态ST3的情况下，例如，用户向车辆给出指令，以将操作状态从点火启动状态ST3改变为附件启动状态ST2，然后从附件启动状态ST2改变为待机状态ST1。
图52图示了摄像装置1和ECU 9之间的错误标志信号XERR的交换。ECU 9将清除信号XCLR供应到摄像装置1，并且摄像装置1接收清除信号XCLR。清除信号XCLR是所谓的负逻辑信号，其在停止摄像装置1的操作时变低并且在操作摄像装置1时变高。此外，摄像装置1将错误标志信号XERR供应到ECU 9，并且ECU 9接收该错误标志信号XERR。然后，基于错误标志信号XERR，当在摄像装置1中发生故障时，ECU 9根据故障执行处理。
ECU 9包括诊断单元9A。诊断单元9A诊断在摄像装置1执行启动操作的时段内错误标志信号XERR的电压是否固定。此外，诊断单元9A还具有以下功能：在摄像装置1开始摄像操作之后错误标志信号XERR处于高电平的情况下，检测错误标志信号XERR的电压值并诊断该电压值是否是与电源电压VDDM对应的期望电压的功能。
这里，ECU 9对应于本发明中的“监视装置”的具体示例。清除信号XCLR对应于本发明中的“激活信号”的具体示例。
图53图示了在车辆的操作状态从待机状态ST1改变为点火启动状态ST3的情况下的摄像装置1的操作示例，其中，(A)表示车辆的操作状态，(B)表示摄像装置1的操作状态，(C)表示电源电压VDDH、VDDM和VDDL的波形，(D)表示清除信号XCLR的波形，并且(E)表示错误标志信号XERR的波形。
例如，当用户通过转动钥匙或操作点火开关来向车辆给出指令时，在时刻t101，车辆的操作状态从待机状态ST1改变为附件启动状态ST2(图53中的(A))。结果，ECU 9使摄像装置1开始启动放大器操作(start amplifier operation)(图53中的(B))。
接下来，在时刻t102，将三个电源电压VDDH、VDDM和VDDL供应到摄像装置1(图53中的(C))。
接下来，在时刻t103，ECU 9将清除信号XCLR从低电平改变为高电平(图53中的(D))。结果，摄像装置1启动(图53中的(B))，在时刻t103至t104之间的时段期间从例如设置在摄像装置1中的一次性可编程(OTP：one-time programmable)存储器中读取用于启动测试的数据，并且在寄存器中展开数据以初始化包括在信号处理单元60中的静态随机存取存储器(SRAM：static random access memory)。在该时段内，摄像装置1将错误标志信号XERR设定为高电平(图53中的(E))。
接下来，摄像装置1在时刻t104至t105之间的时段期间执行启动测试(图53中的(B))。具体地，例如，摄像装置1执行信号处理单元60的自我诊断和包括在信号处理单元60中的SRAM的自我诊断。在该时段内，摄像装置1将错误标志信号XERR设定为低电平(图53中的(E))。
接下来，在时刻t105，摄像装置1开始摄像操作。在之前执行的启动测试中未检测到故障的情况下，摄像装置1将错误标志信号XERR从低电平改变为高电平。需要注意，在启动测试中，如图53中的(E)处的虚线所示，在检测到故障的情况下，摄像装置1将错误标志信号XERR保持在低电平。
接下来，在时刻t106，摄像装置1再次启动(图53中的(B))，在时刻t106至t107之间的时段期间，从设置在摄像装置1中的OTP存储器中读取用于摄像操作的数据，在寄存器中展开数据，并且例如初始化包括在信号处理单元60中的SRAM。
接下来，在从时刻t107至t108的时段内，摄像装置1待机。该时段的长度被设定为直到摄像装置1的各种模拟电路达到它们可以正常操作的状态为止的时间长度。
然后，在时刻t108之后，摄像装置1开始流式传输(streaming)。在流式传输中，摄像装置1的诊断单元61在消隐时段T20期间执行如上所述的自我诊断。然后，如图53中的(E)处的虚线所示，在诊断单元61检测到故障的情况下，将错误标志信号XERR从高电平改变为低电平。
然后，在摄像装置1开始流式传输之后的时刻t109，车辆的操作状态从附件启动状态ST2改变为点火启动状态ST3(图53中的(A))。
在该序列中，在直到时刻t105为止的时段(判定中止时段T101)期间，ECU 9不会基于错误标志信号XERR进行错误判定。换言之，在该示例中，摄像装置1在时刻t103至t104之间的时段期间将错误标志信号XERR设定为高电平，并且在时刻t104至t105之间的时段期间将错误标志信号XERR设定为低电平。在这些时段内，ECU 9确定在摄像装置1中未发生故障。
此外，在从t103至t105的时刻(固定诊断时段T103)内，ECU 9的诊断单元9A诊断错误标志信号XERR的电压是否固定。具体地，在错误标志信号XERR在从时刻t103至t104的时段内为高电平并且错误标志信号XERR在时刻t104至t105之间的时段期间为低电平的情况下，诊断单元9A诊断XERR的电压是不固定的。此外，在错误标志信号XERR在从时刻t103至t105的时段内保持低电平或高电平的情况下，诊断单元9A确定错误标志信号XERR的电压是固定的。在错误标志信号XERR的电压固定的情况下，诊断单元9A根据故障来执行处理。
然后，ECU 9在时刻t105之后的时段(判定时段)内基于错误标志信号XERR进行错误判定。当在摄像装置1中发生故障时，ECU 9根据故障来执行处理。
此外，当在时刻t105之后的时段(判定时段)期间错误标志信号XERR为高时，诊断单元9A检测错误标志信号XERR的电压值(高电平电压值)，并且诊断该高电平电压值是否是与电源电压VDDM对应的期望电压。具体地，诊断单元9A检查该高电平电压值是否在与电源电压VDDM对应的预定电压范围内。在该高电平电压值不是与电源电压VDDM对应的期望电压的情况下，ECU 9根据故障来执行处理。
尽管已经参考实施例和变形例及其具体应用示例描述了本技术，但是本技术不限于这些实施例等，并且各种变形例是可能的。
例如，摄像装置1不限于图1等所示的构造，并且可以适当地修改。
需要注意，本说明书中提到的效果仅是示例且不受限制，并且可以获得其他效果。
需要注意，还可以以下列构造来提供本技术。
(A1)一种摄像装置，其包括：
摄像单元，所述摄像单元能够执行摄像操作，
诊断单元，所述诊断单元能够执行所述摄像单元的诊断处理，以及
输出单元，所述输出单元能够输出与所述诊断处理的结果对应的标志信号，并且能够在所述诊断处理的所述结果指示错误的情况下，将所述标志信号设定为接地电平。
(A2)根据以上(A1)所述的摄像装置，其中，
所述输出单元能够在第一电源电压下进行操作，并且
所述标志信号能够在所述接地电平和电源电压电平之间变化，所述电源电压电平对应于所述第一电源电压。
(A3)根据以上(A2)所述的摄像装置，其中，
所述诊断单元能够在第二电源电压下进行操作。
(A4)根据以上(A2)或(A3)所述的摄像装置，其中，
所述输出单元能够在从所述摄像装置的激活时刻开始的第一时段内的第一子时段中将所述标志信号设定为所述电源电压电平，并且能够在所述第一时段内的第二子时段中将所述标志信号设定为所述接地电平。
(A5)根据以上(A4)所述的摄像装置，其中，
所述第一子时段是从所述激活时刻开始的时段。
(A6)根据以上(A4)或(A5)所述的摄像装置，其还包括：
图像处理单元，所述图像处理单元能够基于由所述摄像单元获得的拍摄图像来执行预定的图像处理，其中，
所述图像处理单元在所述第一时段内执行自我诊断。
(A7)根据以上(A4)至(A6)中任一项所述的摄像装置，其还包括：
图像处理单元，所述图像处理单元能够基于由所述摄像单元获得的所述拍摄图像来执行预定的图像处理，其中，
所述摄像单元能够在所述第一时段过后的第二时段内执行所述摄像操作，
所述图像处理单元能够基于所述第二时段内的所述拍摄图像来执行所述预定的图像处理，
所述诊断单元能够在所述第二时段内执行所述诊断处理，并且
所述输出单元能够输出与所述第二时段内的所述诊断处理的所述结果对应的所述标志信号。
(A8)一种摄像系统，其包括：
摄像装置；以及
监视装置，所述监视装置能够监视所述摄像装置的操作，其中，
所述摄像装置包括：
摄像单元，所述摄像单元能够执行摄像操作；
诊断单元，所述诊断单元能够执行所述摄像单元的诊断处理；
以及
输出单元，所述输出单元能够输出根据所述诊断处理的结果的标志信号，并且能够在所述诊断处理的所述结果指示错误的情况下，将所述标志信号设定为接地电平，并且
所述监视装置能够基于所述标志信号监视所述摄像装置的所述操作。
(A9)根据以上(A8)所述的摄像系统，其中，
所述监视装置能够生成用于激活所述摄像装置的激活信号，
所述摄像装置能够根据所述激活信号而被激活，
所述输出单元能够在第一电源电压下进行操作，
所述标志信号能够在所述接地电平和电源电压电平之间变化，所述电源电压电平对应于所述第一电源电压，
所述输出单元能够在从所述摄像装置的激活时刻开始的第一时段内的第一子时段中将所述标志信号设定为所述电源电压电平，并且能够在所述第一时段内的第二子时段中将所述标志信号设定为所述接地电平，并且
所述监视装置能够在所述激活时刻之前的时段内和所述第一时段内基于所述标志信号停止监视所述摄像装置的所述操作，同时能够诊断所述第一时段内的所述标志信号的变化。
(A10)根据以上(A9)所述的摄像系统，其中，
所述摄像装置还包括图像处理单元，所述图像处理单元能够基于由所述摄像单元获得的拍摄图像来执行预定的图像处理，
所述摄像单元能够在所述第一时段过后的第二时段内执行所述摄像操作，
所述图像处理单元能够基于所述第二时段内的所述拍摄图像来执行预定的图像处理，
所述诊断单元能够在所述第二时段内执行所述诊断处理，
所述输出单元能够输出与所述第二时段内的所述诊断处理的所述结果对应的所述标志信号，并且
所述监视装置能够基于所述第二时段内的所述标志信号来监视所述摄像装置的所述操作。
(A11)根据以上(A10)所述的摄像系统，其中，
所述输出单元能够在第一电源电压下进行操作，并且
所述监视装置能够在所述第二时段内所述标志信号处于高电平的情况下，对所述标志信号的电压进行诊断。
(B1)一种摄像装置，其包括：
摄像传感器，所述摄像传感器被构造成生成图像数据；
诊断电路，所述诊断电路被构造成对所述摄像传感器执行诊断处理；以及
输出电路，所述输出电路被构造成输出与所述诊断处理的结果对应的标志信号，
其中，响应于指示错误的所述诊断处理的所述结果，所述标志信号被设定为接地电平信号。
(B2)根据(B1)所述的摄像装置，其中，
所述输出电路被构造成被连接至第一电源电压，并且
所述标志信号能够在所述接地电平信号和第一信号之间变化，所述第一信号对应于所述第一电源电压。
(B3)根据(B2)所述的摄像装置，其中，
响应于指示正确操作的所述诊断处理的所述结果，所述标志信号被设定为所述第一信号。
(B4)根据(B2)或(B3)所述的摄像装置，其中，
所述输出电路被构造成在所述第一电源电压没有被供应到所述输出电路时输出所述接地电平信号。
(B5)根据上述(B1)至(B4)中任一项所述的摄像装置，其中，
所述标志信号包括数字信号。
(B6)根据上述(B1)至(B4)中任一项所述的摄像装置，其中，
所述标志信号包括模拟信号。
(B7)根据上述(B1)至(B6)中任一项所述的摄像装置，其中，
所述标志信号是通过专用端子被输出的。
(B8)根据上述(B2)至(B4)中任一项所述的摄像装置，其中，
所述诊断电路被构造成被连接至第二电源电压。
(B9)根据上述(B2)至(B4)中任一项所述的摄像装置，其中，
所述输出电路被构造成在激活时间之后的第一时段期间输出所述第一信号，所述激活时间对应于将所述摄像装置改变为通电状态的时候，并且
所述输出电路被构造成在紧接所述第一时段之后的第二时段期间输出所述接地电平信号。
(B10)根据(B9)所述的摄像装置，其中，
所述第一时段从所述激活时间开始。
(B11)根据(B9)所述的摄像装置，其中，
所述诊断电路被构造成判定所述标志信号在所述第一时段和所述第二时段期间是否能够在所述接地电平信号和所述第一信号之间变化。
(B12)根据(B11)所述的摄像装置，其中，
所述输出电路被构造成：如果所述标志信号在所述第一时段和所述第二时段期间能够在所述接地电平信号和所述第一信号之间变化，则在所述第二时段之后的第三时段期间输出所述第一信号，并且
所述输出电路被构造成：如果所述标志信号在所述第一时段和所述第二时段期间不能在所述接地电平信号和所述第一信号之间变化，则在所述第三时段期间输出所述接地电平信号。
(B13)根据(B9)所述的摄像装置，其还包括：
图像处理器，所述图像处理器被构造成基于所述图像数据执行预定的图像处理，其中，
所述图像处理器在所述第一时段或所述第二时段期间执行自我诊断。
(B14)根据(B13)所述的摄像装置，其中，
所述输出电路被构造成：响应于没有指示问题的所述自我诊断，在所述第二时段之后的第三时段期间输出所述第一信号，并且
所述输出电路被构造成：响应于指示问题的所述自我诊断，在所述第三时段期间输出所述接地电平信号。
(B15)根据(B9)所述的摄像装置，其中，
所述摄像传感器被构造成在所述第二时段之后的第三时段期间生成所述图像数据，
所述诊断电路被构造成在所述第三时段期间执行所述诊断处理，并且
所述输出电路被构造成在所述第三时段期间输出与所述诊断处理的所述结果对应的所述标志信号。
(B16)一种摄像系统，其包括：
摄像装置；以及
监视装置，所述监视装置被构造成监视所述摄像装置的操作，其中，
所述摄像装置包括：
摄像传感器，所述摄像传感器被构造成生成图像数据；
诊断电路，所述诊断电路被构造成对所述摄像传感器执行诊断处理；以及
输出电路，所述输出电路被构造成输出与所述诊断处理的结果对应的标志信号，
其中，响应于指示错误的所述诊断处理的所述结果，所述标志信号被设定为接地电平信号，并且
其中，所述监视装置被构造成基于所述标志信号监视所述摄像装置的所述操作。
(B17)根据(B16)所述的摄像系统，其中，
所述监视装置被构造成生成用于激活所述摄像装置的激活信号，
所述摄像装置被构造成基于所述激活信号而被激活，
所述输出电路被构造成被连接至第一电源电压，
所述标志信号能够在所述接地电平信号和第一信号之间变化，所述第一信号对应于所述第一电源电压，
所述输出电路被构造成在激活时间之后的第一时段期间输出所述第一信号，所述激活时间对应于将所述摄像装置改变为通电状态的时候，并且
所述输出电路被构造成在紧接所述第一时段之后的第二时段期间输出所述接地电平信号，
所述监视装置被构造成在所述激活时间之前的时段期间基于所述标志信号停止监视所述摄像装置的所述操作，
所述监视装置被构造成在所述第一时段和所述第二时段期间监视所述标志信号的变化。
(B18)根据(B17)所述的摄像系统，其中，
所述摄像传感器被构造成在所述第二时段之后的第三时段期间生成所述图像数据，
所述诊断电路被构造成在所述第三时段期间执行所述诊断处理，
所述输出电路被构造成在所述第三时段期间输出与所述诊断处理的所述结果对应的所述标志信号，并且
所述监视装置被构造成基于所述输出电路在所述第三时段期间输出的所述标志信号来监视所述摄像装置的所述操作。
(B19)根据(B18)所述的摄像系统，其中，
所述摄像装置和所述监视装置被装备在车辆上。
(B20)一种方法，其包括：
对摄像传感器执行诊断处理，所述摄像传感器被构造成生成图像数据；并且
输出与所述诊断处理的结果对应的标志信号，
其中，响应于指示错误的所述诊断处理的所述结果，将所述标志信号设定为接地电平信号。
本领域技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要这些修改、组合、子组合和变更在所附权利要求或其等同物的范围内即可。
附图标记列表
1、1E、1F、2 摄像装置
9 ECU
9A 诊断单元
10、90 像素阵列
21、91 扫描单元
22、23 信号生成单元
30A、30B 电压生成单元
31 电阻电路部
32 选择器
33 温度传感器
34 选择器
40、40S、40SC、40SD、40N、40NC、40ND 读出单元
41、42 电容元件
44 电流源
45 比较器
46 计数器
47 锁存器
50、98 控制单元
51 基准信号生成单元
60、99 信号处理单元
61 诊断单元
70 处理单元
71 平均值计算单元
72 偏移量计算单元
73 平均值计算单元
74 校正值计算单元
75 校正单元
80 处理单元
81 行平均值计算单元
82 判定单元
83 水平条纹校正单元
84 判定单元
85 垂直条纹校正单元
86 选择控制单元
87 选择器
100、100S、100S0、100S1、100S2、100S3、100N、100N0、100N1、100N2、100N3 总线
201、202 半导体基板
201A至201C、202A至202C 电极区域
203 过孔
300 半导体基板
301 外围电路单元
302、303 端子部
401、402 半导体基板
403 连接部
A、B 位模式
ADC AD转换单元
AMP、FCG、FDG、RST、SEL、TG、TGL、TGS 晶体管
AR 区域
BF 缓冲器
BFOUT 输出缓冲器
CLK 时钟信号
CMP 信号
CNT 计数值
CODE、CODE1至CODE8 数字代码
DATA0、DATA0S、DATA1S、DATA2S、DATA3S、DATA0N、DATA1N、DATA2N、DATA3N、DATA 图像信号
D1 累积开始驱动
D2 读取驱动
F 传输顺序
FC 电容元件
FCGL、FDGL、RSTL、SELL、TGLL、TGSL、VMAL、VMBL 控制线
FD 浮动扩散部
H 水平时段
PD、PD1、PD2 光电二极管
P 像素
P1、P1A、P1B、P1C、P1D 摄像像素
P2、P2A、P2B 遮光像素
P3、P3A、P3B、P4、P4A、P4B 虚拟像素
RES 诊断结果
SRST、SSEL、SSW、SUN、STG、VMA、VMB 控制信号
REF 基准信号
R1 常规像素区域
R21、R22 遮光像素区域
R3、R4 虚拟像素区域
SGL 信号线
SIG 信号
SW 开关部
ST1 待机状态
ST2 附件启动状态
ST3 点火启动状态
TD D相时段
TP P相时段
TOUT 输出端子
T1至T8 转换时段
T10 累积时段
T20 消隐时段
T101 判定中止时段
T102 判定时段
T103 固定诊断时段
VAL1至VAL4 像素值
VDDH、VDDL、VDDM 电源电压
VSSH、VSSL、VSSM 接地电压
VP1至VP8 像素电压
Vpix 像素电压
Vreset 复位电压
Vtemp、V1至V7、V10至V14 电压
XCLR 清除信号
XERR 错误标志信号
XERR1 信号
XHS 水平同步信号
Claims (20)
1.一种摄像装置，其包括：
摄像传感器，所述摄像传感器被构造成生成图像数据；
诊断电路，所述诊断电路被构造成对所述摄像传感器执行诊断处理；以及
输出电路，所述输出电路被构造成输出与所述诊断处理的结果对应的标志信号，
其中，响应于指示错误的所述诊断处理的所述结果，所述标志信号被设定为接地电平信号。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述输出电路被构造成被连接至第一电源电压，并且
所述标志信号能够在所述接地电平信号和第一信号之间变化，所述第一信号对应于所述第一电源电压。
3.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，
响应于指示正确操作的所述诊断处理的所述结果，所述标志信号被设定为所述第一信号。
4.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，
所述输出电路被构造成在所述第一电源电压没有被供应到所述输出电路时输出所述接地电平信号。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述标志信号包括数字信号。
6.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述标志信号包括模拟信号。
7.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述标志信号是通过专用端子被输出的。
8.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，
所述诊断电路被构造成被连接至第二电源电压。
9.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，
所述输出电路被构造成在激活时间之后的第一时段期间输出所述第一信号，所述激活时间对应于将所述摄像装置改变为通电状态的时候，并且
所述输出电路被构造成在紧接所述第一时段之后的第二时段期间输出所述接地电平信号。
10.根据权利要求9所述的摄像装置，其中，
所述第一时段从所述激活时间开始。
11.根据权利要求9所述的摄像装置，其中，
所述诊断电路被构造成判定所述标志信号在所述第一时段和所述第二时段期间是否能够在所述接地电平信号和所述第一信号之间变化。
12.根据权利要求11所述的摄像装置，其中，
所述输出电路被构造成：如果所述标志信号在所述第一时段和所述第二时段期间能够在所述接地电平信号和所述第一信号之间变化，则在所述第二时段之后的第三时段期间输出所述第一信号，并且
所述输出电路被构造成：如果所述标志信号在所述第一时段和所述第二时段期间不能在所述接地电平信号和所述第一信号之间变化，则在所述第三时段期间输出所述接地电平信号。
13.根据权利要求9所述的摄像装置，其还包括：
图像处理器，所述图像处理器被构造成基于所述图像数据执行预定的图像处理，其中，
所述图像处理器在所述第一时段或所述第二时段期间执行自我诊断。
14.根据权利要求13所述的摄像装置，其中，
所述输出电路被构造成：响应于没有指示问题的所述自我诊断，在所述第二时段之后的第三时段期间输出所述第一信号，并且
所述输出电路被构造成：响应于指示问题的所述自我诊断，在所述第三时段期间输出所述接地电平信号。
15.根据权利要求9所述的摄像装置，其中，
所述摄像传感器被构造成在所述第二时段之后的第三时段期间生成所述图像数据，
所述诊断电路被构造成在所述第三时段期间执行所述诊断处理，并且
所述输出电路被构造成在所述第三时段期间输出与所述诊断处理的所述结果对应的所述标志信号。
16.一种摄像系统，其包括：
摄像装置；以及
监视装置，所述监视装置被构造成监视所述摄像装置的操作，其中，
所述摄像装置包括：
摄像传感器，所述摄像传感器被构造成生成图像数据；
诊断电路，所述诊断电路被构造成对所述摄像传感器执行诊断处理；以及
输出电路，所述输出电路被构造成输出与所述诊断处理的结果对应的标志信号，
其中，响应于指示错误的所述诊断处理的所述结果，所述标志信号被设定为接地电平信号，并且
其中，所述监视装置被构造成基于所述标志信号监视所述摄像装置的所述操作。
17.根据权利要求16所述的摄像系统，其中，
所述监视装置被构造成生成用于激活所述摄像装置的激活信号，
所述摄像装置被构造成基于所述激活信号而被激活，
所述输出电路被构造成被连接至第一电源电压，
所述标志信号能够在所述接地电平信号和第一信号之间变化，所述第一信号对应于所述第一电源电压，
所述输出电路被构造成在激活时间之后的第一时段期间输出所述第一信号，所述激活时间对应于将所述摄像装置改变为通电状态的时候，并且
所述输出电路被构造成在紧接所述第一时段之后的第二时段期间输出所述接地电平信号，
所述监视装置被构造成在所述激活时间之前的时段期间基于所述标志信号停止监视所述摄像装置的所述操作，
所述监视装置被构造成在所述第一时段和所述第二时段期间监视所述标志信号的变化。
18.根据权利要求17所述的摄像系统，其中，
所述摄像传感器被构造成在所述第二时段之后的第三时段期间生成所述图像数据，
所述诊断电路被构造成在所述第三时段期间执行所述诊断处理，
所述输出电路被构造成在所述第三时段期间输出与所述诊断处理的所述结果对应的所述标志信号，并且
所述监视装置被构造成基于所述输出电路在所述第三时段期间输出的所述标志信号来监视所述摄像装置的所述操作。
19.根据权利要求18所述的摄像系统，其中，
所述摄像装置和所述监视装置被装备在车辆上。
20.一种方法，其包括：
对摄像传感器执行诊断处理，所述摄像传感器被构造成生成图像数据；并且
输出与所述诊断处理的结果对应的标志信号，
其中，响应于指示错误的所述诊断处理的所述结果，将所述标志信号设定为接地电平信号。
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