JP2018121325A - Solid-state imaging device, imaging system, and mobile body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置、撮像システム及び移動体に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, an imaging system, and a moving body.
近年、固体撮像装置の高性能化とともに信頼性の向上が求められている。特に、車載等の用途では、使用環境が厳しいうえ安全対策は極めて重要であり、機能安全対応として、故障検知機能を備えた撮像システムが求められている。それに伴い、固体撮像装置にも故障検知用の仕組みを組み込むことが必要とされている。 In recent years, there has been a demand for improved solid-state imaging devices and improved reliability. In particular, in applications such as in-vehicle use, the use environment is severe and safety measures are extremely important, and an imaging system having a failure detection function is required as a function safety measure. Accordingly, it is necessary to incorporate a failure detection mechanism in the solid-state imaging device.
特許文献1には、画素アレイ内にダーク画素を有するイメージセンサが開示されている。特許文献1のイメージセンサは、ダーク画素に所定の検証用電圧を印加した際の出力を、異常がない場合に予想される出力と照合することにより異常検出を行うことができると記載されている。
特許文献2には、画素信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する機能を備えた固体撮像装置において、デジタル信号に変換した画素信号を保持する列メモリへのテスト信号の書き込みと読み出しとを行うことで列メモリの検査を行う技術が記載されている。
In
ダーク画素からの出力信号はアナログ信号であるため、読み出しにおいて読み出し回路のノイズが信号に含まれ得る。そのため、読み出し回路からの出力信号をアナログデジタル変換し、変換後のデジタル値をメモリに保持したとき、ノイズの影響により、特にメモリに保持される値の下位の桁の値が予想される値と異なる可能性がある。すなわち、異常検出用の信号にはノイズに起因する誤差が生じる場合がある。したがって、メモリに保持された値の下位の桁が予想される値と異なる場合には、読み出し回路の異常に起因するものであるのか、それともノイズによるものであるのかを判別することが困難となり得る。以上の理由により、ダーク画素からの出力を用いた異常検出において、異常の有無の判別が困難となることがある。 Since the output signal from the dark pixel is an analog signal, noise of the readout circuit may be included in the signal during readout. Therefore, when the output signal from the readout circuit is converted from analog to digital and the converted digital value is held in the memory, the value in the lower digit of the value held in the memory is expected to be expected due to the influence of noise. May be different. That is, an error due to noise may occur in the abnormality detection signal. Therefore, if the lower digit of the value held in the memory is different from the expected value, it may be difficult to determine whether it is caused by an abnormality in the reading circuit or noise. . For the above reasons, it may be difficult to determine the presence or absence of abnormality in abnormality detection using output from dark pixels.
そこで、本発明は、より精度の良い異常検出用の信号を出力可能な固体撮像装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a solid-state imaging device capable of outputting a more accurate abnormality detection signal.
本発明の一観点によれば、アナログ信号である画素信号を出力する画素と、前記画素信号をデジタル信号に変換してデジタル画素信号を生成する読み出し部と、前記デジタル画素信号を記憶する記憶部と、第1検査信号を前記記憶部に出力して、前記記憶部に記憶させる第1検査信号出力部と、を有し、前記記憶部に記憶された前記第1検査信号は、あるフレームの前記デジタル画素信号の出力が終了した後、かつ、次のフレームの前記デジタル画素信号の出力を開始する前の期間に前記記憶部から出力される固体撮像装置が提供される。 According to an aspect of the present invention, a pixel that outputs a pixel signal that is an analog signal, a reading unit that converts the pixel signal into a digital signal and generates a digital pixel signal, and a storage unit that stores the digital pixel signal And a first inspection signal output unit that outputs the first inspection signal to the storage unit and stores the first inspection signal in the storage unit, and the first inspection signal stored in the storage unit There is provided a solid-state imaging device that outputs from the storage unit in a period after the output of the digital pixel signal is finished and before the output of the digital pixel signal of the next frame is started.
また、本発明の他の一観点によれば、アナログ信号である画素信号を出力する画素と、前記画素信号をデジタル信号に変換してデジタル画素信号を生成する読み出し部と、前記デジタル画素信号を記憶する記憶部と、第1検査信号を前記記憶部に出力して、前記記憶部に記憶させる第1検査信号出力部と、を有し、前記記憶部に記憶された前記第1検査信号は、あるフレームの前記デジタル画素信号の出力が終了した後、かつ、次のフレームの前記デジタル画素信号の出力を開始する前の期間に前記記憶部から出力される固体撮像装置と、前記固体撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部とを有する撮像システムが提供される。 According to another aspect of the present invention, a pixel that outputs a pixel signal that is an analog signal, a reading unit that converts the pixel signal into a digital signal and generates a digital pixel signal, and the digital pixel signal A storage unit for storing, and a first inspection signal output unit for outputting the first inspection signal to the storage unit and storing the first inspection signal in the storage unit, wherein the first inspection signal stored in the storage unit is A solid-state imaging device that is output from the storage unit in a period after the output of the digital pixel signal of a certain frame is finished and before the output of the digital pixel signal of the next frame is started, and the solid-state imaging device There is provided an imaging system including a signal processing unit that processes a signal output from the computer.
また、本発明の更に他の一観点によれば、移動体であって、アナログ信号である画素信号を出力する画素と、前記画素信号をデジタル信号に変換してデジタル画素信号を生成する読み出し部と、前記デジタル画素信号を記憶する記憶部と、第1検査信号を前記記憶部に出力して、前記記憶部に記憶させる第1検査信号出力部と、を有し、前記記憶部に記憶された前記第1検査信号は、あるフレームの前記デジタル画素信号の出力が終了した後、かつ、次のフレームの前記デジタル画素信号の出力を開始する前の期間に前記記憶部から出力される固体撮像装置と、前記固体撮像装置の前記画素から出力される前記画素信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段とを有する移動体が提供される。 According to still another aspect of the present invention, a pixel that outputs a pixel signal that is an analog signal and a reading unit that generates the digital pixel signal by converting the pixel signal into a digital signal. And a storage unit that stores the digital pixel signal, and a first inspection signal output unit that outputs the first inspection signal to the storage unit and stores the first inspection signal in the storage unit, and is stored in the storage unit The first inspection signal is output from the storage unit after the output of the digital pixel signal of a certain frame is finished and before the output of the digital pixel signal of the next frame is started. Apparatus, distance information acquisition means for acquiring distance information to an object from a parallax image based on the pixel signal output from the pixel of the solid-state imaging device, and controlling the moving body based on the distance information Moving body is provided with a that control means.
また、本発明の更に他の一観点によれば、複数の列及び複数の行を含む行列を構成するように配された複数の画素と、前記複数の列に対応して設けられ、対応する列に配された前記画素が出力する信号に基づく情報をデジタル値としてそれぞれが保持する複数のメモリと、前記複数のメモリに、故障検査用の検査情報を供給する検査情報供給部と、前記複数のメモリが保持する情報を出力する出力回路と、を有し、前記出力回路は、前記複数の画素から出力された信号に基づく情報を行単位で出力し、前記出力回路は、前記複数のメモリの一部に保持された前記検査情報を1行分の出力期間に相当する第1の期間に出力し、かつ、前記複数のメモリの他の一部に保持された前記検査情報を前記第1の期間とは別であって、1行分の出力期間に相当する第2の期間に出力し、前記第1の期間及び前記第2の期間は、それぞれ、前記出力回路による一の行の画素情報の出力動作と、前記出力回路による他の行の画素情報の出力動作の間の期間である固体撮像装置が提供される。 According to still another aspect of the present invention, a plurality of pixels arranged so as to form a matrix including a plurality of columns and a plurality of rows are provided corresponding to the plurality of columns. A plurality of memories each holding as a digital value information based on signals output from the pixels arranged in a column; an inspection information supply unit for supplying inspection information for fault inspection to the plurality of memories; An output circuit for outputting information held by the memory, wherein the output circuit outputs information based on signals output from the plurality of pixels in units of rows, and the output circuit includes the plurality of memories. The inspection information held in a part of the plurality of memories is output in a first period corresponding to an output period for one row, and the inspection information held in another part of the plurality of memories is output in the first period It is separate from the period of In the first period and the second period, output operation of pixel information of one row by the output circuit and pixel information of another row by the output circuit are performed in the corresponding second period, respectively. A solid-state imaging device is provided which is a period between the output operations.
本発明によれば、より精度の良い異常検出用の信号を出力可能な固体撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device capable of outputting a more accurate abnormality detection signal.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。各図において、同一の構成要素又は相互に対応する構成要素には同一の参照符号が付されている。また、以下の各実施形態において、重複する構成要素の説明は省略又は簡略化することがある。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same reference numerals are given to the same components or components corresponding to each other. In each of the following embodiments, the description of overlapping components may be omitted or simplified.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置100の概略構成を示すブロック図である。固体撮像装置100は、タイミングジェネレータ102、垂直走査回路103、比較回路部104、カウンタ105、列メモリ106、水平走査回路107、画像出力回路108、電圧供給部109及び画素アレイ110を含む。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a solid-
画素アレイ110は、複数の行及び複数の列に渡って二次元状に配された複数の画素101を含む。垂直走査回路103は、複数の画素101を駆動するための複数の制御信号を行ごとに供給する。垂直走査回路103は、シフトレジスタ、アドレスデコーダなどの論理回路を含み得る。なお、図では簡略化のため、各行に対し1本の制御信号線のみが示されているが、実際には複数の制御信号線を含む。垂直走査回路103により選択された行の画素101は、画素アレイ110の各列に対応して設けられた垂直出力線を介して、比較回路部104にアナログ信号である画素信号を出力する。
The
比較回路部104は、複数のサンプルホールド回路、複数の比較器、参照信号生成部等を含む。サンプルホールド回路及び比較器は、画素アレイの各列に対応して設けられる。カウンタ105はカウント動作を行ってカウント値を出力する。列メモリ106は画素アレイの各列に対応した記憶領域を有し、各記憶領域にはカウンタ105からのカウント値が入力される。
The
比較回路部104に入力された画素信号は対応する列のサンプルホールド回路に保持される。参照信号生成部は、時間経過に応じて電圧が変化する参照信号を生成する。参照信号の波形には、例えばランプ信号が用いられ得る。比較器は、サンプルホールド回路に保持された画素信号と参照信号生成部から出力された参照信号と電圧の大小関係を比較し、大小関係が反転するとラッチ信号を出力する。カウンタ105は、参照信号の変化の開始からラッチ信号の出力までの時間に応じたカウント値を列メモリ106に記憶させる。このカウント値は、画素信号をデジタル信号に変換したものに相当する。すなわち、比較回路部104、カウンタ105及び列メモリ106は、画素信号をアナログデジタル変換(以下、AD変換と呼ぶ)して記憶する読み出し部及び記憶部としての機能を有する。本明細書では、デジタル信号に変換された画素信号(デジタル画素信号)を、画像データと呼ぶ。複数の画像データによって、1つの画像が構成される。列メモリ106は、画素信号をAD変換して得られた画像データを記憶する記憶部としての機能を有する。通常、列メモリ106は複数ビットのデジタル信号を保持する。なお、上述の読み出し部において、参照信号は、比較回路部104の外部から入力されてもよい。
The pixel signal input to the
水平走査回路107は、列メモリ106に記憶された画像データを列ごとに順次画像出力回路108に転送するための制御信号を列メモリ106に出力する。画像出力回路108は、列メモリ106から転送される画像データを固体撮像装置100の外部の信号処理部(不図示)に出力する。電圧供給部109は、列メモリ106の各列の各ビットに対応する記憶領域に所望のレベルの電圧を供給することにより、記憶されているデジタル値を所望の値に設定することができる。これにより、電圧供給部109は、列メモリ106の初期化を行い、更に列メモリ106にデジタル信号である第1検査信号を供給する第1検査信号出力部として機能する。電圧供給部109は、列メモリ106の各列の各ビットの値を「0」にする電圧(例えば、0V等の固定電圧)を供給することにより初期化を行うことができる。第1検査信号の供給については後述する。
The
タイミングジェネレータ102は、垂直走査回路103、カウンタ105、水平走査回路107及び電圧供給部109にタイミング信号を供給し、各部の動作タイミングを制御する。
The
図2は、第1実施形態に係る画素101の等価回路図である。図2には、画素アレイ110内の同一列の2つの画素101が抜き出して示されている。画素101は、光電変換部PD、転送トランジスタM1、リセットトランジスタM2、増幅トランジスタM3及び選択トランジスタM4を含む。光電変換部PDは、例えばフォトダイオードである。光電変換部PDのフォトダイオードは、アノードがグラウンドに接続され、カソードが転送トランジスタM1のソースに接続されている。転送トランジスタM1のドレインは、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートに接続されている。転送トランジスタM1のドレイン、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートの接続ノードは、フローティングディフュージョンFDを構成する。リセットトランジスタM2のドレイン及び増幅トランジスタM3のドレインは、電源電圧端子VDDに接続されている。増幅トランジスタM3のソースは、選択トランジスタM4のドレインに接続されている。選択トランジスタM4のソースは、垂直出力線に接続されている。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the
垂直走査回路103は、転送トランジスタM1のゲート、リセットトランジスタM2のゲート、及び選択トランジスタM4のゲートにそれぞれ制御信号PTX、PRES、PSELを供給する。各トランジスタがN型トランジスタで構成される場合、垂直走査回路103からハイレベルの制御信号が供給されると対応するトランジスタがオンとなり、垂直走査回路103からローレベルの制御信号が供給されると対応するトランジスタがオフとなる。
The
光電変換部PDは、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換(光電変換)するとともに、生じた電荷を蓄積する。転送トランジスタM1は、オンになることにより光電変換部PDの電荷をフローティングディフュージョンFDに転送する。フローティングディフュージョンFDは、その容量による電荷電圧変換によって、光電変換部PDから転送された電荷の量に応じた電圧となる。増幅トランジスタM3は、ドレインに電源電圧が供給され、ソースに選択トランジスタM4を介して図示しない電流源からバイアス電流が供給される構成となっており、ゲートを入力ノードとするソースフォロワ回路を構成する。これにより増幅トランジスタM3は、フローティングディフュージョンFDの電圧に基づく電圧VLINEを、選択トランジスタM4を介して、画素信号として垂直出力線に出力する。リセットトランジスタM2は、オンになることによりフローティングディフュージョンFDを電源電圧に応じた電圧にリセットする。 The photoelectric conversion unit PD converts incident light into an amount of charge corresponding to the amount of light (photoelectric conversion) and accumulates the generated charge. When the transfer transistor M1 is turned on, the charge of the photoelectric conversion unit PD is transferred to the floating diffusion FD. The floating diffusion FD becomes a voltage corresponding to the amount of charge transferred from the photoelectric conversion unit PD by charge-voltage conversion by the capacitance. The amplification transistor M3 has a configuration in which a power supply voltage is supplied to the drain and a bias current is supplied to the source from a current source (not shown) via the selection transistor M4, and constitutes a source follower circuit having a gate as an input node. . Thus, the amplification transistor M3 outputs the voltage VLINE based on the voltage of the floating diffusion FD to the vertical output line as a pixel signal via the selection transistor M4. The reset transistor M2 resets the floating diffusion FD to a voltage corresponding to the power supply voltage when turned on.
なお、トランジスタのソースとドレインの呼称は、トランジスタの導電型や着目する機能等に応じて異なることがあり、上述のソースとドレインとは逆の名称で呼ばれることもある。 Note that the names of the source and the drain of the transistor may differ depending on the conductivity type of the transistor, the function of interest, and the like, and the above-described source and drain may be referred to as opposite names.
図3は、第1実施形態に係る固体撮像装置100の1行分の読み出し動作を示す模式図である。図3を参照しつつ、固体撮像装置100のある1行分の読み出し動作を説明する。まず、期間T1において、画素信号の読み出しが行われる。当該行の画素101は、画素信号を垂直出力線に出力する。画素信号は比較回路部104に入力され、サンプルホールド回路に保持される。次に、期間T2において、比較回路部104、カウンタ105及び列メモリ106において上述の方法によりAD変換が行われ、これにより得られたデジタル信号の画像データが列メモリ106に記憶される。次に、期間T3において、水平走査回路107の走査に応じて列メモリ106から画像出力回路108への画像データの読み出しが行われる。その後、期間T4において、電圧供給部109は、列メモリ106の各列の各ビットの値を「0」にする電圧(例えば、0V等の固定電圧)を供給することにより初期化を行う。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a reading operation for one row of the solid-
図4は、第1実施形態に係る固体撮像装置100の垂直走査方法を示す模式図である。図4に示す垂直走査方法は、動画撮影時における画像取得のための走査の概略を2フレーム分だけ抜き出して示したものである。図4では、全期間にわたって画素101に光が入射されているものとし、メカニカルシャッタによる遮光は考慮しないものとする。図4のハッチングが施された枠はシャッタ走査を示している。シャッタ走査とは、画素101の光電変換部PDをリセットする電子シャッタ動作を各行について順次行う走査である。より具体的には、ハッチングが施された枠で示された期間において、対応する行の画素101内の転送トランジスタM1及びリセットトランジスタM2がともにオン状態となる。これにより、光電変換部PDに蓄積された電荷が電源電圧端子VDDから排出され、光電変換部PDがリセットされる。この電子シャッタ動作の後、光電変換部PDは入射光を光電変換することにより生じた電荷を蓄積する。電子シャッタ動作の後、所定の期間が経過した後、図3に示した読み出し動作を各行について順次行う、読み出し走査が行われる。シャッタ走査から読み出し走査までの期間が蓄積期間であり、蓄積期間の長さが各行について同一となるように走査のタイミングが設定される。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a vertical scanning method of the solid-
読み出し走査が終了してから、次の読み出し走査が開始するまでの期間において、列メモリ106への画像データの書き込みは行われない。そのため、この期間を列メモリ106の異常を検査する列メモリ検査期間とする。列メモリ106の初期化の際には電圧供給部109は、各ビットに「0」を与える電圧を入力しているが、列メモリ検査期間においては、少なくとも一部のビットに「1」を与える電圧(例えば、列メモリ106の電源電圧と同じ電圧)を入力することもできる。これにより、電圧供給部109は、所定のメモリ検査パターンのビット配列を列メモリ106に記憶させることができる。列メモリ106のメモリ検査パターンとしては、全ての列の列メモリ106の各ビットに「0」を入力する例、全ての列の列メモリ106の各ビットに1を入力する例が挙げられる。また、隣接列間でのショートを検査するため、ある列の列メモリ106には上位ビットから順に「0101・・・」を入力し、これと隣接する列の列メモリ106には上位ビットから順に「1010・・・」を入力する例も挙げられる。また、1列の中でのショートを検査するため、1列の記憶領域に「0101・・・」を入力し、その後、「1010・・・」と異なる値を入力してこれらを比較する例も挙げられる。このように、電圧供給部109は、互いに異なるビット配列のパターンを有する複数のメモリ検査パターンによる電圧の供給が可能である。
In the period from the end of the reading scan to the start of the next reading scan, image data is not written to the
以上述べたように、本実施形態の電圧供給部109は、これらの複数のメモリ検査パターンのうちの1又は2以上を含む第1検査信号を列メモリ106の各ビットに対して記憶させることができる。第1検査信号が互いに異なる値を有する複数のメモリ検査パターンを含む場合、電圧供給部109は、当該複数のメモリ検査パターンを、列メモリ106に順次出力し、記憶させる。この信号は読み出し部を介さずにデジタル信号で供給されるため、どの桁のビットに対しても外部のノイズの影響を受けずに列メモリ106に記憶される。したがって、本実施形態によれば、ダーク画素から出力される信号等のアナログ信号をAD変換して検査信号とする場合と比較して、より高精度な検査信号を列メモリ106に記憶させることが可能となる。これにより、列メモリ106に入力したメモリ検査パターンと列メモリ106から出力されるメモリ検査パターンとを照合することによる異常検出をより高精度に行うことができる。
As described above, the
図5(a)乃至図5(d)は、第1実施形態に係る固体撮像装置100の画像出力回路108から出力される多数のフレームの画像データのうちの1つ又は複数のフレームの画像データの構成を示す模式図である。図5(a)に示される領域501は固体撮像装置100で取得された画像データを示している。領域502−1乃至502−4は4種類のメモリ検査パターンのデータを示している。このように、図5(a)に示されるように、メモリ検査パターンのデータは、1フレームの画像データに付加されて出力され得る。また、図5(a)に示す例では、メモリ検査パターンのデータは、画像データよりも下側に付加されており、すなわち、メモリ検査パターンのデータの出力後に出力されている。しかしながら、この順序は逆でもよく、図5(b)に示されるようにメモリ検査パターンのデータは、画像データよりも上側に付加されていてもよい。言い換えると、画像データの出力よりも前にメモリ検査パターンのデータが出力されてもよい。なお、本明細書では、図5(a)乃至図5(d)等のフレームの構成を示す模式図において、矩形の領域によって示される信号は、図中上側から順次、出力されたものであるものとする。すなわち、これらの模式図は、データの出力の順序を示している。より具体的には、図5(a)は、メモリ検査パターンが、ある1フレームの画像データの出力が終了した後に列メモリ106から出力されることを示している。図5(b)は、メモリ検査パターンが、ある1フレームの画像データの出力が開始するよりも前に列メモリ106から出力されることを示している。また、図5(a)、図5(b)に示される信号の出力の前後には、他のフレームの画像データの出力が行われている。これらを言い換えると、図5(a)及び図5(b)において、メモリ検査パターンは、あるフレームの画像データの出力が終了した後、かつ、次のフレームの画像データの出力が開始する前の期間に列メモリ106から出力されている。
FIG. 5A to FIG. 5D show one or a plurality of frames of image data among a number of frames of image data output from the
列メモリ検査期間が列メモリ検査パターンの列メモリ106への入力及び出力に必要とする所要時間よりも長い場合には、図5(a)又は図5(b)に示されるように、1フレームの画像に全ての列メモリ検査パターンを付加することができる。列メモリ検査期間が上述の所要時間よりも短い場合には、1フレームの画像に全てのメモリ検査パターンのデータを付加するための時間が確保できなくなる。しかしながら、この場合にも、図5(c)又は図5(d)に示されるように、複数のメモリ検査パターンを複数の画像データに分割して付加することで同様に列メモリ106の検査を行うことができる。図5(c)に示す例において、領域501−1から501−4は、1フレーム目から4フレーム目の画像データを示している。図5(c)では、1フレーム目から4フレーム目の画像データにメモリ検査パターンのデータが1つずつ付加されている。また、図5(d)に示す例のように、1フレーム目と2フレーム目の画像データに2つずつメモリ検査パターンを付加する構成であってもよく、列メモリ検査期間の長さと上述の所要時間の関係に応じて適宜最適な構成を選択することができる。
When the column memory inspection period is longer than the time required for inputting and outputting the column memory inspection pattern to the
図6は、第1実施形態に係る固体撮像装置100を含む撮像システムの動作を示すフローチャートである。固体撮像装置100が搭載される撮像システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、車載カメラ等が挙げられる。また、固体撮像装置100が搭載される撮像システムは、後述する実施形態で述べる車両等の移動体に含まれるものであってもよい。図6に示す動作は、主として固体撮像装置100と撮像システム内に設けられた信号処理部とにより行われる動作である。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the imaging system including the solid-
ステップS600において、固体撮像装置100は、図3、図4等を参照して説明した動作を行い、画像データを取得する。次にステップS610において、固体撮像装置100は、1又は2以上のメモリ検査パターンを含む第1検査信号を画像データに付加して撮像システムの信号処理部に出力する。この動作は、列メモリ検査期間内に行われる。
In step S600, the solid-
画像処理部には列メモリ106に異常がない場合に期待される第1検査信号の値(以下、異常が無い場合に期待される値を期待値と呼ぶ)があらかじめ保持されている。ステップS620において、画像処理部は、固体撮像装置100から出力された画像データに含まれる第1検査信号と期待値とを照合して一致判定を行う。画像データ中の第1検査信号と期待値とが一致する場合(ステップS620においてYes)には、撮像システムは、列メモリ106が正常であると判定(ステップS630)し、ステップS600に移行して画像データの取得を継続する。画像データ中の第1検査信号と期待値とが一致しない場合(ステップS620においてNo)には、撮像システムは、列メモリ106が異常であると判定し、固体撮像装置100の異常を示す警報を発報して(ステップS640)、ステップS650に移行する。この警報の発報は、例えば撮像システムに設けられた表示装置に異常状態であることを表示する等の方法によりユーザに異常の発生を認知させることを含み得る。その後、ステップS650において、撮像システムは、固体撮像装置100の動作を停止する。
The image processing unit holds in advance a value of the first inspection signal expected when there is no abnormality in the column memory 106 (hereinafter, a value expected when there is no abnormality is referred to as an expected value). In step S620, the image processing unit collates the first inspection signal included in the image data output from the solid-
以上のように、本実施形態によれば、より精度の良い異常検出用の信号を出力可能な固体撮像装置が提供される。この信号を用いて異常検出を行うことでより精度よく固体撮像装置の異常検出が可能となる。 As described above, according to this embodiment, a solid-state imaging device capable of outputting a more accurate abnormality detection signal is provided. By performing abnormality detection using this signal, it is possible to detect abnormality of the solid-state imaging device with higher accuracy.
[第2実施形態]
図7は、本発明の第2実施形態に係る固体撮像装置100の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の固体撮像装置100には、第1実施形態の構成に加えて、第1判定部701が更に設けられている。第1判定部701は、第1実施形態におけるステップS620に相当する一致判定を行い、その一致判定結果である第1判定結果を出力する機能を有する回路である。この一致判定を行うため、第1判定部701には、電圧供給部109から出力される第1検査信号が入力される。この第1検査信号は一致判定における比較対象である期待値として用いられる。また、第1判定部701には、列メモリ106に記憶され、その後列メモリ106から出力される第1検査信号も入力される。これにより、第1判定部701は、列メモリ106から出力された第1検査信号と期待値との一致判定を行うことができる。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of the solid-
図8(a)乃至図8(e)は、第2実施形態に係る固体撮像装置100の画像出力回路108から出力される1フレームの画像データの構成を示す模式図である。領域801−1乃至801−4は各メモリ検査パターンに対する第1判定部701での判定の結果を示す第1判定結果のデータを示している。図8(a)に示されるように、第1判定結果のデータは、1フレームの画像データに付加されて出力され得る。また、図8(a)に示す例では、第1判定結果のデータは、画像データよりも下側に付加されており、すなわち、画像データの出力後に出力されている。しかしながら、この順序は逆でもよく、図8(b)に示されるように第1判定結果のデータは、画像データよりも上側に付加されていてもよい。言い換えると、画像データの出力よりも前に第1判定結果のデータが出力されてもよい。
FIG. 8A to FIG. 8E are schematic diagrams illustrating the configuration of one frame of image data output from the
また、第1実施形態の場合と同様に、列メモリ検査期間が所要時間よりも短い場合には、図8(c)、図8(d)のように各メモリ検査パターンに対する第1判定結果を複数の画像データに分割して付加することで列メモリ106の検査を行うことができる。なお、各メモリ検査パターンに対する判定結果が全て正常であるか、あるいは少なくとも1つが異常であるかを示すデータを第1判定結果とすることにより、判定結果のデータの個数を削減してもよい。図8(e)には、このようにして1個に削減した第1判定結果を領域802として示した例が図示されている。
Similarly to the case of the first embodiment, when the column memory inspection period is shorter than the required time, the first determination result for each memory inspection pattern is obtained as shown in FIGS. 8C and 8D. The
図9は、第2実施形態に係る固体撮像装置100を含む撮像システムの動作を示すフローチャートである。図6と同様の動作が行われるステップについては説明を省略又は簡略化することがある。
FIG. 9 is a flowchart illustrating the operation of the imaging system including the solid-
ステップS910において、電圧供給部109は第1検査信号を列メモリ106と第1判定部701に出力する。列メモリ106は、第1検査信号を記憶し、その後、記憶した第1検査信号を第1判定部701に出力する。電圧供給部109から直接第1判定部701に出力された第1検査信号は一致判定における比較対象である期待値として用いられる。
In step S <b> 910, the
ステップS920において第1判定部701は、列メモリ106から出力された第1検査信号と期待値とを照合して一致判定を行う。列メモリ106から出力された第1検査信号と期待値とが一致する場合(ステップS920においてYes)には、撮像システムは、列メモリ106が正常であると判定(ステップS930)する。その後、ステップS940において、第1判定部701は、列メモリ106が正常であるという第1判定結果のデータを画像データに付加し、画像出力回路108は、第1判定結果のデータが付加された画像データを出力する。その後、処理はステップS600に移行して画像データの取得を継続する。
In step S920, the
列メモリ106から出力された第1検査信号と期待値とが一致しない場合(ステップS920においてNo)には、撮像システムは、列メモリ106が異常であると判定する(ステップS950)。その後、ステップS960において、第1判定部701は、列メモリ106が異常であるという第1判定結果のデータを画像データに付加し、画像出力回路108は、第1判定結果のデータが付加された画像データを出力する。この画像データを受けて撮像システムは、固体撮像装置100の異常を示す警報を発報し、固体撮像装置100の動作を停止する(ステップS970)。なお、画像データへの第1判定結果のデータの付加は画像出力回路108が行ってもよい。
If the first inspection signal output from the
以上のように、本実施形態によれば、より精度の良い異常検出用の信号を用いて異常検出を行うことにより、精度よく固体撮像装置の異常検出を行うことが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to detect the abnormality of the solid-state imaging device with high accuracy by performing abnormality detection using a more accurate abnormality detection signal.
[第3実施形態]
図10は、本発明の第3実施形態に係る固体撮像装置100の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の固体撮像装置100には、第1実施形態の撮像装置に加えて、読み出す信号を選択する入力選択回路1001及び入力された画素信号をアナログ信号のまま列ごとに増幅する列増幅回路1002(増幅部)を更に有する。
[Third Embodiment]
FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of a solid-
図11は、第3実施形態に係る入力選択回路1001のブロック図である。クリップ回路内部に入力選択回路1001は、電圧源1101と、各列に対応して設けられたセレクタ1102とを有する。電圧源1101は、所定の固定電圧を第2検査信号として各セレクタ1102に出力する。すなわち、電圧源1101は、アナログ信号である第2検査信号を供給する第2検査信号出力部として機能する。各セレクタ1102の一方の入力端子には、垂直出力線を介して画素信号が入力される。各セレクタ1102の他方の入力端子には、電圧源1101からの第2検査信号が入力される。各セレクタ1102は、第2検査信号又は画素信号を選択的に列増幅回路1002に出力する。第2検査信号は、列増幅回路1002の検査を行うための検査パターン(列増幅回路検査パターン)である。各セレクタ1102は、列増幅回路1002等の検査を行うタイミングで、第2検査信号を選択して出力する。
FIG. 11 is a block diagram of an
セレクタ1102によって選択され、出力された第2検査信号は、比較回路部104に入力され、画素信号と同様の手順によりAD変換が行われる。AD変換によりデジタル信号に変換された第2検査信号は、列メモリ106に記憶され、画像データに付加されて固体撮像装置100の外部に出力される。本実施形態において、第1実施形態で述べた列メモリ106の検査も行われ得るが、第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
The second inspection signal selected and output by the
図12(a)乃至図12(e)は、第3実施形態に係る固体撮像装置100の画像出力回路108から出力される1フレームの画像データの構成を示す模式図である。領域1201は、AD変換後の第2検査信号のデータを示している。すなわち、本実施形態では、図5(a)乃至図5(d)に示される画像データ及びメモリ検査パターンに加えて、列増幅回路検査パターンを更に付加して出力する。図12(a)に示されるように、列増幅回路検査パターンのデータは、1フレームの画像データに付加されて出力される。また、図12(a)に示す例では、列増幅回路検査パターンのデータは、画像データよりも下側に付加されており、すなわち、画像データの出力後に出力されている。しかしながら、この順序は逆でもよく、図12(b)に示されるように列増幅回路検査パターンのデータは、画像データよりも上側に付加されていてもよい。言い換えると、画像データの出力よりも前に列増幅回路検査パターンのデータが出力されてもよい。更に、図12(c)に示されるように、メモリ検査パターンと列増幅回路検査パターンの順序は図12(a)と逆であってもよく、この順序は限定されない。
FIG. 12A to FIG. 12E are schematic diagrams illustrating the configuration of one frame of image data output from the
また、第1実施形態のように複数のメモリ検査パターンを複数の画像データに分割して付加する場合には、図12(d)に示されるように当該複数の画像データのうちの1つに列増幅回路検査パターンを付加してもよい。また、図12(e)に示されるように、メモリ検査パターンが付加されていない画像データに列増幅回路検査パターンを付加してもよい。 When a plurality of memory test patterns are divided and added to a plurality of image data as in the first embodiment, one of the plurality of image data is added as shown in FIG. A column amplifier circuit test pattern may be added. Further, as shown in FIG. 12E, a column amplifier circuit test pattern may be added to image data to which no memory test pattern is added.
図13は、第3実施形態に係る固体撮像装置100を含む撮像システムの動作を示すフローチャートである。図6又は図9と同様の動作が行われるステップについては説明を省略又は簡略化することがある。
FIG. 13 is a flowchart illustrating an operation of the imaging system including the solid-
ステップS1310において、固体撮像装置100は、読み出し部によりAD変換された第2検査信号を画像データに付加する。その後、ステップS610において、第1実施形態と同様に、固体撮像装置100は、第1検査信号を画像データに付加して撮像システムの信号処理部に出力する。なお、ステップS1310とステップS610の順序は逆であってもよい。
In step S1310, the solid-
画像処理部には第1検査信号の期待値と第2検査信号の期待値があらかじめ保持されている。ステップS1320において、画像処理部は、画像データに含まれる第1検査信号と第1検査信号の期待値とを照合する一致判定と、更に、画像データに含まれる第2検査信号と第2検査信号の期待値とを照合する一致判定とを行う。 The image processing unit holds in advance the expected value of the first inspection signal and the expected value of the second inspection signal. In step S1320, the image processing unit matches the first inspection signal included in the image data with the expected value of the first inspection signal, and further includes the second inspection signal and the second inspection signal included in the image data. A match determination is performed by comparing with the expected value.
これらの双方が一致する場合(ステップS1320においてYes)には、撮像システムは、列メモリ106及び列増幅回路1002が正常であると判定(ステップS1330)し、ステップS600に移行して画像データの取得を継続する。
If both match (Yes in step S1320), the imaging system determines that the
一致判定において少なくとも一方が一致しない場合(ステップS1320においてNo)には、撮像システムは、列メモリ106又は列増幅回路1002が異常であると判定し、固体撮像装置100の異常を示す警報を発報する(ステップS1340)。その後、処理はステップS650に移行する。ステップS650において、撮像システムは、固体撮像装置100の動作を停止する。
If at least one does not match in the match determination (No in step S1320), the imaging system determines that the
以上のように、本実施形態によれば、第1実施形態で述べた列メモリ106の検査に係る効果に加え、列増幅回路1002の検査を行うことができる。これにより、より精度よく固体撮像装置の異常検出を行うことが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects related to the inspection of the
なお、第2検査信号は、比較回路部104等からなる読み出し部を経由して出力されるので、読み出し部に起因するノイズを含み得る。したがって、第2検査信号を用いた一致判定においては、このノイズによる誤差を考慮して判定を行うことが望ましい。たとえば、想定されるノイズによる誤差以上に期待値との不一致がある場合に異常と判定するといった判定基準が用いられ得る。
Note that the second inspection signal is output via a reading unit including the
また、第2検査信号による検査対象は列増幅回路1002に限定されず、画素信号が伝達される経路内に設けられた要素、例えば垂直信号線、入力選択回路1001等も検査対象とすることができる。
In addition, the inspection target by the second inspection signal is not limited to the
[第4実施形態]
図14は、本発明の第4実施形態に係る固体撮像装置100の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の固体撮像装置100には、第3実施形態の構成に加えて、判定回路1402が更に設けられている。判定回路1402は、第2実施形態の第1判定部701と同様の機能を有する第1判定部701と、第2判定部1401とを含む。
[Fourth Embodiment]
FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration of a solid-
判定回路1402は、第3実施形態におけるステップS1320に相当する一致判定を行い、その一致判定結果である第1判定結果及び第2判定結果を出力する機能を有する回路である。この一致判定を行うため、第1判定部701には、電圧供給部109から出力される第1検査信号が入力される。また、第2判定部1401には、入力選択回路1001の電圧源1101から出力される第2検査信号が入力される。この第1検査信号及び第2検査信号は一致判定における比較対象である期待値として用いられる。第1判定部701には、列メモリ106に記憶され、その後列メモリ106から出力される第1検査信号も入力される。これにより、第1判定部701は、列メモリ106から出力された第1検査信号と期待値との一致判定を行うことができる。第2判定部1401には、AD変換後に列メモリ106に記憶され、その後列メモリ106から出力される第2検査信号も入力される。これにより、第2判定部1401は、列メモリ106から出力された第2検査信号と期待値との一致判定を行うことができる。
The
図15(a)乃至図15(f)には、第4実施形態に係る固体撮像装置100の画像出力回路108から出力される1フレームの画像データの構成を示す模式図である。領域1501は、第2判定部1401での判定の結果を示す第2判定結果のデータを示している。領域1502は、第1判定結果と第2判定結果をまとめて1つの判定結果としたデータを示している。本実施形態では、図8(a)乃至図8(e)に示される画像データ及び第1判定結果に加えて、第2判定結果を更に付加して出力する。図15(a)に示されるように、第2判定結果のデータは、1フレームの画像データに付加されて出力される。また、図15(a)に示す例では、第2判定結果のデータは、画像データよりも下側に付加されており、すなわち、メモリ検査パターンのデータの出力後に出力されている。しかしながら、この順序は逆でもよく、図15(b)に示されるように列増幅回路検査パターンのデータは、画像データよりも上側に付加されていてもよい。言い換えると、画像データの出力よりも前に列増幅回路検査パターンのデータが出力されてもよい。更に、図15(c)に示されるように、第1判定結果と第2判定結果の順序は図15(a)と逆であってもよく、この順序は限定されない。
FIGS. 15A to 15F are schematic diagrams illustrating a configuration of one frame of image data output from the
また、第1判定結果を複数の画像データに分割して付加する場合には、図15(d)に示されるように当該複数の画像データのうちの1つに第2判定結果を付加してもよい。また、図15(e)に示されるように、第1判定結果が付加されていない画像データに第2判定結果を付加してもよい。更に別の例としては、図15(f)に領域1502として示されるように第1判定結果と第2判定結果をまとめて1つの判定結果として画像データに付加してもよい。
Further, when the first determination result is divided and added to a plurality of image data, the second determination result is added to one of the plurality of image data as shown in FIG. Also good. In addition, as shown in FIG. 15E, the second determination result may be added to image data to which the first determination result is not added. As yet another example, the first determination result and the second determination result may be combined and added to the image data as one determination result, as shown as an
図16は、第4実施形態に係る固体撮像装置100を含む撮像システムの動作を示すフローチャートである。図6、図9又は図13と同様の動作が行われるステップについては説明を省略又は簡略化することがある。
FIG. 16 is a flowchart illustrating the operation of the imaging system including the solid-
ステップS1610において、入力選択回路1001の電圧源1101は第2検査信号を列増幅回路1002と第2判定部1401に出力する。列メモリ106は、デジタル信号に変換された第2検査信号を記憶し、その後、記憶した第2検査信号を第2判定部1401に出力する。電圧源1101から直接第2判定部1401に出力された第2検査信号は一致判定における比較対象である期待値として用いられる。なお、この期待値として用いられる第2検査信号は、例えば第2判定部1401において、一致判定の処理に適するようにデジタル信号に変換されたものであり得る。
In step S1610, the
ステップS1620において第1判定部701は、列メモリ106から出力された第1検査信号と期待値とを照合して一致判定を行う。また、第2判定部1401は、列メモリ106から出力された第2検査信号と期待値とを照合して一致判定を行う。
In step S <b> 1620, the
これらの双方が一致する場合(ステップS1620においてYes)には、撮像システムは、列メモリ106及び列増幅回路1002が正常であると判定(ステップS1630)する。その後、ステップS1640において、第1判定部701は、列メモリ106が正常であるという第1判定結果のデータを画像データに付加し、第2判定部1401は、列増幅回路1002が正常であるという第2判定結果のデータを画像データに付加する。そして、画像出力回路108は、第1判定結果及び第2判定結果のデータが付加された画像データを出力する。その後、処理はステップS600に移行して画像データの取得を継続する。
If both match (Yes in step S1620), the imaging system determines that the
一致判定において少なくとも一方が一致しない場合(ステップS1620においてNo)には、撮像システムは、列メモリ106又は列増幅回路1002が異常であると判定(ステップS1650)。その後、ステップS1660において、第1判定部701及び第2判定部1401は、それぞれ第1判定結果及び第2判定結果のデータを画像データに付加する。画像出力回路108は、第1判定結果及び第2判定結果のデータが付加された画像データを出力する。この画像データを受けて撮像システムは、固体撮像装置100の異常を示す警報を発報し、固体撮像装置100の動作を停止する(ステップS970)。
If at least one does not match in the match determination (No in step S1620), the imaging system determines that the
以上のように、本実施形態によれば、第1実施形態で述べた列メモリ106の検査に係る効果に加え、列増幅回路1002の検査を行うことができる。これにより、より精度よく固体撮像装置の異常検出を行うことが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects related to the inspection of the
[第5実施形態]
本発明の第5実施形態に係る固体撮像装置及び固体撮像装置の故障検知方法について、図17乃至図25を用いて説明する。
総ての列メモリを同時に検査するためには、列メモリの構成ビット数に対応した出力回路が求められるが、列メモリの構成等によっては出力回路の回路規模を増大する必要がある。本実施形態では、出力回路の回路規模を増大することなく、列メモリや読み出し部の故障検査をリアルタイムで実現しうる固体撮像装置を示す。
[Fifth Embodiment]
A solid-state imaging device and a failure detection method for the solid-state imaging device according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In order to test all the column memories at the same time, an output circuit corresponding to the number of bits constituting the column memory is required. However, the circuit scale of the output circuit needs to be increased depending on the configuration of the column memory. In the present embodiment, a solid-state imaging device capable of realizing a fault inspection of a column memory and a reading unit in real time without increasing the circuit scale of an output circuit is shown.
図17は、本実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図18は、本実施形態に係る固体撮像装置における画素の構成例を示す回路図である。図19乃至図21は、本実施形態に係る固体撮像装置におけるメモリ部、水平走査回路及び水平転送回路の構成例を示すブロック図である。図22は、本実施形態に係る固体撮像装置における1行の読み出し動作を説明する概略図である。図23は、本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示す概略図である。図24は、固体撮像装置の外部の信号処理装置におけるデータの構成例を示す模式図である。図25は、本実施形態に係る固体撮像装置の故障検知方法を示すフローチャートである。 FIG. 17 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the solid-state imaging apparatus according to the present embodiment. FIG. 18 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a pixel in the solid-state imaging device according to the present embodiment. 19 to 21 are block diagrams illustrating configuration examples of the memory unit, the horizontal scanning circuit, and the horizontal transfer circuit in the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 22 is a schematic diagram for explaining the readout operation for one row in the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 23 is a schematic diagram illustrating a driving method of the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 24 is a schematic diagram illustrating a data configuration example in a signal processing device outside the solid-state imaging device. FIG. 25 is a flowchart illustrating a failure detection method for the solid-state imaging device according to the present embodiment.
本実施形態による固体撮像装置100は、図17に示すように、画素アレイ部10、垂直走査回路20、比較回路部40、メモリ部50、カウンタ52、電圧供給部54、水平走査回路60、水平転送回路70、出力回路80、タイミングジェネレータ90を含む。
As shown in FIG. 17, the solid-
画素アレイ部10には、複数の行及び複数の列を含む行列を構成するように配された複数の画素12が設けられている。画素アレイ部10の各行には、第1の方向(図17において横方向)に延在して、制御線14が配されている。制御線14は、第1の方向に並ぶ画素12にそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。本明細書では、制御線14の延在する第1の方向を、行方向と表記することがある。また、画素アレイ部10の各列には、第1の方向と交差する第2の方向(図17において縦方向)に延在して、出力線16が配されている。出力線16は、第2の方向に並ぶ画素12にそれぞれ接続され、これら画素12に共通の信号線をなしている。本明細書では、出力線16の延在する第2の方向を、列方向と表記することがある。
The
各行の制御線14は、垂直走査回路20に接続されている。各列の出力線16は、比較回路部40に接続されている。比較回路部40は、メモリ部50に接続されている。メモリ部50には、カウンタ52、電圧供給部54、水平走査回路60が接続されている。メモリ部50は、また、水平転送回路70を介して出力回路80に接続されている。垂直走査回路20、カウンタ52、電圧供給部54、水平走査回路60には、タイミングジェネレータ90が接続されている。
The
垂直走査回路20は、画素12から画素信号を読み出す際に画素12内の読み出し回路を駆動するための制御信号を、制御線14を介して画素12に供給する回路部である。
The
比較回路部40は、画素信号をサンプリングしホールドするサンプルホールド回路、参照信号を生成する参照信号生成部、参照信号と画素信号とを比較する比較器を含む。サンプルホールド回路及び比較器は、画素アレイ部10の各列に対応してそれぞれ設けられている。比較回路部40は、比較器による画素信号と参照信号との比較の結果に応じたラッチ信号を、メモリ部50に出力する。比較回路部40は、カウンタ52とともにAD変換回路部を構成する。
The
カウンタ52は、カウント動作を行い、メモリ部50にカウント値を出力する。メモリ部50は、比較回路部40の各列の比較器からラッチ信号が出力されたタイミングにおけるカウント値を、画素アレイ部10の各列に対応して設けられた列メモリに記憶する。電圧供給部54は、メモリ部50の各列の列メモリの各ビットに対応する記憶領域に、当該列メモリが記憶するデジタル値を所望の値に設定するための電圧を供給する。
The
水平走査回路60は、メモリ部50の各列の列メモリに記憶された画素信号を出力するための制御信号をメモリ部50に供給する回路部である。水平転送回路70は、水平走査回路60からの制御信号に応じてメモリ部50から出力された画素信号のデジタル値を出力回路80に転送する回路部である。出力回路80は、メモリ部50から受信した画素信号のデジタル値に対して相関二重サンプリング(CDS:Correlated Double Sampling)等の処理を行う信号処理部や、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)等の外部インターフェースを含む。
The
タイミングジェネレータ90は、垂直走査回路20、カウンタ52、電圧供給部54、水平走査回路60等にタイミング信号を供給し、各部の動作タイミングを制御する。タイミング信号の少なくとも一部は、固体撮像装置100の外部から供給されてもよい。
The
図18は、画素12の構成例を示す回路図である。図18には、同じ列の出力線16に接続された2つの画素12を抜き出して示している。それぞれの画素12は、光電変換部PDと、転送トランジスタM1と、リセットトランジスタM2と、増幅トランジスタM3と、選択トランジスタM4とを含む。
FIG. 18 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the
光電変換部PDは、例えばフォトダイオードであり、アノードが接地電圧端子に接続され、カソードが転送トランジスタM1のソースに接続されている。転送トランジスタM1のドレインは、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートに接続されている。転送トランジスタM1のドレイン、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートの接続ノードは、いわゆるフローティングディフュージョンFDであり、このノードが含む容量成分からなる電荷電圧変換部を構成する。リセットトランジスタM2のドレイン及び増幅トランジスタM3のドレインは、電源電圧端子(VDD)に接続されている。増幅トランジスタM3のソースは、選択トランジスタM4のドレインに接続されている。選択トランジスタM4のソースは、出力線16に接続されている。なお、トランジスタのソースとドレインの呼称は、トランジスタの導電型や着目する機能等に応じて異なることがあり、上述のソースとドレインとは逆の名称で呼ばれることもある。
The photoelectric conversion unit PD is, for example, a photodiode, and has an anode connected to the ground voltage terminal and a cathode connected to the source of the transfer transistor M1. The drain of the transfer transistor M1 is connected to the source of the reset transistor M2 and the gate of the amplification transistor M3. A connection node between the drain of the transfer transistor M1, the source of the reset transistor M2, and the gate of the amplifying transistor M3 is a so-called floating diffusion FD, and forms a charge-voltage conversion unit including a capacitance component included in the node. The drain of the reset transistor M2 and the drain of the amplification transistor M3 are connected to the power supply voltage terminal (VDD). The source of the amplification transistor M3 is connected to the drain of the selection transistor M4. The source of the selection transistor M4 is connected to the
図18に示す回路構成の場合、各行の制御線14は、転送ゲート信号線、リセット信号線及び選択信号線(いずれも図示せず)を含む。転送ゲート信号線は、対応する行に属する画素12の転送トランジスタM1のゲートに接続され、垂直走査回路20から出力された制御信号PTXを転送トランジスタM1のゲートに供給する。リセット信号線は、対応する行に属する画素12のリセットトランジスタM2のゲートに接続され、垂直走査回路20から出力された制御信号PRESをリセットトランジスタM2のゲートに供給する。選択信号線は、対応する行に属する画素12の選択トランジスタM4のゲートに接続され、垂直走査回路20から出力された制御信号PSELを選択トランジスタM4のゲートに供給する。画素12の各トランジスタがN型トランジスタで構成される場合、垂直走査回路20からハイレベルの制御信号が供給されると対応するトランジスタがオンとなり、垂直走査回路20からローレベルの制御信号が供給されると対応するトランジスタがオフとなる。
In the case of the circuit configuration shown in FIG. 18, the
図19は、メモリ部50、水平走査回路60、水平転送回路70、出力回路80の構成例を示している。ここでは、メモリ部50の各列の列メモリが記憶領域S1〜S12の12ビットで構成され、出力回路80から出力される画像データがDATA1〜DATA10の10ビットで構成される場合を想定している。
FIG. 19 shows a configuration example of the
画素アレイ部10から読み出される画素信号は、光電変換部PDで生成された電荷に基づく光信号に加えて、画素アレイ部10内における暗電流等のノイズ成分をオフセットとして含む。そこで、メモリ部50の各列の列メモリは、出力回路80から出力する10ビットの画像データよりも大きい桁数のデジタル値を記憶可能なメモリ、例えば12ビットのメモリにより構成する。このように構成することで、光信号がノイズ成分によって飽和するのを防止し、十分なダイナミックレンジを確保することができる。
The pixel signal read from the
メモリ部50の各列の列メモリの記憶領域S1〜S12に記憶されたデジタル値は、水平走査回路60からの制御信号に従い、水平転送回路70を介して出力回路80へと転送される。出力回路80は、転送されたデジタル値に対してノイズ除去等の演算処理を行い、DATA1〜DATA10の10ビットの画像データを出力する。
The digital values stored in the storage areas S1 to S12 of the column memory of each column of the
図20は、メモリ部50、水平走査回路60、水平転送回路70、出力回路80の他の構成例を示している。図20の構成例は、水平走査回路60を複数(N個)のブロック60−1,60−2,…,60−Nに分割しているほかは、図19の構成例と基本的に同様である。水平走査回路60を図20に示すように複数のブロック60−1,60−2,…,60−Nに分割し、走査対象の列及び該当ブロックを動作するようにしてもよい。
FIG. 20 shows another configuration example of the
図21は、メモリ部50、水平走査回路60、水平転送回路70、出力回路80の他の構成例を示している。図19及び図20に示される構成例では、水平転送回路70のチャンネルの数が1つであるが、水平転送回路70のチャンネルの数は複数であってもよい。図21は、水平転送回路70のチャンネルの数が2つの場合におけるメモリ部50、水平走査回路60、水平転送回路70、出力回路80の構成例を示している。なお、水平転送回路70のチャンネルの数は、3つ以上であってもよい。
FIG. 21 shows another configuration example of the
水平転送回路70は、チャンネルaに対応する水平転送回路70Aと、チャンネルbに対応する水平転送回路70Bとを含む。チャンネルaは、メモリ部50の奇数列の列メモリに接続され、出力回路80から出力される画像データ(DATA1a〜DATA10a)に対応する。チャンネルbは、メモリ部50の偶数列の列メモリに接続され、出力回路80から出力される画像データ(DATA1b〜DATA10b)に対応する。チャンネルaの画像データとチャンネルbの画像データは、水平走査回路60から供給される共通の制御信号を用いることによって並列に読み出すことが可能である。
The
次に、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法について説明する。
被写体の光学像が画素アレイ部10に入射すると、各画素12の光電変換部PDは、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換(光電変換)するとともに、生じた電荷を蓄積する。転送トランジスタM1は、オンすることにより光電変換部PDの電荷をフローティングディフュージョンFDに転送する。フローティングディフュージョンFDは、その容量成分による電荷電圧変換によって、光電変換部PDから転送された電荷の量に応じた電圧となる。増幅トランジスタM3は、ドレインに電源電圧が供給され、ソースに選択トランジスタM4を介して図示しない電流源からバイアス電流が供給される構成となっており、ゲートを入力ノードとする増幅部(ソースフォロワ回路)を構成する。これにより増幅トランジスタM3は、フローティングディフュージョンFDの電圧に基づく信号を、選択トランジスタM4を介して出力線16に出力する。リセットトランジスタM2は、オンすることによりフローティングディフュージョンFDを電源電圧端子から供給される電圧VDDに応じた電圧にリセットする。
Next, the driving method of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described.
When the optical image of the subject enters the
画素12の転送トランジスタM1、リセットトランジスタM2及び選択トランジスタM4は、タイミングジェネレータ90による制御のもとで垂直走査回路20から供給される制御信号PTX,PRES,PSELにより、行単位で制御される。制御信号PSELにより選択された行に属する画素12の画素信号は、それぞれの画素12の対応する出力線16に、同時に出力される。
The transfer transistor M1, the reset transistor M2, and the selection transistor M4 of the
出力線16に出力された各列の画素信号は、比較回路部40に入力され、対応する列のサンプルホールド回路にそれぞれ保持される。参照信号生成部は、時間の経過に応じて電圧が変化する参照信号を生成する。参照信号の波形には、例えばランプ信号が用いられる。各列の比較器は、サンプルホールド回路に保持された画素信号のレベルと参照信号のレベルとを比較し、これらレベルの大小関係が反転したときに、メモリ部50にラッチ信号を出力する。
The pixel signal of each column output to the
カウンタ52は、タイミングジェネレータ90が生成するクロック信号のクロック数をカウントし、メモリ部50にカウント値を出力する。メモリ部50は、参照信号の変化の開始からラッチ信号の出力までの時間に対応するカウント値を、画素信号のデジタル値として列メモリ(記憶領域S1〜S12)に記憶する。すなわち、比較回路部40、メモリ部50及びカウンタ52は、画素信号をアナログデジタル変換(以下、AD変換と呼ぶ)して記憶する読み出し部及び記憶部としての機能を有する。本明細書では、デジタル信号に変換された画素信号(デジタル画素信号)を、画像データと呼ぶ。複数の画像データによって、1つの画像が構成される。
The counter 52 counts the number of clock signals generated by the
水平走査回路60は、タイミングジェネレータ90による制御のもとで、メモリ部50の各列の列メモリに、列ごとに順次、制御信号を出力する。水平走査回路60から制御信号を受信したメモリ部50は、対応する列の列メモリに記憶された画像データを、水平転送回路70を介して出力回路80へと出力する。
The
出力回路80は、メモリ部50から受信した画像データに対してデジタルCDS等の所定の信号処理を行った後、外部インターフェースを介して信号処理後の画素信号を行単位で外部へと出力する。なお、出力回路80から出力される画素信号は、例えば、固体撮像装置100を含む撮像システムが有する信号処理部である。この信号処理部は、固体撮像装置100が出力する信号に対して所定の信号処理を実行する。
The
画素アレイ部10の1行分の読み出し動作を簡単に説明すると、図22に示すようになる。1行分の読み出し動作は、図22に示すように、画素信号の読み出しを行う期間T1と、画素信号のAD変換及び列メモリへの書き込みを行う期間T2と、列メモリから画像データの読み出しを行う期間T3と、列メモリの初期化を行う期間T4と、を含む。
The readout operation for one row of the
まず、期間T1において、選択された行の画素12からの画素信号の読み出しを行う。当該行の画素12は、画素信号を出力線16に出力する。画素12から読み出された画素信号は比較回路部40に入力され、サンプルホールド回路に保持される。
First, in a period T1, pixel signals are read from the
次いで、期間T2において、比較回路部40、メモリ部50及びカウンタ52において上述の手順によりAD変換が行われ、これにより得られたデジタル信号の画像データがメモリ部50の各列の列メモリに記憶される。
Next, in the period T2, AD conversion is performed in the
次いで、期間T3において、水平走査回路60による列走査に応じてメモリ部50から出力回路80への画像データの読み出しを行う。
Next, in a period T <b> 3, image data is read from the
次いで、期間T4において、メモリ部50の各列の列メモリの初期化を行う。すなわち、電圧供給部54から、メモリ部50の各列の列メモリの記憶領域S1〜S12に、各ビットの値を「0」にする電圧(例えば、0V等の固定電圧)を供給し、メモリ部50の初期化を行い、次の行の画素12の画素信号の読み出しに備える。
Next, in a period T4, the column memory of each column of the
この1行分の読み出し動作を、画素アレイ部10を構成する各行の画素12に対して順次実行することで、1つの画像を構成する複数の画像データを取得する。この動作が、垂直走査である。
The readout operation for one row is sequentially performed on the
図23は、1つの画像を構成する複数の画像データを取得する際の動作(垂直走査)を説明する概略図である。図23には、動画撮像時における画像取得のための走査の概略を2フレーム分だけ抜き出して示している。図23では、全期間に渡って画素12に光が入射しているものとし、メカニカルシャッタによる遮光は考慮しないものとする。
FIG. 23 is a schematic diagram for explaining an operation (vertical scanning) when acquiring a plurality of image data constituting one image. In FIG. 23, an outline of scanning for image acquisition at the time of moving image capturing is extracted for two frames. In FIG. 23, it is assumed that light is incident on the
図23の上段において、横軸は時間であり、縦軸が行を示している。右上がりのハッチングを施した枠のそれぞれは、1つの行に属する複数の画素12に対して行う電子シャッタ動作を表している。電子シャッタ動作とは、光電変換部PDをリセットする動作である。より具体的には、右上がりのハッチングが施された枠で示された期間において、対応する行の画素12の転送トランジスタM1及びリセットトランジスタM2がともにオン状態となる。これにより、光電変換部PDに蓄積された電荷が電源電圧端子(VDD)から排出され、光電変換部PDがリセットされる。この電子シャッタ動作の後、光電変換部PDは入射光を光電変換することにより生じた電荷の蓄積を開始する。
In the upper part of FIG. 23, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents a row. Each of the frames subjected to the right-up hatching represents an electronic shutter operation performed on the plurality of
複数の行の電子シャッタ動作は、行毎に順次行われる。図23では、各行の画素12の電子シャッタ動作が行順次で実行されることを視覚的に示すために、当該枠を斜め方向に並べて示している。複数の行の電子シャッタ動作を行毎に順次行う一連の動作が、シャッタ走査である。
The electronic shutter operation for a plurality of rows is sequentially performed for each row. In FIG. 23, in order to visually indicate that the electronic shutter operation of the
図23において白抜きの枠のそれぞれは、1つの行に属する複数の画素12からの画素信号の読み出し動作を表している。より具体的には、白抜きの枠で示された期間において、対応する行に属する画素12の画素信号が、列毎に順次、読み出される。この動作が、水平走査である。1つの行に属する複数の画素12からの読み出しを行う期間が、1水平期間(1H)である。
In FIG. 23, each white frame represents a pixel signal readout operation from a plurality of
複数の行の読み出し動作は、行毎に順次行われる。図23では、各行の画素12の読み出し動作が行順次で実行されることを視覚的に示すために、当該枠を斜め方向に並べて示している。複数の行の読み出し動作を行毎に順次行う一連の動作が、読み出し走査である。それぞれの行において、電子シャッタ動作の終了から読み出し動作の開始までの期間が、蓄積期間である。蓄積期間の長さが総ての行で同一となるように、走査のタイミングが設定される。
The read operation of a plurality of rows is sequentially performed for each row. In FIG. 23, in order to visually indicate that the readout operation of the
あるフレームにおける読み出し走査が終了してから次のフレームにおける読み出し走査が開始するまでの期間には、メモリ部50の列メモリへの画像データの書き込みは行われない。そこで、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法では、この期間を、メモリ部50が正常に動作しているかどうかを検査する列メモリ検査期間として利用することで、リアルタイムの故障検査を実現している。
In the period from the end of the reading scan in a certain frame to the start of the reading scan in the next frame, image data is not written to the column memory of the
メモリ部50の故障検査は、常に行う必要はなく、必要に応じて実施すればよい。例えば、固体撮像装置の動作モードとして、通常読み出しモードとメモリ故障検査モードとを用意しておき、メモリ故障検査モードが選択されているときにのみメモリ部50の故障検査を実行するように構成することができる。また、メモリ故障検査モードが選択されている場合であっても、必ずしも1フレーム毎に故障検査を実行する必要はなく、所定のフレーム間隔で故障検査を実行するようにしてもよい。
The failure inspection of the
列メモリ検査期間では、図23の下段に示すように、メモリ部50の各列の列メモリへの故障検査用のメモリ検査パターンの書き込みと、メモリ部50の各列の列メモリからのデータの読み出しとを行う。メモリ検査パターンの書き込みは、電圧供給部54からメモリ部50の各列の列メモリの記憶領域S1〜S12に、書き込むべき情報に応じた電圧を供給することにより行う。メモリ部50の各列の列メモリからの読み出しは、読み出し走査における各行の読み出し動作と同様の水平走査により行う。メモリ部50の各列の列メモリからの読み出しに必要な期間は、画素信号の読み出しの場合と同様の1水平期間(1H)である。
In the column memory inspection period, as shown in the lower part of FIG. 23, writing of a memory inspection pattern for failure inspection into the column memory of each column of the
メモリ部50の初期化の際には、電圧供給部54から各記憶領域S1〜S12に「0」を与える電圧を供給している。しかしながら、列メモリ検査期間においては、電圧供給部54から少なくとも一部の各記憶領域S1〜S12に「1」を与える電圧(例えば、メモリ部50の電源電圧と同じ電圧)を入力することもできる。すなわち、電圧供給部54により、所定のメモリ検査パターンのビット配列をメモリ部50に記憶させることができる。この意味で、電圧供給部54は、メモリ部50への検査情報供給部でもある。
When the
メモリ部50の各列の列メモリに書き込むメモリ検査パターンは、特に限定されるものではない。例えば、メモリ部50の総ての列の列メモリの各記憶領域S1〜S12に「0」を書き込む例が挙げられる。或いは、メモリ部50の総ての列の列メモリの各記憶領域S1〜S12に「1」を書き込む例が挙げられる。或いは、列メモリの最上位ビットから順に「0101・・・」を書き込む例が挙げられる。或いは、列メモリの最上位ビットから順に「1010・・・」を入力する例が挙げられる。
The memory test pattern written to the column memory of each column of the
メモリ検査パターンは、列毎に任意に決定することができ、例えば、複数の列で同じであってもよいし、列毎に異なっていてもよい。また、異なる列メモリ検査期間における同じ列のメモリ検査パターンが異なっていてもよい。電圧供給部54は、メモリ部50の各列の列メモリに、任意のメモリ検査パターンに応じた電圧の供給が可能である。
The memory test pattern can be arbitrarily determined for each column. For example, the memory test pattern may be the same for a plurality of columns or may be different for each column. Further, the memory test patterns of the same column in different column memory test periods may be different. The
このように、本実施形態による固体撮像装置の電圧供給部54は、メモリ部50の各列の列メモリに、所定のメモリ検査パターンを書き込むことができる。メモリ部50に書き込む信号は、読み出し部を介さずにデジタル信号で供給されるため、どの桁のビットに対しても外部のノイズの影響を受けずにメモリ部50に記憶される。したがって、より高精度な検査信号をメモリ部50に書き込むことが可能となる。これにより、メモリ部50に書き込んだメモリ検査パターンとメモリ部50から読み出したメモリ検査パターンとを照合することによる異常検出をより高精度に行うことができる。
As described above, the
ところで、図19乃至図21に示す構成例では、1つの画素12から出力される信号のビット数が10ビットであるのに対して、メモリ部50の各列の列メモリのビット数は12ビットである。そのため、メモリ部50の検査において、メモリ部50の各列の列メモリが記憶する12ビットの情報を総て出力するためには、出力回路80を、12ビットの情報を出力するモードを実施できるように構成する必要がある。しかしながら、画像データを10ビットの情報として出力し、更に、列メモリ検査データを12ビットの情報として出力するためには、出力系統を少なくとも2ビット分だけ余計に設ける必要があり、固体撮像装置の構成の増大に繋がる。
By the way, in the configuration example shown in FIGS. 19 to 21, the bit number of the signal output from one
このような観点から、本実施形態による固体撮像装置では、列メモリ検査データを、画像データの出力ビット数以下のビット数(10ビット以下)で出力できるように、2以上のデータに分割して出力するように構成している。すなわち、出力回路80が一度に出力する情報のビット数が、1つの画素12から出力される信号のビット数以下になるように、列メモリのそれぞれが記憶する情報をビット単位で分割して出力する。
From this point of view, in the solid-state imaging device according to the present embodiment, the column memory inspection data is divided into two or more data so that it can be output with the number of bits less than the number of output bits of the image data (10 bits or less). It is configured to output. That is, the information stored in each column memory is divided and output in units of bits so that the number of bits of information output at a time by the
例えば、図23に示すように、メモリ部50の各列の列メモリに所定のメモリ検査パターンを書き込んだ後、メモリ部50から出力回路80への12ビットの列メモリ検査データの転送を2度の水平走査で行う。そして、1度目の水平走査では、メモリ部50の各列の列メモリの最上位ビットから10ビットの情報を出力回路80から出力する。続く2度目の水平走査では、メモリ部50の各列の列メモリの下位2ビットの情報を出力回路80から出力する。すなわち、列メモリ検査データの読み出しは、2行分の読み出し期間に相当する期間の間に行う。1度目の水平走査を行う期間は、各列の列メモリの一部に保持された検査情報を1行分の出力期間に相当する期間(第1の期間)である。同様に、2度目の水平走査を行う期間は、各列の列メモリの他の一部に保持された検査情報を1行分の出力期間に相当する期間(第2の期間)である。第1の期間及び第2の期間は、それぞれ、出力回路80による一の行の画素情報の出力動作と、出力回路80による他の行の画素情報の出力動作の間の期間である。
For example, as shown in FIG. 23, after a predetermined memory test pattern is written in the column memory of each column of the
このようにすることで、メモリ部50の各列の列メモリの記憶領域S1〜S12から読み出した総ての情報は、出力できる信号のビット数が10ビットである出力回路80を用いて固体撮像装置の外部に出力することができる。
In this way, all the information read from the storage areas S1 to S12 of the column memory of each column of the
図23に示した駆動例は、あるフレームの画像データの出力が完了した後、次のフレームの画像データの出力の開始前に、メモリ検査パターンの書き込みと総ての列メモリ検査データの読み出しとを行う例である。本駆動例は、列メモリ検査期間が、列メモリ検査パターンの書き込み及び2度の水平走査による列メモリからの読み出しに必要とされる時間よりも長い場合に適用することができる。 In the driving example shown in FIG. 23, after the output of the image data of a certain frame is completed and before the output of the image data of the next frame is started, writing of the memory test pattern and reading of all the column memory test data are performed. Is an example of This driving example can be applied when the column memory inspection period is longer than the time required for writing the column memory inspection pattern and reading from the column memory by two horizontal scans.
列メモリ検査期間が、列メモリ検査パターンの書き込み及び2度の水平走査による列メモリからの読み出しに必要とされる時間よりも短い場合には、分割した2つの列メモリ検査データを別の列メモリ検査期間に読み出すようにしてもよい。例えば、まず、あるフレームの画像データの出力が完了した後、次のフレームの画像データの出力の開始前に、列メモリ検査パターンの書き込みと、分割した列メモリ検査データのうちの一方の読み出しを行う。次いで、当該次のフレームの画像データの出力が完了した後、列メモリ検査パターンの書き込みと、分割した列メモリ検査データのうちの他方の読み出しを行う。このようにすることで、フレームレートを下げることなく、総ての列メモリ検査データを出力することができる。 If the column memory test period is shorter than the time required for writing the column memory test pattern and reading from the column memory by two horizontal scans, the two divided column memory test data are transferred to another column memory. You may make it read in an inspection period. For example, after the output of the image data of a certain frame is completed, before the output of the image data of the next frame is started, writing of the column memory test pattern and reading of one of the divided column memory test data are performed. Do. Next, after the output of the image data of the next frame is completed, writing of the column memory test pattern and reading of the other of the divided column memory test data are performed. In this way, all the column memory test data can be output without reducing the frame rate.
固体撮像装置から出力された列メモリ検査データは、外部の信号処理装置において、メモリ部50に書き込まれているべき列メモリ検査パターンに対応したデータである期待値と比較される。メモリ部50に書き込むメモリ検査パターンによって、固体撮像装置における種々の故障を推定することができる。
The column memory inspection data output from the solid-state imaging device is compared with an expected value that is data corresponding to the column memory inspection pattern to be written in the
例えば、列メモリ検査データとして、メモリ部50の総ての列の列メモリの各記憶領域S1〜S12に「0」や「1」を書き込んだ場合に、書き込んだ値とは異なる値が読み出された記憶領域があれば、その記憶領域に故障があることを推定することができる。
For example, when “0” or “1” is written in the storage areas S1 to S12 of the column memory of all columns of the
また、図19及び図20に示す構成例においては、メモリ部50の列メモリが水平走査回路60によって1列毎に順次選択され、選択された列の列メモリに記憶されている情報が水平転送回路70を介して出力回路80に順次転送される。このような場合、異なる時刻に水平走査回路60によって選択される列の列メモリに書き込む期待値を異なる値にすることで、水平走査回路60による選択が正しい順番で行われていること、すなわち、水平走査回路60の検査を行うことが可能となる。その際、異なる時刻に水平走査回路60によって選択される列の列メモリに書き込む期待値は、総てを互いに異なる値に設定しなくてもよく、一部の列について期待値を異なる値に設定することによっても、水平走査回路60の簡易的な検査が可能である。異なる値に設定する一部の列の例としては、隣接列や、図20の構成例にあっては水平走査回路60のブロック単位などが考えられる。
In the configuration example shown in FIGS. 19 and 20, the column memory of the
図21に示す構成例のチャンネルaにおいては、異なる時刻に水平走査回路60によって選択される列メモリは、列1,3,5,…の列メモリである。これらの列の列メモリに書き込む期待値を異なる値に設定することで、水平走査回路の検査を行うことが可能である。同様に、チャンネルbにおいては、異なる時刻に水平走査回路60によって選択される列メモリは、列2,4,6,…の列メモリである。これらの列の列メモリに書き込む期待値を異なる値に設定することで、水平走査回路の検査を行うことが可能である。
In the channel a of the configuration example shown in FIG. 21, column memories selected by the
固体撮像装置から出力された列メモリ検査データは、例えば図24に示すように、1フレームの画像のデータに付加することができる。図24(a)は、1フレームの画像のデータ210の後ろに、2つに分割した列メモリ検査データ220A,220Bを付加した例である。例えば、あるフレームの画像データの出力後、次のフレームの画像データの出力前に総ての列メモリ検査データの出力を行う場合のデータ構成として適用可能である。図24(b)は、2つに分割した列メモリ検査データ220A,220Bを別のフレームの画像のデータ210,212の後ろにそれぞれ付加した例である。例えば、あるフレームの画像データの出力後、次のフレームの画像データの出力前に分割した列メモリ検査データの一方を出力し、当該次のフレームの画像データの出力後に分割した列メモリ検査データの他方を出力する場合のデータ構成例として適用可能である。列メモリ検査データは、画像のデータの前に付加してもよい。
The column memory inspection data output from the solid-state imaging device can be added to image data of one frame, for example, as shown in FIG. FIG. 24A shows an example in which column
図25は、本実施形態に係る固体撮像装置を搭載した撮像システムにおける固体撮像装置の故障検知方法を示すフローチャートである。固体撮像装置が搭載される撮像システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、車載カメラ等が挙げられる。また、固体撮像装置が搭載される撮像システムは、後述する実施形態で述べる車両等の移動体に含まれるものであってもよい。図25に示す動作は、主として固体撮像装置と撮像システム内に設けられた信号処理部とにより行われる動作である。 FIG. 25 is a flowchart illustrating a failure detection method of the solid-state imaging device in the imaging system equipped with the solid-state imaging device according to the present embodiment. Examples of the imaging system on which the solid-state imaging device is mounted include a digital still camera, a digital camcorder, a surveillance camera, an in-vehicle camera, and the like. In addition, the imaging system on which the solid-state imaging device is mounted may be included in a moving body such as a vehicle described in an embodiment described later. The operation illustrated in FIG. 25 is mainly performed by the solid-state imaging device and the signal processing unit provided in the imaging system.
撮像システムにおける固体撮像装置の故障検知は、例えば図25に示すフローチャートに従って実施される。 Failure detection of the solid-state imaging device in the imaging system is performed, for example, according to the flowchart shown in FIG.
まず、撮像システムの信号処理部は、固体撮像装置から出力される列メモリ検査データを取得する(ステップS101)。列メモリ検査データの取得は、図22及び図23を用いて説明した手順に従って行われる。 First, the signal processing unit of the imaging system acquires column memory inspection data output from the solid-state imaging device (step S101). The acquisition of the column memory inspection data is performed according to the procedure described with reference to FIGS.
次いで、信号処理部は、取得した列メモリ検査データとその期待値とを照合し、列メモリ検査データとその期待値とが一致しているか否かを判定する(ステップS102)。列メモリ検査データの期待値は、固体撮像装置に異常がない場合に期待される列メモリ検査データの値であり、電圧供給部54によりメモリ部50の各列の列メモリに書き込んだメモリ検査パターンの情報に対応する。なお、列メモリ検査データの期待値は、予め信号処理部に保持されている。
Next, the signal processing unit collates the acquired column memory test data with the expected value, and determines whether or not the column memory test data matches the expected value (step S102). The expected value of the column memory test data is the value of the column memory test data expected when there is no abnormality in the solid-state imaging device, and the memory test pattern written in the column memory of each column of the
固体撮像装置から取得した列メモリ検査データと期待値とが一致している場合(Yes)には、固体撮像装置が正常であると判定し(ステップS103)、撮像を継続する。 If the column memory inspection data acquired from the solid-state imaging device matches the expected value (Yes), it is determined that the solid-state imaging device is normal (step S103), and imaging is continued.
固体撮像装置から取得した列メモリ検査データと期待値とが一致していない場合(No)には、固体撮像装置に異常があると判定し、固体撮像装置の異常を知らせる警報を発報する(ステップS104)。この警報の発報には、表示装置が異常状態であることを表示する等の他の方法によりユーザに異常の発生を認知させることを含み得る。その後、撮像システムは、固体撮像装置の動作を停止する(ステップS105)。 If the column memory inspection data acquired from the solid-state imaging device does not match the expected value (No), it is determined that there is an abnormality in the solid-state imaging device, and an alarm notifying the abnormality of the solid-state imaging device is issued ( Step S104). This alerting may include causing the user to recognize the occurrence of an abnormality by another method such as displaying that the display device is in an abnormal state. Thereafter, the imaging system stops the operation of the solid-state imaging device (step S105).
列メモリ検査データは、フレームとフレームとの間の期間に取得することができるため、動画撮影の間にリアルタイムで列メモリの故障を検知することができる。 Since the column memory inspection data can be acquired in a period between frames, a failure of the column memory can be detected in real time during moving image shooting.
このように、本実施形態によれば、出力回路80の回路規模を増大することなく、メモリ部50や水平走査回路60等の読み出し部の故障検査をリアルタイムで実行することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to execute a failure inspection of the reading unit such as the
[第6実施形態]
本発明の第6実施形態に係る固体撮像装置及び固体撮像装置の故障検知方法について、図26乃至図29を用いて説明する。第5実施形態に係る固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
[Sixth Embodiment]
A solid-state imaging device and a failure detection method for the solid-state imaging device according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same components as those of the solid-state imaging device according to the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
図26及び図27は、本実施形態に係る固体撮像装置におけるメモリ部、水平走査回路及び水平転送回路の構成例を示すブロック図である。図28は、本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。図29は、固体撮像装置の外部の信号処理装置におけるデータの構成例を示す模式図である。 26 and 27 are block diagrams illustrating configuration examples of the memory unit, the horizontal scanning circuit, and the horizontal transfer circuit in the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 28 is a timing chart showing a driving method of the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 29 is a schematic diagram illustrating a data configuration example in the signal processing device outside the solid-state imaging device.
本実施形態による固体撮像装置は、メモリ部50及び水平転送回路70の構成が異なるほかは、第1実施形態による固体撮像装置と同様である。すなわち、本実施形態による固体撮像装置は、図26に示すように、メモリ部50が、各列の列メモリとして、記憶領域S1〜S12に加えて、記憶領域N1〜N10を有している。記憶領域S1〜S12は、12ビットの光信号(S信号)を記憶するメモリ(Sメモリ)である。記憶領域N1〜N10は、10ビットのノイズ信号(N信号)を記憶するメモリ(Nメモリ)である。また、水平転送回路70は、水平走査回路60からの制御信号に応じて、記憶領域S1〜S12に記憶された情報と記憶領域N1〜N10に記憶された情報とを出力回路80に転送するように構成されている。図27は、第5実施形態で説明した図20の場合と同様、水平走査回路60を複数(N個)のブロック60−1,60−2,…,60−Nに分割した構成例である。
The solid-state imaging device according to the present embodiment is the same as the solid-state imaging device according to the first embodiment except that the configurations of the
図28は、本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。図28には、垂直走査回路20から読み出しを行う行の制御線14に供給される制御信号PSEL,PRES,PTX、比較回路部40に入力される画素信号、比較回路部40の参照信号生成部から供給される参照信号を示している。
FIG. 28 is a timing chart showing a driving method of the solid-state imaging device according to the present embodiment. In FIG. 28, control signals PSEL, PRES, and PTX supplied to the
時刻t1において、垂直走査回路20は、画素信号の読み出しを行う行の制御信号PSELをローレベルからハイレベルへと制御し、対応する行に属する画素12の選択トランジスタM4をオンにする。これにより、当該行に属する画素12が選択される。なお、時刻t1において、制御信号PRESはハイレベルであり、当該行に属する画素12のフローティングディフュージョンFDは、電圧VDDに応じた電圧にリセットされている。制御信号PTXは、ローレベルである。
At time t1, the
次いで、時刻t2において、垂直走査回路20は、画素信号の読み出しを行う行の制御信号PRESをハイレベルからローレベルへと制御し、フローティングディフュージョンFDのリセットを解除する。フローティングディフュージョンFDのリセット電圧に応じたノイズ信号(N信号)は、選択トランジスタM4及び出力線16を介して出力され、比較回路部40のサンプルホールド回路に保持される。
Next, at time t2, the
次いで、出力線16の電圧が整定した後の時刻t3において、比較回路部40の参照信号生成部は、参照信号のランプアップを開始する。カウンタ52は、参照信号のランプアップの開始に応じて、タイミングジェネレータ90が生成するクロック信号のクロック数のカウントを開始し、メモリ部50にカウント値を出力する。比較回路部40の比較器は、サンプルホールド回路に保持されたN信号のレベルと参照信号のレベルとの比較演算を開始する。
Next, at time t3 after the voltage of the
時刻t4において、N信号のレベルと参照信号のレベルとの大小関係が変化すると、比較器の出力が反転する。メモリ部50は、参照信号のランプアップの開始から比較器の出力が反転するまでの時間に対応するカウント値を、N信号のデジタル値としてメモリ部50の対応する列の記憶領域N1〜N10に記憶する。
When the magnitude relationship between the level of the N signal and the level of the reference signal changes at time t4, the output of the comparator is inverted. The
次いで、時刻t5において、参照信号生成部が出力する参照信号をリセットし、N信号のAD変換を終了する。 Next, at time t5, the reference signal output by the reference signal generation unit is reset, and AD conversion of the N signal ends.
次いで、時刻t6から時刻t7の期間において、垂直走査回路20は、制御信号PTXをハイレベルに制御し、光電変換部PDで生成・蓄積されている電荷をフローティングディフュージョンFDへと転送する。これにより、フローティングディフュージョンFDは、その容量成分による電荷電圧変換によって、転送された電荷の量に応じた電圧となる。フローティングディフュージョンFDに転送された電荷の量に応じた光信号(S信号)は、選択トランジスタM4及び出力線16を介して出力され、比較回路部40のサンプルホールド回路に保持される。
Next, during the period from time t6 to time t7, the
次いで、出力線16の電圧が整定した後の時刻t8において、比較回路部40の参照信号生成部は、参照信号のランプアップを開始する。カウンタ52は、参照信号のランプアップの開始に応じて、タイミングジェネレータ90が生成するクロック信号のクロック数のカウントを開始し、メモリ部50にカウント値を出力する。比較回路部40の比較器は、サンプルホールド回路に保持されたS信号のレベルと参照信号のレベルとの比較演算を開始する。
Next, at time t8 after the voltage of the
時刻t9において、S信号のレベルと参照信号のレベルとの大小関係が変化すると、比較器の出力が反転する。メモリ部50は、参照信号のランプアップの開始から比較器の出力が反転するまでの時間に対応するカウント値を、S信号のデジタル値としてメモリ部50の対応する列の記憶領域S1〜S12に記憶する。
When the magnitude relationship between the level of the S signal and the level of the reference signal changes at time t9, the output of the comparator is inverted. The
次いで、時刻t10において、参照信号生成部が出力する参照信号をリセットし、S信号のAD変換を終了する。 Next, at time t10, the reference signal output by the reference signal generation unit is reset, and AD conversion of the S signal ends.
次いで、時刻t11において、垂直走査回路20は、制御信号PSELをハイレベルからローレベルへと制御して行の選択を解除し、当該行に属する画素12からの画素信号の読み出しを終了する。
Next, at time t11, the
メモリ部50の各列の記憶領域N1〜N10,S1〜S12に保持されたデジタルN信号及びデジタルS信号は、デジタルN信号、デジタルS信号の順番で、水平転送回路70を介して列毎に出力回路80へと転送される。出力回路80は、S信号のデジタル値からN信号のデジタル値を減算する処理、いわゆるデジタルCDS処理を行い、ノイズを除去した10ビットの画像データを算出し、外部装置へと出力する。
The digital N signal and digital S signal held in the storage areas N1 to N10 and S1 to S12 of each column of the
一方、列メモリ検査においては、列メモリ検査データとして、記憶領域S1〜S12に対応する12ビットの情報と、記憶領域N1〜N10に対応する10ビットの情報との、計22ビット分の情報が必要である。そこで、本実施形態では、列メモリ検査データを、出力回路80の出力ビット数以下のビット数(10ビット以下)の3つのデータに分割して出力するように構成している。すなわち、列メモリ検査データの読み出しは、2行分以上(ここでは3行分)の読み出し期間に相当する期間の間に行われる。 On the other hand, in the column memory inspection, as the column memory inspection data, information of 12 bits corresponding to the storage areas S1 to S12 and information of 10 bits corresponding to the storage areas N1 to N10 is 22 bits in total. is necessary. Therefore, in this embodiment, the column memory test data is divided into three pieces of data having a number of bits less than or equal to the number of output bits of the output circuit 80 (10 bits or less) and output. That is, reading of the column memory inspection data is performed during a period corresponding to a reading period of two or more rows (here, three rows).
例えば、メモリ部50の各列の列メモリに所定のメモリ検査パターンを書き込んだ後、Sメモリ検査用の12ビットの列メモリ検査データを転送する水平走査を2度行い、Nメモリ検査用の10ビットの列メモリ検査データを転送する水平走査を1度行う。そして、1度目の水平走査では、メモリ部50の各列のSメモリの最上位ビットから10ビットの情報を出力回路80から出力する。続く2度目の水平走査では、メモリ部50の各列のSメモリの下位2ビットの情報を出力回路80から出力する。続く3度目の水平走査では、メモリ部50の各列のNメモリの10ビットの情報を出力回路80から出力する。なお、分割した列メモリ検査データを出力する順番は、特に限定されるものではない。
For example, after a predetermined memory test pattern is written in the column memory of each column of the
このようにすることで、メモリ部50の各列の列メモリの記憶領域S1〜S12,N1〜N10から読み出した総ての情報は、出力できる信号のビット数が10ビットである出力回路80を用いて固体撮像装置の外部に出力することができる。
In this way, all information read from the storage areas S1 to S12 and N1 to N10 of the column memory of each column of the
固体撮像装置から出力された列メモリ検査データは、例えば図29に示すように、1フレームの画像のデータに付加することができる。列メモリ検査データを付加する態様は、第5実施形態で説明したように、列メモリ検査期間の長さに応じて変更が可能である。図29(a)は、1フレームの画像のデータ210の後ろに、3つに分割した列メモリ検査データ220A,220B,220Cを付加した例である。図29(b)は、3つに分割した列メモリ検査データ220A,220B,220Cを別のフレームの画像のデータ210,212,214の後ろにそれぞれ付加した例である。図29(c)は、列メモリ検査データ220A,220Bをフレームの画像のデータ210の後ろに、列メモリ検査データ220Cをフレームの画像のデータ212の後ろに、それぞれ付加した例である。列メモリ検査データは、画像のデータの前に付加してもよい。
The column memory inspection data output from the solid-state imaging device can be added to image data of one frame as shown in FIG. 29, for example. As described in the fifth embodiment, the mode of adding the column memory inspection data can be changed according to the length of the column memory inspection period. FIG. 29A is an example in which column
このように、本実施形態によれば、出力回路80の回路規模を増大することなく、メモリ部50や水平走査回路60等の読み出し部の故障検査をリアルタイムで実行することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to execute a failure inspection of the reading unit such as the
[第7実施形態]
本発明の第7実施形態に係る固体撮像装置及び固体撮像装置の故障検知方法について、図30乃至図33を用いて説明する。第5及び第6実施形態に係る固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
[Seventh Embodiment]
A solid-state imaging device and a failure detection method for the solid-state imaging device according to the seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 30 to 33. The same components as those of the solid-state imaging device according to the fifth and sixth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
図30は、本実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図31及び図32は、本実施形態に係る固体撮像装置におけるメモリ部、水平走査回路及び水平転送回路の構成例を示すブロック図である。図33は、本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。 FIG. 30 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment. 31 and 32 are block diagrams illustrating configuration examples of the memory unit, the horizontal scanning circuit, and the horizontal transfer circuit in the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 33 is a timing chart illustrating a method for driving the solid-state imaging device according to the present embodiment.
本実施形態による固体撮像装置100は、図30に示すように、画素アレイ部10と比較回路部40との間に設けられた増幅回路部30を更に有する点で、第5及び第6実施形態による固体撮像装置とは異なっている。画素アレイ部10に配された各列の出力線16は、増幅回路部30に接続されている。増幅回路部30は、画素アレイ部10の各列に対応して設けられた複数の列増幅回路(図示せず)を含む。各列の列増幅回路は、画素アレイ部10の出力線16から出力されたアナログ画素信号を所定の増幅率で増幅して比較回路部40に出力する。列増幅回路は、増幅率が可変であり、画素信号の出力レベルに応じて増幅率を変更する機能を備えている。列増幅回路で増幅された画素信号は、比較回路部40の対応する列の比較器に入力される。
The solid-
また、本実施形態による固体撮像装置は、図31に示すように、メモリ部50が、各列の列メモリとして、光信号を記憶する記憶領域S1〜S12及びノイズ信号を記憶する記憶領域N1〜N10に加えて、判定信号を記憶する記憶領域Jを更に有している。記憶領域Jには、画素信号を増幅回路部30で処理する際に対応する列の列増幅回路の増幅率が変更されたかどうかの情報が記憶される。例えば、増幅率が変更されていない場合には「0」が記憶され、増幅率が変更されている場合には「1」が記憶される。また、水平転送回路70は、水平走査回路60からの制御信号に応じて、記憶領域S1〜S12に記憶された情報、記憶領域N1〜N10に記憶された情報及び記憶領域Jに記憶された情報を出力回路80に転送するように構成されている。図32は、第5実施形態で説明した図20の場合と同様、水平走査回路60を複数(N個)のブロック60−1,60−2,…,60−Nに分割した構成例である。
In the solid-state imaging device according to the present embodiment, as shown in FIG. 31, the
図33は、本実施形態に係る固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。図33には、垂直走査回路20から読み出しを行う行の制御線14に供給される制御信号PSEL,PRES,PTX、増幅回路部30で増幅され比較回路部40に入力される画素信号、比較回路部40の参照信号生成部から供給される参照信号を示している。
FIG. 33 is a timing chart showing the operation of the solid-state imaging device according to the present embodiment. In FIG. 33, the control signals PSEL, PRES, and PTX supplied to the
時刻t1から時刻t7までの動作は、図28を用いて説明した第6実施形態による固体撮像装置の動作と同様である。時刻t7までの動作により、フローティングディフュージョンFDには光電変換部PDで生成された電荷が転送されている。比較回路部40には、フローティングディフュージョンFDに転送された電荷の量に応じた信号を列増幅回路において所定の増幅率で増幅した画素信号が入力される。
The operation from time t1 to time t7 is the same as that of the solid-state imaging device according to the sixth embodiment described with reference to FIG. By the operation up to time t7, the charge generated by the photoelectric conversion unit PD is transferred to the floating diffusion FD. The
次いで、時刻t8から時刻t9の期間に、画素信号の出力レベルを判定するための参照信号を比較回路部40の比較器に供給し、画素信号との比較を行う。画素信号の出力レベルの判定は、S信号のAD変換期間の短縮の要否を判断するために行うものである。
Next, in the period from time t8 to time t9, a reference signal for determining the output level of the pixel signal is supplied to the comparator of the
この参照信号をリセットする時刻t9までの期間に、例えば図33に実線で示すように参照信号のレベルが画素信号のレベルに達した場合には、S信号のAD変換期間を短縮する必要はないものと判定する。そして、増幅回路部30の増幅率は変化せず、時刻t10から光信号のAD変換処理を開始する。時刻t11においてS信号のレベルと参照信号のレベルとの大小関係が変化した場合、メモリ部50は、時刻t10から時刻t11までの時間に対応するカウント値を、S信号のデジタル値としてメモリ部50の記憶領域S1〜S12に記憶する。また、増幅回路部30の増幅率は変化していないため、メモリ部50の記憶領域Jには、その旨を示す情報、例えば「0」を記憶する。
In the period up to time t9 when the reference signal is reset, for example, when the level of the reference signal reaches the level of the pixel signal as shown by a solid line in FIG. 33, it is not necessary to shorten the AD conversion period of the S signal. Judge that it is. Then, the amplification factor of the
一方、参照信号をリセットする時刻t9までの期間に、例えば図33に点線で示すように参照信号のレベルが画素信号のレベルに達しない場合には、AD変換に長時間を要すると推定されるため、S信号のAD変換期間を短縮する必要があるものと判定する。そして、増幅回路部30の増幅率を下げ、比較器に入力される画素信号のレベルを下げる。ここでは、増幅回路部30の増幅率を1/4倍に低下するものとする。そして、信号レベルを下げた画素信号に対して、時刻t10から光信号のAD変換処理を開始する。時刻t11′においてS信号のレベルと参照信号のレベルとの大小関係が変化した場合、メモリ部50は、時刻t10から時刻t11′までの時間に対応するカウント値を、S信号のデジタル値としてメモリ部50の記憶領域S1〜S12に記憶する。また、増幅回路部30の増幅率を変化しているため、メモリ部50の記憶領域Jには、その旨を示す情報、例えば「1」を記憶する。
On the other hand, if the level of the reference signal does not reach the level of the pixel signal as indicated by a dotted line in FIG. 33, for example, until the time t9 when the reference signal is reset, it is estimated that AD conversion takes a long time. Therefore, it is determined that the AD conversion period of the S signal needs to be shortened. Then, the amplification factor of the
メモリ部50の各列の記憶領域N1〜N10,S1〜S12に保持されたデジタルN信号及びデジタルS信号は、デジタルN信号、デジタルS信号の順番で、水平転送回路70を介して列毎に出力回路80へと転送される。判定信号は、デジタルN信号とともに出力回路80へ転送することができる。
The digital N signal and digital S signal held in the storage areas N1 to N10 and S1 to S12 of each column of the
出力回路80は、S信号のデジタル値からN信号のデジタル値を減算する処理、いわゆるデジタルCDS処理を行う。その際、判定信号の情報を確認し、S信号に対する増幅回路部30の増幅率を変化している場合には、増幅率の変化倍率を考慮する。例えば、S信号に対する増幅回路部30の増幅率を1/4倍に変更している場合には、S信号のデジタル値を4倍した値からN信号のデジタル値を減算する。S信号に対する増幅回路部30の増幅率の変化の有無は、デジタルN信号とともに出力回路80へ転送される判定情報をもとにして判断することができる。
The
本実施形態による固体撮像装置では、列メモリ検査データとして、記憶領域S1〜S12に対応する12ビットの情報と、記憶領域N1〜N10に対応する10ビットの情報と、記憶領域Jに対応する1ビットの情報の、計23ビット分の情報が必要である。出力回路80の出力ビット数以下のビット数(10ビット以下)で列メモリ検査データを出力するためには、第6実施形態の場合と同様、列メモリ検査データを3以上のデータに分割して出力するように構成すればよい。 In the solid-state imaging device according to the present embodiment, as column memory inspection data, 12-bit information corresponding to the storage areas S1 to S12, 10-bit information corresponding to the storage areas N1 to N10, and 1 corresponding to the storage area J A total of 23 bits of bit information are required. In order to output the column memory test data with the number of bits less than or equal to the number of output bits of the output circuit 80 (10 bits or less), the column memory test data is divided into three or more data as in the sixth embodiment. What is necessary is just to comprise so that it may output.
列メモリ検査データを分割する態様や、分割したデータを固体撮像装置から出力する順番は、特に限定されるものではない。例えば、列メモリ検査データは、Sメモリの上位10ビットの情報、Sメモリの下位2ビットと判定信号の1ビットの情報、Nメモリの10ビットの情報、の3行分の検査情報として出力することができる。 The mode of dividing the column memory inspection data and the order of outputting the divided data from the solid-state imaging device are not particularly limited. For example, the column memory inspection data is output as inspection information for three rows of information on the upper 10 bits of the S memory, information on the lower 2 bits of the S memory and 1 bit of the determination signal, and information on the 10 bits of the N memory. be able to.
このように、本実施形態によれば、出力回路80の回路規模を増大することなく、メモリ部50や水平走査回路60等の読み出し部の故障検査をリアルタイムで実行することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to execute a failure inspection of the reading unit such as the
[第8実施形態]
本発明の第8実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法について、図34を用いて説明する。第5乃至第7実施形態に係る固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
[Eighth Embodiment]
A driving method of the solid-state imaging device according to the eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the solid-state imaging device according to the fifth to seventh embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
本実施形態では、第7実施形態による固体撮像装置の他の駆動方法を説明する。本実施形態による固体撮像装置の全体構成は、第7実施形態による固体撮像装置と同様である。本実施形態では、増幅回路部30の増幅率を変化する代わりに、比較回路部40におけるAD変換ゲインを変化することにより、S信号のAD変換期間を最適化する。AD変換ゲインは、比較器に供給する参照信号の傾きにより可変である。
In the present embodiment, another driving method of the solid-state imaging device according to the seventh embodiment will be described. The overall configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment is the same as that of the solid-state imaging device according to the seventh embodiment. In the present embodiment, the AD conversion period of the S signal is optimized by changing the AD conversion gain in the
図34は、本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。図34には、垂直走査回路20から読み出しを行う行の制御線14に供給される制御信号PSEL,PRES,PTX、増幅回路部30で増幅され比較回路部40に入力される画素信号、比較回路部40の参照信号生成部から供給される参照信号を示している。
FIG. 34 is a timing chart showing a driving method of the solid-state imaging device according to the present embodiment. In FIG. 34, control signals PSEL, PRES, and PTX supplied from the
時刻t1から時刻t7までの動作は、図28を用いて説明した第6実施形態による固体撮像装置の動作と同様である。時刻t7までの動作により、フローティングディフュージョンFDには光電変換部PDで生成された電荷が転送されている。比較回路部40には、フローティングディフュージョンFDに転送された電荷の量に応じた信号を列増幅回路において所定の増幅率で増幅した画素信号が入力される。
The operation from time t1 to time t7 is the same as that of the solid-state imaging device according to the sixth embodiment described with reference to FIG. By the operation up to time t7, the charge generated by the photoelectric conversion unit PD is transferred to the floating diffusion FD. The
次いで、時刻t8から時刻t9の期間に、画素信号の出力レベルを判定するための参照信号を比較回路部40の比較器に供給し、画素信号との比較を行う。画素信号の出力レベルの判定は、S信号のAD変換期間の短縮の要否を判断するために行うものである。
Next, in the period from time t8 to time t9, a reference signal for determining the output level of the pixel signal is supplied to the comparator of the
この参照信号をリセットする時刻t9までの期間に、例えば図34に実線で示すように参照信号のレベルが画素信号のレベルに達した場合には、S信号のAD変換期間を短縮する必要はないものと判定する。そして、AD変換に用いる参照信号の傾きは変化せず、時刻t10から光信号のAD変換処理を開始する。時刻t11においてS信号のレベルと参照信号のレベルとの大小関係が変化した場合、メモリ部50は、時刻t10から時刻t11までの時間に対応するカウント値を、S信号のデジタル値としてメモリ部50の記憶領域S1〜S12に記憶する。また、AD変換に用いる参照信号の傾きは変化していないため、メモリ部50の記憶領域Jには、その旨を示す情報、例えば「0」を記憶する。
In the period up to time t9 when the reference signal is reset, for example, when the level of the reference signal reaches the level of the pixel signal as shown by a solid line in FIG. 34, it is not necessary to shorten the AD conversion period of the S signal. Judge that it is. Then, the slope of the reference signal used for AD conversion does not change, and the AD conversion processing of the optical signal is started from time t10. When the magnitude relationship between the level of the S signal and the level of the reference signal changes at time t11, the
一方、参照信号をリセットする時刻t9までの期間に、例えば図34に点線で示すように参照信号のレベルが画素信号のレベルに達しない場合には、AD変換に長時間を要すると推定されるため、参照信号の傾きを増加してAD変換ゲインを下げる。ここでは、参照信号の傾きを4倍にしてAD変換ゲインを1/4に低下するものとする。そして、傾きを増加した参照信号を用いて、時刻t10から光信号のAD変換処理を開始する。時刻t11′においてS信号のレベルと参照信号のレベルとの大小関係が変化した場合、メモリ部50は、時刻t10から時刻t11′までの時間に対応するカウント値を、S信号のデジタル値としてメモリ部50の記憶領域S1〜S12に記憶する。また、比較回路部40のAD変換ゲインを変化しているため、メモリ部50の記憶領域Jには、その旨を示す情報、例えば「1」を記憶する。
On the other hand, if the level of the reference signal does not reach the level of the pixel signal as indicated by a dotted line in FIG. 34, for example, until the time t9 when the reference signal is reset, it is estimated that AD conversion takes a long time. Therefore, the AD conversion gain is lowered by increasing the slope of the reference signal. Here, it is assumed that the slope of the reference signal is quadrupled to reduce the AD conversion gain to ¼. Then, AD conversion processing of the optical signal is started from time t10 using the reference signal having an increased inclination. When the magnitude relationship between the level of the S signal and the level of the reference signal changes at time t11 ′, the
出力回路80は、S信号のデジタル値からN信号のデジタル値を減算する処理、いわゆるデジタルCDS処理を行う。その際、判定信号の情報を確認し、S信号に対するAD変換ゲインを変化している場合には、AD変換ゲインの変化倍率を考慮する。例えば、S信号に対するAD変換ゲインを1/4倍に変更している場合には、S信号のデジタル値を4倍した値からN信号のデジタル値を減算する。S信号に対するAD変換ゲインの変化の有無は、デジタルN信号とともに出力回路80へ転送される判定情報をもとにして判断することができる。
The
列メモリ検査データを固体撮像装置から外部装置に出力する方法は、第7実施形態の場合と同様である。 The method for outputting the column memory inspection data from the solid-state imaging device to the external device is the same as in the case of the seventh embodiment.
このように、本実施形態によれば、出力回路80の回路規模を増大することなく、メモリ部50や水平走査回路60等の読み出し部の故障検査をリアルタイムで実行することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to execute a failure inspection of the reading unit such as the
[第9実施形態]
本発明の第9実施形態に係る移動体について、図35及び図36を用いて説明する。第1乃至第8実施形態に係る固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図35は、本実施形態に係る移動体の構成を示す模式図である。図36は、本実施形態に係る移動体のブロック図である。
[Ninth Embodiment]
A moving body according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same components as those in the solid-state imaging device according to the first to eighth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified. FIG. 35 is a schematic diagram illustrating a configuration of a moving object according to the present embodiment. FIG. 36 is a block diagram of a moving body according to the present embodiment.
図35(a)乃至図35(c)は、本実施形態に係る移動体の構成を示す模式図である。図35(a)乃至図35(c)には、第1乃至第8実施形態による固体撮像装置が組み込まれた移動体の一例として、車両300(自動車)の構成を示している。図35(a)は車両300の正面模式図であり、図35(b)は車両300の平面模式図であり、図35(c)は車両300の背面模式図である。車両300は、正面に一対の撮像装置302を備えている。ここで、撮像装置302は、第1乃至第8実施形態のいずれかの固体撮像装置100である。また、車両300は、集積回路303、警報装置312及び主制御部313を備える。集積回路303は、例えば、特定用途向け集積回路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)である。
FIG. 35A to FIG. 35C are schematic views showing the configuration of the moving body according to the present embodiment. FIG. 35A to FIG. 35C show a configuration of a vehicle 300 (automobile) as an example of a moving body in which the solid-state imaging device according to the first to eighth embodiments is incorporated. FIG. 35A is a schematic front view of the
警報装置312は、撮像装置302、車両センサ、制御ユニット等から異常を示す信号を受けた場合に、音、振動等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムやメーターパネル等の表示部に警報情報を表示する等の方法によりユーザに警告を行う。主制御部313は、撮像装置302、車両センサ、制御ユニット等の動作を統括的に制御する。なお、車両300が主制御部313を備えていなくてもよい。この場合、撮像装置302、車両センサ、制御ユニットが通信ネットワークを介して制御信号の送受を行う。この制御信号の送受には、例えばCAN規格が適用され得る。
The
図36は、車両300のシステム構成を示すブロック図である。撮像システム301は、第1及び第2の撮像装置302、画像前処理部315、集積回路303、光学系314を含む。第1の撮像装置302と第2の撮像装置302とが一対に設けられていることにより、ステレオカメラが構成されている。光学系314は、撮像装置302に被写体の光学像を結像する。撮像装置302は、光学系314により結像された被写体の光学像を電気信号に変換する。画像前処理部315は、撮像装置302から出力された信号に対して所定の信号処理を行う。画像前処理部315の機能は、撮像装置302内に組み込まれていてもよい。撮像システム301には、光学系314、撮像装置302及び画像前処理部315の組が、少なくとも2組設けられており、各組の画像前処理部315からの出力が集積回路303に入力されるようになっている。
FIG. 36 is a block diagram showing a system configuration of
画像前処理部315は、光信号VSとノイズ信号VNとの差分を求める演算、同期信号付加等の処理を行う。車両300が、第1実施形態又は第3実施形態として示した撮像装置302を含む場合には、画像前処理部315は、図6、図13に示した一致判定等の処理を行う機能を有していてもよい。或いは、車両300が、第5乃至第8実施形態として示した撮像装置302を含む場合には、画像前処理部315がメモリ部50の検査機能を有していてもよい。
The
集積回路303は、画像処理部304、光学測距部306、視差演算部307、物体認知部308、異常検出部309を備え得る。画像処理部304は、画像前処理部315から出力された画像信号を処理する。例えば、画像処理部304は、画像信号の補正、欠陥補完等の処理を行う。画像処理部304は、画像信号を一時的に保持する記憶媒体305を備える。記憶媒体305は、撮像装置302内の既知の欠陥画素の位置を記憶していてもよい。車両300が、第1実施形態又は第3実施形態として示した撮像装置302を含む場合には、画像処理部304が、図6、図13に示した一致判定等の処理を行う機能を有していてもよい。或いは、車両300が、第5乃至第8実施形態として示した撮像装置302を含む場合には、画像処理部304がメモリ部50の検査機能を有していてもよい。
The
光学測距部306は、画像信号を用いて被写体の合焦又は測距を行う。視差演算部307は、視差画像の被写体照合(ステレオマッチング)を行う。物体認知部308は、画像信号を解析して、自動車、人物、標識、道路などの被写体の認知を行う。
The optical
異常検出部309は、撮像装置302の故障、誤動作といった異常を検出する。異常検出部309は、異常を検出した場合には、主制御部313に異常を検出したことを示す信号を送信する。異常検出部309は、図6、図13に示した一致判定等の処理を行う機能を有していてもよい。或いは、異常検出部309は、第5乃至第8実施形態で説明したメモリ部50の検査機能を有していてもよい。異常検出部309は、撮像装置302又は撮像システム内の信号処理部(例えば、画像前処理部315、画像処理部304又は異常検出部309)で行われた一致判定の結果に基づき、主制御部313に異常を検出したことを示す信号を送信してもよい。この一致判定は、例えば、第1乃至第4実施形態で述べた列メモリ106に記憶された第1検査信号と期待値との比較を行う処理である。或いは、この一致判定は、例えば、第5乃至第8実施形態で述べたメモリ部50に書き込まれた列メモリ検査データと期待値との比較を行う処理である。異常検出部309はこの比較結果に基づいて、撮像装置302内のメモリ部50に異常が生じたことを検出することができる。
The
車両300は、車両センサ310及び運転支援制御部311を含む。車両センサ310は、速度・加速度センサ、角速度センサ、舵角センサ、測距レーダ、圧力センサ等を含みうる。
The
運転支援制御部311は、衝突判定部を含む。衝突判定部は、光学測距部306、視差演算部307、物体認知部308からの情報に基づいて、物体との衝突可能性があるか否かを判定する。光学測距部306や視差演算部307は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。
The driving
運転支援制御部311が他の物体と衝突しないように車両300を制御する制御手段として機能する例を説明したが、運転支援制御部311は、他の車両に追従して自動運転する制御、車線からはみ出さないように自動運転する制御を行ってもよい。
The example in which the driving
車両300は、更に、エアバッグ、アクセル、ブレーキ、ステアリング、トランスミッション等の走行に用いられる駆動部を備える。また、車両300は、それらの制御ユニットを含む。制御ユニットは、主制御部313の制御信号に基づいて、対応する駆動部を制御する。
The
上述のように、本実施形態によれば、第1乃至第8実施形態で述べた固体撮像装置又は撮像システムを搭載した運転支援、自動運転等を行うことができる移動体が提供される。また、ステレオカメラを構成するため、複数の固体撮像装置又は撮像システムが用いられ得る。 As described above, according to the present embodiment, there is provided a mobile body that can perform driving support, automatic driving, and the like equipped with the solid-state imaging device or imaging system described in the first to eighth embodiments. Moreover, in order to constitute a stereo camera, a plurality of solid-state imaging devices or imaging systems can be used.
本実施形態に用いられた撮像システムは、自動車等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体(移動装置)に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム(ITS)等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。 The imaging system used in the present embodiment is not limited to a vehicle such as an automobile, and can be applied to a moving body (moving apparatus) such as a ship, an aircraft, or an industrial robot. In addition, the present invention can be applied not only to mobile objects but also to devices that widely use object recognition, such as intelligent road traffic systems (ITS).
[変形実施形態]
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
[Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。 For example, an example in which a part of the configuration of any of the embodiments is added to another embodiment, or an example in which a part of the configuration of another embodiment is replaced is also an embodiment of the present invention.
また、上記第1乃至第8実施形態では、メモリ部50の各列の列メモリが記憶する情報のビット数が、出力回路80が出力可能な情報のビット数よりも多い場合に、メモリ部50の各列の列メモリが記憶する情報をビット単位で分割して出力するように構成した。しかしながら、メモリ部50の各列の列メモリが記憶する情報のビット数が、出力回路80が出力可能な情報のビット数よりも少ない場合においても、メモリ部50の各列の列メモリが記憶する情報をビット単位で分割して出力するようにしてもよい。
In the first to eighth embodiments, when the number of bits of information stored in the column memory of each column of the
また、上記第1乃至第8実施形態では、出力回路80が出力可能な情報のビット数が10ビットである場合を例示したが、出力回路80が出力可能な情報のビット数は、特に限定されるものではない。また、メモリ部50の各列の列メモリが記憶可能な情報のビット数も、上記実施形態に記載のものに限定されるものではない。各列メモリが保持する情報を分割して出力する回数は、出力回路80が出力可能な情報のビット数と、列メモリが記憶可能な情報のビット数との関係に応じて適宜設定可能である。
In the first to eighth embodiments, the number of information bits that can be output by the
また、上記実施形態では、あるフレームの画像を取得する期間と次のフレームの画像を出力する期間との間の期間に列メモリ検査データを出力したが、列メモリ検査データを出力するタイミングは、必ずしもフレーム間である必要はない。例えば、ある一のフレームの画像を出力する期間の途中の、ある一の行の画像データを出力した後、次に読み出される他の行の画像データを出力する前に、列メモリ検査データを出力するようにしてもよい。 In the above embodiment, the column memory test data is output during a period between the period for acquiring an image of a certain frame and the period for outputting the image of the next frame. It is not necessarily between frames. For example, after outputting image data of one row in the middle of outputting an image of a certain frame, output column memory inspection data before outputting image data of another row to be read next. You may make it do.
また、上記実施形態で示した画素12、水平転送回路70等の回路構成は一例で有り、適宜変更が可能である。
In addition, the circuit configurations of the
また、第9実施形態に示した撮像システム及び移動体は、本発明の光検出装置を適用しうる撮像システム及び移動体を例示したものであり、本発明の固体撮像装置を適用可能な撮像システム及び移動体は図35及び図36に示した構成に限定されるものではない。 In addition, the imaging system and the moving body shown in the ninth embodiment exemplify the imaging system and the moving body to which the photodetection device of the present invention can be applied, and the imaging system to which the solid-state imaging device of the present invention can be applied. The moving body is not limited to the configuration shown in FIGS.
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
10,110…画素アレイ部
12,101…画素
14…制御線
16…出力線
20,103…垂直走査回路
30…増幅回路部
40,104…比較回路部
50…メモリ部
52,105…カウンタ
54,109…電圧供給部
60,107…水平走査回路
70…水平転送回路
80…出力回路
90,102…タイミングジェネレータ
100…固体撮像装置
106…列メモリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110 ...
Claims (34)
前記画素信号をデジタル信号に変換してデジタル画素信号を生成する読み出し部と、
前記デジタル画素信号を記憶する記憶部と、
第1検査信号を前記記憶部に出力して、前記記憶部に記憶させる第1検査信号出力部と、を有し、
前記記憶部に記憶された前記第1検査信号は、あるフレームの前記デジタル画素信号の出力が終了した後、かつ、次のフレームの前記デジタル画素信号の出力を開始する前の期間に前記記憶部から出力される
ことを特徴とする固体撮像装置。 A pixel that outputs a pixel signal that is an analog signal;
A readout unit that converts the pixel signal into a digital signal to generate a digital pixel signal;
A storage unit for storing the digital pixel signal;
A first inspection signal output unit that outputs a first inspection signal to the storage unit and stores the first inspection signal in the storage unit;
The first inspection signal stored in the storage unit is stored in the storage unit during a period after the output of the digital pixel signal of a certain frame is finished and before the output of the digital pixel signal of the next frame is started. A solid-state imaging device, wherein
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first inspection signal output unit outputs the first inspection signal that is a digital signal to the storage unit without passing through the reading unit.
ことを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first inspection signal includes a plurality of inspection patterns having different values.
ことを特徴とする請求項3記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the first inspection signal output unit sequentially outputs and stores the plurality of inspection patterns to the storage unit.
ことを特徴とする請求項3又は4記載の固体撮像装置。 The plurality of inspection patterns are output from the storage unit after the output of the digital pixel signal of a certain frame is finished and before the output of the digital pixel signal of the next frame is started. The solid-state imaging device according to claim 3 or 4.
前記複数の検査パターンのうちの別の1つの検査パターンが、前記第2のフレームの前記デジタル画素信号の出力が終了した後、かつ、前記第2のフレームの次の第3のフレームの前記デジタル画素信号の出力が開始する前の期間に前記記憶部から出力される
ことを特徴とする請求項3又は4記載の固体撮像装置。 One inspection pattern of the plurality of inspection patterns is generated after the output of the digital pixel signal of the first frame is completed and the digital pixel signal of the second frame next to the first frame is output. It is output from the storage unit in a period before output starts,
Another inspection pattern of the plurality of inspection patterns is generated after the output of the digital pixel signal of the second frame and the digital of the third frame after the second frame. 5. The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the storage unit outputs the pixel signal in a period before the output of the pixel signal starts.
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 A first determination unit configured to determine abnormality of the storage unit by comparing the first inspection signal output from the first inspection signal output unit and the first inspection signal stored in the storage unit; The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising:
ことを特徴とする請求項7記載の固体撮像装置。 The first determination result in the first determination unit is that the first determination unit is in a period after the output of the digital pixel signal of a certain frame is finished and before the output of the digital pixel signal of the next frame is started. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein
前記第2検査信号又は前記画素信号が選択的に入力され、入力された信号をアナログ信号のまま増幅する増幅部と
を更に有し、
前記増幅部から出力された前記第2検査信号は、前記読み出し部によりデジタル信号に変換され、前記記憶部に記憶される
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 A second inspection signal output unit that outputs a second inspection signal that is an analog signal;
An amplifier that selectively receives the second inspection signal or the pixel signal and amplifies the input signal as an analog signal;
The solid state according to any one of claims 1 to 8, wherein the second inspection signal output from the amplifying unit is converted into a digital signal by the reading unit and stored in the storage unit. Imaging device.
ことを特徴とする請求項9記載の固体撮像装置。 The second inspection signal stored in the storage unit is stored in the storage unit during a period after the output of the digital pixel signal of a certain frame is finished and before the output of the digital pixel signal of the next frame is started. The solid-state imaging device according to claim 9, wherein
ことを特徴とする請求項9又は10記載の固体撮像装置。 A second determination unit that determines an abnormality of the amplification unit by comparing the second inspection signal output from the second inspection signal output unit with the second inspection signal stored in the storage unit; The solid-state imaging device according to claim 9, further comprising:
ことを特徴とする請求項11記載の固体撮像装置。 The second determination result in the second determination unit is the second determination unit in a period after the output of the digital pixel signal of a certain frame is finished and before the output of the digital pixel signal of the next frame is started. The solid-state imaging device according to claim 11, wherein
前記固体撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部と
を有することを特徴とする撮像システム。 A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 12,
An image pickup system comprising: a signal processing unit that processes a signal output from the solid-state image pickup device.
ことを特徴とする請求項13記載の撮像システム。 The imaging system according to claim 13, further comprising: an abnormality detection unit that detects an abnormality of the solid-state imaging device based on a comparison result between the first inspection signal stored in the storage unit and an expected value. .
請求項1乃至12のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の前記画素から出力される前記画素信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。 A moving object,
A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 12,
Distance information acquisition means for acquiring distance information to an object from a parallax image based on the pixel signal output from the pixel of the solid-state imaging device;
And a control means for controlling the mobile body based on the distance information.
ことを特徴とする請求項15記載の移動体。 The mobile body according to claim 15, further comprising: an abnormality detection unit that detects an abnormality of the solid-state imaging device based on a comparison result between the first inspection signal stored in the storage unit and an expected value. .
前記複数の列に対応して設けられ、対応する列に配された前記画素が出力する信号に基づく情報をデジタル値としてそれぞれが保持する複数のメモリと、
前記複数のメモリに、故障検査用の検査情報を供給する検査情報供給部と、
前記複数のメモリが保持する情報を出力する出力回路と、を有し、
前記出力回路は、前記複数の画素から出力された信号に基づく情報を行単位で出力し、
前記出力回路は、前記複数のメモリの一部に保持された前記検査情報を1行分の出力期間に相当する第1の期間に出力し、かつ、前記複数のメモリの他の一部に保持された前記検査情報を前記第1の期間とは別であって、1行分の出力期間に相当する第2の期間に出力し、
前記第1の期間及び前記第2の期間は、それぞれ、前記出力回路による一の行の画素情報の出力動作と、前記出力回路による他の行の画素情報の出力動作の間の期間である
ことを特徴とする固体撮像装置。 A plurality of pixels arranged to form a matrix including a plurality of columns and a plurality of rows;
A plurality of memories provided corresponding to the plurality of columns, each holding information based on signals output from the pixels arranged in the corresponding columns as digital values;
An inspection information supply unit for supplying inspection information for failure inspection to the plurality of memories;
An output circuit for outputting information held by the plurality of memories,
The output circuit outputs information based on signals output from the plurality of pixels in units of rows,
The output circuit outputs the inspection information held in a part of the plurality of memories in a first period corresponding to an output period for one row and holds it in another part of the plurality of memories. The inspection information is output in a second period that is separate from the first period and corresponds to an output period for one row,
Each of the first period and the second period is a period between an output operation of pixel information of one row by the output circuit and an output operation of pixel information of another row by the output circuit. A solid-state imaging device.
前記出力回路は、一度に出力する情報のビット数が、前記画素が出力する信号に基づく情報のビット数以下になるように、前記複数のメモリのそれぞれが記憶する情報をビット単位で分割して出力する
ことを特徴とする請求項17記載の固体撮像装置。 The number of bits of information that can be stored in each of the plurality of memories is greater than the number of bits of information based on the signal output from the pixel,
The output circuit divides information stored in each of the plurality of memories in units of bits so that the number of bits of information output at one time is equal to or less than the number of bits of information based on a signal output from the pixel. The solid-state imaging device according to claim 17, wherein the solid-state imaging device outputs the solid-state imaging device.
ことを特徴とする請求項17又は18記載の固体撮像装置。 The output circuit supplies the inspection information between an output of first image data based on a signal output from the pixel and an output of second image data based on a signal output from the pixel. The solid-state imaging device according to claim 17 or 18, wherein information held in the plurality of memories is output from the memory.
ことを特徴とする請求項19記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 19, wherein the second image data is image data output next to the first image data.
ことを特徴とする請求項19又は20記載の固体撮像装置。 The first image data is image data of a first frame, and the second image data is image data of a second frame next to the first frame. 20. The solid-state imaging device according to 20.
ことを特徴とする請求項19又は20記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 19 or 20, wherein the first image data and the second image data are data in different rows of one frame.
ことを特徴とする請求項19乃至22のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 The output circuit outputs all of the inspection information held by the plurality of memories between the output of the first image data and the output of the second image data. The solid-state imaging device according to any one of 19 to 22.
ことを特徴とする請求項19乃至22のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 The output circuit outputs a part of the inspection information held by the plurality of memories between the output of the first image data and the output of the second image data. The solid-state imaging device according to any one of claims 19 to 22.
前記出力回路は、前記第1のメモリに保持された情報に基づく第1のデジタル値から前記第2のメモリに保持された情報に基づく第2のデジタル値を差し引いた第3のデジタル値を出力する
ことを特徴とする請求項17乃至24のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 Each of the plurality of memories has a first memory that holds first information based on an optical signal output from the pixel, and a second memory that holds second information based on a noise signal output from the pixel. With a memory of
The output circuit outputs a third digital value obtained by subtracting a second digital value based on information held in the second memory from a first digital value based on information held in the first memory. The solid-state imaging device according to any one of claims 17 to 24, wherein:
前記第1の情報は、前記光信号を、第1のAD変換ゲインでデジタル値に変換した情報であり、
前記第2の情報は、前記ノイズ信号を、第2のAD変換ゲインでデジタル値に変換した情報であり、
前記出力回路は、前記第1のAD変換ゲイン及び前記第2のAD変換ゲインを考慮して、前記第3のデジタル値を算出する
ことを特徴とする請求項25記載の固体撮像装置。 An AD conversion circuit unit that converts an analog signal output from the pixel into a digital signal with a variable AD conversion gain;
The first information is information obtained by converting the optical signal into a digital value with a first AD conversion gain,
The second information is information obtained by converting the noise signal into a digital value with a second AD conversion gain,
The solid-state imaging device according to claim 25, wherein the output circuit calculates the third digital value in consideration of the first AD conversion gain and the second AD conversion gain.
ことを特徴とする請求項26記載の固体撮像装置。 27. The solid memory according to claim 26, wherein each of the plurality of memories further includes a third memory that holds information indicating a relationship between the first AD conversion gain and the second AD conversion gain. Imaging device.
前記第1の情報は、前記光信号を第1の増幅率で増幅した信号をデジタル値に変換した情報であり、
前記第2の情報は、前記ノイズ信号を第2の増幅率で増幅した信号をデジタル値に変換した情報であり、
前記出力回路は、前記第1の増幅率及び前記第2の増幅率を考慮して、前記第3のデジタル値を算出する
ことを特徴とする請求項25記載の固体撮像装置。 An amplifier circuit unit for amplifying a signal output from the pixel at a variable amplification factor;
The first information is information obtained by converting a signal obtained by amplifying the optical signal with a first amplification factor into a digital value,
The second information is information obtained by converting a signal obtained by amplifying the noise signal with a second amplification factor into a digital value,
The solid-state imaging device according to claim 25, wherein the output circuit calculates the third digital value in consideration of the first amplification factor and the second amplification factor.
ことを特徴とする請求項28記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 28, wherein each of the plurality of memories further includes a third memory that holds information indicating a relationship between the first amplification factor and the second amplification factor. .
ことを特徴とする請求項17乃至29のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 30. The inspection information supply unit supplies the different inspection information to at least two of the memories from which information is output from the output circuit at different timings. The solid-state imaging device described.
前記固体撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部と
を有することを特徴とする撮像システム。 A solid-state imaging device according to any one of claims 17 to 30,
An image pickup system comprising: a signal processing unit that processes a signal output from the solid-state image pickup device.
ことを特徴とする請求項31記載の撮像システム。 32. The apparatus according to claim 31, further comprising an abnormality detection unit that detects an abnormality of the solid-state imaging device based on a comparison result between inspection data output from the plurality of memories supplied with the inspection information and an expected value. Imaging system.
請求項17乃至30のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の前記画素から出力される信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。 A moving object,
A solid-state imaging device according to any one of claims 17 to 30,
Distance information acquisition means for acquiring distance information to an object from a parallax image based on a signal output from the pixel of the solid-state imaging device;
And a control means for controlling the mobile body based on the distance information.
ことを特徴とする請求項33記載の移動体。 34. The apparatus according to claim 33, further comprising an abnormality detection unit that detects an abnormality of the solid-state imaging device based on a comparison result between inspection data output from the plurality of memories supplied with the inspection information and an expected value. Moving body.
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