JP2022017124A - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画質を高めることができる撮像装置を得る。【解決手段】本開示の一実施の形態に係る撮像装置は、受光量に応じた画素信号を生成する受光画素と、画素信号に基づいて、受光量に応じた画素値を生成する画素値生成部と、画素信号の傾斜を検出する傾斜検出部と、傾斜検出部により検出された画素信号の傾斜に基づいて画素値を補正する補正部とを備える。【選択図】図３

Description

本開示は、被写体を撮像する撮像装置および撮像方法に関する。

一般に、撮像装置では、フォトダイオードを含む受光画素がマトリクス状に配置され、各受光画素が、受光量に応じた電気信号を生成する。特許文献１には、演算処理により、暗電流成分を抑制することができる撮像装置が開示されている。

特開２０１４－９９６９３号公報

撮像装置では、撮像画像の画質が高いことが望まれており、さらなる画質の向上が期待されている。

画質を高めることができる撮像装置および撮像方法を提供することが望ましい。

本開示の一実施の形態における撮像装置は、受光画素と、画素値生成部と、傾斜検出部と、補正部とを備えている。受光画素は、受光量に応じた画素信号を生成するように構成される。画素値生成部は、画素信号に基づいて、受光量に応じた画素値を生成するように構成される。傾斜検出部は、画素信号の傾斜を検出するように構成される。補正部は、傾斜検出部により検出された画素信号の傾斜に基づいて画素値を補正するように構成される。

本開示の一実施の形態における撮像方法は、受光量に応じた画素信号を生成することと、画素信号に基づいて、受光量に応じた画素値を生成することと、画素信号の傾斜を検出することと、検出された画素信号の傾斜に基づいて画素値を補正することとを含む。

本開示の一実施の形態における撮像装置および撮像方法では、受光量に応じた画素信号が生成され、その画素信号に基づいて、受光量に応じた画素値が生成される。また、画素信号の傾斜が検出され、その検出結果に基づいて画素値が補正される。

本開示の一実施の形態に係る撮像装置の一構成例を表すブロック図である。 図１に示した受光画素の一構成例を表す回路図である。 図１に示した読出部の一構成例を表すブロック図である。 図３に示した傾斜検出部の一構成例を表す回路図である。 図４に示した傾斜検出部の動作状態の一例を表す説明図である。 図４に示した傾斜検出部の他の動作状態の一例を表す説明図である。 図１に示した撮像装置の、ブルーミングが生じていない場合における一動作例を表すタイミング図である。 図１に示した撮像装置の、ブルーミングが生じている場合における一動作例を表すタイミング波形図である。 図４に示した傾斜検出部の一動作例を表す波形図である。 図１に示した補正部の一動作例を表すフローチャートである。 図１に示した補正部の一動作例を表す説明図である。 図１に示した撮像装置の、ブルーミングが生じている場合における他の動作例を表すタイミング波形図である。 図１に示した補正部の他の動作例を表す説明図である。 変形例に係る撮像装置の一構成例を表すブロック図である。 図１３に示した撮像制御部および読出部の一構成例を表すブロック図である。 他の変形例に係る撮像制御部および読出部の一構成例を表すブロック図である。 他の変形例に係る撮像装置の一構成例を表すブロック図である。 図１６に示した補正部の一動作例を表すフローチャートである。 他の変形例に係る撮像装置の一構成例を表すブロック図である。 図１８に示した画素ユニットの一構成例を表す回路図である。 撮像装置の使用例を表す説明図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．撮像装置の使用例
３．移動体への応用例

＜１．第１の実施の形態＞
［構成例］
図１は、一実施の形態に係る撮像装置（撮像装置１）の一構成例を表すものである。なお、本開示の実施の形態に係る撮像方法は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。撮像装置１は、画素アレイ１１と、駆動部１２と、読出部２０と、撮像制御部１３と、信号処理部１５とを備えている。

画素アレイ１１は、マトリックス状に配置された複数の受光画素Ｐを有している。受光画素Ｐは、受光量に応じた画素電圧Ｖpixを生成するように構成される。

図２は、受光画素Ｐの一構成例を表すものである。画素アレイ１１は、複数の制御線ＴＲＧＬと、複数の制御線ＲＳＴＬと、複数の制御線ＳＥＬＬと、複数の信号線ＶＳＬとを有している。制御線ＴＲＧＬは、水平方向（図２における横方向）に延伸し、一端が駆動部１２に接続される。この制御線ＴＲＧＬには、駆動部１２により制御信号ＳＴＲＧが供給される。制御線ＲＳＴＬは、水平方向に延伸し、一端が駆動部１２に接続される。この制御線ＲＳＴＬには、駆動部１２により制御信号ＳＲＳＴが供給される。制御線ＳＥＬＬは、水平方向に延伸し、一端が駆動部１２に接続される。この制御線ＳＥＬＬには、駆動部１２により制御信号ＳＳＥＬが供給される。信号線ＶＳＬは、垂直方向（図２における縦方向）に延伸し、一端が読出部２０に接続される。この信号線ＶＳＬは、受光画素Ｐが生成した信号ＳＩＧを読出部２０に伝える。水平方向（図１，２において横方向）に並設された１行分の複数の受光画素Ｐは、画素ラインＬを構成する。

受光画素Ｐは、フォトダイオードＰＤと、トランジスタＴＲＧと、フローティングディフュージョンＦＤと、トランジスタＲＳＴ，ＡＭＰ，ＳＥＬとを有している。トランジスタＴＲＧ，ＲＳＴ，ＡＭＰ，ＳＥＬは、この例ではＮ型のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタである。

フォトダイオードＰＤは、受光量に応じた量の電荷を生成し、生成した電荷を内部に蓄積する光電変換素子である。フォトダイオードＰＤのアノードは接地され、カソードはトランジスタＴＲＧのソースに接続される。

トランジスタＴＲＧのゲートは制御線ＴＲＧＬに接続され、ソースはフォトダイオードＰＤのカソードに接続され、ドレインはフローティングディフュージョンＦＤに接続される。

フローティングディフュージョンＦＤは、フォトダイオードＰＤからトランジスタＴＲＧを介して転送された電荷を蓄積するように構成される。フローティングディフュージョンＦＤは、例えば、半導体基板の表面に形成された拡散層を用いて構成される。図２では、フローティングディフュージョンＦＤを、容量素子のシンボルを用いて示している。

トランジスタＲＳＴのゲートは制御線ＲＳＴＬに接続され、ドレインには電源電圧ＶＤＤが供給され、ソースはフローティングディフュージョンＦＤに接続される。

トランジスタＡＭＰのゲートはフローティングディフュージョンＦＤに接続され、ドレインには電源電圧ＶＤＤが供給され、ソースはトランジスタＳＥＬのドレインに接続される。

トランジスタＳＥＬのゲートは制御線ＳＥＬＬに接続され、ドレインはトランジスタＡＭＰのソースに接続され、ソースは信号線ＶＳＬに接続される。

この構成により、受光画素Ｐでは、例えば制御信号ＳＴＲＧ，ＳＲＳＴに基づいてトランジスタＴＲＧ，ＲＳＴがオン状態になることにより、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷が排出される。そして、これらのトランジスタＴＲＧ，ＲＳＴがオフ状態になることにより、蓄積期間が開始され、フォトダイオードＰＤに、受光量に応じた量の電荷が蓄積される。そして、蓄積期間が終了した後に、受光画素Ｐは、リセット電圧Ｖresetおよび画素電圧Ｖpixを含む信号ＳＩＧを、信号線ＶＳＬに出力する。具体的には、まず、制御信号ＳＳＥＬに基づいてトランジスタＳＥＬがオン状態になることにより、受光画素Ｐが信号線ＶＳＬと電気的に接続される。これにより、トランジスタＡＭＰは、読出部２０の定電流源２１（後述）に接続され、いわゆるソースフォロワとして動作する。そして、受光画素Ｐは、後述するように、トランジスタＲＳＴがオン状態になることによりフローティングディフュージョンＦＤの電圧がリセットされた後のＰ相（Pre-charge相）期間ＴＰにおいて、その時のフローティングディフュージョンＦＤの電圧に応じた電圧をリセット電圧Ｖresetとして出力する。また、受光画素Ｐは、トランジスタＴＲＧがオン状態になることによりフォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョンＦＤへ電荷が転送された後のＤ相（Data相）期間ＴＤにおいて、その時のフローティングディフュージョンＦＤの電圧に応じた電圧を画素電圧Ｖpixとして出力する。画素電圧Ｖpixとリセット電圧Ｖresetとの差電圧は、蓄積期間における受光画素Ｐの受光量に対応する。このようにして、受光画素Ｐは、これらのリセット電圧Ｖresetおよび画素電圧Ｖpixを含む信号ＳＩＧを、信号線ＶＳＬに出力するようになっている。

駆動部１２（図１）は、撮像制御部１３からの指示に基づいて、画素ラインＬ単位で、画素アレイ１１における複数の受光画素Ｐを順次駆動するように構成される。具体的には、駆動部１２は、画素アレイ１１における複数の制御線ＴＲＧＬに複数の制御信号ＳＴＲＧをそれぞれ供給し、複数の制御線ＲＳＴＬに複数の制御信号ＳＲＳＴをそれぞれ供給し、複数の制御線ＳＥＬＬに複数の制御信号ＳＳＥＬをそれぞれ供給することにより、画素ラインＬ単位で画素アレイ１１における複数の受光画素Ｐを駆動するようになっている。

読出部２０は、撮像制御部１３からの指示に基づいて、画素アレイ１１から信号線ＶＳＬを介して供給された信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行うことにより、画像データＤＴ０を生成するように構成される。また、読出部２０は、撮像制御部１３からの指示に基づいて、この信号ＳＩＧにおける電圧の傾斜を検出することにより、傾斜データＤＳを生成する処理をも行うようになっている。

図３は、読出部２０の一構成例を表すものである。なお、図３には、読出部２０に加え、撮像制御部１３をも描いている。読出部２０は、複数の定電流源２１と、複数の傾斜検出部３０と、複数のＡＤ（Analog to Digital）変換部ＡＤＣＡと、複数のスイッチ部２５と、複数のＡＤ変換部ＡＤＣＢと、複数のスイッチ部２８とを有している。複数の定電流源２１は、複数の信号線ＶＳＬに対応してそれぞれ設けられる。同様に、複数の傾斜検出部３０、複数のＡＤ変換部ＡＤＣＡ、複数のスイッチ部２５、複数のＡＤ変換部ＡＤＣＢ、および複数のスイッチ部２８もまた、複数の信号線ＶＳＬに対応してそれぞれ設けられる。以下に、ある１つの信号線ＶＳＬに対応する定電流源２１、傾斜検出部３０、ＡＤ変換部ＡＤＣＡ、スイッチ部２５、ＡＤ変換部ＡＤＣＢ、およびスイッチ部２８について説明する。

定電流源２１は、対応する信号線ＶＳＬに所定の電流を流すように構成される。定電流源２１の一端は、対応する信号線ＶＳＬに接続され、他端は接地される。

傾斜検出部３０は、対応する信号線ＶＳＬにおける信号ＳＩＧの電圧の傾斜を検出することにより、信号ＳＩＧの電圧の傾斜に応じた電圧を有する傾斜信号ＳＳを生成するように構成される。撮像装置１では、後述するように、この傾斜検出部３０の検出結果に基づいて、受光画素Ｐにおける受光量に応じた信号値（画素値ＶＡＬ）を補正するようになっている。

すなわち、撮像装置１では、例えば、ある受光画素Ｐ（受光画素Ｐ１）の隣の受光画素Ｐ（受光画素Ｐ２）における受光量が多く、その受光画素Ｐ２におけるフォトダイオードＰＤに飽和量を超えた電荷が生じた場合に、その電荷が、受光画素Ｐ１のフローティングディフュージョンＦＤに漏れる場合があり得る。この場合には、この受光画素Ｐ１に係る信号値（画素値ＶＡＬ）は、実際の値よりも大きくなってしまう。この現象は、しばしばブルーミングと呼ばれる。よって、撮像装置１では、後述するように、演算処理により、受光画素Ｐ１における画素値ＶＡＬを補正することにより、このブルーミングに起因する成分を除去する。傾斜検出部３０は、このような補正を行うために、信号線ＶＳＬにおける信号ＳＩＧの電圧の傾斜を検出するようになっている。

図４は、傾斜検出部３０の一構成例を表すものである。なお、図４には、傾斜検出部３０に加え、定電流源２１およびＡＤ変換部ＡＤＣＡをも描いている。傾斜検出部３０は、スイッチ３１，３２と、容量素子３３と、スイッチ３４，３５と、演算増幅器３６と、抵抗素子３７とを有している。

スイッチ３１は、制御信号ＣＳＷに基づいてオンオフするように構成され、一端は信号線ＶＳＬに接続され、他端はスイッチ３２の一端および容量素子３３の一端に接続される。スイッチ３２は、制御信号ＣＳＷに基づいてオンオフするように構成され、一端はスイッチ３１の他端および容量素子３３の一端に接続され、他端は接地される。スイッチ３１，３２は、例えばＭＯＳトランジスタを用いて構成される。

容量素子３３の一端はスイッチ３１の他端およびスイッチ３２の一端に接続され、他端はスイッチ３４，３５の一端に接続される。

スイッチ３４は、制御信号ＣＳＷに基づいてオンオフするように構成され、一端は容量素子３３の他端およびスイッチ３５の一端に接続され、他端は接地される。スイッチ３５は、制御信号ＣＳＷに基づいてオンオフするように構成され、一端は容量素子３３の他端およびスイッチ３４の一端に接続され、他端は演算増幅器３６の負入力端子および抵抗素子３７の一端に接続される。スイッチ３４，３５は、例えばＭＯＳトランジスタを用いて構成される。

演算増幅器３６の正入力端子は接地され、負入力端子はスイッチ３５の他端および抵抗素子３７の一端に接続され、出力端子は抵抗素子３７の他端に接続されるとともに、後段のＡＤ変換部ＡＤＣＡに接続される。

抵抗素子３７の一端はスイッチ３５の他端および演算増幅器３６の負入力端子に接続され、他端は演算増幅器３６の出力端子に接続されるとともに、後段のＡＤ変換部ＡＤＣＡに接続される。

図５Ａ，５Ｂは、傾斜検出部３０の動作状態を表すものであり、図５Ａは、傾斜検出部３０が検出動作を行う状態Ｓonを示し、図５Ｂは、傾斜検出部３０が検出動作を停止する状態Ｓoffを示す。図５Ａ，５Ｂでは、スイッチ３１，３２，３４，３５を、オン状態であるかオフ状態であるかに応じたシンボルで示している。

状態Ｓonでは、図５Ａに示したように、スイッチ３１，３５は、制御信号ＣＳＷに基づいてオン状態になり、スイッチ３２，３４は、制御信号ＣＳＷに基づいてオフ状態になる。これにより、傾斜検出部３０は、信号線ＶＳＬに電気的に接続される。この状態Ｓonでは、容量素子３３、抵抗素子３７、および演算増幅器３６が、微分回路を構成し、この微分回路が、信号線ＶＳＬにおける信号ＳＩＧの電圧の傾斜に応じた電圧を生成する。このようにして、傾斜検出部３０は、信号ＳＩＧの電圧の傾斜に応じた電圧を傾斜信号ＳＳとして出力する。

状態Ｓoffでは、図５Ｂに示したように、スイッチ３１，３５は、制御信号ＣＳＷに基づいてオフ状態になり、スイッチ３２，３４は、制御信号ＣＳＷに基づいてオン状態になる。これにより、傾斜検出部３０は、信号線ＶＳＬから電気的に切り離され、信号線ＶＳＬからみた傾斜検出部３０の入力インピーダンスが十分に高くなる。傾斜検出部３０は、接地レベル（０Ｖ）の電圧を傾斜信号ＳＳとして出力する。

このように、傾斜検出部３０は、スイッチ３１，３２，３４，３５がオンオフすることにより、いわゆるスイッチトキャパシタ回路として動作する。そして、傾斜検出部３０は、状態Ｓonにおいて、微分回路として動作することにより、信号線ＶＳＬにおける信号ＳＩＧの傾斜に応じた電圧を傾斜信号ＳＳとして出力するようになっている。

ＡＤ変換部ＡＤＣＡ（図３）は、対応する傾斜検出部３０から出力された傾斜信号ＳＳに基づいてＡＤ変換を行うように構成される。ＡＤ変換部ＡＤＣＡは、比較回路２３と、カウンタ２４とを有している。

比較回路２３は、撮像制御部１３の参照信号生成部１４Ａ（後述）から供給された参照信号ＲＥＦＡおよび傾斜検出部３０から供給された傾斜信号ＳＳに基づいて、比較動作を行うことにより信号ＣＰＡを生成するように構成される。参照信号ＲＥＦＡは、後述するように、ＡＤ変換部ＡＤＣＡがＡＤ変換を行う期間（検出期間ＴＳ）において、時間の経過に応じて電圧レベルが徐々に変化する、いわゆるランプ波形を有する。比較回路２３は、このような参照信号ＲＥＦＡの電圧と傾斜信号ＳＳの電圧とを比較することにより信号ＣＰＡを生成するようになっている。

カウンタ２４は、比較回路２３から供給された信号ＣＰＡ、および撮像制御部１３から供給された制御信号ＣＴＬＡに基づいて、撮像制御部１３から供給されたクロック信号ＣＬＫＡのパルスをカウントするカウント動作を行うように構成される。具体的には、カウンタ２４は、検出期間ＴＳにおいて、信号ＣＰＡが遷移するまでクロック信号ＣＬＫＡのパルスをカウントすることによりカウント値ＣＮＴＳを生成し、このカウント値ＣＮＴＳを、複数のビットを有するデジタルコードとして出力するようになっている。

スイッチ部２５は、撮像制御部１３から供給された制御信号ＣＡに基づいて、オン状態になることにより、カウンタ２４により生成された、カウント値ＣＮＴＳを示すデジタルコードをバスＢＵＳＡに供給するように構成される。バスＢＵＳＡは、複数の配線を有し、複数ビットを有するデジタルコードを伝えるように構成される。複数のスイッチ部２５は、制御信号ＣＡに基づいて、順次オン状態になる。これにより、読出部２０は、複数のＡＤ変換部ＡＤＣＡにより生成された複数のデジタルコードを、バスＢＵＳＡを介して、順次、傾斜データＤＳとして出力するようになっている。

ＡＤ変換部ＡＤＣＢは、対応する信号線ＶＳＬにおける信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行うように構成される。ＡＤ変換部ＡＤＣＢは、比較回路２６と、カウンタ２７とを有している。

比較回路２６は、撮像制御部１３の参照信号生成部１４Ｂ（後述）から供給された参照信号ＲＥＦＢおよび受光画素Ｐから信号線ＶＳＬを介して供給された信号ＳＩＧに基づいて、比較動作を行うことにより信号ＣＰＢを生成するように構成される。参照信号ＲＥＦＢは、後述するように、ＡＤ変換部ＡＤＣＢがＡＤ変換を行う２つの期間（Ｐ相期間ＴＰおよびＤ相期間ＴＤ）において、時間の経過に応じて電圧レベルが徐々に変化する、いわゆるランプ波形を有する。比較回路２６は、撮像制御部１３から供給された制御信号ＡＺに基づいて動作点を設定し、その後に比較動作を行う。そして、比較回路２６は、Ｐ相期間ＴＰにおいて、参照信号ＲＥＦＢの電圧と、信号ＳＩＧに含まれるリセット電圧Ｖresetとを比較し、Ｄ相期間ＴＤにおいて、参照信号ＲＥＦＢの電圧と、信号ＳＩＧに含まれる画素電圧Ｖpixとを比較するようになっている。

カウンタ２７は、比較回路２６から供給された信号ＣＰＢ、および撮像制御部１３から供給された制御信号ＣＴＬＢに基づいて、撮像制御部１３から供給されたクロック信号ＣＬＫＢのパルスをカウントするカウント動作を行うように構成される。具体的には、カウンタ２７は、Ｐ相期間ＴＰにおいて、信号ＣＰＢが遷移するまでクロック信号ＣＬＫＢのパルスをカウントすることによりカウント値ＣＮＴＰを生成し、このカウント値ＣＮＴＰを、複数のビットを有するデジタルコードとして出力する。また、カウンタ２７は、Ｄ相期間ＴＤにおいて、信号ＣＰＢが遷移するまでクロック信号ＣＬＫＢのパルスをカウントすることによりカウント値ＣＮＴＤを生成し、このカウント値ＣＮＴＤを、複数のビットを有するデジタルコードとして出力するようになっている。

スイッチ部２８は、撮像制御部１３から供給された制御信号ＣＢに基づいて、オン状態になることにより、カウンタ２７により生成された、カウント値ＣＮＴＰを示すデジタルコード、およびカウント値ＣＮＴＤを示すデジタルコードをバスＢＵＳＢに供給するように構成される。バスＢＵＳＢは、複数の配線を有し、複数ビットを有するデジタルコードを伝えるように構成される。複数のスイッチ部２８は、制御信号ＣＢに基づいて、順次オン状態になる。これにより、読出部２０は、複数のＡＤ変換部ＡＤＣＢにより生成された複数のデジタルコードを、バスＢＵＳＢを介して、順次、画像データＤＴ０として出力するようになっている。

撮像制御部１３（図１）は、駆動部１２、読出部２０、および信号処理部１５に制御信号を供給し、これらの回路の動作を制御することにより、撮像装置１の動作を制御するように構成される。具体的には、撮像制御部１３は、駆動部１２に対して制御信号を供給することにより、駆動部１２が、画素ラインＬ単位で、画素アレイ１１における複数の受光画素Ｐを順次駆動するように制御する。また、撮像制御部１３は、読出部２０に対して制御信号を供給することにより、読出部２０が、信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行うことにより傾斜データＤＳおよび画像データＤＴ０を生成するように制御する。また、撮像制御部１３は、信号処理部１５に対して制御信号を供給することにより、信号処理部１５の動作を制御するようになっている。撮像制御部１３は、参照信号生成部１４Ａ，１４Ｂを有している。

参照信号生成部１４Ａは、参照信号ＲＥＦＡを生成するように構成される。参照信号ＲＥＦＡは、ＡＤ変換部ＡＤＣＡがＡＤ変換を行う期間（検出期間ＴＳ）において、時間の経過に応じて電圧レベルが徐々に変化する、いわゆるランプ波形を有する。参照信号生成部１４Ａは、この参照信号ＲＥＦＡを、読出部２０のＡＤ変換部ＡＤＣＡに供給するようになっている。

参照信号生成部１４Ｂは、参照信号ＲＥＦＢを生成するように構成される。参照信号ＲＥＦＢは、ＡＤ変換部ＡＤＣＢがＡＤ変換を行う２つの期間（Ｐ相期間ＴＰおよびＤ相期間ＴＤ）において、時間の経過に応じて電圧レベルが徐々に変化する、いわゆるランプ波形を有する。参照信号生成部１４Ｂは、この参照信号ＲＥＦＢを、読出部２０のＡＤ変換部ＡＤＣＢに供給するようになっている。

信号処理部１５は、画像データＤＴ０、傾斜データＤＳ、および撮像制御部１３からの指示に基づいて、所定の画像処理を行うことにより画像データＤＴを生成するように構成される。信号処理部１５は、ＣＤＳ（ＣＤＳ；Correlated Double Sampling）処理部１６と、補正部１７とを有している。

ＣＤＳ処理部１６は、画像データＤＴ０に含まれる、Ｐ相期間ＴＰにおいて得られたカウント値ＣＮＴＰおよびＤ相期間ＴＤにおいて得られたカウント値ＣＮＴＤに基づいて、相関２重サンプリングの原理を利用して、画素値ＶＡＬを生成するように構成される。

補正部１７は、画像データＤＴ０および傾斜データＤＳに基づいて、画素値ＶＡＬを補正することにより、画素値ＶＡＬに含まれるブルーミングに起因する成分を除去するように構成される。

ここで、受光画素Ｐは、本開示における「受光画素」の一具体例に対応する。信号ＳＩＧは、本開示における「画素信号」の一具体例に対応する。ＡＤ変換部ＡＤＣＢおよびＣＤＳ処理部１６は、本開示における「画素値生成部」の一具体例に対応する。画素値ＶＡＬは、本開示における「画素値」の一具体例に対応する。補正部１７は、本開示における「補正部」の一具体例に対応する。参照信号ＲＥＦＢは、本開示における「参照信号」の一具体例に対応する。比較回路２６は、本開示における「比較回路」の一具体例に対応する。カウンタ２７は、本開示における「タイミング検出部」の一具体例に対応する。検出期間ＴＳは、本開示における「第１の期間」の一具体例に対応する。Ｐ相期間ＴＰおよびＤ相期間ＴＤは、本開示における「第２の期間」の一具体例に対応する。スイッチ３１は、本開示における「スイッチ」の一具体例に対応する。容量素子３３、抵抗素子３７、および演算増幅器３６は、本開示における「微分回路」の一具体例に対応する。ＡＤ変換部ＡＤＣＡは、本開示における「第１の変換部」の一具体例に対応する。カウント値ＣＮＴＳは、本開示における「第１のデジタル値」の一具体例に対応する。ＡＤ変換部ＡＤＣＢは、本開示における「第２の変換部」の一具体例に対応する。カウント値ＣＮＴＰ，ＣＮＴＤは、本開示における「第２のデジタル値」の一具体例に対応する。フォトダイオードＰＤは、本開示における「受光素子」の一具体例に対応する。フローティングディフュージョンＦＤは、本開示における「蓄積素子」の一具体例に対応する。トランジスタＴＲＧは、本開示における「転送トランジスタ」の一具体例に対応する。トランジスタＲＳＴは、本開示における「リセット」の一具体例に対応する。トランジスタＡＭＰ，ＳＥＬは、本開示における「出力部」の一具体例に対応する。駆動部１２は、本開示における「制御部」の一具体例に対応する。

［動作および作用］
続いて、本実施の形態の撮像装置１の動作および作用について説明する。

（全体動作概要）
まず、図１，３を参照して、撮像装置１の全体動作概要を説明する。駆動部１２は、撮像制御部１３からの指示に基づいて、画素ラインＬ単位で、画素アレイ１１における複数の受光画素Ｐを順次駆動する。受光画素Ｐは、Ｐ相期間ＴＰにおいて、リセット電圧Ｖresetを信号ＳＩＧとして出力し、Ｄ相期間ＴＤにおいて、受光量に応じた画素電圧Ｖpixを信号ＳＩＧとして出力する。参照信号生成部１４Ａは参照信号ＲＥＦＡを生成し、参照信号生成部１４Ｂは参照信号ＲＥＦＢを生成する。

読出部２０は、画素アレイ１１から信号線ＶＳＬを介して供給された信号ＳＩＧ、および撮像制御部１３からの指示に基づいて、傾斜データＤＳおよび画像データＤＴ０を生成する。具体的には、読出部２０において、傾斜検出部３０は、検出期間ＴＳにおいて、信号ＳＩＧの電圧の傾斜を検出することにより、信号ＳＩＧの電圧の傾斜に応じた電圧を傾斜信号ＳＳとして出力する。ＡＤ変換部ＡＤＣＡは、この傾斜信号ＳＳに基づいてＡＤ変換を行うことによりカウント値ＣＮＴＳを生成し、このカウント値ＣＮＴＳを、複数のビットを有するデジタルコードとして出力する。読出部２０は、複数のＡＤ変換部ＡＤＣＡにより生成された、カウント値ＣＮＴＳを含む複数のデジタルコードを、バスＢＵＳＡを介して、順次、傾斜データＤＳとして出力する。ＡＤ変換部ＡＤＣＢは、信号ＳＩＧに基づいて、Ｐ相期間ＴＰにおいてＡＤ変換を行うことによりカウント値ＣＮＴＰを生成し、このカウント値ＣＮＴＰを、複数のビットを有するデジタルコードとして出力する。また、ＡＤ変換部ＡＤＣＢは、信号ＳＩＧに基づいて、Ｄ相期間ＴＤにおいてＡＤ変換を行うことによりカウント値ＣＮＴＤを生成し、このカウント値ＣＮＴＤを、複数のビットを有するデジタルコードとして出力する。読出部２０は、複数のＡＤ変換部ＡＤＣＢにより生成された、カウント値ＣＮＴＰを含む複数のデジタルコード、およびカウント値ＣＮＴＤを含む複数のデジタルコードを、バスＢＵＳＢを介して、順次、画像データＤＴ０として出力する。

信号処理部１５は、画像データＤＴ０、傾斜データＤＳ、および撮像制御部１３からの指示に基づいて、所定の画像処理を行うことにより画像データＤＴを生成する。具体的には、ＣＤＳ処理部１６は、画像データＤＴ０に含まれる、Ｐ相期間ＴＰにおいて得られたカウント値ＣＮＴＰおよびＤ相期間ＴＤにおいて得られたカウント値ＣＮＴＤに基づいて、相関２重サンプリングの原理を利用して、画素値ＶＡＬを生成する。補正部１７は、画像データＤＴ０および傾斜データＤＳに基づいて、画素値ＶＡＬを補正することにより、画素値ＶＡＬに含まれるブルーミングに起因する成分を除去する。

（詳細動作）
次に、撮像装置１の詳細動作について説明する。画素アレイ１１における複数の受光画素Ｐ（図２）のそれぞれでは、制御信号ＳＴＲＧ，ＳＲＳＴに基づいて、トランジスタＴＲＧ，ＲＳＴがオン状態になることにより、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷が排出される。そして、これらのトランジスタＴＲＧ，ＲＳＴがオフ状態になることにより、蓄積期間が開始され、フォトダイオードＰＤに、受光量に応じた量の電荷が蓄積される。そして、蓄積期間が終了した後に、読出部２０は、受光画素Ｐが出力した、リセット電圧Ｖresetおよび画素電圧Ｖpixを含む信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行う。以下に、ある着目した受光画素ＰについてのＡＤ変換について詳細に説明する。まず、ブルーミングが生じていない場合について説明し、その後に、ブルーミングが生じている場合について説明する。

（ブルーミングが生じていない場合の動作について）
図６は、ブルーミングが生じていない場合における撮像装置１の一動作例を表すものであり、（Ａ）は制御信号ＳＳＥＬの波形を示し、（Ｂ）は制御信号ＳＲＳＴの波形を示し、（Ｃ）は制御信号ＳＴＲＧの波形を示し、（Ｄ）は制御信号ＡＺの波形を示し、（Ｅ）は参照信号ＲＥＦＢの波形を示し、（Ｆ）は信号ＳＩＧの波形を示し、（Ｇ）は制御信号ＣＳＷの波形を示し、（Ｈ）は参照信号ＲＥＦＡの波形を示し、（Ｉ）は傾斜信号ＳＳの波形を示し、（Ｊ）はクロック信号ＣＬＫＡの波形を示し、（Ｋ）は信号ＣＰＡの波形を示し、（Ｌ）はクロック信号ＣＬＫＢの波形を示し、（Ｍ）は信号ＣＰＢの波形を示す。

まず、タイミングｔ１１において、水平期間Ｈが開始すると、駆動部１２は、制御信号ＳＳＥＬの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ａ））。これにより、受光画素Ｐでは、トランジスタＳＥＬがオン状態になり、受光画素Ｐが信号線ＶＳＬと電気的に接続される。また、このタイミングｔ１１において、駆動部１２は、制御信号ＳＲＳＴの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ｂ））。これにより、受光画素Ｐでは、トランジスタＲＳＴがオン状態になり、フローティングディフュージョンＦＤの電圧が電源電圧ＶＤＤに設定される（リセット動作）。そして、受光画素Ｐは、このときのフローティングディフュージョンＦＤの電圧に対応する電圧（リセット電圧Ｖreset）を出力する。このようにして、信号ＳＩＧの電圧がリセット電圧Ｖresetになる（図６（Ｆ））。そして、このタイミングｔ１１から所定の長さの時間が経過した後に、駆動部１２は、制御信号ＳＲＳＴの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図６（Ｂ））。これにより、トランジスタＲＳＴはオフ状態になり、リセット動作は終了する。

また、このタイミングｔ１１において、撮像制御部１３は、制御信号ＡＺの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ｄ））。これにより、比較回路２６は、動作点を設定し、参照信号ＲＥＦＢの電圧が、信号ＳＩＧの電圧（リセット電圧Ｖreset）と同じ電圧に設定される。

次に、タイミングｔ１２において、撮像制御部１３は、制御信号ＡＺの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図６（Ｄ））。これにより、比較回路２６は、動作点の設定を終了する。

また、このタイミングｔ１２において、参照信号生成部１４Ｂは、参照信号ＲＥＦＢの電圧を電圧Ｖ１にする（図６（Ｅ））。これにより、参照信号ＲＥＦＢの電圧が信号ＳＩＧの電圧より高くなるので、比較回路２６は、信号ＣＰＢの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ｍ））。

また、このタイミングｔ１２において、撮像制御部１３は、制御信号ＣＳＷの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ｇ））。これにより、傾斜検出部３０の動作状態が、状態Ｓoff（図５Ｂ）から状態Ｓon（図５Ａ）に変化する。そして、傾斜検出部３０は、信号ＳＩＧの電圧の傾斜に応じた電圧を傾斜信号ＳＳとして出力する（図６（Ｉ））。この例では、ブルーミングが生じていないので、信号ＳＩＧの電圧の傾斜値は“０”（ゼロ）である。よって、傾斜検出部３０は、０Ｖの傾斜信号ＳＳを出力する。

次に、タイミングｔ１３～ｔ１５の期間（検出期間ＴＳ）において、ＡＤ変換部ＡＤＣＡは、傾斜信号ＳＳに基づいてＡＤ変換を行う。具体的には、まず、タイミングｔ１３において、参照信号生成部１４Ａは、参照信号ＲＥＦＡの電圧を電圧Ｖ３から所定の変化度合いで低下させ始める（図６（Ｈ））。また、このタイミングｔ１３において、撮像制御部１３は、クロック信号ＣＬＫＡの生成を開始する（図６（Ｊ））。ＡＤ変換部ＡＤＣＡのカウンタ２４は、カウント動作を行うことにより、このクロック信号ＣＬＫＡのパルスをカウントする。

そして、タイミングｔ１４において、参照信号ＲＥＦＡの電圧が傾斜信号ＳＳの電圧を下回る（図６（Ｈ），（Ｉ））。これにより、ＡＤ変換部ＡＤＣＡの比較回路２３は、信号ＣＰＡの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図６（Ｋ））。ＡＤ変換部ＡＤＣＡのカウンタ２４は、この信号ＣＰＡの遷移に基づいて、カウント動作を停止する。これにより、カウンタ２４のカウント値（カウント値ＣＮＴＳ）は保持される。このカウント値ＣＮＴＳは、傾斜信号ＳＳの電圧（この例では０Ｖ）に応じた値であり、信号ＳＩＧの電圧の傾斜に応じた値である。

次に、タイミングｔ１５において、撮像制御部１３は、検出期間ＴＳの終了に伴い、クロック信号ＣＬＫＡの生成を停止する（図６（Ｊ））。また、参照信号生成部１４Ａは、このタイミングｔ１５において、参照信号ＲＥＦＡの電圧を電圧Ｖ３に設定する（図６（Ｈ））。これにより、参照信号ＲＥＦＡの電圧が傾斜信号ＳＳの電圧より高くなるので、比較回路２３は、信号ＣＰＡの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ｋ））。そして、このタイミングｔ１５以降の期間において、読出部２０は、カウンタ２４のカウント値ＣＮＴＳを、傾斜データＤＳとして、信号処理部１５に供給する。そして、その後、カウンタ２４は、撮像制御部１３から供給された制御信号ＣＴＬＡに基づいて、カウント値をリセットする。

次に、タイミングｔ１６において、撮像制御部１３は、制御信号ＣＳＷの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図６（Ｇ））。これにより、傾斜検出部３０の動作状態が、状態Ｓon（図５Ａ）から状態Ｓoff（図５Ｂ）に変化し、傾斜検出部３０は、検出動作を停止する。

そして、タイミングｔ１６～ｔ１８の期間（Ｐ相期間ＴＰ）において、ＡＤ変換部ＡＤＣＢは、信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行う。具体的には、まず、タイミングｔ１６において、参照信号生成部１４Ｂは、参照信号ＲＥＦＢの電圧を電圧Ｖ１から所定の変化度合いで低下させ始める（図６（Ｅ））。また、このタイミングｔ１６において、撮像制御部１３は、クロック信号ＣＬＫＢの生成を開始する（図６（Ｌ））。ＡＤ変換部ＡＤＣＢのカウンタ２７は、カウント動作を行うことにより、このクロック信号ＣＬＫＢのパルスをカウントする。

そして、タイミングｔ１７において、参照信号ＲＥＦＢの電圧が信号ＳＩＧの電圧（リセット電圧Ｖreset）を下回る（図６（Ｅ），（Ｆ））。これにより、ＡＤ変換部ＡＤＣＢの比較回路２６は、信号ＣＰＢの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図６（Ｍ））。ＡＤ変換部ＡＤＣＢのカウンタ２７は、この信号ＣＰＢの遷移に基づいて、カウント動作を停止する。これにより、カウンタ２７のカウント値（カウント値ＣＮＴＰ）は保持される。このカウント値ＣＮＴＰは、リセット電圧Ｖresetに応じた値である。

次に、タイミングｔ１８において、撮像制御部１３は、Ｐ相期間ＴＰの終了に伴い、クロック信号ＣＬＫＢの生成を停止する（図６（Ｌ））。また、参照信号生成部１４Ｂは、このタイミングｔ１８において、参照信号ＲＥＦＢの電圧を電圧Ｖ１に設定する（図６（Ｅ））。これにより、参照信号ＲＥＦＢの電圧が信号ＳＩＧの電圧（リセット電圧Ｖreset）より高くなるので、比較回路２６は、信号ＣＰＢの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ｍ））。そして、このタイミングｔ１８以降の期間において、読出部２０は、カウンタ２７のカウント値ＣＮＴＰを、画像データＤＴ０として、信号処理部１５に供給する。そして、その後、カウンタ２７は、撮像制御部１３から供給された制御信号ＣＴＬＢに基づいて、カウント値をリセットする。

次に、タイミングｔ１９において、駆動部１２は、制御信号ＳＴＲＧの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図６（Ｃ））。これにより、受光画素Ｐでは、トランジスタＴＲＧがオン状態になり、フォトダイオードＰＤで発生した電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送される（電荷転送動作）。そして、受光画素Ｐは、このときのフローティングディフュージョンＦＤの電圧に対応する電圧（画素電圧Ｖpix）を出力する。このようにして、信号ＳＩＧの電圧が画素電圧Ｖpixになる（図６（Ｆ））。そして、このタイミングｔ１９から所定の長さの時間が経過した後に、駆動部１２は、制御信号ＳＴＲＧの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図６（Ｃ））。これにより、トランジスタＴＲＧはオフ状態になり、電荷転送動作は終了する。

そして、タイミングｔ２０～ｔ２２の期間（Ｄ相期間ＴＤ）において、ＡＤ変換部ＡＤＣＢは、信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行う。具体的には、まず、タイミングｔ１６において、参照信号生成部１４Ｂは、参照信号ＲＥＦＢの電圧を電圧Ｖ１から所定の変化度合いで低下させ始める（図６（Ｅ））。また、このタイミングｔ１６において、撮像制御部１３は、クロック信号ＣＬＫＢの生成を開始する（図６（Ｌ））。ＡＤ変換部ＡＤＣＢのカウンタ２７は、カウント動作を行うことにより、このクロック信号ＣＬＫＢのパルスをカウントする。

そして、タイミングｔ２１において、参照信号ＲＥＦＢの電圧が信号ＳＩＧの電圧（画素電圧Ｖpix）を下回る（図６（Ｅ），（Ｆ））。これにより、ＡＤ変換部ＡＤＣＢの比較回路２６は、信号ＣＰＢの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図６（Ｍ））。ＡＤ変換部ＡＤＣＢのカウンタ２７は、この信号ＣＰＢの遷移に基づいて、カウント動作を停止する。これにより、カウンタ２７のカウント値（カウント値ＣＮＴＤ）は保持される。このカウント値ＣＮＴＤは、画素電圧Ｖpixに応じた値である。

次に、タイミングｔ２２において、撮像制御部１３は、Ｄ相期間ＴＤの終了に伴い、クロック信号ＣＬＫＢの生成を停止する（図６（Ｌ））。また、参照信号生成部１４Ｂは、このタイミングｔ２２において、参照信号ＲＥＦＢの電圧を電圧Ｖ２に設定する（図６（Ｅ））。そして、このタイミングｔ２２以降の期間において、読出部２０は、カウンタ２７のカウント値ＣＮＴＤを、画像データＤＴ０として、信号処理部１５に供給する。そして、その後、カウンタ２７は、撮像制御部１３から供給された制御信号ＣＴＬＢに基づいて、カウント値をリセットする。

次に、タイミングｔ２３において、駆動部１２は、制御信号ＳＳＥＬの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図６（Ａ））。これにより、受光画素Ｐでは、トランジスタＳＥＬがオフ状態になり、受光画素Ｐが信号線ＶＳＬから電気的に切り離される。

このようにして、読出部２０は、カウント値ＣＮＴＳを含む傾斜データＤＳ、およびカウント値ＣＮＴＰ，ＣＮＴＤを含む画像データＤＴ０を信号処理部１５に供給する。信号処理部１５のＣＤＳ処理部１６は、画像データＤＴ０に含まれるカウント値ＣＮＴＰ，ＣＮＴＤに基づいて、相関２重サンプリングの原理を利用して、画素値ＶＡＬを生成する。具体的には、ＣＤＳ処理部１６は、例えば、カウント値ＣＮＴＤからカウント値ＣＮＴＰを減算することにより、画素値ＶＡＬを生成する。

そして、補正部１７は、画像データＤＴ０および傾斜データＤＳに基づいて、画素値ＶＡＬを補正することにより、ブルーミングに起因する成分を除去する。この例では、ブルーミングが生じていないので、画素値ＶＡＬには、ブルーミングに起因する成分は含まれていない。このように、信号処理部１５は、所定の処理を行うことにより、画像データＤＴを生成する。

（ブルーミングが生じている場合の動作について）
図７は、ブルーミングが生じている場合における撮像装置１の一動作例を表すものである。この例では、説明の便宜上、着目した受光画素Ｐにおける受光量を“０”（ゼロ）にしている。

この例では、着目した受光画素Ｐの隣の受光画素Ｐの受光量が多いため、この受光画素ＰのフォトダイオードＰＤから、着目した受光画素ＰのフローティングディフュージョンＦＤに電荷が連続的に漏れている。フローティングディフュージョンＦＤの電圧は、漏れ込んだ電荷に応じて連続的に低下する。よって、この着目した受光画素Ｐから出力された信号ＳＩＧの電圧は、図７（Ｆ）に示したように、比較回路２６が制御信号ＡＺに基づいて動作点の設定を終了したタイミングｔ１２以降において、リセット電圧Ｖresetから一次関数的に低下する。すなわち、ブルーミングが生じていない場合（図６）には、信号ＳＩＧの電圧はリセット電圧Ｖresetに維持されるが、ブルーミングが生じている場合（図７）には、信号ＳＩＧの電圧はリセット電圧Ｖresetから一次関数的に低下する。

タイミングｔ１２～ｔ１６の期間において、傾斜検出部３０は、この信号ＳＩＧの電圧の傾斜を検出することにより、０Ｖより高い、信号ＳＩＧの電圧の傾斜に応じた電圧を、傾斜信号ＳＳとして出力する（図７（Ｉ））。傾斜信号ＳＳは、図８に示したように、信号ＳＩＧの電圧の傾斜が大きいほど高くなる。そして、タイミングｔ１３～ｔ１５の期間（検出期間ＴＳ）において、ＡＤ変換部ＡＤＣＡは、この傾斜信号ＳＳに基づいてＡＤ変換を行うことにより、カウント値ＣＮＴＳを生成する（図７（Ｋ））。このカウント値ＣＮＴＳは、傾斜信号ＳＳの電圧に応じた値であり、信号ＳＩＧの電圧の傾斜に応じた値である。

そして、タイミングｔ１６～ｔ１８の期間（Ｐ相期間ＴＰ）において、ＡＤ変換部ＡＤＣＢは、信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行うことにより、カウント値ＣＮＴＰを生成する（図７（Ｍ））。このＰ相期間ＴＰでは、信号ＳＩＧの電圧は、リセット電圧Ｖresetの成分と、ブルーミングに起因する成分を含んでいる（図７（Ｆ））。このブルーミングに起因する成分により、信号ＳＩＧの電圧は一次関数的に低下するので、参照信号ＲＥＦＢの電圧が信号ＳＩＧの電圧を下回るタイミングは、信号ＳＩＧの傾斜がない場合（図６）に比べ遅くなる（図７（Ｅ），（Ｆ））。ＡＤ変換を行うことにより得られたカウント値ＣＮＴＰは、リセット電圧Ｖreset、および信号ＳＩＧの電圧の傾斜に応じた値である。

そして、タイミングｔ１９から所定の長さの期間において、駆動部１２は制御信号ＳＴＲＧを高レベルにする（図７（Ｃ））。これにより、受光画素Ｐでは、トランジスタＴＲＧがオン状態になる。この例では、受光画素Ｐにおける受光量は“０”（ゼロ）であるので、フォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョンＦＤに転送される電荷はほとんどない。よって、信号ＳＩＧの電圧はほとんど変化せず、引き続き、一次関数的に低下し続ける（図７（Ｆ））。

そして、タイミングｔ２０～ｔ２２の期間（Ｄ相期間ＴＤ）において、ＡＤ変換部ＡＤＣＢは、信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行うことにより、カウント値ＣＮＴＤを生成する（図７（Ｍ））。このＤ相期間ＴＤでは、信号ＳＩＧの電圧は、画素電圧Ｖpixの成分と、ブルーミングに起因する成分を含んでいる（図７（Ｆ））。なお、この例では、受光画素Ｐにおける受光量は“０”（ゼロ）であるので、画素電圧Ｖpixはリセット電圧Ｖresetと等しい。このブルーミングに起因する成分により、信号ＳＩＧの電圧は一次関数的に低下するので、参照信号ＲＥＦＢの電圧が信号ＳＩＧの電圧を下回るタイミングは、信号ＳＩＧの傾斜がない場合（図６）に比べ遅くなる（図７（Ｅ），（Ｆ））。ＡＤ変換を行うことにより得られたカウント値ＣＮＴＤは、画素電圧Ｖpix、および信号ＳＩＧの電圧の傾斜に応じた値である。

読出部２０は、カウント値ＣＮＴＳを含む傾斜データＤＳ、およびカウント値ＣＮＴＰ，ＣＮＴＤを含む画像データＤＴ０を信号処理部１５に供給する。信号処理部１５のＣＤＳ処理部１６は、例えば、カウント値ＣＮＴＤからカウント値ＣＮＴＰを減算することにより、画素値ＶＡＬを生成する。そして、補正部１７は、画像データＤＴ０および傾斜データＤＳに基づいて、画素値ＶＡＬを補正することにより、ブルーミングに起因する成分を除去する。以下に、補正部１７の処理について詳細に説明する。

図９は、補正部１７の処理の一例を表すものである。

まず、補正部１７は、傾斜データＤＳに含まれるカウント値ＣＮＴＳに基づいて、信号ＳＩＧの電圧の傾斜値ＳＬを算出する（ステップＳ１０１）。すなわち、このカウント値ＣＮＴＳは、傾斜信号ＳＳの電圧に応じた値であり、信号ＳＩＧの電圧の傾斜に応じた値である。よって、補正部１７は、このカウント値ＣＮＴＳに基づいて、信号ＳＩＧの電圧の傾斜値ＳＬを算出する。

次に、補正部１７は、ステップＳ１０１において算出した傾斜値ＳＬ、および画像データＤＴ０に含まれるカウント値ＣＮＴＰ，ＣＮＴＤに基づいて、画素値ＶＡＬの補正値ΔＶＡＬを算出する（ステップＳ１０２）。

図１０は、ステップＳ１０２の処理の一例を表すものであり、（Ａ）は波形を示し、（Ｂ）は（Ａ）において符号Ｗ１で示した部分を示す。図１０（Ａ）に示した参照信号ＲＥＦＢおよび信号ＳＩＧの波形は、図７に示した参照信号ＲＥＦＢ（図７（Ｅ））および信号ＳＩＧ（図７（Ｆ））に示した波形と同様である。

図１０に示したように、Ｐ相期間ＴＰにおいて、参照信号ＲＥＦＢの電圧が信号ＳＩＧの電圧を下回るタイミングｔ３７において、信号ＳＩＧの電圧は、ブルーミングがない場合に比べて電圧ΔＶＰだけ低い。また、Ｄ相期間ＴＤにおいて、参照信号ＲＥＦＢの電圧が信号ＳＩＧの電圧を下回るタイミングｔ４１において、信号ＳＩＧの電圧は、ブルーミングがない場合に比べて電圧ΔＶＤだけ低い。よって、画素値ＶＡＬには、この電圧ΔＶＰと電圧ΔＶＤとの差電圧ΔＶ（＝ΔＶＤ－ΔＶＰ）に応じた値が、ブルーミングに起因する成分として含まれている。よって、このステップＳ１０２では、補正部１７は、この差電圧ΔＶを算出することにより、ブルーミングに起因する成分である補正値ΔＶＡＬを算出する。

この例では、補正部１７は、カウント値ＣＮＴＰに基づいてタイミングｔ１６とタイミングｔ３７との間の時間ｔＡを算出する。カウント値ＣＮＴＰは、タイミングｔ１６からタイミングｔ３７までのクロック信号ＣＬＫＢのパルスの数であるので、補正部１７は、カウント値ＣＮＴＰ、およびクロック信号ＣＬＫＢの周期に基づいて時間ｔＡを算出することができる。

また、補正部１７は、カウント値ＣＮＴＤに基づいてタイミングｔ２０とタイミングｔ４１との間の時間ｔＢを算出する。カウント値ＣＮＴＤは、タイミングｔ２０からタイミングｔ４１までのクロック信号ＣＬＫＢのパルスの数であるので、補正部１７は、カウント値ＣＮＴＤ、およびクロック信号ＣＬＫＢの周期に基づいて時間ｔＢを算出することができる。

時間ｔＣは、Ｐ相期間ＴＰが開始されるタイミングｔ１６と、Ｄ相期間ＴＤが開始されるタイミングｔ２０との間の時間である。この時間ｔＣは、撮像装置１に予め記憶されている。

補正部１７は、これらの時間ｔＡ，ｔＢ、ｔＣに基づいて、以下の式を用いて、タイミングｔ３７とタイミングｔ４１との間の時間ｔＤを算出することができる。
ｔＤ ＝ ｔＢ ＋ ｔＣ － ｔＡ
そして、補正部１７は、この時間ｔＤと、ステップＳ１０１において算出した信号ＳＩＧの傾斜値ＳＬに基づいて、以下の式を用いて、差電圧ΔＶを算出することができる。
ΔＶ ＝ ｔＤ × ＳＬ

そして、補正部１７は、この差電圧ΔＶを補正値ΔＶＡＬに変換する。すなわち、補正部１７は、電圧を基準とした値を画素値を基準とした値に変換する。このようにして、補正部１７は、傾斜値ＳＬ、およびカウント値ＣＮＴＰ，ＣＮＴＤに基づいて、画素値ＶＡＬの補正値ΔＶＡＬを算出する。

次に、補正部１７は、補正値ΔＶＡＬを用いて、画素値ＶＡＬを補正する（ステップＳ１０３）。具体的には、補正部１７は、画素値ＶＡＬから補正値ΔＶＡＬを減算することにより、画素値ＶＡＬを補正する。以上で、この処理は終了する。

以上は、着目した受光画素Ｐにおける受光量が“０”（ゼロ）である場合について説明した。次に、着目した受光画素Ｐにおける受光量が“０”（ゼロ）でない場合について説明する。

図１１は、ブルーミングが生じており、着目した受光画素Ｐにおける受光量が“０”（ゼロ）でな場合における、撮像装置１の一動作例を表すものである。

図７に示した例と同様に、タイミングｔ１２～ｔ１６の期間において、傾斜検出部３０は、この信号ＳＩＧの電圧の傾斜を検出することにより、０Ｖより高い、信号ＳＩＧの電圧の傾斜に応じた電圧を、傾斜信号ＳＳとして出力する（図１１（Ｉ））。そして、タイミングｔ１３～ｔ１５の期間（検出期間ＴＳ）において、ＡＤ変換部ＡＤＣＡは、この傾斜信号ＳＳに基づいてＡＤ変換を行うことにより、カウント値ＣＮＴＳを生成する（図１１（Ｋ））。

そして、タイミングｔ１６～ｔ１８の期間（Ｐ相期間ＴＰ）において、ＡＤ変換部ＡＤＣＢは、信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行うことにより、カウント値ＣＮＴＰを生成する（図１１（Ｍ））。

そして、タイミングｔ１９から所定の長さの期間において、駆動部１２は制御信号ＳＴＲＧを高レベルにする（図１１（Ｃ））。これにより、受光画素Ｐでは、トランジスタＴＲＧがオン状態になり、フォトダイオードＰＤで発生した電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送される（電荷転送動作）。そして、受光画素Ｐは、このときのフローティングディフュージョンＦＤの電圧に対応する電圧を出力する。これにより、信号ＳＩＧの電圧は大きく低下する（図１１（Ｆ））。そして、その後も、信号ＳＩＧの電圧は、引き続き、タイミングｔ１９より前と同じ度合いで一次関数的に低下し続ける。

そして、タイミングｔ２０～ｔ２２の期間（Ｄ相期間ＴＤ）において、ＡＤ変換部ＡＤＣＢは、信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行うことにより、カウント値ＣＮＴＤを生成する（図１１（Ｍ））。

信号処理部１５のＣＤＳ処理部１６は、例えば、カウント値ＣＮＴＤからカウント値ＣＮＴＰを減算することにより、画素値ＶＡＬを生成する。そして、補正部１７は、画像データＤＴ０および傾斜データＤＳに基づいて、画素値ＶＡＬを補正することにより、ブルーミングに起因する成分を除去する。以下に、図９を再度参照して、補正部１７の動作について詳細に説明する。

まず、補正部１７は、図９に示したように、傾斜データＤＳに含まれるカウント値ＣＮＴＳに基づいて、信号ＳＩＧの電圧の傾斜値ＳＬを算出し（ステップＳ１０１）、ステップＳ１０１において算出した傾斜値ＳＬ、およびカウント値ＣＮＴＰ，ＣＮＴＤに基づいて、画素値ＶＡＬの補正値ΔＶＡＬを算出する（ステップＳ１０２）。

図１２は、ステップＳ１０２の処理の一例を表すものであり、（Ａ）は波形を示し、（Ｂ）は（Ａ）において符号Ｗ２で示した部分を示す。図１２（Ａ）に示した参照信号ＲＥＦＢおよび信号ＳＩＧの波形は、図１１に示した参照信号ＲＥＦＢ（図１１（Ｅ））および信号ＳＩＧ（図１１（Ｆ））に示した波形と同様である。

受光量が“０”である場合（図７，１０）と同様に、補正部１７は、カウント値ＣＮＴＰに基づいてタイミングｔ１６とタイミングｔ５７との間の時間ｔＡを算出し、カウント値ＣＮＴＤに基づいてタイミングｔ２０とタイミングｔ６１との間の時間ｔＢを算出する。時間ｔＣは、Ｐ相期間ＴＰが開始されるタイミングｔ１６と、Ｄ相期間ＴＤが開始されるタイミングｔ２０との間の時間である。

補正部１７は、これらの時間ｔＡ，ｔＢ、ｔＣに基づいて、タイミングｔ３７とタイミングｔ４１との間の時間ｔＤを算出する。そして、補正部１７は、この時間ｔＤと、ステップＳ１０１において算出した信号ＳＩＧの傾斜値ＳＬに基づいて、差電圧ΔＶを算出する。そして、補正部１７は、この差電圧ΔＶを補正値ΔＶＡＬに変換する。このようにして、補正部１７は、傾斜値ＳＬ、およびカウント値ＣＮＴＰ，ＣＮＴＤに基づいて、画素値ＶＡＬの補正値ΔＶＡＬを算出する。

次に、補正部１７は、補正値ΔＶＡＬを用いて、画素値ＶＡＬを補正する（ステップＳ１０３）。

このように、撮像装置１では、受光画素Ｐから供給された信号ＳＩＧの電圧の傾斜を検出し、その検出結果に基づいて画素値ＶＡＬを補正するようにした。これにより、撮像装置１では、ブルーミングが生じた場合に、画素値ＶＡＬに含まれる、ブルーミングに起因する成分を除去することができるので、撮像画像の画質を高めることができる。すなわち、例えば、ある受光画素Ｐ（受光画素Ｐ１）の隣の受光画素Ｐ（受光画素Ｐ２）における受光量が多く、その受光画素Ｐ２におけるフォトダイオードＰＤに飽和量を超えた電荷が生じた場合に、その電荷が、受光画素Ｐ１のフローティングディフュージョンＦＤに漏れる場合があり得る。この場合には、この受光画素Ｐ１における受光量に応じた画素値ＶＡＬは、実際の値よりも大きくなってしまう。一方、撮像装置１では、信号ＳＩＧの電圧の傾斜に基づいて、画素値ＶＡＬを補正するようにした。これにより、画素値ＶＡＬに含まれる、ブルーミングに起因成分を除去することができる。その結果、撮像装置１では、撮像画像の画質を高めることができる。

また、撮像装置１では、信号ＳＩＧの電圧の傾斜を検出する傾斜検出部３０を設けるようにしたので、フレームレートを低下させることなく、撮像画像の画質を高めることができる。すなわち、例えば、Ｐ相期間ＴＰやＤ相期間ＴＤをそれぞれ複数回設け、その複数回分のカウント値に基づいて傾斜を検出するようにした場合には、追加したＰ相期間ＴＰやＤ相期間ＴＤの分だけ水平期間Ｈの時間が長くなり、その結果フレームレートが低下してしまう。撮像装置１では、傾斜検出部３０が、信号ＳＩＧの電圧の傾斜を検出するようにしたので、フレームレートの低下を抑えつつ撮像画像の画質を高めることができる。

［効果］
以上のように本実施の形態では、受光画素から供給された信号の電圧の傾斜を検出し、その検出結果に基づいて画素値を補正するようにしたので、撮像画像の画質を高めることができる。

本実施の形態では、受光画素から供給された信号の電圧の傾斜を検出する傾斜検出部を設けるようにしたので、撮像画像の画質を高めることができる。

［変形例１］
上記実施の形態では、参照信号生成部１４Ａは、検出期間ＴＳにおいて、時間の経過に応じて電圧レベルが徐々に低下する参照信号ＲＥＦＡを生成したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、参照信号生成部１４Ａは、検出期間ＴＳにおいて、時間の経過に応じて電圧レベルが徐々に上昇する参照信号ＲＥＦＡを生成してもよい。

［変形例２］
上記実施の形態では、２つの参照信号生成部１４Ａ，１４Ｂを設けたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、図１３，１４に示す撮像装置１Ｂのように、１つの参照信号生成部を設けてもよい。この撮像装置１Ｂは、撮像制御部１３Ｂを備えている。撮像制御部１３Ｂは、参照信号生成部１４を有している。参照信号生成部１４は、参照信号ＲＥＦを生成するように構成される。参照信号ＲＥＦは、ＡＤ変換部ＡＤＣＡがＡＤ変換を行う期間（検出期間ＴＳ）、およびＡＤ変換部ＡＤＣＢがＡＤ変換を行う２つの期間（Ｐ相期間ＴＰおよびＤ相期間ＴＤ）において、時間の経過に応じて電圧レベルが徐々に変化する、いわゆるランプ波形を有する。参照信号生成部１４は、図１４に示したように、この参照信号ＲＥＦを、読出部２０のＡＤ変換部ＡＤＣＡ，ＡＤＣＢに供給するようになっている。

［変形例３］
上記実施の形態では、複数のＡＤ変換部ＡＤＣＡおよび複数のＡＤ変換部ＡＤＣＢを設けたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、複数のＡＤ変換部ＡＤＣＡを省き、ＡＤ変換部ＡＤＣＢが、傾斜信号ＳＳおよび信号ＳＩＧに基づいて、時分割的にＡＤ変換を行うようにしてもよい。以下に、本変形例に係る撮像装置１Ｃについて、詳細に説明する。撮像装置１Ｃは、読出部２０Ｃと、撮像制御部１３Ｃとを備えている。

図１５は、読出部２０Ｃの一構成例を表すものである。読出部２０Ｃは、複数の定電流源２１と、複数の傾斜検出部３０と、複数のスイッチ４５と、複数のＡＤ変換部ＡＤＣＢと、複数のスイッチ部２８とを有している。複数のスイッチ４５は、複数の信号線ＶＳＬに対応してそれぞれ設けられる。

複数のスイッチ４５は、制御信号ＳＷに基づいて、対応する信号線ＶＳＬを介して供給された信号ＳＩＧと、対応する傾斜検出部３０から供給された傾斜信号ＳＳのうちの一方を選択し、選択された信号を、対応するＡＤ変換部ＡＤＣＢに供給するように構成される。ＡＤ変換部ＡＤＣＢは、スイッチ４５が傾斜信号ＳＳを選択した場合には、この傾斜信号ＳＳに基づいてＡＤ変換を行い、スイッチ４５が信号ＳＩＧを選択した場合には、この信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行うようになっている。ここで、ＡＤ変換部ＡＤＣＢは、本開示における「変換部」の一具体例に対応する。

これにより、読出部２０Ｃは、検出期間ＴＳにおいて、複数のＡＤ変換部ＡＤＣＢにより生成された、カウント値ＣＮＴＳを含む複数のデジタルコードを、バスＢＵＳＢを介して、順次、傾斜データＤＳとして出力する。また、読出部２０Ｃは、Ｐ相期間ＴＰおよびＤ相期間ＴＤにおいて、複数のＡＤ変換部ＡＤＣＢにより生成された、カウント値ＣＮＴＰを含む複数のデジタルコード、およびカウント値ＣＮＴＤを含む複数のデジタルコードを、バスＢＵＳＢを介して、順次、画像データＤＴ０として出力するようになっている。

撮像制御部１３Ｃは、スイッチ４５に制御信号ＳＷを供給することにより、検出期間ＴＳを含む期間において、スイッチ４５が傾斜信号ＳＳを選択し、Ｐ相期間ＴＰおよびＤ相期間ＴＤを含む期間においてスイッチ４５が信号ＳＩＧを選択するように、スイッチ４５の動作を制御するように構成される。撮像制御部１３Ｃは、参照信号生成部１４を有している。参照信号生成部１４は、参照信号ＲＥＦを生成するように構成される。参照信号ＲＥＦは、ＡＤ変換部ＡＤＣＡがＡＤ変換を行う期間（検出期間ＴＳ）、およびＡＤ変換部ＡＤＣＢがＡＤ変換を行う２つの期間（Ｐ相期間ＴＰおよびＤ相期間ＴＤ）において、時間の経過に応じて電圧レベルが徐々に変化する、いわゆるランプ波形を有する。参照信号生成部１４は、この参照信号ＲＥＦを、読出部２０のＡＤ変換部ＡＤＣＢに供給するようになっている。

これにより、撮像装置１Ｃでは、読出部２０Ｃの回路面積を抑えることができ、上記実施の形態に係る撮像装置１と比べて、チップサイズを小さくすることができる。

［変形例４］
上記実施の形態では、信号ＳＩＧの電圧の傾斜値ＳＬに基づいて画素値ＶＡＬの補正値ΔＶＡＬを算出し、この補正値ΔＶＡＬを用いて画素値ＶＡＬを補正したが、これに限定されるものではない。さらに、例えば、その傾斜値ＳＬの絶対値が所定のしきい値ＴＨより大きい場合には、画素値ＶＡＬを所定の値に設定してもよい。以下に、本変形例に係る撮像装置１Ｄについて詳細に説明する。

図１６は、撮像装置１Ｄの一構成例を表すものである。撮像装置１Ｄは、信号処理部１５Ｄを備えている。信号処理部１５Ｄは、比較部１８Ｄと、補正部１７Ｄとを有している。

比較部１８Ｄは、傾斜値ＳＬの絶対値と所定のしきい値ＴＨとを比較するように構成される。このしきい値ＴＨは、例えば、読出部２０におけるＡＤ変換部ＡＤＣＢが正常に動作するような値に設定することができる。すなわち、隣の受光画素Ｐから着目した受光画素Ｐに多くの電荷が流れ込む場合には、信号ＳＩＧの電圧の傾斜が大きくなる。この場合には、例えば、信号ＳＩＧの電圧が低くなりすぎて、ＡＤ変換部ＡＤＣＢの動作レンジを外れてしまい、ＡＤ変換部ＡＤＣＢが正常に動作できないおそれがある。よって、しきい値ＴＨは、このＡＤ変換部ＡＤＣＢが正常に動作するような値に設定されることが望ましい。

補正部１７Ｄは、画像データＤＴ０および傾斜データＤＳに基づいて、画素値ＶＡＬを補正することにより、画素値ＶＡＬに含まれるブルーミングに起因する成分を除去するように構成される。また、補正部１７Ｄは、比較部１８Ｄにおいて、傾斜値ＳＬの絶対値が所定のしきい値ＴＨより大きいと判定された場合に、画素値ＶＡＬを所定の値に設定するようになっている。

図１７は、補正部１７Ｄおよび比較部１８Ｄの一動作例を表すものである。

まず、補正部１７Ｄは、傾斜データＤＳに含まれるカウント値ＣＮＴＳに基づいて、信号ＳＩＧの電圧の傾斜値ＳＬを算出する（ステップＳ１０１）。

次に、比較部１８Ｄは、傾斜値ＳＬの絶対値が所定のしきい値ＴＨより大きいかどうかを判定する（ステップＳ２０２）。

ステップＳ２０２において、傾斜値ＳＬの絶対値が所定のしきい値ＴＨより大きくない場合（ステップＳ２０２において“Ｎ”）には、補正部１７Ｄは、ステップＳ１０１において算出した傾斜値ＳＬ、およびカウント値ＣＮＴＰ，ＣＮＴＤに基づいて、画素値ＶＡＬの補正値ΔＶＡＬを算出する（ステップＳ１０２）。そして、補正部１７Ｄは、補正値ΔＶＡＬを用いて、画素値ＶＡＬを補正する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ２０２において、傾斜値ＳＬの絶対値が所定のしきい値ＴＨより大きい場合（ステップＳ２０２において“Ｙ”）には、補正部１７Ｄは、画素値ＶＡＬを所定の値に設定する（ステップＳ２０４）。所定の値は、例えば、画素値ＶＡＬがとり得る値の最大値にすることができる。

以上で、この処理は終了する。

これにより、撮像装置１Ｄでは、例えば、着目した受光画素Ｐの隣の受光画素Ｐの受光量が非常に多く、この受光画素Ｐから多くの電荷が流れ込んだ場合には、信号ＳＩＧの電圧の傾斜値ＳＬの絶対値が所定のしきい値ＴＨを超えるので、画素値ＶＡＬが所定の値に設定される。これにより、信号ＳＩＧがＡＤ変換部ＡＤＣＢの動作レンジを外れてしまい、ＡＤ変換部ＡＤＣＢが正常な動作を行うことができない場合でも、このＡＤ変換部ＡＤＣＢの処理結果に基づく異常な画素値ＶＡＬが画像データＤＴとして出力されることがないので、撮像画像の画質を高めることができる。

［変形例５］
上記実施の形態では、複数の受光画素ＰのそれぞれがフローティングディフュージョンＦＤを有するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、複数の受光画素Ｐが１つのフローティングディフュージョンＦＤを有するようにしてもよい。以下に、本変形例に係る撮像装置１Ｅについて、詳細に説明する。

図１８は、本変形例に係る撮像装置１Ｅの一構成例を表すものである。撮像装置１Ｅは、画素アレイ１１Ｅを備えている。画素アレイ１１Ｅは、複数の受光画素Ｐは、２行２列で配置された４つの受光画素Ｐを単位（画素ユニットＵ）として配置されている。

図１９は、画素ユニットＵの一構成例を表すものである。画素アレイ１１Ｅは、複数の制御線ＴＲＧＬ１と、複数の制御線ＴＲＧＬ２と、複数の制御線ＴＲＧＬ３と、複数の制御線ＴＲＧＬ４と、複数の制御線ＲＳＴＬと、複数の制御線ＳＥＬＬと、複数の信号線ＶＳＬとを有している。

画素ユニットＵは、４つのフォトダイオードＰＤ（フォトダイオードＰＤ１～ＰＤ４）と、４つのトランジスタＴＲＧ（トランジスタＴＲＧ１～ＴＲＧ４）と、フローティングディフュージョンＦＤと、トランジスタＲＳＴ，ＡＭＰ，ＳＥＬとを有している。フォトダイオードＰＤ１、トランジスタＴＲＧ１、フローティングディフュージョンＦＤ、トランジスタＲＳＴ，ＡＭＰ，ＳＥＬは、１つの受光画素Ｐ（受光画素Ｐ１）を構成し、フォトダイオードＰＤ２、トランジスタＴＲＧ２、フローティングディフュージョンＦＤ、トランジスタＲＳＴ，ＡＭＰ，ＳＥＬは、１つの受光画素Ｐ（受光画素Ｐ２）を構成し、フォトダイオードＰＤ３、トランジスタＴＲＧ３、フローティングディフュージョンＦＤ、トランジスタＲＳＴ，ＡＭＰ，ＳＥＬは、１つの受光画素Ｐ（受光画素Ｐ３）を構成し、フォトダイオードＰＤ４、トランジスタＴＲＧ４、フローティングディフュージョンＦＤ、トランジスタＲＳＴ，ＡＭＰ，ＳＥＬは、１つの受光画素Ｐ（受光画素Ｐ４）を構成する。

この構成により、画素ユニットＵでは、例えばトランジスタＴＲＧ１，ＲＳＴがオン状態になることにより、フォトダイオードＰＤ１に蓄積された電荷が排出される。そして、これらのトランジスタＴＲＧ１，ＲＳＴがオフ状態になることにより、蓄積期間が開始され、フォトダイオードＰＤ１に、受光量に応じた量の電荷が蓄積される。そして、蓄積期間が終了した後に、このフォトダイオードＰＤ１を含む受光画素Ｐ１は、リセット電圧Ｖresetおよび画素電圧Ｖpixを含む信号ＳＩＧを、信号線ＶＳＬに出力する。他の３つの受光画素Ｐ２～Ｐ４についても同様である。

例えば、フローティングディフュージョンＦＤが受光画素Ｐ１のフローティングディフュージョンＦＤとして動作している場合において、フォトダイオードＰＤ２の受光量が多く、このフォトダイオードＰＤ２に飽和量を超えた電荷が生じた場合に、その電荷が、フローティングディフュージョンＦＤに漏れる場合があり得る。この場合には、この受光画素Ｐ１に係る信号値（画素値ＶＡＬ）は、実際の値よりも大きくなってしまう。撮像装置１Ｅでは、演算処理により、受光画素Ｐ１における画素値ＶＡＬを補正することにより、このブルーミングに起因する成分を除去することができる。

［その他の変形例］
また、これらの変形例のうちの２以上を組み合わせてもよい。

＜２．撮像装置の使用例＞
図２０は、上記実施の形態に係る撮像装置１の使用例を表すものである。上述した撮像装置１は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。

・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、テレビジョンや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置

＜３．移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。

図２１は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。

車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２１に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。

駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。

ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。

車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。

撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。

車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。

マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。

音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２１の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。

図２２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。

図２２では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。

撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。

なお、図２２には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。

例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。

撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。

以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。これにより、車両制御システム１２０００では、撮像部１２０３１により得られた撮像画像の画質を高めることができる。その結果、車両制御システム１２０００では、車両の衝突回避あるいは衝突緩和機能、車間距離に基づく追従走行機能、車速維持走行機能、車両の衝突警告機能、車両のレーン逸脱警告機能等を、高い精度で実現できる。

以上、実施の形態および変形例、ならびにそれらの具体的な応用例を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記の実施の形態では、傾斜信号ＳＳと参照信号ＲＥＦＡとを比較することによりＡＤ変換を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、傾斜信号ＳＳの電圧をデジタル値に変換することができれば、どのような方法を用いてもよい。

例えば、上記の実施の形態では、図２に示したような構成の受光画素Ｐを構成したが、これに限定されるものではなく、様々な構成の受光画素を用いることができる。

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。

なお、本技術は以下のような構成とすることができる。以下の構成の本技術によれば、撮像画像の画質を高めることができる。

（１）受光量に応じた画素信号を生成する受光画素と、
前記画素信号に基づいて、前記受光量に応じた画素値を生成する画素値生成部と、
前記画素信号の傾斜を検出する傾斜検出部と、
前記傾斜検出部により検出された前記画素信号の前記傾斜に基づいて前記画素値を補正する補正部と
を備えた撮像装置。
（２）前記画素値生成部は、
ランプ波形を有する参照信号と前記画素信号とを比較する比較回路と、
前記比較回路の出力信号が遷移した遷移タイミングを検出するタイミング検出部と
を有し、
前記補正部は、前記傾斜および前記遷移タイミングに基づいて補正値を算出し、前記補正値に基づいて前記画素値を補正する
前記（１）に記載の撮像装置。
（３）前記補正部は、前記画素信号の前記傾斜の傾斜値が所定の傾斜値を超えている場合に、前記画素値を所定の値に設定することにより、前記画素値を補正する
前記（１）または（２）に記載の撮像装置。
（４）前記傾斜検出部は、第１の期間において、前記画素信号の前記傾斜を検出し、
前記画素値生成部は、前記第１の期間とは異なる第２の期間において前記画素信号の信号レベルを検出することにより、前記画素値を生成する
前記（１）から（３）のいずれかに記載の撮像装置。
（５）前記第１の期間は、前記第２の期間よりも前に位置する
前記（４）に記載の撮像装置。
（６）前記傾斜検出部は、
前記第１の期間においてオン状態になることにより前記画素信号を伝え、前記第２の期間においてオフ状態になるスイッチを有し、
前記第１の期間において、前記スイッチを介して供給された前記画素信号の前記傾斜を検出する
前記（４）または（５）に記載の撮像装置。
（７）前記傾斜検出部は、前記画素信号の前記傾斜を検出する微分回路を有する
前記（１）から（６）のいずれかに記載の撮像装置。
（８）ＡＤ変換を行うことにより、前記傾斜検出部により検出された前記傾斜に応じた第１のデジタル値を生成する第１の変換部をさらに備え、
前記補正部は、前記第１のデジタル値に基づいて前記画素値を補正し、
前記画素値生成部は、前記画素信号に基づいて、ＡＤ変換を行うことにより第２のデジタル値を生成する第２の変換部を有し、前記第２のデジタル値に基づいて前記画素値を生成する
前記（１）から（７）のいずれかに記載の撮像装置。
（９）前記画素値生成部は、ＡＤ変換を行うことにより、前記傾斜検出部により検出された前記傾斜に応じた第１のデジタル値を生成するとともに、前記画素信号に基づいて、ＡＤ変換を行うことにより第２のデジタル値を生成する変換部を有し、
前記画素値生成部は、前記第２のデジタル値に基づいて前記画素値を生成する
前記補正部は、前記第１のデジタル値に基づいて前記画素値を補正する
前記（１）から（７）のいずれかに記載の撮像装置。
（１０）前記受光画素は、
前記受光量に応じた電荷を生成する受光素子と、
前記受光素子により生成された前記電荷を蓄積する蓄積素子と、
オン状態になることにより、前記受光素子により生成された前記電荷を前記蓄積素子に転送する転送トランジスタと、
オン状態になることにより、前記蓄積素子における電圧をリセットするリセットトランジスタと、
前記蓄積素子における電圧に応じた前記画素信号を出力する出力部と
を有する
前記（１）から（９）のいずれかに記載の撮像装置。
（１１）前記受光画素の動作を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、
第３の期間において、前記転送トランジスタをオフ状態にするとともに、前記リセットトランジスタをオン状態にし、
前記第３の期間の後に第４の期間において、前記転送トランジスタおよび前記リセットトランジスタをオフ状態にし、
前記傾斜検出部は、前記第４の期間のうちの第１のサブ期間において、前記画素信号の前記傾斜を検出する
前記（１０）に記載の撮像装置。
（１２）前記制御部は、
前記第４の期間の後の第５の期間において、前記転送トランジスタをオン状態にするとともに前記リセットトランジスタをオフ状態にし、
前記第５の期間の後の第６の期間において、前記転送トランジスタおよび前記リセットトランジスタをオフ状態にし、
前記画素値生成部は、前記第４の期間のうちの前記第１のサブ期間より後の第２のサブ期間、および前記第６の期間において、前記画素信号の信号レベルを検出することにより、前記画素値を生成する
前記（１１）に記載の撮像装置。
（１３）受光量に応じた画素信号を生成することと、
前記画素信号に基づいて、前記受光量に応じた画素値を生成することと、
前記画素信号の傾斜を検出することと、
検出された前記画素信号の前記傾斜に基づいて前記画素値を補正することと
を含む撮像方法。

１，１Ｂ，１Ｄ，１Ｅ…撮像装置、１１，１１Ｅ…画素アレイ、１２…駆動部、１３，１３Ｂ，１３Ｃ…撮像制御部、１４，１４Ａ，１４Ｂ…参照信号生成部、１５，１５Ｄ…信号処理部、１６…ＣＤＳ処理部、１７…補正部、１８Ｄ…比較部、２０，２０Ｃ…読出部、２１…定電流源、２３…比較回路、２４…カウンタ、２５…スイッチ部、２６…比較回路、２７…カウンタ、２８…スイッチ部、３０…傾斜検出部、３１，３２，３４、３５…スイッチ、３３…容量素子、３６…演算増幅器、３７…抵抗素子、４５…スイッチ、ＡＤＣＡ，ＡＤＣＢ…ＡＤ変換部、ＡＭＰ，ＲＳＴ，ＳＥＬ，ＴＲＧ…トランジスタ、ＡＺ，ＣＡ，ＣＢ，ＣＳＷ，ＣＴＬＡ，ＣＴＬＢ…制御信号、ＢＵＳＡ，ＢＵＳＢ…バス、ＣＬＫＡ，ＣＬＫＢ…クロック信号、ＣＮＴＤ，ＣＮＴＰ，ＣＮＴＳ…カウント値、ＤＳ…傾斜データ、ＤＴ，ＤＴ０…画像データ、ＦＤ…フローティングディフュージョン、Ｐ…受光画素、ＰＤ，ＰＤ１～ＰＤ４…フォトダイオード、ＲＥＦ，ＲＥＦＡ，ＲＥＦＢ…参照信号、ＲＳＴＬ，ＳＥＬＬ，ＴＲＧＬ，ＴＲＧＬ１～ＴＲＧＬ４…制御線、ＳＩＧ…信号、ＳＬ…傾斜値、Ｓon，Ｓoff…状態、ＳＲＳＴ，ＳＳＥＬ，ＳＴＲＧ…制御信号、ＳＳ…傾斜信号、ＴＤ…Ｄ相期間、ＴＨ…しきい値、ＴＰ…Ｐ相期間、ＴＳ…検出期間、Ｕ…画素ユニット、ＶＡＬ…画素値、Ｖpix…画素電圧、Ｖreset…リセット電圧、ＶＳＬ…信号線、ΔＶ…差電圧、ΔＶＡＬ…補正値。

Claims (13)

1. 受光量に応じた画素信号を生成する受光画素と、
   前記画素信号に基づいて、前記受光量に応じた画素値生成する画素値生成部と、
   前記画素信号の傾斜を検出する傾斜検出部と、
   前記傾斜検出部により検出された前記画素信号の前記傾斜に基づいて前記画素値を補正する補正部と
   を備えた撮像装置。
2. 前記画素値生成部は、
   ランプ波形を有する参照信号と前記画素信号とを比較する比較回路と、
   前記比較回路の出力信号が遷移した遷移タイミングを検出するタイミング検出部と
   を有し、
   前記補正部は、前記傾斜および前記遷移タイミングに基づいて補正値を算出し、前記補正値に基づいて前記画素値を補正する
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記補正部は、前記画素信号の前記傾斜の傾斜値が所定の傾斜値を超えている場合に、前記画素値を所定の値に設定することにより、前記画素値を補正する
   請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記傾斜検出部は、第１の期間において、前記画素信号の前記傾斜を検出し、
   前記画素値生成部は、前記第１の期間とは異なる第２の期間において前記画素信号の信号レベルを検出することにより、前記画素値を生成する
   請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記第１の期間は、前記第２の期間よりも前に位置する
   請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記傾斜検出部は、
   前記第１の期間においてオン状態になることにより前記画素信号を伝え、前記第２の期間においてオフ状態になるスイッチを有し、
   前記第１の期間において、前記スイッチを介して供給された前記画素信号の前記傾斜を検出する
   請求項４に記載の撮像装置。
7. 前記傾斜検出部は、前記画素信号の前記傾斜を検出する微分回路を有する
   請求項１に記載の撮像装置。
8. ＡＤ変換を行うことにより、前記傾斜検出部により検出された前記傾斜に応じた第１のデジタル値を生成する第１の変換部をさらに備え、
   前記補正部は、前記第１のデジタル値に基づいて前記画素値を補正し、
   前記画素値生成部は、前記画素信号に基づいて、ＡＤ変換を行うことにより第２のデジタル値を生成する第２の変換部を有し、前記第２のデジタル値に基づいて前記画素値を生成する
   請求項１に記載の撮像装置。
9. 前記画素値生成部は、ＡＤ変換を行うことにより、前記傾斜検出部により検出された前記傾斜に応じた第１のデジタル値を生成するとともに、前記画素信号に基づいて、ＡＤ変換を行うことにより第２のデジタル値を生成する変換部を有し、
   前記画素値生成部は、前記第２のデジタル値に基づいて前記画素値を生成する
   前記補正部は、前記第１のデジタル値に基づいて前記画素値を補正する
   請求項１に記載の撮像装置。
10. 前記受光画素は、
    前記受光量に応じた電荷を生成する受光素子と、
    前記受光素子により生成された前記電荷を蓄積する蓄積素子と、
    オン状態になることにより、前記受光素子により生成された前記電荷を前記蓄積素子に転送する転送トランジスタと、
    オン状態になることにより、前記蓄積素子における電圧をリセットするリセットトランジスタと、
    前記蓄積素子における電圧に応じた前記画素信号を出力する出力部と
    を有する
    請求項１に記載の撮像装置。
11. 前記受光画素の動作を制御する制御部をさらに備え、
    前記制御部は、
    第３の期間において、前記転送トランジスタをオフ状態にするとともに、前記リセットトランジスタをオン状態にし、
    前記第３の期間の後に第４の期間において、前記転送トランジスタおよび前記リセットトランジスタをオフ状態にし、
    前記傾斜検出部は、前記第４の期間のうちの第１のサブ期間において、前記画素信号の前記傾斜を検出する
    請求項１０に記載の撮像装置。
12. 前記制御部は、
    前記第４の期間の後の第５の期間において、前記転送トランジスタをオン状態にするとともに前記リセットトランジスタをオフ状態にし、
    前記第５の期間の後の第６の期間において、前記転送トランジスタおよび前記リセットトランジスタをオフ状態にし、
    前記画素値生成部は、前記第４の期間のうちの前記第１のサブ期間より後の第２のサブ期間、および前記第６の期間において、前記画素信号の信号レベルを検出することにより、前記画素値を生成する
    請求項１１に記載の撮像装置。
13. 受光量に応じた画素信号を生成することと、
    前記画素信号に基づいて、前記受光量に応じた画素値を生成することと、
    前記画素信号の傾斜を検出することと、
    検出された前記画素信号の前記傾斜に基づいて前記画素値を補正することと
    を含む撮像方法。
    

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