JP7297433B2 - 光電変換装置および撮像システム - Google Patents

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Description

本発明は、光電変換装置および撮像システムに関する。
人の目で視認できない程度の短期間に明滅や輝度変動を繰り返す発光機器（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））を含む被写体を固体撮像装置で撮像する際に、固体撮像装置の取得した画像に露出の過不足を生じる、即ちフリッカ現象の発生が知られている。
このフリッカ現象を抑制する方法として、行またはフレーム単位で画像を取得する露光期間中に複数回の間歇露光を行い、それら複数回の露光で生じた信号を加算して、行またはフレーム単位の画像に対応する信号として取り扱う駆動方法が知られている。
特許文献１は、入射光を電荷に変換する光電変換部から、生成した電荷を電荷蓄積部に複数回転送して、複数回転送した電荷を電荷蓄積部で加算、蓄積する駆動方法を記している。
特開２０１０－１５７８９３号公報
光電変換部から電荷蓄積部へ電荷を転送する際、転送トランジスタを動作する。転送トランジスタを動作すると、偽信号が発生してその一部は電荷蓄積部に加わる。転送トランジスタの動作が複数回行われると、その動作に伴って発生した偽信号が電荷蓄積部で加算されて、信号ノイズ特性が劣化する。
そこで本発明は、露光期間中に複数回の間歇露光を行う場合に、高品位の信号を取得可能な光電変換装置を提供することを目的とする。
本発明一態様に係る光電変換装置は、
光電変換部と、
前記光電変換部で生じた電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
前記光電変換部と前記電荷蓄積部とをつなぎ、光電変換部から電荷蓄積部への電荷の転送動作を行う転送トランジスタと、
を備え、
前記光電変換部が電荷を蓄積している状態で、前記転送トランジスタのオンオフ動作を複数回行って得られる第一信号と、
前記光電変換部が電荷を蓄積していない状態で、前記転送トランジスタのオンオフ動作を複数回行って得られる第二信号と、
を出力する、ことを特徴とする。
本発明によれば、光電変換装置において複数回の間歇露光を行う場合に、転送トランジスタによる転送動作に伴って発生する偽信号成分を除いた高品位の信号を取得できる。
第１の実施形態にかかる撮像システムのブロック図。 第１の実施形態にかかる機械シャッタ・撮像装置制御部のブロック図。 第１の実施形態にかかる撮像装置および信号前処理部のブロック図。 第１の実施形態にかかる画素部の等価回路図。 第１の実施形態にかかる撮像システムの駆動のタイミング図。 第１の実施形態にかかる画像処理フロー。 第２の実施形態にかかる撮像システムの駆動のタイミング図。 第３の実施形態にかかる画素部の等価回路図。 第３の実施形態にかかる撮像システムの駆動のタイミング図。 第４の実施形態に係る撮像システムおよび移動体の構成例を表す図。
＜第１の実施形態＞
本発明に係る撮像システムの具体的な形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明および図面において、共通の構成については共通の符号を付して、適宜説明を省略する。図１からから図６を参照して、本発明の第１の実施形態による撮像システムの構成、駆動方法および処理フローを説明する。
（撮像システムのブロック図）
図１は第１の実施形態における撮像システムのブロック図である。撮像システム１００は撮像装置（光電変換装置）１０１を備える。また、撮像システム１００は、信号前処理部１０２、光学制御部１０３、シャッタ・撮像装置制御部１０４、画像記憶部１０５、画像処理部１０６、画像出力部１０７、システムコントローラ１０８、状態検知部１１３を備える。撮像装置１０１の光入射面側には光学部（光学系）１１１と機械シャッタ１１２が配される。光学系１１１は、入射光の光像を撮像装置１０１に結像させる。
撮像装置１０１は、光学部１１１と機械シャッタ１１２を経て入射した光を電気信号に交換する。したがって、撮像装置１０１は光電変換装置と捉えることができる。撮像装置１０１によって変換された電気信号は信号前処理部１０２で処理される。撮像装置１０１に照射される光量は、光学部１１１や機械シャッタ１１２への入力値や、撮像装置１０１および状態検知部１１３で測定される光信号強度を基に、システムコントローラ１０８によって判定される。システムコントローラ１０８が撮像装置１０１に照射される光量を適正範囲から外れていると判定する場合、光学制御部１０３、シャッタ・撮像装置制御部１０４を通じて光学部１１１の絞り値や機械シャッタ１１２の動作を調整する。光学部１１１の絞り値や機械シャッタ１１２の動作の調整は自動調整である必要はなく、手動調整であってもよい。
シャッタ・撮像装置制御部１０４は、撮像装置１０１と機械シャッタ１１２の動作を同期させる周期信号の生成、撮像装置１０１に入力する信号および撮像装置から出力される信号のタイミングを制御する。
機械シャッタ１１２は例えば図４での光電変換部４０１への光の入射を遮蔽する先幕と後幕を有し、幕走行方位を行方向に有する。またシャッタの開閉期間はシャッタ・撮像装置制御部１０４によって制御される。
信号前処理部１０２は、撮像装置１０１から取得した電気信号に対して水平垂直同期や符号化等の処理を施して、後段の画像記憶部１０５に画像信号として送信する。
画像記憶部１０５は第一画像記憶部１１４及び第二画像記憶部１１５を有する。
画像処理部１０６は、画像記憶部１０５内の第一画像記憶部１１４及び第二画像記憶部１１５から画像信号を取得する。そして、画像処理部１０６は取得した両記憶部の画像を基に画像加工・生成等の演算処理を行う。
画像出力部１０７は、画像処理部１０６の処理結果を基に、画像表示部１０９と記録部１１０への出力に適した信号への加工と信号出力を行う。
図２は、シャッタ・撮像装置制御部１０４の一例をより詳しく説明するものである。シャッタ・撮像装置制御部１０４は、原発振生成部１２０と、制御信号出力部１３０、撮像タイミング信号監視部１４０とを有する。
原発振生成部１２０は制御信号出力部１３０での制御信号波形の基となる周期信号の生成を行う。
制御信号出力部１３０は撮像装置１０１および機械シャッタ１１２に対して、露光開始および露光終了を合図するタイミング信号等の制御信号を出力できる。
配線１６０は制御信号出力部１３０と撮像装置１０１を電気的に接続する配線であり、配線１６１は撮像タイミング信号監視部１４０と撮像装置１０１を電気的に接続する配線である。また配線１７０は制御信号出力部１３０と機械シャッタ１１２を電気的に接続する配線であり、配線１７１は撮像タイミング信号監視部１４０と機械シャッタ１１２を電気的に接続する配線である。
撮像装置１０１と機械シャッタ１１２を高い精度で同期させるために、撮像装置または機械シャッタへの制御信号入力端の前段にバッファ回路１５０、１５１が設けられていてもよい。
撮像タイミング信号監視部１４０は、撮像装置１０１および機械シャッタ１１２にて露光開始および露光終了のタイミングの情報を含む信号（配線１６１または１７１を経る経路）を監視する。この監視は、制御信号出力部１３０から生じた制御信号（配線１６２または１７２を経る経路）を基準として行われる。そして、制御信号出力部１３０に対して撮像装置１０１および機械シャッタ１１２への制御信号の調整（信号遅延時間や信号位相量への補正）を配線１６３または１７３の経路にて行う。この調整は、制御信号出力部１３０から生じた制御信号と、撮像装置１０１および機械シャッタ１１２から返された信号との差異（信号遅延時間や位相量）を基に行われる。
（撮像装置のブロック図）
図３は撮像システム１００に配されている撮像装置１０１および信号前処理部１０２のブロック図である。
撮像装置１０１は、画素１１が二次元状に複数配置された撮像領域１０、制御部１２、垂直走査部１３、信号前処理部１０２、出力部１５を含む。制御部１２、垂直走査部１３、信号前処理部１０２、出力部１５は撮像領域１０の外周に配されている。
制御部１２は、垂直走査部１３、信号前処理部１０２、出力部１５に制御信号、電源電圧等を供給する。
垂直走査部１３は、撮像領域１０に配された複数の画素１１について画素行毎または複数の画素行毎に駆動信号を供給する。垂直走査部１３は、シフトレジスタまたはアドレス
デコーダにより構成することができる。
信号前処理部１０２は、列回路、水平走査回路、水平出力線１４を含んで構成される。列回路は、各々複数の回路を含んで構成される。例えば、複数の回路とは、信号保持回路、増幅回路、ノイズ除去回路、アナログデジタル変換回路、等である。水平走査回路はシフトレジスタまたはアドレスデコーダにより構成することができる。水平出力線１４に出力される信号は、アナログ信号、デジタル信号のいずれでも良い。
出力部１５はバッファ回路を含んで構成され、水平出力線１４を介して伝達された信号を撮像装置１０１の後段にある画像記憶部１０５へ送信する。
（画素部の等価回路図）
図４は、図３に示す画素１１の等価回路の構成を示す。図４は４つの画素からなる例を示す。画素１１は、光電変換部４０１、電荷保持部４０２、第１の転送トランジスタ（ＴＸ１）４０４、入力ノード４０３、リセットトランジスタ（ＲＳＴ）４０５、増幅部４０６、選択トランジスタ（ＳＥＬ）４０７、第２の転送トランジスタ（ＴＸ２）４１１を含む。第１の転送トランジスタ４０４は、光電変換部４０１から電荷保持部４０２に電荷を転送する。第２の転送トランジスタ４１１は、電荷保持部４０２から拡散浮遊容量（ＦＤ）４１０に電荷を転送する。また、画素１１は、光電変換部４０１から電源４０９へ電荷を排出するオーバーフロードレイントランジスタ（ＯＦＤ）４１２を含む。本実施形態において、電荷保持部４０２が電荷蓄積部に相当し、第１の転送トランジスタ４０４が光電変換部から電荷蓄積部への電荷転送動作を行う転送トランジスタに相当する。また、転送トランジスタを転送スイッチということもある。
制御部１２は、同一行に配されている複数の画素１１、第１の転送トランジスタ４０４、第２の転送トランジスタ４１１、リセットトランジスタ４０５、選択トランジスタ４０７およびＯＦＤトランジスタ４１２を各々一斉に動作・停止制御する。そのため同一行に配されている複数の第１の転送トランジスタ４０４、第２の転送トランジスタ４１１、リセットトランジスタ４０５、選択トランジスタ４０７、ＯＦＤトランジスタ４１２は同一の制御線ｐＴＸ１、ｐＴＸ２、ｐＲＥＳ、ｐＳＥＬ、ｐＯＦＤに接続される。
光電変換部４０１は入射光によって電荷を生成して、生成された電荷を蓄積する。光電変換部４０１は、例えばフォトダイオードである。
転送トランジスタ４０４は、オン制御されると、光電変換部４０１で生成された電荷を電荷保持部４０２に転送する。転送トランジスタ４０４による電荷の転送動作は、制御線ｐＳＥＬを通じて供給される信号によって制御される。転送トランジスタ４０４は、例えばＭＯＳトランジスタである。
電荷保持部４０２は、光電変換部４０１で生成された電荷を、第１の転送トランジスタ４０４の動作によって受取り保持する機能を担う。
増幅部４０６は、増幅部４０６の入力ノード４０３に蓄積された電荷を出力線４０８に増幅して画素信号として出力する。増幅部４０６は、例えばソースフォロワ回路である。
選択トランジスタ４０７は、出力線４０８に信号を出力する画素１１を選択する。
リセットトランジスタ４０５は、制御線ｐＲＥＳの信号によって入力ノード４０３にある電荷を電源４０９に排出して、入力ノード４０３の電位を電源４０９の電位する、リセット動作を行う。
ＦＤ４１０は電荷保持部４０２に蓄積された電荷を、第２の転送トランジスタ４１１の動作によって受取り保持する機能を担い、増幅部４０６の入力ノード４０３を構成する。
ＯＦＤトランジスタ４１２は、光電変換部４０１と電源４０９の接続し、オン制御されると、光電変換部４０１にある電荷を電源４０９に排出する。すなわち、光電変換部４０１における電荷の蓄積状態は、ＯＦＤトランジスタ４１２のオンオフに切替によって制御される。ＯＦＤトランジスタ４１２のオンオフは制御線ｐＯＦＤの信号によって制御される。
（タイミングチャート）
図５は、撮像システム１００の動作を説明するタイミング図である。
白抜き矩形５００、５０１および５０２は露光期間であり、それ以外の期間は非露光期間である。白線囲み矩形５０３、５０４および５０５は露光期間５００、５０１、および５０２に対応する非露光状態での偽信号読み取りを行う期間を表す。なお、露光期間は光電変換部４０１が入射光による電荷を蓄積する状態の期間を指し、非露光期間は光電変換部４０１に入射光による電荷を蓄積しない状態（入射光がない状態を含む）の期間を指す。
信号波形５１０は、図２において制御信号出力部１３０から機械シャッタ１１２へ繋がる配線１７０に入力される信号ｐＭＳの波形を表す。信号ｐＭＳがＬレベルからＨレベルへ入力されると、機械シャッタの先幕が画素を配した撮像装置の撮像面上を行順次に走行し始める。また信号ｐＭＳがＨレベルからＬレベルへ入力されると、機械シャッタの後幕が画素を配した撮像装置の撮像面上を行順次に走行し始める。従って、機械シャッタの先幕が撮像面上を走行し去り、後幕が撮像面上に到来するまでの期間、機械シャッタの遮光が開放されて、撮像面上の画素に光が入射される。
信号波形５１１は、第１の転送トランジスタ４０４の制御線ｐＴＸ１での入力信号の波形を表す。信号波形５１２は、第２の転送トランジスタ４１１の制御線ｐＴＸ２での入力信号の波形を表す。信号波形５１３はオーバーフロードレイントランジスタ４１２の制御線ｐＯＦＤでの入力信号の波形を表す。信号波形５１４は選択トランジスタ４０７の制御線ｐＳＥＬでの入力信号の波形を表す。信号波形５１５はリセットトランジスタ４０５の制御線ｐＲＥＳでの入力信号の波形を表す。
またｐＴＸ１、ｐＴＸ２、ｐＯＦＤ、ｐＳＥＬ、ｐＲＥＳの各符号に続く括弧付きの数字または文字ｍは、撮像装置１０１上にて露光を制御している画素が位置する行（第１行、第２行、…、第ｍ－１行、第ｍ行）を表す。ｐＴＸ１およびｐＯＦＤは、全行（第１行～第ｍ行）に同じタイミングで信号が入力される。
本明細書で文言「行順次」は、撮像装置上で２次元に配置された画素に対して、第１行、第２行、…、第ｍ－１行、第ｍ行の順に行われる操作を指し示す。
図５において、各行の画素は、全行一括して露光期間の開始と終了が行われ、かつ１フレーム内で複数回の露光が繰り返して行われる。
（第１画像信号の取得）
先ず１フレーム期間内に第１の画像を取得する手順を説明する。
制御線ｐＭＳ５１０に入力される制御信号をＬレベルからＨレベルへ切り替える。この
操作により機械シャッタの遮光が開放されて、撮像面上の画素に光が入射される。
全行一括の露光５００に先立って、制御線ｐＯＦＤ５１３へ入力される制御信号を全行一斉にＬレベルからＨレベルへ切り替える。これにより、図４における全画素の光電変換部４０１に残留する電荷は電源４０９に排出される。
次に、制御線ｐＯＦＤ５１３について、制御信号がＨレベルからＬレベルへ全画素一斉に戻ると、撮像装置は露光５００を全画素一斉に開始する。
次に、制御線ｐＴＸ１ ５１１に入力される制御信号を全行一斉にＬレベルからＨレベルに切り替えられると、全画素一斉に露光５００を終了して、図４における全画素一斉に光電変換部４０１から電荷保持部４０２へ電荷を転送する。
次に、図４における全画素一斉に光電変換部４０１から電荷保持部４０２への電荷転送を終えた後に、全行の制御線ｐＴＸ１ ５１１は制御信号をＨレベルからＬレベルへ一斉に戻す。このように、光電変換部４０１から電荷保持部４０２への電荷転送動作は、第１の転送トランジスタ４０４のオンオフ動作、すなわち、第１の転送トランジスタ４０４をオフからオンにした後にオンからオフにする制御によって実現される。
次に撮像装置において、上記した駆動方法を用いて、任意のフレームの２回目以降の露光５０１および５０２と、光電変換部４０１から電荷保持部４０２への電荷の転送がなされる。
このように、制御線ｐＯＦＤ５１３の制御信号がＬレベルの状態、すなわち、光電変換部４０１が電荷を蓄積する状態において、露光および光電変換部４０１から電荷蓄積部４０２への電荷の転送動作が１フレーム内で複数回行われる。これにより、露光期間５００，５０１，５０２内に光電変換部４０１で生じた電荷は電荷保持部４０２で加算される。
任意のフレームにおいて、撮像装置での全画素一括の露光を繰り返す動作の終了時期は、例えば図５中のＴ５０に当たる。
全画素一斉の最終露光後に、制御線ｐＳＥＬ５１４に入力される制御信号を行順次でＬレベルからＨレベルへ切り替える。次に、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＲＥＳ５１５に入力される制御信号を行順次でＬレベルからＨレベルへ切り替える。この操作により、図４での入力ノード４０３に残留する電荷を電源４０９に排出する。次に、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＲＥＳ５１５の制御信号を行順次でＨレベルからＬレベルへ戻す。
続いて、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＴＸ２ ５１２に入力される制御信号を行順次にＬレベルからＨレベルに切り替える。その結果、任意のフレーム内で繰り返された光電変換部４０１への露光で生じた電荷は行順次に電荷保持部４０２からＦＤ４１０へ転送される。ＦＤ４１０に転送された電荷は入力ノード４０３を通じて増幅部４０６を動作して増幅された信号（Ｓ）となる。
増幅された信号（Ｓ）は、ｎフレームの露光であればＴ５２の期間に、図４での選択トランジスタ４０７から垂直出力線４０８に信号（Ｓ）を出力する。出力された信号（Ｓ）は、信号前処理部１０２を介して、画像記憶部１０５の第一画像記憶部１１４に記憶される。行順次に電荷保持部４０２からＦＤ４１０へ電荷転送を終えた後に、全行の制御線ｐＴＸ２ ５１２の制御信号をＨレベルからＬレベルへ行順次に戻す。
最後に、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号を行順次でＨレベルからＬレベルへ戻す。
以上が、１フレーム期間内に複数回の露光をし、各露光でフォトダイオードに生じた電荷を第１の転送トランジスタ４０４による複数回のオンオフ動作により電荷保持部へ蓄積して、後段の第１画像記憶部１１４に第１の画像として送信する手順である。
（第２画像信号の取得）
続いて１フレーム期間内に第２の画像を取得する手順を説明する。
任意のフレームにおいて、垂直出力線４０８から露光による画素信号を出力する期間Ｔ５２の終了後、制御線ｐＯＦＤ５１３へ入力される制御信号を全行一斉にＬレベルからＨレベルへ切り替える。これにより、図４における全画素の光電変換部４０１に残留する電荷は電源４０９に排出される。
次に、制御線ｐＯＦＤ５１３の制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＴＸ１ ５１１に入力される制御信号を全行一斉にＬレベルからＨレベルへ、そしてＨレベルからＬレベルへ切り替える。このとき、ＯＦＤトランジスタ４１２がオンであるため、光電変換部４０１での露光に由来する電荷は電源４０９に排出され続けており、電荷保持部４０２には転送されない。一方制御線ｐＴＸ１ ５１１による転送トランジスタ４０４への制御信号切替によって発生した偽信号は、転送トランジスタ４０４のドレインを通じて電荷保持部４０２に電荷として加わる。
この、制御線ｐＯＦＤ５１３について制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＴＸ１
５１１に制御信号を全行一斉にＬレベルからＨレベルへ、そしてＨレベルからＬレベルへ入力する駆動方法を複数回繰り返す。繰り返し回数は、先の第一画像の取得にて行った第１の転送トランジスタ４０４の動作と同回数とする。なお、第１の転送トランジスタ４０４による転送動作の回数を同じとするだけでなく、転送動作の実行間隔（制御線ｐＴＸ１ ５１１の信号波形）を、期間５００～５０２と期間５０３～５０５において同じとするとよい。
このように任意のフレーム内で全画素の光電変換部４０１が電荷を蓄積しない状態で、全画素の第１の転送トランジスタ４０４が一括に繰り返し動作する。したがって、第１の転送トランジスタ４０４の転送動作に伴って発生した偽信号による電荷のみが電荷保持部４０２で加算される。第１の転送トランジスタ４０４の繰り返し動作の終了時期は、例えば図５中のＴ５１に当たる。
光電変換部４０１が電荷を蓄積しない状態での全画素一斉の第１の転送トランジスタ４０４の繰り返しの転送動作の最終回後に、制御線ｐＳＥＬ５１４に入力される制御信号を行順次でＬレベルからＨレベルへ切り替える。次に、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＲＥＳ５１５の制御信号を行順次でＬレベルからＨレベルへ切り替える。この操作により、図４での入力ノード４０３に残留する電荷を電源４０９に排出する。次に、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＲＥＳ５１４の制御信号を行順次でＬレベルからＨレベルへ戻す。
続いて、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＴＸ２ ５１２の制御信号を行順次にＬレベルからＨレベルに切り替える。その結果、全画素の第１の転送トランジスタ４０４が一括に繰り返し動作して発生した偽信号は行順次に電荷保持部４０２からＦＤ４１０へ転送される。ＦＤ４１０に転送された電荷は入力ノード４０３を通じて増幅部４０６を動作して増幅された信号（Ｎ）となる。
増幅された信号（Ｎ）は、ｎフレームの露光であればＴ５３の期間に、図４での選択トランジスタ４０７から垂直出力線４０８に信号（Ｎ）を出力する。出力された信号（Ｎ）は、信号前処理部１０２を介して、画像記憶部１０５の第二画像記憶部１１５に記憶される。行順次に電荷保持部４０２からＦＤ４１０へ電荷転送を終えた後に、全行の制御線ｐＴＸ２ ５１２の制御信号をＨレベルからＬレベルへ行順次に戻す。
最後に、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号を行順次でＨレベルからＬレベルへ戻す。
以上が、１フレーム期間内に全画素の光電変換部が電荷を蓄積しない状態で、全画素の第１の転送トランジスタ４０４が一括に繰り返しオンオフ動作して発生した偽信号を電荷保持部へ蓄積して、後段の第２画像記憶部に第２の画像として送信する手順である。
（画像処理部の処理フロー）
図６は、画像処理部１０６が行う信号処理の工程を示す図である。画像処理部１０６は、画像記憶部１０５内に格納された信号（Ｓ）及び信号（Ｎ）を取得および処理した後に、その結果を画像出力部１０７に送信する。
画像記憶部１０５内の第１および第２画像記憶部（１１４、１１５）に格納された信号（Ｓ）及び信号（Ｎ）の画像は、工程Ｓ６００およびＳ６１０で画像処理部１０６から読み出される。第１および第２画像記憶部（１１４、１１５）はフレーム単位の画像信号を格納するいわゆるフレームメモリ、あるいは行単位の画像信号を格納するいわゆるラインメモリを適用できる。
画像処理部１０６は工程Ｓ６２０で、読み出した信号（Ｓ）及び信号（Ｎ）の画像の差分演算を行い、信号（Ｓ－Ｎ）の画像を導出する。信号（Ｓ）、信号（Ｎ）、信号（Ｓ－Ｎ）は、本発明における第一信号、第二信号、第三信号にそれぞれ相当する。また、画像処理部１０６が、本発明における演算部に相当する。
最後に画像処理部１０６は工程Ｓ６３０で、転送トランジスタ４０４の繰り返し動作によって生じた偽信号が取り除かれた信号（Ｓ－Ｎ）の画像を画像出力部１０７に送出する。
このように本実施形態は任意の一フレーム期間内に複数回の間歇露光を行って画像を取得する際に、転送トランジスタの繰り返し動作に伴って生成する偽信号が露光像の信号に混入する課題を解決する。即ち光電変換部４０１が電荷を蓄積しない状態で転送トランジスタを繰り返し動作して生じる偽信号を別途取得して、偽信号を含む露光像の信号と偽信号との差分を取ることで、偽信号成分の除かれた高品位の露光像を取得できる。
なお演算に用いられる信号（Ｎ）と信号（Ｓ）について、同一フレーム内で信号（Ｎ）の取得が信号（Ｓ）の取得に先になされても良い。あるいはｎ－１フレームで取得された信号（Ｎ）とｎフレームで取得された信号（Ｓ）を用いても良い。
また信号（Ｎ）を取得するフレームを間歇的に設けて、信号（Ｎ）を取得しなかったフレームに対して間歇的に取得された信号(Ｎ)を用いて、信号（Ｓ）と信号（Ｎ）との差分演算を行っても良い。
また、露光期間における第１の転送トランジスタ４０４の転送動作の回数と、非露光期間における第１の転送トランジスタ４０４の転送動作の回数は、必ずしも同回数でなくてもよく、非露光期間における転送動作の回数が多くても少なくてもよい。この場合、画像処理部１０６は、信号（Ｎ）に対して露光期間および非露光期間における転送動作の回数の比に応じたゲインを乗算して得られる信号を、信号（Ｓ）から減算すればよい。非露光期間における転送動作回数を減らすことで、１フレームあたりの間歇露光の回数を増やすことができる。
また本実施形態は、撮像装置の全撮像領域が一括に露光の開始と停止の動作を行う駆動法（グローバルシャッタ）を採るため、いわゆる動体ゆがみのない画像を取得できる。
＜第２の実施形態＞
本実施形態は、電子シャッタを用いて露光期間を制御する点で共通しており、撮像システム（図１、２）、撮像装置のブロック図（図３）、等価回路図（図４）、画像処理工程（図６）は第一の実施形態と同じ構成である。第１の実施形態では全画素が一括して同じタイミングに露光を行っているが、本実施形態では露光期間の走査制御を行順次に行う。以下、図１～４、図６、図７を参照しつつ、説明を行う。
（タイミングチャート）
図７は本実施形態にかかる撮像システム１００の動作を説明するタイミング図である。
白抜き矩形７００、７０１および７０２は露光期間であり、それ以外の期間は非露光期間である。白線囲み矩形７０３、７０４および７０５は露光期間７００、７０１、および７０２に対応する非露光状態での偽信号読み取りを行う期間を表す。
信号波形５１０、５１１、５１２、５１３、５１４、５１５およびｐＭＳ、ｐＴＸ１、ｐＴＸ２、ｐＯＦＤ、ｐＳＥＬ、ｐＲＥＳの各符号に続く括弧付きの数字または文字ｍは、第１の実施形態での図５での符号と同じ意味を有する。
図７において、各行の画素は露光期間の開始と終了を行順次に行い、かつ１フレーム内で複数回の露光が繰り返して行われる。
（第１画像信号の取得）
先ず１フレーム期間内に第１の画像を取得する手順を説明する。
制御線ｐＭＳ５１０の制御信号をＬレベルからＨレベルへ切り替える。この操作により機械シャッタの遮光が開放されて、撮像面上の画素に光が入射される。
露光７００に先立って、制御線ｐＯＦＤ５１３の制御信号をＬレベルからＨレベルへ切り替える。これにより、光電変換部４０１に残留する電荷は電源４０９に排出される。
次に、制御線ｐＯＦＤ５１３について、制御信号がＨレベルからＬレベルへ行順次で戻ると、撮像装置は露光７００を開始する。
次に、制御線ｐＴＸ１ ５１１の制御信号をＬレベルからＨレベルへ切り替えると露光７００を終了して、光電変換部４０１から電荷保持部４０２へ行順次で電荷を転送する。
次に、図４における画素に行順次で光電変換部４０１から電荷保持部４０２への電荷転送を終えた後に、行順次で制御線ｐＴＸ１ ５１１の制御信号をＨレベルからＬレベルに戻す。この操作により、光電変換部４０１での露光期間に生じた電荷は電荷保持部４０２に転送される。
次に撮像装置１０１において、上記した駆動方法を用いて、任意のフレームの２回目以降の露光７０１及び７０２と、光電変換部４０１から電荷保持部４０２への電荷の転送が
なされる。
このように、任意のフレーム内で繰り返される露光によって、露光期間内に光電変換部４０１で生じた電荷は電荷保持部４０２で加算される。
任意のフレームにおいて、撮像装置での行順次の露光を繰り返す動作の終了時期は、例えば１行目であれば図７中のＴ７０に、ｍ行目であればＴ７１に当たる。
次に、撮像装置の制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号を行順次でＬレベルからＨレベルへ切り替える。そして、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＲＥＳ５１５の制御信号を行順次でＬレベルからＨレベルへ切り替える。この操作により、増幅部４０６の入力ノード４０３に残留する電荷を電源４０９に排出する。
次に、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＲＥＳ５１５の制御信号は行順次でＨレベルからＬレベルへ戻す。
次に、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号をＨレベルに保ちつつ、撮像装置の制御線ｐＴＸ２ ５１２の制御信号をＬレベルからＨレベルに行順次で切り替える。その結果、任意のフレーム内で繰り返された光電変換部４０１への露光で生じた電荷は電荷保持部４０２からＦＤ４１０へ転送される。ＦＤ４１０に転送された電荷は入力ノード４０３を通じて増幅部４０６を動作して増幅された信号（Ｓ）となる。増幅された信号（Ｓ）は、垂直出力線４０８から出力され、信号前処理部１０２を介して、画像記憶部１０５の第一画像記憶部１１４に記憶される。
次に、撮像装置１０１での制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号をＬレベルからＨレベルに切り替える。これにより、増幅された画素信号は選択トランジスタ４０７から垂直出力線４０８に出力される。電荷保持部４０２からＦＤ４１０へ電荷転送を終えた後に、制御線ｐＴＸ２ ５１２の制御信号をＨレベルからＬレベルへ行順次に戻す。
最後に、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号を行順次でＨレベルからＬレベルへ戻す。
以上が、本実施形態における、第１の画像信号を取得および送信する手順である。このように、光電変換部４０１が電荷を蓄積している状態で、１フレーム期間内に行順次での複数回の露光と、各露光で光電変換部４０１に生じた電荷を第１の転送トランジスタ４０４による行順次での複数回の動作により電荷保持部４０２へ蓄積する。そして、電荷保持部４０２の電荷をＦＤ４１０に転送して、第１画像記憶部１１４に送信する。
（第２画像信号の取得）
続いて１フレーム期間内に第２の画像を取得する手順を説明する。
任意のフレームにおいて、垂直出力線４０８から露光による画素信号を出力する期間Ｔ７４の終了後、制御線ｐＯＦＤ５１３の制御信号を行順次でＬレベルからＨレベルへ切り替える。これにより、図４における画素の光電変換部４０１に残留する電荷は行順次で電源４０９に排出される。
次に、制御線ｐＯＦＤ５１３について制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＴＸ１
５１１の制御信号を行順次でＬレベルからＨレベルへ、そしてＨレベルからＬレベルへ行順次で切り替える。このとき、ＯＦＤトランジスタ４１２がオンなので、光電変換部４０１での露光に由来する電荷は電源４０９に排出され続けており、電荷保持部４０２には転送されない。一方制御線ｐＴＸ１ ５１１による転送トランジスタ４０４への制御信号
切替によって発生した偽信号は、転送トランジスタ４０４のドレインを通じて電荷保持部４０２に電荷として加わる。
この、制御線ｐＯＦＤ５１３について制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＴＸ１
５１１の制御信号を行順次でＬレベルからＨレベルへ、そしてＨレベルからＬレベルへ切り替える駆動方法を複数回繰り返す。繰返し回数は、先の第一画像の取得にて行った第１の転送トランジスタ４０４の動作と同回数とする。なお、第１の転送トランジスタ４０４による転送動作の回数を同じとするだけでなく、転送動作の実行間隔（制御線ｐＴＸ１
５１１の信号波形）を、期間７００～７０２と期間７０３～７０５において同じとするとよい。
このように任意のフレーム内で全画素の光電変換部４０１が電荷を蓄積しない状態で、全画素の第１の転送トランジスタ４０４が行順次で繰り返し動作する。したがって、第１の転送トランジスタ４０４の転送動作に伴って発生した偽信号による電荷のみが電荷保持部４１０で加算される。第１の転送トランジスタ４０４の繰り返し動作の終了時期は、例えば１行目であれば図７中のＴ７２に、ｍ行目であればＴ７３に当たる。
全画素の光電変換部４０１が電荷を蓄積しない状態で行順次に第１の転送トランジスタ４０４の繰り返す動作の最終回後に、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号を行順次でＬレベルからＨレベルへ切り替える。次に、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＲＥＳ５１５の制御信号を行順次でＬレベルからＨレベルへ切り替える。この操作により、図４での入力ノード４０３に残留する電荷を電源４０９に排出する。次に、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＲＥＳ５１５の制御信号を行順次でＨレベルからＬレベルへ戻す。
続いて、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号をＨレベルに保ちつつ、制御線ｐＴＸ２ ５１２の制御信号を行順次にＬレベルからＨレベルに切り替える。その結果、任意のフレーム内で全画素の光電変換部４０１が電荷を蓄積しない状態で、かつ全画素の第１の転送トランジスタ４０４が行順次に繰り返し動作して発生した偽信号は行順次に電荷保持部４０２からＦＤ４１０へ転送される。ＦＤ４１０に転送された電荷は入力ノード４０３を通じて増幅部４０６を動作して増幅された信号（Ｎ）となる。
増幅された信号（Ｎ）は、ｎフレームの露光であればＴ７５の期間に、図４での選択トランジスタ４０７から垂直出力線４０８に信号（Ｎ）を出力する。出力された信号（Ｎ）は、信号処理部１０２を介して、画像記憶部１０５の第二画像記憶部１１５に記憶される。行順次に電荷保持部４０２からＦＤ４１０へ電荷転送を終えた後に、制御線ｐＴＸ２ ５１２の制御信号を行順次でＨレベルからＬレベルへ戻す。
最後に、制御線ｐＳＥＬ５１４の制御信号を行順次でＨレベルからＬレベルへ戻す。
以上が、本実施形態における、第２の画像信号を取得および送信する手順である。このように、光電変換部４０１に電荷が蓄積しない状態で、全画素の第１の転送トランジスタ４０４が行順次で繰り返し動作して発生した偽信号を電荷保持部へ蓄積して、後段の第２画像記憶部１１５に第２の画像として送信する。
（画像処理部の処理フロー）
信号前処理部１０２から送信された信号（Ｓ）及び（Ｎ）に対する、画像記憶部１０５、第１および第２画像記憶部（１１４、１１５）、画像処理部１０６、画像出力部１０７までの構成と処理工程は、第１の実施形態および図６の記載を踏襲する。
このように本実施形態は第１の実施形態と同様に、任意の１フレーム期間内に複数回の間歇露光および非露光を行い、偽信号を含む露光画像と偽信号から成る非露光画像とをそれぞれ取得して、その画像間の差分を取っている。これにより、偽信号成分の除かれた高品位の露光画像を取得できる。
なお演算に用いられる信号（Ｎ）と信号（Ｓ）について、同一フレーム内で信号（Ｎ）の取得が信号（Ｓ）の取得に先になされても良い。あるいはｎ－１フレームで取得された信号（Ｎ）とｎフレームで取得された信号（Ｓ）を用いても良い。
また信号（Ｎ）を取得するフレームを間歇的に設けて、信号（Ｎ）を取得しなかったフレームに対して間歇的に取得された信号(Ｎ)を用いて、信号（Ｓ）と信号（Ｎ）との差分演算を行っても良い。
また本実施形態は、撮像装置の撮像を行順次に行っているため、転送トランジスタの動作は第１の実施形態より時間分散されており、転送トランジスタの動作に伴う供給電圧変動を抑制する回路設計の制約が緩和される。
＜第３の実施形態＞
本実施形態は、撮像装置と機械シャッタを併用して駆動を行う撮像システムである。第１および第２の実施形態では、ＯＦＤトランジスタを用いて光電変換部への電荷蓄積を制御しているが、本実施形態では、機械シャッタの開閉により光電変換部への電荷蓄積を制御する。撮像システム（図１、２）、撮像装置および信号前処理部のブロック図（図３）、画像処理工程（図６）は第１及び第２の実施形態と同じ構成である。以下、図１～３、図６、図８、図９を参照しつつ、説明を行う。
（画素部の等価回路図）
図８は本実施形態での、図３に示す画素１１の等価回路の構成を示す。図８は４つの画素からなる例である。図８での画素１１に配される符号は、第１および第２の実施形態に記した等価回路の構成（図４）と同じ呼称と機能を有する。図８の等価回路は、第１および第２の実施形態に記した等価回路の構成（図４）に比べて、電荷保持部４０２、第２の転送トランジスタ４１１、オーバーフロードレイントランジスタ４１２、制御線ｐＴＸ２、ｐＯＦＤが省かれている。また光電変換部４０１が第１の転送トランジスタ４０４を介してＦＤ４１０とつながっている。ＦＤ４１０は増幅部４０６の入力ノードとしての機能に加えて、第１および第２の実施形態での電荷保持部４０２の機能、即ち光電変換部４０１が露光によって生じた電荷を転送トランジスタ４０４の動作を介して受取り、保持する機能を担っている。本実施形態において、ＦＤ４１０が電荷蓄積部に相当し、第１の転送トランジスタ４０４が光電変換部から電荷蓄積部への電荷転送動作を行う転送トランジスタに相当する。
（タイミングチャート）
図９は、本実施形態での撮像システムの動作を説明するタイミング図である。白抜き矩形９００、９０１および９０２は露光期間であり、それ以外の期間は非露光期間である。白線囲い矩形９０３、９０４、９０５は露光期間９００、９０１、および９０２に対応する非露光状態での偽信号読み取りを行う期間を示す。
信号波形９１０は図２において制御信号出力部１３０から機械シャッタ１１２へ繋がる配線１７０に入力される信号ｐＭＳの波形を表す。信号ｐＭＳがＬレベルからＨレベルへ入力されると、機械シャッタの先幕が画素を配した撮像装置の撮像面上を行順次に走行し始める。またｐＭＳがＨレベルからＬレベルへ入力されると、機械シャッタの後幕が画素を配した撮像装置の撮像面上を行順次に走行し始める。従って、機械シャッタの先幕が撮
像面上を走行し去り、後幕が撮像面上に到来するまでの期間、撮像面上の画素は露光状態にある。
信号波形９１１は図８における第１の転送トランジスタ４０４の制御線ｐＴＸ１での入力信号の波形を表す。信号波形９１４は図８における選択トランジスタ４０７の制御線ｐＳＥＬでの入力信号の波形を表す。信号波形９１５は図８におけるリセットトランジスタ４０５の制御線ｐＲＥＳでの入力信号の波形を表す。
（第１画像信号の取得）
先ず１フレ－ム期間内に第１の画像を取得する手順を説明する。
露光９００に先立って、制御線ｐＳＥＬ８１４およびｐＲＥＳ８１５の制御信号をＬレベルからＨレベルへ切り替える。この操作により．入力ノード４０３およびＦＤ４１０に残留する電荷は電源４０９に排出される。入力ノード４０３およびＦＤ４１０の残留電荷を排出後、制御線ｐＳＥＬ８１４およびｐＲＥＳ８１５の制御信号をＨレベルからＬレベルへ戻す。
次に、図２での配線１７０の入力信号ｐＭＳ９１０をＬレベルからＨレベルへ入力して機械シャッタの先幕を行順次に走行させ、引き続きｐＭＳの９１０をＨレベルからＬレベルへ入力して機械シャッタの後幕を行順次に走行させる。機械シャッタの先幕が撮像面上を走行し去り、後幕が撮像面上に到来するまでの期間は、即ち露光期間９００となる。
次に露光期間９００の終了後、制御線ｐＴＸ１ ９１１を行順次でＬレベルからＨレベルへ入力すると、光電変換部４０１で露光期間９００にて生じた電荷は転送トランジスタ４０４を経てＦＤ４１０へ転送される。
次に図８における画素に行順次で光電変換部４０１からＦＤ４１０への電荷転送を終えた後に、行順次で制御線ｐＴＸ１ ９１１の制御信号をＨレベルからＬレベルに戻す。このように、光電変換部４０１からＦＤ４１０への電荷転送動作は、転送トランジスタ４０４のオンオフ動作、すなわち、転送トランジスタ４０４をオフからオンにした後にオンからオフにする制御によって実現される。
次に図２での配線１７０の入力信号ｐＭＳ９１０をＬレベルからＨレベルへ、そしてＨレベルからＬレベルに操作して、任意のフレームでの２回目以降の機械シャッタの動作および露光９０１、９０２を行う。
さらに露光９０１、９０２の終了毎に制御線ｐＴＸ１ ９１１を行順次にＬレベルからＨレベルへ入力して、光電変換部４０１で露光期間９０１および９０２にて生じた電荷は転送トランジスタ４０４を経てＦＤ４１０へ転送される。
このように、任意のフレ－ム内で繰り返される露光によって、光電変換部４０１で各露光期間にて生じた電荷はＦＤ４１０で加算される。任意のフレームにおいて、撮像装置での行順次の露光を繰り返す動作の終了時期は、例えば１行目であれば図９中のＴ９０に、ｍ行目であればＴ９１に当たる。
撮像装置での行順次の露光を繰り返す動作の最終回後、制御線ｐＴＸ１ ９１１でのＬレベルからＨレベルへの入力に合わせて、制御線ｐＳＥＬ９１４をＬレベルからＨレベルへ入力する。その結果、ＦＤ４１０に転送、蓄積された電荷は入力ノード４０３を通じて増幅部４０６を動作して増幅された信号（Ｓ）となる。そして増幅された信号（Ｓ）は選択トランジスタ４０７から垂直出力線４０８に出力される。
最後に制御線ｐＴＸ１ ９１１、ｐＳＥＬ９１４の入力を行順次でＨレベルからＬレベルへ戻す。
以上が、本実施形態における、第１の画像信号を取得および送信する手順である。このように、機械シャッタを併用して１フレーム期間内に行順次かつ複数回の露光と、各露光で光電変換部にて生じた電荷を第１の転送トランジスタ４０４での行順次かつ複数回動作によりＦＤ４１０へ蓄積する。そして、後段の第１画像記憶部１１４に第１の画像として信号（Ｓ）を送信する。
（第２画像信号の取得）
続いて１フレーム期間内に第２の画像を取得する手順を説明する。
任意のフレームにおいて、垂直出力線４０８から露光による画像信号を出力する期間Ｔ９４の終了後、制御線ｐＳＥＬ９１４およびｐＲＥＳ９１５の制御信号をＬレベルからＨレベルへ切り替える。この操作により、図８における入力ノード４０３およびＦＤ４１０に残留する電荷は電源４０９に排出される。入力ノード４０３およびＦＤ４１０の残留電荷を排出後、制御線ｐＳＥＬ９１４およびｐＲＥＳ９１５の制御信号をＨレベルからＬレベルへ戻す。
次に、図２での配線１７０の入力信号ｐＭＳ８１０を、第２画像信号の取得期間を通じて、Ｌレベルに保つ。この操作により、光電変換部４０１は第２画像信号の取得期間を通じて電荷を生成せず、光電変換部４０１に電荷が蓄積されない。
ここで非露光期間９０３の終了後、制御線ｐＴＸ１ ９１１を行順次でＬレベルからＨレベルへ、そして行順次でＨレベルからＬレベルへ入力する。このとき光電変換部４０１は電荷を生成しておらず、光電変換部４０１からＦＤ４１０への電荷の転送はない。一方制御線ｐＴＸ１ ９１１による転送トランジスタ４０４への制御信号入力で発生した偽信号は、転送トランジスタ４０４のドレインを通じてＦＤ４１０に電荷として加わる。
この、機械シャッタを閉じた状態で、制御線ｐＴＸ１ ９１１の制御信号を行順次でＬレベルからＨレベルへ、そして行順次でＨレベルからＬレベルへ切り替える駆動方法を、複数回繰り返し実行する。具体的には、露光期間９００，９０１および９０２に対応する非露光期間９０３、９０４および９０５において、第１画像の取得にて行った第１の転送トランジスタ４０４の動作と同回数繰り返す。回数だけでなく、転送動作の実行間隔（すなわち、制御線ｐＴＸ１の信号波形９１１）も露光期間９００，９０１および９０２と同様とするとよい。
このように任意のフレーム内で全画素の光電変換部４０１が電荷を蓄積しない状態で、全画素の第１の転送トランジスタ４０４が行順次に繰り返し動作して発生した偽信号による電荷はＦＤ４１０で加算される。第１の転送トランジスタ４０４の繰り返し動作の終了時期は、例えば１行目であれば図９中のＴ９２に、ｍ行目であればＴ９３に当たる。
非露光状態で第１の転送トランジスタ４０４が行順次に繰り返す動作の最終回後、制御線ｐＴＸ１ ９１１でのＬレベルからＨレベルへの入力に合わせて、制御線ｐＳＥＬ９１４をＬレベルからＨレベルへ入力する。その結果、ＦＤ４１０に転送、蓄積された電荷は入力ノード４０３を通じて増幅部４０６を動作して増幅された信号（Ｎ）となる。そして増幅された信号（Ｎ）は選択トランジスタ４０７から垂直出力線４０８に出力される。
最後に制御線ｐＴＸ１ ９１１、ｐＳＥＬ９１４の入力を行順次でＨレベルからＬレベ
ルへ戻す。
以上が、本実施形態における、第２の画像信号を取得および送信する手順である。このように、機械シャッタを閉じて光電変換部４０１への光の入射を遮断して、光電変換部４０１に電荷が蓄積されないようにする。この状態で、１フレーム期間内に第１の転送トランジスタ４０４での行順次かつ複数回動作により生じた偽信号をＦＤ４１０に蓄積して、後段の第２画像記憶部に第２の画像として信号（Ｎ）を送信する。
（画像処理部の処理フロ－）
信号前処理部１０２から送信された信号（Ｓ）及び信号（Ｎ）に対する、画像記憶部１０５、第１および第２画像記憶部（１１４、１１５）、画像処理部１０６、画像出力部１０７までの構成と処理工程は、第１、第２の実施形態および図６の記載を踏襲する。
このように本実施形態は第１、第２の実施形態と同様に、任意の一フレーム期間内に複数回の間歇露光および非露光を行い、偽信号を含む露光画像と偽信号から成る非露光画像とをそれぞれ取得して、その画像間の差分を取っている。これにより、偽信号成分の除かれた高品位の露光画像を取得できる。
また本実施形態は、第１、第２の実施形態に比して等価回路構成が簡略な撮像装置に適用可能である。
＜第４の実施形態＞
本発明の第４実施形態による撮像システム及び移動体について、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて説明する。図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
図１０Ａは、車載カメラに関する撮像システム２１００の一例を示したものである。撮像システム２１００は、撮像装置２１１０を有する。撮像装置２１１０は、上述の第１乃至第５実施形態に記載の撮像装置のいずれかである。撮像システム２１００は、視差取得部２１１４を有する。視差取得部２１１４は、撮像装置２１１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う処理装置である画像処理部２１１２と、撮像装置２１１０により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う。また、撮像システム２１００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する処理装置である距離取得部２１１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する処理装置である衝突判定部２１１８と、を有する。ここで、視差取得部２１１４や距離取得部２１１６は、対象物までの距離情報等の情報を取得する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２１１８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。上述の処理装置は、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基づいて演算を行う汎用のハードウェアによって実現されてもよい。また、処理装置はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、Ａ
ＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等によって実現されてもよいし、
これらの組合せによって実現されてもよい。
撮像システム２１００は、車両情報取得装置２１２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム２１００は、衝突判定部２１１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ２１３０が接続されている。すなわち、制御ＥＣＵ２１３０は、距離情報に基づいて移動体を制御する移動体制御手段の一例である。また、撮像システム２１００は、衝突判定部２１１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報
を発する警報装置２１４０とも接続されている。例えば、衝突判定部２１１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ２１３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置２１４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム２１００で撮像する。図１０Ｂに、車両前方（撮像範囲２１５０）を撮像する場合の撮像システム２１００を示した。車両情報取得装置２１２０は、撮像システム２１００を動作させ撮像を実行させるように指示を送る。上述の第１乃至第５実施形態の撮像装置を撮像装置２１１０として用いることにより、本実施形態の撮像システム２１００は、測距の精度をより向上させることができる。
以上の説明では、他の車両と衝突しないように制御する例を述べたが、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等にも適用可能である。更に、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（輸送機器）に適用することができる。移動体（輸送機器）における移動装置はエンジン、モーター、車輪、プロペラなどの各種の駆動源である。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。
１０１ 撮像装置
４０１ 光電変換部
４０２ 電荷保持部
４０４ 第１の転送トランジスタ

Claims (17)

  1. 光電変換部と、
    前記光電変換部で生じた電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
    前記光電変換部と前記電荷蓄積部とをつなぎ、光電変換部から電荷蓄積部への電荷の転送動作を行う転送トランジスタと、
    を備え、
    前記光電変換部が電荷を蓄積している状態で、前記転送トランジスタのオンオフ動作を複数回行って得られる第一信号と、
    前記光電変換部が電荷を蓄積していない状態で、前記転送トランジスタのオンオフ動作を複数回行って得られる第二信号と、
    を出力する、
    ことを特徴とする光電変換装置。
  2. 前記第一信号を得るために行う前記転送トランジスタのオンオフ動作の回数と、前記第二信号を得るために行う前記転送トランジスタのオンオフ動作の回数とは、同じである、
    請求項１に記載の光電変換装置。
  3. 前記光電変換部と電源とをつなぐオーバーフロードレイントランジスタをさらに有し、
    前記オーバーフロードレイントランジスタのオンオフの切替により、前記光電変換部の電荷の蓄積状態が制御される、
    請求項１または２に記載の光電変換装置。
  4. 前記光電変換部への光の入射を遮蔽するシャッタをさらに有し、
    前記シャッタの開閉により、前記光電変換部への電荷の蓄積状態が制御される、
    請求項１または２に記載の光電変換装置。
  5. 前記光電変換部、前記電荷蓄積部、および前記転送トランジスタを含む画素部が２次元に複数配置されている、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
  6. 前記複数の画素部の光電変換部は、露光の開始と終了とを一斉に行う、
    請求項５に記載の光電変換装置。
  7. 前記複数の画素部の光電変換部は、露光の開始と終了を行順次で行う、
    請求項５または６に記載の光電変換装置。
  8. 前記電荷蓄積部から転送される電荷を保持する拡散浮遊容量と、
    前記電荷蓄積部と前記拡散浮遊容量とをつなぎ、前記電荷蓄積部から前記拡散浮遊容量への第２の電荷の転送動作を行う第２の転送トランジスタと、
    前記光電変換部と電源とをつなぐオーバーフロードレイントランジスタと、
    をさらに備え、
    前記光電変換部が電荷を蓄積していない状態は、前記オーバーフロードレイントランジスタがオン状態であり、
    前記第二信号は、前記オーバーフロードレイントランジスタがオン状態を維持し、かつ、前記第２の転送トランジスタがオフ状態を維持している期間に、前記転送トランジスタのオンオフ動作を複数回行うことによって得られる、
    請求項１から７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
  9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
    前記光電変換装置に光像を結像させるための光学系と、
    前記光電変換装置から得られる前記第一信号と前記第二信号の差分である第三信号を取得する演算部と、
    を備える撮像システム。
  10. 移動体であって、
    請求項９に記載の撮像システムと、
    移動装置と、
    前記撮像システムの前記演算部から出力される前記第三信号に基づいて前記移動装置を制御する制御装置と、
    を備えることを特徴とする移動体。
  11. 光電変換部と、前記光電変換部で生じた電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記光電変換部と前記電荷蓄積部とをつなぎ、光電変換部から電荷蓄積部への電荷の転送動作を行う転送トランジスタと、を備える光電変換装置における制御方法であって、
    前記光電変換部が電荷を蓄積している状態で、前記転送トランジスタのオンオフ動作を複数回行って第一信号を取得するステップと、
    前記光電変換部が電荷を蓄積していない状態で、前記転送トランジスタのオンオフ動作を複数回行って第二信号を取得するステップと、
    前記第一信号および前記第二信号を出力するステップと、
    を有する光電変換装置の制御方法。
  12. 前記第一信号を得るために行う前記転送トランジスタのオンオフ動作の回数と、前記第二信号を得るために行う前記転送トランジスタのオンオフ動作の回数とは、同じである、
    請求項１１に記載の光電変換装置の制御方法。
  13. 前記光電変換部の電荷の蓄積状態は、前記光電変換部と電源とをつなぐオーバーフロードレイントランジスタのオンオフの切り替えにより制御される、
    請求項１１または１２に記載の光電変換装置の制御方法。
  14. 前記光電変換部の電荷の蓄積状態は、前記光電変換部への光の入射を遮蔽するシャッタの開閉により制御される、
    請求項１１から１３のいずれか１項に記載の光電変換装置の制御方法。
  15. 前記光電変換装置には、前記光電変換部、前記電荷蓄積部、および前記転送トランジスタを含む画素部が２次元に複数配置されており、
    前記複数の画素部の光電変換部が、露光の開始と終了とを一斉に行うステップをさらに有する、
    請求項１１から１４のいずれか１項に記載の光電変換装置の制御方法。
  16. 前記光電変換装置には、前記光電変換部、前記電荷蓄積部、および前記転送トランジスタを含む画素部が２次元に複数配置されており、
    前記複数の画素部の光電変換部が、露光の開始と終了を行順次で行うステップをさらに有する、
    請求項１１から１４のいずれか１項に記載の光電変換装置の制御方法。
  17. 前記光電変換装置は、前記電荷蓄積部から転送される電荷を保持する拡散浮遊容量と、前記電荷蓄積部と前記拡散浮遊容量とをつなぎ、前記電荷蓄積部から前記拡散浮遊容量への第２の電荷の転送動作を行う第２の転送トランジスタと、前記光電変換部と電源とをつなぐオーバーフロードレイントランジスタと、をさらに備えており、
    前記光電変換部が電荷を蓄積していない状態は、前記オーバーフロードレイントランジスタがオン状態であり、
    前記第二信号を取得するステップでは、前記オーバーフロードレイントランジスタがオン状態を維持し、かつ、前記第２の転送トランジスタがオフ状態を維持している期間に、前記転送トランジスタのオンオフ動作が複数回行われる、
    請求項１１から１６のいずれか１項に記載の光電変換装置の制御方法。
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