WO2019163511A1 - 撮像装置、撮像システム、および撮像方法 - Google Patents

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直樹 河津
慶太 佐々木
巧 岡
裕一 本橋
敦史 鈴木
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an imaging apparatus that performs an imaging operation, an imaging system, and an imaging method.
  • Some imaging devices detect a problem when a problem occurs (for example, Patent Document 1).
  • the imaging device includes an imaging unit, a data generation unit, and a flag generation unit.
  • the imaging unit can perform an imaging operation.
  • the data generation unit is capable of generating first power supply voltage data corresponding to the first power supply voltage supplied to the imaging unit.
  • the flag generator can generate a flag signal for the first power supply voltage by comparing the first power supply voltage data with the first reference data.
  • the “imaging device” is not limited to a so-called image sensor alone, but includes an electronic device having an imaging function such as a digital camera or a smartphone. *
  • An imaging system includes an imaging device and a processing device.
  • the imaging device is mounted on a vehicle and can generate an image by imaging a peripheral region of the vehicle.
  • the processing device is mounted on the vehicle and can execute processing related to the function of controlling the vehicle based on the image.
  • the imaging apparatus includes an imaging unit, a data generation unit, and a flag generation unit.
  • the imaging unit can perform an imaging operation.
  • the data generation unit is capable of generating first power supply voltage data corresponding to the first power supply voltage supplied to the imaging unit.
  • the flag generator can generate a flag signal for the first power supply voltage by comparing the first power supply voltage data with the first reference data. Based on the flag signal, the processing device can implement one or both of notification to the driver and restriction of the function of controlling the vehicle.
  • An imaging method performs an imaging operation, generates first power supply voltage data corresponding to a first power supply voltage supplied when the imaging operation is performed, and first power supply voltage data Is compared with the first reference data to generate a flag signal for the first power supply voltage.
  • an imaging operation is performed, and first power supply voltage data corresponding to the first power supply voltage is generated. Then, by comparing the first power supply voltage data and the first reference data, a flag signal for the first power supply voltage is generated.
  • first power supply voltage data corresponding to a first power supply voltage is generated, and the first power supply voltage data and the first reference are generated. Since the flag signal is generated by comparing with the data, a defect can be detected.
  • the effect described here is not necessarily limited, and there may be any effect described in the present disclosure.
  • FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a pixel array illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a pixel array illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a reading unit illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a voltage sensor illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a voltage determination unit illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 7 is another explanatory diagram illustrating an operation example of the calculation unit illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 7 is another explanatory diagram illustrating an operation example of the calculation unit illustrated in FIG.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating another operation example of the calculation unit illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an operation example of a determination unit illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a circuit that outputs an error flag signal illustrated in FIG. 1. It is explanatory drawing showing an example of the error flag signal shown in FIG.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a circuit arrangement of the imaging device illustrated in FIG. 1. It is explanatory drawing showing the example of 1 structure of the imaging device shown in FIG. It is explanatory drawing showing an example of other circuit arrangement
  • FIG. 3 is a timing diagram illustrating an operation example of the imaging apparatus illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a timing diagram illustrating an operation example of the imaging apparatus illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a timing waveform diagram illustrating an operation example of the imaging apparatus illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 11 is another timing waveform diagram illustrating an operation example of the imaging apparatus illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 11 is another timing waveform diagram illustrating an operation example of the imaging apparatus illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an operation state of the imaging apparatus illustrated in FIG. 1. It is explanatory drawing showing the other operation state of the imaging device shown in FIG. It is explanatory drawing showing the other operation state of the imaging device shown in FIG. It is explanatory drawing showing an example of the image composition in the imaging device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a timing waveform diagram illustrating an example of a voltage detection operation in the imaging device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating an operation example of the voltage sensor in the voltage detection operation illustrated in FIG. 20.
  • FIG. 21 is another explanatory diagram illustrating an operation example of the voltage sensor in the voltage detection operation illustrated in FIG. 20.
  • It is a flowchart showing an example of a calibration process.
  • FIG. 24 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a dummy pixel illustrated in FIG. 23.
  • FIG. 24 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a reading unit illustrated in FIG. 23.
  • It is a block diagram showing the example of 1 structure of the imaging device which concerns on another modification.
  • FIG. 30 is an explanatory diagram illustrating an operation example of the voltage sensor in the voltage detection operation illustrated in FIG. 29.
  • FIG. 30 is another explanatory diagram illustrating an operation example of the voltage sensor illustrated in FIG. 29.
  • FIG. 32 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an imaging pixel illustrated in FIG. 31.
  • FIG. 32 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a pixel array illustrated in FIG. 31.
  • FIG. 32 is a timing waveform chart illustrating an operation example of the imaging apparatus illustrated in FIG. 31.
  • FIG. 32 is another timing waveform diagram illustrating an operation example of the imaging apparatus illustrated in FIG. 31.
  • It is a block diagram showing the example of 1 structure of the imaging device which concerns on another modification.
  • It is explanatory drawing showing the example of 1 mounting of the imaging device concerning other modifications.
  • It is explanatory drawing showing the usage example of an imaging device.
  • It is a block diagram which shows an example of a schematic structure of a vehicle control system.
  • FIG. 1 illustrates a configuration example of an imaging apparatus (imaging apparatus 1) according to an embodiment.
  • the imaging apparatus 1 includes a pixel array 9, a scanning unit 10, a reading unit 20, an imaging control unit 30, a signal processing unit 40, and a storage unit 8.
  • the imaging apparatus 1 is supplied with three power supply voltages VDD (power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL) as will be described later, and the imaging apparatus 1 operates based on these power supply voltages VDD.
  • the power supply voltage VDDH is mainly a power supply voltage supplied to an analog circuit in the imaging device 1 and is, for example, 3.3V.
  • the power supply voltage VDDM is mainly a power supply voltage supplied to the input / output buffer of the imaging apparatus 1 and is, for example, 1.8V.
  • the power supply voltage VDDL is mainly a power supply voltage supplied to a logic circuit in the imaging device 1, and is 1.1 V, for example.
  • the pixel array 9 has a plurality of imaging pixels P1 arranged in a matrix.
  • the imaging pixel P1 has a photodiode and generates a pixel voltage VP related to the imaging pixel P1.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the imaging pixel P1.
  • the pixel array 9 includes a plurality of control lines TGLL, a plurality of control lines FDGL, a plurality of control lines RSTL, a plurality of control lines FCGL, a plurality of control lines TGSL, a plurality of control lines SELL, and a plurality of signals.
  • the control line TGLL extends in the horizontal direction (lateral direction in FIG. 1), and a signal STGL is applied to the control line TGLL by the scanning unit 10.
  • the control line FDGL extends in the horizontal direction, and the signal SFDG is applied to the control line FDGL by the scanning unit 10.
  • the control line RSTL extends in the horizontal direction, and the signal SRST is applied to the control line RSTL by the scanning unit 10.
  • the control line FCGL extends in the horizontal direction, and the signal SFCG is applied to the control line FCGL by the scanning unit 10.
  • the control line TGSL extends in the horizontal direction, and a signal STGS is applied to the control line TGSL by the scanning unit 10.
  • the control line SELL extends in the horizontal direction, and the signal SSEL is applied to the control line SELL by the scanning unit 10.
  • the signal line SGL extends in the vertical direction (vertical direction in FIG. 1) and is connected to the reading unit 20.
  • the imaging pixel P1 includes a photodiode PD1, a transistor TGL, a photodiode PD2, a transistor TGS, a capacitive element FC, transistors FCG, RST, FDG, a floating diffusion FD, and transistors AMP, SEL. Yes.
  • the transistors TGL, TGS, FCG, RST, FDG, AMP, and SEL are N-type MOS (MetalMOSOxide Semiconductor) transistors in this example.
  • the photodiode PD1 is a photoelectric conversion element that generates an amount of electric charge corresponding to the amount of received light and accumulates it inside.
  • the light receiving area where the photodiode PD1 can receive light is wider than the light receiving area where the photodiode PD2 can receive light.
  • the anode of the photodiode PD1 is grounded, and the cathode is connected to the source of the transistor TGL.
  • the gate of the transistor TGL is connected to the control line TGLL, the source is connected to the cathode of the photodiode PD1, and the drain is connected to the floating diffusion FD.
  • the photodiode PD2 is a photoelectric conversion element that generates an amount of electric charge corresponding to the amount of received light and accumulates it inside.
  • the light receiving area where the photodiode PD2 can receive light is narrower than the light receiving area where the photodiode PD1 can receive light.
  • the anode of the photodiode PD2 is grounded, and the cathode is connected to the source of the transistor TGS.
  • the gate of the transistor TGS is connected to the control line TGSL, the source is connected to the cathode of the photodiode PD2, and the drain is connected to one end of the capacitive element FC and the source of the transistor FCG.
  • One end of the capacitive element FC is connected to the drain of the transistor TGS and the source of the transistor FCG, and the other end is supplied with the power supply voltage VDDH.
  • the gate of the transistor FCG is connected to the control line FCGL, the source is connected to one end of the capacitive element FC and the drain of the transistor TGS, and the drain is connected to the source of the transistor RST and the drain of the transistor FDG.
  • the gate of the transistor RST is connected to the control line RSTL, the power supply voltage VDDH is supplied to the drain, and the source is connected to the drains of the transistors FCG and FDG.
  • the gate of the transistor FDG is connected to the control line FDGL, the drain is connected to the source of the transistor RST and the drain of the transistor FCG, and the source is connected to the floating diffusion FD.
  • the floating diffusion FD accumulates charges supplied from the photodiodes PD1 and PD2, and is configured using, for example, a diffusion layer formed on the surface of the semiconductor substrate.
  • the floating diffusion FD is shown using a capacitor element symbol.
  • the gate of the transistor AMP is connected to the floating diffusion FD, the power supply voltage VDDH is supplied to the drain, and the source is connected to the drain of the transistor SEL.
  • the gate of the transistor SEL is connected to the control line SELL, the drain is connected to the source of the transistor AMP, and the source is connected to the signal line SGL.
  • the imaging pixel P1 is electrically connected to the signal line SGL by turning on the transistor SEL based on the signal SSEL applied to the control line SELL.
  • the transistor AMP is connected to a current source 23 (described later) of the reading unit 20 and operates as a so-called source follower.
  • the imaging pixel P1 outputs the pixel voltage VP corresponding to the voltage in the floating diffusion FD to the signal line SGL as the signal SIG.
  • the imaging pixel P1 sequentially outputs eight pixel voltages VP (VP1 to VP8) in eight periods (conversion periods T1 to T8) in a so-called horizontal period H. ing.
  • FIG. 3 shows an example of the arrangement of the photodiodes PD1 and PD2 in the pixel array 9.
  • R indicates a red color filter
  • G indicates a green color filter
  • B indicates a blue color filter.
  • a photodiode PD2 is formed on the upper right side of the photodiode PD1.
  • a color filter of the same color is formed in the two photodiodes PD1 and PD2 in each imaging pixel P1.
  • the photodiode PD1 has an octagonal shape
  • the photodiode PD2 has a quadrangular shape. As shown in this figure, the light receiving region where the photodiode PD1 can receive light is wider than the light receiving region where the photodiode PD2 can receive light.
  • the scanning unit 10 sequentially drives the imaging pixels P1 in the pixel array 9 in units of pixel lines L based on an instruction from the imaging control unit 30.
  • the scanning unit 10 operates based on the power supply voltage VDDH and the power supply voltage VDDL among the three supplied power supply voltages VDD.
  • the scanning unit 10 includes an address decoder 11, a logic unit 12, and a driver unit 13.
  • the address decoder 11 selects the pixel line L corresponding to the address indicated by the address signal in the pixel array 9 based on the address signal supplied from the imaging control unit 30.
  • the logic unit 12 generates signals STGL 1, SFDG 1, SRST 1, SFCG 1, STGS 1, SSEL 1 corresponding to each pixel line L based on an instruction from the address decoder 11.
  • the driver unit 13 generates signals STGL, SFDG, SRST, SFCG, STGS, SSEL corresponding to each pixel line L based on the signals STGL1, SFDG1, SRST1, SFCG1, STGS1, SSEL1 corresponding to each pixel line L, respectively. To do.
  • the reading unit 20 generates an image signal DATA0 by performing AD conversion based on the signal SIG supplied from the pixel array 9 via the signal line SGL.
  • the reading unit 20 operates based on the power supply voltage VDDH and the power supply voltage VDDL among the three supplied power supply voltages VDD.
  • FIG. 4 shows a configuration example of the reading unit 20.
  • the reading unit 20 includes a plurality of AD (Analog to Digital) conversion units ADC (AD conversion units ADC [0], ADC [1], ADC [2], etc And a plurality of switch units SW (switch units SW [0]. , SW [1], SW [2],...) And bus wiring BUS.
  • AD Analog to Digital
  • the AD conversion unit ADC converts the voltage of the signal SIG into a digital code CODE by performing AD conversion based on the signal SIG supplied from the pixel array 9.
  • the plurality of AD conversion units ADC are provided corresponding to the plurality of signal lines SGL. Specifically, the 0th AD conversion unit ADC [0] is provided corresponding to the 0th signal line SGL [0], and the first AD conversion unit ADC [1] is the first signal line.
  • the second AD conversion unit ADC [2] is provided corresponding to the SGL [1], and is provided corresponding to the second signal line SGL [2].
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on a signal SIGV supplied from a voltage sensor 33 (described later) of the imaging control unit 30 in a vertical blanking period (a blanking period T20 described later), thereby generating a signal. It also has a function of converting the SIGV voltage into a digital code CODE.
  • the AD conversion unit ADC includes capacitive elements 21 and 22, transistors 28 and 29, a current source 23, a comparator 24, a counter 25, and a latch 26.
  • a reference signal REF is supplied to one end of the capacitive element 21, and the other end is connected to the positive input terminal of the comparator 24.
  • This reference signal REF is generated by a reference signal generation unit 31 (described later) of the imaging control unit 30, and as described later, in eight periods (conversion periods T1 to T8) in which AD conversion is performed, It has a so-called ramp waveform in which the voltage level gradually decreases with time.
  • One end of the capacitive element 22 is connected to the signal line SGL, and the other end is connected to the negative input terminal of the comparator 24.
  • the transistors 28 and 29 are N-type MOS transistors.
  • the signal SIGV is supplied to the gate of the transistor 28, the power supply voltage VDDH is supplied to the drain, and the source is connected to the drain of the transistor 29.
  • the back gate of the transistor 28 is connected to the source.
  • a control signal SSELV is supplied to the gate of the transistor 29, the drain is connected to the source of the transistor 28, and the source is connected to one end of the capacitor 22.
  • the current source 23 allows a current having a predetermined current value to flow from the signal line SGL to the ground.
  • the comparator 24 compares the input voltage at the positive input terminal with the input voltage at the negative input terminal, and outputs the comparison result as a signal CMP.
  • the comparator 24 operates based on the power supply voltage VDDH.
  • the reference signal REF is supplied to the positive input terminal of the comparator 24 via the capacitive element 21, and the signal SIG is supplied to the negative input terminal via the capacitive element 22.
  • the comparator 24 also has a function of performing zero adjustment for electrically connecting the positive input terminal and the negative input terminal during a predetermined period described later.
  • the counter 25 performs a counting operation for counting the pulses of the clock signal CLK supplied from the imaging control unit 30 based on the signal CMP and the control signal CC supplied from the comparator 24.
  • the latch 26 holds the count value CNT obtained by the counter 25 as a digital code CODE having a plurality of bits.
  • the counter 25 and the latch 26 operate based on the power supply voltage VDDL.
  • the switch unit SW supplies the digital code CODE output from the AD conversion unit ADC to the bus wiring BUS based on the control signal SSW supplied from the imaging control unit 30.
  • the plurality of switch units SW are provided corresponding to the plurality of AD conversion units ADC. Specifically, the 0th switch unit SW [0] is provided corresponding to the 0th AD converter unit ADC [0], and the first switch unit SW [1] is the first AD converter unit.
  • the second switch unit SW [2] is provided corresponding to the ADC [1], and the second switch unit SW [2] is provided corresponding to the second AD conversion unit ADC [2].
  • the switch unit SW is configured by using the same number of transistors as the number of bits of the digital code CODE. These transistors are ON / OFF controlled based on each bit (control signals SSW [0], SSW [1], SSW [2],...) Of the control signal SSW supplied from the imaging control unit 30.
  • the 0th switch unit SW [0] is output from the 0th AD conversion unit ADC [0] when each transistor is turned on based on the control signal SSW [0].
  • the digital code CODE is supplied to the bus wiring BUS.
  • the first switch unit SW [1] has the digital output from the first AD conversion unit ADC [1] when each transistor is turned on based on the control signal SSW [1].
  • the code CODE is supplied to the bus wiring BUS. The same applies to the other switch units SW.
  • the bus wiring BUS has a plurality of wirings and transmits the digital code CODE output from the AD conversion unit ADC. Using the bus wiring BUS, the reading unit 20 sequentially transfers a plurality of digital codes CODE supplied from the AD conversion unit ADC to the signal processing unit 40 as an image signal DATA0 (data transfer operation). ).
  • the imaging control unit 30 (FIG. 1) supplies control signals to the scanning unit 10, the reading unit 20, and the signal processing unit 40, and controls the operation of these circuits, thereby controlling the operation of the imaging device 1. It is. Specifically, the imaging control unit 30 supplies an address signal to the scanning unit 10, for example, so that the scanning unit 10 sequentially drives the imaging pixels P1 in the pixel array 9 in units of pixel lines L. To control. Further, the imaging control unit 30 sends the reference signal REF, the clock signal CLK, the control signal CC, and the control signal SSW (control signals SSW [0], SSW [1], SSW [2],. ) Is controlled so that the reading unit 20 generates the image signal DATA0 based on the signals SIG and SIGV.
  • the imaging control unit 30 controls the operation of the signal processing unit 40 by supplying a control signal to the signal processing unit 40.
  • the imaging control unit 30 operates based on the power supply voltage VDDH and the power supply voltage VDDL among the three supplied power supply voltages VDD.
  • the logic circuit in the imaging control unit 30 operates based on the power supply voltage VDDL.
  • the imaging control unit 30 includes a reference signal generation unit 31, a reference voltage generation unit 32, and a voltage sensor 33.
  • the reference signal generator 31 generates a reference signal REF.
  • the reference signal REF has a so-called ramp waveform in which the voltage level gradually decreases with the passage of time in eight periods (conversion periods T1 to T8) in which AD conversion is performed.
  • the reference signal generation unit 31 supplies the generated reference signal REF to the plurality of AD conversion units ADC of the reading unit 20.
  • the reference signal generator 31 operates based on the power supply voltage VDDH.
  • the reference voltage generation unit 32 is a so-called band gap voltage reference circuit, and generates a voltage Vbgr that is a reference voltage.
  • the reference voltage generator 32 supplies the voltage Vbgr to various circuits in the imaging device 1.
  • the reference voltage generation unit 32 operates based on the power supply voltage VDDH.
  • the voltage sensor 33 generates a signal SIGV.
  • Signal SIGV includes a voltage corresponding to power supply voltage VDDH, a voltage corresponding to power supply voltage VDDM, a voltage corresponding to power supply voltage VDDL, and a voltage corresponding to voltage Vbgr.
  • FIG. 5 shows one configuration example of the voltage sensor 33.
  • the AD conversion unit ADC [0] of the reading unit 20 is also drawn.
  • the voltage sensor 33 includes resistance circuit units RH, RR, RM, RL, switches SWH, SWR, SRM, SWL, a selector ASEL, and an amplifier AMPV.
  • Each of the resistance circuit units RH, RR, RM, and RL has a plurality of (in this example, four) resistance elements connected in series.
  • the power supply voltage VDDH is supplied to one end of the resistance circuit unit RH, and the other end is grounded.
  • the resistance circuit unit RH outputs a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDH by “3/4” and a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDH by “1 ⁇ 2”. It has become.
  • a voltage Vbgr is supplied to one end of the resistance circuit unit RR, and the other end is grounded.
  • the resistance circuit unit RR outputs a voltage obtained by dividing the voltage Vbgr by “3/4” and a voltage obtained by dividing the voltage Vbgr by “1 ⁇ 2”. Yes.
  • the power supply voltage VDDM is supplied to one end of the resistance circuit unit RM, and the other end is grounded.
  • the resistance circuit unit RM outputs a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDM by “3/4” and a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDM by “1 ⁇ 2”. It has become.
  • the power supply voltage VDDL is supplied to one end of the resistance circuit unit RL, and the other end is grounded.
  • the resistor circuit unit RL outputs a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDL by “3/4” and a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDL by “1 ⁇ 2”. It has become.
  • the switch SWH is a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDH to “3/4” and a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDH to “1/2” based on the control signal SELSW generated by the imaging control unit 30. One of them is selected and the selected voltage is output.
  • the switch SWR is based on the control signal SELSW generated by the imaging control unit 30 and the voltage Vbgr is divided into “3/4” and the voltage Vbgr is divided into “1/2”. Is selected and the selected voltage is output.
  • the switch SWM is a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDM to “3/4” and a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDM to “1/2” based on the control signal SELSW generated by the imaging control unit 30.
  • the switch SWL is a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDL to “3/4” and a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDL to “1/2” based on the control signal SELSW generated by the imaging control unit 30. One of them is selected and the selected voltage is output.
  • the selector ASEL selects one of the voltages supplied from the switches SWH, SWR, SWM, SWL based on the control signal SASEL generated by the imaging control unit 30, and outputs the selected voltage. .
  • the amplifier AMPV amplifies the voltage supplied from the selector ASEL and outputs the amplified voltage as a signal SIGV.
  • the amplifier AMPV is operated based on the power supply voltage VDDH.
  • the voltage sensor 33 generates a signal SIGV including a voltage corresponding to the power supply voltage VDDH, a voltage corresponding to the power supply voltage VDDM, a voltage corresponding to the power supply voltage VDDL, and a voltage corresponding to the voltage Vbgr.
  • the voltage sensor 33 supplies the generated signal SIGV to the plurality of AD conversion units ADC of the reading unit 20.
  • the signal processing unit 40 performs signal processing on the image signal DATA0.
  • the signal processing unit 40 operates based on the power supply voltage VDDL among the three supplied power supply voltages VDD.
  • the signal processing unit 40 includes an image processing unit 41 and a voltage determination unit 42.
  • the image processing unit 41 performs predetermined image processing on the image indicated by the image signal DATA0.
  • the predetermined image processing includes, for example, image composition processing.
  • the image processing unit 41 supplies the eight digital codes CODE (digital codes CODE1 to CODE8) obtained from the eight periods (conversion periods T1 to T8) supplied from the reading unit 20 during AD conversion. Based on this, four images PIC (images PIC1, PIC2, PIC3, and PIC4) are generated. Then, the image processing unit 41 generates one captured image PICA by combining the four images PIC.
  • the image processing unit 41 outputs the captured image PICA as an image signal DATA.
  • Voltage determination unit 42 generates voltage codes VCODE (voltage codes VCODEH, VCODEM, VCODEL, VCODER) indicating the voltage values of power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL and voltage Vbgr, respectively, and supplies power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL and voltage
  • the error flag signal XERR is generated by confirming whether each voltage value of Vbgr is within a predetermined voltage range.
  • FIG. 6 shows a configuration example of the voltage determination unit 42.
  • storage part 8 is also drawn in FIG.
  • the voltage determination unit 42 includes a calculation unit 43 and a determination unit 44.
  • the calculation unit 43 includes four voltages indicating the voltage values of the power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL and the voltage Vbgr based on the digital code CODE obtained based on the signal SIGV in the vertical blanking period included in the image signal DATA0.
  • Codes VCODE (voltage codes VCODEH, VCODEM, VCODEL, and VCODER) are respectively generated.
  • the calculation unit 43 performs a calculation process based on each of the plurality of digital values VALV related to the power supply voltage VDDH obtained from the plurality of AD conversion units ADC, thereby providing a voltage having a predetermined code system.
  • a code VCODE1 is generated.
  • the voltage code VCODE1 is expressed by a value obtained by multiplying a voltage value by “100”, for example. Specifically, when the voltage value of the power supply voltage VDDH is “3.3 V”, the value indicated by the voltage code VCODE1 is “3300”.
  • the calculation unit 43 When generating the voltage code VCODE1, the calculation unit 43 generates the voltage code VCODE1 based on a calibration parameter PCAL (described later) stored in the storage unit 8. And the calculating part 43 produces
  • the calculation unit 43 generates a voltage code VCODEM corresponding to the power supply voltage VDDM, generates a voltage code VCODEL corresponding to the power supply voltage VDDL, and generates a voltage code VCODER corresponding to the voltage Vbgr.
  • the processing related to the power supply voltage VDDH will be described in detail as an example, but the same applies to the processing related to the power supply voltages VDDM and VDDL and the voltage Vbgr.
  • the average value obtained by the calculation unit 43 is preferably an arithmetic average value, but a geometric average, a weighted average, a harmonic average, or the like may be applied.
  • FIG. 7 schematically illustrates an example of calculation processing in the calculation unit 43.
  • Each voltage in the signal SIGV generated by the voltage sensor 33 may deviate from a desired voltage due to so-called manufacturing variations, impedance of the power supply wiring in the imaging device 1, and the like.
  • the voltage code VCODE1 also deviates from the desired code.
  • the inspection apparatus supplies the power supply voltage VDDH set to a predetermined voltage VDDH1 (for example, 3.1 V) to the imaging apparatus 1, and at this time, the imaging apparatus
  • VDDH1 for example, 3.1 V
  • the imaging apparatus The voltage code VCODE generated by 1 and the ideal voltage code corresponding to the voltage VDDH1 are stored in advance in a nonvolatile memory 8A (described later) of the storage unit 8.
  • the inspection apparatus supplies a power supply voltage VDDH set to a predetermined voltage VDDH2 (for example, 3.5 V) to the imaging apparatus 1, and the voltage code VCODE generated by the imaging apparatus 1 at this time and the voltage VDDH2
  • VDDH2 for example, 3.5 V
  • the ideal voltage code corresponding to is stored in advance in a nonvolatile memory 8A (described later) of the storage unit 8.
  • the calculation unit 43 obtains the calibration parameter PCAL based on these pieces of information stored in the storage unit 8, and thereafter performs a calculation process using the calibration parameter PCAL, thereby obtaining the voltage code VCODE1. Generate. Thereby, the calculating part 43 can obtain
  • the calculation unit 43 generates a plurality of voltage codes VCODE1 by performing such calculation processing based on the digital code CODE obtained from the plurality of AD conversion units ADC.
  • the calculating part 43 produces
  • a value indicated by a certain voltage code VCODE1 may greatly differ from a value indicated by another voltage code VCODE1 due to characteristic variations caused by so-called manufacturing variations of the plurality of AD conversion units ADC. . Therefore, for example, when the value of a certain voltage code VCODE1 (voltage code VCODE1A) greatly deviates from the values of a plurality of voltage codes VCODE1 other than the voltage code VCODE1A, the arithmetic unit 43, as shown in FIG. 8A.
  • the voltage code VCODE1A is corrected, for example, by performing an interpolation operation using the voltage code VCODE1 related to the AD conversion unit ADC adjacent to the AD conversion unit ADCA related to the voltage code VCODE1A. Then, the calculation unit 43 generates one voltage code VCODE by obtaining an average value of values indicated by all the voltage codes VCODE1 including the corrected voltage code VCODE1A. Then, the calculation unit 43 outputs the voltage code VCODE generated in this way as a voltage code VCODEH corresponding to the power supply voltage VDDH.
  • the calculation unit 43 determines that the value of a certain voltage code VCODE1 (voltage code VCODE1A) is greatly deviated from the values of a plurality of voltage codes VCODE1 other than the voltage code VCODE1A.
  • one voltage code VCODE may be generated by obtaining an average value of values indicated by a plurality of voltage codes VCODE1 other than the voltage code VCODE1A among all the voltage codes VCODE1.
  • the calculation unit 43 generates the voltage code VCODEH corresponding to the power supply voltage VDDH, generates the voltage code VCODEM corresponding to the power supply voltage VDDM, generates the voltage code VCODEL corresponding to the power supply voltage VDDL, and A voltage code VCODER corresponding to Vbgr is generated.
  • the determination unit 44 determines that each of the power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL, and the voltage Vbgr has a predetermined voltage range.
  • the error flag signal XERR is generated by confirming whether it is within the range.
  • the determination unit 44 includes comparators 45 and 46 and an OR circuit 47.
  • the comparator 45 compares the value indicated by the voltage code VCODE with the threshold value THmax.
  • the voltage code VCODE is supplied to the positive input terminal of the comparator 45, and the threshold value THmax is supplied to the negative input terminal.
  • the comparator 45 outputs “1” when the value indicated by the voltage code VCODE is larger than the threshold value THmax, and outputs “1” when the value indicated by the voltage code VCODE is equal to or less than the threshold value THmax. 0 "is output.
  • the comparator 46 compares the value indicated by the voltage code VCODE with the threshold value THmin.
  • the threshold value THmin is supplied to the positive input terminal of the comparator 46, and the voltage code VCODE is supplied to the negative input terminal. With this configuration, the comparator 46 outputs “1” when the value indicated by the voltage code VCODE is smaller than the threshold value THmin, and outputs “1” when the value indicated by the voltage code VCODE is equal to or greater than the threshold value THmin. 0 "is output.
  • the OR circuit 47 calculates a logical sum (OR) of the output signal of the comparator 45 and the output signal of the comparator 46, and outputs the result as a signal S47.
  • the determination unit 44 sets the signal S47 to “1” when the value indicated by the voltage code VCODE is smaller than the threshold value THmin and when the value indicated by the voltage code VCODE is larger than the threshold value THmax.
  • the signal S47 is set to “0”.
  • the determination unit 44 confirms whether or not the values (voltage values) indicated by the four voltage codes VCODE are within the predetermined ranges respectively set corresponding to the four voltage codes VCODE. Specifically, the determination unit 44 checks whether the value (voltage value) indicated by the voltage code VCODEH related to the power supply voltage VDDH is within a predetermined range related to the power supply voltage VDDH, and relates to the power supply voltage VDDM. It is confirmed whether the value (voltage value) indicated by the voltage code VCODEM is within a predetermined range related to the power supply voltage VDDM, and the value (voltage value) indicated by the voltage code VCODEL related to the power supply voltage VDDL is the power supply voltage VDDL. Whether the value (voltage value) indicated by the voltage code VCODER related to the voltage Vbgr is within the predetermined range related to the voltage Vbgr.
  • FIG. 9 illustrates an example of processing related to the power supply voltage VDDH in the determination unit 44.
  • the determination unit 44 is normal when the power supply voltage VDDH is equal to or higher than the voltage Vmin (eg, 3.1 V) corresponding to the threshold value THmin and is equal to or lower than the voltage Vmax (eg, 3.5 V) corresponding to the threshold value THmax. It is determined that there is a problem, and it is determined that a problem has occurred when the power supply voltage VDDH is lower than the voltage Vmin or when the power supply voltage VDDH is higher than Vmax. The same applies to the power supply voltages VDDM and VDDL and the voltage Vbgr.
  • the imaging device 1 sets the error flag signal XERR to a low level (active). It is supposed to be.
  • the storage unit 8 (FIG. 1) stores various setting information used in the imaging device 1. As shown in FIG. 6, the storage unit 8 includes a nonvolatile memory 8A and registers 8B, 8C, and 8D.
  • the non-volatile memory 8 ⁇ / b> A stores various setting information used in the imaging apparatus 1.
  • the register 8B stores information used when the calculation unit 43 performs processing.
  • the register 8C stores four threshold values THmax related to the power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL and the voltage Vbgr.
  • the register 8D stores four threshold values THmin relating to the power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL and the voltage Vbgr.
  • Information stored in the registers 8B, 8C, and 8D is read from the nonvolatile memory 8A, for example, when the imaging apparatus 1 is turned on.
  • FIG. 10 illustrates a configuration example of a circuit that outputs the error flag signal XERR in the imaging apparatus 1.
  • the imaging device 1 is supplied with three power supply voltages VDD (power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL) and three ground voltages VSS (ground voltages VSSH, VSSM, VSSL).
  • the power supply voltage VDDH is, for example, 3.3V
  • the power supply voltage VDDM is, for example, 1.8V
  • the power supply voltage VDDL is, for example, 1.1V.
  • the ground voltages VSSH, VSSM, and VSSL are all 0V.
  • the signal processing unit 40 has a buffer BF.
  • the buffer BF generates the signal XERR1. Since the signal processing unit 40 is supplied with the power supply voltage VDDL and the ground voltage VSSL, the buffer BF operates based on the power supply voltage VDDL and the ground voltage VSSL.
  • the signal XERR1 generated by the buffer BF is a logic signal that transitions between the power supply voltage VDDL and the ground voltage VSSL.
  • the signal XERR1 is at a high level (power supply voltage VDDL) when a failure is not confirmed in the voltage determination unit 42 of the signal processing unit 40, and is at a low level (ground voltage VSSL) when a failure is confirmed. This is a so-called negative logic signal.
  • the imaging device 1 has an output buffer BFOUT.
  • the output buffer BFOUT generates an error flag signal XERR based on the signal XERR1, and outputs the error flag signal XERR via the output terminal TOUT.
  • the output buffer BFOUT operates based on the power supply voltage VDDM and the ground voltage VSSM.
  • the error flag signal XERR is a logic signal that transitions between the power supply voltage VDDM and the ground voltage VSSM. As shown in FIGS. 10 and 11, the error flag signal XERR is at a high level (power supply voltage VDDM) in the voltage determination unit 42 of the signal processing unit 40 when the failure is not confirmed, and the failure is confirmed. In this case, it is a so-called negative logic signal that becomes a low level (ground voltage VSSM).
  • the block shown in FIG. 1 may be formed on, for example, one semiconductor substrate or a plurality of semiconductor substrates.
  • FIG. 12 shows an example of circuit arrangement when the imaging device 1 is formed on one semiconductor substrate 200.
  • a pixel array 9 is formed on the semiconductor substrate 200.
  • the scanning unit 10 is formed on the left side of the pixel array 9, and the reading unit 20 and the peripheral circuit unit 201 are formed on the pixel array 9 in this order.
  • the peripheral circuit unit 201 corresponds to a circuit other than the reference voltage generation unit 32 and the voltage sensor 33 among the plurality of circuits included in the imaging control unit 30 and the signal processing unit 40.
  • a voltage determination unit 42 is formed on the right side of the region where the peripheral circuit unit 201 is formed.
  • a reference voltage generation unit 32 is formed on the left of the reading unit 20, and a voltage sensor 33 is formed on the left of the peripheral circuit unit 201.
  • a terminal portion 202 in which a plurality of pad electrodes are arranged in parallel is provided at the left end of the semiconductor substrate 200.
  • a terminal portion 203 in which a plurality of pad electrodes are arranged in parallel is provided at the right end of the semiconductor substrate 200. It has been.
  • a power supply terminal TVDDH to which the power supply voltage VDDH is supplied, a ground terminal TVSSH to which the ground voltage VSSH is supplied, a power supply terminal TVDDM to which the power supply voltage VDDM is supplied, a ground terminal TVSSM to which the ground voltage VSSM is supplied, and a power supply voltage VDDL are supplied.
  • the power supply terminal TVDDL, the ground terminal TVSSL to which the ground voltage VSSL is supplied, and the terminal TVbgr to which the voltage Vbgr is output are arranged, for example, at positions near the reference voltage generation unit 32 and the voltage sensor 33 in the terminal unit 202.
  • the imaging device for example, voltage drop in the wiring between the power supply terminals TVDDH, TVDDM, TVDDL and the ground terminals TVSSH, TVSSM, TVSSL and the voltage sensor 33 can be suppressed, so that the voltage detection accuracy is improved. Can do.
  • the output terminal TOUT from which the error flag signal XERR is output is disposed at a position close to the voltage determination unit 42 in the terminal unit 203, for example. Thereby, the signal path
  • FIG. 13 shows an example of connection between two semiconductor substrates 301 and 302 when the imaging device 1 is formed on the two semiconductor substrates 301 and 302.
  • the semiconductor substrates 301 and 302 are overlapped and connected to each other via a plurality of vias 303.
  • the pixel array 9 can be formed on the semiconductor substrate 301.
  • the scanning unit 10, the reading unit 20, the imaging control unit 30, the signal processing unit 40, and the storage unit 8 can be formed on the semiconductor substrate 302.
  • a plurality of control lines TGLL, FDGL, RSTL, FCGL, TGSL, and SELL in the semiconductor substrate 301 are connected to the scanning unit 10 in the semiconductor substrate 302 through a plurality of vias 303A.
  • the plurality of signal lines SGL in the semiconductor substrate 301 are connected to the reading unit 20 in the semiconductor substrate 302 via the plurality of vias 303B.
  • the arrangement of each circuit is not limited to this, and the scanning unit 10 may be formed on the semiconductor substrate 301, for example.
  • FIG. 14 shows an example of circuit arrangement in the semiconductor substrate 302.
  • a peripheral circuit portion 311 is formed near the center of the semiconductor substrate 302.
  • the peripheral circuit unit 311 corresponds to a circuit other than the reference voltage generation unit 32 and the voltage sensor 33 among the plurality of circuits included in the imaging control unit 30 and the signal processing unit 40.
  • a voltage determination unit 42 is formed at the upper right in the region where the peripheral circuit unit 311 is formed.
  • the scanning unit 10 is formed on the left of the peripheral circuit unit 311, and the reading unit 20 is formed on the peripheral circuit unit 311.
  • a reference voltage generation unit 32 and a voltage sensor 33 are formed on the upper left of the peripheral circuit unit 311.
  • a terminal portion 312 having a plurality of pad electrodes arranged in parallel is provided at the left end of the semiconductor substrate 302.
  • a terminal portion 313 having a plurality of pad electrodes arranged in parallel is provided at the right end of the semiconductor substrate 302. It has been.
  • the power supply terminals TVDDH, TVDDM, TVDDL, the ground terminals TVSSH, TVSSM, TVSSL, and the terminal TVbgr are arranged, for example, at positions near the reference voltage generation unit 32 and the voltage sensor 33 in the terminal unit 312.
  • the imaging device 1 for example, voltage drop in the wiring between the power supply terminals TVDDH, TVDDM, TVDDL and the ground terminals TVSSH, TVSSM, TVSSL and the voltage sensor 33 can be suppressed, so that the voltage detection accuracy is improved. Can do.
  • the output terminal TOUT is disposed at a position close to the voltage determination unit 42 in the terminal unit 313, for example. Thereby, the signal path
  • the scanning unit 10 and the pixel array 9 correspond to a specific example of “imaging unit” in the present disclosure.
  • the reading unit 20 and the calculation unit 43 correspond to a specific example of “data generation unit” in the present disclosure.
  • the reading unit 20 corresponds to a specific example of “conversion unit” in the present disclosure.
  • the calculation unit 43 corresponds to a specific example of “calculation unit” in the present disclosure.
  • the determination unit 44 corresponds to a specific example of a “flag generation unit” in the present disclosure.
  • the error flag signal XERR corresponds to a specific example of “flag signal” in the present disclosure.
  • the voltage sensor 33 corresponds to a specific example of “voltage detection unit” in the present disclosure.
  • any one of the power supply voltages VDDH, VDDM, and VDDL corresponds to a specific example of “first power supply voltage” in the present disclosure.
  • Any one of the voltage codes VCODEH, VCODEM, and VCODEL corresponds to a specific example of “first power supply voltage data” in the present disclosure.
  • the threshold value THmax or the threshold value THmin corresponds to a specific example of “first reference data” in the present disclosure.
  • the scanning unit 10 sequentially drives the imaging pixels P1 in the pixel array 9 in units of pixel lines L.
  • the imaging pixel P1 sequentially outputs eight pixel voltages VP1 to VP8 in eight conversion periods T1 to T8.
  • the AD conversion unit ADC of the reading unit 20 performs AD conversion based on these eight pixel voltages VP1 to VP8, respectively, and outputs eight digital codes CODE (digital codes CODE1 to CODE8).
  • the image processing unit 41 of the signal processing unit 40 generates four images PIC (images PIC1 to PIC4) based on the eight digital codes CODE1 to CODE8 included in the image signal DATA0.
  • the signal processing unit 40 combines the four images PIC to generate one captured image PICA, and outputs the captured image PICA as the image signal DATA.
  • the AD conversion unit ADC converts the voltage of the signal SIGV into a digital code CODE by performing AD conversion based on the signal SIGV supplied from the voltage sensor 33 of the imaging control unit 30 in the vertical blanking period.
  • the voltage determination unit 42 of the signal processing unit 40 includes the voltage code VCODEH corresponding to the power supply voltage VDDH, the power supply voltage based on the digital code CODE obtained based on the signal SIGV in the vertical blanking period included in the image signal DATA0.
  • a voltage code VCODEM corresponding to VDDM, a voltage code VCODEL corresponding to the power supply voltage VDDL, and a voltage code VCODER corresponding to the voltage Vbgr are generated.
  • the voltage determination unit 42 has values (voltage values) indicated by the four voltage codes VCODE (voltage codes VCODEH, VCODEM, VCODEL, and VCODER) within a predetermined range respectively set corresponding to the four voltage codes VCODE. To see if it fits in.
  • the imaging apparatus 1 determines that one or more of the power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL, and the voltage Vbgr are defective, the imaging device 1 sets the error flag signal XERR to a low level (active).
  • each of the imaging pixels P1 in the pixel array 9 accumulates electric charge according to the amount of received light, and outputs the pixel voltage VP as a signal SIG. This operation will be described in detail below.
  • FIG. 15 illustrates an example of an operation of scanning a plurality of imaging pixels P1 in the pixel array 9.
  • the imaging device 1 performs the accumulation start drive D1 in order from the top in the vertical direction with respect to the plurality of imaging pixels P1 in the pixel array 9 during the period of timing t0 to t1.
  • the scanning unit 10 sets the transistors TGL, RST, FDG, TGS, and FCG to the on state in a predetermined period within the horizontal period H in units of pixel lines L in order from the top in the vertical direction. Later, these transistors are turned off. Thereby, in each of the plurality of imaging pixels P1, charges are accumulated in the accumulation period T10 until the reading drive D2 is performed.
  • the imaging device 1 performs the reading drive D2 in order from the top in the vertical direction with respect to the plurality of imaging pixels P1 during the period from the timing t10 to t11. Thereby, each of the plurality of imaging pixels P1 sequentially outputs eight pixel voltages VP1 to VP8.
  • the reading unit 20 performs AD conversion based on these eight pixel voltages VP1 to VP8, and outputs eight digital codes CODE (digital codes CODE1 to CODE8), respectively.
  • the signal processing unit 40 generates four images PIC (images PIC1, PIC2, PIC3, and PIC4) based on the eight digital codes CODE1 to CODE8 supplied from the reading unit 20, and the four images. By synthesizing PIC, one captured image PICA is generated.
  • the imaging apparatus 1 repeats such accumulation start drive D1 and readout drive D2. Specifically, as shown in FIG. 15, the imaging apparatus 1 performs the accumulation start drive D1 in the period from timing t2 to t3, and performs the read drive D2 in the period from timing t12 to t13. In addition, the imaging apparatus 1 performs the accumulation start drive D1 during the period from the timing t4 to t5, and performs the readout drive D2 during the period from the timing t14 to t15.
  • FIG. 16 shows the waveform of the horizontal synchronization signal XHS
  • FIG. 16 shows the waveform of the signal SSEL supplied to the imaging pixel P1A
  • (C) shows the waveform of the signal SRST supplied to the imaging pixel P1A
  • (D) shows the waveform of the signal SFDG supplied to the imaging pixel P1A
  • (E) shows the waveform of the signal STGL supplied to the imaging pixel P1A
  • (F) is supplied to the imaging pixel P1A.
  • the waveform of the signal SFCG is shown, (G) shows the waveform of the signal STGS supplied to the imaging pixel P1A, (H) shows the waveform of the reference signal REF, and (I) shows the signal SIG output from the imaging pixel P1A. (J) shows the operation of the counter 25 in the AD conversion unit ADC connected to the imaging pixel P1A. 17A shows the first half of the operations shown in FIG. 16, and FIG. 17B shows the second half of the operations shown in FIG. 16 (H), (I), FIGS. 17A (H), (I), and FIGS. 17B (H), (I), the waveforms of the respective signals are indicated by the same voltage axis.
  • FIG. 16 (H), 17A (H), and 17B (H) indicates a waveform at the positive input terminal of the comparator 24, and FIGS. 16 (I), 17A (I), and 17B.
  • the signal SIG of (I) shows the waveform at the negative input terminal of the comparator 24.
  • FIG. 16J, FIG. 17A (J), and FIG. 17B (J) diagonal lines indicate that the counter 25 is performing a counting operation.
  • FIGS. 18A to 18C show the state of the imaging pixel P1A.
  • the transistors TGL, RST, FDG, TGS, FCG, and SEL are shown by using switches corresponding to the operation states of the transistors.
  • the imaging control unit 30 sets the control signal SSELV (FIG. 4) to a low level. Thereby, in the reading unit 20, the transistor 29 is turned off in each of the plurality of AD conversion units ADC. Accordingly, the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the signal SIG supplied via the signal line SGL.
  • the scanning unit 10 selects a pixel line L including the imaging pixel P1A using the signal SSEL, and selects the imaging pixel P1A as a signal line corresponding to the imaging pixel P1A. Electrically connected to SGL.
  • the scanning unit 10 controls the operation of the imaging pixel P1A using the signals SRST, SFDG, STGL, SFCG, STGS, and the imaging pixel P1A has eight pixel voltages VP1 to VP8 in eight conversion periods T1 to T8. Are output sequentially.
  • the AD conversion unit ADC of the reading unit 20 performs AD conversion based on these eight pixel voltages VP1 to VP8, and outputs eight digital codes CODE1 to CODE8. This operation will be described in detail below.
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SSEL from the low level to the high level at the timing t2 (FIG. 17A (B)).
  • the transistor SEL is turned on, and the imaging pixel P1A is electrically connected to the signal line SGL.
  • the scanning unit 10 sets both the signals SRST and SFDG to a high level (FIGS. 17A (C) and (D)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistors RST and FDG are both turned on, the voltage of the floating diffusion FD is set to the power supply voltage VDD, and the floating diffusion FD is reset.
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SFDG from a high level to a low level (FIG. 17A (D)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistor FDG is turned off.
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SRST from a high level to a low level (FIG. 17A (C)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistor RST is turned off.
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SFDG from a low level to a high level (FIG. 17A (D)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistor FDG is turned on. Further, the comparator 24 performs zero adjustment for electrically connecting the positive input terminal and the negative input terminal during the period from the timing t13 to t14.
  • the comparator 24 ends the zero adjustment, and electrically disconnects the positive input terminal and the negative input terminal. Then, at the timing t14, the reference signal generation unit 31 changes the voltage of the reference signal REF to the voltage V1 (FIG. 17A (H)).
  • the transistors FDG and SEL are turned on, and the other transistors are all turned off. Since the transistor FDG is in the on state, the floating diffusion FD and the transistor FDG constitute a combined capacitor. This combined capacity functions as a conversion capacity for converting charge into voltage in the imaging pixel P1A.
  • the imaging pixel P1A since the transistor FDG is in the ON state in this manner, the conversion value from the charge to the voltage is low because the capacitance value of the conversion capacitor in the imaging pixel P1A is large. This conversion capacitor holds the charge when the floating diffusion FD is reset in the period up to timing t12.
  • the imaging pixel P1A outputs a pixel voltage VP (pixel voltage VP1) corresponding to the voltage in the floating diffusion FD at this time.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP1. Specifically, at timing t15, the imaging control unit 30 starts generating the clock signal CLK, and at the same time, the reference signal generating unit 31 changes the voltage of the reference signal REF from the voltage V1 to a predetermined degree of change. It starts to decrease (FIG. 17A (H)). In response to this, the counter 25 of the AD conversion unit ADC starts a count operation (FIG. 17A (J)).
  • the voltage of the reference signal REF falls below the voltage of the signal SIG (pixel voltage VP1) (FIGS. 17A (H) and (I)).
  • the comparator 24 of the AD conversion unit ADC changes the voltage of the signal CMP, and as a result, the counter 25 stops the counting operation (FIG. 17A (J)).
  • the count value CNT of the counter 25 when the count operation is stopped corresponds to the pixel voltage VP1.
  • the AD conversion unit ADC thus performs AD conversion based on the pixel voltage VP1, and the latch 26 of the AD conversion unit ADC outputs the count value CNT of the counter 25 as the digital code CODE1 (FIG. 17A (J )).
  • the imaging control unit 30 stops generating the clock signal CLK with the end of the conversion period T1
  • the reference signal generating unit 31 stops changing the voltage of the reference signal REF (FIG. 17A ( H))
  • the counter 25 resets the count value CNT.
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SFDG from a high level to a low level (FIG. 17A (D)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistor FDG is turned off. Further, the comparator 24 performs zero adjustment for electrically connecting the positive input terminal and the negative input terminal during the period from the timing t21 to t22.
  • the comparator 24 ends the zero adjustment and electrically disconnects the positive input terminal and the negative input terminal. Then, at the timing t22, the reference signal generation unit 31 changes the voltage of the reference signal REF to the voltage V1 (FIG. 17A (H)).
  • the transistor SEL is turned on, and the other transistors are all turned off.
  • the conversion capacitance in the imaging pixel P1A is small, and thus the conversion efficiency from charge to voltage is high.
  • This conversion capacitor holds the charge when the floating diffusion FD is reset in the period up to timing t12.
  • the imaging pixel P1A outputs a pixel voltage VP (pixel voltage VP2) corresponding to the voltage in the floating diffusion FD at this time.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP2. This operation is the same as the operation in the conversion period T1.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP2, and the latch 26 of the AD conversion unit ADC outputs the count value CNT of the counter 25 as the digital code CODE2 (FIG. 17A (J)).
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal STGL from the low level to the high level (FIG. 17A (E)).
  • the transistor TGL is turned on.
  • the reference signal generation unit 31 changes the voltage of the reference signal REF to the voltage V1 (FIG. 17A (H)).
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal STGL from a high level to a low level (FIG. 17A (E)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistor TGL is turned off.
  • the imaging pixel P1A As shown in FIG. 18B, since the transistor FDG is in the OFF state, the capacitance value of the conversion capacitor in the imaging pixel P1A is small, so the conversion efficiency from charge to voltage is high.
  • This conversion capacitor holds the charge transferred from the photodiode PD1 at timings t31 to t32.
  • the imaging pixel P1A outputs a pixel voltage VP (pixel voltage VP3) corresponding to the voltage in the floating diffusion FD at this time.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP3. This operation is the same as the operation in the conversion period T1.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP3, and the latch 26 of the AD conversion unit ADC outputs the count value CNT of the counter 25 as the digital code CODE3 (FIG. 17A (J)).
  • This digital code CODE3 corresponds to the digital code CODE2 obtained when the conversion efficiency is also high (conversion period T2).
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SFDG from the low level to the high level and changes the voltage of the signal STGL from the low level to the high level (FIGS. 17A (D) and (E)). .
  • the reference signal generation unit 31 changes the voltage of the reference signal REF to the voltage V1 (FIG. 17A (H)).
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal STGL from the high level to the low level at timing t42 (FIG. 17A (E)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistor TGL is turned off.
  • the imaging pixel P1A since the transistor FDG is in the on state, the floating diffusion FD and the transistor FDG constitute a combined capacitor (conversion capacitor). Therefore, since the capacitance value of the conversion capacitor in the imaging pixel P1A is large, the conversion efficiency from charge to voltage is low. This conversion capacitor holds the charges transferred from the photodiode PD1 at timings t31 to t32 and t41 to t42.
  • the imaging pixel P1A outputs a pixel voltage VP (pixel voltage VP4) corresponding to the voltage in the floating diffusion FD at this time.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP4. This operation is the same as the operation in the conversion period T1.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP4, and the latch 26 of the AD conversion unit ADC outputs the count value CNT of the counter 25 as the digital code CODE4 (FIG. 17A (J)).
  • This digital code CODE4 corresponds to the digital code CODE1 obtained when the conversion efficiency is also low (conversion period T1).
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SRST from a low level to a high level (FIG. 17B (C)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistor RST is turned on. Since the transistor FDG is in the on state, the voltage of the floating diffusion FD is set to the power supply voltage VDD, and the floating diffusion FD is reset.
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SRST from a high level to a low level (FIG. 17B (C)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistor RST is turned off. Further, at the timing t52, the reference signal generation unit 31 changes the voltage of the reference signal REF to the voltage V1 (FIG. 17B (H)).
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SFCG from a low level to a high level (FIG. 17B (F)).
  • the transistor FCG is turned on.
  • the comparator 24 performs zero adjustment for electrically connecting the positive input terminal and the negative input terminal during the period from timing t53 to t54.
  • the comparator 24 ends the zero adjustment and electrically disconnects the positive input terminal and the negative input terminal. Further, at the timing t54, the reference signal generation unit 31 changes the voltage of the reference signal REF to the voltage V1 (FIG. 17A (H)).
  • the transistors FDG, FCG, and SEL are turned on, and the other transistors are all turned off. Since both the transistors FDG and FCG are in the on state, the floating diffusion FD, the transistors FDG and FCG, and the capacitor FC constitute a combined capacitor (conversion capacitor). This conversion capacitor is generated in the photodiode PD2 before the timing t53, and holds the charge that has been supplied and stored in the capacitor element FC via the transistor TGS.
  • the imaging pixel P1A outputs a pixel voltage VP (pixel voltage VP5) corresponding to the voltage in the floating diffusion FD at this time.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP5. This operation is the same as the operation in the conversion period T1.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP5, and the latch 26 of the AD conversion unit ADC outputs the count value CNT of the counter 25 as the digital code CODE5 (FIG. 17B (J)).
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal STGS from a low level to a high level (FIG. 17B (G)).
  • the transistor TGS is turned on.
  • the electric charge generated in the photodiode PD2 is transferred to the floating diffusion FD and the capacitive element FC.
  • the reference signal generation unit 31 changes the voltage of the reference signal REF to the voltage V1 (FIG. 17B (H)).
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal STGS from the high level to the low level (FIG. 17B (G)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistor TGS is turned off.
  • the imaging pixel P1A As a result, in the imaging pixel P1A, as shown in FIG. 18C, since the transistors FDG and FCG are both in the on state, the floating diffusion FD, the transistors FDG and FCG, and the capacitor element FC constitute a combined capacitor (conversion capacitor). To do. This conversion capacitance is generated in the photodiode PD2 before the timing t53, and in addition to the charge supplied and stored in the capacitive element FC via the transistor TGS, the charge transferred from the photodiode PD2 at the timing t61 to t62. keeping.
  • the imaging pixel P1A outputs a pixel voltage VP (pixel voltage VP6) corresponding to the voltage in the floating diffusion FD at this time.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP6. This operation is the same as the operation in the conversion period T1.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP6, and the latch 26 of the AD conversion unit ADC outputs the count value CNT of the counter 25 as the digital code CODE6 (FIG. 17B (J)).
  • This digital code CODE6 corresponds to the digital code CODE5 obtained when the floating diffusion FD, the transistors FDG and FCG, and the capacitive element FC constitute a composite capacitor.
  • the comparator 24 performs zero adjustment for electrically connecting the positive input terminal and the negative input terminal during the period from timing t71 to t72.
  • the comparator 24 ends the zero adjustment, and electrically disconnects the positive input terminal and the negative input terminal. Further, at the timing t72, the reference signal generation unit 31 changes the voltage of the reference signal REF to the voltage V1 (FIG. 17B (H)).
  • the imaging pixel P1A As a result, in the imaging pixel P1A, as shown in FIG. 18C, since the transistors FDG and FCG are both in the on state, the floating diffusion FD, the transistors FDG and FCG, and the capacitor element FC constitute a combined capacitor (conversion capacitor). To do. This conversion capacitance is generated in the photodiode PD2 before the timing t53, and in addition to the charge supplied and stored in the capacitive element FC via the transistor TGS, the charge transferred from the photodiode PD2 at the timing t61 to t62. keeping.
  • the imaging pixel P1A outputs a pixel voltage VP (pixel voltage VP7) corresponding to the voltage in the floating diffusion FD at this time.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP7. This operation is the same as the operation in the conversion period T1.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP7, and the latch 26 of the AD conversion unit ADC outputs the count value CNT of the counter 25 as the digital code CODE7 (FIG. 17B (J)).
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SRST from a low level to a high level (FIG. 17B (C)).
  • the transistor RST is turned on. Since the transistors FDG and FCG are in the on state, the voltage of the floating diffusion FD and the voltage of the capacitive element FC are set to the power supply voltage VDD, and the floating diffusion FD and the capacitive element FC are reset.
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SFCG from a high level to a low level (FIG. 17B (F)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistor FCG is turned off.
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SRST from a high level to a low level (FIG. 17B (C)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistor RST is turned off.
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SFCG from a low level to a high level (FIG. 17B (F)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistor FCG is turned on. Further, at the timing t84, the reference signal generation unit 31 changes the voltage of the reference signal REF to the voltage V1 (FIG. 17B (H)).
  • the imaging pixel P1A As a result, in the imaging pixel P1A, as shown in FIG. 18C, since the transistors FDG and FCG are both in the on state, the floating diffusion FD, the transistors FDG and FCG, and the capacitor element FC constitute a combined capacitor (conversion capacitor). To do. This conversion capacitor holds electric charges when the floating diffusion FD and the capacitor element FC are reset at timings t81 to t82.
  • the imaging pixel P1A outputs a pixel voltage VP (pixel voltage VP8) corresponding to the voltage in the floating diffusion FD at this time.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP8. This operation is the same as the operation in the conversion period T1.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP8, and the latch 26 of the AD conversion unit ADC outputs the count value CNT of the counter 25 as the digital code CODE8 (FIG. 17B (J)).
  • This digital code CODE 8 corresponds to the digital code CODE 7 obtained when the floating diffusion FD, the transistors FDG and FCG, and the capacitive element FC constitute a composite capacitor.
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SFDG from a high level to a low level, and changes the voltage of the signal SFCG from a high level to a low level (FIGS. 17B (D) and (F)). ). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistors FDG and FCG are turned off.
  • the scanning unit 10 changes the voltage of the signal SSEL from a high level to a low level (FIG. 17B (B)). Thereby, in the imaging pixel P1A, the transistor SEL is turned off, and the imaging pixel P1A is electrically disconnected from the signal line SGL.
  • the image processing unit 41 generates four images PIC (images PIC1 to PIC4) based on the digital code CODE supplied from the reading unit 20. Then, the image processing unit 41 generates one captured image PICA by combining the four images PIC.
  • FIG. 19 schematically shows the image composition process.
  • the waveforms shown in FIGS. 19A to 19G are the same as the waveforms shown in FIGS.
  • the reading unit 20 generates the digital code CODE1 based on the operation in the period from the timing t11 to t21, and the digital code based on the operation in the period from the timing t21 to t31.
  • CODE2 is generated
  • the digital code CODE3 is generated based on the operation in the period from the timing t31 to t41
  • the digital code CODE4 is generated based on the operation in the period from the timing t41 to t51
  • the operation in the period from the timing t51 to t61 is performed.
  • a digital code CODE5 is generated, a digital code CODE6 is generated based on an operation in a period from timing t61 to t71, and a digital code CODE7 is generated based on an operation in a period from timing t71 to t81. Generating a digital code CODE8 based on operation of the period of the ring t81 ⁇ t7.
  • the image processing unit 41 generates the pixel value VAL1 based on the digital code CODE2 and the digital code CODE3. Specifically, the image processing unit 41 calculates the pixel value VAL1 by subtracting the digital code CODE2 from the digital code CODE3 (CODE3-CODE2). That is, the imaging device 1 uses the principle of so-called correlated double sampling (CDS) and converts it into digital code CODE2 corresponding to P-phase (Pre-Charge phase) data and D-phase (Data phase) data. The pixel value VAL1 is calculated using the corresponding digital code CODE3. Since the imaging apparatus 1 performs such correlated double sampling, the noise component contained in the pixel value VAL1 can be removed, and as a result, the image quality of the captured image can be improved.
  • CDS correlated double sampling
  • the image processing unit 41 generates the pixel value VAL2 based on the digital code CODE1 and the digital code CODE4. Specifically, the image processing unit 41 calculates the pixel value VAL2 by subtracting the digital code CODE1 from the digital code CODE4 (CODE4-CODE1). That is, the imaging device 1 uses the principle of correlated double sampling, and calculates the pixel value VAL2 using a digital code CODE1 corresponding to P-phase data and a digital code CODE4 corresponding to D-phase data.
  • the image processing unit 41 generates the pixel value VAL3 based on the digital code CODE5 and the digital code CODE6. Specifically, the image processing unit 41 calculates the pixel value VAL3 by subtracting the digital code CODE5 from the digital code CODE6 (CODE6-CODE5). That is, the imaging apparatus 1 calculates the pixel value VAL3 using the principle of the correlated double sampling and the digital code CODE5 corresponding to the P-phase data and the digital code CODE6 corresponding to the D-phase data.
  • the image processing unit 41 generates the pixel value VAL4 based on the digital code CODE7 and the digital code CODE8. Specifically, the image processing unit 41 calculates the pixel value VAL4 by subtracting the digital code CODE8 from the digital code CODE7 (CODE7-CODE8). In other words, the imaging device 1 uses the principle of so-called double data sampling (DDS; Double Data Sampling) to obtain the digital code CODE7, the floating diffusion FD, and the capacitive element FC before resetting the floating diffusion FD and the capacitive element FC. The pixel value VAL4 is calculated using the digital code CODE8 after the reset.
  • DDS Double Data Sampling
  • the image processing unit 41 generates the image PIC1 based on the pixel values VAL1 at all the imaging pixels P1 in the pixel array 9, and the image PIC2 based on the pixel values VAL2 at all the imaging pixels P1 in the pixel array 9. And PIC3 is generated based on the pixel values VAL3 at all the imaging pixels P1 in the pixel array 9, and the image PIC4 is generated based on the pixel values VAL4 at all the imaging pixels P1 in the pixel array 9. Then, the image processing unit 41 generates a captured image PICA by synthesizing these images PIC1 to PIC4.
  • a blanking period T20 at timings t11 to t12 is a so-called vertical blanking period, and the imaging device 1 does not perform the reading drive D2. That is, during this period, the signal line SGL does not transmit the pixel voltage VP related to the imaging pixel P1.
  • the imaging device 1 performs a voltage detection operation using the blanking period T20.
  • the voltage detection operation will be described in detail.
  • the AD conversion unit ADC of the reading unit 20 performs AD conversion based on the signal SIGV in the detection period M having the same length as the horizontal period H (FIG. 14) in the blanking period T20.
  • the reference signal generation unit 31 and the reading unit 20 perform the same operation as in the horizontal period H (FIG. 16).
  • the imaging control unit 30 sets the control signal SSELV (FIG. 4) to a high level.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the signal SIGV.
  • the imaging device 1 performs the voltage detection operation in a period corresponding to the period from the timing t21 to t41 in the horizontal period H (FIG. 16).
  • the detection operation of the power supply voltage VDDH will be described in detail as an example. The same applies to the detection operation of the power supply voltages VDDM and VDDL and the voltage Vbgr.
  • FIG. 20 illustrates an example of a voltage detection operation in the imaging apparatus 1.
  • FIG. 20 corresponds to FIG. 17A showing the operation in the first half of the horizontal period H. 20, (A) shows the waveform of the reference signal REF, (B) shows the waveform of the signal SIGV, and (C) shows the operation of the counter 25 in the AD conversion unit ADC.
  • Timing t111 corresponds to timing t11 in FIG. 17A
  • timing t121 corresponds to timing t12 in FIG. 17A
  • timing t131 corresponds to timing t13 in FIG. 17A
  • timing t141 corresponds to timing t41 in FIG. 17A.
  • the timing t151 corresponds to the timing t51 in FIG. 17A.
  • 21A and 21B show an operation example of the voltage sensor 33 in the voltage detection operation.
  • the selector ASEL is shown using a switch indicating a connection state.
  • the selector ASEL selects the voltage supplied from the switch SWH based on the control signal SASEL.
  • the selector ASEL switches the selection target in a time-sharing manner based on the control signal SASEL, so that the imaging device 1 performs the detection operation of the power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL, and the voltage Vbgr in a time-sharing manner. .
  • the switch SWH of the voltage sensor 33 selects a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDH to “3/4” based on the control signal SELSW as shown in FIG. 21A.
  • the amplifier AMPV amplifies the voltage supplied from the switch SWH via the selector ASEL, and outputs the amplified voltage as the signal SIGV.
  • the voltage VDDH 34 corresponding to the voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDH to “3/4” is supplied to the negative input terminal of the comparator 24 of the AD converter ADC (FIG. 20B).
  • the comparator 24 performs zero adjustment for electrically connecting the positive input terminal and the negative input terminal during the period from timing t121 to t122.
  • the comparator 24 finishes the zero adjustment and electrically disconnects the positive input terminal and the negative input terminal.
  • the reference signal generation unit 31 changes the voltage of the reference signal REF to the voltage V1 (FIG. 20A).
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the voltage VDDH34. This operation is the same as the operation in the conversion period T2 of the horizontal period H (FIG. 17A).
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the voltage VDDH 34, and the latch 26 of the AD conversion unit ADC outputs the count value CNT of the counter 25 as the digital code CODEA (FIG. 20C).
  • the switch SWH of the voltage sensor 33 selects a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDH to “1 ⁇ 2” based on the control signal SELSW.
  • the amplifier AMPV amplifies the voltage supplied from the switch SWH via the selector ASEL, and outputs the amplified voltage as the signal SIGV.
  • the voltage VDDH12 corresponding to the voltage obtained by dividing the power supply voltage VDDH by “1 ⁇ 2” is supplied to the negative input terminal of the comparator 24 of the AD conversion unit ADC (FIG. 20B).
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the voltage VDDH12. This operation is the same as the operation in the conversion period T3 of the horizontal period H (FIG. 17A).
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the voltage VDDH12, and the latch 26 of the AD conversion unit ADC outputs the count value CNT of the counter 25 as a digital code CODEB (FIG. 20C).
  • the calculation unit 43 of the voltage determination unit 42 calculates a digital value VALV based on the digital codes CODEA and CODEB supplied from the reading unit 20. Specifically, the voltage determination unit 42 calculates the digital value VALV by subtracting the digital code CODEA from the digital code CODEB (CODEB-CODEA). That is, the imaging apparatus 1 uses a so-called correlated double sampling principle and uses a digital code CODEA corresponding to P-phase (Pre-Charge phase) data and a digital code CODEB corresponding to D-phase (Data phase) data. Thus, the digital value VALV is calculated. Since the imaging apparatus 1 performs such correlated double sampling, the noise component included in the digital value VALV can be removed. In this way, the voltage determination unit 42 calculates a plurality of digital values VALV based on the digital codes CODEA and CODEB obtained from the plurality of AD conversion units ADC.
  • the calculation unit 43 generates a voltage code VCODE1 having a predetermined code system by performing calculation processing using the calibration parameter PCAL stored in the storage unit 8 based on the digital value VALV. In this way, the calculation unit 43 generates a plurality of voltage codes VCODE1 based on the plurality of digital values VALV obtained from the plurality of AD conversion units ADC.
  • the calculating part 43 produces
  • the value of a certain voltage code VCODE1 voltage code VCODE1A
  • the voltage code VCODE1A is corrected, for example, by performing an interpolation operation using the voltage code VCODE1 related to the AD converter ADC adjacent to the converter ADCA.
  • the calculation unit 43 generates one voltage code VCODE by obtaining an average value of values indicated by all the voltage codes VCODE1 including the corrected voltage code VCODE1A. Then, the calculation unit 43 outputs the voltage code VCODE generated in this way as a voltage code VCODEH corresponding to the power supply voltage VDDH.
  • the determination unit 44 of the voltage determination unit 42 confirms whether or not the value (voltage value) indicated by the voltage code VCODEH thus determined is within a predetermined range, and does not fall within the predetermined range. In this case, the imaging apparatus 1 activates the error flag signal XERR (low level).
  • Each voltage in the signal SIGV generated by the voltage sensor 33 may deviate from a desired voltage due to so-called manufacturing variations, impedance of the power supply wiring in the imaging device 1, and the like.
  • the voltage code VCODE1 also varies. Therefore, in the imaging device 1, for example, calibration is performed in an inspection process before shipment. Thereby, the voltage detection accuracy in the imaging device 1 can be increased.
  • the calibration process in the inspection process will be described in detail.
  • FIG. 22 shows an example of the calibration process in the inspection process.
  • FIG. 22 shows a calibration process of the power supply voltage VDDH. The same applies to the power supply voltages VDDM and VDDL and the voltage Vbgr.
  • the inspection apparatus sets the voltage of the power supply voltage VDDH to the voltage VDDH1 (for example, 3.1 V), and stores the voltage code VCODEH generated by the imaging apparatus 1 and an ideal voltage code corresponding to the voltage VDDH1. 8 (step S101).
  • the inspection apparatus sets the voltage of the power supply voltage VDDH to the voltage VDDH2 (for example, 3.5 V), and stores the voltage code VCODEH generated by the imaging apparatus 1 and an ideal voltage code corresponding to the voltage VDDH2 8 (step S102).
  • the calculation unit 43 of the voltage determination unit 42 of the imaging device 1 generates the calibration parameter PCAL based on the information stored in the storage unit 8 in steps S101 and S102 (step S103).
  • the calculation unit 43 subsequently obtains the voltage code VCODE1 using the calibration parameter PCAL generated in step S103, for example, using a more desirable conversion characteristic as indicated by a thick line in FIG.
  • the voltage code VCODE1 can be obtained.
  • the calculating part 43 produces
  • the inspection apparatus sets the voltage of the power supply voltage VDDH to the voltage VDDH1 (for example, 3.1V), acquires the voltage code VCODEH generated by the imaging apparatus 1, the voltage value indicated by the voltage code VCODEH, and the voltage It is confirmed that the voltage difference with the voltage value of VDDH1 is within an allowable range (step S104).
  • VDDH1 for example, 3.1V
  • the inspection apparatus sets the voltage of the power supply voltage VDDH to the voltage VDDH2 (for example, 3.5V), acquires the voltage code VCODEH generated by the imaging apparatus 1, and the voltage value indicated by the voltage code VCODEH and the voltage It is confirmed that the voltage difference with the voltage value of VDDH2 is within an allowable range (step S105).
  • VDDH2 for example, 3.5V
  • the imaging apparatus 1 detects three supplied power supply voltages VDD (power supply voltages VDDH, VDDM, and VDDL), and whether these power supply voltages VDD are within a predetermined range, respectively.
  • the error flag signal XERR is generated based on the confirmation result.
  • the imaging device 1 when the power supply voltage VDD is outside the predetermined range, the malfunction can be notified to an external device.
  • this apparatus can grasp that the malfunction is caused by the power supply voltage VDD.
  • this apparatus adjusts the voltage value of the power supply voltage VDD based on the error flag signal XERR, or Since the operation can be stopped, malfunction of the imaging apparatus 1 due to the power supply voltage VDD can be prevented in advance.
  • the imaging apparatus 1 detects the voltage Vbgr generated by the reference voltage generation unit 32, confirms whether the voltage Vbgr is within a predetermined range, and generates an error flag signal XERR based on the confirmation result. I tried to do it. Thereby, in the imaging device 1, when the voltage Vbgr is out of the predetermined range, the malfunction can be notified to an external device. As a result, the apparatus can stop the operation of the imaging apparatus 1 based on the error flag signal XERR, for example, and can prevent malfunction of the imaging apparatus 1 due to the power supply voltage VDD. .
  • the imaging device 1 since the imaging device 1 performs the voltage detection operation in the blanking period T20 (vertical blanking period), the voltage detection operation can be performed while performing the imaging operation. Thereby, in the imaging device 1, for example, when a problem occurs in the supply of the power supply voltage VDD, the problem can be detected and notified in a timely manner.
  • the AD conversion unit ADC generates a digital code CODE by performing AD conversion based on the signal SIGV generated by the voltage sensor 33, and the voltage determination unit 42 based on the digital code CODE.
  • a voltage code VCODE was generated.
  • the voltage determination unit 42 determines whether the power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL, and the voltage Vbgr are within predetermined ranges based on the voltage code VCODE.
  • the AD conversion unit ADC that performs AD conversion based on the pixel voltage VP performs AD conversion based on the signal SIGV generated by the voltage sensor 33, so that the voltage detection operation is performed. Since there is no need to provide a dedicated AD converter, the circuit configuration can be simplified.
  • the voltage determination unit 42 obtains an average value of the values indicated by the plurality of voltage codes VCODE1 based on the plurality of voltage codes VCODE1 related to the plurality of AD conversion units ADC, thereby obtaining one voltage code.
  • VCODE was calculated.
  • the imaging device 1 for example, when the value of a certain voltage code VCODE1 (voltage code VCODE1A) is greatly deviated from the values of a plurality of voltage codes VCODE1 other than the voltage code VCODE1A, as shown in FIG.
  • the voltage code VCODE1A is corrected by performing, for example, an interpolation operation using the voltage code VCODE1 related to the AD conversion unit ADC adjacent to the AD conversion unit ADCA related to the voltage code VCODE1A.
  • the reading unit 20 operates based on the power supply voltage VDDH and the power supply voltage VDDL, and the voltage determination unit 42 operates based on the power supply voltage VDDL.
  • the imaging apparatus 1 for example, when detecting the voltage of the power supply voltage VDDM, these circuits do not operate based on the power supply voltage VDDM. Therefore, the malfunction of the power supply voltage VDDM is detected more accurately. be able to.
  • the signal XERR1 is a so-called negative logic signal.
  • the signal XERR1 is at a low level (ground voltage VSSL).
  • the error flag signal XERR is at a low level, so that a failure can be notified.
  • the supplied three power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL and voltage Vbgr are detected, and it is confirmed whether or not these voltages are within a predetermined range, Since the error flag signal is generated based on the confirmation result, when these voltages are out of the predetermined range, the failure can be notified to an external device.
  • the voltage detection operation since the voltage detection operation is performed during the blanking period, the voltage detection operation can be performed while performing the imaging operation. The failure can be detected and notified.
  • the AD conversion unit generates a digital code by performing AD conversion based on the signal SIGV generated by the voltage sensor, and the voltage determination unit generates a voltage code based on the digital code. Since it is determined whether or not the power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL and the voltage Vbgr are within predetermined ranges based on this voltage code, the determination can be made with digital values. The accuracy can be increased and the circuit scale can be reduced.
  • the AD conversion unit that performs AD conversion based on the pixel voltage performs AD conversion based on the signal SIGV generated by the voltage sensor, the circuit configuration can be simplified.
  • the voltage determination unit obtains one voltage code by obtaining an average value of values indicated by the plurality of voltage codes based on the plurality of voltage codes related to the plurality of AD conversion units. Therefore, the voltage detection accuracy can be increased.
  • the voltage code related to the AD conversion unit adjacent to the AD conversion unit related to the voltage code Since the voltage code is corrected, for example, by performing an interpolation calculation using, voltage detection accuracy can be improved.
  • the reading unit operates based on the power supply voltage VDDH and the power supply voltage VDDL, and the voltage determination unit operates based on the power supply voltage VDDL. Therefore, for example, the voltage of the power supply voltage VDDM is detected. In this case, it is possible to detect the malfunction of the power supply voltage VDDM more accurately.
  • the voltage sensor 33 directly supplies the signal SIGV to the AD conversion unit ADC of the reading unit 20.
  • the present invention is not limited to this.
  • the signal may be supplied to the AD conversion unit of the reading unit via the pixel array.
  • the present modification will be described in detail with some examples.
  • FIG. 23 illustrates a configuration example of the imaging apparatus 1A according to the present modification.
  • the imaging device 1A includes a pixel array 9A, a reading unit 20A, and an imaging control unit 30A.
  • the pixel array 9A is provided with an imaging pixel region RG1 and a dummy pixel region RG2.
  • a plurality of imaging pixels P1 are arranged in the imaging pixel region RG1, and a plurality of dummy pixels P2 for one row are arranged in the dummy pixel region RG2.
  • the dummy pixel region RG2 is disposed above the imaging pixel region RG1 in the vertical direction (vertical direction in FIG. 23).
  • FIG. 24 shows a configuration example of the dummy pixel P2 in the dummy pixel region RG2.
  • the pixel array 9A has a control line SIGVL and a control line SELL in the dummy pixel region RG2.
  • the control line SIGVL extends in the horizontal direction (lateral direction in FIG. 24), and the signal SIGV is supplied to the control line SIGVL by the voltage sensor 33 of the imaging control unit 30A.
  • the control line SELL extends in the horizontal direction, and the signal SSEL is applied to the control line SELL by the scanning unit 10.
  • the dummy pixel P2 includes transistors AMP and SEL.
  • the gate of the transistor AMP is connected to the control line SIGVL, the power supply voltage VDDH is supplied to the drain, and the source is connected to the drain of the transistor SEL.
  • the gate of the transistor SEL is connected to the control line SELL, the drain is connected to the source of the transistor AMP, and the source is connected to the signal line SGL.
  • FIG. 25 shows a configuration example of the reading unit 20A.
  • the reading unit 20A includes a plurality of AD conversion units ADC2 (AD conversion units ADC2 [0], ADC2 [1], ADC2 [2], etc.
  • the AD conversion unit ADC2 is obtained by omitting the transistors 28 and 29 from the AD conversion unit ADC (FIG. 4) according to the above embodiment.
  • the transistor 28 corresponds to the transistor AMP in the dummy pixel P2 (FIG. 24), and the transistor 29 corresponds to the transistor SEL in the dummy pixel P2.
  • the imaging control unit 30A (FIG. 23) supplies control signals to the scanning unit 10, the reading unit 20A, and the signal processing unit 40, and controls the operation of these circuits, thereby controlling the operation of the imaging apparatus 1A. It is.
  • the voltage sensor 33 of the imaging control unit 30A supplies the signal SIGV to the plurality of dummy pixels P2 by supplying the generated signal SIGV to the control line SIGVL in the dummy pixel region RG2 of the pixel array 9A. .
  • the imaging device 1A can perform the voltage detection operation by operating the dummy pixel P2 using the blanking period T20, as in the imaging device 1 according to the above embodiment.
  • FIG. 26 shows a configuration example of another imaging apparatus 1B according to this modification.
  • the imaging device 1B includes a pixel array 9B, a reading unit 20A, an imaging control unit 30B, and a signal processing unit 40B.
  • the pixel array 9B is provided with an imaging pixel region RG1 and a dummy pixel region RG3.
  • a plurality of dummy pixels P2 for one column are arranged in the dummy pixel region RG3.
  • the dummy pixel region RG3 is disposed on the left in the horizontal direction (lateral direction in FIG. 26) of the imaging pixel region RG1.
  • the imaging control unit 30B supplies control signals to the scanning unit 10, the reading unit 20A, and the signal processing unit 40B, and controls the operation of these circuits, thereby controlling the operation of the imaging device 1B.
  • the voltage sensor 33 of the imaging control unit 30B supplies the generated signal SIGV to the plurality of dummy pixels P2 in the dummy pixel region RG3 of the pixel array 9B.
  • the signal processing unit 40B has a voltage determination unit 42B.
  • the voltage determination unit 42B generates the voltage code VCODE based on the digital code CODE obtained based on the signal SIGV included in the image signal DATA0.
  • the imaging apparatus 1B can perform a voltage detection operation while performing an imaging operation in a period other than the blanking period T20. Therefore, for example, when a problem occurs in the supply of the power supply voltage VDD, the time is more timely. The failure can be detected and notified.
  • the voltage determination unit 42 of the signal processing unit 40 has confirmed whether the power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL, and the voltage Vbgr are within the predetermined ranges, but the present invention is not limited to this. It is not something. Instead, for example, as in the imaging system 100C illustrated in FIG. 27, a processing device other than the imaging device has the power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL, and the voltage Vbgr within a predetermined range. You may check if is fit.
  • the imaging system 100C includes an imaging device 1C and a processing device 110C.
  • the imaging system 100 ⁇ / b> C corresponds to a specific example of “imaging device” in the present disclosure.
  • the imaging device 1C includes a signal processing unit 40C.
  • the signal processing unit 40C has a digital code output unit 49C.
  • the digital code output unit 49C outputs the digital code CODE obtained based on the signal SIGV in the vertical blanking period included in the image signal DATA0.
  • the processing apparatus 110C includes a voltage determination unit 111C and a storage unit 112C.
  • the voltage determination unit 111C is a voltage code VCODE (voltage codes VCODEH, VCODEM) indicating the voltage values of the power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL and the voltage Vbgr. , VCODEL, VCODER), and the error flag signal XERR is generated by checking whether the voltage values of the power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL and the voltage Vbgr are within a predetermined voltage range. It is.
  • the voltage determination unit 111C has the same configuration as the voltage determination unit 42 (FIG.
  • the storage unit 112C stores various setting information used in the voltage determination unit 111C.
  • the storage unit 112C includes a nonvolatile memory and a register. Yes.
  • the processing device 110C includes the voltage determination unit 111C.
  • the present invention is not limited to this. Instead of this, for example, a part of the circuit (for example, the arithmetic unit 43) included in the voltage determination unit 42 (FIG. 6) is provided in the signal processing unit of the imaging device, and the other circuit (for example, the determination unit 44) is provided. You may provide in the processing apparatus different from an imaging device.
  • the voltage detection operation of the power supply voltages VDDH, VDDM, VDDL and the voltage Vbgr is performed.
  • the present invention is not limited to this. For example, one or more of these may be omitted. Further, another voltage may be detected. This example of detecting another voltage will be described in detail below.
  • FIG. 28 illustrates a configuration example of the imaging control unit 30D in the imaging apparatus 1D according to the present modification.
  • the imaging control unit 30D includes a negative voltage generation unit 34D and a voltage sensor 33D.
  • the negative voltage generation unit 34D generates a voltage VCP that is a negative voltage.
  • the voltage sensor 33D includes a resistance circuit unit RN, a switch SWN, and a selector ASEL2.
  • the resistance circuit unit RN has a plurality (four in this example) of resistive elements connected in series.
  • a voltage VCP which is a negative voltage, is supplied to one end of the resistance circuit unit RN, and the other end is grounded.
  • the resistance circuit unit RN outputs a voltage obtained by dividing the voltage VCP into “3/4” and a voltage obtained by dividing the voltage VCP into “1/2”. Yes.
  • the switch SWH is based on the control signal SELSW generated by the imaging control unit 30D, and the voltage VCP is divided into “3/4” and the voltage VCP is divided into “1/2”. Is selected and the selected voltage is output.
  • the selector ASEL2 selects one of the voltages supplied from the switches SWH, SWR, SWM, SWL, and SWN based on the control signal SASEL2 generated by the imaging control unit 30D, and outputs the selected voltage It is.
  • FIG. 29 illustrates an example of a voltage detection operation in the imaging apparatus 1D.
  • 30A and 30B show an operation example of the voltage sensor 33D in the voltage detection operation.
  • the selector ASEL2 selects the voltage supplied from the switch SWN based on the control signal SASEL2.
  • the switch SWN of the voltage sensor 33D selects a voltage obtained by dividing the voltage VCP to “1 ⁇ 2” based on the control signal SELSW2, as shown in FIG. 30A.
  • the amplifier AMPV amplifies the voltage supplied from the switch SWN via the selector ASEL2, and outputs the amplified voltage as the signal SIGV.
  • the voltage VCP12 corresponding to the voltage obtained by dividing the voltage VCP by “1 ⁇ 2” is supplied to the negative input terminal of the comparator 24 of the AD conversion unit ADC (FIG. 20B).
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the voltage VCP12.
  • the switch SWN of the voltage sensor 33D selects a voltage obtained by dividing the voltage VCP to “3/4” based on the control signal SELSW2.
  • the amplifier AMPV amplifies the voltage supplied from the switch SWN via the selector ASEL2, and outputs the amplified voltage as the signal SIGV.
  • the voltage VCP 34 corresponding to the voltage obtained by dividing the voltage VCP to “3/4” is supplied to the negative input terminal of the comparator 24 of the AD conversion unit ADC (FIG. 20B).
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the voltage VCP34.
  • FIG. 31 illustrates a configuration example of the imaging apparatus 2.
  • the imaging device 2 includes a pixel array 59, a scanning unit 50, a reading unit 20, an imaging control unit 60, and a signal processing unit 70.
  • the pixel array 59 has a plurality of imaging pixels P11 arranged in a matrix. *
  • FIG. 32 illustrates a configuration example of the imaging pixel P11.
  • the pixel array 59 includes a plurality of control lines TGLL, a plurality of control lines RSTL, a plurality of control lines SELL, and a plurality of signal lines SGL.
  • the control line TGLL extends in the horizontal direction (lateral direction in FIG. 31), and a signal STG is applied to the control line TGLL by the scanning unit 50.
  • the control line RSTL extends in the horizontal direction, and the signal SRST is applied to the control line RSTL by the scanning unit 50.
  • the control line SELL extends in the horizontal direction, and the signal SSEL is applied to the control line SELL by the scanning unit 50.
  • the signal line SGL extends in the vertical direction (vertical direction in FIG. 31) and is connected to the reading unit 20.
  • the imaging pixel P11 includes a photodiode PD, a transistor TG, a transistor RST, a floating diffusion FD, and transistors AMP and SEL.
  • the transistors TG, RST, and SEL are N-type MOS transistors in this example.
  • the photodiode PD is a photoelectric conversion element that generates an amount of electric charge corresponding to the amount of received light and accumulates it inside.
  • the anode of the photodiode PD is grounded, and the cathode is connected to the source of the transistor TG.
  • the gate of the transistor TG is connected to the control line TGLL, the source is connected to the cathode of the photodiode PD, and the drain is connected to the floating diffusion FD.
  • the gate of the transistor RST is connected to the control line RSTL, the power supply voltage VDD is supplied to the drain, and the source is connected to the floating diffusion FD.
  • the imaging pixel P11 the transistor SEL is turned on based on the signal SSEL applied to the control line SELL, so that the imaging pixel P11 is electrically connected to the signal line SGL. Then, the imaging pixel P11 outputs the pixel voltage VP corresponding to the voltage in the floating diffusion FD to the signal line SGL as the signal SIG. Specifically, as described later, the imaging pixel P11 sequentially outputs two pixel voltages VP (VP11, VP12) in two periods (P-phase period TP and D-phase period TD) within a so-called horizontal period H. It is supposed to be.
  • FIG. 33 shows an example of the arrangement of the photodiodes PD.
  • “R” indicates a red color filter
  • “G” indicates a green color filter
  • “B” indicates a blue color filter.
  • the photodiodes PD are arranged in a matrix.
  • the scanning unit 50 sequentially drives the imaging pixels P11 in the pixel array 59 in units of pixel lines L based on an instruction from the imaging control unit 60.
  • the scanning unit 50 includes an address decoder 11, a logic unit 52, and a driver unit 53.
  • the logic unit 52 generates signals STG1, SRST1, and SSEL1 corresponding to the pixel lines L based on instructions from the address decoder 11, respectively.
  • the driver unit 53 generates signals STG, SRST, and SSEL corresponding to each pixel line L based on the signals STG1, SRST1, and SSEL1 corresponding to each pixel line L, respectively.
  • the imaging control unit 60 (FIG. 31) supplies control signals to the scanning unit 50, the reading unit 20, and the signal processing unit 70, and controls the operation of these circuits, thereby controlling the operation of the imaging device 2. It is.
  • the imaging control unit 60 includes a reference signal generation unit 61.
  • the reference signal generation unit 61 generates a reference signal REF.
  • the reference signal REF has a so-called ramp waveform in which the voltage level gradually decreases with the passage of time in two periods (P-phase period TP and D-phase period TD) in which AD conversion is performed.
  • the signal processing unit 70 has an image processing unit 71.
  • the image processing unit 71 performs predetermined image processing on the image indicated by the image signal DATA0.
  • the accumulation start drive D1 and the read drive D2 are performed.
  • FIG. 34 illustrates an operation example of the imaging apparatus 2,
  • A shows the waveform of the horizontal synchronization signal XHS
  • B shows the signal on the control line RSTL (0) related to the 0th pixel line L.
  • the waveform of SRST (0) is shown
  • C shows the waveform of signal STG (0) in the control line TGLL (0) related to the 0th pixel line L
  • D shows the waveform related to the 0th pixel line L.
  • the waveform of the signal SSEL (0) in the control line SELL (0) is shown
  • (E) shows the waveform of the signal SRST (1) in the control line RSTL (1) related to the first pixel line L
  • (F) is The waveform of the signal STG (1) in the control line TGLL (1) related to the first pixel line L
  • (G) shows the signal SSEL (1) in the control line SELL (1) related to the first pixel line L.
  • (H) is the second The waveform of the signal SRST (2) in the control line RSTL (2) related to the elementary line L is shown
  • (I) shows the waveform of the signal STG (2) in the control line TGLL (2) related to the second pixel line L.
  • (J) shows the waveform of the signal SSEL (2) in the control line SELL (2) related to the second pixel line L.
  • the scanning unit 50 sets the transistors TG and RST to the on state in a predetermined period within the horizontal period H in units of pixel lines L in order from the top in the vertical direction. Is turned off. As a result, in each of the plurality of imaging pixels P11, charges are accumulated in the accumulation period T10 until the reading drive D2 is performed.
  • the scanning unit 50 controls the operations of the transistors TG, RST, and SEL in units of pixel lines L in order from the top in the vertical direction, for example. Thereby, each of the plurality of imaging pixels P11 sequentially outputs two pixel voltages VP (VP11, VP12).
  • the reading unit 20 performs AD conversion based on these two pixel voltages VP11 and VP12 and outputs a digital code CODE.
  • FIG. 35 illustrates an operation example of the reading drive D2 in the imaging pixel P11A of interest, where (A) illustrates the waveform of the horizontal synchronization signal XHS, (B) illustrates the waveform of the signal SRST, and (C). Indicates the waveform of the signal STG, (D) indicates the waveform of the signal SSEL, (E) indicates the waveform of the reference signal REF, (F) indicates the waveform of the signal SIG, and (G) indicates the AD converter ADC. (H) shows the waveform of the clock signal CLK, and (I) shows the count value CNT in the counter 25 of the AD converter ADC.
  • the reference signal REF in FIG. 35E shows a waveform at the positive input terminal of the comparator 24, and the signal SIG in FIG. 35F shows a waveform at the negative input terminal of the comparator 24.
  • the scanning unit 50 in a certain horizontal period (H), the scanning unit 50 first performs a reset operation on the imaging pixel P11A, and the AD conversion unit ADC outputs the imaging pixel P11A in the subsequent P-phase period TP. AD conversion is performed based on the pixel voltage VP11. Then, the scanning unit 50 performs a charge transfer operation on the imaging pixel P11A, and the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the pixel voltage VP12 output from the imaging pixel P11A in the D-phase period TD. This operation will be described in detail below.
  • the scanning unit 50 changes the voltage of the signal SSEL from the low level to the high level at the timing t92 (FIG. 35D).
  • the transistor SEL is turned on, and the imaging pixel P11A is electrically connected to the signal line SGL.
  • the scanning unit 50 changes the voltage of the signal SRST from the low level to the high level (FIG. 35B).
  • the transistor RST is turned on, and the voltage of the floating diffusion FD is set to the power supply voltage VDD (reset operation).
  • the scanning unit 50 changes the voltage of the signal SRST from a high level to a low level (FIG. 35B). Thereby, in the imaging pixel P11A, the transistor RST is turned off.
  • the comparator 24 performs zero adjustment for electrically connecting the positive input terminal and the negative input terminal during the period of timing t94 to t95.
  • the comparator 24 ends the zero adjustment and electrically disconnects the positive input terminal and the negative input terminal. Then, at the timing t95, the reference signal generation unit 61 changes the voltage of the reference signal REF to the voltage V1 (FIG. 35E).
  • the imaging pixel P11A the transistor SEL is turned on, and the transistors TG and RST are turned off.
  • the floating diffusion FD holds charges when the floating diffusion FD is reset during the period from timing t93 to t94.
  • the imaging pixel P11A outputs a pixel voltage VP (pixel voltage VP11) corresponding to the voltage in the floating diffusion FD at this time.
  • the reading unit 20 performs AD conversion based on the pixel voltage VP11. Specifically, first, at timing t96, the imaging control unit 60 starts generating the clock signal CLK (FIG. 35 (H)), and at the same time, the reference signal generating unit 61 sets the voltage of the reference signal REF. Then, the voltage V1 starts to decrease with a predetermined change degree (FIG. 35E). In response to this, the counter 25 of the AD conversion unit ADC starts a count operation and sequentially changes the count value CNT (FIG. 35I).
  • the comparator 24 of the AD conversion unit ADC changes the voltage of the signal CMP from a high level to a low level (FIG. 35 (G)).
  • the counter 25 stops the counting operation (FIG. 35 (I)).
  • the imaging control unit 60 stops generating the clock signal CLK with the end of the P-phase period TP (FIG. 35 (H)).
  • the reference signal generator 61 stops changing the voltage of the reference signal REF, and changes the voltage of the reference signal REF to the voltage V1 at the subsequent timing t99 (FIG. 35E). Accordingly, since the voltage of the reference signal REF exceeds the pixel voltage VP11 (FIGS. 35E and 35F), the comparator 24 of the AD conversion unit ADC changes the voltage of the signal CMP from a low level to a high level. (FIG. 35 (G)).
  • the counter 25 of the AD conversion unit ADC inverts the polarity of the count value CNT based on the control signal CC (FIG. 35 (I)).
  • the scanning unit 50 changes the voltage of the signal STG from the low level to the high level (FIG. 35C).
  • the transistor TG is turned on, and as a result, charges generated in the photodiode PD are transferred to the floating diffusion FD (charge transfer operation).
  • the voltage of the signal SIG decreases (FIG. 35 (F)).
  • the scanning unit 50 changes the voltage of the signal STG from the high level to the low level (FIG. 35C).
  • the transistor TG is turned off.
  • the imaging pixel P11A the transistor SEL is turned on, and the transistors TG and RST are turned off.
  • the floating diffusion FD holds the charge transferred from the photodiode PD during the period from the timing t101 to t102.
  • the imaging pixel P11A outputs a pixel voltage VP (pixel voltage VP12) corresponding to the voltage in the floating diffusion FD at this time.
  • the reading unit 20 performs AD conversion based on the pixel voltage VP12. Specifically, first, at timing t103, the imaging control unit 60 starts generating the clock signal CLK (FIG. 35H), and at the same time, the reference signal generating unit 61 sets the voltage of the reference signal REF. Then, the voltage V1 starts to decrease with a predetermined change degree (FIG. 35E). In response to this, the counter 25 of the AD conversion unit ADC starts a count operation and sequentially changes the count value CNT (FIG. 35I).
  • the voltage of the reference signal REF falls below the pixel voltage VP12 (FIGS. 35E and 35F).
  • the comparator 24 of the AD conversion unit ADC changes the voltage of the signal CMP from a high level to a low level (FIG. 35 (G)).
  • the counter 25 stops the counting operation (FIG. 35 (I)).
  • the AD conversion unit ADC obtains the count value CNT corresponding to the difference between the pixel voltages VP11 and VP12.
  • the latch 26 of the AD conversion unit ADC outputs the count value CNT as a digital code CODE.
  • the imaging control unit 60 stops generating the clock signal CLK with the end of the D-phase period TD ((H) in FIG. 35).
  • the reference signal generation unit 61 stops changing the voltage of the reference signal REF, and changes the voltage of the reference signal REF to the voltage V2 at the subsequent timing t106 (FIG. 35E). Accordingly, since the voltage of the reference signal REF exceeds the pixel voltage VP12 (FIGS. 35E and 35F), the comparator 24 of the AD conversion unit ADC changes the voltage of the signal CMP from a low level to a high level. (FIG. 35 (G)).
  • the scanning unit 50 changes the voltage of the signal SSEL from a high level to a low level (FIG. 35D). Thereby, in the imaging pixel P11A, the transistor SEL is turned off, and the imaging pixel P11A is electrically disconnected from the signal line SGL.
  • the counter 25 of the AD conversion unit ADC resets the count value CNT to “0” based on the control signal CC (FIG. 35 (I)).
  • the imaging device 2 performs the counting operation based on the pixel voltage VP11 in the P-phase period TP, and after reversing the polarity of the count value CNT, performs the counting operation based on the pixel voltage VP12 in the D-phase period TD. I did it. Thereby, the imaging device 2 can acquire the digital code CODE corresponding to the difference voltage between the pixel voltages VP11 and VP12. Since the imaging device 2 performs such correlated double sampling, the noise component included in the pixel voltage VP12 can be removed, and as a result, the image quality of the captured image can be improved.
  • the imaging device 2 performs a voltage detection operation using the blanking period T20, as in the imaging device 1 according to the above embodiment.
  • the AD conversion unit ADC of the reading unit 20 performs AD conversion based on the signal SIGV in the detection period M having the same length as the horizontal period H (FIG. 35) in the blanking period T20.
  • the reference signal generation unit 61 and the reading unit 20 perform the same operation as in the horizontal period H (FIG. 35).
  • the imaging control unit 60 sets the control signal SSELV (FIG. 4) to a high level.
  • the transistor 29 is turned on, and a signal corresponding to the signal SIGV generated by the voltage sensor 33 is compared via the transistor 29 and the capacitive element 22. It is supplied to 24 negative input terminals.
  • the AD conversion unit ADC performs AD conversion based on the voltage VDDH34 in the signal SIGV in the P-phase period TP, and also performs the signal SIGV in the D-phase period TD, as in the case of the above embodiment (FIG. 20).
  • a digital code CODE is generated by performing AD conversion on the basis of the voltage VDDH12.
  • the calculation unit 43 of the voltage determination unit 42 uses the digital code CODE as the digital value VALV, and performs a calculation process based on the digital value VALV, thereby generating a voltage code VCODE1 having a predetermined code system.
  • the calculation unit 43 generates a plurality of voltage codes VCODE1 based on the plurality of digital values VALV obtained from the plurality of AD conversion units ADC.
  • the calculating part 43 produces
  • the imaging device 1E includes a pixel array 9E, a scanning unit 10E, readout units 20E1 and 20E2, an imaging control unit 30E, and a signal processing unit 40E.
  • the even-numbered (0th, 2nd, 4th,...) Signal line SGL of the pixel array 9E is connected to the readout unit 20E1, and the odd-numbered (1st, 3rd, 5th,...) Signal of the pixel array 9E.
  • the line SGL is connected to the reading unit 20E2.
  • the control lines TGLL, FDGL, RSTL, FCGL, TGSL, SELL are connected to the scanning unit 10E.
  • the scanning unit 10E includes a logic unit 12E and a driver unit 13E.
  • the reading unit 20E1 generates an image signal DATAE1 by performing AD conversion based on the signal SIG supplied from the pixel array 9E via the even-numbered signal line SGL.
  • the reading unit 20E2 generates an image signal DATAE2 by performing AD conversion based on the signal SIG supplied from the pixel array 9E via the odd-numbered signal line SGL.
  • the signal processing unit 40E performs signal processing on the image indicated by the image signals DATAE1 and DATAE2.
  • each AD conversion unit ADC is connected to a plurality of imaging pixels P1 for one column in the pixel array 9, but the present invention is not limited to this.
  • FIG. Like the imaging device 1F shown, each AD conversion unit ADC may be connected to a plurality of imaging pixels P1 belonging to a predetermined area.
  • the imaging device 1F is formed on two semiconductor substrates 401 and 402.
  • a pixel array 9 is formed on the semiconductor substrate 401.
  • the pixel array 9 is divided into a plurality (21 in this example) of area AR, and each area AR includes a plurality (160 in this example) of imaging pixels P1.
  • the reading unit 20 is formed on the semiconductor substrate 402.
  • the AD conversion unit ADC connected to the plurality of imaging pixels P1 belonging to the area AR is formed in the semiconductor substrate 402 in each of the plurality of regions corresponding to the plurality of areas AR in the semiconductor substrate 401. ing.
  • the semiconductor substrate 401 and the semiconductor substrate 402 are overlapped and electrically connected to each other by a connection portion 403 using, for example, a Cu—Cu connection.
  • the pixel array 9 is divided into 21 areas AR.
  • the present invention is not limited to this.
  • the pixel array 9 may be divided into 20 areas or less or 22 areas AR or more. Good.
  • 160 image pickup pixels P1 are provided in each area AR.
  • the present invention is not limited to this.
  • 159 or less or 161 or more image pickup pixels P1 are provided. Also good.
  • FIG. 38 illustrates a usage example of the imaging device 1 and the like according to the above embodiment.
  • the imaging device 1 and the like described above can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray as follows.
  • Devices for taking images for viewing such as digital cameras and mobile devices with camera functions
  • Safe driving such as automatic stop, recognition of driver status, etc.
  • Device and user gestures used for traffic such as in-vehicle sensors that capture the back, surroundings, and interiors, surveillance cameras that monitor traveling vehicles and roads, and ranging sensors that measure distances between vehicles
  • Devices used for home appliances such as televisions, refrigerators, air conditioners, etc.
  • Equipment used for medical and health care, surveillance cameras for crime prevention, cameras used for security such as cameras for personal authentication, skin measuring devices for photographing skin, and scalp
  • Equipment for sports use such as action cameras for sports applications, wearable cameras, etc., equipment for sports use, cameras for monitoring the condition of fields and crops, etc.
  • Equipment for sports use such as action cameras for sports applications, wearable cameras, etc., equipment for sports use, cameras for monitoring the condition of fields and crops, etc.
  • Equipment for sports use such as action
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device that is mounted on any type of mobile body such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. May be.
  • FIG. 39 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside vehicle information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 includes a driving force generator for generating a driving force of a vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism that adjusts and a braking device that generates a braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as a headlamp, a back lamp, a brake lamp, a blinker, or a fog lamp.
  • the body control unit 12020 can be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
  • the body system control unit 12020 receives input of these radio waves or signals, and controls a door lock device, a power window device, a lamp, and the like of the vehicle.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 detects information outside the vehicle on which the vehicle control system 12000 is mounted.
  • the imaging unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image outside the vehicle and receives the captured image.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 may perform an object detection process or a distance detection process such as a person, a car, an obstacle, a sign, or a character on a road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal corresponding to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output an electrical signal as an image, or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared rays.
  • the vehicle interior information detection unit 12040 detects vehicle interior information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects a driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the vehicle interior information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated or it may be determined whether the driver is asleep.
  • the microcomputer 12051 calculates a control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside / outside the vehicle acquired by the vehicle outside information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit A control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes an ADAS (Advanced Driver Assistance System) function including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following traveling based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintaining traveling, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning, etc. It is possible to perform cooperative control for the purpose.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform cooperative control for the purpose of automatic driving that autonomously travels without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the vehicle outside information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamp according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the outside information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of anti-glare, such as switching from a high beam to a low beam. It can be carried out.
  • the sound image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of sound and image to an output device capable of visually or audibly notifying information to a vehicle occupant or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
  • FIG. 40 is a diagram illustrating an example of an installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as the imaging unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at positions such as a front nose, a side mirror, a rear bumper, a back door, and an upper part of a windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12101 provided in the front nose and the imaging unit 12105 provided in the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirror mainly acquire an image of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided in the rear bumper or the back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100.
  • the forward images acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 40 shows an example of the shooting range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 The imaging range of the imaging part 12104 provided in the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, an overhead image when the vehicle 12100 is viewed from above is obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, the distance to each three-dimensional object in the imaging range 12111 to 12114 and the temporal change in this distance (relative speed with respect to the vehicle 12100).
  • a predetermined speed for example, 0 km / h or more
  • the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in advance before the preceding vehicle, and can perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like.
  • automatic brake control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like autonomously traveling without depending on the operation of the driver can be performed.
  • the microcomputer 12051 converts the three-dimensional object data related to the three-dimensional object to other three-dimensional objects such as a two-wheeled vehicle, a normal vehicle, a large vehicle, a pedestrian, and a utility pole based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles.
  • the microcomputer 12051 identifies obstacles around the vehicle 12100 as obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see.
  • the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 is connected via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration or avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving assistance for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition is, for example, whether or not the user is a pedestrian by performing a pattern matching process on a sequence of feature points indicating the outline of an object and a procedure for extracting feature points in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras. It is carried out by the procedure for determining.
  • the audio image output unit 12052 When the microcomputer 12051 determines that there is a pedestrian in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 has a rectangular contour line for emphasizing the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled so as to be superimposed and displayed.
  • voice image output part 12052 may control the display part 12062 so that the icon etc. which show a pedestrian may be displayed on a desired position.
  • the vehicle control system 12000 can detect whether the power supply voltage VDD supplied to the imaging unit 12031 is normal and whether the voltage Vbgr generated in the imaging unit 12031 is normal. If one or more of these voltages are abnormal, for example, the vehicle outside information detection unit 12030 in the vehicle control system 12000 notifies the imaging unit 12031 by notifying the microcomputer 12051 of the detection result. It is possible to grasp that a failure has occurred.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 corresponds to a specific example of “processing device” in the present disclosure.
  • the function of controlling the vehicle can be limited based on the detection result.
  • the vehicle control function include a vehicle collision avoidance or collision mitigation function, a following traveling function based on the inter-vehicle distance, a vehicle speed maintaining traveling function, a vehicle collision warning function, a vehicle lane departure warning function, and the like.
  • the function of controlling the vehicle can be limited or prohibited.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 vehicle control system 12000 can control the brake, engine output, and transmission. As a result, the vehicle control system 12000 can prevent an accident caused by a false detection based on a voltage abnormality in the imaging unit 12031.
  • the vehicle control system 12000 when the vehicle control system 12000 includes two redundant imaging units 12031 (imaging units 12031A and 12031B), it is determined that the voltage in one imaging unit 12031A is abnormal, and the imaging unit 12031A When a problem is suspected, the other imaging unit 12031B may be operated. Further, for example, the vehicle control system 12000 includes a distance measuring unit (for example, a LIDAR device (Light Detection and Ranging) or a TOF (Time Of Flight) image sensor) that detects a distance to an object in addition to the imaging unit 12031. If it is determined that the voltage at the imaging unit 12031 is abnormal, the distance measuring unit may be operated. In this case, since at least the distance to the object can be detected, it is possible to prevent an accident caused by erroneous detection based on voltage abnormality in the imaging unit 12031.
  • a distance measuring unit for example, a LIDAR device (Light Detection and Ranging) or a TOF (Time Of Flight) image sensor
  • the reading unit 20 outputs the digital codes CODE2 and CODE3, and the image processing unit 41 subtracts the digital code CODE2 from the digital code CODE3 (CODE3-CODE2).
  • the pixel value VAL1 is calculated, but the present invention is not limited to this.
  • the reading unit 20 inverts the polarity of the count value CNT after the conversion period T2 to thereby convert the digital codes CODE2 and CODE3.
  • a digital code CODE corresponding to the difference may be output.
  • the reading unit 20 outputs the digital codes CODE1 and CODE4, and the image processing unit 41 subtracts the digital code CODE1 from the digital code CODE4 (CODE4-CODE1).
  • the pixel value VAL2 is calculated, but the present invention is not limited to this.
  • the AD conversion unit ADC of the reading unit 20 temporarily stores the count value CNT at that time after the conversion period T1, and stores the count value CNT in the counter 25 before the conversion period T4.
  • the polarity of the count value CNT may be reversed.
  • the image processing unit 41 can obtain the digital code CODE corresponding to the difference between the digital codes CODE1 and CODE4 as in the case of the imaging device 2 according to the modification 4 (FIG. 35).
  • the imaging device 1 is not limited to the configuration shown in FIG. 1 and the like, and may be changed as appropriate.
  • the imaging device 2 is not limited to the configuration illustrated in FIG. 31 and the like, and may be appropriately changed.
  • an imaging unit capable of performing an imaging operation
  • a data generation unit capable of generating first power supply voltage data according to a first power supply voltage supplied to the imaging unit
  • An image pickup apparatus comprising: a flag generation unit capable of generating a flag signal for the first power supply voltage by comparing the first power supply voltage data with the first reference data.
  • the data generation unit A conversion unit capable of performing AD conversion; The imaging apparatus according to (1), wherein the conversion unit can generate the first power supply voltage data by performing the AD conversion based on the first power supply voltage.
  • a voltage detection unit capable of generating a first detection voltage and a second detection voltage according to the first power supply voltage
  • the data generation unit is configured so that the conversion unit performs the AD conversion based on the first detection voltage in the first period, and the AD based on the second detection voltage in the second period.
  • the imaging device according to (2), wherein the first power supply voltage data can be generated based on a difference from the result of the conversion.
  • the data generation unit converts the result of the AD conversion based on the first power supply voltage by the conversion unit into data having a predetermined code system, thereby converting the first power supply voltage data.
  • the imaging device further including an arithmetic unit that generates (5)
  • the conversion unit includes a plurality of conversion circuits capable of performing the AD conversion based on the first power supply voltage,
  • the imaging device any one of (2) to (4), wherein the data generation unit can generate the first power supply voltage data based on a result of the AD conversion by the plurality of conversion circuits.
  • (6) The imaging device according to (5), wherein the data generation unit is capable of generating the first power supply voltage data based on an average value of the AD conversion results by the plurality of conversion circuits.
  • the imaging unit includes an imaging pixel capable of outputting a pixel voltage
  • the data generator is A conversion unit capable of performing AD conversion;
  • the conversion unit can generate the first power supply voltage data by performing the AD conversion based on the first power supply voltage, and the conversion unit performs the AD conversion based on the pixel voltage.
  • the pixel voltage data can be generated by the imaging device according to any one of (1) to (6).
  • a voltage detection unit that can generate a detection voltage corresponding to the first power supply voltage and supply the detection voltage to the conversion unit;
  • a voltage detection unit that generates a detection voltage according to the first power supply voltage;
  • the imaging apparatus according to (7), wherein the imaging unit further includes a signal line capable of transmitting the pixel voltage and the detection voltage to the conversion unit.
  • the flag generation unit can generate the flag signal by further comparing the first power supply voltage data and second reference data. Any one of (1) to (10) The imaging device described.
  • the data generation unit and the flag generation unit include a circuit that operates with a second power supply voltage.
  • the data generation unit can generate voltage data corresponding to the predetermined voltage, The imaging device according to any one of (1) to (12), wherein the flag generation unit is capable of generating the flag signal by comparing the voltage data with third reference data. (14) The imaging device according to (13), wherein the data generation unit is capable of generating the first power supply voltage data in a third period and generating the voltage data in a fourth period. . (15) The data generation unit can generate second power supply voltage data according to the second power supply voltage, The imaging device according to any one of (1) to (14), wherein the flag generation unit is capable of generating the flag signal by comparing the second power supply voltage data and fourth reference data. .
  • the imaging device An imaging unit capable of performing an imaging operation;
  • a data generation unit capable of generating first power supply voltage data according to a first power supply voltage supplied to the imaging unit;
  • a flag generation unit capable of generating a flag signal for the first power supply voltage by comparing the first power supply voltage data and the first reference data;
  • the said processing apparatus can implement one or both of the notification to a driver and the restriction

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Abstract

本開示の撮像装置は、撮像動作を行うことが可能な撮像部と、撮像部に供給される第1の電源電圧に応じた第1の電源電圧データを生成可能なデータ生成部と、第1の電源電圧データと第1の参照データとを比較することにより、第1の電源電圧についてのフラグ信号を生成可能なフラグ生成部とを備える。

Description

撮像装置、撮像システム、および撮像方法
 本開示は、撮像動作を行う撮像装置、撮像システム、および撮像方法に関する。
 撮像装置には、例えば不具合が生じた場合にその不具合を検出するものがある(例えば、特許文献1)。
特開2002-027196号公報
 撮像装置では、このように、不具合が生じた場合に、その不具合を検出できることが望まれている。
 不具合が生じた場合に、その不具合を検出できることができる撮像装置、撮像システム、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、撮像部と、データ生成部と、フラグ生成部とを備えている。撮像部は、撮像動作を行うことが可能なものである。データ生成部は、撮像部に供給される第1の電源電圧に応じた第1の電源電圧データを生成可能なものである。フラグ生成部は、第1の電源電圧データと第1の参照データとを比較することにより、第1の電源電圧についてのフラグ信号を生成可能なものである。
 ここで、「撮像装置」とは、いわゆるイメージセンサ単体に限定されるものではなく、デジタルカメラやスマートフォンなど、撮像機能を有する電子機器を含むものである。 
 本開示の一実施の形態における撮像システムは、撮像装置と、処理装置とを備えている。撮像装置は、車両に搭載され、前記車両の周辺領域を撮像して画像を生成可能なものである。処理装置は、車両に搭載され、前記画像に基づいて、前記車両を制御する機能に関する処理を実行可能なものである。上記撮像装置は、撮像部と、データ生成部と、フラグ生成部とを有している。撮像部は、撮像動作を行うことが可能なものである。データ生成部は、撮像部に供給される第1の電源電圧に応じた第1の電源電圧データを生成可能なものである。フラグ生成部は、第1の電源電圧データと第1の参照データとを比較することにより、第1の電源電圧についてのフラグ信号を生成可能なものである。上記処理装置は、前記フラグ信号に基づいて、ドライバへの通知および前記車両を制御する機能の制限のうちの一方または双方を実施可能である。
 本開示の一実施の形態における撮像方法は、撮像動作を行い、撮像動作を行う際に供給される第1の電源電圧に応じた第1の電源電圧データを生成し、第1の電源電圧データと第1の参照データとを比較することにより、第1の電源電圧についてのフラグ信号を生成するものである。
 本開示の一実施の形態における撮像装置、撮像システム、および撮像方法では、撮像動作が行われるとともに、第1の電源電圧に応じた第1の電源電圧データが生成される。そして、第1の電源電圧データと第1の参照データとが比較されることにより、第1の電源電圧についてのフラグ信号が生成される。 
 本開示の一実施の形態における撮像装置、撮像システム、および撮像方法によれば、第1の電源電圧に応じた第1の電源電圧データを生成し、第1の電源電圧データと第1の参照データとを比較することによりフラグ信号を生成したので、不具合を検出することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果があってもよい。
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に示した画素アレイの一構成例を表す回路図である。 図1に示した画素アレイの一構成例を表す説明図である。 図1に示した読出部の一構成例を表す回路図である。 図1に示した電圧センサの一構成例を表す回路図である。 図1に示した電圧判定部の一構成例を表すブロック図である。 図6に示した演算部の一動作例を表す他の説明図である。 図6に示した演算部の一動作例を表す他の説明図である。 図6に示した演算部の他の動作例を表す説明図である。 図6に示した判定部の一動作例を表す説明図である。 図1に示したエラーフラグ信号を出力する回路の一構成例を表す説明図である。 図10に示したエラーフラグ信号の一例を表す説明図である。 図1に示した撮像装置の回路配置の一例を表す説明図である。 図1に示した撮像装置の一構成例を表す説明図である。 図1に示した撮像装置の他の回路配置の一例を表す説明図である。 図1に示した撮像装置の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一動作例を表すタイミング波形図である。 図1に示した撮像装置の一動作例を表す他のタイミング波形図である。 図1に示した撮像装置の一動作例を表す他のタイミング波形図である。 図1に示した撮像装置の一動作状態を表す説明図である。 図1に示した撮像装置の他の動作状態を表す説明図である。 図1に示した撮像装置の他の動作状態を表す説明図である。 図1に示した撮像装置における画像合成の一例を表す説明図である。 図1に示した撮像装置における電圧検出動作の一例を表すタイミング波形図である。 図20に示した電圧検出動作における電圧センサの一動作例を表す説明図である。 図20に示した電圧検出動作における電圧センサの一動作例を表す他の説明図である。 キャリブレーション処理の一例を表すフローチャートである。 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23に示したダミー画素の一構成例を表す回路図である。 図23に示した読出部の一構成例を表す回路図である。 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。 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。 他の変形例に係る電圧センサの一構成例を表すブロック図である。 他の変形例に係る電圧検出動作の一例を表すタイミング波形図である。 図29に示した電圧検出動作における電圧センサの一動作例を表す説明図である。 図29に示したにおける電圧センサの一動作例を表す他の説明図である。 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31に示した撮像画素の一構成例を表す回路図である。 図31に示した画素アレイの一構成例を表す説明図である。 図31に示した撮像装置の一動作例を表すタイミング波形図である。 図31に示した撮像装置の一動作例を表す他のタイミング波形図である。 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。 他の変形例に係る撮像装置の一実装例を表す説明図である。 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.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。撮像装置1は、画素アレイ9と、走査部10と、読出部20と、撮像制御部30と、信号処理部40と、記憶部8とを備えている。
 撮像装置1には、後述するように3つの電源電圧VDD(電源電圧VDDH,VDDM,VDDL)が供給され、撮像装置1は、これらの電源電圧VDDに基づいて動作する。電源電圧VDDHは、主に、撮像装置1内のアナログ回路に供給される電源電圧であり、例えば3.3Vである。電源電圧VDDMは、主に、撮像装置1の入出力バッファに供給される電源電圧であり、例えば1.8Vである。電源電圧VDDLは、主に、撮像装置1内の論理回路に供給される電源電圧であり、例えば1.1Vである。
 画素アレイ9は、複数の撮像画素P1がマトリックス状に配置されたものである。撮像画素P1は、フォトダイオードを有し、その撮像画素P1に係る画素電圧VPを生成するものである。
 図2は、撮像画素P1の一構成例を表すものである。画素アレイ9は、複数の制御線TGLLと、複数の制御線FDGLと、複数の制御線RSTLと、複数の制御線FCGLと、複数の制御線TGSLと、複数の制御線SELLと、複数の信号線SGLとを有している。制御線TGLLは、水平方向(図1における横方向)に延伸するものであり、制御線TGLLには、走査部10により信号STGLが印加される。制御線FDGLは、水平方向に延伸するものであり、制御線FDGLには、走査部10により信号SFDGが印加される。制御線RSTLは、水平方向に延伸するものであり、制御線RSTLには、走査部10により信号SRSTが印加される。制御線FCGLは、水平方向に延伸するものであり、制御線FCGLには、走査部10により信号SFCGが印加される。制御線TGSLは、水平方向に延伸するものであり、制御線TGSLには、走査部10により信号STGSが印加される。制御線SELLは、水平方向に延伸するものであり、制御線SELLには、走査部10により信号SSELが印加される。信号線SGLは、垂直方向(図1における縦方向)に延伸するものであり、読出部20に接続されている。
 撮像画素P1は、フォトダイオードPD1と、トランジスタTGLと、フォトダイオードPD2と、トランジスタTGSと、容量素子FCと、トランジスタFCG,RST,FDGと、フローティングディフュージョンFDと、トランジスタAMP,SELとを有している。トランジスタTGL,TGS,FCG,RST,FDG,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PD1は、受光量に応じた量の電荷を生成して内部に蓄積する光電変換素子である。フォトダイオードPD1が光を受光可能な受光領域は、フォトダイオードPD2が光を受光可能な受光領域よりも広いものである。フォトダイオードPD1のアノードは接地され、カソードはトランジスタTGLのソースに接続されている。
 トランジスタTGLのゲートは制御線TGLLに接続され、ソースはフォトダイオードPD1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に接続されている。
 フォトダイオードPD2は、受光量に応じた量の電荷を生成して内部に蓄積する光電変換素子である。フォトダイオードPD2が光を受光可能な受光領域は、フォトダイオードPD1が光を受光可能な受光領域よりも狭いものである。フォトダイオードPD2のアノードは接地され、カソードはトランジスタTGSのソースに接続されている。
 トランジスタTGSのゲートは制御線TGSLに接続され、ソースはフォトダイオードPD2のカソードに接続され、ドレインは容量素子FCの一端、およびトランジスタFCGのソースに接続されている。
 容量素子FCの一端はトランジスタTGSのドレインおよびトランジスタFCGのソースに接続され、他端には電源電圧VDDHが供給されている。
 トランジスタFCGのゲートは制御線FCGLに接続され、ソースは容量素子FCの一端およびトランジスタTGSのドレインに接続され、ドレインはトランジスタRSTのソースおよびトランジスタFDGのドレインに接続されている。
 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VDDHが供給され、ソースは、トランジスタFCG,FDGのドレインに接続されている。
 トランジスタFDGのゲートは制御線FDGLに接続され、ドレインはトランジスタRSTのソースおよびトランジスタFCGのドレインに接続され、ソースはフローティングディフュージョンFDに接続されている。
 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PD1,PD2から供給された電荷を蓄積するものであり、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VDDH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ている。
 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SGLに接続されている。
 この構成により、撮像画素P1では、制御線SELLに印加された信号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、撮像画素P1が信号線SGL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の電流源23(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、撮像画素P1は、フローティングディフュージョンFDにおける電圧に応じた画素電圧VPを、信号SIGとして、信号線SGLに出力する。具体的には、撮像画素P1は、後述するように、いわゆる水平期間H内の8つの期間(変換期間T1~T8)において、8つの画素電圧VP(VP1~VP8)を順次出力するようになっている。
 図3は、画素アレイ9におけるフォトダイオードPD1,PD2の配列の一例を表すものである。図3において、“R”は赤色のカラーフィルタを示し、“G”は緑色のカラーフィルタを示し、“B”は青色のカラーフィルタを示す。各撮像画素P1において、フォトダイオードPD1の右上にフォトダイオードPD2が形成されている。各撮像画素P1における2つのフォトダイオードPD1,PD2には、同じ色のカラーフィルタが形成されている。この例では、フォトダイオードPD1は8角形の形状を有し、フォトダイオードPD2は4角形の形状を有している。この図に示したように、フォトダイオードPD1が光を受光可能な受光領域は、フォトダイオードPD2が光を受光可能な受光領域よりも広いものである。
 走査部10(図1)は、撮像制御部30からの指示に基づいて、画素ラインL単位で、画素アレイ9における撮像画素P1を順次駆動するものである。この走査部10は、供給された3つの電源電圧VDDのうちの電源電圧VDDHおよび電源電圧VDDLに基づいて動作するようになっている。走査部10は、アドレスデコーダ11と、ロジック部12と、ドライバ部13とを有している。
 アドレスデコーダ11は、撮像制御部30から供給されたアドレス信号に基づいて、画素アレイ9における、そのアドレス信号が示すアドレスに応じた画素ラインLを選択するものである。ロジック部12は、アドレスデコーダ11からの指示に基づいて、各画素ラインLに対応する信号STGL1,SFDG1,SRST1,SFCG1,STGS1,SSEL1をそれぞれ生成するものである。ドライバ部13は、各画素ラインLに対応する信号STGL1,SFDG1,SRST1,SFCG1,STGS1,SSEL1に基づいて、各画素ラインLに対応する信号STGL,SFDG,SRST,SFCG,STGS,SSELをそれぞれ生成するものである。
 読出部20は、画素アレイ9から信号線SGL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、画像信号DATA0を生成するものである。読出部20は、供給された3つの電源電圧VDDのうちの電源電圧VDDHおよび電源電圧VDDLに基づいて動作するようになっている。
 図4は、読出部20の一構成例を表すものである。なお、図4には、読出部20に加え、撮像制御部30および信号処理部40をも描いている。読出部20は、複数のAD(Analog to Digital)変換部ADC(AD変換部ADC[0],ADC[1],ADC[2],…)と、複数のスイッチ部SW(スイッチ部SW[0],SW[1],SW[2],…)と、バス配線BUSとを有している。
 AD変換部ADCは、画素アレイ9から供給された信号SIGに基づいてAD変換を行うことにより、信号SIGの電圧をデジタルコードCODEに変換するものである。複数のAD変換部ADCは、複数の信号線SGLに対応して設けられている。具体的には、0番目のAD変換部ADC[0]は、0番目の信号線SGL[0]に対応して設けられ、1番目のAD変換部ADC[1]は、1番目の信号線SGL[1]に対応して設けられ、2番目のAD変換部ADC[2]は、2番目の信号線SGL[2]に対応して設けられている。
 また、AD変換部ADCは、垂直ブランキング期間(後述するブランキング期間T20)において、撮像制御部30の電圧センサ33(後述)から供給された信号SIGVに基づいてAD変換を行うことにより、信号SIGVの電圧をデジタルコードCODEに変換する機能をも有している。
 AD変換部ADCは、容量素子21,22と、トランジスタ28,29と、電流源23と、コンパレータ24と、カウンタ25と、ラッチ26とを有している。容量素子21の一端には、参照信号REFが供給され、他端はコンパレータ24の正入力端子に接続されている。この参照信号REFは、撮像制御部30の参照信号生成部31(後述)により生成されるものであり、後述するように、AD変換を行う8つの期間(変換期間T1~T8)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、いわゆるランプ波形を有するものである。容量素子22の一端は信号線SGLに接続され、他端はコンパレータ24の負入力端子に接続されている。トランジスタ28,29は、N型のMOSトランジスタである。トランジスタ28のゲートには信号SIGVが供給され、ドレインには電源電圧VDDHが供給され、ソースはトランジスタ29のドレインに接続されている。トランジスタ28のバックゲートは、この例ではソースに接続されている。トランジスタ29のゲートには制御信号SSELVが供給され、ドレインはトランジスタ28のソースに接続され、ソースは容量素子22の一端に接続されている。電流源23は、信号線SGLから接地に所定の電流値の電流を流すものである。コンパレータ24は、正入力端子における入力電圧と負入力端子における入力電圧とを比較して、その比較結果を信号CMPとして出力するものである。コンパレータ24は、電源電圧VDDHに基づいて動作するようになっている。コンパレータ24の正入力端子には、容量素子21を介して参照信号REFが供給され、負入力端子には、容量素子22を介して信号SIGが供給されるようになっている。このコンパレータ24は、後述する所定の期間において、正入力端子および負入力端子を電気的に接続するゼロ調整を行う機能をも有している。カウンタ25は、コンパレータ24から供給された信号CMPおよび制御信号CCに基づいて、撮像制御部30から供給されたクロック信号CLKのパルスをカウントするカウント動作を行うものである。ラッチ26は、カウンタ25により得られたカウント値CNTを、複数のビットを有するデジタルコードCODEとして保持するものである。カウンタ25およびラッチ26は、電源電圧VDDLに基づいて動作するようになっている。
 スイッチ部SWは、撮像制御部30から供給された制御信号SSWに基づいて、AD変換部ADCから出力されたデジタルコードCODEをバス配線BUSに供給するものである。複数のスイッチ部SWは、複数のAD変換部ADCに対応して設けられている。具体的には、0番目のスイッチ部SW[0]は、0番目のAD変換部ADC[0]に対応して設けられ、1番目のスイッチ部SW[1]は、1番目のAD変換部ADC[1]に対応して設けられ、2番目のスイッチ部SW[2]は、2番目のAD変換部ADC[2]に対応して設けられている。
 スイッチ部SWは、この例では、デジタルコードCODEのビット数と同じ数のトランジスタを用いて構成されている。これらのトランジスタは、撮像制御部30から供給された制御信号SSWの各ビット(制御信号SSW[0],SSW[1],SSW[2],…)に基づいて、オンオフ制御される。具体的には、例えば、0番目のスイッチ部SW[0]は、制御信号SSW[0]に基づいて各トランジスタがオン状態になることにより、0番目のAD変換部ADC[0]から出力されたデジタルコードCODEをバス配線BUSに供給する。同様に、例えば、1番目のスイッチ部SW[1]は、制御信号SSW[1]に基づいて各トランジスタがオン状態になることにより、1番目のAD変換部ADC[1]から出力されたデジタルコードCODEをバス配線BUSに供給する。他のスイッチ部SWについても同様である。
 バス配線BUSは、複数の配線を有し、AD変換部ADCから出力されたデジタルコードCODEを伝えるものである。読出部20は、このバス配線BUSを用いて、AD変換部ADCから供給された複数のデジタルコードCODEを、画像信号DATA0として、信号処理部40に順次転送するようになっている(データ転送動作)。
 撮像制御部30(図1)は、走査部10、読出部20、および信号処理部40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の動作を制御するものである。具体的には、撮像制御部30は、例えば、走査部10に対してアドレス信号を供給することにより、走査部10が、画素ラインL単位で、画素アレイ9における撮像画素P1を順次駆動するように制御する。また、撮像制御部30は、読出部20に対して、参照信号REF、クロック信号CLK、制御信号CC、および制御信号SSW(制御信号SSW[0],SSW[1],SSW[2],…)を供給することにより、読出部20が、信号SIG,SIGVに基づいて画像信号DATA0を生成するように制御する。また、撮像制御部30は、信号処理部40に対して制御信号を供給することにより、信号処理部40の動作を制御するようになっている。撮像制御部30は、供給された3つの電源電圧VDDのうちの電源電圧VDDHおよび電源電圧VDDLに基づいて動作する。撮像制御部30内の論理回路は、電源電圧VDDLに基づいて動作する。撮像制御部30は、参照信号生成部31と、基準電圧生成部32と、電圧センサ33とを有している。
 参照信号生成部31は、参照信号REFを生成するものである。参照信号REFは、AD変換を行う8つの期間(変換期間T1~T8)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、いわゆるランプ波形を有するものである。そして、参照信号生成部31は、生成した参照信号REFを、読出部20の複数のAD変換部ADCに供給するようになっている。参照信号生成部31は、電源電圧VDDHに基づいて動作するようになっている。
 基準電圧生成部32は、いわゆるバンドギャップ電圧リファレンス回路であり、基準電圧である電圧Vbgrを生成するものである。そして、基準電圧生成部32は、この電圧Vbgrを、撮像装置1における様々な回路に供給するようになっている。基準電圧生成部32は、電源電圧VDDHに基づいて動作するようになっている。
 電圧センサ33は、信号SIGVを生成するものである。信号SIGVは、電源電圧VDDHに対応する電圧、電源電圧VDDMに対応する電圧、電源電圧VDDLに対応する電圧、および電圧Vbgrに対応する電圧を含むものである。
 図5は、電圧センサ33の一構成例を表すものである。なお、図5には、電圧センサ33に加え、読出部20のAD変換部ADC[0]をも描いている。電圧センサ33は、抵抗回路部RH,RR,RM,RLと、スイッチSWH,SWR,SRM,SWLと、セレクタASELと、アンプAMPVとを有している。
 抵抗回路部RH,RR,RM,RLのそれぞれは、直列に接続された複数(この例では4つ)の抵抗素子を有するものである。抵抗回路部RHの一端には電源電圧VDDHが供給され、他端は接地されている。そして、抵抗回路部RHは、この例では、電源電圧VDDHが“3/4”に分圧された電圧と、電源電圧VDDHが“1/2”に分圧された電圧とを出力するようになっている。抵抗回路部RRの一端には電圧Vbgrが供給され、他端は接地されている。そして、抵抗回路部RRは、この例では、電圧Vbgrが“3/4”に分圧された電圧と、電圧Vbgrが“1/2”に分圧された電圧とを出力するようになっている。抵抗回路部RMの一端には電源電圧VDDMが供給され、他端は接地されている。そして、抵抗回路部RMは、この例では、電源電圧VDDMが“3/4”に分圧された電圧と、電源電圧VDDMが“1/2”に分圧された電圧とを出力するようになっている。抵抗回路部RLの一端には電源電圧VDDLが供給され、他端は接地されている。そして、抵抗回路部RLは、この例では、電源電圧VDDLが“3/4”に分圧された電圧と、電源電圧VDDLが“1/2”に分圧された電圧とを出力するようになっている。
 スイッチSWHは、撮像制御部30が生成する制御信号SELSWに基づいて、電源電圧VDDHが“3/4”に分圧された電圧、および電源電圧VDDHが“1/2”に分圧された電圧のうちの一方を選択し、選択された電圧を出力するものである。スイッチSWRは、撮像制御部30が生成する制御信号SELSWに基づいて、電圧Vbgrが“3/4”に分圧された電圧、および電圧Vbgrが“1/2”に分圧された電圧のうちの一方を選択し、選択された電圧を出力するものである。スイッチSWMは、撮像制御部30が生成する制御信号SELSWに基づいて、電源電圧VDDMが“3/4”に分圧された電圧、および電源電圧VDDMが“1/2”に分圧された電圧のうちの一方を選択し、選択された電圧を出力するものである。スイッチSWLは、撮像制御部30が生成する制御信号SELSWに基づいて、電源電圧VDDLが“3/4”に分圧された電圧、および電源電圧VDDLが“1/2”に分圧された電圧のうちの一方を選択し、選択された電圧を出力するものである。
 セレクタASELは、撮像制御部30が生成する制御信号SASELに基づいて、スイッチSWH,SWR,SWM,SWLから供給された電圧のうちの1つを選択し、選択された電圧を出力するものである。
 アンプAMPVは、セレクタASELから供給された電圧を増幅し、増幅された電圧を、信号SIGVとして出力するものである。アンプAMPVは、電源電圧VDDHに基づいて動作するようになっている。
 このような構成により、電圧センサ33は、電源電圧VDDHに対応する電圧、電源電圧VDDMに対応する電圧、電源電圧VDDLに対応する電圧、および電圧Vbgrに対応する電圧を含む信号SIGVを生成する。そして、電圧センサ33は、生成した信号SIGVを、読出部20の複数のAD変換部ADCに供給するようになっている。
 信号処理部40は、画像信号DATA0に対して、信号処理を行うものである。信号処理部40は、供給された3つの電源電圧VDDのうちの電源電圧VDDLに基づいて動作するようになっている。信号処理部40は、画像処理部41と、電圧判定部42とを有している。
 画像処理部41は、画像信号DATA0が示す画像に対して、所定の画像処理を行うものである。所定の画像処理は、例えば、画像合成処理を含んでいる。画像合成処理では、画像処理部41は、読出部20から供給された、AD変換を行う8つの期間(変換期間T1~T8)において得られた8つのデジタルコードCODE(デジタルコードCODE1~CODE8)に基づいて、4枚の画像PIC(画像PIC1,PIC2,PIC3,PIC4)を生成する。そして、画像処理部41は、この4枚の画像PICを合成することにより、1枚の撮像画像PICAを生成する。そして、画像処理部41は、この撮像画像PICAを、画像信号DATAとして出力するようになっている。
 電圧判定部42は、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrの電圧値を示す電圧コードVCODE(電圧コードVCODEH,VCODEM,VCODEL,VCODOR)をそれぞれ生成するとともに、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrのそれぞれの電圧値が所定の電圧範囲内に収まっているかどうかを確認することによりエラーフラグ信号XERRを生成するものである。
 図6は、電圧判定部42の一構成例を表すものである。なお、図6には、電圧判定部42に加え、記憶部8をも描いている。電圧判定部42は、演算部43と、判定部44とを有している。
 演算部43は、画像信号DATA0に含まれる、垂直ブランキング期間において信号SIGVに基づいて得られたデジタルコードCODEに基づいて、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrの電圧値を示す4つの電圧コードVCODE(電圧コードVCODEH,VCODEM,VCODEL,VCODOR)をそれぞれ生成するものである。具体的には、演算部43は、複数のAD変換部ADCから得られた、電源電圧VDDHに係る複数のデジタル値VALVのそれぞれに基づいて演算処理を行うことにより、所定のコード体系を有する電圧コードVCODE1を生成する。このコード体系では、電圧コードVCODE1は、例えば、電圧値に“100”をかけた値で表現される。具体的には、電源電圧VDDHの電圧値が“3.3V”である場合には、電圧コードVCODE1が示す値は“3300”になる。電圧コードVCODE1を生成する際、演算部43は、記憶部8に記憶されたキャリブレーションパラメータPCAL(後述)に基づいて電圧コードVCODE1を生成する。そして、演算部43は、複数の電圧コードVCODE1が示す値の平均値を求めることにより、1つの電圧コードVCODEを生成する。演算部43は、このようにして生成した電圧コードVCODEを、電源電圧VDDHに対応する電圧コードVCODEHとして出力する。同様にして、演算部43は、電源電圧VDDMに対応する電圧コードVCODEMを生成し、電源電圧VDDLに対応する電圧コードVCODELを生成し、電圧Vbgrに対応する電圧コードVCODERを生成する。以下、電源電圧VDDHに係る処理を例に挙げて詳細に説明するが、電源電圧VDDM,VDDL、および電圧Vbgrに係る処理についても同様である。なお、演算部43が求める平均値は、相加平均による平均値が望ましいが、相乗平均、加重平均、調和平均等が適用されても良い。
 図7は、演算部43における演算処理の一例を模式的に表すものである。電圧センサ33が生成する信号SIGVにおける各電圧は、いわゆる製造ばらつきや、撮像装置1における電源配線のインピーダンスなどにより、所望の電圧からずれるおそれがある。この場合には、図7に示したように、電圧コードVCODE1もまた所望のコードからずれてしまう。そこで、撮像装置1では、例えば、出荷前の検査工程において、検査装置が、所定の電圧VDDH1(例えば3.1V)に設定された電源電圧VDDHを撮像装置1に供給し、このときに撮像装置1により生成された電圧コードVCODE、およびその電圧VDDH1に対応する理想的な電圧コードを、記憶部8の不揮発性メモリ8A(後述)にあらかじめ記憶させる。同様に、検査装置が、所定の電圧VDDH2(例えば3.5V)に設定された電源電圧VDDHを撮像装置1に供給し、このときに撮像装置1により生成された電圧コードVCODE、およびその電圧VDDH2に対応する理想的な電圧コードを、記憶部8の不揮発性メモリ8A(後述)にあらかじめ記憶させる。そして、演算部43は、記憶部8に記憶されたこれらの情報に基づいて、キャリブレーションパラメータPCALを求め、これ以降、このキャリブレーションパラメータPCALを用いて演算処理を行うことにより、電圧コードVCODE1を生成する。これにより、演算部43は、図7において太線で示したようなより望ましい変換特性を用いて、電圧コードVCODE1を求めることができる。演算部43は、複数のAD変換部ADCから得られたデジタルコードCODEに基づいてこのような演算処理を行うことにより、複数の電圧コードVCODE1を生成する。
 そして、演算部43は、複数の電圧コードVCODE1が示す値の平均値を求めることにより、1つの電圧コードVCODEを生成する。複数のAD変換部ADCは、ブランキング期間において、1つの信号SIGVに基づいてAD変換を行うため、複数の電圧コードVCODE1が示す値は、ほぼ同じ値であることが期待される。しかしながら、例えば、複数のAD変換部ADCのうちのあるAD変換部ADC(AD変換部ADCA)が故障している場合には、そのAD変換部ADCにより生成されたデジタルコードCODEに基づいて生成された電圧コードVCODE1(電圧コードVCODE1A)が示す値は、他の電圧コードVCODE1が示す値と大きく異なる場合がある。また、例えば複数のAD変換部ADCの、いわゆる製造ばらつきに起因する特性ばらつきにより、ある電圧コードVCODE1(電圧コードVCODE1A)が示す値が、他の電圧コードVCODE1が示す値と大きく異なる場合もあり得る。そこで、演算部43は、例えば、ある電圧コードVCODE1(電圧コードVCODE1A)の値が、その電圧コードVCODE1A以外の複数の電圧コードVCODE1の値から大きくずれていた場合には、図8Aに示すように、電圧コードVCODE1Aに係るAD変換部ADCAと隣り合うAD変換部ADCに係る電圧コードVCODE1を用いて、例えば補間演算を行うことにより、電圧コードVCODE1Aを補正する。そして、演算部43は、その補正された電圧コードVCODE1Aを含むすべての電圧コードVCODE1が示す値の平均値を求めることにより、1つの電圧コードVCODEを生成する。そして、演算部43は、このようにして生成した電圧コードVCODEを、電源電圧VDDHに対応する電圧コードVCODEHとして出力する。
 なお、これに限定されるものではなく、演算部43は、ある電圧コードVCODE1(電圧コードVCODE1A)の値が、その電圧コードVCODE1A以外の複数の電圧コードVCODE1の値から大きくずれていた場合には、図8Bに示したように、全ての電圧コードVCODE1のうちの電圧コードVCODE1A以外の複数の電圧コードVCODE1が示す値の平均値を求めることにより、1つの電圧コードVCODEを生成してもよい。
 このようにして、演算部43は、電源電圧VDDHに対応する電圧コードVCODEHを生成し、電源電圧VDDMに対応する電圧コードVCODEMを生成し、電源電圧VDDLに対応する電圧コードVCODELを生成し、電圧Vbgrに対応する電圧コードVCODERを生成するようになっている。
 判定部44(図6)は、演算部43が求めた電圧コードVCODEH,VCODEM,VCODEL,VCODERのそれぞれに基づいて、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrのそれぞれの電圧値が所定の電圧範囲内に収まっているかどうかを確認することによりエラーフラグ信号XERRを生成するものである。判定部44は、コンパレータ45,46と、論理和回路47とを有している。
 コンパレータ45は、電圧コードVCODEが示す値としきい値THmaxとを比較するものである。コンパレータ45の正入力端子には電圧コードVCODEが供給され、負入力端子にはしきい値THmaxが供給される。この構成により、コンパレータ45は、電圧コードVCODEが示す値がしきい値THmaxよりも大きい場合には“1”を出力し、電圧コードVCODEが示す値がしきい値THmax以下である場合には“0”を出力するようになっている。
 コンパレータ46は、電圧コードVCODEが示す値としきい値THminとを比較するものである。コンパレータ46の正入力端子にはしきい値THminが供給され、負入力端子には電圧コードVCODEが供給される。この構成により、コンパレータ46は、電圧コードVCODEが示す値がしきい値THminよりも小さい場合には“1”を出力し、電圧コードVCODEが示す値がしきい値THmin以上である場合には“0”を出力するようになっている。
 論理和回路47は、コンパレータ45の出力信号およびコンパレータ46の出力信号の論理和(OR)を求め、その結果を信号S47として出力するようになっている。
 この構成により、判定部44は、電圧コードVCODEが示す値がしきい値THminよりも小さい場合、および電圧コードVCODEが示す値がしきい値THmaxよりも大きい場合に、信号S47を“1”にし、電圧コードVCODEが示す値がしきい値THmin以上でありかつしきい値THmax以下である場合に、信号S47を“0”にする。
 このようにして、判定部44は、4つの電圧コードVCODEが示す値(電圧値)が、4つの電圧コードVCODEに対応してそれぞれ設定された所定の範囲内に収まっているかどうかを確認する。具体的には、判定部44は、電源電圧VDDHに係る電圧コードVCODEHが示す値(電圧値)が、電源電圧VDDHに係る所定の範囲内に収まっているかどうかを確認し、電源電圧VDDMに係る電圧コードVCODEMが示す値(電圧値)が、電源電圧VDDMに係る所定の範囲内に収まっているかどうかを確認し、電源電圧VDDLに係る電圧コードVCODELが示す値(電圧値)が、電源電圧VDDLに係る所定の範囲内に収まっているかどうかを確認し、電圧Vbgrに係る電圧コードVCODERが示す値(電圧値)が、電圧Vbgrに係る所定の範囲内に収まっているかどうかを確認する。
 図9は、判定部44における、電源電圧VDDHに係る処理の一例を表すものである。判定部44は、電源電圧VDDHがしきい値THminに対応する電圧Vmin(例えば3.1V)以上でありかつしきい値THmaxに対応する電圧Vmax(例えば3.5V)以下である場合に正常であると判定し、電源電圧VDDHが電圧Vminより低い場合や、電源電圧VDDHがVmaxよりも高い場合に不具合が生じたと判定する。電源電圧VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrについても同様である。そして、撮像装置1は、判定部44が、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrのうちの1つ以上に不具合が生じたと判定した場合には、エラーフラグ信号XERRを低レベル(アクティブ)にするようになっている。
 記憶部8(図1)は、撮像装置1において使用される様々な設定情報を記憶するものである。記憶部8は、図6に示したように、不揮発性メモリ8Aと、レジスタ8B,8C,8Dを有している。不揮発性メモリ8Aは、撮像装置1において使用される様々な設定情報を記憶するものである。レジスタ8Bは、演算部43が処理を行う際に使用する情報を記憶するものである。レジスタ8Cは、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrに係る4つのしきい値THmaxを記憶するものである。レジスタ8Dは、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrに係る4つのしきい値THminを記憶するものである。レジスタ8B,8C,8Dが記憶する情報は、例えば撮像装置1の電源投入時に、不揮発性メモリ8Aから読みだされるようになっている。
 図10は、撮像装置1における、エラーフラグ信号XERRを出力する回路の一構成例を表すものである。撮像装置1には、3つの電源電圧VDD(電源電圧VDDH,VDDM,VDDL)と3つの接地電圧VSS(接地電圧VSSH,VSSM,VSSL)が供給される。電源電圧VDDHは、例えば3.3Vであり、電源電圧VDDMは、例えば1.8Vであり、電源電圧VDDLは、例えば1.1Vである。接地電圧VSSH,VSSM,VSSLは、ともに0Vである。
 信号処理部40は、バッファBFを有している。バッファBFは、信号XERR1を生成するものである。信号処理部40には、電源電圧VDDLおよび接地電圧VSSLが供給されるので、バッファBFは、電源電圧VDDLおよび接地電圧VSSLに基づいて動作を行う。バッファBFが生成する信号XERR1は、電源電圧VDDLおよび接地電圧VSSLの間で遷移する論理信号である。信号XERR1は、信号処理部40の電圧判定部42において、不具合が確認されていない場合には高レベル(電源電圧VDDL)になり、不具合が確認された場合には低レベル(接地電圧VSSL)になる、いわゆる負論理の信号である。
 撮像装置1は、出力バッファBFOUTを有している。出力バッファBFOUTは、信号XERR1に基づいてエラーフラグ信号XERRを生成し、このエラーフラグ信号XERRを出力端子TOUTを介して出力するものである。出力バッファBFOUTは、電源電圧VDDMおよび接地電圧VSSMに基づいて動作を行う。エラーフラグ信号XERRは、電源電圧VDDMおよび接地電圧VSSMの間で遷移する論理信号である。エラーフラグ信号XERRは、図10,11に示したように、信号処理部40の電圧判定部42において、不具合が確認されていない場合には高レベル(電源電圧VDDM)になり、不具合が確認された場合には低レベル(接地電圧VSSM)になる、いわゆる負論理の信号である。
 次に、撮像装置1の実装について説明する。撮像装置1において、図1に示したブロックは、例えば1枚の半導体基板に形成されてもよいし、複数の半導体基板に形成されてもよい。
 図12は、撮像装置1を1枚の半導体基板200に形成した場合における回路配置の一例を表すものである。半導体基板200には、画素アレイ9が形成される。そして、図12において、画素アレイ9の左には走査部10が形成され、画素アレイ9の上には、読出部20および周辺回路部201がこの順で形成される。周辺回路部201は、撮像制御部30に含まれる複数の回路のうちの基準電圧生成部32および電圧センサ33以外の回路、および信号処理部40に対応するものである。この周辺回路部201が形成された領域の領域内における右には、電圧判定部42が形成される。読出部20の左には基準電圧生成部32が形成され、周辺回路部201の左には電圧センサ33が形成される。また、半導体基板200の左端には複数のパッド電極が並設された端子部202が設けられ、同様に、半導体基板200の右端には、複数のパッド電極が並設された端子部203が設けられている。
 電源電圧VDDHが供給される電源端子TVDDH、接地電圧VSSHが供給される接地端子TVSSH、電源電圧VDDMが供給される電源端子TVDDM、接地電圧VSSMが供給される接地端子TVSSM、電源電圧VDDLが供給される電源端子TVDDL、接地電圧VSSLが供給される接地端子TVSSL、電圧Vbgrが出力される端子TVbgrは、例えば、端子部202における、基準電圧生成部32および電圧センサ33に近い位置に配置される。これにより、撮像装置1では、例えば、電源端子TVDDH,TVDDM,TVDDLおよび接地端子TVSSH,TVSSM,TVSSLと電圧センサ33との間の配線における電圧降下を抑えることができるので、電圧検出精度を高めることができる。
 また、エラーフラグ信号XERRが出力される出力端子TOUTは、例えば、端子部203における、電圧判定部42に近い位置に配置される。これにより、出力端子TOUTと電圧判定部42との間の信号経路を短くすることができる。
 図13は、撮像装置1を2枚の半導体基板301,302に形成した場合における2枚の半導体基板301,302の接続例を表すものである。この例では、半導体基板301,302は重ね合わされ、複数のビア303を介して互いに接続されている。半導体基板301には、例えば、画素アレイ9を形成することができる。また、半導体基板302には、走査部10、読出部20、撮像制御部30、信号処理部40、および記憶部8を形成することができる。例えば、半導体基板301における複数の制御線TGLL,FDGL,RSTL,FCGL,TGSL,SELLは、複数のビア303Aを介して、半導体基板302における走査部10に接続される。また、例えば、半導体基板301における複数の信号線SGLが、複数のビア303Bを介して、半導体基板302における読出部20に接続される。なお、各回路の配置は、これに限定されるものではなく、例えば、走査部10を半導体基板301に形成してもよい。
 図14は、半導体基板302における回路配置の一例を表すものである。半導体基板302の中央付近には、周辺回路部311が形成される。この周辺回路部311は、撮像制御部30に含まれる複数の回路のうちの基準電圧生成部32および電圧センサ33以外の回路、および信号処理部40に対応するものである。この周辺回路部311が形成された領域の領域内における右上には、電圧判定部42が形成される。そして、図14において、この周辺回路部311の左には走査部10が形成され、周辺回路部311の上には、読出部20が形成される。また、周辺回路部311の左上には、基準電圧生成部32および電圧センサ33が形成される。また、半導体基板302の左端には複数のパッド電極が並設された端子部312が設けられ、同様に、半導体基板302の右端には、複数のパッド電極が並設された端子部313が設けられている。
 電源端子TVDDH,TVDDM,TVDDL、接地端子TVSSH,TVSSM,TVSSL、および端子TVbgrは、例えば、端子部312における、基準電圧生成部32および電圧センサ33に近い位置に配置される。これにより、撮像装置1では、例えば、電源端子TVDDH,TVDDM,TVDDLおよび接地端子TVSSH,TVSSM,TVSSLと電圧センサ33との間の配線における電圧降下を抑えることができるので、電圧検出精度を高めることができる。
 また、出力端子TOUTは、例えば、端子部313における、電圧判定部42に近い位置に配置される。これにより、出力端子TOUTと電圧判定部42との間の信号経路を短くすることができる。
 ここで、走査部10および画素アレイ9は、本開示における「撮像部」の一具体例に対応する。読出部20および演算部43は、本開示における「データ生成部」の一具体例に対応する。読出部20は、本開示における「変換部」の一具体例に対応する。演算部43は、本開示における「演算部」の一具体例に対応する。判定部44は、本開示における「フラグ生成部」の一具体例に対応する。エラーフラグ信号XERRは、本開示における「フラグ信号」の一具体例に対応する。電圧センサ33は、本開示における「電圧検出部」の一具体例に対応する。電源電圧VDDH,VDDM,VDDLのいずれか1つは、本開示における「第1の電源電圧」の一具体例に対応する。電圧コードVCODEH,VCODEM,VCODELのいずれか1つは、本開示における「第1の電源電圧データ」の一具体例に対応する。しきい値THmaxまたはしきい値THminは、本開示における「第1の参照データ」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1,4を参照して、撮像装置1の全体動作概要を説明する。走査部10は、画素ラインL単位で、画素アレイ9における撮像画素P1を順次駆動する。撮像画素P1は、8つの変換期間T1~T8において、8つの画素電圧VP1~VP8を順次出力する。読出部20のAD変換部ADCは、これらの8つの画素電圧VP1~VP8に基づいてそれぞれAD変換を行い、8つのデジタルコードCODE(デジタルコードCODE1~CODE8)をそれぞれ出力する。信号処理部40の画像処理部41は、画像信号DATA0に含まれる8つのデジタルコードCODE1~CODE8に基づいて、4枚の画像PIC(画像PIC1~PIC4)を生成する。そして、信号処理部40は、この4枚の画像PICを合成することにより、1枚の撮像画像PICAを生成し、この撮像画像PICAを、画像信号DATAとして出力する。また、AD変換部ADCは、垂直ブランキング期間において、撮像制御部30の電圧センサ33から供給された信号SIGVに基づいてAD変換を行うことにより、信号SIGVの電圧をデジタルコードCODEに変換する。信号処理部40の電圧判定部42は、画像信号DATA0に含まれる、垂直ブランキング期間における信号SIGVに基づいて得られたデジタルコードCODEに基づいて、電源電圧VDDHに対応する電圧コードVCODEH、電源電圧VDDMに対応する電圧コードVCODEM、電源電圧VDDLに対応する電圧コードVCODEL、および電圧Vbgrに対応する電圧コードVCODERを生成する。また、電圧判定部42は、4つの電圧コードVCODE(電圧コードVCODEH,VCODEM,VCODEL,VCODER)が示す値(電圧値)が、4つの電圧コードVCODEに対応してそれぞれ設定された所定の範囲内に収まっているかどうかを確認する。そして、撮像装置1は、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrのうちの1つ以上に不具合が生じたと判定した場合には、エラーフラグ信号XERRを低レベル(アクティブ)にする。
(詳細動作)
 撮像装置1において、画素アレイ9における撮像画素P1のそれぞれは、受光量に応じて電荷を蓄積し、画素電圧VPを信号SIGとして出力する。以下に、この動作について詳細に説明する。
 図15は、画素アレイ9における複数の撮像画素P1を走査する動作の一例を表すものである。
 撮像装置1は、タイミングt0~t1の期間において、画素アレイ9における複数の撮像画素P1に対して、垂直方向において上から順に蓄積開始駆動D1を行う。具体的には、走査部10は、例えば、垂直方向において上から順に、画素ラインL単位で、水平期間H内の所定の期間においてトランジスタTGL,RST,FDG,TGS,FCGをオン状態に設定した後に、これらのトランジスタをオフ状態にする。これにより、複数の撮像画素P1のそれぞれでは、読出駆動D2が行われるまでの蓄積期間T10において、電荷が蓄積される。
 そして、撮像装置1は、タイミングt10~t11の期間において、複数の撮像画素P1に対して、垂直方向において上から順に読出駆動D2を行う。これにより、複数の撮像画素P1のそれぞれは、8つの画素電圧VP1~VP8を順次出力する。読出部20は、これらの8つの画素電圧VP1~VP8に基づいてそれぞれAD変換を行い、8つのデジタルコードCODE(デジタルコードCODE1~CODE8)をそれぞれ出力する。
 そして、信号処理部40は、読出部20から供給された8つのデジタルコードCODE1~CODE8に基づいて、4枚の画像PIC(画像PIC1,PIC2,PIC3,PIC4)を生成し、この4枚の画像PICを合成することにより、1枚の撮像画像PICAを生成する。
 撮像装置1は、このような蓄積開始駆動D1および読出駆動D2を繰り返す。具体的には、撮像装置1は、図15に示したように、タイミングt2~t3の期間において蓄積開始駆動D1を行い、タイミングt12~t13の期間において読出駆動D2を行う。また、撮像装置1は、タイミングt4~t5の期間において蓄積開始駆動D1を行い、タイミングt14~t15の期間において読出駆動D2を行う。
(読出駆動D2について)
 次に、読出駆動D2について、詳細に説明する。以下に、複数の撮像画素P1のうちの撮像画素P1Aに着目し、この撮像画素P1Aに係る動作について詳細に説明する。
 図16,17A,17Bは、撮像装置1の一動作例を表すものである。図16において、(A)は水平同期信号XHSの波形を示し、(B)は撮像画素P1Aに供給される信号SSELの波形を示し、(C)は撮像画素P1Aに供給される信号SRSTの波形を示し、(D)は撮像画素P1Aに供給される信号SFDGの波形を示し、(E)は撮像画素P1Aに供給される信号STGLの波形を示し、(F)は撮像画素P1Aに供給される信号SFCGの波形を示し、(G)は撮像画素P1Aに供給される信号STGSの波形を示し、(H)は参照信号REFの波形を示し、(I)は撮像画素P1Aから出力される信号SIGの波形を示し、(J)は撮像画素P1Aに接続されたAD変換部ADCにおけるカウンタ25の動作を示す。図17Aは、図16に示した動作のうちの前半の動作を示し、図17Bは、図16に示した動作のうちの後半の動作を示す。図16(H),(I)、図17A(H),(I)、および図17B(H),(I)では、各信号の波形を同じ電圧軸で示している。図16(H)、図17A(H)、および図17B(H)の参照信号REFは、コンパレータ24の正入力端子における波形を示し、図16(I)、図17A(I)、および図17B(I)の信号SIGは、コンパレータ24の負入力端子における波形を示している。また、図16(J)、図17A(J)、図17B(J)において、斜線は、カウンタ25がカウント動作を行っていることを示している。
 図18A~18Cは、撮像画素P1Aの状態を表すものである。この図18A~18Cでは、トランジスタTGL,RST,FDG,TGS,FCG,SELを、そのトランジスタの動作状態に応じたスイッチを用いてそれぞれ示している。
 読出駆動D2では、撮像制御部30は、制御信号SSELV(図4)を低レベルにする。これにより、読出部20では、複数のAD変換部ADCのそれぞれにおいて、トランジスタ29がオフ状態になる。これにより、AD変換部ADCは、信号線SGLを介して供給される信号SIGに基づいてAD変換を行う。
 撮像装置1では、ある水平期間Hにおいて、まず、走査部10は、信号SSELを用いて、撮像画素P1Aを含む画素ラインLを選択し、撮像画素P1Aを、その撮像画素P1Aに対応する信号線SGLに電気的に接続させる。そして、走査部10は、信号SRST,SFDG,STGL,SFCG,STGSを用いて撮像画素P1Aの動作を制御し、撮像画素P1Aは、8つの変換期間T1~T8において、8つの画素電圧VP1~VP8を順次出力する。そして、読出部20のAD変換部ADCは、これらの8つの画素電圧VP1~VP8に基づいてそれぞれAD変換を行い、8つのデジタルコードCODE1~CODE8を出力する。以下にこの動作について詳細に説明する。
 まず、タイミングt1において、水平期間Hが開始すると、走査部10は、タイミングt2において、信号SSELの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図17A(B))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタSELがオン状態になり、撮像画素P1Aが信号線SGLと電気的に接続される。
 タイミングt11までの期間において、走査部10は、信号SRST,SFDGをともに高レベルにする(図17A(C),(D))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタRST,FDGがともにオン状態になり、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、フローティングディフュージョンFDがリセットされる。
(タイミングt11~t21の動作)
 次に、タイミングt11において、走査部10は、信号SFDGの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図17A(D))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタFDGがオフ状態になる。次に、タイミングt12において、走査部10は、信号SRSTの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図17A(C))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタRSTがオフ状態になる。次に、タイミングt13において、走査部10は、信号SFDGの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図17A(D))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタFDGがオン状態になる。また、コンパレータ24は、タイミングt13~t14までの期間において、正入力端子および負入力端子を電気的に接続するゼロ調整を行う。
 次に、タイミングt14において、コンパレータ24は、ゼロ調整を終了し、正入力端子および負入力端子を電気的に切断する。そして、このタイミングt14において、参照信号生成部31は、参照信号REFの電圧を電圧V1に変化させる(図17A(H))。
 これにより、撮像画素P1Aでは、図18Aに示したように、トランジスタFDG,SELはオン状態になり、その他のトランジスタは全てオフ状態になる。トランジスタFDGがオン状態であるので、フローティングディフュージョンFDおよびトランジスタFDGが合成容量を構成する。この合成容量は、撮像画素P1Aにおいて電荷を電圧へ変換する変換容量として機能する。撮像画素P1Aでは、このように、トランジスタFDGがオン状態であるので、撮像画素P1Aにおける変換容量の容量値が大きいため、電荷から電圧への変換効率が低い。この変換容量は、タイミングt12までの期間においてフローティングディフュージョンFDがリセットされたときの電荷を保持している。撮像画素P1Aは、このときのフローティングディフュージョンFDにおける電圧に応じた画素電圧VP(画素電圧VP1)を出力する。
 次に、タイミングt15~t17の期間(変換期間T1)において、AD変換部ADCは、この画素電圧VP1に基づいてAD変換を行う。具体的には、タイミングt15において、撮像制御部30は、クロック信号CLKの生成を開始し、これと同時に、参照信号生成部31は、参照信号REF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17A(H))。これに応じて、AD変換部ADCのカウンタ25は、カウント動作を開始する(図17A(J))。
 そして、タイミングt16において、参照信号REFの電圧が信号SIGの電圧(画素電圧VP1)を下回る(図17A(H),(I))。これに応じて、AD変換部ADCのコンパレータ24は、信号CMPの電圧を変化させ、その結果、カウンタ25は、カウント動作を停止する(図17A(J))。カウント動作が停止したときのカウンタ25のカウント値CNTは、画素電圧VP1に対応している。AD変換部ADCは、このようにして、画素電圧VP1に基づいてAD変換を行い、AD変換部ADCのラッチ26は、カウンタ25のカウント値CNTを、デジタルコードCODE1として出力する(図17A(J))。
 そして、タイミングt17において、撮像制御部30は、変換期間T1の終了に伴い、クロック信号CLKの生成を停止し、参照信号生成部31は、参照信号REFの電圧の変化を停止させ(図17A(H))、カウンタ25は、カウント値CNTをリセットする。
(タイミングt21~t31の動作)
 次に、タイミングt21において、走査部10は、信号SFDGの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図17A(D))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタFDGがオフ状態になる。また、コンパレータ24は、タイミングt21~t22までの期間において、正入力端子および負入力端子を電気的に接続するゼロ調整を行う。
 次に、タイミングt22において、コンパレータ24は、ゼロ調整を終了し、正入力端子および負入力端子を電気的に切断する。そして、このタイミングt22において、参照信号生成部31は、参照信号REFの電圧を電圧V1に変化させる(図17A(H))。
 これにより、撮像画素P1Aでは、図18Bに示したように、トランジスタSELはオン状態になり、その他のトランジスタは全てオフ状態になる。撮像画素P1Aでは、このように、トランジスタFDGがオフ状態であるので、撮像画素P1Aにおける変換容量の容量値が小さいため、電荷から電圧への変換効率が高い。この変換容量は、タイミングt12までの期間においてフローティングディフュージョンFDがリセットされたときの電荷を保持している。撮像画素P1Aは、このときのフローティングディフュージョンFDにおける電圧に応じた画素電圧VP(画素電圧VP2)を出力する。
 次に、タイミングt23~t25の期間(変換期間T2)において、AD変換部ADCは、この画素電圧VP2に基づいてAD変換を行う。この動作は、変換期間T1における動作と同様である。AD変換部ADCは、画素電圧VP2に基づいてAD変換を行い、AD変換部ADCのラッチ26は、カウンタ25のカウント値CNTを、デジタルコードCODE2として出力する(図17A(J))。
(タイミングt31~t41の動作)
 次に、タイミングt31において、走査部10は、信号STGLの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図17A(E))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタTGLがオン状態になる。これにより、フォトダイオードPD1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。また、このタイミングt31において、参照信号生成部31は、参照信号REFの電圧を電圧V1に変化させる(図17A(H))。
 次に、タイミングt32において、走査部10は、信号STGLの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図17A(E))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタTGLがオフ状態になる。
 これにより、撮像画素P1Aでは、図18Bに示したように、トランジスタFDGがオフ状態であるので、撮像画素P1Aにおける変換容量の容量値が小さいので、電荷から電圧への変換効率が高い。この変換容量は、タイミングt31~t32においてフォトダイオードPD1から転送された電荷を保持している。撮像画素P1Aは、このときのフローティングディフュージョンFDにおける電圧に応じた画素電圧VP(画素電圧VP3)を出力する。
 次に、タイミングt33~t35の期間(変換期間T3)において、AD変換部ADCは、この画素電圧VP3に基づいてAD変換を行う。この動作は、変換期間T1における動作と同様である。AD変換部ADCは、画素電圧VP3に基づいてAD変換を行い、AD変換部ADCのラッチ26は、カウンタ25のカウント値CNTを、デジタルコードCODE3として出力する(図17A(J))。このデジタルコードCODE3は、同じく変換効率が高い時(変換期間T2)に得られたデジタルコードCODE2に対応するものである。
(タイミングt41~t51の動作)
 次に、タイミングt41において、走査部10は、信号SFDGの電圧を低レベルから高レベルに変化させるとともに信号STGLの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図17A(D),(E))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタFDG,TGLがともにオン状態になる。また、このタイミングt41において、参照信号生成部31は、参照信号REFの電圧を電圧V1に変化させる(図17A(H))。次に、走査部10は、タイミングt42において、信号STGLの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図17A(E))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタTGLがオフ状態になる。
 これにより、撮像画素P1Aでは、図18Aに示したように、トランジスタFDGがオン状態であるので、フローティングディフュージョンFDおよびトランジスタFDGが合成容量(変換容量)を構成する。よって、撮像画素P1Aにおける変換容量の容量値が大きいので、電荷から電圧への変換効率が低い。この変換容量は、タイミングt31~t32,t41~t42においてフォトダイオードPD1から転送された電荷を保持している。撮像画素P1Aは、このときのフローティングディフュージョンFDにおける電圧に応じた画素電圧VP(画素電圧VP4)を出力する。
 次に、タイミングt43~t45の期間(変換期間T4)において、AD変換部ADCは、この画素電圧VP4に基づいてAD変換を行う。この動作は、変換期間T1における動作と同様である。AD変換部ADCは、画素電圧VP4に基づいてAD変換を行い、AD変換部ADCのラッチ26は、カウンタ25のカウント値CNTを、デジタルコードCODE4として出力する(図17A(J))。このデジタルコードCODE4は、同じく変換効率が低い時(変換期間T1)に得られたデジタルコードCODE1に対応するものである。
(タイミングt51~t61の動作)
 次に、タイミングt51において、走査部10は、信号SRSTの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図17B(C))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタRSTがオン状態になる。トランジスタFDGはオン状態であるので、これにより、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、フローティングディフュージョンFDがリセットされる。次に、タイミングt52において、走査部10は、信号SRSTの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図17B(C))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタRSTがオフ状態になる。また、このタイミングt52において、参照信号生成部31は、参照信号REFの電圧を電圧V1に変化させる(図17B(H))。
 次に、タイミングt53において、走査部10は、信号SFCGの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図17B(F))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタFCGがオン状態になる。また、コンパレータ24は、タイミングt53~t54までの期間において、正入力端子および負入力端子を電気的に接続するゼロ調整を行う。
 次に、タイミングt54において、コンパレータ24は、ゼロ調整を終了し、正入力端子および負入力端子を電気的に切断する。また、このタイミングt54において、参照信号生成部31は、参照信号REFの電圧を電圧V1に変化させる(図17A(H))。
 これにより、撮像画素P1Aでは、図18Cに示したように、トランジスタFDG,FCG,SELはオン状態になり、その他のトランジスタは全てオフ状態になる。トランジスタFDG,FCGがともにオン状態であるので、フローティングディフュージョンFD、トランジスタFDG,FCG、および容量素子FCが合成容量(変換容量)を構成する。この変換容量は、タイミングt53より前にフォトダイオードPD2で発生し、トランジスタTGSを介して容量素子FCに供給され蓄積されていた電荷を保持している。撮像画素P1Aは、このときのフローティングディフュージョンFDにおける電圧に応じた画素電圧VP(画素電圧VP5)を出力する。
 次に、タイミングt55~t57の期間(変換期間T5)において、AD変換部ADCは、この画素電圧VP5に基づいてAD変換を行う。この動作は、変換期間T1における動作と同様である。AD変換部ADCは、画素電圧VP5に基づいてAD変換を行い、AD変換部ADCのラッチ26は、カウンタ25のカウント値CNTを、デジタルコードCODE5として出力する(図17B(J))。
(タイミングt61~t71の動作)
 次に、タイミングt61において、走査部10は、信号STGSの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図17B(G))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタTGSがオン状態になる。これにより、フォトダイオードPD2で発生した電荷がフローティングディフュージョンFDおよび容量素子FCに転送される。また、このタイミングt61において、参照信号生成部31は、参照信号REFの電圧を電圧V1に変化させる(図17B(H))。
 次に、タイミングt62において、走査部10は、信号STGSの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図17B(G))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタTGSがオフ状態になる。
 これにより、撮像画素P1Aでは、図18Cに示したように、トランジスタFDG,FCGがともにオン状態であるので、フローティングディフュージョンFD、トランジスタFDG,FCG、および容量素子FCが合成容量(変換容量)を構成する。この変換容量は、タイミングt53より前にフォトダイオードPD2で発生し、トランジスタTGSを介して容量素子FCに供給され蓄積されていた電荷に加え、タイミングt61~t62においてフォトダイオードPD2から転送された電荷を保持している。撮像画素P1Aは、このときのフローティングディフュージョンFDにおける電圧に応じた画素電圧VP(画素電圧VP6)を出力する。
 次に、タイミングt63~t65の期間(変換期間T6)において、AD変換部ADCは、この画素電圧VP6に基づいてAD変換を行う。この動作は、変換期間T1における動作と同様である。AD変換部ADCは、画素電圧VP6に基づいてAD変換を行い、AD変換部ADCのラッチ26は、カウンタ25のカウント値CNTを、デジタルコードCODE6として出力する(図17B(J))。このデジタルコードCODE6は、フローティングディフュージョンFD、トランジスタFDG,FCG、および容量素子FCが合成容量を構成するときに得られたデジタルコードCODE5に対応するものである。
(タイミングt71~t81の動作)
 次に、コンパレータ24は、タイミングt71~t72までの期間において、正入力端子および負入力端子を電気的に接続するゼロ調整を行う。
 次に、タイミングt72において、コンパレータ24は、ゼロ調整を終了し、正入力端子および負入力端子を電気的に切断する。また、このタイミングt72において、参照信号生成部31は、参照信号REFの電圧を電圧V1に変化させる(図17B(H))。
 これにより、撮像画素P1Aでは、図18Cに示したように、トランジスタFDG,FCGがともにオン状態であるので、フローティングディフュージョンFD、トランジスタFDG,FCG、および容量素子FCが合成容量(変換容量)を構成する。この変換容量は、タイミングt53より前にフォトダイオードPD2で発生し、トランジスタTGSを介して容量素子FCに供給され蓄積されていた電荷に加え、タイミングt61~t62においてフォトダイオードPD2から転送された電荷を保持している。撮像画素P1Aは、このときのフローティングディフュージョンFDにおける電圧に応じた画素電圧VP(画素電圧VP7)を出力する。
 次に、タイミングt73~t75の期間(変換期間T7)において、AD変換部ADCは、この画素電圧VP7に基づいてAD変換を行う。この動作は、変換期間T1における動作と同様である。AD変換部ADCは、画素電圧VP7に基づいてAD変換を行い、AD変換部ADCのラッチ26は、カウンタ25のカウント値CNTを、デジタルコードCODE7として出力する(図17B(J))。
(タイミングt81~t7の動作)
 次に、タイミングt81において、走査部10は、信号SRSTの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図17B(C))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタRSTがオン状態になる。トランジスタFDG,FCGはオン状態であるので、フローティングディフュージョンFDの電圧および容量素子FCの電圧が電源電圧VDDに設定され、フローティングディフュージョンFDおよび容量素子FCがリセットされる。
 次に、タイミングt82において、走査部10は、信号SFCGの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図17B(F))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタFCGがオフ状態になる。
 次に、タイミングt83において、走査部10は、信号SRSTの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図17B(C))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタRSTがオフ状態になる。
 次に、タイミングt84において、走査部10は、信号SFCGの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図17B(F))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタFCGがオン状態になる。また、このタイミングt84において、参照信号生成部31は、参照信号REFの電圧を電圧V1に変化させる(図17B(H))。
 これにより、撮像画素P1Aでは、図18Cに示したように、トランジスタFDG,FCGがともにオン状態であるので、フローティングディフュージョンFD、トランジスタFDG,FCG、および容量素子FCが合成容量(変換容量)を構成する。この変換容量は、タイミングt81~t82においてフローティングディフュージョンFDおよび容量素子FCがリセットされたときの電荷を保持している。撮像画素P1Aは、このときのフローティングディフュージョンFDにおける電圧に応じた画素電圧VP(画素電圧VP8)を出力する。
 次に、タイミングt85~t87の期間(変換期間T8)において、AD変換部ADCは、この画素電圧VP8に基づいてAD変換を行う。この動作は、変換期間T1における動作と同様である。AD変換部ADCは、画素電圧VP8に基づいてAD変換を行い、AD変換部ADCのラッチ26は、カウンタ25のカウント値CNTを、デジタルコードCODE8として出力する(図17B(J))。このデジタルコードCODE8は、フローティングディフュージョンFD、トランジスタFDG,FCG、および容量素子FCが合成容量を構成するときに得られたデジタルコードCODE7に対応するものである。
 次に、タイミングt7において、走査部10は、信号SFDGの電圧を高レベルから低レベルに変化させるとともに、信号SFCGの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図17B(D),(F))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタFDG,FCGがオフ状態になる。
 そして、タイミングt8において、走査部10は、信号SSELの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図17B(B))。これにより、撮像画素P1Aでは、トランジスタSELがオフ状態になり、撮像画素P1Aが信号線SGLから電気的に切り離される。
 次に、信号処理部40の画像処理部41における画像合成処理について説明する。画像処理部41は、読出部20から供給されたデジタルコードCODEに基づいて、4枚の画像PIC(画像PIC1~PIC4)を生成する。そして、画像処理部41は、この4枚の画像PICを合成することにより、1枚の撮像画像PICAを生成する。
 図19は、画像合成処理を模式的に表すものである。図19(A)~(G)に示した波形は、図16(A)~(G)に示した波形と同様である。読出部20は、図16,17A,17Bを用いて説明したように、タイミングt11~t21の期間における動作に基づいてデジタルコードCODE1を生成し、タイミングt21~t31の期間における動作に基づいてデジタルコードCODE2を生成し、タイミングt31~t41の期間における動作に基づいてデジタルコードCODE3を生成し、タイミングt41~t51の期間における動作に基づいてデジタルコードCODE4を生成し、タイミングt51~t61の期間における動作に基づいてデジタルコードCODE5を生成し、タイミングt61~t71の期間における動作に基づいてデジタルコードCODE6を生成し、タイミングt71~t81の期間における動作に基づいてデジタルコードCODE7を生成し、タイミングt81~t7の期間における動作に基づいてデジタルコードCODE8を生成する。
 画像処理部41は、デジタルコードCODE2およびデジタルコードCODE3に基づいて、画素値VAL1を生成する。具体的には、画像処理部41は、デジタルコードCODE3からデジタルコードCODE2を減算(CODE3-CODE2)することにより、画素値VAL1を算出する。すなわち、撮像装置1は、いわゆる相関2重サンプリング(CDS;Correlated double sampling)の原理を利用し、P相(Pre-Charge相)データに対応するデジタルコードCODE2、およびD相(Data相)データに対応するデジタルコードCODE3を用いて、画素値VAL1を算出する。撮像装置1では、このような相関2重サンプリングを行うようにしたので、画素値VAL1に含まれるノイズ成分を取り除くことができ、その結果、撮像画像の画質を高めることができる。
 同様に、画像処理部41は、デジタルコードCODE1およびデジタルコードCODE4に基づいて、画素値VAL2を生成する。具体的には、画像処理部41は、デジタルコードCODE4からデジタルコードCODE1を減算(CODE4-CODE1)することにより、画素値VAL2を算出する。すなわち、撮像装置1は、相関2重サンプリングの原理を利用し、P相データに対応するデジタルコードCODE1、およびD相データに対応するデジタルコードCODE4を用いて、画素値VAL2を算出する。
 同様に、画像処理部41は、デジタルコードCODE5およびデジタルコードCODE6に基づいて、画素値VAL3を生成する。具体的には、画像処理部41は、デジタルコードCODE6からデジタルコードCODE5を減算(CODE6-CODE5)することにより、画素値VAL3を算出する。すなわち、撮像装置1は、相関2重サンプリングの原理を利用し、P相データに対応するデジタルコードCODE5、およびD相データに対応するデジタルコードCODE6を用いて、画素値VAL3を算出する。
 そして、画像処理部41は、デジタルコードCODE7およびデジタルコードCODE8に基づいて、画素値VAL4を生成する。具体的には、画像処理部41はデジタルコードCODE7からデジタルコードCODE8を減算(CODE7-CODE8)することにより、画素値VAL4を算出する。すなわち、撮像装置1は、いわゆる2重データサンプリング(DDS;Double Data Sampling)の原理を利用し、フローティングディフュージョンFDおよび容量素子FCをリセットする前のデジタルコードCODE7、およびフローティングディフュージョンFDおよび容量素子FCをリセットした後のデジタルコードCODE8を用いて、画素値VAL4を算出する。
 そして、画像処理部41は、画素アレイ9における全ての撮像画素P1での画素値VAL1に基づいて画像PIC1を生成し、画素アレイ9における全ての撮像画素P1での画素値VAL2に基づいて画像PIC2を生成し、画素アレイ9における全ての撮像画素P1での画素値VAL3に基づいて画像PIC3を生成し、画素アレイ9における全ての撮像画素P1での画素値VAL4に基づいて画像PIC4を生成する。そして、画像処理部41は、これらの画像PIC1~PIC4を合成することにより、撮像画像PICAを生成する。
(電圧検出動作について)
 図15において、例えば、タイミングt11~t12のブランキング期間T20は、いわゆる垂直ブランキング期間であり、撮像装置1は、読出駆動D2を行わない。すなわち、この期間には、信号線SGLは、撮像画素P1に係る画素電圧VPを伝えない。撮像装置1は、このブランキング期間T20を利用して、電圧検出動作を行う。以下に、この電圧検出動作について、詳細に説明する。
 読出部20のAD変換部ADCは、ブランキング期間T20のうちの、水平期間H(図14)と同じ長さの検出期間Mにおいて、信号SIGVに基づいてAD変換を行う。検出期間Mでは、参照信号生成部31および読出部20は、水平期間H(図16)と同様の動作を行う。この検出期間Mでは、撮像制御部30は、制御信号SSELV(図4)を高レベルにする。これにより、読出部20では、複数のAD変換部ADCのそれぞれにおいて、トランジスタ29がオン状態になり、電圧センサ33が生成した信号SIGVに応じた信号が、トランジスタ29および容量素子22を介してコンパレータ24の負入力端子に供給される。このようにして、AD変換部ADCは、信号SIGVに基づいてAD変換を行う。この例では、撮像装置1は、水平期間H(図16)のタイミングt21~t41の期間に対応する期間に電圧検出動作を行う。以下に、電源電圧VDDHの検出動作を例に挙げて詳細に説明する。なお、電源電圧VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrの検出動作についても同様である。
 図20は、撮像装置1における電圧検出動作の一例を表すものである。この図20は、水平期間Hの前半の動作を表す図17Aに対応するものである。図20において、(A)は参照信号REFの波形を示し、(B)は信号SIGVの波形を示し、(C)はAD変換部ADCにおけるカウンタ25の動作を示す。タイミングt111は、図17Aにおけるタイミングt11に対応し、タイミングt121は、図17Aにおけるタイミングt12に対応し、タイミングt131は、図17Aにおけるタイミングt13に対応し、タイミングt141は、図17Aにおけるタイミングt41に対応し、タイミングt151は、図17Aにおけるタイミングt51に対応する。
 図21A,21Bは、電圧検出動作における電圧センサ33の一動作例を表すものである。図21A,21Bでは、セレクタASELを、接続状態を示すスイッチを用いて示している。この例では、セレクタASELは、制御信号SASELに基づいて、スイッチSWHから供給された電圧を選択している。なお、セレクタASELが、制御信号SASELに基づいて、選択対象を時分割的に切り替えることにより、撮像装置1は、電源電圧VDDH,VDDM,VDDL、および電圧Vbgrの検出動作を行う時分割的に行う。
(タイミングt121~t131の動作)
 タイミングt121~t131の期間において、電圧センサ33のスイッチSWHは、図21Aに示したように、制御信号SELSWに基づいて、電源電圧VDDHが“3/4”に分圧された電圧を選択する。アンプAMPVは、スイッチSWHから、セレクタASELを介して供給された電圧を増幅し、増幅された電圧を信号SIGVとして出力する。これにより、AD変換部ADCのコンパレータ24の負入力端子には、電源電圧VDDHが“3/4”に分圧された電圧に応じた電圧VDDH34が供給される(図20(B))。
 コンパレータ24は、タイミングt121~t122までの期間において、正入力端子および負入力端子を電気的に接続するゼロ調整を行う。
 次に、タイミングt122において、コンパレータ24は、ゼロ調整を終了し、正入力端子および負入力端子を電気的に切断する。そして、このタイミングt122において、参照信号生成部31は、参照信号REFの電圧を電圧V1に変化させる(図20(A))。
 そして、タイミングt123~t125の期間(変換期間TA)において、AD変換部ADCは、この電圧VDDH34に基づいてAD変換を行う。この動作は、水平期間H(図17A)の変換期間T2における動作と同様である。AD変換部ADCは、電圧VDDH34に基づいてAD変換を行い、AD変換部ADCのラッチ26は、カウンタ25のカウント値CNTを、デジタルコードCODEAとして出力する(図20(C))。
(タイミングt131~t141の動作)
 タイミングt131~t141の期間において、電圧センサ33のスイッチSWHは、図21Bに示したように、制御信号SELSWに基づいて、電源電圧VDDHが“1/2”に分圧された電圧を選択する。アンプAMPVは、スイッチSWHから、セレクタASELを介して供給された電圧を増幅し、増幅された電圧を信号SIGVとして出力する。これにより、AD変換部ADCのコンパレータ24の負入力端子には、電源電圧VDDHが“1/2”に分圧された電圧に応じた電圧VDDH12が供給される(図20(B))。
 そして、タイミングt132~t134の期間(変換期間TB)において、AD変換部ADCは、この電圧VDDH12に基づいてAD変換を行う。この動作は、水平期間H(図17A)の変換期間T3における動作と同様である。AD変換部ADCは、電圧VDDH12に基づいてAD変換を行い、AD変換部ADCのラッチ26は、カウンタ25のカウント値CNTを、デジタルコードCODEBとして出力する(図20(C))。
 次に、信号処理部の電圧判定部42における処理について説明する。
 まず、電圧判定部42の演算部43は、読出部20から供給されたデジタルコードCODEA,CODEBに基づいて、デジタル値VALVを算出する。具体的には、電圧判定部42は、デジタルコードCODEBからデジタルコードCODEAを減算(CODEB-CODEA)することにより、デジタル値VALVを算出する。すなわち、撮像装置1は、いわゆる相関2重サンプリングの原理を利用し、P相(Pre-Charge相)データに対応するデジタルコードCODEA、およびD相(Data相)データに対応するデジタルコードCODEBを用いて、デジタル値VALVを算出する。撮像装置1では、このような相関2重サンプリングを行うようにしたので、デジタル値VALVに含まれるノイズ成分を取り除くことができる。このようにして、電圧判定部42は、複数のAD変換部ADCから得られたデジタルコードCODEA,CODEBに基づいて、複数のデジタル値VALVを算出する。
 次に、演算部43は、デジタル値VALVに基づいて、記憶部8に記憶されたキャリブレーションパラメータPCALを用いて演算処理を行うことにより、所定のコード体系を有する電圧コードVCODE1を生成する。このようにして、演算部43は、複数のAD変換部ADCから得られた複数のデジタル値VALVに基づいて、複数の電圧コードVCODE1をそれぞれ生成する。
 そして、演算部43は、複数の電圧コードVCODE1が示す値の平均値を求めることにより、1つの電圧コードVCODEを生成する。例えば、ある電圧コードVCODE1(電圧コードVCODE1A)の値が、その電圧コードVCODE1A以外の複数の電圧コードVCODE1の値から大きくずれていた場合には、図8Aに示すように、電圧コードVCODE1Aに係るAD変換部ADCAと隣り合うAD変換部ADCに係る電圧コードVCODE1を用いて、例えば補間演算を行うことにより、電圧コードVCODE1Aを補正する。そして、演算部43は、その補正された電圧コードVCODE1Aを含むすべての電圧コードVCODE1が示す値の平均値を求めることにより、1つの電圧コードVCODEを生成する。そして、演算部43は、このようにして生成した電圧コードVCODEを、電源電圧VDDHに対応する電圧コードVCODEHとして出力する。
 そして、電圧判定部42の判定部44は、このようにして求めた電圧コードVCODEHが示す値(電圧値)が所定の範囲内に収まっているかどうかを確認し、その所定の範囲に収まっていない場合には、撮像装置1は、エラーフラグ信号XERRをアクティブ(低レベル)にする。
(キャリブレーションについて)
 電圧センサ33が生成する信号SIGVにおける各電圧は、いわゆる製造ばらつきや、撮像装置1における電源配線のインピーダンスなどにより、所望の電圧からずれるおそれがある。この場合には、図7に示したように、電圧コードVCODE1もまたばらついてしまう。そこで、撮像装置1では、例えば、出荷前の検査工程において、キャリブレーションを行う。これにより、撮像装置1における電圧検出精度を高めることができる。以下に、検査工程におけるキャリブレーション処理について詳細に説明する。
 図22は、検査工程におけるキャリブレーション処理の一例を表すものである。この図22は、電源電圧VDDHのキャリブレーション処理を示している。電源電圧VDDM,VDDL、および電圧Vbgrについても同様である。
 まず、検査装置は、電源電圧VDDHの電圧を電圧VDDH1(例えば3.1V)に設定し、撮像装置1が生成した電圧コードVCODEHと、その電圧VDDH1に対応する理想的な電圧コードとを記憶部8に記憶させる(ステップS101)。
 次に、検査装置は、電源電圧VDDHの電圧を電圧VDDH2(例えば3.5V)に設定し、撮像装置1が生成した電圧コードVCODEHと、その電圧VDDH2に対応する理想的な電圧コードを記憶部8に記憶させる(ステップS102)。
 次に、撮像装置1の電圧判定部42の演算部43は、ステップS101,S102において記憶部8に記憶された情報に基づいて、キャリブレーションパラメータPCALを生成する(ステップS103)。
 これにより、演算部43は、これ以降、ステップS103において生成したキャリブレーションパラメータPCALを用いて電圧コードVCODE1を求めることにより、例えば、図7において太線で示したようなより望ましい変換特性を用いて、電圧コードVCODE1を求めることができる。そして、演算部43は、複数のAD変換部ADCに係る複数の電圧コードVCODE1が示す値の平均値を求めることにより、電圧コードVCODEを生成する。
 次に、検査装置は、電源電圧VDDHの電圧を電圧VDDH1(例えば3.1V)に設定し、撮像装置1が生成した電圧コードVCODEHを取得し、この電圧コードVCODEHが示す電圧値と、この電圧VDDH1の電圧値との電圧差が許容範囲内であることを確認する(ステップS104)。
 次に、検査装置は、電源電圧VDDHの電圧を電圧VDDH2(例えば3.5V)に設定し、撮像装置1が生成した電圧コードVCODEHを取得し、この電圧コードVCODEHが示す電圧値と、この電圧VDDH2の電圧値との電圧差が許容範囲内であることを確認する(ステップS105)。
 以上により、このフローは終了する。
 以上のように、撮像装置1では、供給された3つの電源電圧VDD(電源電圧VDDH,VDDM,VDDL)を検出し、これらの電源電圧VDDが、それぞれ、所定の範囲内には収まっているかどうかを確認し、その確認結果に基づいてエラーフラグ信号XERRを生成するようにした。これにより、撮像装置1では、電源電圧VDDが所定の範囲の範囲外である場合に、その不具合を外部の装置に通知することができる。その結果、この装置は、例えば、撮像装置1における撮像動作自体に不具合が生じている場合には、その不具合が電源電圧VDDに起因することを把握することができる。また、撮像装置1における撮像動作自体に不具合が生じていない場合には、この装置は、このエラーフラグ信号XERRに基づいて、例えば、電源電圧VDDの電圧値を調整し、あるいは、撮像装置1の動作を停止させることができるので、電源電圧VDDに起因する撮像装置1の誤作動を未然に防ぐことができる。
 また、撮像装置1では、基準電圧生成部32が生成した電圧Vbgrを検出し、この電圧Vbgrが所定の範囲内に収まっているかどうかを確認し、その確認結果に基づいてエラーフラグ信号XERRを生成するようにした。これにより、撮像装置1では、電圧Vbgrが所定の範囲の範囲外である場合に、その不具合を外部の装置に通知することができる。その結果、この装置は、例えば、このエラーフラグ信号XERRに基づいて、撮像装置1の動作を停止させることができるので、電源電圧VDDに起因する撮像装置1の誤作動を未然に防ぐことができる。
 また、撮像装置1では、ブランキング期間T20(垂直ブランキング期間)において電圧検出動作を行うようにしたので、撮像動作を行いつつ電圧検出動作を行うことができる。これにより、撮像装置1では、例えば電源電圧VDDの供給に不具合が生じたときに、タイムリーにその不具合を検出し、通知することができる。
 また、撮像装置1では、AD変換部ADCは、電圧センサ33が生成した信号SIGVに基づいてAD変換を行うことによりデジタルコードCODEを生成し、電圧判定部42が、このデジタルコードCODEに基づいて電圧コードVCODEを生成した。そして、電圧判定部42が、この電圧コードVCODEに基づいて、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrがそれぞれ所定の範囲内に収まっているかどうかを判定した。これにより、撮像装置1では、デジタル値で判定を行うことができるので、例えば、判定精度を高めることができ、また、回路規模を小さくすることができる。
 また、撮像装置1では、画素電圧VPに基づいてAD変換を行うAD変換部ADCが、電圧センサ33が生成した信号SIGVに基づいてAD変換を行うようにしたので、電圧検出動作を行うための専用のAD変換部を設ける必要がないので、回路構成をシンプルにすることができる。
 また、撮像装置1では、電圧判定部42は、複数のAD変換部ADCに係る複数の電圧コードVCODE1に基づいて、複数の電圧コードVCODE1が示す値の平均値を求めることにより、1つの電圧コードVCODEを求めるようにした。これにより、撮像装置1では、例えば複数のAD変換部ADCの、いわゆる製造ばらつきに起因する特性ばらつきが電圧コードVCODEに与える影響を抑えることができる。その結果、撮像装置1では、電圧検出精度を高めることができる。
 また、撮像装置1では、例えば、ある電圧コードVCODE1(電圧コードVCODE1A)の値が、その電圧コードVCODE1A以外の複数の電圧コードVCODE1の値から大きくずれていた場合に、図8Aに示すように、電圧コードVCODE1Aに係るAD変換部ADCAと隣り合うAD変換部ADCに係る電圧コードVCODE1を用いて、例えば補間演算を行うことにより、電圧コードVCODE1Aを補正するようにした。これにより、撮像装置1では、例えば、複数のAD変換部ADCのうちの1つが故障している場合でも、電圧検出精度を高めることができる。
 また、撮像装置1では、読出部20が電源電圧VDDHおよび電源電圧VDDLに基づいて動作を行い、電圧判定部42が電源電圧VDDLに基づいて動作を行うようにした。これにより、撮像装置1では、例えば電源電圧VDDMの電圧を検出する場合に、これらの回路が電源電圧VDDMに基づいて動作を行うものではないので、電源電圧VDDMの不具合を、より正確に検出することができる。
 また、撮像装置1では、信号XERR1を、いわゆる負論理の信号にした。これにより、撮像装置1では、例えば信号XERR1を生成する信号処理部40に対して電源電圧VDDLが供給されないような不具合が生じた場合であっても、信号XERR1が低レベル(接地電圧VSSL)になることにより、エラーフラグ信号XERRが低レベルになるので、不具合を通知することができる。
[効果]
 以上のように本実施の形態では、供給された3つの電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrを検出し、これらの電圧が、それぞれ、所定の範囲内には収まっているかどうかを確認し、その確認結果に基づいてエラーフラグ信号を生成するようにしたので、これらの電圧が所定の範囲の範囲外である場合に、その不具合を外部の装置に通知することができる。
 本実施の形態では、ブランキング期間において電圧検出動作を行うようにしたので、撮像動作を行いつつ電圧検出動作を行うことができるので、例えば電源電圧の供給に不具合が生じてときに、タイムリーにその不具合を検出し、通知することができる。
 本実施の形態では、AD変換部が、電圧センサが生成した信号SIGVに基づいてAD変換を行うことによりデジタルコードを生成し、電圧判定部が、このデジタルコードに基づいて電圧コードを生成し、この電圧コードに基づいて、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrがそれぞれ所定の範囲内に収まっているかどうかを判定するようにしたので、デジタル値で判定を行うことができるので、例えば、判定精度を高めることができ、また、回路規模を小さくすることができる。
 本実施の形態では、画素電圧に基づいてAD変換を行うAD変換部が、電圧センサが生成した信号SIGVに基づいてAD変換を行うようにしたので、回路構成をシンプルにすることができる
 本実施の形態では、電圧判定部が、複数のAD変換部に係る複数の電圧コードに基づいて、複数の電圧コードが示す値の平均値を求めることにより、1つの電圧コードを求めるようにしたので、電圧検出精度を高めることができる。
 本実施の形態では、ある電圧コードの値が、その電圧コード以外の複数の電圧コードの値から大きくずれていた場合に、その電圧コードに係るAD変換部と隣り合うAD変換部に係る電圧コードを用いて、例えば補間演算を行うことにより、その電圧コードを補正するようにしたので、電圧検出精度を高めることができる。
 本実施の形態では、読出部が電源電圧VDDHおよび電源電圧VDDLに基づいて動作を行い、電圧判定部が電源電圧VDDLに基づいて動作を行うようにしたので、例えば電源電圧VDDMの電圧を検出する場合に、電源電圧VDDMの不具合をより正確に検出することができる。
[変形例1]
 上記実施の形態では、図4,5に示したように、電圧センサ33が、信号SIGVを読出部20のAD変換部ADCに直接供給したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、画素アレイを介して読出部のAD変換部に供給してもよい。以下に、本変形例について、いくつか例を挙げて詳細に説明する。
 図23は、本変形例に係る撮像装置1Aの一構成例を表すものである。撮像装置1Aは、画素アレイ9Aと、読出部20Aと、撮像制御部30Aを備えている。
 画素アレイ9Aには、撮像画素領域RG1およびダミー画素領域RG2が設けられている。撮像画素領域RG1には、複数の撮像画素P1が配置され、ダミー画素領域RG2には、1行分の複数のダミー画素P2が配置される。この例では、ダミー画素領域RG2は、撮像画素領域RG1の垂直方向(図23における縦方向)における上に配置されている。
 図24は、ダミー画素領域RG2におけるダミー画素P2の一構成例を表すものである。画素アレイ9Aは、ダミー画素領域RG2において、制御線SIGVLと、制御線SELLとを有している。制御線SIGVLは、水平方向(図24における横方向)に延伸するものであり、制御線SIGVLには、撮像制御部30Aの電圧センサ33により信号SIGVが供給される。制御線SELLは、水平方向に延伸するものであり、制御線SELLには、走査部10により信号SSELが印加される。
 ダミー画素P2は、トランジスタAMP,SELを有している。トランジスタAMPのゲートは制御線SIGVLに接続され、ドレインには電源電圧VDDH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ている。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SGLに接続されている。この構成により、ダミー画素P2では、トランジスタSELがオン状態になることにより、トランジスタAMPが、信号SIGVの電圧に応じた信号SIGを、トランジスタSELを介して信号線SGLに出力するようになっている。
 図25は、読出部20Aの一構成例を表すものである。読出部20Aは、複数のAD変換部ADC2(AD変換部ADC2[0],ADC2[1],ADC2[2],…)を有している。AD変換部ADC2は、上記実施の形態に係るAD変換部ADC(図4)からトランジスタ28,29を省いたものである。このトランジスタ28は、ダミー画素P2(図24)におけるトランジスタAMPに対応し、トランジスタ29は、ダミー画素P2におけるトランジスタSELに対応している。
 撮像制御部30A(図23)は、走査部10、読出部20A、および信号処理部40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1Aの動作を制御するものである。撮像制御部30Aの電圧センサ33は、生成した信号SIGVを、画素アレイ9Aのダミー画素領域RG2における制御線SIGVLに供給することにより、信号SIGVを複数のダミー画素P2に供給するようになっている。
 この構成により、撮像装置1Aでは、上記実施の形態に係る撮像装置1と同様に、ブランキング期間T20を利用して、ダミー画素P2を動作させることにより、電圧検出動作を行うことができる。
 図26は、本変形例に係る他の撮像装置1Bの一構成例を表すものである。撮像装置1Bは、画素アレイ9Bと、読出部20Aと、撮像制御部30Bと、信号処理部40Bとを備えている。
 画素アレイ9Bには、撮像画素領域RG1およびダミー画素領域RG3が設けられている。ダミー画素領域RG3には、1列分の複数のダミー画素P2が配置される。この例では、ダミー画素領域RG3は、撮像画素領域RG1の水平方向(図26における横方向)における左に配置されている。
 撮像制御部30Bは、走査部10、読出部20A、および信号処理部40B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1Bの動作を制御するものである。撮像制御部30Bの電圧センサ33は、生成した信号SIGVを、画素アレイ9Bのダミー画素領域RG3における複数のダミー画素P2に供給するようになっている。
 信号処理部40Bは、電圧判定部42Bを有している。電圧判定部42Bは、画像信号DATA0に含まれる、信号SIGVに基づいて得られたデジタルコードCODEに基づいて、電圧コードVCODEを生成するものである。
 この構成により、撮像装置1Bでは、ブランキング期間T20以外の期間において、撮像動作を行いつつ電圧検出動作を行うことができるので、例えば電源電圧VDDの供給に不具合が生じてときに、よりタイムリーにその不具合を検出し、通知することができる。
[変形例2]
 上記実施の形態では、信号処理部40の電圧判定部42が、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrが、それぞれ、所定の範囲内には収まっているかどうかを確認したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、図27に示した撮像システム100Cのように、撮像装置とは別の外の処理装置が、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrが、それぞれ、所定の範囲内には収まっているかどうかを確認してもよい。この撮像システム100Cは、撮像装置1Cと、処理装置110Cとを備えている。ここで、撮像システム100Cは、本開示における「撮像装置」の一具体例に対応する。
 撮像装置1Cは、信号処理部40Cを有している。信号処理部40Cは、デジタルコード出力部49Cを有している。デジタルコード出力部49Cは、画像信号DATA0に含まれる、垂直ブランキング期間において信号SIGVに基づいて得られたデジタルコードCODEを出力するものである。
 処理装置110Cは、電圧判定部111Cと、記憶部112Cとを有している。電圧判定部111Cは、撮像装置1Cのデジタルコード出力部49Cから供給されたデジタルコードCODEに基づいて、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrの電圧値を示す電圧コードVCODE(電圧コードVCODEH,VCODEM,VCODEL,VCODOR)をそれぞれ生成するとともに、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrのそれぞれの電圧値が所定の電圧範囲内に収まっているかどうかを確認することによりエラーフラグ信号XERRを生成するものである。電圧判定部111Cは、例えば、上記実施の形態に係る電圧判定部42(図6)と同様の構成を有している。記憶部112Cは、電圧判定部111Cにおいて使用される様々な設定情報を記憶するものであり、例えば、上記実施の形態に係る記憶部8と同様に、不揮発性メモリと、レジスタとを有している。
 なお、この例では、処理装置110Cが電圧判定部111C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、電圧判定部42(図6)に含まれる一部の回路(例えば演算部43)を撮像装置の信号処理部に設け、それ以外の回路(例えば判定部44)を、撮像装置とは別の処理装置に設けてもよい。
[変形例3]
 上記実施の形態では、電源電圧VDDH,VDDM,VDDLおよび電圧Vbgrの電圧検出動作を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、これらのうちの1以上を省いてもよいし、さらに他の電圧を検出してもよい。この、さらに他の電圧を検出する例について、以下に詳細に説明する。
 図28は、本変形例に係る撮像装置1Dにおける撮像制御部30Dの一構成例を表すものである。この撮像制御部30Dは、負電圧生成部34Dと、電圧センサ33Dとを有している。負電圧生成部34Dは、負の電圧である電圧VCPを生成するものである。電圧センサ33Dは、抵抗回路部RNと、スイッチSWNと、セレクタASEL2とを有している。
 抵抗回路部RNは、直列に接続された複数(この例では4つ)の抵抗素子を有するものである。抵抗回路部RNの一端には負の電圧である電圧VCPが供給され、他端は接地されている。そして、抵抗回路部RNは、この例では、電圧VCPが“3/4”に分圧された電圧と、電圧VCPが“1/2”に分圧された電圧とを出力するようになっている。
 スイッチSWHは、撮像制御部30Dが生成する制御信号SELSWに基づいて、電圧VCPが“3/4”に分圧された電圧、および電圧VCPが“1/2”に分圧された電圧のうちの一方を選択し、選択された電圧を出力するものである。
 セレクタASEL2は、撮像制御部30Dが生成する制御信号SASEL2に基づいて、スイッチSWH,SWR,SWM,SWL,SWNから供給された電圧のうちの1つを選択し、選択された電圧を出力するものである。
 図29は、撮像装置1Dにおける電圧検出動作の一例を表すものである。図30A,30Bは、電圧検出動作における電圧センサ33Dの一動作例を表すものである。この例では、セレクタASEL2は、制御信号SASEL2に基づいて、スイッチSWNから供給された電圧を選択している。
 タイミングt121~t131の期間において、電圧センサ33DのスイッチSWNは、図30Aに示したように、制御信号SELSW2に基づいて、電圧VCPが“1/2”に分圧された電圧を選択する。アンプAMPVは、スイッチSWNから、セレクタASEL2を介して供給された電圧を増幅し、増幅された電圧を信号SIGVとして出力する。これにより、AD変換部ADCのコンパレータ24の負入力端子には、電圧VCPが“1/2”に分圧された電圧に応じた電圧VCP12が供給される(図20(B))。そして、タイミングt123~t125の期間(変換期間TA)において、AD変換部ADCは、この電圧VCP12に基づいてAD変換を行う。
 タイミングt131~t141の期間において、電圧センサ33DのスイッチSWNは、図30Bに示したように、制御信号SELSW2に基づいて、電圧VCPが“3/4”に分圧された電圧を選択する。アンプAMPVは、スイッチSWNから、セレクタASEL2を介して供給された電圧を増幅し、増幅された電圧を信号SIGVとして出力する。これにより、AD変換部ADCのコンパレータ24の負入力端子には、電圧VCPが“3/4”に分圧された電圧に応じた電圧VCP34が供給される(図20(B))。そして、タイミングt132~t134の期間(変換期間TB)において、AD変換部ADCは、この電圧VCP34に基づいてAD変換を行う。
[変形例4]
 上記実施の形態では、複数の撮像画素P1のそれぞれに2つのフォトダイオードPD1,PD2を設けたが、これに限定されるものではない。以下に、本変形例に係る撮像装置2について、詳細に説明する。
 図31は、撮像装置2の一構成例を表すものである。撮像装置2は、画素アレイ59と、走査部50と、読出部20と、撮像制御部60と、信号処理部70とを備えている。
 画素アレイ59は、複数の撮像画素P11がマトリックス状に配置されたものである。 
 図32は、撮像画素P11の一構成例を表すものである。画素アレイ59は、複数の制御線TGLLと、複数の制御線RSTLと、複数の制御線SELLと、複数の信号線SGLとを有している。制御線TGLLは、水平方向(図31における横方向)に延伸するものであり、制御線TGLLには、走査部50により信号STGが印加される。制御線RSTLは、水平方向に延伸するものであり、制御線RSTLには、走査部50により信号SRSTが印加される。制御線SELLは、水平方向に延伸するものであり、制御線SELLには、走査部50により信号SSELが印加される。信号線SGLは、垂直方向(図31における縦方向)に延伸するものであり、読出部20に接続されている。
 撮像画素P11は、フォトダイオードPDと、トランジスタTGと、トランジスタRSTと、フローティングディフュージョンFDと、トランジスタAMP,SELとを有している。トランジスタTG,RST,SELは、この例ではN型のMOS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て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TGのソースに接続されている。トランジスタTGのゲートは制御線TGLL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に接続されている。
 この構成により、撮像画素P11では、制御線SELLに印加された信号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、撮像画素P11が信号線SGLと電気的に接続される。そして、撮像画素P11は、フローティングディフュージョンFDにおける電圧に応じた画素電圧VPを、信号SIGとして、信号線SGLに出力する。具体的には、撮像画素P11は、後述するように、いわゆる水平期間H内の2つの期間(P相期間TPおよびD相期間TD)において、2つの画素電圧VP(VP11,VP12)を順次出力するようになっている。
 図33は、フォトダイオードPDの配列の一例を表すものである。図33において、“R”は赤色のカラーフィルタを示し、“G”は緑色のカラーフィルタを示し、“B”は青色のカラーフィルタを示す。フォトダイオードPDはマトリクス状に配置されている。
 走査部50(図31)は、撮像制御部60からの指示に基づいて、画素ラインL単位で、画素アレイ59における撮像画素P11を順次駆動するものである。走査部50は、アドレスデコーダ11と、ロジック部52と、ドライバ部53とを有している。ロジック部52は、アドレスデコーダ11からの指示に基づいて、各画素ラインLに対応する信号STG1,SRST1,SSEL1をそれぞれ生成するものである。ドライバ部53は、各画素ラインLに対応する信号STG1,SRST1,SSEL1に基づいて、各画素ラインLに対応する信号STG,SRST,SSELをそれぞれ生成するものである。
 撮像制御部60(図31)は、走査部50、読出部20、および信号処理部70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2の動作を制御するものである。撮像制御部60は、参照信号生成部61を有している。参照信号生成部61は、参照信号REFを生成するものである。参照信号REFは、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低下する、いわゆるランプ波形を有するものである。
 信号処理部70は、画像処理部71を有している。画像処理部71は、画像信号DATA0が示す画像に対して、所定の画像処理を行うものである。
 撮像装置2では、撮像装置1の場合(図15)と同様に、蓄積開始駆動D1および読出駆動D2が行われる。
 図34は、撮像装置2の一動作例を表すものであり、(A)は水平同期信号XHSの波形を示し、(B)は0番目の画素ラインLに係る制御線RSTL(0)における信号SRST(0)の波形を示し、(C)は0番目の画素ラインLに係る制御線TGLL(0)における信号STG(0)の波形を示し、(D)は0番目の画素ラインLに係る制御線SELL(0)における信号SSEL(0)の波形を示し、(E)は1番目の画素ラインLに係る制御線RSTL(1)における信号SRST(1)の波形を示し、(F)は1番目の画素ラインLに係る制御線TGLL(1)における信号STG(1)の波形を示し、(G)は1番目の画素ラインLに係る制御線SELL(1)における信号SSEL(1)の波形を示し、(H)は2番目の画素ラインLに係る制御線RSTL(2)における信号SRST(2)の波形を示し、(I)は2番目の画素ラインLに係る制御線TGLL(2)における信号STG(2)の波形を示し、(J)は2番目の画素ラインLに係る制御線SELL(2)における信号SSEL(2)の波形を示す。
 蓄積開始駆動D1では、走査部50は、例えば、垂直方向において上から順に、画素ラインL単位で、水平期間H内の所定の期間においてトランジスタTG,RSTをオン状態に設定した後に、これらのトランジスタをオフ状態にする。これにより、複数の撮像画素P11のそれぞれでは、読出駆動D2が行われるまでの蓄積期間T10において、電荷が蓄積される。
 そして、読出駆動D2では、走査部50は、例えば、垂直方向において上から順に、画素ラインL単位で、トランジスタTG,RST,SELの動作を制御する。これにより、複数の撮像画素P11のそれぞれは、2つの画素電圧VP(VP11,VP12)を順次出力する。読出部20は、これらの2つの画素電圧VP11,VP12に基づいてそれぞれAD変換を行い、デジタルコードCODEを出力する。
 図35は、着目した撮像画素P11Aにおける読出駆動D2の一動作例を表すものであり、(A)は水平同期信号XHSの波形を示し、(B)は信号SRSTの波形を示し、(C)は信号STGの波形を示し、(D)は信号SSELの波形を示し、(E)は参照信号REFの波形を示し、(F)は信号SIGの波形を示し、(G)はAD変換部ADCのコンパレータ24から出力される信号CMPの波形を示し、(H)はクロック信号CLKの波形を示し、(I)はAD変換部ADCのカウンタ25におけるカウント値CNTを示す。ここで、図35(E)の参照信号REFは、コンパレータ24の正入力端子における波形を示し、図35(F)の信号SIGは、コンパレータ24の負入力端子における波形を示す。
 撮像装置2では、ある水平期間(H)において、まず、走査部50が、撮像画素P11Aに対してリセット動作を行い、AD変換部ADCが、その後のP相期間TPにおいて、撮像画素P11Aが出力した画素電圧VP11に基づいてAD変換を行う。そして、走査部50が、撮像画素P11Aに対して電荷転送動作を行い、AD変換部ADCが、D相期間TDにおいて、撮像画素P11Aが出力した画素電圧VP12に基づいてAD変換を行う。以下にこの動作について詳細に説明する。
 まず、タイミングt91において、水平期間Hが開始すると、走査部50は、タイミングt92において、信号SSELの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図35(D))。これにより、撮像画素P11Aでは、トランジスタSELがオン状態になり、撮像画素P11Aが信号線SGLと電気的に接続される。
 次に、タイミングt93において、走査部50は、信号SRSTの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図35(B))。これにより、撮像画素P11A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)。
 次に、タイミングt94において、走査部50は、信号SRSTの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図35(B))。これにより、撮像画素P11Aでは、トランジスタRSTがオフ状態になる。そして、コンパレータ24は、タイミングt94~t95の期間において、正入力端子および負入力端子を電気的に接続するゼロ調整を行う。
 次に、タイミングt95において、コンパレータ24は、ゼロ調整を終了し、正入力端子および負入力端子を電気的に切断する。そして、このタイミングt95において、参照信号生成部61は、参照信号REFの電圧を電圧V1に変化させる(図35(E))。
 これにより、撮像画素P11Aでは、トランジスタSELはオン状態になり、トランジスタTG,RSTはそれぞれオフ状態になる。フローティングディフュージョンFDは、タイミングt93~t94の期間においてフローティングディフュージョンFDがリセットされたときの電荷を保持している。撮像画素P11Aは、このときのフローティングディフュージョンFDにおける電圧に応じた画素電圧VP(画素電圧VP11)を出力する。
 次に、タイミングt96~t98の期間(P相期間TP)において、読出部20は、この画素電圧VP11に基づいてAD変換を行う。具体的には、まず、タイミングt96において、撮像制御部60は、クロック信号CLKの生成を開始し(図35(H))、これと同時に、参照信号生成部61は、参照信号REF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35(E))。これに応じて、AD変換部ADCのカウンタ25は、カウント動作を開始し、カウント値CNTを順次変化させる(図35(I))。
 そして、タイミングt97において、参照信号REFの電圧が画素電圧VP11を下回る(図35(E),(F))。これに応じて、AD変換部ADCのコンパレータ24は、信号CMPの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図35(G))。その結果、カウンタ25は、カウント動作を停止する(図35(I))。
 次に、タイミングt98において、撮像制御部60は、P相期間TPの終了に伴い、クロック信号CLKの生成を停止する(図35(H))。これと同時に、参照信号生成部61は、参照信号REFの電圧の変化を停止させ、その後のタイミングt99において、参照信号REFの電圧を電圧V1に変化させる(図35(E))。これに伴い、参照信号REFの電圧が画素電圧VP11を上回るので(図35(E),(F))、AD変換部ADCのコンパレータ24は、信号CMPの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図35(G))。
 次に、タイミングt100において、AD変換部ADCのカウンタ25は、制御信号CCに基づいて、カウント値CNTの極性を反転する(図35(I))。
 次に、タイミングt101において、走査部50は、信号STGの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図35(C))。これにより、撮像画素P11Aでは、トランジスタTGがオン状態になり、その結果、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)。これに応じて、信号SIGの電圧は低下する(図35(F))。
 そして、タイミングt102において、走査部50は、信号STGの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図35(C))。これにより、撮像画素P11Aでは、トランジスタTGがオフ状態になる。
 これにより、撮像画素P11Aでは、トランジスタSELはオン状態になり、トランジスタTG,RSTはそれぞれオフ状態になる。フローティングディフュージョンFDは、タイミングt101~t102の期間においてフォトダイオードPDから転送された電荷を保持している。撮像画素P11Aは、このときのフローティングディフュージョンFDにおける電圧に応じた画素電圧VP(画素電圧VP12)を出力する。
 次に、タイミングt103~t105の期間(D相期間TD)において、読出部20は、画素電圧VP12に基づいてAD変換を行う。具体的には、まず、タイミングt103において、撮像制御部60は、クロック信号CLKの生成を開始し(図35(H))、これと同時に、参照信号生成部61は、参照信号REF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35(E))。これに応じて、AD変換部ADCのカウンタ25は、カウント動作を開始し、カウント値CNTを順次変化させる(図35(I))。
 そして、タイミングt104において、参照信号REFの電圧が画素電圧VP12を下回る(図35(E),(F))。これに応じて、AD変換部ADCのコンパレータ24は、信号CMPの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図35(G))。その結果、カウンタ25は、カウント動作を停止する(図35(I))。このようにして、AD変換部ADCは、画素電圧VP11,VP12の差に応じたカウント値CNTを得る。そして、AD変換部ADCのラッチ26は、このカウント値CNTを、デジタルコードCODEとして出力する。
 次に、タイミングt105において、撮像制御部60は、D相期間TDの終了に伴い、クロック信号CLKの生成を停止する(図35(H))。これと同時に、参照信号生成部61は、参照信号REFの電圧の変化を停止させ、その後のタイミングt106において、参照信号REFの電圧を電圧V2に変化させる(図35(E))。これに伴い、参照信号REFの電圧が画素電圧VP12を上回るので(図35(E),(F))、AD変換部ADCのコンパレータ24は、信号CMPの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図35(G))。
 次に、タイミングt107において、走査部50は、信号SSELの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図35(D))。これにより、撮像画素P11Aでは、トランジスタSELがオフ状態になり、撮像画素P11Aが信号線SGLから電気的に切り離される。
 そして、タイミングt108において、AD変換部ADCのカウンタ25は、制御信号CCに基づいて、カウント値CNTを“0”にリセットする(図35(I))。
 このように、撮像装置2では、P相期間TPにおいて画素電圧VP11に基づいてカウント動作を行い、カウント値CNTの極性を反転したのちに、D相期間TDにおいて画素電圧VP12に基づいてカウント動作を行うようにした。これにより、撮像装置2は、画素電圧VP11,VP12の差電圧に応じたデジタルコードCODEを取得することができる。撮像装置2では、このような相関2重サンプリングを行うようにしたので、画素電圧VP12に含まれるノイズ成分を取り除くことができ、その結果、撮像画像の画質を高めることができる。
 撮像装置2は、上記実施の形態に係る撮像装置1と同様に、ブランキング期間T20を利用して、電圧検出動作を行う。具体的には、読出部20のAD変換部ADCは、ブランキング期間T20のうちの、水平期間H(図35)と同じ長さの検出期間Mにおいて、信号SIGVに基づいてAD変換を行う。検出期間Mでは、参照信号生成部61および読出部20は、水平期間H(図35)と同様の動作を行う。この検出期間Mでは、撮像制御部60は、制御信号SSELV(図4)を高レベルにする。これにより、読出部20では、複数のAD変換部ADCのそれぞれにおいて、トランジスタ29がオン状態になり、電圧センサ33が生成した信号SIGVに応じた信号が、トランジスタ29および容量素子22を介してコンパレータ24の負入力端子に供給される。そして、AD変換部ADCは、上記実施の形態の場合(図20)と同様に、P相期間TPにおいて、信号SIGVにおける電圧VDDH34に基づいてAD変換を行うとともに、D相期間TDにおいて、信号SIGVにおける電圧VDDH12に基づいてAD変換を行うことにより、デジタルコードCODEを生成する。
 そして、電圧判定部42の演算部43は、このデジタルコードCODEをデジタル値VALVとして用い、このデジタル値VALVに基づいて演算処理を行うことにより、所定のコード体系を有する電圧コードVCODE1を生成する。このようにして、演算部43は、複数のAD変換部ADCから得られた複数のデジタル値VALVに基づいて、複数の電圧コードVCODE1をそれぞれ生成する。そして、演算部43は、これらの複数の電圧コードVCODE1が示す値の平均値を求めることにより、電圧コードVCODEを生成する。
[変形例5]
 上記実施の形態では、例えば、画素アレイ9において、同じ制御線TGLL,FDGL,RSTL,FCGL,TGSL,SELLに接続された複数の撮像画素P1を水平方向に並設したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、図36に示す撮像装置1Eのように、同じ制御線TGLL,FDGL,RSTL,FCGL,TGSL,SELLに接続された複数(この例では4つ)の撮像画素P1を垂直方向に並設してもよい。この撮像装置1Eは、画素アレイ9Eと、走査部10Eと、読出部20E1,20E2と、撮像制御部30Eと、信号処理部40Eとを備えている。画素アレイ9Eの偶数番目(0番目、2番目、4番目、…)の信号線SGLは読出部20E1に接続され、画素アレイ9Eの奇数番目(1番目、3番目、5番目、…)の信号線SGLは読出部20E2に接続されている。制御線TGLL,FDGL,RSTL,FCGL,TGSL,SELLは、走査部10Eに接続されている。この例では、同じ制御線TGLL,FDGL,RSTL,FCGL,TGSL,SELLに接続された4つの撮像画素P1が垂直方向(図36における縦方向)に並設されている。走査部10Eは、ロジック部12Eと、ドライバ部13Eとを有している。読出部20E1は、画素アレイ9Eから偶数番目の信号線SGL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、画像信号DATAE1を生成するものである。読出部20E2は、画素アレイ9Eから奇数番目の信号線SGL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、画像信号DATAE2を生成するものである。信号処理部40Eは、画像信号DATAE1,DATAE2が示す画像に対して、信号処理を行うものである。
[変形例6]
 上記実施の形態では、各AD変換部ADCを、画素アレイ9における1列分の複数の撮像画素P1に接続したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図37に示す撮像装置1Fのように、各AD変換部ADCを、所定のエリアに属する複数の撮像画素P1に接続してもよい。この撮像装置1Fは、2枚の半導体基板401,402に形成されている。半導体基板401には、画素アレイ9が形成されている。この画素アレイ9は、複数(この例では21個)のエリアARに区分され、各エリアARは、複数(この例では160個)の撮像画素P1を含んでいる。半導体基板402には、読出部20が形成されている。具体的には、半導体基板402には、半導体基板401における複数のエリアARに対応する複数の領域のそれぞれに、そのエリアARに属する複数の撮像画素P1に接続されるAD変換部ADCが形成されている。半導体基板401および半導体基板402は重ね合あわされ、接続部403により、例えばCu-Cu接続を用いて互いに電気的に接続されている。なお、この例では、画素アレイ9を21個のエリアARに区分したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば20個以下または22個以上のエリアARに区分してもよい。また、この例では、各エリアARに160個の撮像画素P1を設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば159個以下または161個以上の撮像画素P1を設けてもよい。
[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38は、上記実施の形態に係る撮像装置1等の使用例を表すものである。上述した撮像装置1等は、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39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39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39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40は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
 図40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40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に供給された電源電圧VDDが正常であるかどうか、および撮像部12031において生成された電圧Vbgrが正常であるかどうかを検出することができる。そして、これらの電圧のうちの1つ以上が異常である場合には、例えば、その検出結果をマイクロコンピュータ12051に通知することにより、車両制御システム12000における車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に不具合が生じたことを把握することができる。ここで、この車外情報検出ユニット12030は、本開示における「処理装置」の一具体例に対応する。これにより、車両制御システム12000では、例えば運転者に注意喚起を促すなどの適切な処理を行うことができるため、信頼性を高めることができる。また、車両制御システム12000では、検出結果に基づいて、車両を制御する機能を制限することができる。車両を制御する機能の具体例としては、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が挙げられる。撮像部12031における電圧が異常であると判定された場合、車両を制御する機能を制限し、あるいは禁止することができる。具体的には、車外情報検出ユニット12030車両制御システム12000は、ブレーキ、エンジン出力、トランスミッションを制御することができる。これにより、車両制御システム12000では、撮像部12031における電圧の異常に基づく誤検知に起因した事故を防止することができる。
 また、例えば、車両制御システム12000が、2つの冗長な撮像部12031(撮像部12031A,12031B)を備えている場合において、一方の撮像部12031Aにおける電圧が異常であると判定され、撮像部12031Aの不具合が疑われる場合には、他方の撮像部12031Bを動作させるようにしてもよい。また、例えば、車両制御システム12000が、撮像部12031に加え、対象物までの距離を検出する測距部(例えばLIDAR装置(Light Detection and Ranging)やTOF(Time Of Flight)イメージセンサ)を備えている場合には、撮像部12031における電圧が異常であると判定された場合に、測距部を動作させるようにしてもよい。この場合、少なくとも対象物までの距離を検出することができるため、撮像部12031における電圧の異常に基づく誤検知に起因した事故を防止することができる。
 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、撮像装置1では、図19に示したように、読出部20がデジタルコードCODE2,CODE3を出力し、画像処理部41が、デジタルコードCODE3からデジタルコードCODE2を減算(CODE3-CODE2)することにより、画素値VAL1を算出したが、これに限定されるものではない。これに代えて、読出部20が、変形例4に係る撮像装置2の場合(図35)と同様に、変換期間T2の後にカウント値CNTの極性を反転することにより、デジタルコードCODE2,CODE3の差に対応するデジタルコードCODEを出力してもよい。デジタルコードCODE5,CODE6についても同様であり、デジタルコードCODE7,CODE8についても同様であり、デジタルコードCODEA,CODEBについても同様である。
 また、例えば、撮像装置1では、図19に示したように、読出部20がデジタルコードCODE1,CODE4を出力し、画像処理部41が、デジタルコードCODE4からデジタルコードCODE1を減算(CODE4-CODE1)することにより、画素値VAL2を算出したが、これに限定されるものではない。これに代えて、読出部20のAD変換部ADCが、変換期間T1の後に、そのときのカウント値CNTを一旦内部に記憶しておき、変換期間T4の前に、そのカウント値CNTをカウンタ25にセットするとともにそのカウント値CNTの極性を反転してもよい。この場合でも、変形例4に係る撮像装置2の場合(図35)と同様に、画像処理部41は、デジタルコードCODE1,CODE4の差に対応するデジタルコードCODEを得ることができる。
 また、例えば、撮像装置1は、図1等に示した構成に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。同様に、例えば、撮像装置2は、図31等に示した構成に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
 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。
(1)撮像動作を行うことが可能な撮像部と、
 前記撮像部に供給される第1の電源電圧に応じた第1の電源電圧データを生成可能なデータ生成部と、
 前記第1の電源電圧データと第1の参照データとを比較することにより、前記第1の電源電圧についてのフラグ信号を生成可能なフラグ生成部と
 を備えた撮像装置。
(2)前記データ生成部は、
 AD変換を行うことが可能な変換部を有し、
 前記変換部が前記第1の電源電圧に基づいて前記AD変換を行うことにより前記第1の電源電圧データを生成可能である
 前記(1)に記載の撮像装置。
(3)前記第1の電源電圧に応じた第1の検出電圧および第2の検出電圧を生成可能な電圧検出部をさらに備え、
 前記データ生成部は、前記変換部が、第1の期間において前記第1の検出電圧に基づいて前記AD変換を行った結果と、第2の期間において前記第2の検出電圧に基づいて前記AD変換を行った結果との差に基づいて、前記第1の電源電圧データを生成可能である
 前記(2)に記載の撮像装置。
(4)前記データ生成部は、前記変換部が前記第1の電源電圧に基づいて前記AD変換を行った結果を、所定のコード体系を有するデータに変換することにより前記第1の電源電圧データを生成する演算部をさらに有する
  前記(2)または(3)に記載の撮像装置。
(5)前記変換部は、前記第1の電源電圧に基づいて前記AD変換を行うことが可能な複数の変換回路を有し、
 前記データ生成部は、前記複数の変換回路による前記AD変換の結果に基づいて前記第1の電源電圧データを生成可能である
 前記(2)から(4)のいずれかに記載の撮像装置。
(6)前記データ生成部は、前記複数の変換回路による前記AD変換の結果の平均値に基づいて前記第1の電源電圧データを生成可能である
 前記(5)に記載の撮像装置。
(7)前記撮像部は、画素電圧を出力可能な撮像画素を有し、
 前記データ生成部は、
 AD変換を行うことが可能な変換部を有し、
 前記変換部が前記第1の電源電圧に基づいて前記AD変換を行うことにより前記第1の電源電圧データを生成可能であるとともに、前記変換部が前記画素電圧に基づいて前記AD変換を行うことにより画素電圧データを生成可能である
 前記(1)から(6)のいずれかに記載の撮像装置。
(8)前記第1の電源電圧に応じた検出電圧を生成し前記変換部に供給可能な電圧検出部をさらに備え、
 前記撮像部は、前記画素電圧を前記変換部に伝えることが可能な信号線をさらに有する
 前記(7)に記載の撮像装置。
(9)前記第1の電源電圧に応じた検出電圧を生成する電圧検出部をさらに備え、
 前記撮像部は、前記画素電圧および前記検出電圧を前記変換部に伝えることが可能な信号線をさらに有する
 前記(7)に記載の撮像装置。
(10)前記変換部は、垂直ブランキング期間において前記第1の電源電圧に基づいて前記AD変換を行う
 前記(1)から(9)のいずれかに記載の撮像装置。
(11)前記フラグ生成部は、さらに前記第1の電源電圧データと第2の参照データとを比較することにより、前記フラグ信号を生成可能である
 前記(1)から(10)のいずれかに記載の撮像装置。
(12)前記データ生成部および前記フラグ生成部は、第2の電源電圧で動作する回路を含む
 前記(1)から(11)のいずれかに記載の撮像装置。
(13)所定の電圧を生成可能な電圧生成部をさらに備え、
 前記データ生成部は、前記所定の電圧に応じた電圧データを生成可能であり、
 前記フラグ生成部は、前記電圧データと第3の参照データとを比較することにより、前記フラグ信号を生成可能である
 前記(1)から(12)のいずれかに記載の撮像装置。
(14)前記データ生成部は、第3の期間において前記第1の電源電圧データを生成し、第4の期間において前記電圧データを生成することが可能である
 前記(13)に記載の撮像装置。
(15)前記データ生成部は、第2の電源電圧に応じた第2の電源電圧データを生成可能であり、
 前記フラグ生成部は、前記第2の電源電圧データと第4の参照データとを比較することにより、前記フラグ信号を生成可能である
 前記(1)から(14)のいずれかに記載の撮像装置。
(16)車両に搭載され、前記車両の周辺領域を撮像して画像を生成可能な撮像装置と、
 前記車両に搭載され、前記画像に基づいて、前記車両を制御する機能に関する処理を実行可能な処理装置と
 を備え、
 前記撮像装置は、
 撮像動作を行うことが可能な撮像部と、
 前記撮像部に供給される第1の電源電圧に応じた第1の電源電圧データを生成可能なデータ生成部と、
 前記第1の電源電圧データと第1の参照データとを比較することにより、前記第1の電源電圧についてのフラグ信号を生成可能なフラグ生成部と
 を有し、
 前記処理装置は、前記フラグ信号に基づいて、ドライバへの通知および前記車両を制御する機能の制限のうちの一方または双方を実施可能である
 撮像システム。
(17)撮像動作を行い、
 前記撮像動作を行う際に供給される第1の電源電圧に応じた第1の電源電圧データを生成し、
 前記第1の電源電圧データと第1の参照データとを比較することにより、前記第1の電源電圧についてのフラグ信号を生成する
 撮像方法。
 本出願は、日本国特許庁において2018年2月22日に出願された日本特許出願番号2018-029771号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
 当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (17)

  1.  撮像動作を行うことが可能な撮像部と、
     前記撮像部に供給される第1の電源電圧に応じた第1の電源電圧データを生成可能なデータ生成部と、
     前記第1の電源電圧データと第1の参照データとを比較することにより、前記第1の電源電圧についてのフラグ信号を生成可能なフラグ生成部と
     を備えた撮像装置。
  2.  前記データ生成部は、
     AD変換を行うことが可能な変換部を有し、
     前記変換部が前記第1の電源電圧に基づいて前記AD変換を行うことにより前記第1の電源電圧データを生成可能である
     請求項1に記載の撮像装置。
  3.  前記第1の電源電圧に応じた第1の検出電圧および第2の検出電圧を生成可能な電圧検出部をさらに備え、
     前記データ生成部は、前記変換部が、第1の期間において前記第1の検出電圧に基づいて前記AD変換を行った結果と、第2の期間において前記第2の検出電圧に基づいて前記AD変換を行った結果との差に基づいて、前記第1の電源電圧データを生成可能である
     請求項2に記載の撮像装置。
  4.  前記データ生成部は、前記変換部が前記第1の電源電圧に基づいて前記AD変換を行った結果を、所定のコード体系を有するデータに変換することにより前記第1の電源電圧データを生成する演算部をさらに有する
      請求項2に記載の撮像装置。
  5.  前記変換部は、前記第1の電源電圧に基づいて前記AD変換を行うことが可能な複数の変換回路を有し、
     前記データ生成部は、前記複数の変換回路による前記AD変換の結果に基づいて前記第1の電源電圧データを生成可能である
     請求項2に記載の撮像装置。
  6.  前記データ生成部は、前記複数の変換回路による前記AD変換の結果の平均値に基づいて前記第1の電源電圧データを生成可能である
     請求項5に記載の撮像装置。
  7.  前記撮像部は、画素電圧を出力可能な撮像画素を有し、
     前記データ生成部は、
     AD変換を行うことが可能な変換部を有し、
     前記変換部が前記第1の電源電圧に基づいて前記AD変換を行うことにより前記第1の電源電圧データを生成可能であるとともに、前記変換部が前記画素電圧に基づいて前記AD変換を行うことにより画素電圧データを生成可能である
     請求項1に記載の撮像装置。
  8.  前記第1の電源電圧に応じた検出電圧を生成し前記変換部に供給可能な電圧検出部をさらに備え、
     前記撮像部は、前記画素電圧を前記変換部に伝えることが可能な信号線をさらに有する
     請求項7に記載の撮像装置。
  9.  前記第1の電源電圧に応じた検出電圧を生成する電圧検出部をさらに備え、
     前記撮像部は、前記画素電圧および前記検出電圧を前記変換部に伝えることが可能な信号線をさらに有する
     請求項7に記載の撮像装置。
  10.  前記変換部は、垂直ブランキング期間において前記第1の電源電圧に基づいて前記AD変換を行う
     請求項1に記載の撮像装置。
  11.  前記フラグ生成部は、さらに前記第1の電源電圧データと第2の参照データとを比較することにより、前記フラグ信号を生成可能である
     請求項1に記載の撮像装置。
  12.  前記データ生成部および前記フラグ生成部は、第2の電源電圧で動作する回路を含む
     請求項1に記載の撮像装置。
  13.  所定の電圧を生成可能な電圧生成部をさらに備え、
     前記データ生成部は、前記所定の電圧に応じた電圧データを生成可能であり、
     前記フラグ生成部は、前記電圧データと第3の参照データとを比較することにより、前記フラグ信号を生成可能である
     請求項1に記載の撮像装置。
  14.  前記データ生成部は、第3の期間において前記第1の電源電圧データを生成し、第4の期間において前記電圧データを生成することが可能である
     請求項13に記載の撮像装置。
  15.  前記データ生成部は、第2の電源電圧に応じた第2の電源電圧データを生成可能であり、
     前記フラグ生成部は、前記第2の電源電圧データと第4の参照データとを比較することにより、前記フラグ信号を生成可能である
     請求項1に記載の撮像装置。
  16.  車両に搭載され、前記車両の周辺領域を撮像して画像を生成可能な撮像装置と、
     前記車両に搭載され、前記画像に基づいて、前記車両を制御する機能に関する処理を実行可能な処理装置と
     を備え、
     前記撮像装置は、
     撮像動作を行うことが可能な撮像部と、
     前記撮像部に供給される第1の電源電圧に応じた第1の電源電圧データを生成可能なデータ生成部と、
     前記第1の電源電圧データと第1の参照データとを比較することにより、前記第1の電源電圧についてのフラグ信号を生成可能なフラグ生成部と
     を有し、
     前記処理装置は、前記フラグ信号に基づいて、ドライバへの通知および前記車両を制御する機能の制限のうちの一方または双方を実施可能である
     撮像システム。
  17.  撮像動作を行い、
     前記撮像動作を行う際に供給される第1の電源電圧に応じた第1の電源電圧データを生成し、
     前記第1の電源電圧データと第1の参照データとを比較することにより、前記第1の電源電圧についてのフラグ信号を生成する
     撮像方法。
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