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WO2006120815A1 - 固体撮像装置、カメラ、自動車および監視装置 - Google Patents

固体撮像装置、カメラ、自動車および監視装置 Download PDF

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Publication number
WO2006120815A1
WO2006120815A1 PCT/JP2006/307117 JP2006307117W WO2006120815A1 WO 2006120815 A1 WO2006120815 A1 WO 2006120815A1 JP 2006307117 W JP2006307117 W JP 2006307117W WO 2006120815 A1 WO2006120815 A1 WO 2006120815A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solid
state imaging
imaging device
reference signal
photoelectric conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2006/307117
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Katsumi Takeda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to EP06731065A priority Critical patent/EP1881699A1/en
Priority to JP2006529399A priority patent/JP4818112B2/ja
Priority to US11/913,866 priority patent/US20090066793A1/en
Publication of WO2006120815A1 publication Critical patent/WO2006120815A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N17/00—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details
    • H04N17/002—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details for television cameras

Definitions

  • Solid-state imaging device camera, automobile and monitoring device
  • the present invention relates to a plurality of photoelectric conversion units that generate signals according to the amount of incident light, a plurality of reading units that read signals generated by each photoelectric conversion unit, and transmission from the reading units via a transmission path.
  • the present invention relates to a solid-state imaging device, a camera, an automobile, and a monitoring device.
  • the solid-state imaging device has been miniaturized and the number of pixels has been greatly increased, and it has been necessary to improve reliability along with miniaturization.
  • Patent Document 1 discloses a detection apparatus that detects the reliability of a solid-state imaging device. This inspection apparatus is configured to inspect each part of the circuit by applying a probe to the solid-state image sensor on the wafer.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-8237
  • the present invention provides a solid-state imaging device, a camera, an automobile, and a monitoring device that can easily maintain a quality level without cost when the usage environment is severe or a long service life is required.
  • the purpose is to provide.
  • a solid-state imaging device of the present invention reads a plurality of photoelectric conversion units that generate a signal corresponding to the amount of incident light, and a signal generated by each of the photoelectric conversion units.
  • a plurality of reading means a transmission path for transmitting signals read by each of the reading means; an output means for outputting each signal transmitted from each of the reading means via a transmission path; and a constant reference signal Generating means for generating the reference signal, wherein the reference signal is output from the output means via at least a part of the transmission path.
  • the quality level can be recovered by replacing the failed solid-state imaging device with a new solid-state imaging device in the system including the solid-state imaging device.
  • it can satisfy a long service life even under severe usage conditions. In this way, even if the product life of the solid-state imaging device is shorter than that of the system, the service life required for the system can be satisfied, and the quality level can be easily changed by replacement even under harsh conditions. Can be maintained.
  • the constant reference signal is a fixed level between the first level and the second level
  • the first level is a level of a signal generated in the photoelectric conversion means when the incident light amount is zero
  • the second level may be a signal level higher than the first level generated by the photoelectric conversion means.
  • the reference signal is within the range of the signal level generated by the photoelectric conversion means, for example, by an intermediate value between the first level and the second level, and therefore the rating of the output means is changed. Therefore, it is possible to avoid an increase in the cost of the output means.
  • the solid-state imaging device further determines whether or not the reference signal output from the output means is within a range between an upper limit value and a lower limit value to be normal, and out of the range.
  • a determination unit that outputs a detection signal may be provided.
  • the plurality of photoelectric conversion means are arranged in a matrix, and the transmission path is provided corresponding to each column of the photoelectric conversion means, and read from the photoelectric conversion means of the corresponding column.
  • Horizontal reference means for transferring the transmitted signal charge, and the reference signal may be output from the output means via at least one vertical transfer means section and horizontal transfer means.
  • the generating means may inject a reference charge corresponding to the reference signal into any of the photoelectric conversion means.
  • the generation unit may inject a reference charge corresponding to the reference signal into the photoelectric conversion unit near the uppermost stream of the vertical transfer unit connected near the uppermost stream of the horizontal transfer unit.
  • the generating means may inject a reference charge corresponding to the reference signal into the photoelectric conversion means in the vicinity of the uppermost stream of each vertical transfer means.
  • the generating means may inject a reference charge corresponding to the reference signal in the vicinity of the most upstream of at least one vertical transfer means of the plurality of vertical transfer means. Good.
  • the generating means may inject a reference charge corresponding to the reference signal in the vicinity of the uppermost stream of the vertical transfer means connected to the vicinity of the uppermost stream of the horizontal transfer means.
  • the reference signal is transmitted from one vertical transfer means and the horizontal transfer hand in the transmission path. Since it is transmitted to the longest path consisting of stages, it is possible to detect malfunctions occurring at least in any part of the longest path. Moreover, it is possible to minimize the circuit scale of the generating means.
  • the generating means may inject a reference charge corresponding to the reference signal in the vicinity of the uppermost stream of each vertical transfer means.
  • the reference signal is transmitted to almost all of the transmission paths.
  • the generating means injects a reference charge corresponding to the reference signal to the photoelectric conversion means in the vicinity of the most upstream of at least one vertical transfer means of the plurality of vertical transfer means. You can configure it like this.
  • the reference signal is transmitted to a path including the photoelectric conversion unit, at least one vertical transfer unit, and a horizontal transfer unit, among the transmission paths, and thus includes the photoelectric conversion unit. It is possible to detect a malfunction occurring in any part of the path. However, the circuit scale of the generating means can be minimized.
  • the plurality of photoelectric conversion means are arranged in a matrix, and the transmission path includes a row selection means for selecting one row of the photoelectric conversion means, and a column of the photoelectric conversion means.
  • Column selection means for selecting, and an output line for each column for transmitting a signal read from the photoelectric conversion means of the selected row and the selected column, and the reference signal is transmitted via any output line. May be output from the output means.
  • a failure can be easily detected when an operation failure occurs in any part of a path including at least one output line through which the reference signal is transmitted.
  • the generation means may inject a reference charge corresponding to the reference signal into any of the photoelectric conversion means.
  • the generation unit may inject a reference charge corresponding to the reference signal into a photoelectric conversion unit located in a row selected last and a column selected last.
  • the reference signal is supplied to the photoelectric conversion element that is selected last, the reference signal is output only when scanning by the row selection unit and the column selection unit is normal to the end. It is possible to detect a malfunction after confirming proper scanning. However, the circuit scale of the generating means can be minimized.
  • the generating means may inject a reference charge corresponding to the reference signal into the photoelectric conversion means in the vicinity of the uppermost stream of at least one output line.
  • the reference signal is supplied to the photoelectric conversion means in the vicinity of the most upstream of the output line, it is possible to detect a malfunction in any part of the output line.
  • the circuit scale of the generation means can be minimized. Conversely, when the reference charge is injected into the photoelectric conversion means near the uppermost stream of all output lines, the circuit scale of the generation means becomes large.
  • the photoelectric conversion means to which the reference signal is applied may be shielded from light.
  • the system having the solid-state imaging device includes the mechanical shutter, and can correctly output the reference signal even in the case where the system has the mechanical shutter.
  • the solid-state imaging device may further include warning means for warning a failure to the outside when a detection signal is output from the determination means.
  • the determination unit may instruct the power supply unit to stop the power supply to a part of the solid-state imaging device when the detection signal is output.
  • the solid-state imaging device further controls a shotter unit that controls incident light to the plurality of photoelectric conversion units, a shield unit that blocks the shotter unit, and the plurality of photoelectric conversion units.
  • control means controls the shotter means to shield light at least at one timing immediately after power-on of the solid-state imaging device and immediately before power-off, and injects the reference signal. Control the generation means.
  • the solid-state imaging device is mounted on the vehicle, and the control means controls the shotter means to shield light at least once when the vehicle speed is equal to or lower than a threshold value, and injects the reference signal. Let's control the generating means.
  • control means may control the shotter means so as to periodically shield the light, and may control the generation means so as to inject the reference signal.
  • the generation means includes a plurality of reference signal generation means corresponding to the plurality of photoelectric conversion means, and a plurality of selection means corresponding to the plurality of photoelectric conversion means
  • the solid-state imaging device includes: Each of the reference signal generating means generates the reference signal, and each of the selection means is provided between the photoelectric conversion means and the reading means. One of the signal generated by the means and the reference signal generated by the reference signal generating means may be selected.
  • the selection unit selects the reference signal at the time of imaging such as immediately before and after imaging without the need to shield the plurality of photoelectric conversion units, so that each selection unit responds to it. Failure in the path to the output means via the reading means and transmission path It is possible to detect whether or not there is.
  • the selection control means controls the selection means so as to alternately select a predetermined number of signals generated by the photoelectric conversion means and the reference signal generated by the reference signal generation means. May be.
  • the predetermined number is 1, the number of photoelectric conversion means corresponding to one row, a multiple of the number of photoelectric conversion means corresponding to one row, the number of photoelectric conversion means corresponding to one column, 1 It may be any one of a multiple of photoelectric conversion means corresponding to a column, the number of the plurality of photoelectric conversion means, and a multiple of the number of the plurality of photoelectric conversion means.
  • the number of the plurality of reference signal generation means and the number of the plurality of photoelectric conversion means are substantially the same, and each selection means is connected to one reference signal generation means. Also good.
  • a failure detection rate of nearly 100% can be obtained including not only the optical black region having the light shielding film on the light receiving surface but also the effective pixel region having no light shielding film.
  • the number of the plurality of reference signal generation means is smaller than the number of the plurality of photoelectric conversion means. At least one of the reference signal generation selection means is connected to two or more selection means. Therefore.
  • each reference signal generation selection means may be connected to N (N is 2 or more) selection means. [0060] According to this configuration, an increase in circuit scale can be suppressed by sharing one reference signal generating means for every N selection means.
  • the selection control means causes the selection means to select the signal generated by the photoelectric conversion means without causing the selection means to select the reference signal, and to perform the imaging, and the reference signal.
  • a second operation of picking up an image by alternately selecting a predetermined number of signals generated by the photoelectric conversion means by the selection means may be controlled.
  • the imaging operation and the failure detection operation can be used together, and the failure can be found at an early stage.
  • the selection control means may use operation clocks having the same speed in the first operation and the second operation.
  • the selection control means may use an operation clock that is faster than the operation clock of the first operation in the second operation.
  • the imaging operation and the failure detection operation can be used together, and the frame rate equivalent to the normal imaging operation can be obtained. You can get power S.
  • the selection control means selectively controls a third operation for imaging without causing the selection means to select the reference signal and causing the selection means to select a signal generated by the photoelectric conversion means. Even if you do it.
  • the plurality of reference signal generating means includes a first signal generating means for generating a first fixed level as a reference signal and a second signal generating means for generating a second fixed level as a reference signal.
  • the first signal generating means and the second signal generating means should be arranged regularly.
  • the failure detection operation is performed by using two types of reference signals, it is possible to detect a failure that happens to be fixed at the same level as the first or second fixed level.
  • the first signal generating means and the second signal generating means may be regularly arranged in the direction of the photoelectric conversion means.
  • the first signal generating means and the second signal generating means may be regularly arranged in the column direction of the photoelectric conversion means.
  • the solid-state imaging device further determines whether or not the reference signal output from the output means is within a range between an upper limit value and a lower limit value that are normal as the first fixed level.
  • First determination means for determining and second reference for determining whether the reference signal output from the output means is within a range between an upper limit value and a lower limit value that are normal as the second fixed level.
  • a determination means, an abnormality determination means for outputting a detection signal when there is an abnormality based on the arrangement rule of the first signal generation means and the second signal generation means and the determination results by the first and second determination means; Even if you want to be equipped with.
  • the camera of the present invention includes M (M is 2 or more) solid-state imaging devices and determination means for determining a failure based on the reference signals output from the M solid-state imaging device forces.
  • a signal processing means for processing the output signals of m (m is 1 or more) of the M solid-state imaging devices, and when any of the m solid-state imaging devices is determined to be faulty.
  • a switching control means for switching from a solid-state imaging device determined to be faulty to a solid-state imaging device not determined to be faulty as an output source to the signal processing means.
  • the switching control means puts solid-state imaging devices other than the m solid-state imaging devices into a non-operating state, and when any of the m solid-state imaging devices is determined to be faulty, The determined solid-state imaging device may be changed to a non-operating state, and a solid-state imaging device that is not determined to be faulty may be changed to an operating state.
  • the switching control means controls the power supply to the solid-state imaging device. You can change the operating state and non-operating state.
  • the switching control means controls the drive signal to the solid-state imaging device.
  • the switching control means always supplies power to the M solid-state imaging devices.
  • the operation state and the non-operation state may be changed by starting or stopping a drive signal to the solid-state imaging device.
  • switching from the non-operating state to the operating state can be performed at high speed by making the power supply constantly supplied.
  • the switching control means may change from the operating state to the non-operating state by fixing the level of the drive signal to the solid-state imaging device.
  • the camera may further include at least one optical system that distributes incident light to two or more solid-state imaging devices.
  • the camera, automobile, and monitoring device of the present invention have the same means as described above.
  • the solid-state imaging device of the present invention it is possible to easily detect a failure of the solid-state imaging device, such as an abnormality in a transmission path, based on the output reference signal. Therefore, when a failure of a solid-state imaging device is detected after shipment, the quality level can be recovered by replacing the failed solid-state imaging device with a new solid-state imaging device in a system equipped with the solid-state imaging device. Even if the system is placed in a harsh environment, it can be used to satisfy a long service life. In this way, even if the life cycle of the solid-state imaging device is shorter than the system, the service life required for the system can be satisfied, and the quality level can be easily maintained by replacement even under harsh usage environments. be able to.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a camera system in the first embodiment.
  • FIG. 2A is a side view of an automobile for showing an example of a camera position in the case of in-vehicle.
  • FIG. 2B is a front view of the automobile for showing an example of the camera position.
  • FIG. 2C is a top view of the automobile for showing an example of the camera position.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a solid-state image sensor.
  • FIG. 4 is a diagram showing an output waveform corresponding to the pixel portion P1.
  • FIG. 5 is a diagram showing an output waveform corresponding to the pixel portion B1.
  • FIG. 6A is a diagram showing an output waveform corresponding to the pixel unit S1.
  • FIG. 6B is a diagram showing an output waveform at the time of failure corresponding to the pixel unit S1.
  • FIG. 6C is a diagram showing an output waveform at the time of failure corresponding to the pixel portion S1.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the determination unit.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a detailed configuration of the pixel unit S1.
  • FIG. 9 is a time chart for generating a reference signal in the pixel unit S1.
  • FIG. 10 is a diagram showing the potentials of electrode IS, electrode IG, and photodiode. 11] FIG. 11 is a diagram showing a display example.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a modification of the camera system.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a solid-state imaging element according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a solid-state imaging element according to the third embodiment.
  • FIG. 15A is a circuit diagram showing a detailed configuration of a pixel unit S3.
  • FIG. 15B is a circuit diagram showing a detailed configuration of the pixel portion S3s.
  • FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of a modified example of the solid-state imaging device.
  • FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration of a modified example of the solid-state imaging device.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a camera system in the fourth embodiment.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a solid-state image sensor.
  • FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of another solid-state imaging device.
  • FIG. 21A is a diagram illustrating a first timing example of failure detection.
  • FIG. 21B is a diagram illustrating a second timing example of failure detection.
  • FIG. 21C is a diagram showing a third timing example of failure detection. 22A] FIG. 22A is a diagram illustrating a fourth timing example of failure detection.
  • FIG. 22B is a diagram illustrating a fourth timing example of failure detection.
  • FIG. 23 is a block diagram showing the configuration of the camera system in the fifth embodiment.
  • FIG. 24 is a block diagram showing a pixel portion of a solid-state image sensor.
  • FIG. 25A is a diagram showing a first driving example for outputting a reference signal.
  • FIG. 25B is a diagram showing a second driving example for outputting a reference signal.
  • FIG. 25C is a diagram showing a third driving example for outputting a reference signal.
  • FIG. 25D is a diagram showing another driving example for outputting a reference signal.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating a first driving example of the solid-state imaging element.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating a second driving example of the solid-state imaging device.
  • FIG. 28 is a circuit diagram showing a configuration of a pixel portion in the sixth embodiment.
  • FIG. 29 is a circuit diagram showing another configuration of the pixel portion.
  • FIG. 30A is a block diagram showing a configuration of a MOS solid-state imaging element according to the seventh embodiment.
  • FIG. 30B is a block diagram showing a modification of the AMOS type solid-state imaging device.
  • FIG. 31 is a block diagram showing the configuration of a CCD solid-state image sensor.
  • FIG. 32 is a block diagram showing the configuration of the determination unit.
  • FIG. 33 is a block diagram showing the configuration of the camera in the eighth embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the camera system in the first embodiment.
  • the camera system shown in the figure includes n cameras 101 to 10n, a display unit 20, a display control unit 30, and a power supply unit 40.
  • Each camera includes a solid-state imaging device 11, a drive unit 12, a signal processing unit 13, and a determination unit 14.
  • the solid-state imaging device 11 outputs signals of a plurality of pixels in accordance with various drive signals supplied from the drive unit 12.
  • the signal of a plurality of pixels also includes a reference signal of a certain level that is used for detection of malfunction, that is, determination of failure.
  • the drive unit 12 drives the solid-state imaging device 11 by outputting various drive signals.
  • the signal processing unit 13 generates an image from a signal of a plurality of pixels output from the solid-state image sensor 11.
  • the determination unit 14 detects a failure of the solid-state imaging solid-state imaging device 11 such as an abnormal transmission path by determining whether the level of the reference signal output from the solid-state imaging device 11 is appropriate. As described above, when the solid-state imaging device 11 fails, the camera 101 outputs a detection signal indicating that fact.
  • the other cameras are configured similarly.
  • the display unit 20 appropriately displays an image from each camera, and when a detection signal indicating that a failure has occurred is input from any camera, the display unit 20 checks that the camera has failed and the camera. Or display a message prompting you to replace it.
  • the display control unit 30 controls the display of the display unit 20, particularly monitors the presence or absence of detection signals from n cameras, and displays a display when a detection signal is input from any of the cameras.
  • the above message is displayed on the unit 20, and the inspection or replacement is urged by warning that the camera has failed by outputting a message from the speaker in the car or lighting or flashing the warning lamp.
  • the power supply unit 40 stops supplying power to the solid-state image sensor 11 and the drive unit 12 of the camera. This is to prevent the normal portion from being adversely affected by the indefinite operation of the failed solid-state image sensor 11.
  • FIGS. 2A to 2C are a side view, a front view, and a top view showing an example of the on-vehicle position of the camera when the camera system of FIG. 1 is mounted on an automobile.
  • 2A to 2C illustrate the on-vehicle positions cl to c8 of the cameras 101 to 108 when the force cameras 101 to 10 ⁇ shown in FIG. 1 are the eight cameras 101 to 108, respectively.
  • the in-vehicle positions of cameras 101-108 are the lower or front cl of the right door mirror, the lower or front of the left door mirror c2, the front bumper right c3, the front bumper left c4, the rear bumper right c5, the rear bumper left c6, the rear mirror position c7, For example, c8 near the upper center of the rear glass.
  • any position can be used as long as it is possible to image a driver's blind spot or a monitoring target, such as the front bumper center, right, left or center in front of the roof.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the solid-state imaging device 11 shown in FIG.
  • the solid-state imaging device 11 includes a plurality of pixel units and a plurality of vertical transfer units that are provided corresponding to the columns of the pixel units and transfer signal charges read from the pixel units of the corresponding columns. 2, a horizontal transfer unit 3 that transfers signal charges transferred from a plurality of vertical transfer units 2, and an output amplifier 4 that converts the signal charges output from the horizontal transfer unit 3 into voltage signals.
  • the plurality of pixel portions are composed of three types of pixel portions.
  • a plurality of pixel portions P1 denoted as P in the figure are normal pixel portions that are not shielded from light, and generate signals according to the amount of incident light.
  • B and The plurality of pixel parts Bl described have the same structure as the pixel part P1, but are shielded from light, and output so-called optical black pixels.
  • the plurality of pixel portions S1 denoted as S are provided with a reference charge injection portion and are shielded from light so as to output a reference charge. This reference charge is the amount of charge that becomes the reference signal when output through the output amplifier 4.
  • This reference charge is the amount of charge that becomes the reference signal when output through the output amplifier 4.
  • the pixel part B1 and the pixel part S1 are shielded from light.
  • the pixel part S1 may not be shielded from light.
  • the pixel S1 having the reference charge injection portion is provided as the most upstream pixel position of all the vertical transfer portions 2.
  • the circuit scale is increased in that the reference charge injection portion is provided in one row of pixels S1.
  • the pixel S1 having the reference charge injection unit may be provided only in the uppermost stream in the vertical transfer 2 connected to the uppermost stream in the horizontal transfer unit 3.
  • the pixel S1 may be provided in at least one of the vertical transfer units 2.
  • FIG. 4 is a diagram showing an output waveform of the output amplifier 4 corresponding to the signal charge of the pixel portion P1.
  • the figure shows the maximum level output waveform when the signal charge of the pixel part P1 is saturated.
  • the signal level by the signal of the pixel part P1 can take a value from zero to the maximum level depending on the amount of incident light.
  • FIG. 5 is a diagram showing an output waveform of the output amplifier 4 corresponding to the signal charge of the pixel unit B1. In the figure, since the signal charge of the pixel portion B1 is almost zero, the signal level of the output waveform is also almost zero.
  • FIG. 6A is a diagram showing an output waveform corresponding to the pixel unit S1.
  • the signal charge of the pixel portion S 1 is injected from the reference signal generating portion.
  • This output waveform is the signal level of the reference signal, and the amount of charge injected from the reference signal generator is determined so as to be an intermediate value between zero and the maximum level.
  • 6B and 6C are diagrams showing output waveforms at the time of failure corresponding to the pixel unit SI.
  • the output waveform in Fig. 6B is smaller than the signal level of the reference signal.
  • the output waveform in Fig. 6C is larger than the signal level of the reference signal.
  • Both examples mean that the reference signal is not normally transmitted from the pixel unit S1 to the output amplifier 4. In other words, it is considered that any part of the transmission path from the pixel unit S1 to the output amplifier 4 is malfunctioning and has failed.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the determination unit 14.
  • the determination unit 14 includes comparators 15 and 16 and an OR circuit 17.
  • the input signal is a signal from the output amplifier 4 corresponding to the pixel unit S1.
  • the comparator 15 compares the input signal with the upper limit value ThH, and outputs 1 if the input signal is greater than the upper limit value.
  • the comparator 16 compares the input signal with the lower limit value ThL, and outputs 1 if the input signal is smaller than the lower limit value.
  • the OR circuit 17 outputs 1 if the input signal is outside the range between the upper limit value ThH and the lower limit value ThL. This output signal is a detection signal indicating that there is a failure.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a detailed configuration of the pixel unit S1.
  • the figure shows a pixel portion S1, a vertical transfer portion 2, and a read gate RG for reading out charges from the pixel portion S1 to the vertical transfer portion 2.
  • an IS electrode and an IG electrode are added to the photodiode PD.
  • the IS electrode is an electrode for supplying injected charges, and a negative pulse changing from the voltage V H to the voltage VM is applied as shown in FIG.
  • voltage VH is higher than voltage VM.
  • the IG electrode is an electrode for aligning the injected charge supplied from the IS electrode to a constant charge amount, and a constant voltage is always applied as shown in FIG.
  • FIG. 9 is a time chart showing voltages of the IS electrode and the IG electrode in the case of injecting charges in the pixel portion S1.
  • FIG. 10 is a diagram showing the potentials of the electrode IS, the electrode IG, and the photodiode. In Fig. 10, sections A and B correspond to IS electrode width A and IG electrode width B in Fig. 8. The right side of section B shows the potential in the depth direction from the substrate surface in photodiode PD. A substrate bias voltage VSUB is applied to the substrate, and a potential OBF (overflow barrier) is formed in the photodiode PD. In section I in the initial state (normal state) in Figs.
  • the charge injection into the pixel unit S1 in FIG. 10 may be performed in the normal imaging mode of the solid-state imaging device 11, or may be performed in a mode in which only the reference signal is read. These are driven by the drive unit 12.
  • FIG. 11 is a diagram showing a display example by the display unit 20.
  • the figure shows a display example of the display unit 20 when a detection signal indicating a failure is output from any camera.
  • an icon indicating a broken camera and a warning message “Camera 2 is abnormal. Please check.” Are displayed along with a picture of the car.
  • the icon indicating the malfunctioning camera may blink or be displayed in a conspicuous color.
  • a warning message may be output as a voice.
  • the warning lamp may be turned on or blinked.
  • the display unit 20 may also be used as a display for a car navigation system.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a modification of the camera system.
  • the camera system is applied as a monitoring device at home.
  • the camera installation location cl l is the ceiling, and this camera can be rotated to secure an imaging area of 360 degrees. This makes it possible to monitor people who need care.
  • Camera installation location cl2 is on the entrance.
  • Camera installation location cl2 is on the window or bathroom. Other grounding points can strengthen crime prevention even on the roof, attic, and under the floor.
  • the monitoring device is naturally applicable not only to homes but also to corporate buildings, station buildings, schools, and government offices.
  • the reference charge injection unit is provided only in the uppermost stream in the vertical transfer 2 connected to the uppermost stream of the horizontal transfer unit 3, but this is provided near the uppermost stream. I'll do it.
  • the configuration of the camera system in the present embodiment is almost the same as that in FIG. 1 except that a solid-state imaging device 21 shown in FIG. 13 is provided instead of the solid-state imaging device 11.
  • a solid-state imaging device 21 shown in FIG. 13 is provided instead of the solid-state imaging device 11.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of the solid-state imaging element 21 in the second embodiment.
  • the solid-state image pickup device 11 shown in FIG. 3 includes a reference signal generation unit 5 and a pixel unit B1 instead of all the pixel units S1. Are different.
  • the reference signal generating unit 5 injects a reference charge corresponding to the reference signal into the most upstream stage of each vertical transfer unit 2. This eliminates the need for the charge injection portion of the pixel portion S1.
  • the reference signal generator 5 has the IS electrode and the IG electrode shown in FIG. 8, and simultaneously injects reference charges into the plurality of vertical transfer units 2. Details of the reference signal generator 5 are disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 2004-364235 (FIG. 3).
  • the reference charge is injected into the vertical transfer unit 2 instead of the pixel unit. Since the reference charge is transmitted to all the paths other than the pixel portion in the transmission path, it is possible to detect malfunctions at all locations in the transmission path.
  • the reference signal generator 5 may inject a reference charge into any one of the vertical transfer units 2. In this case, the circuit scale of the reference signal generator 5 can be reduced. Further, the reference signal generator 5 may inject the reference charge into the vertical transfer unit 2 connected to the most upstream of the horizontal transfer unit 3.
  • the configuration of the camera system in the present embodiment is almost the same as that in FIG. 1 except that a solid-state imaging device 31 shown in FIG. 14 is provided instead of the solid-state imaging device 11.
  • a solid-state imaging device 31 shown in FIG. 14 is provided instead of the solid-state imaging device 11.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of the solid-state imaging element 31 in the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 31 in the figure includes a plurality of photoelectric conversion units arranged in a matrix, a vertical scanning unit 6 that sequentially selects rows of photoelectric conversion units, and a horizontal scanning unit that sequentially selects columns of photoelectric conversion units.
  • Unit 7 and an output amplifier 8 that outputs a signal via an output line for each column that transmits a signal read from the photoelectric conversion means in the selected row and the selected column.
  • the plurality of pixel portions are composed of three types of pixel portions.
  • a plurality of pixel portions P3 denoted as P in the figure are normal pixel portions that are not shielded from light, and generate signals according to the amount of incident light.
  • the plurality of pixel portions B3 denoted as B have the same structure as the pixel portion P3, but are shielded from light, and output so-called optical black pixels.
  • the plurality of pixel portions S3 denoted as S are provided with a reference charge injection portion, and output a reference charge because they are shielded from light. This reference charge is an amount of charge that becomes the reference signal when output through the output amplifier 8.
  • This reference charge is an amount of charge that becomes the reference signal when output through the output amplifier 8.
  • the pixel part B3 and the pixel part S3 are shielded from light.
  • the pixel part S3 may not be shielded from light.
  • the pixel S3 having the reference charge injection portion is provided as a pixel for the top row, but may be provided as a pixel for the bottom row.
  • the pixel S3 may be provided in a row selected last by the vertical scanning unit 6. In this case, since the reference signal is output from the pixel portion S3 of the last selected row, the reference signal is output only when the scanning by the vertical scanning unit 6 is normal to the end, and the normal vertical scanning is performed. Operation failure can be detected after confirming the above. Since the reference signal is sequentially output in the last strike by the horizontal strike portion 7, it is possible to detect a malfunction at the same time as confirming normal horizontal scanning.
  • FIG. 15A is a circuit diagram showing a detailed configuration of the pixel unit S3.
  • the pixel portion S3 includes a photodiode PD, a transfer transistor Trl, a floating diffusion layer FD, a reset transistor Tr2, an output transistor Tr3, a selection transistor Tr4, a resistor Rl, and an injection transistor Tr5.
  • the circuit portion excluding the resistor R1 and the injection transistor Tr5 is the same as the circuit configuration of the pixel portion P3.
  • the pixel portion S3 has a configuration in which a resistor R1 and an injection transistor Tr5 are added to the pixel portion P3.
  • the resistor R1 and the injection transistor Tr5 constitute a reference charge injection unit. Since the first voltage is applied to the gate of the injection transistor Tr5 by the resistor R1, the second voltage is output to the drain. This second voltage is set to a value for injecting the reference charge amount into the photodiode PD. By applying this second voltage to the photodiode PD, the photodiode PD accumulates the reference charge.
  • the second voltage is set by the voltage VI, the resistance value of the resistor R1, and the first voltage.
  • the voltage VI may be a fixed value (for example, VDD), or may be applied as a pulse only during charge injection.
  • the reference charge stored in the photodiode PD is transferred to the floating diffusion layer FD when the transfer transistor Trl is turned on by the transfer signal TR. Before this transfer, the floating diffusion layer FD is reset to the potential VDD when the reset transistor Tr2 is turned on by the reset signal RESET. After the floating diffusion layer FD is reset, the reference charge is transferred from the photodiode PD to the floating diffusion layer FD via the transfer transistor Trl. Further, the output transistor Tr3 converts the charge of the floating diffusion layer FD into a voltage. The output transistor Tr3 outputs the converted voltage on the output line when the selected transistor Tr4 is selected by the vertical scanning unit 6. This output voltage is output from the output amplifier 8 as a reference signal.
  • FIGS. 16 and 17 are circuit diagrams showing configurations of modified examples of the solid-state imaging element 31.
  • FIG. 16 and 17 only one pixel S3 having a reference charge injection portion is provided at the pixel position at the intersection of the last selected row and the last selected column.
  • the reference signal is output from the pixel selected last, the reference signal is output only when scanning by the vertical scanning unit 6 and the horizontal scanning unit 7 is normal to the end, and normal scanning is performed. After confirming ⁇ , malfunction can be detected.
  • there is only one pixel part S3 the increase in circuit scale can be minimized.
  • the pixel portion S3 may be the pixel position of the most upstream (farthest from the output amplifier 8) of at least one output line. According to this, since the reference signal is output from the most upstream pixel portion S3 of the output line, it is possible to detect a malfunction in any part of the output line. wear. Further, if only one pixel portion S3 is provided, the increase in circuit scale can be minimized. Conversely, if the pixel unit S3 is provided on the uppermost stream of all the output lines, the circuit scale becomes large. A malfunction can be detected for all the output lines.
  • the configuration of the camera system according to the present embodiment includes a mechanical shutter (hereinafter referred to as a mechanical shutter) to increase the number of locations where failure detection is possible, and generates a reference signal while blocking incident light.
  • a reference signal is output from the pixel unit by injecting charge into the reset pixel unit (all effective pixels including OB) from the unit.
  • FIG. 18 is a block diagram showing the configuration of the camera system in the fourth embodiment. This figure differs from FIG. 1 in that cameras 401 to 40n are provided instead of cameras 101 to 10 ⁇ . Hereinafter, the description of the same points is omitted, and different points are mainly described.
  • Each of the cameras 401 to 40n includes a solid-state imaging device 411, a drive unit 412, a signal processing unit 413, a determination unit 414, a mechanical shutter 415, and an optical lens 416.
  • the solid-state imaging device 411 includes a reference signal generation unit that injects charges so as to generate a reference signal not only for some pixels but also for all pixels.
  • the drive unit 412 controls to close the mechanical shutter 415 in the failure detection mode and inject a reference signal to all pixels.
  • the signal processing unit 413 is the same as the signal processing unit 13.
  • the determination unit 414 performs the same determination as that of the determination unit 14 described in Embodiment 1 for all pixels in the failure detection mode.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of the solid-state imaging element 411.
  • the configuration of the solid-state imaging device 41 lm when the solid-state imaging device 411 is a MOS type is shown.
  • each of all the pixels of the solid-state imaging device 411m is formed as a pixel portion S3s.
  • the optical black pixel is covered only by the area covered with the light shielding film (O area B), and is covered with the light shielding film inside the B area.
  • a reference charge injection portion is added to all the pixels.
  • the configuration of each pixel unit S3s is shown in Fig. 15B.
  • FIG. 15B is different from FIG. 15A in that a switch SW1 is added.
  • Switch SW1 is a reference generated by the reference signal generator (ie, resistor R1 and injection transistor Tr5). This is a switching transistor for turning on and off the operation of injecting a signal into the photodiode PD. Switch SW1 is turned on when a failure is detected. Mechanical shutter 415 must be closed when switch SW1 is on.
  • the injection time of the reference signal to the photodiode PD in the pixel portion S3s is set to the same time in all the pixel portions S3s. For example, after resetting the signal charge accumulated in each photodiode PD, the switch SW1 is turned on for a certain time. Alternatively, after resetting the signal charge accumulated in each photodiode PD, the reference signal may be read out by the output transistor Tr3 when the switch SW1 remains on for a certain period of time and when a certain period of time has elapsed.
  • FIG. 20 is a block diagram showing another configuration example of the solid-state imaging device.
  • the configuration of the solid-state imaging device 411c when the solid-state imaging device 411 is a CCD type is shown.
  • each of all the pixels of the solid-state imaging device 411c is formed as a pixel portion S2.
  • OB area the area covered by the light shielding film
  • the reference charge injection to all pixels in the effective pixel area not covered by the light shielding film inside the OB area Part is added.
  • the configuration of each pixel unit S2 is the same as in FIG.
  • the injection time of the reference signal to the photodiode PD in the pixel portion S3 is desirably set to the same time in all the pixel portions S3. For example, after resetting the signal charge stored in each photodiode PD, the reference signal may be read by the output transistor Tr3 when a certain time has elapsed. The same applies to the injection of the reference signal into the photodiode PD in the pixel portion S2.
  • FIG. 21A is a diagram illustrating a first timing example in which failure detection is performed immediately after the camera is turned on.
  • the vertical axis in the figure shows the open / close state of the mechanical shutter 415 (upper is closed, lower is open).
  • the horizontal axis indicates time.
  • the period T1 is a period until the power-on operation force is stabilized, and the mechanical shutter 415 is closed.
  • the period T2 is a period provided for detecting a failure immediately after the period T1, and the drive unit 412 controls to close the mechanical shutter 415 if it is open, and controls to open the mechanical shutter 415 after the time T2 has elapsed. .
  • the drive unit 412 performs at least one failure detection operation, that is, injects reference charges into all the pixel units.
  • the reference charge injection unit is controlled to output the reference signal from each pixel to the determination unit 414.
  • the period T3 is an imaging period, and the drive unit 412 drives to perform a normal imaging operation. If there is a power-off operation, the drive unit 412 closes the mechanical shutter 415 and performs an end process.
  • FIG. 21B is a diagram illustrating a second timing example in which failure detection is performed immediately before the camera is turned off.
  • a difference from FIG. 21A is that a period T4 exists instead of a period T2. If there is a power-off operation, the drive unit 412 closes the mechanical shutter 415, drives the failure detection operation at least once, and performs termination processing after the time T4 has elapsed.
  • FIG. 21C is a diagram showing a third timing example in which failure detection is performed immediately after the camera is turned on and immediately before the power is turned off. This figure is a combination of the first half of Figure 21A and the second half of Figure 21B.
  • FIG. 22A is a diagram showing a fourth timing example of failure detection.
  • the vertical axis in the figure shows the speed of the car with the camera.
  • the horizontal axis shows time and the open / close state of the mechanical shutter 415 (practice is open, broken line is closed).
  • the failure detection speed in the figure is sufficiently safe even if the force imaging depending on the camera application is interrupted. For example, a camera that monitors the front is several km Zh to 30 km Zh, a camera that monitors the rear is several km / h, a power camera that monitors the presence of people, and a speed close to Okm / h or Okm / h. Etc.
  • the drive unit 4 12 closes the mechanical shutter 415 when the vehicle speed falls below the failure detection speed, and the vehicle speed is Open the mechanical shutter 415 when the speed exceeds the speed. Furthermore, the drive unit 412 drives the failure detection operation immediately after the mechanical shutter 415 is closed (closed and the force is also Ts seconds), and the failure is detected when a certain time Tr has elapsed from the previous failure detection while the mechanical shutter 415 is closed. Driving motion.
  • the imaging is interrupted for a moment at a low speed below the failure detection speed, it is possible to detect a failure that has occurred at the time of traveling or stopping at an early stage.
  • FIG. 22B is a diagram showing a fifth timing example of failure detection.
  • the drive unit 412 drives the failure detection operation by closing the mechanical shutter 415 at a constant cycle (time Tt) regardless of the vehicle speed. Since failure detection is forcibly performed periodically in normal imaging, it is desirable that the time for closing the mechanical shutter 415 is as short as possible.
  • FIG. 23 is a block diagram showing the configuration of the camera system in the fifth embodiment. This figure differs from FIG. 18 in that cameras 501 to 50n are provided instead of the cameras 401 to 40n. Hereinafter, description of the same points will be omitted, and different points will be mainly described.
  • the camera 501 includes a solid-state image sensor 511 and a drive unit 512 instead of the solid-state image sensor 411 and the drive unit 412.
  • the reference charge generator injects the reference signal charge into the pixel, whereas in the solid-state image sensor 511, the reference charge generator does not inject the reference signal charge into the pixel. It is configured to output a reference signal. This makes it possible to output a reference signal without a mechanical shutter.
  • FIG. 24 is a block diagram showing a detailed configuration of the pixel unit in the solid-state image sensor 511. As shown in FIG. This figure is different from FIG. 15A in that a capacitor C1 and a selector SEL1 are added.
  • the capacitor CI together with the resistor R5 and the transistor Tr5, forms a reference signal generation unit and holds a reference charge.
  • the selected signal charge or reference charge is read out to the floating diffusion layer FD via the transfer transistor Trl.
  • the drive unit 512 controls the selection unit SEL1 to select the photodiode PD in normal imaging and the capacitor C1 in failure detection operation.
  • FIG. 25A is a diagram showing a first example of driving by the driving unit 512.
  • the drive unit 512 controls the selection unit SEL1 so as to switch the signal output from the photodiode PD and the reference signal from the reference signal generation unit in units of frames.
  • the driving unit 512 outputs (n ⁇ l) a signal output from the photodiode PD of each pixel constituting the frame, (n ⁇ 1) a reference signal output from the reference signal generation unit of each pixel constituting the frame, Signal output from the photodiode PD of each pixel constituting the n frame, reference signal output from the reference signal generator of each pixel constituting the n frame, and from the photodiode PD of each pixel constituting the (n + 1) frame To output the signal, and the reference signal output from the reference signal generator of each pixel constituting the (n + 1) frame.
  • FIG. 25B is a diagram showing a second example of driving by the driving unit 512.
  • the drive unit 512 controls the selection unit SEL1 so as to switch the signal output from the photodiode PD and the reference signal from the reference signal generation unit in units of rows.
  • the driving unit 512 outputs a signal output from the photodiode PD of each pixel constituting the (n_l) row, a reference signal output from the reference signal generating unit of each pixel constituting the (n ⁇ 1) row, n
  • the signal output from the photodiode PD of each pixel constituting the row, the reference signal output from the reference signal generation unit of each pixel constituting the n row, and the photodiode PD of each pixel constituting the (n + 1) row Drive to perform signal output, reference signal output from the reference signal generator of each pixel constituting (n + 1) rows.
  • FIG. 25C is a diagram showing a third example of driving by the driving unit 512.
  • the driving unit 512 outputs the signal output from the photodiode PD and the reference signal from the reference signal generating unit for each column.
  • the selector SEL1 is controlled so as to switch the signal.
  • the driving unit 512 outputs a signal from the photodiode PD of each pixel constituting the (n_l) column, a reference signal output from the reference signal generating unit of each pixel constituting the (n ⁇ 1) column, n
  • the signal output from the photodiode PD of each pixel constituting the column, the reference signal output from the reference signal generating unit of each pixel constituting the n column, and the photodiode PD of each pixel constituting the (n + 1) column Drive to perform signal output, reference signal output from the reference signal generator of each pixel constituting the (n + 1) column.
  • the drive examples in Figs. 25A, 25B, and 25C may always be performed as normal imaging operations, or imaging and failure detection modes that are different from normal imaging operations and failure detection operations. As well as
  • FIG. 26 is a diagram illustrating a fourth example of driving by the driving unit 512.
  • the drive unit 512 is driven by switching between the normal imaging mode (a) and the imaging / failure detection mode (b).
  • the selection unit SEL1 is controlled as follows.
  • FIG. 27 is a diagram showing a fifth example of driving by the driving unit 512.
  • the driving unit 512 is driven by switching between a normal imaging mode (a), an imaging and failure detection mode (b), and a double speed mode (c).
  • Select part SEL1 is controlled.
  • the double speed mode (c) is the same drive as the imaging / fault detection mode (b), except that the operation clock is doubled. In the double speed mode (c), images can be captured at the same frame rate as in the normal imaging mode (a).
  • video signal processing may be performed for a desired area among effective pixel areas, and failure detection may be performed for another area during one imaging.
  • the desired area is an area composed of odd rows
  • the other area is an area composed of even rows.
  • FIG. 25D shows a driving example of the driving unit 512 in this case.
  • the desired area is an area composed of even rows at the time of the next imaging
  • the other area is an area composed of odd rows. like this If this is done, it is possible to detect faults in all pixels with two imaging operations.
  • the desired area may be arbitrarily set such as the upper, lower, left and right halves of the effective pixel area, and the central portion.
  • failure detection and image acquisition can be performed simultaneously during one imaging.
  • failure detection of all pixels can be performed.
  • the degree of freedom in system design for a desired region can be increased.
  • the pixel unit and the reference signal generation unit are provided on a one-to-one basis, whereas in this embodiment, the pixel unit and the reference signal generation unit are provided on a many-to-one basis. explain.
  • FIG. 28 is a circuit diagram showing a configuration of two pixel portions in the sixth embodiment.
  • one reference signal generator resistor R1 and transistor Tr5
  • the switch SW1 is a switch for injecting a reference charge into the pixel portion T1.
  • the switch SW2 is a switch for injecting a reference charge into the pixel portion T2.
  • the pixel unit and the reference signal generation unit are provided on a one-to-one basis, whereas the pixel unit and the reference signal generation unit are many-to-one like FIG. You can make it in the same way.
  • a configuration example in that case is shown in FIG.
  • one reference signal generator resistor Rl, transistor Tr5 and capacitor C1
  • the selection unit SEL11 selects one of the photodiode PD and the reference signal generation unit as a transfer source to the floating diffusion layer FD.
  • the number of pixel units sharing one reference charge generation unit is not limited to two, and any number of pixel units may be used as long as the reference charge generation unit can supply charges.
  • FIG. 30A is a block diagram showing a configuration of the MOS type solid-state imaging element in the seventh embodiment.
  • This figure has the same configuration as that of FIG. 19, except that there are three types of reference signal generators.
  • the description of the same points is omitted, and different points are mainly described.
  • the pixel unit S3a is provided with a first reference signal generator that generates a first fixed level (referred to as a reference signal a) as a reference signal.
  • the pixel unit S3b is provided with a second signal generation unit that generates a second fixed level b (referred to as a reference signal b) as a reference signal.
  • the pixel unit S3c is provided with a third signal generating unit that generates a third fixed level c (referred to as a reference signal c) as a reference signal.
  • the first fixed level a, the second fixed level b, and the third fixed level c are different levels.
  • the first, second, and third reference signal generators generate reference signals a, b, and c by adjusting the resistance value of resistor R1 with the same configuration as in FIG. 24, FIG. 28, or FIG. Can do.
  • each of the pixel portions denoted as Sa, Sb, and Sc in FIG. 30A has the same configuration as the pixel portions S3a, S3b, and S3c.
  • the pixel portions Sa, Sb, and Sc are regularly arranged.
  • the pixel portions Sa, Sb, and Sc are repeatedly arranged in the row direction in this order. If the readout order of the pixel part is in the row direction, such a regular arrangement is desirable.
  • FIG. 30B is a block diagram showing another configuration of the MOS solid-state imaging device. Compared with FIG. 30A, this figure is repeatedly arranged in the order of the pixel portions Sa, Sb, and Sc in the column direction. Such an arrangement is desirable when the readout order of the pixel portions is in the column direction.
  • FIG. 31 is a block diagram showing a configuration of a CCD solid-state imaging device.
  • a pixel unit S2a is provided with a first reference signal generator that generates a first fixed level (referred to as reference signal a) as a reference signal.
  • the second reference signal generator and the third reference signal generator for generating the reference signal b and the reference signal c are added to the pixel unit S2b and the pixel unit S2c.
  • this figure is regularly and repeatedly arranged in the order of the pixel portions Sa, Sb, and Sc in the column direction.
  • FIG. 32 shows a configuration of a determination unit (hereinafter referred to as an extended determination unit) corresponding to three types of reference signals.
  • the extended determination unit in FIG. 1 includes determination units 14a, 14b, 14c, a selector 15, and a selection control unit 16.
  • the determination unit 14a has the same configuration as the determination unit 14 shown in FIG. 7, and an upper limit value ThH and a lower limit value ThL are determined corresponding to the reference signal a.
  • the determination units 14b and 14c are the same except that the upper limit value ThH and the lower limit value ThL are determined corresponding to the reference signals b and c.
  • the selector 15 selects one of the determination results of the determination units 14a, 14b, and 14c.
  • the selection control unit 16 controls the selector 15 to select the determination units 14a, 14b, and 14c corresponding to the reference signals a, b, and c according to the arrangement rule of the pixel units Sa, Sb, and Sc in the solid-state imaging device. At this time, the selection control unit 16 enables the determination unit corresponding to the current reference signal among the determination units 14a, 14b, and 14c, and disables the other determination units.
  • the number of reference signals is not limited to three.
  • the pixel portions Sa, Sb, and Sc may be randomly arranged force random.
  • the selection control unit 16 may select the determination units 14a, 14b, and 14c according to the randomly arranged result.
  • FIG. 33 is a block diagram showing the structure of the camera in the eighth embodiment. This figure is provided in place of at least one of the cameras 101 to 10n shown in FIG. 1 or at least one of the cameras 40 :! to 40 ⁇ shown in FIG.
  • FIG. 33 shows that a solid-state image sensor 811, a prism 817, and switch units 818 and 819 are added, and a determination / switching control unit 814 is added instead of the determination unit 414.
  • the difference is that the drive unit 812 is added instead of the drive unit 412.
  • the description of the same points will be omitted, focusing on the different points.
  • the solid-state image sensor 811 may be the same solid-state image sensor as the solid-state image sensor 411. In the present embodiment, the solid-state image sensor 811 will be described as an alternative when the solid-state image sensor 411 fails.
  • the prism 817 is an optical system that distributes incident light to the solid-state image sensor 411 and the solid-state image sensor 811.
  • the switch 818 is a switching switch that outputs a drive signal from the drive unit 812 to one of the solid-state image sensor 411 and the solid-state image sensor 811.
  • the switch 819 is a selection switch that selects one of the output signals of the solid-state image sensor 411 and the solid-state image sensor 811. The selected output signal is input to the signal processing unit 413.
  • the determination / switching control unit 814 switches the solid-state image sensor 411 to a non-operating state when the solid-state image sensor 4 11 is determined to be in failure, and Switch element 811 to the operating state.
  • the change from the operation state to the non-operation state is performed by fixing the level of the drive signal to the solid-state imaging device 411.
  • I / O may be set to low level, GND, high level, VDD, or high impedance state.
  • the power supply is cut off by the power supply unit 40.
  • the drive unit 812 has the same function as that of the drive unit 412, but drives the selected one of the solid-state image sensor 411 and the solid-state image sensor 811.
  • driving suitable for each type is performed.
  • each solid-state imaging device may be provided with a lens without distributing incident light.
  • Fig. 33 the case where there are two solid-state imaging devices has been described, but the number is not limited to two.
  • M M is 2 or more
  • the switch 819 selects m (m is 1 or more) output signals from the M solid-state imaging devices, and the signal processing unit 413
  • m output signals may be processed.
  • the determination / switching control unit 814 determines that a fault has occurred from the solid-state imaging device determined to be faulty as an output source to the signal processing unit 413. It may be possible to switch to a solid-state imaging device that has not been provided.
  • the determination / switching control unit 814 may change the operating state and the non-operating state by controlling the power supply to the solid-state image sensor, or may output a drive signal to the solid-state image sensor. You may make it change an operation state and a non-operation state by controlling. In addition, the power to the M solid-state image sensors is always supplied, and the drive signal to the solid-state image sensor is set. The operating state and non-operating state may be changed by starting or stopping the signal.
  • the automobile is not limited to a passenger car, but may be a moving body such as an automobile such as a bus or truck, a two-wheeled vehicle, an airplane, or a transport robot. I just need it.
  • the signal processing unit 13 and the determination unit 14 have a single configuration such as the display unit 20, or the solid-state imaging device 11 and the determination unit 14 and the drive unit are arranged in one chip. 12 and the signal processing unit 13 may be arranged.
  • the use of a single chip has the effect of reducing the number of parts and increasing the processing speed by reducing the distance between wires.
  • Embodiments 4 to 8 since it is possible to detect a failure in all the pixels, it is possible to easily identify a defect in pixel units. Therefore, various signal processing that eliminates the influence of the defective pixel on the video signal becomes possible.
  • the present invention is suitable for solid-state imaging devices, cameras, automobiles, and monitoring devices that capture images.

Landscapes

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Abstract

　本発明の固体撮像装置は、入射光量に応じた信号を生成する複数の光電変換手段と、前記各光電変換手段で生成された信号を読み出す複数の読み出し手段と、前記各読み出し手段により読み出された信号を伝送する伝送経路と、前記各読み出し手段から伝送経路を介して伝送される各信号を出力する出力手段と、一定の基準信号を生成する生成手段とを備え、前記基準信号は、前記伝送経路の少なくとも一部分を介して、前記出力手段から出力される。

Description

明 細 書
固体撮像装置、カメラ、自動車および監視装置
技術分野
[0001] 本発明は、入射光量に応じた信号を生成する複数の光電変換部と、各光電変換部 で生成された信号を読み出す複数の読み出し部と、読み出し部から伝送経路を介し て伝送される信号を出力する出力部とを備える固体撮像装置、カメラ、自動車および 監視装置に関する。
背景技術
[0002] 近年、固体撮像装置の微細化が進み画素数が大きく増加し、微細化とともに信頼 性の向上も必要とされてきている。
[0003] 固体撮像素子の信頼性を検查する検查装置について、例えば特許文献 1に開示さ れている。この検查装置は、ウェハ上の固体撮像素子にプローブを当てて回路各部 を検査するように構成されてレ、る。
特許文献 1：特開 2001— 8237号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、例えば固体撮像装置が車載される場合など、デジタルスチルカメラゃデ ジタルビデオカメラなどと比べて使用環境が極めて厳しい場合や、長期間の耐用年 数が要求される場合には、かなり高い品質レベルが要求される。この要求に応えて品 質レベルを満足させることは非常に困難であり、高コスト化が避けられないという問題 力 sある。
[0005] 本発明は、使用環境が厳しい場合や長い耐用年数が要求される場合にコストをか けずに品質レベルを容易に維持することができる固体撮像装置、カメラ、 自動車およ び監視装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 上記目的を達成するため本発明の固体撮像装置は、入射光量に応じた信号を生 成する複数の光電変換手段と、前記各光電変換手段で生成された信号を読み出す 複数の読み出し手段と、前記各読み出し手段により読み出された信号を伝送する伝 送経路と、前記各読み出し手段から伝送経路を介して伝送される各信号を出力する 出力手段と、一定の基準信号を生成する生成手段とを備え、前記基準信号は、前記 伝送経路の少なくとも一部分を介して、前記出力手段から出力されることを特徴とす る。
[0007] この構成によれば、出力された基準信号のレベルをチェックすることにより、伝送経 路の異常など固体撮像装置の故障を容易に検出することができる。そのため、出荷 後に固体撮像装置の故障が検出された場合に、当該固体撮像装置を備えるシステ ムにおいて、故障した固体撮像装置を新たな固体撮像装置に交換することによって 品質レベルを回復できるので、システムが厳しい使用環境下に置かれていても長い 耐用年数を満足させることができる。このように、固体撮像装置の製品寿命がシステ ムよりも短くても、システムとして要求される耐用年数を満足させることができ、厳しレ、 使用環境下であっても交換により品質レベルを容易に維持することができる。
[0008] ここで、前記一定の基準信号は第 1レベルと第 2レベルの間の固定レベルであり、 第 1レベルは入射光量がゼロのとき光電変換手段に生成される信号のレベルであり、 第 2レベルは前記光電変換手段に生成される前記第 1レベルより高い信号のレベル であってもよい。
[0009] この構成によれば、基準信号は例えば第 1レベルと第 2レベルの中間値などでよぐ 光電変換手段に生成される信号レベルの範囲内であるので、出力手段の定格を変 更することなく出力することができ、出力手段のコストアップを回避することができる。
[0010] ここで、前記固体撮像装置は、さらに、前記出力手段から出力された基準信号が、 正常とされる上限値と下限値との範囲内にあるか否力を判定し、範囲外である場合に 検知信号を出力する判定手段を備えるようにしてもよい。
[0011] この構成によれば、検知信号により故障であることを出力するので、故障した固体 撮像装置を新たな固体撮像装置に交換することを容易に促すことができる。
[0012] ここで、前記複数の光電変換手段は行列状に配置され、前記伝送経路は、前記光 電変換手段の各列に対応して設けられ、対応する列の光電変換手段から読み出さ れた信号電荷を転送する複数の垂直転送手段と、前記複数の垂直転送手段から転 送された信号電荷を転送する水平転送手段とを含み、前記基準信号は、少なくとも 1 つの垂直転送手段部と水平転送手段を介して前記出力手段から出力されるようにし てもよい。
[0013] この構成によれば、前記基準信号が伝送される少なくとも 1つの垂直転送手段と水 平転送手段の何れかの箇所で動作不良を起こしている場合に、故障を容易検知す ること力 Sできる。
[0014] ここで、前記生成手段は何れかの光電変換手段に前記基準信号に対応する基準 電荷を注入するようにしてもょレ、。
[0015] この構成によれば、さらに、光電変換手段の動作不良、光電変換手段の読み出し 不良という故障も検出することができる。
[0016] ここで、前記生成手段は水平転送手段の最上流付近に接続される垂直転送手段 の最上流付近の光電変換手段に前記基準信号に対応する基準電荷を注入するよう にしてもよい。
[0017] この構成によれば、基準信号は伝送経路のうち最長経路に伝送されるので、少なく とも最長経路の何れかの箇所で生じた動作不良を検出することができる。しかも前記 生成手段の回路規模を最小限にすることができる。
[0018] ここで、前記生成手段は各垂直転送手段の最上流付近の光電変換手段に前記基 準信号に対応する基準電荷を注入するようにしてもょレ、。
[0019] この構成によれば、基準信号は伝送経路の全ての経路に伝送されるので、伝送経 路の全ての箇所において、動作不良を検出することができる。言い換えれば、生成 手段の回路規模が大きくなる反面、全ての経路について動作不良を検出できる。
[0020] ここで、前記生成手段は複数の垂直転送手段のうちの少なくとも 1つの垂直転送手 段に対して、その最上流付近に前記基準信号に対応する基準電荷を注入するように してもよい。
[0021] ここで、前記生成手段は水平転送手段の最上流付近に接続される垂直転送手段 に対して、その最上流付近に前記基準信号に対応する基準電荷を注入するようにし てもよい。
[0022] この構成によれば、基準信号は伝送経路のうち 1つの垂直転送手段と水平転送手 段からなる最長の経路に伝送されるので、少なくとも最長経路の何れかの箇所で生じ た動作不良を検出することができる。しかも前記生成手段の回路規模を最小限にす ること力 Sできる。
[0023] ここで、前記生成手段は各垂直転送手段に対して、それらの最上流付近に前記基 準信号に対応する基準電荷を注入するようにしてもょレ、。
[0024] この構成によれば、基準信号は伝送経路のうちほぼ全ての経路に伝送されるので
、伝送経路の全ての箇所において、動作不良を検出することができる。言い換えれ ば、生成手段の回路規模が大きくなる反面、ほぼ全ての経路について動作不良を検 出できる。
[0025] ここで、前記生成手段は複数の垂直転送手段のうちの少なくとも 1つの垂直転送手 段に対して、それらの最上流付近の光電変換手段に前記基準信号に対応する基準 電荷を注入するように構成してもよレ、。
[0026] この構成によれば、基準信号は伝送経路のうち、上記の光電変換手段と少なくとも 1つの垂直転送手段と水平転送手段とからなる経路に伝送されるので、光電変換手 段を含む当該経路の何れかの箇所で生じた動作不良を検出することができる。しか も前記生成手段の回路規模を最小限にすることができる。
[0027] ここで、前記複数の光電変換手段は行列状に配置され、前記伝送経路は、前記光 電変換手段の一の行を選択する行選択手段と、前記光電変換手段の一の列を選択 する列選択手段と、選択された行かつ選択された列の光電変換手段から読み出され た信号を伝送する列毎の出力線とを含み、前記基準信号は、何れかの出力線を介し て前記出力手段から出力されるようにしてもよい。
[0028] この構成によれば、前記基準信号が伝送される少なくとも 1つの出力線を含む経路 の何れかの箇所で動作不良を起こしている場合に、故障を容易検知することができ る。
[0029] ここで、前記生成手段は何れかの光電変換手段に前記基準信号に対応する基準 電荷を注入するようにしてもょレ、。
[0030] この構成によれば、さらに、光電変換手段の動作不良、光電変換手段の読み出し 不良という故障も検出することができる。 [0031] ここで、前記生成手段は、最後に選択される行かつ最後に選択される列に位置す る光電変換手段に前記基準信号に対応する基準電荷を注入するようにしてもよい。
[0032] この構成によれば、基準信号は最後に選択される光電変換素子に与えられるので 、行選択手段および列選択手段による走査が最後まで正常である場合にのみ基準 信号が出力され、正常な走査を確認した後に動作不良を検出することができる。しか も前記生成手段の回路規模を最小限にすることができる。
[0033] ここで、前記生成手段は少なくとも 1つの出力線の最上流付近の光電変換手段に 前記基準信号に対応する基準電荷を注入するようにしてもょレ、。
[0034] この構成によれば、基準信号は出力線の最上流付近の光電変換手段に与えられ るので、出力線の何れかの箇所における動作不良を検出することができる。また、 1 つの出力線の最上流付近の光電変換手段に基準電荷を注入する場合には、生成 手段の回路規模を最小限にすることができる。逆に、全ての出力線の最上流付近の 光電変換手段に基準電荷を注入する場合には、生成手段の回路規模は大きくなる 力 全ての出力線について動作不良を検出できる。
[0035] ここで、前記基準信号が与えられる光電変換手段は遮光されていてもよい。
[0036] この構成によれば、固体撮像装置を有するシステムがメカニカルシャッターを備え てレ、なレ、場合でも基準信号を正しく出力することができる。
[0037] ここで、前記固体撮像装置は、さらに、前記判定手段から検知信号が出力された場 合、外部に故障を警告する警告手段を備えるようにしてもょレ、。
[0038] この構成によれば、警告により迅速に固体撮像装置の交換を促すことができる。
[0039] ここで、前記判定手段は、検知信号を出力した場合、前記固体撮像装置の一部分 への電源供給を停止するよう電源部に指示するようにしてもょレ、。
[0040] この構成によれば、故障した固体撮像装置にいつまでも電源を供給することにより 生じ得る二次的な動作不良を防止することができる。
[0041] ここで、前記固体撮像装置は、さらに、前記複数の光電変換手段への入射光を制 御するシャツタ手段と、前記シャツタ手段を遮光するように制御し、かつ、前記複数の 光電変換手段のそれぞれに前記基準信号を注入するよう前記生成手段を制御する 制御手段とを備えるようにしてもょレ、。 [0042] この構成によれば、複数の光電変換手段のそれぞれにつレ、て故障と、複数の光電 変換手段のそれぞれ力 出力手段までの伝送経路の異常とを検出することができる 。言い換えれば、受光面における遮光膜を有する光学的黒領域だけでなく遮光膜を 有しない有効画素領域も含めて、 100%近くの故障検出率を得ることができる。
[0043] ここで、前記制御手段は、固体撮像装置の電源オン直後、電源オフ直前の少なくと も一方のタイミングで、遮光するよう前記シャツタ手段を制御し、かつ前記基準信号を 注入するよう前記生成手段を制御するようにしてもょレ、。
[0044] この構成によれば、電源オンから撮像開始までの時間遅れが生じるが、起動直前 の故障も検出でき、また、撮像中に生じた故障も検出できるのでユーザにとって効率 がよい。
[0045] ここで、前記固体撮像装置は車載され、前記制御手段は、車速がしきい値以下のと きに少なくとも一度は、遮光するよう前記シャツタ手段を制御し、かつ前記基準信号を 注入するよう前記生成手段を制御するようにしてもょレ、。
[0046] この構成によれば、しきい値以下の低速時に撮像が一瞬中断してしまうものの、走 行中や停車時に生じた故障を早期に発見することができる。
[0047] ここで、前記制御手段は、定期的に遮光するよう前記シャツタ手段を制御し、かつ 前記基準信号を注入するよう前記生成手段を制御するようにしてもよい。
[0048] この構成によれば、周期的に撮像が一瞬中断してしまうものの、故障の発生から一 定時間以内に故障を必ず発見することできる。
[0049] ここで、前記生成手段は、前記複数の光電変換手段に対応する複数の基準信号 発生手段と、前記複数の光電変換手段に対応する複数の選択手段とを備え、前記 固体撮像装置は、撮像に際して選択手段を制御する選択制御手段を備え、各基準 信号発生手段は、前記基準信号を発生し、各選択手段は、光電変換手段と前記読 み出し手段の間に設けられ、光電変換手段により生成された信号と基準信号発生手 段により発生された基準信号のうち一方を選択するようにしてもよい。
[0050] この構成によれば、複数の光電変換手段を遮光する必要がなぐ撮像の直前、直 後など撮像に際して選択手段が基準信号を選択することにより、各選択手段から、そ れに対応する読出し手段および伝送経路を介して出力手段までに到る経路に故障 があるかないかを検出することができる。
[0051] ここで、前記選択制御手段は、光電変換手段により生成された信号と基準信号発 生手段により発生された基準信号とを所定数ずつ交互に選択するよう選択手段を制 御するようにしてもよい。
[0052] この構成によれば、有効画素領域のうちの所望の領域について映像信号処理を、 他の領域について故障検出を 1回の撮像時に行うことができる。所望の領域につい てのシステム設計の自由度を高くすることが可能である。また撮像と同時に、各選択 手段から、それに対応する読出し手段および伝送経路を介して出力手段までに到る 経路に故障があるかないかを検出することができる。
[0053] ここで、前記所定数は、 1、 1行に相当する光電変換手段の数、 1行に相当する光 電変換手段の数の倍数、 1列に相当する光電変換手段の数、 1列に相当する光電変 換手段の倍数、前記複数の光電変換手段の数、および、前記複数の光電変換手段 の数の倍数の何れかであってもよレ、。
[0054] この構成によれば、撮像と同時に、各選択手段から、それに対応する読出し手段お よび伝送経路を介して出力手段までに到る各経路に故障があるかないかを検出する こと力 Sできる。
[0055] ここで、複数の基準信号発生手段の個数と前記複数の光電変換手段数の個数は ほぼ同じであり、各選択手段に対して 1つの前記基準信号発生手段に接続されるよう にしてもよい。
[0056] この構成によれば、受光面における遮光膜を有する光学的黒領域だけでなく遮光 膜を有しない有効画素領域も含めて、 100%近くの故障検出率を得ることができる。
[0057] ここで、複数の基準信号発生手段の個数は前記複数の光電変換手段数の個数よ り少なぐ少なくとも 1つの前記基準信号発生択手段は、 2つ以上の選択手段に接続 されるようにしてもよレ、。
[0058] この構成によれば、 100%近くの故障検出率を得ることができ、かつ、回路規模の 増加を押さえることができる。
[0059] ここで、各基準信号発生択手段は、 N (Nは 2以上)個の選択手段に接続されるよう にしてもよい。 [0060] この構成によれば、選択手段の N個あたり 1つの基準信号発生手段を共用すること により回路規模の増加を押さえることができる。
[0061] ここで、前記選択制御手段は、前記基準信号を選択手段に選択させないで光電変 換手段により生成された信号を選択手段に選択させて撮像する第 1動作と、前記基 準信号と光電変換手段によって生成された信号とを所定数ずつ交互に選択手段に 選択させて撮像する第 2動作と選択的に制御するようにしてもよい。
[0062] この構成によれば、撮像動作と故障検出動作とを兼用することができ、故障を早期 に発見することができる。
[0063] ここで、前記選択制御手段は、前記第 1動作と、前記第 2動作とで同じ速度の動作 クロックを用いるようにしてもよい。
[0064] この構成によれば、動作クロックの高速化する必要がなぐ撮像動作と故障検出動 作とを兼用することができる。
[0065] ここで、前記選択制御手段は、前記第 2動作において前記第 1動の動作クロックより も速レ、動作クロックを用いるようにしてもょレ、。
[0066] この構成によれば、動作クロックの高速化が可能な固体撮像装置では、撮像動作と 故障検出動作とを兼用することができ、しかも、通常の撮像動作と同等のフレームレ ートを得ること力 Sできる。
[0067] ここで、前記選択制御手段は、さらに、前記基準信号を選択手段に選択させ光電 変換手段により生成された信号を選択手段に選択させないで撮像する第 3動作を選 択的に制御するようにしてもょレ、。
[0068] この構成によれば、撮像とは無関係に、故障検出動作をすることができる。
[0069] ここで、前記複数の基準信号発生手段は、基準信号として第 1固定レベルを発生 する第 1信号発生手段と、基準信号として第 2固定レベルを発生する第 2信号発生手 段を含み、第 1信号発生手段と第 2信号発生手段は、規則的に配列されるようにして ちょい。
[0070] この構成によれば、 2種類の基準信号により故障検出動作をするので、たまたま第 1または第 2固定レベルと同じレベルに固定されてしまう故障も検出することができる [0071] ここで、第 1信号発生手段および第 2信号発生手段は、前記光電変換手段の行方 向に規則的に配列されるようにしてもょレ、。
[0072] この構成によれば、 2種対の基準信号により故障検出動作をするので、たまたま第 1または第 2固定レベルと同じレベルになってしまう故障をも検出することができる。
[0073] ここで、第 1信号発生手段および第 2信号発生手段は、前記光電変換手段の列方 向に規則的に配列されるようにしてもょレ、。
[0074] この構成によれば、画素部の読出し順が行方向の順である場合に、より確実に故 障を検出することができる。
[0075] ここで、前記固体撮像装置は、さらに、前記出力手段から出力された基準信号が、 前記第 1固定レベルとして正常とされる上限値と下限値との範囲内にあるか否力を判 定する第 1判定手段と、前記出力手段から出力された基準信号が、前記第 2固定レ ベルとして正常とされる上限値と下限値との範囲内にあるか否かを判定する第 2判定 手段と、第 1信号発生手段および第 2信号発生手段の配列規則と第 1および第 2判 定手段による判定結果とに基づいて、異常である場合に検知信号を出力する異常判 定手段とを備えるようにしてもょレ、。
[0076] また、本発明のカメラは、 M (Mは 2以上)個の上記固体撮像装置と、前記 M個の固 体撮像装置力 出力される基準信号に基づいて故障を判定する判定手段と、 M個 の固体撮像装置のうち m (mは 1以上)個の固体撮像装置の出力信号を処理する信 号処理手段と、前記 m個の固体撮像装置の何れかが故障と判定されたとき、信号処 理手段への出力元として、故障と判定された固体撮像装置から故障と判定されてい ない固体撮像装置へ切り換える切換制御手段とを備える。
[0077] この構成によれば、故障が検出された場合に即座に復旧することができ、ユーザが 修理を依頼して、使用できないことを余儀なくされる期間を解消することができる。
[0078] ここで、前記切換制御手段は、前記 m個の固体撮像装置以外の固体撮像装置を 非動作状態にし、前記 m個の固体撮像装置の何れかが故障と判定されたとき、故障 と判定された固体撮像装置を非動作状態に変更し、故障と判定されていない固体撮 像装置を動作状態に変更するようにしてもよい。
[0079] ここで、前記切換制御手段は、固体撮像装置への電源供給を制御することによって 、動作状態と非動作状態とを変更するようにしてもょレ、。
[0080] ここで、前記切換制御手段は、固体撮像装置への駆動信号を制御することによって
、動作状態と非動作状態とを変更するようにしてもょレ、。
[0081] ここで、前記切換制御手段は、 M個の固体撮像装置への電源を常時供給状態にし
、かつ固体撮像装置への駆動信号を開始または停止することによって、動作状態と 非動作状態とを変更するようにしてもよい。
[0082] この構成によれば、電源を常時供給状態にすることにより、非動作状態から動作状 態への切り換えを高速にすることができる。
[0083] ここで、前記切換制御手段は、固体撮像装置への駆動信号のレベルを固定するこ とによって、動作状態から非動作状態に変更するようにしてもよい。
[0084] ここで、前記カメラは、さらに、入射光を 2つ以上の固体撮像装置に分配する少なく とも 1つの光学系を備えるようにしてもよい。
[0085] また、本発明のカメラ、 自動車、監視装置についても上記と同様の手段を有する。
発明の効果
[0086] 本発明の固体撮像装置によれば、出力された基準信号によって伝送経路の異常 など固体撮像装置の故障を容易に検出することができる。そのため、出荷後に固体 撮像装置の故障が検出された場合に、当該固体撮像装置を備えるシステムにおい て、故障した固体撮像装置を新たな固体撮像装置に交換することによって品質レべ ルを回復できるので、システムが厳しい使用環境下に置かれていても長い耐用年数 を満足させること力 Sできる。このように、固体撮像装置のライフサイクルがシステムより も短いとしても、システムとして要求される耐用年数を満足させることができ、厳しい使 用環境下であっても交換により品質レベルを容易に維持することができる。
[0087] また、コストアップを回避し、故障した固体撮像装置を新たな固体撮像装置に交換 することを容易に促すことができる。
図面の簡単な説明
[0088] [図 1]図 1は、実施の形態 1におけるカメラシステムの構成を示すブロック図である。
[図 2A]図 2Aは、車載の場合のカメラ位置の一例を示すための自動車の側面図であ る。 [図 2B]図 2Bは、カメラ位置の一例を示すための自動車の正面図である。
[図 2C]図 2Cは、カメラ位置の一例を示すための自動車の上面図である。
[図 3]図 3は、固体撮像素子の構成を示すブロック図である。
[図 4]図 4は、画素部 P1に対応する出力波形を示す図である。
園 5]図 5は、画素部 B1に対応する出力波形を示す図である。
[図 6A]図 6Aは、画素部 S1に対応する出力波形を示す図である。
[図 6B]図 6Bは、画素部 S1に対応する故障時の出力波形を示す図である。
園 6C]図 6Cは、画素部 S1に対応する故障時の出力波形を示す図である。
園 7]図 7は、判定部の詳細な構成例を示すブロック図である。
[図 8]図 8は、画素部 S1の詳細な構成を示すブロック図である。
[図 9]図 9は、画素部 S1における基準信号を発生するためのタイムチャート図である。
[図 10]図 10は、電極 IS、電極 IGおよびフォトダイオードの電位を示す図である。 園 11]図 11は、表示例を示す図である。
[図 12]図 12は、カメラシステムの変形例を示すブロック図である。
[図 13]図 13は、実施の形態 2における固体撮像素子の構成を示すブロック図である
[図 14]図 14は、実施の形態 3における固体撮像素子の構成を示すブロック図である
[図 15A]図 15Aは、画素部 S3の詳細な構成を示す回路図である。
[図 15B]図 15Bは、画素部 S3sの詳細な構成を示す回路図である。
[図 16]図 16は、固体撮像素子の変形例の構成を示す回路図である。
[図 17]図 17は、固体撮像素子の変形例の構成を示す回路図である。
[図 18]図 18は、実施の形態 4におけるカメラシステムの構成を示すブロック図である。
[図 19]図 19は、固体撮像素子の構成を示すブロック図である。
[図 20]図 20は、他の固体撮像素子の構成を示すブロック図である。
園 21A]図 21Aは、故障検出の第 1のタイミング例を示す図である。
園 21B]図 21Bは、故障検出の第 2のタイミング例を示す図である。
[図 21C]図 21Cは、故障検出の第 3のタイミング例を示す図である。 園 22A]図 22Aは、故障検出の第 4のタイミング例を示す図である。
園 22B]図 22Bは、故障検出の第 4のタイミング例を示す図である。
園 23]図 23は、実施の形態 5におけるカメラシステムの構成を示すブロック図である。
[図 24]図 24は、固体撮像素子の画素部を示すブロック図である。
園 25A]図 25Aは、基準信号を出力する第 1の駆動例を示す図である。
園 25B]図 25Bは、基準信号を出力する第 2の駆動例を示す図である。
園 25C]図 25Cは、基準信号を出力する第 3の駆動例を示す図である。
園 25D]図 25Dは、基準信号を出力する他の駆動例を示す図である。
[図 26]図 26は、固体撮像素子の第 1の駆動例を示す図である。
園 27]図 27は、固体撮像素子の第 2の駆動例を示す図である。
[図 28]図 28は、実施の形態 6における画素部の構成を示す回路図である。
園 29]図 29は、画素部の他の構成を示す回路図である。
[図 30A]図 30Aは、実施の形態 7における MOS型固体撮像素子の構成を示すプロ ック図である。
[図 30B]図 30Bは、 AMOS型固体撮像素子の変形例を示すブロック図である。 園 31]図 31は、 CCD型固体撮像素子の構成を示すブロック図である。
園 32]図 32は、判定部の構成を示すブロック図である。
園 33]図 33は、実施の形態 8におけるカメラの構成を示すブロック図である。
符号の説明
2 垂直転送部
3 水平転送部
4 出力アンプ
5 基準信号発生部
6 垂直走査部
7 水平走査部
8 出力アンプ
11、 21、 32 固体撮像装置
12 駆動部 13 信号処理部
14 判定部
20 表示部
30 表示制御部
40 電源部
101 カメラ
Sl、 S3、 Bl、 B3、 Pl、 P3 画素部
Trl 転送トランジスタ
Tr2 リセットトランジスタ
Tr3 出力トランジスタ
Tr4 選択トランジスタ
Tr5 注人トランジスタ
R1 抵抗
発明を実施するための最良の形態
[0090] (実施の形態 1)
図 1は、実施の形態 1におけるカメラシステムの構成を示すブロック図である。同図 のカメラシステムは、 n個のカメラ 101〜： 10n、表示部 20、表示制御部 30、電源部 40 を備える。各カメラは、固体撮像素子 11、駆動部 12、信号処理部 13、判定部 14を 備える。
[0091] 固体撮像素子 11は、駆動部 12から供給される各種駆動信号に従って複数画素の 信号を出力する。複数画素の信号には、動作不良の検知つまり故障の判定に用レ、ら れる一定レベルの基準信号も含まれる。駆動部 12は、各種駆動信号を出力すること によって固体撮像素子 11を駆動する。信号処理部 13は、固体撮像素子 11から出力 される複数画素の信号から画像を生成する。判定部 14は、固体撮像素子 11から出 力される基準信号のレベルが妥当か否かを判定することにより、伝送経路の異常な ど固体撮像固体撮像素子 11の故障を検知する。このようにカメラ 101は、固体撮像 素子 11が故障した場合にその旨を示す検知信号を出力する。他のカメラについても 同様に構成されている。 [0092] 表示部 20は、各カメラからの画像を適宜表示し、何れかのカメラから故障したことを 示す検知信号が入力された場合には、当該カメラが故障したこと、および当該カメラ を点検または交換すべきことを促すメッセージを表示する。
[0093] 表示制御部 30は、表示部 20の表示を制御し、特に、 n台のカメラからの検知信号 の有無を監視し、何れかのカメラから検知信号が入力された場合には、表示部 20に 上記のメッセージを表示させ、また、車内のスピーカからのメッセージ出力や警告ラン プの点灯や点滅によって、カメラが故障したことを警告することによって点検や交換を 促す。
[0094] 電源部 40は、何れかのカメラから検知信号が入力された場合には、当該カメラの固 体撮像素子 11および駆動部 12への電源供給を停止する。これにより故障した固体 撮像素子 11による不定な動作により正常な部分まで悪影響を受けることを防止する ためである。
[0095] 図 2A〜図 2Cは、図 1のカメラシステムが自動車に搭載される場合の、カメラの車載 位置の一例を示す側面図、正面図、上面図である。図 2A〜2Cでは、図 1に示した力 メラ 101〜： 10ηが 8個のカメラ 101〜： 108である場合に、カメラ 101〜108の車載位置 cl〜c8を例示している。カメラ 101〜108の車載位置は、右ドアミラーの下部または 前部 cl、左ドアミラーの下部または前部 c2、フロントバンパー右 c3、フロントバンパー 左 c4、リアバンパー右 c5、リアバンパー左 c6、ルームミラー位置 c7、リアガラスの上 部中央付近 c8などである。これ以外に、フロントバンパーのセンター、ルーフ前方の 右、左またはセンターなど、運転手の死角となる場所や監視対象などを撮像可能で あればどの位置でもよい。
[0096] 図 3は、図 1に示した固体撮像素子 11の構成を示すブロック図である。図 3におい て固体撮像素子 11は、複数の画素部と、前記画素部の各列に対応して設けられ、 対応する列の画素部から読み出された信号電荷を転送する複数の垂直転送部 2と、 複数の垂直転送部 2から転送された信号電荷を転送する水平転送部 3と、水平転送 部 3から出力される信号電荷を電圧信号に変換する出力アンプ 4とを備える。
[0097] 複数の画素部は 3種類の画素部からなる。図中の Pと表記された複数の画素部 P1 は、遮光されていない通常の画素部であり、入射光量に応じた信号を生成する。 Bと 表記された複数の画素部 Blは、画素部 P1と同じ構造であるが遮光されていることか ら、いわゆる光学的黒画素を出力する。 Sと表記された複数の画素部 S1は、画素部 P1と同じ構造に加えて基準電荷注入部が付加されており、遮光されていることから 基準電荷を出力する。この基準電荷は、出力アンプ 4を介して出力されると上記の基 準信号となる量の電荷である。図 3では、画素部 B1と画素部 S1とが遮光されている 力 カメラがメカニカルシャッターを有する場合、画素部 S1は遮光されなくてもよい。 また、図 3では、基準電荷注入部を有する画素 S1が、全ての垂直転送部 2の最上流 の画素位置として設けられている。これにより、基準信号が伝送経路の全ての経路に 伝送されるので、伝送経路のどの箇所が動作不良になっても容易に検出することが できる。ただ、この場合基準電荷注入部を一行分の画素 S1が備える点で回路規模 が大きくなる。また、基準電荷注入部を有する画素 S1は、水平転送部 3の最上流に 接続される垂直転送 2における最上流にだけ設けてもよい。この場合、基準信号は伝 送経路のうち 1つの垂直転送部 2と水平転送 3からなる最長の経路に伝送されるので 、少なくとも最長経路の何れかの箇所で生じた動作不良や、基準信号が最後に出力 されるのでそれまでに生じる動作不良を検出することができる。しかも基準電荷注入 部の回路規模を最小限にすることができる。また、画素 S1は、何れか少なくとも 1つ の垂直転送部 2に設けるようにしてもょレ、。
[0098] 図 4は、画素部 P1の信号電荷に対応する出力アンプ 4の出力波形を示す図である 。同図では画素部 P1の信号電荷が飽和したときの最大レベルの出力波形を示して いる力 画素部 P1の信号による信号レベルは入射光量に応じてゼロから最大レベル までの値をとり得る。
[0099] 図 5は、画素部 B1の信号電荷に対応する出力アンプ 4の出力波形を示す図である 。同図において画素部 B1の信号電荷はほぼゼロなので、出力波形の信号レベルも ほぼゼロになる。
[0100] 図 6Aは、画素部 S1に対応する出力波形を示す図である。同図において画素部 S 1の信号電荷は基準信号発生部から注入される。この出力波形は、基準信号の信号 レベルであり、ゼロと最大レベルとの中間値となるように、基準信号発生部から注入さ れる電荷量が定められている。 [0101] 図 6B、図 6Cは、画素部 SIに対応する故障時の出力波形を示す図である。図 6B の出力波形は基準信号の信号レベルよりも小さぐ図 6Cの出力波形は基準信号の 信号レベルよりも大きくなつている。どちらの例も基準信号が、画素部 S1から出力ァ ンプ 4まで正常に伝送されていないことを意味する。つまり、画素部 S1から出力アン プ 4までの伝送経路の何れかの箇所が動作不良になっていて、故障していると考え られる。
[0102] 図 7は、判定部 14の詳細な構成例を示すブロック図である。同図において判定部 1 4は、コンパレータ 15、 16とオア回路 17とを備える。入力信号は画素部 S1に対応す る出力アンプ 4からの信号である。コンパレータ 15は、入力信号と上限値 ThHとを比 較し、入力信号が上限値より大きければ 1を出力する。コンパレータ 16は、入力信号 と下限値 ThLとを比較し、入力信号が下限値より小さければ 1を出力する。オア回路 17は、入力信号が上限値 ThHと下限値 ThLとの範囲外であれば 1を出力する。この 出力信号は故障があることを示す検知信号である。
[0103] 図 8は、画素部 S1の詳細な構成を示すブロック図である。同図は画素部 S1と垂直 転送部 2と、画素部 S1から垂直転送部 2への電荷を読み出す読み出しゲート RGとを 図示している。画素部 S1ではフォトダイオード PDに、 IS電極と IG電極とが付加され ている。 IS電極は、注入電荷を供給するための電極であり、図 9に示すように電圧 V Hから電圧 VMに変化する負のパルスが印加される。ここで電圧 VHは電圧 VMよりも 高い電圧である。 IG電極は、 IS電極から供給される注入電荷を一定の電荷量に揃え るための電極であり、図 9に示すように常に一定の電圧が印加される。
[0104] 図 9は、画素部 S1における電荷を注入する場合の IS電極と IG電極の電圧を示す タイムチャート図である。また、図 10は、電極 IS、電極 IGおよびフォトダイオードの電 位を示す図である。図 10において区間 A、 Bは図 8の IS電極の幅 A、 IG電極の幅 B に対応する。区間 Bより右側はフォトダイオード PDにおける基板表面から基板深さ方 向の電位を示す。なお基板には基板バイアス電圧 VSUBが印加されており、フォトダ ィオード PDにおいて電位の OBF (オーバフローバリア）が形成されている。図 9およ び図 10の初期状態（通常状態）の区間 Iでは、 IG電極の電位が IS電極の電位よりも 高いので電荷は注入されない。基準信号注入の区間 Πでは、 IG電極の電位が IS電 極の電位よりも低いので IS電極からフォトダイオード PDに電荷が注入される。次の区 間 IIIでは、フォトダイオード PDに注入された電荷が蓄積されている。区間 IVでは、読 み出しゲート RGに（電圧 VMから VHへの）高電圧パルスが印加されることによって、 画素部 S1から垂直転送部 2への読み出しゲート RGを介して電荷が読み出されてい る。
[0105] このようにして画素部 S1のフォトダイオード PDに IS電極から電荷が注入され、さら に垂直転送部 2に読み出される。なお、図 10では、フォトダイオード PDに飽和電荷 量の電荷が注入されている力 IG電極の電位を OBFのピークよりも低い電位に設定 することにより、電荷ゼロから飽和電荷量の中間値など注入電荷量を任意に設定す ること力 Sできる。
[0106] また、図 10の画素部 S1への電荷注入は、通常の固体撮像素子 11の撮像モードに おいて実行してもよいし、基準信号の読み出しのみを行うモードで行ってもよい。これ らは駆動部 12により駆動される。
[0107] 図 11は、表示部 20による表示例を示す図である。同図は、何れかのカメラから故 障であることを示す検知信号が出力された場合の、表示部 20の表示例である。同図 では、自動車の絵と共に故障したカメラを示すアイコンと、「カメラ 2が異常です。点検 をお願いします。」という警告メッセージとが表示されている。このとき、故障したカメラ を示すアイコンは点滅表示したり、 目立つ色で表示してもよい。また警告メッセージを 音声出力してもよい。警告ランプを点灯または点滅させてもよい。また、表示部 20は カーナビゲーシヨンシステムのディスプレイと兼用でもよい。
[0108] 図 12は、カメラシステムの変形例を示すブロック図である。同図では、カメラシステ ムが家庭における監視装置として適用されている。カメラの設置箇所 cl lは天井であ り、このカメラは撮像エリアを 360度確保するために回転可能になっている。これによ り介護を要する人を監視することができる。カメラの設置箇所 cl2は玄関の上である。 カメラの設置箇所 cl2は窓や風呂場の上である。その他接地箇所は、屋根、屋根裏 、床下などでもよぐ防犯を強固にすることができる。
[0109] なお、監視装置は、家庭に限らず企業のビル、駅舎、学校、役所などでも当然に適 用できる。 [0110] なお、本実施の形態では、水平転送部 3の最上流に接続される垂直転送 2におけ る最上流にだけ基準電荷注入部を設けたが、これは最上流付近に設けてレ、ればよ レ、。
[0111] また、水平転送部 3の転送段数が 1000段の場合、最上流から数十段程度までに 基準電荷注入部を設けるようにしても本実施の形態と同様の効果が得られる。
[0112] (実施の形態 2)
本実施の形態におけるカメラシステムの構成は、図 1とほぼ同様であるが、固体撮 像素子 11の代わりに図 13に示す固体撮像素子 21を備える点が異なる。以下、同じ 点は説明を省略して異なる点を中心に説明する。
[0113] 図 13は、実施の形態 2における固体撮像素子 21の構成を示すブロック図である。
同図の固体撮像素子 11は、図 3に示した固体撮像素子 11と比較して、新たに基準 信号発生部 5を備える点と、全ての画素部 S1の代わりに画素部 B1を備える点とが異 なる。
[0114] 基準信号発生部 5は、各垂直転送部 2に対して、それらの最上流段に基準信号に 対応する基準電荷を注入する。これにより画素部 S1の電荷注入部は不要になる。基 準信号発生部 5は、図 8に示した IS電極および IG電極を有し、複数の垂直転送部 2 に対して同時に基準電荷を注入する。また、基準信号発生部 5の詳細は、例えば特 開 2004— 364235号公報（図 3)に開示されている。
[0115] この構成によれば、基準電荷の注入は画素部ではなく垂直転送部 2になされる。基 準電荷は伝送経路のうち画素部を除く全ての経路に伝送されるので、伝送経路の全 ての箇所において、動作不良を検出することができる。
[0116] なお、基準信号発生部 5は、何れか 1つの垂直転送部 2に基準電荷を注入してもよ レ、。この場合基準信号発生部 5の回路規模を低減することができる。また、基準信号 発生部 5は、水平転送部 3の最上流に接続される垂直転送部 2に対して基準電荷を 注入するようにしてもよい。
[0117] また、上記図 8および図 13において、基準信号を発生させる基準電荷の注入量に ばらつきを生じても、 Vsubをコントロールすることによって一定の信号レベルを容易に 維持 ·出力することが可能である。 [0118] (実施の形態 3)
本実施の形態におけるカメラシステムの構成は、図 1とほぼ同様であるが、固体撮 像素子 11の代わりに図 14に示す固体撮像素子 31を備える点が異なる。以下、同じ 点は説明を省略して異なる点を中心に説明する。
[0119] 図 14は、実施の形態 3における固体撮像素子 31の構成を示すブロック図である。
同図の固体撮像素子 31は、行列状に配置された複数の光電変換部と、光電変換部 の行を順に選択する垂直走查部 6と、光電変換部の列を順に選択する水平走查部 7 と、選択された行かつ選択された列の光電変換手段から読み出された信号を伝送す る列毎の出力線を介して信号を出力する出力アンプ 8とを備える。
[0120] 複数の画素部は 3種類の画素部からなる。図中の Pと表記された複数の画素部 P3 は、遮光されていない通常の画素部であり、入射光量に応じた信号を生成する。 Bと 表記された複数の画素部 B3は、画素部 P3と同じ構造であるが遮光されていることか ら、いわゆる光学的黒画素を出力する。 Sと表記された複数の画素部 S3は、画素部 P3と同じ構造に加えて基準電荷注入部が付加されており、遮光されていることから 基準電荷を出力する。この基準電荷は、出力アンプ 8を介して出力されると上記の基 準信号となる量の電荷である。図 14では、画素部 B3と画素部 S3とが遮光されている 力 カメラがメカニカルシャッターを有する場合、画素部 S3は遮光されなくてもよい。 また、図 14では、基準電荷注入部を有する画素 S3が、一番上の一行分の画素とし て設けられているが、一番下の一行分の画素として設けられていてもよレ、。画素 S3は 、垂直走查部 6によって最後に選択される行に設けるようにしてもよい。この場合、基 準信号は最後に選択される行の画素部 S3から出力されるので、垂直走查部 6による 走査が最後まで正常である場合にのみ基準信号が出力され、正常な垂直走查を確 認した後に動作不良を検出することができる。カロえて、水平走查部 7による最後の走 查では基準信号が順次出力されるので、正常な水平走査を確認すると同時に動作 不良を検出することができる。
[0121] 図 15Aは、画素部 S3の詳細な構成を示す回路図である。同図において画素部 S3 は、フォトダイオード PD、転送トランジスタ Trl、浮遊拡散層 FD、リセットトランジスタ Tr2、出力トランジスタ Tr3、選択トランジスタ Tr4、抵抗 Rl、注入トランジスタ Tr5を 備える。このうち、抵抗 R1および注入トランジスタ Tr5を除く回路部分は、画素部 P3 の回路構成と同じである。言い換えれば、画素部 S3は、画素部 P3に対して抵抗 R1 および注入トランジスタ Tr5が追加された構成となっている。
[0122] 抵抗 R1および注入トランジスタ Tr5は基準電荷注入部を構成する。注入トランジス タ Tr5のゲートには抵抗 R1により第 1の電圧が印加されるので、ドレインには第 2の電 圧が出力される。この第 2の電圧はフォトダイオード PDに基準電荷の電荷量を注入 する値に設定される。この第 2の電圧がフォトダイオード PDに印加されることにより、 フォトダイオード PDは基準電荷を蓄積する。なお、第 2の電圧は、電圧 VI、抵抗 R1 の抵抗値、第 1の電圧によって設定される。電圧 VIは固定値 (例えば VDD)でもよい し、電荷注入時のみパルスとして印加されてもよい。
[0123] フォトダイオード PDに蓄積された基準電荷は、転送信号 TRによって転送トランジス タ Trlがオンになると、浮遊拡散層 FDに転送される。この転送前に、浮遊拡散層 FD はリセット信号 RESETによりリセットトランジスタ Tr2がオンになることにより電位 VDD にリセットされる。浮遊拡散層 FDのリセット後に、フォトダイオード PDから基準電荷が 転送トランジスタ Trlを介して浮遊拡散層 FDに転送される。さらに、出力トランジスタ Tr3は、浮遊拡散層 FDの電荷を電圧に変換する。出力トランジスタ Tr3は、選択トラ ンジスタ Tr4が垂直走査部 6によって選択されたときに、変換した電圧を出力線上に 出力する。この出力電圧は、出力アンプ 8から基準信号として出力される。
[0124] 図 16、図 17は、固体撮像素子 31の変形例の構成を示す回路図である。図 16、図 17の何れにおいても、基準電荷注入部を有する画素 S3は、最後に選択される行か つ最後に選択される列の交点の画素位置に 1つだけ設けられている。この場合、基 準信号は最後に選択される画素から出力されるので、垂直走查部 6および水平走查 部 7による走査が最後まで正常である場合にのみ基準信号が出力され、正常な走查 を確認した後に動作不良を検出することができる。しかも画素部 S3が 1つなので回路 規模の増加を最小限にすることができる。
[0125] また、画素部 S3は、少なくとも 1つの出力線の最上流（出力アンプ 8から最も遠い） の画素位置であってもよレ、。これによれば、基準信号は出力線の最上流の画素部 S 3から出力されるので、出力線の何れかの箇所における動作不良を検出することがで きる。また、画素部 S3を 1つだけ備えれば、回路規模の増加を最小限にすることがで きる。逆に、全ての出力線の最上流に画素部 S3を設ければ、回路規模は大きくなる 力 全ての出力線について動作不良を検出できる。
[0126] (実施の形態 4)
本実施の形態におけるカメラシステムの構成は、故障検出が可能な箇所をできる限 り増やすために、機械的なシャッター（以下メカシャッター）を備え、入射光が遮断さ れた状態で、基準信号発生部からリセットされた画素部（OB含む全有効画素）に電 荷注入することにより前記画素部から基準信号を出力するよう構成されている。
[0127] 図 18は、実施の形態 4におけるカメラシステムの構成を示すブロック図である。同図 は、図 1と比較して、カメラ 101〜： 10ηの代わりにカメラ 401〜40nを備える点が異な る。以下、同じ点は説明を省略して異なる点を中心に説明する。
[0128] カメラ 401〜40nのそれぞれは、固体撮像素子 411、駆動部 412、信号処理部 41 3、判定部 414、メカシャッター 415、光学レンズ 416を備える。固体撮像素子 411は 、一部の画素だけでなく全画素に対して基準信号を発生するよう電荷を注入する基 準信号発生部を備える。駆動部 412は、通常の撮像動作を駆動することに加えて、 故障検出モードにおいてメカシャッター 415を閉じて、全画素に基準信号を注入する よう制御する。信号処理部 413は、信号処理部 13と同様である。判定部 414は、故 障検出モードにおいて全画素について、実施の形態 1に示した判定部 14と同様の 判定を行う。
[0129] 図 19は、固体撮像素子 411の構成を示すブロック図である。同図では、固体撮像 素子 411が MOS型である場合の固体撮像素子 41 lmの構成を示してレ、る。同図の ように、固体撮像素子 411mの全ての画素のそれぞれが画素部 S3sとして形成され ている。ただし、本実施の形態では、光学的黒画素として遮光膜で覆われている領 域（〇B領域)だけでなぐ〇B領域の内側の遮光膜で覆われてレ、なレ、有効画素領域 内の全画素に基準電荷注入部が付加されている。各画素部 S3sの構成を図 15Bに 示す。図 15Bは、図 15Aと比べてスィッチ SW1が追加されている点が異なる。この点 以外は同じ構成なので説明を省略し異なる点を中心に説明する。スィッチ SW1は、 基準信号発生部（つまり抵抗 R1および注入トランジスタ Tr5)により発生される基準 信号をフォトダイオード PDに注入する動作をオン Zオフするためのスイッチングトラ ンジスタである。スィッチ SW1は、故障検出時にオンする。スィッチ SW1がオンのとき 、メカシャッター 415は閉じていなければならない。
[0130] 画素部 S3sにおける基準信号のフォトダイオード PDへの注入時間は、全画素部 S 3sで同じ時間に揃えることが望ましい。例えば、各フォトダイオード PDに蓄積された 信号電荷をリセットした後、一定の時間スィッチ SW1をオンにする。あるいは、各フォ トダイオード PDに蓄積された信号電荷をリセットした後、一定時間スィッチ SW1をォ ンしたままの状態で、一定時間が経過した時に出力トランジスタ Tr3によって基準信 号を読み出せばよい。
[0131] 図 20は、固体撮像素子の他の構成例を示すブロック図である。同図では、固体撮 像素子 411が CCD型である場合の固体撮像素子 411cの構成を示している。同図の ように、固体撮像素子 411cの全ての画素のそれぞれが画素部 S2として形成されて いる。図 19と同様に、光学的黒画素として遮光膜で覆われている領域 (OB領域)だ けでなぐ OB領域の内側の遮光膜で覆われていない有効画素領域内の全画素に 基準電荷注入部が付加されている。各画素部 S2の構成は図 8と同様である。この画 素部 S3における基準信号のフォトダイオード PDへの注入時間は、全画素部 S3で同 じ時間に揃えることが望ましい。例えば、各フォトダイオード PDに蓄積された信号電 荷をリセットした後、一定の時間が経過した時に出力トランジスタ Tr3によって基準信 号を読み出せばよい。なお画素部 S2における基準信号のフォトダイオード PDへの 注入にっレ、ても同様である。
[0132] つぎに、駆動部 412による故障検出モードの動作タイミングについて説明する。
[0133] 図 21Aは、カメラの電源オン直後に故障検出を行う第 1のタイミング例を示す図で ある。同図の縦軸はメカシャッター 415の開閉状態（上が閉、下が開）を示す。横軸は 、時間を示す。期間 T1は電源オン操作力も安定するまでの期間で、メカシャッター 4 15は閉じているものとする。期間 T2は期間 T1直後に故障検出するために設けられ た期間で、駆動部 412は、もしメカシャッター 415が開いていれば閉じるよう制御し、 時間 T2経過後にメカシャッター 415を開くように制御する。駆動部 412は、この期間 T2内で、少なくとも 1回故障検出動作、すなわち、全ての画素部に基準電荷を注入 するよう基準電荷注入部を制御し、各画素から基準信号を判定部 414に出力するよ う駆動する。期間 T3は、撮像期間であり、駆動部 412は通常の撮像動作を行うよう駆 動する。そして、電源オフ操作があれば、駆動部 412は、メカシャッター 415を閉じ、 終了処理を行う。
[0134] 上記の第 1のタイミング例によれば、カメラ電源オン直前までに生じた故障を検出で きるが、カメラ電源オンから撮像開始までに若干の時間遅れが生じてしまう。
[0135] 図 21Bは、カメラの電源オフ直前に故障検出を行う第 2のタイミング例を示す図であ る。図 21Aと異なる点は、期間 T2の代わりに期間 T4が存在する点である。電源オフ 操作があれば、駆動部 412は、メカシャッター 415を閉じ、少なくとも 1回故障検出動 作を駆動し、時間 T4経過後に終了処理を行う。
[0136] 上記の第 2のタイミング例によれば、カメラ電源オンから撮像開始までに時間遅れが 生じない。また、電源オフ直前に生じる時間遅れはユーザにとって問題にならない。 しかし、前回の電源オフ後で電源オン直前に生じた故障を検出できず、故障した状 態で撮像することになる。
[0137] 図 21Cは、カメラの電源オン直後および電源オフ直前に故障検出を行う第 3のタイ ミング例を示す図である。同図は、図 21A前半と図 21B後半を合わせたものである。
[0138] 第 3のタイミング例によれば、電源オンから撮像開始までの時間遅れが生じるが、起 動直前の故障も検出でき、また、撮像中に生じた故障も検出できるのでユーザにとつ て効率がよい。
[0139] さらに、図 21A、図 21B、図 21Cの何れとも併用可能な、駆動部 412による故障検 出モードの動作タイミングにつレ、て説明する。
[0140] 図 22Aは、故障検出の第 4のタイミング例を示す図である。同図の縦軸はカメラを 載せた車の速度を示す。横軸は、時間とメカシャッター 415の開閉状態（実践は開、 破線は閉）とを示している。図中の故障検出速度は、カメラの用途にもよる力 撮像を 中断しても十分に安全な速度を示す。例えば、前方を監視するカメラであれば数 km Zh〜30kmZh、後方を監視するカメラであれば数 km/h、人の存在を監視する力 メラであれば Okm/hまたは Okm/hに近い速度などである。同図のように、駆動部 4 12は、車速が故障検出速度以下になればメカシャッター 415を閉じ、車速が故障検 出速度以上になればメカシャッター 415を開く。さらに駆動部 412は、メカシャッター 415を閉じた直後（閉じて力も Ts秒後）に故障検出動作を駆動し、メカシャッター 415 が閉じたまま前回の故障検出から一定時間 Trが経過したとき故障検出動作を駆動 する。
[0141] 第 4のタイミング例によれば、故障検出速度以下の低速時に一瞬撮像が中断してし まうものの、走行中や停車時に生じた故障を早期に発見できる。
[0142] 図 22Bは、故障検出の第 5のタイミング例を示す図である。同図では、駆動部 412 は、車速とは無関係に一定周期（時間 Tt)でメカシャッター 415を閉じて故障検出動 作を駆動する。通常の撮像において周期的に故障検出を強制的に行うので、メカシ ャッター 415を閉じる時間はできるだけ短い方が望ましい。
[0143] 第 5のタイミング例によれば、周期的に撮像が一瞬中断してしまうものの、走行中や 停車時に生じた故障を、故障の発生から一定時間以内にその故障を必ず発見する ことできる。
[0144] (実施の形態 5)
本実施の形態では、メカシャッターを併用しなくても運用中に全画素の故障検査が 可能なカメラシステムについて説明する。
[0145] 図 23は、実施の形態 5におけるカメラシステムの構成を示すブロック図である。同図 は、図 18と比べて、カメラ 401〜40nの代わりにカメラ 501〜50nを備える点が異なつ ている。以下、同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
[0146] カメラ 501は、図 18のカメラ 401と比べて、固体撮像素子 411および駆動部 412の 代わりに固体撮像素子 511および駆動部 512を備える。固体撮像素子 411では基 準電荷発生部が画素に基準信号電荷を注入するのに対して、固体撮像素子 511で は、基準電荷発生部が画素に基準信号電荷を注入しないで、画素の代わりに基準 信号を出力するよう構成されている。これによりメカシャッターなしで、基準信号を出 力すること力 Sできる。
[0147] 図 24は、固体撮像素子 511内の画素部の詳細な構成を示すブロック図である。同 図は、図 15Aと比較して、キャパシタ C1と選択部 SEL1とが追加されている点が異な つている。 [0148] キャパシタ CIは、抵抗 R5、トランジスタ Tr5とともに基準信号発生部を構成し、基準 電荷を保持する。選択部 SEL1、フォトダイオード PDを選択と、キャパシタ C1の一方 を選択する。選択された信号電荷または基準電荷は、転送トランジスタ Trlを介して 浮遊拡散層 FDに読み出される。駆動部 512は、通常の撮像ではフォトダイオード P Dを、故障検出動作ではキャパシタ C1を選択するように選択部 SEL1を制御する。
[0149] 故障検出動作ではフォトダイオード PDが切り離されるので、シャツタ開状態であつ ても、基準信号発生部から固体撮像素子 511の出力端子までの各経路における異 常を検出することができる。
[0150] 図 25Aは、駆動部 512による第 1の駆動例を示す図である。同図では、横軸は時 間を示す。駆動部 512は、フレーム単位に、フォトダイオード PDからの信号出力と基 準信号発生部からの基準信号とを切り替えるように選択部 SEL1を制御する。つまり 、駆動部 512は、（n—l)フレームを構成する各画素のフォトダイオード PDからの信 号出力、（n— 1)フレームを構成する各画素の基準信号発生部からの基準信号出力 、 nフレームを構成する各画素のフォトダイオード PDからの信号出力、 nフレームを構 成する各画素の基準信号発生部からの基準信号出力、（n+ 1)フレームを構成する 各画素のフォトダイオード PDからの信号出力、（n+ 1)フレームを構成する各画素の 基準信号発生部からの基準信号出力、 · · ·を行うように駆動する。
[0151] 図 25Bは、駆動部 512による第 2の駆動例を示す図である。同図では、駆動部 512 は、行単位に、フォトダイオード PDからの信号出力と基準信号発生部からの基準信 号とを切り替えるように選択部 SEL1を制御する。つまり、駆動部 512は、（n_ l)行 を構成する各画素のフォトダイオード PDからの信号出力、（n— 1)行を構成する各画 素の基準信号発生部からの基準信号出力、 n行を構成する各画素のフォトダイォー ド PDからの信号出力、 n行を構成する各画素の基準信号発生部からの基準信号出 力、（n+ 1)行を構成する各画素のフォトダイオード PDからの信号出力、（n+ 1)行 を構成する各画素の基準信号発生部からの基準信号出力、 · · ·を行うように駆動す る。
[0152] 図 25Cは、駆動部 512による第 3の駆動例を示す図である。同図では、駆動部 512 は、列単位に、フォトダイオード PDからの信号出力と基準信号発生部からの基準信 号とを切り替えるように選択部 SEL1を制御する。つまり、駆動部 512は、（n_ l)列 を構成する各画素のフォトダイオード PDからの信号出力、（n— 1)列を構成する各画 素の基準信号発生部からの基準信号出力、 n列を構成する各画素のフォトダイォー ド PDからの信号出力、 n列を構成する各画素の基準信号発生部からの基準信号出 力、（n+ 1)列を構成する各画素のフォトダイオード PDからの信号出力、（n+ 1)列 を構成する各画素の基準信号発生部からの基準信号出力、 · · ·を行うように駆動す る。
[0153] なお、図 25A、図 25B、図 25Cのそれぞれの駆動例は、通常の撮像動作として常 に行ってもよいし、通常の撮像動作や故障検出動作とは別の撮像兼故障検出モード として行ってもよい。
[0154] 図 26は、駆動部 512による第 4の駆動例を示す図である。同図では、駆動部 512 は、通常の撮像モード (a)と撮像兼故障検出モード (b)とを切り替えて駆動する。撮 像兼故障検出モード (b)において駆動部 512は、 N (同図では N = 3)個の画素単位 に、フォトダイオード PDからの信号出力と基準信号発生部からの基準信号とを切り替 えるように選択部 SEL1を制御する。
[0155] 図 27は、駆動部 512による第 5の駆動例を示す図である。駆動部 512は、通常の 撮像モード (a)と撮像兼故障検出モード (b)と倍速モード (c)とを切り替えて駆動する 。撮像兼故障検出モード (b)において駆動部 512は、 N (同図では N= l)個の画素 単位に、フォトダイオード PDからの信号出力と基準信号発生部からの基準信号とを 切り替えるように選択部 SEL1を制御する。倍速モード（c)は、撮像兼故障検出モー ド (b)と同じ駆動であるが動作クロックが 2倍である点が異なる。倍速モード（c)では、 通常の撮像モード（a)と同じフレームレートで撮像することができる。
[0156] なお、本実施の形態において、有効画素領域のうちの所望の領域について映像信 号処理を、他の領域について故障検出を、 1回の撮像時に行うようにしてもよい。例 えば、所望の領域を奇数行からなる領域とすれば、他の領域は偶数行からなる領域 となる。こうすると 1Z2の画像を得ると同時に、 1Z2の領域の故障検出を行うことがで きる。この場合の駆動部 512の駆動例を図 25Dに示す。さらに、次の撮像時に、所望 の領域を偶数行からなる領域とすれば、他の領域は奇数行からなる領域となる。こう すれば、 2回の撮像で全画素の故障検出が可能となる。また、所望の領域は、有効 画素領域の上下左右の半分、中央部分など任意に設定してよい。これにより、 1回の 撮像時に故障検出と画像取得とを同時に行うことができる。また、所望の領域を変更 すれば全画素の故障検出を行うことができる。また、所望の領域についてのシステム 設計の自由度を高くすることができる。
[0157] (実施の形態 6)
実施の形態 4では画素部と基準信号発生部とが 1対 1で設けられているのに対して 、本実施の形態では、画素部と基準信号発生部とが多対 1で設けられる例について 説明する。
[0158] 図 28は、実施の形態 6における 2つ画素部の構成を示す回路図である。同図では 、 2つの画素部 T1、T2に対して、 1つの基準信号発生部（抵抗 R1およびトランジスタ Tr5)が接続されている。スィッチ SW1は、画素部 T1に基準電荷を注入するための スィッチである。スィッチ SW2は、画素部 T2に基準電荷を注入するためのスィッチで ある。このようなスィッチを設けることにより、 1つの基準信号発生部を複数の画素部 に共用させることにより、回路規模を低減することができる。
[0159] なお、実施の形態 5でも画素部と基準信号発生部とが 1対 1で設けられているのに 対して、図 28と同様に、画素部と基準信号発生部とが多対 1で設けるようにしてもよ レ、。その場合の構成例を図 29に示す。同図では、 2つの画素部 Kl、 Κ2に対して、 1 つの基準信号発生部 (抵抗 Rl、トランジスタ Tr5およびキャパシタ C1)が接続されて いる。選択部 SEL11は、浮遊拡散層 FDへの転送元としてフォトダイオード PDと基 準信号発生部のうち一方を選択する。選択部 SEL2SW2も同様である。このような選 択部を設けることにより、 1つの基準信号発生部を複数の画素部に共用させることに より、回路規模を低減することができる。
[0160] なお、図 28、 29において 1つの基準電荷発生部を共用する画素部の数は 2個に限 らず、基準電荷発生部が電荷を供給できる限り、レ、くつでもよい。また、共用する画素 部は、基準信号発生部の電荷供給能力の点から、同時に読み出されない方が望ま しレ、。例えば異なる行や異なる列に属する方が望ましレ、。
[0161] (実施の形態 7) 上記実施の形態では基準信号は 1種類であるのに対して、本実施の形態では、複 数種類の基準信号を用レ、る構成について説明する。これにより、たまたま基準信号と 同じレベルに出力信号が固定されるという故障も検出することができる。
[0162] 図 30Aは、実施の形態 7における M〇S型固体撮像素子の構成を示すブロック図 である。同図は、図 19と同様の構成であるが、 3種類の基準信号発生部が存在する 点が異なっている。以下、同じ点は説明を省略して異なる点を中心に説明する。図 3 OAにおいて画素部 S3aは、基準信号として第 1固定レベル (基準信号 aと呼ぶ）を発 生する第 1基準信号発生部が付加されている。画素部 S3bは、基準信号として第 2固 定レベル b (基準信号 bと呼ぶ）を発生する第 2信号発生部が付加されてレ、る。画素部 S3cは、基準信号として第 3固定レベル c (基準信号 cと呼ぶ）を発生する第 3信号発 生部が付加されている。第 1固定レベル a、第 2固定レベル b、第 3固定レベル cは互 いに異なるレベルである。第 1、第 2、第 3基準信号発生部は図 24、図 28または図 29 と同様の構成でよぐ抵抗 R1の抵抗値を調整することによって基準信号 a、 b、 cを発 生させることができる。また、図 30A中 Sa、 Sb、 Scと表記された画素部のそれぞれは 、画素部 S3a、 S3b、 S3cと同じ構成である。
[0163] 画素部 Sa、 Sb、 Scは規則的に配列されている。図 30Aでは、行方向に画素部 Sa 、 Sb、 Scの順に繰り返し配置されている。画素部の読出し順が行方向の順である場 合には、このような規則的な配列が望ましレ、。
[0164] 図 30Bは、 MOS型固体撮像素子の他の構成を示すブロック図である。同図は、図 30Aと比較して、列方向に画素部 Sa、 Sb、 Scの順に繰り返し配置されている。画素 部の読出し順が列方向の順である場合には、このような配列が望ましい。
[0165] 図 31は、 CCD型固体撮像素子の構成を示すブロック図である。図 31において画 素部 S2aは、基準信号として第 1固定レベル (基準信号 aと呼ぶ)を発生する第 1基準 信号発生部が付加されている。画素部 S2b、画素部 S2cについても同様に、基準信 号 b、基準信号 cを発生する第 2基準信号発生部、第 3基準信号発生部が付加されて レ、る。同図は、図 30Bと同様に、列方向に画素部 Sa、 Sb、 Scの順に繰り返し規則的 に配置されている。
[0166] 図 32は、 3種類の基準信号に対応する判定部 (以下、拡張判定部と呼ぶ）の構成 を示すブロック図である。同図の拡張判定部は、判定部 14a、 14b、 14c、セレクタ 15 、選択制御部 16を備える。判定部 14aは、図 7に示した判定部 14と同様の構成であ つて、上限値 ThHと下限値 ThLとが基準信号 aに対応して定められている。判定部 1 4b、 14cについても、上限値 ThHと下限値 ThLとが基準信号 b、 cに対応して定めら れている点以外は同様である。セレクタ 15は、判定部 14a、 14b、 14cの判定結果の うち 1つを選択する。選択制御部 16は、固体撮像素子における画素部 Sa、 Sb、 Scの 配列規則に従って、基準信号 a、 b、 cに対応する判定部 14a、 14b, 14cを選択する ようにセレクタ 15を制御する。このとき選択制御部 16は、判定部 14a、 14b、 14cのう ち現在の基準信号に対応する判定部をイネ一ブルにし、それ以外の判定部をデイス エーブルにする。
[0167] なお、基準信号の種類は、 3つに限らない。また、画素部 Sa、 Sb、 Scは、規則的に 配列されている力 ランダムであってもよい。その場合、選択制御部 16は、ランダムに 配列された結果に従って判定部 14a、 14b、 14cを選択するようにすればよい。
[0168] (実施の形態 8)
本実施の形態では、故障が検出された場合に即座に復旧可能なカメラシステムに ついて説明する。
[0169] 図 33は、実施の形態 8におけるカメラの構成を示すブロック図である。同図は、図 1 に示したカメラ 101〜10nのうち少なくとも 1つのカメラ、または図 18に示したカメラ 40 ：!〜 40ηのうち少なくとも 1つのカメラの代わりに備えられる。図 33は、図 18のカメラ 4 01と比較して、固体撮像素子 811、プリズム 817、スィッチ部 818、 819が追加された 点と、判定部 414の代わりに判定 ·切換制御部 814が追加された点と、駆動部 412の 代わりに駆動部 812が追加された点とが異なる。以下、同じ点は説明を省略して異な る点を中心に説明する。
[0170] 固体撮像素子 811は、固体撮像素子 411と同一の固体撮像素子でよい。本実施 形態では、固体撮像素子 811は、固体撮像素子 411が故障したときの代替用として 説明する。
[0171] プリズム 817は、入射光を固体撮像素子 411と固体撮像素子 811とに分配する光 学系である。 [0172] スィッチ 818は、駆動部 812からの駆動信号を、固体撮像素子 411と固体撮像素 子 811とのうち一方に出力する切り換えスィッチである。
[0173] スィッチ 819は、固体撮像素子 411と固体撮像素子 811の各出力信号の一方を選 択する選択スィッチである。選択された出力信号は信号処理部 413に入力される。
[0174] 判定 ·切換制御部 814は、図 32に示した判定部の機能に加えて、固体撮像素子 4 11が故障と判定されたとき、固体撮像素子 411を非動作状態に切り換え、固体撮像 素子 811を動作状態に切り換える。動作状態から非動作状態への変更は、固体撮像 装置 411への駆動信号のレベルを固定することによる。例えば、 I/Oをローレベル、 GND、ハイレベル、 VDD、ハイインピーダンス状態の何れかに設定すればよい。ま た、電源は、電源部 40により遮断される。
[0175] 駆動部 812は、駆動部 412の機能と同様であるが、固体撮像素子 411と固体撮像 素子 811のうち選択されている方を駆動する。固体撮像素子 411と固体撮像素子 81 1のタイプが異なる場合には、それぞれのタイプに適した駆動を行う。
[0176] なお、図 33では、プリズムを含む光学系により入射光を各個体撮像素子に分配し てレ、る力 入射光を各個体撮像素子に分配できればプリズムを含まなレ、光学系であ つてもよい。また、入射光を分配しなくても、各固体撮像素子にレンズを備えてもよい
[0177] また、図 33では、固体撮像素子が 2個の場合を説明したが、 2個に限らない。例え ば、 M (Mは 2以上)個の固体撮像装素子を備え、スィッチ 819が M個の固体撮像素 子のうち m (mは 1以上)個の出力信号を選択し、信号処理部 413が、 m個の出力信 号を処理するようにしてもよい。さらに、判定 ·切換制御部 814は、 m個の固体撮像素 子の何れかが故障と判定されたとき、信号処理部 413への出力元として、故障と判定 された固体撮像装置から故障と判定されていない固体撮像装置へ切り換えるように してもよい。
[0178] 判定 ·切換制御部 814は、固体撮像素子への電源供給を制御することによって、動 作状態と非動作状態とを変更するようにしてもよいし、固体撮像素子への駆動信号を 制御することによって動作状態と非動作状態とを変更するようにしてもよい。また、 M 個の固体撮像素子への電源を常時供給状態にし、かつ固体撮像素子への駆動信 号を開始または停止することによって、動作状態と非動作状態とを変更するようにし てもよい。
[0179] なお、上記各実施の形態においてカメラシステムを車載する例として自動車を示し たが、 自動車は、乗用車に限らず、バス、トラック等の自動車、二輪車、航空機、搬送 ロボットなどの移動体であればよい。
[0180] なお、上記各実施の形態において例えば信号処理部 13ならびに判定部 14が表示 部 20のように一つの構成であったり、また、 1チップに固体撮像素子 11と判定部 14 や駆動部 12や信号処理部 13などが配置されていてもよい。 1チップ化により部品点 数の削減や配線間距離の減少による処理速度の上昇等の効果が得られる。
[0181] また、上記各実施の形態のうち矛盾しない組み合わせは、組み合わせてもよいこと はいうまでもない。
[0182] なお、実施の形態 4〜8では、全画素の故障検出が可能となるため、画素単位での 欠陥を容易に判明することができる。よって、該欠陥画素による映像信号への影響を 削除する様々な信号処理が可能となる。
産業上の利用可能性
[0183] 本発明は、画像を撮像する固体撮像装置、カメラ、 自動車、監視装置に適している

Claims

請求の範囲
[1] 入射光量に応じた信号を生成する複数の光電変換手段と、
前記各光電変換手段で生成された信号を読み出す複数の読み出し手段と、 前記各読み出し手段により読み出された信号を伝送する伝送経路と、
前記各読み出し手段から伝送経路を介して伝送される各信号を出力する出力手段 と、
一定の基準信号を生成する生成手段とを備え、
前記基準信号は、前記伝送経路の少なくとも一部分を介して、前記出力手段から 出力されることを特徴とする固体撮像装置。
[2] 前記一定の基準信号は第 1レベルと第 2レベルの間の固定レベルであり、
第 1レベルは入射光量がゼロのとき光電変換手段に生成される信号のレベルであり 第 2レベルは前記光電変換手段に生成される前記第 1レベルより高い信号のレべ ノレである
ことを特徴とする請求項 1記載の固体撮像装置。
[3] 前記固体撮像装置は、さらに、
前記出力手段から出力された基準信号が、正常とされる上限値と下限値との範囲 内にあるか否力を判定し、範囲外である場合に検知信号を出力する判定手段を備え る
ことを特徴とする請求項 1または 2に記載の固体撮像装置。
[4] 前記複数の光電変換手段は行列状に配置され、
前記伝送経路は、
前記光電変換手段の各列に対応して設けられ、対応する列の光電変換手段から 読み出された信号電荷を転送する複数の垂直転送手段と、
前記複数の垂直転送手段から転送された信号電荷を転送する水平転送手段とを 含み、
前記基準信号は、少なくとも 1つの垂直転送手段部と水平転送手段を介して前記 出力手段から出力される ことを特徴とする請求項 1から 3の何れかに記載の固体撮像装置。
[5] 前記生成手段は何れかの光電変換手段に前記基準信号に対応する基準電荷を 注入する
ことを特徴とする請求項 4記載の固体撮像装置。
[6] 前記生成手段は水平転送手段の最上流付近に接続される垂直転送手段の最上 流付近の光電変換手段に前記基準信号に対応する基準電荷を注入する
ことを特徴とする請求項 4記載の固体撮像装置。
[7] 前記生成手段は各垂直転送手段の最上流付近の光電変換手段に前記基準信号 に対応する基準電荷を注入する
ことを特徴とする請求項 4記載の固体撮像装置。
[8] 前記生成手段は複数の垂直転送手段のうちの少なくとも 1つの垂直転送手段に対 して、その最上流付近に前記基準信号に対応する基準電荷を注入する
ことを特徴とする請求項 4記載の固体撮像装置。
[9] 前記生成手段は水平転送手段の最上流付近に接続される垂直転送手段に対して 、その最上流付近に前記基準信号に対応する基準電荷を注入する
ことを特徴とする請求項 4記載の固体撮像装置。
[10] 前記生成手段は各垂直転送手段に対して、それらの最上流付近に前記基準信号 に対応する基準電荷を注入する
ことを特徴とする請求項 4記載の固体撮像装置。
[11] 前記生成手段は複数の垂直転送手段のうちの少なくとも 1つの垂直転送手段に対 して、それらの最上流付近の光電変換手段に前記基準信号に対応する基準電荷を 注入する
ことを特徴とする請求項 4記載の固体撮像装置。
[12] 前記複数の光電変換手段は行列状に配置され、
前記伝送経路は、
前記光電変換手段の一の行を選択する行選択手段と、
前記光電変換手段の一の列を選択する列選択手段と、
選択された行かつ選択された列の光電変換手段から読み出された信号を伝送する 列毎の出力線とを含み、
前記基準信号は、何れかの出力線を介して前記出力手段から出力される ことを特徴とする請求項 1から 3の何れかに記載の固体撮像装置。
[13] 前記生成手段は何れかの光電変換手段に前記基準信号に対応する基準電荷を 注入する
ことを特徴とする請求項 12記載の固体撮像装置。
[14] 前記生成手段は、最後に選択される行かつ最後に選択される列に位置する光電変 換手段に前記基準信号に対応する基準電荷を注入する
ことを特徴とする請求項 12記載の固体撮像装置。
[15] 前記生成手段は少なくとも 1つの出力線の最上流付近の光電変換手段に前記基 準信号に対応する基準電荷を注入する
ことを特徴とする請求項 12記載の固体撮像装置。
[16] 前記基準信号が与えられる光電変換手段は遮光されてレ、る
ことを特徴とする請求項 5から 7、 13から 15の何れかに記載の固体撮像装置。
[17] 前記固体撮像装置は、さらに、
前記判定手段から検知信号が出力された場合、外部に故障を警告する警告手段 を備える
ことを特徴とする請求項 3から 16の何れかに記載の固体撮像装置。
[18] 前記判定手段は、前記検知信号を出力した場合、前記固体撮像装置の一部分へ の電源供給を停止するよう電源部に指示する
ことを特徴とする請求項 3から 16の何れかに記載の固体撮像装置。
[19] 前記固体撮像装置は、さらに、
前記複数の光電変換手段への入射光を制御するシャツタ手段と、
前記シャツタ手段を遮光するように制御し、かつ、前記複数の光電変換手段のそれ ぞれに前記基準信号を注入するよう前記生成手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする請求項 1または 2記載の固体撮像装置。
[20] 前記制御手段は、固体撮像装置の電源オン直後、電源オフ直前の少なくとも一方 のタイミングで、遮光するよう前記シャツタ手段を制御し、かつ前記基準信号を注入 するよう前記生成手段を制御する
ことを特徴とする請求項 19記載の固体撮像装置。
[21] 前記固体撮像装置は車載され、
前記制御手段は、車速がしきい値以下のときに少なくとも一度は、遮光するよう前 記シャツタ手段を制御し、かつ前記基準信号を注入するよう前記生成手段を制御す る
ことを特徴とする請求項 19記載の固体撮像装置。
[22] 前記制御手段は、定期的に遮光するよう前記シャツタ手段を制御し、かつ前記基準 信号を注入するよう前記生成手段を制御する
ことを特徴とする請求項 19記載の固体撮像装置。
[23] 前記生成手段は、
前記複数の光電変換手段に対応する複数の基準信号発生手段と、
前記複数の光電変換手段に対応する複数の選択手段とを備え、
前記固体撮像装置は、撮像に際して選択手段を制御する選択制御手段を備え、 各基準信号発生手段は、前記基準信号を発生し、
各選択手段は、光電変換手段と前記読み出し手段の間に設けられ、光電変換手 段により生成された信号と基準信号発生部により発生された基準信号のうち一方を 選択する
ことを特徴とする請求項 1または 2記載の固体撮像装置。
[24] 前記選択制御手段は、光電変換手段により生成された信号と基準信号発生部によ り発生された基準信号とを所定数ずつ交互に選択するよう選択手段を制御する ことを特徴とする請求項 23記載の固体撮像装置。
[25] 前記所定数は、 1、 1行に相当する光電変換手段の数、 1行に相当する光電変換手 段の数の倍数、 1列に相当する光電変換手段の数、 1列に相当する光電変換手段の 倍数、前記複数の光電変換手段の数、および、前記複数の光電変換手段の数の倍 数の何れかである
ことを特徴とする請求項 24記載の固体撮像装置。
[26] 複数の基準信号発生手段の個数と前記複数の光電変換手段数の個数は同じであ り、
各選択手段に対して 1つの前記基準信号発生手段に接続される
ことを特徴とする請求項 23、 24または 25記載の固体撮像装置。
[27] 複数の基準信号発生手段の個数は前記複数の光電変換手段数の個数より少なく 少なくとも 1つの前記基準信号発生択手段は、 2つ以上の選択手段に接続される ことを特徴とする請求項 23、 24または 25記載の固体撮像装置。
[28] 各基準信号発生択手段は、 N (Nは 2以上)個の選択手段に接続される
ことを特徴とする請求項 27記載の固体撮像装置。
[29] 前記選択制御手段は、前記基準信号を選択手段に選択させないで光電変換手段 により生成された信号を選択手段に選択させて撮像する第 1動作と、前記基準信号と 光電変換手段によって生成された信号とを所定数ずつ交互に選択手段に選択させ て撮像する第 2動作と選択的に制御する
ことを特徴とする請求項 23から 28の何れかに記載の固体撮像装置。
[30] 前記選択制御手段は、前記第 1動作と、前記第 2動作とで同じ速度の動作クロック を用いる
ことを特徴とする請求項 29記載の固体撮像装置。
[31] 前記選択制御手段は、前記第 2動作において前記第 1動の動作クロックよりも速い 動作クロックを用いる
ことを特徴とする請求項 29記載の固体撮像装置。
[32] 前記選択制御手段は、さらに、前記基準信号を選択手段に選択させ光電変換手 段により生成された信号を選択手段に選択させないで撮像する第 3動作を選択的に 制御する
ことを特徴とする請求項 29記載の固体撮像装置。
[33] 前記複数の基準信号発生手段は、基準信号として第 1固定レベルを発生する第 1 信号発生手段と、基準信号として第 2固定レベルを発生する第 2信号発生手段を含 み、
ことを特徴とする請求項 23記載の固体撮像装置。
[34] 第 1信号発生手段および第 2信号発生手段は、前記光電変換手段の行方向に規 則的に配列される
ことを特徴とする請求項 33記載の固体撮像装置。
[35] 第 1信号発生手段および第 2信号発生手段は、前記光電変換手段の列方向に規 則的に配列される
ことを特徴とする請求項 33記載の固体撮像装置。
[36] 前記固体撮像装置は、さらに、
前記出力手段から出力された基準信号が、前記第 1固定レベルとして正常とされる 上限値と下限値との範囲内にあるか否かを判定する第 1判定手段と、
前記出力手段から出力された基準信号が、前記第 2固定レベルとして正常とされる 上限値と下限値との範囲内にあるか否かを判定する第 2判定手段と、
第 1信号発生手段および第 2信号発生手段の配列と、第 1および第 2判定手段によ る判定結果とに基づいて、異常である場合に検知信号を出力する異常判定手段と を備えることを特徴とする請求項 33, 34または 35に記載の固体撮像装置。
[37] 前記固体撮像装置は、さらに、
前記出力手段から出力された基準信号が、正常とされる上限値と下限値との範囲 内にあるか否かを判定し、範囲外である場合に検知信号を出力する判定手段と、 前記判定手段から検知信号が出力された場合、外部に故障を警告する警告手段 を備える
ことを特徴とする請求項 19から 32の何れかに記載の固体撮像装置。
[38] 前記判定手段は、前記検知信号を出力した場合、前記固体撮像装置の一部分へ の電源供給を停止するよう電源部に指示する
ことを特徴とする請求項 37に記載の固体撮像装置。
[39] 請求項 1、 2、 19から 35の何れかに記載の、 M (Mは 2以上)個の固体撮像装置と、 前記 M個の固体撮像装置から出力される基準信号に基づいて故障を判定する判 定手段と、
M個の固体撮像装置のうち m (mは 1以上)個の固体撮像装置の出力信号を処理 する信号処理手段と、 前記 m個の固体撮像装置の何れかが故障と判定されたとき、信号処理手段への出 力元として、故障と判定された固体撮像装置から故障と判定されていない固体撮像 装置へ切り換える切換制御手段と、
を備えることを特徴とするカメラ。
[40] 前記切換制御手段は、前記 m個の固体撮像装置以外の固体撮像装置を非動作状 態にし、
前記 m個の固体撮像装置の何れかが故障と判定されたとき、故障と判定された固 体撮像装置を非動作状態に変更し、故障と判定されていない固体撮像装置を動作 状態に変更する
ことを特徴とする請求項 39記載のカメラ。
[41] 前記切換制御手段は、固体撮像装置への電源供給を制御することによって、動作 状態と非動作状態とを変更する
ことを特徴とする請求項 40記載のカメラ。
[42] 前記切換制御手段は、固体撮像装置への駆動信号を制御することによって、動作 状態と非動作状態とを変更する
ことを特徴とする請求項 40記載のカメラ。
[43] 前記切換制御手段は、 M個の固体撮像装置への電源を常時供給状態にし、かつ 固体撮像装置への駆動信号を開始または停止することによって、動作状態と非動作 状態とを変更する
ことを特徴とする請求項 40記載のカメラ。
[44] 前記切換制御手段は、固体撮像装置への駆動信号のレベルを固定することによつ て、動作状態から非動作状態に変更する
ことを特徴とする請求項 42または 43記載のカメラ。
[45] 前記カメラは、さらに、入射光を 2つ以上の固体撮像装置に分配する少なくとも 1つ の光学系を備える
ことを特徴とする請求項 39から 44の何れかに記載のカメラ。
[46] 請求項 1から 38の何れかに記載の固体撮像装置を備えることを特徴とするカメラ。
[47] 請求項 1から 38の何れかに記載の固体撮像装置または請求項 39から 45の何れか に記載のカメラを備えることを特徴とする自動車。
[48] 請求項 1から 38の何れかに記載の固体撮像装置または請求項 39から 45の何れか に記載のカメラを備えることを特徴とする監視装置。
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