專利名稱：固體攝像裝置、攝像機(jī)、汽車以及監(jiān)視裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像裝置、攝像機(jī)、汽車以及監(jiān)視裝置，^f述固
體攝像裝置、攝像機(jī)、汽車以及監(jiān)視裝置包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部，其
按照入射光量來生成信號；多個(gè)讀出部，其讀出各個(gè)光電轉(zhuǎn)換部所生 成的信號；以及輸出部，其輸出讀出部通過傳輸路徑所傳輸?shù)男盘枴?br> 背景技術(shù)：
近幾年，隨著固體攝像裝置的微型化以及像素?cái)?shù)的不斷增多，在 追求微型的同時(shí)還需要提高可靠性。
對于檢測固體攝像元件的可靠性的檢測裝置而言，例如專利文獻(xiàn) 1所公開的技術(shù)。此檢測裝置通過使探針接觸晶圓上的固體攝像元件 來檢測電路各個(gè)部。
專利文獻(xiàn)l日本國特開2001-8237號公報(bào)
然而，例如固體攝像裝置被安裝在汽車上等情況下，與數(shù)字靜相 攝像機(jī)或數(shù)字電視攝像機(jī)等相比，在使用環(huán)境非常嚴(yán)峻的情況或需要 較長的使用年限的情況下，則需要具有相當(dāng)高的質(zhì)量要求。但問題是 在滿足這樣的要求的同時(shí)還要滿足質(zhì)量要求是非常困難的，而且避免 不了提高成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種固體攝像裝置、攝像機(jī)、汽車以及監(jiān) 視裝置，在使用環(huán)境非常嚴(yán)峻的情況或需要較長的使用年限的情況下， 也能夠在不增加成本的基礎(chǔ)上較為容易地保證質(zhì)量水平。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的固體攝像裝置包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，按照入射光量來生成信號；多個(gè)讀出單元，讀出所述各個(gè)光電 轉(zhuǎn)換單元所生成的信號；傳輸路徑，用于傳輸所述各個(gè)讀出單元所讀 出的信號；輸出單元，輸出各個(gè)信號，該各個(gè)信號是由所述各個(gè)讀出 單元通過傳輸路徑傳輸?shù)?；以及生成單元，生成固定的參考信號；?述參考信號至少通過所述傳輸路徑的一部分由所述輸出單元輸出。根據(jù)此構(gòu)成，通過檢查輸出的參考信號的電平，從而可以容易地 檢測出傳輸路徑的異常等固體攝像裝置的故障。為此，在發(fā)貨后檢測 出固體攝像裝置的故障時(shí)，在具有該固體攝像裝置的系統(tǒng)中，通過將 出了故障的固體攝像裝置更換為新的固體攝像裝置，可以使質(zhì)量水平 得以回復(fù)，從而系統(tǒng)即使處于嚴(yán)峻的使用環(huán)境中，也可以達(dá)到較長的 耐用年數(shù)。這樣，固體攝像裝置的制品壽命即使比系統(tǒng)短，也可以達(dá) 到系統(tǒng)所要求的使用年限，并且，即使在嚴(yán)峻的使用環(huán)境中，通過更 換也可以較為容易地保持質(zhì)量水平。在此，也可以是所述固定的參考信號具有第一電平和第二電平之 間的固定電平；第一電平是入射光量為零時(shí)，光電轉(zhuǎn)換單元所生成的 信號的電平；第二電平是比所述第一電平高的電平，所述第一電平是 由所述光電轉(zhuǎn)換單元生成的。根據(jù)此構(gòu)成，參考信號例如可以是第一電平和第二電平的中間值 等，由于是在光電轉(zhuǎn)換單元所生成的信號電平的范圍內(nèi)，因此可以在 不變更輸出單元的額定的情況下進(jìn)行輸出，從而可以回避輸出單元的 成本增加。在此，也可以是所述固體攝像裝置進(jìn)一步包括判斷單元，判斷所 述輸出單元所輸出的參考信號是否在正常范圍內(nèi)，當(dāng)在范圍外的情況 下，輸出檢測信號，所述正常范圍是指上限值和下限值之間的范圍。根據(jù)此構(gòu)成，由于可以通過輸出檢測信號來得知故障，因此可以 容易地催促將出了故障的固體攝像裝置更換為新的固體攝像裝置。在此，也可以是所述多個(gè)光電變換單元被排列為矩陣狀；所述傳
輸路徑包括多個(gè)垂直傳輸單元和水平傳輸單元，所述多個(gè)垂直傳輸單 元與所述光電轉(zhuǎn)換單元的各列相對應(yīng)，傳輸從對應(yīng)的列的光電轉(zhuǎn)換單 元讀出的信號電荷；所述水平傳輸單元傳輸由所述多個(gè)垂直傳輸單元 傳輸來的信號電荷；所述參考信號至少通過一個(gè)垂直傳輸單元和水平 傳輸單元，由所述輸出單元輸出。
根據(jù)此構(gòu)成，在傳輸所述參考信號的至少一個(gè)垂直傳輸單元和水 平傳輸單元的某處出現(xiàn)工作不良的情況下，可以較為容易地檢測故障。
在此，也可以是所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷 注入到光電轉(zhuǎn)換單元中的某一個(gè)。
根據(jù)此構(gòu)成，可以進(jìn)一步檢測光電轉(zhuǎn)換單元的工作不良、光電轉(zhuǎn) 換單元的讀出不良的故障。
在此，也可以是所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷 注入到以下的光電轉(zhuǎn)換單元，即位于垂直傳輸單元的最上游附近的光 電轉(zhuǎn)換單元，且該垂直傳輸單元連接于水平傳輸單元的最上游附近。
根據(jù)此構(gòu)成，由于參考信號是通過傳輸路徑中最長的路徑被傳輸 的，因此至少可以檢測出最長路徑的哪個(gè)地方出現(xiàn)了工作不良。而且， 可以使所述生成單元的電路規(guī)模降到最小。
在此，也可以是所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷 注入到各個(gè)垂直傳輸單元的最上游附近的光電轉(zhuǎn)換單元。
根據(jù)此構(gòu)成，由于參考信號可以由傳輸路徑的所有路徑來傳輸， 因此可以檢測出傳輸路徑中所有地方的工作不良。也就是說，雖然生 成單元的電路規(guī)模有所增大，但是，可以對所有路徑的工作不良進(jìn)行 檢測。
在此，也可以是所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷 至少注入到多個(gè)垂直傳輸單元中的一個(gè)垂直傳輸單元的最上游附近。
在此，也可以是所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷 注入到垂直傳輸單元，該垂直傳輸單元連接于水平傳輸單元的最上游 附近。
根據(jù)此構(gòu)成，由于參考信號可以由傳輸路徑中的一個(gè)垂直傳輸單 元和水平傳輸單元所構(gòu)成的最長的路徑來傳輸，因此可以檢測出最長 路徑中的哪個(gè)地方出現(xiàn)了工作不良。而且可以使所述生成單元的電路 規(guī)模降到最小。在此，也可以是所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷 注入到各垂直傳輸單元的最上游附近。根據(jù)此構(gòu)成，參考信號幾乎通過傳輸路徑中所有的路徑來傳輸， 因此，可以檢測出傳輸路徑中每個(gè)地方的工作不良。也就是說，生成 單元的電路規(guī)模雖然有所增大，但是可以對所有的傳輸路徑的工作不 良進(jìn)行檢測。在此，也可以是所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷 注入到以下光電轉(zhuǎn)換單元，即多個(gè)垂直傳輸單元中的至少一個(gè)垂直傳 輸單元的最上游附近的光電轉(zhuǎn)換單元。根據(jù)此構(gòu)成，參考信號可以通過傳輸路徑中的、由所述光電轉(zhuǎn)換 單元和至少一個(gè)垂直傳輸單元和水平傳輸單元構(gòu)成的路徑來傳輸，因 此，可以檢測出包括光電轉(zhuǎn)換單元的路徑的哪個(gè)地方出現(xiàn)了工作不良。 而且，可以將所述生成單元的電路規(guī)模降到最小。在此，也可以是所述多個(gè)光電變換單元被排列為矩陣狀；所述傳 輸路徑包括多個(gè)垂直傳輸單元和水平傳輸單元，行選擇單元，選擇所 述光電轉(zhuǎn)換單元中的一行；列選擇單元，選擇所述光電轉(zhuǎn)換單元中的 一列；以及各個(gè)列的輸出線，傳輸由光電轉(zhuǎn)換單元所讀出的信號，該 光電轉(zhuǎn)換單元是被選擇的行且是被選擇的列的光電轉(zhuǎn)換單元；所述參 考信號通過某一條輸出線由所述輸出單元輸出。根據(jù)此構(gòu)成，在傳輸所述參考信號的至少包括一個(gè)輸出線的傳輸 路徑的某處出現(xiàn)工作不良時(shí)，可以較為容易地檢測出故障。在此，也可以是所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷 注入到光電轉(zhuǎn)換單元中的某一個(gè)。根據(jù)此構(gòu)成，進(jìn)一步可以檢測出光電轉(zhuǎn)換單元的工作不良以及光
電轉(zhuǎn)換單元的讀出不良等故障。
在此，也可以是所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷 注入到以下光電轉(zhuǎn)換單元，即位于最后被選擇的行且最后被選擇的列 上的光電轉(zhuǎn)換單元。
根據(jù)此構(gòu)成，參考信號被賦予在最后所選擇的光電轉(zhuǎn)換元件上， 因此，只有在由行選擇單元以及列選擇單元的掃描進(jìn)行到最后，才輸 出參考信號，這樣，可以在確認(rèn)了正常的掃描之后對工作不良進(jìn)行檢 測。而且，可以將所述生成單元的電路規(guī)模降到最小。
在此，也可以是所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷 至少注入到一條輸出線的最上游附近的光電轉(zhuǎn)換單元。
根據(jù)此構(gòu)成，參考信號被賦予在輸出線的最上游附近的光電轉(zhuǎn)換 單元，因此，可以檢測出輸出線的哪個(gè)地方出現(xiàn)了工作不良。并且， 在將基準(zhǔn)電荷注入到一個(gè)輸出線的最上游附近的光電轉(zhuǎn)換單元的情況 下，可以將生成單元的電路規(guī)模降到最小。相反，在將基準(zhǔn)電荷注入 到所有輸出的最上游附近的光電轉(zhuǎn)換單元的情況下，雖然生成單元的 電路規(guī)模會有所增大，但是可以檢測出所有輸出線的工作不良。
在此，也可以是接受所述參考信號的光電轉(zhuǎn)換單元被遮光。
根據(jù)此構(gòu)成，具有固體攝像裝置的系統(tǒng)即使在不具備機(jī)械快門的 情況下，也可以正確地輸入?yún)⒖夹盘枴?br> 在此，也可以是所述固體攝像裝置進(jìn)一步包括警告單元，該警告 單元在所述判斷單元輸出檢測信號的情況下，將發(fā)生了故障之事宜警 告給外部。
根據(jù)此構(gòu)成，通過警告可以及時(shí)地催促對固體攝像裝置進(jìn)行更換。 在此，也可以是，所述判斷單元在輸出了所述檢測信號的情況下，
指示電源部停止向所述固體攝像裝置的一部分供電。
根據(jù)此構(gòu)成，可以防止因向出了故障的固體攝像裝置供電而造成
的二次工作不良。
在此，也可以是所述固體攝像裝置進(jìn)一步包括快門單元，控制
向所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元入射的光；以及控制單元，控制所述快門單 元，從而使所述快門單元將光遮住，且控制所述生成單元，從而使所 述參考信號注入到所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的每一個(gè)中。
根據(jù)此構(gòu)成，可以檢測出多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中每一個(gè)所出現(xiàn)的故 障，以及可以檢測出從多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的每一個(gè)到輸出單元為止 的傳輸路徑的異常。也就是說，不僅對受光面中具有遮光膜的光學(xué)黑 區(qū)域，而且對不具有遮光膜的有效像素區(qū)域，也可以得到幾乎為100% 的故障檢測率。
在此，也可以是所述控制單元控制所述快門單元，從而使所述快 門單元以某一定時(shí)將光遮住，所述某一定時(shí)至少是固體攝像裝置的電 源剛剛打開之時(shí)以及電源將要關(guān)閉之時(shí)的某一個(gè)，同時(shí)所述控制單元 控制所述生成單元，從而使所述生成單元注入所述參考信號。
根據(jù)此構(gòu)成，雖然會出現(xiàn)從電源打開到攝像開始為止的時(shí)間延遲， 但是可以檢測出在將要啟動之前的故障，并且還可以檢測出攝像過程 中所出現(xiàn)的故障，對于用戶而言效率較高。
在此，也可以是所述固體攝像裝置被安裝在汽車上；所述控制單 元控制所述快門單元，從而使所述快門單元在車速為閾值以下時(shí)至少 進(jìn)行一次遮光動作，同時(shí)控制所述生成單元，從而使所述生成單元注 入所述參考信號。
根據(jù)此構(gòu)成，即使在閾值以下的低速時(shí)，出現(xiàn)攝像一時(shí)中斷，也 可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)行走中或停車時(shí)所發(fā)生的故障。
在此，也可以是所述控制單元控制所述快門單元，從而使所述快 門單元定期地進(jìn)行遮光動作，同時(shí)所述控制單元控制所述生成單元， 從而使所述生成單元注入所述參考信號。
根據(jù)此構(gòu)成，即使按照一定的周期進(jìn)行的攝像發(fā)生了一時(shí)中斷， 也必定可以發(fā)現(xiàn)從故障發(fā)生開始一定時(shí)間以內(nèi)的故障。
在此，也可以是所述生成單元包括多個(gè)參考信號發(fā)生單元以及 多個(gè)選擇單元，所述多個(gè)參考信號發(fā)生單元與所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元相對應(yīng)；所述多個(gè)選擇單元與所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元相對應(yīng)；所述固 體攝像裝置包括選擇控制單元，該選擇控制單元在攝像時(shí)控制選擇單 元；各參考信號發(fā)生單元生成所述參考信號；各選擇單元被設(shè)置在光 電轉(zhuǎn)換單元和所述讀出單元之間，對信號和參考信號中的某一方進(jìn)行 選擇，所述信號由光電轉(zhuǎn)換單元生成，所述參考信號由參考信號發(fā)生 部生成。根據(jù)此構(gòu)成，不必對多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行遮光，在將要幵始攝 像之時(shí)以及開始攝像之時(shí)，通過選擇單元選擇參考信號，可以檢測出 從各選擇單元到各選擇單元所對應(yīng)的讀出單元以及到通過傳輸路徑的 輸出單元為止的路徑上的故障。在此，也可以是所述選擇控制單元控制選擇單元，從而使選擇單 元對信號和參考信號以規(guī)定的數(shù)量為單位交替地進(jìn)行選擇，所述信號 由光電轉(zhuǎn)換單元生成，所述參考信號由參考信號發(fā)生部生成。根據(jù)此構(gòu)成，在一次攝像時(shí)，能夠進(jìn)行有效像素區(qū)域中所希望的 區(qū)域的影像信號處理，同時(shí)還能夠進(jìn)行其它區(qū)域的故障檢測。并且， 可使所希望的區(qū)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)自由度提高。并且，在攝像的同時(shí)，可 以檢測出從各選擇單元到通過與該各選擇單元相對應(yīng)的讀出單元以及 傳輸路徑的輸出單元為止的路徑上是否出現(xiàn)故障。在此，也可以是，所述規(guī)定的數(shù)量是以下數(shù)量中的某一個(gè)，即 1;相當(dāng)于一行的光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量；相當(dāng)于一行的光電轉(zhuǎn)換單元 的數(shù)量的倍數(shù)；相當(dāng)于一列的光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量；相當(dāng)于一列的光 電轉(zhuǎn)換單元數(shù)量的倍數(shù)；所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量；以及所述多 個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量的倍數(shù)。根據(jù)此構(gòu)成，在攝像的同時(shí)，可以檢測出從各選擇單元到通過與 該各選擇單元相對應(yīng)的讀出單元以及傳輸路徑的輸出單元為止的路徑 上是否出現(xiàn)故障。在此，也可以是，多個(gè)參考信號發(fā)生單元的個(gè)數(shù)與所述多個(gè)光電 轉(zhuǎn)換單元的個(gè)數(shù)幾乎相同；各個(gè)選擇單元與一個(gè)所述參考信號發(fā)生單 元相連接。根據(jù)此構(gòu)成，不僅對受光面中具有遮光膜的光學(xué)黑區(qū)域，而且對不具有遮光膜的有效像素區(qū)域，也可以得到幾乎為100%的故障檢測率。并且，也可以是，多個(gè)參考信號發(fā)生單元的個(gè)數(shù)比所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的個(gè)數(shù)少；至少一個(gè)所述參考信號發(fā)生單元與兩個(gè)以上的選 擇單元相連接。根據(jù)此構(gòu)成，可以得到幾乎為100%的故障檢測率，并可以抑制電 路規(guī)模的增加。在此，也可以是各參考信號發(fā)生單元與N個(gè)選擇單元相連接，且N 為2以上。根據(jù)此構(gòu)成，通過使每N個(gè)選擇單元共同使用一個(gè)參考信號發(fā)生 單元，從而可以抑制電路規(guī)模的增加。并且，也可以是所述選擇控制單元對第一工作和第二工作進(jìn)行選 擇性地控制，所述第一工作是指不使選擇單元選擇所述參考信號， 而使選擇單元選擇由光電轉(zhuǎn)換單元生成的信號，以及進(jìn)行攝像；所述第二工作是指對所述參考信號和由光電轉(zhuǎn)換單元生成的信號，以規(guī)定的數(shù)量為單位交替地進(jìn)行選擇，以及進(jìn)行攝像。根據(jù)此構(gòu)成，可以兼用攝像工作和故障檢測工作，并可以及時(shí)發(fā) 現(xiàn)故障。在此，也可以是所述選擇控制單元在所述第一工作和所述第二工 作采用速度相同的工作時(shí)鐘。根據(jù)此構(gòu)成，可以不必使工作時(shí)鐘快速化，并可以兼用攝像工作 和故障檢測工作。在此，也可以是所述選擇控制單元在所述第二工作采用的工作時(shí) 鐘比在所述第一工作的工作時(shí)鐘快。根據(jù)此構(gòu)成，在可以使工作時(shí)鐘的快速化的固體攝像裝置，可以 兼用攝像工作和故障檢測工作，而且，可以得到與通常的攝像工作相 等的幀速率。
在此，也可以是所述選擇控制單元進(jìn)一步對第三工作進(jìn)行選擇性地控制，所述第三工作是指使選擇單元選擇所述參考信號，而不選 擇光電轉(zhuǎn)換單元所生成的信號，以及進(jìn)行攝像。根據(jù)此構(gòu)成，可以在不影響到攝像的同時(shí)進(jìn)行故障檢測工作。在此，也可以是所述多個(gè)參考信號發(fā)生單元包括第一信號發(fā)生單 元以及第二信號發(fā)生單元，所述第一信號發(fā)生單元產(chǎn)生作為參考信號 的第一固定電平，所述第二信號發(fā)生單元產(chǎn)生作為參考信號的第二固 定電平，第一信號發(fā)生單元以及第二信號發(fā)生單元的排列是有規(guī)則的。根據(jù)此構(gòu)成，通過由兩種參考信號來進(jìn)行故障檢測工作，因此可 以檢測出偶爾被固定為與第一或第二固定電平相同的電平的故障。在此，也可以是第一信號發(fā)生單元以及第二信號發(fā)生單元有規(guī)則 地排列在所述光電轉(zhuǎn)換單元的行方向上。根據(jù)此構(gòu)成，通過由兩種參考信號來進(jìn)行故障檢測工作，因此可 以檢測出偶爾被固定為與第一或第二固定電平相同的電平的故障。在此，也可以是第一信號發(fā)生單元以及第二信號發(fā)生單元有規(guī)則 地排列在所述光電轉(zhuǎn)換單元的列方向上。根據(jù)此構(gòu)成，在像素部的讀出順序?yàn)樾蟹较虻捻樞虻那闆r下，可 以更正確地檢測出故障。在此，也可以是，所述固體攝像裝置進(jìn)一步包括第一判斷單元， 以判斷所述輸出單元所輸出的參考信號作為所述第一固定電平是否在 正常范圍內(nèi)，所述正常范圍是指上限值和下限值之間的范圍；第二判 斷單元，判斷所述輸出單元所輸出的參考信號作為所述第二固定電平是否在被視為正常范圍的上限值和下限值之間的范圍；以及異常判斷單元，根據(jù)第一信號發(fā)生單元以及第二信號發(fā)生單元的排列規(guī)則和第 一以及第二判斷單元的判斷結(jié)果，在發(fā)生異常的情況下輸出檢測信號。并且，本發(fā)明的攝像機(jī)包括M個(gè)所述固體撮像裝置，且M為2以 上；判斷單元，根據(jù)所述M個(gè)固體攝像裝置所輸出的參考信號來判斷 故障；信號處理單元，對M個(gè)固體攝像裝置中的m個(gè)固體攝像裝置的
輸出信號進(jìn)行處理，且m為1以上；以及切換控制單元，在所述m個(gè) 固體攝像裝置的某一個(gè)被判斷為故障時(shí)，作為向信號處理單元的輸出 源，從被判斷為故障的固體攝像裝置切換為沒有被判斷為故障的固體 攝像裝置。根據(jù)此構(gòu)成，在檢測出故障時(shí)能夠馬上補(bǔ)救，用戶委托修理，從 而可以解除因迫不得已而無法使用的期間。在此，也可以是，所述切換控制單元將所述m個(gè)固體攝像裝置以 外的固體攝像裝置設(shè)為非工作狀態(tài)；所述切換控制單元在所述m個(gè)固 體攝像裝置中的某一個(gè)被判斷為故障時(shí)，將被判斷為故障的固體攝像 裝置變更為非工作狀態(tài)，將沒有被判斷為故障的固體攝像裝置變更為 工作狀態(tài)。在此，也可以是，所述切換控制單元通過對給固體攝像裝置供電 進(jìn)行控制，來變更工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)。在此，也可以是，所述切換控制單元通過對給固體攝像裝置的驅(qū) 動信號進(jìn)行控制，來變更工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)。在此，也可以是，所述切換控制單元將向M個(gè)固體攝像裝置供電 的電源設(shè)為常時(shí)供電狀態(tài)，且通過開始或停止向固體攝像裝置提供驅(qū) 動信號，來變更工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)。根據(jù)此構(gòu)成，通過處于常時(shí)供電狀態(tài)，可以快速地從非工作狀態(tài) 切換為工作狀態(tài)。在此，也可以是，所述切換控制單元通過對給固體攝像裝置的驅(qū) 動信號的電平進(jìn)行固定，從而將工作狀態(tài)變更為非工作狀態(tài)。在此，也可以是，所述攝像機(jī)至少還包括一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué) 系統(tǒng)將入射光導(dǎo)入到兩個(gè)以上的固體攝像裝置中。并且，本發(fā)明的攝像機(jī)、汽車、監(jiān)視裝置也具有與上述相同的單元。通過本發(fā)明的固體攝像裝置，根據(jù)被輸出的參考信號，可以容易 地檢測出傳輸路徑的異常等固體攝像裝置的故障。為此，在發(fā)貨后檢1 測出固體攝像裝置的故障時(shí)，在具有該固體攝像裝置的系統(tǒng)中，通過 將出了故障的固體攝像裝置更換為新的固體攝像裝置，從而使質(zhì)量水 平得以升高，這樣系統(tǒng)即使在嚴(yán)峻的使用環(huán)境下，也可以滿足長久的 耐用年數(shù)。這樣，固體攝像裝置的生命周期即使比系統(tǒng)短，也可以滿 足系統(tǒng)所要求的耐用年數(shù)，即使在嚴(yán)峻的使用環(huán)境中，也可以通過更 換來維持質(zhì)量水平。并且，可以避免成本升高，并可以容易地催促將出了故障的固體 攝像裝置更換為新的固體攝像裝置。


圖1是實(shí)施例1中的攝像機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成方框圖。圖2A是一汽車的側(cè)面圖，該汽車側(cè)面圖示出了車載攝像機(jī)時(shí)，攝 像機(jī)位置的一個(gè)例子。圖2B是一汽車的正面圖，該汽車的正面圖示出了攝像初J立置的一 個(gè)例子。圖2C是一汽車的俯視圖，該汽車的俯視圖示出了攝像機(jī)位置的一 個(gè)例子。圖3是固體攝像元件的構(gòu)成方框圖。圖4示出了像素部Pl所對應(yīng)的輸出波形。圖5示出了像素部Bl所對應(yīng)的輸出波形。圖6A示出了像素部Sl所對應(yīng)的輸出波形。圖6B示出了像素部Sl所對應(yīng)的出現(xiàn)故障時(shí)的輸出波形。圖6C示出了像素部Sl所對應(yīng)的出現(xiàn)故障時(shí)的另一輸出波形。圖7是判斷部詳細(xì)構(gòu)成的方框圖。圖8是像素部Sl的詳細(xì)構(gòu)成的方框圖。圖9是在像素部Sl發(fā)生參考信號時(shí)的時(shí)序圖。圖10是示出電極IS、電極IG以及光電二極管的電位圖。圖ll是顯示示例圖。
圖12是攝像機(jī)系統(tǒng)的變形例的方框圖。圖13是實(shí)施例2中的固體攝像元件的構(gòu)成方框圖。圖14是實(shí)施例3中的固體攝像元件的構(gòu)成方框圖。圖15A是像素部S3的詳細(xì)構(gòu)成電路圖。圖15B是像素部S3的另一詳細(xì)構(gòu)成電路圖。圖16是固體攝像元件的變形例的構(gòu)成方框圖。圖17是固體攝像元件的變形例的另一構(gòu)成方框圖。圖18是實(shí)施例4中的攝像系統(tǒng)構(gòu)成的方框圖。圖19是固體攝像元件的構(gòu)成方框圖。圖20是其它固體攝像元件的構(gòu)成方框圖。圖21A是檢測出故障的第一定時(shí)的示例圖。圖21B是檢測出故障的第二定時(shí)的示例圖。圖21C是檢測出故障的第三定時(shí)的示例圖。圖22A是檢測出故障的第四定時(shí)的示例圖。圖22B是檢測出第四定時(shí)的另一示例圖。圖23是實(shí)施例5中的攝像系統(tǒng)的構(gòu)成方框圖。圖24是固體攝像元件的像素部的方框圖。圖25A是輸出參考信號的第一驅(qū)動例的圖。圖25B是輸出參考信號的第二驅(qū)動例的圖。圖25C是輸出參考信號的第三驅(qū)動例的圖。圖25D是輸出參考信號的其它的驅(qū)動例的圖。圖26是固體攝像元件的第一驅(qū)動例的圖。圖27是固體攝像元件的第二驅(qū)動例的圖。圖28是實(shí)施例6中的像素部的構(gòu)成電路圖。圖29是像素部其它的構(gòu)成的電路圖。圖30A是實(shí)施例7中的M0S (金屬氧化物半導(dǎo)體)型固體攝像元件 的構(gòu)成方框圖。圖30B是AM0S型固體攝像元件的變形例的方框圖。
圖31是CCD (電荷藕荷器件)型固體攝像元件的構(gòu)成方框圖。圖32是判斷部的構(gòu)成方框圖。圖33是實(shí)施例8中的攝像機(jī)的構(gòu)成方框圖。符號說明2垂直傳輸部 3水平傳輸部 4輸出放大器 5參考信號發(fā)生部 6垂直掃描部 7水平掃描部 8輸出放大器11、21、 32固體撮像裝置12驅(qū)動部13信號處理部14判斷部20顯示部30顯示控制部40電源部101攝像機(jī)Sl、S3、 Bl、 B3、 Pl、 P3 像素部Trl傳輸晶體管Tr2復(fù)位晶體管Tr3輸出晶體管Tr4選擇晶體管Tr5注入晶體管Rl電阻具體實(shí)施方式
(實(shí)施例l )圖1是實(shí)施例l中的攝像機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的方框圖。此圖中的攝像機(jī)系統(tǒng)包括n個(gè)攝像機(jī)101 10n、顯示部20、顯示控制部30以及電源 部40。各攝像機(jī)包括固體攝像元件11、驅(qū)動部12、信號處理部13 以及判斷部14。固體攝像元件11按照驅(qū)動部12所提供的各種驅(qū)動信號來輸出多 個(gè)像素的信號。多個(gè)像素的信號中含有具有固定電平的參考信號，該 固定電平的參考信號用于檢測工作不良，即用于判斷故障。驅(qū)動部12 通過輸出各種驅(qū)動信號來驅(qū)動固體攝像元件11。信號處理部13根據(jù)多 個(gè)像素的信號來生成圖像，所述多個(gè)像素的信號是由固體攝像元件11 所輸出的。判斷部14通過對固體攝像元件11所輸出的參考信號的電 平進(jìn)行適當(dāng)與否的判斷，從而檢測如傳輸路徑的異常等固體攝像元件 11的故障。這樣，攝像機(jī)101在固體攝像元件11出現(xiàn)故障的情況下， 輸出表示此故障消息的檢測信號。其它的攝像機(jī)也是同樣的構(gòu)成。顯示部20對各攝像機(jī)的圖像進(jìn)行恰當(dāng)?shù)仫@示，在從某一個(gè)攝像機(jī)輸入了表示故障的檢測信號的情況下，則顯示催促消息，該催促消息 示出是哪一個(gè)攝像機(jī)發(fā)生了故障，以及應(yīng)該檢查哪一個(gè)攝像機(jī)或應(yīng) 該更換哪一個(gè)攝像機(jī)。顯示控制部30控制顯示部20的顯示，特別是要監(jiān)視是否有來自n 臺攝像機(jī)的檢測信號，當(dāng)從某一個(gè)攝像機(jī)輸入有檢測信號的情況下， 使顯示部20顯示所述消息，并通過車內(nèi)的揚(yáng)聲器輸出消息或警告燈的 點(diǎn)亮或警告燈的閃爍，來警告攝像機(jī)發(fā)生故障之事宜，從而催促檢查 或更換。電源部40在從某一個(gè)攝像機(jī)輸入有檢測信號的情況下，就停止向 該攝像機(jī)的固體攝像元件11以及驅(qū)動部12供電。據(jù)此，就可以防止 因發(fā)生故障的固體攝像元件11的不穩(wěn)定的工作而導(dǎo)致的對正常部分的 不良影響。
圖2A 圖2C分別示出了在圖1中的攝像機(jī)系統(tǒng)被搭載到汽車的情 況下，攝像機(jī)的車載位置的一個(gè)例子的側(cè)面圖、正面圖以及俯視圖。 在圖2A 圖2C示出了圖1所示出的攝像機(jī)101 10n為八個(gè)攝像機(jī) 101 108的情況下，攝像機(jī)101 108的車載位置cl c8的示例圖。 攝像機(jī)101 108的車載位置分別為右后視鏡的下部或前部cl，左后 視鏡的下部或前部c2，前保險(xiǎn)桿右c3、前保險(xiǎn)桿左c4、后保險(xiǎn)桿右 c5、后保險(xiǎn)桿左c6、室內(nèi)鏡位置c7、后玻璃的上部中央附近c(diǎn)8等。 除此之外，車載位置還可以是前保險(xiǎn)桿的中央、車頂前方的右側(cè)、左 側(cè)或中央等，只要是能夠拍攝到駕駛?cè)藛T的視角死角的位置或監(jiān)視對 象等位置即可。圖3是圖1所示的固體攝像元件11的構(gòu)成方框圖。圖3中的固體 攝像元件11包括多個(gè)像素部、多個(gè)垂直傳輸部2、水平傳輸部3以 及輸出放大器4。所述多個(gè)垂直傳輸部2，與所述像素部的各列相對應(yīng)， 并傳輸從相對應(yīng)的列的像素部讀出的信號電荷；所述水平傳輸部3，傳 輸從多個(gè)垂直傳輸部2所傳輸來的信號電荷；以及所述輸出放大器4， 將水平傳輸部3所輸出的信號電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號。多個(gè)像素部包括三種像素部。圖中記作P的多個(gè)像素部Pl為未被 遮光的通常的像素部，按照入射光量生成信號。記作B的多個(gè)像素部 Bl與像素部Pl的結(jié)構(gòu)相同，但由于被遮光，因此輸出光學(xué)上的黑像素。 記作S的多個(gè)像素部Sl除具有與像素部Pl相同的結(jié)構(gòu)以外，還具有 基準(zhǔn)電荷注入部，通過被遮光從而輸出基準(zhǔn)電荷。此基準(zhǔn)電荷是指， 在通過輸出放大器4被輸出時(shí)，成為達(dá)到所述參考信號的量的電荷。 在圖3中，雖然像素部Bl和像素部Sl被遮光，但在攝像機(jī)具有機(jī)械 快門的情況下，像素部S1也可以不被遮光。并且，在圖3中具有基準(zhǔn) 電荷注入部的像素Sl被設(shè)置在所有的垂直傳輸部2的最上游的像素位 置上。據(jù)此，參考信號可由所有的傳輸路徑來傳輸，因此可以容易地 檢測出是傳輸路徑的哪個(gè)地方工作不良。不過，在這種情況下因?yàn)橐?行中的像素S1都要具備基準(zhǔn)電荷注入部，所以會造成電路規(guī)模變大。
并且，具有基準(zhǔn)電荷注入部的像素Sl也可以被設(shè)置在水平傳輸部3的 最上游處所連接的垂直傳輸2的最上游。在這種情況下，由于參考信 號由傳輸路徑中的一個(gè)垂直傳輸部2和水平傳輸3所組成的最長的路 徑來傳輸，因此，可以至少檢測出最長路徑中的哪個(gè)地方發(fā)生了工作 不良，或因參考信號是最后被輸出的所以可以檢測出到輸出為止所發(fā) 生的工作不良。而且，可以將基準(zhǔn)電荷注入部的電路規(guī)模減小到最低 限。并且，像素S1也可以至少被設(shè)置在一個(gè)垂直傳輸部2上。圖4示出了像素部P1的信號電荷所對應(yīng)的輸出放大器4的輸出波 形。在此圖中雖然示出了像素部P1的信號電荷在飽和時(shí)的最大電平的 輸出波形，但也可以是根據(jù)像素部P1的信號電荷，按照入射的光量， 信號電平的值可從零取到最大電平。圖5示出了像素部B1的信號電荷所對應(yīng)的輸出放大器4的輸出波 形。在此圖中，像素部B1的信號電荷幾乎為零，因此輸出波形的信號 電平也幾乎為零。圖6A示出了像素部S1所對應(yīng)的輸出波形。在此圖中，像素部S1 的信號電荷是由參考信號發(fā)生部注入的。此輸出波形為參考信號的信 號電平，為了使信號電平的值處于零和最大值之間的中間值，而對從 參考信號發(fā)生部注入的電荷量進(jìn)行規(guī)定。圖6B和圖6C示出了像素部Sl所對應(yīng)的發(fā)生故障時(shí)的輸出波形。 在圖6B示出的輸出波形中，參考信號的信號電平較小，在圖6C示出的輸出波形中，參考信號的信號電平較大。不論哪個(gè)例子的參考信號 都表示從像素部S1到輸出放大器4未被正常傳輸。即表示，從像素部 Sl到輸出放大器4的傳輸路徑中的某個(gè)地方出現(xiàn)動作不良，發(fā)生了故 障。圖7是判斷部14的詳細(xì)構(gòu)成的示例方框圖。在此圖中，判斷部14 包括比較器15、 16以及"或"電路17。輸入信號為來自像素部S1所 對應(yīng)的輸出放大器4的信號。比較器15對輸入信號和上限值ThH進(jìn)行 比較，若輸入信號比上限值大則輸出"1 "。比較器16對輸入信號和下限值ThL進(jìn)行比較，若輸入信號比下限值小則輸出"1"。在輸入信 號為上限值ThH和下限值ThL的范圍外時(shí)，"或"電路17輸出"1"。 此輸出信號為表示發(fā)生故障的檢測信號。圖8是像素部Sl的詳細(xì)構(gòu)成的方框圖。在此圖中示出了像素部Sl 和垂直傳輸部2以及讀出柵極RG，該讀出柵極RG將電荷從像素部Sl 讀出到垂直傳輸部2。像素部Sl中的光電二極管PD被施加有IS電極 和IG電極。IS電極是用于提供注入電荷的電極，如圖9所示，IS電 極被施加有負(fù)的脈沖，該負(fù)的脈沖使電壓VH變?yōu)殡妷篤M。在此，電壓 VH是比電壓VM高的電壓。IG電極是使IS電極所提供的注入電荷成為 固定的電荷量的電極，如圖9所示， 一直被施加有固定的電壓。圖9是示出像素部Sl中注入電荷的情況下的IS電極和IG電極的 電壓的時(shí)序圖。并且，圖10示出了電極IS、電極IG以及光電二極管 的電位。在圖10中，區(qū)間A和B分別與圖8的IS電極的寬A和IG電 極的寬B相對應(yīng)。區(qū)間B的右側(cè)表示在光電二極管PD中從基板表面延 伸到基板深度方向的電位。而且，在基板上被施加有基板偏置電壓 VSUB，在光電二極管PD上形成有電位的溢出勢壘(OBF:overflow barrier)。在圖9以及圖10的初期狀態(tài)(通常狀態(tài))的區(qū)間I ,由于 IG電極的電位比IS電極的電位高，因此電荷不被注入。在參考信號注 入的區(qū)間II，由于IG電極的電位比IS電極的電位低，因此電荷從IS 電極被注入到光電二極管PD。在下一個(gè)區(qū)間III,注入的電荷被蓄積 在光電二極管PD。在區(qū)間IV,通過將高電壓脈沖施加到讀出柵極RG (從電壓VM到VH)，電荷則通過讀出柵極RG從像素部Sl被讀出到垂 直傳輸部2。這樣，電荷從IS電極被注入到像素部S1的光電二極管PD，而且 被讀出到垂直傳輸部2。而且，在圖10中是飽和電荷量的電荷被注入 到光電二極管PD，通過將IG電極的電位設(shè)定為比OBF的峰值低的電位， 從而可以對注入的電荷量進(jìn)行任意設(shè)定，例如注入電荷量可以是電荷 為零或飽和電荷量的中間值等。
并且，圖10中向像素部Sl的電荷注入可以在通常的固體攝像元件11的攝像模式中執(zhí)行，也可以在僅對參考信號進(jìn)行讀出的模式中執(zhí)行。這些均由驅(qū)動部12所驅(qū)動。圖11示出了顯示部20的一個(gè)顯示例子。在此圖中示出了檢測信 號被輸出時(shí)的顯示部20的顯示例子，所述檢測信號示出了某一攝像機(jī) 所發(fā)生的故障。在此圖中示出了汽車以及表示發(fā)生了故障的攝像機(jī)的 圖符，而且還示出了警告消息，即"攝像機(jī)2發(fā)生異常，請檢查"。此 時(shí)，表示發(fā)生了故障的攝像機(jī)的圖符可以為閃爍顯示，也可以釆用引 人矚目的顏色來顯示。并且，也可以對警告消息用語音來輸出。也可 以使警告等點(diǎn)亮或閃爍。并且，顯示部20也可以兼用作汽車導(dǎo)航系統(tǒng) 的顯示屏幕。圖12是攝像機(jī)系統(tǒng)的變形例的方框圖。在此圖中，攝像機(jī)系統(tǒng)可 以作為家庭中的監(jiān)視裝置使用。攝像機(jī)的設(shè)置位置cll為天花板，此 攝像機(jī)可旋轉(zhuǎn)，以此來確保此攝像機(jī)在360度范圍內(nèi)攝像。據(jù)此，可 以用來監(jiān)視需要看護(hù)的人。攝像機(jī)的設(shè)置位置c12為門口的上方。攝 像機(jī)的設(shè)置位置c12為窗戶或浴室的上方。其它的設(shè)置位置也可以是 屋頂、屋頂內(nèi)、地板下面等，可以加強(qiáng)防犯。而且，監(jiān)視裝置不僅可以適用于家庭，而且還可以適用于企業(yè)建 筑物、車站、學(xué)校、以及政府機(jī)關(guān)等。而且，在本實(shí)施例中，雖然例舉了將基準(zhǔn)電荷注入部設(shè)置在水平 傳輸部3的最上游所連接的垂直傳輸部2的最上游，但也可以設(shè)置在 接近于最上游的位置。并且，水平傳輸部3的傳輸段數(shù)為IOOO段的情況下，即使將基準(zhǔn) 電荷注入部設(shè)置在從最上游到數(shù)十段左右為止，也可以得到與本實(shí)施 例同樣的效果。 (實(shí)施例2 )本實(shí)施例中的攝像機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成幾乎與圖1相同，不同之處是， 代替固體攝像元件11的是具備圖13所示的固體攝像元件21。以下，
對不同之處進(jìn)行詳細(xì)說明，相同之處省略說明。圖13是實(shí)施例2中的固體攝像元件21的構(gòu)成方框圖。此圖中的 固體攝像元件11與圖3所示出的固體攝像元件11相比,不同之處是 新增加了參考信號發(fā)生部5以及以像素部Bl來取代所有的像素部Sl。參考信號發(fā)生部5將參考信號所對應(yīng)的基準(zhǔn)電荷注入到各垂直傳 輸部2的最上游。據(jù)此，則不需要像素部S1的電荷注入部。參考信號 發(fā)生部5具有如圖8所示的IS電極以及IG電極，對多個(gè)垂直傳輸部2 同時(shí)注入基準(zhǔn)電荷。并且，參考信號發(fā)生部5的詳細(xì)情況例如日本專 利"特開2004-364235號公報(bào)(圖3)"所公開的。據(jù)此構(gòu)成，基準(zhǔn)電荷不是被注入到像素部而是被注入到垂直傳輸 部2。基準(zhǔn)電荷被傳輸?shù)絺鬏斅窂街谐袼夭恳酝獾乃新窂?，因此?可以檢測出傳輸路徑中所有位置的工作不良。而且，參考信號發(fā)生部5也可以將基準(zhǔn)電荷注入到任一個(gè)垂直傳 輸部2。在這種情況下可以減小參考信號發(fā)生部5的電路規(guī)模。并且， 參考信號發(fā)生部5也可以將基準(zhǔn)電荷注入到水平傳輸部3的最上游所 連接的垂直傳輸部2。并且，所述圖8以及圖13中，即使參考信號發(fā)生的基準(zhǔn)電荷的注 入量參差不齊，通過對Vsub (基電極)進(jìn)行控制，也可以較為容易地 維持并輸出穩(wěn)定的信號電平。 (實(shí)施例3)本實(shí)施例中的攝像機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成幾乎與圖1相同，不同之處是取 代固體攝像元件11的是具有圖14所示的固體攝像元件31。以下，將 以不同之處為中心進(jìn)行說明，省略相同之處的說明。圖14是實(shí)施例3中的固體攝像元件31的構(gòu)成方框圖。此圖中的 固體攝像元件31包括被排列為矩陣狀的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部、垂直掃描 部6、水平掃描部7以及輸出放大器8,所述垂直掃描部6按順序選擇 光電轉(zhuǎn)換部的行，所述水平掃描部7按順序選擇光電轉(zhuǎn)換部的列，所 述輸出放大器8通過每個(gè)列的輸出線輸出信號，所述每個(gè)列輸出線用
于傳輸被選擇的行且被選擇的列的光電轉(zhuǎn)換單元所讀出的信號。
多個(gè)像素部由三種像素部構(gòu)成。圖中記作P的多個(gè)像素部P3是沒 有被遮光的通常的像素部，并按照入射光量生成信號。記作B的多個(gè) 像素部B3與像素部P3結(jié)構(gòu)相同，但由于被遮光，因此輸出光學(xué)上的 黑像素。記作S的多個(gè)像素部S3與像素部P3結(jié)構(gòu)相同，并且還增加 了基準(zhǔn)電荷注入部，通過被遮光而輸出基準(zhǔn)電荷。此基準(zhǔn)電荷通過輸 出放大器8被輸出時(shí)，是成為達(dá)到所述基準(zhǔn)信號的量的電荷。在圖14 中，像素部B3和像素部S3被遮光，在攝像機(jī)具有機(jī)械快門的情況下， 像素部S3也可以不被遮光。并且，在圖14中，具有基準(zhǔn)電荷注入部 的像素S3是作為最上邊一行的像素被設(shè)置的，也可以作為最下邊一行 的像素被設(shè)置。像素S3也可以被設(shè)置在垂直掃描部6最后所選擇的行。 在這種情況下，由于參考信號由最后選擇的行的像素部S3輸出，因此， 只有垂直掃描部6的掃描直到最后為止都為正常的情況下，參考信號 才被輸出，這樣可以在確認(rèn)正常的垂直掃描之后檢測出工作不良。并 且，由于在水平掃描部7最后的掃描，參考信號被依次輸出，因此， 可以在確認(rèn)正常的水平掃描的同時(shí)檢測出動作不良。
圖15A是示出像素部S3的詳細(xì)構(gòu)成的電路圖。在此圖中，像素部 S3包括光電二極管PD、傳輸晶體管Trl、浮動擴(kuò)散層FD、復(fù)位晶體 管Tr2、輸出晶體管Tr3、選擇晶體管Tr4、電阻R1、以及注入晶體管 Tr5。其中，除去電阻Rl以及注入晶體管Tr5的電路部分，與像素部 P3的電路構(gòu)成相同。換而言之，與像素部P3相比，像素部S3在構(gòu)成 上增加了電阻R1以及注入晶體管Tr5。
電阻R1以及注入晶體管Tr5構(gòu)成基準(zhǔn)電荷注入部。注入晶體管Tr5 的柵極上被施加有通過電阻R1的第一電壓，因此在漏極輸出第二電壓。 此第二電壓為一個(gè)值，該值是將基準(zhǔn)電荷的電荷量注入到光電二極管 PD的值。通過將此第二電壓施加到光電二極管PD，從而光電二極管PD 蓄積基準(zhǔn)電荷。而且，第二電壓是根據(jù)電壓V1、電阻R1的電阻值以及 第一電壓而被設(shè)定的。電壓V1可以是固定值(例如VDD (電源電壓))，
也可以作為在注入電荷時(shí)的脈沖來施加。在因傳輸信號TR而傳輸晶體管Trl被導(dǎo)通時(shí)，光電二極管PD中 所蓄積的基準(zhǔn)電荷被傳輸?shù)礁訑U(kuò)散層FD。在此傳輸前，因復(fù)位信號 RESET而使復(fù)位晶體管Tr2導(dǎo)通時(shí)，浮動擴(kuò)散層FD被復(fù)位到電位VDD。 浮動擴(kuò)散層FD被復(fù)位后，基準(zhǔn)電荷通過傳輸晶體管Trl，從光電二極 管PD被傳輸?shù)礁訑U(kuò)散層FD。而且，輸出晶體管Tr3將浮動擴(kuò)散層. FD的電荷轉(zhuǎn)換為電壓。在選擇晶體管Tr4由垂直掃描部6選擇后，輸 出晶體管Tr3將轉(zhuǎn)換后的電壓輸出到輸出線上。此輸出電壓作為參考 信號由輸出放大器8輸出。圖16、圖17是示出固體攝像元件31的變形例的構(gòu)成電路圖。圖 16、圖17中的像素部S3均具有基準(zhǔn)電荷注入部，在行與列的交點(diǎn)的 像素位置上僅設(shè)置一個(gè)所述像素部S3，所述行與列均為最后被選擇的 行與列。在此情況下，參考信號從最后被選擇的像素中輸出，因此， 只有在垂直掃描部6以及水平掃描部7的掃描直到最后位置都正常的 情況下，參考信號才會被輸出，這樣可以在確認(rèn)正常的掃描之后檢測 出工作不良。而且，像素部S3只有一個(gè)，從而可以使電路規(guī)模的增加 降到最低限。并且，像素部S3也可以處于至少一條輸出線的最上游(離輸出放 大器8最遠(yuǎn))的像素位置。據(jù)此，由于參考信號是從輸出線的最上游 的像素部S3輸出的，因此，可以檢測出工作不良發(fā)生在輸出線的哪一 個(gè)地方。并且，因?yàn)橹痪哂幸粋€(gè)像素部S3，所以可以使電路規(guī)模的增 加降到最低限。反之，若將像素部S3設(shè)置在所有的輸出線的最上游， 雖然電路規(guī)模會增大，但是可以檢測出所有的輸出線的工作不良。 (實(shí)施例4 )本實(shí)施例中的攝像機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成是，對于發(fā)生故障的地方為了盡 可能地檢測出來，因而具有機(jī)械的快門(以下稱為機(jī)械快門)，通過以 遮住入射光的狀態(tài)，將電荷從參考信號發(fā)生部注入到被復(fù)位的像素部， 從而參考信號可以由所述像素部輸出。
圖18是示出實(shí)施例4中的攝像機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成方框圖。此圖與圖1 相比不同之處是，取代攝像機(jī)101 10n的是具備了攝像機(jī)401 40n。 以下，將以不同之處為中心進(jìn)行說明，對相同之處省略說明。攝像機(jī)401 40n分別包括固體攝像元件411、驅(qū)動部412、信 號處理部413、判斷部414、機(jī)械快門415、以及光學(xué)透鏡416。固體 攝像元件411包括參考信號發(fā)生部，該參考信號發(fā)生部不僅針對一部 分像素并且還針對所有像素，為了產(chǎn)生參考信號而注入電荷。驅(qū)動部 412除進(jìn)行通常的攝像工作驅(qū)動以外，還進(jìn)行控制，在故障檢測模式中 關(guān)閉機(jī)械快門415，使參考信號注入到所有像素。信號處理部413與信 號處理部13相同。判斷部414在故障檢測模式對所有像素進(jìn)行判斷， 該判斷與實(shí)施例1所示的判斷部14的工作相同。圖19是示出固體攝像元件411的構(gòu)成的方框圖。在此圖中示出的 是，固體攝像元件411為MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)型的情況下的固體 攝像元件411m的構(gòu)成。如此圖所示，固體攝像元件411m的所有像素 均被形成為像素部S3s。不過，在本實(shí)施例中不僅光學(xué)上的黑像素，而 且有效像素區(qū)域內(nèi)的所有像素均附加有基準(zhǔn)電荷注入部，所述光學(xué)上 的黑像素是指被遮光膜覆蓋的區(qū)域(OB區(qū)域)，所述有效像素區(qū)域是指 OB區(qū)域內(nèi)側(cè)沒有被遮光膜覆蓋的區(qū)域。各像素部S3s的構(gòu)成在圖15B 中示出。圖15B與圖15A相比，不同之處在于增加了開關(guān)SW1。除這一 點(diǎn)以外與以前所述內(nèi)容相同，故省略說明，在此將以不同之處為中心 進(jìn)行說明。開關(guān)SW1是開關(guān)晶體管，在將參考信號注入到光電二極管 PD時(shí)，導(dǎo)通或截止注入工作，所述參考信號是由參考信號發(fā)生部(即 電阻R1以及注入晶體管Tr5)產(chǎn)生的。開關(guān)SW1在檢測故障時(shí)處于導(dǎo) 通狀態(tài)。開關(guān)SW1在處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，機(jī)械快門415必需要處于關(guān)閉 狀態(tài)。像素部S3s中向參考信號的光電二極管PD的注入時(shí)間，最好是所 有的像素部S3s都為相同的時(shí)間。例如，在復(fù)位各光電二極管PD中所 蓄積的信號電荷之后，使開關(guān)SW1在一定的時(shí)間內(nèi)處于導(dǎo)通狀態(tài)?；?br> 者，也可以是在復(fù)位各光電二極管PD中所蓄積的信號電荷之后，使開 關(guān)SW1在一定的時(shí)間內(nèi)處于導(dǎo)通狀態(tài)，并在這種導(dǎo)通狀態(tài)下，在經(jīng)過 了一定時(shí)間時(shí)，參考信號可由輸出晶體管Tr3來讀出。圖20是示出固體攝像元件的其它構(gòu)成例的方框圖。在此圖中示出 了固體攝像元件411為CCD (電荷耦合元件)型的情況下的固體攝像元 件411c的構(gòu)成。如此圖所示，固體攝像元件411c的所有像素均被形 成為像素部S2。與圖19相同，不僅光學(xué)上的黑像素，而且有效像素區(qū) 域內(nèi)的所有像素均附加有基準(zhǔn)電荷注入部，所述光學(xué)上的黑像素是指 被遮光膜覆蓋的區(qū)域(OB區(qū)域)，所述有效像素區(qū)域是指OB區(qū)域內(nèi)側(cè) 沒有被遮光膜覆蓋的區(qū)域。各像素部S2的構(gòu)成與圖8相同。此像素部 S3中向參考信號的光電二極管PD的注入時(shí)間，最好是所有的像素部 S3都為相同的時(shí)間。例如，可以是在復(fù)位各光電二極管PD中所蓄積的 信號電荷之后，在經(jīng)過了一定時(shí)間時(shí)，參考信號可由輸出晶體管Tr3 來讀出。而且，像素部S2中向參考信號的光電二極管PD的注入也與 上述相同。其次，將對驅(qū)動部412在故障檢測模式時(shí)的工作定時(shí)進(jìn)行說明。 圖21A示出了在打開攝像機(jī)電源之后馬上進(jìn)行故障檢測的第一定 時(shí)的例子。此圖的縱軸表示機(jī)械快門415的開、關(guān)狀態(tài)(上為閉，下 為開)。橫軸表示時(shí)間。期間T1為從打開電源到操作安定為止的期間， 此時(shí)機(jī)械快門415處于關(guān)閉狀態(tài)。期間T2是為了在期間Tl之后能夠 馬上檢測故障而設(shè)置的期間，驅(qū)動部412對機(jī)械快門415進(jìn)行控制， 若機(jī)械快門415處于打開狀態(tài)就使其關(guān)閉，在期間T2經(jīng)過后使機(jī)械快 門415打開。驅(qū)動部412在此期間T2內(nèi)對基準(zhǔn)電荷注入部進(jìn)行控制， 以將基準(zhǔn)電荷注入到所有的像素部，從而使故障檢測工作至少進(jìn)行一 次，并且進(jìn)行驅(qū)動，從而使參考信號從各像素輸出到判斷部414。期間 T3為攝像期間，驅(qū)動部412在此期間進(jìn)行驅(qū)動，從而使攝像工作以通 常狀態(tài)進(jìn)行。并且，當(dāng)有電源關(guān)閉操作時(shí)，驅(qū)動部412則使機(jī)械快門 415關(guān)閉，結(jié)束處理。
根據(jù)所述的第一定時(shí)的例子，可以檢測出到攝像機(jī)電源將要被打 開之前所發(fā)生的故障，但從攝像機(jī)電源打開到攝像開始為止，多少會 發(fā)生一些時(shí)間延遲。圖21B示出了到攝像機(jī)的電源關(guān)閉之前進(jìn)行故障檢測的第二定時(shí) 的例子。與圖21A不同之處是，取代期間T2的是存在期間T4。若有電 源關(guān)閉操作，則驅(qū)動部412使機(jī)械快門415關(guān)閉，并驅(qū)動故障檢測工 作，使故障檢測工作至少工作一次，在期間T4經(jīng)過后結(jié)束處理。根據(jù)所述的第二定時(shí)的例子，從攝像機(jī)電源打開到攝像開始為止 不會發(fā)生時(shí)間延遲。并且，在電源關(guān)閉之前所發(fā)生的時(shí)間延遲對用戶 而而言不成問題。但是，對于上次電源關(guān)閉后到電源打開之前所發(fā)生 的故障不能檢測出來，因此攝像工作是在發(fā)生了故障的狀態(tài)下進(jìn)行的。圖21C示出了在攝像機(jī)的電源打開之后以及電源關(guān)閉之前，進(jìn)行 故障檢測的第三定時(shí)的例子。此圖是圖21A的前半部分和圖21B的后 半部分結(jié)合起來的圖。根據(jù)第三定時(shí)的例子，盡管在從打開電源到開始攝像為止發(fā)生時(shí) 間延遲，但是，可以檢測在將要啟動之前的故障，并且對于攝像過程 中所發(fā)生的故障也可以檢測，因此對于用戶而言效率較高。而且，可以結(jié)合使用圖21A、圖21B、圖21C來對驅(qū)動部412的故障檢測模式的工作定時(shí)進(jìn)行說明。圖22A示出了故障檢測的第四定時(shí)的例子。此圖的縱軸表示安裝 有攝像機(jī)的汽車的速度。橫軸表示時(shí)間和機(jī)械快門415的開、關(guān)狀態(tài) (實(shí)線為開、虛線為關(guān))。對于圖中的故障檢測速度，即使中斷攝像也 能夠表示非常安全的速度，當(dāng)然，這也取決于攝像機(jī)的用途。例如， 若是用于監(jiān)視前方的攝像機(jī)，則速度為幾km/h 30km/h，若是用于監(jiān) 視后方的的攝像機(jī)，則速度為幾km/h，若是用于監(jiān)視是否有人的存在 的攝像機(jī)，則速度為0km/h或接近于0km/h。如此圖所示，若車速低于 故障檢測速度的情況下，則驅(qū)動部412使機(jī)械快門415關(guān)閉，若車速 高于故障檢測速度的情況下，則驅(qū)動部使機(jī)械快門415打開。而且，
驅(qū)動部412在機(jī)械快門415關(guān)閉之后馬上(關(guān)閉Ts秒后)驅(qū)動故障檢 測工作，在機(jī)械快門415關(guān)閉的狀態(tài)下，從上一次故障檢測到經(jīng)過了 一定時(shí)間Tr時(shí)，驅(qū)動故障檢測工作。根據(jù)第四定時(shí)的例子，車速在故障檢測速度以下的低速度時(shí)，盡 管攝像會被一時(shí)中斷，但可以早期發(fā)現(xiàn)行走中或停車時(shí)所發(fā)生的故障。圖22B示出了故障檢測第五定時(shí)的例子。在此圖中，驅(qū)動部412 在不考慮車速的情況下，每隔一定的期間(時(shí)間Tt)就使機(jī)械快門415 關(guān)閉，并驅(qū)動故障檢測工作。由于在通常的攝像中被強(qiáng)制地進(jìn)行了周 期性的故障檢測，因此希望盡量縮短機(jī)械快門415的關(guān)閉時(shí)間。根據(jù)第五定時(shí)的例子，盡管周期性地?cái)z像會被一時(shí)中斷，但對于 行走中或停車時(shí)所發(fā)生的故障，可以在從故障發(fā)生開始的一定時(shí)間內(nèi) 發(fā)現(xiàn)故障。(實(shí)施例5)在本實(shí)施例中將對這樣一種攝像機(jī)系統(tǒng)迸行說明，這種攝像機(jī)系 統(tǒng)可以在即使不并用機(jī)械快門，也能夠在使用過程中對所有像素的故 障進(jìn)行檢測。圖23是實(shí)施例5中的攝像機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成的方框圖。此圖與圖18 相比，不同之處是取代攝像機(jī)401 40n而具有攝像機(jī)501 50n。以下將以不同之處為中心進(jìn)行說明，對于相同之處省略說明。攝像機(jī)501與圖18的攝像機(jī)401相比，取代固體攝像元件411以 及驅(qū)動部412的是具有固體攝像元件511以及驅(qū)動部512。固體攝像元 件411的構(gòu)成是，基準(zhǔn)電荷發(fā)生部將基準(zhǔn)信號電荷注入到像素，而在 固體攝像元件511的構(gòu)成則是，基準(zhǔn)電荷發(fā)生部不將基準(zhǔn)信號電荷注 入到像素，而是輸出參考信號。據(jù)此，在沒有機(jī)械快門的情況下，也 可以輸出參考信號。圖24是固體攝像元件511內(nèi)的像素部的詳細(xì)構(gòu)成方框圖。此圖與 圖15A相比不同之處是，新增加了電容器C1和選擇部SEL1。電容器C1和電阻R5、晶體管Tr5構(gòu)成參考信號發(fā)生部，且電容器
保存基準(zhǔn)電荷。選擇部SEL1對光電二極管PD和電容器Cl的一端進(jìn)行 選擇。被選擇的信號電荷或基準(zhǔn)電荷通過傳輸晶體管Trl，被讀出到浮 動擴(kuò)散層FD。驅(qū)動部512對選擇部SEL1進(jìn)行控制，使得在通常的攝像 中選擇光電二極管PD，在故障檢測工作中選擇電容器C1。由于在故障檢測工作中光電二極管PD被斷開，因此即使快門處于 打開的狀態(tài)，也可以檢測出從參考信號發(fā)生部到固體攝像元件511的 輸出端子之間各路徑中的異常。圖25A示出了驅(qū)動部512的第一驅(qū)動例子。此圖中的橫軸表示時(shí) 間。驅(qū)動部512以幀為單位控制選擇部SEL1,從而使光電二極管PD 的信號輸出和參考信號發(fā)生部的參考信號的輸出進(jìn)行切換。即，驅(qū)動 部512對以下的輸出進(jìn)行驅(qū)動，即構(gòu)成(n — l)幀的各像素的光電 二極管PD的信號輸出、構(gòu)成(n—l)幀的各像素的參考信號發(fā)生部的 參考信號輸出、構(gòu)成n幀的各像素的光電二極管PD的信號輸出、構(gòu)成 n幀的各像素的參考信號發(fā)生部的參考信號輸出、構(gòu)成(n+l)幀的各 像素的光電二極管PD的信號輸出、構(gòu)成(n + l)幀的各像素的參考信 號發(fā)生部的參考信號輸出......。圖25B示出了驅(qū)動部512的第二驅(qū)動的例子。在此圖中驅(qū)動部512 以行為單位控制選擇部SEL1，從而使光電二極管PD的信號輸出和參考 信號發(fā)生部的參考信號的輸出進(jìn)行切換。即，驅(qū)動部512對以下的輸 出進(jìn)行驅(qū)動，即構(gòu)成(n — l)行的各像素的光電二極管PD的信號輸 出、構(gòu)成(n — l)行的各像素的參考信號發(fā)生部的參考信號輸出、構(gòu) 成n行的各像素的光電二極管PD的信號輸出、構(gòu)成n行的各像素的參 考信號發(fā)生部的參考信號輸出、構(gòu)成(n+l)行的各像素的光電二極 管PD的信號輸出、構(gòu)成(n + l)行的各像素的參考信號發(fā)生部的參考 信號輸出..... 。圖25C示出了驅(qū)動部512的第三驅(qū)動的例子。驅(qū)動部512以列為 單位控制選擇部SEL1，使光電二極管PD的信號輸出和參考信號發(fā)生部 的參考信號的輸出進(jìn)行切換。即，驅(qū)動部512對以下的輸出進(jìn)行驅(qū)動，
即構(gòu)成(n—l)行的各像素的光電二極管PD的信號輸出、構(gòu)成(n 一l)行的各像素的參考信號發(fā)生部的參考信號輸出、構(gòu)成n行的各像 素的光電二極管PD的信號輸出、構(gòu)成n行的各像素的參考信號發(fā)生部 的參考信號輸出、構(gòu)成(n+l)行的各像素的光電二極管PD的信號輸 出、構(gòu)成(n + l)行的各像素的參考信號發(fā)生部的參考信號輸出..... 。而且，圖25A、圖25B、圖25C的驅(qū)動例子可以作為通常的攝像工 作經(jīng)常進(jìn)行，也可以作為與通常的攝像工作或故障檢測工作不同的其 它的攝像兼故障檢測模式來進(jìn)行。圖26示出了驅(qū)動部512的第四驅(qū)動例子。此圖中的驅(qū)動部512進(jìn) 行的驅(qū)動是，使通常的攝像模式(a)和攝像兼故障檢測模式(b)進(jìn)行切 換。攝像兼故障檢測模式(b)中的驅(qū)動部512以N (此圖中N二3)個(gè)像 素為單位，對選擇部SEL1進(jìn)行控制，從而使光電二極管PD的信號輸 出和參考信號發(fā)生部的參考信號進(jìn)行切換。圖27是驅(qū)動部512的第五驅(qū)動的例子。驅(qū)動部512進(jìn)行的驅(qū)動是， 使通常的攝像模式(a)和攝像兼故障檢測模式(b)和倍速模式(c)進(jìn)行 切換。攝像兼故障檢測模式(b)中的驅(qū)動部512以N (在此圖中N=l) 個(gè)像素為單位，控制選擇部SEL1，從而使光電二極管PD的信號輸出和 參考信號發(fā)生部的參考信號進(jìn)行切換。倍速模式(c)與攝像兼故障檢測 模式(b)的驅(qū)動相同，只是工作時(shí)鐘是攝像兼故障檢測模式(b)的兩倍。 倍速模式(c)與通常的攝像模式(a)相同，可以以幀速率來攝像。而且，在本實(shí)施例中也可以是，將對有效像素區(qū)域中的所希望的 區(qū)域進(jìn)行映像信號處理以及對其它區(qū)域的故障檢測，以一次攝像來進(jìn) 行。例如，若所希望的區(qū)域是奇數(shù)行的區(qū)域，則其它的區(qū)域是偶數(shù)行 區(qū)域。這樣，在得到1/2的圖像的同時(shí)，可以進(jìn)行1/2區(qū)域的故障檢 測。此時(shí)的驅(qū)動部512的驅(qū)動例子在圖25D中有所示出。而且，在進(jìn) 行下一個(gè)攝像時(shí)，若所希望的區(qū)域是偶數(shù)行的區(qū)域，則其它的區(qū)域是 奇數(shù)行區(qū)域。這樣，就可以以兩次攝像對所有像素的故障進(jìn)行檢測。 并且，所希望的區(qū)域可任意被設(shè)定為有效像素區(qū)域的上下或左右的一
半、或中央部分等。據(jù)此，可以在一次攝像中對故障的檢測和圖像的 取得同時(shí)進(jìn)行。并且，若變更所希望的區(qū)域，則可以對所有像素的故 障進(jìn)行檢測。并且，可以提高對所希望的區(qū)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)自由度。 (實(shí)施例6 )在實(shí)施例4中像素部和參考信號發(fā)生部是一對一的，但在本實(shí)施例中像素部和參考信號發(fā)生部是多對一，以下將對此多對一的例子進(jìn) 行說明。圖28是實(shí)施例6中的兩個(gè)像素部的構(gòu)成電路圖。在此圖中，兩個(gè) 像素部T1、 T2與一個(gè)參考信號發(fā)生部(電阻R1以及晶體管Tr5)相連 接。開關(guān)SW1是用于將基準(zhǔn)電荷注入到像素部T1的開關(guān)。開關(guān)SW2是 用于將基準(zhǔn)電荷注入到像素部T2的開關(guān)。通過設(shè)置這樣的開關(guān)，可以 使多個(gè)像素部共同使用一個(gè)參考信號發(fā)生部，從而可以減小電路規(guī)模。而且，在實(shí)施例5像素部和參考信號發(fā)生部被設(shè)置成一對一，但 也可以與圖28相同，即像素部與參考信號發(fā)生部被設(shè)置為多對一。這 種情況下的構(gòu)成例子如圖29所示。此圖中，兩個(gè)像素部K1、 K2與一 個(gè)參考信號發(fā)生部(電阻R1、晶體管Tr5以及電容器C1)相連接。選 擇部SEL11在光電二極管PD和參考信號發(fā)生部這兩者之間選擇一個(gè)， 并將所選擇的一方作為向浮動擴(kuò)散層FD發(fā)出傳輸?shù)囊环?。選擇部 SEL2SW2也是同樣。通過設(shè)置這樣的選擇部，可以使多個(gè)像素部共同使用一個(gè)參考信號發(fā)生部，從而可以減小電路規(guī)模。而且，圖28、 29中共同使用一個(gè)基準(zhǔn)電荷發(fā)生部的像素部的數(shù)量不僅限于兩個(gè)，只要是在基準(zhǔn)電荷發(fā)生部能夠提供電荷的范圍內(nèi)，像 素部的數(shù)量無論幾個(gè)都可以。并且，考慮到參考信號發(fā)生部的電荷提 供能力，最好是這些共同使用的像素部不被同時(shí)讀出。例如，最好是 屬于不同的行或不同的列。 (實(shí)施例7 )在所述實(shí)施例中例舉了參考信號為一種的情況，在本實(shí)施例中將 對采用多種參考信號的構(gòu)成進(jìn)行說明。據(jù)此，即使輸出信號的電平偶
爾被固定為與參考信號的電平相同時(shí)而出現(xiàn)故障的情況下，也可以檢圖30A是實(shí)施例7中的M0S型固體攝像元件的構(gòu)成方框圖。此圖 與圖19的構(gòu)成相同，但不同之處是存在三種參考信號發(fā)生部。以下將 以不同之處為中心進(jìn)行說明，對于相同之處省略說明。圖30A中的像 素部S3a中附加了第一參考信號發(fā)生部，該第一參考信號發(fā)生部產(chǎn)生 第一固定電平(稱為參考信號a)，并以此第一固定電平作為參考信號。 像素部S3b中附加了第二信號發(fā)生部，該第二信號發(fā)生部產(chǎn)生第二固 定電平(稱為參考信號b)，并以此第二固定電平作為參考信號。像素 部S3c中附加了第三信號發(fā)生部，該第三信號發(fā)生部產(chǎn)生第三固定電 平(稱為參考信號c)，并以此第三固定電平作為參考信號。第一固定 電平a和第二固定電平b以及第三固定電平c彼此的電平是不同的。 第一、第二、第三參考信號發(fā)生部可以與圖24、圖28、以及圖29中 的構(gòu)成相同，通過調(diào)整電阻Rl的電阻值，從而可以產(chǎn)生參考信號a、 b、 c。并且，圖30A中的記作Sa、 Sb、 Sc的像素部分別與像素部S3a、 S3b、 S3c相同。像素部Sa、 Sb、 Sc排列得比較規(guī)則。圖30A中，在行方向上像素 部是以Sa、 Sb、 Sc的順序重復(fù)排列的。當(dāng)像素部的讀出順序是以行方 向進(jìn)行的情況下，則這種規(guī)則的排列比較好。圖30B是M0S型固體攝像元件的其它構(gòu)成的方框圖。此圖與圖30A 相比，像素部是在列方向上以Sa、 Sb、 Sc的順序重復(fù)排列的。當(dāng)像素 的讀出順序是以列方向進(jìn)行的情況下，則這種規(guī)則的排列比較好。圖31是CCD型固體攝像元件的構(gòu)成方框圖。圖31中的像素部S2a 中附加了第一參考信號發(fā)生部，該第一參考信號發(fā)生部產(chǎn)生第一固定 電平(稱為參考信號a)，并以此第一固定電平作為參考信號。像素部 S2b和像素部S2c也是同樣，附加有第二參考信號發(fā)生部和第三參考信 號發(fā)生部，分別產(chǎn)生參考信號b和參考信號c。此圖與圖30B同樣，在 列方向上像素部是以Sa、 Sb、 Sc的順序重復(fù)排列的。
圖32是三種參考信號所對應(yīng)的判斷部(以下稱為擴(kuò)展判斷部)的 構(gòu)成方框圖。此圖的擴(kuò)展判斷部包括判斷部14a、 14b、 14c、選擇器 15、以及選擇控制部16。判斷部14a與圖7所示的判斷部14的構(gòu)成相 同，上限值ThH和下限值ThL是按照參考信號a規(guī)定的。判斷部14b 和14c也是同樣，上限值ThH和下限值ThL是按照參考信號b禾n c規(guī) 定的。選擇器15從判斷部14a、 14b、 14c的判斷結(jié)果中選擇一個(gè)。選 擇控制部16控制選擇器15，從而使選擇器15按照固體攝像元件中的 像素部Sa、 Sb、 Sc的排列規(guī)則，來選擇參考信號a、 b、 c所對應(yīng)的判 斷部14a、 14b、 14c。此時(shí)選擇控制部16使判斷部14a、 14b、 14c中 與目前的參考信號相對應(yīng)的判斷部啟動，使除此之外的判斷部中止。而且，參考信號的種類不僅限于三種。并且，像素部Sa、 Sb、 Sc 雖然是按照規(guī)則排列的，但也可以是隨意的。在隨意排列的情況下， 選擇控制部16按照隨意排列的結(jié)果來選擇判斷部14a、 14b、 14c即可。 (實(shí)施例8)在本實(shí)施例中將對當(dāng)檢測出故障的情況下能夠立即恢復(fù)的攝像機(jī) 系統(tǒng)進(jìn)行說明。圖33是實(shí)施例8中的攝像機(jī)的構(gòu)成方框圖。此圖包括圖1所示 出的攝像機(jī)101 10n中的至少一個(gè)，或圖18所示出的攝像機(jī)401 40n 中的至少一個(gè)。圖33與圖18的攝像機(jī)401相比不同之處是，新增加 了固體攝像元件811、棱鏡817、開關(guān)部818和819，取代判斷部414 的是增加了判斷一切換控制部814,以及取代驅(qū)動部412的是增加了驅(qū) 動部812。以下將以不同之處為中心進(jìn)行說明，對于相同之處省略說明。固體攝像元件811也可以是與固體攝像元件411相同的固體攝像 元件。在本實(shí)施例中，將固體攝像元件811作為固體攝像元件411在 出現(xiàn)故障時(shí)的代用元件來說明。棱鏡817是將入射光傳導(dǎo)到固體攝像元件411和固體攝像元件811的光學(xué)系統(tǒng)。開關(guān)818是切換開關(guān)，其使來自驅(qū)動部812的驅(qū)動信號輸出到固
體攝像元件411或固體攝像元件811。開關(guān)819是選擇開關(guān)，選擇固體攝像元件411的輸出信號或固體 攝像元件811的輸出信號。被選擇的輸出信號被輸入到信號處理部 413。判斷一切換控制部814除具有圖32所示的判斷部的功能以外，其 還在固體攝像元件411被判斷為故障時(shí)，將固體攝像元件411切換為 非工作狀態(tài)，將固體攝像元件811切換為工作狀態(tài)。在從工作狀態(tài)變 更為非工作狀態(tài)需要固定給固體攝像裝置411的驅(qū)動信號的電平。例 如，可以將I/0 (輸入/輸出)端子設(shè)定為低電平，或GND (接地)設(shè) 定為高電平，或VDD (電源電壓)設(shè)定為高阻抗?fàn)顟B(tài)。并且，電源由電 源部40來斷開。驅(qū)動部812與驅(qū)動部412的功能相同，對固體攝像元件411和固 體攝像元件811中被選擇的一方進(jìn)行驅(qū)動。固體攝像元件411和固體 攝像元件811的類型不相同的情況下，則會按照不同的類型來驅(qū)動。而且，圖33中是通過包括棱鏡的光學(xué)系統(tǒng)將入射光傳導(dǎo)到各個(gè)固 體攝像元件的，不過只要是能夠?qū)⑷肷涔鈧鲗?dǎo)到固體攝像元件即可， 因此也可以是不包括棱鏡的光學(xué)系統(tǒng)。并且，也可以不分配入射光， 而是使各固體攝像元件具備透鏡。并且，在圖33中以具有兩個(gè)固體攝像元件為例進(jìn)行了說明，但也 可以不是兩個(gè)。例如，可以是具備M (M為2以上)個(gè)固體攝像元件， 開關(guān)819選擇M個(gè)固體攝像元件中的m (m為1以上)個(gè)輸出信號，信 號處理部413處理m個(gè)輸出信號。而且，也可以是判斷和切換控制部 814在判斷出m個(gè)固體攝像元件中的哪個(gè)出了故障時(shí)，將被判斷為有故障的固體攝像裝置切換到被判斷為沒有故障的固體攝像裝置，以此作 為向信號處理部413的輸出。判斷一切換控制部814通過對向固體攝像元件供電進(jìn)行控制，從 而可以變更工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)，通過對向固體攝像元件傳輸?shù)尿?qū) 動信號進(jìn)行控制，從而也可以變更工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)。并且，也 可以將向M個(gè)固體攝像元件供龜作為常時(shí)提供狀態(tài)，且通過開始或停 止向固體攝像元件傳輸驅(qū)動信號，從而可以變更工作狀態(tài)和非工作狀 態(tài)。而且，在上述各實(shí)施例中是將攝像機(jī)系統(tǒng)安裝在汽車上并以汽車 為例進(jìn)行了說明，但汽車不僅限于轎車，也可以是公共汽車、卡車等， 或也可以是二輪車、飛機(jī)、搬運(yùn)用機(jī)器人等，只要是移動物體都可以。而且，在所述實(shí)施例中，例如信號處理部13以及判斷部14是像 顯示部20那樣，是獨(dú)立構(gòu)成的，不過也可以將固體攝像元件11和判 斷部14或驅(qū)動部12或信號處理部13等設(shè)置在一個(gè)芯片上。通過設(shè)置 在一個(gè)芯片上，從而可以消減零部件數(shù)量或縮短布線間的距離，這樣， 可以得到提高處理速度等效果。并且，只要在所述各實(shí)施例中的不會發(fā)生矛盾，則可以自由組合。 而且，由于從實(shí)施例4 8中都可以檢測出全像素的故障，因此可以以像素為單位容易地判明缺陷。這樣，按照此缺陷像素，可以消 除對影像信號的影響，使各種各種的信號處理成為可能。本發(fā)明適用于對圖像進(jìn)行攝像的固體攝像裝置、攝像機(jī)、汽車以 及建設(shè)裝置。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像裝置，其特征在于，包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，按照入射光量來生成信號；多個(gè)讀出單元，讀出所述各個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元所生成的信號；傳輸路徑，用于傳輸所述各個(gè)讀出單元所讀出的信號；輸出單元，輸出各個(gè)信號，該各個(gè)信號是由所述各個(gè)讀出單元通過傳輸路徑傳輸?shù)?；以及生成單元，生成固定的參考信號；所述參考信號至少通過所述傳輸路徑的一部分由所述輸出單元輸出。
2. 如權(quán)利要求l所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述固定的參考信號具有第一電平和第二電平之間的固定電平； 第一電平是入射光量為零時(shí)，光電轉(zhuǎn)換單元所生成的信號的電平； 第二電平是比所述第一電平高的電平，所述第一電平是由所述光電轉(zhuǎn)換單元生成的。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述固體攝像裝置進(jìn)一步包括判斷單元，判斷所述輸出單元所輸 出的參考信號是否在正常范圍內(nèi)，當(dāng)在范圍外的情況下，輸出檢測信 號，所述正常范圍是指上限值和下限值之間的范圍。
4. 如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述多個(gè)光電變換單元被排列為矩陣狀； 所述傳輸路徑包括多個(gè)垂直傳輸單元和水平傳輸單元， 所述多個(gè)垂直傳輸單元與所述光電轉(zhuǎn)換單元的各列相對應(yīng)地設(shè) 置，傳輸從對應(yīng)的列的光電轉(zhuǎn)換單元讀出的信號電荷；所述水平傳輸單元傳輸由所述多個(gè)垂直傳輸單元傳輸來的信號電 荷；所述參考信號至少通過一個(gè)垂直傳輸單元和水平傳輸單元，由所 述輸出單元輸出。
5. 如權(quán)利要求4所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述生成 單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷注入到光電轉(zhuǎn)換單元中的某一 個(gè)。
6. 如權(quán)利要求4所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷注入到以下的光電轉(zhuǎn)換單元，即位于垂直傳輸單元的最上游附近的光電轉(zhuǎn)換單元，且 該垂直傳輸單元連接于水平傳輸單元的最上游附近。
7. 如權(quán)利要求4所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷注入到各個(gè)垂直傳輸單元的最 上游附近的光電轉(zhuǎn)換單元。
8. 如權(quán)利要求4所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷至少注入到多個(gè)垂直傳輸單元 中的一個(gè)垂直傳輸單元的最上游附近。
9. 如權(quán)利要求4所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷注入到垂直傳輸單元，該垂直 傳輸單元連接于水平傳輸單元的最上游附近。
10.如權(quán)利要求4所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷注入到各垂直傳輸單元的最 上游附近。
11.如權(quán)利要求4所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷注入到以下的光電轉(zhuǎn)換單元，即多個(gè)垂直傳輸單元中的至少一個(gè)垂直傳輸單元的最上游附近的光電轉(zhuǎn)換單元。
12.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元被排列為矩陣狀；所述傳輸路徑包括行選擇單元，選擇所述光電轉(zhuǎn)換單元中的一行； 列選擇單元，選擇所述光電轉(zhuǎn)換單元中的一列；以及 各個(gè)列的輸出線，傳輸由光電轉(zhuǎn)換單元所讀出的信號，該光電轉(zhuǎn) 換單元是被選擇的行且是被選擇的列的光電轉(zhuǎn)換單元；所述參考信號通過某一條輸出線由所述輸出單元輸出。
13.如權(quán)利要求l 2所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷注入到光電轉(zhuǎn)換單元中的 某一個(gè)。
14.如權(quán)利要求l 2所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述 生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷注入到以下的光電轉(zhuǎn)換單 元，即位于最后被選擇的行且最后被選擇的列上的光電轉(zhuǎn)換單元。
15.如權(quán)利要求l 2所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述生成單元將對應(yīng)于所述參考信號的基準(zhǔn)電荷至少注入到一條輸出線的 最上游附近的光電轉(zhuǎn)換單元。
16.如權(quán)利要求5到7、 1 3到1 5中的任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置，其特征在于，接受所述參考信號的光電轉(zhuǎn)換單元被遮光。
17.如權(quán)利要求3到1 6中的任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述固體攝像裝置進(jìn)一步包括警告單元，該警告單元在所述判斷 單元輸出檢測信號的情況下，將發(fā)生了故障之事宜警告給外部。
18.如權(quán)利要求3到1 6中的任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述判斷單元在輸出了所述檢測信號的情況下，指示電源 部停止向所述固體攝像裝置的一部分供電。
19 .如權(quán)利要求1或2所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述固體攝像裝置進(jìn)一步包括快門單元，控制向所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元入射的光；以及 控制單元，控制所述快門單元，從而使所述快門單元將光遮住， 且控制所述生成單元，從而使所述參考信號注入到所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換 單元的每一個(gè)中。
20.如權(quán)利要求l 9所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述控制單元控制所述快門單元，從而使所述快門單元以某一定 時(shí)將光遮住，所述某一定時(shí)至少是固體攝像裝置的電源剛剛打開之時(shí) 以及電源將要關(guān)閉之時(shí)的某一個(gè)，同時(shí)所述控制單元控制所述生成單 元，從而使所述生成單元注入所述參考信號。
21.如權(quán)利要求l 9所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述固體攝像裝置被安裝在汽車上；所述控制單元控制所述快門單元，從而使所述快門單元在車速為 閾值以下時(shí)至少進(jìn)行一次遮光動作，同時(shí)所述控制單元控制所述生成 單元，從而使所述生成單元注入所述參考信號。
22.如權(quán)利要求l 9所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述控制單元控制所述快門單元，從而使所述快門單元定期地進(jìn) 行遮光動作，同時(shí)所述控制單元控制所述生成單元，從而使所述生成 單元注入所述參考信號。
23 .如權(quán)利要求1或2所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述生成單元包括多個(gè)參考信號發(fā)生單元以及多個(gè)選擇單元， 所述多個(gè)參考信號發(fā)生單元與所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元相對應(yīng)； 所述多個(gè)選擇單元與所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元相對應(yīng)； 所述固體攝像裝置包括選擇控制單元，該選擇控制單元在攝像時(shí) 控制選擇單元；各參考信號發(fā)生單元生成所述參考信號；各選擇單元被設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換單元和所述讀出單元之間，對信號 和參考信號中的某一方進(jìn)行選擇，所述信號由光電轉(zhuǎn)換單元生成，所述參考信號由參考信號發(fā)生部生成。
24.如權(quán)利要求2 3所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述選擇控制單元控制選擇單元，從而使選擇單元對信號和參考信號以規(guī) 定的數(shù)量為單位交替地進(jìn)行選擇，所述信號由光電轉(zhuǎn)換單元生成，所 述參考信號由參考信號發(fā)生部生成。
25.如權(quán)利要求2 4所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述規(guī)定的數(shù)量是以下數(shù)量中的某一個(gè)，即相當(dāng)于一行的光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量；相當(dāng)于一行的光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量的倍數(shù)；相當(dāng)于一列的光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量；相當(dāng)于一列的光電轉(zhuǎn)換單元數(shù)量的倍數(shù)；所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量；以及所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量的倍數(shù)。
26.如權(quán)利要求2 3、 2 4或2 5所述的固體攝像裝置，其特 征在于，多個(gè)參考信號發(fā)生單元的個(gè)數(shù)與所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的個(gè)數(shù)相同；各個(gè)選擇單元與一個(gè)所述參考信號發(fā)生單元相連接。
27.如權(quán)利要求2 3、 2 4或2 5所述的固體攝像裝置，其特征在于，多個(gè)參考信號發(fā)生單元的個(gè)數(shù)比所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的個(gè)數(shù)少；至少一個(gè)所述參考信號發(fā)生單元與兩個(gè)以上的選擇單元相連接。
28.如權(quán)利要求2 7所述的固體攝像裝置，其特征在于，各參考信號發(fā)生單元與N個(gè)選擇單元相連接，且N為2以上。
29.如權(quán)利要求2 3到2 8中的任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述選擇控制單元對第一工作和第二工作進(jìn)行選擇性地控制，所 述第一工作是指不使選擇單元選擇所述參考信號，而使選擇單元選擇由光電轉(zhuǎn)換單元生成的信號，以及進(jìn)行攝像；所述第二工作是指對所述參考信號和由光電轉(zhuǎn)換單元生成的信號，以規(guī)定的數(shù)量為單位 交替地進(jìn)行選擇，以及進(jìn)行攝像。
30.如權(quán)利要求2 9所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述 選擇控制單元在所述第一工作和所述第二工作采用速度相同的工作時(shí) 鐘。
31 .如權(quán)利要求2 9所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述 選擇控制單元在所述第二工作采用的工作時(shí)鐘比在所述第一工作的工 作時(shí)鐘快。
32.如權(quán)利要求2 9所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述選擇控制單元進(jìn)一步對第三工作進(jìn)行選擇性地控制，所述第三工作是指使選擇單元選擇所述參考信號，而不選擇光電轉(zhuǎn)換單元所生成的信號，以及進(jìn)行攝像。
33.如權(quán)利要求2 3所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述多個(gè)參考信號發(fā)生單元包括第一信號發(fā)生單元以及第二信號 發(fā)生單元，所述第一信號發(fā)生單元產(chǎn)生作為參考信號的第一固定電平， 所述第二信號發(fā)生單元產(chǎn)生作為參考信號的第二固定電平。
34.如權(quán)利要求3 3所述的固體攝像裝置，其特征在于，第一信號發(fā)生單元以及第二信號發(fā)生單元有規(guī)則地排列在所述光電轉(zhuǎn)換單 元的行方向上。
35.如權(quán)利要求3 3所述的固體攝像裝置，其特征在于，第一 信號發(fā)生單元以及第二信號發(fā)生單元有規(guī)則地排列在所述光電轉(zhuǎn)換單 元的列方向上。
36 .如權(quán)利要求3 3、 3 4或3 5所述的固體攝像裝置，其特 征在于，所述固體攝像裝置迸一步包括第一判斷單元，判斷所述輸出單元所輸出的參考信號作為所述第 一固定電平是否在被視為正常范圍的上限值和下限值之間； 第二判斷單元，判斷所述輸出單元所輸出的參考信號作為所述第 二固定電平是否在被視為正常范圍的上限值和下限值之間的范圍；以 及異常判斷單元，根據(jù)第一信號發(fā)生單元以及第二信號發(fā)生單元的 排列和第一以及第二判斷單元的判斷結(jié)果，在發(fā)生異常的情況下輸出 檢測信號。
37 .如權(quán)利要求1 9至IJ 3 2中的任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置， 其特征在于，所述固體攝像裝置進(jìn)一步包括判斷單元，判斷所述輸出單元所輸出的參考信號是否在正常范圍 內(nèi)，當(dāng)在范圍外的情況下，輸出檢測信號，所述正常范圍是指上限值 和下限值之間的范圍；以及警告單元，在所述判斷單元輸出檢測信號的情況下，將發(fā)生了故 障之事宜警告給外部。
38.如權(quán)利要求3 7所述的固體攝像裝置，其特征在于，所述 判斷單元在輸出了所述撿測信號的情況下，指示電源部停止向所述固 體攝像裝置的一部分供電。
39 . —種攝像機(jī)，其特征在于，包括M個(gè)固體攝像裝置，其中各個(gè)固體攝像裝置是權(quán)利要求1、 2、 1 9到3 5中任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置，且M為2以上；判斷單元，根據(jù)所述M個(gè)固體攝像裝置所輸出的參考信號來判斷 故障；信號處理單元，對M個(gè)固體攝像裝置中的m個(gè)固體攝像裝置的輸 出信號進(jìn)行處理，且m為l以上；以及切換控制單元，在所述m個(gè)固體攝像裝置的某一個(gè)被判斷為故障 時(shí)，作為向信號處理單元的輸出源，從被判斷為故障的固體攝像裝置 切換為沒有被判斷為故障的固體攝像裝置。
40.如權(quán)利要求3 9所述的攝像機(jī)，其特征在于， 所述切換控制單元將所述m個(gè)固體攝像裝置以外的固體攝像裝置 設(shè)為非工作狀態(tài)；所述切換控制單元在所述m個(gè)固體攝像裝置中的某一個(gè)被判斷為 故障時(shí)，將被判斷為故障的固體攝像裝置變更為非工作狀態(tài)，將沒有 被判斷為故障的固體攝像裝置變更為工作狀態(tài)。
41.如權(quán)利要求4 0所述的攝像機(jī)，其特征在于，所述切換控 制單元通過對給固體攝像裝置供電進(jìn)行控制，來變更工作狀態(tài)和非工 作狀態(tài)。
42.如權(quán)利要求4 0所述的攝像機(jī)，其特征在于，所述切換控 制單元通過對給固體攝像裝置的驅(qū)動信號進(jìn)行控制，來變更工作狀態(tài) 和非工作狀態(tài)。
43.如權(quán)利要求4 0所述的攝像機(jī)，其特征在于，所述切換控制單元將向M個(gè)固體攝像裝置供電的電源設(shè)為常時(shí)供 電狀態(tài)，且通過開始或停止向固體攝像裝置提供驅(qū)動信號，來變更工 作狀態(tài)和非工作狀態(tài)。
44.如權(quán)利要求4 2或4 3所述的攝像機(jī)，其特征在于，所述切換控制單元通過對給固體攝像裝置的驅(qū)動信號的電平進(jìn)行固定，從 而將工作狀態(tài)變更為非工作狀態(tài)。
45.如權(quán)利要求3 9到4 4中的任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)，其特征在于，所述攝像機(jī)至少還包括一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)將入射光導(dǎo) 入到兩個(gè)以上的固體攝像裝置中。
46. —種攝像機(jī)，其特征在于，包括權(quán)利要求1到3 8中的任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置。
47 . —種汽車，其特征在于，包括權(quán)利要求1到3 8中的任一 項(xiàng)所述的固體攝像裝置或權(quán)利要求3 9到4 5中的任一項(xiàng)所述的固體 攝像裝置。
48 . —種監(jiān)視裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1到3 8中的 任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置或權(quán)利要求3 9到4 5中的任一項(xiàng)所述的 固體攝像裝置。
全文摘要
本發(fā)明的固體攝像裝置包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，以按照入射光量來生成信號；多個(gè)讀出單元，以讀出所述各光電轉(zhuǎn)換單元所生成的信號；傳輸路徑，以傳輸所述各讀出單元所讀出的信號；輸出單元，以輸出從所述讀出單元通過傳輸路徑傳輸來的各個(gè)信號；以及生成單元，生成固定的參考信號；所述參考信號至少通過所述傳輸路徑的一部分，由所述輸出單元輸出。
文檔編號H04N5/335GK101171835SQ20068001590
公開日2008年4月30日 申請日期2006年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月11日
發(fā)明者武田勝見 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社