JP7361582B2 - 光電変換装置、光電変換システムおよび輸送機器 - Google Patents

Description

本発明は、光電変換装置、光電変換システムおよび輸送機器に関する。

光電変換装置において、強い光をスポット光として受光すると、受光した画素に接続された信号線と受光していない画素に接続された信号線との出力電位差によって、スポット光の周りに輝度差が生じ、画質が劣化してしまう場合がある。特許文献１には、画素から信号が出力される垂直出力線の電位が所定の電圧よりも低下しないように、垂直出力線の電位の変化可能な範囲を制限（クリップ）するため、垂直出力線にクリップ回路を接続することが示されている。また、特許文献１には、クリップ性能を向上させるために、垂直出力線の電位に基づく信号を増幅する増幅回路を含むクリップ回路を用いることが示されている。

特開２００８－０６７３４４号公報

特許文献１のクリップ回路において、画素から信号を読み出す間、常にクリップ回路の増幅回路が動作する。また、クリップ回路によってクリップ可能な電位は、クリップ回路に含まれる増幅回路の電流源負荷となるトランジスタが飽和領域で動作する電位となる。したがって、垂直出力線の電位のダイナミックレンジは、増幅回路によって制限されてしまう場合がある。

本発明は、増幅回路を含むクリップ回路を用いた光電変換装置のダイナミックレンジを拡大するのに有利な技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る光電変換装置は、複数行、複数列に配された複数の画素と、複数の画素から信号が出力される複数の垂直出力線と、複数の垂直出力線に出力された信号が読み出される列読出回路と、複数の垂直出力線のうち対応する垂直出力線の電位を制限する複数のクリップ部と、制御部と、を含む光電変換装置であって、複数のクリップ部のそれぞれは、所定の電位と垂直出力線の電位とに応じた増幅信号を出力する第１回路と、増幅信号に応じた電流を垂直出力線に供給する第２回路と、を含み、制御部は、複数のクリップ部のそれぞれを、第１回路および第２回路を用いて垂直出力線の電位の変化可能な範囲を制限する第１状態と、第２回路の出力を非アクティブとして垂直出力線の電位の変化可能な範囲を制限する第２状態と、を含む複数の状態から選択された所定の状態に制御することを特徴とする。

本発明によれば、増幅回路を含むクリップ回路を用いた光電変換装置のダイナミックレンジを拡大するのに有利な技術を提供することができる。

本実施形態おける撮像装置の構成例を示すブロック図。 図１の撮像装置の画素およびクリップ部の回路構成例を示す図。 図１の撮像装置の動作例を示すタイミング図。 図１の撮像装置の垂直出力線の電位変化を説明する図。 図１の撮像装置の画素およびクリップ部の回路構成例を示す図。 図１の撮像装置の動作例を示すタイミング図。 図１の撮像装置の画素およびクリップ部の回路構成例を示す図。 図１の撮像装置の列読出回路の回路構成例を示す図。 図８の列読出回路の増幅回路の動作例を示すタイミング図。 図１の撮像装置の垂直出力線の電位とデジタル出力との関係を示す図。 図１の撮像装置のクリップ入力電圧と垂直出力線の電位との関係を示す図。 図１の撮像装置が組み込まれた光電変換システムの構成例を示す図。 図１の撮像装置が組み込まれた光電変換システムを含む輸送機器の構成例を示す図。 図１３の光電変換システムの動作例を示すフロー図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

以下に述べる各実施形態では、光電変換装置の一例として、撮像装置を中心に説明する。ただし、各実施形態は、撮像装置に限られるものではなく、光電変換装置の他の例にも適用可能である。例えば、光電変換装置として、測距装置（焦点検出やＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）を用いた距離測定などを行う装置）、測光装置（入射光量の測定などを行う装置）などがある。

図１～１４を参照して、本開示の実施形態による光電変換装置の一例である撮像装置１００の構成および動作について説明する。図１は、本実施形態の撮像装置１００の構成例を説明するブロック図である。撮像装置１００は、複数の画素１０１、垂直走査回路１０２、制御部１０３、制御信号線１０４、垂直出力線１０５、列読出回路１０６、水平走査回路１０７、出力回路１０８、クリップ部１０９を含む。

図１に示されるように画素領域１１１には、複数の画素１０１が複数行、複数列にわたって配されている。図１には、Ｖ１行からＶｎ行までのｎ行分の画素１０１を含む画素領域１１１が示されている。画素領域１１１には、撮像信号を検出するための画素１０１の他に、遮光されたオプティカルブラック画素や信号を出力しないダミー画素、焦点検出用の画素などが配されていてもよい。垂直走査回路１０２は、制御部１０３からの制御パルスを受けて、行列状に配された画素１０１に対して、行ごとに駆動パルスを供給する。各行の制御信号線１０４は、垂直走査回路１０２に接続されている。図１に示される制御信号線１０４は、上述した画素１０１を駆動するための複数の制御信号線をまとめて表している。垂直走査回路１０２は、画素１０１から信号を読み出す際に、画素１０１内の読出回路を駆動するための制御信号を、制御信号線１０４を介して画素１０１に供給する。垂直出力線１０５は、複数の画素１０１のうち列ごとに配された画素１０１から信号が出力される。列ごとに配された垂直出力線１０５の一端には、垂直出力線１０５に出力された信号が読み出される列読出回路１０６が配される。また、列ごとに配された垂直出力線１０５には、電流源負荷１１０が接続されている。列読出回路１０６は、画素１０１から出力された信号に対して、所定の信号処理、例えば増幅処理やＡＤ変換処理などの信号処理を実施する回路でありうる。列読出回路１０６は、差動増幅回路、サンプルホールド回路、ＡＤ変換回路などを含みうる。水平走査回路１０７は、列読出回路１０６で処理された信号を列ごとに順次、出力回路１０８に転送するための制御信号を列読出回路１０６に供給する。出力回路１０８は、列読出回路１０６から転送された信号を撮像装置１００の外部の信号処理部などに出力する。出力回路１０８は、内部に信号処理機能を持っていてもよい。クリップ部１０９は、上述した読出経路において、複数の垂直出力線１０５のうち対応する（接続された）垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲を制限する。制御部１０３は、垂直走査回路１０２、列読出回路１０６、水平走査回路１０７、出力回路１０８、クリップ部１０９など、撮像装置１００の動作や動作のタイミングを制御する制御信号を供給する。ここでは、制御部１０３によって撮像装置１００の各構成が制御されているとして説明するが、制御信号の少なくとも一部は、撮像装置１００の外部から供給されていてもよい。

図２は、撮像装置１００の画素１０１およびクリップ部１０９の回路構成例を示す図である。図２には、垂直出力線１０５に接続された１つの画素１０１が示されているが、図１に示されるように、垂直出力線１０５には、ｎ個の画素１０１が接続されうる。画素１０１は、フォトダイオード２０１、転送トランジスタ２０２、リセットトランジスタ２０３、増幅トランジスタ２０４、選択トランジスタ２０５を含む。リセットトランジスタ２０３および増幅トランジスタ２０４の主端子の一方（ドレイン）は、電源配線ＶＤＤに接続される。転送トランジスタ２０２は、光電変換部であるフォトダイオード２０１で生じた電荷を浮遊拡散部２０６（フローティングディフュージョン部、以下、ＦＤ２０６と表記する場合がある）へ転送する。増幅トランジスタ２０４は、ＦＤ２０６に応じた出力を、選択トランジスタ２０５を介して垂直出力線１０５へ出力する。増幅トランジスタ２０４は、ソースフォロワ回路の一部であり、その制御端子（ゲート）は、ＦＤ２０６と接続されている。リセットトランジスタ２０３は、増幅トランジスタ２０４の制御端子が接続されるノード、すなわちＦＤ２０６を既定の電位（リセット電位）にリセットする。垂直走査回路１０２によって選択された行の画素１０１の信号は、垂直出力線１０５へ出力される。

次いで、クリップ部１０９について説明する。クリップ部１０９は、垂直出力線１０５をクリップする電位に対応する所定の電位と垂直出力線１０５の電位とに応じた増幅信号を出力する回路と、増幅信号に応じた電流を垂直出力線１０５に供給する回路と、を含む。より具体的には、クリップ部１０９は、所定の電位と垂直出力線１０５の電位とに応じた増幅信号を出力する回路として機能するゲート接地型増幅器２０９を含む。また、クリップ部１０９は、増幅信号に応じた電流を垂直出力線１０５に供給する回路として機能するソース接地型増幅器２１０を含む。ゲート接地型増幅器２０９とソース接地型増幅器２１０とは、詳細は後述するが、垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲を制限するクリップ回路として機能する。また、図２に示される構成において、クリップ部１０９は、電位ＶＣＬＩＰＬが制御端子に供給され、垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲を制限するクリップ回路として機能するトランジスタ２１４をさらに含む。ここで、トランジスタ２１４は、ｎ型のトランジスタであり、主端子の一方が電源配線ＶＤＤに接続され、他方が垂直出力線１０５に接続される。

ゲート接地型増幅器２０９は、所定の電流（定電流）を流すための電流源負荷２１２と、２つの主端子のうち一方が電流源負荷２１２に接続するノード２１５に接続され、他方が垂直出力線１０５に接続するノード２１６に接続され、制御端子に所定の電位ＶＣＬＩＰＨが印加されるトランジスタ２１１と、を含む。ここで、トランジスタ２１１は、ｎ型のトランジスタである。ゲート接地型増幅器２０９は、垂直出力線１０５の電位とトランジスタ２１１の制御端子に供給される電位ＶＣＬＩＰＨとの差に応じた電位をノード２１５に出力する。本実施形態において、電流源負荷２１２は、２つの主端子のうち一方が電源配線ＶＤＤに接続され、他方がノード２１５に接続された負荷トランジスタによって構成されている。ここで、電流源負荷２１２の負荷トランジスタは、ｐ型のトランジスタである。

ソース接地型増幅器２１０は、２つの主端子のうち一方が電源配線ＶＤＤに接続され、他方がノード２１６に接続され、制御端子がノード２１５に接続されるトランジスタ２１３を含む。トランジスタ２１３は、画素１０１と電流源負荷１１０を共有するｐ型のトランジスタであり、垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲を制限（クリップ）するように構成されている。ここで、各トランジスタの極性は、回路構成や信号電荷の極性（本実施形態において電子）に応じて、適宜選択すればよい。

図２に示される構成において、クリップ部１０９は、ゲート接地型増幅器２０９およびソース接地型増幅器２１０が接続されるノード２１６と、垂直出力線１０５と、の間にスイッチ２０７を含む。また、クリップ部１０９は、クリップ回路として機能するトランジスタ２１４と、垂直出力線１０５と、の間にスイッチ２０８を含む。

次に、図３を用いて本実施形態の撮像装置１００の動作について説明する。時刻ｔ０でパルス信号ＳＥＬがＨ（ハイ）になり、選択トランジスタ２０５がオン状態となる。このとき、パルス信号ＲＥＳはＨのため、リセットトランジスタ２０３はオン状態である。このため、増幅トランジスタ２０４の入力部であるＦＤ２０６の電位は、リセット電位となる。期間Ｔ１の間は、増幅トランジスタ２０４は、リセット電位を垂直出力線１０５に出力する動作をする。

次いで、時刻ｔ１でパルス信号ＲＥＳはＬ（ロー）となり、リセットトランジスタ２０３はオフ状態となる。期間Ｔ２は、期間Ｔ１と同様に、増幅トランジスタ２０４は、リセット電位を垂直出力線１０５に出力する動作をする。しかし、強い光が画素１０１に入射すると、フォトダイオード２０１からあふれ出した電荷によってＦＤ２０６の電位が低下するため、増幅トランジスタ２０４は、通常のリセットレベルよりも低い電圧を垂直出力線１０５に出力しようとする。ここで、スイッチ２０７は導通状態のため、電位ＶＣＬＩＰＨがゲート供給されているゲート接地型増幅器２０９のトランジスタ２１１がオン状態になり、ノード２１５の電位が低下する。ノード２１５の電位が低下すると、ソース接地型増幅器２１０のｐ型のトランジスタ２１３がオン状態になる。つまり、トランジスタ２１３の制御端子には、垂直出力線１０５の電位の変化に対して正の利得がかかった電位が供給される。そのため、トランジスタ２１３のドレイン電流が、垂直出力線１０５の電位の低下に伴って急激に増加する。トランジスタ２１３は、電位ＶＣＬＩＰＨからの垂直出力線１０５の電位の低下量が小さい場合に比べて、低下量が大きい場合に大きな電位をトランジスタ２１１のノード２１６に接続された主端子（ソース）に帰還する。その後、時刻ｔ２において、電流源負荷２１２とソース接地型増幅器２１０とに流れる電流の総和が、垂直出力線１０５の電流源負荷１１０に流れる電流値と等しくなり、垂直出力線１０５の電位が落ち着く。つまり、電位ＶＣＬＩＰＨによって設定されたクリップ（クリップレベルＮ）がかかる。

ここで、ゲート接地型増幅器２０９に流れる電流量を電流源負荷１１０に流れる電流量よりも小さく設定し、ゲート接地型増幅器２０９のゲインを上げることによって、クリップ動作の効率が向上する。また、ゲート接地型増幅器２０９に流れる電流は、トランジスタ２１３に流れる電流より小さくなるようにすることによって、クリップ動作の効率が向上する。このため、トランジスタ２１３を含むソース接地型増幅器２１０のトランスコンダクタンスを、トランジスタ２１１と電流源負荷２１２のトランジスタとのトランスコンダクタンスよりも大きくしてもよい。

次に、時刻ｔ３において、パルス信号ＴＸがＨになり、転送トランジスタ２０２がオンするとフォトダイオード２０１の電荷がＦＤ２０６に転送され、増幅トランジスタ２０４は、ＦＤ２０６の電位に基づいた出力（信号電位）を垂直出力線１０５に出力する。また、時刻ｔ３において、スイッチ２０７が非導通となり、スイッチ２０８が導通する。これによって、垂直出力線１０５の電位が下がり、所定の値より下がった場合、トランジスタ２１４によって構成されるクリップ回路によって、電位ＶＣＬＩＰＬで設定されるクリップ（クリップレベルＳ）がかかることになる。つまり、電位ＶＣＬＩＰＬは、電位ＶＣＬＩＰＨよりも低い電位が設定されている。

図３に示される動作を、各行で順に行うことによって、１つの画像を生成するための信号を複数の画素１０１から列読出回路１０６に読み出すことができる。このように、１つの画像を生成するための信号を読み出す読出動作の期間において、制御部１０３は、スイッチ２０７を用いてクリップ部１０９を、ゲート接地型増幅器２０９およびソース接地型増幅器２１０を用いて垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲を制限する第１状態と、ソース接地型増幅器２１０の出力を非アクティブとして垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲を制限する第２状態と、を含む複数の状態から選択された所定の状態に制御する。ここで、増幅信号とは、上述したように、垂直出力線１０５をクリップする電位に対応する所定の電位（例えば、電位ＶＣＬＩＰＨ）と垂直出力線１０５の電位とに応じた信号のことである。また、上述のように、クリップ部１０９は、第１状態および第２状態の何れにおいても垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲を制限している。また、図３に示される読出動作の期間において、撮像装置１００は、ＦＤ２０６をリセットした際のＦＤ２０６の電荷に応じた信号を読み出すリセット読出動作（時刻ｔ０～時刻ｔ３）と、光電変換部であるフォトダイオード２０１で生じた電荷を、ＦＤ２０６を介して読み出す信号読出動作（時刻ｔ３～）と、を行う。このとき、制御部１０３は、リセット読出動作と信号読出動作との間で、クリップ部１０９を第１状態または第２状態に切り替える。より具体的には、制御部１０３は、リセット読出動作において、クリップ部１０９を、ゲート接地型増幅器２０９およびソース接地型増幅器２１０がアクティブ状態にある第１状態とする。また、制御部１０３は、信号読出動作において、クリップ部１０９を、ソース接地型増幅器２１０の出力が非アクティブとなる第２状態とする。

図４を用いて、信号読出動作において、クリップ部１０９を第２状態とする効果について説明する。図４は、ＦＤ２０６の電位変化に対する垂直出力線１０５の電位変化を表している。ゲート接地型増幅器２０９およびソース接地型増幅器２１０を用いる第１状態とソース接地型増幅器２１０の出力を非アクティブとする第２状態とで、クリップ動作が変化することを示している。垂直出力線１０５の電位がクリップするための所定のクリップ電位３００に達すると、クリップ部１０９のクリップ回路が動作し始める。このとき、クリップ回路として機能するゲート接地型増幅器２０９のゲインが高ければ、曲線３０１のように垂直出力線１０５の電位は、クリップ電位３００に対してわずかに低下するだけでクリップ動作が行われる。これによって、クリップ能力を高めることができる。

一方、ゲインが低い場合（例えば、クリップ回路としてトランジスタ２１４が用いられる場合）、クリップ能力が低下し、曲線３０２のように緩やかに切り替わる。つまり、ゲインが低い場合、ΔＶだけ垂直出力線１０５の電位の下限が広がることになる。

垂直出力線１０５の電位の下限は、電流源負荷１１０のトランジスタが、飽和領域で動作する電位によって決まり、飽和領域で動作する電位以下にならないように、クリップ電位３００を設定する必要がある。しかしながら、電流源負荷１１０のトランジスタが飽和領域で動作するぎりぎりの電位で、垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲の制限がかかるようにクリップ電位３００を設定した場合を考える。この場合、供給される電圧や画素特性、クリップ回路の特性のばらつき次第で、クリップ電位が、垂直出力線１０５の下限を下回ってしまう懸念がある。そのため、本実施形態では、フォトダイオードで生成された電荷を読み出す信号読出動作において、ソース接地型増幅器２１０の出力を非アクティブ化させ第２状態とし、ゲート接地型増幅器２０９およびソース接地型増幅器２１０によって構成されるクリップ回路を用いずに、トランジスタ２１４によって構成されるクリップ回路を用いる。これによって、クリップ回路の垂直出力線１０５の電位のクリップ能力を下げ、緩やかにクリップが掛かるようにする。これによって、列ごとのクリップ部１０９のクリップ動作のばらつきに起因する画質への影響を低減し、さらに、撮像信号を読み出す際の垂直出力線１０５の電位のダイナミックレンジ（変化可能な範囲）を広く使用することが可能となる。

図２に示されるクリップ部１０９の構成において、スイッチ２０７を導通させることによって、ゲート接地型増幅器２０９およびソース接地型増幅器２１０によって構成されるクリップ回路が動作状態となり、クリップ部１０９は第１状態となる。また、スイッチ２０７を非導通とすることによって、ゲート接地型増幅器２０９およびソース接地型増幅器２１０によって構成されるクリップ回路が非動作状態となり、クリップ部１０９は第２状態となる。しかしながら、これに限られることはなく、クリップ部１０９の第１状態または第２状態の切り替えは、ゲート接地型増幅器２０９に流す電流量によって制御することも可能である。これについては、後述する。

また、垂直出力線１０５の後段の列読出回路１０６に増幅回路などが含まれている場合も考えられる。この場合、上述のように、リセット読出動作と信号読出動作との間で、クリップ部１０９を第１状態と第２状態とに切り替えるのではなく、後段のゲインが高いときだけ第１状態にするなど、設定に応じて切り替えることも可能である。つまり、増幅率が、例えば４倍の場合、クリップ部１０９を第１状態とし、増幅率が４倍よりも小さい１倍の場合、ゲート接地型増幅器２０９の出力を非アクティブとした第２状態としてもよい。また、電位ＶＣＬＩＰＨは、外部供給を例として示したが、垂直出力線１０５の電位をトランジスタ２１１に入力および保持するような構成などの形態でも構わない。

また、クリップ部１０９が、垂直出力線の電位をクリップする電位は、２種類だけに限られるわけではない。例えば、クリップ部１０９は、トランジスタ２１４を含むクリップ回路と同等のクリップ回路を、さらに備えていてもよい。この場合、トランジスタの制御端子に入力される電位を電位ＶＣＬＩＰＨ、ＶＣＬＩＰＬ以外の電位とすることで、垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲を３種類以上としてもよい。また、例えば、クリップ部１０９が、ゲート接地型増幅器２０９およびソース接地型増幅器２１０によって構成されるクリップ回路と同等の回路を、さらに備え、３種類以上の範囲で垂直出力線１０５の電位を制限してもよい。

次に、図５を用いて、クリップ部１０９の図２に示される構成の変形例を示す。上述の図２に示される回路構成では、第１状態において、ゲート接地型増幅器２０９およびソース接地型増幅器２１０が、垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲を制限するクリップ回路として機能する。また、第２状態において、垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲を制限するためのクリップ回路（トランジスタ２１４）がさらに配されている。一方、図５に示される構成では、第１状態において、上述の図２の構成と同様に、ゲート接地型増幅器２０９およびソース接地型増幅器２１０が、垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲を制限するクリップ回路として機能する。一方、第２状態において、ソース接地型増幅器２１０の出力は非アクティブとなり、ゲート接地型増幅器２０９が、垂直出力線１０５の電位を制限するクリップ回路として機能する。

図５に示される構成において、クリップ部１０９のゲート接地型増幅器２０９のトランジスタ２１１の制御端子に、電位ＶＣＬＩＰＨと電位ＶＣＬＩＰＬとが切り替えて供給される。また、図６に示されるように、電流源負荷２１２のトランジスタの制御端子に供給される電圧ＶＢが、リセット読出動作と信号読出動作とで切り替わる。リセット電位を読み出すリセット読出動作において、トランジスタ２１１にクリップ電位として電位ＶＣＬＩＰＨが供給され、電流源負荷２１２が所定の電流を流すために、電流源負荷２１２のトランジスタの制御端子に電圧ＶＢが供給されている。換言すると、制御部１０３は、電流源負荷２１２のトランジスタを所定の電流を流す定電流モードで動作させる。これによって、上述の図２の場合と同様に、クリップ部１０９は、ゲート接地型増幅器２０９およびソース接地型増幅器２１０が垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲を制限する第１状態となる。

一方、信号電位を読み出す信号読出動作において、トランジスタ２１１にクリップ電位として電位ＶＣＬＩＰＬが供給され、電流源負荷２１２のトランジスタの制御端子にはＧＮＤ電位が供給される。つまり、電流源負荷２１２は、電流源として定電流を流す動作を非アクティブ化する。また、電流源負荷２１２のトランジスタの制御端子にＧＮＤ電位が供給されることによって、電流源負荷２１２のトランジスタは、定電流モードよりも２つの主端子の間の抵抗値が小さくなるオンモードで動作する。これによって、ノード２１５の電位は、電源配線ＶＤＤと略同じ電位となる。この結果、ソース接地型増幅器２１０のトランジスタはオフ状態となる。つまり、ソース接地型増幅器２１０の出力が、非アクティブとなる。この場合、ゲート接地型増幅器２０９のトランジスタ２１１が、垂直出力線１０５の電位の変化可能な範囲を制限するクリップ回路として機能する。つまり、制御部１０３が電流源負荷２１２のトランジスタの制御端子の電位を制御し、ノード２１５の電位を制御することによって、クリップ部１０９が第１状態または第２状態に制御される。図５に示される構成は、図２に示される構成よりも回路規模を小さくしつつ、図２に示される構成と同様の効果を得ることが可能となる。

図７は、クリップ部１０９の図５に示される構成の変形例である。図７に示される構成において、図５に示されるクリップ部１０９に対して、ノード２１５が、電源配線ＶＤＤにスイッチ４００を介して接続されている。スイッチ４００を非導通とすることによって、上述の図５に示される構成と同様に、電流源負荷２１２のトランジスタが定電流モードで動作し、クリップ部１０９は第１状態となる。また、スイッチ４００を導通させることによって、ノード２１５の電位は、電源配線ＶＤＤと略同じ電位となり、クリップ部１０９は第２状態となる。これによって、電流源負荷２１２のトランジスタの制御端子に供給する電位ＶＢを変化させることなく、スイッチ４００の動作のみでクリップ部１０９を、第１状態または第２状態に切り替えることが可能となる。つまり、ノード２１５の電位を制御することによって、クリップ部１０９の動作が、第１状態と第２状態との間で制御される。

上述したように、列読出回路１０６に増幅回路が配される場合がある。図８は、列読出回路１０６内に含まれる増幅回路５００の例を示している。増幅回路５００は、反転増幅器５０１、容量ＣＩＮ、ＣＦＢ１、ＣＦＢ２、スイッチＳ１、Ｓ２を含む。反転増幅器５０１の入力端子には容量ＣＩＮを介して垂直出力線１０５が接続されている。反転増幅器５０１の入力端子と出力端子との間には、スイッチＳ１と、容量ＣＦＢ１と、直列に接続されたスイッチＳ２および容量ＣＦＢ２と、が並列に接続される。容量ＣＦＢ１は、フィードバック容量として作用する。スイッチＳ２のオンとオフとは、設定信号ＡＴＴによって制御され、Ｈレベルの場合にスイッチＳ２がオンとなり、容量ＣＦＢ２がフィードバック容量として作用する。スイッチＳ１は、制御部１０３から送信される制御信号ＰＣＲＥＳがＨレベルの場合にオンとなり、容量ＣＦＢ１、ＣＦＢ２に蓄積された電荷がリセットされる。一例として、本実施形態の容量ＣＩＮ、ＣＦＢ１、ＣＦＢ２の容量値をそれぞれ４Ｃ、Ｃ、３Ｃとする。そのため、スイッチＳ２がオフの場合に増幅回路５００のゲインは４倍に設定され、スイッチＳ２がオンの場合に増幅回路５００のゲインは１倍に設定される。つまり、増幅回路５００は、増幅率が変化可能な構成を有している。

反転増幅器５０１は、設定されたゲインで垂直出力線１０５の信号を増幅することによって得られた信号を増幅信号Ｖａｍｐとして出力する。判定回路５０２は、増幅信号Ｖａｍｐの出力レベルを判定し、その結果に応じて設定信号ＡＴＴをＬレベルもしくはＨレベルとして生成する回路である。増幅信号Ｖａｍｐは、ＡＤ変換部５０３、メモリ部５０４を介して出力回路１０８へ転送される。ここで、容量ＣＩＮ、ＣＦＢ１、ＣＦＢ２の容量値は、増幅回路５００に設定したいゲインによって適宜設定される。

図９を用いて増幅回路５００の動作タイミングを説明する。増幅回路５００のスイッチＳ２は初期状態でオフとし、垂直出力線１０５に出力された信号ΔＶｖｌは、増幅信号Ｖａｍｐに反転増幅器５０１の基準出力レベルに対して信号ΔＶ１として出力される。次に判定回路５０２が、増幅信号Ｖａｍｐの信号ΔＶ１が所定の判定値Ｖｊを上回る場合、時刻ｔ４において設定信号ＡＴＴにＨレベルを出力する。その信号を受けて、スイッチＳ２はオンになり、増幅回路５００のゲインが１倍に変わる。このような動作を行った場合の垂直出力線１０５と撮像装置１００から出力されるデジタル信号値との関係を図１０に示す。ここで、垂直出力線１０５の信号ΔＶｖｌとする。信号△Ｖｖｌは、画素１０１へ入射した光の光量に対応する。垂直出力線１０５の信号Ｖｖｌが、画素１０１をリセットした際の信号に応じた値である場合、信号ΔＶｖｌは、例えばゼロとなる。信号ΔＶｖｌが小さい場合、増幅回路５００の出力が所定の判定値Ｖｊより小さいため、ゲインが４倍となる。図１０において、これを曲線６０１で示す。一方、信号ΔＶｖｌが大きくなり、増幅回路５００の出力が所定の判定値Ｖｊを超える他場合、ゲインが１倍となる。ゲインが１倍の場合の出力を、デジタル処理で４倍した状態を曲線６０２で示す。本来、曲線６０１と曲線６０２とは、ゲインの切り替えポイントでつながった特性である曲線６０３の特性となることが期待される。しかし、容量ＣＦＢ２を接続することによって発生するスイッチＳ２のフィードスルーなどによって、４倍のゲインで増幅された信号と、１倍のゲインで増幅された信号と、は互いに異なるオフセットを有する。そのため、図１０に示すように、ゲイン設定が切り替わる信号ΔＶｖｌの値において、曲線６０２のデジタル信号と曲線６０１のデジタル信号との間にαのずれが生じる。曲線６０３は、理論値通り４倍になった表記をしているが、ゲイン成分についても理論値通りの４倍に対して、ずれが生じる。

そこで、ずれを補正する補正値を求めるために、垂直出力線１０５にテスト信号を入力し、テスト信号に対する出力を得る。これによって、補正値を求めることが可能である。一例として、垂直出力線１０５に外部からある振幅（テスト信号１）を入力し、４倍出力（Ｄ１）と１倍（Ｄ２）を取得する。さらに、Ｄ１、Ｄ２を取得した際とは異なる振幅（テスト信号２）で同様に４倍（Ｄ３）と１倍（Ｄ４）を取得する。この場合、以下のような関係となり、補正値を求めることが可能である。
α＝Ｄ１－β×４×Ｄ２ ・・・ オフセット成分
β＝（Ｄ３－Ｄ１）／（４×（Ｄ４－Ｄ２）） ・・・ ゲイン成分

テスト信号を入力する際の垂直出力線１０５の電位のダイナミックレンジ（動作範囲）は、画素１０１から信号が出力される動作範囲と同等であると、撮像装置１００から出力される信号の精度がより高くなる。テスト信号は、画素１０１からの出力を遮断し、クリップ部１０９から入力することによって、回路素子を増やすことなく補正値を取得することが可能である。

このようなテスト信号をクリップ部１０９から垂直出力線１０５に供給する場合の、クリップ部１０９の入力電位と垂直出力線１０５の電位との関係が、図１１に示される。曲線７００は、クリップ部１０９が上述の第１状態の場合、曲線７０１は、クリップ部１０９が第２状態の場合の特性をそれぞれ示している。また、電位７０２は、画素１０１のリセットレベルの電位を示している。クリップ部１０９からのテスト信号の入力電位が高い領域では、電流源負荷２１２の動作電圧分だけ、電流源負荷２１２のトランジスタの出力変化に応じた出力が垂直出力線１０５に出力されなくなってしまう。一方、曲線７０１は、クリップ部１０９を第２状態としているため、クリップ部１０９からのテスト信号の入力電位が高い場合であっても、電位ドロップがない出力が垂直出力線１０５に出力される。このように、垂直出力線１０５の動作範囲を広げることで、本来の画素１０１のリセットレベルと同等の動作範囲を使用して、増幅回路５００の補正値を取得することができるようになる。つまり、撮像装置１００は、増幅回路５００の補正を行うために、複数の画素１０１のそれぞれの画素から垂直出力線１０５に信号を出力させずに、垂直出力線１０５に入力されたテスト信号を列読出回路１０６に読み出す補正動作を行う期間において、制御部１０３は、クリップ部を第２状態としてもよい。また、この補正動作を画素１０１から信号を出力する前などに行うことによって、フレームごとに補正値を更新することも可能である。

以下、上述の実施形態に係る撮像装置１００の応用例として、撮像装置１００が組み込まれたカメラなどの光電変換システム、自動車などの輸送機器について例示的に説明する。ここで、カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、スマートフォン、パーソナルコンピュータやタブレットのような携帯端末など）も含まれる。

図１２は、光電変換装置の一例である本実施形態の撮像装置１００が組み込まれた光電変換システム１２００の構成を示すブロック図である。光電変換システム１２００の具体例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダー、監視カメラなどが挙げられる。図１２に、上述の撮像装置１００を適用したデジタルスチルカメラの構成例を示す。

図１２に例示した光電変換システム１２００は、撮像装置１００、被写体の光学像を撮像装置１００に結像させるレンズ１２０１、レンズ１２０１を通過する光量を可変にするための絞り１２０２、レンズ１２０１の保護のためのバリア１２０３を有する。レンズ１２０１（および絞り１２０２）は、撮像装置１００に光を集光し、撮像装置１００の撮像面（画素１０１が配される面）へ像を形成する光学系である。

光電変換システム１２００は、また、撮像装置１００から出力される信号の処理を行う信号処理部１２０４を有する。信号処理部１２０４は、必要に応じて入力する信号に対して各種の補正、圧縮を行って出力する信号処理の動作を行う。信号処理部１２０４は、撮像装置１００から出力される信号に対してＡＤ変換処理を実施する機能を備えていてもよい。この場合、撮像装置１００の内部には、必ずしもＡＤ変換回路を有する必要はない。

光電変換システム１２００は、さらに、画像データを一時的に記憶するためのバッファメモリ部１２０５、外部コンピュータなどと通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）１２０６を有する。さらに光電変換システム１２００は、撮像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリなどの記録媒体１２０７、記録媒体１２０７に記録または読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）１２０８を有する。なお、記録媒体１２０７は、光電変換システム１２００に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。

さらに光電変換システム１２００は、各種演算を行うとともにデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部１２０９、撮像装置１００と信号処理部１２０４に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部１２１０を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、光電変換システム１２００は、少なくとも撮像装置１００と、レンズ１２０１などの光学系と、撮像装置１００から出力された出力信号を処理する信号処理部１２０４とを有すればよい。全体制御・演算部１２０９およびタイミング発生部１２１０は、撮像装置１００の制御機能の一部または全部を実施するように構成してもよい。

撮像装置１００は、画像用の信号を信号処理部１２０４に出力する。信号処理部１２０４は、撮像装置１００から出力される画像用の信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。また、信号処理部１２０４は、画像用の信号を用いて、画像を生成する。

上述した撮像装置１００を用いて光電変換システムを構成することによって、画素１０１から垂直出力線１０５に出力される信号のダイナミックレンジを広げることが可能となる。これによって、より良質な画像を取得可能な光電変換システムが実現できる。

また、撮像装置１００が組み込まれたカメラは、監視カメラや、自動車や飛行機、鉄道車両などの輸送機器に搭載される車載カメラなどにも適用されうる。ここでは、撮像装置１００が組み込まれたカメラを輸送機器に適用した例を説明する。輸送機器１３００は、例えば、図１３（ａ）、１３（ｂ）に示す光電変換システム１３０１（車載カメラ）を備えた自動車である。図１３（ａ）は、光電変換システム１３０１、図６（ｂ）は、輸送機器１３００の主な構成例を模式的に示している。図１４は、光電変換システム１３０１の動作を示すフロー図である。

光電変換システム１３０１は、撮像装置１００、画像前処理部１３１５、集積回路１３０３、光学系１３１４を含む。光学系１３１４は、撮像装置１００に被写体の光学像を結像する。撮像装置１００は、光学系１３１４により結像された被写体の光学像を電気信号に変換する。画像前処理部１３１５は、撮像装置１００から出力された信号に対して所定の信号処理を行う。画像前処理部１３１５の機能は、撮像装置１００内に組み込まれていてもよい。本実施形態において、光電変換システム１３０１には、光学系１３１４、撮像装置１００および画像前処理部１３１５が、少なくとも２組設けられており、各組の画像前処理部１３１５からの出力が集積回路１３０３に入力されるようになっている。

集積回路１３０３は、光電変換システム用途向けの集積回路であり、メモリ１３０５を含む画像処理部１３０４、光学測距部１３０６、視差演算部１３０７、物体認知部１３０８、異常検出部１３０９を含む。集積回路１３０３は、撮像装置１００から出力された信号を処理する信号処理部として機能する。画像処理部１３０４は、画像前処理部１３１５の出力信号に対して、現像処理や欠陥補正などの画像処理を行う。メモリ１３０５は、撮像画像の一次記憶、撮像画素の欠陥位置を格納する。光学測距部１３０６は、被写体の合焦や、測距を行う。視差演算部１３０７は、複数の撮像装置１００によって取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う。物体認知部１３０８は、車、道、標識、人等の被写体の認知を行う。異常検出部１３０９は、撮像装置１００の異常を検出すると、主制御部１３１３に異常を発報する。

集積回路１３０３は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などによって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。

主制御部１３１３は、光電変換システム１３０１、車両センサ１３１０、制御ユニット１３２０などの動作を統括・制御する。なお、主制御部１３１３を持たず、光電変換システム１３０１、車両センサ１３１０、制御ユニット１３２０が個別に通信インターフェースを有して、それぞれが通信ネットワークを介して制御信号の送受を行う（例えばＣＡＮ規格）方法も取りうる。

集積回路１３０３は、主制御部１３１３からの制御信号を受け、あるいは、自身の制御部によって、撮像装置１００へ制御信号や設定値を送信する機能を有する。例えば、集積回路１３０３は、撮像装置１００内の各構成を駆動させるための設定などを撮像装置１００に送信する。この設定に応じて、撮像装置１００の制御部１０３は、撮像装置１００内のそれぞれの構成要素を動作させうる。

光電変換システム１３０１は、車両センサ１３１０に接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの自車両走行状態及び自車外環境や他車・障害物の状態を検出することができる。車両センサ１３１０は、視差画像から対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段でもある。また、光電変換システム１３０１は、自動操舵、自動巡行、衝突防止機能などの種々の運転支援を行う運転支援制御部１３１１に接続されている。特に、衝突判定機能に関しては、光電変換システム１３０１や車両センサ１３１０の検出結果を基に他車・障害物との衝突推定・衝突有無を判定する。これにより、衝突が推定される場合の回避制御、衝突時の安全装置起動を行う。

また、光電変換システム１３０１は、衝突判定部での判定結果に基づいて、ドライバーに警報を発する警報装置１３１２にも接続されている。例えば、衝突判定部の判定結果として衝突可能性が高い場合、主制御部１３１３は、ブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなど輸送機器１３００の駆動装置を制御して、衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置１３１２は、音などの警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムやメーターパネルなどの表示部画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。

本実施例では、車両の周囲、例えば、前方または後方を光電変換システム１３０１で撮影する。図１３（ｂ）に、車両前方を光電変換システム１３０１で撮像する場合の光電変換システム１３０１の配置例を示す。

２つの撮像装置１００は、輸送機器１３００の前方に配置される。具体的には、輸送機器１３００の進退方位または外形（例えば車幅）に対する中心線を対称軸に見立て、その対称軸に対して２つの撮像装置１００が線対称に配置される。この配置によって、輸送機器１３００と被写対象物との間の距離情報の取得や衝突可能性の判定を行う上で、判定の精度がより高くなりうる。また、撮像装置１００は、運転者が運転席から輸送機器１３００の外の状況を視認する際に運転者の視野を妨げない配置でありうる。警報装置１３１２は、運転者の視野に入りやすい配置であってもよい。

次に、光電変換システム１３０１における撮像装置１００の故障検出動作について、図１４を用いて説明する。撮像装置１００の故障検出動作は、図１４に示すステップＳ１４１０～Ｓ１４８０に従って実施される。

ステップＳ１４１０は、撮像装置１００のスタートアップ時の設定を行うステップである。すなわち、光電変換システム１３０１の外部（例えば、主制御部１３１３）または光電変換システム１３０１の内部から、撮像装置１００の動作のための設定を送信し、撮像装置１００の撮像動作および故障検出動作を開始する。

次いで、ステップＳ１４２０において、有効画素から画素信号を取得する。また、ステップＳ１４３０において、故障検出用に設けた故障検出画素からの出力値を取得する。この故障検出画素は、有効画素と同じく光電変換部を備える。この光電変換部には、所定の電圧が書き込まれる。故障検出用画素は、この光電変換部に書き込まれた電圧に対応する信号を出力する。なお、ステップＳ１４２０とステップＳ１４３０とは逆でもよい。

次いで、ステップＳ１４４０において、故障検出画素の出力期待値と、実際の故障検出画素からの出力値との該非判定を行う。

ステップＳ１４４０における該非判定の結果、出力期待値と実際の出力値とが一致している場合は、ステップＳ１４５０に移行し、撮像動作が正常に行われていると判定し、処理ステップがステップＳ１４６０へと移行する。ステップＳ１４６０では、走査行の画素信号をメモリ１３０５に送信して一次保存する。そののち、ステップＳ１４２０に戻り、故障検出動作を継続する。

一方、ステップＳ１４４０における該非判定の結果、出力期待値と実際の出力値とが一致していない場合は、処理ステップはステップＳ１４７０に移行する。ステップＳ１４７０において、撮像動作に異常があると判定し、主制御部１３１３、または、警報装置１３１２に警報を発報する。警報装置１３１２は、表示部に異常が検出されたことを表示させる。その後、ステップＳ１４８０において撮像装置１００を停止し、光電変換システム１３０１の動作を終了する。

なお、本実施形態では、１行毎にフローチャートをループさせる例を例示したが、複数行毎にフローチャートをループさせてもよいし、１フレーム毎に故障検出動作を行ってもよい。

ここで、ステップＳ１４７０の警報の発報は、無線ネットワークを介して、車両の外部に通知するようにしてもよい。

また、本実施形態では、他の車両と衝突しない制御および故障検出動作を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。さらに、光電変換システム１３０１は、自動車などの車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）など、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：撮像装置、１０１：画素、１０３：制御部、１０５：垂直出力線、１０６：列読出回路、１０９：クリップ部

Claims (20)

1. 複数行、複数列に配された複数の画素と、前記複数の画素から信号が出力される複数の垂直出力線と、前記複数の垂直出力線に出力された信号が読み出される列読出回路と、前記複数の垂直出力線のうち対応する垂直出力線の電位を制限する複数のクリップ部と、制御部と、を含む光電変換装置であって、
   前記複数のクリップ部のそれぞれは、所定の電位と前記垂直出力線の電位とに応じた増幅信号を出力する第１回路と、前記増幅信号に応じた電流を前記垂直出力線に供給する第２回路と、を含み、
   前記制御部は、前記複数のクリップ部のそれぞれを、
   前記第１回路および前記第２回路を用いて前記垂直出力線の電位の変化可能な範囲を制限する第１状態と、
   前記第２回路の出力を非アクティブとして前記垂直出力線の電位の変化可能な範囲を制限する第２状態と、
   を含む複数の状態から選択された所定の状態に制御することを特徴とする光電変換装置。
2. 前記第２状態において、前記複数のクリップ部のそれぞれが、前記垂直出力線の電位を制限するクリップ回路として機能することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
3. 前記複数の画素のそれぞれは、光電変換部および前記光電変換部で生じた電荷が転送される浮遊拡散部を含み、
   信号を前記複数の画素から前記列読出回路が読み出す読出動作の期間において、前記光電変換装置は、前記浮遊拡散部をリセットした際の前記浮遊拡散部の電荷に応じた信号を読み出すリセット読出動作と、前記光電変換部で生じた電荷を、前記浮遊拡散部を介して読み出す信号読出動作と、を行い、
   前記制御部は、前記リセット読出動作と前記信号読出動作との間で、前記複数のクリップ部のそれぞれを前記第１状態または前記第２状態に切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
4. 前記制御部は、
   前記リセット読出動作において、前記複数のクリップ部のそれぞれを前記第１状態とし、
   前記信号読出動作において、前記複数のクリップ部のそれぞれを前記第２状態とすることを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
5. 前記列読出回路は、前記複数の垂直出力線のそれぞれの垂直出力線に出力された信号を増幅する増幅回路を含み、
   前記増幅回路は、増幅率が変化可能な構成を有し、
   前記制御部は、前記増幅率に応じて前記複数のクリップ部のそれぞれを前記第１状態または前記第２状態に制御することを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
6. 前記制御部は、
   前記増幅率が第１増幅率の場合、前記複数のクリップ部のそれぞれを前記第１状態とし、
   前記増幅率が前記第１増幅率よりも小さい第２増幅率の場合、前記複数のクリップ部のそれぞれを前記第２状態とすることを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
7. 前記列読出回路は、前記複数の垂直出力線のそれぞれの垂直出力線に出力された信号を増幅する増幅回路を含み、
   前記増幅回路は、増幅率が変化可能な構成を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光電変換装置。
8. 前記光電変換装置は、前記増幅回路の補正を行うために、前記複数の画素のそれぞれの画素から前記垂直出力線に信号を出力させずに、前記垂直出力線に入力されたテスト信号を前記列読出回路に読み出す補正動作をさらに行い、
   前記補正動作を行う期間において、前記制御部は、前記複数のクリップ部のそれぞれを前記第２状態とすることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の光電変換装置。
9. 前記テスト信号が、前記複数のクリップ部のそれぞれから入力されることを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置。
10. 前記第１状態において、前記第１回路および前記第２回路が、前記垂直出力線の電位を制限する第１クリップ回路として機能し、
    前記複数のクリップ部のそれぞれは、前記第２状態において前記垂直出力線の電位を制限する第２クリップ回路をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の光電変換装置。
11. 前記第１回路が、ゲート接地型増幅器を含み、
    前記ゲート接地型増幅器は、所定の電流を流すための電流源負荷と、２つの主端子のうち一方が前記電流源負荷に接続する第１ノードに接続され、他方が前記垂直出力線に接続する第２ノードに接続され、制御端子に前記所定の電位が印加されるトランジスタと、を含み、
    前記第２回路が、ソース接地型増幅器を含み、
    前記ソース接地型増幅器は、２つの主端子のうち一方が電源配線に接続され、他方が前記第２ノードに接続され、制御端子が前記第１ノードに接続されるトランジスタを含み、
    前記複数のクリップ部のそれぞれは、前記垂直出力線と前記第２ノードとの間にスイッチを含み、
    前記制御部が、
    前記スイッチを導通させることによって、前記第１状態となり、
    前記スイッチを非導通とすることによって、前記第２状態となることを特徴とする請求項１０に記載の光電変換装置。
12. 前記第１状態において、前記第１回路および前記第２回路が、前記垂直出力線の電位を制限するクリップ回路として機能し、
    前記第２状態において、前記第１回路が、前記垂直出力線の電位を制限するクリップ回路として機能することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の光電変換装置。
13. 前記第１回路が、ゲート接地型増幅器を含み、
    前記ゲート接地型増幅器は、所定の電流を流すための電流源負荷と、２つの主端子のうち一方が前記電流源負荷に接続する第１ノードに接続され、他方が前記垂直出力線に接続する第２ノードに接続され、制御端子に前記所定の電位が印加されるトランジスタと、を含み、
    前記第２回路が、ソース接地型増幅器を含み、
    前記ソース接地型増幅器は、２つの主端子のうち一方が電源配線に接続され、他方が前記第２ノードに接続され、制御端子が前記第１ノードに接続されるトランジスタを含むことを特徴とする請求項１２に記載の光電変換装置。
14. 前記制御部が、前記第１ノードの電位を制御することによって、前記複数のクリップ部のそれぞれが前記第１状態または前記第２状態に制御されることを特徴とする請求項１３に記載の光電変換装置。
15. 前記電流源負荷が、２つの主端子のうち一方が前記電源配線に接続され、他方が前記第１ノードに接続された負荷トランジスタを含み、
    前記制御部が、前記負荷トランジスタの制御端子の電位を制御することによって、前記第１ノードの電位が制御されることを特徴とする請求項１４に記載の光電変換装置。
16. 前記制御部が、
    前記負荷トランジスタを前記所定の電流を流す定電流モードで動作させることによって、前記第１状態となり、
    前記負荷トランジスタを前記定電流モードよりも前記負荷トランジスタの２つの主端子の間の抵抗値が小さくなるオンモードで動作させることによって、前記第２状態となることを特徴とする請求項１５に記載の光電変換装置。
17. 前記第１ノードが、前記電源配線にスイッチを介して接続され、
    前記制御部が、
    前記スイッチを非導通とすることによって、前記第１状態となり、
    前記スイッチを導通させることによって、前記第２状態となることを特徴とする請求項１４に記載の光電変換装置。
18. 前記所定の電位が、前記第１状態と前記第２状態とで異なる電位であることを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項に記載の光電変換装置。
19. 請求項１乃至１８の何れか１項に記載の光電変換装置と、
    前記光電変換装置の撮像面へ像を形成する光学系と、
    前記光電変換装置から出力された信号を処理する信号処理部と、
    を備えることを特徴とする光電変換システム。
20. 駆動装置を具備する輸送機器であって、請求項１乃至１８の何れか１項に記載の光電変換装置を搭載し、前記光電変換装置で得られた情報に基づいて前記駆動装置を制御する制御装置を備えることを特徴とする輸送機器。

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