具体实施方式

本公开的一个方式的概要如下。

[项目1]

一种摄像装置，其中，具备：

多个像素，分别具有电荷蓄积区域和读出电路，蓄积与曝光量相应的电荷；

第一帧存储器；

第二帧存储器；

图像处理电路；以及

第一光源，射出在第一波长具有峰值的红外线，

第一帧存储器暂时保持经由读出电路读出的第一模拟信号所对应的第一数字信号，

第二帧存储器暂时保持第二模拟信号所对应的第二数字信号，所述第二模拟信号与在继与第一模拟信号相关的读出期间之后的第一曝光期间被蓄积于像素的电荷量相应，

所述图像处理电路输出第一差分与第二差分的差分，所述第一差分是第三模拟信号所对应的第三数字信号与所述第二数字信号的差分，所述第二差分是所述第二数字信号与所述第一数字信号的差分，所述第三模拟信号与在所述第一曝光期间和所述第一曝光期间的后一个的第二曝光期间中累积并蓄积于所述像素的电荷量相应，

第一曝光期间和第二曝光期间中的至少一方包含第一光源被接通的期间。

根据项目1的结构，能够在消除随机噪声的同时，实质上还消除例如由于环境光的光电转换而生成的电荷的影响，取得基于在一方的曝光期间有意地照射到被摄体的特定的光的图像。

[项目2]

根据项目1所述的摄像装置，其中，第一模拟信号是表现与像素相关的复位电平的复位信号。

[项目3]

根据项目1或2所述的摄像装置，其中，第一光源在第一曝光期间和第二曝光期间中的第二曝光期间被接通。

根据项目3的结构，以消除了复位噪声的影响的形式得到实质上表现通过仅在从第一光源照射的光之下的拍摄而得到的图像的数字信号或者像素值。

[项目4]

根据项目3所述的摄像装置，其中，

还具备射出在与第一波长不同的第二波长具有峰值的光的第二光源，

第一曝光期间包含第二光源被接通的期间。

[项目5]

根据项目1至4中任一项所述的摄像装置，其中，

各像素具有：

半导体基板，设置有读出电路；以及

光电转换部，位于半导体基板的上方，且与读出电路电连接。

在下文中，将参照附图详细说明本公开的实施方式。另外，以下说明的实施方式均表示总括性或具体的例子。在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一个例子，主旨并非限定本公开。在本说明书中说明的各种方式只要不产生矛盾，就能够相互组合。另外，关于以下的实施方式中的构成要素中的、未记载于表示最上位概念的独立权利要求书中的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。在以下的说明中，具有实质上相同功能的构成要素用共通的参照附图标记表示，有时省略说明。另外，为了避免附图过于复杂，有时省略一部分要素的图示。

(摄像装置的实施方式)

图1概略地表示本公开的一实施方式的摄像装置的例示性的结构。图1所示的摄像装置100分别包括多个像素Px，所述多个像素Px在其一部分具有支承于半导体基板110的光电转换部。即，在本公开的实施方式中，作为摄像装置100，例示具有所谓的层叠型的结构的摄像装置。

多个像素Px例如通过二维地排列于半导体基板110而形成摄像区域。像素Px的数量以及配置并不限定于图1所示的例子，可以是任意的。例如，通过一维地排列多个像素Px，能够将摄像装置100用作线传感器。如后面参照附图详细说明的那样，半导体基板110具有与各像素Px对应地形成的多个读出电路。

摄像装置100具有多个行信号线R_i和多个输出信号线S_j。在图1中，多个像素Px排列成m行n列，多个行信号线R_i包含与像素Px的多个行对应地配置的m条行信号线R_i(i＝0，1，2，…，m-2，m-1)。同样地，多个输出信号线S_j包含与像素Px的多个列对应地配置的n条输出信号线S_j(j＝0，1，2，…，n-2，n-1)。此处，m和n独立地表示1以上的整数。

多个行信号线R_i分别与属于同一行的1个以上的像素Px电连接。这些行信号线R_i与行扫描电路130连接。此外，也可能对多个像素Px的每行设置2条以上的信号线。同样地，多个输出信号线S_j分别与属于同一列的1个以上的像素Px的读出电路电连接。在多个输出信号线S_j连接有模拟-数字转换电路140以及数字输出接口160。从数字输出接口160输出从各列的像素Px的读出电路读出的信号。为了简化，以下将模拟-数字转换电路140简称为“A/D转换电路140”，将数字输出接口160简称为“接口160”。

在图1所例示的结构中，摄像装置100还具有连接在A/D转换电路140与接口160之间的数字存储器150。数字存储器150暂时保持从多个像素Px读出的一行的量的信号。通过使数字存储器150介于A/D转换电路140与接口160之间，能够以行单位更高速地执行数字信号的输出。

在接口160连接有图像处理电路170。图像处理电路170根据需要对从接口160输出的数字信号执行伽马校正、颜色插值处理、空间插值处理、自动白平衡等处理。图像处理电路170例如能够通过DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)、ISP(ImageSignal Processor：图像信号处理器)、FPGA(field-programmable gate array：现场可编程门阵列)等来实现。在图1所例示的结构中，摄像装置100还包括与图像处理电路170连接的液晶显示器或有机EL显示器等显示装置180。显示装置180将基于通过拍摄得到的数字信号的图像提示给摄像装置100的用户。

在图1所例示的结构中，图像处理电路170具有第一帧存储器172及第二帧存储器174。第一帧存储器172及第二帧存储器174分别暂时保持从接口160输出的、相当于1帧的数字数据。在第一帧存储器172及第二帧存储器174中存放不同的1帧量的数字数据。如后所述，图像处理电路170执行保持于第一帧存储器172的数字信号与保持于第二帧存储器174的数字信号之间的差分处理。

并且，在该例中，摄像装置100具有光源200。在本公开的典型的实施方式中，光源200是射出红外线的红外光源。作为光源200，也可以使用红外激光器。特别地，可有利地使用被称作人眼安全(Eyesafe)的、发射1.4微米附近的波长区域的光的光源作为光源200。另外，在本说明书中，为了方便，有时将包含红外线和紫外线的全部电磁波表现为“光”。

光源200的接通和断开由光源控制装置210控制。上述图像处理电路170接收从摄像装置100的例如外部提供的指令数据、时钟等，将与来自像素Px的信号的读出同步的发光定时信号供给到光源控制装置210。即，在本公开的实施方式中，光源200构成为与来自多个像素Px的信号的读出同步地进行动作。光源控制装置210包括开关元件，该开关元件基于来自图像处理电路170的发光定时信号来控制接通和断开。

另外，在该例中，在图像处理电路170电连接有控制电路250。图像处理电路170还向控制电路250提供垂直同步信号、水平同步信号等控制信号。在控制电路250连接有行扫描电路130和A/D转换电路140，并且控制电路250控制摄像装置100的整体。控制电路250例如由包括1个以上的处理器的微控制器实现，典型的是具有定时发生器。控制电路250向行扫描电路130和A/D转换电路140供给驱动信号。在图1中，从朝向控制电路250延伸的箭头以及从控制电路250延伸的箭头分别示意性地表现向控制电路250的输入信号以及来自控制电路250的输出信号。控制电路250也可以包含1个以上的存储器。

如后面参照附图详细说明的那样，在本公开的典型的实施方式中，通过数字处理来计算从接口160输出的第一数字信号、和表现与将第一曝光期间包含在其一部分的某帧期间相关的图像的第二数字信号之间的差分。在此，第一数字信号例如是在第一曝光期间的开始前执行的复位动作后从各像素读出的复位信号所对应的数字信号。第一数字信号包含复位噪声，另外，由于继复位信号的读出之后执行像素的曝光，因此作为结果，第二数字信号也包含与第一数字信号相同的复位噪声。因此，第一和第二数字信号间的差分实质上不包含复位噪声。

在本公开的典型的实施方式中，还通过数字处理来计算第三数字信号和第二数字信号之间的差分，所述第三数字信号表现与前述的帧期间的后一个的帧期间，且是将第二曝光期间包含在其一部分的帧期间相关的图像。在此，在这2个相互邻接的帧期间之间不执行像素Px的复位动作。因此，在这些帧期间中的、之后的帧期间中的读出期间从各像素读出的信号是与在第一曝光期间和第二曝光期间累积并蓄积的总电荷量相应的信号。第三数字信号也与第二数字信号同样地包含复位噪声。通过在第三数字信号与第二数字信号之间取得差分，该复位噪声的影响实质上被消除。

第一曝光期间及第二曝光期间的一方包含光源200被接通的期间，在第一曝光期间及第二曝光期间的另一方，光源200成为断开的状态。即，第二及第三数字信号中的一方是基于在来自太阳光或者照明器具的光等环境光下从被摄体反射的光的信号，另一方是基于在环境光中有意地重叠了例如红外光的光之下从被摄体反射的光的信号。因此，如后面详细说明的那样，通过进一步计算第一及第二数字信号间的第一差分和第二及第三数字信号间的第二差分之间的差分，实质上能够得到表现基于来自在一方的曝光期间中从光源有意地照射到被摄体的光的被摄体的反射光的图像的图像数据。而且，从第一差分和第二差分实质上除去了复位噪声的影响。即，根据本公开的实施方式，能够在消除随机噪声的同时，实质上还消除例如由于环境光的光电转换而生成的电荷的影响，取得基于在一方的曝光期间有意地照射到被摄体的特定的光的图像。

(像素Px的例示性的电路结构)

图2表示摄像装置100的例示性的电路结构。为了简单起见，在图2中，从包含于图1所示的摄像区域的多个像素Px中取出4个而示意性地示出。这4个像素Px包括排列成2行2列的第一像素Px1、第二像素Px2、第三像素Px3以及第四像素Px4。这些像素之中，第一像素Px1及第二像素Px2位于同一行，另一方面，第三像素Px3及第四像素Px4位于与第一像素Px1及第二像素Px2不同的同一行。像素的基本电路结构在这些像素Px1～Px4之间是共通的，因此以下，关注第一像素Px1来说明各像素的例示性的结构。

第一像素Px包括光电转换部10和与光电转换部10电连接的读出电路20。如后所述，光电转换部10具有像素电极、对置电极、以及被这些电极夹着的光电转换层。各像素的光电转换部10具有与连接于电压供给电路190的电压线192的电连接，在摄像装置100的动作时，构成为能够在像素电极与对置电极之间施加规定的电压。电压供给电路190只要构成为能够在摄像装置100的动作时向各像素的光电转换部10施加规定的电压即可，并不限定于特定的电源电路。电压供给电路190可以是生成规定的电压的电路，也可以是将从其他电源供给的电压转换为规定的电压的电路。电压供给电路190也可以是行扫描电路130的一部分。

在图2所例示的结构中，读出电路20包括信号检测晶体管22、地址晶体管24以及复位晶体管26。信号检测晶体管22、地址晶体管24以及复位晶体管26典型的是形成于半导体基板110的场效应晶体管，以下，对将N沟道MOSFET用于这些晶体管的例子进行说明。

信号检测晶体管22的栅极与光电转换部10的像素电极连接。信号检测晶体管22的源极经由地址晶体管24与对应的输出信号线S_j连接。在此，第一像素Px1及第四像素Px4属于同一列，这些像素的读出电路20所包含的信号检测晶体管22的源极都与同一输出信号线S_j电连接。如图2示意性所示，A/D转换电路140能够具有列信号处理电路143等的对每个输出信号线S_j设置的多个要素。这些多个要素分别与多个输出信号线中的对应的1个连接。另一方面，信号检测晶体管22的漏极与电源线194连接。电源线194通过在摄像装置100的动作时被施加3.3V左右的电源电压VDD而作为源极跟随器电源发挥功能。

地址晶体管24的栅极与行信号线R_i连接。行扫描电路130通过对行信号线R_i施加的电压电平的控制，切换地址晶体管24的导通和截止。由此，行扫描电路130能够从属于所选择的行的像素Px向对应的输出信号线读出信号。

在该例中，读出电路20包括复位晶体管26。复位晶体管26的漏极和源极中的一方与节点FD连接，该节点FD将光电转换部10与信号检测晶体管22的栅极电连接。复位晶体管26的漏极和源极中的另一方与复位电压线196连接。复位电压线196与复位电压供给电路198连接。在摄像装置100的动作时，规定的复位电压V_RST从复位电压供给电路198施加于复位电压线196。作为复位电压V_RST，例如使用0V或0V附近的电压。复位电压供给电路198只要构成为能够在摄像装置100的动作时向各像素施加规定的复位电压即可，与电压供给电路190同样地不限定于特定的电源电路。复位电压供给电路198可以是独立于电压供给电路190的电路，也可以复位电压供给电路198和电压供给电路190中的一方是另一方的一部分。

与多个像素Px对应地设置多个复位信号线Q_i。如图所示，典型地，属于同一行的多个像素Px的复位晶体管26的栅极共同连接有1个复位信号线Q_i。在该例中，复位信号线Q_i具有与行扫描电路130的连接。因此，行扫描电路130能够通过对复位信号线Q_i施加的电压电平的控制，以多个像素Px的行单位将复位晶体管26导通，将复位晶体管26导通的像素Px的节点FD的电位复位为V_RST。

(像素Px的器件结构)

图3示意性地表示第一像素Px1的器件结构。概略地，第一像素Px1包括形成有读出电路20的半导体基板110和支承于半导体基板110的光电转换部10。如图3所示，典型地，覆盖读出电路20的绝缘层50配置在半导体基板110与光电转换部10之间。

光电转换部10包括支承于绝缘层50的像素电极11、透光性的对置电极13、以及位于像素电极11与对置电极13之间的光电转换层12。像素电极11与光电转换层12相比位于半导体基板110的附近，可以由铝、铜等金属、金属氮化物、或者通过掺杂杂质而被赋予导电性的多晶硅等形成。如图3所示，像素电极11通过从相邻的其他像素的像素电极11空间地分离而从它们电分离。

对置电极13位于来自被摄体的光到来的一侧。对置电极13是由ITO等导电性材料形成的透光性的电极。另外，本说明书中的“透光性”的用语是指透过光电转换层12可吸收的波长的光的至少一部分，不是必须遍及可见光的整个波长范围地使光透过。在对置电极13的与光电转换层12相反一侧的主面上，可以配置滤色器等光学滤波器、微透镜等。

典型地，对置电极13以跨多个像素而连续的单一的电极层的形式设置。前述电压线192与光电转换部10的对置电极13连接。在图2中，图示为在多个像素的每个光电转换部10连接有电压线192，但典型的是，各像素的对置电极13是在多个像素之间连续的单一的透光性的电极的一部分。因此，各像素的对置电极13基本上是等电位，并非必须是电压线192分支为多条而成的配线。

光电转换层12由有机材料或非晶硅等无机材料形成，接受透过了对置电极13的光的入射而产生电荷对。与对置电极13同样地，典型的是，光电转换层12以跨多个像素而连续的单一的光电转换结构的形式设置。即，各像素中的光电转换层12可以是遍及多个像素连续地形成的光电转换层的一部分。

作为光电转换材料，通过选择1种以上的适当的材料来形成光电转换层12，例如能够在可见区域和红外区域这两者中得到表示灵敏度的光电转换层12。这样的材料例如在国际公开第2018/025544号中详细地进行了说明。为了参考，将国际公开第2018/025544号的公开内容全部引用于本说明书。光电转换层12可以由量子点和/或纳米管构成。或者，光电转换层12也可以含有量子点和/或纳米管作为光电转换材料。光电转换层12也可以包含由有机材料构成的层和由无机材料构成的层。

位于半导体基板110与光电转换部10之间的绝缘层50例如包含分别由二氧化硅形成的多个绝缘层。如图3示意性所示，在绝缘层50的内部设置有多层配线，该多层配线至少包含一端与光电转换部10的像素电极11连接的导电结构52。导电结构52可以包含由铜等金属形成的通孔和配线以及由多晶硅形成的插头。在图示的例子中，导电结构52的另一端与形成于半导体基板110的杂质区域111电连接。

除了杂质区域111之外，半导体基板110还具有杂质区域112、113、114以及115。半导体基板110还具有将按每个像素Px设置的读出电路20在像素Px间电分离的元件分离区域116。以下，例示P型硅基板作为半导体基板110。半导体基板110也可以是在表面设置有半导体层的绝缘基板等。

杂质区域111、112、113、114以及115分别典型地为N型的扩散区域。在这些杂质区域中，连接有导电结构52的杂质区域111作为复位晶体管26的源极区域及漏极区域中的一方发挥功能。复位晶体管26还包括作为源极区域及漏极区域中的另一方发挥功能的杂质区域112、半导体基板110上的栅极绝缘层26g、以及栅极绝缘层26g上的栅极电极26e。虽然在图3中省略了图示，但在杂质区域112连接有上述的复位电压线196。

信号检测晶体管22包括杂质区域113及杂质区域114、半导体基板110上的栅极绝缘层22g、以及栅极绝缘层22g上的栅极电极22e。杂质区域113作为信号检测晶体管22的漏极区域发挥功能，杂质区域114作为信号检测晶体管22的源极区域发挥功能。在杂质区域113连接有上述的电源线194。如图3示意性所示，元件隔离区域116还设置在信号检测晶体管22和复位晶体管26之间。

地址晶体管24包括杂质区域114及杂质区域115、半导体基板110上的栅极绝缘层24g、以及栅极绝缘层24g上的栅极电极24e。杂质区域114及杂质区域115分别作为地址晶体管24的漏极区域及源极区域发挥功能。在图3所例示的结构中，地址晶体管24与信号检测晶体管22共用杂质区域114。在杂质区域115连接有上述的多个输出信号线S_j中的对应的1个。

绝缘层50覆盖这些信号检测晶体管22、地址晶体管24以及复位晶体管26。如图3示意性所示，绝缘层50中的导电结构52在与信号检测晶体管22的栅极电极22e之间也具有电连接。即，各像素中的导电结构52具有将光电转换部10的像素电极11与包含形成于半导体基板110的信号检测晶体管22等的读出电路20相互电连接的功能。

并且，导电结构52还具有作为暂时蓄积由像素电极11收集的电荷即信号电荷的电荷蓄积区域的一部分的功能。如参照图2所说明的那样，电压供给电路190经由电压线192对各像素的光电转换部10施加规定的电压。例如，通过对光电转换部10的对置电极13施加电压，能够在曝光期间向对置电极13与像素电极11之间施加规定的电位差ΔV。例如，通过以像素电极11为基准，以对置电极13的电位高于像素电极11的电位的方式向对置电极13施加电压，能够通过像素电极11收集由于光的入射而在光电转换层12中生成的正和负的电荷中的具有正极性的电荷例如空穴作为信号电荷。信号电荷被暂时蓄积在将导电结构52包含在其一部分的电荷蓄积区域中。与导电结构52同样地，形成于半导体基板110的杂质区域111、光电转换部10的像素电极11、以及信号检测晶体管22的栅极电极22e也作为暂时蓄积信号电荷的电荷蓄积区域的一部分发挥功能。

(摄像装置100的例示性的驱动方法)

图4是用于说明本公开的一实施方式的摄像装置的驱动方法的一例的图。在图4中，最上面的图表示垂直同步信号VD的脉冲。垂直同步信号VD的脉冲的上升沿表示将用于蓄积信号电荷的曝光期间包含在其一部分的帧期间的开始。在图4中，从上方起第二个图表示水平同步信号HD的脉冲。从某脉冲的上升到下一个脉冲的上升的期间对应于1个水平扫描期间即1H。在图4中，从上方起的第三个图示出了光源控制装置210对光源200的接通和断开的定时。

在图4中，表示摄像区域所包含的多个像素Px的动作的多个块也一并示于1个图。为了简化，在此，将多个像素Px的行数设为第0行R₀～第五行R₅这6行，通过多个矩形的块示意性地示出了像素Px的动作。在图4中，例如白色矩形的块示意性地表示帧期间中的曝光期间，附加有垂直线的阴影的矩形的块表示相当于暗时的信号电平的复位电平的读出的期间。另外，附加有斜线的阴影的矩形的块表示表现被摄体的图像的像素信号的读出的期间。

图4示出了基于多个像素的每行执行曝光以及信号的读出的、所谓的基于卷帘快门的动作的一例。这里，首先，关注第0行R₀～第五行R₅中的第0行R₀。在图像的取得中，首先，执行各像素Px的电荷蓄积区域的复位。在图4所示的例子中，基于垂直同步信号VD，在时刻t0开始属于第0行R₀的多个像素的复位。

具体而言，通过使复位晶体管26导通，使节点FD的电位与复位电压线196的电位对齐。即，将光电转换部10的像素电极11的电压设为复位电压V_RST。如根据图2和图3所理解的那样，读出电路20的信号检测晶体管22经由导电结构52将该栅极电极22e与像素电极11电连接，由此输出与像素电极11的电位相应的信号。即，读出电路20通过包含信号检测晶体管22的源极跟随器，将与像素电极11的电位相应的模拟信号输出到对应的输出信号线S_j。

在使复位晶体管26截止之后，通过将地址晶体管24设为导通，将与施加于信号检测晶体管22的栅极电极22e的复位电压V_RST相应的信号输出到输出信号线S_j。此时，输出到输出信号线S_j的信号是表现复位电平的模拟信号，通常包含伴随着复位晶体管26的截止而产生的复位噪声。以下，为了方便，将表现复位电平的模拟信号称为复位信号。

读出到输出信号线S_j的复位信号由A/D转换电路140转换为数字信号。在读出复位信号后，使地址晶体管24截止。如图4示意性所示，与水平同步信号HD同步地，以行单位依次执行上述读出动作。水平同步信号HD的脉冲的间隔即1H期间表示从某一行被选择到下一行被选择为止的期间。在该例中，在从时刻t0到时刻t1的期间，执行属于第0行R₀的像素的复位以及来自像素的信号的读出，在从时刻t1到时刻t2的期间，执行属于第一行R₁的像素的复位以及来自像素的信号的读出。对于第二行R₂以后也依次执行同样的动作。如上所述，在复位电平的读出期间，可以包括用于复位像素的电荷蓄积区域的电位的复位期间。在图4中，从时刻t0到时刻t6之间读出的复位信号所对应的数字信号被保持于第一帧存储器172。即，复位电平的读出期间完成后的第一帧存储器172处于保持了相当于1帧量的数字信号的图像数据的状态。

再次关注属于第0行R₀的像素。在读出复位信号后，开始曝光期间。在该例中，若着眼于第0行R₀，则从时刻t1至时刻t8的期间为第k个帧期间中的与第0行R₀相关的曝光期间。在此，k为0以上的整数。曝光期间是用于将与针对像素的曝光量相应的信号电荷蓄积于电荷蓄积区域的期间。多个像素Px的各行的曝光期间的长度例如为1/60秒～1/16000秒的范围。

此时，各像素Px的光电转换部10的对置电极13经由电压线192从电压供给电路190接受规定的电压V1的供给，由此成为相对于像素电极11例如高电位的状态。紧接复位后的像素电极11的电位由上述的复位电压V_RST决定，在紧接复位后，处于在像素电极11与对置电极13之间施加有(V1-V_RST)的偏置电压的状态。

对置电极13的电位相对于像素电极11相对地提高，由此通过光电转换而产生的电荷对中的正电荷由像素电极11收集。通过杂质区域111的形成而在半导体基板110中形成的PN结作为将由像素电极11收集到的正电荷暂时蓄积的结电容而发挥功能。在利用空穴作为信号电荷的情况下，伴随信号电荷向杂质区域111的蓄积，作为电荷蓄积部的杂质区域111的电位上升。另外，在本公开的典型的实施方式中，(V1-V_RST)＞0，但例如，当然也能够通过将对置电极13的电位低于像素电极11的电压施加于对置电极13，例如将电子作为信号电荷利用。

在经过规定的时间后，执行像素信号的读出。在该例中，基于垂直同步信号VD，在时刻t8，开始从属于第0行R₀的像素读出信号。具体而言，将第0行R₀的像素的读出电路20中的地址晶体管24设为导通。如上所述，读出电路20将与像素电极11的电位相应的模拟信号输出到对应的输出信号线S_j。此时，从第0行R₀的像素读出的信号是与在与第0行R₀相关的曝光期间蓄积于电荷蓄积区域的电荷量相应的模拟信号，表现基于太阳光等环境光的被摄体的像。为了便于说明，以下，将与在第k个帧期间中的曝光期间被蓄积的电荷量相应的模拟信号称为第一像素信号。在该第一像素信号中，包含通过在曝光期间之前执行的复位动作而产生的复位噪声。在读出第一像素信号后，地址晶体管24再次截止。

经由读出电路20读出到输出信号线S_j的第一像素信号被A/D转换电路140转换为数字信号。在本公开的实施方式中，由A/D转换电路140生成的第一像素信号所对应的数字信号暂时保持在第二帧存储器174中。

关于第一行R₁～第五行R₅，也在从时刻t9到时刻t14的期间以行单位依次执行上述的曝光以及信号读出的动作。通过完成从第0行R₀～第五行R₅的第一像素信号的读出，第k个帧期间结束。此时，第二帧存储器174处于保持了相当于1帧量的数字信号的图像数据的状态。

接着，执行第k个帧期间之后的第(k+1)个帧期间的图像数据的取得。此时的各像素Px的信号电荷蓄积的动作和信号读出的动作与第k个帧期间基本相同。但是，在第k个帧期间与第(k+1)个帧期间之间，不进行各像素Px的复位。

在图4所示的例子中，例如若关注第0行R₀，则第(k+1)个帧期间的曝光期间在时刻t8开始。在本公开的实施方式中，在第k个帧期间的曝光期间与其后一个的曝光期间即第(k+1)个帧期间的曝光期间之间，不执行像素Px的复位。因此，在经由读出电路20的第一像素信号的读出中，基本上不会产生从电荷蓄积区域的信号电荷的流出以及电荷进一步向电荷蓄积区域的流入。即，经由读出电路20的第一像素信号的读出是非破坏性的读出。因此，从第(k+1)个帧期间的曝光期间的开始，在各像素Px的电荷蓄积区域中，在第(k+1)个帧期间的曝光期间通过光电转换而生成的信号电荷累积并蓄积于在前一个的曝光期间被蓄积的信号电荷中。

在关注第0行R₀时，在该例中，从时刻t9到经由读出电路20的模拟信号的读出的开始即时刻t16为止的期间相当于第(k+1)个帧期间的曝光期间。在此，在本公开的实施方式中，第k个帧期间的曝光期间以及第(k+1)个帧期间的曝光期间的一方包含光源200被接通的期间。在图4所示的例子中，在从时刻t14到时刻t16的期间，光源200被接通。

在光源200被接通的期间，从光源200射出的例如红外光被重叠于环境光的光照射被摄体。因此，在各像素Px的电荷蓄积区域中，蓄积与包含红外光的来自被摄体的反射光的强度相应的信号电荷。即，通过从第k个帧期间的曝光期间累积并蓄积信号电荷而引起的电荷蓄积区域的电位的上升包含与红外光的照射相应的增量。该电位的上升反映纯粹仅将红外光照射到被摄体时得到的信号电荷量。特别地，在该例中，如图4示意性所示，将曝光期间所包含的光源200的接通期间的长度在多个像素Px的各行之间设为共通。因此，起因于光源200接通的信号电荷的增量所对应的像素信号表现出基于来自光源200的红外光的被摄体的图像。

作为从光源200射出的光，能够选择在红外区域的第一波长具有峰值的红外光。如果第一波长在例如1300nm以上1500nm以下的范围内，则能够有效地利用从太阳光的光谱中欠缺的波长，因此是有利的。作为第一波长，通过选择从太阳光中欠缺的波长，能够执行抑制了干扰光的影响的摄像。此外，在利用来自光源200的光进行测距的应用中，条纹、随机的点等反射光的图案反映被摄体表面的凹凸的图案的光能够从光源200射出。

在曝光期间结束后，与第k个帧期间同样地，以多个像素Px的行单位依次执行像素信号的读出。在该例中，基于垂直同步信号VD，从时刻t16开始属于第0行R₀的多个像素的读出。经由读出电路20此时从各像素读出的模拟信号是与在第k个帧期间中的曝光期间以及第(k+1)个帧期间中的曝光期间累积并蓄积于像素的电荷量相应的信号，以下，将该模拟信号称为第二像素信号。第(k+1)个帧期间通过完成来自属于第五行R₅的多个像素的第二像素信号的读出而结束。在该例中，在时刻t22，第(k+1)个帧期间结束。

经由读出电路20读出到输出信号线S_j的第二像素信号与第一像素信号同样地被A/D转换电路140转换为数字信号，并输出到图像处理电路170。图像处理电路170例如计算与第(k+1)个帧期间相关的第二像素信号所对应的数字信号、和暂时保持于第二帧存储器174中的与第k个帧期间相关的第一像素信号所对应的数字信号之间的差分。以下，为了方便起见，将该差分称为“第一差分”。

在第(k+1)个帧期间的曝光期间，在各像素的电荷蓄积区域累积并蓄积与包含来自光源200的红外光的、来自被摄体的反射光的强度相应的信号电荷。即，在第(k+1)个帧期间的曝光期间被蓄积的信号电荷中，包含通过环境光中由被摄体反射的成分的光电转换而生成的电荷、和通过从光源200照射的光中由被摄体反射的成分的光电转换而生成的电荷。其中的前者的电荷量在第(k+1)个帧期间与第k个帧期间之间曝光期间的长度大致相同的情况下，可以说在第k个帧期间的曝光期间内与像素的电荷蓄积区域中被蓄积的电荷量几乎没有差。因此，根据第二像素信号所对应的数字信号和第一像素信号所对应的数字信号计算出的第一差分，对应于反映了来自太阳光或照明器具的光等环境光下从被摄体反射的光的强度的信号电荷量与纯粹仅将红外光照射到被摄体时得到的信号电荷量之和。

在此，在第一像素信号中包含复位噪声的结果是，保持于第二帧存储器174的数字信号包含复位噪声所对应的成分。然而，在本公开的实施方式中，由于在相互邻接的2个帧期间之间不进行像素的复位，所以该复位噪声所对应的成分也同样包含在与第(k+1)个帧期间相关的第二像素信号所对应的数字信号中。因此，从通过保持于第二帧存储器174的数字信号和第二像素信号所对应的数字信号之间的数字差分处理而得到的第一差分中，除去复位噪声所对应的成分。

另外，图像处理电路170计算暂时保持于第二帧存储器174的数字信号和暂时保持于第一帧存储器172的、复位信号所对应的数字信号之间的差分。以下，为了方便起见，将该差分称为“第二差分”。如上所述，暂时保持于第一帧存储器172的数字信号包含复位噪声所对应的成分。然而，该复位噪声所对应的成分在第二差分的计算的过程中仍然被除去。即，第二差分对应于反映了来自太阳光或照明器具的光等环境光下从被摄体反射的光的强度的信号电荷量。

图像处理电路170输出这些第一差分与第二差分之间的差分。在此，图像处理电路170将从第一差分减去第二差分而得到的数字信号作为最终的信号而输出。第一差分对应于反映了太阳光或来自照明器具的光等环境光下从被摄体反射的光的强度的信号电荷量和纯粹地仅将红外光照射到被摄体时得到的信号电荷量之和，另一方面，第二差分相当于它们中的前者。因此，第一差分与第二差分之间的差分表现通过仅在纯粹地从光源200照射的光下的拍摄而得到的图像。即，能够得到基于从光源200照射的光中由被摄体反射的成分的光电转换而生成的电荷的图像数据。而且，在此得到的输出中不包含复位噪声所对应的成分。因此，能够以消除了复位噪声的影响的形式构建与第一波长相关的图像，例如，在向测距的应用中能够提高测定的精度。

这样，根据本公开的实施方式，能够以消除了复位噪声的影响的形式得到与特定的波长相关的图像数据。另外，在此，说明了图像处理电路170计算第一差分和第二差分并进一步计算它们的差分。然而，如果得到实质上表现通过仅在从光源200照射的光下的拍摄而得到的图像的数字信号或者像素值，则并非必须第一差分所对应的中间值及第二差分所对应的中间值被存放于存储器等。

另外，第二差分和第一差分之间的差分也可以如下执行。首先，计算暂时保持于第二帧存储器174的第一像素信号所对应的数字信号、和暂时保持于第一帧存储器172的复位信号所对应的数字信号的差分即第二差分，将其结果覆盖于第一帧存储器172。然后，计算第二像素信号所对应的数字信号和暂时保持于第二帧存储器174的数字信号的差分即第一差分，将其结果覆盖于第二帧存储器174。然后，计算保存在第一帧存储器172中的第二差分的计算结果和保存在第二帧存储器174中的第一差分的计算结果的差分。

另外，在此，在相互邻接的第k个帧期间和第(k+1)个帧期间中后面的第(k+1)个帧期间的曝光期间中将光源200设为接通。然而，也可以在前面的第k个帧期间的曝光期间中选择性地将光源200设为接通。在该情况下，与之前的例子相反，第一差分表现在来自太阳光或照明器具的光等环境光下从被摄体反射的光的强度，第二差分表现在该强度中进一步加上来自光源200的与红外光相关的强度而得到的强度。因此，通过从第二差分减去第一差分，能够得到基于从光源200照射的光中由被摄体反射的成分的光电转换而生成的电荷的图像数据。在此仍然是复位噪声的影响在求出第一差分和第二差分的过程中被消除。

如以上说明的那样，在本公开的实施方式中，在相互邻接的2个帧期间中，以非破坏地读出与在先前的曝光期间被蓄积的信号电荷量相应的像素信号，并且累积并蓄积在后一个的帧期间的曝光期间通过曝光而产生的信号电荷，读出像素信号。进而，以数字信号的形式取得这些像素信号的差分。由此，能够得到与在先前的帧期间的曝光期间被蓄积的信号电荷量和追加到该信号电荷量中而被蓄积的信号电荷量之和相当的图像数据。进而，相当于复位噪声的成分在差分的过程中被除去。

另外，在本公开的实施方式中，也以数字信号的形式取得与在先前的曝光期间被蓄积的信号电荷量相应的像素信号和在该曝光期间开始前从像素读出的模拟信号之间的差分。由此，能够除掉相当于复位噪声的成分，得到对应于纯粹地在先前的帧期间的曝光期间被蓄积的信号电荷量的图像数据。通过计算这些图像数据间的差分，能够以除去了相当于复位噪声的成分的形式得到基于在之后的帧期间的曝光期间累积并蓄积的信号电荷量的图像数据。

进而，在本公开的实施方式中，由于在任一方的帧期间的曝光期间的一部分中将光源200设为接通，所以通过得到这些第一差分和第二差分之间的差分，能够构建实质上仅基于从光源200射出的光的图像。另外，由于不在每个帧期间执行像素的复位，所以也能够得到帧率提高的效果。

在参照图4说明的例子中，作为保持于第一帧存储器172的数字信号，例示了通过模拟-数字转换从复位信号得到的数字信号。然而，保持于第一帧存储器172的数字信号不限定于复位信号所对应的数字信号。也可以改变复位信号所对应的数字信号，例如读出在相互邻接的2个帧期间的更前一个的帧期间中包含的曝光期间被蓄积于像素的信号电荷量所对应的像素信号，将该像素信号所对应的数字信号保持于第一帧存储器172。在该情况下，也通过计算第一差分与第二差分之间的差分，与参照图4说明的例子同样，能够以除去了相当于复位噪声的成分的形式得到实质上仅基于来自光源200的红外光的图像数据。在该情况下，在相互邻接的2个帧期间之间也不进行像素的复位动作。

(摄像装置100的动作的另一例)

图5是用于说明摄像装置100的其他动作例的图。在图5所示的例子中，在第(k+1)个帧期间中的曝光期间中的从时刻t11到时刻t20的期间，将光源200设为接通。在此，在本公开的实施方式中，不是必须由光源200一并照射被摄体的整体。如以下说明的那样，例如，也可以使用MEMS反射镜等适当的光学系统，在被摄体上扫描从光源200射出的光。

图6示意性地表示在光源200被接通的期间，由来自光源200的光照射的区域如何在被摄体上转变。图6示意性地示出了通过来自光源200的光在垂直方向上扫描了被摄体的例子。在图6中，在每1H期间所示的6级矩形的块中，空白的块表示被摄体的表面中的被来自光源200的光照射的区域。如图6示意性所示，在该例中，被来自光源200的光照射的区域在纸面上从上向下转变。

另外，图6所示的空白的块中的“R₀”等的附图标记示出了多个像素Px的哪个行的像素接受来自该块所对应的区域的反射光。如根据图6所理解的那样，关于从光源200照射的光，信号电荷蓄积的时间在6级的块的全部级中是1H期间的4倍的长度，是共通的。

图7及图8表示使来自光源200的光的扫描进一步高速化的例子。图7及图8分别是图5及图6所对应的图。与图5所示的例子相比较，在图7所示的例子中，垂直同步信号VD的脉冲的间隔即1V期间从1H期间的8倍的长度缩短为6倍的长度。

在该例中，将光源200设为接通的期间缩短到从时刻t8到时刻t14的期间，在1H期间的6倍的期间，执行从光源200射出的光引起的从被摄体的上端到下端的扫描。如图8示意性所示，在此，多个像素Px中的、接受从光源200射出并由被摄体反射的光的像素的行，以1H期间的长度进行转变。即，在该例中，与从光源200照射的光相关的信号电荷蓄积的时间在6级的块的所有级中共通，是1H期间的长度。这样，通过缩短1V期间，使来自光源200的光的扫描进一步高速化，能够进一步提高帧率。

此外，在图7所示的例子中，在第二像素信号读出结束后，与垂直同步信号VD的脉冲同步地，在时刻t18，开始与下一帧期间相关的复位动作。若着眼于多个像素Px的第0行R₀～第五行R₅的每一个，则如图7中以深网的矩形示意性地表示那样，在与第(k+1)个帧期间相关的第二像素信号读出和与其下一个的第(k+2)个帧期间相关的复位信号读出的开始之间，产生基本上不需要信号电荷的蓄积的期间。

在此，若经由电压线192调整从电压供给电路190向对置电极13供给的电压V1，使施加于像素电极11与对置电极13之间的偏置电压成为(V1-V_RST)＝0，则即使通过光电转换生成电荷，也几乎不产生像素电极11的信号电荷的收集。换言之，能够实现与关闭机械快门时相同的状态。通过将在不需要信号电荷的蓄积的期间施加于像素电极11与对置电极13之间的偏置电压设为大致0V，能够抑制光电转换层12中的暗电流的产生。

另外，在多个像素Px的所有行中共通，通过将施加于像素电极11与对置电极13之间的偏置电压设为大致0V，能够通过电控制来实现用于信号电荷的蓄积的期间在全部像素之间对齐的、所谓的全局快门的功能。施加于像素电极11与对置电极13之间的偏置电压的控制的全局快门例如在国际公开第2017/094229号中详细地进行了说明。为了参考，将国际公开第2017/094229号的公开内容全部引用于本说明书。

图9示意性地表示摄像装置100的又一动作例。在图9所示的例子中，在第k个帧期间所包含的曝光期间中的、从时刻t6到时刻t8的期间，从电压供给电路190向对置电极13供给的电压V1选择性地成为高电平。关于多个像素Px的各行，在曝光期间中的从时刻t6到时刻t8的期间以外的期间，电压V1下降到低电平。图9中所示的“LOW”表示以施加于像素电极11与对置电极13之间的偏置电压成为(V1-V_RST)＝0的方式调整从电压供给电路190输出的电压。

在该期间，即使光入射到光电转换部10，也几乎不产生信号电荷的蓄积。换言之，第k个帧期间中的用于信号电荷的蓄积的有效期间被限制在从时刻t6到时刻t8的期间。进而，实质上产生信号电荷的蓄积的期间在第0行R₀～第五行R₅之间对齐。即，执行基于全局快门的像素信号的取得。

若关注第(k+1)个帧期间，则在此也是在从时刻t14到时刻t16的曝光期间的一部分期间，从电压供给电路190向对置电极13供给的电压V1选择性地成为高电平。进而，在该例中，将光源200设为接通的期间也与从时刻t14到时刻t16的期间一致。因此，关于第二像素信号，也执行应用了全局快门的取得。通过第二像素信号所对应的数字信号和第一像素信号所对应的数字信号之间的差分处理，即使在被摄体高速移动的情况下，也能够得到没有失真的基于红外光的图像。

在上述的各例中，在连续的2个帧期间中的先前的帧期间所包含的曝光期间中的信号电荷的蓄积之前执行像素Px的复位。换言之，上述各例是以2帧期间为单位执行像素Px的复位的动作例。然而，像素Px的复位的周期并不限定于帧期间的2倍。只要电荷蓄积区域不超过可允许的电荷量，也可以遍及多个帧期间地执行信号电荷的累积的蓄积。

图10示意性地表示本公开的一实施方式的摄像装置的又一动作例。在图10中，示意性地表示关于摄像区域所包含的多个像素Px中的属于第0行R₀的某1个像素的、蓄积于电荷蓄积区域的信号电荷量的时间变化的曲线图也一并示于1个图。图10的最下层所示的曲线图的横轴表示时间T。曲线图的纵轴表示在关注的像素的电荷蓄积区域中被蓄积的信号电荷量C，曲线图的纵轴的读取相当于节点FD的电位的值。图10的最下层所示的曲线图中的虚线表示像素的电荷蓄积区域可蓄积的电荷量的最大值即饱和电荷量Ct。

在图10所示的例子中，在第k个帧期间所包含的曝光期间的开始之前，执行各行的像素的复位和复位信号的读出。之后，与参照图4说明的例子同样地，执行与第k个帧期间相关的第一像素信号的读出(时刻t8～时刻t14)和与接下来的第(k+1)个帧期间相关的第二像素信号的读出(时刻t16～时刻t22)。

在此，图10的最下层所示的曲线图表示摄像区域所包含的多个像素Px中的、蓄积于电荷蓄积区域的信号电荷量在第二像素信号的读出完成的时间点与最大的像素相关的信号电荷量C的变化。在该例中，在第(k+1)个帧期间结束的时间点(时刻t22)，该像素的电荷蓄积区域中被蓄积的信号电荷的总量低于上述饱和电荷量Ct。因此，可以说摄像区域所包含的多个像素Px分别处于在第(k+1)个帧期间结束的时间点进一步累积而能够在电荷蓄积区域中蓄积信号电荷的状态。

这样，在连续的2个帧期间结束的时间点各像素的电荷蓄积区域能够接受进一步的信号电荷的情况下，也可以不进行像素的复位动作而继续开始下一帧期间的曝光。在该例中，在第二像素信号的读出之后，开始第(k+2)个帧期间来进行信号电荷的蓄积。在此，在第(k+2)个帧期间结束的时间点，各像素的电荷蓄积区域中被蓄积的信号电荷的总量也低于饱和电荷量Ct。因此，也能够有效地利用在第(k+2)个帧期间的曝光期间完成后从各像素读出的第三像素信号。另外，图10中的“第三像素信号”是指与在第k个、第(k+1)个以及第(k+2)个帧期间所包含的曝光期间累积并蓄积于像素的电荷量相应的模拟信号。

图10所例示的动作在将来自光源的红外线的照射朝向同一对象多次执行的情况下特别有效。例如，如图10所示，也可以在第(k+2)个帧期间中的曝光期间的一部分中将光源200设为接通。根据这样的动作，能够多次接收从被摄体反射的红外光而蓄积信号电荷，因此能够得到更高的信号电平，能够提高SN比。

也可以在连续的2个帧期间，不进行像素的复位动作而根据蓄积于电荷蓄积区域的信号电荷的总量是否超过饱和电荷量Ct来决定是否开始下一帧期间的曝光。图11示意性地表示在判定为蓄积于电荷蓄积区域的信号电荷的总量超过饱和电荷量Ct时执行像素的复位动作的例子。在图11的最下层的曲线图中，除了表示饱和电荷量Ct的虚线以外，还示出了表示成为是否执行像素的复位动作的判定的基准的阈值Th的虚线。阈值Th被预先适当地设定为小于饱和电荷量Ct的值。

另外，图11的最下层的曲线图中的实线以及虚线分别示意性地表示属于摄像区域所包含的多个像素Px的某行(例如第0行R₀)的像素中的1个信号电荷量的例示性的变化、和属于其他某行(例如第二行R₂)的像素中的1个信号电荷量的例示性的变化。在图11所示的例子中，第二行R₂的某个像素的电荷蓄积区域中被蓄积的信号电荷量在第(k+1)个帧期间结束的时间点(时刻t22)也为上述阈值Th以下。另一方面，在第0行R₀的某像素的电荷蓄积区域中被蓄积的信号电荷量通过继第二像素信号的读出之后的曝光，在第(k+1)个帧期间结束之前超过阈值Th。

因此，在该例中，在第(k+1)个帧期间结束后，在下一帧期间的开始前再次执行像素的复位动作(时刻t22～时刻t28)。由此，各像素的电荷蓄积区域的电位被复位，能够避免起因于信号电荷的溢出而劣化的图像的取得。这样，也可以监视像素的电荷蓄积区域中被蓄积的信号电荷量，执行信号电荷的总量是否超过了规定的阈值Th的判定，根据该判定结果执行像素的复位。蓄积于电荷蓄积区域的信号电荷量例如能够通过监视经由读出电路20读出到输出信号线S_j的模拟电压或来自A/D转换电路140的数字输出来获知。

图12概略地表示本公开的另一实施方式的摄像装置的例示性的结构。与参照图1说明的摄像装置100相比较，图12所示的摄像装置100A还具有第二光源220和与光源220连接的光源控制装置230。光源控制装置230与图像处理电路170连接，基于来自图像处理电路170的控制信号，控制光源220的动作。光源220例如在第k个以及第(k+1)个帧期间中的、与光源200被接通的曝光期间不同的曝光期间被接通。

光源220射出在与上述的第一波长不同的第二波长具有峰值的光。光源220与光源200同样，也可以是射出红外线的红外光源。但是，作为从光源220射出的光的峰值波长，选择与上述的第一波长不同的第二波长。

(摄像装置100A的例示性的驱动方法)

图13是用于说明图12所示的摄像装置100A的驱动方法的一例的图。在此，说明应用射出峰值不位于1450nm附近以及1940nm附近的任意波长的红外光的光源作为第一光源200，且应用射出在1450nm附近的波长具有峰值的红外光的光源作为第二光源220的情况下的动作例。图12所示的动作例是在夜间的室外等可见区域的环境光的照度低的情况下、或者光电转换部10的光电转换层12在可见光的波长范围不具有灵敏度的情况下有用的驱动方法。

在图13所示的例子中，在从时刻t0到时刻t6的期间执行复位信号的读出，之后，执行与第k个帧相关的曝光和与第(k+1)个帧相关的曝光。进而，在第k个帧期间的从时刻t6到时刻t8的期间将光源220选择性地接通，在第(k+1)个帧期间的从时刻t14到时刻t16的期间将光源200选择性地接通。

在曝光期间的一部分中例如将光源220选择性地接通的情况下，在几乎不存在太阳光和可见光区域的人工照明的环境下，从光源220射出并由被摄体反射的光占据到达各像素的光电转换部10的光的大部分。即，蓄积于各像素的电荷蓄积区域的信号电荷的量反映从光源220射出并由被摄体反射的光的强度。在曝光期间的一部分中，例如在将光源200选择性地接通的情况下也是同样的。

例如在夜间等，如图13所示，通过在曝光期间的至少一部分使光源200、220接通，实质上能够取得仅基于红外光的图像。例如，在图13所示的例子中从时刻t8到时刻t14的期间取得的第一像素信号实质上表现仅基于从光源220射出的红外光的图像。第一像素信号通过A/D转换电路140转换为数字信号，以第一像素信号所对应的数字信号的形式暂时保持于第二帧存储器174。

图像处理电路170计算与第(k+1)个帧期间相关的第二像素信号所对应的数字信号、和暂时保持于第二帧存储器174的与第k个帧期间相关的第一像素信号所对应的数字信号之间的差分即第一差分。通过该差分处理，与此前的例子同样地，以第一差分的形式得到实质上消除了复位噪声的影响的1帧量的图像数据。图13所示的例子中的第一差分相当于在从时刻t16到时刻t22的期间取得的第二像素信号中的对应于从第一像素信号的信号电平起的增量的部分，实质上表现仅基于从光源200射出的红外光的图像。

在此，在第一帧存储器172保持有图13中从时刻t0到时刻t6之间读出的复位信号所对应的数字信号。图像处理电路170进一步计算暂时保持于第二帧存储器174的数字信号、和暂时保持于第一帧存储器172的复位信号所对应的数字信号之间的差分即第二差分。图14所示的例子中的第二差分实质上表现仅基于从光源220射出的红外光的图像。

图像处理电路170计算第一差分与第二差分之间的差分。这里，假设光源200和光源220的输出没有大的差异。此时，尽管作为第二差分与第一差分之间的差分而得到比较大的值，但例如第二差分可能成为接近0的值。作为产生这样的状况的原因，可以考虑两点，即，被照射来自光源220的红外光的对象位于远离光源220的位置，或者来自光源220的红外光的几乎被大气中的水分吸收。

在此，作为第二波长，选择容易被水分吸收的波长，另一方面，作为第一波长，选择难以被水分吸收的波长。如果第二差分是接近0的值，且作为第二差分与第一差分之间的差分而得到比较大的值，则这意味着被照射红外光的对象离光源200、220不那么远，第一波长的光几乎被大气中的水分吸收。即，能够判别是由于到被摄体的距离过大而基于第一波长的光的信号电平降低、或者由于水分的吸收大而基于第一波长的光的信号电平降低。在利用第一波长的光进行测距的情况下，也可以执行如下处理：将多个像素中的第一像素信号所对应的数字信号和复位信号所对应的数字信号之间的第二差分成为接近0的值的像素作为错误来处理，用与该像素的周边的像素相关的第二差分的值进行补充。另外，代替在光源220与光源220之间使波长不同，通过使波长共通而使发光强度或照射区域等参数不同，也能够得到同样的效果。

在白天的拍摄等难以排除环境光的情况下，如参照图10说明的例子那样，在第k个帧期间的曝光期间中，将光源200以及220设为断开而取得第一像素信号，在第(k+1)个帧期间的曝光期间中，将光源200以及220中的一方设为接通而取得第二像素信号即可。在该情况下，通过第二差分与第一差分之间的差分，得到实质上与在仅来自第(k+1)个帧期间的曝光期间中点亮的光源的光下执行拍摄时得到的图像同样的图像。

此外，也可以在第(k+1)个帧期间和继它之后的第(k+2)个帧期间之间不执行像素的复位动作，在第(k+2)个帧期间的曝光期间中，将光源200以及220中的另一方选择性地接通而得到像素信号。若将其称为第三像素信号，则通过求出第三像素信号所对应的数字信号和第二像素信号所对应的数字信号之间的差分，得到实质上与在仅来自第(k+2)个帧期间的曝光期间中点亮的光源的光下执行拍摄时得到的图像同样的图像。

作为第二光源220，也可以应用在可见光的波长区域具有峰值的一般的闪光灯光源。此时，首先，可以在先前的帧期间中的曝光期间的一部分中将第二光源220设为接通，在接着的帧期间中的曝光期间的一部分中将射出红外光的光源200设为接通，也可以在先前的帧期间中将光源200设为接通，在后面的帧期间将光源220设为接通。但是，若将射出红外光的光源200在先前的帧期间中的曝光期间的一部分设为接通，则在像素的电荷蓄积区域中更多的信号电荷被蓄积，其结果，能够累积并蓄积的电荷量变小而容易达到饱和。另外，蓄积于像素的电荷蓄积区域的电荷量越大，杂质区域111(参照图3)的电位越上升，且杂质区域111中的暗电流越容易产生。因此，如图13所例示的那样，在将射出红外光的光源200在后面的帧期间中的曝光期间的一部分中接通的方法一般是有利的。

图14概略地表示本公开的又一实施方式的摄像装置的例示性的结构。图14所示的摄像装置100B按多个像素Px的每列具有2条输出信号线的组。在图14所示的例子中，若关注多个像素Px的例如第j列，则在第j列设置有输出信号线S_j以及输出信号线T_j。另外，在图14中，为了避免附图过于复杂而省略了图示，但与此前说明的各例同样地，摄像装置100B也具有光源200。

在本实施方式中，按多个像素Px的每列设置的2根输出信号线中的一方例如与多个像素Px中的偶数行的像素连接，2根输出信号线中的另一方与多个像素Px中的奇数行的像素连接。在图14所例示的结构中，输出信号线S_j与位于第i行的第一像素Px1的读出电路20连接。另一方面，输出信号线T_j与位于第(i+1)行的第四像素Px4的读出电路20连接。

进而，在该例中，摄像装置100B具有：第一A/D转换电路141，经由按多个像素Px的每列设置的2条输出信号线中的一方与偶数行的像素电连接；以及第二A/D转换电路142，经由另一方的输出信号线与奇数行的像素电连接。如图14所示，A/D转换电路141与第一接口161连接，A/D转换电路142与第二接口162连接。第一接口161的输出以及第二接口162的输出例如向具有第一帧存储器172以及第二帧存储器174的图像处理电路170供给(参照图2)。

(摄像装置100B的例示性的驱动方法)

通过对多个像素Px的偶数行和奇数行独立地配置输出信号线，能够从位于多个像素Px的偶数行的像素和位于奇数行的像素并行且独立地读出信号。图15是用于说明图14所示的摄像装置100B的驱动方法的一例的图。

在该例中，在第k个帧期间的曝光期间之前，执行复位信号的读出。该复位信号的读出经由按多个像素Px的每列配置的2根输出信号线中的任一方来执行。在此，若关注从时刻t4到时刻t5的期间，则与经由输出信号线T_j的与第三行R₃的像素相关的复位信号的读出并行地，还执行来自第0行R₀的像素的第一像素信号的读出。该第一像素信号的读出经由输出信号线S_j执行。

这样，根据按多个像素Px的每列配置2条输出信号线的结构，能够一并执行来自属于多个像素Px的不同行的像素的2种信号的读出。换言之，能够在与2种信号相关的读出期间允许重叠，在该例中，使与第k个帧相关的复位信号的读出期间与第一像素信号的读出的期间重叠。进而，在此，使与第k个帧相关的第一像素信号的读出的期间和与第(k+1)个帧相关的第二像素信号的读出的期间也重叠。这样，根据按多个像素Px的每列配置2条输出信号线的结构，还能够在多个帧期间之间使信号的读出期间重叠，得到帧率提高的效果。

另外，通过在提高帧率时缩短曝光时间，能够减少光电转换层12中的暗电流和/或杂质区域111中的暗电流的影响。这是因为这样的暗电流表示与曝光时间成比例的增大。特别地，对于多个像素Px的各行，通过使光源200和/或光源220的点亮的期间尽可能接近曝光期间，能够抑制暗电流并且得到高的SN比。

此外，在该例中，与参照图7说明的例子同样地，在从时刻t6到时刻t12的期间，在被摄体上扫描从光源200射出的光。多个像素Px中的接收从光源200射出并由被摄体反射的光的像素的行的转变的情况可以与图8所示的例子相同。

如以上说明的那样，根据本公开的实施方式，将经由各像素的读出电路20读出的第一模拟信号所对应的数字信号保持于第一帧存储器172。另外，将第二模拟信号所对应的数字信号保持于第二帧存储器174，所述第二模拟信号与在继与第一模拟信号相关的读出期间之后的第一曝光期间被蓄积于像素的电荷量相应。通过计算保持于第一帧存储器172和第二帧存储器174的信号彼此的差分，能够以第一差分的形式得到实质上除去了复位噪声的信号。进而，例如在第一曝光期间的后一个的第二曝光期间中将光源200设为接通，累积在第一曝光期间被蓄积的信号电荷，执行信号电荷的蓄积。通过取得与累积并蓄积于像素的电荷量相应的第三模拟信号所对应的数字信号与保持于第二帧存储器174的数字信号之间的差分，并且进一步计算该差分与上述第一差分之间的差分，可以以除去了复位噪声的形式得到实质上仅基于来自光源200的光的图像数据。

此外，在图1和图12中，例示了行扫描电路130、控制电路250、A/D转换电路140、数字存储器150以及接口160配置在形成有多个像素Px的半导体基板110上的结构。即，形成有多个像素Px的半导体基板110、行扫描电路130、控制电路250、A/D转换电路140、数字存储器150以及接口160能够以它们成为一体的封装的形式提供。这些电路的一部分或全部也可以在各像素Px的读出电路20的基础上一体地形成于半导体基板110。即，这些电路能够应用与各像素Px的读出电路20的形成的工艺相同的工艺而形成于半导体基板110。例如，控制电路250也可以是形成于半导体基板110的集成电路。但是，并非必须这些电路的全部与各像素Px一起一体地形成于半导体基板110。这些电路的一部分或全部也能够配置在与形成有各像素Px的半导体基板110不同的基板上。

上述控制电路250的功能以及图像处理电路170的功能可以通过通用的处理电路与软件的组合来实现，也可以通过专用于这样的处理的硬件来实现。控制电路250也可以构成为，从图像处理电路170接收与图像处理电路170的处理结果相应的与曝光时间相关的设定，并向行扫描电路130、A/D转换电路140等供给与曝光时间相关的设定相应的驱动信号。

另外，图像处理电路170也可以以与配置于半导体基板110的电路组不同的芯片或者封装的形式设置于摄像装置。第一帧存储器172和/或第二帧存储器174也可以以与图像处理电路170不同的芯片或封装的形式配置在摄像装置内。或者，图像处理电路170和/或光源控制装置210、230也可以配置在半导体基板110上。图像处理电路170可以是控制电路250的一部分。图像处理电路170或控制电路250也可以构成为执行距离测量运算、波长信息分离等处理。

本公开的实施方式的摄像装置也可以以形成有多个像素Px的半导体基板110以及图像处理电路170成为一体的封装的形式提供。本公开的实施方式的摄像装置既可以是图像传感器的芯片的方式，也可以是相机的方式。

产业上的可利用性

本公开的实施方式例如能够用于医疗用相机、安保相机、搭载于车辆而使用的相机、测距相机、显微镜相机、被称为无人机的无人飞行器用相机、以及机器人用相机等各种相机以及相机系统。车辆搭载用相机例如能够作为用于车辆安全地行驶的、针对控制装置的输入来利用。或者，能够用于供车辆安全地行驶的操作员的辅助。

附图标记说明

10 光电转换部

11 像素电极

12 光电转换层

13 对置电极

20 读出电路

100、100A、100B 摄像装置

110 半导体基板

130 行扫描电路

140～142 A/D转换电路

170 图像处理电路

172 第一帧存储器

174 第二帧存储器

200、220 光源

Px 像素

S_j、T_j 输出信号线