CN108702473B - 成像元件和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及一种使像素能够灵活地共享电荷电压转换单元的成像元件和电子设备。成像元件包括像素阵列单元，像素阵列单元中布置有各自具有电荷电压转换单元和开关的像素，且多个所述像素的电荷电压转换单元经由各自的开关并行地连接至信号线。本技术例如应用于其中像素共享电荷电压转换单元的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。

Description

成像元件和电子设备
技术领域
本技术涉及一种成像元件和电子设备，特别地，涉及一种适用于像素共享电荷电压转换单元的情况的成像元件和电子设备。
背景技术
传统上，已经提出了这样的成像元件：其中在垂直方向上彼此相邻的像素能够经由耦合晶体管(coupling transistor)共享电荷电压转换单元(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：特开第2014-217021号日本专利申请
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，在专利文献1公开的发明中，因为耦合晶体管连接至用于在垂直方向上连接像素的电荷电压转换单元的信号线，所以存在像素不能共享电荷电压转换单元的情况。
例如，在某个像素中发生诸如白点和暗电流等故障的情况下，如果发生故障的像素的电荷电压转换单元被另一个像素共享，那么故障影响该另一个像素。因此，有必要使发生故障的像素和在垂直方向上与该像素相邻的像素之间的耦合晶体管截止以及将发生故障的像素与其他像素分开。然而，如果发生故障的像素被分开，那么电荷电压转换单元不能在沿着垂直方向布置在发生故障的像素的上侧的像素和沿着垂直方向布置在发生故障的像素的下侧的像素之间共享。
因此，根据本技术，像素能够灵活地共享电荷电压转换单元。
技术问题的解决方案
根据本技术的第一方面的成像元件包括像素阵列单元，所述像素阵列单元中布置有各自具有电荷电压转换单元和开关的像素，并且多个所述像素的电荷电压转换单元经由各自的所述开关并行地连接至信号线。
所述信号线可以在所述像素阵列单元内的所述像素对齐方向上延伸。
在所述像素中，像素晶体管可以在所述像素阵列单元内的所述像素的对齐方向中的至少一个方向上基本上对称地布置。
所述像素包括多个光电转换元件和多个传输晶体管，所述多个传输晶体管分别将各个所述光电转换元件产生的电荷传输至所述电荷电压转换单元，并且在所述像素中，所述多个传输晶体管可以在与所述像素晶体管相同的方向上基本上对称地布置。
所述像素晶体管可以包括用来使所述电荷电压转换单元复位的复位晶体管、用来将所述电荷电压转换单元的电压放大的放大晶体管和构成所述开关的耦合晶体管。
所述像素晶体管还可以包括用来选择所述像素的选择晶体管。
根据本技术的第二方面的电子设备包括：成像元件，所述成像元件包括像素阵列单元，所述像素阵列单元中布置有各自具有电荷电压转换单元和开关的像素，并且其中，多个所述像素的电荷电压转换单元经由各自的所述开关并行地连接至信号线；和信号处理单元，所述信号处理单元被构造为对所述成像元件的信号进行处理。
在本技术的第一或第二方面中，多个像素的电荷电压转换单元经由信号线和各像素的开关被共享。
发明效果
根据本技术的第一或第二方面，像素能够灵活地共享电荷电压转换单元。
注意，这里所述的效果不一定是限制性的，且效果可以是本公开所述的任何效果。
附图说明
图1是示意性图示了应用本技术的CMOS图像传感器的构成的系统构成图。
图2是像素的构成例的电路图。
图3是像素之间的连接例的电路图。
图4是像素布局的第一示例的示意图。
图5是添加有第一配线层的像素布局的第一示例的示意图。
图6是添加有第二配线层的像素布局的第一示例的示意图。
图7是像素布局的第二示例的示意图。
图8是像素布局的第三示例的示意图。
图9是像素布局的第四示例的示意图。
图10是成像元件的使用例的图。
图11是电子设备的构成例的框图。
图12是体内信息获取系统的示意性构成的示例的框图。
图13是内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。
图14是摄像机头和CCU的功能构成的示例的框图。
图15是车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
图16是车外信息检测单元和成像单元的设定位置的示例的说明图。
具体实施方式
将参照附图详细说明用于实施本发明的实施例(下面被称为“实施例”)。需要指出的是，将按下面的顺序作出说明。
1.实施例
2.变型例
3.成像元件的使用例
1.实施例
[基本系统构成]
图1是示意性图示了应用本技术的成像元件的构成的系统构成图，例如，作为XY寻址型成像元件的一种的CMOS图像传感器。这里，CMOS图像传感器是通过应用或部分使用CMOS工艺制造的图像传感器。
根据本应用例的CMOS图像传感器10包括像素阵列单元11和外围电路单元。例如，外围电路单元包括垂直驱动单元12、列处理单元13、水平驱动单元14和系统控制单元15。
CMOS图像传感器10还包括信号处理单元18和数据存储单元19。信号处理单元18和数据存储单元19可以安装在安装有CMOS图像传感器10的基板上，且可以布置在与布置有CMOS图像传感器10的基板不同的基板上。此外，信号处理单元18和数据存储单元19各者的处理可以由设置在与其上设置有CMOS图像传感器10的基板不同的基板上的外部信号处理单元执行，例如，数字信号处理器(DSP)电路和软件。
像素阵列单元11具有这样的构成：多个单位像素(下面被简称为“像素”)布置在行方向和列方向上。这里，行方向表示像素行中的像素的布置方向(即，水平方向)，列方向表示像素列中的像素的布置方向(即，垂直方向)。需要指出的是，行方向和水平方向被称为左右方向，且列方向和垂直方向被称为上/下方向。
单位像素包括光电转换器(例如，光电二极管)和多个晶体管(所谓的MOS晶体管)，该光电转换器产生且累积与接收的光量相对应的电荷。后面将参照图2说明单位像素的构成例。
此外，在像素阵列单元11中，作为行信号线的像素驱动线16沿着行方向针对各像素行进行布置，且作为列信号线的垂直信号线17沿着列方向针对各像素列进行布置。当从像素读出信号时，像素驱动线16传输驱动信号以进行驱动。虽然图1图示了单个像素驱动线16，但是像素驱动线的数量不限于一个。像素驱动线16的一端连接至垂直驱动单元12的对应的一行的输出端。
垂直驱动单元12包括移位寄存器、地址解码器等，并且以同时或逐行等的方式驱动像素阵列单元11的像素。即，垂直驱动单元12与用于控制垂直驱动单元12的系统控制单元15一起形成用于控制像素阵列单元11的各像素的操作的驱动单元。未图示垂直驱动单元12的具体构成。然而，垂直驱动单元12通常包括两个扫描系统，即读出扫描系统和扫出扫描系统。
读出扫描系统逐行顺序地选择和扫描像素阵列单元11的单位像素，以从单位像素读出信号。从单位像素读出的信号是模拟信号。扫出扫描系统在读出扫描系统进行读出扫描之前一曝光时间对待被读出扫描的读出行进行扫出扫描。
通过扫出扫描系统进行扫出扫描，从读出行的单位像素的光电转换器扫出不必要的电荷。相应地，使光电转换器复位。于是，通过扫出扫描系统扫出(复位)不必要的电荷，进行所谓的电子快门操作。这里，电子快门操作是用于扔掉光电转换器的电荷和用于新开始曝光(开始累积电荷)的操作。
通过读出扫描系统的读出操作读出的信号对应于在此次读出操作前一次进行的读出操作之后或在电子快门操作之后接收的光量。于是，从此次读出操作前一次进行的读出操作的读出时刻或从电子快门操作的扫出时刻至此次读出操作的读出时刻之间的时间段是单位像素的电荷的曝光时间。
从垂直驱动单元12选择性地扫描的像素行的各单位像素输出的信号经由针对各像素列的各垂直信号线17输入至列处理单元13。对于像素阵列单元11的各像素列，列处理单元13对经由垂直信号线17从被选行的各像素输出的信号进行预定的信号处理，并且临时保存已经被进行信号处理的像素信号。
具体地，列处理单元13至少进行作为信号处理的噪声去除处理，例如，相关双采样(CDS)处理和双数据采样(DDS)处理。例如，通过CDS处理，去除像素特有的固定模式噪声，诸如复位噪声和像素的放大晶体管的阈值变化等。除了噪声去除处理以外，还可以使列处理单元13具有例如模拟数字(AD)转换功能，并且使列处理单元13将模拟像素信号转换成数字信号且输出该信号。
水平驱动单元14包括移位寄存器、地址解码器等，并且顺序地选择列处理单元13的与各像素列对应的单位电路。通过水平驱动单元14进行的选择和扫描，顺序地输出已经经过列处理单元13的各单位电路的信号处理的像素信号。
系统控制单元15包括用于产生各种定时信号的定时发生器等，并且基于定时发生器产生的各种定时驱动和控制垂直驱动单元12、列处理单元13、水平驱动单元14等。
信号处理单元18至少具有计算处理功能，并且对从列处理单元13输出的像素信号进行诸如计算处理等各种信号处理。数据存储单元19临时保存信号处理单元18进行信号处理所需的数据。
[像素的构成例]
接着，将参照图2至图6说明设置在像素阵列单元11中的各像素51a的构成例。
首先，将参照图2和图3说明像素51a的电路的构成例。图2图示了单个像素51a的电路的构成例。图3图示了在像素阵列单元11的列方向(垂直方向)上布置的像素51a的连接例。
像素51a具有2×4共享像素结构。具体地，像素51a包括包含光电转换元件61a-1至61a-4和61b-1至61b-4的2×4个光电转换元件61以及包含传输栅极单元62a-1至62a-4和62b-1至62b-4的2×4个传输栅极单元62。于是，2×4个光电转换元件61和传输栅极单元62共享电荷电压转换单元63、复位晶体管64、放大晶体管65、选择晶体管66和耦合晶体管67。
需要指出的是，以下，将复位晶体管64、放大晶体管65、选择晶体管66和耦合晶体管67统称为像素晶体管。
各光电转换元件61例如均是PN结光电二极管，均接收来自被摄体的光，均通过光电转换产生与接收的光量相对应的电荷，且均累积电荷。
例如，传输栅极单元62a-1包括N沟道MOS晶体管，并且设置在光电转换元件61a-1和电荷电压转换单元63之间。驱动信号TGa-1供给至传输栅极单元62a-1的栅极电极。驱动信号TGa-1是在高电平激活(导通状态)且在低电平未激活(截止状态)的脉冲信号。于是，当驱动信号TGa-1被激活且传输栅极单元62a-1被导通(变为接通)时，累积在光电转换元件61a-1中的电荷经由传输栅极单元62a-1传输至电荷电压转换单元63。
例如，传输栅极单元62a-2至62a-4包括N沟道MOS晶体管，并且分别设置在光电转换元件61a-2至61a-4与电荷电压转换单元63之间。类似于传输栅极单元62a-1，传输栅极单元62a-2至62a-4响应于供给至各自的栅极电极的驱动信号TGa-2至TGa-4来将累积在光电转换元件61a-2至61a-4中的电荷传输至电荷电压转换单元63。
例如，传输栅极单元62b-1至62b-4包括N沟道MOS晶体管，并且分别设置在光电转换元件61b-1至61b-4与电荷电压转换单元63之间。类似于传输栅极单元62a-1，传输栅极单元62b-1至62b-4响应于供给至各自的栅极电极的驱动信号TGb-1至TGb-4来将累积在光电转换元件61b-1至61b-4中的电荷传输至电荷电压转换单元63。
电荷电压转换单元63是浮动扩散区域(FD)，其将从各光电转换元件61传输的电荷转换成电信号(例如，电压信号)且经由各传输栅极单元62输出该信号。电荷电压转换单元63连接至复位晶体管64和耦合晶体管67，并且经由放大晶体管65和选择晶体管66连接至垂直信号线17。
复位晶体管64是使电荷电压转换单元63等适当地初始化(复位)的元件，并且例如包括N沟道MOS晶体管。复位晶体管64的漏极经由电源线68连接至电源电压VDD的电源，且源极连接至电荷电压转换单元63。驱动信号RST作为复位信号施加至复位晶体管64的栅极电极。驱动信号RST是在高电平激活(导通状态)且在低电平未激活(截止状态)的脉冲信号。于是，当驱动信号RST被激活时，使复位晶体管64导通，且使电荷电压转换单元63等的电位复位至电源电压VDD的电平。即，使电荷电压转换单元63等初始化。
例如，放大晶体管65包括N沟道MOS晶体管。放大晶体管65的栅极电极连接至电荷电压转换单元63，且漏极连接至电源电压VDD的电源。放大晶体管65用作源极跟随器电路的输入单元，该源极跟随器电路读出通过光电转换元件61进行的光电转换而获得的电荷。即，放大晶体管65的源极经由选择晶体管66连接至垂直信号线17，以便与连接至垂直信号线17的一端的恒流源一起构成源极跟随器电路。
例如，选择晶体管66包括N沟道MOS晶体管，并且连接在放大晶体管65的源极与垂直信号线17之间。驱动信号SEL作为选择信号供给至选择晶体管66的栅极电极。驱动信号SEL是在高电平激活(导通状态)且在低电平未激活(截止状态)的脉冲信号。于是，当驱动信号SEL被激活时，选择晶体管66导通，且选择设置有该选择晶体管66的像素51a。当像素51a被选择时，从放大晶体管65输出的信号经由垂直信号线17被列处理单元13读出。
耦合晶体管67是用来将电荷电压转换单元63连接至在垂直方向上布置的另一个像素51a的电荷电压转换单元63的开关，并且例如包括N沟道MOS晶体管。耦合晶体管67的漏极连接至电荷电压转换单元63，且源极连接至电容耦合线69。驱动信号ALSEN作为耦合信号施加至耦合晶体管67的栅极电极。驱动信号ALSEN是在高电平激活(导通状态)且在低电平未激活(截止状态)的脉冲信号。于是，当驱动信号ALSEN被激活时，耦合晶体管67导通，且电荷电压转换单元63经由耦合晶体管67连接至电容耦合线69。于是，电荷电压转换单元63经由电容耦合线69连接至沿着垂直方向布置在同一列中的其他像素51a中的其耦合晶体管67导通的像素51a的电荷电压转换单元63。
例如，在图3的示例中，布置在垂直方向上的各像素51a-1至51a-n的电荷电压转换单元63-1至63-n经由各自的耦合晶体管67-1至67-n并行地连接至电容耦合线69。电容耦合线69是在像素阵列单元11的列方向(垂直方向)上延伸的信号线。因为能够单独地控制耦合晶体管67-1至67-n的导通/截止，所以可以将像素51a-1至51a-n的电荷电压转换单元63-1至63-n单独地与电容耦合线69连接/分开。因此，能够任选地选择待被共享的电荷电压转换单元63-1至63-n的组合，且能够在像素51a之间灵活地共享电荷电压转换单元63。例如，在一个像素51a中发生诸如白点和暗电流等特性问题的情况下，可以仅分开该像素51a的电荷电压转换单元63，且其他像素51a的任选组合能够共享电荷电压转换单元63。
这样，多个像素51a共享电荷电压转换单元63。于是，例如，通过控制待被共享的电荷电压转换单元63的数量，能够根据接收的光量来调整电荷电压转换效率，且可以增加动态范围等。
此外，在各像素51a中，作为图1的像素驱动线16，针对各像素行布有多条驱动线。于是，驱动信号TGa-1至TGb-4、RST、SEL和ALSEN经由作为像素驱动线16的多条驱动线从垂直驱动单元12供给到像素中。
接着，将参照图4至图6说明像素51a的布局。图4是示意性图示了像素51a的除了配线层以外的部分的布局的图。需要指出的是，在图4中，图示了交替的长短划线辅助线L1，其通过像素51a的在水平方向上的大致中心且在垂直方向上延伸。图5是图4添加有第一配线层的图。图6是图5添加有第二配线层的图。需要指出的是，在图6中，通过虚线表示第一配线层，以区分第一配线层和第二配线层。
在本示例中，图2的电荷电压转换单元63被划分成两个电荷电压转换单元63a和63b，且电荷电压转换单元63a和63b在辅助线L1上以一定间隔在垂直方向上布置为彼此相邻。例如，电荷电压转换单元63a连接至传输栅极单元62a-1至62a-4，且电荷电压转换单元63b连接至传输栅极单元62b-1至62b-4。
此外，传输栅极单元62a-1至62a-4围绕电荷电压转换单元63a，且此外，光电转换元件61a-1至61a-4围绕其周边。传输栅极单元62a-1至62a-4和光电转换元件61a-1至61a-4在垂直方向和水平方向上关于电荷电压转换单元63a对称地布置。
具体地，传输栅极单元62a-1在图4中布置在电荷电压转换单元63a的左上侧，且光电转换元件61a-1在图4中布置在传输栅极单元62a-1的左上侧。传输栅极单元62a-2在图4中布置在电荷电压转换单元63a的右上侧，且光电转换元件61a-2在图4中布置在传输栅极单元62a-2的右上侧。传输栅极单元62a-3在图4中布置在电荷电压转换单元63a的左下侧，且光电转换元件61a-3在图4中布置在传输栅极单元62a-3的左下侧。传输栅极单元62a-4在图4中布置在电荷电压转换单元63a的右下侧，且光电转换元件61a-4在图4中布置在传输栅极单元62a-4的右下侧。
此外，传输栅极单元62b-1至62b-4围绕电荷电压转换单元63b，且此外，光电转换元件61b-1至61b-4围绕其周边。传输栅极单元62b-1至62b-4和光电转换元件61b-1至61b-4在垂直方向和水平方向上关于电荷电压转换单元63b对称地布置。
具体地，传输栅极单元62b-1在图4中布置在电荷电压转换单元63b的左上侧，且光电转换元件61b-1在图4中布置在传输栅极单元62b-1的左上侧。传输栅极单元62b-2在图4中布置在电荷电压转换单元63b的右上侧，且光电转换元件61b-2在图4中布置在传输栅极单元62b-2的右上侧。传输栅极单元62b-3在图4中布置在电荷电压转换单元63b的左下侧，且光电转换元件61b-3在图4中布置在传输栅极单元62b-3的左下侧。传输栅极单元62b-4在图4中布置在电荷电压转换单元63b的右下侧，且光电转换元件61b-4在图4中布置在传输栅极单元62b-4的右下侧。
垂直信号线17用接触孔(contact hole)101、选择晶体管66、放大晶体管65和电源线68用接触孔102a在电荷电压转换单元63a和63b之间在水平方向上从左依次布置。此外，接触孔101与102a、选择晶体管66与放大晶体管65相对于辅助线L1基本上对称地布置。
在电荷电压转换单元63b的下方，电容耦合线69用接触孔103、耦合晶体管67、复位晶体管64和电源线68用接触孔102b在水平方向上从左依次布置。此外，接触孔103与102b、耦合晶体管67与复位晶体管64相对于辅助线L1基本上对称地布置。
此外，如图5所示，在第一配线层中，在接触孔101中埋设触点，且垂直信号线17连接至该触点。在接触孔102a和102b中分别埋设触点，且电源线68连接至各触点。在接触孔103中埋设触点，且电容耦合线69连接至该触点。电荷电压转换单元63a和63b彼此连接且连接至复位晶体管64和耦合晶体管67之间的扩散层。
此外，如图6所示，在第二配线层中，用于驱动信号TGa-1至TGa-4的驱动线111a-1至111a-4分别连接至传输栅极单元62a-1至62a-4。用于驱动信号TGb-1至TGb-4的驱动线111b-1至111b-4分别连接至传输栅极单元62b-1至62b-4。用于驱动信号RST的驱动线112连接至复位晶体管64。用于驱动信号SEL的驱动线113连接至选择晶体管66。用于驱动信号ALSEN的驱动线114连接至耦合晶体管67。这些驱动线111a-1至114形成像素驱动线16。
如上所述，在像素51a中，部件关于辅助线L1基本上对称地布置。例如，通过基本上对称地布置像素晶体管(复位晶体管64、放大晶体管65、选择晶体管66和耦合晶体管67)，改善了各晶体管的特性(例如，噪声特性等)。此外，通过基本上对称地布置像素晶体管以外的部件，在像素51a布置在像素阵列单元11中的状态下，例如，能够更自由地形成诸如配线等布局。
此外，例如，可以以逆序的方式对其中布置有放大晶体管65和选择晶体管66的水平行中的部件进行布置，且可以以逆序的方式对其中布置有复位晶体管64和耦合晶体管67的水平方向上的部件进行布置。
2.变型例
下面将说明本技术的实施例的变型例。
[关于像素构成的变型例]
根据本技术的像素的构成不限于参照图2至图6所述的示例，且能够采用任意构成。
这里，将参照图7至图9说明像素的构成的变型例。需要指出的是，在图7至图9中，使用相同的附图标记来表示与图2至图6中的部分对应的部分。然而，对于一些附图标记，必要时省略了图2至图6中的附图标记中包含的字母符号
(像素构成的第一变型例)
图7示意性图示了作为第一变型例的像素51b的布局。需要指出的是，在图7中，图示了交替的长短划线辅助线L2，其通过像素51b的在水平方向上的大致中心且在垂直方向上延伸。此外，在图7中，未图示光电转换元件61和配线层。
像素51b与像素51a相比，光电转换元件61和传输栅极单元62的数量以及的部件的布局不同。需要指出的是，电路的构成与图2中的像素51a的电路的构成例类似，除了光电转换元件61和传输栅极单元62的数量不同。
像素51b具有1×2共享像素结构。具体地，像素51b包括包含光电转换元件61-1和61-2的1×2个光电转换元件61(未示出)和包含传输栅极单元62-1和62-2的1×2个传输栅极单元62。于是，1×2个光电转换元件61和传输栅极单元62共享电荷电压转换单元63、复位晶体管64、放大晶体管65、选择晶体管66和耦合晶体管67。
在像素51b中，电荷电压转换单元63和接触孔102在辅助线L2上以一定间隔在垂直方向上布置为彼此相邻。
在电荷电压转换单元63的左右两侧，传输栅极单元62-1和62-2关于辅助线L2对称地布置。
在接触孔102的左侧，接触孔101、选择晶体管66和放大晶体管65在水平方向上从左依次布置。在接触孔102的右侧，复位晶体管64、耦合晶体管67和接触孔103在水平方向上从左依次布置。接触孔101与103、选择晶体管66与耦合晶体管67以及放大晶体管65与复位晶体管64关于辅助线L2基本上对称地布置。
这样，在像素51b中，类似于像素51a，部件关于辅助线L2基本上对称地布置，且能够获得与像素51a的效果类似的效果。
需要指出的是，例如，部件在布置有接触孔102的沿着水平方向上的行中的顺序可以相反。
(像素构成的第二变型例)
图8示意性图示了作为第二变型例的像素51c的布局。需要指出的是，在图8中，图示了交替的长短划线辅助线L3，其通过像素51c的在垂直方向上的大致中心且在水平方向上延伸。此外，在图8中，未图示光电转换元件61和配线层。
像素51c的部件的布局不同于图7的像素51b的布局，且电路构成彼此类似。
在像素51c中，电荷电压转换单元63和接触孔102在辅助线L3上以一定间隔在水平方向上布置为彼此相邻。
在电荷电压转换单元63的上下两侧，传输栅极单元62-1和62-2关于辅助线L3上下对称地布置。
在接触孔102的上侧，接触孔103、耦合晶体管67和复位晶体管64在垂直方向上从上依次布置。在接触孔102的下侧，放大晶体管65、选择晶体管66和接触孔101在垂直方向上从上依次布置。接触孔103与101、耦合晶体管67与选择晶体管66以及复位晶体管64与放大晶体管65在垂直方向上关于辅助线L3基本上对称地布置。
这样，在像素51c中，部件在垂直方向上关于辅助线L3基本上对称地布置。于是，即使当部件在垂直方向上基本上对称地布置时，也能够获得与在如像素51a和51b中一样，部件在水平方向上对称地布置的情况下的效果类似的效果。
需要指出的是，例如，部件在布置有接触孔102的沿着垂直方向的列中的顺序能够相反。
此外，例如，如上所述，像素中的部件可以在两个或以上方向(例如，上/下方向和左右方向)上基本上对称地布置，而不是仅在一个方向上基本上对称地布置
(像素构成的第三变型例)
图9示意性图示了作为第三变型例的像素51d的布局。需要指出的是，在图9中，未图示光电转换元件61和配线层。
光电转换元件61和传输栅极单元62的数量以及像素51d的部件的布局与像素51a不同。需要指出的是，电路的构成与图2的像素51a的电路的构成例类似，除了光电转换元件61和传输栅极单元62的数量不同。
不同于其他变型例，像素51d不具有共享像素结构，并且具有单个像素结构。具体地，在像素51d中，对于一对光电转换元件61(未示出)和传输栅极单元62，设置单个电荷电压转换单元63、复位晶体管64、放大晶体管65、选择晶体管66和耦合晶体管67。
在像素51d中，电荷电压转换单元63、传输栅极单元62、接触孔101、选择晶体管66、放大晶体管65和接触孔102a在左端在垂直方向上从上依次布置。此外，接触孔102b、复位晶体管64、耦合晶体管67和接触孔103在右端在垂直方向上从上依次布置。预定的间隔设置在左端的列和右端的列之间。此外，电荷电压转换单元63与接触孔102b、传输栅极单元62与复位晶体管64、接触孔101与耦合晶体管67以及选择晶体管66与接触孔103布置在垂直方向上大致相同的位置。
(其他像素构成的变型例)
此外，例如，本技术能够应用于这样的情况：使用具有用于将选择信号从垂直驱动单元12供给至各像素的构成的像素，而不在像素中设置选择晶体管66。在这种情况下，例如，在图4的示例中，通过将放大晶体管65布置在辅助线L1上来维持像素51a的双边对称布局。
需要指出的是，在不设置选择晶体管66的情况下，为了维持像素的对称布局，可以布置实际上未使用的虚拟晶体管。
此外，在布局受限且难以对称地布置所有部件的情况下，可以优先以对称的方式布置像素晶体管。
[其他变型例]
此外，在上文中，已经说明了这样的示例：电荷电压转换单元63由沿着垂直方向布置在同一列中的像素共享。然而，可以任选地设定共享电荷电压转换单元63的像素的布置。
例如，通过沿着垂直方向将电容耦合线69划分成多个片段，可以将同一列中的像素划分成分别共享电荷电压转换单元63的组。此外，例如，布置在水平方向上的像素可以通过使电容耦合线69在像素阵列单元11的行方向(水平方向)上延伸来共享电荷电压转换单元63。此外，例如，优选的是，m行×n列的各矩形区域中的像素所用的电荷电压转换单元63经由耦合晶体管67并行地连接至电容耦合线69，并且共享电荷电压转换单元63。
此外，本技术能够应用于表面照射型和背面照射型CMOS图像传感器。
此外，在本技术中，能够采用任选的像素驱动方法。例如，可以使用全局快门系统或卷帘快门系统的驱动方法。
此外，本技术的应用不限于CMOS图像传感器，且本技术能够应用于CMOS图像传感器以外的成像元件。
3.成像元件的使用例
图10是图示了成像元件的使用例的图。
例如，上述的成像元件能够用于如下感测诸如可见光、红外光、紫外光和X射线等光的各种情况。
·拍摄用于鉴赏的图像的装置，例如数码相机和具有相机功能的便携式装置等。
·用于交通的装置，例如为了诸如自动停止等安全驾驶、识别驾驶员状态等而对汽车的前、后、周围、内部等进行成像的车载传感器，用于对行驶车辆和道路进行监视的监视相机，用于测量车辆之间距离的距离测量传感器等。
·用于诸如电视机、冰箱、空调等家用电器，以对使用者的手势进行成像且根据该手势进行操作的装置。
·用于医疗保健的装置，例如内窥镜、通过接收红外光进行血管造影的装置等。
·用于安保的装置，例如安保监控相机、用于个人身份认证的相机等。
·用于美容的装置，例如用于拍摄皮肤的皮肤测量仪器、用于拍摄头皮的显微镜等。
·用于运动的装置，例如用于运动的动作相机和可穿戴相机等。
·用于农业的装置，例如用于监测田地和农作物的状况的相机等。
[成像装置]
图11是图示了具有应用本技术的成像元件的电子设备200的构成例的图。
例如，电子设备200是诸如数字照相机和摄像机等成像装置以及诸如智能手机和平板型终端等移动终端装置等。
在图11中，电子设备200包括透镜201、成像元件202、DSP电路203、帧存储器204、显示单元205、记录单元206、操作单元207和电源单元208。此外，在电子设备200中，DSP电路203、帧存储器204、显示单元205、记录单元206、操作单元207和电源单元208经由总线209彼此连接。
例如，成像元件202对应于CMOS图像传感器10。
DSP电路203是用于处理从成像元件202供给的信号的相机信号处理电路。DSP电路203输出通过处理来自成像元件202的信号而获得的图像数据。帧存储器204以帧为单位临时保存DSP电路203处理过的图像数据。
例如，显示单元205包括诸如液晶面板和有机电致发光(EL)面板等面板型显示装置，并且显示成像元件202拍摄的运动图像或静止图像。记录单元206将成像元件202拍摄的运动图像或静止图像的图像数据记录到诸如半导体存储器或硬件等记录介质中。
操作单元207根据使用者的操作输出与电子设备200的各种功能有关的操作指令。电源单元208将作为DSP电路203、帧存储器204、显示单元205、记录单元206和操作单元207的工作电源的各种电源适当地供给到作为供给目标的这些部件。
[体内信息获取系统的应用例]
此外，例如，根据本公开的技术(本技术)可以应用于内窥镜手术系统。
图12是图示了可以应用根据本公开的技术(本技术)的使用胶囊内窥镜的患者体内信息获取系统的示意性构成的示例的框图。
体内信息获取系统10001包括胶囊内窥镜10100和外部控制装置10200。
检查时，患者吞咽下胶囊内窥镜10100。胶囊内窥镜10100具有成像功能和无线通信功能。在通过蠕动等移动通过诸如胃和肠等内部器官，直至从患者自然排出的同时，胶囊内窥镜10100以预定的间隔对器官内部的图像(下面也被称为体内图像)进行顺序地拍摄，并且以无线的方式将关于体内图像的信息顺序地传输到体外的外部控制装置10200。
外部控制装置10200整体控制体内信息获取系统10001的操作。此外，外部控制装置10200接收关于从胶囊内窥镜10100传输的体内图像的信息，并且基于接收的关于体内图像的信息产生图像数据，以将体内图像显示在显示装置(未示出)上。
这样，体内信息获取系统10001能够在从吞下胶囊内窥镜10100的时刻到排出胶囊内窥镜10100的时刻之间的时间根据需要获得患者体内状态的体内图像。
将更详细地说明胶囊内窥镜10100和外部控制装置10200的构成和功能。
胶囊内窥镜10100具有胶囊状壳体10101，在壳体10101中，封装有光源单元10111、成像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114、供电单元10115、电源单元10116和控制单元10117。
光源单元10111例如包括诸如发光二极管(LED)等光源，并且使用光照射成像单元10112的成像视场。
成像单元10112包括成像元件和设置在成像元件前方的包括多个透镜的光学系统。发射到待被观察的身体组织的光的反射光(下面被称为观察光)被光学系统收集，并且进入成像元件。在成像单元10112中，成像元件对进入的观察光进行光电转换，并且产生与观察光对应的图像信号。成像单元10112产生的图像信号被提供到图像处理单元10113。
图像处理单元10113包括诸如中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)等处理器，并且对成像单元10112产生的图像信号进行各种信号处理。图像处理单元10113将经过信号处理的图像信号作为RAW数据提供到无线通信单元10114。
无线通信单元10114对已经经过图像处理单元10113进行的信号处理的图像信号进行诸如调制处理等预定处理，并且经由天线10114A将图像信号传输至外部控制装置10200。此外，无线通信单元10114经由天线10114A从外部控制装置10200接收与胶囊内窥镜10100驱动和控制有关的控制信号。无线通信单元10114将从外部控制装置10200接收的控制信号提供到控制单元10117。
供电单元10115包括：用于接收电力的天线线圈，从天线线圈产生的电流再生电力的电力再生电路，和升压电路等。供电单元10115通过利用所谓的非接触充电原理产生电力。
电源单元10116包括二次电池，并且存储供电单元10115产生的电力。在图12中，为了避免附图复杂化，未图示表示来自电源单元10116的电力的供给目的地的箭头等。然而，存储在电源单元10116中的电力供给到光源单元10111、成像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和控制单元10117，并且可以用来驱动这些单元。
控制单元10117包括诸如CPU等处理器，并且响应于从外部控制装置10200传输的控制信号来适当地控制光源单元10111、成像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和供电单元10115的驱动。
外部控制装置10200包括诸如CPU和GPU等处理器，其上一起设置有诸如处理器、存储器等存储元件的微型计算机或控制板。外部控制装置10200经由天线10200A将控制信号传输到胶囊内窥镜10100的控制单元10117，以控制胶囊内窥镜10100的操作。在胶囊内窥镜10100中，例如，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号改变光源单元10111的相对于待被观察的目标的光照射的条件。此外，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号改变成像条件(例如，成像单元10112的帧速率、曝光值等)。此外，根据来自外部控制装置10200的控制信号，可以改变图像处理单元10113进行处理的内容和关于来自无线通信单元10114的图像信号的传输的条件(例如，传输间隔、待被传输的图像的数量等)。
此外，外部控制装置10200对从胶囊内窥镜10100传输的图像信号进行各种图像处理，并且产生图像数据以将拍摄的体内图像显示在显示装置上。作为图像处理，能够进行各种信号处理，例如，显影处理(去马赛克处理)、图像质量提高处理(频带增强处理(bandemphasis processing)、超分辨率处理、噪声降低(NR)处理和/或相机抖动校正处理)和/或放大处理(电子变焦处理)。外部控制装置10200控制显示装置的驱动，并且基于产生的图像数据显示拍摄的体内图像。可选择地，外部控制装置10200可以使记录装置(未示出)记录产生的数据或使打印装置(未图示)打印和输出产生的图像数据。
上面已经说明了能够应用根据本公开的技术的体内信息获取系统的示例。根据本公开的技术能够应用于具有上述构成的成像单元10112。具体地，图1的CMOS图像传感器10能够应用于成像单元10112。通过将根据本公开的技术应用于成像单元10112，例如，能够获得具有较少噪声和宽动态范围的手术部位图像。因此，能够更精确地进行检查。
[内窥镜手术系统的应用例]
此外，例如，根据本公开的技术(本技术)可以应用于内窥镜手术系统。
图13是可以应用根据本公开的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构成的示例。
在图13中，图示了这样的状态：手术者(医生)11131通过使用内窥镜手术系统11000来对病床11133上的患者11132进行手术。如图13所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100，诸如气腹管11111和能量治疗仪器11112等其他手术器械11110，用于支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120，和其上安装有用于内窥镜手术的各种装置的小车11200。
内窥镜11100包括：透镜镜筒11101，透镜镜筒11101的距离顶端预定长度的部分插入患者11132的体腔；和摄像机头11102，摄像机头11102连接至透镜镜筒11101的底端。在图示的示例中，图示了内窥镜11100，其形成为具有刚性透镜镜筒11101的所谓刚性内窥镜。然而，内窥镜11100可以形成为具有柔性透镜镜筒的所谓柔性内窥镜。
在透镜镜筒11101的前端，设置有物镜适配于其中的开口。光源装置11203连接至内窥镜11100，且光源装置11203产生的光通过在透镜镜筒11101中延伸的光导被引导至透镜镜筒的前端，并且通过物镜被照射至患者11132体腔内的待被观察的目标。需要指出的是，内窥镜11100可以是直视内窥镜、透视内窥镜或侧视内窥镜。
光学系统和成像元件设置在摄像机头11102中，且待被观察的目标反射的光(观察光)被光学系统收集到成像元件。成像元件对观察光进行光电转换，并且产生与观察光相对应的电荷，即与观察图像相对应的图像信号。图像信号作为RAW数据传输至相机控制单元(CCU)11201。
CCU 11201包括中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)等，并且整体控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201接收来自摄像机头11102的图像信号，并且对图像信号进行各种图像处理以显示基于该图像信号的图像，例如，该图像处理是显影处理(去马赛克处理)等。
显示装置11202在CCU 11201的控制下显示基于已经经过CCU 11201进行的图像处理的图像信号的图像。
光源装置11203包括诸如发光二极管(LED)等光源，并且例如，将对手术部位等进行成像时的照射光供给至内窥镜11100。
输入装置11204是相对于内窥镜手术系统11000的输入接口。使用者能够经由输入装置11204将各种信息和指令输入至内窥镜手术系统11000。例如，使用者输入指令等，以改变内窥镜11100的成像条件(照射光的种类、放大率、焦距等)。
处理器械控制装置11205控制能量治疗仪器11112的驱动，以用于烧灼或切割组织或用于缝合血管。为了确保内窥镜11100的视场和手术者的手术空间，气腹装置11206通过气腹管11111将气体注入到体腔中，以使患者11132的体腔膨胀。记录器11207是能够记录关于手术的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像、图形等各种形式打印关于手术的各种信息的装置。
应当指出的是，将对手术部位进行成像时的照射光供给到内窥镜11100的光源装置11203能够包括白光源，例如，该白光源包括LED、激光光源或它们的组合。在白光源是RGB激光光源的组合的情况下，能够高精度地控制各颜色(各波长)的输出强度和输出时刻。因此，光源装置11203能够调整拍摄的图像的白平衡。此外，在这种情况下，通过以时间分割的方式使用来自RGB激光光源中各者的激光来照射待被观察的目标且与照射时刻同步地控制摄像机头11102的成像元件的驱动，能够以时间分割的方式拍摄分别与R、G和B对应的图像。根据本方法，能够在不在成像元件中设置滤色器的情况下获得彩色图像。
此外，可以控制光源装置11203的驱动，以便改变各预定时间段内输出光的强度。通过与光强度的变化时刻同步地控制摄像机头11102的成像元件的驱动、以时间分割的方式获得图像且对图像进行合成，能够产生不具有所谓的高光溢出(blown-out highlights)和遮光阴影(blocked up shadows)的高动态范围图像。
此外，光源装置11203可以形成为能够供给与特定光观察兼容的预定波段的光。在特定光观察中，例如，通过利用身体组织吸收光的波长依赖性照射比常规观察时的照射光(即，白光)窄的波段的光，进行所谓的窄波段成像，其中，对粘膜表层中的诸如血管等预定组织进行高对比度地成像。可选择地，在特定光观察中，可以进行荧光观察，以用于使用通过照射激发光而产生的荧光来获得图像。在荧光观察中，能够通过使用激发光照射身体组织来观察来自体组织的荧光(自荧光观察)，或可以将诸如吲哚箐绿(ICG)等试剂注入身体组织且使用与试剂的荧光波长对应的激发光照射体组织，来获得荧光图像。光源装置11203能够供给与这样的特定光观察兼容的窄波段光和/或激发光。
图14是图13所示的摄像机头11102和CCU 11201的功能构成的示例的框图。
摄像机头11102包括透镜单元11401、成像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像机头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像机头11102和CCU 11201通过传输电缆11400彼此可通信地连接。
透镜单元11401是设置在与透镜镜筒11101的连接部的光学系统。从透镜镜筒11101的前端获取的观察光被引导至摄像机头11102，并且进入透镜单元11401。透镜单元11401通过组合包括变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜来形成。
成像单元11402由成像元件构成。形成成像单元11402的成像元件的数量可以是一个(所谓的单板型)或可以是多个(所谓的多板型)。在成像单元11402具有多板型结构的情况下，例如，可以的是，各成像元件产生分别与R、G和B对应的图像信号，且对图像信号进行合成以获得彩色图像。可选择地，成像单元11402可以包括一对成像元件，以获得与三维(D)显示相对应的用于右眼和左眼的图像信号。利用3D显示，手术者11131能够更精确地识别手术部位活体组织的深度。需要指出的是，在成像单元11402具有多板型结构的情况下，多个透镜单元11401可以与成像元件对应地设置。
此外，成像单元11402不一定设置在摄像机头11102中。例如，成像单元11402可以设置在透镜镜筒11101内物镜的正后面。
驱动单元11403包括致动器，并且在摄像机头控制单元11405的控制下使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定的距离。通过该移动，可以适当地调整成像单元11402拍摄的图像的放大率和焦点。
通信单元11404包括通信装置，以将各种信息传输至CCU 11201/接收来自CCU11201的各种信息。通信单元11404经由传输电缆11400将从成像单元11402获得的图像信号作为RAW数据传输至CCU 11201。
此外，通信单元11404接收来自CCU 11201的用来控制摄像机头11102的驱动的控制信号，并且将控制信号供给至摄像机头控制单元11405。例如，控制信号包括关于成像条件的信息，诸如用于指定拍摄的图像的帧速率的信息、用于指定成像时的曝光值的信息和/或用于指定拍摄的图像的放大率和焦点的信息等。
需要指出的是，可以由使用者适当地指定且可以由CCU 11201的控制单元11413基于获得的图像信号自动设定诸如帧速率、曝光值、放大率和焦点等成像条件。在自动设定成像条件的情况下，内窥镜11100具有所谓的自动曝光(AE)功能、自动聚焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能。
摄像机头控制单元11405基于经由通信单元11404从CCU 11201接收的控制信号控制摄像机头11102的驱动。
通信单元11411包括通信装置，以将各种信息传输至摄像机头11102/接收来自摄像机头11102的各种信息。通信单元11411接收经由传输电缆11400从摄像机头11102传输的图像信号。
此外，通信单元11411将用来控制摄像机头11102的驱动的控制信号传输至摄像机头11102。能够通过电通信、光通信等传输图像信号和控制信号。
图像处理单元11412对从摄像机头11102传输的作为RAW数据的图像信号进行各种图像处理。
控制单元11413进行与通过内窥镜11100进行手术部位等的成像和通过对手术部位等进行成像而获得的拍摄的图像的显示相关的各种控制。例如，控制单元11413产生用来控制摄像机头11102的驱动的控制信号。
此外，控制单元11413基于已经经过图像处理单元11412进行的图像处理的图像信号使显示装置11202显示手术部位等的拍摄的图像。在这种情况下，控制单元11413可以通过使用各种图像识别技术来识别拍摄的图像中的各种物体。例如，通过检测拍摄的图像中包含的物体的边缘形状、颜色等，控制单元11413能够识别诸如镊子等手术器械、特定的身体部分、出血、使用能量治疗仪器11112时的薄雾等。当使显示装置11202显示拍摄的图像时，控制单元11413可以通过使用识别结果来叠加和显示关于手术部位的图像的各种手术辅助信息。手术辅助信息被叠加且被显示，并且被呈现给手术者11131，以便能够减少手术者11131的负荷且手术者11131能够可靠地进行手术。
用于将摄像机头11102和CCU 11201连接的传输电缆11400是与电信号通信兼容的电信号电缆、与光通信兼容的光纤或它们的复合电缆。
这里，在图示的示例中，已经通过使用传输电缆11400进行了有线通信。然而，摄像机头11102和CCU 11201可以彼此无线通信。
上面已经说明了可以应用根据本公开的技术的内窥镜手术系统的示例。根据本公开的技术例如能够应用于具有上面构成的摄像机头11102(其成像单元11402)。具体地，图1的CMOS图像传感器10能够应用于成像单元11402。通过将根据本公开的技术应用于成像单元11402，例如，能够获得具有较少噪声和宽动态范围的手术部位图像。因此，手术者能够可靠地识别手术部位。
需要指出的是，尽管已经将内窥镜手术系统作为示例进行了说明，但是根据本公开的技术例如可以应用于显微手术系统等。
[移动体的应用例]
此外，例如，根据本公开的技术(本技术)被实现为被安装在任何类型的移动体上的装置，该移动体诸如是汽车、电动车辆、混合动力车辆、摩托车、自行车、个人移动设备(personal mobility)、飞机、无人机、船和机器人。
图15是可以应用根据本公开的技术的作为移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图15图示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。此外，作为综合控制单元12050的功能构成，图示了微型计算机12051、声音图像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010起到装置的控制装置的作用，该装置例如是诸如内燃机或驱动电机等用来产生车辆的驱动力的驱动力产生装置、用来将驱动力传输至车轮的驱动力传输机构、对车辆的转向角度进行调整的转向机构和产生车辆的制动力的制动装置等。
主体系统控制单元12020根据各种程序控制附接至车体的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020起到无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置或诸如车头灯、车尾灯、刹车灯、转向指示灯或雾灯等各种灯的控制装置的作用。在这种情况下，用于取代钥匙的从便携式机器传输的无线电波或各种开关的信号可以输入至主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测包括车辆控制系统12000的车辆的外部信息。例如，车外信息检测单元12030连接至成像单元12031。车外信息检测单元12030使成像单元12031对车辆外部的图像进行拍摄，并且接收拍摄的图像。车外信息检测单元12030可以基于接收的图像进行诸如人、汽车、障碍物、标志或道路上的字母等物体检测处理，或距离检测处理。
成像单元12031是光学传感器，其接收光且输出与接收的光量相对应的电信号。成像单元12031能够将电信号输出为图像或将电信号输出为用于距离测量的信息。此外，成像单元12031接收的光可以是可见光或诸如红外光等不可见光。
车内信息检测单元12040检测车内信息。车内信息检测单元12040例如连接至用于检测驾驶员状况的驾驶员状况检测单元12041。驾驶员状况检测单元12041例如包括对驾驶员进行成像的相机。基于驾驶员状况检测单元12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或集中度，并且可以确定驾驶员是否入睡。
例如，微型计算机12051能够基于通过车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆内部和外部信息计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且能够将控制指令输出至驱动系统控制单元12010。例如，微型计算机12051能够进行协同控制，以实现先进驾驶员辅助系统(ADAS)的功能，该功能包括车辆的碰撞避免或撞击减轻、基于车辆之间距离的跟踪行驶、车辆速度维持行驶、车辆碰撞警告或车辆的车道偏离警告等。
此外，微型计算机12051基于通过车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆周围的信息控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等，以便进行用于其中车辆不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
此外，微型计算机12051能够基于通过车外信息检测单元12030获得的车辆外部信息将控制指令输出至主体系统控制单元12020。例如，微型计算机12051根据通过车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置来控制车头灯，以便进行协同控制来防止炫目，例如将远光灯切换至近光灯等。
声音图像输出单元12052将作为声音和图像中至少一种的输出信号传输至输出装置，该输出装置能够在视觉上或听觉上将信息通知到车辆的乘员或车辆的外部。在图15的示例中，将音频扬声器12061、显示单元12062和仪器面板12063作为输出装置的例子。显示单元12062例如可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一种。
图16是成像单元12031的设定位置的示例的说明图。
在图16中，车辆12100包括作为成像单元12031的成像单元12101、12102、12103、12104和12105。
成像单元12101、12102、12103、12104和12105例如分别设置在车辆12100的前鼻、后视镜、后保险杠、后门、车辆内部挡风玻璃上侧等中。设置在前鼻中的成像单元12101和设置在车辆内部挡风玻璃上侧的成像单元12105主要获得关于车辆12100前面的图像。设置在后视镜中的成像单元12102和12103主要获得关于车辆12100侧面的图像。设置在后保险杠或后门中的成像单元12104主要获得关于车辆12100后面的图像。通过成像单元12101和12105获得的关于前面的图像主要用来检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志或车道等。
应当指出的是，在图16中，图示了成像单元12101至12104的示例性成像范围。成像范围12111表示设置在前鼻中的成像单元12101的成像范围，且成像范围12112和12113分别表示设置在后视镜中的成像单元12102和12103的成像范围。成像范围12114表示设置在后保险杠或后门中的成像单元12104的成像范围。例如，将通过成像单元12101至12104拍摄获得的图像数据叠加，以便能够获得从上面观看的车辆12100的俯瞰图像。
成像单元12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，成像单元12101至12104中的至少一者可以是包括多个成像元件的立体相机，或可以是具有用来检测相位差的像素的成像元件。
例如，通过基于从成像单元12101至12104获得的距离信息获得各成像范围12111至12114内的与立体物相距的距离以及距离的时间变化(相对于车辆12100的速度)，微型计算机12051能够将位于车辆12100的行驶路线上、位于与车辆12100最接近的位置且在与车辆12100行驶的方向大致相同的方向上以预定的速度(例如，等于或大于0km/h)行驶的立体物提取为前方车辆。此外，微型计算机12051能够设定在前方车辆之前应当预先确保的车辆间距，并且能够进行自动制动控制(其包括跟踪行驶停止控制)和自动加速控制(其包括跟踪行驶起动控制)等。这样，能够进行协同控制，以用于其中车辆不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等。
例如，基于从成像单元12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051能够将关于立体物的立体物数据分类成两轮车辆、常规车辆、大型车辆、行人、电线杆以及其他立体物，并且提取数据，以便使用提取的数据来自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物标识为能够由车辆12100的驾驶员视觉识别的障碍物和驾驶员难以视觉识别的障碍物。于是，微型计算机12051确定碰撞风险，该风险表示与各障碍物碰撞的风险的危险度。当碰撞风险等于或高于预定的值且车辆可能碰撞障碍物时，微型计算机12051能够通过经由音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶员输出警告或通过经由驱动系统控制单元12010强制减速或转向来避开障碍物，以辅助驾驶从而避免碰撞。
成像单元12101至12104中的至少一者可以是用于检测红外光的红外相机。例如，微型计算机12051能够通过确定成像单元12101至12104的拍摄的图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过提取作为红外相机的成像单元12101至12104的拍摄的图像中的特征点的程序和对表示物体形状的一系列特征点进行图案匹配处理以确定物体是否是行人的程序，来识别行人。当微型计算机12051确定成像单元12101至12104的拍摄的图像中存在行人且识别行人时，声音图像输出单元12052控制显示单元12062显示叠加的矩形轮廓来强调识别的行人。此外，声音图像输出单元12052可以控制显示单元12062在期望的位置显示表示行人的图标等。
上面已经说明了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术例如可以应用于具有上面构成的成像单元12031。具体地，例如，图1的CMOS图像传感器10能够应用于成像单元12031。通过将根据本公开的技术应用于成像单元12031，例如，能够获得具有较少噪声和宽动态范围的拍摄的图像。因此，能够更精确地检测车辆周围的物体。
此外，本公开的实施例不限于上述的实施例，且能够在不偏离本技术的范围的情况下，作出各种变化。
此外，例如，本技术能够具有下面的构成。
(1)一种成像元件，其包括：
像素阵列单元，所述像素阵列单元中布置有各自具有电荷电压转换单元和开关的像素，其中，
多个所述像素的电荷电压转换单元经由各自的所述开关并行地连接至信号线。
(2)根据(1)所述的成像元件，其中，
所述信号线在所述像素阵列单元内的所述像素对齐方向上延伸。
(3)根据(1)或(2)所述的成像元件，其中，
在所述像素中，像素晶体管在所述像素阵列单元内的所述像素的对齐方向中的至少一个方向上基本上对称地布置。
(4)根据(3)所述的成像元件，其中，
所述像素包括多个光电转换元件和多个传输晶体管，所述多个传输晶体管分别将各个所述光电转换元件产生的电荷传输至所述电荷电压转换单元，并且
在所述像素中，所述多个传输晶体管在与所述像素晶体管相同的方向上基本上对称地布置。
(5)根据(3)或(4)所述的成像元件，其中，
所述像素晶体管包括用来使所述电荷电压转换单元复位的复位晶体管、用来将所述电荷电压转换单元的电压放大的放大晶体管和构成所述开关的耦合晶体管。
(6)根据(5)所述的成像元件，其中，
所述像素晶体管还包括用来选择所述像素的选择晶体管。
(7)一种电子设备，其包括：
成像元件，所述成像元件包括像素阵列单元，所述像素阵列单元中布置有各自具有电荷电压转换单元和开关的像素，并且其中，多个所述像素的电荷电压转换单元经由各自的所述开关并行地连接至信号线；和
信号处理单元，所述信号处理单元被构造为对所述成像元件的信号进行处理。
附图标记的列表
10 CMOS图像传感器
11 像素阵列单元
12 垂直驱动单元
13 列处理单元
14 水平驱动单元
15 系统控制单元
16 像素驱动线
17 垂直信号线
18 信号处理单元
51a至51d 像素
61、61-1、61-2、61a-1至61a-4、61b-1至61b-4 光电转换元件
62、62-1、62-2、62a-1至62a-4、62b-1至62b-4 传输栅极单元
63、63a、63b 电荷电压转换单元
64 复位晶体管
65 放大晶体管
66 选择晶体管
67 耦合晶体管
68 电源线
69 电容耦合线
101、102a、102b、103 接触孔
200 电子设备
202 成像元件
203 DSP电路

Claims (4)

1.一种成像元件，其包括：
像素阵列单元，所述像素阵列单元中布置有各自具有电荷电压转换单元和开关的像素，其中，
多个所述像素的电荷电压转换单元经由各自的所述开关并行地连接至信号线；
在所述像素中，像素晶体管在所述像素阵列单元内的所述像素的对齐方向中的至少一个方向上基本上对称地布置；以及
所述像素晶体管包括用来使所述电荷电压转换单元复位的复位晶体管、用来将所述电荷电压转换单元的电压放大的放大晶体管、构成所述开关的耦合晶体管和用来选择所述像素的选择晶体管。
2.根据权利要求1所述的成像元件，其中，
所述信号线在所述像素阵列单元内的所述像素对齐方向上延伸。
3.根据权利要求1所述的成像元件，其中，
所述像素包括多个光电转换元件和多个传输晶体管，所述多个传输晶体管分别将各个所述光电转换元件产生的电荷传输至所述电荷电压转换单元，并且
在所述像素中，所述多个传输晶体管在与所述像素晶体管相同的方向上基本上对称地布置。
4.一种电子设备，其包括：
根据权利要求1～3中任一项所述的成像元件；和
信号处理单元，所述信号处理单元被构造为对所述成像元件的信号进行处理。
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