CN110324544A - 固态摄像设备及其驱动方法、摄像系统及可移动体 - Google Patents

固态摄像设备及其驱动方法、摄像系统及可移动体 Download PDF

Info

Publication number
CN110324544A
CN110324544A CN201910243219.7A CN201910243219A CN110324544A CN 110324544 A CN110324544 A CN 110324544A CN 201910243219 A CN201910243219 A CN 201910243219A CN 110324544 A CN110324544 A CN 110324544A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
image pickup
solid
pickup apparatus
state image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910243219.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110324544B (zh
Inventor
前桥雄
池田泰二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Publication of CN110324544A publication Critical patent/CN110324544A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110324544B publication Critical patent/CN110324544B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier
    • H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiode
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/772—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R2300/00—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle
    • B60R2300/10—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the type of camera system used
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R2300/00—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle
    • B60R2300/60—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by monitoring and displaying vehicle exterior scenes from a transformed perspective
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R2300/00—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle
    • B60R2300/80—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the intended use of the viewing arrangement
    • B60R2300/8093—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the intended use of the viewing arrangement for obstacle warning
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/745—Circuitry for generating timing or clock signals

Abstract

提供了固态摄像设备及其驱动方法、摄像系统及可移动体。固态摄像设备包括：光子检测器，其以盖革模式操作，并且根据光子的入射对输出信号进行输出；猝灭元件，其根据所述输出信号使所述光子检测器转变为非盖革模式；控制单元，其在所述光子检测器从盖革模式转变为非盖革模式时，将所述猝灭元件从检测模式切换为保持模式，在所述检测模式下，所述猝灭元件处于相对低的电阻状态，并且所述光子检测器检测光子，在所述保持模式下，所述猝灭元件处于相对高的电阻状态并保持所述输出信号；以及信号处理电路，其对所述输出信号进行预定处理。

Description

固态摄像设备及其驱动方法、摄像系统及可移动体
技术领域
本发明涉及固态摄像设备及其驱动方法、摄像系统及可移动体。
背景技术
作为光子检测器，已知由光子入射生成的电荷通过雪崩击穿而被放大的雪崩光电二极管(avalanche photo diode，APD)和单光子雪崩二极管(single photon avalanchediode，SPAD)。这些光子检测器用于作为对检测到的光子数量进行计数的光子计数传感器，进行拍摄或测距。通常，使用SPAD的传感器由光子检测器、猝灭元件(quench element)、波形整形器和信号处理电路形成。由检测光子的光子检测器生成的雪崩电流通过猝灭元件使电压下降，并且生成光子检测信号。光子检测信号被波形整形器整形为脉冲状波形，并且整形后的信号被输入到信号处理电路。日本特开2006-179587号公报公开了通过根据光子检测信号或控制信号进行光子检测器的盖革(Geiger)模式与非盖革模式之间的切换，来改善检测响应速度。
当对光子检测信号进行信号处理时，期望光子检测信号被保持特定时间段。然而，日本特开2006-179587号公报所公开的方法未考虑保持光子检测信号，并且能够通过后段的信号处理电路对光子检测信号进行的信号处理限于非常简单的处理。例如，在具有二维布置的像素的光子计数传感器中，尽管各个像素均能够独立地进行光子数量的计数，但是除了诸如滤波处理等的简单计数以外，难以进行计算。此外，难以同时对多个像素进行信号处理。
发明内容
本发明旨在提供能够保持由光子检测器检测到的信号且能够进行各种信号处理的固态摄像设备和其驱动方法。
根据本发明的一个方面，提供一种固态摄像设备，其包括：光子检测器，其以盖革模式操作，并且根据光子的入射对输出信号进行输出；猝灭元件，其根据所述输出信号使所述光子检测器转变为非盖革模式；控制单元，其在所述光子检测器从盖革模式转变为非盖革模式时，将所述猝灭元件从检测模式切换为保持模式，在所述检测模式下，所述猝灭元件处于相对低的电阻状态，并且所述光子检测器检测光子，在所述保持模式下，所述猝灭元件处于相对高的电阻状态并保持所述输出信号；以及信号处理电路，其对所述输出信号进行预定处理。
此外，根据本发明的另一方面，提供一种固态摄像设备，其包括：光子检测器，其输出通过入射光子的雪崩放大而得到的输出信号；晶体管，其是连接到所述光子检测器的猝灭元件，所述晶体管具有控制节点和连接到所述光子检测器的主节点；以及控制单元，其以所设定的预定周期将控制信号供给到所述控制节点，以使所述晶体管处于导通状态。
此外，根据本发明的再一方面，提供一种固态摄像设备的驱动方法，所述固态摄像设备包括：光子检测器，其以盖革模式操作，并且根据光子的入射对输出信号进行输出；猝灭元件，其根据所述输出信号使所述光子检测器转变为非盖革模式；以及信号处理电路，其对所述输出信号进行预定处理，所述驱动方法包括：当所述光子检测器从盖革模式转变为非盖革模式时，将所述猝灭元件从相对低的电阻状态切换为相对高的电阻状态，并且通过所述猝灭元件保持所述输出信号。
通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得明显。
附图说明
图1是例示根据本发明的第一实施例的固态摄像设备的总体构造的框图。
图2是例示根据本发明的第一实施例的固态摄像设备的像素的构造示例的电路图。
图3是例示根据本发明的第一实施例的固态摄像设备的驱动方法的时序图。
图4是例示根据本发明的第二实施例的固态摄像设备的像素的构造示例的电路图。
图5是例示根据本发明的第二实施例的固态摄像设备的驱动方法的时序图。
图6是例示根据本发明的第三实施例的摄像系统的总体构造的框图。
图7A是例示根据本发明的第四实施例的摄像系统的构造示例的图。
图7B是例示根据本发明的第四实施例的可移动体的构造示例的图。
具体实施方式
[第一实施例]
将参照图1至图3描述根据本发明的第一实施例的固态摄像设备及其驱动方法。
首先，将通过使用图1和图2描述根据本实施例的固态摄像设备的结构。图1是例示根据本实施例的固态摄像设备的总体构造的框图。图2是例示根据本实施例的固态摄像设备的像素的构造示例的电路图。
如图1所例示的，根据本实施例的固态摄像设备100包括像素区域10、竖直扫描电路20、水平扫描电路30、输出电路40和控制电路50。
在像素区域10中，配设有遍及多个行和多个列呈矩阵布置的多个像素12。不特别限制形成像素区域10的像素12的数量。例如，如在通常的数码相机中看到的那样，像素区域10可以由数千行乘数千列的像素12形成。可选地，像素区域10可以由按一行或一列布置的多个像素12形成。可选地，像素区域10可以由单个像素12形成。
在像素区域10中的像素阵列的各个行上，控制线14被布置为沿第一方向(图1中的横向)延伸。各条控制线14分别连接到沿第一方向上排列的像素12，以形成供这些像素12共用的信号线。可以将控制线14延伸所沿的第一方向称作行方向或水平方向。各条控制线14均可以包括用于将多种类型的控制信号供给到像素12的多条信号线。
在像素区域10的像素阵列的各个列上，布置有沿与第一方向交叉的第二方向(图1中的纵向)延伸的数据线16。各条数据线16分别连接到沿第二方向排列的像素12，以形成供这些像素12共用的信号线。可以将数据线16延伸所沿的第二方向称作列方向或竖直方向。各条数据线16均可以包括用于以比特为基础传输从像素12输出的数字信号的多条信号线。
各个行上的控制线14均连接到竖直扫描电路20。竖直扫描电路20是如下电路单元：该电路单元经由控制线14将用于驱动像素12的控制信号供给到像素12。竖直扫描电路20以行为基础依次扫描像素区域10内的像素12，并且经由数据线16将各个像素12的像素信号输出到水平扫描电路30。
各个列上的数据线16均连接到水平扫描电路30。水平扫描电路30是如下电路单元：该电路单元从像素区域10选择以逐行为基础输出的、各个列上的像素12的像素信号，并且将所选择的像素信号依次输出到输出电路40。水平扫描电路30包括与像素区域10的多个列对应的多个保持部，并且将从像素区域10以逐行为基础输出的、各个列上的像素12的像素信号保持在位于对应列上的保持部处。水平扫描电路30依次扫描位于各列上的保持部，并且将保持在位于各列上的保持部中的像素信号依次输出到输出电路40。
输出电路40是如下电路单元：该电路单元包括发送器电路(transmittercircuit)42，并且将从水平扫描电路30输出的像素信号输出到固态摄像设备100的外部。例如，发送器电路42可以由诸如低电压差分发信(low voltage differential signaling，LVDS)电路、可调节低电压发信(scalable low voltage signaling，SLVS)电路等的SERializer/DESerializer(SerDes)发送器电路形成。注意，不特别限制形成输出电路40的外部接口电路。
控制电路50是如下电路单元：该电路单元用于供给控制竖直扫描电路20和水平扫描电路30的操作及其时序的控制信号。注意，可以从固态摄像设备100的外部，供给控制竖直扫描电路20和水平扫描电路30的操作及其时序的控制信号中的至少一些。
如图2所例示的，各个像素12均包括光子检测器D、猝灭元件(quench element)Mq、波形整形器INV和信号处理电路18。光子检测器D可以由诸如通过雪崩击穿使由光子入射生成的电荷放大的雪崩光电二极管(avalanche photo diode，APD)或单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，SPAD)等的光电二极管形成。猝灭元件Mq可以例如由p沟道MOS晶体管形成。波形整形器INV可以例如由反相器电路形成。信号处理电路18包括对从波形整形器INV输出的脉冲数进行计数的计数器电路。
形成光子检测器D的光电二极管的阳极连接到供给电压Vss的节点。形成光子检测器D的光电二极管的阴极连接到形成猝灭元件Mq的p沟道MOS晶体管的漏极(主节点)。形成猝灭元件Mq的p沟道MOS晶体管的源极连接到供给电压Vdd的节点。波形整形器INV的输入端子连接到光子检测器D与猝灭元件Mq之间的连接节点(节点N)。波形整形器INV的输出端子连接到信号处理电路18的输入端子。信号处理电路18的输出端子连接到数据线16。
经由控制线14a从竖直扫描电路20或控制电路50向形成猝灭元件Mq的p沟道MOS晶体管的栅极(控制节点)供给模式切换信号PMODE。经由控制线14b从竖直扫描电路20向信号处理电路18供给选择信号PSEL。控制线14a和14b是形成使用图1所描述的控制线14的信号线。注意，供给模式切换信号PMODE的竖直扫描电路20或控制电路50是如下控制单元：该控制单元控制猝灭元件Mq，以当光子检测器从盖革模式向非盖革模式转变时保持输出信号。
以能够对光子检测器D施加对于盖革模式下的操作而言足够的反向偏压的方式来设定电压Vss和电压Vdd。在一个示例中，施加负的高电压作为电压Vss，施加大约为电源电压的正电压作为电压Vdd。在本实施例中，形成光子检测器D的光电二极管以盖革模式操作，即用作单光子雪崩二极管(SPAD)。
由此，光子检测器D处于施加有与电压Vdd和电压Vss之间的电位差对应的反向偏压的状态。该反向偏压是比形成光子检测器D的光电二极管的击穿电压高的电压，并且对于引起雪崩放大(avalanche amplification)而言足够高(盖革模式)。然而，由于在没有光子进入光子检测器D的状态下不存在作为种子的载流子，因此不发生雪崩放大，并且光子检测器D中没有电流流动(待机状态)。
一旦光子进入处于待机状态的光子检测器D，就会在光子检测器D内部生成由入射光子激发的载流子。光子检测器D内部生成的载流子被光子检测器D内部的强电场加速并引起雪崩放大，并且发生大的雪崩电流(盖革模式操作)。该雪崩电流流过猝灭元件Mq，由此通过猝灭元件Mq使电压下降，并且使光子检测器D的端子之间的电压降低。由此，光子检测器D退出盖革模式(非盖革模式)，并且雪崩放大停止。位于光子检测器D的阴极侧的节点(节点N)处的载流子经由作为负载而被连接的猝灭元件Mq逐渐排出。由此，节点N处的电位再次返回到初始值。
该一系列操作使节点N因光子入射而从待机状态转变为通过盖革模式下的大电流流动而得到的电压下降状态，然后使节点N返回到待机状态。节点N处的该电位变化作为信号Sig_A输入到波形整形器INV。波形整形器INV将所输入的信号Sig_A的波形整形为脉冲状信号Sig_D，并且将脉冲状信号Sig_D输出到信号处理电路18。信号处理电路18对叠加在从波形整形器INV输出的信号Sig_D上的脉冲数进行计数。此外，信号处理电路18对信号Sig_D进行预定的信号处理。信号处理电路18响应于从竖直扫描电路20输出的选择信号PSEL，将作为通过信号处理而得到的信号的输出信号DOUT输出到数据线16。
在模式切换信号PMODE处于低电平(或者导通状态或激活状态)的时段期间，猝灭元件Mq处于相对低的电阻状态并作为猝灭电阻器操作(检测模式)。另一方面，在模式切换信号PMODE处于高电平(或者截止状态或非激活状态)的时段期间，猝灭元件Mq处于相对高的电阻状态，阻断流入猝灭元件Mq的电流并保持节点N的电位(保持模式)。
接下来，将通过使用图3描述根据本实施例的固态摄像设备的驱动方法。图3是例示根据本实施例的固态摄像设备的驱动方法的时序图。图3的时序图例示了光子进入光子检测器D时的时序、模式切换信号PMODE、信号Sig_A、信号Sig_D、计数器中的计数值、选择信号PSEL和输出信号DOUT。
在时刻t10，模式切换信号PMODE处于低电平，猝灭元件Mq处于检测模式。尚无光子进入光子检测器D，信号Sig_A是指示待机状态的预定电位，信号Sig_D处于低电平。此外，在时刻t10，计数器的计数值为零，选择信号PSEL处于低电平。
在时刻t11，发生光子的入射。作为响应，在由入射光子激发的载流子作为种子的情况下在光子检测器D中发生雪崩放大，并且雪崩电流的流动使节点N处的电位降低。响应于节点N处的电位的降低，信号Sig_A的电位降低。
在时刻t11之时和之后，信号Sig_A的电位随着光子检测器D中生成的电子经由猝灭元件Mq的逐渐排出而逐渐增加。
在时刻t12，响应于信号Sig_A的电位的降低，信号Sig_D从低电平转变为高电平。信号处理电路18的计数器响应于信号Sig_D的上升沿，将计数值递增1。由此，计数器中的计数值变为1。
在时刻t13，竖直扫描电路20将模式切换信号PMODE从低电平控制为高电平。由此，猝灭元件Mq处于高电阻状态，光子检测器D中生成的电子的排出停止，并且信号Sig_A的电位的增加停止。也就是说，信号Sig_A保持在恒定值。
在时刻t14，竖直扫描电路20将模式切换信号PMODE从高电平控制为低电平。由此，猝灭元件Mq处于低电阻状态(导通状态)、即检测模式。响应于猝灭元件Mq向低电阻状态的转变，重新开始经由猝灭元件Mq对电子的排出，并且信号Sig_A的电位逐渐增加到指示待机状态的预定电位。
在时刻t15，当信号Sig_A的电位增加到预定值时，信号Sig_D从高电平转变为低电平并返回到待机状态。
在随后的时刻t16，发生光子的再次入射。作为响应，在由入射光子激发的载流子作为种子的情况下在光子检测器D中发生雪崩放大，并且雪崩电流的流动使节点N处的电位降低。响应于节点N处的电位的降低，信号Sig_A的电位降低。
在时刻t16之时和之后，信号Sig_A的电位随着光子检测器D中生成的电子经由猝灭元件Mq的逐渐排出而逐渐增加。
在时刻t17，响应于信号Sig_A的电位因光子的入射而降低，信号Sig_D从低电平转变为高电平。信号处理电路18的计数器响应于信号Sig_D的上升沿，将计数值递增1。由此，计数器中的计数值变为2。
在时刻t18，竖直扫描电路20将模式切换信号PMODE从低电平控制为高电平。由此，猝灭元件Mq处于高电阻状态，光子检测器D中生成的电子的排出停止，并且信号Sig_A的电位的增加停止。也就是说，信号Sig_A保持在恒定值。
在时刻t19，竖直扫描电路20将选择信号PSEL从低电平控制为高电平。由此，对数据线16输出指示信号处理电路18的计数器中的计数值为2的输出信号DOUT。
在图3中，用虚线例示当猝灭元件Mq的电阻是恒定时(检测模式)的信号Sig_A和信号Sig_D的信号波形。在这种情况下，信号Sig_A的电位朝向待机状态的电位连续增加，并且不能保持在恒定值。因而，不能对信号Sig_A进行需要被保持特定时间段的信号处理。
相比之下，在根据本实施例的固态摄像设备的驱动方法中，在模式切换信号PMODE被控制为高电平的时刻t13至时刻t14的时段以及时刻t18之时和之后的时段期间，信号Sig_A的电位能够保持在恒定电平。因此，根据本实施例，能够对信号Sig_A进行需要被保持特定时间段的信号处理。
也就是说，当对信号Sig_A进行需要被保持特定时间段的信号处理时，模式切换信号PMODE保持在低电平。由此，在信号处理电路18进行信号处理的时段期间，即在信号处理电路18未接受输入的时段期间，光子检测器D能够被保持在保持模式，并且能够减少电力消耗。不特别限制由信号处理电路18进行的处理，其可以是例如滤波处理、对多个像素12同时进行的信号处理等。
此外，当信号处理电路18仅进行实质上不需要用于保持输入信号的时段的处理时，例如进行简单的计数处理时，通过设定较短的保持模式的时段，能够设定较长的用于检测光子的时段，并且能够提高光子的检测灵敏度。
此外，可以使用非保持模式下的操作，在非保持模式下，在从计数器中的计数值的积分开始至结束的积分时段期间，模式切换信号PMODE维持在高电平。该积分时段是根据诸如帧速率、光圈、设定的ISO感光度、快门速度等的曝光条件而确定的时段。本实施例的固态摄像设备能够在具有本实施例所描述的保持模式的操作与非保持模式下的操作之间进行切换。
将描述选择具有本实施例所描述的保持模式的操作和非保持模式下的操作的示例。例如，当设定的ISO感光度是相对高时(高感光度模式)，使用非保持模式下的操作，当设定的ISO感光度是相对低时(低感光度模式)，使用具有本实施例所描述的保持模式的操作。
当设定的ISO感光度被设定得相对高时，通常是拍摄低光量拍摄场景的情况。在该低光量场景中，优选缩短光子检测器D处于非盖革模式的时段，以能够检测少量入射光子。
另一方面，当设定的ISO感光度被设定得相对低时，通常是拍摄高光量拍摄场景的情况。当以非保持模式操作时，SPAD倾向于需要从非盖革模式返回到盖革模式的时间，并且倾向于在该时间段期间不能检测进入光子检测器D的光子。因此，像素12的输出信号DOUT的信号值的增加不再对入射光量的增加作出响应。也就是说，像素12的输出信号DOUT相对于入射光量的线性度随着入射光量的增加而降低。
因此，在该高光量场景中，在具有本实施例所描述的保持模式的操作期间，即在积分时段，将模式切换信号PMODE处于高电平的时段配设为n次。将n次时段中的各次时段均称作子积分时段(sub-integration period)。通过求得计数值与数字n的比，能够估算出进入光子检测器D的光量。也就是说，在n次子积分时段的各次子积分时段中，随着光子进入光子检测器D的频率增加，计数器中的计数值接近n。例如，当计数值变为n时，这指示光子在所有子积分时段内均进入光子检测器D，这指示进入光子检测器D的光量是大的。
当使用固态摄像元件的信号来生成图像时，可以将与像素12对应的图像位置处的亮度定义为最大值(典型地，为白色)。以这种方式，通过使用模式切换信号PMODE来配设子积分时段，能够求得计数器中的计数值相对于子积分时段的次数的比。由此，能够提高像素12的输出信号DOUT的信号值相对于入射光量的增加的线性度。
如上所述，根据本实施例，由光子检测器检测到的信号能够被保持期望的时间段，并且能够在后段的信号处理电路中进行各种信号处理。
[第二实施例]
将参照图4和图5描述根据本发明的第二实施例的固态摄像设备及其驱动方法。将用相同的附图标记标注与根据第一实施例的固态摄像设备中的组件相同的组件，并且将省略或简化其描述。
首先，将通过使用图4描述根据本实施例的固态摄像设备的结构。图4是例示根据本实施例的固态摄像设备的像素的构造示例的电路图。
如图4所例示的，除了光子检测器D、猝灭元件Mq、波形整形器INV和信号处理电路18以外，根据本实施例的固态摄像设备的像素12还包括猝灭元件控制电路22。根据本实施例的固态摄像设备的其他构造与根据第一实施例的固态摄像设备基本相同。
形成光子检测器D的光电二极管的阳极连接到供电压Vss供给的节点。形成光子检测器D的光电二极管的阴极连接到形成猝灭元件Mq的p沟道MOS晶体管的漏极。形成猝灭元件Mq的p沟道MOS晶体管的源极连接到供电压Vdd供给的节点。形成猝灭元件Mq的p沟道MOS晶体管的栅极连接到猝灭元件控制电路22的输出端子。波形整形器INV的输入端子连接到光子检测器D与猝灭元件Mq之间的连接节点(节点N)。波形整形器INV的输出端子连接到信号处理电路18的输入端子和猝灭元件控制电路22的输入端子。信号处理电路18的输出端子连接到数据线16。
经由控制线14b从竖直扫描电路20向信号处理电路18供给选择信号PSEL。此外，经由控制线14c从竖直扫描电路20或控制电路50向信号处理电路18和猝灭元件控制电路22供给控制信号CLK。控制线14b和14c是形成使用图1所描述的控制线14的信号线。控制信号CLK是确定固态摄像设备的操作时序的时序信号，该信号可以是例如基于时钟信号的信号。注意，猝灭元件控制电路22是如下控制单元：该控制单元控制猝灭元件，使得光子检测器在从盖革模式向非盖革模式转变时保持输出信号。
如第一实施例所述，节点N因光子入射而从待机状态转变为通过盖革模式下的大电流流动而得到的电压下降状态，然后返回到待机状态。节点N处的该电位变化作为信号Sig_A输入到波形整形器INV。波形整形器INV将输入信号Sig_A的波形整形为脉冲状信号Sig_D，并且将脉冲状信号Sig_D输出到信号处理电路18和猝灭元件控制电路22。
信号处理电路18与控制信号CLK同步地进行脉冲数的计数或预定信号处理。例如，当在控制信号CLK的下降沿的时序处信号Sig_D处于高电平时，信号处理电路18对该脉冲进行计数。此外，信号处理电路18根据控制信号CLK的时序对信号Sig_D进行预定的信号处理。信号处理电路18响应于从竖直扫描电路20输出的选择信号PSEL，将作为通过信号处理而得到的信号的输出信号DOUT输出到数据线16。
猝灭元件控制电路22检测从波形整形器INV输出的信号Sig_D的上升沿，并且将输出到猝灭元件Mq的栅极的猝灭元件控制信号PMq从高电平控制为低电平。此外，猝灭元件控制电路22检测控制信号CLK的上升沿，并且将输出到猝灭元件Mq的栅极的猝灭元件控制信号PMq从低电平控制为高电平。控制信号CLK是信号值周期性改变的周期信号的示例。此外，在本实施例中，该周期信号共同地输入到猝灭元件控制电路22和信号处理电路18。
在猝灭元件控制信号PMq处于高电平的时段期间，猝灭元件Mq处于相对低的电阻状态并作为猝灭电阻器操作(检测模式)。另一方面，在猝灭元件控制信号PMq处于低电平的时段期间，猝灭元件Mq处于相对高的电阻状态、阻断流向猝灭元件Mq的电流并保持节点N的电位(保持模式)。
接下来，将通过使用图5描述根据本实施例的固态摄像设备的驱动方法。图5是例示根据本实施例的固态摄像设备的驱动方法的时序图。图5的时序图例示了光子进入光子检测器D时的时序、控制信号CLK、猝灭元件控制信号PMq、信号Sig_A、信号Sig_D、计数器中的计数值、选择信号PSEL和输出信号DOUT。
在时刻t20，猝灭元件控制信号PMq处于低电平，猝灭元件Mq处于检测模式。尚无光子进入光子检测器D，信号Sig_A是例示待机状态的预定电位，信号Sig_D处于低电平。此外，在时刻t20，计数器的计数值为零，选择信号PSEL处于低电平。
在时刻t21，发生光子的入射。作为响应，在由入射光子激发的载流子作为种子的情况下在光子检测器D中发生雪崩放大，并且雪崩电流的流动使节点N处的电位降低。响应于节点N处的电位的降低，信号Sig_A的电位降低。
在时刻t21之时和之后，信号Sig_A的电位随着光子检测器D中生成的电子经由猝灭元件Mq的逐渐排出而逐渐增加。
在时刻t22，响应于信号Sig_A的电位的降低，信号Sig_D从低电平转变为高电平。
在时刻t23，猝灭元件控制电路22检测从波形整形器INV供给的信号Sig_D的上升沿，并且将猝灭元件控制信号PMq从低电平控制为高电平。由此，猝灭元件Mq处于高电阻状态，光子检测器D中生成的电子的排出停止，并且信号Sig_A的电位的增加停止。也就是说，信号Sig_A保持在恒定值。在控制信号CLK处于低电平的同时，猝灭元件控制电路22将猝灭元件控制信号PMq维持在高电平。
在时刻t24，信号处理电路18响应于控制信号CLK的下降沿，将计数值递增1。由此，计数器中的计数值变为1。
在时刻t25，猝灭元件控制电路22检测控制信号CLK的上升沿，并且将猝灭元件控制信号PMq从高电平控制为低电平。由此，猝灭元件Mq处于低电阻状态，即处于检测模式。响应于猝灭元件Mq向低电阻状态的转变，重新开始经由猝灭元件Mq对电子的排出，并且信号Sig_A的电位逐渐增加到指示待机状态的预定电位。
在时刻t26，当信号Sig_A的电位增加到预定值时，信号Sig_D从高电平转变为低电平并返回到待机状态。
在随后的时刻t27，发生光子的再次入射。作为响应，在由入射光子激发的载流子作为种子的情况下在光子检测器D中发生雪崩放大，并且雪崩电流的流动使节点N处的电位降低。响应于节点N处的电位的降低，信号Sig_A的电位降低。
在时刻t27之时和之后，信号Sig_A的电位随着光子检测器D中生成的电子经由猝灭元件Mq的逐渐排出而逐渐增加。
在时刻t28，响应于信号Sig_A的电位因光子的入射而降低，信号Sig_D从低电平转变为高电平。
在时刻t29，猝灭元件控制电路22检测从信号处理电路18供给的信号Sig_D的上升沿，并且将猝灭元件控制信号PMq从低电平控制为高电平。由此，猝灭元件Mq处于高电阻状态，光子检测器D中生成的电子的排出停止，并且信号Sig_A的电位的增加停止。也就是说，信号Sig_A保持在恒定值。
在时刻t30，信号处理电路18响应于控制信号CLK的下降沿，将计数值递增1。由此，计数器中的计数值变为2。
在时刻t31，竖直扫描电路20将选择信号PSEL从低电平控制为高电平。由此，对数据线16输出指示信号处理电路18的计数器中的计数值为2的输出信号DOUT。
注意，虽然在上述示例中，已经假设在控制信号CLK处于高电平的时段发生光子的入射的情况，但是当在控制信号CLK处于高电平的时段发生光子的入射时，猝灭元件Mq处于保持模式，并且信号Sig_A和Sig_D不改变。也就是说，在根据本实施例的固态摄像设备中，能够使光子的检测和对信号Sig_D的信号处理与控制信号CLK同步。
在图5中，用虚线例示猝灭元件Mq的电阻是恒定时(检测模式)的信号Sig_A和信号Sig_D的信号波形。在这种情况下，信号Sig_A的电位朝向待机状态的电位连续增加，并且不能保持在恒定值。因而，不能对信号Sig_A进行需要被保持特定时段的信号处理。
相比之下，在根据本实施例的固态摄像设备的驱动方法中，在猝灭元件控制信号PMq被控制为高电平的时刻t23至时刻t25的时段以及时刻t29之时和之后的时段期间，信号Sig_A的电位能够保持在恒定电平。因此，根据本实施例，能够对信号Sig_A进行需要被保持特定时段的信号处理。
特别地，在本实施例中，由于猝灭元件Mq根据信号Sig_D的电平向保持模式切换，因此能够在光子检测之后直接以像素12为基础，独立地进行猝灭元件Mq向保持模式的切换。因此，就降低电力消耗而言，本实施例是比第一实施例更优选的形式。
此外，由于当控制信号CLK变为高电平时，猝灭元件Mq切换为检测模式，因此当进行多个像素12的信号处理时，例如，诸如当旨在同时获取多个像素12的特定时序处的检测结果时等，本实施例也是较优选的形式。
此外，虽然在本实施例中，对猝灭元件控制电路22和信号处理电路18输入相同的控制信号CLK，但是实施例不限于该示例。例如，可以对信号处理电路18和猝灭元件控制电路22供给单独的控制信号。此外，作为另一示例，在猝灭元件控制电路22的前段中，配设划分控制信号CLK的频率的分频电路。此外，通过划分控制信号CLK的频率而得到的信号可以从分频电路输入到猝灭元件控制电路22。优选的是，包括上述形式，在上述形式中，对猝灭元件控制电路22输入通过划分控制信号CLK的频率而得到的信号的形式，即对猝灭元件控制电路22输入基于控制信号CLK的信号的形式。
如上所述，根据本实施例，能够使由光子检测器检测到的信号被保持期望的时间段，并且能够对后段的信号处理电路进行各种信号处理。此外，能够响应于时序信号进行光子的检测或信号处理，并且能够实现光子计数的同步系统化(synchronous system)。
注意，还在本实施例中，如第一实施例所述，能够适当地使用具有本实施例所描述的保持模式的操作或非保持模式下的操作。例如，当设定的ISO感光度相对高时(高感光度模式)，使用非保持模式下的操作，当设定的ISO感光度相对低时(低感光度模式)，使用具有本实施例所描述的保持模式的操作。
在具有本实施例所描述的保持模式的操作期间，即在积分时段，配设n次子积分时段。在本实施例中，这些子积分时段是控制信号CLK处于高电平的各时段。通过求得计数值与数字n的比，能够估算出进入光子检测器D的光量。也就是说，在n次子积分时段的各次子积分时段中，随着光子进入光子检测器D的频率的增加，计数器中的计数值接近n。例如，当计数值变为n时，这指示光子在所有子积分时段内均进入光子检测器D，这指示进入光子检测器D的光量是大的。
当使用固态摄像元件的信号来生成图像时，可以将与像素12对应的图像位置处的亮度定义为最大值(典型地，为白色)。以这种方式，通过使用模式切换信号PMODE来配设子积分时段，能够求得计数器中的计数值相对于子积分时段的次数的比。由此，能够提高像素12的输出信号DOUT的信号值相对于入射光量的增加的线性度。此外，控制信号CLK的频率的提高使得线性度能够更高。
[第三实施例]
将参照图6描述根据本发明的第三实施例的摄像系统。图6是例示根据本实施例的摄像系统的总体构造的框图。
上述第一实施例和第二实施例所描述的固态摄像设备100能够适用于各种摄像系统。能够适用的摄像系统的示例可以包括数字静物照相机(digital still camera)、数字摄像机、监控照相机、复印机、传真机、移动电话、车载照相机、观测卫星等。另外，在摄像系统中还包括，包括诸如透镜和摄像设备等的光学系统的照相机模块。图6例示了作为这些示例中的示例的数字静物照相机的框图。
在图6中作为示例例示的摄像系统200包括：摄像设备201；透镜202，其将被摄体的光学图像拍摄在摄像设备201上；光圈204，其用于改变穿过透镜202的光量；以及防护件206，其用于保护透镜202。透镜202和光圈204形成将光会聚在摄像设备201上的光学系统。摄像设备201是第一实施例或第二实施例所描述的固态摄像设备100，并且将由透镜202拍摄的光学图像转换为数据图像。
摄像系统200还包括处理从摄像设备201输出的输出信号的信号处理单元208。信号处理单元208进行将由摄像设备201输出的模拟信号转换为数字信号的AD转换。另外，如果需要，信号处理单元208进行除上述以外的各种校正和压缩并且进行图像数据的输出。作为信号处理单元208的一部分的AD转换单元可以形成在配设有摄像设备201的半导体基板上或者不配设有摄像设备201的半导体基板上。此外，摄像设备201和信号处理单元208可以形成在同一半导体基板上。
摄像系统200还包括：存储器单元210，其用于在其中临时存储图像数据；以及外部接口单元(外部I/F单元)212，其用于与外部计算机等通信。摄像系统200还包括：诸如半导体存储器等的存储介质214，其用于进行摄像数据的存储或读出；以及存储介质控制接口单元(存储介质控制I/F单元)216，其用于对存储介质214进行存储或读出。注意，存储介质214可以内置在摄像系统200中，或者可以是可移除的。
摄像系统200还包括：总体控制/操作单元218，其控制各种操作和整个数字静物照相机；以及时序生成单元220，其将各种时序信号输出到摄像设备201和信号处理单元208。在这里，可以从外部输入时序信号等，并且摄像系统200可以至少包括摄像设备201和处理从摄像设备201输出的输出信号的信号处理单元208。
摄像设备201将摄像信号输出到信号处理单元208。信号处理单元208对从摄像设备201输出的摄像信号进行预定的信号处理，并且输出图像数据。信号处理单元208使用摄像信号来生成图像。
如上所述，根据本实施例，能够实现应用根据第一实施例或第二实施例的固态摄像设备100的摄像系统。
[第四实施例]
将参照图7A和图7B描述根据本发明的第四实施例的摄像系统和可移动体。图7A是例示根据本实施例的摄像系统的构造的图。图7B是例示根据本实施例的可移动体的构造的图。
图7A例示了与车载照相机相关的摄像系统的示例。摄像系统300包括摄像设备310。摄像设备310是以上第一实施例和第二实施例中的任意实施例所描述的固态摄像设备100。摄像系统300包括：图像处理单元312，其对通过摄像设备310获取的多个图像数据进行图像处理；以及视差获取单元314，其根据通过摄像系统300获取的多个图像数据计算视差(视差图像的相位差)。此外，摄像系统300包括：距离获取单元316，其基于计算出的视差计算距物体的距离；以及碰撞确定单元318，其基于计算出的距离确定是否存在碰撞可能性。在这里，视差获取单元314和距离获取单元316是获取与距物体的距离有关的距离信息的距离信息获取单元的示例。也就是说，距离信息是与视差、散焦量、距物体的距离等有关的信息。碰撞确定单元318可以使用任意的距离信息来确定碰撞可能性。距离信息获取单元可以通过被专用设计的硬件实现，或者可以通过软件模块实现。此外，距离信息获取单元可以通过现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等实现，或者可以通过它们的组合实现。
摄像系统300连接到车辆信息获取设备320，并且能够获取诸如车速、横摆率、转向角等的车辆信息。此外，摄像系统300连接到控制ECU330，控制ECU330是基于碰撞确定单元318的确定结果，输出用于使车辆生成制动力的控制信号的控制设备。此外，摄像系统300还连接到警报设备340，警报设备340基于碰撞确定单元318的确定结果，向驾驶员发出警报。例如，当作为碰撞确定单元318的确定结果，碰撞可能性高时，控制ECU330通过施加制动、推回加速器、抑制发动机动力等来进行车辆控制，以避免碰撞或减轻损坏。警报设备340通过发出诸如声音等的警报、在汽车导航系统的显示器等上显示警报信息、向座椅安全带或方向盘提供振动等来警告用户。
在本实施例中，通过使用摄像系统300拍摄车辆周围的区域，例如拍摄前方区域或后方区域。图7B例示了当拍摄车辆的前方区域(拍摄区域350)时的摄像系统。车辆信息获取设备320将指令发送到摄像系统300或摄像设备310。该构造能够进一步改善测距精度。
尽管已经描述了用于避免与其他车辆碰撞的控制的示例，但是实施例能够适用于跟随其他车辆的自动驾驶控制、用于不离开行车道的自动驾驶控制等。此外，摄像系统不限于诸如主题车辆(subject vehicle)等的车辆，并且能够适用于诸如船舶、飞机或工业机器人等的可移动体(移动装置)。另外，摄像系统能够广泛适用于诸如智能交通系统(ITS)等的利用物体识别的设备，而不限于可移动体。
[变型实施例]
本发明不限于上述实施例，各种变型是可能的。
例如，将任意实施例的一部分构造添加到另一实施例的示例，或者将任意实施例的一部分构造用另一实施例的一部分构造替换的示例，是本发明的一个实施例。
此外，虽然在上述实施例中，已经假设在像素区域10内二维地布置有像素12的固态摄像设备，但是像素12的布置不限于二维。例如，固态摄像设备可以由单个像素12形成，或者像素12可以一维或三维地布置。
此外，虽然在上述实施例中，各条控制线14均用作供各个行上的所有像素12共用的信号线，并且各条数据线16均用作供各个列上的所有像素12共用的信号线，但是控制线14和数据线16的布置不限于此。例如，共用的控制线14或共用的数据线16可以以块为基础以i行乘j列(i和j均是自然数)为单位布置。
此外，以上第三实施例和第四实施例所例示的摄像系统是可以应用本发明的光电转换设备的摄像系统的示例，并且能够应用本发明的光电转换设备的摄像系统不限于图6和图7A所例示的构造。
虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构和功能。

Claims (19)

1.一种固态摄像设备，其包括：
光子检测器，其以盖革模式操作，并且根据光子的入射对输出信号进行输出；
猝灭元件，其根据所述输出信号使所述光子检测器转变为非盖革模式；
控制单元，其在所述光子检测器从盖革模式转变为非盖革模式时，将所述猝灭元件从检测模式切换为保持模式，在所述检测模式下，所述猝灭元件处于相对低的电阻状态，并且所述光子检测器检测光子，在所述保持模式下，所述猝灭元件处于相对高的电阻状态并保持所述输出信号；以及
信号处理电路，其对所述输出信号进行预定处理。
2.根据权利要求1所述的固态摄像设备，其中，所述控制单元根据来自所述光子检测器的输出信号控制所述猝灭元件。
3.根据权利要求1所述的固态摄像设备，其中，所述控制单元响应于确定操作时序的时序信号从第一电平向第二电平的转变，将所述猝灭元件从所述保持模式切换为所述检测模式。
4.根据权利要求3所述的固态摄像设备，其中，所述控制单元在所述时序信号处于所述第一电平的时段期间，将所述猝灭元件设定在所述保持模式。
5.根据权利要求3所述的固态摄像设备，其中，所述信号处理电路与所述时序信号同步地进行所述预定处理。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的固态摄像设备，其中，所述猝灭元件是由来自所述控制单元的控制信号驱动的晶体管，所述检测模式与所述晶体管处于导通状态的状态对应，并且所述保持模式与所述晶体管处于截止状态的状态对应。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的固态摄像设备，
其中，所述信号处理电路包括计数器，所述计数器对所述输出信号的变化次数进行积分，
其中，所述固态摄像设备能够从包括第一操作和第二操作的多个操作中选择操作，
其中，所述第一操作是如下操作：所述控制单元控制所述猝灭元件，使得遍及从由所述计数器进行的积分开始至结束的时段，所述光子检测器在从盖革模式转变为非盖革模式时保持所述输出信号，并且
其中，所述第二操作是如下操作：所述控制单元控制所述猝灭元件，使得遍及从由所述计数器进行的积分开始至结束的时段，所述光子检测器在从盖革模式转变为非盖革模式时不保持所述输出信号，并且使得所述光子检测器从非盖革模式转变为盖革模式。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的固态摄像设备，其中，所述输出信号是从所述光子检测器输出的模拟信号被整形为脉冲状波形的数字信号。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的固态摄像设备，所述固态摄像设备还包括多个像素，所述多个像素中的各个像素均包括所述光子检测器、所述猝灭元件、所述控制单元和所述信号处理电路。
10.一种固态摄像设备，其包括：
光子检测器，其输出通过入射光子的雪崩放大而得到的输出信号；
晶体管，其是连接到所述光子检测器的猝灭元件，所述晶体管具有控制节点和连接到所述光子检测器的主节点；以及
控制单元，其以所设定的预定周期将控制信号供给到所述控制节点，以使所述晶体管处于导通状态。
11.根据权利要求10所述的固态摄像设备，所述固态摄像设备还包括：
信号处理电路，所述输出信号输入到信号处理电路，
其中，对所述控制单元和所述信号处理电路输入，信号值周期性变化的周期信号，并且
其中，所述控制信号是基于所述周期信号的信号。
12.根据权利要求10所述的固态摄像设备，其中，所述控制信号是基于时钟信号的信号。
13.根据权利要求12所述的固态摄像设备，其中，所述控制信号是通过划分所述时钟信号的频率而得到的信号。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的固态摄像设备，
其中，所述信号处理电路包括计数器，所述计数器对所述输出信号的变化次数的进行积分，
其中，所述固态摄像设备能够从包括第一操作和第二操作的多个操作中选择操作，
其中，所述第一操作是如下操作：遍及从由所述计数器进行的积分开始至结束的时段，所述控制单元以所设定的预定周期使所述晶体管反复地处于导通状态，并且
其中，所述第二操作是如下操作：遍及从由所述计数器进行的积分开始至结束的时段，所述控制单元维持所述晶体管处于导通状态。
15.根据权利要求10至13中任一项所述的固态摄像设备，其中，所述输出信号是从所述光子检测器输出的模拟信号被整形为脉冲状波形的数字信号。
16.根据权利要求10至13中任一项所述的固态摄像设备，所述固态摄像设备还包括多个像素，所述多个像素中的各个像素均包括所述光子检测器、所述猝灭元件、所述控制单元和所述信号处理电路。
17.一种固态摄像设备的驱动方法，所述固态摄像设备包括：光子检测器，其以盖革模式操作，并且根据光子的入射对输出信号进行输出；猝灭元件，其根据所述输出信号使所述光子检测器转变为非盖革模式；以及信号处理电路，其对所述输出信号进行预定处理，所述驱动方法包括：
当所述光子检测器从盖革模式转变为非盖革模式时，将所述猝灭元件从相对低的电阻状态切换为相对高的电阻状态，并且通过所述猝灭元件保持所述输出信号。
18.一种摄像系统，其包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的固态摄像设备；以及
信号处理单元，其处理从所述固态摄像设备输出的信号。
19.一种可移动体，其包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的固态摄像设备；
距离信息获取单元，其从基于来自所述固态摄像设备的信号的视差图像，获取与距物体的距离有关的距离信息；以及
控制单元，其基于所述距离信息控制所述可移动体。
CN201910243219.7A 2018-03-30 2019-03-28 固态摄像设备及其驱动方法、摄像系统及可移动体 Active CN110324544B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018067058A JP7089390B2 (ja) 2018-03-30 2018-03-30 光電変換装置及びその駆動方法
JP2018-067058 2018-03-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110324544A true CN110324544A (zh) 2019-10-11
CN110324544B CN110324544B (zh) 2022-07-01

Family

ID=65766901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910243219.7A Active CN110324544B (zh) 2018-03-30 2019-03-28 固态摄像设备及其驱动方法、摄像系统及可移动体

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10971539B2 (zh)
EP (1) EP3547668A1 (zh)
JP (1) JP7089390B2 (zh)
CN (1) CN110324544B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7393162B2 (ja) 2019-09-09 2023-12-06 キヤノン株式会社 光電変換装置
JP7427417B2 (ja) 2019-10-25 2024-02-05 キヤノン株式会社 光電変換装置、光電変換システム、移動体、光電変換装置の検査方法
US11784195B2 (en) * 2021-01-07 2023-10-10 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus and photodetection system
JP2023110533A (ja) * 2022-01-28 2023-08-09 キヤノン株式会社 光電変換装置、その制御方法およびプログラム

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2269010A (en) * 1992-07-25 1994-01-26 Roke Manor Research Photon counting APD with active quench and reset
US20050012033A1 (en) * 2003-05-02 2005-01-20 Alvin Stern Digital photon-counting geiger-mode avalanche photodiode solid-state monolithic intensity imaging focal-plane with scalable readout circuitry
US20050224903A1 (en) * 2002-12-09 2005-10-13 Augusto Carlos J Circuitry for image sensors with avalanche photodiodes
EP1132725B1 (en) * 2000-03-09 2006-05-31 Politecnico Di Milano Monolithic circuit of active quenching and active reset for avalanche photodiodes
US7361882B2 (en) * 2005-04-14 2008-04-22 Sensors Unlimited, Inc. Method and apparatus for providing non-linear, passive quenching of avalanche currents in Geiger-mode avalanche photodiodes
US20100214654A1 (en) * 2007-05-22 2010-08-26 Leica Microsystems Cms Gmbh Apparatus for the detection of light in a scanning microscope
US20120057059A1 (en) * 2010-09-06 2012-03-08 King Abdulaziz City Science And Technology Single photon counting image sensor and method
CN102538988A (zh) * 2012-02-08 2012-07-04 南京邮电大学 一种单光子雪崩二极管成像器件的淬灭与读出电路
JP2013109391A (ja) * 2011-11-17 2013-06-06 Fuji Heavy Ind Ltd 車外環境認識装置および車外環境認識方法
CN104779259A (zh) * 2014-01-15 2015-07-15 全视科技有限公司 用于互补金属氧化物半导体堆叠式芯片应用的单光子雪崩二极管成像传感器
US20160349371A1 (en) * 2014-02-25 2016-12-01 Shuichi Suzuki Distance measuring device and parallax calculation system
CN106331534A (zh) * 2009-10-01 2017-01-11 索尼公司 图像传感器、电子系统和用于控制图像传感器的方法
US20170131143A1 (en) * 2014-07-02 2017-05-11 Andreas G. Andreou Photodetection circuit and operating method thereof
CN106716994A (zh) * 2014-09-19 2017-05-24 松下知识产权经营株式会社 固体摄像装置
US9671284B1 (en) * 2016-01-14 2017-06-06 Kiskeya Microsystems Llc Single-photon avalanche diode circuit with variable hold-off time and dual delay regime
US20180006071A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Canon Kabushiki Kaisha Imaging device, imaging system and movable object

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4037367B2 (ja) 2002-02-08 2008-01-23 キネティック リミテッド 光検出器回路
JP4155971B2 (ja) 2004-12-21 2008-09-24 アンリツ株式会社 Ａｐｄ光子検出装置
GB2426575A (en) 2005-05-27 2006-11-29 Sensl Technologies Ltd Photon detector using controlled sequences of reset and discharge of a capacitor to sense photons
US7897906B2 (en) 2007-03-23 2011-03-01 Excelitas Canada Inc. Double quench circuit for an avalanche current device
GB2487958A (en) * 2011-02-10 2012-08-15 St Microelectronics Res & Dev A multi-mode photodetector pixel
JP5791338B2 (ja) 2011-04-07 2015-10-07 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法
JP5484422B2 (ja) 2011-10-07 2014-05-07 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP5901212B2 (ja) 2011-10-07 2016-04-06 キヤノン株式会社 光電変換システム
JP5893573B2 (ja) 2012-02-09 2016-03-23 キヤノン株式会社 固体撮像装置
GB2509545A (en) 2013-01-08 2014-07-09 Isis Innovation Photo detector comprising SPAD cell array
JP6319946B2 (ja) 2013-04-18 2018-05-09 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び撮像システム
JP6100074B2 (ja) 2013-04-25 2017-03-22 キヤノン株式会社 光電変換装置及び撮像システム
JP6274788B2 (ja) 2013-08-28 2018-02-07 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム及び撮像装置の駆動方法
JP6285168B2 (ja) * 2013-12-17 2018-02-28 株式会社デンソー レーダ装置
JP6239975B2 (ja) 2013-12-27 2017-11-29 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びそれを用いた撮像システム
JP6246004B2 (ja) 2014-01-30 2017-12-13 キヤノン株式会社 固体撮像装置
US9952323B2 (en) 2014-04-07 2018-04-24 Samsung Electronics Co., Ltd. High resolution, high frame rate, low power image sensor
JP6482186B2 (ja) 2014-05-23 2019-03-13 キヤノン株式会社 撮像装置及びその駆動方法
JP6523046B2 (ja) * 2015-05-29 2019-05-29 シャープ株式会社 光センサ
JP6711634B2 (ja) 2016-02-16 2020-06-17 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像装置の駆動方法、及び撮像システム
JP6774224B2 (ja) 2016-05-26 2020-10-21 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び撮像システム

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2269010A (en) * 1992-07-25 1994-01-26 Roke Manor Research Photon counting APD with active quench and reset
EP1132725B1 (en) * 2000-03-09 2006-05-31 Politecnico Di Milano Monolithic circuit of active quenching and active reset for avalanche photodiodes
US20050224903A1 (en) * 2002-12-09 2005-10-13 Augusto Carlos J Circuitry for image sensors with avalanche photodiodes
US7115963B2 (en) * 2002-12-09 2006-10-03 Quantum Semiconductor Llc Circuitry for image sensors with avalanche photodiodes
US20050012033A1 (en) * 2003-05-02 2005-01-20 Alvin Stern Digital photon-counting geiger-mode avalanche photodiode solid-state monolithic intensity imaging focal-plane with scalable readout circuitry
US7361882B2 (en) * 2005-04-14 2008-04-22 Sensors Unlimited, Inc. Method and apparatus for providing non-linear, passive quenching of avalanche currents in Geiger-mode avalanche photodiodes
US20100214654A1 (en) * 2007-05-22 2010-08-26 Leica Microsystems Cms Gmbh Apparatus for the detection of light in a scanning microscope
CN106331534A (zh) * 2009-10-01 2017-01-11 索尼公司 图像传感器、电子系统和用于控制图像传感器的方法
US20120057059A1 (en) * 2010-09-06 2012-03-08 King Abdulaziz City Science And Technology Single photon counting image sensor and method
JP2013109391A (ja) * 2011-11-17 2013-06-06 Fuji Heavy Ind Ltd 車外環境認識装置および車外環境認識方法
CN102538988A (zh) * 2012-02-08 2012-07-04 南京邮电大学 一种单光子雪崩二极管成像器件的淬灭与读出电路
CN104779259A (zh) * 2014-01-15 2015-07-15 全视科技有限公司 用于互补金属氧化物半导体堆叠式芯片应用的单光子雪崩二极管成像传感器
US20160349371A1 (en) * 2014-02-25 2016-12-01 Shuichi Suzuki Distance measuring device and parallax calculation system
US20170131143A1 (en) * 2014-07-02 2017-05-11 Andreas G. Andreou Photodetection circuit and operating method thereof
CN106716994A (zh) * 2014-09-19 2017-05-24 松下知识产权经营株式会社 固体摄像装置
US9671284B1 (en) * 2016-01-14 2017-06-06 Kiskeya Microsystems Llc Single-photon avalanche diode circuit with variable hold-off time and dual delay regime
US20180006071A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Canon Kabushiki Kaisha Imaging device, imaging system and movable object

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姚群: "《盖革模式雪崩光电二极管淬灭电路设计》", 《万方数据》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110324544B (zh) 2022-07-01
EP3547668A1 (en) 2019-10-02
JP2019179980A (ja) 2019-10-17
US20190305030A1 (en) 2019-10-03
US10971539B2 (en) 2021-04-06
JP7089390B2 (ja) 2022-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110324544A (zh) 固态摄像设备及其驱动方法、摄像系统及可移动体
US11937004B2 (en) Photoelectric conversion apparatus, imaging system, movable object, and semiconductor substrate
JP7114396B2 (ja) 撮像装置、撮像システム、移動体
CN106561047A (zh) 具有改良读出的高动态范围成像像素
CN107920214A (zh) 固态成像设备、其驱动方法、成像系统和可移动物体
CN111294528B (zh) 光电转换装置及其驱动方法、摄像系统和移动体
US20190253067A1 (en) Image pickup device, image pickup system, and moving apparatus
US11695022B2 (en) Image capturing apparatus, image capturing system, and moving body
JP2020162109A (ja) 光電変換装置、光電変換システム、および移動体
US11024752B2 (en) Photoelectric conversion device and imaging system having stacked structure and avalanche amplification-type diode
US20230217137A1 (en) Photoelectric conversion device and photodetection system
US20220357198A1 (en) Photoelectric conversion apparatus, imaging system, and moving object
US20230122042A1 (en) Device, system, mobile object, and apparatus
US11575868B2 (en) Photoelectric conversion apparatus, method of driving photoelectric conversion apparatus, photoelectric conversion system, and moving body
US11509849B2 (en) Imaging device, imaging system, and moving body
JP7265828B2 (ja) 光電変換装置及び撮像システム
US11240453B2 (en) Photoelectric conversion device
US11838671B2 (en) Photoelectric conversion apparatus for detecting luminance change, control method of photoelectric conversion apparatus, program storage medium, and image capturing apparatus
US20230224609A1 (en) Photoelectric conversion device
JP2024010778A (ja) 測距装置
CN116614725A (zh) 处理装置和光电转换系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant