CN114830629A

CN114830629A - 固态成像元件和成像装置

Info

Publication number: CN114830629A
Application number: CN202080088024.0A
Authority: CN
Inventors: 望月风太
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2022-07-29
Also published as: US20230016407A1; JP2021103842A; WO2021131831A1

Abstract

本发明减小了用于检测地址事件发生与否的固态成像元件中的像素电路表面面积。固态成像元件的驱动电路提供规定的参考信号，规定的参考信号的电平随着时间推移而逐渐波动。多个像素中的每一个配备有自动调零晶体管和复位控制部。自动调零晶体管初始化用于获得亮度变化量的变化量获取部。复位控制部在已经发生规定的地址事件的情况下使用参考信号切换自动调零晶体管。

Description

固态成像元件和成像装置

技术领域

本技术涉及固态成像元件。具体地，本技术涉及亮度变化量与阈值相比较的固态成像元件和成像装置。

背景技术

传统上，将与诸如垂直同步信号的同步信号同步地捕获图像数据的同步型固态成像元件用于成像装置。这种典型的同步型固体摄像元件能够仅在同步信号的每个周期(例如，1/60秒)取得图像数据。因此，例如，在交通或机器人相关领域中，难以应付要求高速处理。为此，提出了一种非同步型固态成像元件，其中，基于像素中的亮度变化量是否超过规定阈值，实时检测每个像素地址中的地址事件(例如，参见非专利文献1)。在每个像素中检测到地址事件的这种固态成像元件被称为DVS(动态视觉传感器)。在DVS中，在每个像素中设置启动用于获得亮度变化量的电路的晶体管和通过向晶体管的栅极提供斜坡形状的信号来切换晶体管的电路。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1Patrick Lichtsteiner,et al.,A 128 128 120dB 15μs LatencyAsynchronous Temporal Contrast Vision Sensor,IEEE JOURNAL OF SOLID-STATECIRCUITS,VOL.43,NO.2,FEBRUARY 2008。

发明内容

[技术问题]

在上述相关技术中，斜坡形状的信号被供应至用于执行初始化的晶体管的栅极，从而抑制在晶体管从导通状态切换至截止状态期间可能产生的馈通噪声。然而，为了产生斜坡形状的信号，需要向每个像素增加电容。增加电容会引起像素中的电路面积的增加。

鉴于上述情况，已经实现了本技术，并且其目的在于减少检测地址事件发生与否的固态成像元件中的每个像素中的电路面积。

[问题的解决方案]

已经实现了本技术以解决上述问题。本技术的第一方面是一种固态成像元件，固态成像元件包括：驱动电路，提供规定的参考信号，所规定的参考信号的电平随着时间推移而逐渐波动；以及多个像素，每个像素包括：自动调零晶体管，初始化用于获得亮度变化量的变化量获取部；以及复位控制部，在已经发生规定的地址事件的情况下通过使用参考信号来切换自动调零晶体管。这提供了可以减小每个像素中的电路面积的效果。

另外，在第一方面中，自动调零晶体管的极性可以为N型，参考信号的电平可以随着时间的推移而逐渐减小，复位控制部可以包括：反相电路，将表示地址事件的检测结果的检测信号反相，并将反相信号输出至自动调零开关的栅极，以及N型晶体管，被布置在反相电路的输出节点与接地节点之间，并且反相电路可以被布置在驱动电路的输出节点与接地节点之间。这提供了可以切换N型晶体管的效果。

另外，在第一方面中，自动调零晶体管的极性可以为P型，参考信号的电平可以随着时间的推移而逐渐增加，复位控制部可以包括：反相电路，将表示地址事件的检测结果的检测信号反相，并将反相信号输出至自动调零开关的栅极，以及P型晶体管，P型晶体管设置在反相电路的输出节点与接地节点之间，并且反相电路可以设置在驱动电路的输出节点与电源节点之间。这提供了可以切换P型晶体管的效果。

另外，在第一方面中，驱动电路可以包括连接至不同行的多个驱动器单元，并且像素可以在每行中沿规定方向布置。这提供了能够在不同的定时执行每行中的初始化的效果。

另外，在第一方面中，多个驱动器单元可包括运算放大器，并且固态成像元件可进一步包括短路开关，该短路开关使运算放大器的每个输出节点之间的路径短路。这提供了可以抑制具有条带形状的固定图案噪声的效果。

此外，在第一方面中，驱动电路可以包括产生参考信号的驱动器单元，并且驱动器单元可以包括运算放大器、连接到运算放大器的输入端的电流源、布置在运算放大器的输入端子与输出端子之间的电容、以及断开/闭合输入端子与输出端子之间的路径的短路开关。这提供了可以产生斜坡形状的参考信号的效果。

另外，在第一方面中，驱动器单元可以进一步包括接地侧开关，该接地侧开关断开/闭合输出端子和规定的接地节点之间的路径。这提供了可以产生矩形信号的效果。

此外，在第一方面中，驱动电路可包括驱动器单元，该驱动器单元将参考信号提供至多个像素中的每一个。这提供了可以减小驱动电路的电路规模的效果。

另外，在第一方面中，每个像素可以包括对数响应部、微分电路、比较电路和复位控制部，对数响应部获得光电流的对数值，微分电路对对数值进行微分，并将微分值作为微分信号输出，比较电路将微分信号与规定阈值进行比较，变化量获取部和自动调零晶体管可以设置在微分电路。这提供了可以检测是否已经发生地址事件的效果。

此外，本技术的第二方面是一种成像装置，包括：驱动电路，提供规定参考信号，规定参考信号的电平随时间推移而逐渐波动；多个像素，每个像素包括：自动调零晶体管，初始化用于获得亮度变化量的变化量获取部；以及复位控制部，在已经发生规定的地址事件的情况下，通过使用参考信号切换自动调零晶体管，以及信号处理部，处理指示是否已经发生地址事件的检测信号。这提供了以下效果：可以减小检测地址事件发生与否的每个像素中的电路面积。

附图说明

图1是示出根据本技术的第一实施方式的成像装置的一个配置实例的框图。

图2为示出根据本技术的第一实施方式的固态成像元件的分层结构的一个实例的示图。

图3是根据本技术的第一实施方式的光接收芯片的一个配置实例的平面图。

图4是描述根据本技术的第一实施方式的电路芯片的一个配置实例的框图。

图5是描绘根据本技术的第一实施方式的驱动电路的一个配置实例的框图。

图6为示出根据本技术的第一实施方式的驱动器单元的一个配置实例的电路图。

图7为描述根据本技术的第一实施方式的驱动器单元的操作的一个实例的时序图。

图8是示出根据本技术的第一实施方式的像素的一个配置实例的框图。

图9是示出根据本技术的第一实施方式的包括对数响应部、缓冲器、微分电路和比较电路的一个配置实例的电路图。

图10是描述根据本技术的第一实施方式的复位控制部的一个配置实例的电路图。

图11描述了各自描述了根据本技术的第一实施方式的复位控制部的操作的一个实例的时序图。

图12是示出根据本技术的第一实施方式的复位控制部的操作的概要的示图。

图13是根据本技术的第一实施方式的固态成像元件的整体视图的一个实例。

图14是示出根据本技术的第二实施方式的微分电路的一个配置实例的电路图。

图15是示出根据本技术的第二实施方式的驱动器单元的一个配置实例的电路图。

图16是示出根据本技术的第二实施方式的驱动器单元的操作的一个实例的时序图。

图17是示出根据本技术的第二实施方式的复位控制部的一个配置实例的电路图。

图18描述了均描述了根据本技术的第二实施方式的复位控制部的操作的一个实例的时序图。

图19是示出根据本技术的第三实施方式的驱动电路的一个配置实例的电路图。

图20是示出根据本技术的第四实施方式的驱动器单元的一个配置实例的电路图。

图21是描述根据本技术的第五实施方式的驱动电路的一个配置实例的电路图。

图22是描述车辆控制系统的示意性配置的实例的框图。

图23是辅助说明车外信息检测部和成像部的安装位置的实例的图。

具体实施方式

在下文中，将解释用于执行本技术的实施方式(在下文中，称为实施方式)。将根据以下顺序给出解释。

1.第一实施方式(其中，驱动电路生成斜坡形信号)

2.第二实施方式(其中，驱动电路生成斜坡形信号，并且使用P型自动调零开关)

3.第三实施方式(其中，驱动电路生成斜坡形信号以消除固定图案噪声)

4.第四实施方式(其中，驱动电路生成斜坡形信号或矩形信号)

5.第五实施方式(其中，驱动电路上的一个单元生成斜坡形信号)

6.应用于移动体的实例

<1.第一实施方式>

[成像装置的配置实例]

图1是示出根据本技术的第一实施方式的成像装置100的一个配置实例的框图。成像装置100包括成像透镜110、固态成像元件200、记录部120和控制部130。例如，安装在工业机器人上的照相机或安装在车辆上的照相机被假定为成像装置100。

成像透镜110会聚入射光并且将入射光引导至固态成像元件200。固态成像元件200通过执行入射光的光电转换来捕获图像数据。固态成像元件200对捕获的图像数据执行规定的信号处理(诸如图像识别处理)，并通过信号线209将处理结果输出至记录部120。

记录部120记录从固态成像元件200提供的数据。控制部130控制固态成像元件200以捕获图像数据。

[固态成像元件的配置实例]

图2是描绘了根据本技术的第一实施方式的固态成像元件200的分层结构的一个实例的示图。固态成像元件200包括电路芯片202和层压在电路芯片202上的光接收芯片201。这些芯片经由诸如过孔的连接部电连接。该连接可以通过Cu-Cu合或凸块代替过孔来建立。

[光接收芯片的配置实例]

图3是根据本技术的第一实施方式的光接收芯片201的一个配置实例的平面图。在光接收芯片201上，多个光接收侧电路211以二维格子形式布置。稍后将解释每个光接收侧电路211的电路配置。

[电路芯片的配置实例]

图4是描述根据本技术的第一实施方式的电路芯片202的一个配置实例的框图。驱动电路231、信号处理部232、Y仲裁器233、X仲裁器234、系统控制部235、以及电路布置部300设置在电路芯片202上。

在电路布置部300中，以二维格子状布置多个DVS电路310。DVS电路310分别针对光接收侧电路211设置，并且电连接到相应的光接收侧电路211。包括光接收侧电路211和对应的DVS电路310的电路用作检测地址事件发生的单个像素。

在下文中，布置在规定的水平方向上的像素组被称为“行”，而布置在垂直于每行的方向上的像素组被称为“列”。

每个DVS电路310检测地址事件发生与否。当检测地址事件时，DVS电路310向Y仲裁器233和X仲裁器234提供输出关于地址事件的检测信号的请求，并且基于其仲裁结果向信号处理部232提供检测信号。

驱动电路231分别驱动像素。Y仲裁器233仲裁从每个行发送的请求并基于仲裁结果返回响应。X仲裁器234仲裁从每个列发送的请求并基于仲裁结果返回响应。系统控制部235控制电路芯片202上包括驱动电路231的电路的每个操作定时。

信号处理部232对从各DVS电路310供给的检测信号进行诸如图像识别处理等规定的信号处理。信号处理部232经由信号线209将表示处理结果的数据提供至记录部120。

[驱动电路的配置实例]

图5是描绘根据本技术的第一实施方式的驱动电路231的一个配置实例的框图。驱动电路231包括多个驱动器单元240。驱动器单元240按每行设置。当行数为N(N为整数)时，设置N个驱动器单元240。

在系统控制部235的控制下，驱动器单元240各自生成参考信号REFR，参考信号REFR的电平随时间推移而逐渐波动。驱动器单元240向电路布置部300中的对应行输出参考信号REFR。系统控制部235分别控制N个驱动器单元240以按照规定顺序生成参考信号REFR。此外，对于每行，每当经过固定周期时生成参考信号REFR。

[驱动器单元的配置实例]

图6是描述根据本技术的第一实施方式的驱动器单元240的一个配置实例的电路图。驱动器单元240包括电流源241、运算放大器242、电容243、短路开关244和使能开关245。

电流源241被布置在电源节点与运算放大器242的反相输入端子(-)之间。在运算放大器242的非反相输入端子(+)中输入高于接地节点的规定的高电平VH。此外，运算放大器242的输出端子连接到使能开关245。电容243设置在运算放大器242的反相输入端子(-)与输出端子之间。

短路开关244根据从系统控制部235提供的复位信号SLOP_RST断开/闭合运算放大器242的反相输入端子(-)与输出端子之间的路径。

使能开关245根据从系统控制部235提供的使能信号EN，断开/闭合运算放大器242的输出端子与电路布置部300中的对应行之间的路径。

图7为示出根据本技术的第一实施方式的驱动器单元240的操作的一个实例的时序图。系统控制部235在从时刻T0至T4的时间段期间提供高电平的使能信号EN。此外，系统控制部235在紧接时刻T0之后的时刻T1至时刻T2的时间段期间提供高电平的复位信号SLOP_RST。

在上述控制下，驱动器单元240在从时刻T1至T2的时间段期间提供高电平VH的参考信号REFR。此外，在从时刻T2至T3的时间段期间，驱动器单元240提供电平随着时间推移而逐渐减小的参考信号REFR。

[像素的配置实例]

图8是示出根据本技术的第一实施方式的像素400的一个配置实例的框图。像素400包括光电转换元件221、对数响应部320、缓冲器330、微分电路340、比较电路350、输出电路360、以及复位控制部370。

光电转换元件221产生电荷，并且根据电荷量将光电流输出至对数响应部320。

对数响应部320将从光电转换元件221输出的光电流转换为指示光电流的对数的电压信号。对数响应部320将电压信号提供至缓冲器330。

缓冲器330将从对数响应部320提供的电压信号输出至微分电路340。

微分电路340在驱动电路231的控制下对电压信号进行微分，并且生成指示微分值的微分信号。微分电路340将经微分的信号输出至比较电路350。微分后的信号表示光电流的量的变化。

比较电路350将所微分的信号(即，变化量)与规定的阈值进行比较。比较电路350将比较结果输出至输出电路360。比较结果指示地址事件发生与否。

输出电路360将表示地址事件发生与否的检测信号XEVENT输出到信号处理部232。当地址事件已经发生时，输出电路360向Y仲裁器233和X仲裁器234提供用于传输检测信号的请求YReq和XReq。在响应于请求从Y仲裁器233和X仲裁器234接收响应YAck和XAck之后，输出电路360将检测信号XEVENT输出到信号处理部232和复位控制部370。

基于检测信号XEVENT、从驱动电路231提供的参考信号REFR、以及从系统控制部235提供的参考信号XREFR，复位控制部370将复位信号RST提供至微分电路340。

此外，光电转换元件221和对数响应部320的一部分构成布置在光接收芯片201上的光接收侧电路211。对数响应部320的剩余部分、微分电路340和随后的电路构成布置在电路芯片202上的DVS电路310。

[像素的电路实例]

图9是示出根据本技术的第一实施方式的包括对数响应部320、缓冲器330、微分电路340以及比较电路350的一个配置实例的电路图。

对数响应部320包括nMOS(负沟道MOS)晶体管321和322以及pMOS(正沟道MOS)晶体管323。nMOS晶体管321和322以及光电转换元件221布置在光接收芯片201上。另一方面，在电路芯片202上配置pMOS晶体管323和随后的电路。

pMOS晶体管323和nMOS晶体管322在电源和接地端之间串联连接。此外，nMOS晶体管321的栅极连接到pMOS晶体管323与nMOS晶体管322之间的连接点，nMOS晶体管321的源极连接到光电转换元件221，并且nMOS晶体管321的漏极连接到电源端子。偏置电压Vblog被施加到pMOS晶体管323的栅极。作为这种连接的结果，流过光电转换元件221的光电流对数地变换为电压Vp。

此外，光电转换元件221被布置在光接收芯片201上，并且其余电路被布置在电路芯片202上。此外，光接收芯片201的接地与电路芯片202的接地分离以便防止干扰。

此外，缓冲器330包括串联连接在电源和接地端之间的pMOS晶体管331、332。接地侧的pMOS晶体管332的栅极连接到对数响应部320。偏置电压Vbsf被施加到处于电源侧的pMOS晶体管331的栅极。此外，pMOS晶体管331和332之间的连接点连接到微分电路340。通过这种连接，进行Vp的阻抗变换。

微分电路340包括电容341和343、运算放大器342以及自动调零晶体管344。

偏置电压Vba被施加到运算放大器342的非反相输入端子(+)。电容341设置在运算放大器342的反相输入端子(-)和缓冲器330之间。电容343被设置在运算放大器342的反相输入端子(-)与输出端子之间。

自动调零晶体管344根据从复位控制部370提供的复位信号RST断开/闭合运算放大器342的反相输入端子(-)与输出端子之间的路径。例如，nMOS晶体管被用作自动调零晶体管344。

作为上述连接的结果，生成微分信号并输出到比较电路350。另外，微分信号由复位信号RST初始化。

比较电路350包括pMOS晶体管351和353和nMOS晶体管352和354。pMOS晶体管351和nMOS晶体管352在电源和接地端之间串联连接。pMOS晶体管353和nMOS晶体管354也在电源和接地端之间串联连接。另外，pMOS晶体管351和353的栅极连接到微分电路340。对nMOS晶体管352的栅极施加规定的上限阈值Von。对nMOS晶体管354的栅极施加规定的下限阈值Voff。

pMOS晶体管351和nMOS晶体管352的连接点与输出电路360连接，连接点处的电压作为比较结果VCH被输出。pMOS晶体管353和nMOS晶体管354之间的连接点也连接到输出电路360，并且该连接点处的电压作为比较结果VCL被输出。作为这种连接的结果，比较电路350在信号超过上限阈值Von的情况下输出高电平的比较结果VCH，并且比较电路350在微分信号变得低于下限阈值Voff的情况下输出低电平的比较结果VCL。比较结果VCH指示ON事件的检测结果。比较结果VCL指示OFF事件的检测结果。

应注意，尽管比较电路350在上述说明中检测两个事件，但是比较电路350可以仅检测ON事件和OFF事件中的任一个。例如，在比较电路350仅检测到ON事件的情况下，仅提供处理ON事件的pMOS晶体管351和nMOS晶体管352。

[复位控制部的配置实例]

图10是描述根据本技术的第一实施方式的复位控制部370的一个配置实例的电路图。复位控制部370包括pMOS晶体管371和nMOS晶体管372和373。

pMOS晶体管371和nMOS晶体管372串联连接在驱动器单元240的输出节点和接地节点之间。另外，从输出电路360提供的检测信号XEVENT被输入到pMOS晶体管371和nMOS晶体管372的栅极。作为这种连接的结果，pMOS晶体管371和nMOS晶体管372用作将检测信号XEVENT反相的反相电路。此外，复位信号RST从pMOS晶体管371和nMOS晶体管372之间的连接节点输出到微分电路340。

nMOS晶体管373设置在接地节点和pMOS晶体管371和nMOS晶体管372之间的连接节点(即，反相电路的输出节点)之间。此外，从系统控制部235提供的基准信号XREFR被输入到nMOS晶体管373的栅极。

应注意，复位控制部370的接地节点不需要被微分电路340共享。

图11描述了各自描述了根据本技术的第一实施方式的复位控制部370的操作的一个实例的时序图。在图11中，a是示出在已经发生地址事件的情况下复位控制部370的操作的一个实例的时序图，而b是示出在没有发生地址事件的情况下复位控制部370的操作的一个实例的时序图。

如图11的a中所示，在地址事件已经发生的情况下，输出电路360提供低电平的检测信号XEVENT。此外，系统控制部235在从时刻T0至T4的时间段期间将参考信号XREFR保持为低电平。

在从紧接在时刻T0之后的时刻T1至时刻T2的时间段期间，驱动器单元240提供高电平的参考信号REFR。随后，驱动器单元240在从时刻T2到时刻T3的时间段(即时刻T4之前)期间逐渐降低参考信号REFR的电平。

复位控制部370在时刻T1至T2期间提供高电平的复位信号RST，然后在时刻T2至T3期间逐渐降低复位信号RST的电平。

相反，如图11的b中所示，在没有发生地址事件的情况下，输出电路360提供高电平的检测信号XEVENT。图11的b中的参考信号REFR和XREFR的波形与图11的a中的那些相同。此外，复位控制部370抑制输出复位信号RST。

如图11所示，在已经发生地址事件的情况下，复位控制部370通过使用参考信号REFR生成斜坡状的复位信号RST。利用斜坡状的复位信号RST，可以实现自动调零晶体管344从导通状态到截止状态的逐渐过渡。结果，可以从例如自动调零晶体管344的栅极和源极之间的结电容逐渐提取电荷。因而，可以抑制由于结电容的耦合而发生的通过噪声的复位馈送。

如在非专利文献1的图2的b中的从左边起的第三电路中所描述的，已经有一种配置，其中包括电容和晶体管的电路被设置在像素中以生成斜坡形状的信号。在此，该配置用作比较性实施方式。在比较性实施方式中，为了产生斜坡形状的信号，电容对于每个像素来说是必需的。这会导致像素中的电路面积的增加。另一方面，如图11所示，当像素400外部的驱动器单元240生成斜坡状参考信号XREFR时，像素400不需要用于生成斜坡状信号的任何容量。因此，与比较实施例相比，可以减小每个像素中的电路面积。

图12是示出根据本技术的第一实施方式的复位控制部370的操作的概要的示图。在参考信号REFR被输入到复位控制部370并且检测信号XEVENT处于低电平(即，地址事件已发生)的情况下，利用参考信号REFR生成斜坡状的复位信号RST。

另一方面，在参考信号REFR没有被输入到复位控制部370的情况下，或者在检测信号XEVENT处于高电平(即，没有发生地址事件)的情况下，没有输出复位信号RST。

图13是根据本技术的第一实施方式的固态成像元件200的整体视图的一个实例。在复位时刻，驱动电路231向每个像素400提供规定的参考信号REFR，其电平随着时间推移而逐渐波动。

在每个像素400中，设置微分电路340、比较电路350、输出电路360和复位控制部370。在图13中省略了微分电路340之前的电路。

微分电路340中包括电容341和343以及运算放大器342的电路用作获得亮度变化量的变化量获取部345。此外，微分电路340中的自动调零晶体管344根据复位信号RST初始化变化量获取部345。

比较电路350将指示变化量的差分信号与阈值进行比较。基于比较结果，输出电路360将检测信号XEVENT输出到复位控制部370。

在检测信号XEVENT处于低电平(即，发生地址事件)的情况下，复位控制部370通过使用根据参考信号REFR的复位信号RST来切换自动调零晶体管344。

由于复位信号RST具有斜坡形状，因此可实现自动调零晶体管344从导通状态到截止状态的逐渐转变。因此，可以抑制通过噪声的复位馈送。此外，由于斜坡状参考信号REFR由像素400外部的驱动电路231生成，因此像素400不需要用于生成斜坡状信号的电容。因此，可以减小每个像素400中的电路面积。

根据本技术的第一实施方式，在像素400外部的驱动电路231以上述方式向每个像素400提供其电平逐渐波动的参考信号REFR。因此，用于产生斜坡形状的信号的容量对于每个像素400不是必需的。因此，可以减小每个像素400中的电路面积。

<2.第二实施方式>

在上述第一实施例中，nMOS晶体管被用作自动调零晶体管344。此外，也可以不使用nMOS晶体管，而使用pMOS晶体管。在第二实施例的固态成像元件200中，提供pMOS晶体管作为自动调零晶体管。这是与第一实施例的不同点。

图14是示出根据本技术的第二实施方式的微分电路340的一个配置实例的电路图。根据第二实施例的微分电路340与第一实施例的微分电路的不同之处在于：设置自动调零晶体管346来代替自动调零晶体管344。假定pMOS晶体管被用作自动调零晶体管346。

图15是示出根据本技术的第二实施方式的驱动器单元240的一个配置实例的电路图。在第二实施方式的驱动器单元240中，低于电源电压的低电平VL输入至运算放大器242的非反相输入端子(+)。此外，电流源241设置在运算放大器242的反相输入端子(-)和接地节点之间。

图16是示出根据本技术的第二实施方式的驱动器单元240的操作的一个实例的时序图。第二实施方式中的使能信号EN和复位信号SLOP_RST的波形与第一实施方式中的那些相同。

然而，驱动器单元240在从时刻T1至T2的时间段期间提供低电平VL的参考信号REFR。随后，在从时刻T2至T3的时间段期间，驱动器单元240提供电平随着时间推移而逐渐增加的参考信号REFR。

图17是描述根据本技术的第二实施方式的复位控制部370的一个配置实例的电路图。根据第二实施例的复位控制部370包括代替nMOS晶体管373的pMOS晶体管374。这是与第一实施例的不同点。

此外，在第二实施方式中，pMOS晶体管371和nMOS晶体管372串联连接在电源节点和驱动器单元240的输出节点之间。不是检测信号XEVENT，而是检测信号EVENT被输入到pMOS晶体管371和nMOS晶体管372的栅极。pMOS晶体管374设置在电源节点与pMOS晶体管371和nMOS晶体管372之间的连接节点之间。

应注意，用于复位控制部370的电源不需要被微分电路340共享。

图18描述了均描述了根据本技术的第二实施方式的复位控制部370的操作的一个实例的时序图。在图18中，a是描绘了在已经发生地址事件的情况下复位控制部分370的操作的一个实例的时序图，以及b是描绘了在没有发生地址事件的情况下复位控制部分370的操作的一个实例的时序图。

如图18的a所描述的，在地址事件已经发生的情况下，输出电路360提供高电平的检测信号EVENT。此外，系统控制部235在从时刻T0至T4的时间段期间将参考信号XREFR保持为高电平。

在从紧接在时刻T0之后的时刻T1至时刻T2的时间段期间，驱动器单元240提供低电平的参考信号REFR。随后，在从时刻T2至时刻T3(即，紧挨在时刻T4之前)的时间段期间，驱动器单元240逐渐增加参考信号REFR的电平。

复位控制部370在从时刻T1至T2的时间段内提供低电平的复位信号RST并且在从时刻T2至T3的时间段内逐渐增加复位信号RST的电平。通过使用复位信号RST，复位控制部370可将P型的自动调零晶体管346从导通状态逐渐切换至截止状态。

另一方面，如图18的b中所示，在没有发生地址事件的情况下，输出电路360提供低电平的检测信号XEVENT。图18的b中的参考信号REFR和XREFR的波形与图18的a中的那些相同。此外，复位控制部370抑制输出复位信号RST。

根据本技术的第二实施方式，驱动电路231以上述方式提供其电平逐渐增加的参考信号REFR。因此，利用参考信号，可以切换P型的自动调零晶体管346。

<3.第三实施方式>

在上述第一实施例中，按每行设置驱动器单元240。然而，如果驱动器单元240的输出特性存在变化，则存在在图像数据中产生具有条带形状的固定图案噪声的可能性。在根据第三实施方式的固态成像元件200中，驱动器单元240的输出端子之间的路径被短路，以抑制固定图案噪声。这是与第一实施例的不同点。

图19是示出根据本技术的第三实施方式的驱动电路231的一个配置实例的电路图。第三实施方式的驱动电路231与第一实施方式的驱动电路的不同之处在于另外设置了多个短路开关246。

当行数为N时，设置N-1个短路开关246。第n(n是1至N的整数)个短路开关246布置在第n个运算放大器242的输出端子与第n+1个运算放大器242的输出端子之间。

根据从系统控制部235提供的控制信号SH，短路开关246断开/闭合第n个运算放大器242的输出端子与第n+1个运算放大器242的输出端子之间的路径。

在第三实施例中，包括用于减少固定图案噪声的噪声消除模式和任何其他模式的模式信号被输入到固态成像元件200。在设定了噪声消除模式的情况下，系统控制部235根据控制信号SH闭合各个短路开关246。结果，每行中的运算放大器242的输出端子之间的路径被短路。因此，能够抑制来自驱动器单元240的输出的变化，并且能够减少可能由该变化引起的固定图案噪声。

另一方面，在设定了除噪声去除模式以外的模式的情况下，系统控制部235根据控制信号SH使各短路开关246断开。

应注意，第二实施方式可应用于第三实施方式。

根据第三实施例，以上述方式设置使运算放大器242的输出端子间的路径短路的短路开关246。因此，能够抑制驱动器单元240的输出的变化。结果，可以减少可能由该变化引起的固定图案噪声。

<4.第四实施方式>

在上述第一实施方式中，驱动器单元240提供斜坡状参考信号REFR。然而，在一些情况下，需要矩形信号来执行固态成像元件200的测试。根据第四实施方式的驱动器单元240提供斜坡形信号和矩形信号中的任一个。这是与第一实施方式的不同点。

图20是示出根据本技术的第四实施方式的驱动器单元240的一个配置实例的电路图。第四实施方式的驱动器单元240与第一实施方式的不同之处在于另外提供了接地侧开关247。

接地侧开关247根据从系统控制部235提供的控制信号SW断开/闭合运算放大器242的输出端子与接地节点之间的路径。

在第四实施方式中，包括用于执行测试的测试模式和任何其他模式的模式信号被输入到固态成像元件200中。当设置测试模式时，系统控制部235通过使用复位信号SLOP_RST和控制信号SW交替地断开和闭合短路开关244和接地侧开关247。结果，驱动器单元240可以输出矩形参考信号。另一方面，在设置测试模式之外的模式的情况下，系统控制部235在保持接地侧开关247闭合的同时在规定的时刻提供复位信号SLOP_RST。

应注意，第二实施方式或第三实施方式可应用于第四实施方式。

根据本技术的第四实施方式，接地侧开关247被设置成以上述方式断开/闭合运算放大器242的输出端子与接地节点之间的路径。因此，系统控制部235可使驱动器单元240产生矩形信号以执行测试。

<5.第五实施方式>

在根据上述第一实施方式的驱动电路231中，为每行设置驱动器单元240。在这种情况下，驱动电路231的电路规模随着行数的增加而增加。在根据第五实施方式的驱动电路231中，一个驱动器单元240将参考信号REFR供应至每个像素。这是与第一实施方式的不同点。

图21是描述根据本技术的第五实施方式的驱动电路231的一个配置实例的电路图。第五实施方式的驱动电路231与第一实施方式的驱动电路231的不同之处在于设置了一个驱动器单元240。

第五实施方式的驱动器单元240与第一实施方式的不同之处在于第五实施方式的驱动器单元240向所有行中的每个像素400提供参考信号REFR。因此，与为每行设置驱动器单元240的情况相比，可以减小驱动电路231的电路规模。

应注意，第二或第四实施方式可应用于第五实施方式。

根据本技术的第五实施方式，以上述方式将参考信号REFR供应至每个像素的驱动器单元240设置在驱动电路231中。因此，与为每行设置驱动器单元240的情况相比，可以减小驱动电路231的电路规模。

<6.应用于移动体的实例>

根据本公开的技术(本技术)可应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可实现为安装在包括汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶、以及机器人的任一种类型的移动体上的装置。

图22是描述了作为可应用根据本公开的实施方式的技术的移动体控制系统的实例的车辆控制系统的示意性配置的实例的框图。

车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图22所示的例子中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040以及集成控制单元12050。另外，作为集成控制单元12050的功能结构，例示了微型计算机12051、声音/图像输出部12052、车载网络I/F(接口)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用作用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置(诸如内燃机、驱动电机等)、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置。

车身系统控制单元12020根据各种程序来控制设置在车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或诸如前照灯、后备灯、制动灯、转向信号、雾灯等的各种灯的控制装置。在这种情况下，从作为按键的替代物的移动装置发送的无线电波或各种开关的信号可以被输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。

车外信息检测单元12030检测包含车辆控制系统12000的车外的信息。例如，车外信息检测单元12030连接成像部12031。车外信息检测单元12030使成像部12031拍摄车外的图像，并接收该拍摄图像。车外信息检测单元12030可以基于接收到的图像，进行检测诸如人、车辆、障碍物、标志、路面上的文字等对象的处理、或者检测其距离的处理等。

成像部12031是接收光并且输出对应于接收到的光的光量的电信号的光学传感器。成像部12031可以输出电信号作为图像，或者可以输出电信号作为关于测量距离的信息。此外，成像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。

车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。车内信息检测部12040例如与检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括拍摄驾驶员的摄像头。基于从驾驶员状态检测部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度或驾驶员的集中度，或者可以确定驾驶员是否打瞌睡。

微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆内部或外部的信息来计算驱动力生成装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现ADAS(高级驾驶员辅助系统)的功能的协作控制，该功能包括用于车辆的防碰撞或减震、基于跟随距离的跟随驾驶、维持驾驶的车辆速度、车辆碰撞的警告、车辆与车道的偏离的警告等。

另外，微型计算机12051通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车外或车内信息的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，可以执行用于自动驾驶的协作控制，这使得车辆不依赖于驾驶员的操作等而自主行驶。

另外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的关于车外的信息，将控制命令输出到车身系统控制单元12020。例如，微型计算机12051可以通过根据由车外信息检测单元12030检测的前方车辆或对面车辆的位置，控制前照灯以从远光改变到近光，来执行旨在防止眩光的协作控制。

声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一个的输出信号发送到输出装置，该输出装置能够视觉地或听觉地将信息通知给车辆的乘员或车辆外部。在图22的示例中，音频扬声器12061、显示部12062和仪表面板12063被示出为输出装置。例如，显示部12062可包括板上显示器和平视显示器中的至少一个。

图23是描述成像部12031的安装位置的实例的示意图。

在图23中，成像部12031包括成像部12101、12102、12103、12104和12105。

成像部12101、12102、12103、12104和12105例如设置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门上的位置以及车辆内部挡风玻璃的上部的位置上。设置在车辆内部内的前鼻部的成像部12101和设置在挡风玻璃的上部的成像部12105主要获得车辆12100的前方的图像。设置到侧视镜的成像部12102和12103主要获得车辆12100的侧面的图像。设置到后保险杠或后门的成像部12104主要获得车辆12100的后部的图像。设置在车辆内部内的挡风玻璃的上部的成像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。

顺便提及，图23描述了成像部12101至12104的拍摄范围的实例。成像范围12111表示设置到前鼻的成像部12101的成像范围。成像范围12112和12113分别表示设置到侧视镜的成像部12102和12103的成像范围。成像范围12114表示设置到后保险杠或后门的成像部12104的成像范围。例如，通过叠加由成像部12101至12104成像的图像数据来获得从上方观看的车辆12100的鸟瞰图像。

成像部12101至12104中的至少一个可具有获得距离信息的功能。例如，成像部12101至12104中的至少一个可以是由多个成像元件构成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的成像元件。

例如，微型计算机12051可以基于从成像部12101至12104获得的距离信息确定在成像范围12111至12114内到每个三维物体的距离以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，由此，抽出存在于车辆12100的行驶路径上、以与车辆12100大致相同的方向以规定的速度(例如0km/小时以上)行驶的最近的三维物体来作为前方车辆。另外，微型计算机12051可以预先设定跟随距离以保持在前行车辆的前方，并且执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随起动控制)等。因此，可以执行用于自动驾驶的协作控制，该自动驾驶使车辆不依赖于驾驶员的操作等而自主行驶。

例如，微型计算机12051可以基于从成像部12101至12104获得的距离信息将与三维物体有关的三维物体数据分类为二轮车、标准车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据，提取分类的三维物体数据，并且将所提取的三维物体数据用于自动躲避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以视觉识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定指示与每个障碍物碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并且因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由驾驶系统控制单元12010执行强制减速或躲避转向。微型计算机12051可由此辅助驾驶以避免碰撞。

成像部12101至12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。微型计算机12051例如可以通过确定在成像部12101至12104的拍摄图像中是否存在行人来识别行人。行人的这种识别例如通过提取作为红外照相机的成像部12101至12104的成像图像中的特征点的过程以及通过对表示对象的轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理来确定是否是行人的过程来执行。当微型计算机12051确定在成像部12101到12104的成像图像中存在行人并因此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得用于强调的正方形轮廓线被显示为叠加在识别出的行人上。声音/图像输出部12052还可控制显示部12062，使得在期望位置处显示表示行人的图标等。

到目前为止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一个实例。根据本公开的技术可以应用于上述配置中的成像部12031。具体而言，图1中的成像装置100可应用于成像部12031。当根据本公开内容的技术应用于成像部12031时，可以减小每个像素中的电路面积，从而实现像素的微制造。因此，可获得具有较高分辨率的照片图像。

应注意，上述实施方式均举例说明了用于执行本技术的一个示例，并且实施方式的特征与权利要求的发明指定特征具有对应关系。类似地，权利要求书的发明指定特征与实施例中具有相同名称的部件具有对应关系。然而，本技术不限于这些实施方式，并且可以在本技术的主旨的范围内通过实施方式的各种修改来体现。

应注意，本说明书中描述的效果仅是实例，并且因此不受限制。此外，可以提供任何其他效果。

应注意，本技术可具有以下配置。

(1)

一种固态成像元件，包括：

驱动电路，提供规定参考信号，该规定参考信号的电平随时间推移而逐渐波动；以及

多个像素，每个像素包括自动调零晶体管和复位控制部，自动调零晶体管初始化用于获得亮度变化量的变化量获取部，复位控制部在已经发生规定的地址事件的情况下通过使用参考信号切换自动调零晶体管。

(2)

根据(1)所述的固态成像元件，其中，

自动调零晶体管的极性为N型，

参考信号的电平随着时间推移而逐渐减小，

复位控制部包括：

反相电路，将表示地址事件的检测结果的检测信号反相，并将反相信号输出至自动调零开关的栅极；以及

N型晶体管，设置在反相电路的输出节点与接地节点之间，并且

反相电路设置在驱动电路的输出节点与接地节点之间。

(3)

根据(1)所述的固态成像元件，其中，

自动调零晶体管的极性为P型，

参考信号的电平随着时间推移而逐渐增加；

复位控制部包括：

P型晶体管，设置在反相电路的输出节点与接地节点之间；并且

反相电路被布置在驱动电路的输出节点与电源节点之间。

(4)

根据(1)至(3)中任一项所述的固态成像元件，其中，

驱动电路包括连接至不同行的多个驱动器单元，并且

在各行中沿规定方向排列像素。

(5)

根据(4)所述的固态成像元件，其中，

多个驱动器单元包括运算放大器，并且

固态成像元件进一步包括使运算放大器的每个输出节点之间的路径短路的短路开关。

(6)

根据(1)至(5)中任一项所述的固态成像元件，其中，

驱动电路包括产生参考信号的驱动器单元，并且

驱动器单元包括：

运算放大器；

电流源，连接至运算放大器的输入端子；

电容，被布置在运算放大器的输入端子与输出端子之间；以及

短路开关，断开/闭合输入端子与输出端子之间的路径。

(7)

根据(6)所述的固态成像元件，其中，

驱动器单元进一步包括接地侧开关，该接地侧开关断开/闭合输出端子与规定的接地节点之间的路径。

(8)

根据(1)所述的固态成像元件，其中，

驱动电路包括驱动器单元，该驱动器单元将参考信号提供至多个像素中的每一个。

(9)

根据(1)至(8)中任一项所述的固态成像元件，其中，

每个像素包括：

对数响应部，获得光电流的对数值；

微分电路，对对数值进行微分，并且将微分值作为微分信号输出；

比较电路，将微分信号与规定阈值进行比较；以及

复位控制部，并且

变化量获取部和自动调零晶体管布置在微分电路内。

(10)

一种成像装置，包括：

驱动电路，提供规定参考信号，该规定参考信号的电平随时间推移而逐渐波动；

多个像素，每个像素包括自动调零晶体管和复位控制部，该自动调零晶体管初始化用于获得亮度变化量的变化量获取部，该复位控制部在已经发生规定的地址事件的情况下通过使用参考信号切换自动调零晶体管；以及

信号处理部，处理指示是否已经发生地址事件的检测信号。

[符号说明]

100：成像装置

110：成像透镜

120：识别部

130：控制部

200：固态成像元件

201：光接收芯片

202：电路芯片

210：光接收部

211：光接收侧电路

221：光电转换元件

231：驱动电路

232：信号处理部

233：Y仲裁器

234：X仲裁器

235：系统控制部

240：驱动器单元

241：电流源

242、342：运算放大器

243、341、343：电容

244、246：短路开关

245：使能开关

247：接地侧开关

300：电路布置部

310：DVS电路

320：对数响应部

321、322、352、354、372、373：nMOS晶体管

323、331、332、351、353、371、374：pMOS晶体管

330：缓冲器

340：微分电路

344、346：自动调零晶体管

345：变化量获取部

350：比较电路

360：输出电路

370：复位控制部

400：像素

12031：成像部。

Claims

1.一种固态成像元件，包括：

驱动电路，提供规定的参考信号，所述规定的参考信号的电平随时间推移而逐渐波动；以及

多个像素，每个像素包括自动调零晶体管和复位控制部，所述自动调零晶体管初始化用于获得亮度变化量的变化量获取部，所述复位控制部在已经发生规定的地址事件的情况下通过使用参考信号切换所述自动调零晶体管。

2.根据权利要求1所述的固态成像元件，其中，

所述自动调零晶体管的极性为N型，

所述参考信号的电平随着时间推移而逐渐减小，

所述复位控制部包括：

反相电路，将表示所述地址事件的检测结果的检测信号反相，并将反相信号输出至所述自动调零开关的栅极；以及

N型晶体管，设置在所述反相电路的输出节点与接地节点之间，并且

所述反相电路设置在所述驱动电路的输出节点与接地节点之间。

3.根据权利要求1所述的固态成像元件，其中，

所述自动调零晶体管的极性为P型，

所述参考信号的电平随着时间推移而逐渐增加，

所述复位控制部包括：

P型晶体管，设置在所述反相电路的输出节点与接地节点之间；并且

所述反相电路被布置在所述驱动电路的输出节点与电源节点之间。

4.根据权利要求1所述的固态成像元件，其中，

所述驱动电路包括连接至不同行的多个驱动器单元，并且

在各行中沿规定方向排列像素。

5.根据权利要求4所述的固态成像元件，其中，

所述多个驱动器单元包括运算放大器，并且

所述固态成像元件进一步包括使所述运算放大器的每个输出节点之间的路径短路的短路开关。

6.根据权利要求1所述的固态成像元件，其中，

所述驱动电路包括产生所述参考信号的驱动器单元，并且

所述驱动器单元包括：

运算放大器；

电流源，连接至所述运算放大器的输入端子；

电容，被布置在所述运算放大器的所述输入端子与输出端子之间；以及

短路开关，断开/闭合所述输入端子与所述输出端子之间的路径。

7.根据权利要求6所述的固态成像元件，其中，

所述驱动器单元进一步包括接地侧开关，所述接地侧开关断开/闭合所述输出端子与规定的接地节点之间的路径。

8.根据权利要求1所述的固态成像元件，其中，

所述驱动电路包括驱动器单元，所述驱动器单元将所述参考信号提供至多个像素中的每一个。

9.根据权利要求1所述的固态成像元件，其中，

每个所述像素包括：

对数响应部，获得光电流的对数值；

微分电路，对所述对数值进行微分，并且将微分值作为微分信号输出；

比较电路，将所述微分信号与规定阈值进行比较；以及

所述复位控制部，并且

所述变化量获取部和所述自动调零晶体管布置在所述微分电路内。

10.一种成像装置，包括：

驱动电路，提供规定参考信号，所述规定参考信号的电平随时间推移而逐渐波动；

多个像素，每个像素包括自动调零晶体管和复位控制部，所述自动调零晶体管初始化用于获得亮度变化量的变化量获取部，所述复位控制部在已经发生规定的地址事件的情况下通过使用参考信号切换所述自动调零晶体管；以及

信号处理部，处理指示是否已经发生所述地址事件的检测信号。