CN117692797A - 光检测装置 - Google Patents

光检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN117692797A
CN117692797A CN202311692971.2A CN202311692971A CN117692797A CN 117692797 A CN117692797 A CN 117692797A CN 202311692971 A CN202311692971 A CN 202311692971A CN 117692797 A CN117692797 A CN 117692797A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
unit
pixel
photoelectric conversion
detection
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.)
Pending
Application number
CN202311692971.2A
Other languages
English (en)
Inventor
丹羽笃亲
大池祐辅
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.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
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 Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Publication of CN117692797A publication Critical patent/CN117692797A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • 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
    • 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
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/44—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array
    • H04N25/443—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array by reading pixels from selected 2D regions of the array, e.g. for windowing or digital zooming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/44—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array
    • H04N25/445—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array by skipping some contiguous pixels within the read portion of the array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/47—Image sensors with pixel address output; Event-driven image sensors; Selection of pixels to be read out based on image data
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/53—Control of the integration time
    • 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
    • H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
    • H04N25/707—Pixels for event detection
    • 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
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • 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
    • H04N25/766—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors comprising control or output lines used for a plurality of functions, e.g. for pixel output, driving, reset or power
    • 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
    • H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself
    • 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
    • H04N25/79—Arrangements of circuitry being divided between different or multiple substrates, chips or circuit boards, e.g. stacked image sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

本公开涉及光检测装置。本发明的目的是减小检测地址事件的固态成像元件中的电路规模。该固态成像元件设置有多个光电转换元件、信号提供单元和检测单元。在该固态成像元件中，多个光电转换元件中的每一个对入射光进行光电转换以产生第一电信号。在固态成像元件中，检测单元检测多个光电转换元件中的每一个的第一电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号。

Description

光检测装置
本申请是申请日为2019年1月18日、申请号为201980008784.3、发明名称为“固态成像元件、成像装置以及固态成像元件的控制方法”的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本技术涉及固态成像元件、成像装置以及固态成像元件的控制方法。更具体地，本技术涉及将入射光量与阈值进行比较的固态成像元件、成像装置以及固态成像元件的控制方法。
背景技术
常规地，在成像装置等中使用同步固态成像元件，该同步固态成像元件与诸如竖直同步信号的同步信号同步地对图像数据(帧)成像。利用这种一般的同步固态成像元件，只能在每个同步信号周期(例如，1/60秒)获得图像数据，从而难以应对在有关交通、机器人等领域要求高速处理的情况。因此，提出了一种异步固态成像元件，其中为每个像素提供检测电路，该检测电路实时地检测作为像素的光量超过每个像素地址的阈值的地址事件(参考例如专利文献1)。以这种方式检测每个像素的地址事件的固态成像元件称为动态视觉传感器(DVS)。
引文列表
专利文件
专利文献1：日本未审查专利公开第2017-535999号
发明内容
本发明要解决的问题
如上所述的异步固态成像元件(即，DVS)可以以比使用同步固态成像元件的速度高得多的速度生成数据以输出。为此，例如，在交通领域中，可高速执行识别人或障碍物的图像的处理以提高安全性。但是，与同步类型的像素电路相比，地址事件的检测电路具有更多的元件，例如晶体管，并且存在以下问题：如果为每个像素提供这种电路，则与同步类型相比，电路规模增大。
考虑到这种情况而实现本技术，并且其目的是减小检测地址事件的固态成像元件的电路规模。
问题解决方案
做出本技术以解决上述问题，并且其第一方面是一种固态成像元件及其控制方法，固态成像元件设置有：多个光电转换元件，每个光电转换元件光电转换入射光以产生第一电信号；和检测单元，检测多个光电转换元件中的每一个的第一电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号。这带来的效果是，输出检测来自多个光电转换元件的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果。
此外，在第一方面，还提供信号提供单元，其根据预定的控制信号将多个光电转换元件中的每一个的第一电信号提供给连接节点，其中，检测单元可检测提供给连接节点的第一电信号的变化量是否超过预定阈值。这带来的效果是，输出检测由信号提供单元供应给连接节点的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果。
此外，在第一方面，还可提供像素信号生成单元，其根据光电转换元件产生的第二电信号产生像素信号，其中，在变化量超过预定阈值的情况下，信号提供单元顺序地选择多个光电转换元件中的每一个的第二电信号以提供给像素信号生成单元。这带来的效果是，在变化量超过阈值的情况下顺序生成像素信号。
此外，在第一方面，连接节点可连接至N个光电转换元件中(N为不小于2的整数)，并且像素信号生成单元可产生与根据M个光电转换元件(M是小于N的整数)中的选择信号选择的元件的第二电信号相对应的电压的信号作为像素信号。这带来的效果是，检测到来自N个光电转换元件的电信号的变化量是否超过阈值，并且从M个光电转换元件中的所选元件的光电流生成像素信号。
此外，在第一方面，像素信号生成单元可设置有：复位晶体管，其初始化浮置扩散层；放大晶体管，其放大浮置扩散层的电压信号；以及选择晶体管，根据选择信号输出放大后的信号作为像素信号，其中，检测单元可设置有：多个N型晶体管，将第一电信号转换为第一电信号的对数的电压信号；以及P型晶体管，其向多个N型晶体管提供恒定电流。这带来的效果是，布置有晶体管的像素信号生成单元和检测单元生成并检测像素信号。
此外，在第一方面，多个光电转换元件可布置在光接收芯片上，并且检测单元和像素信号生成单元可布置在堆叠在光接收芯片上的检测芯片上。这带来增加光接收面积的效果。
此外，在第一方面，多个光电转换元件和复位晶体管可布置在光接收芯片上，并且检测单元、放大晶体管和选择晶体管可布置在堆叠在光接收芯片上的检测芯片上。这带来减小检测芯片的电路规模的效果。
此外，在第一方面，多个光电转换元件、复位晶体管和多个N型晶体管可布置在光接收芯片上，并且放大晶体管、选择晶体管和P型晶体管可布置在堆叠在光接收芯片上的检测芯片上。这带来减小检测芯片的电路规模的效果。
此外，在第一方面，多个光电转换元件、像素信号生成单元和多个N型晶体管可布置在光接收芯片上，并且P型晶体管可布置在堆叠在光接收芯片上的检测芯片上。这带来减小检测芯片的电路规模的效果。
此外，在第一方面，还可提供信号提供单元，其根据预定的控制信号将多个光电转换元件中的每一个的第一电信号提供给连接节点，其中，检测单元还可输出与第一电信号对应的像素信号，信号提供单元可在变化量超过预定阈值的情况下顺序选择多个光电转换元件中的每一个的第一电信号以提供给连接节点，并且检测单元可设置有：第一和第二N型晶体管，其将第一电信号转换为第一电信号的对数的电压信号；以及P型晶体管，向第一和第二N型晶体管提供恒定电流。这带来在变化量超过阈值的情况下顺序产生像素信号的效果。
此外，在第一方面，还可提供模拟/数字转换器，其将像素信号转换为数字信号，其中，多个光电转换元件、信号提供单元以及第一和第二N型晶体管可布置在光接收芯片上，并且P型晶体管和模拟/数字转换器的至少一部分可布置在堆叠在光接收芯片上的检测芯片上。这带来减小检测芯片的电路规模的效果。
此外，在第一方面，模拟/数字转换器可设置有：像素信号输入到的信号侧晶体管；预定参考信号输入到的参考侧晶体管；恒定电流源，连接到信号侧晶体管和参考侧晶体管；以及电流镜电路，其放大像素信号和预定参考信号之间的差值以输出，并且多个光电转换元件、信号提供单元、第一和第二N型晶体管、信号侧晶体管、参考侧晶体管和恒定电流源可布置在光接收芯片上，并且P型晶体管和电流镜电路可布置在堆叠在光接收芯片上的检测芯片上。这带来减小检测芯片的电路规模的效果。
此外，在第一方面，还可设置有：连接节点，其连接至光电转换元件和检测单元；以及对于多个光电转换元件中的每一个，将光电流转换为光电流的对数的电压信号的电流/电压转换单元、校正所电压信号以输出的缓冲器、在缓冲器和连接节点之间插入的电容器；以及信号处理单元，其根据预定的控制信号通过电流/电压转换单元、缓冲器和电容器将多个光电转换元件中的每一个的电信号提供给连接节点，其中，电信号可包括光电流和电压信号。这带来将光电流的对数的电压信号提供给连接节点的效果。
此外，在第一方面，还可设置有：模拟/数字转换器，将像素信号转换为数字信号，其中，沿预定方向布置的预定数量的电流/电压转换单元中的每一个可进一步生成与光电流相对应的电压信号作为像素信号，并将像素信号输出至模拟/数字转换器。这带来预定数量的像素的像素信号被顺序地转换为数字信号的效果。
此外，在第一方面，还可设置有：模拟/数字转换器，对于多个光电转换元件中的每一个将像素信号转换为数字信号，其中，每个电流/电压转换单元还可生成与光电流相对应的电压信号作为像素信号，并将像素信号输出到模拟/数字转换器。这带来对于每个像素将像素信号转换成数字信号的效果。
此外，本技术的第二方面是一种固态成像元件，设置有：光电转换元件，光电转换入射光以产生电信号；信号提供单元，其根据预定的控制信号将电信号提供给连接节点或浮置扩散层；检测单元，检测提供给连接节点的电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；以及像素信号生成单元，生成与提供给浮置扩散层的电信号相对应的电压信号作为像素信号。因此，为每个像素生成像素信号，并且检测到电信号的变化量是否超过阈值。
此外，在第二方面，信号提供单元可包括：第一晶体管，其根据预定的控制信号将电信号提供给连接节点；以及第二晶体管，其根据预定的控制信号将电信号提供给浮置扩散层，像素信号生成单元可布置在多个像素的每一个中，并且第一晶体管和检测单元可布置在多个像素中的作为检测对象的像素中。这带来减小电路规模的效果。
此外，本技术的第三方面是一种成像装置，设置有：多个光电转换元件，每个光电转换元件光电转换入射光以产生电信号；信号提供单元，其根据预定的控制信号将多个光电转换元件中的每一个的电信号提供给连接节点；检测单元，检测提供给连接节点的电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；以及记录检测信号的记录单元。这带来的效果是，检测来自多个光电转换元件的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果被记录。
此外，本技术的第四方面是一种固态成像元件，设置有：产生第一电信号的第一光电转换元件；产生第二电信号的第二光电转换元件；检测单元，检测第一电信号的变化量和第二电信号的变化量中的至少任意一个是否超过预定阈值，以输出表示检测结果的检测信号；以及连接节点，其连接到第一光电转换元件、第二光电转换元件和检测单元。这带来的效果是，来自多个光电转换元件的任意一个的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果被输出。
此外，在第四方面，还可设置有：第一晶体管，其根据第一控制信号将第一电信号提供给连接节点；以及第二晶体管，根据第二控制信号，将第二电信号提供给连接节点，其中，检测单元可检测提供给连接节点的第一或第二电信号的变化量是否超过预定阈值。这带来的效果是，检测由信号提供单元提供给连接节点的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果被输出。
此外，在第四方面，还可设置有：像素信号生成单元，其根据第一光电转换元件产生的第三电信号产生第一像素信号，并根据第二光电转换元件产生的第四电信号产生第二像素信号；第三晶体管，连接到第一光电转换元件和像素信号生成单元；以及第四晶体管，其连接到第二光电转换元件和像素信号生成单元，其中，在第一电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第三晶体管可将第三电信号提供给像素信号生成单元，并且在第二电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第四晶体管可将第四电信号提供给像素信号生成单元。这带来在变化量超过阈值的情况下顺序产生像素信号的效果。
此外，在第四方面，像素信号生成单元可包括：第一像素信号生成单元，其根据第一光电转换元件产生的第三电信号产生第一像素信号；以及第二像素信号生成单元，根据第二光电转换元件产生的第四电信号产生第二像素信号，其中在第一电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第三晶体管可将第三电信号提供给第一像素信号生成单元，并且在第二电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第四晶体管可将第四电信号提供给第二像素信号生成单元。这带来在变化量超过阈值的情况下顺序产生像素信号的效果。
此外，在第四方面，还可设置有：第三光电转换元件，其产生第五电信号和第六电信号；第五晶体管，其根据第三控制信号将第五光电转换元件的电信号提供给连接节点；以及第二像素信号生成单元，根据第六电信号产生第三像素信号，其中，在第五电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第六晶体管可将第六电信号提供给第二像素信号生成单元。这带来多个像素信号生成单元顺序产生像素信号的效果。
此外，在第四方面，像素信号生成单元还可设置有：复位晶体管，其初始化浮置扩散层；放大晶体管，其放大浮置扩散层的电压信号；以及选择晶体管，根据选择信号输出放大后的信号作为第一像素信号或第二像素信号，并且检测单元可设置有：多个N型晶体管，其将光电流转换为光电流的对数的电压信号；以及P型晶体管，其向多个N型晶体管提供恒定电流。这带来在变化量超过阈值的情况下顺序产生像素信号的效果。
此外，在第四方面，第一电信号可包括第一光电流，并且第二电信号可包括第二光电流，还可提供：连接节点，其连接到第一光电转换元件、第二光电转换元件和检测单元；第一电流/电压转换单元，将第一光电流或第二光电流中的至少一个转换为光电流的对数的电压信号；校正电压信号以输出的缓冲器；在缓冲器和连接节点之间插入的电容器；以及信号处理单元，其根据预定的控制信号通过电流/电压转换单元、缓冲器和电容器将第一电信号或第二电信号中的至少一个提供给连接节点，其中，第一光电转换元件可产生第一光电流，并且第二光电转换元件可产生第二光电流。这带来将光电流的对数的电压信号提供给连接节点的效果。
此外，在第四方面，还可设置有：连接到第一电流/电压转换单元和第二电流/电压转换单元的模拟/数字转换器，其中，第一电流/电压转换单元还可生成与第一光电流相对应的电压信号作为第一像素信号，并将第一像素信号输出至模拟/数字转换器，并且第二电流/电压转换单元还可生成与第二光电流相对应的电压信号作为第二像素信号，并且将第二像素信号输出到模拟/数字转换器。这带来预定数量的像素的像素信号被顺序地转换为数字信号的效果。
此外，在第四方面，还可设置有：第一模拟/数字转换器，将第一像素信号转换为第一数字信号；以及第二模拟/数字转换器，将第二像素信号转换为第二数字信号，其中，第一电流/电压转换单元还可生成与第一光电流相对应的电压信号作为第一像素信号，并将第一像素信号输出至第一模拟/数字转换器，并且第二电流/电压转换单元还可生成与第二光电流相对应的电压信号作为第二像素信号，并且将第二像素信号输出到第二模拟/数字转换器。这带来预定数量的像素的像素信号被顺序地转换为数字信号的效果。
此外，本技术的第五方面是一种固态成像元件及其控制方法，固态成像元件设置有：第一光电转换元件，其光电转换入射光以产生第一电信号和第二电信号；第一信号提供单元，其根据第一控制信号将第一电信号提供给连接节点；第二信号提供单元，其根据第二控制信号将第二电信号提供给第一浮置扩散层；检测单元，检测提供给连接节点的第一电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；以及第一像素信号生成单元，产生与提供给第一浮置扩散层的第二电信号相对应的第一像素信号。这带来的效果是，检测提供给连接节点的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果被输出。
此外，在第五方面，还可设置有：第二光电转换元件，其光电转换入射光以产生第三电信号；第三晶体管，其根据第三控制信号提供给第二浮置扩散层；以及第二像素信号生成单元，产生与提供给第二浮置扩散层的第三电信号相对应的电压信号作为第二像素信号。这带来在变化量超过阈值的情况下顺序产生像素信号的效果。
此外，本技术的第六方面是一种成像装置，设置有：第一光电转换元件，其光电转换入射光以产生第一电信号；第二光电转换元件，其光电转换入射光以产生第二电信号；第一信号提供单元，其根据第一控制信号将第一电信号提供给连接节点；第二信号提供单元，其根据第二控制信号将第二电信号提供给连接节点；检测单元，检测提供给连接节点的电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；以及记录检测信号的记录单元。这带来的效果是，检测来自多个光电转换元件的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果被记录。
此外，本技术的第七方面是一种固态成像元件，设置有：第一光电转换元件，其光电转换入射光以产生第一电信号和第二电信号；第二光电转换元件，其光电转换入射光以产生第三电信号和第四电信号；第一检测单元，检测第一电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；第二检测单元，检测第三电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；第一晶体管，其根据第一控制信号将第一电信号提供给第一检测单元；第二晶体管，其根据第二控制信号将第三电信号提供给第二检测单元；像素信号生成单元，产生与第二像素信号或第四像素信号中的任意一个相对应的像素信号；第三晶体管，其根据第三控制信号将第二电信号提供给像素信号生成单元；以及第四晶体管，其根据第四控制信号将第四电信号提供给像素信号生成单元。这带来的效果是，生成了检测来自多个光电转换元件的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果，并且生成了像素信号。
发明的效果
根据本技术，在检测到地址事件的固态成像元件中，可获得减小电路规模的优异效果。注意，效果不一定限于本文描述的效果，并且可以是本公开中描述的效果。
附图说明
图1是示出本技术的第一实施方式中的成像装置的配置实例的框图。
图2是示出本技术的第一实施方式中的固态成像元件的堆叠结构的实例的示图。
图3是示出本技术的第一实施方式中的固态成像元件的配置实例的框图。
图4是示出本技术的第一实施方式中的像素阵列单元的配置实例的框图。
图5是示出本技术的第一实施方式中的像素块的配置实例的电路图。
图6是示出本技术的第一实施方式中的地址事件检测单元的配置实例的框图。
图7是示出本技术的第一实施方式中的电流/电压转换单元的配置实例的电路图。
图8是示出本技术的第一实施方式中的减法器和量化器的配置实例的电路图。
图9是示出本技术的第一实施方式中的列模数转换器(ADC)的配置实例的框图。
图10是示出本技术的第一实施方式中的固态成像元件的操作的实例的时序图。
图11是示出本技术的第一实施方式中的固态成像元件的操作的实例的流程图。
图12是示出本技术的第一实施方式的第一变形例中的像素块的配置实例的电路图。
图13是示出本技术的第一实施方式的第二变形例中的像素块的配置实例的电路图。
图14是示出本技术的第一实施方式的第三变形例中的像素块的配置实例的电路图。
图15是示出本技术的第二实施方式中的像素阵列单元的配置实例的框图。
图16是示出本技术的第二实施方式中的光接收单元的配置实例的电路图。
图17是示出在本技术的第二实施方式中减少传输晶体管的光接收单元的配置实例的电路图。
图18是示出本技术的第二实施方式中的电流/电压转换单元的配置实例的电路图。
图19是示出本技术的第二实施方式中的固态成像元件的操作的实例的时序图。
图20是示出本技术的第二实施方式的变形例中的电流/电压转换单元的配置实例的电路图。
图21是示出本技术的第二实施方式的变形例中的ADC的配置实例的电路图。
图22是示出本技术的第三实施方式中的像素阵列单元的配置实例的框图。
图23是示出本技术的第三实施方式中的光接收单元的配置实例的电路图。
图24是示出本技术的第三实施方式中的地址事件检测单元的配置实例的框图。
图25是示出本技术的第三实施方式的变形例中的光接收单元的配置实例的电路图。
图26是示出本技术的第四实施方式中的像素阵列单元的配置实例的框图。
图27是示出本技术的第四实施方式的变形例中的像素阵列单元的配置实例的框图。
图28是示出本技术的第四实施方式的变形例中的普通像素的配置实例的电路图。
图29是示出本技术的第五实施方式中的像素阵列单元的配置实例的框图。
图30是示出本技术的第五实施方式中的像素块的配置实例的框图。
图31是示出本技术的第六实施方式中的像素块的配置实例的框图。
图32是示出车辆控制系统的示意性配置实例的框图。
图33是示出成像单元的安装位置的实例的说明图。
具体实施方式
在下文中描述用于执行本技术的模式(在下文中，称为实施方式)。按以下顺序给出描述。
1.第一实施方式(多个像素共享地址事件检测单元的实例)
2.第二实施方式(像素信号生成单元被减少并且多个像素共享地址事件检测单元的实例)
3.第三实施方式(每个均设有电容器的多个像素共享地址事件检测单元的实例)
4.第四实施方式(为每个像素布置地址事件检测单元的实例)
5.第五实施方式(共享图像信号生成单元的像素数量小于共享地址事件检测单元的像素数量的实例)
6.移动体的应用实例
<1.第一实施方式>
[成像装置的配置实例]
图1是示出本技术的第一实施方式中的成像装置100的配置实例的框图。成像装置100包括成像透镜110、固态成像元件200、记录单元120和控制单元130。作为成像装置100，假设相机安装在工业机器人上、车载相机等。
成像透镜110会聚入射光并将其引导到固态成像元件200。固态成像元件200将入射光光电转换为成像的图像数据。固态成像元件200对成像的图像数据执行诸如图像识别处理的预定信号处理，并且经由信号线209将指示处理结果和地址事件(address event)的检测信号的数据输出至记录单元120。检测信号的生成方法将在后面描述。
记录单元120记录来自固态成像元件200的数据。控制单元130控制固态成像元件200以对图像数据进行成像。
[固态成像元件的配置实例]
图2是示出本技术的第一实施方式中的固态成像元件200的堆叠结构的实例的示图。固态成像元件200设置有检测芯片202和堆叠在检测芯片202上的光接收芯片201。这些芯片经由诸如通孔的连接单元彼此电连接。注意，除了通孔之外，它们还可通过Cu-Cu接头或凸块彼此连接。
图3是示出本技术的第一实施方式中的固态成像元件200的配置实例的框图。固态成像元件200设置有驱动电路211、信号处理单元212、仲裁器(arbiter)213、列ADC 220和像素阵列单元300。
在像素阵列单元300中，以二维晶格方式布置多个像素。此外，像素阵列单元300被分成多个像素块，每个像素块包括预定数量的像素。在下文中，将在水平方向上排列的一组像素或像素块称为“行”，在与行正交的方向上排列的一组像素或像素块称为“列”。
每个像素产生与光电流相对应的电压的模拟信号作为像素信号。此外，每个像素块根据光电流的变化量是否超过预定阈值来检测地址事件的存在/不存在。然后，当发生地址事件时，像素块向仲裁器输出请求。
驱动电路211驱动每个像素以允许每个像素将像素信号输出到列ADC 220。
仲裁器213对来自每个像素块的请求进行仲裁，并基于仲裁结果将响应发送到像素块。接收到响应的像素块将指示检测结果的检测信号提供给驱动电路211和信号处理单元212。
对于像素块的每一列，列ADC 220将来自列的模拟像素信号转换为数字信号。列ADC 220将数字信号提供给信号处理单元212。
信号处理单元212对来自列ADC 220的数字信号执行诸如相关双采样(CDS)处理和图像识别处理的预定信号处理。信号处理单元212经由信号线209将表示处理结果的数据和检测信号提供给记录单元120。
[像素阵列单元的配置实例]
图4是示出本技术的第一实施方式中的像素阵列单元300的配置实例的框图。像素阵列单元300被划分为多个像素块310。在每个像素块310中，多个像素被排列成I行×J列(I和J是整数)。
此外，像素块310设置有像素信号生成单元320、I行×J列的多个光接收单元330、以及地址事件检测单元400。像素块310中的多个光接收单元330共享像素信号生成单元320和地址事件检测单元400。然后，包括在特定坐标处的光接收单元330、像素信号生成单元320和地址事件检测单元400的电路用作该坐标处的像素。此外，对于像素块310的每一列布置竖直信号线VSL。当像素块310的列数设置为m(m是整数)时，布置m条竖直信号线VSL。
光接收单元330光电转换入射光以产生光电流。光接收单元330在驱动电路211的控制下，将光电流提供给像素信号生成单元320或地址事件检测单元400。
像素信号生成单元320产生与光电流相对应的电压信号作为像素信号SIG。像素信号生成单元320经由竖直信号线VSL将产生的像素信号SIG提供给列ADC 220。
地址事件检测单元400基于来自每个光接收单元330的光电流的变化量是否超过预定阈值，来检测地址事件的存在/不存在。地址事件包括例如指示变化量超过上限阈值的接通事件(on-event)、和指示改变量低于下限阈值的断开事件(off-event)。此外，地址事件的检测信号例如包括指示接通事件的检测结果的一个位、和指示断开事件的检测结果的一个位。注意，地址事件检测单元400也可仅检测接通事件。
当发生地址事件时，地址事件检测单元400将用于发送检测信号的请求提供给仲裁器213。然后，在从仲裁器213接收到对该请求的响应时，地址事件检测单元400将检测信号提供给驱动电路211和信号处理单元212。注意，地址事件检测单元400是检测单元的实例。
[像素块的配置实例]
图5是示出本技术的第一实施方式中的像素块310的配置实例的电路图。在像素块310中，像素信号生成单元320设置有复位晶体管321、放大晶体管322、选择晶体管323和浮置扩散层324。多个光接收单元330经由连接节点340共同连接到地址事件检测单元400。
此外，每个光接收单元330设置有传输晶体管331、溢流门(OFG)晶体管332和光电转换元件333。当像素块310中的像素数设置为N(N为整数)时，布置了N个传输晶体管331、N个OFG晶体管332和N个光电转换元件333。通过驱动电路211将传输信号TRGn提供给像素块310中的第n(n是从1到N的整数)个传输晶体管331。通过驱动电路211将控制信号OFGn提供给第n个OFG晶体管332。
此外，作为复位晶体管321、放大晶体管322和选择晶体管323，例如，使用N型金属氧化物半导体(MOS)晶体管。N型MOS晶体管类似地用于传输晶体管331和OFG晶体管332。
此外，每个光电转换元件333布置在光接收芯片201上。除了光电转换元件333之外的所有元件都布置在检测芯片202上。
光电转换元件333光电转换入射光以产生电荷。传输晶体管331根据传输信号TRGn将电荷从相应的光电转换元件333传输到浮置扩散层324。OFG晶体管332根据控制信号OFGn将由相应的光电转换元件333产生的电信号提供给连接节点340。在此，所提供的电信号是包括电荷的光电流。注意，包括每个像素的传输晶体管331和OFG晶体管332的电路是信号提供单元的实例。
浮置扩散层324累积电荷并产生与累积电荷量相对应的电压。复位晶体管321根据来自驱动电路211的复位信号来初始化浮置扩散层324的电荷量。放大晶体管322放大浮置扩散层324的电压。选择晶体管323根据来自驱动电路211的选择信号SEL，经由竖直信号线VSL将放大后的电压的信号作为像素信号SIG输出到列ADC 220。
当由控制单元130指示开始检测地址事件时，驱动电路211通过控制信号OFGn来驱动所有像素的OFG晶体管332，以允许OFG晶体管提供光电流。因此，向地址事件检测单元400提供电流，该电流是像素块310中所有光接收单元330的光电流之和。
然后，当在某个像素块310中检测到地址事件时，驱动电路211使该块中的所有OFG晶体管332断开，以停止将光电流提供给地址事件检测单元400。接下来，驱动电路211通过传输信号TRGn顺序地驱动传输晶体管331，以将电荷传输到浮置扩散层324。因此，像素块310中的多个像素的像素信号被顺序输出。
以这种方式，固态成像元件200仅将检测到地址事件的像素块310的像素信号输出到列ADC 220。因此，与不考虑地址事件的存在/不存在而输出所有像素的像素信号的情况相比，可减少固态成像元件200的功耗和图像处理的处理量。
此外，由于多个像素共享地址事件检测单元400，因此与为每个像素布置地址事件检测单元400的情况相比，可减小固态成像元件200的电路规模。
[地址事件检测单元的配置实例]
图6是示出本技术的第一实施方式中的地址事件检测单元400的配置实例的框图。地址事件检测单元400设置有电流/电压转换单元410、缓冲器420、减法器430、量化器440和传输单元450。
电流/电压转换单元410将来自相应的光接收单元330的光电流转换成其对数的电压信号。电流/电压转换单元410将电压信号提供给缓冲器420。
缓冲器420校正来自电流/电压转换单元410的电压信号。缓冲器420将校正后的电压信号输出至减法器430。
减法器430根据来自驱动电路211的行驱动信号降低来自缓冲器420的电压信号的电平。减法器430将降低的电压信号提供给量化器440。
量化器440将来自减法器430的电压信号量化为数字信号，并将其作为检测信号输出至传输单元450。
传输单元450将来自量化器440的检测信号传输到信号处理单元212等。当检测到地址事件时，传输单元450将用于传输检测信号的请求提供给仲裁器213。然后，在从仲裁器213接收到对请求的响应之后，传输单元450将检测信号提供给驱动电路211和信号处理单元212。
[电流/电压转换单元的配置实例]
图7是示出本技术的第一实施方式中的电流/电压转换单元410的配置实例的电路图。电流/电压转换单元410设置有N型晶体管411和413以及P型晶体管412。例如，MOS晶体管被用作这些晶体管。
N型晶体管411的源极和漏极分别连接到光接收单元330和电源端子。P型晶体管412和N型晶体管413串联连接在电源端子和接地端子之间。此外，P型晶体管412和N型晶体管413之间的连接点连接到N型晶体管411的栅极和缓冲器420的输入端子。此外，预定的偏置电压Vbias被施加到P型晶体管412的栅极。
N型晶体管411和413的漏极连接到电源侧，并且这样的电路被称为源极跟随器。来自光接收单元330的光电流通过连接成环路的两个源极跟随器转换成其对数的电压信号。此外，P型晶体管412将恒定电流提供给N型晶体管413。
[减法器和量化器的配置实例]
图8是示出本技术的第一实施方式中的减法器430和量化器440的配置实例的电路图。减法器430设有电容器431和433、反相器432和开关434。此外，量化器440设有比较器441。
电容器431的一端连接到缓冲器420的输出端子，另一端连接到反相器432的输入端子。电容器433与反相器432并联连接。开关434根据行驱动信号断开/闭合连接电容器433的两端的路径。
反相器432使经由电容器431输入的电压信号反相。反相器432将反相的信号输出至比较器441的非反相输入端子(+)。
当开关434接通时，电压信号Vinit被输入到电容器431的缓冲器420侧，并且相对侧变为虚拟接地端子。为方便起见，此虚拟接地端子的电位设置为零。此时，当电容器431的电容被设置为C1时，电容器431中累积的电位Qinit由以下表达式表示。另一方面，由于电容器433的两端短路，因此其累积电荷为零。
Qinit＝C1×Vinit……表达式1
接下来，考虑到开关434被断开并且电容器431的缓冲器420侧上的电压变为Vafter的情况，累积在电容器431中的电荷Qafter由以下表达式表示。
Qafter＝C1×Vafter……表达式2
另一方面，当输出电压设置为Vout时，电容器433中累积的电荷Q2由以下表达式表示。
Q2＝-C2×Vout……表达式3
那时，电容器431和433的总电荷量不改变，因此以下表达式成立。
Qinit＝Qafter+Q2……表达式4
通过将表达式1至3代入表达式4并进行变换，获得以下表达式。
Vout＝-(C1/C2)×(Vafter-Vinit)……表达式5
表达式5表示电压信号的减法运算，减法结果的增益为C1/C2。由于通常期望最大化增益，因此优选将C1设计得较大而将C2设计得较小。另一方面，如果C2太小，则kTC噪声增加，并且噪声特性可能劣化，使得C2的电容的减小被限制在可允许噪声的范围内。此外，由于为每个像素块安装了包括减法器430的地址事件检测单元400，因此电容C1和C2的面积受到限制。考虑到这些来确定电容C1和C2的值。
比较器441将来自减法器430的电压信号与施加到反相输入端子(-)的预定阈值电压Vth进行比较。比较器441将指示比较结果的信号作为检测信号输出到传输单元450。
此外，当电流/电压转换单元410的转换增益被设置为CGlog并且缓冲器420的增益被设置为“1”时，上述整个地址事件检测单元400的增益A由以下表达式表示。
[数学表达式1]
在以上表达式中，iphoto_n表示第n个像素的光电流，其单位例如是安培(A)。N表示像素块310中的像素数。
[列ADC的配置实例]
图9是示出本技术的第一实施方式中的列ADC 220的配置实例的框图。列ADC 220为像素块310的每一列设置有ADC 230。此外，列ADC 220设置有参考信号生成单元221和输出单元222。参考信号生成单元221生成诸如斜坡信号的参考信号并将其提供给每个ADC230。数模转换器(DAC)等被用作参考信号生成单元221。输出单元222将来自ADC 230的数字信号提供给信号处理单元212。
ADC 230将经由竖直信号线VSL提供的模拟像素信号SIG转换为数字信号。ADC 230具有比较器231、计数器232、开关233和存储器234。比较器231将参考信号与像素信号SIG进行比较，并且计数器232在一段时间内对计数值进行计数直到比较结果被反相为止。开关233将计数值提供给存储器234，并在定时控制电路(未示出)等的控制下，允许其保持计数值。存储器234在水平驱动单元(未示出)等的控制下将指示计数值的数字信号提供给输出单元222。通过这种配置，像素信号SIG被转换为具有比检测信号的位深度更大的位深度的数字信号。例如，如果检测信号为两位，则像素信号被转换为三位或三位以上(16位等)的数字信号。注意，ADC 230是模拟/数字转换器的实例。
[固态成像元件的操作实例]
图10是示出本技术的第一实施方式中的固态成像元件200的操作的实例的时序图。在时刻T0，当由控制单元130指示开始检测地址事件时，驱动电路211将所有控制信号OFGn设置为高电平，以导通所有像素的OFG晶体管332。因此，所有像素的光电流之和被提供给地址事件检测单元400。另一方面，所有传输信号TRGn均处于低电平，并且所有像素的传输晶体管331处于断开状态。
然后，假设地址事件检测单元400检测到地址事件并在时刻T1输出高电平检测信号。在此，假设检测信号是表示接通事件的检测结果的一个位信号。
在接收到检测信号时，驱动电路211将所有控制信号OFGn设置为低电平，以在时刻T2停止将光电流提供给地址事件检测单元400。此外，驱动电路211在特定脉冲周期内将选择信号SEL设置为高电平，并且将复位信号RST设置为高电平，以初始化浮置扩散层324。像素信号生成单元320在初始化时输出电压作为复位电平，ADC 230将复位电平转换为数字信号。
在复位电平的转换之后的时刻T3，驱动电路211在特定脉冲周期上提供高电平传输信号TRG1，以允许第一像素以输出电压作为信号电平。ADC 230将信号电平转换为数字信号。信号处理单元212获得复位电平和信号电平之间的差值作为净像素信号。该处理称为CDS处理。
在信号电平的转换之后的时刻T4，驱动电路211在特定脉冲周期上提供高电平传输信号TRG2，以允许第二像素以输出信号电平。信号处理单元212获得复位电平和信号电平之间的差值作为净像素信号。之后，执行类似的处理，并且依次输出像素块310中的各个像素的像素信号。
当所有像素信号都被输出时，驱动电路211将所有控制信号OFGn设置为高电平，并且导通所有像素的OFG晶体管332。
图11是示出本技术的第一实施方式中的固态成像元件200的操作的实例的流程图。该操作例如在执行用于检测地址事件的预定应用时开始。
每个像素块310检测地址事件的存在/不存在(步骤S901)。驱动电路211确定在任意像素块310中是否存在地址事件(步骤S902)。在存在地址事件的情况下(步骤S902：是)，驱动电路211使出现地址事件的像素块310中的各个像素依次输出像素信号(步骤S903)。
在不存在地址事件的情况下(步骤S902：否)或在步骤S903之后，固态成像元件200重复步骤S901和后续步骤。
以此方式，根据本技术的第一实施方式，地址事件检测单元400检测多(N)个光电转换元件333(像素)中的每一个的光电流的变化量，从而可针对每N个像素布置一个地址事件检测单元400。以这种方式，通过由N个像素共享一个地址事件检测单元400，与不共享地址事件检测单元400而是为每个像素提供地址事件检测单元400的结构相比，可减小电路规模。
[第一变形例]
在上述第一实施方式中，光电转换元件333以外的元件被布置在检测芯片202上，但是在该配置中，存在检测芯片202的电路规模随着像素数量的增加而增大的可能性。第一实施方式的第一变形例中的固态成像元件200与第一实施方式的固态成像元件的不同之处在于减小了检测芯片202的电路规模。
图12是示出本技术的第一实施方式的第一变形例中的像素块310的配置实例的电路图。第一实施方式的第一变形例中的像素块310与第一实施方式的像素块的不同之处在于，在光接收芯片201上布置复位晶体管321、浮置扩散层324和多个光接收单元330。其他元件布置在检测芯片202上。
以这种方式，根据本技术的第一实施方式的第一变形例，由于复位晶体管321等以及多个光接收单元330被布置在光接收芯片201上，因此与第一实施方式相比可减少检测芯片202的电路规模。
[第二变形例]
在上述第一实施方式的第一变形例中，复位晶体管321等和多个光接收单元330被布置在光接收芯片201上，但是还存在检测芯片202的电路规模随着像素数量的增加而增大的可能性。第一实施方式的第二变形例中的固态成像元件200与第一实施方式的第一变形例中的固态成像元件的不同之处在于，进一步减小了检测芯片202的电路规模。
图13是示出本技术的第一实施方式的第二变形例中的像素块310的配置实例的电路图。第一实施方式的第二变形例中的像素块310与第一实施方式的第一变形例中的像素块的不同之处在于，在光接收芯片201上还布置N型晶体管411和413。以这种方式，通过仅使用光接收芯片201中的N型晶体管，与混合N型晶体管和P型晶体管的情况相比，可减少形成晶体管的步骤数。因此，可减少光接收芯片201的制造成本。
以此方式，根据本技术的第一实施方式的第二变形例，由于在光接收芯片201上还布置了N型晶体管411和413，所以与第一实施方式的第一变形例相比，可减小检测芯片202的电路规模。
[第三变形例]
在上述第一实施方式的第二变形例中，N型晶体管411和413进一步布置在光接收芯片201上，但是还存在检测芯片202的电路规模随着像素数量的增加而增大的可能性。第一实施方式的第三变形例中的固态成像元件200与第一实施方式的第二变形例中的固态成像元件的不同之处在于，进一步减小了检测芯片202的电路规模。
图14是示出本技术的第一实施方式的第三变形例中的像素块310的配置实例的电路图。第一实施方式的第三变形例中的像素块310与第一实施方式的第二变形例中的像素块的不同之处在于，在光接收芯片201上还布置放大晶体管322和选择晶体管323。即，整个像素信号生成单元320布置在光接收芯片201上。
以这种方式，根据本技术的第一实施方式的第三变型，由于像素信号生成单元320被布置在光接收芯片201上，所以与第一实施方式的第二变形例相比，可减小检测芯片202的电路规模。
<2.第二实施方式>
尽管在上述第一实施方式中为每个像素块310提供了像素信号生成单元320，但是还存在固态成像元件200的电路规模随着像素数量的增加而增大的可能性。第二实施方式中的固态成像元件200与第一实施方式中的固态成像元件的不同之处在于减少了像素信号生成单元320。
图15是示出本技术的第二实施方式中的像素阵列单元300的配置实例的框图。像素阵列单元300与第一实施方式中的像素阵列单元的不同之处在于，未设置像素信号生成单元320。
此外，第二实施方式中的地址事件检测单元400与第一实施方式中的地址事件检测单元的不同之处在于，生成像素信号SIG并经由竖直信号线VSL输出像素信号SIG。
图16是示出本技术的第二实施方式中的光接收单元330的配置实例的电路图。第二实施方式中的光接收单元330与第一实施方式中的光接收单元的不同之处在于，不包括OFG晶体管332。
此外，第二实施方式中的传输晶体管331将光电流从光电转换元件333经由连接节点340提供给地址事件检测单元400。
注意，尽管传输晶体管331布置在每个光接收单元330上，但是如图17所示，也可采用不设置晶体管的配置。在这种情况下，驱动电路211不需要向光接收单元330提供传输信号TRGn。
图18是示出本技术的第二实施方式中的电流/电压转换单元410的配置实例的电路图。第二实施方式中的电流/电压转换单元410与第一实施方式中的电流/电压转换单元不同之处在于，N型晶体管413的源极连接到竖直信号线VSL。
此外，当检测到地址事件时，与检测之前的电压相比，驱动电路211将施加到P型晶体管412的栅极的电压(Vbias)降低到低电平。因此，N型晶体管411的栅极的电压达到其漏极的电源电压VDD，并且N型晶体管411处于与二极管连接的情况等同的状态。然后，通过用作源极跟随器的N型晶体管413，生成与光电流相对应的电压的像素信号SIG。
此外，在光接收芯片201上布置多个光接收单元330以及N型晶体管411和413，并且在检测芯片202上布置其余元件。
图19是示出本技术的第二实施方式中的固态成像元件200的操作的实例的时序图。
在时刻T0，当被指示开始检测地址事件时，驱动电路211将所有传输信号TRGn设置为高电平，以导通所有像素的传输晶体管331。
然后，假设地址事件检测单元400检测到地址事件并在时刻T1输出高电平检测信号。
在接收到检测信号时，驱动电路211在时刻T2在特定脉冲周期内仅将传输信号TRG1设置为高电平。像素信号生成单元320将第一像素的像素信号转换为数字信号。
在像素信号转换之后的时刻T3，驱动电路211在特定脉冲周期内将低电平传输信号TRG2设置为高电平。像素信号生成单元320将第二像素的像素信号转换为数字信号。之后，执行类似的处理，并且依次输出像素块310中的各个像素的像素信号。
当输出所有像素信号时，驱动电路211将所有传输信号TRGn设置为高电平，并且导通所有像素的传输晶体管331。
以此方式，在本技术的第二实施方式中，地址事件检测单元400生成像素信号SIG，从而不需要布置像素信号生成单元320。因此，与布置像素信号生成单元320的第一实施方式相比，可减小电路规模。
[变形例]
在上述第二实施方式中，整个ADC 230被布置在检测芯片202上；然而，存在检测芯片202的电路规模随着像素数的增加而增大的可能性。第二实施方式的变形例中的固态成像元件200与第二实施方式中的固态成像元件的不同之处在于，ADC 230的一部分布置在光接收芯片201上以减小检测芯片202的电路规模。
图20是示出本技术的第二实施方式的变形例中的电流/电压转换单元410的配置实例的电路图。第二实施方式的变形例中的电流/电压转换单元410与第二实施方式中的电流/电压转换单元的不同之处在于，N型晶体管413的源极接地，并且N型晶体管411的漏极连接至竖直信号线VSL。注意，如在第二实施方式中一样，也可以代替N型晶体管411，将N型晶体管413的源极连接到竖直信号线VSL。
图21是示出本技术的第二实施方式的变形例中的ADC 230的配置实例的电路图。ADC 230设有差分放大电路240和计数器250。
差分放大电路240设置有N型晶体管243、244和245以及P型晶体管241和242。例如，MOS晶体管被用作这些晶体管。
N型晶体管243和244形成差分对，并且这些晶体管的源极共同连接到N型晶体管245的漏极。此外，N型晶体管243的漏极连接到P型晶体管241的漏极和P型晶体管241和242的栅极。N型晶体管244的漏极连接到P型晶体管242的漏极和计数器250。此外，参考信号REF输入到N型晶体管243的栅极，并且像素信号SIG经由竖直信号线VSL输入到N型晶体管244的栅极。注意，N型晶体管243是参考侧晶体管的实例，并且N型晶体管244是信号侧晶体管的实例。
例如，将斜坡信号用作参考信号REF。未示出产生参考信号REF的电路。
预定的偏置电压Vb被施加到N型晶体管245的栅极，并且其源极接地。该N型晶体管245提供恒定电流。注意，N型晶体管245是恒定电流源的实例。
利用上述配置，P型晶体管241和242形成电流镜电路，放大参考信号REF和像素信号SIG之间的差值，并将其输出到计数器250。然后，计数器250在一段时间对计数值进行计数直到来自差分放大电路240的信号被反相为止，并将指示该计数值的数字信号输出到信号处理单元212。
此外，在上述第二实施方式的变形例中，光接收芯片201还设置有上述N型晶体管243、244和245。
以这种方式，根据本技术的第二实施方式的变形例，由于在光接收芯片201上还布置了N型晶体管243、244和245，所以与第二实施方式相比可减小检测芯片202的电路规模。
<3.第三实施方式>
在上述第二实施方式中，电容器431和433布置在地址事件检测单元400中；然而，当根据表达式5减小电容C1时，增益变差，从而难以通过减小电容C1来提高电路的操作速度。根据第三实施方式的固态成像元件200与第二实施方式的固态成像元件的不同之处在于，为每个像素布置电容器431以提高操作速度。
图22是示出本技术的第三实施方式中的像素阵列单元300的配置实例的框图。第三实施方式中的像素阵列单元300与第二实施方式中的像素阵列单元的不同之处在于，代替地址事件检测单元400，每个光接收单元330生成像素信号SIG。此外，竖直信号线VSL被布线用于例如每列像素，然后，还为每个像素列提供ADC 230。注意，如在第二实施方式中，可针对像素块310的每一列布置竖直信号线VSL，并且每个光接收单元330可与竖直信号线连接。在这种情况下，还为像素块310的每一列提供ADC 230。
图23是示出本技术的第三实施方式中的光接收单元330的配置实例的电路图。第三实施方式中的光接收单元330与第二实施方式中的光接收单元的不同之处在于，还包括电流/电压转换单元410、缓冲器420和电容器431。
例如，第三实施方式中的电流/电压转换单元410的电路配置类似于图19所示的第二实施方式的变形例中的电路配置。此外，第三实施方式中的驱动电路211的操作与第二实施方式中的操作相似。此外，在第三实施方式中布置在光接收芯片201和检测芯片202上的电路和元件与第二实施方式的变形例中的那些相似。即，如图20所示，在电流/电压转换单元410中，N型晶体管411和413布置在光接收芯片201上。此外，如图21所示，在ADC 230中，N型晶体管243、244和245布置在光接收芯片201上。
图24是示出本技术的第三实施方式中的地址事件检测单元400的配置实例的框图。第三实施方式中的地址事件检测单元400与第二实施方式中的地址事件检测单元的不同之处在于，不包括电流/电压转换单元410、缓冲器420和电容器431。
如上所述，与并联连接的多个光接收单元330共享一个电容器431的第二实施方式不同，在第三实施方式中，为每个光接收单元330提供电容器431。因此，当将光接收单元330的数量(即，像素的数量)设置为N时，电容器431的单独电容可以是(C1)/N。通过这种电容的减小，可提高电路的操作速度。然而，第三实施方式中的总增益A由以下表达式表示。
[数学表达式2]
根据表达式6和7，第三实施方式中的增益A小于第一实施方式和第二实施方式中的增益。因此，为了提高操作速度，地址事件的检测精度降低。
以此方式，根据本技术的第三实施方式，由于针对每个光接收单元330布置电容器431，所以与多个光接收单元330共享电容器431相比，可提高包括电容器431的电路的操作速度。
[变形例]
在上述第三实施方式中，列中的多个光接收单元330(像素)共享一个ADC 230，但是由于需要将那些像素的像素信号顺序地转换为数字信号，因此像素信号的读取速度随着列中像素数的增加而降低。第三实施方式的变形例中的固态成像元件200与第三实施方式中的固态成像元件不同之处在于，为每个像素布置ADC 230。
图25是示出本技术的第三实施方式的变形例中的光接收单元330的配置实例的电路图。第三实施方式的变形例中的光接收单元330与第三实施方式中的光接收单元的不同之处在于，还包括ADC 230。
以此方式，根据本技术的第三实施方式的变形例，由于ADC 230被布置用于每个光接收单元330，所以与多个光接收单元330共享一个ADC 230的配置相比，可提高像素信号的读取速度。
<4.第四实施方式>
在上述第一实施方式中，针对包括多个像素的每个像素块310检测地址事件，但是检测在每个像素中发生的地址事件是不可行的。第四实施方式中的固态成像元件200与第一实施方式中的固态成像元件的不同之处在于，为每个像素布置了地址事件检测单元400。
图26是示出本技术的第四实施方式中的像素阵列单元300的配置实例的框图。第四实施方式中的像素阵列单元300与第一实施方式中的像素阵列单元的不同之处在于，以二维晶格方式布置多个像素311。像素信号生成单元320、光接收单元330和地址事件检测单元400布置在每个像素311中。像素信号生成单元320、光接收单元330和地址事件检测单元400的电路配置类似于第一实施方式中的那些。
此外，布置在光接收芯片201和检测芯片202中的电路和元件与第一实施方式以及第一实施方式的第一变形例、第二变形例和第三变形例中的任一个的电路和元件相似。例如，如图5所示，仅光电转换元件333布置在光接收芯片201上，而其余元件布置在检测芯片202上。
以此方式，根据本技术的第四实施方式，由于针对每个像素布置了地址事件检测单元400，所以可针对每个像素来检测地址事件。因此，与针对每个像素块310检测到地址事件的情况相比，可改善地址事件的检测数据的分辨率。
[变形例]
尽管在上述第四实施方式中，地址事件检测单元400被布置在所有像素中，但是固态成像元件200的电路规模有可能随着像素数量的增加而增大。第四实施方式的变形例中的固态成像元件200与第四实施方式的固态成像元件的不同之处在于，地址事件检测单元400仅布置在多个像素中的作为检测对象的像素中。
图27是示出本技术的第四实施方式的变形例中的像素阵列单元300的配置实例的框图。第四实施方式的变形例中的像素阵列单元300与第四实施方式的像素阵列单元的不同之处在于，布置了未布置地址事件检测单元400的像素和布置有地址事件检测单元400的像素。前者是正常像素312，后者是地址事件检测像素313。例如，地址事件检测像素313以规则的间隔布置。注意，多个地址事件检测像素313可被布置为彼此相邻。
此外，地址事件检测像素313的配置类似于第四实施方式中的像素311的配置。稍后将详细描述正常像素312。
图28是示出本技术的第四实施方式的变形例中的正常像素312的配置实例的电路图。第四实施方式的变形例中的正常像素312设置有光电转换元件333、传输晶体管331、复位晶体管321、放大晶体管322、选择晶体管323和浮置扩散层324。这些元件中的连接配置类似于图5所示的第一实施方式中的那些。
以此方式，根据本技术的第四实施方式的变形例，由于地址事件检测单元400仅布置在所有像素中的地址事件检测像素313中，所以与地址事件检测单元400布置在所有像素中的配置相比，可减小电路规模。
<5.第五实施方式>
在上述第一实施方式中，共享地址事件检测单元400的像素数量和共享图像信号生成单元320的像素数量相同，但是后者可减少。第五实施方式中的固态成像元件200与第一实施方式中的固态成像元件的不同之处在于，共享图像信号生成单元320的像素的数量小于共享地址事件检测单元400的像素的数量。
图29是示出本技术的第五实施方式中的像素阵列单元300的配置实例的框图。在第五实施方式中的像素阵列单元300中，在每个像素块310中布置了N个光接收单元330(像素)和一个地址事件检测单元400。此外，在每个像素块310中，像素信号生成单元320为每M(M是小于N的整数)个光接收单元330(像素)布置。
图30是示出本技术的第五实施方式中的像素块310的配置实例的框图。在每个像素块310中，N个光接收单元330(像素)共享一个地址事件检测单元400。此外，M个像素共享一个像素信号生成单元320。像素信号生成单元320生成从相应的M个像素中选定的像素的像素信号。
以这种方式，根据本技术的第五实施方式，共享像素信号生成单元320的像素的数量小于共享地址事件检测单元400的像素的数量，从而与它们相同的情况相比，可提高像素信号的读取速度。
<6.第六实施方式>
在上述第一实施方式中，多个像素共享像素信号生成单元320和地址事件检测单元400；然而，也可为每个像素布置地址事件检测单元400。第六实施方式中的固态成像元件200与第一实施方式中的固态成像元件的不同之处在于，为每个像素布置了地址事件检测单元400，而多个像素共享像素信号生成单元320。
图31是示出本技术的第六实施方式中的像素块310的配置实例的框图。在每个像素块310中，N个光接收单元330(像素)共享一个像素信号生成单元320。另一方面，针对每个光接收单元330(像素)布置地址事件检测单元400，并且光接收单元330连接到对应的地址事件检测单元400。
以此方式，根据本技术的第六实施方式，由于针对每个像素布置了地址事件检测单元400，因此可针对每个像素检测地址事件的存在/不存在。
<7.移动体应用实例>
根据本公开的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本公开的技术还可被实现为安装在诸如汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动体、飞机、无人驾驶飞机、轮船和机器人的任何类型的移动体上的装置。
图32是示出车辆控制系统的示意性配置实例的框图，该车辆控制系统是可应用根据本公开的技术的移动体控制系统的实例。
车辆控制系统12000设置有经由通信网络1201相互连接的多个电子控制单元。在图32所示的实例中，车辆控制系统12000设置有驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车辆外部信息检测单元12030、车辆内部信息检测单元12040和集成控制单元12050。此外，微型计算机12051、音频图像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053被示为集成控制单元12050的功能配置。
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有关的装置的操作。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(诸如内燃机或驱动电机)、用于将驱动力传递至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根据各种程序控制安装在车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置，或者诸如前照灯、后照灯、制动灯、方向指示灯或雾灯的各种灯的控制装置。在这种情况下，可将从代替钥匙的便携式装置发送的无线电波或各种开关的信号输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收无线电波或信号的输入，并控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
车辆外部信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，成像单元12031连接至车辆外部信息检测单元12030。车辆外部信息检测单元12030使成像单元12031拍摄车辆外部的图像，并接收拍摄的图像。车辆外部信息检测单元12030可基于接收到的图像，来执诸如行人、车辆、障碍物、标志或路面上的字符等的对象检测处理或距离检测处理。
成像单元12031是光学传感器，其接收光并输出与接收到的光量对应的电信号。成像单元12031可输出电信号作为图像或作为距离测量信息。此外，成像单元12031接收的光可以是可见光或诸如红外光的不可见光。
车辆内部信息检测单元12040检测车辆中的信息。车辆内部信息检测单元12040连接至例如检测驾驶员状态的驾驶员状态检测单元12041。驾驶员状态检测单元12041包括例如对驾驶员成像的相机，并且车辆内部信息检测单元12040可计算驾驶员的疲劳程度或注意力集中程度，或者基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息判断驾驶员是否在打瞌睡。
微型计算机12051可基于由车辆外部信息检测单元12030或车辆内部信息检测单元12040获取的车辆内部和外部的信息，来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可执行协同控制，以实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能，包括避免车辆碰撞或减轻碰撞、基于车辆间距离行驶、车速保持行驶、车辆碰撞警告或车道偏离警告等。
此外，微型计算机12051可通过基于由车辆外部信息检测单元12030或车辆内部信息检测单元12040获取的车辆周围的信息，来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，从而进行协同控制以实现自动驾驶等，以便自主行驶而无需依赖驾驶员的操作。
此外，微型计算机12051可基于由车辆外部信息检测单元12030获取的车辆外部信息，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可执行协同控制以实现眩光保护，诸如根据由车辆外部信息检测单元12030检测到的前车辆或即将到来的车辆的位置，来控制前照灯，从而将远光切换为近光。
音频图像输出单元12052将音频和图像输出信号中的至少一个发送到能够视觉或听觉地向车辆的乘客或车辆的外部通知信息的输出装置。在图32的实例中，作为输出装置，音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063被示出。显示单元12062可包括例如车载显示器和平视显示器中的至少一个。
图33是示出成像单元12031的安装位置的实例的示图。
在图33中，包括成像单元12101、12102、12103、12104和12105作为成像单元12031。
成像单元12101、12102、12103、12104和12105设置在例如诸如前鼻、侧视镜、后保险杠、后门和车辆12100的车辆内部的前挡风玻璃的上部的位置处。设置在前鼻上的成像单元12101、和设置在车辆内部的前挡风玻璃的上部的成像单元12105，主要获取车辆12100的前方的图像。设置在侧视镜中的成像单元12102和12103主要获取车辆12100的侧面的图像。设置在后保险杠或后门中的成像单元12104主要获取车辆12100后方的图像。设置在车辆内部的前挡风玻璃的上部的成像单元12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志、车道等。
注意，在图33中，示出了成像单元12101至12104的成像范围的实例。成像范围12111表示设置在前鼻上的成像单元12101的成像范围，成像范围12112和12113表示设置在侧视镜上的成像单元12102和12103的成像范围，并且成像范围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，叠加由成像单元12101至12104拍摄的图像数据，从而获取从上方观看的车辆12100的俯视图像。
成像单元12101至12104中的至少一个可具有获取距离信息的功能。例如，成像单元12101至12104中的至少一个可以是包括多个成像元件的立体相机、或者可以是包括用于相位差检测的像素的成像元件。
例如，基于从成像单元12101至12104获取的距离信息，微型计算机12051可通过获取到成像范围12111至12114中的每个固体物体的距离以及该距离随时间的变化(与车辆12100的相对速度)，从而提取以预定速度(例如，0km/h以上)以与车辆12100基本相同的方向行进的、车辆12100的行驶路径上尤其最靠近的固体物体作为前方车辆。此外，微型计算机12051可预先设定距前车要确保的车距，并进行自动制动控制(包括追随停止控制)、自动加速控制(包括追随开始控制)等。这样，可进行协同控制以在不依赖于驾驶员的操作的情况下实现自主行驶的自动驾驶等。
例如，微型计算机12051可基于从成像单元12101至12104获取的距离信息，在分类为摩托车、标准车辆、大型车辆、行人和诸如电线杆的其他固体物体的同时，提取与固体物体有关的固体物体数据，并将其用于自动避障。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物区分为车辆12100的驾驶员可见的障碍物和难以看见的障碍物。然后，微型计算机12051确定指示与每个障碍物碰撞的风险程度的碰撞风险，并且当该碰撞风险等于或高于设定值并且存在碰撞的可能性时，微型计算机12051可通过经由音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶员输出警告，或者经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或回避转向，来执行避免碰撞的驾驶辅助。
成像单元12101至12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可通过确定在成像单元12101至12104的拍摄图像中是否存在行人来识别行人。通过例如在作为红外相机的成像单元12101至12104拍摄的图像中提取特征点的过程、和对指示物体的轮廓的一系列特征点执行模式匹配处理的过程，来执行这种行人识别，以判断该物体是否是行人。当微型计算机12051确定在由成像单元12101至12104拍摄的图像中存在行人并识别出行人时，音频图像输出单元12052控制显示单元12062以叠加矩形轮廓线以强调识别出的行人。此外，音频图像输出单元12052可使显示单元12062在期望位置显示指示行人的图标等。
上面已经描述了可应用根据本公开的技术的车辆控制系统的实例。可将根据本公开的技术应用于例如上述配置中的成像单元12031。具体地，可将图1中的成像装置100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，可以减少电路安装面积并减小成像单元12031的尺寸。
注意，上述实施方式描述了体现本技术的实例，并且实施方式中的内容与权利要求中指定本发明的内容之间存在对应关系。类似地，在权利要求中指定本发明的内容与本技术的实施方式中的分配有相同名称的内容之间存在对应关系。然而，本技术不限于实施方式，并且可在不脱离本发明的精神的情况下以实施方式的各种修改来体现。
此外，上述实施方式中描述的过程可被认为是包括一系列过程的方法，并且可被认为是用于允许计算机执行该一系列过程的程序以及存储该程序的记录介质。例如，可将光盘(CD)、小型光盘(MD)、数字多功能光盘(DVD)、存储卡、蓝光(TM)光盘等用作记录介质。
注意，在本说明书中描述的效果仅是说明性的而不是限制性的。可能还会有其他效果。
注意，本技术还可具有以下配置。
(1)一种固态成像元件，设置有：
多个光电转换元件，每个光电转换元件光电地转换入射光以产生第一电信号；以及
检测单元，检测多个光电转换元件中的每一个的第一电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号。
(2)根据以上(1)的固态成像元件，还设置有：
信号提供单元，其根据预定的控制信号将多个光电转换元件中的每一个的第一电信号提供给连接节点，
其中，检测单元检测提供给连接节点的第一电信号的变化量是否超过预定阈值。
3.根据以上(2)的固态成像元件，还设置有：
像素信号生成单元，其根据光电转换元件产生的第二电信号产生像素信号；
其中，在变化量超过预定阈值的情况下，信号提供单元顺序地选择多个光电转换元件中的每一个的第二电信号以提供给像素信号生成单元。
(4)根据以上(3)的固态成像元件，
其中，连接节点连接至N个(N为不小于2的整数)光电转换元件，并且
像素信号生成单元产生电压信号作为像素信号，电压信号与根据M个(M是小于N的整数)光电转换元件中选定的信号而选择的元件的第二电信号相对应。
(5)根据以上(3)的固态成像元件，
其中，像素信号生成单元设置有：
复位晶体管，其初始化浮置扩散层；
放大晶体管，其放大浮置扩散层的电压信号；以及
选择晶体管，根据选择信号输出放大后的信号作为像素信号，并且
检测单元设置有：
多个N型晶体管，将第一电信号转换为第一电信号的对数的电压信号；以及
P型晶体管，其向多个N型晶体管提供恒定电流。
(6)根据以上(5)的固态成像元件，
其中，多个光电转换元件布置在光接收芯片上，并且
检测单元和像素信号生成单元布置在堆叠于光接收芯片上的检测芯片上。
(7)根据以上(5)的固态成像元件，
其中，多个光电转换元件和复位晶体管布置在光接收芯片上，并且
检测单元、放大晶体管选择晶体管布置在堆叠于光接收芯片上的检测芯片上。
(8)根据以上(5)的固态成像元件，其中，
其中，多个光电转换元件、复位晶体管和多个N型晶体管布置在光接收芯片上，并且
放大晶体管、选择晶体管和P型晶体管布置在堆叠于光接收芯片上的检测芯片上。
(9)根据以上(5)的固态成像元件，
其中，多个光电转换元件、像素信号生成单元和多个N型晶体管布置在光接收芯片上，并且
P型晶体管布置在堆叠于光接收芯片上的检测芯片上。
(10)根据以上(1)的固态成像元件，还设置有：
信号提供单元，其根据预定的控制信号将多个光电转换元件中的每一个的第一电信号提供给连接节点，
其中，检测单元还输出与第一电信号对应的像素信号；
信号提供单元在变化量超过预定阈值的情况下顺序选择多个光电转换元件中的每一个的第一电信号以提供给连接节点，并且
检测单元设置有：
第一N型晶体管和第二N型晶体管，其将第一电信号转换为第一电信号的对数的电压信号；以及
P型晶体管，向第一N型晶体管和第二N型晶体管提供恒定电流。
(11)根据以上(10)的固态成像元件，还设置有：
模拟/数字转换器，将像素信号转换为数字信号，
其中，多个光电转换元件信号提供单元以及所第一N型晶体管和第二N型晶体管布置在光接收芯片上，并且
P型晶体管、和模拟/数字转换器的至少一部分布置在堆叠于光接收芯片上的检测芯片上。
(12)根据以上(11)的固态成像元件，
其中模拟/数字转换器设置有：
信号侧晶体管，像素信号输入到信号侧晶体管；
参考侧晶体管，预定参考信号输入到参考侧晶体管；
恒定电流源，连接到信号侧晶体管和参考侧晶体管；以及
电流镜电路，其放大像素信号和预定参考信号之间的差值以输出，
多个光电转换元件、信号提供单元、第一N型晶体管和第二N型晶体管、信号侧晶体管、参考侧晶体管和恒定电流源布置在光接收芯片上，并且
P型晶体管和电流镜电路布置在堆叠于光接收芯片上的检测芯片上。
(13)根据以上(1)的固态成像元件，还设置有：
连接节点，其连接至光电转换元件和检测单元；以及
电流/电压转换单元，对于多个光电转换元件中的每一个，将光电流转换为光电流的对数的电压信号；缓冲器，校正电压信号以输出；电容器，介于缓冲器和连接节点之间；以及信号处理单元，其根据预定的控制信号通过电流/电压转换单元、缓冲器和电容器将多个光电转换元件中的每一个的电信号提供给连接节点，
其中，电信号包括光电流和电压信号。
(14)根据以上(13)的固态成像元件，还设置有：
模拟/数字转换器，将像素信号转换为数字信号，
其中，沿预定方向布置的预定数量的电流/电压转换单元中的每一个进一步生成与光电流相对应的电压信号作为像素信号，并将像素信号输出至模拟/数字转换器。
(15)根据以上(13)的固态成像元件，还设置有：
模拟/数字转换器，对于多个光电转换元件中的每一个，将像素信号转换为数字信号，
其中，每个电流/电压转换单元还生成与光电流相对应的电压信号作为像素信号，并将像素信号输出到模拟/数字转换器。
(16)一种固态成像元件，设置有：
光电转换元件，光电地转换入射光以产生电信号；
信号提供单元，其根据预定的控制信号将电信号提供给连接节点和浮置扩散层中的任一个；
检测单元，检测提供给连接节点的电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；以及
像素信号生成单元，生成与提供给浮置扩散层的电信号相对应的电压信号作为像素信号。
(17)根据以上(16)的固态成像元件，
其中，信号提供单元包括：
第一晶体管，其根据预定的控制信号将电信号提供给连接节点；以及
第二晶体管，其根据预定的控制信号将电信号提供给浮置扩散层，像素信号生成单元布置在多个像素的每一个中，并且
第一晶体管和检测单元布置在多个像素中的作为检测对象的像素中。
(18)一种成像装置，设置有：
多个光电转换元件，每个光电转换元件光电地转换入射光以产生电信号；
信号提供单元，其根据预定的控制信号将多个光电转换元件中的每一个的电信号提供给连接节点；
检测单元，检测提供给连接节点的电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；以及
记录单元，记录检测信号。
(19)一种固态成像元件的控制方法，方法设置有：
信号提供步骤，根据预定的控制信号向连接节点提供多个光电转换元件中的每一个的电信号，光电转换元件中的每一个光电地转换入射光以产生电信号；以及
检测步骤，检测提供给连接节点的电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号。
(20)一种固态成像元件，设置有：
第一光电转换元件，产生第一电信号；
第二光电转换元件，产生第二电信号；
检测单元，检测第一电信号的变化量和第二电信号的变化量中的至少任意一个是否超过预定阈值，以输出表示检测结果的检测信号；以及
连接节点，其连接到第一光电转换元件、第二光电转换元件和检测单元。
(21)根据以上(20)的固态成像元件，还设置有：
第一晶体管，其根据第一控制信号将第一电信号提供给连接节点；以及
第二晶体管，根据第二控制信号将第二电信号提供给连接节点，
其中，检测单元检测提供给连接节点的第一电信号或第二电信号的变化量是否超过所述预定阈值。
(22)根据以上(21)的固态成像元件，还设置有：
像素信号生成单元，其根据第一光电转换元件产生的第三电信号产生第一像素信号，并根据第二光电转换元件产生的第四电信号产生第二像素信号；
第三晶体管，连接到第一光电转换元件和像素信号生成单元；以及
第四晶体管，其连接到第二光电转换元件和像素信号生成单元，
其中，在第一电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第三晶体管将第三电信号提供给像素信号生成单元，并且
在第二电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第四晶体管将第四电信号提供给像素信号生成单元。
(23)根据以上(22)的固态成像元件，
其中，像素信号生成单元包括：
第一像素信号生成单元，其根据第一光电转换元件产生的第三电信号产生第一像素信号；以及
第二像素信号生成单元，根据第二光电转换元件产生的第四电信号产生第二像素信号；
在第一电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第三晶体管将第三电信号提供给第一像素信号生成单元，并且
在第二电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第四晶体管将第四电信号提供给第二像素信号生成单元。
(24)根据以上(22)的固态成像元件，还设置有：
第三光电转换元件，其产生第五电信号和第六电信号；
第五晶体管，其根据第三控制信号将第五光电转换元件的电信号提供给连接节点；以及
第二像素信号生成单元，根据第六电信号产生第三像素信号；
其中，在第五电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第六晶体管将第六电信号提供给第二像素信号生成单元。
(25)根据以上(22)的固态成像元件，
其中，像素信号生成单元设置有：
复位晶体管，其初始化浮置扩散层；
放大晶体管，其放大浮置扩散层的电压信号；以及
选择晶体管，根据选择信号输出放大后的信号作为第一像素信号或第二像素信号；并且
检测单元设置有：
多个N型晶体管，其将光电流转换为光电流的对数的电压信号；以及P型晶体管，其向多个N型晶体管提供恒定电流。
(26)根据以上(20)的固态成像元件，
第一电信号，包括第一光电流，以及
第二电信号，包括第二光电流，
固态成像元件，还设置有：
连接节点，其连接到第一光电转换元件、第二光电转换元件和检测单元；
第一电流/电压转换单元，将第一光电流和第二光电流中的至少一个转换为光电流的对数的电压信号；
缓冲器，校正电压信号以输出；
电容器，介于缓冲器和连接节点之间；以及
信号处理单元，其根据预定的控制信号通过电流/电压转换单元、缓冲器和电容器将第一电信号和第二电信号中的至少一个提供给连接节点，
其中，第一光电转换元件产生第一光电流，并且
第二光电转换元件产生第二光电流。
(27)根据以上(26)的固态成像元件，还设置有：
模拟/数字转换器，连接到第一电流/电压转换单元和第二电流/电压转换单元，
其中，第一电流/电压转换单元还生成与第一光电流相对应的电压信号作为第一像素信号，并将第一像素信号输出至模拟/数字转换器，并且
第二电流/电压转换单元还生成与第二光电流相对应的电压信号作为第二像素信号，并且将第二像素信号输出到模拟/数字转换器。
(28)根据以上(26)的固态成像元件，还设置有：
第一模拟/数字转换器，将第一像素信号转换为第一数字信号；以及
第二模拟/数字转换器，将第二像素信号转换为第二数字信号，
其中，第一电流/电压转换单元还生成与第一光电流相对应的电压信号作为第一像素信号，并将第一像素信号输出至第一模拟/数字转换器，并且
第二电流/电压转换单元还生成与第二光电流相对应的电压信号作为第二像素信号，并且将第二像素信号输出到第二模拟/数字转换器。
(29)一种固态成像元件，包括：
第一光电转换元件，其光电地转换入射光以产生第一电信号和第二电信号；
第一信号提供单元，其根据第一控制信号将第一电信号提供给连接节点；
第二信号提供单元，其根据第二控制信号将第二电信号提供给第一浮置扩散层；
检测单元，检测提供给连接节点的第一电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；和
第一像素信号生成单元，产生与提供给第一浮置扩散层的第二电信号相对应的第一像素信号。
(30)根据以上(29)的固态成像元件，还设置有：
第二光电转换元件，其光电地转换入射光以产生第三电信号；
第三晶体管，其根据第三控制信号提供给第二浮置扩散层；以及
第二像素信号生成单元，产生与提供给第二浮置扩散层的第三电信号相对应的电压信号作为第二像素信号。
(31)一种成像装置，设置有：
第一光电转换元件，其光电地转换入射光以产生第一电信号；
第二光电转换元件，其光电地转换入射光以产生第二电信号；
第一信号提供单元，其根据第一控制信号将第一电信号提供给连接节点；
第二信号提供单元，其根据第二控制信号将第二电信号提供给连接节点；
检测单元，检测提供给连接节点的电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；以及
记录单元，记录检测信号。
(32)一种固态成像元件的控制方法，该方法设置有：
信号提供步骤，其根据第一控制信号将通过第一光电转换元件光电转换入射光产生的第一电信号提供给连接节点，并根据第二控制信号将通过第二光电转换元件光电转换入射光产生的第二电信号提供给连接节点；以及
检测步骤，检测提供给连接节点的电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号。
(33)一种固态成像元件，设置有：
第一光电转换元件，其光电地转换入射光以产生第一电信号和第二电信号；
第二光电转换元件，其光电地转换入射光以产生第三电信号和第四电信号；
第一检测单元，检测第一电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；
第二检测单元，检测第三电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；
第一晶体管，其根据第一控制信号将第一电信号提供给第一检测单元；
第二晶体管，其根据第二控制信号将第三电信号提供给第二检测单元；
像素信号生成单元，产生与第二像素信号和第四像素信号中的任意一个相对应的像素信号；
第三晶体管，其根据第三控制信号将第二电信号提供给像素信号生成单元；以及
第四晶体管，其根据第四控制信号将第四电信号提供给像素信号生成单元。
参考标记列表
100 成像装置
110 成像透镜
120 记录单元
130 控制单元
200 固态成像元件
201 光接收芯片
202 检测芯片
211 驱动电路
212 信号处理单元
213 仲裁器
220 列ADC
221 参考信号生成单元
222 输出单元
230 ADC
231 比较器
232 计数器
233 开关
234 存储器
240 差分放大电路
241、242、412 P型晶体管
243、244、245、411、413 N型晶体管
250 计数器
300 像素阵列单元
310 像素块
311 像素
312 正常像素
313 地址事件检测像素
320 像素信号生成单元
321 复位晶体管
322 放大晶体管
323 选择晶体管
324 浮置扩散层
330 光接收单元
331 传输晶体管
332 OFG晶体管
333 光电转换元件
400 地址事件检测单元
410 电流/电压转换单元
420 缓冲器
430减法器
431、433 电容器
432 反相器
434 开关
440 量化器
441 比较器
450 传输单元
12031 成像单元。

Claims (7)

1.一种光检测装置，包括：
第一半导体衬底，包括：
光电转换元件；
传输晶体管，耦接到所述光电转换元件；
浮置扩散部，耦接到所述传输晶体管；
放大晶体管，耦接到所述浮置扩散部；
选择晶体管，耦接到所述放大晶体管，以及
第二半导体衬底，包括：
事件检测电路，包括以下至少一部分：
电流/电压转换电路，基于所述光电转换元件的输出而输出第一像素信号；
量化器，基于所述第一像素信号输出第一数字信号，
其中，
模拟/数字转换电路，基于所述光电转换元件的输出经由所述选择晶体管接收第二像素信号，并将所述第二像素信号转换为第二数字信号。
2.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，
所述第一像素信号被提供至连接节点，并且
所述事件检测电路被配置为检测所述第一像素信号的变化量是否超过预定阈值。
3.根据权利要求2所述的光检测装置，其中，
当所述第一像素信号的所述变化量超过所述预定阈值时，经由所述选择晶体管选择所述第二像素信号。
4.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，
所述第一半导体衬底布置在第一芯片上，并且
所述第二半导体衬底布置在堆叠在所述第一芯片上的第二芯片上。
5.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，
所述光电转换元件布置在第一芯片上，并且
所述事件检测电路布置在堆叠在所述第一芯片上的第二芯片上。
6.根据权利要求5所述的光检测装置，其中，
所述模拟/数字转换电路布置在所述第二芯片上。
7.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，
所述电流/电压转换电路被配置为将基于所述光电转换元件的输出的光电流转换为所述光电流的对数的电压信号。
CN202311692971.2A 2018-01-23 2019-01-18 光检测装置 Pending CN117692797A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018008850 2018-01-23
JP2018-008850 2018-01-23
PCT/JP2019/001517 WO2019146527A1 (ja) 2018-01-23 2019-01-18 固体撮像素子、撮像装置、および、固体撮像素子の制御方法
CN201980008784.3A CN111615823B (zh) 2018-01-23 2019-01-18 固态成像元件、成像装置以及固态成像元件的控制方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980008784.3A Division CN111615823B (zh) 2018-01-23 2019-01-18 固态成像元件、成像装置以及固态成像元件的控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117692797A true CN117692797A (zh) 2024-03-12

Family

ID=67395464

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311692971.2A Pending CN117692797A (zh) 2018-01-23 2019-01-18 光检测装置
CN202311684778.4A Pending CN117692796A (zh) 2018-01-23 2019-01-18 光检测装置和车辆控制系统
CN201980008784.3A Active CN111615823B (zh) 2018-01-23 2019-01-18 固态成像元件、成像装置以及固态成像元件的控制方法

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311684778.4A Pending CN117692796A (zh) 2018-01-23 2019-01-18 光检测装置和车辆控制系统
CN201980008784.3A Active CN111615823B (zh) 2018-01-23 2019-01-18 固态成像元件、成像装置以及固态成像元件的控制方法

Country Status (7)

Country Link
US (3) US11470273B2 (zh)
EP (1) EP3745710A4 (zh)
JP (1) JP7284714B2 (zh)
KR (2) KR20240056646A (zh)
CN (3) CN117692797A (zh)
TW (3) TWI820078B (zh)
WO (1) WO2019146527A1 (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW202406328A (zh) * 2018-03-15 2024-02-01 日商尼康股份有限公司 感測器以及具備其之攝像裝置
WO2020002562A1 (en) * 2018-06-27 2020-01-02 Prophesee Image sensor with a plurality of super-pixels
JP2020072317A (ja) * 2018-10-30 2020-05-07 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 センサ及び制御方法
JP7449663B2 (ja) * 2018-10-30 2024-03-14 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、撮像装置、および、固体撮像素子の制御方法
DE112019005735T5 (de) * 2018-11-16 2021-08-19 Sony Semiconductor Solutions Corporation Festkörper-bildgebungsvorrichtung und bildgebungsvorrichtung
JP2020088480A (ja) * 2018-11-19 2020-06-04 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、および、撮像装置
CN114270808A (zh) * 2019-07-26 2022-04-01 苹果公司 具有共享光电检测器的光强度和对比度变化检测能力的像素读出电路
JP7489189B2 (ja) * 2019-08-30 2024-05-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、撮像装置、および、固体撮像素子の制御方法
US11195869B2 (en) * 2019-09-05 2021-12-07 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device and imaging device with shared circuit elements
US11240449B2 (en) 2019-09-18 2022-02-01 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device and imaging device with combined dynamic vision sensor and imaging functions
JP2021048554A (ja) * 2019-09-20 2021-03-25 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置、撮像制御方法、プログラム
JP2021093610A (ja) * 2019-12-10 2021-06-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、および、撮像装置
JPWO2021153428A1 (zh) * 2020-01-29 2021-08-05
KR20220136997A (ko) * 2020-01-31 2022-10-11 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 고체 촬상 소자 및 촬상 장치
JP2021158313A (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 ブリルニクス シンガポール プライベート リミテッド 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器
EP4131430A4 (en) * 2020-03-31 2023-08-09 Sony Semiconductor Solutions Corporation LIGHT RECEIVING ELEMENT AND ELECTRONIC DEVICE
CN111510650B (zh) * 2020-04-26 2021-06-04 豪威芯仑传感器(上海)有限公司 一种图像传感器
TWI788818B (zh) * 2020-05-28 2023-01-01 日商索尼半導體解決方案公司 攝像裝置及攝像方法
JP2021197649A (ja) * 2020-06-16 2021-12-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、および、撮像装置
JPWO2021261070A1 (zh) * 2020-06-26 2021-12-30
US20240007769A1 (en) * 2020-12-11 2024-01-04 Sony Semiconductor Solutions Corporation Pixel circuit and solid-state imaging device
WO2022179929A1 (en) * 2021-02-26 2022-09-01 Sony Semiconductor Solutions Corporation Pixel substrate and light receiving apparatus
WO2023174653A1 (en) * 2022-03-17 2023-09-21 Sony Semiconductor Solutions Corporation Hybrid image and event sensing with rolling shutter compensation
WO2023186529A1 (en) * 2022-03-31 2023-10-05 Sony Group Corporation Sensor device and method for operating a sensor device

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT504582B1 (de) * 2006-11-23 2008-12-15 Arc Austrian Res Centers Gmbh Verfahren zur generierung eines bildes in elektronischer form, bildelement für einen bildsensor zur generierung eines bildes sowie bildsensor
JP5985136B2 (ja) * 2009-03-19 2016-09-06 ソニー株式会社 半導体装置とその製造方法、及び電子機器
EP2795894B1 (en) * 2011-12-19 2020-06-17 Universität Zürich Photoarray, particularly for combining sampled brightness sensing with asynchronous detection of time-dependent image data
US20160093272A1 (en) 2014-09-29 2016-03-31 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Information processing device and non-transitory storage medium storing instructions executable by the information processing device
US9986179B2 (en) 2014-09-30 2018-05-29 Qualcomm Incorporated Sensor architecture using frame-based and event-based hybrid scheme
US20160093273A1 (en) * 2014-09-30 2016-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Dynamic vision sensor with shared pixels and time division multiplexing for higher spatial resolution and better linear separable data
KR102383101B1 (ko) * 2015-02-25 2022-04-05 삼성전자주식회사 다른 기판 바이어스 전압들을 갖는 이미지 센서
KR102523136B1 (ko) * 2015-09-01 2023-04-19 삼성전자주식회사 이벤트 기반 센서 및 이벤트 기반 센서의 픽셀
US10598546B2 (en) * 2017-08-17 2020-03-24 Facebook Technologies, Llc Detecting high intensity light in photo sensor

Also Published As

Publication number Publication date
CN117692796A (zh) 2024-03-12
US11659304B2 (en) 2023-05-23
EP3745710A1 (en) 2020-12-02
CN111615823B (zh) 2023-12-26
EP3745710A4 (en) 2020-12-02
TWI820078B (zh) 2023-11-01
US20200358977A1 (en) 2020-11-12
US20230085900A1 (en) 2023-03-23
US11470273B2 (en) 2022-10-11
KR20240056647A (ko) 2024-04-30
KR20200112839A (ko) 2020-10-05
JP7284714B2 (ja) 2023-05-31
CN111615823A (zh) 2020-09-01
JPWO2019146527A1 (ja) 2021-01-28
WO2019146527A1 (ja) 2019-08-01
KR20240056646A (ko) 2024-04-30
TW201941588A (zh) 2019-10-16
TW202408217A (zh) 2024-02-16
US20240007770A1 (en) 2024-01-04
TW202408216A (zh) 2024-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111615823B (zh) 固态成像元件、成像装置以及固态成像元件的控制方法
KR102561079B1 (ko) 고체 촬상 소자
US11832013B2 (en) Solid-state image sensor, imaging device, and method of controlling solid-state image sensor
CN112913224B (zh) 固态成像元件和成像装置
WO2020090460A1 (ja) センサ及び制御方法
US11582416B2 (en) Solid-state image sensor, imaging device, and method of controlling solid-state image sensor
CN112640428A (zh) 固态成像装置、信号处理芯片和电子设备
US11375149B2 (en) Solid-state image sensor and imaging device
WO2021117350A1 (ja) 固体撮像素子、および、撮像装置
JP7489189B2 (ja) 固体撮像素子、撮像装置、および、固体撮像素子の制御方法
JP2019195135A (ja) 固体撮像素子および撮像装置
WO2020129657A1 (ja) センサ及び制御方法
CN113728616A (zh) 事件检测装置、包括事件检测装置的系统和事件检测方法
KR102673021B1 (ko) 고체 촬상 소자, 촬상 장치 및 고체 촬상 소자의 제어 방법
WO2024042946A1 (ja) 光検出素子

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