DE112018001967T5 - Festkörper-bildaufnahmevorrichtung und elektronisches gerät - Google Patents

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Fumihiko Koga
Keisuke Hatano
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Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung und ein elektronisches Gerät, die es ermöglichen, die Pixeleigenschaften zu verbessern.Es wird eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung bereitgestellt, umfassend eine erste Elektrode, die auf einer Halbleiterschicht ausgebildet ist, eine photoelektrische Umwandlungsschicht, die auf der ersten Elektrode ausgebildet ist, eine zweite Elektrode, die auf der photoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist, und eine dritte Elektrode, die zwischen der ersten Elektrode und einer benachbarten ersten Elektrode angeordnet und elektrisch isoliert ist. Eine Spannung der dritten Elektrode wird auf eine Spannung geregelt, die einem Detektionsergebnis entspricht, das zur Steuerung der Abführung von Ladungen oder zur Unterstützung des Ladungstransfers beitragen kann. Die vorliegende Offenbarung kann z.B. auf einen CMOS-Bildsensor angewendet werden.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung und ein elektronisches Gerät, insbesondere auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung und ein elektronisches Gerät, mit denen die Pixeleigenschaften verbessert werden können.
  • [Hintergrund]
  • In Bezug auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung wie einen CMOS-Bildsensor (Complementary Metal Oxide Semiconductor) gibt es eine offenbarte Technik, bei der eine Abschirmelektrode zum Trennen zwischen unteren Elektroden eines Pixels angeordnet ist (siehe z.B. PTL 1).
  • In der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung ermöglicht die Anordnung einer Abschirmelektrode, die Kopplung zwischen Pixeln zu verhindern, eine Auslesegeschwindigkeit der elektrischen Ladungen durch Anlegen eines lateralen elektrischen Feldes zu verbessern und unnötige, nicht ausgelesene Ladungen abzuführen.
  • [Zitatliste]
  • [Patentliteratur]
  • [PTL 1]
  • PCT-Patentveröffentlichung Nr. W02013/001809
  • [Zusammenfassung]
  • [Technisches Problem]
  • Im Übrigen verschlechtert eine unzureichende Spannungsdifferenz zwischen einer unteren Elektrode und einer Abschirmelektrode in einigen Fällen eine Pixeleigenschaft, und eine Technik zum Unterdrücken einer solchen Verschlechterung der Pixeleigenschaft ist erforderlich.
  • Die vorliegende Technik wird in Anbetracht einer solchen Situation entwickelt und ermöglicht es, die Pixeleigenschaft zu verbessern.
  • [Lösung des Problems]
  • Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Technik ist eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einer ersten Elektrode, die auf einer Halbleiterschicht ausgebildet ist, einer photoelektrischen Umwandlungsschicht, die auf der ersten Elektrode ausgebildet ist, einer zweiten Elektrode, die auf der photoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist, und einer dritten Elektrode, die zwischen der ersten Elektrode und einer benachbarten ersten Elektrode angeordnet und elektrisch isoliert ist. Eine Spannung der dritten Elektrode wird auf eine Spannung gesteuert, die einem Detektionsergebnis entspricht, das zur Steuerung der Abführung von Ladungen oder zur Unterstützung des Ladungstransfers beitragen kann.
  • In der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Technik wird die Spannung der dritten Elektrode, die zwischen den benachbarten ersten Elektroden angeordnet ist, die auf der Halbleiterschicht gebildet und elektrisch isoliert ist, auf eine Spannung gesteuert, die einem Detektionsergebnis entspricht, das zur Steuerung der Abführung von Ladungen oder zur Unterstützung des Ladungstransfers beitragen kann.
  • Das elektronische Gerät gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein elektronisches Gerät, das mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung montiert ist, wobei die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung eine erste Elektrode aufweist, die auf einer Halbleiterschicht ausgebildet ist, eine photoelektrische Umwandlungsschicht, die auf der ersten Elektrode ausgebildet ist, eine zweite Elektrode, die auf der photoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist, und eine dritte Elektrode, die zwischen der ersten Elektrode und einer benachbarten ersten Elektrode angeordnet und elektrisch isoliert ist. Eine Spannung der dritten Elektrode wird auf eine Spannung gesteuert, die einem Detektionsergebnis entspricht, das zur Steuerung der Abführung von Ladungen oder zur Unterstützung des Ladungstransfers beitragen kann.
  • In dem elektronischen Gerät gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die Spannung der dritten Elektrode, die zwischen den benachbarten ersten Elektroden angeordnet und auf der Halbleiterschicht gebildet und elektrisch isoliert ist, auf eine Spannung gesteuert, die einem Detektionsergebnis entspricht, das zur Steuerung der Abführung von Ladungen oder zur Unterstützung des Ladungstransfers beitragen kann.
  • Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technik oder das elektronische Gerät gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine unabhängige Vorrichtung oder ein interner Block sein, der eine Vorrichtung bildet.
  • [Vorteilhafte Wirkung der Erfindung]
  • Gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der vorliegenden Technik kann die Pixeleigenschaft verbessert werden.
  • Zu beachten ist, dass die hierin beschriebene Wirkung nicht notwendigerweise beschränkt ist und jede Wirkung sein kann, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel für eine Ausführungsform einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung darstellt, auf die die vorliegende Technik angewendet wird.
    • 2 ist eine Schnittansicht, die eine Struktur eines allgemeinen Pixels darstellt.
    • 3 ist eine Schnittansicht, die eine Struktur eines allgemeinen Pixels darstellt.
    • 4 ist eine Schnittansicht, die eine Struktur eines allgemeinen Pixels darstellt.
    • 5 ist eine Schnittansicht, die eine Struktur eines Pixels nach der vorliegenden Technik darstellt.
    • 6 ist eine Draufsicht, die die Struktur des Pixels nach der vorliegenden Technik darstellt.
    • 7 ist eine Schnittansicht, die eine Struktur eines Pixels gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
    • 8 ist eine Schnittansicht, die die Struktur des Pixels gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 9 ist eine Schnittansicht, die die Struktur des Pixels gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 10 ist eine Darstellung, die ein erstes Steuerverfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 11 ist eine Darstellung, die das erste Steuerverfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 12 ist eine Darstellung, die das erste Steuerverfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 13 ist eine Darstellung, die ein zweites Steuerverfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 14 ist eine Darstellung, die ein drittes Steuerverfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 15 ist eine Darstellung, die ein viertes Steuerverfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 16 ist eine Darstellung, die ein fünftes Steuerverfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 17 ist eine Schnittansicht, die eine Struktur eines Pixels gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
    • 18 ist eine Draufsicht, die die Struktur des Pixels gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
    • 19 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Pixels gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
    • 20 ist eine Draufsicht, die die Struktur des Pixels gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.
    • 21 ist eine Draufsicht, die die Struktur des Pixels gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.
    • 22 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Pixels gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.
    • 23 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Spannung darstellt, die für eine Abschirmelektrode eingestellt wird.
    • 24 ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines elektronischen Geräts mit dem Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung darstellt, auf das die vorliegende Technik angewendet wird.
    • 25 ist eine Darstellung, die ein Anwendungsbeispiel für die dem Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung darstellt, auf die die vorliegende Technik angewendet wird.
    • 26 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für den schematischen Aufbau eines Fahrzeugsteuerungssystems darstellt.
    • 27 ist eine Darstellung zur Unterstützung bei der Erläuterung eines Beispiels der Einbaulagen einer Außenfahrzeug-Informationserfassungssektion und einer Bildaufnahmesektion.
  • [Beschreibung der Ausführungsformen]
  • Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Technik anhand der Abbildungen erläutert. Zu beachten ist, dass die Erklärung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
    1. 1. Konfiguration der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
    2. 2. Überblick über die vorliegende Technik
    3. 3. Erste Ausführungsform: Steuerung der Einstellung der optimalen Spannung für die Abschirmelektrode
    4. 4. Zweite Ausführungsform: Struktur der geteilten unteren Elektrode
    5. 5. Dritte Ausführungsform: Anordnungsänderung der Abschirmelektrode
    6. 6. Vierte Ausführungsform: Eine weitere Anordnungsvariante der Abschirmelektrode
    7. 7. Modifikationsbeispiel
    8. 8. Konfiguration von elektronischen Geräten
    9. 9. Anwendungsbeispiel für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
    10. 10. Anwendungsbeispiel für mobile Körper
  • <Konfiguration der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung>
  • (Konfigurationsbeispiel für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung)
  • 1 ist eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel für eine Ausführungsform der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung darstellt, auf die die vorliegende Offenbarung angewendet wird.
  • Ein CMOS-Bildsensor 10 in 1 ist ein Beispiel für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Der CMOS-Bildsensor 10 nimmt ein einfallendes Licht (Bildlicht) von einem Objekt durch ein optisches Linsensystem auf (nicht in der Abbildung dargestellt) und wandelt eine Menge an einfallendem Licht, aus der ein Bild auf einer Bildfläche erzeugt wird, in ein elektrisches Signal in einer Pixeleinheit um, um das elektrische Signal als Pixelsignal auszugeben.
  • In 1 umfasst der CMOS-Bildsensor 10 eine Pixel-Array-Sektion 11, eine vertikale Ansteuer- bzw. Treiberschaltung 12, Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 13, eine horizontale Ansteuer- bzw. Treiberschaltung 14, eine Ausgabeschaltung 15, eine Steuerschaltung 16 und einen Ein-/Ausgangsanschluss 17.
  • Eine Vielzahl von Pixeln 100 ist zweidimensional (in Matrixform) in der Pixel-Array-Sektion 11 angeordnet. Die Pixel 100 beinhalten jeweils eine Photodiode (PD) als photoelektrische Umwandlungssektion und eine Vielzahl von Pixeltransistoren. So beinhalten die Pixeltransistoren beispielsweise einen Transfertransistor, einen Rücksetz- bzw. Reset-Transistor, einen Verstärkertransistor und einen Auswahltransistor.
  • Die vertikale Treiberschaltung 12 umfasst beispielsweise ein Schieberegister, wählt eine vorbestimmte Pixelansteuerleitung 21 aus und liefert einen Puls zum Ansteuern der Pixel 100 an die ausgewählte Pixelansteuerleitung 21, um die Pixel 100 in jeder Zeile anzusteuern. Das heißt, die vertikale Treiberschaltung 12 tastet selektiv jedes Pixel 100 der Pixel-Array-Sektion 11 Zeile für Zeile sequentiell in vertikaler Richtung ab und liefert die Pixelsignale basierend auf Signalladungen (elektrische Ladungen), die in der Photodiode jedes Pixels 100 entsprechend einer Menge des empfangenen Lichts erzeugt werden, an die Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 13 über vertikale Signalleitungen 22.
  • Die Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 13 sind für die jeweiligen Spalten der Pixel 100 angeordnet und verarbeiten die von den Pixeln 100 in einer Zeile ausgegebenen Signale für jede Pixelspalte, z.B. Rauschen beseitigen. So führen beispielsweise die Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 13 eine Signalverarbeitung wie die korrelierte Doppelabtastung (CDS, correlated double sampling) und AD (Analog Digital) Wandlung durch, um ein für ein Pixel charakteristisches Rauschen mit festem Muster zu entfernen.
  • Die horizontale Treiberschaltung 14 umfasst beispielsweise ein Schieberegister, wählt nacheinander jede der Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 13 aus, indem sie nacheinander horizontale Abtastimpulse ausgibt, und bewirkt, dass jede der Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 13 ein Pixelsignal an eine horizontale Signalleitung 23 ausgibt.
  • Die Ausgabeschaltung 15 verarbeitet und gibt Signale aus, die nacheinander von jeder der Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 13 über die horizontale Signalleitung 23 zugeführt werden. Es ist zu beachten, dass in der Ausgabeschaltung 15 z.B. in einigen Fällen nur die Pufferung und in anderen Fällen die Einstellung des Schwarzpegels, die Korrektur von Spaltenunebenheiten, verschiedene Arten der digitalen Signalverarbeitung und dergleichen durchgeführt werden.
  • Die Steuerschaltung 16 steuert den Betrieb jeder Sektion im CMOS-Bildsensor 10.
  • Darüber hinaus erzeugt die Steuerschaltung 16 auf der Grundlage von vertikalen Synchronsignalen, horizontalen Synchronsignalen und Mastertaktsignalen Taktsignale oder Steuersignale, die für den Betrieb der vertikalen Treiberschaltung 12, der Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 13, der horizontalen Treiberschaltung 14 und dergleichen grundlegend sind. Die Steuerschaltung 16 gibt die erzeugten Taktsignale und Steuersignale an die vertikale Treiberschaltung 12, die Spaltensignalverarbeitungsschaltungen 13, die horizontale Treiberschaltung 14 und dergleichen aus.
  • Der Ein-/Ausgangsanschluss 17 tauscht Signale mit der Außenwelt aus.
  • Der in 1 wie vorstehend beschrieben konfigurierte CMOS-Bildsensor 10 gilt als CMOS-Bildsensor mit der Bezeichnung Spalten-AD-Typ, bei dem die SpaltenSignalverarbeitungsschaltungen 13 zur Durchführung von CDS-Verarbeitung und AD-Wandlung für jede Pixelspalte angeordnet sind. Darüber hinaus kann der CMOS-Bildsensor 10 in 1 beispielsweise ein hintergrundbeleuchteter CMOS-Bildsensor sein.
  • < 2. Überblick über die aktuelle Offenbarung>.
  • (Struktur des allgemeinen Pixels)
  • Zunächst wird eine Struktur eines allgemeinen Pixels 900 mit Bezug auf die Schnittansichten von 2 bis 4 erläutert.
  • In 2 sind im allgemeinen Pixel 900 eine Zwischenisolierschicht 912 und eine photoelektrische Umwandlungsschicht 915 auf eine obere Schicht einer Halbleiterschicht 911 geschichtet. Auf der Ober- und Unterseite der photoelektrischen Umwandlungsschicht 915 sind eine obere Elektrode 916 und eine untere Elektrode 913 zum Auslesen der von der photoelektrischen Umwandlungsschicht 915 photoelektrisch umgewandelten Ladungen (Signalladungen) ausgebildet.
  • Die von der oberen Elektrode 916 und der unteren Elektrode 913 ausgelesenen Ladungen werden in einem auf der Halbleiterschicht 911 gebildeten Floating Diffusion (FD)-Bereich 921 angesammelt und in Spannungssignale umgewandelt.
  • In 2 wird zwischen den in den Pixeln 900 gebildeten unteren Elektroden 913, d.h. zwischen den benachbarten unteren Elektroden 913, eine von den unteren Elektroden 913 elektrisch isolierte Abschirmelektrode 914 gebildet. Die Abschirmelektrode 914 ist so ausgebildet, dass sie die untere Elektrode 913, die an jedem Pixel 900 ausgebildet ist, umgibt, und das Potential (Spannung) ist fest eingestellt.
  • Im Übrigen verursacht eine extrem große Spannungsdifferenz zwischen der Abschirmelektrode 914 und der unteren Elektrode 913 das Problem, dass die Ladungen von der Abschirmelektrode 914 eingespeist werden. 2 stellt schematisch einen Zustand dar, in dem eine in der Abbildung durch „e-“ dargestellte Ladung von der Seite der Abschirmelektrode 914 in einen Auslesebereich auf der Seite der unteren Elektrode 913 injiziert wird.
  • Wenn außerdem die Spannungsdifferenz zwischen der Abschirmelektrode 914 und der unteren Elektrode 913 unnötig erhöht wird, werden die von der Abschirmelektrode 914 abgeführten Ladungen hoch und die Sensorempfindlichkeit verringert. 3 stellt schematisch einen Zustand dar, in dem die durch „e-“ in der Abbildung dargestellten Ladungen unnötig von der Abschirmelektrode 914 abgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Auslesebereich A (Bereich, der in der Abbildung von einer gestrichelten Linie umgeben ist) auf der unteren Elektrodenseite 913 verengt, wodurch die Ausleseladungen abnehmen.
  • Andererseits verursacht eine extrem kleine Spannungsdifferenz zwischen der Abschirmelektrode 914 und der unteren Elektrode 913 das Problem, dass Überladungen entstehen, die zu viel zum Auslesen sind und zu Restbildern führen. 4 stellt schematisch einen Zustand dar, in dem zwar eine Menge der von der Abschirmelektrode 914 abgeführten Ladungen als die durch „e-“ in der Abbildung dargestellten elektrischen Ladungen klein ist, aber zu viel Ladungen zum Auslesen erzeugt werden, weil ein Auslesebereich A (Bereich, der von einer gestrichelten Linie in der Abbildung umgeben ist) auf der unteren Elektrodenseite 913 zu breit ist. Zu diesem Zeitpunkt können die nicht abgeführten Ladungen nicht ausgelesen werden und verbleiben, was zu Stör- bzw. Restbildern führt.
  • Da, wie oben beschrieben, die Spannung der Abschirmelektrode 914 im allgemeinen Pixel 900 nicht auf eine optimale Spannung (variable Spannung) eingestellt ist, kann es einen Fall geben, in dem eine zu große Spannungsdifferenz zwischen der Abschirmelektrode 914 und der unteren Elektrode 913 verursacht wird (die Spannung der Abschirmelektrode 914 ist zu hoch), oder einen Fall, in dem eine zu kleine Spannungsdifferenz dazwischen verursacht wird (die Spannung der Abschirmelektrode 914 ist zu niedrig).
  • So kann in der vorliegenden Technik die Spannung der Abschirmelektrode 914 auf eine optimale Spannung (variable Spannung) eingestellt werden, um die Spannungsdifferenz zwischen der Abschirmelektrode 914 und der unteren Elektrode 913 einzustellen, so dass eine Abnahme der Sensorempfindlichkeit und die Erzeugung von Restbildern unterdrückt werden kann und somit die Eigenschaften der Pixel verbessert werden können.
  • (Struktur des Pixels in der vorliegenden Technik)
  • 5 ist eine Schnittansicht, die die Struktur des Pixels nach der vorliegenden Technik darstellt.
  • 5 stellt ein Pixel 100 dar, das sich an beliebiger Stelle unter einer Vielzahl von Pixeln befindet, die etwa in der Pixel-Array-Sektion 11 des CMOS-Bildsensors 10 in 1 zweidimensional angeordnet sind.
  • Im Pixel 100 sind eine Zwischenisolierschicht 112 und eine photoelektrische Umwandlungsschicht 115 auf eine obere Schicht einer Halbleiterschicht 111, wie beispielsweise ein Siliziumsubstrat, geschichtet. Auf der Ober- und Unterseite der photoelektrischen Umwandlungsschicht 115 sind eine obere Elektrode 116 und eine untere Elektrode 113 zum Auslesen von Ladungen (Signalladungen) ausgebildet, die von der photoelektrischen Umwandlungsschicht 115 photoelektrisch umgewandelt werden.
  • Mit anderen Worten, die obere Elektrode 116 als Elektrode auf der Lichteinfallsseite und die untere Elektrode 113 als Elektrode auf der Siliziumsubstratseite sind jeweils auf der Lichteinfallsseite und auf der Siliziumsubstratseite der photoelektrischen Umwandlungsschicht 115 ausgebildet und bilden eine Struktur, in der die beiden Elektroden die photoelektrische Umwandlungsschicht 115 sandwichartig einschließen, um eine Spannung an die photoelektrische Umwandlungsschicht 115 anzulegen.
  • Die obere Elektrode 116 ist jedoch eine transparente Elektrode, die über die gesamte Fläche der photoelektrischen Umwandlungsschicht 115 gebildet ist und für alle im Pixel-Array-Sektion 11 angeordneten Pixel gemeinsam ist. Andererseits ist die untere Elektrode 113 eine transparente Elektrode, und für jedes Pixel wird entsprechend dem Pixelabstand eine untere Elektrode 113 gebildet.
  • Die durch die photoelektrische Umwandlungsschicht 115 photoelektrisch umgewandelten Ladungen (Signalladungen) werden von der oberen Elektrode 116 und der unteren Elektrode 113 ausgelesen, in einem in der Halbleiterschicht 111 gebildeten Floating Diffusion (FD)-Bereich 121 angesammelt und in Spannungssignale umgewandelt.
  • In 5 wird zwischen den in den Pixeln 100 gebildeten unteren Elektroden 113, d.h. zwischen den benachbarten unteren Elektroden 113, eine von den unteren Elektroden 113 elektrisch isolierte Abschirmelektrode 114 gebildet.
  • 6 ist eine Draufsicht in einem Fall, in dem die für die untere Elektrode 113 gebildete Abschirmelektrode 114 von der Lichteinfallsseite aus betrachtet wird. Wie in 6 dargestellt, ist die Abschirmelektrode 114 so ausgebildet, dass sie die in jedem Pixel 100 gebildete untere Elektrode 113 umschließt.
  • In der vorliegenden Technik wird im Pixel 100 die Spannung der zwischen den benachbarten unteren Elektroden 113 gebildeten Abschirmelektrode 114 auf eine optimale Spannung (variable Spannung) gesteuert, um die Spannungsdifferenz zwischen der Abschirmelektrode 114 und der unteren Elektrode 113 einzustellen, so dass die Eigenschaft des Pixels 100 verbessert wird.
  • Im Folgenden werden spezifische Inhalte der vorliegenden Technik mit Bezug auf die ersten bis vierten Ausführungsformen erläutert.
  • <Erste Ausführungsform>
  • (Erste Pixelstruktur)
  • Zunächst wird die Struktur des Pixels 100 gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf die Schnittansichten von 7 bis 9 erläutert.
  • Im Pixel 100 kann die Spannung der zwischen den benachbarten unteren Elektroden 113 gebildeten Abschirmelektrode 114 auf eine Spannung eingestellt werden, die es ermöglicht, dass zum Auslesen zu viele überschüssige Ladungen von der Abschirmelektrode 114 abgeführt werden, oder auf eine Spannung, die es ermöglicht, dass der Auslesebereich auf der Seite der unteren Elektrode 113 in einem solchen Bereich liegt, dass ein Absinken der Empfindlichkeit verhindert wird.
  • 7 stellt schematisch einen Zustand dar, in dem zum Auslesen zu viele und durch „e-“ in der Abbildung dargestellte überschüssige Ladungen von der Abschirmelektrode 114 abgeführt werden. In 7 befindet sich ein Auslesebereich A auf der unteren Elektrodenseite 113 (Bereich, der in der Abbildung von einer gestrichelten Linie umgeben ist) innerhalb eines solchen Bereichs, der eine Abnahme der Sensorempfindlichkeit verhindert, so dass, wie die durch das „e-“ in der Abbildung dargestellten Ladungen, die auslesbaren Ladungen nicht abnehmen.
  • Im Pixel 100 kann die Spannung der Abschirmelektrode 114 auf einen Bereich begrenzt werden, in dem kein elektrischer Strom zwischen der Abschirmelektrode 114 und der unteren Elektrode 113 fließt. 8 stellt schematisch einen Zustand dar, in dem der elektrische Strom (Leckstrom) in der Abbildung zwischen der Abschirmelektrode 114 und der unteren Elektrode 113 durch Begrenzung der Spannung der Abschirmelektrode 114 am Fließen in Pfeilrichtungen gehindert wird.
  • Dann wird im Pixel 100 gemäß der ersten Ausführungsform die Spannung, die es ermöglicht, dass zum Auslesen zu viele überschüssige Ladungen von der Abschirmelektrode 114 abgeführt werden, oder die Spannung, die es ermöglicht, dass der Auslesebereich A auf der Seite der unteren Elektrode 113 innerhalb eines Bereichs liegt, der eine Verringerung der Empfindlichkeit verhindert, als optimale Spannung für die Abschirmelektrode 114 eingestellt.
  • Dabei ist zu beachten, dass sich die optimale Spannung auf eine Spannung der Abschirmelektrode 114 bezieht, die die Sensorempfindlichkeit maximiert, ohne den Leckstrom von der Abschirmelektrode 114 zur unteren Elektrode 113 zu verursachen und ohne zum Auslesen zu viele überschüssigen Ladungen zu verursachen.
  • 9 stellt schematisch einen Zustand dar, in dem die Spannung der Abschirmelektrode 114, ausgedrückt durch einen Bereich B in der Abbildung, als optimale Spannung gesteuert wird, um die zum Auslesen zu viele überschüssigen Ladungen, wie die durch „e-“ in der Abbildung dargestellten Ladungen, von der Abschirmelektrode 114 abzuführen. In diesem Fall können unnötige Ladungen abgeführt werden, um die Erzeugung von zum Auslesen zu viele Überschussladungen zu unterdrücken und damit Restbilder zu unterdrücken.
  • In 9 liegt der Auslesebereich A auf der Seite der unteren Elektrode 113 innerhalb eines solchen Bereichs, der eine Abnahme der Sensorempfindlichkeit verhindert, indem er die Spannung der Abschirmelektrode 114 auf eine optimale Spannung steuert. Somit nehmen die ausgelesenen Ladungen nicht ab, wie die durch „e-“ in der Abbildung dargestellten Ladungen. In diesem Fall wird das Auslesen der Ladungen unterstützt, es werden mehr Ladungen aufgenommen und somit kann eine Verringerung der Sensorempfindlichkeit unterdrückt werden.
  • Wie bereits zuvor beschrieben, wird im Pixel 100 gemäß der ersten Ausführungsform eine optimale Spannung für die zwischen den benachbarten unteren Elektroden 113 gebildete Abschirmelektrode 114 detektiert, und die optimale Spannung wird als Spannung der Abschirmelektrode 114 eingestellt. Im Folgenden werden als ein solches optimales Spannungssteuerungsverfahren die ersten bis fünften Steuerverfahren erläutert.
  • Erstes Steuerverfahren
  • Zunächst wird das erste Steuerverfahren unter Bezugnahme auf 10 bis 12 erläutert. Bei diesem ersten Steuerverfahren wird die Spannung der Abschirmelektrode 114 während der Belichtung auf eine optimale Spannung entsprechend der Ausgabe eines vor der Belichtung erhaltenen Frames (im Folgenden als vorheriges Einzelbild bezeichnet) eingestellt.
  • 10 stellt ein Beispiel für die Steuerung in einem Fall dar, in dem ein helles Bild als das vorherige Einzelbild erhalten wird. 10 stellt einen Zustand dar, in dem in einem Fall, in dem ein helles Bild, wie in 10A dargestellt, als vorheriges Einzelbild F1 erhalten wird, die Steuerung, wie in 10B dargestellt, während der Belichtung durchgeführt wird.
  • Das heißt, in einem Fall, in dem ein dem vorherigen Einzelbild F1 entsprechender Pegel (z.B. Kontrast, Leuchtdichte oder dergleichen) höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist und das vorherige Einzelbild F1 als helles Bild bestimmt wird, wird die während der Belichtung für die Abschirmelektrode 114 eingestellte Spannung abgesenkt, um unnötige Ladungen abzuführen.
  • 10B stellt schematisch einen Zustand dar, in dem unnötige Ladungen von der Abschirmelektrode 114 abgeführt werden, für die eine niedrige Spannung eingestellt ist. Wie bereits beschrieben, werden unnötige Ladungen abgeführt, um die Erzeugung von zum Auslesen zu viele Überschussladungen zu unterdrücken, so dass die Erzeugung von Restbildern auf einem aufgenommenen Bild (nach dem vorherigen Einzelbild erhaltenes Einzelbild) unterdrückt werden kann.
  • Andererseits stellt 11 ein Beispiel für eine Steuerung dar, wenn ein dunkles Bild als das vorherige Einzelbild erhalten wird. 11 stellt einen Zustand dar, in dem in einem Fall, in dem ein dunkles Bild, wie in 11A dargestellt, als vorheriges Einzelbild F2 erhalten wird, die Steuerung, wie in 11B dargestellt, während der Belichtung durchgeführt wird.
  • Das heißt, in einem Fall, in dem ein dem vorherigen Einzelbild F2 entsprechender Pegel (z.B. Kontrast, Leuchtdichte oder dergleichen) niedriger ist als ein vorgegebener Schwellenwert und das vorherige Einzelbild F2 als dunkles Bild bestimmt wird, wird die während der Belichtung für die Abschirmelektrode 114 eingestellte Spannung erhöht, um mehr Ladungen aufzunehmen.
  • 11B stellt schematisch einen Zustand dar, in dem in einem Fall, in dem eine hohe Spannung für die Abschirmelektrode 114 eingestellt ist, mehr Ladungen im Auslesebereich A auf der unteren Elektrodenseite 113 aufgenommen werden. Wie bereits zuvor beschrieben, unterstützt die Abschirmelektrode 114 den Ladungstransfer, um mehr Ladungen aufzunehmen, so dass eine Abnahme der Sensorempfindlichkeit unterdrückt werden kann.
  • 12 stellt eine Konfiguration in einem Fall dar, in dem die Spannung der Abschirmelektrode 114, die der Ausgabe des vorherigen Einzelbildes entspricht, durch eine externe Steuerschaltung 50 eingestellt wird.
  • In 12 führt die Steuerschaltung 50 eine Steuerung (Rückkopplungssteuerung) durch, so dass die während der Belichtung eingestellte Spannung für die Abschirmelektrode 114 optimal ist, basierend auf dem Ergebnis der Analyse des vom CMOS-Bildsensor 10 ausgegebenen vorherigen Einzelbildes.
  • Insbesondere in einem Fall, in dem das vorherige Einzelbild als helles Bild bestimmt wird, setzt die Steuerschaltung 50 die Spannung der Abschirmelektrode 114 auf einen niedrigen Wert, und in einem Fall, in dem das vorherige Einzelbild als dunkles Bild bestimmt wird, setzt die Steuerschaltung 50 die Spannung der Abschirmelektrode 114 auf einen hohen Wert.
  • In dieser Rückkopplungssteuerung wird der Pegel der von der Steuerschaltung 50 für die Abschirmelektrode 114 eingestellten Spannung in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz zur Spannung der unteren Elektrode 113 bestimmt. In einem Fall, in dem die Spannung der unteren Elektrode 113 niedrig ist, kann der Ladungstransfer durch Erhöhen der Spannung der Abschirmelektrode 114 unterstützt werden. Andererseits können in einem Fall, in dem die Spannung der unteren Elektrode 113 hoch ist, unnötige Ladungen durch Verringern der Spannung der Abschirmelektrode 114 abgeführt werden. Darüber hinaus kann die Höhe bzw. der Pegel der eingestellten Spannung für die Abschirmelektrode 114 in Abhängigkeit von z.B. einer Anzahl von Ladungen zur Unterstützung des Transfers, einer Anzahl von unnötigen Ladungen, die abzuführen sind, oder dergleichen bestimmt werden.
  • Als Schwellenwert, der bei der zuvor beschriebenen Bestimmung verwendet wird, kann ein beliebiger Wert eingestellt werden, beispielsweise nach einem Bestimmungskriterium, ob das vorherige Einzelbild ein helles Bild oder ein dunkles Bild ist und dergleichen.
  • Obwohl 12 die Konfiguration darstellt, in der die Steuerschaltung 50 außerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet ist, kann die Steuerschaltung 50 innerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet werden. In diesem Fall wird die Rückkopplungssteuerung gemäß dem ersten Steuerverfahren durch die Steuerschaltung 50 im Inneren des CMOS-Bildsensors 10 durchgeführt.
  • Zweites Steuerverfahren
  • Anschließend wird das zweite Steuerverfahren unter Bezugnahme auf 13 erläutert. In diesem zweiten Steuerverfahren wird gemäß einer Rücksetzpegelausgabe des Pixels 100 die Spannung der Abschirmelektrode 114 während eines Signalpegelausgabe auf eine optimale Spannung eingestellt.
  • Korrelierte Doppelabtastung (CDS) dient dazu, Signalkomponenten zu erhalten, aus denen Rauschkomponenten entfernt werden, indem eine Differenz zwischen dem nach dem Zurücksetzen erhaltenen Rücksetzpegel und dem während der Belichtung erhaltenen Signalpegel ermittelt wird. Beim zweiten Steuerverfahren kann die Spannung der Abschirmelektrode 114 durch das Prinzip dieser korrelierten Doppelabtastung (CDS) auf eine optimale Spannung eingestellt werden.
  • 13 stellt eine Reihe von Steuerflüssen gemäß dem zweiten Steuerverfahren unter Verwendung des Prinzips der korrelierten Doppelabtastung (CDS) dar.
  • In 13 entspricht eine Sensor-Sektion 30 dem gesamten oder einem Teil der Pixel-Array-Sektion 11 des CMOS-Bildsensors 10 (1) und umfasst die zweidimensional angeordneten Pixel 100. Zusätzlich entspricht in 13 eine CDS-Schaltung 40 der gesamten oder einem Teil der Spaltensignalverarbeitungsschaltung 13 im CMOS-Bildsensor 10 (1) und führt die korrelierte Doppelabtastung (CDS) durch.
  • Zunächst wird, wie in 13A dargestellt, im Sensor-Sektion 30 der Floating Diffusion (FD)-Bereich 121 im Pixel 100 während einer Rücksetzperiode zeitlich vor einer Belichtungsperiode rückgesetzt und der resultierende Rücksetzpegel an die CDS-Schaltung 40 ausgegeben.
  • Anschließend wird, wie in 13B veranschaulicht, in der CDS-Schaltung 40 die Spannung der Abschirmelektrode 114 während der Signalpegelausgabe (Belichtung) entsprechend der Rücksetzpegelausgabe der Sensor-Sektion 30 gesteuert (per Rückkopplung gesteuert).
  • Das heißt, in einem Fall, in dem der dem Rücksetzpegel entsprechende Pegel höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, wird die während des Signalpegelausgabe für die Abschirmelektrode 114 eingestellte Spannung verringert, um unnötige Ladungen abzuführen. Andererseits wird in einem Fall, in dem der dem Rücksetzpegel entsprechende Pegel niedriger ist als der vorgegebene Schwellenwert, die während der Signalpegelausgabe für die Abschirmelektrode 114 eingestellte Spannung erhöht, um den Ladungstransfer zu unterstützen.
  • Anschließend werden, wie in 13C veranschaulicht, in der Sensor-Sektion 30 im Floating Diffusion (FD)-Bereich 121 im Pixel 100 während der Belichtung Ladungen akkumuliert, und ein den Ladungen entsprechender Signalpegel ausgelesen und an die CDS-Schaltung 40 ausgegeben.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird im Pixel 100 die Spannung der Abschirmelektrode 114 von der CDS-Schaltung 40 per Rückkopplung gesteuert, und so wird in einem Fall, in dem der Rücksetzpegel hoch ist, die Spannung der Abschirmelektrode 114 auf einen niedrigen Wert eingestellt, um unnötige Ladungen abzuführen. Dadurch kann die Erzeugung von Restbildern auf dem aufgenommenen Bild unterdrückt werden. Darüber hinaus wird in einem Fall, in dem der Rücksetzpegel niedrig ist, die Spannung der Abschirmelektrode 114 auf einen hohen Wert eingestellt, um mehr Ladung aufzunehmen. Dadurch kann eine Abnahme der Sensorempfindlichkeit unterdrückt werden.
  • Schließlich wird, wie in 13D veranschaulicht, in der CDS-Schaltung 40 eine korrelierte Doppelabtastung (CDS) durchgeführt, indem die Differenz zwischen dem vom Sensor-Sektion 30 ausgegebenen Rücksetzpegel und dem Signalpegel genommen und ein nach dem CDS aufgenommenes Bild ausgegeben wird, das von den Signalkomponenten erhalten wurde, aus denen die Rauschkomponenten entfernt wurden.
  • Als Schwellenwert, der bei der zuvor beschriebenen Bestimmung verwendet wird, kann übrigens jeder beliebige Wert eingestellt werden, z.B. nach einem Bestimmungskriterium für den Pegel der Rücksetzpegelausgabe oder dergleichen.
  • Obwohl 13 die Konfiguration darstellt, in der als Spaltensignalverarbeitungsschaltung 13 (1) die CDS-Schaltung 40 innerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet ist, kann die CDS-Schaltung 40 außerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Rückkopplungssteuerung gemäß dem zweiten Steuerverfahren durch die CDS-Schaltung 40 durchgeführt, die außerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet ist.
  • Drittes Steuerverfahren
  • Anschließend wird das dritte Steuerverfahren unter Bezugnahme auf 14 erläutert. Beim dritten Steuerverfahren wird die Spannung der Abschirmelektrode 114 während der Bildaufnahme auf eine optimale Spannung entsprechend dem Ergebnis der Detektion der von einem Temperatursensor erhaltenen Temperatur eingestellt.
  • 14 stellt eine Konfiguration in einem Fall dar, in dem die externe Steuerschaltung 50 die Spannung der Abschirmelektrode 114 entsprechend dem Ergebnis der Detektion der Temperatur von einem Temperatursensor 35 einstellt.
  • In 14 ist der Temperatursensor 35 im Inneren des CMOS-Bildsensors 10 zusammen mit der Sensor-Sektion 30 angeordnet. Die Sensor-Sektion 30 entspricht der gesamten oder einem Teil der Pixel-Array-Sektion 11 (1) und umfasst die zweidimensional angeordneten Pixel 100. Das heißt, in 14 ist der Temperatursensor 35 in der Nähe des an der Sensor-Sektion 30 angeordneten Pixels 100 angeordnet.
  • Obwohl die Konfiguration von 14 einen Fall darstellt, in dem der Temperatursensor 35 beispielsweise innerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet ist, kann der Temperatursensor 35 auch außerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet sein.
  • Der Temperatursensor 35 erfasst bzw. detektiert regelmäßig die Temperatur im Inneren des CMOS-Bildsensors 10 und gibt das Ergebnis der Temperaturdetektion an die Steuerschaltung 50 aus.
  • Die Steuerschaltung 50 steuert (regelt bzw. steuert per Rückkopplung) die Spannung der Abschirmelektrode 114 während der Bildaufnahme entsprechend dem Ergebnis der Erfassung der Temperaturdetektion des Temperatursensors 35.
  • Das heißt, in einem Fall, in dem der Pegel, der der vom Temperatursensor 35 detektierten Temperatur entspricht, höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, wird die während der Bildaufnahme für die Abschirmelektrode 114 eingestellte Spannung verringert, um unnötige Ladungen abzuführen. Dadurch kann die Erzeugung von Restbildern auf dem aufgenommenen Bild unterdrückt werden.
  • Andererseits wird in einem Fall, in dem der Pegel, der der vom Temperatursensor 35 detektierten Temperatur entspricht, niedriger als der vorgegebene Schwellenwert ist, die während der Bildaufnahme für die Abschirmelektrode 114 eingestellte Spannung erhöht, um den Ladungsaustausch zu unterstützen. Dadurch kann eine Abnahme der Sensorempfindlichkeit unterdrückt werden.
  • Als Schwellenwert, der bei der zuvor beschriebenen Bestimmung verwendet wird, kann übrigens jeder beliebige Wert eingestellt werden, z.B. gemäß dem Bestimmungskriterium für den Pegel der detektierten Temperatur oder dergleichen.
  • Obwohl 14 die Konfiguration darstellt, in der die Steuerschaltung 50 außerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet ist, kann die Steuerschaltung 50 innerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet werden. In diesem Fall führt die Steuerschaltung 50 im Inneren des CMOS-Bildsensors 10 die Rückkopplungssteuerung gemäß dem dritten Steuerverfahren durch.
  • Viertes Steuerverfahren
  • Anschließend wird das vierte Steuerverfahren mit Bezug auf 15 erläutert. Beim vierten Steuerverfahren wird die Spannung der Abschirmelektrode 114 während der Bildaufnahme auf eine optimale Spannung entsprechend der Ausgabe eines lichtabschirmenden Pixels eingestellt.
  • 15 stellt eine Konfiguration in einem Fall dar, in dem die externe Steuerschaltung 50 die Spannung der Abschirmelektrode 114, die für ein gültiges Pixel 31 angeordnet ist, entsprechend der Ausgabe eines lichtschirmenden Pixels 32 einstellt.
  • In 15 entspricht die Sensor-Sektion 30 dem gesamten oder einem Teil der Pixel-Array-Sektion 11 (1) und umfasst zweidimensional angeordnete Pixel 100. Das heißt, unter der Vielzahl von Pixeln 100, die zweidimensional auf dem Sensor-Sektion 30 angeordnet sind, sind die gültigen Pixel 31 und die lichtabschirmenden Pixel 32 beliebige Pixel, und andere Pixel als die lichtabschirmenden Pixel 32 werden als die gültigen Pixel 31 betrachtet.
  • Das lichtabschirmende Pixel 32 wird hier auch als OPB (Optical Black, optisch schwarz)-Pixel bezeichnet und hat eine ähnliche Struktur wie das gültige Pixel 31, ist aber so konfiguriert, dass Licht durch einen lichtabschirmenden Film abgeschirmt wird und somit ein einfallendes Licht nicht erreicht. Eine Schwarzreferenz kann durch Signale bestimmt werden, die von diesem lichtabschirmenden Pixel 32 ausgegeben werden. So sind beispielsweise die lichtabschirmenden Pixel 32 um (in einem nahegelegenen Bereich) einen Bereich angeordnet, auf dem das gültige Pixel 31 angeordnet ist.
  • Die Steuerschaltung 50 steuert (regelt, steuert per Rückkopplung) die Spannung der Abschirmelektrode 114 des gültigen Pixels 31 während der Bildaufnahme entsprechend den Signalen, die vom lichtabschirmenden Pixel 32 ausgegeben werden.
  • Das heißt, in einem Fall, in dem der Pegel, der der Ausgabe des lichtschirmenden Pixels 32 entspricht, höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, wird die für die Abschirmelektrode 114 eingestellte Spannung, die für das gültige Pixel 31 während der Bildaufnahme angeordnet ist, verringert, um unnötige Ladungen abzuführen. Dadurch kann die Erzeugung von Restbildern auf dem aufgenommenen Bild unterdrückt werden.
  • Andererseits wird in einem Fall, in dem der Pegel, der der Ausgabe des lichtschirmenden Pixels 32 entspricht, niedriger als der vorgegebene Schwellenwert ist, die für die Abschirmelektrode 114 eingestellte Spannung, die für das gültige Pixel 31 während der Aufnahme angeordnet ist, erhöht, um den Ladungstransfer zu unterstützen. Dadurch kann ein Abfall in der Sensorempfindlichkeit unterdrückt werden.
  • Als Schwellenwert, der bei der zuvor beschriebenen Bestimmung verwendet wird, kann übrigens jeder Wert eingestellt werden, z.B. entsprechend einem Bestimmungskriterium für den Ausgabepegel des lichtabschirmenden Pixels 32 oder dergleichen.
  • Obwohl 15 die Konfiguration darstellt, in der die Steuerschaltung 50 außerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet ist, kann die Steuerschaltung 50 innerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet werden. In diesem Fall führt die Steuerschaltung 50 im Inneren des CMOS-Bildsensors 10 die Rückkopplungssteuerung gemäß dem vierten Steuerverfahren durch.
  • Fünftes Steuerverfahren
  • Abschließend wird das fünfte Steuerverfahren unter Bezugnahme auf 16 erläutert. Beim fünften Steuerverfahren wird die Spannung der Abschirmelektrode 114 während der Bildaufnahme auf eine optimale Spannung gemäß einem Verstärkungswert für den CMOS-Bildsensor 10 eingestellt.
  • 16 stellt eine Konfiguration in einem Fall dar, in dem die externe Steuerschaltung 50 die Spannung der Abschirmelektrode 114 entsprechend der eingestellten Verstärkung einstellt.
  • Die Steuerschaltung 50 stellt eine Verstärkung für den CMOS-Bildsensor 10 ein. Darüber hinaus steuert (regelt, bzw. steuert per Rückkopplung) die Steuerschaltung 50 die Spannung der Abschirmelektrode 114 während der Bildaufnahme gemäß einer voreingestellten Verstärkung.
  • Das heißt, in einem Fall, in dem der Pegel, der der voreingestellten Verstärkung entspricht, niedriger als ein vorgegebener Schwellenwert ist, wird die für die Abschirmelektrode 114 eingestellte Spannung verringert, um unnötige Ladungen abzuführen. Dadurch kann die Erzeugung von Restbildern auf dem aufgenommenen Bild unterdrückt werden.
  • Andererseits wird in einem Fall, in dem der Pegel, der der voreingestellten Verstärkung entspricht, höher als der vorgegebene Schwellenwert ist, die an der Abschirmelektrode 114 eingestellte Spannung erhöht, um den Ladungstransfer zu unterstützen. Dadurch kann ein Abfall in der Sensorempfindlichkeit unterdrückt werden.
  • Als Schwellenwert, der bei der zuvor beschriebenen Bestimmung verwendet wird, kann übrigens jeder beliebige Wert eingestellt werden, z.B. gemäß einem Bestimmungskriterium für den Pegel der eingestellten Verstärkung oder dergleichen.
  • Obwohl 16 die Konfiguration darstellt, in der die Steuerschaltung 50 außerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet ist, kann die Steuerschaltung 50 innerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet werden. In diesem Fall führt die Steuerschaltung 50 im Inneren des CMOS-Bildsensors 10 die Rückkopplungssteuerung gemäß dem fünften Steuerverfahren durch.
  • Obwohl die ersten bis fünften Steuerverfahren vorab als Steuerverfahren nach der ersten Ausführungsform erläutert werden, sind diese Steuerverfahren nur Beispiele, und es können andere Steuerverfahren verwendet werden.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • (Zweite Pixelstruktur)
  • Anschließend wird eine Pixelstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 17 und 18 erläutert.
  • 17 ist eine Schnittansicht, die die Pixelstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
  • Im Pixel 100 von 17 ist die zuvor beschriebene untere Elektrode 113 (5 und dergleichen) unterteilt in eine Akkumulationselektrode 131, eine Transferelektrode 132 und eine Ausleseelektrode 133. Zusätzlich wird auf der Unterseite der photoelektrischen Umwandlungsschicht 115 mit Ausnahme eines Teils der Oberseite der Ausleseelektrode 133 ein Isolierfilm 141 gebildet.
  • Die Akkumulationselektrode 131 ist eine Elektrode zum Akkumulieren von Ladungen. Die Transferelektrode 132 ist eine Elektrode zum Übertragen der in der Akkumulationselektrode 131 angesammelten Ladungen. Die Ausleseelektrode 133 ist eine Elektrode zum Auslesen der von der Transferelektrode 132 übertragenen Ladungen.
  • Die durch die photoelektrische Umwandlungsschicht 115 photoelektrisch umgewandelten Ladungen werden von der oberen Elektrode 116 und der Ausleseelektrode 133 ausgelesen, in einem in der Halbleiterschicht 111 gebildeten Floating Diffusion (FD)-Bereich angesammelt und in Spannungssignale umgewandelt.
  • 18 ist eine Draufsicht in einem Fall, in dem die für die Akkumulationselektrode 131 gebildete Abschirmelektrode 114, die Transferelektrode 132 und die Ausleseelektrode 133 von der Lichteinfallseite aus betrachtet werden. Wie in 18 dargestellt, ist die Abschirmelektrode 114 so ausgebildet, dass sie die Akkumulationselektrode 131, die Transferelektrode 132 und die Ausleseelektrode 133 umschließt, die an jedem Pixel 100 ausgebildet sind.
  • In der zweiten Ausführungsform kann die Spannung der zwischen den Akkumulationselektroden 131, den Transferelektroden 132 und den Ausleseelektroden 133 in den benachbarten Pixeln 100 gebildeten Abschirmelektrode 114 auf eine optimale Spannung gesteuert werden, um die Eigenschaft des Pixels 100 zu verbessern.
  • In der zweiten Ausführungsform kann als das Verfahren zum Steuern der Spannung der Abschirmelektrode 114 auf eine optimale Spannung jedes Steuerverfahren unter den ersten bis fünften Steuerverfahren, die zuvor in der ersten Ausführungsform erläutert wurden, verwendet werden.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • (Dritte Pixelstruktur)
  • Anschließend wird eine Pixelstruktur gemäß der dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 19 und 21 erläutert.
  • Da eine Schnittstruktur des Pixels 100 gemäß der dritten Ausführungsform der in 5 dargestellten Schnittstruktur des Pixels 100 ähnlich ist, entfällt deren Erklärung in der dritten Ausführungsform.
  • 19 bis 21 sind Draufsichten in einem Fall, in dem die für die untere Elektrode 113 gebildete Abschirmelektrode 114 von der Lichteinfallsseite aus betrachtet wird. Wie in 19 bis 21 dargestellt, ist die Abschirmelektrode 114 so ausgebildet, dass sie die untere Elektrode 113 umschließt, die für jedes Pixel 100 ausgebildet ist.
  • 19 stellt eine Konfiguration in einem Fall dar, in dem eine Abschirmelektrode 114 für alle Pixel angeordnet ist.
  • In 19 ist eine Abschirmelektrode 114 für alle Pixel 100, die in der Pixel-Array-Sektion 11 (1) zweidimensional angeordnet sind, gitterartig ausgebildet, und die für die jeweiligen Pixel 100 gebildeten unteren Elektroden 113 sind von der gemeinsamen Abschirmelektrode 114 umgeben.
  • In diesem Fall wird die Spannung der Abschirmelektrode 114 in allen gemeinsamen Pixeln gesteuert. Aus diesem Grund kann die Spannung der Abschirmelektrode 114 leichter auf eine optimale Spannung gesteuert werden als in dem Fall, in dem die Steuerung durch eine Ein-Pixel-Einheit oder eine Mehr-Pixel-Einheit erfolgt.
  • 20 stellt eine Konfiguration in einem Fall dar, in dem eine Abschirmelektrode 114 für ein Pixel angeordnet ist.
  • In 20 ist auf jedem der Pixel 100, die in der Pixel-Array-Sektion 11 (1) zweidimensional angeordnet sind, eine Abschirmelektrode 114 quadratisch ausgebildet, und die für die jeweiligen Pixel 100 gebildeten unteren Elektroden 113 sind einzeln von den verschiedenen Abschirmelektroden 114 umgeben.
  • In diesem Fall kann die Spannung der Abschirmelektrode 114 für jedes Pixel gesteuert werden. Somit kann die Spannung der Abschirmelektrode 114 feiner auf eine optimale Spannung geregelt werden, als in einem Fall, in dem die Steuerung durch eine All-Pixel-Einheit oder eine Mehr-Pixel-Einheit erfolgt. In 20 kann die Spannung jedoch nicht nur für jedes Pixel, sondern auch für alle Pixel gemeinsam oder durch die Mehr-Pixel-Einheit gesteuert werden.
  • 21 stellt eine Konfiguration in einem Fall dar, in dem eine Abschirmelektrode 114 für eine Vielzahl von Pixeln angeordnet ist.
  • In 21 ist für jede Einheit von gruppierten mehreren Pixeln, die in der Pixel-Array-Sektion 11 (1) zweidimensional angeordnet sind, eine Abschirmelektrode 114 ausgebildet, und die auf den jeweiligen Pixeln 100 ausgebildeten unteren Elektroden 113 sind von der gemeinsamen Abschirmelektrode 114 in jeder Gruppe umgeben. Im Beispiel von 21 werden beispielsweise Pixel durch eine Vier-Pixel-Einheit gruppiert, und eine Abschirmelektrode 114 ist für vier Pixel viereckig ausgebildet.
  • In diesem Fall kann die Spannung der Abschirmelektrode 114 durch die Mehrpixel-Einheit gesteuert werden. Aus diesem Grund kann die Spannung der Abschirmelektrode 114 auf eine optimale Spannung feiner gesteuert werden als in einem Fall, in dem die Steuerung für alle Pixel gemeinsam durchgeführt wird. Darüber hinaus kann die Spannung der Abschirmelektrode 114 leichter auf eine optimale Spannung geregelt werden als in einem Fall, in dem die Steuerung durch eine Ein-Pixel-Einheit erfolgt. In 21 kann die Spannung jedoch nicht nur durch die Mehr-Pixel-Einheit, sondern auch für alle Pixel gemeinsam gesteuert werden.
  • In der dritten Ausführungsform kann die Spannung der zwischen den unteren Elektroden 113 der benachbarten Pixel 100 gebildeten Abschirmelektrode 114 auf eine optimale Spannung gesteuert werden, um die Eigenschaft des Pixels 100 zu verbessern.
  • In der dritten Ausführungsform kann als Verfahren zum Steuern der Spannung der Abschirmelektrode 114 auf eine optimale Spannung jedes Steuerverfahren unter den ersten bis fünften Steuerverfahren, die zuvor in der ersten Ausführungsform erläutert wurden, verwendet werden.
  • Obwohl in der obigen Erklärung die für jedes Pixel 100 gebildete untere Elektrode 113 als von der Abschirmelektrode 114 umgeben beschrieben ist, genügt es jedoch, dass die Abschirmelektrode 114 auf mindestens einer Seite von vier Seiten der unteren Elektrode 113 ausgebildet ist.
  • In einem Fall, in dem beispielsweise eine Abschirmelektrode 114 für vier Pixel viereckig ausgebildet ist, wie in 21 dargestellt, kann der kreuzförmige Abschnitt der Abschirmelektrode 114 entfallen. Die Eigenschaft des Pixels 100 kann jedoch in dem Fall weiter verbessert werden, in dem der Umfang der unteren Elektrode 113 von der Abschirmelektrode 114 umgeben ist.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • (Vierte Pixelstruktur)
  • Anschließend wird eine Pixelstruktur gemäß der vierten Ausführungsform mit Bezug auf 22 erläutert.
  • Da eine Schnittstruktur des Pixels 100 gemäß der vierten Ausführungsform im Wesentlichen der in 5 dargestellten Schnittstruktur des Pixels 100 ähnlich ist, entfällt hier die Erläuterung derselben.
  • 22 ist eine Draufsicht in einem Fall, in dem die für die untere Elektrode 113 gebildete Abschirmelektrode 114 von der Lichteinfallsseite aus betrachtet wird. Wie in 22 dargestellt, sind eine Abschirmelektrode 114-1 und eine Abschirmelektrode 114-2 so ausgebildet, dass sie die für jedes Pixel 100 gebildete untere Elektrode 113 doppelt umgeben.
  • In 22 sind die beiden Abschirmelektroden 114-1 und 114-2 zu quadratischen Formen mit unterschiedlichen Größen für jedes der Pixel 100 zweidimensional in der Pixel-Array-Sektion 11 (1) angeordnet, und die für die jeweiligen Pixel 100 gebildeten unteren Elektroden 113 sind zweifach von unterschiedlichen Abschirmelektroden 114-1 und 114-2 umgeben.
  • In diesem Fall können die Spannungen der beiden Abschirmelektroden 114-1 und 114-2 für jedes Pixel gesteuert werden. Hierbei können die Abschirmelektroden 114-1 und 114-2 gemeinsam oder einzeln gesteuert werden. Somit kann die Spannung der Abschirmelektrode 114 feiner auf eine optimale Spannung gesteuert werden, als in einem Fall, in dem die Steuerung für alle Pixel gemeinsam oder durch die Mehr-Pixel-Einheit erfolgt. Die Spannung kann jedoch nicht nur von der Ein-Pixel-Einheit, sondern auch für alle Pixel gemeinsam oder von der Mehr-Pixel-Einheit gesteuert werden.
  • In der vierten Ausführungsform können die Spannungen der zwischen den unteren Elektroden 113 der benachbarten Pixel 100 gebildeten Abschirmelektroden 114-1 und 114-2 auf optimale Spannungen gesteuert werden, um die Eigenschaft des Pixels 100 zu verbessern.
  • In der vierten Ausführungsform kann als Verfahren zum Steuern der Spannung der Abschirmelektrode 114 auf eine optimale Spannung jedes Steuerverfahren unter den ersten bis fünften Steuerverfahren, die zuvor in der ersten Ausführungsform erläutert wurden, verwendet werden.
  • Obwohl in der obigen Erklärung der Fall beschrieben wird, in dem die untere Elektrode 113, die für jedes Pixel 100 gebildet wird, zweifach von der Abschirmelektrode 114-1 und der Abschirmelektrode 114-2 umgeben ist, kann die untere Elektrode 113 zweifach, dreifach oder mehr von einer erhöhten Anzahl von Abschirmelektroden 114 umgeben sein. So kann beispielsweise in diesem Fall die Spannung durch individuelles Steuern jeder der in Überlagerung gebildeten Abschirmelektroden 114 feiner gesteuert werden.
  • (Zusammenfassung)
  • Wie bereits beschrieben, können bei der vorliegenden Technik unter der Voraussetzung, die Spannung der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Abschirmelektrode 114 auf eine optimale Spannung zu steuern, die in der zweiten bis vierten Ausführungsform beschriebenen Strukturen übernommen werden.
  • 23 stellt ein Beispiel für die Spannung der Abschirmelektrode 114 dar, die in einem Fall eingestellt wird, in dem die Verstärkung, die Temperatur und die Lichtmenge als Faktoren in dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Steuerverfahren genommen werden.
  • In einem Fall, in dem die Verstärkung hoch ist, ist die Spannung der unteren Elektrode 113 niedrig, und daher wird die Spannung der Abschirmelektrode 114 zur Unterstützung des Ladungstransfers auf einen hohen Wert eingestellt. Andererseits ist in einem Fall, in dem die Verstärkung gering ist, die Spannung der unteren Elektrode 113 hoch, und daher wird die Spannung der Abschirmelektrode 114 zum Zwecke der Abführung der Ladungen auf einen niedrigen Wert eingestellt.
  • In einem Fall mit hoher Temperatur sind die Ladungen leicht auslesbar, so dass die Spannung der Abschirmelektrode 114 zum Zwecke der Abführung der Ladungen auf einen niedrigen Wert eingestellt wird. Andererseits sind in einem Fall mit niedriger Temperatur die Ladungen schwer auszulesen, so dass die Spannung der Abschirmelektrode 114 zur Unterstützung des Ladungstransfers auf einen hohen Wert eingestellt wird.
  • In einem Fall, in dem die Lichtmenge groß ist, ist die Spannung der unteren Elektrode 113 hoch, und daher wird die Spannung der Abschirmelektrode 114 zum Zwecke der Abführung der Ladungen auf einen niedrigen Wert eingestellt. Andererseits ist in einem Fall, in dem die Lichtmenge klein ist, die Spannung der unteren Elektrode 113 niedrig, und daher wird die Spannung der Abschirmelektrode 114 zur Unterstützung des Ladungstransfers auf einen hohen Wert eingestellt.
  • Wie bereits zuvor beschrieben, führt das in der ersten Ausführungsform beschriebene Steuerverfahren eine Steuerung so durch, dass die Spannung der Abschirmelektrode 114 entsprechend dem Detektionsergebnis auf eine optimale Spannung eingestellt wird, die zur Steuerung der Abführung oder des Transfers von Ladungen beitragen kann. Dieses Detektionsergebnis kann mindestens eines der Detektionsergebnisse bezüglich der Lichtmenge (einschließlich der Verstärkung) oder der Temperatur umfassen.
  • <Modifikationsbeispiel>
  • In der obigen Erklärung wird zwar der CMOS-Bildsensor 10 ( 1) als rückseitig beleuchteter Typ erläutert, aber eine andere Struktur, z.B. ein vorderseitig beleuchteter Typ oder dergleichen, kann zum Einsatz kommen. In der obigen Erklärung wird zwar der CMOS-Bildsensor 10 als Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung erläutert, aber die vorliegende Technik kann auch auf andere Bildsensoren angewendet werden, z.B. einen CCD-Bildsensor (Charge Coupled Device) oder dergleichen.
  • In der obigen Erklärung wird die Steuerschaltung 50 als außerhalb oder innerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet erklärt, aber in einem Fall, in dem die Steuerschaltung 50 außerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet ist, ist die Steuerschaltung 50 beispielsweise als eine CPU (Central Processing Unit) konfiguriert, um die Steuerung mit Softwareverarbeitung zu ermöglichen. In einem Fall, in dem die Steuerschaltung 50 innerhalb des CMOS-Bildsensors 10 angeordnet ist, kann die Steuerschaltung 50 mit der Steuerschaltung 16 gemeinsam oder unterschiedlich sein ( 1) .
  • <Konfiguration von elektronischen Geräten>
  • 24 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines elektronischen Geräts mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung darstellt, auf das die vorliegende Technik angewendet wird.
  • Ein elektronisches Gerät 1000 ist beispielsweise ein elektronisches Gerät mit einer Bildaufnahmevorrichtung wie einer digitalen Fotokamera und einer Videokamera, einer tragbaren Endvorrichtung wie einem Smartphone und einem Tablett-Endgerät oder dergleichen.
  • Das elektronische Gerät 1000 umfasst eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1001, eine DSP-Schaltung 1002, einen Bildspeicher 1003, eine Anzeigesektion 1004, eine Aufzeichnungssektion 1005, eine Verarbeitungssektion 1006 und eine Leistungssektion 1007. In dem elektronischen Gerät 1000 sind die DSP-Schaltung 1002, der Bildspeicher 1003, die Anzeigesektion 1004, die Aufzeichnungssektion 1005, die Verarbeitungssektion 1006 und die Leistungssektion 1007 über eine Busleitung 1008 miteinander verbunden.
  • Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1001 entspricht dem zuvor beschriebenen CMOS-Bildsensor 10 (1). Für die in der Pixel-Array-Sektion 11 (1) zweidimensional angeordneten Pixel 100 erfolgt die Steuerung so, dass eine optimale Spannung als Spannung der zwischen den benachbarten unteren Elektroden 113 gebildeten Abschirmelektrode 114 eingestellt wird.
  • Die DSP-Schaltung 1002 ist eine Kamerasignalverarbeitungsschaltung zur Verarbeitung von Signalen, die von der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1001 geliefert werden. Die DSP-Schaltung 1002 gibt Bilddaten aus, die durch die Verarbeitung von Signalen von der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1001 erhalten wurden. Der Bildspeicher 1003 hält vorübergehend die von der DSP-Schaltung 1002 verarbeiteten Bilddaten durch eine Bildeinheit.
  • Die Anzeigesektion 1004 umfasst beispielsweise eine plattenartige Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige und eine organische EL (Elektrolumineszenz)-Platte, und zeigt ein bewegtes Bild oder ein Standbild, das von der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1001 aufgenommen wurde. Die Aufzeichnungssektion 1005 zeichnet Bilddaten des von der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1001 aufgenommenen Standbildes oder des bewegten Bildes in einem Aufzeichnungsmedium auf, wie beispielsweise einem Halbleiterspeicher und einer Festplatte.
  • Der Verarbeitungssektion 1006 gibt Betriebsbefehle für verschiedene Funktionen des elektronischen Geräts 1000 entsprechend der Bedienung durch den Benutzer aus. Die Leistungssektion bzw. Stromversorgungssektion 1007 liefert verschiedene Leistungen wie Betriebsleistungen an die DSP-Schaltung 1002, den Bildspeicher 1003, die Anzeigesektion 1004, die Aufzeichnungssektion 1005 und die Verarbeitungssektion 1006 als Versorgungsziele.
  • Das elektronische Gerät 1000 wird wie vorstehend beschrieben konfiguriert. Die vorliegende Technik wird auf die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1001 angewendet, wie vorstehend erläutert. Insbesondere kann der CMOS-Bildsensor 10 (1) auf die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1001 angewendet werden. Mit der vorliegenden Technik, die auf die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 1001 angewendet wird, wird in jedem Pixel 100 eine optimale Spannung als die Spannung der Abschirmelektrode 114 eingestellt, die zwischen den benachbarten unteren Elektroden 113 gebildet wird. Dadurch kann die Pixeleigenschaft verbessert werden, um die Erzeugung von Restbildern bzw. Störbildern und die Abnahme in der Sensorempfindlichkeit zu unterdrücken.
  • <Anwendungsbeispiel für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung>
  • 25 ist eine Darstellung, die ein Anwendungsbeispiel für die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung darstellt, auf die die vorliegende Technik angewendet wird.
  • Der CMOS-Bildsensor 10 (1) kann beispielsweise in verschiedenen Fällen zur Erfassung von Licht wie sichtbarem Licht, Infrarotlicht, ultraviolettem Licht und Röntgenstrahlen wie nachfolgend beschrieben eingesetzt werden. Somit kann, wie in 25 dargestellt, der CMOS-Bildsensor 10 nicht nur für Vorrichtungen verwendet werden, die im Bereich der Wertschätzung verwendet werden, in dem Bilder für die Wertschätzung aufgenommen werden, sondern auch für Geräte, die im Verkehrsbereich, im Bereich der elektrischen Haushaltsgeräte, im Bereich der Medizin und des Gesundheitswesens, im Bereich der Sicherheit, im Bereich der Kosmetik, im Bereich des Sports, im Bereich der Landwirtschaft oder dergleichen verwendet werden.
  • Insbesondere im Bereich der Wertschätzung kann der CMOS-Bildsensor 10 beispielsweise in einer Vorrichtung (z.B. elektronisches Gerät 1000 in 24) zur Aufnahme eines Bildes zur Wertschätzung verwendet werden, wie beispielsweise einer Digitalkamera, einem Smartphone und einem Mobiltelefon mit Kamerafunktion.
  • Im Verkehrsbereich kann der CMOS-Bildsensor 10 in einer im Verkehr verwendeten Vorrichtung verwendet werden, wie beispielsweise einem Fahrzeugsensor zum Abbilden von Vorderseite, Hinterseite, Umfang, Innenbereich und dergleichen eines Kraftfahrzeugs, einer Monitorkamera zum Überwachen von fahrenden Fahrzeugen und Straßen, einem Entfernungssensor zum Messen eines Abstands zwischen Fahrzeugen oder dergleichen, beispielsweise zum Zwecke der sicheren Fahrt, wie z.B. zum automatischen Anhalten, Erkennen des Zustands des Fahrers und dergleichen.
  • Im Bereich der elektrischen Haushaltsgeräte kann der CMOS-Bildsensor 10 in einer Vorrichtung für elektrische Haushaltsgeräte wie beispielsweise einem Fernseher, einem Kühlschrank und einer Klimaanlage verwendet werden, um beispielsweise die Geste eines Benutzers abzubilden und ein Gerät entsprechend der Geste zu betreiben. Im Bereich der Medizin und des Gesundheitswesens kann der CMOS-Bildsensor 10 beispielsweise in einer Vorrichtung für die Medizin und den Gesundheitsbereich, wie beispielsweise einem Endoskop und einem Gerät für die Angiographie mit empfangenem Infrarotlicht, eingesetzt werden.
  • Im Bereich der Sicherheit kann der CMOS-Bildsensor 10 beispielsweise in einer Sicherheitsvorrichtung, wie beispielsweise einer Überwachungskamera zur Verbrechensverhütung und einer Kamera zur Personenauthentifizierung, eingesetzt werden. Im Bereich der Kosmetik kann der CMOS-Bildsensor 10 beispielsweise in einer Kosmetikvorrichtung eingesetzt werden, wie beispielsweise einem Hautmessgerät zur Hautdarstellung und einem Mikroskop zur Darstellung der Kopfhaut.
  • Im Sportbereich kann der CMOS-Bildsensor 10 beispielsweise in einer Sportvorrichtung, wie beispielsweise einer Action-Kamera und einer tragbaren Kamera für Sportarten oder dergleichen, eingesetzt werden. Im Agrarbereich bzw. Landwirtschaftsbereich kann der CMOS-Bildsensor 10 beispielsweise in einer Vorrichtung für die Landwirtschaft eingesetzt werden, wie beispielsweise einer Kamera zur Überwachung der Bedingungen von Feldern und Kulturen.
  • (Beispiel für die Anwendung auf mobile Körper)
  • Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Vorrichtung implementiert werden, die an jeder Art von mobilem Körper errichtet ist, wie beispielsweise an einem Automobil, einem Elektrofahrzeug, einem Hybrid-Elektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer persönlichen Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff oder einem Roboter.
  • 26 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für den schematischen Aufbau eines Fahrzeugsteuerungssystems als Beispiel für ein mobiles Körpersteuerungssystem darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 beinhaltet eine Vielzahl von elektronischen Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 miteinander verbunden sind. In dem in 26 dargestellten Beispiel beinhaltet das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssteuerungseinheit 12010, eine Karosseriesteuerungseinheit 12020, eine Außenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12030, eine Innenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Darüber hinaus werden ein Mikrocomputer 12051, ein Ton-/Bildausgabebereich 12052 und eine fahrzeugmontierte Netzwerkschnittstelle (I/F) 12053 als funktionale Konfiguration des integrierten Steuergeräts 12050 dargestellt.
  • Das Antriebssystemsteuergerät 12010 steuert den Betrieb von Geräten, die sich auf das Antriebssystem des Fahrzeugs beziehen, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. So fungiert beispielsweise die Antriebssystemsteuereinheit 12010 als Steuereinrichtung für eine Antriebskrafterzeugungsvorrichtung zum Erzeugen der Antriebskraft des Fahrzeugs, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotor, ein Antriebsmotor oder dergleichen, ein Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft auf Räder, ein Lenkmechanismus zum Einstellen des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zum Erzeugen der Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen.
  • Das Karosseriesystemsteuergerät 12020 steuert den Betrieb verschiedener Arten von Vorrichtungen, die einer Fahrzeugkarosserie gemäß verschiedener Arten von Programmen zur Verfügung gestellt werden. So fungiert beispielsweise das Karosseriesteuergerät 12020 als Steuergerät für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein intelligentes Schlüsselsystem, eine elektrische Fensterhebervorrichtung oder verschiedene Arten von Lampen wie Scheinwerfer, Rückfahrscheinwerfer, Bremsleuchte, Blinker, Nebelscheinwerfer oder dergleichen. In diesem Fall können von einer mobilen Vorrichtung übertragene Funkwellen oder Signalen alternativ zu einer Taste von verschiedenen Arten von Schaltern in das Steuergerät 12020 des Karosserie-Systems eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt diese eingegebenen Funkwellen oder -signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die elektrische Fensterhebervorrichtung, die Lampen oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Außenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12030 erfasst Informationen über die Außenseite des Fahrzeugs, einschließlich des Fahrzeugsteuerungssystems 12000. So ist beispielsweise die Außenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12030 mit einer Bildaufnahmesektion 12031 verbunden. Die Außenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12030 veranlasst die Bildaufnahmesektion 12031 dazu, ein Bild der Außenseite des Fahrzeugs zu machen und empfängt das aufgenommene Bild. Auf der Grundlage des empfangenen Bildes kann die Außenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12030 eine Verarbeitung zum Erfassen eines Objekts, wie beispielsweise eines Menschen, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Schildes, eines Buchstabens auf einer Fahrbahnoberfläche oder dergleichen, oder eine Verarbeitung zum Erfassen eines Abstands zu diesem durchführen.
  • Die Bildaufnahmesektion 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein elektrisches Signal ausgibt, das einer empfangenen Lichtmenge des Lichts entspricht. Die Bildaufnahmesektion 12031 kann das elektrische Signal als Bild ausgeben oder das elektrische Signal als Information über eine gemessene Entfernung ausgeben. Darüber hinaus kann das von der Bildaufnahmesektion 12031 empfangene Licht sichtbares Licht oder unsichtbares Licht wie Infrarotstrahlen oder dergleichen sein.
  • Die Innenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12040 erfasst Informationen über das Innere des Fahrzeugs. Die Innenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12040 ist beispielsweise mit einer Fahrerzustandserfassungssektion 12041 verbunden, die den Zustand eines Fahrers erfasst. Die Fahrerzustandserfassungssektion 12041 beinhaltet beispielsweise eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt. Auf der Grundlage von Erkennungsinformationen, die von der Fahrerzustandserfassungssektion 12041 eingehen, kann die Innenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12040 einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder bestimmen, ob der Fahrer schläft.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann auf der Grundlage der Informationen über die Innen- oder Außenseite des Fahrzeugs, die von der Außenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12030 oder der Innenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12040 erhalten werden, einen Steuersollwert für die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung berechnen und einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeben. So kann beispielsweise der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die dazu bestimmt ist, Funktionen eines Fahrerassistenzsystems (ADAS, advanced driver assistance system) zu implementieren, die Kollisionsvermeidung oder Stoßminderung für das Fahrzeug, Nachfahren basierend auf einem Sicherheitsabstand, dem Beibehalten der Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, einer Warnung vor einer Abweichung des Fahrzeugs von einer Fahrspur oder dergleichen beinhalten.
  • Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die für das automatische Fahren bestimmt ist, die das Fahrzeug autonome Fahrten ohne Abhängigkeit vom Betrieb des Fahrers oder dergleichen ermöglicht, indem er die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Grundlage der Informationen über die Außen- oder Innenseite des Fahrzeugs steuert, die durch die Außenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12030 oder die Innenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12040 erhalten werden.
  • Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerbefehl an das Karosseriesteuergerät 12020 auf der Grundlage der Informationen über die Außenseite des Fahrzeugs ausgeben, die von der Außenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12030 erhalten werden. So kann beispielsweise der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, um eine Blendung zu verhindern, indem er den Scheinwerfer so steuert, dass er von einem Fernlicht auf ein Abblendlicht umschaltet, beispielsweise in Abhängigkeit von der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das von der Außenfahrzeuginformationserfassungseinheit 12030 erfasst wird.
  • Der Ton-/Bildausgabebereich 12052 überträgt ein Ausgangssignal von mindestens einem aus Ton und Bild an eine Ausgabevorrichtung, die in der Lage ist, visuell oder akustisch Informationen an einen Insassen des Fahrzeugs oder die Außenseite des Fahrzeugs zu übermitteln. Im Beispiel von 21F werden ein Audio-Lautsprecher 12061, eine Anzeigesektion 12062 und eine Instrumententafel 12063 als Ausgabevorrichtung dargestellt. Die Anzeigesektion 12062 kann beispielsweise mindestens eines von einem On-Board-Display und einem Head-up-Display beinhalten.
  • 27 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die Einbaulage der Bildaufnahmesektion 12031 darstellt.
  • In 27 beinhaltet die Bildaufnahmesektion 12031 die Bildaufnahmesektionen 12101, 12102, 12103, 12103, 12104 und 12105.
  • Die Bildaufnahmesektionen 12101, 12102, 12103, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen an einer vorderen Nase bzw. Frontnase, an Seitenspiegeln, an einer hinteren Stoßstange und an einer Hintertür des Fahrzeugs 12100 sowie an einer Position an einem oberen Abschnitt einer Windschutzscheibe im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet. Die Bildaufnahmesektion 12101, die an der vorderen Nase vorgesehen ist, und die Bildaufnahmesektion 12105, die an dem oberen Abschnitt der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehen ist, erhalten hauptsächlich ein Bild der Vorderseite des Fahrzeugs 12100. Die den Seitenspiegeln zur Verfügung gestellten Bildaufnahmesektionen 12102 und 12103 erhalten hauptsächlich ein Bild der Seiten des Fahrzeugs 12100. Die Bildaufnahmesektion 12104, die dem hinteren Stoßfänger oder der Hintertür zur Verfügung gestellt wird, erhält hauptsächlich ein Bild vom Heck des Fahrzeugs 12100. Die Bildaufnahmesektion 12105, die dem oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs zugeordnet ist, wird hauptsächlich zum Erkennen eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses, eines Signals, eines Verkehrsschildes, einer Fahrspur oder dergleichen verwendet.
  • 27 zeigt übrigens ein Beispiel für die Aufnahmebereiche der Bildaufnahmesektionen 12101 bis 12104. Ein Aufnahmebereich 12111 stellt den Aufnahmebereich der Bildaufnahmesektion 12101 dar, der der vorderen Nase zur Verfügung gestellt wird. Die Aufnahmebereiche 12112 und 12113 stellen jeweils die Aufnahmebereiche der Bildaufnahmesektionen 12102 und 12103 dar, die den Seitenspiegeln zur Verfügung gestellt werden. Ein Aufnahmebereich 12114 stellt den Aufnahmebereich der Bildaufnahmesektion 12104 dar, der dem hinteren Stoßfänger oder der Hintertür zur Verfügung gestellt wird. Ein Vogelperspektivbild des Fahrzeugs 12100 von oben gesehen wird durch Überlagerung von Bilddaten erhalten, die beispielsweise von den Bildaufnahmesektionen 12101 bis 12104 aufgenommen wurden.
  • Mindestens eine der Bildaufnahmesektionen 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten von Entfernungsinformationen aufweisen. So kann beispielsweise mindestens eine der Bildaufnahmesektionen 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus einer Vielzahl von Bildaufnahmeelementen besteht, oder ein Bildaufnahmeelement mit Pixeln zur Phasendifferenzerkennung.
  • So kann der Mikrocomputer 12051 beispielsweise auf Grundlage der aus den Bildaufnahmesektionen 12101 bis 12104 gewonnenen Abstandsinformationen einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Aufnahmebereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstandes (Relativgeschwindigkeit zum Fahrzeug 12100) bestimmen, und dadurch als vorausgehendes Fahrzeug ein nächstgelegenes dreidimensionales Objekt, insbesondere das auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 vorhanden ist und das sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (z.B. gleich oder mehr als 0 km/Stunde) im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie das Fahrzeug 12100 bewegt, extrahieren. Weiterhin kann der Mikrocomputer 12051 einen folgenden Abstand einstellen, der vor einem vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten ist, und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer nachfolgenden Stoppsteuerung), und eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer nachfolgenden Startsteuerung) oder dergleichen durchführen. Auf diese Weise ist es möglich, eine kooperative Steuerung für das automatische Fahren durchzuführen, die das Fahrzeug autonom fährt, ohne von der Funktion des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein.
  • So kann beispielsweise der Mikrocomputer 12051 dreidimensionale Objektdaten von dreidimensionalen Objekten in dreidimensionale Objektdaten eines Zweiradfahrzeugs, eines Standardgrößenfahrzeugs, eines Großfahrzeugs, eines Fußgängers, eines Strommastes und anderer dreidimensionaler Objekte auf der Grundlage der aus den Bildaufnahmesektionen 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformationen klassifizieren, die klassifizierten dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und die extrahierten dreidimensionalen Objektdaten zur automatischen Vermeidung eines Hindernisses verwenden. So identifiziert der Mikrocomputer 12051 beispielsweise Hindernisse um das Fahrzeug 12100 herum als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 visuell erkennen kann und Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 visuell schwer zu erkennen sind. Anschließend bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das ein Kollisionsrisiko mit jedem Hindernis anzeigt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich oder höher als ein eingestellter Wert ist und somit eine Kollisionsmöglichkeit besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 über den Audio-Lautsprecher 12061 oder den Anzeigeabschnitt 12062 eine Warnung an den Fahrer aus und führt eine Zwangsverzögerung oder Vermeidungslenkung über das Antriebssystemsteuergerät 12010 durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch beim Fahren helfen, um Kollisionen zu vermeiden.
  • Mindestens einer der Bildaufnahmesektionen 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen erfasst. Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise einen Fußgänger erkennen, indem er bestimmt, ob ein Fußgänger in aufgenommenen Bildern der Bildaufnahmesektionen 12101 bis 12104 vorhanden ist oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird beispielsweise durchgeführt mit einem Verfahren zum Extrahieren von charakteristischen Punkten in den aufgenommenen Bildern der Bildaufnahmesektionen 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und einem Verfahren zum Bestimmen, ob es sich um den Fußgänger handelt oder nicht, indem eine Mustervergleichsverarbeitung an einer Reihe von charakteristischen Punkten durchgeführt wird, die die Kontur des Objekts darstellen. Wenn der Mikrorechner 12051 bestimmt, dass sich in den aufgenommenen Bildern der Bildaufnahmesektionen 12101 bis 12104 ein Fußgänger befindet und somit den Fußgänger erkennt, steuert der Ton-/Bildausgabebereich 12052 die Anzeigesektion 12062 so, dass eine quadratische Konturlinie zur Hervorhebung angezeigt wird, die dem erkannten Fußgänger überlagert wird. Der Ton-/Bildausgabebereich 12052 kann auch den Anzeigebereich 12062 so steuern, dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Ein Beispiel für ein Fahrzeugsteuerungssystem, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann, wurde vorstehend beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf den Bildaufnahmesektion 12031 und dergleichen aus den oben beschriebenen Komponenten angewendet werden. Die Anwendung der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bildaufnahmesektion 12031 ermöglicht es, ein aufgenommenes Bild zu erhalten, das besser sichtbar ist. Dies ermöglicht es, die Ermüdung des Fahrers zu reduzieren. Darüber hinaus ist es möglich, ein besser erkennbares, aufgenommenes Bild zu erhalten, das es ermöglicht, die Genauigkeit der Fahrerassistenz zu verbessern.
  • Es ist zu beachten, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sind und ohne Abweichung vom Kern der vorliegenden Offenbarung unterschiedlich modifiziert werden können.
  • Darüber hinaus kann die derzeitige Offenbarung die folgenden Konfigurationen aufweisen.
    1. (1) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, aufweisend:
      • eine erste Elektrode, die auf einer Halbleiterschicht ausgebildet ist;
      • eine photoelektrische Umwandlungsschicht, die auf der ersten Elektrode ausgebildet ist;
      • eine zweite Elektrode, die auf der photoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist; und
      • eine dritte Elektrode, die zwischen der ersten Elektrode und einer benachbarten ersten Elektrode angeordnet und elektrisch isoliert ist,
      • wobei eine Spannung der dritten Elektrode auf eine Spannung gesteuert wird, die einem Detektionsergebnis entspricht, das zur Steuerung der Abführung von Ladungen beitragen oder den Transfer von Ladungen unterstützen kann.
    2. (2) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach (1), wobei das Detektionsergebnis mindestens eines aus Detektionsergebnissen bezüglich einer Lichtmenge oder einer Temperatur umfasst.
    3. (3) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach (1) oder (2), wobei die Spannung der dritten Elektrode während einer Belichtung gemäß einer Ausgabe eines vor der Belichtung erhaltenen Einzelbildes per Rückkopplung gesteuert wird.
    4. (4) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach (3), wobei in einem Fall, in dem ein Pegel, der der Ausgabe des Einzelbildes entspricht, höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode verringert wird, um unnötige Ladungen abzuführen, und in einem Fall, in dem der Pegel, der der Ausgabe des Einzelbildes entspricht, niedriger als der vorgegebene Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode erhöht wird, um den Ladungstransfer zu unterstützen.
    5. (5) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß (1) oder (2), wobei die Spannung der dritten Elektrode während einer Signalpegelausgabe per Rückkopplung gesteuert wird gemäß einer Rücksetzpegelausgabe eines Pixels mit der ersten Elektrode und der photoelektrischen Umwandlungsschicht.
    6. (6) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach (5), wobei in einem Fall, in dem ein der Rücksetzpegelausgabe entsprechender Pegel höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode während der Signalpegelausgabe verringert wird, um unnötige Ladungen abzuführen, und in einem Fall, in dem der der Rücksetzpegelausgabe entsprechende Pegel niedriger als der vorgegebene Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode während der Signalpegelausgabe erhöht wird, um den Ladungstransfer zu unterstützen.
    7. (7) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß (1) oder (2), ferner aufweisend:
      • einen Temperatursensor,
      • wobei die Spannung der dritten Elektrode während der Bildaufnahme gemäß einem Temperaturdetektionsergebnis des Temperatursensors per Rückkopplung gesteuert wird.
    8. (8) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach (7), wobei in einem Fall, in dem ein dem Temperaturdetektionsergebnis entsprechender Pegel höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode verringert wird, um unnötige Ladungen abzuführen, und in einem Fall, in dem der dem Temperaturdetektionsergebnis entsprechende Pegel niedriger als der vorgegebene Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode erhöht wird, um den Ladungstransfer zu unterstützen.
    9. (9) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach (1) oder (2), wobei gemäß einer Ausgabe eines lichtabschirmenden Pixels, das in der Nähe eines gültigen Pixels angeordnet ist, das die erste Elektrode und die photoelektrische Umwandlungsschicht umfasst, die Spannung der dritten Elektrode, die für das gültige Pixel angeordnet ist, während der Bildaufnahme per Rückkopplung gesteuert wird.
    10. (10) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach (9), wobei in einem Fall, in dem ein Pegel, der der Ausgabe des lichtabschirmenden Pixels entspricht, höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode des gültigen Pixels verringert wird, um unnötige Ladungen abzuführen, und in einem Fall, in dem der Pegel, der der Ausgabe des lichtabschirmenden Pixels entspricht, niedriger als der vorgegebene Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode des gültigen Pixels erhöht wird, um den Ladungstransfer zu unterstützen.
    11. (11) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach (1) oder (2), wobei die Spannung der dritten Elektrode während der Bildaufnahme gemäß einer vorgegebenen Verstärkung per Rückkopplung gesteuert wird.
    12. (12) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach (11), wobei in einem Fall, in dem ein der Verstärkung entsprechender Pegel niedriger als ein vorgegebener Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode verringert wird, um unnötige Ladungen abzuführen, und in einem Fall, in dem der der Verstärkung entsprechende Pegel höher als der vorgegebene Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode erhöht wird, um den Ladungstransfer zu unterstützen.
    13. (13) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer von (1) bis (12), wobei die erste Elektrode unterteilt ist in eine Akkumulationselektrode zum Akkumulieren von Ladungen, eine Transferelektrode zum Übertragen von Ladungen und eine Ausleseelektrode zum Auslesen von Ladungen.
    14. (14) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem der (1) bis (13), ferner aufweisend:
      • eine Pixel-Array-Sektion, in dem Pixel, die jeweils die erste Elektrode und die photoelektrische Umwandlungsschicht umfassen, zweidimensional angeordnet sind,
      • wobei die dritte Elektrode so ausgebildet ist, dass sie die erste Elektrode des Pixels in einem Fall umgibt, in dem die dritte Elektrode von einer Lichteinfallsseite aus betrachtet wird.
    15. (15) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach (14), wobei eine oder eine Vielzahl von dritten Elektroden für ein Pixel angeordnet ist.
    16. (16) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach (14), wobei die einzelne dritte Elektrode für alle Pixel oder eine Vielzahl von Pixeln angeordnet ist.
    17. (17) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß (14), wobei die Spannung der dritten Elektrode durch eine Ein-Pixel-Einheit, eine Mehr-Pixel-Einheit oder eine Gesamt-Pixel-Einheit gesteuert wird.
    18. (18) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem der (1) bis (17), ferner aufweisend:
      • eine Steuerschaltung zum Steuern der Spannung der dritten Elektrode.
    19. (19) Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem der (1) bis (17), wobei die Spannung der dritten Elektrode durch eine externe Steuerschaltung gesteuert wird.
    20. (20) Elektronisches Gerät, das mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung montiert ist, wobei die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung aufweist:
      • eine erste Elektrode, die auf einer Halbleiterschicht ausgebildet ist,
      • eine photoelektrische Umwandlungsschicht, die auf der ersten Elektrode ausgebildet ist,
      • eine zweite Elektrode, die auf der photoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist, und
      • eine dritte Elektrode, die zwischen der ersten Elektrode und einer benachbarten ersten Elektrode angeordnet und elektrisch isoliert ist,
      • wobei eine Spannung der dritten Elektrode auf eine Spannung gesteuert wird, die einem Detektionsergebnis entspricht, das zur Steuerung der Abführung von Ladungen beitragen oder den Transfer von Ladungen unterstützen kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 10 CMOS-Bildsensor, 11 Pixel-Array-Sektion, 12 vertikale Treiberschaltung, 13 Spalten-Signalverarbeitungsschaltung, 14 horizontale Treiberschaltung, 15 Ausgabeschaltung, 16 Steuerschaltung, 17 Ein-/Ausgangsanschluss, 21 Pixelansteuerleitung, 22 vertikale Signalleitung, 23 horizontale Signalleitung, 30 Sensor-Sektion, 31 gültige Pixel, 32 lichtabschirmende Pixel, 35 Temperatursensor, 40 CDS-Schaltung, 50 Steuerschaltung, 100 Pixel, 111 Halbleiterschicht, 112 Zwischenisolierschicht, 113 Untere Elektrode, 114, 114, 114-1, 114-2 Abschirmelektrode, 115 Photoelektrische Umwandlungsschicht, 116 Obere Elektrode, 121 Floating Diffusion (FD)-Bereich, 141 Isolierfilm, 1000 Elektronisches Gerät, 1001 Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, 12031 Bildabschnitt

Claims (20)

  1. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, aufweisend: eine erste Elektrode, die auf einer Halbleiterschicht ausgebildet ist; eine photoelektrische Umwandlungsschicht, die auf der ersten Elektrode ausgebildet ist; eine zweite Elektrode, die auf der photoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist; und eine dritte Elektrode, die zwischen der ersten Elektrode und einer benachbarten ersten Elektrode angeordnet und elektrisch isoliert ist, wobei eine Spannung der dritten Elektrode auf eine Spannung gesteuert wird, die einem Detektionsergebnis entspricht, das zur Steuerung der Abführung von Ladungen beitragen oder den Transfer von Ladungen unterstützen kann.
  2. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Detektionsergebnis mindestens eines aus Detektionsergebnissen bezüglich einer Lichtmenge oder einer Temperatur umfasst.
  3. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Spannung der dritten Elektrode während einer Belichtung gemäß einer Ausgabe eines vor der Belichtung erhaltenen Einzelbildes per Rückkopplung gesteuert wird.
  4. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 3, wobei in einem Fall, in dem ein Pegel, der der Ausgabe des Einzelbildes entspricht, höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode verringert wird, um unnötige Ladungen abzuführen, und in einem Fall, in dem der Pegel, der der Ausgabe des Einzelbildes entspricht, niedriger als der vorgegebene Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode erhöht wird, um den Ladungstransfer zu unterstützen.
  5. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Spannung der dritten Elektrode während einer Signalpegelausgabe per Rückkopplung gesteuert wird gemäß einer Rücksetzpegelausgabe eines Pixels mit der ersten Elektrode und der photoelektrischen Umwandlungsschicht.
  6. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 5, wobei in einem Fall, in dem ein der Rücksetzpegelausgabe entsprechender Pegel höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode während der Signalpegelausgabe verringert wird, um unnötige Ladungen abzuführen, und in einem Fall, in dem der der Rücksetzpegelausgabe entsprechende Pegel niedriger als der vorgegebene Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode während der Signalpegelausgabe erhöht wird, um den Ladungstransfer zu unterstützen.
  7. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, ferner aufweisend: einen Temperatursensor, wobei die Spannung der dritten Elektrode während der Bildaufnahme gemäß einem Temperaturdetektionsergebnis des Temperatursensors per Rückkopplung gesteuert wird.
  8. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, wobei in einem Fall, in dem ein dem Temperaturdetektionsergebnis entsprechender Pegel höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode verringert wird, um unnötige Ladungen abzuführen, und in einem Fall, in dem der dem Temperaturdetektionsergebnis entsprechende Pegel niedriger als der vorgegebene Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode erhöht wird, um den Ladungstransfer zu unterstützen.
  9. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, wobei gemäß einer Ausgabe eines lichtabschirmenden Pixels, das in der Nähe eines gültigen Pixels angeordnet ist, das die erste Elektrode und die photoelektrische Umwandlungsschicht umfasst, die Spannung der dritten Elektrode, die für das gültige Pixel angeordnet ist, während der Bildaufnahme per Rückkopplung gesteuert wird.
  10. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 9, wobei in einem Fall, in dem ein Pegel, der der Ausgabe des lichtabschirmenden Pixels entspricht, höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode des gültigen Pixels verringert wird, um unnötige Ladungen abzuführen, und in einem Fall, in dem der Pegel, der der Ausgabe des lichtabschirmenden Pixels entspricht, niedriger als der vorgegebene Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode des gültigen Pixels erhöht wird, um den Ladungstransfer zu unterstützen.
  11. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Spannung der dritten Elektrode während der Bildaufnahme gemäß einer vorgegebenen Verstärkung per Rückkopplung gesteuert wird.
  12. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 11, wobei in einem Fall, in dem ein der Verstärkung entsprechender Pegel niedriger als ein vorgegebener Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode verringert wird, um unnötige Ladungen abzuführen, und in einem Fall, in dem der der Verstärkung entsprechende Pegel höher als der vorgegebene Schwellenwert ist, die Spannung der dritten Elektrode erhöht wird, um den Ladungstransfer zu unterstützen.
  13. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Elektrode unterteilt ist in eine Akkumulationselektrode zum Akkumulieren von Ladungen, eine Transferelektrode zum Übertragen von Ladungen und eine Ausleseelektrode zum Auslesen von Ladungen.
  14. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, ferner aufweisend: eine Pixel-Array-Sektion, in dem Pixel, die jeweils die erste Elektrode und die photoelektrische Umwandlungsschicht umfassen, zweidimensional angeordnet sind, wobei die dritte Elektrode so ausgebildet ist, dass sie die erste Elektrode des Pixels in einem Fall umgibt, in dem die dritte Elektrode von einer Lichteinfallsseite aus betrachtet wird.
  15. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 14, wobei eine oder eine Vielzahl von dritten Elektroden für ein Pixel angeordnet ist.
  16. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 14, wobei die einzelne dritte Elektrode für alle Pixel oder eine Vielzahl von Pixeln angeordnet ist.
  17. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Spannung der dritten Elektrode durch eine Ein-Pixel-Einheit, eine Mehr-Pixel-Einheit oder eine Gesamt-Pixel-Einheit gesteuert wird.
  18. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Steuerschaltung zum Steuern der Spannung der dritten Elektrode.
  19. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannung der dritten Elektrode durch eine externe Steuerschaltung gesteuert wird.
  20. Elektronisches Gerät, das mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung montiert ist, wobei die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung aufweist: eine erste Elektrode, die auf einer Halbleiterschicht ausgebildet ist, eine photoelektrische Umwandlungsschicht, die auf der ersten Elektrode ausgebildet ist, eine zweite Elektrode, die auf der photoelektrischen Umwandlungsschicht ausgebildet ist, und eine dritte Elektrode, die zwischen der ersten Elektrode und einer benachbarten ersten Elektrode angeordnet und elektrisch isoliert ist, wobei eine Spannung der dritten Elektrode auf eine Spannung gesteuert wird, die einem Detektionsergebnis entspricht, das zur Steuerung der Abführung von Ladungen beitragen oder den Transfer von Ladungen unterstützen kann.
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