DE112019000034T5

DE112019000034T5 - Festkörperbildaufnahmeelement und bildaufnahmeeinrichtung

Info

Publication number: DE112019000034T5
Application number: DE112019000034.9T
Authority: DE
Inventors: Atsumi Niwa
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2020-03-05
Also published as: EP3580922A1; US11483507B2; JP7148269B2; KR20210006273A; KR20240135044A; CN110445960A; US20200260032A1; TW202002617A; US20230217130A1; CN110445960B; CN209949276U; JP2019195135A; WO2019211949A1; TWI818971B; EP4224878A1; EP3580922B1

Abstract

Es ist ein Festkörperbildaufnahmeelement bereitgestellt, das Folgendes beinhaltet: eine Fotodiode, die zum Umwandeln von einfallendem Licht in einen Fotostrom konfiguriert ist; einen Verstärkungstransistor, der zum Verstärken einer Spannung zwischen einem Gate mit einem Potential, das von dem Fotostrom abhängt, und einer Source mit einem vorbestimmten Referenzpotential und Ausgeben der verstärkten Spannung von einem Drain konfiguriert ist; und einen Potentialversorgungsabschnitt, der zum Versorgen einer Anode der Fotodiode und eines Back-Gates des Verstärkungstransistors mit einem vorbestimmten Potential, das niedriger als das Referenzpotential ist, konfiguriert ist.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Technologie betrifft ein Festkörperbildaufnahmeelement und eine Bildaufnahmeeinrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Technologie ein Festkörperbildaufnahmeelement und eine Bildaufnahmeeinrichtung, die detektieren, dass die Lichtmenge eines Pixels eine Schwelle überschreitet.
[Stand der Technik]
Aus der Vergangenheit wird ein synchrones Festkörperbildaufnahmeelement, das Bilddaten (Einzelbild) in Synchronisation mit einem Synchronisationssignal, wie etwa einem Vertikalsynchronisationssignal, aufnimmt, in einer Bildaufnahmeeinrichtung oder dergleichen verwendet. Mit diesem allgemeinen synchronen Festkörperbildaufnahmeelement können die Bilddaten nur in jedem Zyklus (z. B. 1/60 Sekunden) des Synchronisationssignals erfasst werden. Falls es notwendig ist, eine Verarbeitung mit höherer Geschwindigkeit in den Gebieten bezüglich Verkehr, Roboter und dergleichen zu erreichen, ist es daher schwierig, dies zu bewältigen. In Anbetracht davon wurde ein nichtsynchrones Festkörperbildaufnahmeelement vorgeschlagen (siehe z. B. Patentliteratur 1). Das nichtsynchrone Festkörperbildaufnahmeelement beinhaltet einen Adressenereignisdetektionsschaltkreis, der für jede Pixeladresse als ein Adressenereignis in Echtzeit detektiert, dass die Lichtmenge dieses Pixels die Schwelle überschreitet. Der Adressenereignisdetektionsschaltkreis ist in jedem Pixel bereitgestellt. Bei diesem Festkörperbildaufnahmeelement sind eine Fotodiode und mehrere Transistoren zum Detektieren des Adressenereignisses für jedes Pixel angeordnet.
[Zitatliste]
[Patentliteratur]
[PTL 1]
Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2016-533140
[Kurzdarstellung]
[Technisches Problem]
Mit einem solchen nichtsynchronen Festkörperbildaufnahmeelement können Daten mit viel höherer Geschwindigkeit als das synchrone Festkörperbildaufnahmeelement erzeugt und ausgegeben werden. Daher kann zum Beispiel in dem Verkehrsgebiet die Sicherheit verbessert werden, indem eine Bilderkennungsverarbeitung für eine Person oder ein Hindernis mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt wird. Wenn jedoch die Rückwärtsvorspannung der Fotodiode aufgrund von Spannungsfluktuationen, wie etwa Absinken einer Leistungsversorgungsspannung und Ansteigen einer Massespannung, verringert wird, kann die Empfindlichkeit dieser Fotodiode verringert werden und kann der Dunkelstrom zunehmen. Daher gibt es ein Problem, dass die Signalqualität aufgrund der ungenügenden Empfindlichkeit und des Dunkelstroms verringert wird. Die Empfindlichkeit kann verbessert werden und der Dunkelstrom kann reduziert werden, indem die Fläche der Fotodiode erhöht wird. Jedoch nimmt die Anzahl an Pixeln pro Einheitsfläche in diesem Fall ab und dementsprechend ist es nicht wünschenswert. Ferner kann auch die Empfindlichkeit verbessert und der Dunkelstrom reduziert werden, indem die Leistungsversorgungsspannung ausreichend erhöht wird. Jedoch nimmt in diesem Fall der Leistungsverbrauch zu und dementsprechend ist es ungünstig.
Die vorliegende Technologie wurde in Anbetracht solcher Umstände produziert und es ist ein Ziel, die Signalqualität des Detektionssignals in dem Festkörperbildaufnahmeelement zu verbessern, das das Adressenereignis detektiert.
[Lösung des Problems]
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie ist ein Festkörperbildaufnahmeelement bereitgestellt, das Folgendes beinhaltet: eine Fotodiode, die zum Umwandeln von einfallendem Licht in einen Fotostrom konfiguriert ist; einen Verstärkungstransistor, der zum Verstärken einer Spannung zwischen einem Gate mit einem Potential, das von dem Fotostrom abhängt, und einer Source mit einem vorbestimmten Referenzpotential und Ausgeben der verstärkten Spannung von einem Drain konfiguriert ist; und einen Potentialversorgungsabschnitt, der zum Versorgen einer Anode der Fotodiode und eines Back-Gates des Verstärkungstransistors mit einem vorbestimmten Potential, das niedriger als das Referenzpotential ist, konfiguriert ist. Diese Konfiguration stellt einen Effekt bereit, dass die Rückwärtsvorspannung der Fotodiode und die Schwellenspannung des Verstärkungstransistors erhöht werden.
Ferner kann das Festkörperbildaufnahmeelement bei diesem ersten Aspekt ferner Folgendes beinhalten: einen Umwandlungstransistor, der zum Umwandeln des Fotostroms in eine Spannung zwischen einem Gate und einer Source konfiguriert ist, wobei der Umwandlungstransistor eine Source beinhalten kann, die mit einer Kathode der Fotodiode und dem Gate des Verstärkungstransistors verbunden ist, und der Drain des Verstärkungstransistors mit dem Gate des Umwandlungstransistors verbunden sein kann. Diese Konfiguration stellt einen Effekt bereit, dass der Fotostrom in die Spannung umgewandelt wird.
Ferner können bei diesem ersten Aspekt die Fotodiode und der Verstärkungstransistor in sowohl einem effektiven Pixel, in dem Licht nicht abgeschirmt wird, als auch einem Lichtabschirmungspixel, in dem Licht abgeschirmt wird, angeordnet sein, und der Potentialversorgungsabschnitt kann die Anode der Fotodiode, die dem effektiven Pixel entspricht, mit dem vorbestimmten Potential versorgen und die Anode der Fotodiode, die dem Lichtabschirmungspixel entspricht, mit dem Referenzpotential versorgen. Die Konfiguration stellt einen Effekt bereit, dass ein negatives Potential nur an das effektive Pixel geliefert wird.
Ferner können bei diesem ersten Aspekt die Fotodiode, der Umwandlungstransistor und der Verstärkungstransistor auf einer vorbestimmten Lichtempfangsplatine angeordnet sein, und kann der Potentialversorgungsabschnitt die Lichtempfangsplatine mit dem negativen Potential versorgen. Diese Konfiguration stellt einen Effekt bereit, dass die Rückwärtsvorspannung der Fotodiode und die Schwellenspannung des Verstärkungstransistors erhöht werden.
Ferner kann das Festkörperbildaufnahmeelement bei diesem ersten Aspekt ferner Folgendes beinhalten: einen Puffer, der zum Ausgeben eines Spannungssignals, das von dem Verstärkungstransistor ausgegeben wird, konfiguriert ist; einen Subtrahierer, der zum Verringern eines Pegels des Spannungssignals von dem Puffer konfiguriert ist; und einen Komparator, der zum Vergleichen des verringerten Spannungssignals mit einer vorbestimmten Schwelle konfiguriert ist. Diese Konfiguration stellt einen Effekt bereit, dass ein Adressenereignis detektiert wird.
Ferner können bei diesem ersten Aspekt der Umwandlungstransistor und der Verstärkungstransistor in einem Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis angeordnet sein, der zum Umwandeln des Fotostroms in das Spannungssignal konfiguriert ist, und kann der Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis eine Leistungsversorgungsspannung aufweisen, die von einer Leistungsversorgungsspannung des Puffers, des Subtrahierers und des Komparators verschieden ist. Diese Konfiguration stellt einen Effekt bereit, dass eine Strom-zu-Spannung-Umwandlung mit einer Leistungsversorgungsspannung niedriger als die Leistungsversorgungsspannung des Puffers und dergleichen durchgeführt wird.
Ferner können bei diesem ersten Aspekt der Puffer, der Subtrahierer und der Komparator wenigstens einen Teil beinhalten, der auf einer vorbestimmten Leiterplatte angeordnet ist, die auf die Lichtempfangsplatine gestapelt ist. Diese Konfiguration stellt einen Effekt bereit, dass eine Rückwärtsvorspannung einer Fotodiode und eine Schwellenspannung eines Verstärkungstransistors in einem Festkörperbildaufnahmeelement mit einer Stapelungsstruktur zunehmen.
Ferner ist gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Technologie eine Bildaufnahmeeinrichtung bereitgestellt, die Folgendes beinhaltet: eine Fotodiode, die zum Umwandeln von einfallendem Licht in einen Fotostrom konfiguriert ist; einen Verstärkungstransistor, der zum Verstärken einer Spannung zwischen einem Gate mit einem Potential, das von dem Fotostrom abhängt, und einer Source mit einem vorbestimmten Referenzpotential und Ausgeben der verstärkten Spannung von einem Drain konfiguriert ist; einen Potentialversorgungsabschnitt, der zum Versorgen einer Anode der Fotodiode und eines Back-Gates des Verstärkungstransistors mit einem vorbestimmten Potential, das niedriger als das Referenzpotential ist, konfiguriert ist; und einen Signalverarbeitungsschaltkreis, der zum Verarbeiten eines Signals, das von dem Verstärkungstransistor ausgegeben wird, konfiguriert ist. Diese Konfiguration stellt einen Effekt bereit, dass das Signal von dem Schaltkreis, in dem die Rückwärtsvorspannung der Fotodiode und die Schwellenspannung des Verstärkungstransistors erhöht werden, verarbeitet wird.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Technologie kann ein exzellenter Effekt, dass die Signalqualität eines Detektionssignals in einem Festkörperbildaufnahmeelement verbessert werden kann, das ein Adressenereignis detektiert, bereitgestellt werden. Es sollte angemerkt werden, dass der hier beschriebene Effekt nicht notwendigerweise beschränkend ist und dass ein beliebiger in der vorliegenden Offenbarung beschriebener Effekt bereitgestellt werden kann.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Bildaufnahmeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie darstellt.
[2] 2 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Stapelungsstruktur des Festkörperbildaufnahmeelements gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
[3] 3 ist ein Beispiel für eine Draufsicht einer Lichtempfangsplatine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
[4] 4 ist ein Beispiel für eine Draufsicht einer Leiterplatte gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
[5] 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Adressenereignisdetektionsabschnitts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie darstellt.
[6] 6 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Konfiguration eines effektiven Pixels gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
[7] 7 ist ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel des effektiven Pixels gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie darstellt.
[8] 8 ist ein Beispiel für eine Querschnittsansicht von effektiven Pixeln gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
[9] 9 ist ein Beispiel für eine Draufsicht eines Pixelarrayabschnitts in einem modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
[10] 10 ist ein Beispiel für eine Draufsicht eines Pixelarrayabschnitts, der durch Ändern der Anordnung des Lichtabschirmungspixelgebiets erhalten wird, in dem modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
[11] 11 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems darstellt.
[12] 12 ist ein Hilfsdiagramm zum Erklären eines Beispiels von Installationspositionen eines Außenfahrzeuginformationserfassungsabschnitts und eines Bildgebungsabschnitts.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Nachfolgend wird eine Weise zum Ausführen der vorliegenden Technologie (nachfolgend als Ausführungsform bezeichnet) beschrieben. Beschreibungen werden in der folgenden Reihenfolge gegeben.

1. Ausführungsform (Beispiel, bei dem ein negatives Potential an eine Anode der Fotodiode geliefert wird)
2. Anwendungsbeispiel auf ein bewegliches Objekt

<Ausführungsform>
[Konfigurationsbeispiel der Bildaufnahmeeinrichtung]
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Bildaufnahmeeinrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie darstellt. Diese Bildaufnahmeeinrichtung 100 beinhaltet eine Bildaufnahmelinse 110, ein Festkörperbildaufnahmeelement 200, eine Speicherungseinheit 120 und eine Steuereinheit 130. Beispiele, bereitgestellt in, können eine Kamera beinhalten, die in einer Wearable-Vorrichtung, einer fahrzeugmontierten Kamera und dergleichen bereitgestellt sind.
Die Bildaufnahmelinse 110 konzentriert einfallendes Licht und führt das konzentrierte einfallende Licht in das Festkörperbildaufnahmeelement 200 ein.
Das Festkörperbildaufnahmeelement 200 detektiert, dass ein Absolutwert einer Änderungsmenge der Leuchtdichte eine Schwelle für jedes mehrerer Pixel überschreitet, als ein Adressenereignis. Dieses Adressenereignis beinhaltet zum Beispiel ein Ein-Ereignis, das angibt, dass eine Menge der Leuchtdichtenzunahme eine obere Grenzschwelle überschreitet, und ein Aus-Ereignis, das angibt, dass eine Menge der Leuchtdichtenabnahme niedriger als eine untere Grenzschwelle wird, die niedriger als die obere Grenzschwelle ist. Dann erzeugt das Festkörperbildaufnahmeelement 200 ein Detektionssignal, das das Detektionsergebnis des Adressenereignisses für jedes Pixel angibt. Jedes Detektionssignal beinhaltet ein Ein-Ereignis-Detektionssignal VCH, das die Anwesenheit/Abwesenheit des Ein-Ereignisses angibt, und ein Aus-Ereignis-Detektionssignal VCL, das die Anwesenheit/Abwesenheit des Aus-Ereignisses angibt. Es ist anzumerken, dass, obwohl das Festkörperbildaufnahmeelement 200 die Anwesenheit/Abwesenheit von sowohl dem Ein-Ereignis als auch dem Aus-Ereignis detektiert, das Festkörperbildaufnahmeelement 200 möglicherweise die Anwesenheit/Abwesenheit von nur einem des Ein-Ereignisses und des Aus-Ereignisses detektiert.
Das Festkörperbildaufnahmeelement 200 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung, wie etwa eine Bilderkennungsverarbeitung, an den Bilddaten, einschließlich des Detektionssignals, aus und gibt die verarbeiteten Daten über eine Signalleitung 209 an die Speicherungseinheit 120 aus.
Die Speicherungseinheit 120 speichert Daten von dem Festkörperbildaufnahmeelement 200. Die Steuereinheit 130 steuert das Festkörperbildaufnahmeelement 200 dazu, die Bilddaten aufzunehmen.
[Konfigurationsbeispiel des Festkörperbildaufnahmeelements]
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Stapelungsstruktur des Festkörperbildaufnahmeelements 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie darstellt. Dieses Festkörperbildaufnahmeelement 200 beinhaltet eine Leiterplatte 202 und eine Lichtempfangsplatine 201, die auf die Leiterplatte 202 gestapelt ist. Diese Platinen sind elektrisch über eine Verbindung, wie etwa ein Via-Loch, miteinander verbunden. Es ist anzumerken, dass jene Platinen außer dem Via-Loch durch eine Cu-Cu-Bondung oder mit einem Kontakthügel miteinander verbunden sein können.
3 ist ein Beispiel für eine Draufsicht der Lichtempfangsplatine 201 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie. Die Lichtempfangsplatine 201 beinhaltet einen Lichtempfangsabschnitt 220 und Via-Loch-Anordnungsabschnitte 211, 212 und 213.
Mit der Leiterplatte 202 zu verbindende Via-Löcher sind in den Via-Loch-Anordnungsabschnitten 211, 212 und 213 angeordnet. Ferner sind in dem Lichtempfangsabschnitt 220 mehrere Lichtempfangsschaltkreise 221 in einer Matrixform angeordnet. Die Lichtempfangsschaltkreise 221 wandeln einfallendes Licht fotoelektrisch um, um einen Fotostrom zu erzeugen, führen eine Strom-zu-Spannung-Umwandlung an diesem Fotostrom durch und geben das resultierende Spannungssignal aus. Eine Pixeladresse einschließlich einer Zeilenadresse und einer Spaltenadresse ist jedem dieser Lichtempfangsschaltkreise 221 zugewiesen.
4 ist ein Beispiel für eine Draufsicht der Leiterplatte 202 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie. Diese Leiterplatte 202 beinhaltet einen Negativpotentialversorgungsabschnitt 230, Via-Loch-Anordnungsabschnitte 231, 232 und 233, einen Signalverarbeitungsschaltkreis 240, einen Zeilenansteuerungsschaltkreis 251, einen Spaltenansteuerungsschaltkreis 252 und einen Adressenereignisdetektionsabschnitt 260. Mit der Lichtempfangsplatine 201 zu verbindende Via-Löcher sind in den Via-Loch-Anordnungsabschnitten 231, 232 und 233 angeordnet.
Der Negativpotentialversorgungsabschnitt 230 versorgt die Lichtempfangsplatine 201 mit einem vorbestimmten Potential, das niedriger als ein vorbestimmtes Referenzpotential (z. B. Massepotential) ist. Das vorbestimmte Potential wird als ein negatives Potential bereitgestellt. Zum Beispiel wird ein Ladungspumpenschaltkreis als der Negativpotentialversorgungsabschnitt 230 verwendet. Effekte, die durch Versorgung mit dem negativen Potential bereitgestellt werden, werden später beschrieben. Es ist anzumerken, dass der Negativpotentialversorgungsabschnitt 230 ein Beispiel für einen Potentialversorgungsabschnitt ist, der in dem Schutzumfang der Ansprüche definiert ist.
Der Adressenereignisdetektionsabschnitt 260 erzeugt ein Detektionssignal aus einem Spannungssignal jedes der mehreren Lichtempfangsschaltkreise 221 und gibt das erzeugte Detektionssignal an den Signalverarbeitungsschaltkreis 240 aus.
Der Zeilenansteuerungsschaltkreis 251 wählt eine Zeilenadresse aus und bewirkt, dass der Adressenereignisdetektionsabschnitt 260 ein Detektionssignal ausgibt, das dieser Zeilenadresse entspricht.
Der Spaltenansteuerungsschaltkreis 252 wählt eine Spaltenadresse aus und bewirkt, dass der Adressenereignisdetektionsabschnitt 260 ein Detektionssignal ausgibt, das dieser Spaltenadresse entspricht.
Der Signalverarbeitungsschaltkreis 240 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung an Detektionssignalen von dem Adressenereignisdetektionsabschnitt 260 aus. Dieser Signalverarbeitungsschaltkreis 240 ordnet Detektionssignale als Pixelsignale in einer Matrixform an und erfasst Bilddaten einschließlich Zwei-Bit-Informationen für jedes Pixels. Dann führt der Signalverarbeitungsschaltkreis 240 eine Signalverarbeitung, wie etwa eine Bilderkennungsverarbeitung, an diesen Bilddaten durch.
5 ist ein Beispiel für eine Draufsicht des Adressenereignisdetektionsabschnitts 260 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie. Bei diesem Adressenereignisdetektionsabschnitt 260 sind mehrere Adressenereignisdetektionsschaltkreise 261 in einer Matrixform angeordnet. Eine Pixeladresse wird jedem der Adressenereignisdetektionsschaltkreise 261 zugewiesen. Jeder der Adressenereignisdetektionsschaltkreise 261 ist mit jedem der Lichtempfangsschaltkreise 221, der die gleiche Adresse wie der entsprechende Adressenereignisdetektionsschaltkreis 261 aufweist, verbunden.
Der Adressenereignisdetektionsschaltkreis 261 quantisiert ein Spannungssignal von dem entsprechenden Lichtempfangsschaltkreis 221 und gibt das quantisierte Spannungssignal als ein Detektionssignal aus.
[Konfigurationsbeispiel eines effektiven Pixels]
6 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Konfiguration eines effektiven Pixels 310 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie. Das effektive Pixel 310 beinhaltet den Lichtempfangsschaltkreis 221 innerhalb der Lichtempfangsplatine 201 und den Adressenereignisdetektionsschaltkreis 261 innerhalb der Leiterplatte 202, welchem die gleiche Pixeladresse zugewiesen ist. Wie oben beschrieben, sind in jeder der Platinen die mehreren Lichtempfangsschaltkreise 221 und die mehreren Adressenereignisdetektionsschaltkreise 261 in einer Matrixform angeordnet. Daher sind mehrere effektive Pixel 310, die jeweils den Lichtempfangsschaltkreis 221 und den Adressenereignisdetektionsschaltkreis 261 beinhalten, in einer Matrixform in dem Festkörperbildaufnahmeelement 200 angeordnet.
7 ist ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel des effektiven Pixels 310 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie darstellt. Das effektive Pixel 310 beinhaltet eine Fotodiode 311, einen Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis 320, einen Puffer 330, einen Subtrahierer 340, einen Quantisierer 350 und einen Transferschaltkreis 360.
Die Fotodiode 311 wandelt einfallendes Licht fotoelektrisch um, um einen Fotostrom zu erzeugen. Diese Fotodiode 311 liefert den erzeugten Fotostrom an den Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis 320.
Der Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis 320 wandelt den Fotostrom von der Fotodiode 311 in ein Spannungssignal um, das dem Fotostrom entspricht. Dieser Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis 320 gibt das Spannungssignal in den Puffer 330 ein.
Der Puffer 330 gibt das eingegebene Spannungssignal an den Subtrahierer 340 aus. Mit diesem Puffer 330 kann eine Antriebskraft zum Antrieben einer Nachstufe erhöht werden. Ferner kann mit dem Puffer 330 eine Isolation von Rauschen aufgrund eines Schaltvorgangs bei der Nachstufe sichergestellt werden.
Der Subtrahierer 340 bestimmt eine Änderungsmenge eines Korrektursignals durch Subtraktion. Dieser Subtrahierer 340 liefert die Änderungsmenge als ein differentielles Signal an den Quantisierer 350.
Der Quantisierer 350 wandelt (mit anderen Worten quantisiert) ein analoges differentielles Signal in ein digitales Detektionssignal um, indem er das differentielle Signal mit einer vorbestimmten Schwelle vergleicht. Dieser Quantisierer 350 vergleicht das differentielle Signal mit sowohl der oberen Grenzschwelle als auch der unteren Grenzschwelle und versorgt den Transferschaltkreis 360 mit Zwei-Bit-Detektionssignalen als das Vergleichsergebnis davon. Es ist anzumerken, dass der Quantisierer 350 ein Beispiel für einen Komparator ist, der in dem Schutzumfang der Ansprüche definiert ist.
Der Transferschaltkreis 360 transferiert das Detektionssignal an den Signalverarbeitungsschaltkreis 240 gemäß einem Spaltenansteuerungssignal von dem Spaltenansteuerungsschaltkreis 252.
Ferner beinhaltet der Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis 320 n-Typ-Transistoren 321 und 322 und einen p-Typ-Transistor 323. Ein Metall-Oxid-Halbleiter(MOS)-Transistor wird zum Beispiel als jene Transistoren verwendet.
Eine Source des n-Typ-Transistors 321 ist mit einer Kathode der Fotodiode 311 verbunden und ein Drain des n-Typ-Transistors 321 ist mit einem Anschluss mit einer Leistungsversorgungsspannung VDD1 verbunden. Der p-Typ-Transistor 323 und der n-Typ-Transistor 322 sind zwischen einem Anschluss mit einer Leistungsversorgungsspannung VDD2 und einem Anschluss mit einem Referenzpotential (z. B. einem Massepotential GND) in Reihe verbunden. Ferner ist ein Verbindungspunkt zwischen dem p-Typ-Transistor 323 und dem n-Typ-Transistor 322 mit einem Gate des n-Typ-Transistors 321 und einem Eingangsanschluss des Puffers 330 verbunden. Ferner wird eine vorbestimmte Vorspannung Vblog an ein Gate des p-Typ-Transistors 323 angelegt.
Der Drain des n-Typ-Transistors 321 und ein Drain des n-Typ-Transistors 322 sind mit einer Seite einer Leistungsversorgung verbunden und ein solcher Schaltkreis wird als Source-Folger bezeichnet. Der n-Typ-Transistor 321 dieser Transistoren wandelt einen Fotostrom in eine Spannung zwischen dem Gate und der Source um. Der n-Typ-Transistor 322 verstärkt eine Spannung zwischen einem Gate mit einem Potential, das von dem Fotostrom abhängt, und einer Source mit dem Referenzpotential (z. B. Massepotential GND) und gibt die verstärkte Spannung von dem Drain aus. Ferner liefert der p-Typ-Transistor 323 einen Konstantstrom an den n-Typ-Transistor 322. Mit einer solchen Konfiguration wird der Fotostrom von der Fotodiode 311 in das Spannungssignal umgewandelt.
Es ist anzumerken, dass der n-Typ-Transistor 321 ein Beispiel für einen Umwandlungstransistor ist, der in dem Schutzumfang der Ansprüche definiert ist, und der n-Typ-Transistor 322 ein Beispiel für einen Verstärkungstransistor ist, der in dem Schutzumfang der Ansprüche definiert ist.
Ferner sind die Fotodiode 311 und die n-Typ-Transistoren 321 und 322 auf der Lichtempfangsplatine 201 angeordnet und sind die dem p-Typ-Transistor 323 folgenden Schaltkreise in der Leiterplatte 202 angeordnet.
Dann liefert der Negativpotentialversorgungsabschnitt 230 ein negatives Potential Vn, das niedriger als das Referenzpotential (z. B. Massepotential GND) ist, an ein p-Wannengebiet der Lichtempfangsplatine 201. Die Fotodiode 311 ist in diesem p-Wannengebiet eingebettet. Ferner sind Back-Gates (Bulks) der n-Typ-Transistoren 321 und 322 in diesem Gebiet gebildet. Daher kann das negative Potential Vn durch Liefern des negativen Potentials Vn an das p-Wannengebiet an eine Anode der Fotodiode 311 und die jeweiligen Back-Gates der n-Typ-Transistoren 321 und 322 geliefert werden.
Durch Einstellen, dass die Anode der Fotodiode 311 das negative Potential Vn aufweist, wird die Rückwärtsvorspannung der Fotodiode 311 im Vergleich zu dem Fall, in dem dieses Potential auf das Referenzpotential eingestellt wird, größer. Mit dieser Einstellung wird die Empfindlichkeit der Fotodiode 311 erhöht und kann der Dunkelstrom reduziert werden. Durch das Einstellen der Back-Gates der n-Typ-Transistoren 321 und 322 so, dass sie das negative Potential Vn aufweisen, ist ferner eine Schwellenspannung jedes Transistors aufgrund eines Platinenvorspannungseffekts im Vergleich zu dem Fall, in dem diese Potentiale auf das Referenzpotential eingestellt werden, höher. Mit dieser Einstellung ist es möglich, zu verhindern, dass die Spannungen zwischen den Gates zu den Sources jener Transistoren gleich oder niedriger als null sind. Wenn die Spannungen zwischen den Gates zu den Sources gleich oder kleiner als null sind, kann es aufgrund der Schaltkreiskonfiguration des Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreises 320 unmöglich sein, eine normale Ausgabe zu erhalten. Daher kann eine solche Situation unterdrückt werden, indem das negative Potential Vn bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann die Signalqualität des Detektionssignals aufgrund der erhöhten Empfindlichkeit der Fotodiode 311, des reduzierten Dunkelstroms und der höheren Schwellenspannung verbessert werden.
Die n-Typ-Transistoren, die in den Schaltkreisen bei der dem Puffer 330 folgenden Nachstufe enthalten sind, können auch in dem p-Wannengebiet mit dem negativen Potential Vn angeordnet sein. Selbst wenn eine solche Konfiguration eingesetzt wird, ist es schwierig, den Effekt hinsichtlich der Charakteristiken zu erhalten, die in dem Zusammenhang des Strom-zu-Spannung-Umwandlungsvorgangs beschrieben wurden. Ferner ist es typischerweise wünschenswert, dass der Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis 320 isoliert ist, während die Schaltkreise bei der Nachstufe mit einer großen Amplitude oder einem High-Logikpegel betrieben werden. Es ist dementsprechend grundsätzlich zu bevorzugen, eine Konfiguration bereitzustellen, in dem das p-Wannengebiet auf der Lichtempfangsseite von den Schaltkreisen bei der Nachstufe separiert ist.
Ferner beinhaltet der Puffer 330 p-Typ-Transistoren 331 und 332. MOS-Transistoren werden zum Beispiel als jene Transistoren verwendet.
Die p-Typ-Transistoren 331 und 332 sind zwischen einem Anschluss mit der Leistungsversorgungsspannung VDD2 und einem Anschluss mit dem Referenzpotential (z. B. GND) in Reihe verbunden. Ferner wird eine vorbestimmte Vorspannung Vbsf an ein Gate des p-Typ-Transistors 331 angelegt. Ein Gate des p-Typ-Transistors 332 ist mit einem Ausgangsanschluss des Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreises 320 verbunden. Dann wird das Spannungssignal von einem Verbindungspunkt zwischen den p-Typ-Transistoren 331 und 332 an den Subtrahierer 340 ausgegeben.
Der Subtrahierer 340 beinhaltet Kondensatoren 341 und 343, p-Typ-Transistoren 342 und 344 und einen n-Typ-Transistor 345.
Der p-Typ-Transistor 344 und der n-Typ-Transistor 345 sind zwischen einem Anschluss mit der Leistungsversorgungsspannung VDD2 und einem Anschluss mit dem Referenzpotential in Reihe verbunden. Durch Festlegen eines Gates des p-Typ-Transistors 344 als ein Eingangsanschluss und eines Verbindungspunkts zwischen dem p-Typ-Transistor 344 und dem n-Typ-Transistor 345 als ein Ausgangsanschluss fungieren der p-Typ-Transistor 344 und der n-Typ-Transistor 345 als ein Inverter, der ein Eingangssignal invertiert.
Ein Ende des Kondensators 341 ist mit einem Ausgangsanschluss des Puffers 330 verbunden und das andere Ende des Kondensators 341 ist mit einem Eingangsanschluss des Inverters (d. h. dem Gate des p-Typ-Transistors 344) verbunden. Der Kondensator 343 ist mit dem Inverter parallel verbunden. Der p-Typ-Transistor 342 öffnet/schließt einen Pfad zum Verbinden beider Enden des Kondensators 343 miteinander gemäß einem Zeilenansteuerungssignal.
Wenn der p-Typ-Transistor 342 eingeschaltet wird, wird ein Spannungssignal V_Anf an einer Seite des Kondensators 341 eingegeben, die näher zu dem Puffer 330 ist, und ist eine gegenüberliegende Seite davon ein virtueller Masseanschluss. Der Einfachheit halber wird das Potential des virtuellen Masseanschlusses auf null gesetzt. Zu dieser Zeit wird unter der Annahme, dass die Kapazität des Kondensators 341 C1 ist, ein in dem Kondensator 341 akkumuliertes Potential Q_Anf als ein Ausdruck unten ausgedrückt. Andererseits werden beide Enden des Kondensators 343 kurzgeschlossen und dementsprechend ist die akkumulierte elektrische Ladung null.
[Math. 1] $Q_{Anf} = C 1 \times V_{Anf}$
Als Nächstes wird unter der Annahme eines Falls, in dem der p-Typ-Transistor 342 ausgeschaltet wird und sich eine Spannung auf der Seite des Kondensators 341, die näher zu dem Puffer 330 ist, ändert und V_Danach wird, die in dem Kondensator 341 akkumulierte elektrische Ladung Q_Danach als ein Ausdruck unten ausgedrückt.
[Math. 2] $Q_{Danach} = C 1 \times V_{Danach}$
Andererseits wird unter der Annahme, dass eine Ausgangsspannung V_Out ist, die in dem Kondensator 343 akkumulierte elektrische Ladung Q2 als ein Ausdruck unten ausgedrückt.
[Math. 3] $Q2 = - C 2 \times V_{Out}$
Zu dieser Zeit ändert sich eine gesamte elektrische Ladungsmenge der Kondensatoren 341 und 343 nicht und dementsprechend wird ein Ausdruck unten eingerichtet.
[Math. 4] $Q_{Anf} = Q_{Danach} + Q 2$
Wenn Ausdruck 4 durch Einsetzen der Ausdrücke 1 bis 3 in Ausdruck 4 modifiziert wird, wird ein Ausdruck unten erhalten.
[Math. 5] $V_{out} = - (C 1 / C 2) \times (V_{Danach} - V_{Anf})$
Ausdruck 5 drückt eine Subtraktionsoperation des Spannungssignals aus und die Verstärkung, die ein Subtraktionsergebnis ist, ist C1/C2. Es ist typischerweise wünschenswert, die Verstärkung zu maximieren. Daher ist es zu bevorzugen, C1 groß und C2 klein festzulegen. Wenn jedoch C2 zu klein ist, nimmt das kTC- Rauschen zu und kann eine Rauschcharakteristik verschlechtert werden. Daher ist eine Reduzierung der Kapazität von C2 auf einen solchen Bereich beschränkt, für den das Rauschen zugelassen sein kann. Ferner ist der Subtrahierer 340 in jedem effektiven Pixel 310 bereitgestellt. Daher ist die Fläche für die Kapazität C1 und C2 beschränkt. In Anbetracht dieser Umstände wird C1 zum Beispiel auf einen Wert von 20 bis 200 Femtofarad (fF) eingestellt und wird C2 auf einen Wert von 1 bis 20 Femtofarad (fF) eingestellt.
Der Quantisierer 350 beinhaltet p-Typ-Transistoren 351 und 353 und n-Typ-Transistoren 352 und 354. MOS-Transistoren werden zum Beispiel als jene Transistoren verwendet.
Der p-Typ-Transistor 351 und der n-Typ-Transistor 352 sind zwischen einem Anschluss mit der Leistungsversorgungsspannung VDD2 und einem Anschluss mit dem Referenzpotential in Reihe verbunden. Der p-Typ-Transistor 353 und der n-Typ-Transistor 354 sind auch zwischen einem Anschluss mit der Leistungsversorgungsspannung VDD2 und einem Anschluss mit dem Referenzpotential in Reihe verbunden. Ferner sind Gates der p-Typ-Transistoren 351 und 353 mit einem Ausgangsanschluss des Subtrahierers 340 verbunden. Eine Vorspannung Vbon, die eine obere Grenzschwelle angibt, wird an ein Gate des n-Typ-Transistors 352 angelegt. Eine Vorspannung Vboff, die eine untere Grenzschwelle angibt, wird an ein Gate des n-Typ-Transistors 354 angelegt.
Ein Verbindungspunkt zwischen dem p-Typ-Transistor 351 und dem n-Typ-Transistor 352 ist mit dem Transferschaltkreis 360 verbunden und eine Spannung dieses Verbindungspunktes wird als das Ein-Ereignis-Detektionssignal VCH ausgegeben. Ein Verbindungspunkt zwischen dem p-Typ-Transistor 353 und dem n-Typ-Transistor 354 ist auch mit dem Transferschaltkreis 360 verbunden und eine Spannung dieses Verbindungspunktes wird als das Aus-Ereignis-Detektionssignal VCL ausgegeben. Mit einer solchen Verbindung gibt der Quantisierer 350 das Ein-Ereignis-Detektionssignal VCH mit einem High-Pegel aus, falls das differentielle Signal die obere Grenzschwelle überschreitet, und gibt das Aus-Ereignis-Detektionssignal VCL mit einem Low-Pegel aus, falls das differentielle Signal niedriger als die untere Grenzschwelle wird.
Es ist anzumerken, dass, obwohl die Fotodiode 311 und ein Teil des Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreises 320 in der Lichtempfangsplatine 201 angeordnet sind und die Schaltkreise der Nachstufe davon in der Leiterplatte 202 angeordnet sind, die Schaltkreise, die in den jeweiligen Chips angeordnet sind, nicht auf diese Konfiguration beschränkt sind. Zum Beispiel können die Fotodiode 311 und der gesamte Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis 320 in der Lichtempfangsplatine 201 angeordnet sein und können andere Schaltkreise in der Leiterplatte 202 angeordnet sein. Ferner können die Fotodiode 311, der Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis 320 und der Puffer 330 in der Lichtempfangsplatine 201 angeordnet sein und können andere Schaltkreise in der Leiterplatte 202 angeordnet sein. Ferner können die Fotodiode 311, der Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis 320, der Puffer 330 und der Kondensator 341 in der Lichtempfangsplatine 201 angeordnet sein und können andere Schaltkreise in der Leiterplatte 202 angeordnet sein. Ferner können die Fotodiode 311, der Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis 320, der Puffer 330, der Subtrahierer 340 und der Quantisierer 350 in der Lichtempfangsplatine 201 angeordnet sein und können andere Schaltkreise in der Leiterplatte 202 angeordnet sein.
8 ist ein Beispiel für eine Querschnittsansicht der effektiven Pixel 310 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie. In jedem p-Wannengebiet der Lichtempfangsplatine 201 ist die Fotodiode 311 eingebettet und sind die Back-Gates der n-Typ-Transistoren 321 und 322 gebildet. Der Drain des n-Typ-Transistors 321 wird mit der Leistungsversorgungsspannung VDD1 versorgt und das Potential der Source des n-Typ-Transistors 322 ist das Referenzpotential (z. B. GND). Ferner sind die p-Wannengebiete der angrenzenden effektiven Pixels 310 voneinander bei der lang-kurz-gestrichelten Linie separiert.
Durch Versorgen des Back-Gates (Bulk) des n-Typ-Transistors 321 mit dem negativen Potential Vn wird im Vergleich zu einem Fall, bei dem das Referenzpotential angelegt wird, eine hohe Spannung zwischen dem Drain und dem Back-Gate angelegt. Typischerweise ist es hinsichtlich der Ausgabe des Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreises 320 wünschenswert, einen Betrieb mit großer Amplitude zum Erweitern des Dynamikumfangs zu erreichen, und ist es schwierig, die Leistungsversorgungsspannung VDD2 bei der Nachstufe zu verringern. Jedoch wird der Dynamikumfang hinsichtlich der Leistungsversorgungsspannung VDD1 nicht stark beeinflusst. Daher ist es wünschenswert, die Leistungsversorgungsspannung VDD1 niedriger als die Leistungsversorgungsspannung VDD2 einzustellen.
Der Fotostrom von sämtlichen effektiven Pixeln 310 fließt in den Negativpotentialversorgungsabschnitt 230. Falls ein IR-Abfall einen Potentialgradienten in der Pixelebene verursacht, können die Pixelcharakteristiken selbst ebenfalls in der Ebene auf eine Weise variiert werden, die von dem IR-Abfall abhängt. Daher ist es zu bevorzugen, den negativen Potentialgradienten in der Pixelebene zu beseitigen, indem Via-Löcher bei mehreren Positionen der Lichtempfangsplatine 201 und der Leiterplatte 202 angeordnet werden.
Wie oben beschrieben, können gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Technologie die Rückwärtsvorspannung der Fotodiode 311 und die Schwellenspannung erhöht werden, indem das negative Potential Vn an die Anode der Fotodiode 311 und das Back-Gate des n-Typ-Transistors 321 oder dergleichen geliefert wird. Mit der erhöhten Rückwärtsvorspannung kann die Empfindlichkeit der Fotodiode 311 verbessert werden und kann der Dunkelstrom reduziert werden. Ferner kann mit der erhöhten Schwellenspannung eine Situation unterdrückt werden, in der es unmöglich sein kann, eine normale Ausgabe zu erhalten. Daher kann die Signalqualität des Detektionssignals verbessert werden.
[Modifiziertes Beispiel]
Bei der oben erwähnten Ausführungsform liefert der Negativpotentialversorgungsabschnitt 230 das negative Potential Vn an sämtliche Pixel. Jedoch kann der Leistungsverbrauch mit zunehmender Anzahl an Pixeln zunehmen. Ein Festkörperbildaufnahmeelement 200 gemäß diesem modifizierten Beispiel unterscheidet sich von der oben erwähnten Ausführungsform darin, dass das Lichtabschirmungspixel nicht mit dem negativen Potential Vn versorgt wird.
9 ist ein Beispiel für eine Draufsicht eines Pixelarrayabschnitts 300 in dem modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Technologie. Dieser Pixelarrayabschnitt 300 beinhaltet einen Lichtempfangsabschnitt 220 und einen Adressenereignisdetektionsabschnitt 260, die aufeinandergestapelt sind. Der Pixelarrayabschnitt 300 beinhaltet horizontale Lichtabschirmungspixelgebiete 301 und 303 und ein Effektives-Pixel-Gebiet 302.
Die mehreren effektiven Pixel 310 sind in einer Matrixform in dem Effektives-Pixel-Gebiet 302 angeordnet. Licht wird in jenen Pixeln nicht abgeschirmt.
Andererseits sind mehrere Lichtabschirmungspixel 315 in einer Matrixform in jedem der horizontalen Lichtabschirmungspixelgebiete 301 und 303 angeordnet. Licht wird in jenen Pixeln abgeschirmt. Ferner werden den Lichtabschirmungspixeln 315 innerhalb der horizontalen Lichtabschirmungspixelgebiete 301 und 303 Spaltenadressen zugewiesen, die von jenen der effektiven Pixel 310 verschieden sind. Ferner ist eine Schaltkreiskonfiguration der Lichtabschirmungspixel 315 den effektiven Pixeln 310 ähnlich.
Der Negativpotentialversorgungsabschnitt 230 liefert ein negatives Potential Vn1 an das p-Wannengebiet des effektiven Pixels 310. Andererseits liefert der Negativpotentialversorgungsabschnitt 230 ein Potential Vn2, wie etwa das Referenzpotential (GND), an die p-Wannengebiete der Lichtabschirmungspixel 315.
Der Signalverarbeitungsschaltkreis 240 und die Schaltkreise bei der Nachstufe davon bestimmen eine Dunkelstrommenge basierend auf Pixelsignalen von den Lichtabschirmungspixeln 315 und entfernen den Dunkelstrom in Pixelsignalen von den effektiven Pixeln 310.
Es ist anzumerken, dass, obwohl die horizontalen Lichtabschirmungspixelgebiete 301 und 303 angeordnet sind, anstelle der horizontalen Lichtabschirmungspixelgebiete 301 und 303 ein vertikales Lichtabschirmungspixelgebiet 304 angeordnet sein kann, wie in 10 veranschaulicht ist. Den Lichtabschirmungspixeln 315 innerhalb dieses vertikalen Lichtabschirmungspixelgebiets 304 werden Zeilenadressen zugewiesen, die von jenen der effektiven Pixel 310 verschieden sind. Ferner können sowohl die horizontalen Lichtabschirmungspixelgebiete 301 und 303 als auch das vertikale Lichtabschirmungspixelgebiet 304 angeordnet werden.
Wie oben beschrieben, liefert gemäß dem modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Technologie der Negativpotentialversorgungsabschnitt 230 das negative Potential Vn1 nur an die effektiven Pixel 310 aller Pixel. Der Leistungsverbrauch kann dementsprechend im Vergleich zu dem Fall, bei dem das negative Potential Vn1 an sämtliche Pixel geliefert wird, reduziert werden.
<Anwendungsbeispiel auf ein bewegliches Objekt>
Die Technologie (vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Produkte angewandt werden. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Vorrichtung realisiert werden, die auf einer beliebigen Art eines beweglichen Objekts, wie etwa einem Auto, einem Elektroauto, einem Hybridelektroauto, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer „Personal Mobility“-Vorrichtung, einem Luftfahrzeug, einer Drohne, einem Schiff und einem Roboter, montiert ist.
11 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems als ein Beispiel für ein Mobilkörpersteuersystem darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann.
Das Fahrzeugsteuersystems 12000 beinhaltet mehrere elektronische Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetz 12001 miteinander verbunden sind. Bei dem in 11 dargestellten Beispiel beinhaltet das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Fahrsystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020 eine Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030, eine Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Außerdem sind ein Mikrocomputer 12051, ein Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 und eine fahrzeugmontierte Netzschnittstelle (SST) 12053 als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 veranschaulicht.
Die Fahrsystemsteuereinheit 12010 steuert den Betrieb von Vorrichtungen mit Bezug auf das Antriebssystem des Fahrzeugs gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Zum Beispiel fungiert die Fahrsystemsteuereinheit 12010 als eine Steuervorrichtung für eine Antriebskrafterzeugungsvorrichtung zum Erzeugen der Antriebskraft des Fahrzeugs, wie etwa einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft an Räder, einen Lenkmechanismus zum Anpassen des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zum Erzeugen der Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen.
Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert den Betrieb verschiedener Arten von Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie bereitgestellt sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 fungiert zum Beispiel als eine Steuervorrichtung eines schlüssellosen Zugangssystems, eines Smart-Schlüssel-Systems, einer elektrischen Fensterhebervorrichtung oder verschiedener Arten von Lampen, wie etwa eines Scheinwerfers, einer Rückleuchte, eines Bremslichts, eines Fahrtrichtungssignals, eines Nebellichts oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer mobilen Vorrichtung übertragen werden, als eine Alternative zu einem Schlüssel oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 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 Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert Informationen über den Außenbereich des Fahrzeugs einschließlich des Fahrzeugsteuersystems 12000. Zum Beispiel ist die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 mit einem Bildgebungsabschnitt 12031 verbunden. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 bewirkt, dass der Bildgebungsabschnitt 12031 ein Bild des Außenbereichs des Fahrzeugs bildlich erfasst, und empfängt das bildlich erfasste Bild. Basierend auf dem empfangenen Bild kann die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts, wie etwa eines Menschen, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Zeichens, eines Symbols auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren einer Entfernung zu diesen durchführen.
Der Bildgebungsabschnitt 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der ein elektrisches Signal ausgibt, das einer empfangenen Lichtmenge des Lichts entspricht. Der Bildgebungsabschnitt 12031 kann das elektrische Signal als ein Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Informationen über einen gemessenen Abstand ausgeben. Außerdem kann das Licht, das durch den Bildgebungsabschnitt 12031 empfangen wird, sichtbares Licht sein oder kann nichtsichtbares Licht, wie etwa Infrarotstrahlen oder dergleichen, sein.
Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 detektiert Informationen über den Innenbereich des Fahrzeugs. Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 ist zum Beispiel mit einem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 verbunden, der den Zustand eines Fahrers detektiert. Der Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 beinhaltet zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer bildlich erfasst. Basierend auf Detektionsinformationen, die von dem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 eingegeben werden, kann die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen, oder kann bestimmen, ob der Fahrer döst.
Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuersollwert für die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung basierend auf den Informationen über den Innenbereich oder den Außenbereich des Fahrzeugs berechnen, wobei die Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erfasst werden, und einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeben. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die zum Implementieren von Funktionen eines Fahrassistenzsystems (FAS) vorgesehen ist, dessen Funktionen eine Kollisionsvermeidung oder Stoßabschwächung für das Fahrzeug, eine Folgefahrt basierend auf einem Folgeabstand, eine Fahrt mit Geschwindigkeitsbeibehaltung, eine Fahrzeugkollisionswarnung, eine Fahrzeugspurverlassenwarnung oder dergleichen beinhalten.
Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die für automatisches Fahren, was bewirkt, dass das Fahrzeug autonom ohne Abhängigkeit von der Bedienung des Fahrers fährt, oder dergleichen vorgesehen ist, indem die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen basierend auf den Informationen über den Außenbereich oder den Innenbereich des Fahrzeugs gesteuert werden, wobei die Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden.
Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerbefehl an die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 basierend auf den Informationen über den Außenbereich des Fahrzeugs ausgeben, wobei die Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 erhalten werden. Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel eine kooperative Steuerung durchführen, die auf das Verhindern einer Blendung abzielt, indem der Scheinwerfer so gesteuert wird, dass er zum Beispiel von einem Fernlicht zu einem Abblendlicht gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeuges oder eines entgegenkommenden Fahrzeuges wechselt, welches durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert wird.
Der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 überträgt ein Ausgabesignal eines Tons und/oder eines Bildes an eine Ausgabevorrichtung, die dazu in der Lage ist, visuell oder akustisch Informationen einem Insassen des Fahrzeuges oder dem Außenbereich des Fahrzeugs mitzuteilen. Bei dem Beispiel aus 11 sind ein Audiolautsprecher 12061, ein Anzeigeabschnitt 12062 und ein Instrumentenfeld 12063 als die Ausgabevorrichtung veranschaulicht. Der Anzeigeabschnitt 12062 kann zum Beispiel eine On-Board-Anzeige und/oder eine Head-Up-Anzeige beinhalten.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Installationsposition des Bildgebungsabschnitts 12031 darstellt.
In 12 beinhaltet der Bildgebungsabschnitt 12031 Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
Die Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind zum Beispiel bei Positionen an einem Vorderende, Seitenspiegeln, einem hinteren Stoßfänger und einer Hecktür des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position auf einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Der Bildgebungsabschnitt 12101, der an dem Vorderende bereitgestellt ist, und der Bildgebungsabschnitt 12105, der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs bereitgestellt ist, erhalten hauptsächlich ein Bild der Vorderseite des Fahrzeugs 12100. Die Bildgebungsabschnitte 12102 und 12103, die an den Seitenspiegeln bereitgestellt sind, erhalten hauptsächlich ein Bild der Seiten des Fahrzeugs 12100. Der Bildgebungsabschnitt 12104, der bei dem hinteren Stoßfänger oder der Hecktür bereitgestellt ist, erhält hauptsächlich ein Bild der Hinterseite des Fahrzeugs 12100. Der Bildgebungsabschnitt 12105, der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs bereitgestellt ist, wird hauptsächlich dazu verwendet, ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, ein Signal, ein Verkehrszeichen, eine Fahrbahn oder dergleichen zu detektieren.
Übrigens stellt 12 ein Beispiel für Fotografierbereiche der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 dar. Ein Bildgebungsbereich 12111 repräsentiert den Bildgebungsbereich des an dem Vorderende bereitgestellten Bildgebungsabschnitts 12101. Die Bildgebungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren jeweils die Bildgebungsbereiche der Bildgebungsabschnitte 12102 und 12103, die an den Seitenspiegeln bereitgestellt sind. Ein Bildgebungsbereich 12114 repräsentiert den Bildgebungsbereich des Bildgebungsabschnitts 12104, der an dem hinteren Stoßfänger oder der Hecktür bereitgestellt ist. Ein wie von oben gesehenes Vogelperspektivenbild des Fahrzeugs 12100 wird zum Beispiel durch Überlagern von Bilddaten, die durch die Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 abgebildet werden, erhalten.
Wenigstens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Funktion des Erhaltens von Abstandsinformationen aufweisen. Zum Beispiel kann wenigstens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus mehreren Bildgebungselementen besteht, oder kann ein Bildgebungselement mit Pixeln zur Phasendifferenzdetektion sein.
Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Bildgebungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (relative Geschwindigkeit bezüglich des Fahrzeugs 12100) basierend auf den Abstandsinformationen, die von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhalten werden, bestimmen und dadurch ein nächstes dreidimensionales Objekt, das insbesondere auf einem Bewegungspfad des Fahrzeugs 12100 vorhanden ist und das im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit fährt (zum Beispiel gleich oder größer als 0 km/h) als ein vorausfahrendes Fahrzeug extrahieren. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 einen Folgeabstand, der zu dem vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten ist, im Voraus einstellen und kann eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Folgestoppsteuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Folgestartsteuerung) oder dergleichen durchführen. Es ist dementsprechend möglich, eine kooperative Steuerung durchzuführen, die auf das automatische Fahren abzielt, das bewirkt, dass das Fahrzeug autonom ohne Abhängigkeit von einer Bedienung des Fahrers oder dergleichen fährt.
Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 dreidimensionale Objektdaten über dreidimensionale Objekte in dreidimensionale Objektdaten eines zweidrädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs mit Standardgröße, eines Fahrzeugs mit großer Größe, eines Fußgängers, eines Strommastes und anderer dreidimensionaler Objekte basierend auf den Entfernungsinformationen, die von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhalten werden, klassifizieren, die klassifizierten dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und die extrahierten dreidimensionalen Objektdaten für eine automatische Vermeidung eines Hindernisses verwenden. Zum Beispiel identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 herum als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 visuell erkennen kann, und Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 schwer visuell erkennen kann. Dann bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko für eine Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich einem oder höher als ein festgelegter Wert ist und es dementsprechend eine Möglichkeit einer Kollision gibt, gibt der Mikrocomputer 12051 eine Warnung an den Fahrer über den Audiolautsprecher 12061 oder den Anzeigeabschnitt 12062 aus und führt eine erzwungene Verlangsamung oder eine Ausweichlenkung über die Antriebssystemsteuereinheit 12010 durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch während des Fahrens beim Vermeiden einer Kollision helfen.
Wenigstens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel einen Fußgänger erkennen, indem er bestimmt, ob es einen Fußgänger in bildlich erfassten Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 gibt. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird zum Beispiel durch eine Prozedur zum Extrahieren von charakteristischen Punkten in den bildlich erfassten Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und eine Prozedur zum Bestimmen durchgeführt, ob es der Fußgänger ist oder nicht, indem eine Musterabgleichverarbeitung an einer Reihe von charakteristischen Punkten durchgeführt wird, die die Kontur des Objekts repräsentieren. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass es in den bildlich erfassten Bildern der Bildaufnahmeabschnitte 12101 bis 12104 einen Fußgänger gibt, und dementsprechend den Fußgänger erkennt, steuert der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 den Anzeigeabschnitt 12062 derart, dass eine quadratische Konturlinie zur Hervorhebung so angezeigt wird, dass sie auf dem erkannten Fußgänger überlagert wird. Der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 kann den Anzeigeabschnitt 12062 auch so steuern, dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, bei einer gewünschten Position angezeigt wird.
Zuvor wurde das Beispiel des Fahrzeugsteuersystems, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann, beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf den Bildgebungsabschnitt 12031 der oben beschriebenen Konfigurationen angewandt werden. Insbesondere kann die Bildaufnahmeeinrichtung 100 aus 1 auf den Bildgebungsabschnitt 12031 angewandt werden. Durch Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf den Bildgebungsabschnitt 12031 kann die Signalqualität des Detektionssignals verbessert werden. Daher kann die Genauigkeit der Bilderkennung oder dergleichen unter Verwendung eines Detektionssignals verbessert werden.
Es wird angemerkt, dass die oben erwähnten Ausführungsformen Beispiele zum Ausführen der vorliegenden Technologie bereitstellen und die Gegenstände in den Ausführungsformen und die erfindungsspezifischen Gegenstände in dem Schutzumfang der Ansprüche assoziiert sind. Gleichermaßen weisen die erfindungsspezifischen Gegenstände in dem Schutzumfang der Ansprüche und die Gegenstände in den Ausführungsformen der vorliegenden Technologie, die durch die identischen Namen bezeichnet sind, eine Entsprechung auf. Es ist anzumerken, dass die vorliegende Technologie nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist und ausgeführt werden kann, indem verschiedene Modifikationen an den Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne von ihrem Wesen abzuweichen.
Es ist anzumerken, dass die in der Beschreibung beschriebenen Effekte lediglich beispielhaft sind und nicht beschränkend sind und andere Effekte bereitgestellt werden können.
Es sollte angemerkt werden, dass die vorliegende Technologie die folgenden Konfigurationen annehmen kann.

(1) Ein Festkörperbildaufnahmeelement, das Folgendes beinhaltet:
- eine Fotodiode, die zum Umwandeln von einfallendem Licht in einen Fotostrom konfiguriert ist;
- einen Verstärkungstransistor, der zum Verstärken einer Spannung zwischen einem Gate mit einem Potential, das von dem Fotostrom abhängt, und einer Source mit einem vorbestimmten Referenzpotential und Ausgeben der verstärkten Spannung von einem Drain konfiguriert ist; und
- einen Potentialversorgungsabschnitt, der zum Versorgen einer Anode der Fotodiode und eines Back-Gates des Verstärkungstransistors mit einem vorbestimmten Potential, das niedriger als das Referenzpotential ist, konfiguriert ist.
(2) Das Festkörperbildaufnahmeelement nach (1), das ferner Folgendes beinhaltet:
- einen Umwandlungstransistor, der zum Umwandeln des Fotostroms in eine Spannung zwischen einem Gate und einer Source konfiguriert ist, wobei
- der Umwandlungstransistor eine Source beinhaltet, die mit einer Kathode der Fotodiode und dem Gate des Verstärkungstransistors verbunden ist, und
- der Drain des Verstärkungstransistors mit dem Gate des Umwandlungstransistors verbunden ist.
(3) Das Festkörperbildaufnahmeelement nach (2), wobei die Fotodiode und der Verstärkungstransistor in sowohl einem effektiven Pixel, in dem Licht nicht abgeschirmt wird, als auch einem Lichtabschirmungspixel, in dem Licht abgeschirmt wird, angeordnet sind, und der Potentialversorgungsabschnitt die Anode der Fotodiode, die dem effektiven Pixel entspricht, mit dem vorbestimmten Potential versorgt und die Anode der Fotodiode, die dem Lichtabschirmungspixel entspricht, mit dem Referenzpotential versorgt.
(4) Das Festkörperbildaufnahmeelement nach (2) oder (3), wobei die Fotodiode, der Umwandlungstransistor und der Verstärkungstransistor auf einer vorbestimmten Lichtempfangsplatine angeordnet sind, und der Potentialversorgungsabschnitt die Lichtempfangsplatine mit der vorbestimmten Spannung versorgt.
(5) Das Festkörperbildaufnahmeelement nach (4), das ferner Folgendes beinhaltet:
- einen Puffer, der zum Ausgeben eines Spannungssignals, das von dem Verstärkungstransistor ausgegeben wird, konfiguriert ist;
- einen Subtrahierer, der zum Verringern eines Pegels des Spannungssignals von dem Puffer konfiguriert ist; und
- einen Komparator, der zum Vergleichen des verringerten Spannungssignals mit einer vorbestimmten Schwelle konfiguriert ist.
(6) Das Festkörperbildaufnahmeelement nach (5), wobei der Umwandlungstransistor und der Verstärkungstransistor in einem Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis angeordnet sind, der zum Umwandeln des Fotostroms in das Spannungssignal konfiguriert ist, und der Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis eine Leistungsversorgungsspannung aufweist, die von einer Leistungsversorgungsspannung des Puffers, des Subtrahierers und des Komparators verschieden ist.
(7) Das Festkörperbildaufnahmeelement nach (5) oder (6), wobei der Puffer, der Subtrahierer und der Komparator wenigstens einen Teil beinhalten, der auf einer vorbestimmten Leiterplatte angeordnet ist, die auf die Lichtempfangsplatine gestapelt ist.
(8) Eine Bildaufnahmeeinrichtung, die Folgendes beinhaltet:
- eine Fotodiode, die zum Umwandeln von einfallendem Licht in einen Fotostrom konfiguriert ist;
- einen Verstärkungstransistor, der zum Verstärken einer Spannung zwischen einem Gate mit einem Potential, das von dem Fotostrom abhängt, und einer Source mit einem vorbestimmten Referenzpotential und Ausgeben der verstärkten Spannung von einem Drain konfiguriert ist;
- einen Potentialversorgungsabschnitt, der zum Versorgen einer Anode der Fotodiode und eines Back-Gates des Verstärkungstransistors mit einem vorbestimmten Potential, das niedriger als das Referenzpotential ist, konfiguriert ist; und
- einen Signalverarbeitungsschaltkreis, der zum Verarbeiten eines Signals, das von dem Verstärkungstransistor ausgegeben wird, konfiguriert ist.

Es versteht sich für einen Fachmann, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Teilkombinationen und Änderungen in Abhängigkeit von Gestaltungsanforderungen und anderen Faktoren auftreten können, insofern diese im Schutzumfang der angehängten Ansprüche oder deren Äquivalente liegen.
Bezugszeichenliste

100: Bildaufnahmeeinrichtung
110: Bildaufnahmelinse
120: Speicherungseinheit
130: Steuereinheit
200: Festkörperbildaufnahmeelement
201: Lichtempfangsplatine
202: Leiterplatte
211, 212, 213, 231, 232, 233: Via-Loch-Anordnungsabschnitt
220: Lichtempfangsabschnitt
221: Lichtempfangsschaltkreis
230: Negativpotentialversorgungsabschnitt
240: Signalverarbeitungsschaltkreis
251: Zeilenansteuerungsschaltkreis
252: Spaltenansteuerungsschaltkreis
260: Adressenereignisdetektionsabschnitt
261: Adressenereignisdetektionsschaltkreis
300: Pixelarrayabschnitt
310: Effektives Pixel
311: Fotodiode
315: Lichtabschirmungspixel
320 321, 322, 345, 352, 354: Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis n-Typ-Transistor
323, 331, 332, 342, 344, 351, 353: p-Typ-Transistor
330: Puffer
340: Subtrahierer
341, 343: Kondensator
350: Quantisierer
360: Transferschaltkreis
12031: Bildgebungsabschnitt

Claims

Festkörperbildaufnahmeelement, das aufweist: eine Fotodiode, die zum Umwandeln von einfallendem Licht in einen Fotostrom konfiguriert ist; einen Verstärkungstransistor, der zum Verstärken einer Spannung zwischen einem Gate mit einem Potential, das von dem Fotostrom abhängt, und einer Source mit einem vorbestimmten Referenzpotential und Ausgeben der verstärkten Spannung von einem Drain konfiguriert ist; und einen Potentialversorgungsabschnitt, der zum Versorgen einer Anode der Fotodiode und eines Back-Gates des Verstärkungstransistors mit einem vorbestimmten Potential, das niedriger als das Referenzpotential ist, konfiguriert ist.
Festkörperbildaufnahmeelement nach Anspruch 1, das ferner aufweist: einen Umwandlungstransistor, der zum Umwandeln des Fotostroms in eine Spannung zwischen einem Gate und einer Source konfiguriert ist, wobei der Umwandlungstransistor eine Source beinhaltet, die mit einer Kathode der Fotodiode und dem Gate des Verstärkungstransistors verbunden ist, und der Drain des Verstärkungstransistors mit dem Gate des Umwandlungstransistors verbunden ist.
Festkörperbildaufnahmeelement nach Anspruch 2, wobei die Fotodiode und der Verstärkungstransistor in sowohl einem effektiven Pixel, in dem Licht nicht abgeschirmt wird, als auch einem Lichtabschirmungspixel, in dem Licht abgeschirmt wird, angeordnet sind, und der Potentialversorgungsabschnitt die Anode der Fotodiode, die dem effektiven Pixel entspricht, mit dem vorbestimmten Potential versorgt und die Anode der Fotodiode, die dem Lichtabschirmungspixel entspricht, mit dem Referenzpotential versorgt.
Festkörperbildaufnahmeelement nach Anspruch 2, wobei die Fotodiode, der Umwandlungstransistor und der Verstärkungstransistor auf einer vorbestimmten Lichtempfangsplatine angeordnet sind, und der Potentialversorgungsabschnitt die Lichtempfangsplatine mit der vorbestimmten Spannung versorgt.
Festkörperbildaufnahmeelement nach Anspruch 4, das ferner aufweist: einen Puffer, der zum Ausgeben eines Spannungssignals, das von dem Verstärkungstransistor ausgegeben wird, konfiguriert ist; einen Subtrahierer, der zum Verringern eines Pegels des Spannungssignals von dem Puffer konfiguriert ist; und einen Komparator, der zum Vergleichen des verringerten Spannungssignals mit einer vorbestimmten Schwelle konfiguriert ist.
Festkörperbildaufnahmeelement nach Anspruch 5, wobei der Umwandlungstransistor und der Verstärkungstransistor in einem Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis angeordnet sind, der zum Umwandeln des Fotostroms in das Spannungssignal konfiguriert ist, und der Strom-zu-Spannung-Umwandlungsschaltkreis eine Leistungsversorgungsspannung aufweist, die von einer Leistungsversorgungsspannung des Puffers, des Subtrahierers und des Komparators verschieden ist.
Festkörperbildaufnahmeelement nach Anspruch 5, wobei der Puffer, der Subtrahierer und der Komparator wenigstens einen Teil beinhalten, der auf einer vorbestimmten Leiterplatte angeordnet ist, die auf die Lichtempfangsplatine gestapelt ist.
Bildaufnahmeeinrichtung, die aufweist: eine Fotodiode, die zum Umwandeln von einfallendem Licht in einen Fotostrom konfiguriert ist; einen Verstärkungstransistor, der zum Verstärken einer Spannung zwischen einem Gate mit einem Potential, das von dem Fotostrom abhängt, und einer Source mit einem vorbestimmten Referenzpotential und Ausgeben der verstärkten Spannung von einem Drain konfiguriert ist; einen Potentialversorgungsabschnitt, der zum Versorgen einer Anode der Fotodiode und eines Back-Gates des Verstärkungstransistors mit einem vorbestimmten Potential, das niedriger als das Referenzpotential ist, konfiguriert ist; und einen Signalverarbeitungsschaltkreis, der zum Verarbeiten eines Signals, das von dem Verstärkungstransistor ausgegeben wird, konfiguriert ist.