DE112020005923T5 - Festkörper-bildgebungsvorrichtung und bildgebungsvorrichtung mit kombinierten dynamik-vision-sensor- und bildgebungsfunktionen - Google Patents

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Giri Mehta
Frederic Brady
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Abstract

Bereitgestellt wird eine Bildgebungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Bilderfassungspixeln und einer Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln. Jedes Bilderfassungspixel enthält ein fotoelektrisches Umwandlungselement und eine Erzeugungs-/Ausleseschaltung für Bildgebungssignale. Die Bilderfassungs-Ausleseschaltung kann von einer Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungselementen gemeinsam genutzt werden. Jedes Ereignisdetektionspixel enthält ein fotoelektrisches Umwandlungselement und eine Ereignisdetektions-Ausleseschaltung. Die Ereignisdetektions-Ausleseschaltung kann von einer Vielzahl fotoelektrischer Umwandlungselemente gemeinsam genutzt werden. Außerdem kann das fotoelektrische Umwandlungselement eines Ereignisdetektionspixels mit einer gemeinsam genutzten Erzeugungs-/Ausleseschaltung für Bildgebungssignale selektiv verbunden sein. Die Anzahl an Bilderfassungspixeln ist größer als die Anzahl an Ereignisdetektionspixeln. Außerdem kann der Bereich eines fotoelektrischen Umwandlungselements eines Ereignisdetektionspixels größer sein als der Bereich eines fotoelektrischen Umwandlungselements eines Bilderfassungspixels.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Bildgebungsvorrichtung mit sowohl Dynamik-Vision-Sensor- als auch Abbildungs- bzw. Bildgebungsfähigkeiten.
  • HINTERGRUND
  • In der verwandten Technik wurde eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung vom Synchronisationstyp, die Bilddaten synchron mit einem Synchronisationssignal wie etwa einem vertikalen Synchronisationssignal erfasst, in einer Bildgebungsvorrichtung und dergleichen verwendet. In der typischen Festkörper-Bildgebungsvorrichtung vom Synchronisationstyp ist es schwierig, Bilddaten für jede Periode des Synchronisationssignals (zum Beispiel alle 1/60 Sekunden) zu erfassen, und somit ist es schwierig, mit Fällen zurechtzukommen, in denen eine Verarbeitung mit relativ hoher Geschwindigkeit gefordert wird, wie etwa auf Gebieten, die eine Hochgeschwindigkeits- (z.B. Echtzeit-)Verarbeitung erfordern, wie etwa autonome Fahrzeuge, Robotik und dergleichen. In diesem Zusammenhang wird eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung vom Nicht-Synchronisationstyp vorgeschlagen, bei der eine Detektionsschaltung für jedes Pixel vorgesehen ist, um eine Situation, in der eine Lichtempfangsmenge einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, als ein Adressereignis in Echtzeit zu detektieren. Auf die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung vom Nicht-Synchronisationstyp, die das Adressereignis für jedes Pixel detektiert, wird auch als Dynamik-Vision-Sensor (DVS) verwiesen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Ein Sensor mit einer Kombination eines DVS und einer regulären Frame-basierten Abbildung bzw. Bildgebung kann unter Verwendung verschiedener Verfahren erreicht werden. Diese umfassen Vorrichtungen, die sich durch ein zeitbasiertes Auslesen unter Verwendung zusätzlicher Fotodioden auszeichnen, bekannt als Systeme mit asynchronen zeitbasierten Sensoren (A-TIS). Da ATIS-Systeme jedoch zwei Fotodioden pro Pixel erfordern, um einen Bildsensor und DVS-Signale bereitzustellen, leiden sie an einer verminderten Auflösung und Bildqualität im Vergleich zu Anordnungen, die keine zusätzlichen Fotodioden erfordern. Andere Vorrichtungen zeichnen sich durch Pixel aus, die Bildsensorsignale und Ereignissignale von Dynamik-Vision-Sensoren (DVS) unter Verwendung einer gemeinsamen Fotodiode bereitstellen, bekannt als DAVIS-Systeme (Dynamic and Active Pixel Vision Sensor). DAVIS-Systeme leiden jedoch an einer verringerten Empfindlichkeit aufgrund der Notwendigkeit, eine Interferenz zwischen den Bild- und Ereignisdetektionsfunktionen zu unterdrücken, da diese Funktionen nicht gut isoliert sind. Außerdem kann die Schwierigkeit beim Auslesen von DVS- und Aktivbildsensorsignalen den Dynamikbereich von DAVIS-Sensoren vermindern.
  • Daher stellt die vorliegende Offenbarung eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung und eine Bildgebungsvorrichtung bereit, die imstande sind, sowohl Bildgebungs- als auch Ereignisdetektionsfunktionen mit verbesserten Fähigkeiten zur Ereignisdetektion und verbesserter Lichtempfangseffizienz im Vergleich zu anderen Konfigurationen bereitzustellen.
  • LÖSUNG FÜR DAS PROBLEM
  • Gemäß Ausführungsformen und Aspekten der vorliegenden Offenbarung wird eine Bildgebungsvorrichtung bereitgestellt, die eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungsgebieten oder Pixeln, worauf hierin auch als Einheitspixel verwiesen wird, aufweist, die in einem Pixel-Array angeordnet sind. Zumindest einige der Pixel sind als Ereignisdetektionspixel konfiguriert, während andere der Pixel als Bildsensor- bzw. Bilderfassungs- oder Bildaufnahmepixel konfiguriert sind. Im Allgemeinen sind die Ereignisdetektionspixel zwischen den Bildaufnahmepixeln innerhalb des Pixel-Arrays verteilt bzw. eingestreut. Im Betrieb löst die Detektion eines Ereignisses durch ein oder mehr Ereignisdetektionspixel den Betrieb der Bilderfassungspixel aus.
  • Jedes Pixel umfasst ein einzelnes fotoelektrisches Umwandlungsgebiet und eine zugeordnete Ausleseschaltung. Insbesondere umfasst jedes Bildsensor- bzw. Bilderfassungspixel ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet und eine erste Ausleseschaltung, worauf hierin auch als Bildgebungs-Erzeugungseinheit oder -schaltung verwiesen wird. Jedes Ereignisdetektionspixel umfasst ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet und eine zweite Ausleseschaltung, auf die hierin auch als Ereignisdetektionsschaltung verwiesen wird.
  • Gemäß zumindest einigen Ausführungsformen und Aspekten der vorliegenden Offenbarung nimmt jedes Ereignisdetektionspixel eine größere Fläche bzw. einen größeren Bereich des Pixel-Arrays als jedes einzelne Bilderfassungspixel ein. Als ein Beispiel kann, jedoch ohne Einschränkung jedes Ereignisdetektionspixel eine Fläche bzw. einen Bereich einnehmen, der das Vierfache der Fläche bzw. des Bereichs jedes Bilderfassungspixels ist. Gemäß anderen Ausführungsformen und Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann jedes Ereignisdetektionspixel einen Bereich einnehmen, der gleich dem Bereich jedes Bilderfassungspixels ist. Gemäß noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können verschiedene Verhältnisse von Bilderfassungspixeln zu Ereignisdetektionspixeln innerhalb des Pixel-Arrays enthalten sein. Als Beispiele, jedoch ohne Einschränkung, kann das Verhältnis 3:1, 4:1, 12:1, 15:1, 32:1 oder 35:1 sein. Gemäß zumindest einigen Ausführungsformen und Aspekten der vorliegenden Offenbarung nimmt ein Verhältnis eines beliebigen Bereichs des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets jedes Ereignisdetektionspixels einen größeren Bereich innerhalb der Ebene des Pixel-Arrays ein.
  • Gemäß noch weiteren Ausführungsformen und Aspekten der vorliegenden Offenbarung sind Isolierungsstrukturen vorgesehen, um zumindest einige der Einheitspixel von anderen Einheitspixeln zu isolieren. Beispielsweise können dielektrische Isolierungsstrukturen mit Gräben über die volle Dicke (engl.: full thickness dielectric trench isolation; RFTI) um jedes der Ereignisdetektionspixel herum ausgebildet werden. Als ein weiteres Beispiel können Isolierungsstrukturen zur Isolierung mit rückseitigen tiefen Gräben (engl.: rear deep trench isolation; RDTI) um zumindest Teilbereiche der Bilderfassungspixel ausgebildet werden, um eine Isolierung zwischen benachbarten Bilderfassungspixeln bereitzustellen. Gemäß noch anderen Ausführungsformen und Aspekten der vorliegenden Offenbarung können zumindest einige Ausleseschaltungselemente von mehreren fotoelektrischen Umwandlungsgebieten gemeinsam genutzt werden. Beispielsweise kann eine Gruppe von Bilderfassungspixeln Ausleseschaltungselemente gemeinsam nutzen. Als ein Beispiel kann, jedoch ohne Einschränkung, die Gruppe von Bilderfassungspixeln in der Form eines Bayer-Arrays angeordnet sein. Gemäß noch anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können einige der Ereignisdetektionspixel oder alle zusätzlich als Bilderfassungspixel fungieren. Darüber hinaus können in solchen Ausführungsformen Bildsensor-Ausleseschaltungselemente und Ereignisdetektions-Schaltungselemente innerhalb einer Gruppe von Ereignisdetektionspixeln gemeinsam genutzt werden. Als ein Beispiel kann, jedoch ohne Einschränkung, solch eine Gruppe von Ereignisdetektionspixeln in der Form eines Bayer-Arrays vorliegen.
  • Die vorliegende Offenbarung kann Bildgebungsvorrichtungen mit Dynamik-Vision-Sensor- und Abbildungs- bzw. Bildgebungsfähigkeiten bereitstellen, die Lichtempfangseffizienten verbessern können.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [2] 2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Laminierungsstruktur einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [3] 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Funktionskonfigurationsbeispiel einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [4] 4 ist eine schematische Ansicht, die ein Array-Beispiel von Einheitspixeln gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Fall der Verwendung eines Bayer-Arrays in einem Farbfilter-Array veranschaulicht.
    • [5A] 5A ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Einheitspixels mit kombinierten Ereignisdetektions- und Bildsensorfunktionen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [5B] 5B ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Gruppe von Bilderfassungspixeln gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [5C] 5C ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Ereignisdetektionspixels gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [6] 6 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Adressereignis-Detektionseinheit gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [7] 7 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Subtrahierers und eines Quantisierers gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [8] 8 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Spalten-ADC gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [9A] 9A ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [9B] 9B ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [10] 10 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [11A] 11A ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die in einer ersten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [11B] 11B ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [11C] 11C ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [12A] 12A ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [12B] 12B ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [13] 13 ist eine Draufsicht einer Konfiguration einer Gruppe von Bilderfassungspixeln gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
    • [14] 14 ist eine Draufsicht einer Konfiguration eines Ereignisdetektionspixels, das wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert ist.
    • [15] 15 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Gruppe kombinierter Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [16A] 16A ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in einer zweiten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [16B] 16B ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in der zweiten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [16C] 16C ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in der zweiten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [17A] 17A ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [17B] 17B ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [18] 18 ist eine Draufsicht einer Konfiguration einer Gruppe von Bilderfassungspixeln gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform.
    • [19] 19 ist eine Draufsicht einer Konfiguration einer Gruppe kombinierter Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform.
    • [20] 20 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixels gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [21A] 21A ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in einer dritten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [21B] 21B ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in der dritten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [21C] 21C ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in einer dritten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [22A] 22A ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform.
    • [22B] 22B ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform.
    • [23] 23 ist eine Draufsicht einer Konfiguration einer Gruppe von Bilderfassungspixeln gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform.
    • [24] 24 ist eine Draufsicht eines kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixels gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform.
    • [25] 25 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Gruppe von Bilderfassungspixeln gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [26A] 26A ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in einer vierten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [26B] 26B ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in der vierten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [26C] 26C ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays gemäß einer Gruppe von Pixeln, die wie in der vierten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [27A] 27A ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [27B] 27B ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [28A] 28A ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in einer fünften beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [28B] 28B ist eine Draufsicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays mit einer Gruppe von Pixeln, die wie in der fünften beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind.
    • [29A] 29A ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform.
    • [29B] 29B ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform.
    • [30] 30 ist eine Draufsicht einer Konfiguration einer Gruppe von Bilderfassungspixeln gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform.
    • [31] 31 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht.
    • [32] 32 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Installationsposition einer Einheit zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs und einer Bildgebungseinheit veranschaulicht.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden werden hierin auf der Basis der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben. Darüber hinaus wird in den folgenden Ausführungsformen die gleiche Bezugsziffer für den gleichen Teilbereich vergeben und wird dessen redundante Beschreibung unterlassen.
  • Ein typischer Dynamik-Vision-Sensor (DVS) verwendet ein sogenanntes Ansteuerverfahren vom ereignisgetriebenen Typ, bei dem das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Adressereignis-Zündung (engl.: address event ignition) für jedes Einheitspixel detektiert wird und ein Pixelsignal von einem Einheitspixel, in dem die Adressereignis-Zündung detektiert wird, ausgelesen wird.
  • Darüber hinaus repräsentiert das Einheitspixel in dieser Beschreibung eine minimale Einheit eines Pixels oder ein Einheitspixel, das ein fotoelektrisches Umwandlungselement (worauf auch als „lichtempfangendes Element“ verwiesen wird) enthält, und kann als ein Beispiel jedem Punkt in Bilddaten entsprechen, die aus einem Bildsensor ausgelesen werden. Außerdem repräsentiert das Adressereignis ein Ereignis, das für jede Adresse eintritt, die jedem einer Vielzahl der Einheitspixel zugeordnet werden kann, die in Form eines zweidimensionalen Gitters angeordnet sind. Ein Ereignisdetektionssensor reagiert asynchron auf eine Änderung der Intensität. Die Intensitätsänderung ist mit einer Änderung des Fotostroms korreliert, und, falls diese Änderung einen konstanten Schwellenwert übersteigt, könnte sie als Ereignis detektiert werden.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Bildgebungsvorrichtung gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie in 1 veranschaulicht ist, umfasst beispielsweise eine Bildgebungsvorrichtung 100 eine Bildgebungs- bzw. Abbildungslinse 110, eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200, eine Aufzeichnungseinheit 120 und eine Steuerungseinheit 130. Als Beispiele kann die Bildgebungsvorrichtung 100 als Kamera oder als Teil davon, die in einem Industrieroboter montiert ist, in einem Fahrzeug montierte Kamera oder als Teil anderer Vorrichtungen oder Instrumente oder in Verbindung mit diesen vorgesehen sein.
  • Die Abbildungslinse 110 kann ein optisches System umfassen, das einfallendes Licht auf eine lichtempfangende Oberfläche der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200, worauf hierin einfach auch als Bildgebungsvorrichtung 200 verwiesen wird, richtet und ein Bild des einfallenden Lichts darauf abbildet. Die lichtempfangende Oberfläche ist eine Oberfläche eines Substrats, auf dem fotoelektrische Umwandlungselemente in der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 angeordnet sind. Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 wandelt das einfallende Licht fotoelektrisch um, um Bilddaten zu erzeugen. Außerdem kann die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 eine vorbestimmte Signalverarbeitung wie etwa eine Rauschentfernung und eine Einstellung eines Weißabgleichs in Bezug auf die erzeugten Bilddaten ausführen. Ein durch die Signalverarbeitung erhaltenes Ergebnis und ein das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Adressereignis-Zündung angebendes Detektionssignal werden über eine Signalleitung 209 an die Aufzeichnungseinheit 120 abgegeben. Darüber hinaus wird später ein Verfahren zum Erzeugen des das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Adressereignis-Zündung angebenden Detektionssignals beschrieben.
  • Die Aufzeichnungseinheit 120 wird zum Beispiel von einem Flash-Speicher, einem dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM), einem statischen Direktzugriffsspeicher (SRAM) oder dergleichen gebildet und zeichnet von der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 eingegebene Daten auf.
  • Die Steuerungseinheit 130 wird zum Beispiel von einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) und dergleichen gebildet und gibt verschiedene Anweisungen über eine Signalleitung 139 aus, um jeweilige Einheiten wie etwa die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 in der Bildgebungsvorrichtung 100 zu steuern.
  • Als Nächstes wird mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen ein Konfigurationsbeispiel der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 im Detail beschrieben.
  • 2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Laminierungsstruktur einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie in 2 veranschaulicht ist, kann die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 eine Struktur aufweisen, in der ein lichtempfangender Chip 201 und ein Logik-Chip 202 vertikal laminiert sind. Beim Verbinden des lichtempfangenden Chips 201 und des Logik-Chips 202 kann beispielsweise ein sogenanntes direktes Verbinden genutzt werden, bei dem Verbindungsflächen der Chips planarisiert werden und die Chips mit einer Kraft zwischen Elektronen laminiert werden. Jedoch besteht keine diesbezügliche Einschränkung, und beispielsweise können auch ein sogenanntes Cu-Cu-Verbinden, bei dem Elektroden-Pads aus Kupfer (Cu) auf Verbindungsflächen gebondet werden, ein Verbinden über Kontakthöcker und dergleichen ebenfalls genutzt werden.
  • Außerdem sind der lichtempfangende Chip 201 und der Logik-Chip 202 zum Beispiel durch einen Verbindungsteilbereich wie etwa eine Silizium-Durchkontaktierung (TSV) (engl.: through-silicon via), die durch ein Halbleitersubstrat hindurchgeht, elektrisch miteinander verbunden. Bei der Verbindung unter Verwendung der TSV können beispielsweise ein sogenanntes Zwillings-TSV-Verfahren, bei dem zwei TSVs, die eine TSV, die im lichtempfangenden Chip 201 ausgebildet ist, und eine TSV umfassen, die vom lichtempfangenden Chip 201 zum Logik-Chip 202 ausgebildet ist, auf äußeren Oberflächen des Chips miteinander verbunden werden, ein sogenanntes Verfahren mit gemeinsam genutzter TSV, bei dem der lichtempfangende Chip 201 und der Logik-Chip 202 mit einer TSV verbunden werden, die durch die beiden Chips hindurchgeht, und dergleichen verwendet werden.
  • Falls die Cu-Cu-Verbindung oder die Verbindung über Kontakthöcker beim Verbinden des lichtempfangenden Chips 201 und des Logik-Chips 202 genutzt wird, werden jedoch sowohl der lichtempfangende Chip 201 als auch der Logik-Chip 202 durch eine Cu-Cu-Verbindungsstelle oder eine Kontakthöcker-Verbindungsstelle elektrisch miteinander verbunden.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Funktionskonfigurationsbeispiel der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie in 3 veranschaulicht ist, umfasst die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 eine Ansteuerungsschaltung 211, eine Signalverarbeitungseinheit 212, einen Arbiter 213, einen Spalten-ADC 220 und ein Pixel-Array 300.
  • Eine Vielzahl von Einheitszellen oder -pixeln 310, worauf hierin einfach als Pixel 310 verwiesen wird, ist in dem Pixel-Array 300 in Form eines zweidimensionalen Gitters angeordnet. Details der Einheitspixel 310 werden später beschrieben. Beispielsweise enthält jedes der Einheitspixel 310 ein fotoelektrisches Umwandlungselement wie etwa eine Fotodiode und eine Schaltung, die ein Pixelsignal mit einem Spannungswert erzeugt, der der Menge an Ladungen entspricht, die in dem fotoelektrischen Umwandlungselement erzeugt werden, worauf hier im Folgenden als Pixel-Schaltung verwiesen wird. Außerdem kann, wie später hierin detaillierter beschrieben wird, die Pixel-Schaltung eine oder beide einer ersten oder Bildgebungssignal-Erzeugungsschaltung und einer zweiten oder Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung enthalten. Jedes fotoelektrische Umwandlungselement kann mit einer jeweiligen Pixel-Schaltung verbunden sein, oder mehrere fotoelektrische Umwandlungselemente können mit einer gemeinsamen Pixel-Schaltung verbunden sein.
  • Die Vielzahl von Einheitspixeln 310 ist im Pixel-Array 300 in Form eines zweidimensionalen Gitters angeordnet. Die Vielzahl von Einheitspixeln 310 kann in eine Vielzahl von Pixel-Blöcken oder -Gruppen gruppiert sein, die jeweils eine vorbestimmte Anzahl an Einheitspixeln enthalten. Im Folgenden wird auf eine Anordnung von Einheitspixeln, die in einer horizontalen Richtung angeordnet ist, als „Reihe“ verwiesen und wird auf eine Anordnung von Einheitspixeln, die in einer zur Reihe orthogonalen Richtung angeordnet sind, als „Spalte“ verwiesen.
  • Jedes der Einheitspixel 310 erzeugt Ladungen entsprechend einer Lichtmenge, die an dem jeweiligen fotoelektrischen Umwandlungselement empfangen wird. Außerdem können zumindest einige der Einheitspixel 310 betrieben werden, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Adressereignis-Zündung basierend darauf zu detektieren, ob ein Wert eines Stroms (worauf hier im Folgenden als Fotostrom verwiesen wird), der durch in dem fotoelektrischen Umwandlungselement erzeugte Ladungen erzeugt wird, oder dessen Variationsbetrag einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt oder nicht. Wenn das Adressereignis gezündet wird, wird außerdem eine Anfrage zum Auslesen eines Pixelsignals mit einem Spannungswert entsprechend der Lichtempfangsmenge des fotoelektrischen Umwandlungselements an den Arbiter 213 ausgegeben.
  • Die Ansteuerungsschaltung 211 steuert jedes der Einheitspixel 310 an und lässt jedes der Einheitspixel 310 ein Pixelsignal an den Spalten-ADC 220 abgeben.
  • Der Arbiter 213 entscheidet über Anfragen von den Einheitspixeln 310 und sendet auf der Basis des Entscheidungsergebnisses eine vorbestimmte Antwort an das Einheitspixel 310, das die Anfrage stellt. Das Einheitspixel 310, das die Antwort empfängt, stellt der Ansteuerungsschaltung 211 und der Signalverarbeitungseinheit 212 ein Detektionssignal bereit, das das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Adressereignis-Zündung angibt (das wie im Folgenden einfach als „Adressereignis-Detektionssignal“ verwiesen wird).
  • Für jede Spalte von Einheitspixeln 310 wandelt der Spalten-ADC 220 ein analoges Pixelsignal von der Spalte in ein digitales Signal um. Außerdem stellt der Spalten-ADC 220 der Signalverarbeitungseinheit 212 ein durch die Umwandlung erzeugtes digitales Signal bereit.
  • Die Signalverarbeitungseinheit 212 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung wie etwa eine Verarbeitung einer korrelierten Doppelabtastung (CDS) (Rauschentfernung) und eine Einstellung eines Weißabgleichs in Bezug auf das vom Spalten-ADC 220 übertragene digitale Signal aus. Außerdem stellt die Signalverarbeitungseinheit 212 über die Signalleitung 209 der Aufzeichnungseinheit 120 ein Signalverarbeitungsergebnis und ein Adressereignis-Detektionssignal bereit.
  • Die Einheitspixel 310 innerhalb der Pixel-Arrayeinheit 300 können in Pixel-Gruppen 314 angeordnet sein. In der in 3 veranschaulichten Konfiguration wird beispielsweise die Pixel-Arrayeinheit 300 von Pixel-Gruppen 314 gebildet, die eine Anordnung von Einheitspixeln 310 umfassen, die Wellenlängenkomponenten empfangen, die notwendig sind, um eine Farbe zu rekonstruieren. Falls beispielsweise eine Farbe auf der Basis von drei Primärfarben RGB rekonstruiert wird, sind in der Pixel-Arrayeinheit 300 ein Einheitspixel 310, das Licht roter (R) Farbe empfängt, ein Einheitspixel 310, das Licht grüner (G) Farbe empfängt, und ein Einheitspixel 310, das Licht blauer (B) Farbe empfängt, in Gruppen 314a gemäß einem vorbestimmten Farbfilter-Array angeordnet.
  • Beispiele der Konfigurationen eines Farbfilter-Arrays umfassen verschiedene Arrays oder Pixel-Gruppen wie etwa ein Bayer-Array aus 2 x 2 Pixeln, ein Farbfilter-Array aus 3 x 3 Pixeln, das in einem X-Trans (eingetragenes Warenzeichen) CMOS-Sensor verwendet wird (worauf hier im Folgenden auch als „Array vom X-Trans-(eingetragenes Warenzeichen)Typ“ verwiesen wird), ein Quad-Bayer-Array aus 4 x 4 Pixeln (worauf auch als „Quadra-Array“ verwiesen wird) und ein Farbfilter-Array aus 4 x 4 Pixeln, worin ein Weiß-RGB-Farbfilter zum Bayer-Array kombiniert ist (worauf hier im Folgenden auch als „Weiß-RGB-Array“ verwiesen wird). Außerdem können, und wie an anderer Stelle hierin später diskutiert wird, Ereignisdetektionspixel innerhalb des Pixel-Arrays 300 eingestreut oder enthalten sein. Wie hier in anderer Stelle ebenfalls detaillierter diskutiert wird, können die Ereignisdetektionspixel als dedizierte Ereignisdetektionspixel, die nur eine Ereignisdetektionsfunktion ausführen, oder als kombinierte Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel, die sowohl Ereignisdetektions- als auch Bildsensorfunktionen ausführen, bereitgestellt werden.
  • 4 ist eine schematische Ansicht, die ein Array-Beispiel von Einheitspixeln 310 im Fall der Verwendung von Pixel-Gruppen 314 mit einer Anordnung von Einheitspixeln 310 und zugehörigen Farbfiltern im Farbfilter-Array veranschaulicht, das so konfiguriert ist, dass es eine Vielzahl von Bayer-Arrays 310A bildet. Wie in 4 veranschaulicht ist, ist im Fall der Verwendung des Bayer-Arrays als die Konfiguration eines Farbfilter-Arrays im Pixel-Array 300 ein Grundmuster 310A, das insgesamt vier Einheitspixel 310 von 2 x 2 Pixeln enthält, wiederholt in einer Spaltenrichtung und Reihenrichtung angeordnet. Beispielsweise wird das Grundmuster 310A von einem Einheitspixel 310R, das einen Farbfilter 401 roter (R) Farbe enthält, einem Einheitspixel 310Gr, das einen Farbfilter 401 grüner (Gr) Farbe enthält, einem Einheitspixel 310Gb, das einen Farbfilter 401 grüner (Gb) Farbe enthält, und einem Einheitspixel 310B gebildet, das einen Farbfilter 401 blauer (B) Farbe enthält.
  • Als Nächstes wird ein Konfigurationsbeispiel eines Einheitspixels 310 beschrieben. 5A ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel des Einheitspixels 310 gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und insbesondere gemäß Ausführungsformen veranschaulicht, die Pixel 310 enthalten, die als kombinierte oder gemeinsam genutzte Ereignisdetektions-(DVS-) und Bildsensor-(IS-)Pixel 501 konfiguriert sind, die sowohl Ereignisdetektions- als auch Bildsensorfunktionen ausführen. Wie in 5A veranschaulicht ist, enthält das Einheitspixel 310 beispielsweise eine Erzeugungseinheit (oder Ausleseschaltung) 320 für Pixel-Bildgebungssignale, eine lichtempfangende Einheit 330 und eine Adressereignis-Detektionseinheit (oder - Ausleseschaltung) 400. Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform ist die Ausleseschaltung 400 dafür konfiguriert, die Ausleseschaltung 320 basierend auf einer durch ein fotoelektrisches Umwandlungselement (oder fotoelektrisches Umwandlungsgebiet) 333 erzeugten Ladung zu steuern. Darüber hinaus ist die Logikschaltung 210 in 5A eine Logikschaltung, die beispielsweise die Ansteuerungsschaltung 211, die Signalverarbeitungseinheit 212 und den Arbiter 213 in 3 enthält.
  • Beispielsweise enthält die lichtempfangende Einheit 330 einen ersten oder Bildgebungs-Übertragungstransistor oder Gate (erster Transistor) 331, einen zweiten oder Adressereignis-Detektions-Übertragungstransistor oder Gate (zweiter Transistor) 332 und ein fotoelektrisches Umwandlungselement 333. Ein von der Ansteuerungsschaltung 211 übertragenes erstes Übertragungssignal TG1 wird einem Gate des ersten Übertragungstransistors 331 der lichtempfangenden Einheit 330 selektiv bereitgestellt, und ein von der Ansteuerungsschaltung 211 übertragenes zweites Übertragungssignal TG2 wird einem Gate des zweiten Übertragungstransistors 332 selektiv bereitgestellt. Ein Ausgang über den ersten Übertragungstransistor 331 der lichtempfangenden Einheit 330 ist mit der Erzeugungseinheit 320 für Pixel-Bildgebungssignale verbunden, und ein Ausgang über den zweiten Übertragungstransistor 332 ist mit der Adressereignis-Detektionseinheit 400 verbunden.
  • Die Erzeugungseinheit 320 für Pixel-Bildgebungssignale enthält zum Beispiel einen Rücksetztransistor (dritter Transistor) 321, einen Verstärkungstransistor (vierter Transistor) 322, einen Auswahltransistor (fünfter Transistor) 323 und eine Floating-Diffusionsschicht (FD) 324.
  • Gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden der erste Übertragungstransistor 331 und der zweite Übertragungstransistor 332 der lichtempfangenden Einheit 330 beispielsweise unter Verwendung eines MetallOxid-Halbleiter-(MOS-)Transistors vom N-Typ (worauf hier im Folgenden einfach als „NMOS-Transistor“ verwiesen wird) gebildet. Ähnlich werden der Rücksetztransistor 321, der Verstärkungstransistor 322 und der Auswahltransistor 323 der Erzeugungseinheit 320 für Pixel-Bildgebungssignale jeweils beispielsweise unter Verwendung des NMOS-Transistors ausgebildet.
  • Die Adressereignis-Detektionseinheit 400 enthält beispielsweise eine Strom-Spannung-Umwandlungseinheit 410 und einen Subtrahierer 430. Die Adressereignis-Detektionseinheit 400 ist jedoch ferner mit einem Puffer, einem Quantisierer und einer Übertragungseinheit versehen. Details der Adressereignis-Detektionseinheit 400 werden in der folgenden Beschreibung unter Verwendung von 6 und dergleichen beschrieben.
  • In der veranschaulichten Konfiguration wandelt das fotoelektrische Umwandlungselement 333 der lichtempfangenden Einheit 330 einfallendes Licht fotoelektrisch um, um eine Ladung zu erzeugen. Der erste Übertragungstransistor 331 überträgt eine im fotoelektrischen Umwandlungselement 333 erzeugte Ladung gemäß dem ersten Übertragungssignal TG1 zur Floating-Diffusionsschicht 324. Der zweite Übertragungstransistor 332 stellt der Adressereignis-Detektionseinheit 400 gemäß dem Übertragungssignal TG2 ein auf der im fotoelektrischen Umwandlungselement 333 erzeugten Ladung basierendes elektrisches Signal (Fotostrom) bereit.
  • Wenn eine Anweisung für eine Bilderfassung durch das Steuerungseinheit 130 gegeben wird, gibt die Ansteuerungsschaltung 211 in der Logik-Schaltung 210 das Steuerungssignal ab, um den ersten Übertragungstransistor 331 der lichtempfangenden Einheit 330 im Pixel-Array 300 in einen EIN-Zustand zu versetzen. Mit dieser Anordnung wird ein im fotoelektrischen Umwandlungselement 333 der lichtempfangenden Einheit 330 erzeugter Fotostrom über den ersten Übertragungstransistor 331 der Erzeugungs-/Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale bereitgestellt. Insbesondere akkumuliert die Floating-Diffusionsschicht 324 vom fotoelektrischen Umwandlungselement 333 über den ersten Übertragungstransistor 331 übertragene Ladungen. Der Rücksetztransistor 321 entlädt (initialisiert) gemäß einem von der Ansteuerungsschaltung 211 übertragenen Rücksetzsignal die in der Floating-Diffusionsschicht 324 akkumulierten Ladungen. Der Verstärkungstransistor 322 ermöglicht, dass ein Pixelsignal mit einem Spannungswert, der einer in der Floating-Diffusionsschicht 324 akkumulierten Ladungsmenge entspricht, in einer vertikalen Signalleitung VSL erscheint. Der Auswahltransistor 323 schaltet eine Verbindung zwischen dem Verstärkungstransistor 322 und der vertikalen Signalleitung VSL gemäß einem von der Ansteuerungsschaltung 211 übertragenen Auswahlsignal SEL um. Darüber hinaus wird das analoge Pixelsignal, das in der vertikalen Signalleitung VSL erscheint, durch den Spalten-ADC 220 ausgelesen und in ein digitales Pixelsignal umgewandelt.
  • Wenn eine Anweisung für den Beginn bzw. die Einleitung einer Adressereignis-Detektion durch die Steuerungseinheit gegeben wird, gibt die Ansteuerungsschaltung 211 in der Logik-Schaltung 210 das Steuerungssignal ab, um den zweiten Übertragungstransistor 332 der lichtempfangenden Einheit 330 in der Pixel-Arrayeinheit 300 in einen EIN-Zustand zu versetzen. Mit dieser Anordnung wird ein im fotoelektrischen Umwandlungselement 333 der lichtempfangenden Einheit 330 erzeugter Fotostrom über den zweiten Übertragungstransistor 332 der Adressereignis-Detektionseinheit 400 jedes Einheitspixels 310 bereitgestellt.
  • Wenn eine Adressereignis-Zündung auf der Basis des Fotostroms von der lichtempfangenden Einheit 330 detektiert wird, gibt die Adressereignis-Detektionseinheit 400 jedes Einheitspixels 310 eine Anfrage an den Arbiter 213 aus. Der Arbiter 213 entscheidet diesbezüglich über die von jedem der Einheitspixel 310 übertragene Anfrage und sendet eine vorbestimmte Antwort basierend auf dem Entscheidungsergebnis an das Einheitspixel 310, das die Anfrage stellt. Das Einheitspixel 310, das die Antwort empfängt, stellt der Ansteuerungsschaltung 211 und der Signalverarbeitungseinheit 212 in der Logik-Schaltung 210 ein das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Adressereignis-Zündung angebendes Detektionssignal (worauf hier im Folgenden als „Adressereignis-Detektionssignal“ verwiesen wird) bereit.
  • Die Ansteuerungsschaltung 211 versetzt den zweiten Übertragungstransistor 332 im Einheitspixel 310, das eine Quelle des Adressereignis-Detektionssignals ist, in einen AUS-Zustand. Mit dieser Anordnung wird eine Zufuhr des Fotostroms von der lichtempfangenden Einheit 330 zur Adressereignis-Detektionseinheit 400 im Einheitspixel 310 gestoppt.
  • Als Nächstes versetzt die Ansteuerungsschaltung 211 den ersten Übertragungstransistor 331 in der lichtempfangenden Einheit 330 des Einheitspixels 310 durch das Übertragungssignal TG1 in einen EIN-Zustand. Mit dieser Anordnung wird eine im fotoelektrischen Umwandlungselement 333 der lichtempfangenden Einheit 330 erzeugte Ladung über den ersten Übertragungstransistor 331 zur Floating-Diffusionsschicht 324 übertragen. Außerdem erscheint ein Pixelsignal mit einem Spannungswert, der einer Ladungsmenge von in der Floating-Diffusionsschicht 324 akkumulierten Ladungen entspricht, in der vertikalen Signalleitung VSL, die mit dem Auswahltransistor 323 der Pixelbildgebungssignal-Erzeugungseinheit 320 verbunden ist.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird in der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 ein Pixelsignal SIG von dem Einheitspixel 310, in dem die Adressereignis-Zündung detektiert wird, an den Spalten-ADC 220 abgegeben. Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird von den Einheitspixeln 310 mit einer Gruppe oder einem Teil-Array von Einheitspixeln 310, die mit der Adresse des Einheitspixels 310 verbunden sind, von dem ein Adressereignis-Detektionssignal bereitgestellt wurde, ein Pixelsignal abgegeben.
  • Darüber hinaus sind beispielsweise die lichtempfangende Einheit 330, die Pixelbildgebungssignal-Erzeugungseinheit 320 und zwei Log-(LG-)Transistoren (sechste und siebte Transistoren) 411 und 414 und zwei Verstärkungstransistoren (achte und neunte Transistoren) 412 und 413 in der Strom-Spannung-Umwandlungseinheit 410 der Adressereignis-Detektionseinheit 400 beispielsweise in dem in 2 veranschaulichten lichtempfangenden Chip 201 angeordnet und können andere Komponenten beispielsweise im Logik-Chip 202 angeordnet sein, der durch die Cu-Cu-Verbindung mit dem lichtempfangenden Chip 201 verbunden ist. Daher wird in der folgenden Beschreibung im Einheitspixel 310 auf Konfigurationen, die im lichtempfangenden Chip 201 angeordnet sind, als „Schaltung der oberen Schicht“ verwiesen.
  • Ein Konfigurationsbeispiel einer Gruppe von Einheitspixeln 310, die als Bildgebungspixel 502 mit einer gemeinsam genutzten Erzeugungs-/Ausleseschaltung 320 für Pixelbildgebungssignale gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung konfiguriert sind, ist in 5B dargestellt. In diesem Beispiel ist jedes fotoelektrische Umwandlungselement 333 über ein jeweiliges Übertragungs- bzw. Transfer-Gate 331 selektiv mit der Floating-Diffusionsschicht 324 verbunden. Außerdem werden die Komponenten der Pixelbildgebungssignal-Ausleseschaltung 320 von den fotoelektrischen Umwandlungseinheiten 333 gemeinsam genutzt. In diesem Beispiel sind dreir fotoelektrische Umwandlungseinheiten 333a - 333d und vier entsprechende Transfer-Gates 331a - 331d dargestellt. Jedoch kann jede beliebige Anzahl an fotoelektrischen Umwandlungseinheiten 333 und jeweiligen Transfer-Gates 331 in Verbindung mit einer gemeinsam genutzten Pixelbildgebungssignal-Ausleseschaltung 320 enthalten sein.
  • In 5C ist ein Konfigurationsbeispiel eines Einheitspixels 310, das als ein Pixel 503 mit der einzigen Funktion einer Adressereignis-Detektion konfiguriert ist, und zugeordneter Elemente einer Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung 400 dargestellt. Wie dargestellt ist, enthält dieses Beispiel ein einzelnes fotoelektrisches Umwandlungselement 333, das durch ein Transfer-Gate 332 mit Komponenten einer Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung 400 selektiv verbunden ist, die mit keinem anderen fotoelektrischen Umwandlungselement 333 verbunden ist. Ein Steuerungsblock 415 für Ereignis-Scans steuert einen Betrieb der Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung 400. Als Reaktion auf die Detektion eines Ereignisses durch die Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung 400, während die Schaltung 400 aktiv ist, wird eine Bildsensoraufnahme für ein zugeordnetes Bilderfassungspixel oder eine zugeordnete Gruppe von Pixeln 310 initiiert 417.
  • 6 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel der Adressereignis-Detektionseinheit 400 gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie in 6 veranschaulicht ist, enthält die Adressereignis-Detektionseinheit 400 eine Strom-Spannung-Umwandlungseinheit 410, einen Puffer 420, einen Subtrahierer 430, einen Quantisierer 440 und eine Übertragungseinheit 450.
  • Die Strom-Spannung-Umwandlungseinheit 410 wandelt den Fotostrom von der lichtempfangenden Einheit 330 in ein logarithmisches Spannungssignal um und stellt das durch die Umwandlung erzeugte Spannungssignal dem Puffer 420 bereit.
  • Der Puffer 420 korrigiert das von der Strom-Spannung-Umwandlungseinheit 410 übertragene Spannungssignal und gibt das Spannungssignal nach der Korrektur an den Subtrahierer 430 ab.
  • Der Subtrahierer 430 verringert einen Spannungspegel des vom Puffer 420 übertragenen Spannungssignals gemäß einem von der Ansteuerungsschaltung 211 übertragenen Reihen-Adresssignal und stellt das verringerte Spannungssignal dem Quantisierer 440 bereit.
  • Der Quantisierer 440 quantisiert das vom Subtrahierer 430 übertragene Spannungssignal in ein digitales Signal und gibt das durch die Quantisierung erzeugte digitale Signal an die Übertragungseinheit 450 als Detektionssignal ab.
  • Die Übertragungseinheit 450 überträgt das vom Quantisierer 440 übertragene Detektionssignal zur Signalverarbeitungseinheit 212 und dergleichen. Wenn beispielsweise eine Adressereignis-Zündung detektiert wird, stellt die Übertragungseinheit 450 eine Anfrage für eine Übertragung eines Adressereignis-Detektionssignals von der Übertragungseinheit 450 zu der Ansteuerungsschaltung 211 und der Signalverarbeitungseinheit 212 an den Arbiter 213. Wenn außerdem eine Antwort in Bezug auf die Anfrage vom Arbiter 213 empfangen wird, stellt die Übertragungseinheit 450 der Ansteuerungsschaltung 211 und der Signalverarbeitungseinheit 212 das Detektionssignal bereit.
  • Beispielsweise kann die Strom-Spannung-Umwandlungseinheit 410 in der in 6 veranschaulichten Konfiguration kann zwei LG-Transistoren 411 und 414, zwei Verstärkungstransistoren 412 und 413 und eine Konstantstromschaltung 415 wie in 5A veranschaulicht enthalten.
  • Beispielsweise sind eine Source des LG-Transistors 411 und ein Gate des Verstärkungstransistors 413 mit einem Drain des zweiten Übertragungstransistors 332 der lichtempfangenden Einheit 330 verbunden. Außerdem ist zum Beispiel ein Drain des LG-Transistors 411 mit einer Source des LG-Transistors 414 und einem Gate des Verstärkungstransistors 412 verbunden. Ein Drain des LG-Transistors 414 ist beispielsweise mit einem Stromversorgungsanschluss VDD verbunden.
  • Außerdem ist beispielsweise eine Source des Verstärkungstransistors 413 geerdet und ist dessen Drain mit einem Gate des LG-Transistors 411 und einer Source des Verstärkungstransistors 412 verbunden. Ein Drain des Verstärkungstransistors 412 ist beispielsweise mit einem Stromversorgungsanschluss VDD über die Konstantstromschaltung 415 verbunden. Die Konstantstromschaltung 415 wird beispielsweise von einem Last-MOS-Transistor wie etwa einem MOS-Transistor vom p-Typ gebildet.
  • In dieser Verbindungsbeziehung ist eine schleifenförmige Source-Folger-Schaltung aufgebaut. Mit dieser Anordnung wird ein Fotostrom von der lichtempfangenden Einheit 330 in ein Spannungssignal mit einem logarithmischen Wert entsprechend seiner Ladungsmenge umgewandelt. Darüber hinaus können die LG-Transistoren 411 und 414 und die Verstärkungstransistoren 412 und 413 jeweils beispielsweise von einem NMOS-Transistor gebildet werden.
  • 7 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel des Subtrahierers 430 und des Quantisierers 440 gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie in 7 veranschaulicht ist, enthält der Subtrahierer 430 Kondensatoren 431 und 433, einen Inverter 432 und einen Schalter 434. Außerdem enthält der Quantisierer 440 einen Komparator 441.
  • Ein Ende des Kondensators 431 ist mit einem Ausgangsanschluss des Puffers 420 verbunden, und das andere Ende ist mit einem Eingangsanschluss des Inverters 432 verbunden. Der Kondensator 433 ist mit dem Inverter 432 parallel verbunden. Der Schalter 434 öffnet oder schließt eine Strecke bzw. Route, die beide Enden des Kondensators 433 verbindet, gemäß einem Reihen-Ansteuerungssignal.
  • Der Inverter 432 invertiert ein Spannungssignal, das über den Kondensator 431 eingespeist wird. Der Inverter 432 gibt ein invertiertes Signal an einen nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des Komparators 441 ab.
  • Wenn der Schalter 434 eingeschaltet ist, wird ein Spannungssignal Vinit in den Kondensator 431 auf der Seite des Puffers 420 eingespeist. Außerdem wird die entgegengesetzte Seite ein virtueller Erdungsanschluss. Ein Potential des virtuellen Erdungsanschlusses wird der Zweckmäßigkeit halber auf Null gesetzt. Wenn zu dieser Zeit eine Kapazität des Kondensators 431 als C1 festgelegt wird, wird ein Potential Qinit, das im Kondensator 431 akkumuliert wird, durch den folgenden Ausdruck (1) ausgedrückt. Auf der anderen Seite sind beide Enden des Kondensators 433 kurzgeschlossen, und somit wird dessen akkumulierte Ladung Null.
  • Qinit = C1 × Vinit
    Figure DE112020005923T5_0001
  • Wenn als Nächstes ein Fall betrachtet wird, in dem der Schalter 434 ausgeschaltet ist und eine Spannung des Kondensators 431 auf der Seite des Puffers 420 variiert und Vafter erreicht, wird die im Kondensator 431 akkumulierte Ladung Qafter durch den folgenden Ausdruck (2) ausgedrückt.
  • Qafter = C1 × Vafter
    Figure DE112020005923T5_0002
  • Wenn auf der anderen Seite eine Ausgangsspannung als Vout festgelegt wird, wird die im Kondensator 433 akkumulierte Ladung Q2 durch den folgenden Ausdruck (3) ausgedrückt.
  • Q2 = − C2 × Vout
    Figure DE112020005923T5_0003
  • Zu dieser Zeit variiert die Gesamtladungsmenge der Kondensatoren 431 und 433 nicht und wird folglich der folgende Ausdruck (4) eingerichtet.
  • Qinit = Qafter + Q2
    Figure DE112020005923T5_0004
  • Wenn Ausdruck (1) bis Ausdruck (3) in den Ausdruck (4) substituiert werden, wird der folgende Ausdruck (5) erhalten.
  • Vout = − ( C1/C2 ) × ( Vafter − Vinit )
    Figure DE112020005923T5_0005
  • Der Ausdruck (5) repräsentiert eine Subtraktionsoperation eines Spannungssignals, und eine Verstärkung des Subtraktionsergebnisses wird C1/C2. Typischerweise ist erwünscht, die Verstärkung zu maximieren (oder alternativ zu verbessern), und folglich ist es vorzuziehen, einen Entwurf so zu erstellen, dass C1 groß wird und C2 klein wird. Wenn auf der anderen Seite C2 übermäßig klein ist, nimmt kTC-Rauschen zu, und folglich bestehen Bedenken, dass sich Rauschcharakteristiken verschlechtern. Dementsprechend ist eine Reduzierung der Kapazität C2 auf einen Bereich beschränkt, in dem man Rauschen zulassen kann. Da außerdem die den Subtrahierer 430 enthaltende Adressereignis-Detektionseinheit 400 für jedes Einheitspixel 310 montiert ist, besteht eine Flächenbeschränkung in den Kapazitäten C1 und C2. Die Werte der Kapazitäten C1 und C2 werden unter Berücksichtigung dieser Beschränkung bestimmt.
  • Der Komparator 441 vergleicht ein vom Subtrahierer 430 übertragenes Spannungssignal und eine vorbestimmte Schwellenspannung Vth, die an einen invertierenden Eingangsanschluss (-) angelegt wird. Der Komparator 441 gibt ein das Vergleichsergebnis angebendes Signal an die Übertragungseinheit 450 als Detektionssignal ab.
  • Wenn außerdem eine Umwandlungsverstärkung durch die Strom-Spannung-Umwandlungseinheit 410 als CGlog festgelegt wird und eine Verstärkung des Puffers 420 auf „1“ gesetzt wird, wird eine Gesamtverstärkung A der Adressereignis-Detektionseinheit 400 durch den folgenden Ausdruck (6) ausgedrückt.
    [Math. 1] A = C G log ⋅ C 1 C 2 ∑ n = 1 N i p h o t o _ n
    Figure DE112020005923T5_0006
  • Im Ausdruck (6) repräsentiert iphoto_n einen Fotostrom eines n-ten Einheitspixels 310, und dessen Einheit ist beispielsweise Ampere (A). N repräsentiert die Anzahl der Einheitspixel 310 in einem Pixel-Block und ist in dieser Ausführungsform „1“.
  • 8 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel des Spalten-ADC gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Der Spalten-ADC 220 enthält eine Vielzahl von ADCs 230, die für jede Spalte der Einheitspixel 310 vorgesehen sind.
  • Jeder der ADCs 230 wandelt ein analoges Pixelsignal, das in der vertikalen Signalleitung VSL erscheint, in ein digitales Signal um. Beispielsweise wird das Pixelsignal in ein digitales Signal umgewandelt, in dem eine Bitlänge größer als jene eines Detektionssignals ist. Wenn beispielsweise das Detektionssignal auf zwei Bits festgelegt ist, wird das Pixelsignal in ein digitales Signal mit drei oder mehr Bits (16 Bits und dergleichen) umgewandelt. Der ADC 230 stellt der Signalverarbeitungseinheit 212 das erzeugte digitale Signal bereit.
  • Als Nächstes wird ein Betrieb der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
  • Zunächst wird ein Beispiel des Betriebs der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 unter Verwendung eines Zeitablaufdiagramms beschrieben. 9A ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Wie in 9A veranschaulicht ist, erhöht zu einem Zeitpunkt T0, zu dem eine Anweisung für die Einleitung einer Adressereignis-Detektion durch die Steuerungseinheit 130 gegeben wird, die Ansteuerungsschaltung 211 das Steuerungssignal TG2, das an das Gate des zweiten Übertragungstransistors 332 all der lichtempfangenden Einheiten 330 in der Pixel-Arrayeinheit 300 angelegt wird, auf einen hohen Pegel. Bei dieser Anordnung treten die zweiten Übertragungstransistoren 332 all der lichtempfangenden Einheiten 330 in einen EIN-Zustand ein und wird ein Fotostrom, der auf einer im fotoelektrischen Umwandlungselement 333 von jeder der lichtempfangenden Einheiten 330 erzeugten Ladung basiert, von jeder der lichtempfangenden Einheiten 330 jeder einer Vielzahl von Adressereignis-Detektionseinheiten 400 bereitgestellt.
  • Außerdem werden in einer Periode, in der das Steuerungssignal TG2 bei einem hohen Pegel liegt, all die Übertragungssignale TG1, die an das Gate des ersten Übertragungstransistors 331 in jeder der lichtempfangenden Einheiten 330 angelegt werden, bei einem niedrigen Pegel gehalten. Demensprechend ist in dieser Periode eine Vielzahl der Übertragungstransistoren 331 in all den lichtempfangenden Einheiten 330 in einem AUS-Zustand.
  • Als Nächstes wird ein Fall angenommen, in dem die Adressereignis-Detektionseinheit 400 eines beliebigen Einheitspixels 310, die dafür konfiguriert ist, eine Ereignisdetektion durchzuführen, eine Adressereignis-Zündung in einer Periode detektiert, in der das Steuerungssignal TG2 auf einem hohen Pegel liegt. In diesem Fall sendet die Adressereignis-Detektionseinheit 400, die die Adressereignis-Zündung detektiert, eine Anfrage an den Arbiter 213. Der Arbiter 213 entscheidet diesbezüglich über die Anfrage und gibt eine Antwort auf die Anfrage an die Adressereignis-Detektionseinheit 400, die die Anfrage stellt, zurück.
  • Die Adressereignis-Detektionseinheit 400, die die Antwort empfängt, erhöht ein Detektionssignal, das in die Ansteuerungsschaltung 211 und die Signalverarbeitungseinheit 212 eingespeist wird, auf einen hohen Pegel beispielsweise in einer Periode von einem Zeitpunkt T1 bis zu einem Zeitpunkt T2. Darüber hinaus wird in dieser Beschreibung unterstellt, dass das Detektionssignal ein Ein-Bit-Signal ist.
  • Die Ansteuerungsschaltung 211, in die zum Zeitpunkt T1ein Detektionssignal mit hohem Pegel von der Adressereignis-Detektionseinheit 400 eingespeist wird, verringert alle Steuerungssignale TG2 zu einem nachfolgenden Zeitpunkt T2 auf einen niedrigen Pegel. Mit dieser Anordnung wird die Zufuhr eines Fotostroms von all den lichtempfangenden Einheiten 330 der Pixel-Arrayeinheit 300 zur Adressereignis-Detektionseinheit 400 gestoppt.
  • Außerdem hebt zum Zeitpunkt T2 die Ansteuerungsschaltung 211 ein Auswahlsignal SEL, das an ein Gate des Auswahltransistors 323 in der Pixelbildgebungssignal-Erzeugungseinheit 320 des Einheitspixels 310 angelegt wird, worin die Adressereignis-Zündung detektiert wird (worauf hier im Folgenden als „Ausleseziel-Einheitspixel“ verwiesen wird), auf einen hohen Pegel an und hebt ein Rücksetzsignal RST, das an ein Gate des Rücksetztransistors 321 der gleichen Pixelbildgebungssignal-Erzeugungseinheit 320 angelegt wird, für eine konstante Impulsperiode auf einen hohen Pegel an, wodurch in der Floating-Diffusionsschicht 324 der Pixelbildgebungssignal-Erzeugungseinheit 320 akkumulierte Ladungen entladen (initialisiert) werden. Auf diese Weise wird eine Spannung, die in einer vertikalen Signalleitung VSL in einem Zustand erscheint, in dem die Floating-Diffusionsschicht 324 initialisiert ist, durch den mit der vertikalen Signalleitung VSL verbundenen ADC 230 im Spalten-ADC 220 als Rücksetzpegel-Pixelsignal (worauf hier im Folgenden einfach als „Rücksetzpegel“ verwiesen wird) ausgelesen und in ein digitales Signal umgewandelt.
  • Als Nächstes legt zu einem Zeitpunkt T3 nach einem Auslesen des Rücksetzpegels die Ansteuerungsschaltung 211 ein Übertragungssignal TRG einer konstanten Impulsperiode an das Gate des ersten Übertragungstransistors 331 der lichtempfangenden Einheit 330 im Ausleseziel-Einheitspixel 310 an. Bei dieser Anordnung wird eine im fotoelektrischen Umwandlungselement 333 der lichtempfangenden Einheit 330 erzeugte Ladung zur Floating-Diffusionsschicht 324 in der Pixelbildgebungssignal-Erzeugungseinheit 320 übertragen und erscheint eine Spannung, die in der Floating-Diffusionsschicht 324 akkumulierten Ladungen entspricht, in der vertikalen Signalleitung VSL. Auf diese Weise wird die Spannung, die in der vertikalen Signalleitung VSL erscheint, durch den mit der vertikalen Signalleitung VSL verbundenen ADC 230 im Spalten-ADC 220 als Signalpegel-Pixelsignal der lichtempfangenden Einheit 330 (worauf hier im Folgenden einfach als „Signalpegel“ verwiesen wird) ausgelesen und in einen digitalen Wert umgewandelt.
  • Die Signalverarbeitungseinheit 212 führt eine CDS-Verarbeitung aus, bei der eine Differenz zwischen dem Rücksetzpegel und dem Signalpegel, die wie oben beschrieben ausgelesen werden, als Netto-Pixelsignal entsprechend einer Lichtempfangsmenge des fotoelektrischen Umwandlungselements 333 erhalten wird.
  • Als Nächstes verringert zu einem Zeitpunkt T4 die Ansteuerungsschaltung 211 das Auswahlsignal SEL, das an das Gate des Auswahltransistors 323 in der Pixelbildgebungssignal-Erzeugungsschaltung 320 des Ausleseziel-Einheitspixels 310 angelegt wird, auf einen niedrigen Pegel und hebt das Steuerungssignal TG2, das an das Gate des zweiten Übertragungstransistors 332 all der lichtempfangenden Einheiten 330 in der Pixel-Arrayeinheit 300 angelegt wird, auf einen hohen Pegel an. Mit dieser Anordnung wird eine Detektion einer Adressereignis-Zündung in all den lichtempfangenden Einheiten 330 in der Pixel-Arrayeinheit 300 neu gestartet.
  • 9B ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wenn zu einem Zeitpunkt T0 eine Anweisung für die Einleitung einer Adressereignis-Detektion durch die Steuerungseinheit 130 gegeben wird, hebt die Ansteuerungsschaltung 211 das Steuerungssignal TG2 an, das an das Gate des Übertragungstransistors 332 angelegt wird, der mit fotoelektrischen Umwandlungseinheiten 333 selektiv aktivierter Adressereignis-Detektionseinheiten 400 verbunden ist. Insbesondere können einige der oder alle Adressereignis-Detektionseinheiten 400 aktiviert werden.
  • Außerdem wird das an die Gates der ersten Übertragungstransistoren 331 angelegte Übertragungssignal TG1 auf einem niedrigen Pegel gehalten. Dementsprechend sind die zugehörigen Übertragungstransistoren 331 in einem AUS-Zustand.
  • In diesem Beispiel detektiert eine beliebige Adressereignis-Detektionseinheit 400 eine Adressereignis-Zündung zu einer Zeit T1, während der das Steuerungssignal TG2 bei einem hohen Pegel liegt und der dazugehörige Übertragungstransistor 332 in einem EIN-Zustand ist. Als Reaktion auf den Ereignisauslöser beginnt eine Aufnahme von Bild-Frames. Die Aufnahme von Bild-Frames kann eine Bildaufnahme von Full-Frame-Bildern (engl.: full frame image) sein, die all die im Pixel-Array 300 enthaltenen Bilderfassungspixel 502 einbezieht. Alternativ dazu kann eine Ereignisdetektion durch eine bestimmte Ereignis-Detektionseinheit 400 als Auslöser für eine Bildaufnahme durch einen Satz von Bilderfassungspixeln 502 in der Nähe der Ereignis-Detektionseinheit 400, oder die in anderer Weise mit der Ereignis-Detektionseinheit 400 verbunden sind, fungieren. Ein Auslesen von durch die Bilderfassungspixel erhaltenen Signalen kann dann durchgeführt werden.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel des Betriebs der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 unter Verwendung eines Flussdiagramms beschrieben. 10 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Beispielsweise wird dieser Betrieb eingeleitet, wenn eine vorbestimmte Anwendung zum Detektieren eines Adressereignisses ausgeführt wird.
  • Wie in 10 veranschaulicht ist, detektiert in diesem Betrieb zunächst jedes der Einheitspixel 310 in der Pixel-Arrayeinheit 300 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Adressereignis-Zündung (Schritt S901). Außerdem bestimmt die Ansteuerungsschaltung 211, ob eine Adressereignis-Zündung in irgendeinem der Einheitspixel 310 detektiert wird oder nicht (Schritt S902).
  • Falls die Adressereignis-Zündung nicht detektiert wird (NEIN in Schritt S902), geht dieser Betrieb zu Schritt S904 weiter. Falls auf der anderen Seite die Adressereignis-Zündung detektiert wird (JA in Schritt S902), führt dann die Ansteuerungsschaltung 211 ein Auslesen eines Pixelsignals in Bezug auf das Einheitspixel 310 aus, in dem die Adressereignis-Zündung detektiert wird, (Schritt S903) und geht zu Schritt S904 weiter.
  • In Schritt S904 wird bestimmt, ob dieser Betrieb zu beenden ist oder nicht. Falls dieser Betrieb nicht beendet wird (NEIN in Schritt S904), kehrt dieser Betrieb zu Schritt S901 zurück und werden die nachfolgenden Operationen bzw. Vorgänge wiederholt. Falls auf der anderen Seite dieser Betrieb beendet wird (JA in Schritt S904), ist dieser Betrieb beendet.
  • 11A - 11C sind Draufsichten von Teilbereichen von Pixel-Arrays mit Sub-Arrays oder Untergruppen von Pixeln 1101, die wie in einer ersten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sein. Ein Pixel-Array 300 kann eine beliebige Anzahl an Sub-Arrays 1101 umfassen. Insbesondere ist in dieser ersten beispielhaften Ausführungsform eine Fläche bzw. ein Bereich jedes Bilderfassungspixels 502 kleiner als ein Bereich jedes Ereignisdetektionspixels 503. Außerdem unterscheidet sich ein Verhältnis der Bilderfassungspixel 502 zu den Ereignisdetektionspixeln 503 zwischen den verschiedenen Beispielen. Konkret ist in dem in 11A veranschaulichten Beispiel das Verhältnis der Bilderfassungspixel 502 zu den Ereignisdetektionspixeln 503 innerhalb der dargestellten Sub-Arrays 1101a 4:1. Dieses gleiche Verhältnis kann über das gesamte Pixel-Array 300 Anwendung finden. In dem in 11B veranschaulichten Beispiel ist das Verhältnis der Bilderfassungspixel 502 zu den Ereignisdetektionspixeln 503 12:1. In dem in 11C veranschaulichten Beispiel ist das Verhältnis der Bilderfassungspixel 502 zu den Ereignisdetektionspixeln 503 32:1. Andere Verhältnisse sind ebenfalls möglich. Außerdem können die Bilderfassungspixel 502 in Gruppen 314 angeordnet werden, die, jedoch nicht darauf beschränkt, Gruppen mit Bayer-Arrays enthalten. Eine oder mehr Trennstrukturen 1210 können einbezogen sein, um eine Isolierung zwischen benachbarten Einheitspixeln 310 bereitzustellen. Beispielsweise können, jedoch ohne Einschränkung, Strukturen mit RFTI 1208 um jedes Ereignisdetektionspixel 503 ausgebildet sein. Ähnlich können Strukturen mit RFTI 1208 und/oder RDTI 1212 um einzelne Bilderfassungspixel 502 ausgebildet sein.
  • 12A ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays 300 mit einer Gruppe 314 von Bilderfassungspixeln 502, die wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind. Wie dargestellt können Trennstrukturen 1210 in der Form von RDTI-Strukturen 1212 vorgesehen werden, um benachbarte Einheitspixel 310 zu trennen. Außerdem kann jedes Bilderfassungspixel 502 eine Isolierungs- oder Planarisierungsschicht 1236 enthalten, die auf einer Lichteinfallsoberfläche des Substrats 1216 ausgebildet ist, worin die fotoelektrischen Umwandlungselemente 333 ausgebildet sind. Ein Farbfilter 1240 kann für jedes Bilderfassungspixel 502 vorgesehen werden. In diesem Beispiel ist ein roter Farbfilter 1240R als Teil eines ersten der veranschaulichten Bilderfassungspixel 502 vorgesehen und ist ein grüner Farbfilter 1240Gr als Teil eines zweiten der veranschaulichten Bilderfassungspixel 502 vorgesehen. Außerdem können ein oder mehr Floating-Diffusionsgebiete bzw. -schichten 324 mit der Gruppe 314 von Bilderfassungspixeln 502 verbunden sein. In diesem Beispiel können, wo RDTI-Isolierungsstrukturen 1212 genutzt werden, eine oder mehrere der Floating-Diffusionsschichten 324 an oder nahe einer zweiten Oberfläche des Substrats 1216 und einem Ende der RDTI-Struktur 1212 benachbart liegen.
  • 12B ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays mit einer Gruppe 314 von Bilderfassungspixeln 502, die wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind. Dieses Beispiel ist dem vorherigen Beispiel ähnlich, außer dass RFTI-Trennstrukturen 1208 zwischen den einzelnen Bilderfassungspixeln 502 vorgesehen sind. Infolgedessen können die Floating-Diffusionsschichten 324 nicht mit den Isolierungsstrukturen 1210 in Draufsicht überlappen.
  • 13 ist eine Draufsicht einer Konfiguration einer Gruppe 314 von Bilderfassungspixeln 502 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform. In diesem veranschaulichten Beispiel sind Gruppen 314 von Bilderfassungspixeln 502 durch RDTI-Strukturen 1212 voneinander getrennt. Außerdem sind einzelne Bilderfassungspixel 502 durch RDTI-Strukturen voneinander getrennt, wie auch im Beispiel von 12A veranschaulicht ist. Jedes Bilderfassungspixel 502 enthält ein fotoelektrisches Umwandlungselement 333 und ein zugeordnetes Transfer-Gate 331. Außerdem nutzen in diesem Beispiel die Bilderfassungspixel 502 innerhalb einer Gruppe 314 die Erzeugungseinheit oder Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale oder Teilbereiche davon. Beispielsweise kann die Gruppe der Bilderfassungspixel 502 eine Schaltungskonfiguration wie in 5B dargestellt aufweisen.
  • 14 ist eine Draufsicht einer Konfiguration eines Ereignisdetektionspixels 503, das wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert ist. Insbesondere enthält jedes Ereignisdetektionspixel 503 in dieser Ausführungsform ein einzelnes fotoelektrisches Umwandlungselement 333 und Komponenten einer Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung 400, die für dieses fotoelektrische Umwandlungselement 333 vorgesehen sind. Das heißt, die Komponenten der Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung 400 werden unter mehreren fotoelektrischen Umwandlungselementen 333 nicht gemeinsam genutzt. Außerdem ist das Ereignisdetektionspixel 503 durch eine RFTI-Trennstruktur 1208 von benachbarten Einheitspixeln 310 getrennt.
  • 15 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Gruppe kombinierter Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 501 mit gemeinsam genutzten Schaltungselementen gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. In solchen Ausführungsformen ist jedes fotoelektrische Umwandlungselement 333 mit einem ersten Übertragungstransistor 331 und einem zweiten Übertragungstransistor 332 verbunden. Insbesondere verbindet der erste Übertragungstransistor 331 selektiv ein zugeordnetes fotoelektrisches Umwandlungselement 333 mit gemeinsam genutzten Elementen einer Erzeugungs-/Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale und verbindet der zweite Übertragungstransistor 332 selektiv ein zugeordnetes fotoelektrisches Umwandlungselement 333 mit gemeinsam genutzten Komponenten einer Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung 400. Gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die zweiten Übertragungstransistoren 332, die mit mehreren fotoelektrischen Umwandlungselementen 333 innerhalb einer Gruppe 314 von kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixeln 501 verbunden sind, gleichzeitig in einen EIN-Zustand versetzt werden. In diesem Beispiel nutzen vier fotoelektrische Umwandlungselemente 333a - 333d die zugeordnete Erzeugungs-/Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale und die Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung 400 gemeinsam. Jedoch kann jede beliebige Anzahl an Einheitspixeln 310 und zugeordneten fotoelektrischen Umwandlungselementen 333 eine zugeordnete Schaltungsanordnung 320 und 400 gemeinsam nutzen.
  • 16A - 16C sind Draufsichten von Teilbereichen von Pixel-Arrays und insbesondere Sub-Arrays oder Untergruppen von Pixeln 1601, die wie in einer zweiten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind. Insbesondere sind in dieser zweiten beispielhaften Ausführungsform Gruppen von kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixeln 501 im Pixel-Array 300 mit Gruppen von Bilderfassungspixeln 502 eingestreut. In diesem Beispiel enthält jede Gruppe 314 von Bilderfassungspixeln 502 vier Bilderfassungspixel 502, während jede Gruppe 314 kombinierter Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 501 vier kombinierte Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 501 enthält. Die Bilderfassungspixel 502 können mit einer Ausleseschaltung verbunden sein, in der jedes Bilderfassungspixel 502 innerhalb einer Gruppe 314 von Bilderfassungspixeln Elemente einer Ausleseschaltung 320 gemeinsam nutzt, wie in 5B dargestellt ist. Die kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 501 können mit Komponenten einer gemeinsam genutzten Erzeugungs-/Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale und einer gemeinsam genutzten Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung 400 verbunden sein. Außerdem kann das Verhältnis der Gruppen 314 von Bilderfassungspixeln 502 zu Gruppen 314 kombinierter Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 501 variieren. In dem beispielhaften Sub-Array 1601a, das in 16A veranschaulicht ist, ist beispielsweise das Verhältnis der Bilderfassungspixel 502 zu kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixeln 501 1:1. In dem in 16B veranschaulichten beispielhaften Sub-Array 1601b ist das Verhältnis von Bilderfassungspixeln 502 zu kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixeln 501 3:1. In dem in 16C veranschaulichten beispielhaften Sub-Array 1601c ist das Verhältnis von Bilderfassungspixeln 502 zu kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixeln 501 8:1. Außerdem sind andere Verhältnisse möglich. In zumindest einigen Ausführungsformen können Farbfilter mit Einheitspixeln 310 innerhalb der Gruppen assoziiert sein, um zum Beispiel Bayer-Arrays auszubilden. Eine Isolierung zwischen benachbarten Einheitspixeln 310 kann durch Betriebsstrukturen 1210 für RFTI 1208 und/oder RDTI 1212 vorgesehen werden. Beispielsweise können Trennstrukturen für RDTI 1212 um Gruppen kombinierter Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 501 ausgebildet sein, während Trennstrukturen für RFTI 1208 um einzelne Einheitspixel 310 herum ausgebildet sein können.
  • 17A ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in diesem Beispiel dargestellt ist, können Trennstrukturen 1210 in der Form von RDTI-Strukturen 1212 vorgesehen werden, um benachbarte Einheitspixel 310 zu trennen. Wo RDTI-Trennstrukturen 1212 genutzt werden, können Schaltungselemente oder Teilbereiche von Schaltungselementen wie etwa eine Floating-Diffusionsschicht 324 oder ein Verstärkungstransistor 322 oder 412 oder dergleichen einem Ende der RDTI-Struktur 1212 benachbart ausgebildet werden. 17B ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In diesem zusätzlichen Beispiel sind Trennstrukturen 1210 in der Form von RFTI-Trennstrukturen 1208 vorgesehen, um benachbarte Einheitspixel 310 zu trennen.
  • 18 ist eine Draufsicht einer Konfiguration einer Gruppe von Bilderfassungspixeln 502 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform. In diesem Beispiel sind Gruppen 314 von Bilderfassungspixeln 502 durch RDTI-Strukturen 1212 voneinander getrennt. Außerdem sind einzelne Bilderfassungspixel 502 durch RDTI-Strukturen voneinander getrennt, wie auch im Beispiel von 17A veranschaulicht ist. Jedes Bilderfassungspixel 502 enthält ein fotoelektrisches Umwandlungselement 333 und ein zugeordnetes Transfer-Gate 331. Außerdem nutzen in diesem Beispiel die Bilderfassungspixel 502 innerhalb einer Gruppe 314 gemeinsam die Erzeugungseinheit oder Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale oder Teilbereiche davon. Beispielsweise kann die Gruppe von Bilderfassungspixeln 502 eine Schaltungskonfiguration wie in 5B dargestellt aufweisen. Wo die RDTI-Trennstrukturen 1212 genutzt werden, können Schaltungselemente und Teilbereiche von Schaltungselementen wie etwa eine Floating-Diffusionsschicht 324 oder ein Verstärkungstransistor 322 oder dergleichen einem Ende der RDTI-Struktur 1212 benachbart ausgebildet sein.
  • 19 ist eine Draufsicht einer Konfiguration einer Gruppe kombinierter Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform. In diesem Beispiel enthält jedes kombinierte Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 503 ein fotoelektrisches Umwandlungselement 333, das durch einen ersten Übertragungstransistor 331 mit einer gemeinsam genutzten Erzeugungs-/Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale selektiv verbunden ist und das durch einen zweiten Übertragungstransistor 332 mit einer gemeinsam genutzten Ereignisdetektions-Ausleseschaltung 400 selektiv verbunden ist. RDTI-Strukturen 1212 stellen eine Isolierung zwischen kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixeln 501 innerhalb der Gruppe bereit, während die Gruppe durch RFTI-Strukturen 1208 von Einheitspixeln 310 und anderen Gruppen isoliert ist. Wo RDTI-Trennstrukturen 1212 verwendet werden, können Schaltungselemente oder Teilbereiche von Schaltungselementen wie etwa ein Verstärkungstransistor 322 oder 413, ein LG-Transistor 411 oder dergleichen einem Ende der RDTI-Struktur 1212 benachbart ausgebildet werden.
  • 20 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixels 503 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. In diesem Beispiel ist das fotoelektrische Umwandlungselement 333 des kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixels 503 durch einen ersten Transfertransistor 331 selektiv mit einer dedizierten Erzeugungs-/Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale selektiv verbunden und ist durch einen zweiten Transfertransistor 332 selektiv mit einer dedizierten Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung 400 verbunden. Das heißt, die Erzeugungs-/Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale und die Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung 400 werden mit keinen anderen fotoelektrischen Umwandlungseinheiten 333 gemeinsam genutzt.
  • 21A - 21C sind Draufsichten von Teilbereichen eines Pixel-Arrays und insbesondere Sub-Arrays oder Untergruppen von Pixeln 2101, die wie in einer dritten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind. Insbesondere sind in dieser dritten beispielhaften Ausführungsform Gruppen kombinierter Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 501 im Pixel-Array 300 mit Gruppen von Bilderfassungspixeln 502 eingestreut. Die Gruppen der kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 501 umfassen jeweils vier kombinierte Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 501. Jedoch werden Schaltungselemente gemeinsam genutzt bzw. geteilt. Dementsprechend können die kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 501 wie in 20 veranschaulicht mit einer Ausleseschaltung verbunden sein. Die Gruppen von Bilderfassungspixeln 502 umfassen jeweils vier Bilderfassungspixel 502. Die Bilderfassungspixel 502 können Schaltungselemente gemeinsam nutzen und können wie in 5B dargestellt konfiguriert sein. In dem in 21A veranschaulichten beispielhaften Sub-Array 2101a ist das Verhältnis von Bilderfassungspixeln 502 zu kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixeln 1:1. In dem in 21B veranschaulichten beispielhaften Sub-Array 2101b ist das Verhältnis von Bilderfassungspixeln 502 zu kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixeln 501 3:1. In dem in 21C veranschaulichten beispielhaften Sub-Array 2101c ist das Verhältnis von Bilderfassungspixeln 502 zu kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixeln 501 8:1. Außerdem sind andere Verhältnisse möglich. Trennstrukturen für RFTI 1208 sind um die Gruppen der kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 501 angeordnet, und Trennstrukturen für RFTI 1208 stellen eine Isolierung zwischen benachbarten kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixeln 501 herum innerhalb jeder Gruppe derartiger Pixel bereit. Trennstrukturen für RDTI 1212 stellen eine Isolierung zwischen benachbarten Bilderfassungspixeln 502 bereit.
  • 22A ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in diesem Beispiel dargestellt ist, können Trennstrukturen 1210 in der Form von RDTI-Strukturen 1212 vorgesehen werden, um benachbarte Einheitspixel 310 zu trennen. Wo RDTI-Trennstrukturen 1212 genutzt werden, können Schaltungselemente oder Teilbereiche von Schaltungselementen wie etwa eine Floating-Diffusionsschicht 324 oder ein Verstärkungstransistor 322 oder dergleichen einem Ende der RDTI-Struktur 1212 benachbart ausgebildet werden. 22B ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In diesem zusätzlichen Beispiel können Trennstrukturen 1210 in der Form von RFTI-Trennstrukturen 1208 vorgesehen sein, um benachbarte Einheitspixel 310 zu trennen.
  • 23 ist eine Draufsicht einer Konfiguration einer Gruppe von Bilderfassungspixeln 502 gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform. In diesem Beispiel sind Gruppen 314 von Bilderfassungspixeln 502 durch RDTI-Strukturen 1212 voneinander getrennt. Außerdem sind einzelne Bilderfassungspixel 502 durch RDTI-Strukturen voneinander getrennt, wie auch in den Beispielen von 21B und 21C veranschaulicht ist. Jedes Bilderfassungspixel 502 enthält ein fotoelektrisches Umwandlungselement 333 und ein zugeordnetes Transfer-Gate 331. Außerdem nutzen in diesem Beispiel die Bilderfassungspixel 502 innerhalb einer Gruppe 314 die Erzeugungseinheit oder Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale oder Teilbereiche davon gemeinsam. Beispielsweise kann die Gruppe von Bilderfassungspixeln 502 eine Schaltungskonfiguration wie in 5B dargestellt aufweisen.
  • 24 ist eine Draufsicht einer Konfiguration eines kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixels 501 gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform. In diesem Beispiel enthält jedes kombinierte Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 503 ein fotoelektrisches Umwandlungselement 333, das durch einen ersten Übertragungstransistor 331 selektiv mit einer Erzeugungs-/Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale verbunden ist und das durch einen zweiten Übertragungstransistor 332 selektiv mit einer Ereignisdetektions-Ausleseschaltung 400 verbunden ist. Außerdem nutzt das fotoelektrische Umwandlungselement 333 jedes kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixels 503 dessen Erzeugungs-/Ausleseschaltung 320 für Bildgebungssignale oder dessen Ereignisdetektions-Ausleseschaltung 400 mit keinem anderen fotoelektrischen Umwandlungselement 333 gemeinsam. RDTI-Strukturen 1212 stellen eine Isolierung um jedes kombinierte Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 501 bereit. Beispielsweise kann jedes kombinierte Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixel 501 eine Schaltungskonfiguration wie in 5A dargestellt aufweisen.
  • 25 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Gruppe von Bilderfassungspixeln 502 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. In diesem Beispiel nutzen die fotoelektrischen Umwandlungselemente 333 einer Gruppe von drei Bilderfassungspixeln 502 eine Erzeugungs-/Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale gemeinsam. Jedes der fotoelektrischen Umwandlungselemente 333a-c in der Gruppe ist durch ein jeweiliges erstes Transfer-Gate 331a-c mit der Erzeugungs-/Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildsignale selektiv verbunden.
  • 26A - 26C sind Draufsichten eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays mit Untergruppen von Pixeln 2601, die wie in einer vierten beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind. In dieser vierten beispielhaften Ausführungsform ist die Größe oder Fläche bzw. der Bereich jedes Bilderfassungspixels 502 gleich oder etwa gleich der Größe jedes Ereignisdetektionspixels 503. Außerdem unterscheidet sich ein Verhältnis von Bilderfassungspixeln 502 zu Ereignisdetektionspixeln 503 zwischen den verschiedenen Beispielen. Beispielsweise ist im in 26A veranschaulichten Beispiel das Verhältnis von Bilderfassungspixeln 502 zu Ereignisdetektionspixeln 503 3:1. Außerdem sind die Bilderfassungspixel 502 in Dreiergruppen 2601 angeordnet, während die Ereignisdetektionspixel 503 einzeln angeordnet sind. In dem in 26B veranschaulichten Beispiel ist das Verhältnis von Bilderfassungspixeln 502 zu Ereignisdetektionspixeln 503 15:1. In dem in 26C veranschaulichten Beispiel ist das Verhältnis von Bilderfassungspixeln 502 zu Ereignisdetektionspixeln 503 35:1. Außerdem sind in den Beispielen der 26B und 26C einige Bilderfassungspixel 502 in Gruppen aus drei Pixeln 2601 und andere in Gruppen aus vier Pixeln 2602 angeordnet.
  • 27A ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in diesem Beispiel dargestellt ist, können RDTI-Strukturen 1212 vorgesehen werden, um benachbarte Einheitspixel 310 zu trennen. 27B ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, worin vier RFTI-Strukturen 1208 benachbarte Einheitspixel 310 trennen. Wo RDTI-Trennstrukturen 1212 genutzt werden, können Schaltungselemente oder Teilbereiche von Schaltungselementen einem Ende der RDTI-Struktur 1212 benachbart ausgebildet werden.
  • In einer Draufsicht kann die Konfiguration einer Gruppe aus drei Bilderfassungspixeln gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform die gleiche wie die Konfiguration der ersten Ausführungsform wie in 13 veranschaulicht sein, außer dass für Gruppen 2601 aus drei Bilderfassungspixeln 502 die Gruppe genau drei fotoelektrische Umwandlungselemente 333 mit zugeordneten ersten Übertragungstransistoren 331 enthält, um die fotoelektrischen Umwandlungselemente 333 mit den Elementen der gemeinsam genutzten Erzeugungs-/Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale selektiv zu verbinden. Außerdem sind Gruppen 314 von Bilderfassungspixeln 502 durch RDTI-Strukturen 1212 voneinander getrennt. Darüber hinaus sind einzelne Bilderfassungspixel 502 durch RDTI-Strukturen voneinander getrennt, wie ebenfalls in den Beispielen von 28A und 28B veranschaulicht ist. Jedes Bilderfassungspixel 502 enthält ein fotoelektrisches Umwandlungselement 333 und ein zugeordnetes Transfer-Gate 331. Außerdem nutzen die Bilderfassungspixel 502 innerhalb einer Gruppe 314 die Erzeugungseinheit oder Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale oder Teilbereiche davon gemeinsam. Beispielsweise kann die Gruppe von Bilderfassungspixeln 502 eine Schaltungskonfiguration wie in 5B dargestellt aufweisen.
  • Wie vorher bemerkt wurde, hat das Ereignisdetektionspixel 503 in der vierten Ausführungsform die gleiche Größe wie die Bilderfassungspixel 502. Die Konfiguration eines kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixels 501 gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform kann die gleiche wie diejenige oder ähnlich derjenigen der ersten beispielhaften Ausführungsform sein, wie in 14 veranschaulicht ist. Dementsprechend enthält jedes Ereignisdetektionspixel 503 in dieser Ausführungsform ein einziges fotoelektrisches Umwandlungselement 333 und Komponenten einer Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung 400, die für dieses fotoelektrische Umwandlungselement 333 vorgesehen sind. Das heißt, Komponenten der Adressereignis-Detektions-Ausleseschaltung 400 werden zwischen mehreren gemeinsamen Umwandlungselementen 333 nicht geteilt bzw. gemeinsam genutzt. Außerdem ist das Ereignisdetektionspixel 503 durch eine RFTI-Trennstruktur 1208 von benachbarten Einheitspixeln 310 isoliert.
  • 28A - 28B sind Draufsichten eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays mit Untergruppen von Pixeln 2801, die wie in einer fünften beispielhaften Ausführungsform konfiguriert sind. In dieser fünften beispielhaften Ausführungsform ist eine Grö-ße oder eine Fläche bzw. ein Bereich jedes Bildgebungserfassungspixels 502 gleich oder etwa gleich der Größe jedes Ereignisdetektionspixels 503. In einem weiteren Aspekt sind Bilderfassungspixel 502 in Gruppen 2802 oder 2803 angeordnet, wobei jedes Pixel in einer Gruppe die gleiche Farbempfindlichkeit aufweist. Beispielsweise können die Bilderfassungspixel 502 in Gruppen aus drei Einheitspixeln 2802 wie in 28A veranschaulicht angeordnet sein. Als weiteres Beispiel können die Bilderfassungspixel in Gruppen aus vier Pixeln 2803 angeordnet sein, mit Ausnahme von Bereichen, die Gruppen von vier Ereignisdetektionspixeln 503 umgeben, wobei jede umgebende Gruppe von Bilderfassungspixeln 502 aus drei Einheitspixeln 2802 besteht, wie in 28B veranschaulicht ist. All die Ereignisdetektionspixel 503 können in Vierergruppen angeordnet sein. Wie dargestellt ist, können die Gruppen von Bilderfassungspixeln 502 in einem Array so angeordnet werden, um sie zu kombinieren, um einen Quad-Bayer-Filtermodus zu bilden, wobei ein allgemeines Bayer-Muster von Pixel-Untergruppen gebildet wird, die zwei Gruppen grüner Bilderfassungspixel 502, eine Gruppe roter Bilderfassungspixel 502 und eine Gruppe blauer Bilderfassungspixel umfassen. Einige der oder alle Gruppen von Ereignisdetektionspixeln 503 können von Gruppen von Bilderfassungspixeln 502 umgeben sein, die zusammen ein allgemeines Bayer-Muster bilden. Außerdem unterscheidet sich ein Verhältnis von Bilderfassungspixeln 502 zu Ereignisdetektionspixeln 503 zwischen den verschiedenen Beispielen. Beispielsweise ist im in 28A veranschaulichten Beispiel das Verhältnis von Bilderfassungspixeln 502 zu Ereignisdetektionspixeln 503 3:1. In dem in 28B veranschaulichten Beispiel ist das Verhältnis von Bilderfassungspixeln 502 zu Ereignisdetektionspixeln 503 15:1. In dem in 28B veranschaulichten Beispiel ist das Verhältnis von Bilderfassungspixeln 502 zu Ereignisdetektionspixeln 503 35:1.
  • 29A ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines Pixel-Arrays gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in diesem Beispiel dargestellt ist, können RDTI-Strukturen 1212 vorgesehen werden, um benachbarte Einheitspixel 310 zu trennen. 29B ist eine Querschnittsansicht eines Teilbereichs eines anderen Pixel-Arrays gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, worin RFTI-Strukturen 1208 benachbarte Einheitspixel 310 trennen.
  • 30 ist eine Draufsicht einer Konfiguration einer Gruppe von Bilderfassungspixeln 502 gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform. Jedes fotoelektrische Umwandlungselement 333 innerhalb einer Gruppe ist für die gleiche Farbe empfindlich. Beispielsweise kann jedes fotoelektrische Umwandlungselement 333 innerhalb einer Gruppe von Bilderfassungspixeln 502 mit einem Filter der gleichen Farbe assoziiert sein. Außerdem sind Gruppen 314 von Bilderfassungspixeln 502 durch RDTI-Strukturen 1212 voneinander getrennt, während einzelne Bilderfassungspixel 502 durch RDTI-Strukturen voneinander getrennt sind. Außerdem nutzen in diesem Beispiel die Bilderfassungspixel 502 innerhalb einer Gruppe 314 gemeinsam die Erzeugungseinheit oder Ausleseschaltung 320 für Pixel-Bildgebungssignale oder Teilbereiche davon. Beispielsweise kann die Gruppe von Bilderfassungspixeln 502 eine Schaltungskonfiguration wie in 5B dargestellt aufweisen. Wo die RDTI-Trennstrukturen 1212 genutzt werden, können Schaltungselemente oder Teilbereiche von Schaltungselementen wie etwa ein Floating-Diffusionsgebiet 324 oder ein Verstärkungstransistor 322 oder dergleichen einem Ende der RDTI-Struktur 1212 benachbart ausgebildet werden.
  • Dementsprechend stellen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Bildgebungsvorrichtungen 100 mit Pixel-Arrays 300 bereit, die imstande sind, sowohl Ereignisdetektions- als auch Bildgebungsoperationen durchzuführen. Außerdem können die Schaltungselemente eines jeden Einheitspixels 310 für entweder eine Bilderfassung oder eine Ereignisdetektion optimiert werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann ein Pixel-Array 300 Pixel enthalten, die für eine Bilderfassung optimiert sind, in Kombination mit Pixeln, die sowohl eine Bilderfassung als auch Ereignisdetektion durchführen. Gemäß noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann ein Pixel-Array 300 Ereignisdetektionspixel enthalten, die eine größere Fläche bzw. einen größeren Bereich als Bilderfassungspixel aufweisen. Außerdem können Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unterschiedliche Anzahlen und Proportionen von Bilderfassungspixeln und Ereignisdetektionspixeln enthalten. Beispielsweise kann eine Bildgebungsvorrichtung 100 ein Pixel-Array 300 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthalten, das eine größere Anzahl an Bilderfassungspixeln 502 als an Ereignisdetektionspixeln 503, eine größere Anzahl an Ereignisdetektionspixeln 503 als an Bilderfassungspixeln 502 oder die gleiche Anzahl an Bilderfassungspixeln 502 und Ereignisdetektionspixeln 503 aufweist. Darüber hinaus kann ein Pixel-Array gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine beliebige Anzahl und Proportion von Bilderfassungspixeln 502, Ereignisdetektionspixeln 503 und kombinierten Ereignisdetektions- und Bilderfassungspixeln 501 aufweisen.
  • 31 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht, das ein Beispiel eines Systems zur Steuerung eines sich bewegenden Körpers ist, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
  • Ein Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuerungseinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 miteinander verbunden sind. In dem in 31 veranschaulichten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs und eine integrierte Steuerungseinheit 12050. Außerdem sind als funktionale Konfiguration der integrierten Steuerungseinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Sprach- und Bild-Ausgabeeinheit 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 des bordeigenen Netzwerks in der Zeichnung veranschaulicht.
  • Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Programmen einen Betrieb einer Vorrichtung in Bezug auf ein Antriebssystem eines Fahrzeugs. Beispielsweise fungiert die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung einer Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung wie etwa eines Verbrennungsmotors und eines Antriebsmotors, der eine Antriebskraft des Fahrzeugs erzeugt, eines Antriebskraft-Übertragungsmechanismus, der die Antriebskraft auf Räder überträgt, eines Lenkmechanismus, der einen Lenkwinkel des Fahrzeugs einstellt, und einer Bremsvorrichtung, der eine Bremskraft des Fahrzeugs erzeugt, und dergleichen.
  • Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 steuert einen Betrieb verschiedener Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie montiert sind, gemäß verschiedenen Programmen. Beispielsweise fungiert die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 als Steuerungsvorrichtung eines schlüssellosen Zugangssystems, eines Systems für intelligente Schlüssel, einer automatischen Fenstervorrichtung und verschiedener Leuchten wie etwa eines Frontscheinwerfers, eines Heckscheinwerfers, einer Bremsleuchte, eines Fahrtrichtungsanzeigers und einer Nebelleuchte. In diesem Fall kann eine elektrische Welle, die von einer tragbaren Vorrichtung, die einen Schlüssel ersetzt, übertragen wird, oder können Signale verschiedener Schalter in die die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 empfängt eine Einspeisung dieser elektrischen Wellen oder der Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, eine automatische Fenstervorrichtung, die Leuchte und dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs detektiert Informationen bezüglich der Außenseite bzw. äußeren Umgebung des Fahrzeugs, an dem das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 montiert ist. Beispielsweise ist eine Bildgebungseinheit 12031 mit der Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Bildgebungseinheit 12031, ein Bild der äußeren Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis des Bildes, das empfangen wird, eine Objektdetektionsverarbeitung einer Person, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Verkehrsschilds, eines Zeichens auf einer Straße oder dergleichen oder eine Abstandsdetektionsverarbeitung durchführen.
  • Die Bildgebungseinheit 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein einem Lichtempfangsbetrag entsprechendes elektrisches Signal abgibt. Die Bildgebungseinheit 12031 kann das elektrische Signal als Bild abgeben oder als Information einer Abstandsmessung abgeben. Außerdem kann das mittels der Bildgebungseinheit 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann unsichtbares Licht wie etwa Infrarotstrahlen sein. Darüber hinaus kann die Bildgebungseinheit 12031 eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 200 enthalten, der eine Pixel-Arrayeinheit 310 mit den Einheitspixeln 300 enthält, die gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung konfiguriert und von anderen Einheitspixeln 310 innerhalb der Pixel-Arrayeinheit isoliert sind.
  • Die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs detektiert Information im Innern des Fahrzeugs. Mit der Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs ist zum Beispiel eine Einheit 12041 zur Detektion des Fahrerzustands verbunden, die einen Zustand des Fahrers detektiert. Die Einheit 12041 zur Detektion des Fahrerzustands umfasst zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt bzw. abbildet, und auf der Basis der Detektionsinformation, die von der Einheit 12041 zur Detektion des Fahrerzustands eingegeben wird, kann die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs den Ermüdungsgrad oder den Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer eindöst.
  • Auf der Basis der Information aus dem Innern und der der äußeren Umgebung, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs erfasst wird, berechnet der Mikrocomputer 12051 einen Steuerungszielwert der Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremsvorrichtung und kann einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung, um eine Funktion eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu realisieren, ausführen, die eine Kollisionsvermeidung oder Aufprallabschwächung des Fahrzeugs, eine Nachfolgefahrt basierend auf dem Abstand zwischen Fahrzeugen, eine Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Warnung vor einer Fahrzeugkollision, eine Warnung vor einem Verlassen der Spur des Fahrzeugs und dergleichen einschließt.
  • Ferner kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung für automatisches Fahren und dergleichen durchführen, bei der das Fahrzeug unabhängig von einer Bedienung durch den Fahrer autonom fährt, indem die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung und dergleichen auf der Basis einer Information über die Umgebung des Fahrzeugs gesteuert wird, die mittels der Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder der Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs erfasst bzw. erlangt wird.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 auf der Basis der Information von außerhalb des Fahrzeugs ausgeben, die mittels der Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs erlangt wird. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung, um eine Blendung zu verhindern, durchführen, wie etwa ein Umschalten von Fernlicht auf Abblendlicht, indem der Frontscheinwerfer entsprechend einer Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, gesteuert wird.
  • Die Sprach- und Bild-Ausgabeeinheit 12052 überträgt Ausgangssignal, darunter Sprache und ein Bild, zu einer Ausgabevorrichtung, die einem Insassen in einem Fahrzeug oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs eine Information optisch oder akustisch mitteilen kann. Im Beispiel in 31 sind als die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und ein Armaturenbrett 12063 beispielhaft veranschaulicht. Die Anzeigeeinheit 12062 kann beispielsweise zumindest eine einer bordeigenen Anzeige oder eines Head-Up-Displays umfassen.
  • 32 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Installationsposition der Bildgebungseinheit 12031 veranschaulicht.
  • In 32 sind als die Bildgebungseinheit 12031 Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 vorgesehen.
  • Die Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen wie etwa einer Frontpartie, einem Seitenspiegel, einer hinteren Stoßstange, einer Hecktür und einer Oberseite einer Windschutzscheibe im Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs 12100 vorgesehen. Die an der Frontpartie vorgesehene Bildgebungseinheit 12101 und die Bildgebungseinheit 12105, die an der Oberseite der Windschutzscheibe im Innern des Fahrzeugs vorgesehen ist, nehmen vorwiegend Bilder der Seite vor dem Fahrzeug 12100 auf. Die Bildgebungseinheiten 12102 und 12103, die an den Seitenspiegeln vorgesehen sind, nehmen vorwiegend Bilder von den Seiten des Fahrzeugs 12100 auf. Die Bildgebungseinheit 12104, die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehen ist, nimmt vorwiegend Bilder an der Seite hinter dem Fahrzeug 12100 auf. Die Bildgebungseinheit 12105, die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Fahrzeuginnern vorgesehen ist, kann vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur und dergleichen zu detektieren.
  • Darüber hinaus veranschaulicht 32 ein Beispiel eines Bildaufnahmebereichs der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104. Ein Bildaufnahmebereich 12111 repräsentiert einen Bildaufnahmebereich der Bildgebungseinheit 12101, die an der Frontpartie vorgesehene ist, Bildaufnahmebereiche 12112 und 12113 repräsentieren Bildaufnahmebereiche der Bildgebungseinheiten 12102 bzw. 12103, die an den Seitenspiegeln vorgesehen sind, ein Bildaufnahmebereich 12114 repräsentiert einen Bildaufnahmebereich der Bildgebungseinheit 12104, die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehen ist. Beispielsweise ist es möglich, wenn eine Vielzahl Stücke von durch die Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bilddaten einander überlagert werden, ein Bild aus der Vogelperspektive, wenn das Fahrzeug 12100 von oben gesehen wird, zu erhalten.
  • Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Funktion, um eine Abstandsinformation zu erlangen, aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die eine Vielzahl von Bildgebungselementen enthält, oder ein Bildgebungselement, das Pixel für eine Detektion von Phasendifferenzen enthält, sein.
  • Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 ein dreidimensionales Objekt, das insbesondere auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 ein am nächsten befindliches Objekt ist und in annähernd dieselbe Richtung wie jene des Fahrzeugs 12100 fährt, das mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel 0 km/h oder höher) fährt, als vorausfahrendes Fahrzeug extrahiert werden, indem Abstände zu jeweiligen dreidimensionalen Objekten in den Bildaufnahmebereichen 12111 bis 12114 und eine Variation der Abstände im Verlauf der Zeit (relative Geschwindigkeit zum Fahrzeug 12100) auf der Basis der von den Bildgebungseinheiten 12100 bis 12104 erhalten werden. Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 einen zwischen Fahrzeugen sicherzustellenden Abstand vor dem vorausfahrenden Fahrzeug vorher festlegen, um eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Stopp-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Start-Steuerung) und dergleichen durchzuführen. Wie oben beschrieben wurde, ist es möglich, eine kooperative Steuerung für automatisches Fahrens, bei dem ein Fahrzeug autonom fährt, ohne von einem Eingriff des Fahrers abhängig zu sein, und dergleichen durchzuführen.
  • Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 auf der Basis der von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation dreidimensionale Objektdaten in Bezug auf ein dreidimensionales Objekt extrahieren, indem eine Vielzahl von Stücken dreidimensionaler Objektdaten in Daten eines zweirädrigen Fahrzeugs, Daten eines typischen Fahrzeugs, Daten eines großen Fahrzeugs, Daten eines Fußgängers und Daten anderer dreidimensionaler Objekte wie etwa eines Strommasten klassifiziert werden, und kann die dreidimensionalen Objektdaten zum automatischen Vermeiden bzw. Umgehen von Hindernissen nutzen. Beispielsweise unterscheidet der Mikrocomputer 12051 Hindernisse in der Peripherie des Fahrzeugs 12100 in ein Hindernis, das von einem Fahrer des Fahrzeugs 12100 erkannt werden kann, und ein Hindernis, das für den Fahrer optisch schwer zu erkennen ist. Außerdem bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das ein Maß einer Kollisionsgefahr mit jedem der Hindernisse angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich einem bestimmten festgelegten Wert oder größer ist und eine Kollision stattfinden kann, kann der Mikrocomputer 12051 ein Fahren zur Kollisionsvermeidung unterstützen, indem über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigeeinheit 12062 eine Warnung an den Fahrer ausgegeben wird oder indem über die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 eine erzwungene Abbremsung oder Ausweichlenkbewegung durchgeführt wird.
  • Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger erkennen, indem bestimmt wird, ob in von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern der Fußgänger vorhanden ist oder nicht. Die Fußgängererkennung ausgeführt beispielsweise mittels einer Prozedur zum Extrahieren eines spezifischen Punkts in den von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 als Infrarotkamera aufgenommenen Bildern und einer Prozedur zum Durchführen einer Verarbeitung für einen Musterabgleich für einer Reihe spezifischer Punkte, die die Konturlinie eines Objekts angeben, um zu bestimmen, ob das Objekt ein Fußgänger ist oder nicht. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass ein Fußgänger in den von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern vorhanden ist, und den Fußgänger erkennt, steuert die Sprach- und Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062, um eine viereckige Konturlinie zur Hervorhebung auf dem Fußgänger, er erkannt ist, zu überlagern und anzuzeigen. Die Sprach- und Bild-Ausgabeeinheit 12052 kann darüber hinaus die Anzeigeeinheit 12062 steuern, um ein den Fußgänger angebendes Symbol oder dergleichen an einer gewünschten Position anzuzeigen.
  • Hierin wurde vorher ein Beispiel des Fahrzeugsteuerungssystems beschrieben, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ist für die Bildgebungseinheit 12031, die Einheit 12041 zur Detektion des Fahrerzustands und dergleichen unter den oben beschriebenen Konfigurationen verwendbar.
  • Hierin wurden zuvor Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben; jedoch ist der technische Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und können verschiedene Modifikationen in einem vom Kern der vorliegenden Offenbarung nicht abweichenden Bereich vorgenommen werden. Außerdem können Bestandteilelemente in anderen Ausführungsformen und Modifikationsbeispiele geeignet kombiniert werden.
  • Darüber hinaus sind die Effekte, die in den Ausführungsformen dieser Beschreibung beschrieben wurden, nur veranschaulichend und kann ein anderer Effekt ohne Einschränkung vorliegen.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Technologie die folgenden Konfigurationen einschließen.
    1. (1) Ein Sensor, aufweisend:
      • eine Pixel-Arrayeinheit, wobei die Pixel-Arrayeinheit umfasst:
        • eine Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln, wobei die Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln ein erstes Pixel enthält, wobei das erste Pixel enthält:
          • ein erstes fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; und
          • einen Verstärkertransistor, der mit dem ersten fotoelektrischen Umwandlungsgebiet gekoppelt ist;
        • eine Vielzahl von Bilderfassungspixeln, wobei die Vielzahl von Bilderfassungspixeln enthält:
          • ein zweites fotoelektrisches Umwandlungsgebiet;
          • ein drittes fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; und
          • einen Verstärkertransistor, der mit den zweiten und dritten fotoelektrischen Umwandlungsgebieten gekoppelt ist;
        • ein erstes Isolierungsgebiet, das zwischen dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel angeordnet ist; und
        • ein zweites Isolierungsgebiet, das zwischen den zweiten und dritten fotoelektrischen Umwandlungsgebieten angeordnet ist.
    2. (2) Der Sensor gemäß (1), wobei in einer Querschnittsansicht das erste Isolierungsgebiet tiefer als das zweite Isolierungsgebiet ist.
    3. (3) Der Sensor gemäß (1) oder (2), ferner aufweisend:
      • eine Vielzahl von Erzeugungs-/Ausleseschaltungen für Bildsignale, wobei für jedes fotoelektrische Umwandlungsgebiet jedes Bilderfassungspixels ein zugeordneter Transfertransistor das fotoelektrische Umwandlungsgebiet mit einer der Erzeugungs-/Ausleseschaltungen für Bildsignale selektiv koppelt.
    4. (4) Der Sensor gemäß (3), wobei jede Erzeugungs-/Ausleseschaltung für Bildsignale von einer Vielzahl von Bilderfassungspixeln gemeinsam genutzt wird.
    5. (5) Der Sensor gemäß (4), ferner aufweisend:
      • eine Vielzahl von Ereignisdetektions-Ausleseschaltungen, wobei jedes fotoelektrische Umwandlungsgebiet jedes Ereignisdetektionspixels mit einer der Ereignisdetektions-Ausleseschaltungen gekoppelt ist.
    6. (6) Der Sensor gemäß (5), ferner aufweisend:
      • eine Vielzahl zweiter Erzeugungs-/Ausleseschaltungen für Bildsignale,
      • wobei jedes Ereignisdetektionspixel ferner einen Transfertransistor enthält, wobei für jedes fotoelektrische Umwandlungsgebiet jedes Ereignisdetektionspixels der zugeordnete Transfertransistor das fotoelektrische Umwandlungsgebiet mit einer der zweiten Ereignisdetektions-Ausleseschaltungen selektiv koppelt.
    7. (7) Der Sensor gemäß (6), wobei jede zweite Erzeugungs-/Ausleseschaltung für Bildsignale von einer Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln gemeinsam genutzt wird.
    8. (8) Der Sensor gemäß (7), wobei jede Ereignisdetektions-Ausleseschaltung von einer Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln gemeinsam genutzt wird.
    9. (9) Der Sensor gemäß einem von (1) bis (8), wobei die Vielzahl von Bilderfassungspixeln eine erste Anzahl an Bilderfassungspixeln enthält, wobei die Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln eine zweite Anzahl an Ereignisdetektionspixeln enthält und wobei die erste Anzahl größer als die zweite Anzahl ist.
    10. (10) Der Sensor gemäß einem von (1) bis (9), wobei ein Bereich des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets jedes Ereignisdetektionspixels größer als ein Bereich des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets jedes Bilderfassungspixels ist.
    11. (11) Der Sensor gemäß (9) oder (10), wobei die erste Anzahl zumindest dreimal größer als die zweite Anzahl ist.
    12. (12) Der Sensor gemäß einem von (1) bis (11), wobei eine Fläche jedes Ereignisdetektionspixels größer als eine Fläche jedes Bilderfassungspixels ist.
    13. (13) Der Sensor gemäß einem von (1) bis (12), wobei jedes Ereignisdetektionspixel von einer Isolierungsstruktur mit einem Graben über die volle Dicke umgeben ist.
    14. (14) Der Sensor gemäß einem von (1) bis (13), wobei jedes Bilderfassungspixel von einem benachbarten Bilderfassungspixel durch eine Isolierungsstruktur mit einem tiefen Graben getrennt ist.
    15. (15) Der Sensor gemäß einem von (1) bis (12), wobei jedes Ereignisdetektionspixel von einem benachbarten Ereignisdetektionspixel durch eine Isolierungsstruktur mit einem tiefen Graben getrennt ist.
    16. (16) Der Sensor gemäß (15), wobei jedes Ereignisdetektionspixel von einem benachbarten Bilderfassungspixel durch eine Isolierungsstruktur mit einem Graben über die volle Dicke getrennt ist.
    17. (17) Der Sensor gemäß (15) oder (16), wobei jedes Bilderfassungspixel von einem benachbarten Bilderfassungspixel durch eine Isolierungsstruktur mit einem tiefen Graben getrennt ist.
    18. (18) Eine elektronische Einrichtung, aufweisend:
      • eine Abbildungslinse; und
      • eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, enthaltend:
        • zumindest eine Pixel-Arrayeinheit, wobei die Pixel-Arrayeinheit umfasst:
          • eine Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln, wobei die Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln enthält:
            • ein erstes fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; und
            • einen Verstärkertransistor;
            • eine Vielzahl von Bilderfassungspixeln, wobei die Vielzahl von Bilderfassungspixeln enthält:
          • ein zweites fotoelektrisches Umwandlungsgebiet;
          • ein drittes fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; und
          • einen Verstärkertransistor, der mit den zweiten und dritten fotoelektrischen Umwandlungsgebieten gekoppelt ist;
          • ein erstes Isolierungsgebiet, das zwischen dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel angeordnet ist; und
          • ein zweites Isolierungsgebiet, das zwischen den zweiten und dritten fotoelektrischen Umwandlungsgebieten angeordnet ist; und
      • eine Steuerungseinheit, wobei die Steuerungseinheit einen Betrieb der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung steuert.
    19. (19) Ein Verfahren, aufweisend:
      • ein Bereitstellen einer Pixel-Arrayeinheit, wobei die Pixel-Arrayeinheit enthält:
        • eine Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln, wobei die Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln enthält:
          • ein erstes fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; und
          • einen Verstärkertransistor;
          • eine Vielzahl von Bilderfassungspixeln, wobei die Vielzahl von Bilderfassungspixeln enthält:
            • ein zweites fotoelektrisches Umwandlungsgebiet;
            • ein drittes fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; und
            • einen Verstärkertransistor, der mit den zweiten und dritten fotoelektrischen Umwandlungsgebieten gekoppelt ist;
            • ein erstes Isolierungsgebiet, das zwischen dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel angeordnet ist; und
            • ein zweites Isolierungsgebiet, das zwischen den zweiten und dritten fotoelektrischen Umwandlungsgebieten angeordnet ist.
  • Es sollte sich für den Fachmann verstehen, dass je nach Entwurfsanforderungen und anderen Faktoren verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Teilkombinationen und Änderungen vorkommen können, sofern sie innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente liegen.

Claims (21)

  1. Sensor, aufweisend: eine Pixel-Arrayeinheit, wobei die Pixel-Arrayeinheit enthält: eine Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln, wobei die Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln ein erstes Pixel enthält, wobei das erste Pixel enthält: ein erstes fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; und einen Verstärkertransistor, der mit dem ersten fotoelektrischen Umwandlungsgebiet gekoppelt ist; eine Vielzahl von Bilderfassungspixeln, wobei die Vielzahl von Bilderfassungspixeln enthält: ein zweites fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; ein drittes fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; und einen Verstärkertransistor, der mit den zweiten und dritten fotoelektrischen Umwandlungsgebieten gekoppelt ist; ein erstes Isolierungsgebiet, das zwischen dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel angeordnet ist; und ein zweites Isolierungsgebiet, das zwischen den zweiten und dritten fotoelektrischen Umwandlungsgebieten angeordnet ist.
  2. Sensor nach Anspruch 1, wobei in einer Querschnittsansicht das erste Isolierungsgebiet tiefer als das zweite Isolierungsgebiet ist.
  3. Sensor nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Vielzahl von Erzeugungs-/Ausleseschaltungen für Bildsignale, wobei für jedes fotoelektrische Umwandlungsgebiet jedes Bilderfassungspixels ein zugeordneter Transfertransistor das fotoelektrische Umwandlungsgebiet mit einer der Erzeugungs-/Ausleseschaltungen für Bildsignale selektiv koppelt.
  4. Sensor nach Anspruch 3, wobei jede Erzeugungs-/Ausleseschaltung für Bildsignale von einer Vielzahl von Bilderfassungspixeln gemeinsam genutzt wird.
  5. Sensor nach Anspruch 4, ferner aufweisend: eine Vielzahl von Ereignisdetektions-Ausleseschaltungen, wobei jedes fotoelektrische Umwandlungsgebiet jedes Ereignisdetektionspixels mit einer der Ereignisdetektions-Ausleseschaltungen gekoppelt ist.
  6. Sensor nach Anspruch 5, ferner aufweisend: eine Vielzahl zweiter Erzeugungs-/Ausleseschaltungen für Bildsignale, wobei jedes Ereignisdetektionspixel ferner einen Transfertransistor enthält, wobei für jedes fotoelektrische Umwandlungsgebiet jedes Ereignisdetektionspixels der zugeordnete Transfertransistor das fotoelektrische Umwandlungsgebiet mit einer der zweiten Ereignisdetektions-Ausleseschaltungen selektiv koppelt.
  7. Sensor nach Anspruch 6, wobei jede zweite Erzeugungs-/Ausleseschaltung für Bildsignale von einer Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln gemeinsam genutzt wird.
  8. Sensor nach Anspruch 7, wobei jede Ereignisdetektions-Ausleseschaltung von einer Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln gemeinsam genutzt wird.
  9. Sensor nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Bilderfassungspixeln eine erste Anzahl an Bilderfassungspixeln enthält, wobei die Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln eine zweite Anzahl an Ereignisdetektionspixeln enthält und wobei die erste Anzahl größer als die zweite Anzahl ist.
  10. Sensor nach Anspruch 9, wobei ein Bereich des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets jedes Ereignisdetektionspixels größer als ein Bereich des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets jedes Bilderfassungspixels ist.
  11. Sensor nach Anspruch 9, wobei die erste Anzahl um zumindest dreimal größer als die zweite Anzahl ist.
  12. Sensor nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Bilderfassungspixeln eine erste Anzahl von Bilderfassungspixel enthält, wobei die Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln eine zweite Anzahl von Ereignisdetektionspixeln enthält und wobei die erste Anzahl größer als die zweite Anzahl ist.
  13. Sensor nach Anspruch 12, wobei eine Fläche jedes Ereignisdetektionspixels größer als eine Fläche jedes Bilderfassungspixels ist.
  14. Sensor nach Anspruch 12, wobei ein Bereich des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets jedes Ereignisdetektionspixels größer als ein Bereich des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets jedes Bilderfassungspixels ist.
  15. Sensor nach Anspruch 12, wobei die erste Anzahl zumindest dreimal größer als die zweite Anzahl ist.
  16. Sensor nach Anspruch 1, wobei jedes Ereignisdetektionspixel von einer Isolierungsstruktur mit einem Graben über die volle Dicke umgeben ist.
  17. Sensor nach Anspruch 1, wobei jedes Bilderfassungspixel von einem benachbarten Bilderfassungspixel durch eine Isolierungsstruktur mit einem tiefen Graben getrennt ist.
  18. Sensor nach Anspruch 17, wobei jedes Ereignisdetektionspixel von einem benachbarten Ereignisdetektionspixel durch eine Isolierungsstruktur mit einem tiefen Graben getrennt ist.
  19. Sensor nach Anspruch 18, wobei jedes Ereignisdetektionspixel von einem benachbarten Bilderfassungspixel durch eine Isolierungsstruktur mit einem Graben über die volle Dicke getrennt ist.
  20. Elektronische Einrichtung, aufweisend: eine Abbildungslinse; und eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, enthaltend: zumindest eine Pixel-Arrayeinheit, wobei die Pixel-Arrayeinheit enthält: eine Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln, wobei die Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln enthält: ein erstes fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; und einen Verstärkertransistor; eine Vielzahl von Bilderfassungspixeln, wobei die Vielzahl von Bilderfassungspixeln enthält: ein zweites fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; ein drittes fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; und einen Verstärkertransistor, der mit den zweiten und dritten fotoelektrischen Umwandlungsgebieten gekoppelt ist; ein erstes Isolierungsgebiet, das zwischen dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel angeordnet ist; und ein zweites Isolierungsgebiet, das zwischen den zweiten und dritten fotoelektrischen Umwandlungsgebieten angeordnet ist; und eine Steuerungseinheit, wobei die Steuerungseinheit einen Betrieb der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung steuert.
  21. Verfahren, aufweisend: ein Bereitstellen einer Pixel-Arrayeinheit, wobei die Pixel-Arrayeinheit enthält: eine Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln, wobei die Vielzahl von Ereignisdetektionspixeln enthält: ein erstes fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; und einen Verstärkertransistor; eine Vielzahl von Bilderfassungspixeln, wobei die Vielzahl von Bilderfassungspixeln enthält: ein zweites fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; ein drittes fotoelektrisches Umwandlungsgebiet; und einen Verstärkertransistor, der mit den zweiten und dritten fotoelektrischen Umwandlungsgebieten gekoppelt ist; ein erstes Isolierungsgebiet, das zwischen dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel angeordnet ist; und ein zweites Isolierungsgebiet, das zwischen den zweiten und dritten fotoelektrischen Umwandlungsgebieten angeordnet ist.
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