DE112021003436T5 - Festkörperbildgebungsvorrichtung und bildgebungsvorrichtung - Google Patents

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Takuya Maruyama
Tsutomu Imoto
Atsumi Niwa
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Abstract

Die vorliegende Erfindung macht es möglich, einen dynamischen Bereich selbst bei geringem Licht aufrechtzuerhalten. Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung (200) wird geschaffen mit mehreren Detektionspixeln (300), von denen jedes eine Änderung der Helligkeit von einfallendem Licht ausgibt, einer Detektionsschaltung (305), die ein Ereignissignal auf der Basis der Änderung der Helligkeit, die aus jedem der Detektionspixel ausgegeben wird, ausgibt, und einer ersten gemeinsamen Leitung (3101), die die mehreren Detektionspixel miteinander verbindet, wobei: jedes der Detektionspixel mit einem photoelektrischen Umwandlungselement (311), einer logarithmischen Umwandlungsschaltung (312, 313), die einen photoelektrischen Strom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement fließt, in ein Spannungssignal umwandelt, das dem logarithmischen Wert des photoelektrischen Stroms entspricht, einer ersten Schaltung (340), die die Änderung der Helligkeit des einfallenden Lichts, das auf das photoelektrische Umwandlungselement einfällt, auf der Basis des aus der logarithmischen Umwandlungsschaltung ausgegebenen Spannungssignals ausgibt, einem ersten Transistor (317), der zwischen das photoelektrische Umwandlungselement und die logarithmische Umwandlungsschaltung geschaltet ist, und einem zweiten Transistor (318), der zwischen das photoelektrische Umwandlungselement und die erste gemeinsame Leitung geschaltet ist, versehen ist; und die Detektionsschaltung mit einer zweiten Schaltung (500) versehen ist, die das Ereignissignal auf der Basis der Änderung der Helligkeit, die aus jedem Detektionspixel ausgegeben wird, ausgibt.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Festkörperbildgebungsvorrichtung und eine Bildgebungsvorrichtung. Hintergrund
  • Herkömmliche Technologien in Bezug auf Bildgebungsvorrichtungen oder dergleichen haben eine synchrone Festkörperbildgebungsvorrichtung verwendet, die Bilddaten (Rahmen) synchron mit einem Synchronisationssignal wie z. B. einem vertikalen Synchronisationssignal erfasst. Diese typische Festkörperbildgebungsvorrichtung kann nur Bilddaten in jeder Synchronisationssignalperiode (beispielsweise 1/60 Sekunde) erfassen, was es schwierig macht, mit einer schnelleren Verarbeitung zurechtzukommen, wenn sie auf Gebieten in Bezug auf den Transport, Roboter oder dergleichen erforderlich ist. Um dies zu handhaben, wurde eine asynchrone Festkörperbildgebungsvorrichtung vorgeschlagen, die für jede Pixeladresse ein Ereignis, bei dem das Änderungsausmaß der Luminanz des Pixels einen Schwellenwert überschritten hat, als Adressenereignis detektiert (siehe beispielsweise Patentliteratur 1). Die Festkörperbildgebungsvorrichtung, die ein Adressenereignis für jedes Pixel in dieser Weise detektiert, wird auch als Sichtsensor auf Ereignisbasis (EVS) oder dynamischer Sichtsensor (DVS) bezeichnet. Entgegenhaltungsliste
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: JP 5244587 B2
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • In der vorstehend beschriebenen asynchronen Festkörperbildgebungsvorrichtung arbeiten die Transistoren, die eine Adressenereignisdetektionsschaltung bilden, in einem Bereich unter dem Schwellenwert und folglich hängt der dynamische Bereich bei geringer Beleuchtungsstärke stark vom SN-Verhältnis ab, das ein Verhältnis des Photostroms (S) zum thermischen Rauschen (N) in den Transistoren ist. Insbesondere würde eine Pixelmikrofertigung, wenn sie zusammen mit Trends von Miniaturisierung und hoher Auflösung durchgeführt wird, eine Abnahme des Photostroms pro Pixel verursachen, was zur Verschlechterung des SN-Verhältnisses und zu einem schmäleren dynamischen Bereich bei geringer Beleuchtungsstärke führt. Dies kann Probleme wie z. B. eine Abnahme der Empfindlichkeit für das Auftreten eines Adressenereignisses und eine Zunahme von Fehlern bei der Detektion verursachen.
  • Angesichts dessen schlägt die vorliegende Offenbarung eine Festkörperbildgebungsvorrichtung und eine Bildgebungsvorrichtung vor, die in der Lage sind, einen dynamischen Bereich selbst bei geringer Beleuchtungsstärke zu erhalten.
  • Lösung für das Problem
  • Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, umfasst eine Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung Folgendes: mehrere Detektionspixel, die jeweils eine Luminanzänderung von einfallendem Licht ausgeben; eine Detektionsschaltung, die ein Ereignissignal auf der Basis der aus jedem der Detektionspixel ausgegebenen Luminanzänderung ausgibt; und eine erste gemeinsame Leitung, die die mehreren Detektionspixel miteinander verbindet, wobei jedes der Detektionspixel Folgendes umfasst: ein photoelektrisches Umwandlungselement; eine logarithmische Umwandlungsschaltung, die einen Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement fließt, in ein Spannungssignal umwandelt, das einem logarithmischen Wert des Photostroms entspricht; eine erste Schaltung, die eine Luminanzänderung von einfallendem Licht, das auf das photoelektrische Umwandlungselement einfällt, auf der Basis des aus der logarithmischen Umwandlungsschaltung ausgegebenen Spannungssignals ausgibt; einen ersten Transistor, der zwischen das photoelektrische Umwandlungselement und die logarithmische Umwandlungsschaltung geschaltet ist; und einen zweiten Transistor, der zwischen das photoelektrische Umwandlungselement und die erste gemeinsame Leitung geschaltet ist, und die Detektionsschaltung umfasst eine zweite Schaltung, die das Ereignissignal auf der Basis der aus jedem der Detektionspixel ausgegebenen Luminanzänderung ausgibt.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
    • 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer gestapelten Struktur der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 3 ist ein Beispiel einer Draufsicht eines Lichtempfangschips gemäß der ersten Ausführungsform.
    • 4 ist ein Beispiel einer Draufsicht eines Detektionschips gemäß der ersten Ausführungsform.
    • 5 ist ein Beispiel einer Draufsicht eines Adressenereignisdetektionsabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform.
    • 6 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel eines logarithmischen Antwortabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 7 ist ein Schaltplan, der ein anderes Konfigurationsbeispiel des logarithmischen Antwortabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 8 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Detektionsblocks gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 9 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel eines Differenzierers gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 10 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel eines Vergleichsabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 11 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel eines Differenzierers, eines Selektors und eines Komparators gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 12 ist ein Zeitablaufplan, der ein Beispiel der Steuerung der Zeilenansteuerschaltung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 13 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Detektionspixels und einer Detektionsschaltung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 14 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel des Betriebs der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 15 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Detektionspixels und einer Detektionsschaltung gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie darstellt.
    • 16 ist ein Zeitablaufplan, das ein Beispiel der Steuerung einer Zeilenansteuerschaltung in der Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie darstellt.
    • 17 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines geteilten Blocks gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 18 ist eine Draufsicht, die ein Auslegungsbeispiel eines geteilten Blocks gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 19 ist ein Zeitablaufplan, der eine beispielhafte Steuerung von Schalttransistoren in einem Modus mit hoher Auflösung und einem Klasseneinteilungsmodus gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 20 ist ein Ablaufplan, der ein Betriebsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 21 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines geteilten Blocks gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
    • 22 ist eine Draufsicht, die ein Auslegungsbeispiel eines geteilten Blocks gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
    • 23 ist ein Zeitablaufplan, der eine beispielhafte Steuerung von Schalttransistoren in einem Modus mit hoher Auflösung und einem Klasseneinteilungsmodus gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
    • 24 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines geteilten Blocks gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
    • 25 ist ein Zeitablaufplan, der eine beispielhafte Steuerung von Schalttransistoren in einem Modus mit hoher Auflösung und einem Klasseneinteilungsmodus gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.
    • 26 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines geteilten Blocks gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.
    • 27 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines geteilten Blocks gemäß einer Modifikation der vierten Ausführungsform darstellt.
    • 28 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Ausleseschaltung gemäß der vierten Ausführungsform darstellt.
    • 29 ist ein Beispiel einer Draufsicht eines Detektionschips gemäß der vierten Ausführungsform.
    • 30 ist ein Ablaufplan, der ein Betriebsbeispiel der Schaltausführung eines Objektdetektionsmodus und eines Graustufenbildauslesemodus gemäß der vierten Ausführungsform darstellt.
    • 31 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines geteilten Blocks gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt.
    • 32 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines geteilten Blocks gemäß einer Modifikation der fünften Ausführungsform darstellt.
    • 33 ist ein Beispiel einer Draufsicht eines Detektionschips gemäß einer sechsten Ausführungsform.
    • 34 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems darstellt.
    • 35 ist ein Diagramm zur Unterstützung beim Erläutern eines Beispiels von Installationspositionen eines Fahrzeugaußeninformationsdetektionsabschnitts und eines Bildgebungsabschnitts.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. In jeder der folgenden Ausführungsformen sind dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und auf eine wiederholte Beschreibung wird verzichtet.
  • Die vorliegende Offenbarung wird in der folgenden Reihenfolge beschrieben.
    1. 1. Erste Ausführungsform
      • 1.1 Konfigurationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung
      • 1.2 Konfigurationsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung
      • 1.3 Konfigurationsbeispiel des logarithmischen Antwortabschnitts
        • 1.3.1 Modifikation des logarithmischen Antwortabschnitts
      • 1.4 Konfigurationsbeispiel des Detektionsblocks
        • 1.4.1 Konfigurationsbeispiel des Differenzierers, Selektors und Komparators
      • 1.5 Steuerbeispiel der Zeilenansteuerschaltung
      • 1.6 Konfigurationsbeispiel des Detektionspixels und der Detektionsschaltung
        • 1.6.1 Betriebsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung
      • 1.7 Modifikation des Detektionspixels und der Detektionsschaltung
        • 1.7.1 Steuerbeispiel der Zeilenansteuerschaltung gemäß der Modifikation
      • 1.8 Konfigurationsbeispiel des geteilten Blocks
      • 1.9 Auslegungsbeispiel des geteilten Blocks
      • 1.10 Betriebsbeispiel
        • 1.10.1 Zeitablaufplan
        • 1.10.2 Ablaufplan
      • 1.11 Wirkung und Effekte
    2. 2. Zweite Ausführungsform
      • 2.1 Konfigurationsbeispiel des geteilten Blocks
      • 2.2 Auslegungsbeispiel des geteilten Blocks
      • 2.3 Betriebsbeispiel (Zeitablaufplan)
      • 2.4 Wirkung und Effekte
    3. 3. Dritte Ausführungsform
      • 3.1 Konfigurationsbeispiel des geteilten Blocks
      • 3.2 Betriebsbeispiel (Zeitablaufplan)
      • 3.3 Wirkung und Effekte
    4. 4. Vierte Ausführungsform
      • 4.1 Konfigurationsbeispiel des geteilten Blocks
        • 4.1.1 Modifikation des geteilten Blocks
      • 4.2 Konfigurationsbeispiel der Ausleseschaltung
      • 4.3 Konfigurationsbeispiel des Detektionschips
      • 4.4 Betriebsbeispiel
      • 4.5 Wirkung und Effekte
    5. 5. Fünfte Ausführungsform
      • 5.1 Konfigurationsbeispiel des geteilten Blocks
        • 5.1.1 Modifikation des geteilten Blocks
      • 5.2 Betriebsbeispiel
    6. 6. Sechste Ausführungsform
    7. 7. Beispiel der Anwendung auf ein sich bewegendes Objekt
  • 1. Erste Ausführungsform
  • Zuerst wird eine erste Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
  • 1.1 Konfigurationsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Die Bildgebungsvorrichtung 100 umfasst einen optischen Abschnitt 110, eine Festkörperbildgebungsvorrichtung 200, einen Aufzeichnungsabschnitt 120 und einen Steuerabschnitt 130. Angenommene Beispiele der Bildgebungsvorrichtung 100 umfassen Vorrichtungen wie z. B. eine Kamera, die an einem Industrieroboter montiert ist, und eine fahrzeuginterne Kamera.
  • Der optische Abschnitt 110 kondensiert einfallendes Licht und führt das kondensierte Licht zur Festkörperbildgebungsvorrichtung 200. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 wandelt das einfallende Licht photoelektrisch um, um Bilddaten zu erzeugen. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung wie z. B. Bilderkennungsverarbeitung an den erzeugten Bilddaten aus und gibt die verarbeiteten Daten an den Aufzeichnungsabschnitt 120 durch eine Signalleitung 209 aus.
  • Der Aufzeichnungsabschnitt 120 umfasst Vorrichtungen wie beispielsweise einen Flash-Speicher und zeichnet Daten, die aus der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 ausgegeben werden, und Daten, die aus dem Steuerabschnitt 130 ausgegeben werden, auf.
  • Der Steuerabschnitt 130 umfasst eine Informationsverarbeitungsvorrichtung wie beispielsweise einen Anwendungsprozessor und steuert die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200, um Bilddaten auszugeben.
  • 1.2 Konfigurationsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung
  • (Beispiel der gestapelten Struktur)
  • 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer gestapelten Struktur der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 umfasst einen Detektionschip 202 und einen Lichtempfangschip 201, der auf den Detektionschip 202 gestapelt ist. Diese Chips sind durch einen Verbindungsabschnitt wie z. B. ein Kontaktloch elektrisch miteinander verbunden. Zusätzlich zum Kontaktloch kann Cu-Cu-Bonden oder ein Höcker für die Verbindung verwendet werden. Der Lichtempfangschip 201 kann beispielsweise ein Beispiel eines ersten Chips in den Ansprüchen sein und der Detektionschip 202 kann ein Beispiel eines zweiten Chips in den Ansprüchen sein.
  • (Auslegungsbeispiel des Lichtempfangschips)
  • 3 ist ein Beispiel einer Draufsicht des Lichtempfangschips 201 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Lichtempfangschip 201 umfasst einen Lichtempfangsabschnitt 220 und Kontaktlochanordnungsabschnitte 211, 212 und 213.
  • Die Kontaktlochanordnungsabschnitte 211, 212 und 213 sind Abschnitte, an denen Kontaktlöcher, die mit dem Detektionschip 202 verbunden sind, angeordnet sind. Der Lichtempfangsabschnitt 220 ist eine Stelle, an der mehrere geteilte Blöcke 221 in einem zweidimensionalen Gittermuster angeordnet sind.
  • In jedem der geteilten Blöcke 221 sind ein oder mehrere logarithmische Antwortabschnitte 310 angeordnet. Vier logarithmische Antwortabschnitte 310 sind beispielsweise in einem Muster von 2 Zeilen x 2 Spalten für jeden geteilten Block 221 angeordnet. Diese vier logarithmischen Antwortabschnitte 310 teilen sich eine Schaltung am Detektionschip 202. Details der geteilten Schaltung werden nachstehend beschrieben. Die Anzahl von logarithmischen Antwortabschnitten 310 im geteilten Block 221 ist nicht auf vier begrenzt. Außerdem kann ein Teil oder alles der Schaltungskonfiguration ausschließlich des photoelektrischen Umwandlungselements 311 in jedem logarithmischen Antwortabschnitt 310 auf der Seite des Detektionschips 202 angeordnet sein.
  • Der logarithmische Antwortabschnitt 310 wandelt den Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 fließt, in ein Spannungssignal um, das dem logarithmischen Wert des Photostroms entspricht. Eine Pixeladresse mit einer Zeilenadresse und einer Spaltenadresse ist jedem logarithmischen Antwortabschnitt 310 zugewiesen. Es ist zu beachten, dass das Pixel in der vorliegenden Offenbarung eine Konfiguration auf der Basis eines nachstehend zu beschreibenden photoelektrischen Umwandlungselements 311 aufweisen kann, und das Pixel in der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration aufweisen kann, die beispielsweise einem nachstehend zu beschreibenden Detektionspixel 300 entspricht.
  • (Auslegungsbeispiel des Detektionschips)
  • 4 ist ein Beispiel einer Draufsicht des Detektionschips 202 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Detektionschip 202 umfasst Kontaktlochanordnungsabschnitte 231, 232 und 233, eine Signalverarbeitungsschaltung 240, eine Zeilenansteuerschaltung 251, eine Spaltenansteuerschaltung 252 und einen Adressenereignisdetektionsabschnitt 260. Die Kontaktlochanordnungsabschnitte 231, 232 und 233 sind Abschnitte, an denen Kontaktlöcher, die mit dem Lichtempfangschip 201 verbunden sind, angeordnet sind.
  • Der Adressenereignisdetektionsabschnitt 260 detektiert die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Adressenereignisses für jeden logarithmischen Antwortabschnitt 310 und erzeugt ein Detektionssignal, das ein Detektionsergebnis angibt.
  • Die Zeilenansteuerschaltung 251 wählt eine Zeilenadresse aus und bewirkt, dass der Adressenereignisdetektionsabschnitt 260 ein Detektionssignal ausgibt, das der Zeilenadresse entspricht.
  • Die Spaltenansteuerschaltung 252 wählt eine Spaltenadresse aus und bewirkt, dass der Adressenereignisdetektionsabschnitt 260 ein Detektionssignal ausgibt, das der Spaltenadresse entspricht.
  • Die Signalverarbeitungsschaltung 240 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung an dem Detektionssignal durch, das aus dem Adressenereignisdetektionsabschnitt 260 ausgegeben wird. Die Signalverarbeitungsschaltung 240 ordnet die Detektionssignale als Pixelsignale in einem zweidimensionalen Gittermuster an und erzeugt Bilddaten mit 2-Bit-Informationen für jedes Pixel. Die Signalverarbeitungsschaltung 240 führt dann eine Signalverarbeitung wie z. B. Bilderkennungsverarbeitung an den Bilddaten aus.
  • (Auslegungsbeispiel des Detektionschips)
  • 5 ist ein Beispiel einer Draufsicht des Adressenereignisdetektionsabschnitts 260 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Adressenereignisdetektionsabschnitt 260 ist ein Abschnitt, in dem mehrere Detektionsblöcke 320 angeordnet sind. Der Detektionsblock 320 ist für jeden geteilten Block 221 am Lichtempfangschip 201 angeordnet. In einem Fall, in dem die Anzahl der geteilten Blöcke 221 N ist (N ist eine ganze Zahl), sind N Detektionsblöcke 320 angeordnet. Jeder Detektionsblock 320 ist mit dem entsprechenden geteilten Block 221 verbunden.
  • 1.3 Konfigurationsbeispiel des logarithmischen Antwortabschnitts
  • 6 ist ein Schaltplan, der ein Basiskonfigurationsbeispiel eines logarithmischen Antwortabschnitts gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der logarithmische Antwortabschnitt 310 umfasst ein photoelektrisches Umwandlungselement 311, n-Kanal-Metalloxid-Halbleitertransistoren (nMOS-Transistoren) 312 und 313 und einen p-Kanal-MOS-Transistor (pMOS-Transistor) 314. Unter diesen bilden die zwei nMOS-Transistoren 312 und 313 beispielsweise eine logarithmische Umwandlungsschaltung, die den Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 fließt, in ein Spannungssignal umwandelt, das dem logarithmischen Wert des Photostroms entspricht. Ferner arbeitet der pMOS-Transistor 314 als Last-MOS-Transistor für die logarithmische Umwandlungsschaltung. Es ist zu beachten, dass das photoelektrische Umwandlungselement 311 und die nMOS-Transistoren 312 und 313 am Lichtempfangschip 201 angeordnet sein können, während der pMOS-Transistor 314 beispielsweise am Detektionschip 202 angeordnet sein kann.
  • Hinsichtlich des nMOS-Transistors 312 ist seine Source mit einer Kathode des photoelektrischen Umwandlungselements 311 verbunden, während sein Drain mit einem Leistungsversorgungsanschluss verbunden ist. Der pMOS-Transistor 314 und der nMOS-Transistor 313 sind zwischen dem Leistungsversorgungsanschluss und dem Masseanschluss in Reihe geschaltet. Ferner ist ein Verbindungspunkt des pMOS-Transistors 314 und des nMOS-Transistors 313 mit einem Gate des nMOS-Transistors 312 und einem Eingangsanschluss des Detektionsblocks 320 verbunden. Ferner wird eine vorbestimmte Vorspannung Vbias1 an das Gate des pMOS-Transistors 314 angelegt.
  • Die Drains der nMOS-Transistoren 312 und 313 sind mit der Leistungsversorgungsseite verbunden und eine solche Schaltung wird als Source-Folger bezeichnet. Die zwei Source-Folger, die in der Schleifenform verbunden sind, wandeln den Photostrom vom photoelektrischen Umwandlungselement 311 in ein Spannungssignal um, das dem logarithmischen Wert entspricht. Ferner führt der pMOS-Transistor 314 einen konstanten Strom zum nMOS-Transistor 313 zu.
  • Außerdem sind die Masse des Lichtempfangschips 201 und die Masse des Detektionschips 202 für eine Gegenmaßnahme gegen Interferenz voneinander isoliert.
  • 1.3.1 Modifikation des logarithmischen Antwortabschnitts
  • Obwohl 6 ein Beispiel der Konfiguration des logarithmischen Antwortabschnitts 310 vom Source-Folger-Typ ist, ist die Konfiguration des Abschnitts nicht auf ein solches Beispiel begrenzt. 7 ist ein Schaltplan, der ein Basiskonfigurationsbeispiel eines logarithmischen Antwortabschnitts gemäß einer Modifikation der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 7 dargestellt, weist beispielsweise ein logarithmischer Antwortabschnitt 310A eine Konfiguration, die als Schaltungskonfiguration vom Verstärkungssteigerungstyp bezeichnet wird, mit einem zusätzlichen nMOS-Transistor 315, der zwischen dem nMOS-Transistor 312 und einer Leistungsversorgungsleitung in Reihe geschaltet ist, und einem zusätzlichen nMOS-Transistor 316, der zwischen dem nMOS-Transistor 313 und dem pMOS-Transistor 314 in Reihe geschaltet ist, mit Bezug auf die in 6 dargestellte Schaltungskonfiguration vom Source-Folger-Typ auf. Die vier nMOS-Transistoren 312, 313, 315 und 316 bilden beispielsweise eine logarithmische Umwandlungsschaltung, die den Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 fließt, in ein Spannungssignal umwandelt, das dem logarithmischen Wert des Photostroms entspricht.
  • In dieser Weise ist es selbst unter Verwendung des logarithmischen Antwortabschnitts 310A vom Verstärkungssteigerungstyp möglich, den Photostrom vom photoelektrischen Umwandlungselement 311 in ein Spannungssignal eines logarithmischen Werts umzuwandeln, der der Ladungsmenge entspricht.
  • 1.4 Konfigurationsbeispiel des Detektionsblocks
  • 8 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des Detektionsblocks 320 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der Detektionsblock 320 umfasst mehrere Puffer 330, mehrere Differenzierer 340, einen Auswahlabschnitt 400, einen Vergleichsabschnitt 500 und eine Übertragungsschaltung 360. Der Puffer 330 und der Differenzierer 340 sind für jeden logarithmischen Antwortabschnitt 310 im geteilten Block 221 angeordnet. Wenn die Anzahl von logarithmischen Antwortabschnitten 310 im geteilten Block 221 beispielsweise vier ist, sind vier Puffer 330 und vier Differenzierer 340 angeordnet.
  • Der Puffer 330 gibt das Spannungssignal von dem entsprechenden logarithmischen Antwortabschnitt 310 an den Differenzierer 340 aus. Der Puffer 330 kann die Ansteuerkraft verbessern, die zum Ansteuern der nachfolgenden Stufe verwendet wird. Außerdem kann der Puffer 330 die Isolation von Rauschen sicherstellen, das mit einer Schaltoperation in der nachfolgenden Stufe verbunden ist.
  • Der Differenzierer 340 erhält ein Änderungsausmaß des Spannungssignals, das heißt eine Luminanzänderung des Lichts, das auf das photoelektrische Umwandlungselement 311 einfällt, als Differenzsignal. Der Differenzierer 340 empfängt ein Spannungssignal vom entsprechenden logarithmischen Antwortabschnitt 310 durch den Puffer 330 und erhält ein Änderungsausmaß des Spannungssignals durch Differenzierung. Anschließend führt der Differenzierer 340 das Differenzsignal zum Auswahlabschnitt 400 zu. Ein m-tes (m ist eine ganze Zahl von 1 bis M) Differenzsignal Sin im Detektionsblock 320 ist als Sinm definiert. Der Differenzierer 340 kann beispielsweise einer ersten Schaltung in den Ansprüchen entsprechen.
  • Der Auswahlabschnitt 400 wählt eines der M Differenzsignale gemäß einem Auswahlsignal von der Zeilenansteuerschaltung 251 aus. Der Auswahlabschnitt 400 umfasst Selektoren 410 und 420.
  • M Differenzsignale Sin werden in den Selektor 410 eingegeben. Der Selektor 410 wählt eines dieser Differenzsignale Sin gemäß dem Auswahlsignal aus und führt das ausgewählte Differenzsignal Sin zum Vergleichsabschnitt 500 als Sout+ zu. M Differenzsignale Sin werden auch in den Selektor 420 eingegeben. Der Selektor 420 wählt eines dieser Differenzsignale Sin gemäß dem Auswahlsignal aus und führt das ausgewählte Differenzsignal Sin zum Vergleichsabschnitt 500 als Sout- zu.
  • Der Vergleichsabschnitt 500 vergleicht das Differenzsignal (das heißt das Änderungsausmaß), das durch den Auswahlabschnitt 400 ausgewählt wird, mit einem vorbestimmten Schwellenwert. Der Vergleichsabschnitt 500 führt ein Signal, das ein Vergleichsergebnis angibt, zur Übertragungsschaltung 360 als Detektionssignal zu. Der Vergleichsabschnitt 500 kann beispielsweise einer zweiten Schaltung in den Ansprüchen entsprechen.
  • Die Übertragungsschaltung 360 überträgt das Detektionssignal zur Signalverarbeitungsschaltung 240 gemäß dem Spaltenansteuersignal von der Spaltenansteuerschaltung 252.
  • (Konfigurationsbeispiel des Differenzierers)
  • 9 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel des Differenzierers 340 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der Differenzierer 340 umfasst Kondensatoren 341 und 343, einen Inverter 342 und einen Schalter 344.
  • Der Kondensator 341 weist ein Ende, das mit dem Ausgangsanschluss des Puffers 330 verbunden ist, und das andere Ende, das mit dem Eingangsanschluss des Inverters 342 verbunden ist, auf. Der Kondensator 343 ist mit dem Inverter 342 parallel geschaltet. Der Schalter 344 öffnet und schließt einen Pfad, der die Enden des Kondensators 343 verbindet, gemäß dem Zeilenansteuersignal.
  • Der Inverter 342 invertiert das durch den Kondensator 341 eingegebene Spannungssignal. Der Inverter 342 gibt das invertierte Signal an den Auswahlabschnitt 400 aus.
  • Wenn der Schalter 344 eingeschaltet wird, wird ein Spannungssignal Vinit in die Seite des Puffers 330 des Kondensators 341 eingegeben, was bewirkt, dass die entgegengesetzte Seite ein virtueller Massenanschluss ist. Das Potential des virtuellen Masseanschlusses wird der Zweckmäßigkeit halber als null angenommen. Wenn die Kapazität des Kondensators 341 C1 ist, wird zu dieser Zeit ein Potential Qinit, das im Kondensator 341 akkumuliert ist, durch die folgende Formel (1) ausgedrückt. Da andererseits beide Enden des Kondensators 343 kurzgeschlossen sind, ist die akkumulierte Ladung 0. Q init = C1 × V init
    Figure DE112021003436T5_0001
  • Als nächstes wird in einem angenommenen Fall, in dem der Schalter 344 ausgeschaltet ist und die Spannung auf der Seite des Puffers 330 des Kondensators 341 sich auf eine Spannung Vafter geändert hat, Ladung Qafter, die im Kondensator 341 akkumuliert ist, durch die folgende Formel (2) ausgedrückt. Q after = C 1 × V after
    Figure DE112021003436T5_0002
  • Wenn andererseits die Ausgangsspannung Vout ist, wird Ladung Q2, die im Kondensator 343 akkumuliert ist, durch die folgende Formel (3) ausgedrückt. Q 2 = − C 2 × V out
    Figure DE112021003436T5_0003
  • Da zu dieser Zeit die gesamten Ladungsmengen der Kondensatoren 341 und 343 sich nicht ändern, gilt die folgende Formel (4) . Q init = Q after + Q 2
    Figure DE112021003436T5_0004
  • Wenn die Formeln (1) bis (3) in die Formel (4) eingesetzt werden, kann das Ergebnis in die folgende Formel (5) transformiert werden. V out = − ( C1 / C2 ) × ( V after − V init )
    Figure DE112021003436T5_0005
  • Die Formel (5) stellt eine Subtraktionsoperation der Spannungssignale dar, wobei die Verstärkung für das Subtraktionsergebnis C1/C2 ist. Da eine maximierte Verstärkung in gewöhnlichen Fällen erwünscht ist, ist es bevorzugt, C1 groß und C2 klein zu entwerfen. Andererseits würde ein übermäßig kleines C2 das kTC-Rauschen erhöhen und eine Verschlechterung der Rauschcharakteristiken verursachen. Daher ist die Kapazitätsverringerung von C2 auf einen rauschtolerierbaren Bereich begrenzt. Da der Differenzierer 340 für jedes Pixel vorgesehen ist, weisen außerdem die Kapazitäten C1 und C2 Flächeneinschränkungen auf. In Anbetracht dieser wird C1 beispielsweise auf einen Wert von 20 bis 200 Femtofarad (fF) festgelegt und C2 wird auf einen Wert von 1 bis 20 Femtofarad (fF) festgelegt.
  • (Konfigurationsbeispiel des Vergleichsabschnitts)
  • 10 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel des Vergleichsabschnitts 500 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der Vergleichsabschnitt 500 umfasst Komparatoren 510 und 520.
  • Der Komparator 510 vergleicht das Differenzsignal Sout+ vom Selektor 410 mit einem vorbestimmten oberen Schwellenwert Vrefp. Der Komparator 510 führt ein Ergebnis des Vergleichs zur Übertragungsschaltung 360 als Detektionssignal DET+ zu. Das Detektionssignal DET+ gibt die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Einschaltereignisses an. Hier stellt das Einschaltereignis ein Ereignis dar, dass das Änderungsausmaß der Luminanz einen vorbestimmten oberen Schwellenwert überschreitet.
  • Der Komparator 520 vergleicht das Differenzsignal Sout- vom Selektor 420 mit einem unteren Schwellenwert Vrefn, der niedriger ist als der obere Schwellenwert Vrefp. Der Komparator 520 führt ein Ergebnis des Vergleichs zur Übertragungsschaltung 360 als Detektionssignal DET- zu. Das Detektionssignal DET- gibt die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Ausschaltereignisses an. Hier stellt das Ausschaltereignis ein Ereignis dar, dass das Änderungsausmaß der Luminanz geringer ist als der vorbestimmte untere Schwellenwert. Es ist zu beachten, dass, obwohl der Vergleichsabschnitt 500 die Anwesenheit oder Abwesenheit sowohl des Einschaltereignisses als auch des Ausschaltereignisses detektiert, es auch möglich ist, nur eines des Einschaltereignisses und des Ausschaltereignisses zu detektieren.
  • Es ist zu beachten, dass beispielsweise der Komparator 510 ein Beispiel eines ersten Komparators sein kann, der in den Ansprüchen beschrieben ist, und der Komparator 520 ein Beispiel eines zweiten Komparators sein kann, der in den Ansprüchen beschrieben ist. Der obere Schwellenwert kann beispielsweise ein Beispiel eines ersten Schwellenwerts sein, der in den Ansprüchen beschrieben ist, und der untere Schwellenwert kann ein Beispiel eines zweiten Schwellenwerts sein, der in den Ansprüchen beschrieben ist.
  • 1.4.1 Konfigurationsbeispiel des Differenzierers, Selektors und Komparators
  • 11 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel des Differenzierers 340, des Selektors 410 und des Komparators 510 im Detektionsblock 320 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
  • Der Differenzierer 340 umfasst Kondensatoren 341 und 343, pMOS-Transistoren 345 und 346 und einen nMOS-Transistor 347. Der pMOS-Transistor 345 und der nMOS-Transistor 347 sind zwischen einem Leistungsversorgungsanschluss und einem Masseanschluss mit dem pMOS-Transistor 345 als Leistungsversorgungsseite in Reihe geschaltet. Der Kondensator 341 ist zwischen die Gates des pMOS-Transistors 345/nMOS-Transistors 347 und den Puffer 330 eingefügt. Ein Verbindungspunkt des pMOS-Transistors 345 und des nMOS-Transistors 347 ist mit dem Selektor 410 verbunden. Mit dieser Verbindungskonfiguration funktionieren der pMOS-Transistor 345 und der nMOS-Transistor 347 als Inverter 342.
  • Außerdem sind der Kondensator 341 und der pMOS-Transistor 345 zwischen dem Verbindungspunkt, der den pMOS-Transistor 346 mit dem nMOS-Transistor 347 verbindet, und dem Kondensator 343 parallel geschaltet. Der pMOS-Transistor 346 funktioniert als Schalter 344.
  • Ferner ist der Selektor 410 mit mehreren pMOS-Transistoren 411 versehen. Der pMOS-Transistor 411 ist für jeden Differenzierer 340 angeordnet.
  • Der pMOS-Transistor 411 ist zwischen den entsprechenden Differenzierer 340 und den Komparator 510 eingefügt. Ferner wird ein Auswahlsignal SEL individuell in jedes der Gates des pMOS-Transistors 411 eingegeben. Das Auswahlsignal SEL des m-ten pMOS-Transistors 411 wird als SELm bezeichnet. Durch diese Auswahlsignale SEL kann die Zeilenansteuerschaltung 251 das Einschalten von einem der M pMOS-Transistoren 411 und Ausschalten der restlichen anderen steuern. Außerdem wird das Differenzsignal Sout+ an den Komparator 510 als ausgewähltes Signal durch den pMOS-Transistor 411 im Ein-Zustand ausgegeben. Es ist zu beachten, dass die Schaltungskonfiguration des Selektors 420 zu jener des Selektors 410 ähnlich ist.
  • Der Komparator 510 umfasst einen pMOS-Transistor 511 und einen nMOS-Transistor 512. Der pMOS-Transistor 511 und der nMOS-Transistor 512 sind zwischen dem Leistungsversorgungsanschluss und dem Masseanschluss in Reihe geschaltet. Ferner wird das Differenzsignal Sout+ in das Gate des pMOS-Transistors 511 eingegeben, während die Spannung des oberen Schwellenwerts Vrefp in das Gate des nMOS-Transistors 512 eingegeben wird. Das Detektionssignal DET+ wird aus einem Verbindungspunkt des pMOS-Transistors 511 und des nMOS-Transistors 512 ausgegeben. Es ist zu beachten, dass die Schaltungskonfiguration des Komparators 520 zu jener des Komparators 510 ähnlich ist.
  • Es ist zu beachten, dass die Schaltungskonfigurationen des Differenzierers 340, des Selektors 410 und des Komparators 510 nicht auf ein in 11 dargestelltes Beispiel begrenzt sind, solange sie die mit Bezug auf 8 beschriebenen Funktionen aufweisen. Der nMOS-Transistor und der pMOS-Transistor sind beispielsweise vertauschbar.
  • 1.5 Steuerbeispiel der Zeilenansteuerschaltung
  • 12 ist ein Zeitablaufplan, der ein Beispiel der Steuerung der Zeilenansteuerschaltung 251 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Zum Zeitpunkt T0 wählt die Zeilenansteuerschaltung 251 die erste Zeile durch ein Zeilenansteuersignal L1 aus und steuert den Differenzierer 340 der ausgewählten Zeile an. Das Zeilenansteuersignal L1 initialisiert den Kondensator 343 im Differenzierer 340 in der ersten Zeile. Außerdem wählt die Zeilenansteuerschaltung 251 oben links des Musters von 2 Zeilen x 2 Spalten im geteilten Block 221 über eine bestimmte Zeitdauer durch ein Auswahlsignal SEL1 aus und steuert den Auswahlabschnitt 400 an. Mit dieser Ansteuerung wird die Anwesenheit oder Abwesenheit des Adressenereignisses in den ungeradzahligen Spalten der ersten Zeile detektiert.
  • Als nächstes steuert zum Zeitpunkt T1 die Zeilenansteuerschaltung 251 den Differenzierer 340 in der ersten Zeile erneut durch das Zeilenansteuersignal L1 an. Außerdem wählt die Zeilenansteuerschaltung 251 oben rechts des Musters von 2 Zeilen x 2 Spalten im geteilten Block 221 über eine bestimmte Zeitdauer durch ein Auswahlsignal SELE2 aus. Folglich wird die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Adressenereignisse in den geradzahligen Spalten der ersten Zeile detektiert.
  • Zum Zeitpunkt T2 steuert die Zeilenansteuerschaltung 251 den Differenzierer 340 in der zweiten Zeile durch das Zeilenansteuersignal L2 an. Das Zeilenansteuersignal L2 initialisiert den Kondensator 343 im Differenzierer 340 in der zweiten Zeile. Außerdem wählt die Zeilenansteuerschaltung 251 unten links des Musters von 2 Zeilen x 2 Spalten im geteilten Block 221 über eine bestimmte Zeitdauer durch das Auswahlsignal SEL3 aus. Mit dieser Ansteuerung wird die Anwesenheit oder Abwesenheit des Adressenereignisses in den ungeradzahligen Spalten der zweiten Zeile detektiert.
  • Anschließend steuert zum Zeitpunkt T3 die Zeilenansteuerschaltung 251 den Differenzierer 340 in der zweiten Zeile erneut durch das Zeilenansteuersignal L2 an. Außerdem wählt die Zeilenansteuerschaltung 251 unten rechts des Musters von 2 Zeilen x 2 Spalten im geteilten Block 221 über eine bestimmte Zeitdauer durch ein Auswahlsignal SEL4 aus. Folglich wird die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Adressenereignisses in den geradzahligen Spalten der zweiten Zeile detektiert.
  • Danach wählt ebenso die Zeilenansteuerschaltung 251 sequentiell die Zeile aus, in der der logarithmische Antwortabschnitt 310 angeordnet ist, und steuert die ausgewählte Zeile durch das Zeilenansteuersignal an. Außerdem wählt jedes Mal, wenn eine Zeile ausgewählt wird, die Zeilenansteuerschaltung 251 sequentiell jedes der Detektionspixel 300 im geteilten Block 221 der ausgewählten Zeile durch ein Auswahlsignal aus. In einem Fall, in dem beispielsweise die Detektionspixel 300 eines Musters von 2 Zeilen x 2 Spalten im geteilten Block 221 angeordnet sind, werden jedes Mal, wenn eine Zeile ausgewählt wird, eine ungeradzahlige Spalte und eine geradzahlige Spalte in der Zeile sequentiell ausgewählt.
  • Es ist zu beachten, dass die Zeilenansteuerschaltung 251 auch sequentiell eine Zeile (mit anderen Worten zwei Zeilen mit dem logarithmischen Antwortabschnitt 310) auswählen kann, in der der geteilte Block 221 angeordnet ist. In diesem Fall werden jedes Mal, wenn eine Zeile ausgewählt wird, vier Detektionspixel im geteilten Block 221 der Zeile sequentiell ausgewählt.
  • 1.6 Konfigurationsbeispiel des Detektionspixels und der Detektionsschaltung
  • 13 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des Detektionspixels 300 und einer Detektionsschaltung 305 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Unter den Detektionsblöcken 320, die durch die mehreren logarithmischen Antwortabschnitte 310 im geteilten Block 221 geteilt werden, ist eine Schaltung mit dem Auswahlabschnitt 400, dem Vergleichsabschnitt 500 und der Übertragungsschaltung 360 als Detektionsschaltung 305 definiert. Ferner ist eine Schaltung mit dem logarithmischen Antwortabschnitt 310, dem Puffer 330 und dem Differenzierer 340 als Detektionspixel 300 definiert. Wie in der Zeichnung dargestellt, wird die Detektionsschaltung 305 durch mehrere der Detektionspixel 300 geteilt.
  • Jedes der mehreren Detektionspixel 300, die sich die Detektionsschaltung 305 teilen, erzeugt ein Spannungssignal, das dem logarithmischen Wert des Photostroms entspricht. Anschließend gibt jedes der Detektionspixel 300 ein Differenzsignal Sin, das ein Änderungsausmaß des Spannungssignals angibt, an die Detektionsschaltung 305 gemäß dem Zeilenansteuersignal aus. In jedem der Detektionspixel 300 wird ein Spannungssignal, das einem logarithmischen Wert entspricht, durch den logarithmischen Antwortabschnitt 310 erzeugt, während ein Differenzsignal durch den Differenzierer 340 erzeugt wird.
  • Auswahlsignale wie z. B. Auswahlsignale SEL1 und SEL2 werden gemeinsam in die Selektoren 410 und 420 in der Detektionsschaltung 305 eingegeben. Die Detektionsschaltung 305 wählt ein Differenzsignal (das heißt das Änderungsausmaß) des Detektionspixels, das durch das Auswahlsignal angegeben wird, unter den mehreren Detektionspixeln 300 aus und detektiert, ob das Änderungsausmaß einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Die Detektionsschaltung 305 überträgt dann das Detektionssignal zur Signalverarbeitungsschaltung 240 gemäß dem Spaltenansteuersignal. In der Detektionsschaltung 305 wird das Differenzsignal durch den Auswahlabschnitt 400 ausgewählt und der Vergleich mit dem Schwellenwert wird durch den Vergleichsabschnitt 500 durchgeführt. Außerdem wird das Detektionssignal durch die Übertragungsschaltung 360 übertragen.
  • Hier sind in einem typischen DVS der Vergleichsabschnitt 500 und die Übertragungsschaltung 360 für jedes Detektionspixel zusammen mit dem logarithmischen Antwortabschnitt 310, dem Puffer 330 und dem Differenzierer 340 angeordnet. Dagegen ist es in der vorstehend beschriebenen Konfiguration, in der die Detektionsschaltung 305 mit dem Vergleichsabschnitt 500 und der Übertragungsschaltung 360 durch die mehreren Detektionspixel 300 geteilt wird, möglich, den Schaltungsmaßstab der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 im Vergleich zu einem Fall zu verringern, in dem die Detektionsschaltung nicht geteilt wird. Dies erleichtert die Mikrofertigung von Pixeln.
  • Wenn insbesondere die gestapelte Struktur übernommen wird, würde die Verwendung einer herkömmlichen Konfiguration ohne geteilte Verwendung der Detektionsschaltung 305 dazu führen, dass der Detektionschip 202 einen größeren Schaltungsmaßstab im Vergleich zum Lichtempfangschip 201 aufweist. Mit dieser Konfiguration wird die Dichte der Pixel durch die Schaltung am Detektionschip 202 begrenzt, was es schwierig macht, die Mikrofertigung der Pixel zu erreichen. Unter Verwendung einer Konfiguration, in der die mehreren Detektionspixel 300 sich die Detektionsschaltung 305 teilen, ist es jedoch möglich, den Schaltungsmaßstab des Detektionschips 202 zu verringern, was die Mikrofertigung der Pixel erleichtert.
  • Obwohl der Puffer 330 für jedes Detektionspixel 300 angeordnet ist, ist die Konfiguration nicht auf diese Konfiguration begrenzt, und es ist auch möglich, den Puffer 330 wegzulassen.
  • Obwohl das photoelektrische Umwandlungselement 311 und die nMOS-Transistoren 312 und 313 des logarithmischen Antwortabschnitts 310 am Lichtempfangschip 201 angeordnet sind, und die pMOS-Transistoren 314 und nachfolgende Transistoren am Detektionschip 202 angeordnet sind, ist außerdem die Konfiguration ist nicht auf dieses Beispiel begrenzt. Das photoelektrisch Umwandlungselement 311 allein kann beispielsweise am Lichtempfangschip 201 angeordnet sein und die anderen Vorrichtungen können am Detektionschip 202 angeordnet sein. Alternativ kann der logarithmische Antwortabschnitt 310 allein am Lichtempfangschip 201 angeordnet sein und die Puffer 330 und die nachfolgenden Vorrichtungen können am Detektionschip 202 angeordnet sein. Noch alternativ können der logarithmische Antwortabschnitt 310 und der Puffer 330 am Lichtempfangschip 201 angeordnet sein, während der Differenzierer 340 und die nachfolgenden Vorrichtungen am Detektionschip 202 angeordnet sein können. Außerdem können der logarithmische Antwortabschnitt 310, der Puffer 330 und der Differenzierer 340 am Lichtempfangschip 201 angeordnet sein und die Detektionsschaltung 305 und die nachfolgenden Schaltungen können am Detektionschip 202 angeordnet sein. Noch alternativ können Abschnitte bis zum Auswahlabschnitt 400 am Lichtempfangschip 201 angeordnet sein, während der Vergleichsabschnitt 500 und die nachfolgenden Komponenten am Detektionschip 202 angeordnet sein können.
  • 1.6.1 Betriebsbeispiel der Festkörperbildgebungsvorrichtung
  • 14 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel des Betriebs der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der Betrieb wird zu einem Zeitpunkt der Ausführung einer vorbestimmten Anwendung beispielsweise zum Detektieren der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Adressenereignisses gestartet.
  • Die Zeilenansteuerschaltung 251 wählt eine der Zeilen aus (Schritt S901). Die Zeilenansteuerschaltung 251 wählt eines der Detektionspixel 300 in jedem geteilten Block 221 in der ausgewählten Zeile aus und steuert dieses an (Schritt S902). Die Detektionsschaltung 305 detektiert die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Adressenereignisses im ausgewählten Detektionspixel 300 (Schritt S903). Nach Schritt S903 führt die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 wiederholt den Schritt S901 und nachfolgende Schritte aus.
  • In dieser Weise weist die vorliegende Ausführungsform eine Konfiguration auf, in der die Detektionsschaltung 305, die die Anwesenheit oder Abwesenheit des Adressenereignisses detektiert, durch die mehreren Detektionspixel 300 geteilt wird, was es möglich macht, den Schaltungsmaßstab im Vergleich zu dem Fall zu verringern, in dem die Detektionsschaltung 305 nicht geteilt wird. Dies erleichtert die Mikrofertigung des Detektionspixels 300.
  • 1.7 Modifikation des Detektionspixels und der Detektionsschaltung
  • In der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wählt die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 die Detektionspixel 300 nacheinander aus und detektiert gleichzeitig ein Einschaltereignis und ein Ausschaltereignis für die Detektionspixel. Alternativ kann die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 auch zwei Detektionspixel auswählen, ein Einschaltereignis für eines der Detektionspixel detektieren und ein Ausschaltereignis für das andere Detektionspixel detektieren. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform ist von jener der ersten Ausführungsform insofern verschieden, als ein Einschaltereignis für eines von zwei Detektionspixeln detektiert wird und ein Ausschaltereignis für das andere Detektionspixel detektiert wird.
  • 15 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des Detektionspixels 300 und der Detektionsschaltung 305 gemäß der Modifikation der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Detektionsschaltung 305 gemäß der Modifikation der ersten Ausführungsform ist von jener der ersten Ausführungsform insofern verschieden, als ein Auswahlsignal wie z. B. ein Auswahlsignal SELlp oder SEL2p in den Selektor 410 eingegeben wird, während ein Auswahlsignal wie z. B. ein Auswahlsignal SELln oder SEL2n in den Selektor 420 eingegeben wird. In der Modifikation der ersten Ausführungsform werden zwei Detektionspixel 300 ausgewählt und der Selektor 410 wählt ein Differenzsignal gemäß dem Auswahlsignal SELlp, SEL2p oder dergleichen aus. Gleichzeitig wählt der Selektor 420 das andere Differenzsignal gemäß dem Auswahlsignal SELln, SEL2n oder dergleichen aus.
  • 1.7.1 Steuerbeispiel der Zeilenansteuerschaltung gemäß der Modifikation
  • 16 ist ein Zeitablaufplan, der ein Beispiel der Steuerung der Zeilenansteuerschaltung 251 in der Modifikation der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Zu den Zeitpunkten T0 bis T2 wird angenommen, dass zwei Pixel ausgewählt werden, das heißt das Detektionspixel 300, das ein Differenzsignal Sin1 ausgibt, und das Detektionspixel 300, das ein Differenzsignal Sin2 ausgibt. Zu den Zeitpunkten T0 bis T1 setzt die Zeilenansteuerschaltung 251 die Auswahlsignale SELlp und SEL2n auf den hohen Pegel und setzt die Auswahlsignale SEL2p und SELln auf den niedrigen Pegel. Mit dieser Festlegung wird ein Einschaltereignis für das Pixel, das dem Differenzsignal Sin1 entspricht, detektiert und ein Ausschaltereignis wird für das Pixel, das dem Differenzsignal Sin2 entspricht, detektiert.
  • Als nächstes setzt zu den Zeitpunkten T1 bis T2 die Zeilenansteuerschaltung 251 die Auswahlsignale SELlp und SEL2n auf den niedrigen Pegel und setzt die Auswahlsignale SEL2p und SELln auf den hohen Pegel. Mit dieser Festlegung wird ein Einschaltereignis für das Pixel, das dem Differenzsignal Sin2 entspricht, detektiert und ein Ausschaltereignis wird für das Pixel, das dem Differenzsignal Sin1 entspricht, detektiert.
  • In dieser Weise ist es gemäß der Modifikation der vorliegenden Ausführungsform, da das Einschaltereignis für eines der zwei Detektionspixel detektiert wird und das Ausschaltereignis für das andere Detektionspixel detektiert wird, möglich, das Einschaltereignis und das Ausschaltereignis räumlich parallel gleichzeitig zu detektieren.
  • 1.8 Konfigurationsbeispiel des geteilten Blocks
  • Als nächstes wird ein spezielleres Konfigurationsbeispiel jedes geteilten Blocks 221 in der obigen Beschreibung nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Die folgende Beschreibung verwendet als logarithmischen Antwortabschnitt 310 einen logarithmischen Antwortabschnitt 310A vom Verstärkungssteigerungstyp, der in 7 dargestellt ist, als Beispiel. Die Konfiguration ist jedoch nicht auf dieses Beispiel begrenzt und es ist zulässig, verschiedene Schaltungen zu verwenden, die ein Spannungssignal gemäß dem logarithmischen Wert des Photostroms erzeugen, wie beispielsweise den logarithmischen Antwortabschnitt 310 vom Source-Folger-Typ, der in 6 dargestellt ist. Ferner verwendet die folgende Beschreibung einen beispielhaften Fall, in dem ein geteilter Block 221 insgesamt vier logarithmische Antwortabschnitte 310A in einem Muster von 2 Zeilen x 2 Spalten umfasst. Die Konfiguration ist jedoch nicht auf dieses Beispiel begrenzt und jeder geteilte Block 221 kann einen oder zwei oder mehr logarithmische Antwortabschnitte 310A umfassen.
  • 17 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines geteilten Blocks gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 17 dargestellt, umfasst jeder geteilte Block 221 vier logarithmische Antwortabschnitte 310A1 bis 310A4. Jeder der logarithmischen Antwortabschnitte 310A1 bis 310A4 (nachstehend als logarithmischer Antwortabschnitt 310An bezeichnet, wenn logarithmische Antwortabschnitte 310A1 bis 310A4 nicht voneinander unterschieden werden) weist eine Konfiguration auf, in der zwei Schalttransistoren 317 und 318 zur Basiskonfiguration des logarithmischen Antwortabschnitts 310A, der in 6 dargestellt ist, hinzugefügt wurden. Jeder der zwei Schalttransistoren 317 und 318 kann entweder ein nMOS-Transistor oder ein pMOS-Transistor sein. Der Schalttransistor 317 kann beispielsweise ein Beispiel eines ersten Transistors in den Ansprüchen sein und der Schalttransistor 318 kann ein Beispiel eines zweiten Transistors in den Ansprüchen sein.
  • Der Schalttransistor 317 ist beispielsweise zwischen die Kathode des photoelektrischen Umwandlungselements 311, den Drain des nMOS-Transistors 312 und das Gate des nMOS-Transistors 313 geschaltet und steuert den Zufluss des Photostroms, der vom photoelektrischen Umwandlungselement 311 fließt, in die logarithmische Umwandlungsschaltung.
  • Der Schalttransistor 318 ist beispielsweise zwischen die Kathode des photoelektrischen Umwandlungselements 311 und eine gemeinsame Leitung 3101 geschaltet. Die gemeinsame Leitung 3101 ist mit Kathoden der photoelektrischen Umwandlungselemente 311 in allen logarithmischen Antwortabschnitten 310An, die im gleichen geteilten Block 221 enthalten sind, durch den Schalttransistor 318 verbunden. Die gemeinsame Leitung 3101 kann beispielsweise ein Beispiel einer ersten gemeinsamen Leitung in den Ansprüchen sein.
  • In der obigen Konfiguration ist es durch Einschalten der Schalttransistoren 318 in zwei oder mehr logarithmischen Antwortabschnitten 310An unter den logarithmischen Antwortabschnitten 310An, die in einem geteilten Block 221 enthalten sind, Einschalten der Schalttransistoren 317 von einem logarithmischen Antwortabschnitt 310An (als logarithmischer Antwortabschnitt 310A1 bezeichnet) unter den zwei oder mehr logarithmischen Antwortabschnitten 310An und Ausschalten der Schalttransistoren 317 der anderen logarithmischen Antwortabschnitte 310An, möglich zu ermöglichen, dass der Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 des logarithmischen Antwortabschnitts 310A1 fließt, und der Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 des logarithmischen Antwortabschnitts 310An fließt, in dem der Schalttransistor 317 ausgeschaltet wurde, intensiv in die logarithmische Umwandlungsschaltung des logarithmischen Antwortabschnitts 310A1 fließt. Das heißt, es ist möglich, den Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 des logarithmischen Antwortabschnitts 310An fließt, in dem der Schalttransistor 317 ausgeschaltet ist und der Schalttransistor 318 eingeschaltet ist, in die logarithmische Umwandlungsschaltung des logarithmischen Antwortabschnitts 310An, in dem beide Schalttransistoren 317 und 318 eingeschaltet sind, zu sammeln.
  • In dieser Weise ist es durch Übernehmen einer Konfiguration, in der die Photoströme, die aus den mehreren photoelektrischen Umwandlungselementen 311 fließen, in eine logarithmische Umwandlungsschaltung aggregiert werden können, möglich, einen größeren Photostrombetrag zu erhalten, was zur Erweiterung des dynamischen Bereichs bei der Photostromdetektion führt. Dies macht es möglich, einen ausreichend weiten dynamischen Bereich selbst unter der Bedingung wie z. B. geringer Beleuchtungsstärke zu erhalten.
  • In einem Fall, in dem eine ausreichende Beleuchtungsstärke erhalten werden kann, ist es andererseits durch Ausschalten des Schalttransistors 318 und Einschalten des Schalttransistors 317 in allen oder einer erforderlichen und ausreichenden Anzahl von logarithmischen Antwortabschnitten 310An möglich zu ermöglichen, dass alle oder die erforderliche und ausreichende Anzahl von logarithmischen Antwortabschnitten 310An als ein Adressenereignisdetektionspixel arbeiten, was zum Erreichen der Detektion eines Adressenereignisses mit hoher Auflösung, einer Verringerung der Betriebsleistung und dergleichen führt.
  • 1.9 Auslegungsbeispiel des geteilten Blocks
  • Als nächstes wird ein Auslegungsbeispiel des geteilten Blocks 221, der in 17 dargestellt ist, beschrieben. 18 ist eine Draufsicht, die ein Auslegungsbeispiel des geteilten Blocks gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wegen der Zweckmäßigkeit der Erläuterung stellt 18 ein schematisches Auslegungsbeispiel auf der Elementausbildungsoberflächenseite eines Halbleitersubstrats, auf dem das photoelektrische Umwandlungselement 311 ausgebildet ist, und ein schematisches Auslegungsbeispiel eines Teils einer Verdrahtungsschicht, die auf der Elementausbildungsoberfläche des Substrats ausgebildet ist, dar. Wegen der Deutlichkeit stellt ferner 18 eine Anordnung der nMOS-Transistoren 312, 313, 315 und 316 und der Schalttransistoren 317 und 318 durch die Position der Gate-Elektrode dar. 18 stellt ferner durch einen dicken Pfeil einen Umriss eines Strompfades dar, der in einem nachstehend zu beschreibenden Klasseneinteilungsmodus gebildet wird.
  • Hier gibt es in der vorliegenden Ausführungsform mindestens zwei Definitionen eines Pixels. In einer Definition ist ein Pixel ein Pixel an einer Auslegung, die in einem wiederholten Muster im Entwurf des Lichtempfangsabschnitts 220 ausgebildet ist, und in der anderen Definition ist ein Pixel ein Pixel an einer Schaltung, die als ein Detektionspixel 300 arbeitet. Jedes Pixel an der Schaltung umfasst einen logarithmischen Antwortabschnitt 310An. In der folgenden Beschreibung wird ein Pixel an einer Auslegung als Auslegungspixel bezeichnet und ein Pixel an einer Schaltung wird als Schaltungspixel bezeichnet. Da die Konfiguration des Detektionspixels 300, das im Lichtempfangsabschnitt 220 angeordnet ist, alles oder ein Teil des logarithmischen Antwortabschnitts 310An ist, wird hier ferner der logarithmische Antwortabschnitt 310An als Schaltungspixel beschrieben.
  • (Auslegungspixel)
  • Wie in 18 dargestellt, ist eine Pixelfläche, in der ein Auslegungspixel 10 im Lichtempfangschip 201 angeordnet ist, durch einen Pixelisolationsabschnitt 12 unterteilt, der sich in der Zeilenrichtung und der Spaltenrichtung erstreckt. Jedes Auslegungspixel 10 umfasst Folgendes: ein photoelektrisches Umwandlungselement 311, das im Wesentlichen im Zentrum angeordnet ist; mehrere nMOS-Transistoren 312, 313, 315 und 316, die entlang des äußere Umfangsabschnitts der Pixelfläche angeordnet sind, mit anderen Worten, so angeordnet sind, dass sie das photoelektrische Umwandlungselement 311 von mindestens zwei Richtungen (drei Richtungen in 18) umgeben; Schalttransistoren 317 und 318; und einen Kontakt 314c zum Ausbilden einer Verbindung mit dem pMOS-Transistor 314, der auf der Seite des Detektionschips 202 angeordnet ist.
  • In dem in 18 dargestellten Auslegungsbeispiel sind beispielsweise in jedem logarithmischen Antwortabschnitt 310An, der in 17 dargestellt ist, die nMOS-Transistoren 312 und 315 in der linken Spalte auf der linken Seite des photoelektrischen Umwandlungselements 311 angeordnet und die nMOS-Transistoren 313 und 316 in der rechten Spalte sind auf der rechten Seite des photoelektrischen Umwandlungselements 311 angeordnet. Ferner sind die zwei Schalttransistoren 317 und 318 beispielsweise an der oberen oder unteren Seite des photoelektrischen Umwandlungselements 311 angeordnet. In dieser Weise ist es durch Übernehmen einer sehr symmetrischen Auslegung, in der das photoelektrische Umwandlungselement 311 zwischen zwei nMOS-Transistoren eingefügt ist, möglich, die Prozessgenauigkeit und Ausbeute zur Zeit der Fertigung zu erhöhen.
  • Ferner sind beispielsweise die zwei Schalttransistoren 317 und 318 an der unteren Seite des photoelektrischen Umwandlungselements 311 in den ungeradzahligen Zeilen angeordnet und sind an der oberen Seite des photoelektrischen Umwandlungselements 311 in den geradzahligen Zeilen angeordnet. Das heißt, die Auslegungspixel 10 in den geradzahligen Zeilen weisen eine Auslegung auf, die durch vertikales Invertieren der Auslegungspixel 10 in den ungeradzahligen Zeilen erhalten wird. Durch Übernehmen einer solchen Auslegung kann das Muster eines Auslegungspixels 10 für alle Auslegungspixel 10 verwendet werden, was es möglich macht, den Auslegungsentwurf des Lichtempfangsabschnitts 220 zu erleichtern.
  • Durch Anordnen des Auslegungspixels 10 in einer Auslegung, in der die ungeradzahlige Zeile und die geradzahlige Zeile vertikal invertiert sind, können ferner die Schalttransistoren 317 und 318 des logarithmischen Antwortabschnitts 310An, der einen geteilten Block 221 bildet, nahe zueinander gebracht werden, was es auch möglich macht, die Erleichterung des Auslegungsentwurfs der gemeinsamen Leitung 3101, die Verringerung der Verdrahtungslänge der gemeinsamen Leitung 3101 und dergleichen zu erreichen.
  • (Schaltungspixel)
  • Andererseits bilden an der Schaltung das photoelektrische Umwandlungselement 311 in einem bestimmten Auslegungspixel 10, die zwei nMOS-Transistoren 312 und 315, die auf der linken Seite des photoelektrischen Umwandlungselements 311 angeordnet sind und die zwei nMOS-Transistoren 313 und 316, die auf der rechten Seite des photoelektrischen Umwandlungselements 311 im Auslegungspixel 10 angeordnet sind, das zum Auslegungspixel 10 auf der linken Seite benachbart ist, ein Schaltungspixel (hier der logarithmische Antwortabschnitt 310An). Das heißt, im Schaltungspixel (hier der logarithmische Antwortabschnitt 310An) an der Auslegung ist die logarithmische Umwandlungsschaltung mit den vier nMOS-Transistoren 312, 313, 315 und 316 so konfiguriert, dass sie über den Pixelisolationsabschnitt 12 angeordnet ist.
  • Mit dieser Konfiguration der logarithmischen Umwandlungsschaltung in einem logarithmischen Antwortabschnitt 310An zwischen den benachbarten Auslegungspixeln 10 in dieser Weise ist es möglich, die Verdrahtungslänge der logarithmischen Umwandlungsschaltung zu verringern, das heißt die Verdrahtungslänge, die die nMOS-Transistoren 312, 313, 315 und 316 verbindet, die die logarithmische Umwandlungsschaltung bilden, während die Symmetrie des Auslegungspixels 10 aufrechterhalten wird. Dies macht es möglich, die Zeitkonstante zu verringern, die durch die Verdrahtung gebildet wird, die die logarithmische Umwandlungsschaltung bildet, was zu einer verbesserten Antwortgeschwindigkeit der logarithmischen Umwandlungsschaltung führt.
  • 1.10 Betriebsbeispiel
  • Als nächstes wird ein Betriebsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, ist es in der vorliegenden Ausführungsform durch Steuern von Ein/Aus-Schalten der Schalttransistoren 317 und 318 möglich, zwischen zwei Modi umzuschalten, nämlich einem Modus (nachstehend als Modus mit hoher Auflösung bezeichnet), in dem ein logarithmischer Antwortabschnitt 310 (der der logarithmische Antwortabschnitt 310A sein kann) als ein Pixel arbeitet, und einem Modus (nachstehend als Klasseneinteilungsmodus bezeichnet), in dem zwei oder mehr logarithmische Antwortabschnitte 310 im geteilten Block 221 als ein Pixel arbeiten. Außerdem ist es auch möglich, einen Modus (nachstehend als ROI-Modus bezeichnet), in dem einige der geteilten Blöcke 221 im Modus mit hoher Auflösung angesteuert werden und die restlichen geteilten Blöcke 221 im Klasseneinteilungsmodus angesteuert werden, zu verwirklichen. Der Klasseneinteilungsmodus und der ROI-Modus können beispielsweise ein Beispiel eines ersten Modus in den Ansprüchen sein und der Modus mit hoher Auflösung kann ein Beispiel eines zweiten Modus in den Ansprüchen sein. Der Klasseneinteilungsmodus kann ein Beispiel eines dritten Modus in den Ansprüchen sein und der ROI-Modus kann ein Beispiel eines vierten Modus in den Ansprüchen sein.
  • 1.10.1 Zeitablaufplan
  • 19 ist ein Zeitablaufplan, der eine beispielhafte Steuerung der Schalttransistoren im Modus mit hoher Auflösung und im Klasseneinteilungsmodus gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 19 dargestellt, wird im Modus mit hoher Auflösung, der in den Abschnitten T10 bis T11 dargestellt ist, in allen logarithmischen Antwortabschnitten 310A1 bis 310A4 der Schalttransistor 317 eingeschaltet und der Schalttransistor 318 wird ausgeschaltet. Dies führt zur Bildung eines Strompfades, durch den der Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 aller logarithmischen Antwortabschnitte 310A1 bis 310A4 fließt, in ihre eigenen logarithmischen Umwandlungsschaltungen fließt.
  • Dagegen werden im Klasseneinteilungsmodus, der in den Abschnitten T11 bis T12 dargestellt ist, beide Schalttransistoren 317 und 318 des logarithmischen Antwortabschnitts 310A1 eingeschaltet. Andererseits wird in den logarithmischen Antwortabschnitten 310A2 bis 310A4 der Schalttransistor 317 ausgeschaltet, während der Schalttransistor 318 eingeschaltet wird. Dies führt zur Bildung eines Strompfades, durch den der Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 aller logarithmischen Antwortabschnitte 310A1 bis 310A4 fließt, in die logarithmische Umwandlungsschaltung des logarithmischen Antwortabschnitts 310A1 fließt.
  • 1.10.2 Ablaufplan
  • Als nächstes wird ein Betriebsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung 100 beschrieben. 20 ist ein Ablaufplan, der ein Betriebsbeispiel der Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt, der ein Betriebsbeispiel des Umschaltens zwischen einem Modus (nachstehend als Klasseneinteilungsmodus aller Pixel bezeichnet), in dem alle Pixel in einem Klasseneinteilungsmodus arbeiten, einem Modus (nachstehend als Modus mit hoher Auflösung aller Pixel bezeichnet), in dem alle Pixel in einem Modus mit hoher Auflösung arbeiten, und dem ROI-Modus darstellt. Die vorliegende Beschreibung beschreibt einen beispielhaften Fall, in dem der Steuerabschnitt 130 (siehe 1) in der Bildgebungsvorrichtung 100 den Betriebsmodus der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 steuert. Die Steuerung des Betriebsmodus ist jedoch nicht auf dieses Beispiel begrenzt und die Signalverarbeitungsschaltung 240 in der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 kann dazu konfiguriert sein, den Betriebsmodus zu steuern. Ferner kann der in 20 dargestellte Betrieb beispielsweise durch eine Unterbrechungsoperation oder dergleichen mit Bezug auf den Steuerabschnitt 130 oder die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 beendet werden.
  • Wie in 20 dargestellt, setzt im vorliegenden Betrieb nach der Aktivierung der Steuerabschnitt 130 den Betriebsmodus der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 beispielsweise auf den Klasseneinteilungsmodus aller Pixel (Schritt S101). Im Klasseneinteilungsmodus aller Pixel, wie vorstehend beschrieben, werden alle geteilten Blöcke 221 des Lichtempfangsabschnitts 220 im Klasseneinteilungsmodus angesteuert. In diesem Fall werden beispielsweise in dem in 17 dargestellten Beispiel die Schalttransistoren 317 aller logarithmischen Antwortabschnitte 310A1 bis 310A4 in jedem geteilten Block 221 eingeschaltet, der Schalttransistor 318 des logarithmischen Antwortabschnitts 310A1 wird eingeschaltet und die Schalttransistoren 318 der logarithmischen Antwortabschnitte 310A2 bis 310A4 werden ausgeschaltet. Dies führt zur Bildung eines Strompfades, durch den der Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 aller logarithmischen Antwortabschnitte 310A1 bis 310A4 fließt, in die logarithmische Umwandlungsschaltung des logarithmischen Antwortabschnitts 310A1 fließt.
  • Als nächstes bestimmt der Steuerabschnitt 130, ob ein Objekt im Klasseneinteilungsmodus aller Pixel detektiert wurde (Schritt S102), und setzt den Klasseneinteilungsmodus aller Pixel fort, bis das Objekt detektiert wird (NEIN in Schritt S102). Die Objektdetektionsbestimmung kann beispielsweise auf der Basis einer Bedingung ausgeführt werden, wie z. B. ob ein Adressenereignis (Einschaltereignis und/oder Ausschaltereignis) in irgendeinem geteilten Block detektiert wurde, oder ob ein Bereich, in dem das Adressenereignis detektiert wurde, eine Fläche oder eine Anzahl von Pixeln eines bestimmten Grades (beispielsweise eines vorgegebenen Schwellenwerts oder mehr) aufweist. Die Detektion eines Objekts muss nicht in einem Rahmen bestimmt werden und kann in mehreren aufeinander folgenden Rahmen bestimmt werden. Es ist zu beachten, dass ein Rahmen beispielsweise Bilddaten mit Adresseninformationen (die einen Zeitstempel umfassen können) eines Pixels sein kann, an dem ein Adressenereignis innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer detektiert wurde. Ferner kann die Detektion des Objekts durch Verarbeiten wie z. B. Objekterkennung an den Bilddaten ausgeführt werden.
  • Wenn ein Objekt detektiert wurde (JA in Schritt S102), bestimmt der Steuerabschnitt 130 beispielsweise, ob das detektierte Objekt ein weiträumiges Objekt ist, ob das detektierte Objekt mehrere Objekte ist oder dergleichen (Schritt S103). Es ist zu beachten, dass der weite Bereich beispielsweise ein Bereich sein kann, der ein vorgegebenes Verhältnis (beispielsweise 20 % der Fläche oder der Anzahl von Pixeln oder dergleichen) oder mehr mit Bezug auf den Lichtempfangsabschnitt 220 belegt.
  • Wenn das detektierte Objekt kein weiträumiges Objekt ist (NEIN in Schritt S103), setzt der Steuerabschnitt 130 den Betriebsmodus der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 beispielsweise auf den ROI-Modus (Schritt S104). Der ROI-Modus ist beispielsweise ein Modus zum Ansteuern eines gewissen Bereichs mit dem Bereich, in dem das Objekt im Lichtempfangsabschnitt 220 detektiert wird, im Modus mit hoher Auflösung und Ansteuern des anderen Bereichs im Klasseneinteilungsmodus.
  • Als nächstes bestimmt der Steuerabschnitt 130, ob ein Objekt detektiert wurde (Schritt S105). Wenn kein Objekt detektiert wurde (NEIN in Schritt S105), führt der Steuerabschnitt 130 den Prozess zu Schritt S101 zurück, um die Einstellung des Klasseneinteilungsmodus aller Pixel für die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 erneut zu starten. Wenn ein Objekt detektiert wurde (JA in Schritt S105), bestimmt der Steuerabschnitt 130 beispielsweise, ob das detektierte Objekt ein weiträumiges Objekt ist, ob das detektierte Objekt mehrere Objekte ist oder dergleichen, ähnlich zu Schritt S103 (Schritt S106). Wenn das detektierte Objekt kein weiträumiges Objekt ist (NEIN in Schritt S106), führt der Steuerabschnitt 130 den Prozess zu Schritt S105 zurück, um den ROI-Modus fortzusetzen.
  • Wenn ein weiträumiges Objekt in Schritt S103 oder Schritt S106 detektiert wurde (JA in Schritt S103/S106), setzt der Steuerabschnitt 130 den Betriebsmodus der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 beispielsweise auf den Modus mit hoher Auflösung aller Pixel (Schritt S107). Wie vorstehend beschrieben, ist der Modus mit hoher Auflösung aller Pixel ein Modus, in dem alle geteilten Blöcke 221 des Lichtempfangsabschnitts 220 im Modus mit hoher Auflösung angesteuert werden. In diesem Fall werden in dem in 17 dargestellten Beispiel beispielsweise die Schalttransistoren 317 aller logarithmischen Antwortabschnitte 310A1 bis 310A4 in jedem geteilten Block 221 ausgeschaltet und die Schalttransistoren 318 werden eingeschaltet. Dies führt zur Bildung eines individuellen Strompfades, durch den der Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 aller logarithmischen Antwortabschnitte 310A1 bis 310A4 fließt, in ihre eigenen logarithmischen Umwandlungsschaltungen fließt.
  • Als nächstes bestimmt der Steuerabschnitt 130, ob ein Objekt detektiert wurde (Schritt S108). Wenn kein Objekt detektiert wurde (NEIN in Schritt S108), führt der Steuerabschnitt 130 den Prozess zu Schritt S101 zurück, um die Einstellung des Klasseneinteilungsmodus aller Pixel für die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 erneut zu starten. Wenn ein Objekt detektiert wurde (JA in Schritt S108), bestimmt der Steuerabschnitt 130 beispielsweise, ob das detektierte Objekt ein weiträumiges Objekt ist, ob das detektierte Objekt mehrere Objekte ist oder dergleichen, ähnlich zu Schritt S103 (Schritt S109). Wenn das detektierte Objekt ein weiträumiges Objekt ist (JA in Schritt S109), führt der Steuerabschnitt 130 den Prozess zu Schritt S108 zurück, um den Modus mit hoher Auflösung aller Pixel fortzusetzen. Wenn dagegen das detektierte Objekt kein weiträumiges Objekt oder mehrere Objekte ist (NEIN in Schritt S109), geht der Steuerabschnitt 130 zu Schritt S104 weiter, setzt den Betriebsmodus der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 auf den ROI-Modus und führt nachfolgende Operationen aus.
  • 1.11 Wirkung und Effekte
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einer Konfiguration, in der der Photostrom, der aus den mehreren photoelektrischen Umwandlungselementen 311 fließt, in eine logarithmische Umwandlungsschaltung aggregiert werden kann, möglich, einen größeren Photostrombetrag zu erhalten, was die Erweiterung des dynamischen Bereichs bei der Photostromdetektion ermöglicht. Dies macht es möglich, einen ausreichend weiten dynamischen Bereich selbst unter der Bedingung wie z. B. geringer Beleuchtungsstärke zu erhalten.
  • Andererseits ist es in einem Fall, in dem eine ausreichende Beleuchtungsstärke erhalten werden kann, durch Ausschalten des Schalttransistors 318 und Einschalten des Schalttransistors 317 in allen oder einer erforderlichen und ausreichenden Anzahl von logarithmischen Antwortabschnitten 310An möglich, zu ermöglichen, dass alle oder die erforderliche und ausreichende Anzahl von logarithmischen Antwortabschnitten 310An als ein Adressenereignisdetektionspixel arbeiten, was zum Erreichen einer Detektion eines Adressenereignisses mit hoher Auflösung, einer Verringerung der Betriebsleistung und dergleichen führt.
  • Ferner ermöglicht im Klasseneinteilungsmodus das konstante Einschalten des Schalttransistors 318 des geteilten logarithmischen Antwortabschnitts 310An (beispielsweise aller logarithmischen Antwortabschnitte 310An im geteilten Block 221) eine konstante Bildung eines Strompfades von allen logarithmischen Antwortabschnitten 310A2 bis 310An zur logarithmischen Umwandlungsschaltung des logarithmischen Antwortabschnitts 310A1. Dies macht es möglich, eine logarithmische Umwandlungsschaltung durch die mehreren Detektionspixel 300 zu teilen, ohne einen Ladungsspeicherabschnitt wie z. B. einen schwebenden Diffusionsbereich wie einen Fall eines CMOS-Bildsensors aufzunehmen.
  • 2. Zweite Ausführungsform
  • Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine andere Konfiguration des geteilten Blocks 221, der mit Bezug auf 17 in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, mit einem Beispiel beschrieben.
  • In der ersten Ausführungsform, wie mit Bezug auf 17 und 18 beschrieben, fließt der Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 der logarithmischen Antwortabschnitte 310A2 bis 310A4 geflossen ist, in denen der Schalttransistor 318 im Klasseneinteilungsmodus ausgeschaltet wird, durch die gemeinsame Leitung 3101, dann durch den Schalttransistor 317 des logarithmischen Antwortabschnitts 310A1, die Kathode des photoelektrischen Umwandlungselements 311 und durch den Schalttransistor 318, so dass er in die logarithmische Umwandlungsschaltung des logarithmischen Antwortabschnitts 310A1 fließt. Daher ist es in der ersten Ausführungsform erforderlich, einen potentiellen Entwurf im Bereich vom Schalttransistor 317 des logarithmischen Antwortabschnitts 310A1 durch die Kathode des photoelektrischen Umwandlungselements 311 bis zum Schalttransistor 318 zu implementieren, so dass der Photostrom, der aus den photoelektrischen Umwandlungselementen 311 der logarithmischen Antwortabschnitte 310A2 bis 310A4 fließt, problemlos in die logarithmische Umwandlungsschaltung des logarithmischen Antwortabschnitts 310A1 fließt. Folglich wird in der zweiten Ausführungsform ein geteilter Block, der in der Lage ist, die Einschränkung für den potentiellen Entwurf stark zu lockern, als Beispiel beschrieben.
  • Die Konfigurationen und Operationen der Bildgebungsvorrichtung und der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform können zu den Konfigurationen und Operationen der Bildgebungsvorrichtung 100 und der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich sein und folglich wird hier auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch der geteilte Block 221 gemäß der ersten Ausführungsform durch einen nachstehend zu beschreibenden geteilten Block 621 ersetzt.
  • 2.1 Konfigurationsbeispiel des geteilten Blocks
  • 21 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel des geteilten Blocks gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Ein logarithmischer Antwortabschnitt 310Bn, der nachstehend veranschaulicht wird, ist ein Beispiel eines logarithmischen Antwortabschnitts auf der Basis des logarithmischen Antwortabschnitts 310A vom Verstärkungssteigerungstyp, der in 7 veranschaulicht ist. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf begrenzt und es ist beispielsweise auch zulässig, einen logarithmischen Antwortabschnitt 310B auf der Basis von verschiedenen Schaltungen, die Spannungssignale erzeugen, die logarithmischen Werten des Photostroms entsprechen, wie z. B. den in 6 veranschaulichten logarithmischen Antwortabschnitt 310 vom Source-Folger-Typ, zu haben. Ferner verwendet die folgende Beschreibung einen beispielhaften Fall, in dem ein geteilter Block 621 insgesamt vier logarithmische Antwortabschnitt 310Bn in einem Muster von 2 Zeilen x 2 Spalten umfasst. Die Konfiguration ist jedoch nicht auf dieses Beispiel begrenzt und jeder geteilte Block 621 kann einen oder zwei oder mehr logarithmische Antwortabschnitte 310Bn umfassen.
  • Wie in 21 dargestellt, weisen logarithmische Antwortabschnitte 310B1 bis 310B4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform (in der vorliegenden Beschreibung unter Verwendung des Bezugszeichens 310Bn dargestellt, wenn die logarithmischen Antwortabschnitte 310B1 bis 310B4 nicht voneinander unterschieden werden) jeweils eine Konfiguration auf, in der ein Schalttransistor 319 ferner zu einer Konfiguration ähnlich zum logarithmischen Antwortabschnitt 310An hinzugefügt ist, der in der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 17 beschrieben ist. Der Schalttransistor 319 weist die Source, die beispielsweise mit dem Drain des Schalttransistors 318 verbunden ist, auf und weist den Drain, der beispielsweise mit dem Drain des Schalttransistors 317, der Source des nMOS-Transistors 312 und dem Gate des nMOS-Transistors 313 verbunden ist, auf. Der Schalttransistor 319 kann beispielsweise ein Beispiel eines dritten Transistors in den Ansprüchen sein. Ferner kann beispielsweise ein Knoten, der den Drain des Schalttransistors 317, die Source des nMOS-Transistors 312 und das Gate des nMOS-Transistors 313 miteinander verbindet, ein Beispiel eines zweiten Knotens in den Ansprüchen sein, während der Drain des Schalttransistors 318 ein Beispiel des zweiten Knotens in den Ansprüchen sein kann.
  • 2.2 Auslegungsbeispiel des geteilten Blocks
  • Als nächstes wird ein Auslegungsbeispiel des geteilten Blocks 621, der in 21 dargestellt ist, beschrieben. 22 ist eine Draufsicht, die ein Auslegungsbeispiel des geteilten Blocks gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Für die Zweckmäßigkeit der Erläuterung stellt 22 ein schematisches Auslegungsbeispiel auf der Elementausbildungsoberflächenseite eines Halbleitersubstrats, auf dem das photoelektrische Umwandlungselement 311 ausgebildet ist, und ein schematisches Auslegungsbeispiel eines Teils einer Verdrahtungsschicht, die auf der Elementausbildungsoberfläche des Substrats ausgebildet ist, dar. Wegen der Deutlichkeit stellt ferner 22 eine Anordnung der nMOS-Transistoren 312, 313, 315 und 316 und der Schalttransistoren 317 bis 319 durch die Position der Gate-Elektrode dar. 22 stellt ferner durch einen dicken Pfeil einen Umriss eines Strompfades dar, der im nachstehend zu beschreibenden Klasseneinteilungsmodus gebildet wird. Der nMOS-Transistor 312 kann beispielsweise ein Beispiel eines vierten Transistors in den Ansprüchen sein, der nMOS-Transistor 313 kann ein Beispiel eines fünften Transistors in den Ansprüchen sein, der nMOS-Transistor 315 kann ein Beispiel eines sechsten Transistors in den Ansprüchen sein und der nMOS-Transistor 316 kann ein Beispiel eines siebten Transistors in den Ansprüchen sein.
  • Wie in 22 dargestellt, weist jedes Auslegungspixel 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration auf, in der ein Schalttransistor 319 auf der gleichen Seite des Schalttransistors 317 hinzugefügt ist, der mit Bezug auf das photoelektrische Umwandlungselement 311 angeordnet ist, in einer Konfiguration ähnlich zum Auslegungspixel 10, das mit Bezug auf 18 in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Durch Übernehmen einer solchen Auslegung ist es möglich, die Verdrahtung von der gemeinsamen Leitung 3101 zum Schalttransistor 319 zu verringern.
  • 2.3 Betriebsbeispiel (Zeitablaufplan)
  • Als nächstes wird ein Betriebsbeispiel des logarithmischen Antwortabschnitts 310Bn beschrieben. 23 ist ein Zeitablaufplan, der eine beispielhafte Steuerung der Schalttransistoren im Modus mit hoher Auflösung und im Klasseneinteilungsmodus gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 23 dargestellt, werden im Modus mit hoher Auflösung, der in den Abschnitten T20 bis T21 dargestellt ist, in jedem der logarithmischen Antwortabschnitte 310B1 bis 310B4 die Schalttransistoren 317 und 319 ausgeschaltet und der Schalttransistor 318 wird eingeschaltet. Dies führt zur Bildung eines Strompfades, durch den der Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 aller logarithmischen Antwortabschnitte 310B1 bis 310B4 fließt, in ihre eigenen logarithmischen Umwandlungsschaltungen fließt.
  • Dagegen wird im Klasseneinteilungsmodus, der in den Abschnitten T21 bis T22 dargestellt ist, der Schalttransistor 317 des logarithmischen Antwortabschnitts 310B1 eingeschaltet, der Schalttransistor 318 wird ausgeschaltet und der Schalttransistor 319 wird eingeschaltet. Andererseits wird in den logarithmischen Antwortabschnitten 310B2 bis 310B4 der Schalttransistor 317 ausgeschaltet, der Schalttransistor 318 wird eingeschaltet und der Schalttransistor 319 wird ausgeschaltet. Dies führt zur Bildung eines Strompfades, durch den der Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 aller logarithmischen Antwortabschnitte 310B1 bis 310B4 fließt, in die logarithmische Umwandlungsschaltung des logarithmischen Antwortabschnitts 310B1 fließt.
  • 2.4 Wirkung und Effekte
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, im Klasseneinteilungsmodus einen Strompfad zu bilden, in dem der Photostrom, der durch die gemeinsame Leitung 3101 fließt, in die logarithmische Umwandlungsschaltung des logarithmischen Antwortabschnitts 310B1 durch den Schalttransistor 319 des logarithmischen Antwortabschnitts 310B1 fließt, ohne durch den Schalttransistor 318 des logarithmischen Antwortabschnitts 310B1, die Kathode des photoelektrischen Umwandlungselements 311 oder den Schalttransistor 317 hindurchzugehen. Dies macht es möglich, die Einschränkung für den potentiellen Entwurf im Bereich vom Schalttransistor 318 zum Schalttransistor 317 zu lockern.
  • Da andere Konfigurationen, Operationen und Effekte zu jenen in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ähnlich sein können, wird hier auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet.
  • 3. Dritte Ausführungsform
  • Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform im Einzelnen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird noch eine andere Konfiguration des geteilten Blocks 221, der mit Bezug auf 17 in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, mit einem Beispiel beschrieben.
  • Die Konfigurationen und Operationen der Bildgebungsvorrichtung und der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform können zu den Konfigurationen und Operationen der Bildgebungsvorrichtung 100 und der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich sein und folglich wird hier auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet. In der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch der geteilte Block 221 gemäß der ersten Ausführungsform durch einen nachstehend zu beschreibenden geteilten Block 721 ersetzt.
  • 3.1 Konfigurationsbeispiel des geteilten Blocks
  • 24 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines geteilten Blocks gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Ein logarithmischer Antwortabschnitt 310Cn, der nachstehend veranschaulicht ist, ist ein Beispiel eines logarithmischen Antwortabschnitts auf der Basis des in 7 veranschaulichten logarithmischen Antwortabschnitts 310A vom Verstärkungssteigerungstyp. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf begrenzt und es ist beispielsweise auch zulässig, den logarithmischen Antwortabschnitt 310B auf der Basis von verschiedenen Schaltungen zu haben, die Spannungssignale erzeugen, die logarithmischen Werten des Photostroms entsprechen, wie z. B. den logarithmischen Antwortabschnitt 310 vom Source-Folger-Typ, der in 6 veranschaulicht ist. Ferner verwendet die folgende Beschreibung einen beispielhaften Fall, in dem ein geteilter Block 721 insgesamt vier logarithmische Antwortabschnitte 310Cn in einem Muster von 2 Zeilen x 2 Spalten umfasst. Die Konfiguration ist jedoch nicht auf dieses Beispiel begrenzt und jeder geteilte Block 721 kann einen oder zwei oder mehr logarithmische Antwortabschnitte 310Cn umfassen.
  • Wie in 24 dargestellt, weisen logarithmische Antwortabschnitte 310C1 bis 310C4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform (in der vorliegenden Beschreibung unter Verwendung des Bezugszeichens 310Cn dargestellt, wenn die logarithmischen Antwortabschnitte 310C1 bis 310C4 nicht voneinander unterschieden werden) jeweils eine Konfiguration auf, in der ein Schalttransistor 319 aus einer Konfiguration ähnlich zum logarithmischen Antwortabschnitt 310Bn, der mit Bezug auf 21 in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist, weggelassen wird. Im logarithmischen Antwortabschnitt 310Cn ist ferner der Drain des Schalttransistors 317 mit der Source des nMOS-Transistors 312 verbunden, die Source ist mit dem Gate des nMOS-Transistors 313 und der Kathode des photoelektrischen Umwandlungselements 311 verbunden und der Drain des Schalttransistors 318 ist mit der Source des Schalttransistors 317, dem Gate des nMOS-Transistors 313 und der Kathode des photoelektrischen Umwandlungselements 311 verbunden.
  • 3.2 Betriebsbeispiel (Zeitablaufplan)
  • Als nächstes wird ein Betriebsbeispiel des logarithmischen Antwortabschnitts 310Cn beschrieben. 25 ist ein Zeitablaufplan, der die beispielhafte Steuerung der Schalttransistoren im Modus mit hoher Auflösung und im Klasseneinteilungsmodus gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 25 dargestellt, wird in dem Modus mit hoher Auflösung, der in den Abschnitten T30 bis T31 dargestellt ist, in allen logarithmischen Antwortabschnitten 310C1 bis 310B4 der Schalttransistor 317 eingeschaltet und der Schalttransistor 318 wird ausgeschaltet. Dies führt zur Bildung eines Strompfades, durch den der Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 aller logarithmischen Antwortabschnitte 310C1 bis 310C4 fließt, in ihre eigenen logarithmischen Umwandlungsschaltungen fließt.
  • Dagegen werden im Klasseneinteilungsmodus, der in den Abschnitten T31 bis T32 dargestellt ist, beide Schalttransistoren 317 und 318 des logarithmischen Antwortabschnitts 310C1 eingeschaltet. Andererseits wird in den logarithmischen Antwortabschnitten 310C2 bis 310C4 der Schalttransistor 317 ausgeschaltet, während der Schalttransistor 318 eingeschaltet wird. Dies führt zur Bildung eines Strompfades, durch den der Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 aller logarithmischen Antwortabschnitte 310C1 bis 310C4 fließt, in die logarithmische Umwandlungsschaltung des logarithmischen Antwortabschnitts 310C1 fließt.
  • 3.3 Wirkung und Effekte
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise im Vergleich zur zweiten Ausführungsform, da der Schalttransistor 319 weggelassen werden kann, möglich, die Fläche zu verkleinern, die durch den logarithmischen Antwortabschnitt 310Cn in der Pixelfläche belegt ist. Dies macht es möglich, die Fläche der Lichtempfangsoberfläche des photoelektrischen Umwandlungselements 311 zu vergrößern, was zum Erreichen einer Empfindlichkeitsverbesserung und zur Erweiterung des dynamischen Bereichs der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 führt. Außerdem macht es das Weglassen des Schalttransistors 319 möglich, den Ansteuerstrom weiter zu verringern.
  • Da andere Konfigurationen, Operationen und Effekte zu jenen in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ähnlich sein können, wird hier auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet.
  • 4. Vierte Ausführungsform
  • Die obige Ausführungsform ist eine beispielhafte Konfiguration, in der die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 Rahmendaten (entsprechend Bilddaten) mit dem Detektionssignal, das die Anwesenheit oder Abwesenheit des Adressenereignisses für jedes Pixel angibt, ausgibt. Dagegen wird die vierte Ausführungsform mit einem Beispiel hinsichtlich einer Konfiguration beschrieben, in der die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 auch Bilddaten (nachstehend auch als Abstufungsbilddaten bezeichnet) mit einem Pixelsignal gemäß einem Belichtungsausmaß jedes Pixels zusätzlich zu Bilddaten mit einem Detektionssignal jedes Pixels ausgeben kann.
  • Die Konfigurationen und Operationen der Bildgebungsvorrichtung und der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform können zu den Konfigurationen und Operationen der Bildgebungsvorrichtung 100 und der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich sein und folglich wird hier auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet. In der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch der geteilte Block 221 gemäß der ersten Ausführungsform durch einen nachstehend zu beschreibenden geteilten Block 821 ersetzt und der Detektionschip 202 ist durch einen nachstehend zu beschreibenden Detektionschip 802 ersetzt.
  • 4.1 Konfigurationsbeispiel des geteilten Blocks
  • 26 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines geteilten Blocks gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der nachstehend veranschaulichte geteilte Block 821 basiert auf dem in 17 veranschaulichten geteilten Block 221. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf begrenzt und der geteilte Block 821 kann beispielsweise auf dem geteilten Block 621 gemäß der zweiten Ausführungsform oder dem geteilten Block 721 gemäß der dritten Ausführungsform basieren.
  • Wie in 26 dargestellt, weist der geteilte Block 821 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration auf, in der eine Ausleseschaltung 370 zum Lesen eines Pixelsignals mit der gemeinsamen Leitung 3101 in einer Konfiguration ähnlich zum mit Bezug auf 17 in der ersten Ausführungsform beschriebenen geteilten Block 221 verbunden ist.
  • 4.1.1 Modifikation des geteilten Blocks
  • Ferner kann der geteilte Block 821 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise auch auf der Basis des geteilten Blocks 621 ausgebildet sein, der in der zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 21 beschrieben ist. Auch in diesem Fall, wie in 27 dargestellt, weist der geteilte Block 821 eine Konfiguration ähnlich zum mit Bezug auf 21 beschriebenen geteilten Block 621 auf, in dem eine Ausleseschaltung 370 zum Lesen eines Pixelsignals mit einer gemeinsamen Leitung 3101 verbunden ist.
  • 4.2 Konfigurationsbeispiel der Ausleseschaltung
  • 28 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Ausleseschaltung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 28 dargestellt, umfasst die Ausleseschaltung 370 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Rücksetztransistor 373, einen Verstärkungstransistor 375 und einen Auswahltransistor 376.
  • Die Ausleseschaltung 370 arbeitet zusammen mit dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 und dem Schalttransistor 318 der logarithmischen Antwortabschnitte 310An, um als Abstufungspixel 810 zu funktionieren, das ein Pixelsignal erzeugt, das der Menge an empfangenem Licht entspricht. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform funktioniert der Schalttransistor 318 jedes logarithmischen Antwortabschnitts 310An auch als Übertragungstransistor im Abstufungspixel 810. Ferner funktioniert ein Knoten, mit dem der Drain des Schalttransistors 318, die Source des Rücksetztransistors 373 und das Gate des Verstärkungstransistors 375 verbunden sind, als schwebender Diffusionsbereich (FD) 374 mit einer Strom-Spannungs-Umwandlungsfunktion, das heißt einer Funktion zum Umwandeln von akkumulierter Ladung in eine Spannung, die der Ladungsmenge entspricht.
  • Der Drain des Rücksetztransistors 373 und der Drain des Verstärkungstransistors 375 sind beispielsweise mit einer Leistungsversorgungsspannung VDD verbunden. Der Drain des Rücksetztransistors 373 kann jedoch beispielsweise mit einer Rücksetzspannung verbunden sein, die von der Leistungsversorgungsspannung VDD verschieden ist. Ein Source des Verstärkungstransistors 375 ist mit einem Drain des Auswahltransistors 376 verbunden, und eine Source des Auswahltransistors 376 ist mit einer vertikalen Signalleitung VSL zum Eingeben eines anlogen Pixelsignals in einen nachstehend zu beschreibenden Spalten-Analog/Digital-Wandler (Spalten-ADC) 270 verbunden.
  • Wenn das Pixelsignal gelesen wird, wird ein Übertragungssignal TRG mit hohem Pegel von der Zeilenansteuerschaltung 251 an das Gate des Schalttransistors 318 angelegt. Dies schaltet den Schalttransistor 318 ein, was bewirkt, dass die Ladung, die in der Kathode des photoelektrischen Umwandlungselements 311 akkumuliert ist, zum schwebenden Diffusionsbereich 374 durch den Schalttransistor 318 übertragen wird. Folglich erscheint ein Pixelsignal mit einem Spannungswert, der der Ladungsmenge der Ladung entspricht, die im schwebenden Diffusionsbereich 374 akkumuliert ist, an der Source des Verstärkungstransistors 375. Anschließend erscheint durch Festlegen des Auswahlsignals SEL, das von der Zeilenansteuerschaltung 251 an das Gate des Auswahltransistors 376 angelegt wird, auf den hohen Pegel, das Pixelsignal, das in der Source des Verstärkungstransistors 375 erscheint, in der vertikalen Signalleitung VSL.
  • Wenn die im schwebenden Diffusionsbereich 374 akkumulierte Ladung abgegeben wird, um den schwebenden Diffusionsbereich 374 zurückzusetzen, wird ferner ein Rücksetzsignal RST mit hohem Pegel von der Zeilenansteuerschaltung 251 an das Gate des Rücksetztransistors 373 angelegt. Dies ermöglicht, dass die Ladung, die im schwebenden Diffusionsbereich 374 akkumuliert ist, zur Leistungsversorgungsseite durch den Rücksetztransistor 373 entladen wird (FD-Rücksetzen). Zu dieser Zeit ist es durch Einschalten des Schalttransistors 318 während derselben Periode auch möglich, die in der Kathode des photoelektrischen Umwandlungselements 311 akkumulierte Ladung zur Leistungsversorgungsseite zu entladen (PD-Rücksetzen).
  • In jedem geteilten Block 821 ist die Anzahl von photoelektrischen Umwandlungselementen 311, die gleichzeitig mit der Ausleseschaltung 370 zur Zeit des Auslesens der Abstufungsbilddaten verbunden werden, das heißt die Anzahl von Schalttransistoren 318 (Übertragungstransistoren), die während derselben Zeitdauer eingeschaltet werden, nicht auf eins begrenzt und kann mehrere sein. Wenn beispielsweise Abstufungsbilddaten mit hoher Auflösung in jedem geteilten Block 821 gelesen werden, können die Schalttransistoren 318 sequentiell mit der Ausleseschaltung 370 in Zeitteilung verbunden werden, und wenn das Lesen mit einem erweiterten dynamischen Bereich bei geringer Beleuchtungsstärke oder dergleichen (zur Zeit der Klasseneinteilung) ausgeführt wird, können zwei oder mehr Schalttransistoren 318 während derselben Zeitdauer eingeschaltet werden.
  • 4.3 Konfigurationsbeispiel des Detektionschips
  • 29 ist ein Beispiel einer Draufsicht des Detektionschips gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Detektionschip 802 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, in der ein Spalten-ADC 270 zum Lesen eines analogen Pixelsignals, das aus dem Abstufungspixel 810 ausgegeben wird, als digitales Pixelsignal zu einer Konfiguration ähnlich zum Detektionschip 202, der mit Bezug auf 4 in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, hinzugefügt ist.
  • Jedes Abstufungspixel 810 bewirkt, dass ein analoges Pixelsignal auf der vertikalen Signalleitung VSL erscheint, unter der Steuerung der Zeilenansteuerschaltung 251, wodurch das analoge Pixelsignal zum Spalten-ADC 270 zugeführt wird. Der Spalten-ADC 270 umfasst beispielsweise einen AD-Wandler für jede vertikale Signalleitung VSL und führt eine Analog/Digital-Umwandlung (AD-Umwandlung) an einem analogen Pixelsignal durch, das über jede vertikale Signalleitung VSL eingegeben wird. Anschließend führt der Spalten-ADC 270 das digitale Signal, das der AD-Umwandlung unterzogen wurde, zur Signalverarbeitungsschaltung 240 zu. Die Signalverarbeitungsschaltung 240 führt eine vorbestimmte Bildverarbeitung an den Bilddaten mit den digitalen Signalen durch. Es ist zu beachten, dass der Spalten-ADC 270 beispielsweise eine korrelierte Doppelabtastschaltung (CDS-Schaltung) umfassen kann und kTC-Rauschen, das in einem digitalen Pixelsignal enthalten ist, verringern kann.
  • 4.4 Betriebsbeispiel
  • Das Auslesen der Abstufungsbilddaten kann beispielsweise durch Lesen der Pixelsignale von allen Abstufungspixeln 810 ausgeführt werden, wenn das Auftreten des Adressenereignisses in irgendeinem der Detektionspixel 300 detektiert wird, oder kann durch Lesen der Pixelsignale von den Abstufungspixeln 810, die zu dem Bereich, in dem das Auftreten des Adressenereignisses detektiert wird, mit anderen Worten dem Bereich, in dem das Objekt durch das Detektionspixel 300 detektiert wird, gehören, ausgeführt werden. 30 stellt ein Betriebsbeispiel dar, in dem der Objektdetektionsmodus und der Graustufenbildlesemodus gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei der Ausführung des Betriebs umgeschaltet werden. Die vorliegende Beschreibung beschreibt einen beispielhaften Fall, in dem der Steuerabschnitt 130 (siehe 1) in der Bildgebungsvorrichtung 100 den Betriebsmodus der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 steuert. Die Steuerung des Betriebsmodus ist jedoch nicht auf dieses Beispiel begrenzt und die Signalverarbeitungsschaltung 240 in der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 kann dazu konfiguriert sein, den Betriebsmodus zu steuern. Ferner kann der in 30 dargestellte Betrieb beispielsweise durch eine Unterbrechungsoperation oder dergleichen mit Bezug auf den Steuerabschnitt 130 oder die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 beendet werden.
  • Wie in 30 dargestellt, legt im vorliegenden Betrieb nach der Aktivierung der Steuerabschnitt 130 beispielsweise den Objektdetektionsmodus auf den Betriebsmodus für die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 fest (Schritt S201). Der Objektdetektionsmodus ist ein Betriebsmodus zum Detektieren des Auftretens eines Adressenereignisses und kann beispielsweise ein Modus zum Ausführen des mit Bezug auf 20 in der ersten Ausführungsform beschriebenen Betriebs sein.
  • Als nächstes bestimmt der Steuerabschnitt 130, ob ein Objekt im Objektdetektionsmodus detektiert wurde (Schritt S202) und setzt den Adressenereignisdetektionsmodus fort, bis das Objekt detektiert wird (NEIN in Schritt S202). Die Objektdetektionsbestimmung kann beispielsweise zu dem in Schritten S102, S105 und S108 in 20 in der ersten Ausführungsform beschriebenen Betrieb ähnlich sein.
  • In einem Fall, in dem ein Objekt detektiert wurde (JA in Schritt S202), legt der Steuerabschnitt 130 einen Bereich, in dem das Objekt detektiert wurde, auf der Basis von Rahmendaten fest, die aus der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 ausgegeben werden (Schritt S203). Es ist zu beachten, dass der Bereich, in dem das Objekt detektiert wurde, beispielsweise ein Bereich mit Pixeln sein kann, in denen ein Einschaltereignis (oder ein Ausschaltereignis) detektiert wurde.
  • Als nächstes weist der Steuerabschnitt 130 die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 an, das Pixelsignal aus dem Bereich zu lesen, in dem das Objekt detektiert wurde (Schritt S204). Mit dieser Operation werden Abstufungsbilddaten mit den Pixelsignalen, die aus dem Abstufungspixel 810 ausgelesen werden, das zu dem Bereich gehört, in dem das Objekt detektiert wurde, aus der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 ausgegeben.
  • 4.5 Wirkung und Effekte
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, nicht nur die Detektion des Objekts auf der Basis der Anwesenheit oder Abwesenheit des Adressenereignisses, sondern auch die Erfassung der Abstufungsbilddaten des Bereichs, in dem das Objekt detektiert wurde, oder aller Pixel durchzuführen.
  • Da andere Konfigurationen, Operationen und Effekte zu jenen in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ähnlich sein können, wird hier auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet.
  • 5. Fünfte Ausführungsform
  • Die vorstehend beschriebene vierte Ausführungsform ist eine beispielhafte Konfiguration, in der die Ausleseschaltung 370 mit der gemeinsamen Leitung 3101 in der Konfiguration verbunden ist, die das Auslesen der Abstufungsbilddaten zusätzlich zur Objektdetektion ermöglicht. Im Vergleich wird in der fünften Ausführungsform ein Fall, in dem die Ausleseschaltung 370 mit einer gemeinsamen Leitung verbunden ist, die von der gemeinsamen Leitung 3101 verschieden ist, mit einem Beispiel beschrieben.
  • Die Konfigurationen und Operationen der Bildgebungsvorrichtung und der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform können zu den Konfigurationen und Operationen der Bildgebungsvorrichtung 100 und der Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform ähnlich sein und folglich wird hier auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet. In der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch der geteilte Block 821 gemäß der vierten Ausführungsform durch einen nachstehend zu beschreibenden geteilten Block 921 ersetzt.
  • 5.1 Konfigurationsbeispiel des geteilten Blocks
  • 31 ist ein Schaltplan, der ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines geteilten Blocks gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der nachstehend veranschaulichte geteilte Block 921 basiert auf dem in 17 veranschaulichten geteilten Block 221. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf begrenzt und der geteilte Block 921 kann beispielsweise auch auf dem geteilten Block 621 gemäß der zweiten Ausführungsform oder dem geteilten Block 721 gemäß der dritten Ausführungsform basieren.
  • Wie in 31 dargestellt, weist der geteilte Block 921 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration auf, in der Kathoden von photoelektrischen Umwandlungselementen 311 in zwei oder mehr oder allen logarithmischen Antwortabschnitten 310An durch eine gemeinsame Leitung 3102 verbunden sind, die von der gemeinsamen Leitung 3101 verschieden ist, in einer Konfiguration ähnlich zum mit Bezug auf 17 in der ersten Ausführungsform beschriebenen geteilten Block 221. Die Ausleseschaltung 370 ist mit der gemeinsamen Leitung 3102 verbunden. Außerdem ist ein Schalttransistor 377, der auch als Übertragungstransistor funktioniert, zwischen der Ausleseschaltung 370 und dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 jedes logarithmischen Antwortabschnitts 310An vorgesehen und die Verbindung zwischen dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 und der Ausleseschaltung 370 wird durch den Schalttransistor 377 gesteuert. Die gemeinsame Leitung 3102 kann beispielsweise ein Beispiel einer zweiten gemeinsamen Leitung in den Ansprüchen sein.
  • 5.1.1 Modifikation des geteilten Blocks
  • Ferner kann der geteilte Block 921 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise auch auf der Basis des geteilten Blocks 621, der in der zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 21 beschrieben ist, ausgebildet sein. Selbst in diesem Fall, wie in 32 dargestellt, weist der geteilte Block 921 eine Konfiguration als Konfiguration ähnlich zum geteilten Block 621 auf, der mit Bezug auf 21 beschrieben ist, in der die Kathoden der photoelektrischen Umwandlungselemente 311 in zwei oder mehr oder allen der logarithmischen Antwortabschnitte 310An durch die gemeinsame Leitung 3102 verbunden sind, die Ausleseschaltung 370 mit der gemeinsamen Leitung 3102 verbunden ist und der Schalttransistor 377 zwischen der Ausleseschaltung 370 und dem photoelektrischen Umwandlungselement 311 von jedem der logarithmischen Antwortabschnitte 310An vorgesehen ist.
  • 5.2 Betriebsbeispiel
  • In der obigen Konfiguration werden zur Zeit des Lesens des Pixelsignals aus dem Abstufungspixel mit der Ausleseschaltung 370 die Schalttransistoren 317 und 318 aller logarithmischen Antwortabschnitte 310An ausgeschaltet und die Schalttransistoren 377 der Abstufungspixel, die den individuellen logarithmischen Antwortabschnitten 310An entsprechen, werden sequentiell mit der Ausleseschaltung 370 in Zeitteilung verbunden. Zur Zeit der Klasseneinteilung, wenn das Lesen mit einem erweiterten dynamischen Bereich bei geringer Beleuchtungsstärke oder dergleichen ausgeführt wird, werden jedoch zwei oder mehr Schalttransistoren 318 während derselben Zeitdauer eingeschaltet, was die Ausführung des Auslesens mit einem erweiterten dynamischen Bereich erreicht.
  • 6. Sechste Ausführungsform
  • Die vorstehend beschriebene Ausführungsform ist ein beispielhafter Fall, in dem der synchrone EVS, die keine Zuteilung einer Anforderung zum Anfordern des Lesens eines Detektionssignals erfordert, das aus jedem geteilten Block 221 ausgegeben wird, oder dergleichen auf die Festkörperbildgebungsvorrichtung 200 angewendet wird. Die Konfiguration ist jedoch nicht auf ein solches Beispiel begrenzt. Wie bei der in 33 dargestellten Festkörperbildgebungsvorrichtung ist es beispielsweise auch zulässig, einen asynchronen EVS mit einem Zeilenzuteiler 280 anzuwenden, der Anforderungen, die aus jeder Zeile des Adressenereignisdetektionsabschnitts 260 ausgegeben werden, zuteilt und die Reihenfolge von Auslesezeilen von Detektionssignalen bestimmt. Es ist zu beachten, dass 33 einen Detektionschip 1002 in der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
  • In dieser Weise ist es selbst in einem Fall, in dem ein asynchroner EVS angewendet wird, möglich, die Photoströme, die aus den mehreren photoelektrischen Umwandlungselementen 311 fließen, in eine logarithmische Umwandlungsschaltung ähnlich zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zu aggregieren, was es möglich macht, einen größeren Photostrombetrag zu erhalten. Dies erreicht eine Erweiterung des dynamischen Bereichs bei der Photostromdetektion, was es möglich macht, einen ausreichend weiten dynamischen Bereich selbst unter Bedingungen wie z. B. niedriger Beleuchtungsstärke zu erhalten.
  • Andererseits ist es in einem Fall, in dem eine ausreichende Beleuchtungsstärke erhalten werden kann, durch Ausschalten des Schalttransistors 318 und Einschalten des Schalttransistors 317 in allen oder einer erforderlichen und ausreichenden Anzahl von logarithmischen Antwortabschnitten 310An oder dergleichen möglich, alle oder die erforderliche und ausreichende Anzahl von logarithmischen Antwortabschnitten 310An oder dergleichen als ein Adressenereignisdetektionspixel zu betreiben, was zum Erreichen der Detektion eines Adressenereignisses mit hoher Auflösung, zur Verringerung der Betriebsleistung und dergleichen führt.
  • Da andere Konfigurationen, Operationen und Effekte zu jenen in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ähnlich sein können, wird hier auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet.
  • 7. Beispiel der Anwendung auf ein sich bewegendes Objekt
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (die vorliegende Technologie) ist auf verschiedene Produkte anwendbar. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf Vorrichtungen, die an irgendeinem von sich bewegenden Objekten wie z. B. Kraftfahrzeugen, Elektrofahrzeugen, Hybrid-Elektrofahrzeugen, Motorrädern, Fahrrädern, einer persönlichen Mobilitätseinrichtung, Flugzeugen, Drohnen, Schiffen und Robotern montiert sind, angewendet werden.
  • 34 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems als Beispiel eines Steuersystems eines beweglichen Körpers darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuersystem 12000 umfasst mehrere elektronische Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetz 12001 miteinander verbunden sind. In dem in 34 dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030, eine Fahrzeuginneninformationsdetektionseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Außerdem sind ein Mikrocomputer 12051, ein Klang/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 und eine am Fahrzeug montierte Netzschnittstelle (I/F) 12053 als Funktionskonfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 dargestellt.
  • Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 steuert den Betrieb von Vorrichtungen in Bezug auf das Antriebssystem des Fahrzeugs gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 funktioniert beispielsweise als Steuervorrichtung für eine Antriebskrafterzeugungseinrichtung zum Erzeugen der Antriebskraft des Fahrzeugs wie z. B. einer Brennkraftmaschine, eines Antriebsmotors oder dergleichen, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft zu Rädern, einen Lenkmechanismus zum Einstellen des Lenkwinkels des Fahrzeugs und eine Bremsvorrichtung zum Erzeugen der Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen.
  • Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert den Betrieb von verschiedenen Arten von Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 funktioniert beispielsweise als Steuervorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein intelligentes Schlüsselsystem, eine elektrische Fensterhebervorrichtung oder verschiedene Arten von Lampen wie z. B. einen Scheinwerfer, eine Rückfahrleuchte, eine Bremsleuchte, einen Blinker, eine Nebelleuchte oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer mobilen Vorrichtung übertragen werden, als Alternative zu einem Schlüssel, oder Signale von verschiedenen Arten von Schaltern in die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt diese eingegebenen Funkwellen oder Signale und steuert eine Türschlossvorrichtung, die elektrische Fensterhebervorrichtung, die Lampen oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 detektiert Informationen über die Außenseite des Fahrzeugs mit dem Fahrzeugsteuersystem 12000. Die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 ist beispielsweise mit einem Bildgebungsabschnitt 12031 verbunden. Die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 veranlasst, dass der Bildgebungsabschnitt 12031 ein Bild der Außenseite des Fahrzeugs abbildet, und empfängt das abgebildete Bild. Auf der Basis des empfangenen Bildes kann die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts wie z. B. eines Menschen, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Schildes, eines Zeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren eines Abstandes zu diesem durchführen.
  • Der Bildgebungsabschnitt 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der ein elektrisches Signal, das einer empfangenen Lichtmenge des Lichts entspricht, ausgibt. Der Bildgebungsabschnitt 12031 kann das elektrische Signal als Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Informationen über einen gemessenen Abstand ausgeben. Außerdem kann das durch den Bildgebungsabschnitt 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann unsichtbares Licht wie z. B. Infrarotstrahlen oder dergleichen sein.
  • Die Fahrzeuginneninformationsdetektionseinheit 12040 detektiert Informationen über das Innere des Fahrzeugs. Beispielsweise ist die Fahrzeuginneninformationsdetektionseinheit 12040 mit einem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 verbunden, der den Zustand eines Fahrers detektiert. Der Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 umfasst beispielsweise eine Kamera, die den Fahrer abbildet. Auf der Basis der Detektionsinformationen, die vom Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 eingegeben werden, kann die Fahrzeuginneninformationsdetektionseinheit 12040 einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer döst.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerzielwert für die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung auf der Basis der Informationen über das Innere oder Äußere des Fahrzeugs berechnen, wobei die Informationen durch die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginneninformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden, und einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeben. Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise eine kooperative Steuerung durchführen, die Funktionen eines fortschrittlichen Fahrerassistenzsystems (ADAS) implementieren soll, wobei die Funktionen eine Kollisionsvermeidung oder Aufprallmilderung für das Fahrzeug, Verfolgungsfahren auf der Basis eines Verfolgungsabstandes, Fahrzeuggeschwindigkeitshaltefahren, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einer Abweichung des Fahrzeugs von einer Fahrspur oder dergleichen umfassen.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung, die für automatisiertes Fahren bestimmt ist, die veranlasst, dass das Fahrzeug automatisiert ohne Abhängigkeit von der Bedienung des Fahrers oder dergleichen fährt, durch Steuern der Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus, der Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Informationen über das Äußere oder Innere des Fahrzeugs durchführen, wobei die Informationen durch die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginneninformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerbefehl an die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 auf der Basis der Informationen über die Außenseite des Fahrzeugs ausgeben, wobei die Informationen durch die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 erhalten werden. Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise eine kooperative Steuerung, die eine Blendung verhindern soll, durch Steuern des Scheinwerfers, um ihn beispielsweise von einem Fernlicht auf Abblendlicht zu ändern, gemäß der Position eines voranfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Fahrzeugaußeninformationsdetektionseinheit 12030 detektiert wird, durchführen.
  • Der Klang/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Klangs und/oder eines Bildes zu einer Ausgabevorrichtung, die in der Lage ist, Informationen visuell oder akustisch an einen Insassen des Fahrzeugs oder die Außenseite des Fahrzeugs zu melden. In dem Beispiel von 35 sind ein Audiolautsprecher 12061, ein Anzeigeabschnitt 12062 und ein Instrumentenbrett 12063 als Ausgabevorrichtung dargestellt. Der Anzeigeabschnitt 12062 kann beispielsweise eine Bordanzeige und/oder eine Blickfeldanzeige umfassen.
  • 35 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Installationsposition des Bildgebungsabschnitts 12031 darstellt.
  • In 35 umfasst der Bildgebungsabschnitt 12031 Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
  • Die Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise in Positionen an einem vorderen Ende, Seitenspiegeln, einem hinteren Stoßfänger und einer Hecktür des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position an einem oberen Abschnitt einer Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs angeordnet. Der Bildgebungsabschnitt 12101, der am vorderen Ende vorgesehen ist, und der Bildgebungsabschnitt 12105, der am oberen Abschnitt der Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs vorgesehen ist, erhalten hauptsächlich ein Bild der Vorderseite des Fahrzeugs 12100. Die Bildgebungsabschnitte 12102 und 12103, die an den Seitenspiegeln vorgesehen sind, erhalten hauptsächlich ein Bild der Seiten des Fahrzeugs 12100. Der Bildgebungsabschnitt 12104, der am hinteren Stoßfänger oder an der Hecktür vorgesehen ist, erhält hauptsächlich ein Bild der Rückseite des Fahrzeugs 12100. Der Bildgebungsabschnitt 12105, der am oberen Abschnitt der Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs vorgesehen ist, wird hauptsächlich verwendet, um ein voranfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, ein Signal, ein Verkehrsschild, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
  • Im Übrigen stellt 35 ein Beispiel von Photographierbereichen der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 dar. Ein Bildgebungsbereich 12111 stellt den Bildgebungsbereich des Bildgebungsabschnitts 12101 dar, der am vorderen Ende vorgesehen ist. Bildgebungsbereiche 12112 und 12113 stellen jeweils die Bildgebungsbereiche der Bildgebungsabschnitte 12102 und 12103 dar, die an den Seitenspiegeln vorgesehen sind. Ein Bildgebungsbereich 12114 stellt den Bildgebungsbereich des Bildgebungsabschnitts 12104 dar, der am hinteren Stoßfänger oder an der Hecktür vorgesehen ist. Ein Vogelperspektivenbild des Fahrzeugs 12100, wie von oben betrachtet, wird beispielsweise durch Überlagern von Bilddaten, die durch die Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 abgebildet werden, erhalten.
  • Mindestens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten von Abstandsinformationen aufweisen. Mindestens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann beispielsweise eine Stereokamera sein, die aus mehreren Bildgebungselementen besteht, oder kann ein Bildgebungselement mit Pixeln für die Phasendifferenzdetektion sein.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Bildgebungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstandes (relative Geschwindigkeit mit Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Basis der Abstandsinformationen bestimmen, die von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhalten werden, und dadurch als voranfahrendes Fahrzeug ein nächstes dreidimensionales Objekt extrahieren, das insbesondere auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 vorhanden ist und das im Wesentlichen in derselben Richtung wie das Fahrzeug 12100 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (beispielsweise gleich oder mehr als 0 km/Stunde) fährt. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 im Voraus einen Verfolgungsabstand festlegen, der vor einem voranfahrenden Fahrzeug aufrechterhalten werden soll, und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich Verfolgungsstoppsteuerung), automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich Verfolgungsstartsteuerung) oder dergleichen durchführen. Folglich ist es möglich, eine kooperative Steuerung durchzuführen, die für automatisiertes Fahren bestimmt ist, die die Fahrzeugfahrt automatisiert macht, ohne von der Bedienung des Fahrers oder dergleichen abzuhängen.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise Daten eines dreidimensionalen Objekts an dreidimensionalen Objekten in Daten eines dreidimensionalen Objekts eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs mit Standardgröße, eines Fahrzeugs mit großer Größe, eines Fußgängers, eines Strommasts und anderer dreidimensionaler Objekte auf der Basis der Abstandsinformationen, die von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhalten werden, klassifizieren, die klassifizierten Daten des dreidimensionalen Objekts extrahieren und die extrahierten Daten des dreidimensionalen Objekts für die automatische Meidung eines Hindernisses verwenden. Der Mikrocomputer 12051 identifiziert beispielsweise Hindernisse um das Fahrzeug 12100 als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 visuell erkennen kann, und Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 schwierig visuell zu erkennen sind. Dann bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich oder höher als ein festgelegter Wert ist und folglich eine Möglichkeit einer Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 eine Warnung an den Fahrer über den Audiolautsprecher 12061 oder den Anzeigeabschnitt 12062 aus und führt eine erzwungene Verlangsamung oder Ausweichlenkung über die Antriebssystemsteuereinheit 12010 durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch beim Fahren unterstützen, um eine Kollision zu vermeiden.
  • Mindestens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise einen Fußgänger durch Bestimmen, ob sich ein Fußgänger in abgebildeten Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 befindet oder nicht, erkennen. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird beispielsweise durch eine Prozedur zum Extrahieren von charakteristischen Punkten in den abgebildeten Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und eine Prozedur zum Bestimmen, ob es sich um den Fußgänger handelt oder nicht, durch Durchführen einer Mustervergleichsverarbeitung an einer Reihe von charakteristischen Punkten, die die Kontur des Objekts darstellen, durchgeführt. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass sich ein Fußgänger in den abgebildeten Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 befindet, und folglich den Fußgänger erkennt, steuert der Klang/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 den Anzeigeabschnitt 12062, so dass eine quadratische Konturlinie für die Betonung angezeigt wird, so dass sie auf den erkannten Fußgänger überlagert wird. Der Klang/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 kann auch den Anzeigeabschnitt 12062 so steuern, dass ein Bildsymbol oder dergleichen, das den Fußgänger darstellt, in einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Vorstehend wurde ein Beispiel des Fahrzeugsteuersystems, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist, beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf den Bildgebungsabschnitt 12031 unter den vorstehend beschriebenen Konfigurationen geeignet angewendet werden. Insbesondere kann die Bildgebungsvorrichtung 100 in 1 auf den Bildgebungsabschnitt 12031 angewendet werden. Durch Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf den Bildgebungsabschnitt 12031 ist es möglich, eine Mikrofertigung von Pixeln und eine höhere Sichtbarkeit in einem erfassten Bild zu erreichen, was zur Milderung der Ermüdung des Fahrers führt.
  • Es ist zu beachten, dass die vorstehend beschriebene Ausführungsform ein Beispiel zum Verkörpern der vorliegenden Technologie darstellt und folglich die Gegenstände in der Ausführungsform und der Erfindung, die Gegenstände in den Ansprüchen festlegen, eine Entsprechungsbeziehung aufweisen. Ebenso weisen die Gegenstände, die die Erfindung in den Ansprüchen angeben, und die Gegenstände in den Ausführungsformen der vorliegenden Technologie, die mit denselben Namen wie die Gegenstände bezeichnet sind, die die Erfindung angeben, eine Entsprechungsbeziehung auf. Die vorliegende Technologie ist jedoch nicht auf die Ausführungsformen begrenzt und kann verkörpert werden, indem verschiedene Modifikationen an den Ausführungsformen durchgeführt werden, ohne vom Schutzbereich und Gedanken der vorliegenden Technologie abzuweichen.
  • Die in der vorliegenden Patentbeschreibung beschriebenen Effekte sind lediglich Beispiele und folglich können andere Effekte bestehen, die nicht auf die veranschaulichten Effekte begrenzt sind.
  • Es ist zu beachten, dass die vorliegende Technik auch die folgenden Konfigurationen aufweisen kann.
  • (1)
  • Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
    • mehrere Detektionspixel, die jeweils eine Luminanzänderung von einfallendem Licht ausgeben;
    • eine Detektionsschaltung, die ein Ereignissignal auf der Basis der Luminanzänderung, die aus jedem der Detektionspixel ausgegeben wird, ausgibt; und
    • eine erste gemeinsame Leitung, die die mehreren Detektionspixel miteinander verbindet,
    • wobei jedes der Detektionspixel Folgendes umfasst:
      • ein photoelektrisches Umwandlungselement;
      • eine logarithmische Umwandlungsschaltung, die einen Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement fließt, in ein Spannungssignal umwandelt, das einem logarithmischen Wert des Photostroms entspricht;
      • eine erste Schaltung, die eine Luminanzänderung von einfallendem Licht, das auf das photoelektrische Umwandlungselement einfällt, auf der Basis des aus der logarithmischen Umwandlungsschaltung ausgegebenen Spannungssignals ausgibt;
      • einen ersten Transistor, der zwischen das photoelektrische Umwandlungselement und die logarithmische Umwandlungsschaltung geschaltet ist; und
      • einen zweiten Transistor, der zwischen das photoelektrische Umwandlungselement und die erste gemeinsame Leitung geschaltet ist, und
      • die Detektionsschaltung eine zweite Schaltung umfasst, die das Ereignissignal auf der Basis der Luminanzänderung, die aus jedem der Detektionspixel ausgegeben wird, ausgibt.
  • (2)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß (1),
    wobei jedes der Detektionspixel ferner Folgendes umfasst:
    • einen dritten Transistor, der zwischen einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten geschaltet ist, wobei der erste Knoten dazu konfiguriert ist, den ersten Transistor und die logarithmische Umwandlungsschaltung miteinander zu verbinden, der zweite Knoten dazu konfiguriert ist, den zweiten Transistor und die erste gemeinsame Leitung miteinander zu verbinden.
  • (3)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß (1), wobei der zweite Transistor zwischen die erste gemeinsame Leitung und einen Knoten geschaltet ist, wobei der Knoten dazu konfiguriert ist, das photoelektrische Umwandlungselement und den ersten Transistor miteinander zu verbinden.
  • (4)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß irgendeinem von (1) bis (3), die ferner eine Ausleseschaltung umfasst, die mit der ersten gemeinsamen Leitung verbunden ist und ein Pixelsignal mit einem Spannungswert erzeugt, der einer Ladung entspricht, die im photoelektrischen Umwandlungselement akkumuliert ist.
  • (5)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß (4),
    wobei die Ausleseschaltung Folgendes umfasst:
    • einen Rücksetztransistor, der zwischen die erste gemeinsame Leitung und eine Leistungsversorgungsleitung geschaltet ist; und
    • einen Verstärkungstransistor mit einem Gate, das mit der ersten gemeinsamen Leitung verbunden ist.
  • (6)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß irgendeinem von (1) bis (3), die ferner Folgendes umfasst:
    • eine zweite gemeinsame Leitung, die die mehreren Detektionspixel miteinander verbindet;
    • mehrere vierte Transistoren, die zwischen das photoelektrische Umwandlungselement in jedem der Detektionspixel und die zweite gemeinsame Leitung geschaltet sind; und
    • eine Ausleseschaltung, die mit der zweiten gemeinsamen Leitung verbunden ist und ein Pixelsignal mit einem Spannungswert erzeugt, der der Ladung entspricht, die im photoelektrischen Umwandlungselement akkumuliert ist.
  • (7)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß (6),
    wobei die Ausleseschaltung Folgendes umfasst:
    • einen Rücksetztransistor, der zwischen die zweite gemeinsame Leitung und eine Leistungsversorgungsleitung geschaltet ist; und
    • einen Verstärkungstransistor mit einem Gate, das mit der zweiten gemeinsamen Leitung verbunden ist.
  • (8)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß irgendeinem von (1) bis (7),
    wobei jedes der Detektionspixel ferner Folgendes umfasst:
    • einen Differenzierer, der ein Differenzsignal erzeugt, das ein Umwandlungsausmaß des aus der logarithmischen Umwandlungsschaltung ausgegebenen Spannungssignals angibt.
  • (9)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß (8),
    wobei die Detektionsschaltung Folgendes umfasst:
    • einen Auswahlabschnitt, der eines der Differenzsignale, die aus jedem der Detektionspixel ausgegeben werden, auswählt; und
    • einen Komparator, der das Ereignissignal auf der Basis des Differenzsignals ausgibt.
  • (10)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß (9),
    wobei der Komparator Folgendes umfasst:
    • einen ersten Komparator, der detektiert, dass ein Spannungswert des Differenzsignals einen ersten Schwellenwert überschreitet, und das Ereignissignal ausgibt; und
    • einen zweiten Komparator, der detektiert, dass ein Spannungswert des Differenzsignals unter einen zweiten Schwellenwert eines Spannungspegels abgefallen ist, der niedriger ist als der erste Schwellenwert, und das Ereignissignal ausgibt.
  • (11)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß irgendeinem von (1) bis (10), die Folgendes umfasst:
    • mehrere der Detektionsschaltungen,
    • wobei jede der Detektionsschaltungen dazu konfiguriert ist, eine Anforderung zum Anfordern des Auslesens eines Detektionssignals aus der Detektionsschaltung auszugeben, wenn ein Adressenereignis in mindestens einem der mehreren Detektionspixel detektiert wurde,
    • einen Zuteiler, der dazu konfiguriert ist, die Anforderung, die aus mindestens einer der mehreren Detektionsschaltungen ausgegeben wird, zuzuteilen, und eine Auslesereihenfolge des Detektionssignals für die Detektionsschaltung zu bestimmen, die die Anforderung ausgegeben hat.
  • (12)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß irgendeinem von (1) bis (11), die ferner einen ersten Chip mit einem Lichtempfangsabschnitt umfasst, wobei der Lichtempfangsabschnitt mehrere logarithmische Antwortabschnitte aufweist, die in einem zweidimensionalen Gittermuster angeordnet sind, wobei jeder der mehreren logarithmischen Antwortabschnitte das photoelektrische Umwandlungselement, die logarithmische Umwandlungsschaltung, den ersten Transistor und den zweiten Transistor umfasst.
  • (13)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß (12),
    wobei die logarithmische Umwandlungsschaltung Folgendes umfasst:
    • einen vierten Transistor mit einer Source, die mit dem ersten Transistor verbunden ist; und
    • einen fünften Transistor mit einem Gate, das mit der Source des vierten Transistors verbunden ist, und mit einer geerdeten Source, und
    • wobei der vierte Transistor ein Gate aufweist, das mit einem Drain des fünften Transistors verbunden ist.
  • (14)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß (13),
    wobei die logarithmische Umwandlungsschaltung Folgendes umfasst:
    • einen sechsten Transistor mit einer Source, die mit einem Drain des vierten Transistors verbunden ist, und mit einem Drain, der mit einer Leistungsversorgungsleitung verbunden ist; und
    • einen siebten Transistor mit einem Gate, das mit dem Drain des vierten Transistors verbunden ist, und mit einer Source, die mit dem Drain des fünften Transistors verbunden ist,
    • wobei der sechste Transistor ein Gate aufweist, das mit einem Drain des siebten Transistors verbunden ist.
  • (15)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß (12),
    wobei der Lichtempfangsabschnitt ferner einen
    Pixelisolationsabschnitt umfasst, der sich in einem Gittermuster erstreckt, und
    jeder der logarithmischen Antwortabschnitte in jedem von Pixelbereichen vorgesehen ist, die durch den Pixelisolationsabschnitt in das zweidimensionale Gittermuster unterteilt sind.
  • (16)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß (15),
    wobei der erste und der zweite Transistor, mindestens zwei Transistoren, die vom ersten oder zweiten Transistor verschieden sind, und das photoelektrische Umwandlungselement im Pixelbereich angeordnet sind,
    die mindestens zwei Transistoren in Positionen über das photoelektrische Umwandlungselement im Pixelbereich angeordnet sind, und
    die logarithmische Umwandlungsschaltung unter Verwendung von mindestens einem der mindestens zwei Transistoren in jedem der zwei Pixelbereiche, die zueinander benachbart sind, gebildet ist.
  • (17)
  • Die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß irgendeinem von (12) bis (16), die ferner Folgendes umfasst:
    einen zweiten Chip, auf dem mehrere der Detektionsschaltungen angeordnet sind,
    wobei der erste Chip und der zweite Chip einen einzelnen gestapelten Chip bilden.
  • (18)
  • Eine Bildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
    die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß irgendeinem von (1) bis (17); und
    einen Steuerabschnitt, der die Festkörperbildgebungsvorrichtung steuert.
  • (19)
  • Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (18),
    wobei die Festkörperbildgebungsvorrichtung mehrere geteilte Blöcke mit den mehreren Detektionspixeln umfasst, und
    der Steuerabschnitt einen Betriebsmodus der Festkörperbildgebungsvorrichtung auf einen von einem ersten Modus oder einem zweiten Modus umschaltet,
    wobei ein erster Modus ein Modus zum Durchführen von Transistor-Ein/Aus-Schalten in mindestens einem der mehreren geteilten Blöcke ist, wobei das Transistor-Ein/Aus-Schalten so konfiguriert ist, dass es derart durchgeführt wird, dass der erste und der zweite Transistor in einem Detektionsbild aus den mehreren Detektionspixeln eingeschaltet werden, der erste Transistor in mindestens einem anderen Detektionsbild aus den mehreren Detektionspixeln ausgeschaltet wird und der zweite Transistor eingeschaltet wird,
    wobei der zweite Modus ein Modus zum Durchführen von Transistor-Ein/Aus-Schalten in allen der mehreren geteilten Blöcke ist, wobei das Transistor-Ein/Aus-Schalten so konfiguriert ist, dass es derart durchgeführt wird, dass der erste Transistor von jedem der mehreren Detektionspixel eingeschaltet wird und der zweite Transistor ausgeschaltet wird.
  • (20)
  • Die Bildgebungsvorrichtung gemäß (19),
    wobei der erste Modus Folgendes umfasst:
    einen dritten Modus und einen vierten Modus,
    wobei der dritte Modus ein Modus zum Durchführen von Transistor-Ein/Aus-Schalten in allen der mehreren geteilten Blöcke ist, wobei das Transistor-Ein/Aus-Schalten so konfiguriert ist, dass es derart durchgeführt wird, dass der erste und der zweite Transistor in einem Detektionsbild aus den mehreren Detektionspixeln eingeschaltet werden, der erste Transistor in mindestens einem anderen Detektionsbild aus den mehreren Detektionspixeln ausgeschaltet wird und der zweite Transistor eingeschaltet wird,
    der vierte Modus ein Modus zum Durchführen von Transistor-Ein/Aus-Schalten in einem Teil der mehreren geteilten Blöcke und in restlichen geteilten Blöcken aus den mehreren geteilten Blöcken ist,
    das Transistor-Ein/Aus-Schalten des vierten Modus, wenn es in einem Teil der mehreren geteilten Blöcke durchgeführt wird, so konfiguriert ist, dass es derart durchgeführt wird, dass der erste und der zweite Transistor in einem Detektionsbild aus den mehreren Detektionspixeln eingeschaltet werden, der erste Transistor in mindestens einem anderen Detektionsbild aus den mehreren Detektionspixeln ausgeschaltet wird und der zweite Transistor eingeschaltet wird,
    das Transistor-Ein/Aus-Schalten des vierten Modus, wenn es in den restlichen geteilten Blöcken aus den mehreren geteilten Blöcken durchgeführt wird, so konfiguriert ist, dass es derart durchgeführt wird, dass der erste Transistor von jedem der mehreren Detektionspixel eingeschaltet wird und der zweite Transistor ausgeschaltet wird, und
    der Steuerabschnitt den Betriebsmodus der Festkörperbildgebungsvorrichtung auf einen des zweiten Modus bis vierten Modus umschaltet.
  • Bezugszeichenliste
    • 10, 20
    AUSLEGUNGSPIXEL
    12
    PIXELISOLATIONSABSCHNITT
    100
    BILDGEBUNGSVORRICHTUNG
    110
    OPTISCHER ABSCHNITT
    120
    AUFZEICHNUNGSABSCHNITT
    130
    STEUERABSCHNITT
    200
    FESTKÖRPERBILDGEBUNGSVORRICHTUNG
    201
    LICHTEMPFANGSCHIP
    202, 802, 1002
    DETEKTIONSCHIP
    211, 212, 213, 231, 232, 233
    KONTAKTLOCHANORDNUNGSABSCHNITT
    220
    LICHTEMPFANGSABSCHNITT
    221, 621, 721, 821, 921
    GETEILTER BLOCK
    240
    SIGNALVERARBEITUNGSSCHALTUNG
    251
    ZEILENANSTEUERSCHALTUNG
    252
    SPALTENANSTEUERSCHALTUNG
    260
    ADRESSENEREIGNISDETEKTIONSABSCHNITT
    270
    SPALTEN-ADC
    280
    ZEILENZUTEILER
    300
    DETEKTIONSPIXEL
    305
    DETEKTIONSSCHALTUNG
    310, 310A, 310An, 310Bn, 310Cn
    LOGARITHMISCHER ANTWORTABSCHNITT
    311
    PHOTOELEKTRISCHES UMWANDLUNGSELEMENT
    312, 313, 315, 316, 512
    nMOS-TRANSISTOR
    314, 411, 511
    pMOS-TRANSISTOR
    314c
    KONTAKT
    317 bis 319, 377
    SCHALTTRANSISTOR
    320
    DETEKTIONSBLOCK
    330
    PUFFER
    340
    DIFFERENZIERER
    341, 343
    KONDENSATOR
    342
    INVERTER
    344
    SCHALTER
    360
    ÜBERTRAGUNGSSCHALTUNG
    370
    AUSLESESCHALTUNG
    373
    RÜCKSETZTRANSISTOR
    374
    SCHWEBENDER DIFFUSIONSBEREICH
    375
    VERSTÄRKUNGSTRANSISTOR
    376
    AUSWAHLTRANSISTOR
    400
    AUSWAHLABSCHNITT
    410, 420
    SELEKTOR
    500
    VERGLEICHSABSCHNITT
    510, 520
    KOMPARATOR
    3101, 3102
    GEMEINSAME LEITUNG
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 5244587 B2 [0003]

Claims (20)

  1. Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: mehrere Detektionspixel, die jeweils eine Luminanzänderung von einfallendem Licht ausgeben; eine Detektionsschaltung, die ein Ereignissignal auf der Basis der Luminanzänderung, die aus jedem der Detektionspixel ausgegeben wird, ausgibt; und eine erste gemeinsame Leitung, die die mehreren Detektionspixel miteinander verbindet, wobei jedes der Detektionspixel Folgendes umfasst: ein photoelektrisches Umwandlungselement; eine logarithmische Umwandlungsschaltung, die einen Photostrom, der aus dem photoelektrischen Umwandlungselement fließt, in ein Spannungssignal umwandelt, das einem logarithmischen Wert des Photostroms entspricht; eine erste Schaltung, die eine Luminanzänderung von einfallendem Licht, das auf das photoelektrische Umwandlungselement einfällt, auf der Basis des aus der logarithmischen Umwandlungsschaltung ausgegebenen Spannungssignals ausgibt; einen ersten Transistor, der zwischen das photoelektrische Umwandlungselement und die logarithmische Umwandlungsschaltung geschaltet ist; und einen zweiten Transistor, der zwischen das photoelektrische Umwandlungselement und die erste gemeinsame Leitung geschaltet ist, und die Detektionsschaltung eine zweite Schaltung umfasst, die das Ereignissignal auf der Basis der Luminanzänderung, die aus jedem der Detektionspixel ausgegeben wird, ausgibt.
  2. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes der Detektionspixel ferner Folgendes umfasst: einen dritten Transistor, der zwischen einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten geschaltet ist, wobei der erste Knoten dazu konfiguriert ist, den ersten Transistor und die logarithmische Umwandlungsschaltung miteinander zu verbinden, der zweite Knoten dazu konfiguriert ist, den zweiten Transistor und die erste gemeinsame Leitung miteinander zu verbinden.
  3. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Transistor zwischen die erste gemeinsame Leitung und einen Knoten geschaltet ist, wobei der Knoten dazu konfiguriert ist, das photoelektrische Umwandlungselement und den ersten Transistor miteinander zu verbinden.
  4. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Ausleseschaltung umfasst, die mit der ersten gemeinsamen Leitung verbunden ist und ein Pixelsignal mit einem Spannungswert erzeugt, der einer Ladung entspricht, die im photoelektrischen Umwandlungselement akkumuliert ist.
  5. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Ausleseschaltung Folgendes umfasst: einen Rücksetztransistor, der zwischen die erste gemeinsame Leitung und eine Leistungsversorgungsleitung geschaltet ist; und einen Verstärkungstransistor mit einem Gate, das mit der ersten gemeinsamen Leitung verbunden ist.
  6. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: eine zweite gemeinsame Leitung, die die mehreren Detektionspixel miteinander verbindet; mehrere vierte Transistoren, die zwischen das photoelektrische Umwandlungselement in jedem der Detektionspixel und die zweite gemeinsame Leitung geschaltet sind; und eine Ausleseschaltung, die mit der zweiten gemeinsamen Leitung verbunden ist und ein Pixelsignal mit einem Spannungswert erzeugt, der der Ladung entspricht, die im photoelektrischen Umwandlungselement akkumuliert ist.
  7. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Ausleseschaltung Folgendes umfasst: einen Rücksetztransistor, der zwischen die zweite gemeinsame Leitung und eine Leistungsversorgungsleitung geschaltet ist; und einen Verstärkungstransistor mit einem Gate, das mit der zweiten gemeinsamen Leitung verbunden ist.
  8. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes der Detektionspixel ferner Folgendes umfasst: einen Differenzierer, der ein Differenzsignal erzeugt, das ein Umwandlungsausmaß des aus der logarithmischen Umwandlungsschaltung ausgegebenen Spannungssignals angibt.
  9. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Detektionsschaltung Folgendes umfasst: einen Auswahlabschnitt, der eines der Differenzsignale, die aus jedem der Detektionspixel ausgegeben werden, auswählt; und einen Komparator, der das Ereignissignal auf der Basis des Differenzsignals ausgibt.
  10. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Komparator Folgendes umfasst: einen ersten Komparator, der detektiert, dass ein Spannungswert des Differenzsignals einen ersten Schwellenwert überschreitet, und das Ereignissignal ausgibt; und einen zweiten Komparator, der detektiert, dass ein Spannungswert des Differenzsignals unter einen zweiten Schwellenwert eines Spannungspegels abgefallen ist, der niedriger ist als der erste Schwellenwert, und das Ereignissignal ausgibt.
  11. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, die Folgendes umfasst: mehrere der Detektionsschaltungen, wobei jede der Detektionsschaltungen dazu konfiguriert ist, eine Anforderung zum Anfordern des Auslesens eines Detektionssignals aus der Detektionsschaltung auszugeben, wenn ein Adressenereignis in mindestens einem der mehreren Detektionspixel detektiert wurde, einen Zuteiler, der dazu konfiguriert ist, die Anforderung, die aus mindestens einer der mehreren Detektionsschaltungen ausgegeben wird, zuzuteilen, und eine Auslesereihenfolge des Detektionssignals für die Detektionsschaltung zu bestimmen, die die Anforderung ausgegeben hat.
  12. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen ersten Chip mit einem Lichtempfangsabschnitt umfasst, wobei der Lichtempfangsabschnitt mehrere logarithmische Antwortabschnitte aufweist, die in einem zweidimensionalen Gittermuster angeordnet sind, wobei jeder der mehreren logarithmischen Antwortabschnitte das photoelektrische Umwandlungselement, die logarithmische Umwandlungsschaltung, den ersten Transistor und den zweiten Transistor umfasst.
  13. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die logarithmische Umwandlungsschaltung Folgendes umfasst: einen vierten Transistor mit einer Source, die mit dem ersten Transistor verbunden ist; und einen fünften Transistor mit einem Gate, das mit der Source des vierten Transistors verbunden ist, und mit einer geerdeten Source, und wobei der vierte Transistor ein Gate aufweist, das mit einem Drain des fünften Transistors verbunden ist.
  14. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die logarithmische Umwandlungsschaltung Folgendes umfasst: einen sechsten Transistor mit einer Source, die mit einem Drain des vierten Transistors verbunden ist, und mit einem Drain, der mit einer Leistungsversorgungsleitung verbunden ist; und einen siebten Transistor mit einem Gate, das mit dem Drain des vierten Transistors verbunden ist, und mit einer Source, die mit dem Drain des fünften Transistors verbunden ist, wobei der sechste Transistor ein Gate aufweist, das mit einem Drain des siebten Transistors verbunden ist.
  15. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Lichtempfangsabschnitt ferner einen Pixelisolationsabschnitt umfasst, der sich in einem Gittermuster erstreckt, und jeder der logarithmischen Antwortabschnitte in jedem von Pixelbereichen vorgesehen ist, die durch den Pixelisolationsabschnitt in das zweidimensionale Gittermuster unterteilt sind.
  16. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei der erste und der zweite Transistor, mindestens zwei Transistoren, die vom ersten oder zweiten Transistor verschieden sind, und das photoelektrische Umwandlungselement im Pixelbereich angeordnet sind, die mindestens zwei Transistoren in Positionen über das photoelektrische Umwandlungselement im Pixelbereich angeordnet sind, und die logarithmische Umwandlungsschaltung unter Verwendung von mindestens einem der mindestens zwei Transistoren in jedem der zwei Pixelbereiche, die zueinander benachbart sind, gebildet ist.
  17. Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 12, die ferner Folgendes umfasst: einen zweiten Chip, auf dem mehrere der Detektionsschaltungen angeordnet sind, wobei der erste Chip und der zweite Chip einen einzelnen gestapelten Chip bilden.
  18. Bildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1; und einen Steuerabschnitt, der die Festkörperbildgebungsvorrichtung steuert.
  19. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Festkörperbildgebungsvorrichtung mehrere geteilte Blöcke mit den mehreren Detektionspixeln umfasst, und der Steuerabschnitt einen Betriebsmodus der Festkörperbildgebungsvorrichtung auf einen von einem ersten Modus oder einem zweiten Modus umschaltet, wobei ein erster Modus ein Modus zum Durchführen von Transistor-Ein/Aus-Schalten in mindestens einem der mehreren geteilten Blöcke ist, wobei das Transistor-Ein/Aus-Schalten so konfiguriert ist, dass es derart durchgeführt wird, dass der erste und der zweite Transistor in einem Detektionsbild aus den mehreren Detektionspixeln eingeschaltet werden, der erste Transistor in mindestens einem anderen Detektionsbild aus den mehreren Detektionspixeln ausgeschaltet wird und der zweite Transistor eingeschaltet wird, wobei der zweite Modus ein Modus zum Durchführen von Transistor-Ein/Aus-Schalten in allen der mehreren geteilten Blöcke ist, wobei das Transistor-Ein/Aus-Schalten so konfiguriert ist, dass es derart durchgeführt wird, dass der erste Transistor von jedem der mehreren Detektionspixel eingeschaltet wird und der zweite Transistor ausgeschaltet wird.
  20. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei der erste Modus Folgendes umfasst: einen dritten Modus und einen vierten Modus, wobei der dritte Modus ein Modus zum Durchführen von Transistor-Ein/Aus-Schalten in allen der mehreren geteilten Blöcke ist, wobei das Transistor-Ein/Aus-Schalten so konfiguriert ist, dass es derart durchgeführt wird, dass der erste und der zweite Transistor in einem Detektionsbild aus den mehreren Detektionspixeln eingeschaltet werden, der erste Transistor in mindestens einem anderen Detektionsbild aus den mehreren Detektionspixeln ausgeschaltet wird und der zweite Transistor eingeschaltet wird, der vierte Modus ein Modus zum Durchführen von Transistor-Ein/Aus-Schalten in einem Teil der mehreren geteilten Blöcke und in restlichen geteilten Blöcken aus den mehreren geteilten Blöcken ist, das Transistor-Ein/Aus-Schalten des vierten Modus, wenn es in einem Teil der mehreren geteilten Blöcke durchgeführt wird, so konfiguriert ist, dass es derart durchgeführt wird, dass der erste und der zweite Transistor in einem Detektionsbild aus den mehreren Detektionspixeln eingeschaltet werden, der erste Transistor in mindestens einem anderen Detektionsbild aus den mehreren Detektionspixeln ausgeschaltet wird und der zweite Transistor eingeschaltet wird, das Transistor-Ein/Aus-Schalten des vierten Modus, wenn es in den restlichen geteilten Blöcken aus den mehreren geteilten Blöcken durchgeführt wird, so konfiguriert ist, dass es derart durchgeführt wird, dass der erste Transistor von jedem der mehreren Detektionspixel eingeschaltet wird und der zweite Transistor ausgeschaltet wird, und der Steuerabschnitt den Betriebsmodus der Festkörperbildgebungsvorrichtung auf einen des zweiten Modus bis vierten Modus umschaltet.
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