JP2019176334A - 固体撮像素子、テストシステム、および、固体撮像素子の制御方法 - Google Patents

固体撮像素子、テストシステム、および、固体撮像素子の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】アドレスイベントを検出する固体撮像素子において、異常の有無の判定を容易にする。【解決手段】固体撮像素子は、光電変換素子、テスト信号供給部、選択部、および、比較器を具備する。光電変換素子は、光電変換により入射光を電気信号に変換する。テスト信号供給部は、時間経過とともに変動する信号をテスト信号として供給する。選択部は、電気信号とテスト信号とのいずれかを選択する。比較器は、選択部により選択された信号と所定の閾値とを比較して当該比較結果を出力する。【選択図】図９

Description

本技術は、固体撮像素子、テストシステム、および、固体撮像素子の制御方法に関する。詳しくは、入射光の光量を閾値と比較する固体撮像素子、テストシステム、および、固体撮像素子の制御方法に関する。
従来より、垂直同期信号などの同期信号に同期して画像データ（フレーム）を撮像する同期型の固体撮像素子が、撮像装置などにおいて用いられている。この一般的な同期型の固体撮像素子では、同期信号の周期（例えば、１／６０秒）ごとにしか画像データを取得することができないため、自動運転やウェアラブルデバイスのユーザインターフェースなどに関する分野において、より高速な処理が要求された場合に対応することが困難になる。そこで、画素アドレスごとに、輝度の変化量が閾値を超えた旨をアドレスイベントとしてリアルタイムに検出するアドレスイベント検出回路を設けた非同期型の固体撮像素子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この固体撮像素子の動作をテストする方法としては、例えば、パルス光を照射する変調光源を載置し、そのパルス光の照射時の検出結果を分析するテスト方法が挙げられる。
特表２０１６−５３３１４０号公報
上述のテスト方法では、パルス光の照射時の検出結果を分析することにより、画素毎に異常の有無を判定することができる。しかしながら、このテスト方法では、変調光源や、その変調光源を制御する装置が必要となるため、システムの規模が大きくなり、テストが困難となるおそれがある。
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、アドレスイベントを検出する固体撮像素子において、異常の有無の判定を容易にすることを目的とする。
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、光電変換により入射光を電気信号に変換する光電変換素子と、時間経過とともに変動する信号をテスト信号として供給するテスト信号供給部と、上記電気信号と上記テスト信号とのいずれかを選択する選択部と、上記選択部により選択された信号と所定の閾値とを比較して当該比較結果を出力する比較器とを具備する固体撮像素子、および、その制御方法である。これにより、電気信号およびテスト信号のいずれかと閾値との比較結果が出力されるという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、バッファ入力信号をバッファ出力信号として出力するバッファと、減算により微分対象信号の変化量を微分信号として出力する減算器とをさらに具備し、上記光電変換素子は、上記電気信号として上記電流信号を上記電流電圧変換回路に出力することもできる。これにより、電流信号が電圧信号に変換され、補正対象信号が補正され、微分対象信号の変化量が微分信号として出力されるという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記テスト信号は、第１のテスト信号を含み、上記選択部は、上記電圧信号と上記第１のテスト信号とのいずれかを選択して上記バッファ入力信号として上記バッファに供給する第１のセレクタを備え、上記テスト信号供給部は、上記第１のテスト信号を上記第１のセレクタに供給してもよい。これにより、電圧信号と第１のテスト信号とのいずれかがバッファに供給されるという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記テスト信号は、第２のテスト信号を含み、上記選択部は、上記バッファ出力信号と上記第２のテスト信号とのいずれかを選択して上記微分対象信号として上記減算器に供給する第２のセレクタを備え、上記テスト信号供給部は、上記第２のテスト信号を上記第２のセレクタに供給してもよい。これにより、バッファ出力信号と第２のテスト信号とのいずれかが減算器に供給されるという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記テスト信号は、第３のテスト信号を含み、上記選択部は、上記微分信号と上記第３のテスト信号とのいずれかを選択して上記比較器に供給する第３のセレクタを備え、上記テスト信号供給部は、上記第３のテスト信号を上記第３のセレクタに供給してもよい。これにより、微分信号と第３のテスト信号とのいずれかが比較器に供給されるという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記テスト信号は、第４のテスト信号を含み、上記テスト信号供給部は、上記第４のテスト信号を上記電流電圧変換回路に供給してもよい。これにより、第４のテスト信号に応じた電圧信号が出力されるという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記テスト信号は、第５のテスト信号を含み、上記テスト信号供給部は、上記第５のテスト信号を上記バッファに供給してもよい。
また、この第１の側面において、上記減算器は、上記電気信号が供給された場合には上記テスト信号が供給された場合より大きなゲインにより上記微分対象信号を増幅してもよい。これにより、微分対象信号が増幅されるという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記電流電圧変換回路、上記バッファ、上記減算器および上記比較器と電源との間の経路を所定のイネーブル信号に従って開閉するトランジスタをさらに具備することもできる。これにより、画素がイネーブルまたはディセーブルに制御されるという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記光電変換素子は所定の受光チップに配置され、上記選択部および上記比較器は上記受光チップに積層された検出チップに配置されてもよい。これにより、積層構造の固体撮像素子において異常の有無が判定されるという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記テスト信号供給部は、上記検出チップに配置されてもよい。これにより、検出チップにおいてテスト信号が供給されるという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記テスト信号供給部は、上記受光チップに配置されてもよい。これにより、受光チップからテスト信号が供給されるという作用をもたらす。
また、本技術の第２の側面は、光電変換により入射光を電気信号に変換する光電変換素子と、時間経過とともに変動する信号をテスト信号として供給するテスト信号供給部と、上記電気信号と上記テスト信号とのいずれかを選択する選択部と、上記選択部により選択された信号と所定の閾値とを比較して当該比較結果を出力する比較器と、上記比較結果に基づいて異常の有無を判定する異常判定部とを具備するテストシステムである。これにより、電気信号およびテスト信号のいずれかと閾値との比較結果に基づいて異常の有無が判定されるという作用をもたらす。
また、この第２の側面において、複数のアドレスイベント検出回路のうち異常のあるアドレスイベント検出回路を無効にする信号処理回路をさらに具備し、上記選択部および上記比較器は、上記複数のアドレスイベント検出回路のそれぞれに配置され、上記異常判定部は、上記複数のアドレスイベント検出回路のそれぞれについて異常の有無を判定してもよい。これにより、複数のアドレスイベント検出回路のそれぞれについて異常の有無が判定されるという作用をもたらす。
本技術によれば、アドレスイベントを検出する固体撮像素子において、異常の有無の判定を容易にすることができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術の第１の実施の形態におけるテストシステムの一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像装置の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態における固体撮像素子の積層構造の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における受光チップの平面図の一例である。 本技術の第１の実施の形態における検出チップの平面図の一例である。 本技術の第１の実施の形態におけるアドレスイベント検出部の平面図の一例である。 本技術の第１の実施の形態におけるテスト制御回路の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態におけるアドレスイベント検出回路の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態におけるテスト方法を説明するための図である。 本技術の第１の実施の形態における電流電圧変換回路およびバッファの一構成例を示す回路図である。 本技術の第１の実施の形態における減算器および量子化器の一構成例を示す回路図である。 本技術の第１の実施の形態におけるテスト信号および切替信号の組合せに対応する検出信号の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態におけるテストモードの制御方法を説明するための図である。 本技術の第１の実施の形態における画素毎のテストモードの制御方法を説明するための図である。 本技術の第１の実施の形態における異常個所の特定方法を説明するための図である。 本技術の第１の実施の形態におけるテストシステムの動作の一例を示すフローチャートである。 本技術の第２の実施の形態におけるテストシステムの一構成例を示すブロック図である。 本技術の第２の実施の形態におけるアドレスイベント検出回路の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第３の実施の形態における受光チップの平面図の一例である。 本技術の第３の実施の形態における検出チップの平面図の一例である。 車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。 撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（テスト信号を供給する例）
２．第２の実施の形態（テスト信号を供給し、異常のある画素をディセーブルにする例）
３．第３の実施の形態（テスト信号を供給する回路を受光チップに配置した例）
４．移動体への応用例
＜１．第１の実施の形態＞
［テストシステムの構成例］
図１は、本技術の第１の実施の形態におけるテストシステムの一構成例を示すブロック図である。このテストシステムは、撮像装置の動作をテストするためのシステムであり、撮像装置１００およびテスト装置７００を備える。
撮像装置１００は、複数の画素を備え、画素毎にアドレスイベントの有無を検出するものである。この撮像装置１００は、検出結果を示す検出信号をテスト装置７００に供給する。この検出信号は、画素毎に、オンイベントの有無を示すオンイベント検出信号ＶＣＨと、オフイベントの有無を示すオフイベント検出信号ＶＣＬとを含む。ここで、オンイベントは、輝度の変化量が所定の上限閾値を超えた旨を意味し、オフイベントは、輝度の変化量が、上限閾値未満の所定の下限閾値を下回った旨を意味する。なお、撮像装置１００は、オンイベントおよびオフイベントの両方の有無を検出しているが、一方のみを検出することもできる。
テスト装置７００は、撮像装置１００の動作をテストするものである。このテスト装置７００は、異常判定部７１０および異常個所特定部７２０を備える。
異常判定部７１０は、画素毎に異常の有無を判定するものである。この異常判定部７１０は、テストモードおよび通常モードのいずれかを指定するモード信号ＭＯＤＥを生成して撮像装置１００に供給する。ここで、テストモードは、撮像装置１００の動作のテストを行うモードである。一方、通常モードは、撮像装置１００がテストを行わず、光電変換により生成した電流信号に基づいてアドレスイベントの有無を検出するモードである。テストモードの設定は、ユーザの操作や、所定のアプリケーションの実行により行われる。テストモードは、輝度の変化が殆ど生じない状況下（出荷時や修理時など）で設定されることが望ましい。また、テストモードにおいては、輝度が変化しないように、固体撮像素子２００をメカシャッターなどにより遮光することが望ましい。
異常判定部７１０は、テストモードにおいて、検出信号を撮像装置１００から受信する。そして、異常判定部７１０は、検出信号に基づいて画素毎に異常の有無を判定し、判定結果を異常個所特定部７２０に供給する。
異常個所特定部７２０は、判定結果を分析して、画素内の回路のうち異常の生じた個所を特定するものである。異常個所特定部７２０は、画素毎に異常個所を示す異常個所情報を生成して外部に出力する。
［撮像装置の構成例］
図２は、本技術の第１の実施の形態における撮像装置１００の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置１００は、撮像レンズ１１０、固体撮像素子２００、記録部１２０および制御部１３０を備える。撮像装置１００としては、ウェアラブルデバイスに搭載されるカメラや、車載カメラなどが想定される。
撮像レンズ１１０は、入射光を集光して固体撮像素子２００に導くものである。固体撮像素子２００は、画素毎にアドレスイベントの有無を検出し、その検出結果を示す検出信号を生成するものである。この固体撮像素子２００には、テスト装置７００からのモード信号ＭＯＤＥが入力される。モード信号ＭＯＤＥにより通常モードが設定された場合に固体撮像素子２００は、光電変換により生成した電流信号に基づいて画素毎に検出信号を生成する。そして、固体撮像素子２００は、検出信号からなる画像データに対し、画像認識処理などの所定の信号処理を実行し、その処理後のデータを記録部１２０に信号線２０９を介して出力する。
そして、固体撮像素子２００は、時間経過とともに変動するテスト信号から検出信号を生成し、テスト装置７００に供給する。
記録部１２０は、固体撮像素子２００からのデータを記録するものである。制御部１３０は、固体撮像素子２００を制御して画像データを撮像させるものである。
［固体撮像素子の構成例］
図３は、本技術の第１の実施の形態における固体撮像素子２００の積層構造の一例を示す図である。この固体撮像素子２００は、検出チップ２０２と、その検出チップ２０２に積層された受光チップ２０１とを備える。これらのチップは、ビアなどの接続部を介して電気的に接続される。なお、ビアの他、Ｃｕ−Ｃｕ接合やバンプにより接続することもできる。
［受光チップの構成例］
図４は、本技術の第１の実施の形態における受光チップ２０１の平面図の一例である。受光チップ２０１には、受光部２２０が設けられる。受光部２２０には、二次元格子状に複数のフォトダイオード２２１が配列される。また、受光部２２０には、所定数のビア配置部２２２が設けられる。これらのビア配置部２２２には、検出チップ２０２と接続されるビアが配置される。なお、ビア配置部２２２を受光部２２０の内部に配置しているが、受光部２２０の外部に配置することもできる。
フォトダイオード２２１は、光電変換により入射光を電流信号に変換するものである。これらのフォトダイオード２２１のそれぞれには、行アドレスおよび列アドレスからなる画素アドレスが割り当てられ、画素として扱われる。なお、フォトダイオード２２１は、特許請求の範囲に記載の光電変換素子の一例である。
［検出チップの構成例］
図５は、本技術の第１の実施の形態における検出チップ２０２の平面図の一例である。この検出チップ２０２には、信号処理回路２４０、行駆動回路２５１、列駆動回路２５２、アドレスイベント検出部２６０、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter)２５３、テスト制御回路２３０およびパッド２５４が設けられる。
アドレスイベント検出部２６０は、検出信号を生成するものである。このアドレスイベント検出部２６０は、通常モードにおいて、複数のフォトダイオード２２１のそれぞれの電流信号から検出信号を生成し、信号処理回路２４０に供給する。一方、テストモードにおいてアドレスイベント検出部２６０は、テスト信号から検出信号を生成し、テスト制御回路２３０に供給する。
行駆動回路２５１は、行アドレスを選択して、その行アドレスに対応する検出信号をアドレスイベント検出部２６０に出力させるものである。
列駆動回路２５２は、列アドレスを選択して、その列アドレスに対応する検出信号をアドレスイベント検出部２６０に出力させるものである。
信号処理回路２４０は、アドレスイベント検出部２６０からの検出信号に対して所定の信号処理を実行するものである。この信号処理回路２４０は、検出信号を画素信号として二次元格子状に配列し、画像データを取得する。そして、信号処理回路２４０は、その画像データに対して画像認識処理などの信号処理を実行し、処理結果を記録部１２０に供給する。
ＤＡＣ２５３は、ＤＡ（Digital to Analog）変換により、時間経過とともに変動するアナログの信号をテスト信号として生成するものである。このＤＡＣ２５３は、テスト信号をテスト制御回路２３０に供給する。
パッド２５４は、テスト装置７００とテスト制御回路２３０とを接続するための端子である。
テスト制御回路２３０は、テストモードにおいてアドレスイベント検出部２６０を制御するものである。このテスト制御回路２３０には、パッド２５４を介してモード信号ＭＯＤＥが入力される。モード信号ＭＯＤＥによりテストモードが設定された場合にテスト制御回路２３０は、デジタルの制御信号をＤＡＣ２５３に供給してテスト信号を生成させる。そして、テスト制御回路２３０は、そのテスト信号をＤＡＣ２５３から受け取り、アドレスイベント検出部２６０に供給する。また、テスト制御回路２３０は、アドレスイベント検出部２６０を制御して、テスト信号から検出信号を生成させる。次いで、テスト制御回路２３０は、検出信号をアドレスイベント検出部２６０から受け取り、パッド２５４を介してテスト装置７００に供給する。
図６は、本技術の第１の実施の形態におけるアドレスイベント検出部２６０の平面図の一例である。このアドレスイベント検出部２６０には、二次元格子状に複数のアドレスイベント検出回路３００が配列される。アドレスイベント検出回路３００のそれぞれには画素アドレスが割り当てられ、同一アドレスのフォトダイオード２２１と接続される。また、アドレスイベント検出部２６０には、所定数のビア配置部２６１が配置される。これらのビア配置部２６１には、受光チップ２０１と接続されるビアが配置される。なお、ビア配置部２６１をアドレスイベント検出部２６０の内部に配置しているが、その外部に配置することもできる。
アドレスイベント検出回路３００は、検出信号を生成して出力するものである。このアドレスイベント検出回路は、通常モードにおいて、対応するフォトダイオード２２１により生成された電流信号から検出信号を生成し、信号処理回路２４０へ出力する。一方、テストモードにおいてアドレスイベント検出回路３００は、テスト信号から検出信号を生成し、テスト制御回路２３０へ出力する。
［テスト制御回路の構成例］
図７は、本技術の第１の実施の形態におけるテスト制御回路２３０の一構成例を示すブロック図である。このテスト制御回路２３０は、テスト信号供給部２３１、選択信号供給部２３２および検出信号送信部２３３を備える。これらのテスト信号供給部２３１、選択信号供給部２３２および検出信号送信部２３３には、テスト装置７００からのモード信号ＭＯＤＥが入力される。
テスト信号供給部２３１は、テスト信号ＴＩＮを供給するものである。このテスト信号供給部２３１は、テストモードが設定されると、制御信号によりＤＡＣ２５３にテスト信号ＴＩＮを生成させる。そして、テスト信号供給部２３１は、そのテスト信号ＴＩＮをＤＡＣ２５３から受け取り、アドレスイベント検出部２６０内のいずれかの行を選択して、その行に供給する。この処理が全行について順に実行される。行数がＮ（Ｎは整数）行である場合、テスト信号はＮ回生成される。
選択信号供給部２３２は、選択信号ＳＥＬを供給するものである。この選択信号供給部２３２は、テストモードが設定されると、選択信号ＳＥＬを生成してアドレスイベント検出部２６０内の画素のそれぞれに供給する。選択信号ＳＥＬの詳細については後述する。
検出信号送信部２３３は、テストモードにおいてアドレスイベント検出部２６０からの検出信号をテスト装置７００に送信するものである。
［アドレスイベント検出回路の構成例］
図８は、本技術の第１の実施の形態におけるアドレスイベント検出回路３００の一構成例を示すブロック図である。このアドレスイベント検出回路３００は、電流電圧変換回路３１０と、バッファ３２０と、減算器３３０と、量子化器３４０と、転送回路３５０と、セレクタ３６１、３６２および３６３とを備える。
電流電圧変換回路３１０は、対応するフォトダイオード２２１からの電流信号を電圧信号に変換するものである。この電流電圧変換回路３１０は、電圧信号をセレクタ３６１に供給する。また、電流電圧変換回路３１０には、テストモードにおいて、テスト制御回路２３０からのテスト信号ＴＩＮ＿Ｉ−Ｖが入力される。なお、テスト信号ＴＩＮ＿Ｉ−Ｖは、特許請求の範囲に記載の第４のテスト信号の一例である。
セレクタ３６１は、テスト制御回路２３０からのテスト信号ＴＩＮ＿ＢＡＦａと、電流電圧変換回路３１０からの電圧信号とのいずれかを選択するものである。このセレクタ３６１は、テスト制御回路２３０からの選択信号ＳＥＬ１に従って、テスト信号ＴＩＮ＿ＢＡＦａおよび電圧信号のいずれかを選択し、バッファ入力信号としてバッファ３２０に供給する。なお、テスト信号ＴＩＮ＿ＢＡＦａは、特許請求の範囲に記載の第１のテスト信号の一例であり、セレクタ３６１は、特許請求の範囲に記載の第１のセレクタの一例である。
バッファ３２０は、セレクタ３６１からのバッファ入力信号を出力するものである。このバッファ３２０により、後段を駆動する駆動力を向上させることができる。また、バッファ３２０により、後段のスイッチング動作に伴うノイズのアイソレーションを確保することができる。このバッファ３２０は、供給されたバッファ入力信号をそのままバッファ出力信号としてセレクタ３６２に供給する。また、バッファ３２０には、テストモードにおいて、テスト制御回路２３０からのテスト信号ＴＩＮ＿ＢＡＦｂが入力される。なお、テスト信号ＴＩＮ＿ＢＡＦｂは、特許請求の範囲に記載の第５のテスト信号の一例である。
セレクタ３６２は、テスト制御回路２３０からのテスト信号ＴＩＮ＿ＳＵＢと、バッファ３２０からのバッファ出力信号とのいずれかを選択するものである。このセレクタ３６２は、テスト制御回路２３０からの選択信号ＳＥＬ２に従って、テスト信号ＴＩＮ＿ＳＵＢおよびバッファ出力信号のいずれかを選択し、微分対象信号として減算器３３０に供給する。なお、テスト信号ＴＩＮ＿ＳＵＢは、特許請求の範囲に記載の第２のテスト信号の一例であり、セレクタ３６２は、特許請求の範囲に記載の第２のセレクタの一例である。
減算器３３０は、減算により、微分対象信号の変化量を求めるものである。この減算器３３０は、変化量を微分信号としてセレクタ３６３に供給する。また、減算器３３０は、テスト制御回路２３０からの選択信号ＳＥＬ４に従って、微分信号に対するゲインを切り替える。
セレクタ３６３は、テスト制御回路２３０からのテスト信号ＴＩＮ＿Ｑと、減算器３３０からの微分信号とのいずれかを選択するものである。このセレクタ３６３は、テスト制御回路２３０からの選択信号ＳＥＬ３に従って、テスト信号ＴＩＮ＿Ｑおよび微分信号のいずれかを選択し、量子化対象信号として量子化器３４０に供給する。なお、テスト信号ＴＩＮ＿Ｑは、特許請求の範囲に記載の第３のテスト信号の一例であり、セレクタ３６３は、特許請求の範囲に記載の第３のセレクタの一例である。
量子化器３４０は、量子化対象信号と所定の閾値との比較により、量子化対象信号を検出信号に変換（言い換えれば、量子化）するものである。この量子化器３４０は、量子化対象信号と上限閾値および下限閾値のそれぞれとを比較し、それらの比較結果を２ビットの検出信号として転送回路３５０に供給する。なお、量子化器３４０は、特許請求の範囲に記載の比較器の一例である。
転送回路３５０は、列駆動回路２５２からの列駆動信号に従って、検出信号を転送するものである。通常モードにおいて転送回路３５０は、量子化器３４０から信号処理回路２４０に検出信号を転送する。一方、テストモードにおいて転送回路３５０は、量子化器３４０からテスト制御回路２３０に検出信号を転送する。
上述の５つのテスト信号（ＴＩＮ＿Ｉ−Ｖ、ＴＩＮ＿ＢＡＦａ、ＴＩＮ＿ＢＡＦｂ、ＴＩＮ＿ＳＵＢおよびＴＩＮ＿Ｑ）と４つの選択信号（ＳＥＬ１乃至ＳＥＬ４）とのそれぞれは、互いに異なる水平信号線を介して行ごとに送信される。
図９は、本技術の第１の実施の形態におけるテスト方法を説明するための図である。テストモードが設定されると、テスト信号供給部２３１は、行を順に選択して、その行にテスト信号を供給する。
フォトダイオード２２１は、入射光を電流信号に変換する。
また、アドレスイベント検出回路３００内のセレクタ３６１、３６２および３６３は、テストモードにおいてテスト信号を選択し、通常モードにおいて、電流信号から生成された電気信号を選択する。なお、セレクタ３６１、３６２および３６３からなる回路は、特許請求の範囲に記載の選択部の一例である。
量子化器３４０は、セレクタ３６３により選択された信号と閾値とを比較し、比較結果を検出信号として出力する。
上述したように、テストモードにおいて、テスト信号供給部２３１がテスト信号を供給し、そのテスト信号をセレクタ３６１等が選択して量子化器３４０が検出信号を生成するため、テストシステムは、変調光源を用いずに異常の有無を判定することができる。
［電流電圧変換回路およびバッファの構成例］
図１０は、本技術の第１の実施の形態における電流電圧変換回路３１０およびバッファ３２０の一構成例を示す回路図である。
電流電圧変換回路３１０は、Ｎ型トランジスタ３１１および３１３とＰ型トランジスタ３１２とを備える。これらのトランジスタとして、例えば、ＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）トランジスタが用いられる。
Ｎ型トランジスタ３１１のソースはフォトダイオード２２１のカソードに接続され、ドレインは電源端子に接続される。Ｐ型トランジスタ３１２およびＮ型トランジスタ３１３は、電源端子と接地端子との間において、直列に接続される。また、Ｐ型トランジスタ３１２およびＮ型トランジスタ３１３の接続点は、Ｎ型トランジスタ３１１のゲートとセレクタ３６１の入力端子とに接続される。
また、Ｐ型トランジスタ３１２のゲートには、通常モードにおいて所定のバイアス電圧が印加され、テストモードにおいてテスト信号ＴＩＮ＿Ｉ−Ｖが入力される。
Ｎ型トランジスタ３１１および３１３のドレインは電源側に接続されており、このような回路はソースフォロワと呼ばれる。これらのループ状に接続された２つのソースフォロワにより、フォトダイオード２２１からの電流信号は電圧信号に変換される。また、Ｐ型トランジスタ３１２は、一定の電流をＮ型トランジスタ３１３に供給する。
また、受光チップ２０１のグランドと検出チップ２０２のグランドとは、干渉対策のために互いに分離されている。
バッファ３２０は、Ｐ型トランジスタ３２１および３２２を備える。これらのトランジスタとして、例えば、ＭＯＳトランジスタが用いられる。
Ｐ型トランジスタ３２１および３２２は、電源端子と接地端子との間において直列に接続される。また、Ｐ型トランジスタ３２１のゲートには通常モードにおいて所定のバイアス電圧が印加され、テストモードにおいてテスト信号ＴＩＮ＿ＢＡＦｂが入力される。Ｐ型トランジスタ３２２のゲートは、セレクタ３６１の出力端子に接続される。Ｐ型トランジスタ３２１および３２２の接続点からは、バッファ出力信号ＯＵＴ＿ＢＡＦが出力される。
［減算器および量子化器の構成例］
図１１は、本技術の第１の実施の形態における減算器３３０および量子化器３４０の一構成例を示す回路図である。減算器３３０は、コンデンサ３３１乃至３３３と、Ｐ型トランジスタ３３４および３３５と、Ｎ型トランジスタ３３６と、スイッチ３３７とを備える。Ｐ型トランジスタ３３４、Ｐ型トランジスタ３３５およびＮ型トランジスタ３３６として、例えば、ＭＯＳトランジスタが用いられる。
Ｐ型トランジスタ３３５およびＮ型トランジスタ３３６は電源端子と接地端子との間において直列に接続される。Ｐ型トランジスタ３３５およびＮ型トランジスタ３３６の接続点からは、微分信号ＯＵＴ_ＳＵＢが出力される。
Ｐ型トランジスタ３３４は、Ｐ型トランジスタ３３５のゲートと、Ｐ型トランジスタ３３５およびＮ型トランジスタ３３６の接続点との間を、行駆動回路２５１からの行駆動信号に従って短絡するものである。
コンデンサ３３１、スイッチ３３７およびコンデンサ３３３は、セレクタ３６２の出力端子とＰ型トランジスタ３３５およびＮ型トランジスタ３３６の接続点との間において直列に接続される。コンデンサ３３２は、セレクタ３６２の出力端子と、Ｐ型トランジスタ３３５のゲートとの間に挿入される。
スイッチ３３７は、テスト制御回路２３０からの選択信号ＳＥＬ４に従って、コンデンサ３３１とコンデンサ３３３との間の経路を開閉するものである。
上述の構成により、減算器３３０は、減算により、セレクタ３６２からの微分対象信号の変化量を示す微分信号を生成する。スイッチ３３７がオン状態の場合、減算器３３０のゲインＧは１より大きく、次の式により表される。
Ｇ＝（Ｃ１＋Ｃ２）／Ｃ３
上式において、Ｃ１、Ｃ２およびＣ３は、コンデンサ３３１、３３２および３３３の容量値である。
一方、スイッチ３３７がオフ状態の場合には、ゲインＧは１倍となる。テスト制御回路２３０は、テストモードにおいて、選択信号ＳＥＬ４によりスイッチ３３７をオフにする。一方、通常モードにおいて、スイッチ３３７はオン状態に制御される。
量子化器３４０は、Ｐ型トランジスタ３４１および３４２とＮ型トランジスタ３４３および３４４とを備える。これらのトランジスタとして、例えば、ＭＯＳトランジスタが用いられる。
Ｐ型トランジスタ３４１およびＮ型トランジスタ３４３は、電源端子と接地端子との間において直列に接続され、Ｐ型トランジスタ３４２およびＮ型トランジスタ３４４も、電源端子と接地端子との間において直列に接続される。また、Ｐ型トランジスタ３４１および３４２のゲートは、セレクタ３６３の出力端子に接続される。Ｎ型トランジスタ３４３のゲートには上限閾値を示すバイアス電圧Ｖｂｏｎが印加され、Ｎ型トランジスタ３４４のゲートには下限閾値を示すバイアス電圧Ｖｂｏｆｆが印加される。
Ｐ型トランジスタ３４１およびＮ型トランジスタ３４３の接続点は、転送回路３５０に接続され、この接続点の電圧が、オンイベント検出信号ＶＣＨとして出力される。Ｐ型トランジスタ３４２およびＮ型トランジスタ３４４の接続点も、転送回路３５０に接続され、この接続点の電圧が、オフイベント検出信号ＶＣＬとして出力される。このような接続により、微分信号が上限閾値を超えた場合に量子化器３４０は、ハイレベルのオンイベント検出信号ＶＣＨを出力し、微分信号が下限閾値を下回った場合にローレベルのオフイベント検出信号ＶＣＬを出力する。
なお、フォトダイオード２２１を受光チップ２０１に配置し、その後段の回路を検出チップ２０２に配置しているが、それぞれのチップへ配置する回路は、この構成に限定されない。例えば、フォトダイオード２２１とＮ型トランジスタ３１１および３１３とを受光チップ２０１に配置し、それ以外を検出チップ２０２に配置することもできる。また、フォトダイオード２２１および電流電圧変換回路３１０を受光チップ２０１に配置し、それ以外を検出チップ２０２に配置することもできる。また、フォトダイオード２２１、電流電圧変換回路３１０およびバッファ３２０を受光チップ２０１に配置し、それ以外を検出チップ２０２に配置することもできる。また、フォトダイオード２２１、電流電圧変換回路３１０およびバッファ３２０とコンデンサ３３１乃至３３３の一部とを受光チップ２０１に配置し、それ以外を検出チップ２０２に配置することもできる。また、フォトダイオード２２１、電流電圧変換回路３１０、バッファ３２０、減算器３３０および量子化器３４０を受光チップ２０１に配置し、それ以外を検出チップ２０２に配置することもできる。
図１２は、本技術の第１の実施の形態におけるテスト信号および切替信号の組合せに対応する検出信号の一例を示す図である。テスト制御回路２３０は、テストモードにおいて、行を順に選択し、その行にテスト信号ＴＩＮ＿Ｉ−Ｖを供給する。また、このときにテスト制御回路２３０は、選択信号ＳＥＬ１乃至４をローレベルに制御する。この制御により、セレクタ３６１乃至３６３は、テスト信号を選択せず、減算器３３０のゲインＧは１に制御される。そして、画素毎に検出信号ＤＥＴ＿Ｉ−Ｖが出力される。それぞれの検出信号ＤＥＴ＿Ｉ−Ｖは、オンイベント検出信号ＶＣＨおよびオフイベント検出信号ＶＣＬを含む。
次にテスト制御回路２３０は、行を順に選択し、各行にテスト信号ＴＩＮ＿ＢＡＦａを供給する。また、このときにテスト制御回路２３０は、選択信号ＳＥＬ１をハイレベルに、残りの選択信号をローレベルに制御する。この制御により、セレクタ３６１がテスト信号を選択し、画素毎に検出信号ＤＥＴ＿ＢＡＦａが出力される。それぞれの検出信号ＤＥＴ＿ＢＡＦａは、オンイベント検出信号ＶＣＨおよびオフイベント検出信号ＶＣＬを含む。
また、テスト制御回路２３０は、行を順に選択し、各行にテスト信号ＴＩＮ＿ＢＡＦｂを供給する。また、このときにテスト制御回路２３０は、選択信号ＳＥＬ２乃至ＳＥＬ４選択信号をローレベルに制御する。選択信号ＳＥＬ１はハイレベル、ローレベルのいずれでもよい。この制御により、画素毎に検出信号ＤＥＴ＿ＢＡＦｂが出力される。それぞれの検出信号ＤＥＴ＿ＢＡＦｂは、オンイベント検出信号ＶＣＨおよびオフイベント検出信号ＶＣＬを含む。
次にテスト制御回路２３０は、行を順に選択し、各行にテスト信号ＴＩＮ＿ＳＵＢを供給する。また、このときにテスト制御回路２３０は、選択信号ＳＥＬ２をハイレベルに、選択信号ＳＥＬ３およびＳＥＬ４をローレベルに制御する。選択信号ＳＥＬ１はハイレベル、ローレベルのいずれでもよい。この制御により、セレクタ３６２はテスト信号を選択し、画素毎に検出信号ＤＥＴ＿ＳＵＢが出力される。それぞれの検出信号ＤＥＴ＿ＳＵＢは、オンイベント検出信号ＶＣＨおよびオフイベント検出信号ＶＣＬを含む。
最後にテスト制御回路２３０は、行を順に選択し、各行にテスト信号ＴＩＮ＿Ｑを供給する。また、このときにテスト制御回路２３０は、選択信号ＳＥＬ３をハイレベルに、選択信号ＳＥＬ４をローレベルに制御する。選択信号ＳＥＬ１およびＳＥＬ２はハイレベル、ローレベルのいずれでもよい。この制御により、セレクタ３６３がテスト信号を選択し、画素毎に検出信号ＤＥＴ＿Ｑが出力される。それぞれの検出信号ＤＥＴ＿Ｑは、オンイベント検出信号ＶＣＨおよびオフイベント検出信号ＶＣＬを含む。
後段の異常判定部７１０は、テスト信号の変動に対応するアドレスイベントが検出されているか否かを画素毎に判定し、対応するアドレスイベントが検出されていない場合に異常があると判定する。異常判定部７１０は、検出信号ＤＥＴ＿Ｉ−Ｖから、異常の有無を示す異常信号ＥＲＲ＿Ｉ−Ｖを画素毎に生成する。同様に、検出信号ＤＥＴ＿ＢＡＦａ、ＤＥＴ＿ＢＡＦｂ、ＤＥＴ＿ＳＵＢおよびＤＥＴ＿Ｑから画素毎に異常信号ＥＲＲ＿ＢＡＦａ、ＥＲＲ＿ＢＡＦｂ、ＥＲＲ＿ＳＵＢおよびＥＲＲ＿Ｑが生成される。
なお、テスト制御回路２３０は、テスト信号をＴＩＮ＿Ｉ−Ｖ、ＴＩＮ＿ＢＡＦａ、ＴＩＮ＿ＢＡＦｂ、ＴＩＮ＿ＳＵＢおよびＴＩＮ＿Ｑの順に供給しているが、供給する順序は、この順で無くてもよい。
また、テスト制御回路２３０は、テスト信号をＴＩＮ＿Ｉ−Ｖ、ＴＩＮ＿ＢＡＦａ、ＴＩＮ＿ＢＡＦｂ、ＴＩＮ＿ＳＵＢおよびＴＩＮ＿Ｑを全て供給しているが、これらの一部（ＴＩＮ＿Ｑのみなど）を供給することもできる。この場合には、セレクタ３６１等の一部が不要となる。
また、テスト制御回路２３０は、行のそれぞれを選択して、テスト信号を供給しているが、行以外の単位を選択してもよい。テスト制御回路２３０は、例えば、それぞれが所定数の画素からなる複数のブロックを順に選択し、そのブロックにテスト信号を供給することもできる。
図１３は、本技術の第１の実施の形態におけるテストモードの制御方法を説明するための図である。テスト制御回路２３０は、タイミングＴ１において１行目を選択し、その行へ、時間経過とともにレベルが上昇するテスト信号ＴＩＮ＿Ｉ−Ｖ１を供給する。１行目の各列からオンイベントの検出信号ＤＥＴ＿Ｉ−Ｖ１ｍが出力される。ここで、ｍは、１乃至Ｍの整数であり、Ｍは列数を示す。検出信号ＤＥＴ＿Ｉ−Ｖ１ｍのうち、最後の信号は、タイミングＴ１２に出力される。
そして、テスト制御回路２３０は、タイミングＴ１２の後のタイミングＴ２において２行目を選択し、その行へテスト信号ＴＩＮ＿Ｉ−Ｖ２を供給する。２行目の各列から検出信号ＤＥＴ＿Ｉ−Ｖ２ｍが出力される。
同様に３行目以降が順に選択され、最後にテスト制御回路２３０は、タイミングＴ１２の後のタイミングＴＮにおいてＮ行目を選択し、その行へテスト信号ＴＩＮ＿Ｉ−ＶＮを供給する。Ｎ行目の各列から検出信号ＤＥＴ＿Ｉ−ＶＮｍが出力される。検出信号ＤＥＴ_Ｉ−ＶＮｍのうち、最後の信号は、タイミングＴＮ２に出力される。
行のそれぞれにおいて、最後の信号が出力されるまでの遅延時間は、列数やインターフェースの転送速度に依存して決定される。例えば、１行目では、タイミングＴ１からＴ１２までの遅延時間が生じる。
ここで、仮に、全画素に対して同時にパルス光を照射するテスト方法を用いた場合、最後の検出信号が出力されるまでの遅延時間は、タイミングＴ１からＴＮ２までの時間となる。このように遅延時間が長いと、異常の判定に関するテストの精度が低下してしまう。
これに対して、固体撮像素子２００では、テスト信号を行ごとに入力するため、行数をＮとして、パルス光を照射する場合と比較して遅延時間を１／Ｎ程度に短縮することができる。これにより、テスト装置７００は、高い精度で異常の有無を判定することができる。
図１４は、本技術の第１の実施の形態における画素毎のテストモードの制御方法を説明するための図である。同図におけるａは、テスト信号ＴＩＮ＿Ｉ−Ｖを入力する際の制御方法を説明するための図であり、同図におけるｂは、テスト信号ＴＩＮ＿ＢＡＦａをを入力する際の制御方法を説明するための図である。
テスト制御回路２３０は、タイミングＴ１において、時間経過とともにレベルが上昇するテスト信号ＴＩＮ＿Ｉ−Ｖを供給する。電流電圧変換回路３１０は、タイミングＴ１において、テスト信号ＴＩＮ＿Ｉ−Ｖの上昇に応じてレベルが降下する電圧信号ＯＵＴ＿Ｉ−Ｖを出力する。量子化器３４０は、タイミングＴ１の直後のタイミングＴ１１において、オフイベントを検出し、オフイベント検出信号ＶＣＬを出力する。
また、テスト制御回路２３０は、タイミングＴ２０において選択信号ＳＥＬ１をハイレベルにして、セレクタ３６１にテスト信号を選択させる。テスト制御回路２３０は、タイミングＴ２１において、テスト信号ＴＩＮ＿ＢＡＦａを供給する。このテスト信号ＴＩＮ＿ＢＡＦａは、タイミングＴ１以降にレベルが上昇し、タイミングＴ２３以降に降下する。
量子化器３４０は、タイミングＴ１の直後のタイミングＴ２２においてオンイベントを検出してオンイベント検出信号ＶＣＨを出力し、タイミングＴ２３の直後のタイミングＴ２４においてオフイベントを検出してオフイベント検出信号ＶＣＬを出力する。
上述のように、テスト信号は、時間経過とともにレベルが上昇する信号であってもよいし、上昇および降下する信号であってもよい。また、テスト信号は、時間経過とともにレベルが降下する信号であってもよい。
図１５は、本技術の第１の実施の形態における異常個所の特定方法を説明するための図である。異常個所特定部７２０は、異常信号に基づいて画素毎に異常個所を特定する。例えば、異常信号ＥＲＲ＿Ｉ−Ｖ、ＥＲＲ＿ＢＡＦａ、ＥＲＲ＿ＢＡＦｂ、ＥＲＲ＿ＳＵＢおよびＥＲＲ＿Ｑの全てが異常無しを示す場合、対応する画素には異常が無いと判断される。
異常信号ＥＲＲ＿Ｉ−Ｖが異常有りを示し、残りの異常信号が異常無しを示す場合、異常個所特定部７２０は、対応する画素の電流電圧変換回路３１０に異常があると判断する。異常信号ＥＲＲ＿ＢＡＦａが異常有りを示し、残りの異常信号が異常無しを示す場合、異常個所特定部７２０は、対応する画素のバッファ３２０内の接地側のＰ型トランジスタ３２２に異常があると判断する。異常信号ＥＲＲ＿ＢＡＦｂが異常有りを示し、残りの異常信号が異常無しを示す場合、異常個所特定部７２０は、対応する画素のバッファ３２０内の電源側のＰ型トランジスタ３２１に異常があると判断する。
また、異常信号ＥＲＲ＿ＳＵＢが異常有りを示し、残りの異常信号が異常無しを示す場合、異常個所特定部７２０は、対応する画素の減算器３３０に異常があると判断する。異常信号ＥＲＲ＿Ｑが異常有りを示し、残りの異常信号が異常無しを示す場合、異常個所特定部７２０は、対応する画素の量子化器３４０に異常があると判断する。
このように、テスト装置７００は、セレクタ３６１乃至３６３のそれぞれにテスト信号が入力された際の検出結果を分析することにより、画素内の異常個所を特定することができる。
［テストシステムの動作例］
図１６は、本技術の第１の実施の形態におけるテストシステムの動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、テストモードが設定された際に開始される。
固体撮像素子２００内のテスト制御回路２３０は、テストする行を選択し（ステップＳ９０１）、その行にテスト信号を供給する（ステップＳ９０２）。行内のアドレスイベント検出回路３００は、アドレスイベントを検出する（ステップＳ９０３）。テスト制御回路２３０は、全行を選択したか否かを判断する（ステップＳ９０４）。全行を選択していない場合（ステップＳ９０４：Ｎｏ）、固体撮像素子２００は、ステップＳ９０１以降を実行する。
一方、全行が選択された場合（ステップＳ９０４：Ｙｅｓ）、テスト装置７００は、検出信号に基づいて画素毎に異常の有無を判定し（ステップＳ９０５）、異常個所を特定する（ステップＳ９０６）。ステップＳ９０６の後にテストシステムは、テストのための動作を終了する。
このように、本技術の第１の実施の形態によれば、テスト時にテスト制御回路２３０がテスト信号を供給し、そのテスト信号をセレクタ３６１などが選択するため、変調光源を用いずに、アドレスイベント検出回路の異常の有無を容易に判定することができる。
＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、テスト装置７００が画素毎に異常の有無を判定していたが、通常モードに移行した際に異常の生じた欠陥画素からの検出信号が後段の信号処理回路２４０に転送されるおそれがある。欠陥画素では誤検出が頻発するため、信号処理回路２４０における処理に支障をきたすおそれがある。この第２の実施の形態のテストシステムは、欠陥画素の出力をディセーブルに制御する点において第１の実施の形態と異なる。
図１７は、本技術の第２の実施の形態におけるテストシステムの一構成例を示すブロック図である。この第２の実施の形態のテストシステムは、テスト装置７００が異常処理部７３０をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。
異常処理部７３０は、異常個所情報に基づいて欠陥画素のアドレスを固体撮像素子２００に供給する。このアドレスは、固体撮像素子２００内のメモリやレジスタなどに保持される。固体撮像素子２００内の信号処理回路２４０などの回路は、欠陥画素のアドレスを読み出し、イネーブル信号ＥＮｘおよびＥＮｙにより、欠陥画素の出力をディセーブルに制御し、それ以外の正常な画素の出力をイネーブルに制御する。ここで、イネーブル信号ＥＮｘおよびＥＮｙは、画素アドレスが（ｘ、ｙ）の画素をイネーブルにするか否かを指示する信号である。例えば、イネーブルにする場合にイネーブル信号ＥＮｘおよびＥＮｙの両方にハイレベルが設定され、ディセーブルにする場合に、少なくとも一方にローレベルが設定される。
図１８は、本技術の第２の実施の形態におけるアドレスイベント検出回路３００の一構成例を示すブロック図である。この第２の実施の形態のアドレスイベント検出回路３００は、Ｎ型トランジスタ３６４および３６５をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。これらのトランジスタとして、例えば、ＭＯＳトランジスタが用いられる。
Ｎ型トランジスタ３６４および３６５は、電流電圧変換回路３１０、バッファ３２０、減算器３３０、量子化器３４０および転送回路３５０のそれぞれの電源を遮断するものである。これらのトランジスタとして、例えば、ＭＯＳトランジスタが用いられる。Ｎ型トランジスタ３６４および３６５は、電源端子と、電源線３６６との間に直列に接続され、それらのゲートにはイネーブル信号ＥＮｘおよびＥＮｙが入力される。この電源線３６６は、電流電圧変換回路３１０、バッファ３２０、減算器３３０、量子化器３４０および転送回路３５０のそれぞれの電源端子に接続される。Ｎ型トランジスタ３６４および３６５が電源を遮断するため、ディセーブルに設定された画素（欠陥画素）からは、検出信号が信号処理回路２４０へ出力されない。このように欠陥画素の出力を無効にすれば、その欠陥画素からの誤った検出信号によって信号処理回路２４０の処理に支障をきたすことを防止することができる。一方、イネーブルに設定された正常な画素からは、検出信号が信号処理回路２４０へ出力される。
このように、本技術の第２の実施の形態によれば、テスト装置７００は、異常の生じた欠陥画素の電源を遮断するため、その画素の出力を無効にすることができる。
＜３．第３の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、テスト制御回路２３０を検出チップ２０２に配置していたが、その回路の分、検出チップ２０２の回路規模が増大してしまう。この第２の実施の形態の固体撮像素子２００は、テスト制御回路２３０を受光チップ２０１に配置した点において第１の実施の形態と異なる。
図１９は、本技術の第３の実施の形態における受光チップ２０１の平面図の一例である。この第３の実施の形態の受光チップ２０１は、テスト制御回路２３０がさらに配置される点において第１の実施の形態と異なる。テスト制御回路２３０内には、検出チップ２０２と接続するためのビアがさらに配置される。テスト制御回路２３０の分、受光チップ２０１の回路規模は増大するものの、テスト制御回路２３０を設けても受光チップ２０１の回路規模は、検出チップ２０２より小さくなることが多く、大きな問題とはならない。
図２０は、本技術の第３の実施の形態における検出チップ２０２の平面図の一例である。この第３の実施の形態の検出チップ２０２は、テスト制御回路２３０の代わりにビア配置部２５５が配置される点において第１の実施の形態と異なる。ビア配置部２５５には、受光チップ２０１内のテスト制御回路２３０と接続するためのビアが配置される。
このように、本技術の第３の実施の形態では、テスト制御回路２３０を受光チップ２０１に配置したため、テスト制御回路２３０を検出チップ２０２に配置する場合と比較して検出チップ２０２の回路規模を削減することができる。
＜４．移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図２１は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２１に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ(interface)１２０５３が図示されている。
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２１の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図２２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図２２では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図２２には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図１の撮像装置１００は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像装置１００に本開示に係る技術を適用することにより、画素の異常の有無を容易に判定することができるため、車両制御システムの信頼性を向上させることができる。
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）光電変換により入射光を電気信号に変換する光電変換素子と、
時間経過とともに変動する信号をテスト信号として供給するテスト信号供給部と、
前記電気信号と前記テスト信号とのいずれかを選択する選択部と、
前記選択部により選択された信号と所定の閾値とを比較して当該比較結果を出力する比較器と
を具備する固体撮像素子。
（２）電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
バッファ入力信号をバッファ出力信号として出力するバッファと、
減算により微分対象信号の変化量を微分信号として出力する減算器と
をさらに具備し、
前記光電変換素子は、前記電気信号として前記電流信号を前記電流電圧変換回路に出力する前記（１）記載の固体撮像素子。
（３）前記テスト信号は、第１のテスト信号を含み、
前記選択部は、前記電圧信号と前記第１のテスト信号とのいずれかを選択して前記バッファ入力信号として前記バッファに供給する第１のセレクタを備え、
前記テスト信号供給部は、前記第１のテスト信号を前記第１のセレクタに供給する
前記（２）記載の固体撮像素子。
（４）前記テスト信号は、第２のテスト信号を含み、
前記選択部は、前記バッファ出力信号と前記第２のテスト信号とのいずれかを選択して前記微分対象信号として前記減算器に供給する第２のセレクタを備え、
前記テスト信号供給部は、前記第２のテスト信号を前記第２のセレクタに供給する
前記（２）または（３）に記載の固体撮像素子。
（５）前記テスト信号は、第３のテスト信号を含み、
前記選択部は、前記微分信号と前記第３のテスト信号とのいずれかを選択して前記比較器に供給する第３のセレクタを備え、
前記テスト信号供給部は、前記第３のテスト信号を前記第３のセレクタに供給する
前記（２）から（４）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（６）前記テスト信号は、第４のテスト信号を含み、
前記テスト信号供給部は、前記第４のテスト信号を前記電流電圧変換回路に供給する
前記（２）から（５）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（７）前記テスト信号は、第５のテスト信号を含み、
前記テスト信号供給部は、前記第５のテスト信号を前記バッファに供給する
前記（２）から（６）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（８）前記減算器は、前記電気信号が供給された場合には前記テスト信号が供給された場合より大きなゲインにより前記微分対象信号を増幅する
前記（２）から（７）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（９）前記電流電圧変換回路、前記バッファ、前記減算器および前記比較器と電源との間の経路を所定のイネーブル信号に従って開閉するトランジスタをさらに具備する
前記（２）から（８）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１０）前記光電変換素子は所定の受光チップに配置され、
前記選択部および前記比較器は前記受光チップに積層された検出チップに配置される
前記（１）から（９）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１１）前記テスト信号供給部は、前記検出チップに配置される
前記（１０）記載の固体撮像素子。
（１２）前記テスト信号供給部は、前記受光チップに配置される
前記（１０）記載の固体撮像素子。
（１３）光電変換により入射光を電気信号に変換する光電変換素子と、
時間経過とともに変動する信号をテスト信号として供給するテスト信号供給部と、
前記電気信号と前記テスト信号とのいずれかを選択する選択部と、
前記選択部により選択された信号と所定の閾値とを比較して当該比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果に基づいて異常の有無を判定する異常判定部と
を具備するテストシステム。
（１４）複数のアドレスイベント検出回路のうち異常のあるアドレスイベント検出回路を無効にする信号処理回路をさらに具備し、
前記選択部および前記比較器は、前記複数のアドレスイベント検出回路のそれぞれに配置され、
前記異常判定部は、前記複数のアドレスイベント検出回路のそれぞれについて異常の有無を判定する
前記（１３）記載のテストシステム。
（１５）時間経過とともに変動する信号をテスト信号として供給するテスト信号供給手順と、
光電変換により入射光を電気信号に変換する光電変換素子により生成された前記電気信号と前記テスト信号とのいずれかを選択する選択手順と、
前記選択部により選択された信号と所定の閾値とを比較して当該比較結果を出力する比較手順と
を具備する固体撮像素子の制御方法。
１００ 撮像装置
１１０ 撮像レンズ
１２０ 記録部
１３０ 制御部
２００ 固体撮像素子
２０１ 受光チップ
２０２ 検出チップ
２２０ 受光部
２２１ フォトダイオード
２２２、２５５、２６１ ビア配置部
２３０ テスト制御回路
２３１ テスト信号供給部
２３２ 選択信号供給部
２３３ 検出信号送信部
２４０ 信号処理回路
２５１ 行駆動回路
２５２ 列駆動回路
２５３ ＤＡＣ
２５４ パッド
２５５ ビア配置部
２６０ アドレスイベント検出部
３００ アドレスイベント検出回路
３１０ 電流電圧変換回路
３１１、３１３、３３６、３４３、３４４、３６４、３６５ Ｎ型トランジスタ
３１２、３２１、３２２、３３４、３３５、３４１、３４２ Ｐ型トランジスタ
３２０ バッファ
３３０ 減算器
３３１、３３２、３３３ コンデンサ
３３７ スイッチ
３４０ 量子化器
３５０ 転送回路
３６１、３６２、３６３ セレクタ
７００ テスト装置
７１０ 異常判定部
７２０ 異常個所特定部
７３０ 異常処理部
１２０３１ 撮像部

Claims (15)

  1. 光電変換により入射光を電気信号に変換する光電変換素子と、
    時間経過とともに変動する信号をテスト信号として供給するテスト信号供給部と、
    前記電気信号と前記テスト信号とのいずれかを選択する選択部と、
    前記選択部により選択された信号と所定の閾値とを比較して当該比較結果を出力する比較器と
    を具備する固体撮像素子。
  2. 電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
    バッファ入力信号をバッファ出力信号として出力するバッファと、
    減算により微分対象信号の変化量を微分信号として出力する減算器と
    をさらに具備し、
    前記光電変換素子は、前記電気信号として前記電流信号を前記電流電圧変換回路に出力する請求項１記載の固体撮像素子。
  3. 前記テスト信号は、第１のテスト信号を含み、
    前記選択部は、前記電圧信号と前記第１のテスト信号とのいずれかを選択して前記バッファ入力信号として前記バッファに供給する第１のセレクタを備え、
    前記テスト信号供給部は、前記第１のテスト信号を前記第１のセレクタに供給する
    請求項２記載の固体撮像素子。
  4. 前記テスト信号は、第２のテスト信号を含み、
    前記選択部は、前記バッファ出力信号と前記第２のテスト信号とのいずれかを選択して前記微分対象信号として前記減算器に供給する第２のセレクタを備え、
    前記テスト信号供給部は、前記第２のテスト信号を前記第２のセレクタに供給する
    請求項２記載の固体撮像素子。
  5. 前記テスト信号は、第３のテスト信号を含み、
    前記選択部は、前記微分信号と前記第３のテスト信号とのいずれかを選択して前記比較器に供給する第３のセレクタを備え、
    前記テスト信号供給部は、前記第３のテスト信号を前記第３のセレクタに供給する
    請求項２記載の固体撮像素子。
  6. 前記テスト信号は、第４のテスト信号を含み、
    前記テスト信号供給部は、前記第４のテスト信号を前記電流電圧変換回路に供給する
    請求項２記載の固体撮像素子。
  7. 前記テスト信号は、第５のテスト信号を含み、
    前記テスト信号供給部は、前記第５のテスト信号を前記バッファに供給する
    請求項２記載の固体撮像素子。
  8. 前記減算器は、前記電気信号が供給された場合には前記テスト信号が供給された場合より大きなゲインにより前記微分対象信号を増幅する
    請求項２記載の固体撮像素子。
  9. 前記電流電圧変換回路、前記バッファ、前記減算器および前記比較器と電源との間の経路を所定のイネーブル信号に従って開閉するトランジスタをさらに具備する
    請求項２記載の固体撮像素子。
  10. 前記光電変換素子は所定の受光チップに配置され、
    前記選択部および前記比較器は前記受光チップに積層された検出チップに配置される
    請求項１記載の固体撮像素子。
  11. 前記テスト信号供給部は、前記検出チップに配置される
    請求項１０記載の固体撮像素子。
  12. 前記テスト信号供給部は、前記受光チップに配置される
    請求項１０記載の固体撮像素子。
  13. 光電変換により入射光を電気信号に変換する光電変換素子と、
    時間経過とともに変動する信号をテスト信号として供給するテスト信号供給部と、
    前記電気信号と前記テスト信号とのいずれかを選択する選択部と、
    前記選択部により選択された信号と所定の閾値とを比較して当該比較結果を出力する比較器と、
    前記比較結果に基づいて異常の有無を判定する異常判定部と
    を具備するテストシステム。
  14. 複数のアドレスイベント検出回路のうち異常のあるアドレスイベント検出回路を無効にする信号処理回路をさらに具備し、
    前記選択部および前記比較器は、前記複数のアドレスイベント検出回路のそれぞれに配置され、
    前記異常判定部は、前記複数のアドレスイベント検出回路のそれぞれについて異常の有無を判定する
    請求項１３記載のテストシステム。
  15. 時間経過とともに変動する信号をテスト信号として供給するテスト信号供給手順と、
    光電変換により入射光を電気信号に変換する光電変換素子により生成された前記電気信号と前記テスト信号とのいずれかを選択する選択手順と、
    前記選択部により選択された信号と所定の閾値とを比較して当該比較結果を出力する比較手順と
    を具備する固体撮像素子の制御方法。
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