JP2020057949A - 固体撮像装置及び撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置及び撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】カラー画像を取得する。【解決手段】実施形態に係る固体撮像装置は、各々が特定波長の光を受光して受光量に応じた電荷を発生させる複数の受光部と、前記複数の受光部のうちの少なくとも１つで発生した電荷に基づく光電流を検出する検出部と、前記複数の受光部それぞれで発生した電荷に基づく電圧信号を生成する生成部と、前記検出部による前記光電流の検出結果に基づいて、前記複数の受光部のうちの少なくとも２つで発生した電荷それぞれに基づく電圧信号を前記生成部に生成させる駆動回路とを備える。【選択図】図１１

Description

本開示は、固体撮像装置及び撮像装置に関する。
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装置が、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装置では、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、交通やロボット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、受光量が閾値を超えたことをアドレスイベントとしてリアルタイムに検出する検出回路を画素毎に設けた非同期型の固体撮像装置が提案されている。画素毎にアドレスイベントを検出する非同期型の固体撮像装置は、ＤＶＳ（Dynamic Vision Sensor）とも称される。
特表２０１６−５３３１４０号公報
しかしながら、従来のＤＶＳは、各画素から非同期で画素信号を読み出すという構成上の特徴から、カラーフィルタなどの波長選択素子が搭載されていなかった。そのため、ＤＶＳでカラー画像を取得することができないという課題が存在した。
そこで本開示では、カラー画像を取得することが可能な固体撮像装置及び撮像装置を提案する。
上記の課題を解決するために、本開示に係る一形態の固体撮像装置は、各々が特定波長の光を受光して受光量に応じた電荷を発生させる複数の受光部と、前記複数の受光部のうちの少なくとも１つで発生した電荷に基づく光電流を検出する検出部と、前記複数の受光部それぞれで発生した電荷に基づく電圧信号を生成する生成部と、前記検出部による前記光電流の検出結果に基づいて、前記複数の受光部のうちの少なくとも２つで発生した電荷それぞれに基づく電圧信号を前記生成部に生成させる駆動回路とを備える。
第１の実施形態に係る固体撮像装置及び撮像装置の概略構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る固体撮像装置の積層構造例を示す図である。 第１の実施形態に係る固体撮像装置の機能構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る画素アレイ部の概略構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る画素ブロックのベイヤー配列を採用した場合の構成例を示す模式図である。 第１の実施形態に係る画素ブロックのＸ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列を採用した場合の構成例を示す模式図である。 第１の実施形態に係る画素ブロックのクアッドベイヤー配列を採用した場合の構成例を示す模式図である。 第１の実施形態に係る画素ブロックの単位画素がカラーフィルタを備えない場合の構成例を示す模式図である。 第１の実施形態に係るアドレスイベントを検出する構成の一例を示す模式図である。 第１の実施形態に係るアドレスイベントを検出する構成の一例を示す他の模式図である。 第１の実施形態に係る画素ブロックの概略構成例を示す回路図である。 第１の実施形態に係るアドレスイベント検出部の概略構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る電流電圧変換部の概略構成例を示す回路図である。 第１の実施形態に係る減算器及び量子化器の概略構成例を示す回路図である。 第１の実施形態に係るカラムＡＤＣの概略構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る固体撮像装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。 第１の実施形態に係る固体撮像装置の動作の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係るアドレスイベントを検出する構成の一例を示す模式図である。 第２の実施形態に係るアドレスイベントを検出する構成の一例を示す他の模式図である。 第２の実施形態に係る画素ブロックの概略構成例を示す回路図である。 第３の実施形態に係る画素ブロックの例を示す模式図である。 第４の実施形態に係る画素ブロックの例を示す模式図である。 第５の実施形態に係る画素ブロックの例を示す模式図である。 第５の実施形態の変形例１に係る画素ブロックの例を示す模式図である。 第５の実施形態の変形例２に係る画素ブロックの例を示す模式図である。 第６の実施形態に係る画素ブロックの例を示す模式図である。 第６の実施形態の変形例１に係る画素ブロックの例を示す模式図である。 第６の実施形態の変形例２に係る画素ブロックの例を示す模式図である。 第６の実施形態に係る画素ブロックの例を示す模式図である。
以下に、本開示の一実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
また、以下に示す項目順序に従って本開示を説明する。
１．はじめに
２．第１の実施形態
２．１ 撮像装置の構成例
２．２ 固体撮像装置の構成例
２．２．１ 固体撮像装置の積層構成例
２．２．２ 固体撮像装置の機能構成例
２．３ 画素アレイ部の構成例
２．４ 画素ブロックの例
２．４．１ ベイヤー配列
２．４．２ Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列
２．４．３ クアッドベイヤー配列
２．４．４ その他
２．５ アドレスイベントの発火検出
２．６ 画素ブロックの構成例
２．７ アドレスイベント検出部の構成例
２．８ 電流電圧変換部の構成例
２．９ 減算器及び量子化器の構成例
２．１０ カラムＡＤＣの構成例
２．１１ 固体撮像装置の動作例
２．１１．１ タイミングチャート
２．１１．２ フローチャート
２．１２ 作用・効果
３．第２の実施形態
３．１ アドレスイベントの発火検出
３．２ 画素ブロックの構成例
３．３ 固体撮像装置の動作例
３．４ 作用・効果
４．第３の実施形態
４．１ 画素ブロックの例
４．２ 作用・効果
５．第４の実施形態
５．１ 画素ブロックの例
５．２ 作用・効果
６．第５の実施形態
６．１ 画素ブロックの例
６．２ 変形例１
６．３ 変形例２
６．４ 作用・効果
７．第６の実施形態
７．１ 画素ブロックの例
７．２ 変形例１
７．３ 変形例２
７．４ 作用・効果
８．第７の実施形態
８．１ 作用・効果
１．はじめに
一般的なＤＶＳ（Dynamic Vision Sensor）には、単位画素ごとにアドレスイベントの発火の有無を検出し、アドレスイベントの発火が検出された場合、このアドレスイベントが発火した単位画素から画素信号を読み出すという、いわゆるイベントドリブン型の駆動方式が採用されている。
なお、本説明における単位画素とは、１つの光電変換素子（受光素子ともいう）を含んで構成された画素の最小単位であり、例えば、イメージセンサから読み出した画像データにおける各ドットに対応するものである。また、アドレスイベントとは、二次元格子状に配列する複数の単位画素それぞれに割り当てられたアドレスごとに発生するイベントであり、例えば、光電変換素子で発生した電荷に基づく光電流の電流値又はその変化量がある一定の閾値を超えたことなどである。
このようなイベントドリブン型のＤＶＳでは、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサなどの一般的なイメージセンサと異なり、各単位画素に対する読出しが非同期で実行される。そのため、例えば、カラー画像の取得を目的として単にＤＶＳにカラーフィルタなどの波長選択素子を搭載しただけでは、色彩の再構成に必要となる波長成分、例えば、ＲＧＢ三原色に基づいて色彩を再構成する場合には、赤（Ｒ）色の波長成分と緑（Ｇ）色の波長成分と青（Ｂ）色の波長成分との画素信号が同期して読み出されることが保証されておらず、それぞれが不定期のタイミングで読み出されることとなる。その結果、色彩の再構成に必要となる波長成分に時間的なずれや空間的なずれが発生し、それにより、正しい色彩を再構成することが困難となる。
なお、時間的なずれとは、例えば、色彩の再構成に必要となる全ての波長成分の画素信号が非同期で読み出されることによって生じるタイミングのずれに起因した時間軸上のずれである。また、空間的なずれとは、例えば、色彩の再構成に必要となる全ての波長成分の画素信号に基づいてホワイトバランス調整用のホワイトレベルを決定することが困難となることに起因した色空間上のずれである。
そこで以下の実施形態では、正しく色彩が再構成されたカラー画像を取得することが可能な固体撮像装置及び撮像装置について、幾つか例を挙げて詳細に説明する。
また、以下の幾つかの実施形態では、色彩の再構成に代えて、又は、色彩の再構成とともに、入射光の偏光情報を再構成することが可能な固体撮像装置及び撮像装置について、例を挙げて詳細に説明する。
２．第１の実施形態
まず、本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置及び撮像装置について、図面を参照して詳細に説明する。
２．１ 撮像装置の構成例
図１は、第１の実施形態に係る固体撮像装置及び撮像装置の概略構成例を示すブロック図である。図１に示すように、撮像装置１００は、例えば、撮像レンズ１１０、固体撮像装置２００、記録部１２０及び制御部１３０を備える。撮像装置１００としては、産業用ロボット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、入射光を集光してその像を固体撮像装置２００の受光面に結像する。受光面とは、固体撮像装置２００における光電変換素子（受光素子ともいう）が配列する面である。固体撮像装置２００は、入射光を光電変換して画像データを生成する。また、固体撮像装置２００は、生成した画像データに対し、ノイズ除去やホワイトバランス調整等の所定の信号処理を実行する。この信号処理により得られた結果と、アドレスイベントの発火の有無を示す検出信号とは、信号線２０９を介して記録部１２０に出力される。なお、アドレスイベントの発火の有無を示す検出信号の生成方法については後述する。
記録部１２０は、例えば、フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等で構成され、固体撮像装置２００から入力されたデータを記録する。
制御部１３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成され、信号線１３９を介して種々の指示を出力することで、固体撮像装置２００など、撮像装置１００における各部を制御する。
２．２ 固体撮像装置の構成例
つづいて、固体撮像装置２００の構成例について、図面を参照して詳細に説明する。
２．２．１ 固体撮像装置の積層構成例
図２は、第１の実施形態に係る固体撮像装置の積層構造例を示す図である。図２に示すように、固体撮像装置２００は、受光チップ２０１と検出チップ２０２とが上下に積層された構造を備える。受光チップ２０１と検出チップ２０２との接合には、例えば、それぞれの接合面を平坦化して両者を電子間力で貼り合わせる、いわゆる直接接合を用いることができる。ただし、これに限定されず、例えば、互いの接合面に形成された銅（Ｃｕ）製の電極パッド同士をボンディングする、いわゆるＣｕ−Ｃｕ接合や、その他、バンプ接合などを用いることも可能である。
また、受光チップ２０１と検出チップ２０２とは、例えば、半導体基板を貫通するＴＳＶ（Through-Silicon Via）などの接続部を介して電気的に接続される。ＴＳＶを用いた接続には、例えば、受光チップ２０１に設けられたＴＳＶと受光チップ２０１から検出チップ２０２にかけて設けられたＴＳＶとの２つのＴＳＶをチップ外表で接続する、いわゆるツインＴＳＶ方式や、受光チップ２０１から検出チップ２０２まで貫通するＴＳＶで両者を接続する、いわゆるシェアードＴＳＶ方式などを採用することができる。
ただし、受光チップ２０１と検出チップ２０２との接合にＣｕ−Ｃｕ接合やバンプ接合を用いた場合には、Ｃｕ−Ｃｕ接合部やバンプ接合部を介して両者が電気的に接続される。
２．２．２ 固体撮像装置の機能構成例
図３は、第１の実施形態に係る固体撮像装置の機能構成例を示すブロック図である。図３に示すように、固体撮像装置２００は、駆動回路２１１、信号処理部２１２、アービタ２１３、カラムＡＤＣ２２０及び画素アレイ部３００を備える。
画素アレイ部３００には、複数の単位画素が二次元格子状に配列される。単位画素とは、後述において詳細に説明するが、例えば、フォトダイオードなどの光電変換素子と、この光電変換素子から光電変換で生成された電荷を読み出す回路（以下、画素回路又は画素信号生成部という）とから構成される。ここで、画素回路は、複数の光電変換素子で共有され得る。その場合、各単位画素は、１つの光電変換素子と、共有される画素回路とを含んで構成される。
画素アレイ部３００に二次元格子状に配列する複数の単位画素は、それぞれが所定数の単位画素からなる複数の画素ブロックにグループ化される。以下、水平方向に配列する単位画素又は画素ブロックの集合を「行」と称し、行に垂直な方向に配列された単位画素又は画素ブロックの集合を「列」と称する。
各単位画素は、光電変換素子の受光量に応じた電荷を発生させる。各画素ブロックは、当該画素ブロックに属するいずれかの単位画素で発生した電荷による電流（以下、光電流という）の電流値又はその変化量が所定の閾値を超えたか否かに基づき、アドレスイベントの発火の有無を検出する。そして、アドレスイベントが発火した際には、各画素ブロックは、当該画素ブロックに属する各単位画素から光電変換素子の受光量に応じた電圧値の画素信号を読み出すためのリクエストを、アービタ２１３に出力する。
駆動回路２１１は、単位画素それぞれを駆動することで、各単位画素からカラムＡＤＣ２２０へ画素信号を出力させる。
アービタ２１３は、それぞれの画素ブロックからのリクエストを調停し、この調停結果に基づいて、リクエストを発行した画素ブロックに所定の応答を送信する。この応答を受け取った画素ブロックは、アドレスイベントの発火の有無を示す検出信号（以下、単にアドレスイベントの検出信号という）を駆動回路２１１及び信号処理部２１２に供給する。
カラムＡＤＣ２２０は、画素ブロックの列ごとに、その列からのアナログの画素信号をデジタル信号に変換する。そして、カラムＡＤＣ２２０は、変換により生成したデジタル信号を信号処理部２１２に供給する。
信号処理部２１２は、カラムＡＤＣ２２０からのデジタル信号に対し、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）処理（ノイズ除去）やホワイトバランス調整等の所定の信号処理を実行する。そして、信号処理部２１２は、信号処理の結果とアドレスイベントの検出信号とを、信号線２０９を介して記録部１２０に供給する。
２．３ 画素アレイ部の構成例
つづいて、画素アレイ部３００の構成例について説明する。図４は、第１の実施形態に係る画素アレイ部の概略構成例を示すブロック図である。図４に示すように、画素アレイ部３００における複数の単位画素は、複数の画素ブロック３１０にグループ化される。画素ブロック３１０それぞれは、Ｉ行×Ｊ列（Ｉ及びＪは正の整数）に配列する複数の単位画素で構成されている。
各画素ブロック３１０は、画素信号生成部３２０と、Ｉ行×Ｊ列の複数の受光部３３０と、アドレスイベント検出部４００とを備える。画素信号生成部３２０及びアドレスイベント検出部４００は、画素ブロック３１０内の複数の受光部３３０で共有される。したがって、各単位画素は、１つの受光部３３０と、共有された画素信号生成部３２０とを含んで構成される。各単位画素の座標は、固体撮像装置２００の受光面において二次元格子状に配列する受光部３３０の座標に従う。
１つの画素ブロック３１０の列には、１つの垂直信号線ＶＳＬが配線される。したがって、画素ブロック３１０の列数をｍ（ｍは正の整数）とすると、画素アレイ部３００には、ｍ本の垂直信号線ＶＳＬが配列される。
受光部３３０は、入射光を光電変換して光電流を発生する光電変換素子である。この受光部３３０は、駆動回路２１１の制御に従って、画素信号生成部３２０及びアドレスイベント検出部４００のいずれかに、光電変換により発生した光電流を供給する。
画素信号生成部３２０は、受光部３３０から供給された光電流の電荷量に応じた電圧値の信号を画素信号ＳＩＧとして生成する。この画素信号生成部３２０は、生成した画素信号ＳＩＧを、垂直信号線ＶＳＬを介してカラムＡＤＣ２２０に供給する。
アドレスイベント検出部４００は、同一画素ブロック３１０内の受光部３３０から供給された光電流の電流値又はその変化量が所定の閾値を超えたか否かに基づき、アドレスイベントの発火の有無を検出する。このアドレスイベントには、例えば、変化量が上限の閾値を超えた旨を示すオンイベントと、その変化量が下限の閾値を下回った旨を示すオフイベントとが含まれ得る。また、アドレスイベントの検出信号には、例えば、オンイベントの検出結果を示す１ビットと、オフイベントの検出結果を示す１ビットとが含まれ得る。なお、アドレスイベント検出部４００は、オンイベント及びオフイベントのうちの何れか一方を検出する構成であってもよい。
アドレスイベントが発火した際、アドレスイベント検出部４００は、検出信号の送信を要求するリクエストをアービタ２１３に供給する。そして、リクエストに対する応答をアービタ２１３から受け取ると、アドレスイベント検出部４００は、検出信号を駆動回路２１１及び信号処理部２１２に供給する。
検出信号が供給された駆動回路２１１は、この検出信号を供給したアドレスイベント検出部４００を備える画素ブロック３１０に属する各単位画素に対する読出しを実行する。この読出しにより、読出し対象とされた画素ブロック３１０における各単位画素からカラムＡＤＣ２２０へ、アナログ値の画素信号ＳＩＧが順次入力される。
２．４ 画素ブロックの例
図４に示す構成において、画素ブロック３１０は、例えば、色彩を再構成するために必要となる波長成分を受光する単位画素の組合せで構成される。例えば、ＲＧＢ三原色に基づいて色彩を再構成する場合では、赤（Ｒ）色の光を受光する単位画素と、緑（Ｇ）色の光を受光する単位画素と、青（Ｂ）色の光を受光する単位画素との組合せで、画素ブロック３１０が構成される。
そこで本実施形態では、例えば、各単位画素の受光部３３０に対して設けた波長選択素子（例えば、カラーフィルタ）の配列（以下、カラーフィルタ配列という）に基づいて、画素アレイ部３００において二次元格子状に配列する複数の単位画素を複数の画素ブロック３１０にグループ化する。
カラーフィルタ配列としては、例えば、２×２画素のベイヤー配列や、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）ＣＭＯＳセンサで採用されている３×３画素のカラーフィルタ配列（以下、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列という）や、４×４画素のクアッドベイヤー配列（クワドラ配列ともいう）など、種々の配列が存在する。
そこで以下に、代表的なカラーフィルタ配列を採用した場合の画素ブロック３１０について、幾つか例を挙げて説明する。
２．４．１ ベイヤー配列
図５は、カラーフィルタ配列にベイヤー配列を採用した場合の画素ブロックの構成例を示す模式図である。図５に示すように、カラーフィルタ配列としてベイヤー配列を採用した場合、１つの画素ブロック３１０Ａは、ベイヤー配列における繰返しの単位である２×２画素の計４つの単位画素よりなる基本パターン（以下、単位パターンという）で構成される。したがって、本例に係る各画素ブロック３１０Ａには、例えば、赤（Ｒ）色のカラーフィルタを備える受光部３３０Ｒと、緑（Ｇｒ）色のカラーフィルタを備える受光部３３０Ｇｒと、緑（Ｇｂ）色のカラーフィルタを備える受光部３３０Ｇｂと、青（Ｂ）色のカラーフィルタを備える受光部３３０Ｂとが含まれる。
２．４．２ Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列
図６は、カラーフィルタ配列にＸ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列を採用した場合の画素ブロックの構成例を示す模式図である。図６に示すように、本例では、１つの画素ブロック３１０Ｂは、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列における繰返しの単位である３×３画素の計９つの単位画素よりなる基本パターン（以下、これも単位パターンという）で構成される。したがって、本例に係る各画素ブロック３１０Ｂには、例えば、単位パターンを形成する矩形領域の２つの対角線に沿って配置された緑（Ｇ）色のカラーフィルタを備える５つの受光部３３０Ｇと、矩形領域の中心に位置する受光部３３０Ｇを中心軸として点対称に配置された赤（Ｒ）色のカラーフィルタを備える２つの受光部３３０Ｒと、同じく、矩形領域の中心に位置する受光部３３０Ｇを中心軸として点対称に配置された青（Ｂ）色のカラーフィルタを備える２つの受光部３３０Ｂとが含まれる。
２．４．３ クアッドベイヤー配列
図７は、カラーフィルタ配列にクアッドベイヤー配列を採用した場合の画素ブロックの構成例を示す模式図である。図７に示すように、カラーフィルタ配列としてベイヤー配列を採用した場合、１つの画素ブロック３１０Ｃは、クアッドベイヤー配列における繰返しの単位である４×４画素の計１６つの単位画素よりなる基本パターン（以下、これも単位パターンという）で構成される。したがって、本例に係る各画素ブロック３１０Ｃには、例えば、赤（Ｒ）色のカラーフィルタを備える２×２画素の計４つの受光部３３０Ｒと、緑（Ｇｒ）色のカラーフィルタを備える２×２画素の計４つの受光部３３０Ｇｒと、緑（Ｇｂ）色のカラーフィルタを備える２×２画素の計４つの受光部３３０Ｇｂと、青（Ｂ）色のカラーフィルタを備える２×２画素の計４つの受光部３３０Ｂとが含まれる。
２．４．４ その他
図８は、単位画素がカラーフィルタを備えない場合の画素ブロックの構成例を示す模式図である。例えば、ＲＧＢ三原色それぞれに対する受光部３３０が光の入射方向に沿って配置（縦積）された構造を備える場合など、固体撮像装置２００がカラーフィルタを備えない場合が存在する。そのような場合では、図８に示すように、１つの画素エリア３３０Ｇ／Ｂ／Ｒに、緑（Ｇ）色の光を受光する受光部３３０Ｇと、青（Ｂ）色の光を受光する受光部３３０Ｂと、赤（Ｒ）色の光を受光する受光部３３０Ｒとが設けられた構造となる。そこで、そのような場合、本実施形態では、画素ブロック３１０Ｄを、１つの画素エリア３３０Ｇ／Ｂ／Ｒに設けられた３つの受光部３３０Ｇ、３３０Ｂ及び３３０Ｒで構成する。
以上のように、受光部３３０に対してカラーフィルタを設けた場合では、色彩を再構成するために必要となる波長成分を受光する単位画素の組合せとして、カラーフィルタ配列における繰返しの単位パターンを構成する単位画素の集合を用いることができる。また、カラーフィルタを設けない場合では、１つの画素エリア３３０Ｇ／Ｂ／Ｒに設けられた各色成分に対する単位画素の集合を用いることができる。
ただし、これらに限定されず、複数の単位パターンや複数の画素エリア３３０Ｇ／Ｂ／Ｒに設けられた単位画素の集合で１つの画素ブロック３１０が構成されてもよい。また、単位パターンに制約されず、各画素ブロック３１０が色彩を再構成するのに必要となる単位画素を含むように、画素アレイ部３００における複数の単位画素を複数の画素ブロック３１０にグループ化することも可能である。
なお、単位画素がカラーフィルタを備えない構造、すなわち、受光部３３０が光の入射方向に沿って配置（縦積）された構造では、複数の受光部３３０のうちの１つ以上における光電変換素子３３３（図１１参照）が有機材料を用いて形成されている場合が存在するが、そのような場合、有機材料で形成された光電変換素子３３３を含む受光部３３０が、後述する転送トランジスタ３３１（図１１参照）を備えていない構造を有し得る。そこで、そのような場合には、有機材料で形成された光電変換素子３３３を含む受光部３３０と、半導体層に形成された光電変換素子３３３を含む受光部３３０とを、別々の画素ブロック３１０にグループ分けすることとしてもよい。
２．５ アドレスイベントの発火検出
以上のような構成において、本実施形態では、アドレスイベントの発火を単位画素ごとに検出し、アドレスイベントの発火が検出された単位画素を含む画素ブロック３１０に属する全ての単位画素から画素信号ＳＩＧを読み出す。なお、以下の説明では、簡略化のため、カラーフィルタ配列としてベイヤー配列を採用し、その単位パターンを構成する２×２画素の計４つの受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂで各画素ブロック３１０（画素ブロック３１０Ａに相当）を構成した場合について例を挙げる。
図９及び図１０は、本実施形態に係るアドレスイベントを検出する構成の一例を示す模式図である。図９に示すように、画素ブロック３１０を構成する複数の受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂそれぞれは、受光部３３０と、カラーフィルタ３１４Ｒ、３１４Ｇｒ、３１４Ｇｂ又は３１４Ｂとを備える。また、本実施形態では、複数の受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂそれぞれに対して、個別のアドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ又は４００Ｂが設けられる。すなわち、本実施形態では、図４におけるアドレスイベント検出部４００が、受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂごとに設けられた個別のアドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂで構成されている。
図９及び図１０に示すように、受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂそれぞれから出力される光電流は、それぞれが対応するアドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ又は４００Ｂに入力される。アドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂそれぞれは、対応する受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ又は３３０Ｂから入力された光電流の電流値又はその変化量が所定の閾値を超えた場合、画素信号ＳＩＧの読出しを要求するリクエストを出力する。
アドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂの出力は、統合部１５０で統合される。したがって、アドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂのうちの少なくとも１つから出力されたリクエストは、アドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂに共通のリクエスト、すなわち、画素ブロック単位のリクエストとして、アービタ２１３に入力される。このように、本実施形態では、画素ブロック３１０を構成する受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂのうちの少なくとも１つが出力する光電流の電流値又はその変化量が所定の閾値を超えた場合には、当該画素ブロック３１０に属する４つの単位画素それぞれから画素信号ＳＩＧを読み出すためのリクエストが、アービタ２１３に入力される。
２．６ 画素ブロックの構成例
つづいて、画素ブロックの構成例について説明する。図１１は、第１の実施形態に係る画素ブロックの概略構成例を示す回路図である。図１１に示すように、画素ブロック３１０において、画素信号生成部３２０は、リセットトランジスタ３２１、増幅トランジスタ３２２、選択トランジスタ３２３及び浮遊拡散層３２４を備える。画素ブロック３１０を構成する複数の受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂの出力は、それぞれに対して個別に設けられたアドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂに接続されている。
受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂそれぞれは、転送トランジスタ３３１、ＯＦＧ（OverFlow Gate）トランジスタ３３２及び光電変換素子３３３を備える。画素ブロック３１０内の画素数をＮ（Ｎは正の整数）とすると、各画素ブロック３１０には、転送トランジスタ３３１、ＯＦＧトランジスタ３３２及び光電変換素子３３３がそれぞれＮ個（本例では、Ｎ＝４）ずつ配置される。
各画素ブロック３１０において、受光部３３０Ｒの転送トランジスタ３３１のゲートには、駆動回路２１１から転送信号ＴＲＧ−Ｒが供給され、ＯＦＧトランジスタ３３２のゲートには、駆動回路２１１から制御信号ＯＦＧ−Ｒが供給される。また、受光部３３０Ｇｒの転送トランジスタ３３１のゲートには、駆動回路２１１から転送信号ＴＲＧ−Ｇｒが供給され、ＯＦＧトランジスタ３３２のゲートには、駆動回路２１１から制御信号ＯＦＧ−Ｇｒが供給される。さらに、受光部３３０Ｇｂの転送トランジスタ３３１のゲートには、駆動回路２１１から転送信号ＴＲＧ−Ｇｂが供給され、ＯＦＧトランジスタ３３２のゲートには、駆動回路２１１から制御信号ＯＦＧ−Ｇｂが供給される。さらにまた、受光部３３０Ｂの転送トランジスタ３３１のゲートには、駆動回路２１１から転送信号ＴＲＧ−Ｂが供給され、ＯＦＧトランジスタ３３２のゲートには、駆動回路２１１から制御信号ＯＦＧ−Ｂが供給される。以下、転送信号ＴＲＧ−Ｒ、ＴＲＧ−Ｇｒ、ＴＲＧ−Ｇｂ及びＴＲＧ−Ｂを区別しない場合、その符号をＴＲＧとする。同様に、制御信号ＯＦＧ−Ｒ、ＯＦＧ−Ｇｒ、ＰＦＧ−Ｇｂ及びＯＦＧ−Ｂを区別しない場合、その符号をＴＲＧとする。
リセットトランジスタ３２１、増幅トランジスタ３２２及び選択トランジスタ３２３それぞれは、例えば、Ｎ型のＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）トランジスタを用いて構成される。転送トランジスタ３３１及びＯＦＧトランジスタ３３２についても同様に、例えば、Ｎ型のＭＯＳトランジスタを用いて構成される。
受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂそれぞれの光電変換素子３３３は、受光チップ２０１に配置される。また、受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂそれぞれにおける光電変換素子３３３以外の素子は、例えば、検出チップ２０２に配置される。
受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂそれぞれにおいて、光電変換素子３３３は、入射光を光電変換して電荷を生成する。転送トランジスタ３３１は、転送信号ＴＲＧに従って、対応する光電変換素子３３３から浮遊拡散層３２４へ電荷を転送する。ＯＦＧトランジスタ３３２は、制御信号ＯＦＧに従って、光電変換素子３３３で生成された電気信号を、対応するアドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ又は４００Ｂに供給する。ここで、各アドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂに供給される電気信号は、対応する受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ又は３３０Ｂの光電変換素子３３３において発生した電荷による光電流である。
浮遊拡散層３２４は、光電変換素子３３３から転送トランジスタ３３１を介して光電流として転送された電荷を蓄積し、蓄積した電荷の量に応じた電圧を生成する。リセットトランジスタ３２１は、駆動回路２１１からのリセット信号に従って、浮遊拡散層３２４に蓄積された電荷を放出（初期化）する。増幅トランジスタ３２２は、浮遊拡散層３２４の電圧を増幅する。選択トランジスタ３２３は、駆動回路２１１からの選択信号ＳＥＬに従って、増幅トランジスタ３２２で増幅された電圧の信号を画素信号ＳＩＧとして垂直信号線ＶＳＬを介してカラムＡＤＣ２２０へ出力する。
駆動回路２１１は、制御部１３０によりアドレスイベントの検出開始が指示されると、画素アレイ部３００における全ての受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０ＢのＯＦＧトランジスタ３３２を制御信号ＯＦＧにより駆動して光電流を供給させる。これにより、各アドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂには、対応する受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ又は３３０Ｂから光電流が供給される。
１つの画素ブロック３１０に対応付けられた複数のアドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂの出力は、アドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂそれぞれの出力線を結合するノードである統合部１５０で統合される。したがって、ある画素ブロック３１０に対応付けられたアドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂのうちの何れかがアドレスイベントの発火を検出すると、アービタ２１３には、当該画素ブロック３１０のリクエストが入力される。
このように、画素ブロック単位のリクエストが入力されると、アービタ２１３は、それぞれの画素ブロック３１０からのリクエストを調停し、この調停結果に基づいて、リクエストを発行した画素ブロック３１０に所定の応答を送信する。この応答を受け取った画素ブロック３１０は、アドレスイベントの発火の有無を示す検出信号（アドレスイベントの検出信号）を駆動回路２１１及び信号処理部２１２に供給する。
駆動回路２１１は、アドレスイベントの検出信号の供給元である画素ブロック３１０に属する全ての受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０ＢにおけるＯＦＧトランジスタ３３２をオフ状態とする。これにより、当該画素ブロック３１０における受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂそれぞれから対応するアドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ又は４００Ｂへの光電流の供給が停止する。
次いで、駆動回路２１１は、転送信号ＴＲＧにより、当該画素ブロック３１０に属する全ての受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂにおける転送トランジスタ３３１を順に駆動する。これにより、当該画素ブロック３１０の全ての受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂから画素信号生成部３２０の浮遊拡散層３２４へ、光電変換素子３３３に蓄積された電荷が順に転送される。そして、画素信号生成部３２０から、当該画素ブロック３１０内の複数の単位画素それぞれの画素信号ＳＩＧが順に出力される。
このように、固体撮像装置２００は、アドレスイベントの発火が検出された画素ブロック３１０に含まれる受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂからの画素信号ＳＩＧをカラムＡＤＣ２２０に出力する。これにより、アドレスイベントの発火の有無に関わらず、全ての単位画素から画素信号ＳＩＧを読み出す場合と比較して、固体撮像装置２００の消費電力や、画像処理の処理量を低減することができる。
２．７ アドレスイベント検出部の構成例
図１２は、第１の実施形態に係るアドレスイベント検出部の概略構成例を示すブロック図である。図１２に示すように、アドレスイベント検出部４００は、電流電圧変換部４１０、バッファ４２０、減算器４３０、量子化器４４０及び転送部４５０を備える。なお、以下の説明において、受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂを区別しない場合、その符号を３３０とする。同様に、以下の説明において、アドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂを区別しない場合、その符号を４００とする。
電流電圧変換部４１０は、受光部３３０からの光電流を、その対数の電圧信号に変換し、これにより生成された電圧信号をバッファ４２０に供給する。
バッファ４２０は、電流電圧変換部４１０からの電圧信号を補正し、補正後の電圧信号を減算器４３０に出力する。
減算器４３０は、駆動回路２１１からの行駆動信号に従ってバッファ４２０からの電圧信号の電圧レベルを低下させ、低下後の電圧信号を量子化器４４０に供給する。
量子化器４４０は、減算器４３０からの電圧信号をデジタル信号に量子化し、これにより生成されたデジタル信号を検出信号として転送部４５０に出力する。
転送部４５０は、量子化器４４０からの検出信号を信号処理部２１２等に転送する。この転送部４５０は、例えば、アドレスイベントの発火が検出された際に、転送部４５０から駆動回路２１１及び信号処理部２１２へのアドレスイベントの検出信号の送信を要求するリクエストをアービタ２１３に供給する。そして、転送部４５０は、リクエストに対する応答をアービタ２１３から受け取ると、検出信号を駆動回路２１１及び信号処理部２１２に供給する。
２．８ 電流電圧変換部の構成例
図１３は、第１の実施形態に係る電流電圧変換部の概略構成例を示す回路図である。図１３に示すように、電流電圧変換部４１０は、Ｎ型トランジスタ４１１及び４１３とＰ型トランジスタ４１２とを備える。Ｎ型トランジスタ４１１及び４１３とＰ型トランジスタ４１２とは、例えば、ＭＯＳトランジスタであってよい。
Ｎ型トランジスタ４１１のソースは、受光部３３０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４１２及びＮ型トランジスタ４１３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４１２及びＮ型トランジスタ４１３の接続ノードは、Ｎ型トランジスタ４１１のゲートとバッファ４２０の入力端子とに接続される。また、Ｐ型トランジスタ４１２のゲートには、所定のバイアス電圧Ｖｂｉａｓが印加される。
Ｎ型トランジスタ４１１及び４１３は、それらのドレインが電源側に接続されることで、ソースフォロワ回路を構成する。このようなループ状のソースフォロワ回路を構成することで、受光部３３０からの光電流が、その電荷量に応じた対数値の電圧信号に変換される。また、Ｐ型トランジスタ４１２は、一定の電流をＮ型トランジスタ４１３に供給する。
２．９ 減算器及び量子化器の構成例
図１４は、第１の実施形態に係る減算器及び量子化器の概略構成例を示す回路図である。減算器４３０は、コンデンサ４３１及び４３３と、インバータ４３２と、スイッチ４３４とを備える。また、量子化器４４０は、コンパレータ４４１を備える。
コンデンサ４３１の一端は、バッファ４２０の出力端子に接続され、他端は、インバータ４３２の入力端子に接続される。コンデンサ４３３は、インバータ４３２に並列に接続される。スイッチ４３４は、コンデンサ４３３の両端を接続する経路を行駆動信号に従って開閉する。
インバータ４３２は、コンデンサ４３１を介して入力された電圧信号を反転する。このインバータ４３２は反転した信号をコンパレータ４４１の非反転入力端子（＋）に出力する。
スイッチ４３４をオンした際、コンデンサ４３１のバッファ４２０側には、電圧信号Ｖｉｎｉｔが入力される。また、その逆側は仮想接地端子となる。この仮想接地端子の電位を便宜上、ゼロとする。このとき、コンデンサ４３１に蓄積されている電位Ｑｉｎｉｔは、コンデンサ４３１の容量をＣ１とすると、次の式（１）により表される。一方、コンデンサ４３３の両端は、短絡されているため、その蓄積電荷はゼロとなる。
Ｑｉｎｉｔ＝Ｃ１×Ｖｉｎｉｔ （１）
次に、スイッチ４３４がオフされて、コンデンサ４３１のバッファ４２０側の電圧が変化してＶａｆｔｅｒになった場合を考えると、コンデンサ４３１に蓄積される電荷Ｑａｆｔｅｒは、次の式（２）により表される。
Ｑａｆｔｅｒ＝Ｃ１×Ｖａｆｔｅｒ （２）
一方、コンデンサ４３３に蓄積される電荷Ｑ２は、出力電圧をＶｏｕｔとすると、次の式（３）により表される。
Ｑ２＝−Ｃ２×Ｖｏｕｔ （３）
このとき、コンデンサ４３１及び４３３の総電荷量は変化しないため、次の式（４）が成立する。
Ｑｉｎｉｔ＝Ｑａｆｔｅｒ＋Ｑ２ （４）
式（４）に式（１）乃至式（３）を代入して変形すると、次の式（５）が得られる。
Ｖｏｕｔ＝−（Ｃ１／Ｃ２）×（Ｖａｆｔｅｒ−Ｖｉｎｉｔ） （５）
式（５）は、電圧信号の減算動作を表し、減算結果の利得はＣ１／Ｃ２となる。通常、利得を最大化することが望まれるため、Ｃ１を大きく、Ｃ２を小さく設計することが好ましい。一方、Ｃ２が小さすぎると、ｋＴＣノイズが増大し、ノイズ特性が悪化するおそれがあるため、Ｃ２の容量削減は、ノイズを許容することができる範囲に制限される。また、画素ブロックごとに減算器４３０を含むアドレスイベント検出部４００が搭載されるため、容量Ｃ１やＣ２には、面積上の制約がある。これらを考慮して、容量Ｃ１及びＣ２の値が決定される。
コンパレータ４４１は、減算器４３０からの電圧信号と、反転入力端子（−）に印加された所定の閾値電圧Ｖｔｈとを比較する。コンパレータ４４１は、比較結果を示す信号を検出信号として転送部４５０に出力する。
また、上述のアドレスイベント検出部４００全体のゲインＡは、電流電圧変換部４１０の変換ゲインをＣＧlogとし、バッファ４２０のゲインを‘１’とすると、次の式（６）により表される。
Figure 2020057949
式（６）において、ｉphoto＿ｎは、ｎ番目の単位画素の光電流であり、その単位は、例えばアンペア（Ａ）である。Ｎは、画素ブロック３１０内の単位画素の数である。
２．１０ カラムＡＤＣの構成例
図１５は、第１の実施形態に係るカラムＡＤＣの概略構成例を示すブロック図である。このカラムＡＤＣ２２０は、画素ブロック３１０の列ごとに設けられた複数のＡＤＣ２３０を備える。
各ＡＤＣ２３０は、垂直信号線ＶＳＬを介して供給されたアナログの画素信号ＳＩＧをデジタル信号に変換する。この画素信号ＳＩＧは、検出信号よりもビット数の多いデジタル信号に変換される。例えば、検出信号を２ビットとすると、画素信号ＳＩＧは、３ビット以上（１６ビットなど）のデジタル信号に変換される。ＡＤＣ２３０は、生成したデジタル信号を信号処理部２１２に供給する。
２．１１ 固体撮像装置の動作例
つづいて、本実施形態に係る固体撮像装置２００の動作について、図面を参照して詳細に説明する。
２．１１．１ タイミングチャート
まず、固体撮像装置２００の動作の一例をタイミングチャートを用いて説明する。図１６は、第１の実施形態に係る固体撮像装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
図１６に示すように、タイミングＴ０において、制御部１３０によりアドレスイベントの検出開始が指示されると、駆動回路２１１は、画素アレイ部３００における全ての受光部３３０のＯＦＧトランジスタ３３２のゲートに印加する制御信号ＯＦＧ−Ｒ、ＯＦＧ−Ｇｒ、ＯＦＧ−Ｇｂ及びＯＦＧ−Ｂをハイレベルに立ち上げる。これにより、全ての受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０ＢのＯＦＧトランジスタ３３２がオン状態となり、各受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂから各アドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂへ、各受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂの光電変換素子３３３で発生した電荷に基づく光電流が供給される。
また、制御信号ＯＦＧ−Ｒ、ＯＦＧ−Ｇｒ、ＯＦＧ−Ｇｂ及びＯＦＧ−Ｂがハイレベルである期間中、各受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂにおける転送トランジスタ３３１のゲートに印加される転送信号ＴＲＧ−Ｒ、ＴＲＧ−Ｇｒ、ＴＲＧ−Ｇｂ及びＴＲＧ−Ｂは全てローレベルに維持されている。そのため、この期間中、全ての受光部３３０の転送トランジスタ３３１はオフ状態である。
つづいて、制御信号ＯＦＧ−Ｒ、ＯＦＧ−Ｇｒ、ＯＦＧ−Ｇｂ及びＯＦＧ−Ｂがハイレベルである期間中に、ある画素ブロック３１０における１つ以上のアドレスイベント検出部４００がアドレスイベントの発火を検出した場合を想定する。この場合、アドレスイベントの発火を検出したアドレスイベント検出部４００は、アービタ２１３にリクエストを送信するが、上述したように、各画素ブロック３１０に属する全てのアドレスイベント検出部４００の出力は統合部１５０で統合されて、画素ブロック単位のリクエストとしてアービタ２１３に入力される。そのため、アービタ２１３からは、リクエストを発行したアドレスイベント検出部４００を含む画素ブロック３１０（以下、読出し対象の画素ブロック３１０という）に属する全てのアドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂに対して、リクエストに対する応答が返される。
応答を受信したアドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂは、例えば、タイミングＴ１〜Ｔ２の期間、駆動回路２１１及び信号処理部２１２に入力する検出信号をハイレベルに立ち上げる。なお、本説明において、検出信号は、オンイベントの検出結果を示す１ビットの信号であるものとする。
タイミングＴ１でアドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂからハイレベルの検出信号が入力された駆動回路２１１は、次のタイミングＴ２で、全ての制御信号ＯＦＧ−Ｒ、ＯＦＧ−Ｇｒ、ＯＦＧ−Ｇｂ及びＯＦＧ−Ｂをローレベルに立ち下げる。これにより、画素アレイ部３００の全ての受光部３３０からアドレスイベント検出部４００への光電流の供給が停止する。
また、駆動回路２１１は、タイミングＴ２で、読出し対象の画素ブロック３１０の画素信号生成部３２０における選択トランジスタ３２３のゲートに印加する選択信号ＳＥＬをハイレベルに立ち上げるとともに、同画素信号生成部３２０のリセットトランジスタ３２１のゲートに印加するリセット信号ＲＳＴを一定のパルス期間に亘ってハイレベルに立ち上げることで、この画素信号生成部３２０の浮遊拡散層３２４に蓄積された電荷を放出（初期化）する。このようにして浮遊拡散層３２４を初期化した状態で垂直信号線ＶＳＬに出現した電圧は、リセットレベルの画素信号（以下、単にリセットレベルという）として、カラムＡＤＣ２２０における当該垂直信号線ＶＳＬに接続されたＡＤＣ２３０で読み出されて、デジタル値に変換される。
次に、リセットレベルを読み出した後のタイミングＴ３において、駆動回路２１１は、読出し対象の画素ブロック３１０における例えば受光部３３０Ｒの転送トランジスタ３３１のゲートに、一定パルス期間の転送信号ＴＲＧ−Ｒを印加する。これにより、受光部３３０Ｒの光電変換素子３３３で発生した電荷が画素信号生成部３２０における浮遊拡散層３２４へ転送されて、浮遊拡散層３２４に蓄積された電荷に応じた電圧が垂直信号線ＶＳＬに出現する。このようにして垂直信号線ＶＳＬに出現した電圧は、受光部３３０Ｒの信号レベルの画素信号（以下、単に信号レベルという）として、カラムＡＤＣ２２０における当該垂直信号線ＶＳＬに接続されたＡＤＣ２３０で読み出されて、デジタル値に変換される。
信号処理部２１２は、以上のようにして読み出されたリセットレベルと信号レベルとの差分を、光電変換素子３３３の受光量に応じた正味の画素信号として求めるＣＤＳ処理を実行する。
つづいて、受光部３３０Ｒの信号レベルを読み出した後のタイミングＴ４において、駆動回路２１１は、同じく読出し対象の画素ブロック３１０における例えば受光部３３０Ｇｒの転送トランジスタ３３１のゲートに、一定パルス期間の転送信号ＴＲＧ−Ｇｒを印加する。これにより、受光部３３０Ｇｒの光電変換素子３３３で発生した電荷が画素信号生成部３２０における浮遊拡散層３２４へ転送されて、浮遊拡散層３２４に蓄積された電荷に応じた電圧が垂直信号線ＶＳＬに出現する。そして、垂直信号線ＶＳＬに出現した電圧が、受光部３３０Ｇｒの信号レベルとしてカラムＡＤＣ２２０のＡＤＣ２３０で読み出されて、デジタル値に変換される。
以降、同様にして、読出し対象の画素ブロック３１０における受光部３３０Ｇｂ及び３３０Ｂの信号レベルがカラムＡＤＣ２２０のＡＤＣ２３０で読み出されて、デジタル値に変換される（タイミングＴ５及びＴ６）。
その後、読出し対象の画素ブロック３１０における全ての受光部３３０からの信号レベルの読出しが完了すると、駆動回路２１１は、画素アレイ部３００における全ての受光部３３０のＯＦＧトランジスタ３３２のゲートに印加する制御信号ＯＦＧ−Ｒ、ＯＦＧ−Ｇｒ、ＯＦＧ−Ｇｂ及びＯＦＧ−Ｂをハイレベルに立ち上げることで、各受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂから各アドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂへ、各受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂの光電変換素子３３３で発生した電荷に基づく光電流を供給する。
２．１１．２ フローチャート
次に、固体撮像装置２００の動作の一例をフローチャートを用いて説明する。図１７は、第１の実施形態に係る固体撮像装置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、アドレスイベントを検出するための所定のアプリケーションが実行されたときに開始される。
図１７に示すように、本動作では、まず、画素アレイ部３００における画素ブロック３１０それぞれが、アドレスイベントの発火の有無を検出する（ステップＳ９０１）。そして、駆動回路２１１が、いずれかの画素ブロック３１０においてアドレスイベントの発火が検出されたか否かを判断する（ステップＳ９０２）。
アドレスイベントの発火が検出されていない場合（ステップＳ９０２のＮＯ）、本動作は、ステップＳ９０４へ進む。一方、アドレスイベントの発火が検出された場合（ステップＳ９０２のＹＥＳ）、駆動回路２１１は、アドレスイベントの発火が検出された画素ブロック３１０に属する単位画素に対して、画素信号ＳＩＧの読出しを順次実行することで、この読出し対象の画素ブロック３１０に属する各単位画素から順次、画素信号ＳＩＧを読み出し（ステップＳ９０３）、ステップＳ９０４へ進む。
ステップＳ９０４では、本動作を終了するか否かが判断される。終了しない場合（ステップＳ９０４のＮＯ）、本動作がステップＳ９０１へリターンし、以降の動作が繰り返される。一方、終了する場合（ステップＳ９０４のＹＥＳ）、本動作が終了する。
２．１２ 作用・効果
以上のように、第１の実施形態では、色彩を再構成するために必要となる波長成分を受光する複数（Ｎ個）の単位画素の集合（画素ブロック３１０）をアドレスイベントの発火の有無を検出する単位（画素ブロック単位）とし、画素ブロック単位でアドレスイベントの発火が検出された場合には、画素ブロック単位で画素信号ＳＩＧが読み出されるように構成されている。これにより、ある波長成分の単位画素でアドレスイベントが発火した際には、色彩の再構成に必要となる全ての波長成分の画素信号ＳＩＧが同期して読み出されるため、正しい色彩を再構成することが可能となる。その結果、正しく色彩が再構成されたカラー画像を取得できるイベントドリブン型の固体撮像装置及び撮像装置を実現することが可能となる。
３．第２の実施形態
次に、本開示の第２の実施形態に係る固体撮像装置及び撮像装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成、動作及び効果については、それらを引用することで、重複する説明を省略する。
上述した第１の実施形態では、個々の受光部３３０に対して個別のアドレスイベント検出部４００が設けられ、同一の画素ブロック３１０に属するアドレスイベント検出部４００の出力が統合部１５０で統合されることで、画素ブロック単位でリクエストがアービタ２１３に入力されるように構成されていた。これに対し、第２の実施形態では、同一の画素ブロックに属する全ての受光部３３０に対して共通のアドレスイベント検出部４００を設けた場合について、例を挙げて説明する。
第２の実施形態において、撮像装置の構成例、固体撮像装置の構成例、固体撮像装置の積層構成例、固体撮像装置の機能構成例、画素アレイ部の構成例及び画素ブロックの例は、例えば、第１の実施形態において図１から図８を用いて説明したそれらと同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。ただし、本実施形態では、説明の都合上、画素ブロックの符号を５１０とする。
３．１ アドレスイベントの発火検出
本実施形態では、上述したように、同一の画素ブロック５１０に属する全ての受光部３３０に対して共通のアドレスイベント検出部４００が設けられる。したがって、本実施形態では、アドレスイベントの発火が画素ブロック５１０ごとに検出され、アドレスイベントの発火が検出された画素ブロック５１０に属する全ての単位画素から画素信号ＳＩＧが読み出される。なお、以下の説明では、簡略化のため、カラーフィルタ配列としてベイヤー配列を採用し、その単位パターンを構成する２×２画素の計４つの受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂで各画素ブロック５１０（画素ブロック３１０Ａに相当）を構成した場合について例を挙げる。
図１８及び図１９は、本実施形態に係るアドレスイベントを検出する構成の一例を示す模式図である。図１８に示すように、画素ブロック５１０を構成する複数の受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂそれぞれは、例えば、第１の実施形態において図９を用いて説明した構成と同様の構成を備えている。一方、本実施形態では、複数の受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂに対して共通のアドレスイベント検出部４００が設けられている。
図１８及び図１９に示すように、受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂそれぞれから出力される光電流は、統合部２５０で統合されて、共通のアドレスイベント検出部４００に入力される。アドレスイベント検出部４００は、同じ画素ブロック５１０に属する受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂから入力された光電流の総和又は総和の変化量が所定の閾値を超えた場合、画素信号ＳＩＧの読出しを要求するリクエストをアービタ２１３へ出力する。このように、本実施形態では、画素ブロック５１０を構成する受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂが出力する光電流の総和又は総和の変化量が所定の閾値を超えた場合には、当該画素ブロック５１０に属する４つの単位画素それぞれから画素信号ＳＩＧを読み出すためのリクエストが、アービタ２１３に入力される。
３．２ 画素ブロックの構成例
つづいて、画素ブロックの構成例について説明する。図２０は、第２の実施形態に係る画素ブロックの概略構成例を示す回路図である。図２０に示すように、本実施形態に係る画素ブロック５１０では、第１の実施形態において図１１を用いて説明した画素ブロック３１０と同様の構成において、各受光部に対して一対一に設けられた複数のアドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ及び４００Ｂが、１つの共通のアドレスイベント検出部４００に置き換えられている。また、各受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂの出力は、統合部２５０で統合されて、アドレスイベント検出部４００に入力されている。
受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂそれぞれにおいて、ＯＦＧトランジスタ３３２は、制御信号ＯＦＧに従って、光電変換素子３３３で生成された電気信号を出力する。受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂから出力された電気信号（光電流）は、統合部２５０で統合されて、アドレスイベント検出部４００に供給される。
アドレスイベント検出部４００は、統合された電気信号に基づいてアドレスイベントの発火を検出すると、リクエストをアービタ２１３へ出力する。これにより、画素ブロック単位のリクエストがアービタ２１３に入力される。
アービタ２１３は、画素ブロック単位のリクエストが入力されると、それぞれの画素ブロック５１０からのリクエストを調停し、この調停結果に基づいて、リクエストを発行した画素ブロック５１０に所定の応答を送信する。この応答を受け取った画素ブロック５１０は、アドレスイベントの発火の有無を示す検出信号（アドレスイベントの検出信号）を駆動回路２１１及び信号処理部２１２に供給する。
駆動回路２１１は、アドレスイベントの検出信号の供給元である画素ブロック５１０に属する全ての受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０ＢにおけるＯＦＧトランジスタ３３２をオフ状態とする。これにより、当該画素ブロック５１０における受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂそれぞれから対応するアドレスイベント検出部４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ又は４００Ｂへの光電流の供給が停止する。
次いで、駆動回路２１１は、転送信号ＴＲＧにより、当該画素ブロック３１０に属する全ての受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂにおける転送トランジスタ３３１を順に駆動する。これにより、当該画素ブロック５１０の全ての受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂから画素信号生成部３２０の浮遊拡散層３２４へ、光電変換素子３３３に蓄積された電荷が順に転送される。そして、画素信号生成部３２０から、当該画素ブロック５１０内の複数の単位画素それぞれの画素信号ＳＩＧが順に出力される。
その他の構成は、第１の実施形態において図１１を用いて説明した画素ブロック３１０と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。また、本実施形態において、アドレスイベント検出部の構成例、電流電圧変換部の構成例、減算器及び量子化器の構成例及びカラムＡＤＣの構成例は、例えば、第１の実施形態において、図１２から図１５を用いて説明したそれらと同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
３．３ 固体撮像装置の動作例
つづいて、本実施形態に係る固体撮像装置２００の動作について説明する。本実施形態に係る固体撮像装置２００の動作例は、例えば、第１の実施形態において図１６及び図１７を用いて説明した動作例と同様であってよい。ただし、本実施形態では、制御信号ＯＦＧ−Ｒ、ＯＦＧ−Ｇｒ、ＯＦＧ−Ｇｂ及びＯＦＧ−Ｂがハイレベルである期間中（図１６のタイミングＴ０〜Ｔ２参照）、アドレスイベント検出部４００には、受光部３３０Ｒ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ及び３３０Ｂから出力されて統合部２５０で統合された光電流が入力される。したがって、本実施形態において、アドレスイベント検出部４００は、統合された光電流に基づき、画素ブロック単位でアドレスイベントの発火の有無を検出し、アドレスイベントの発火を検出した場合、アービタ２１３にリクエストを送信する。そして、アービタ２１３から所定の応答を受け取ると、アドレスイベント検出部４００は、例えば、タイミングＴ１〜Ｔ２の期間、駆動回路２１１及び信号処理部２１２に入力する検出信号をハイレベルに立ち上げる。
その他の動作は、第１の実施形態において図１６及び図１７を用いて説明した動作と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
３．４ 作用・効果
以上のように、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、色彩を再構成するために必要となる波長成分を受光する複数（Ｎ個）の単位画素の集合（画素ブロック３１０）をアドレスイベントの発火の有無を検出する単位（画素ブロック単位）とし、画素ブロック単位でアドレスイベントの発火が検出された場合には、画素ブロック単位で画素信号ＳＩＧが読み出されるように構成されている。これにより、ある波長成分の単位画素でアドレスイベントが発火した際には、色彩の再構成に必要となる全ての波長成分の画素信号ＳＩＧが同期して読み出されるため、正しい色彩を再構成することが可能となる。その結果、正しく色彩が再構成されたカラー画像を取得できるイベントドリブン型の固体撮像装置及び撮像装置を実現することが可能となる。
また、第２の実施形態では、受光部３３０に対して一対一に設けられたアドレスイベント検出部４００に代えて、画素ブロック５１０に対して一対一に設けられたアドレスイベント検出部４００を備える。このように、同じ画素ブロック５１０に属する複数の受光部３３０で１つのアドレスイベント検出部４００を共有した構成とすることで、受光部３３０に対して個別のアドレスイベント検出部４００を設けた場合と比較して、回路規模を削減することが可能となる。
その他の構成、動作及び効果は、上述した実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
４．第３の実施形態
次に、本開示の第３の実施形態に係る固体撮像装置及び撮像装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成、動作及び効果については、それらを引用することで、重複する説明を省略する。
上述した実施形態では、正しい色彩を再構成することを目的として、各画素ブロック３１０／５１０を、色彩を再構成するために必要となる波長成分を受光する単位画素の組合せで構成した場合について、例を挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、正しい偏光情報を再構成することを目的とした場合について、例を挙げて説明する。
なお、偏光情報とは、入射光の偏光に関する情報であり、例えば、直線偏光や円偏光や楕円偏光やランダム偏光などの偏光状態に関する情報や、直線偏光である場合にはその偏光方向に関する情報や、楕円偏光である場合にはその長軸又は短軸の方向に関する情報などであってよい。
第３の実施形態において、撮像装置の構成例、固体撮像装置の構成例、固体撮像装置の積層構成例、固体撮像装置の機能構成例及び画素アレイ部の構成例、並びに、アドレスイベント検出部の構成例、電流電圧変換部の構成例、減算器及び量子化器の構成例及びカラムＡＤＣの構成例は、例えば、第１の実施形態において図１から図４並びに図１２から図１５を用いて説明したそれらと同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
また、第３の実施形態において、アドレスイベントの発火検出及び画素ブロックの構成例は、例えば、第１の実施形態において図９及び図１０並びに図１１、又は、第２の実施形態において図１８及び図１９並びに図２０を用いて説明したそれらと同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
さらに、第３の実施形態に係る固体撮像装置２００の動作例は、例えば、第１又は第２の実施形態において図１６及び図１７を用いて説明した動作と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
ただし、本実施形態では、説明の都合上、画素ブロックの符号を６１０とする。また、本実施形態では、後述する理由から、１つの画素ブロック６１０に属する受光部３３０の数を３つとする。
４．１ 画素ブロックの例
本実施形態に係る画素ブロック６１０は、例えば、偏光情報を再構成するために必要となる偏光成分を受光する単位画素の組合せで構成される。偏光情報は、例えば、正弦曲線のフィッティングによって求めることができる。そのため、偏光情報を再構成するためには、偏光軸の光軸を中心とした回転角が異なる少なくとも３つの偏光子を用いて入射光を観測する必要がある。
そこで本実施形態では、図２１に例示する画素ブロック６１０のように、例えば、偏光軸の光軸を中心とした回転角が異なる３種類の偏光子６１４Ｈ、６１４Ｖ及び６１４Ｓを使用し、この３種類の偏光子６１４Ｈ、６１４Ｖ及び６１４Ｓを、２次元格子状に配列する複数の受光部３３０に対して所定の繰返しパターンで配置する。そして本実施形態では、繰返しパターンそれぞれ、すなわち、３種類の偏光子６１４Ｈ、６１４Ｖ及び６１４Ｓをそれぞれ１つずつ含む３つの単位画素の集合を、１つの画素ブロック６１０としてグループ化する。なお、説明の簡略化のため、図２１では、画素信号生成部３２０とアドレスイベント検出部４００とが省略されている。
図２１に示す構成において、偏光子６１４Ｈは、例えば、偏光軸が受光部３３０の行方向と平行になるように設けられた偏光子である。したがって、偏光子６１４Ｈと受光部３３０とが組み合わされてなる受光部６３０Ｈは、受光部３３０の行方向と平行な偏光成分を受光して、その受光量に応じた電荷を発生させる。また、偏光子６１４Ｖは、例えば、偏光軸が受光部３３０の列方向と平行になるように設けられた偏光子である。したがって、偏光子６１４Ｖと受光部３３０とが組み合わされてなる受光部６３０Ｖは、受光部３３０の行方向と平行な偏光成分を受光して、その受光量に応じた電荷を発生させる。さらに偏光子６１４Ｓは、例えば、偏光軸が受光部３３０の行方向及び列方向に対して所定の傾きで傾くように設けられた偏光子である。したがって、偏光子６１４Ｓと受光部３３０とが組み合わされてなる受光部６３０Ｓは、受光部３３０の行方向及び列方向に対して所定の傾きで傾いている偏光成分を受光して、その受光量に応じた電荷を発生させる。
なお、図２１では、行方向に順番に配列する３つの偏光子６１４Ｈ、６１４Ｖ及び６１４Ｓに基づいて各画素ブロック６１０をグループ化した場合を例示したが、これに限定されず、例えば、３つの偏光子６１４Ｈ、６１４Ｖ及び６１４Ｓのうちの２つが行方向に配置され、残りの１つが他の２つのうちの１つに対して列方向に配置されたパターンに基づいて、各画素ブロック６１０をグループ化してもよい。
４．２ 作用・効果
以上のように、第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態で使用した波長選択素子（カラーフィルタ３１４Ｒ、３１４Ｇｒ、３１４Ｇｂ、３１４Ｂ等）に代えて、偏光軸の光軸を中心とした回転角が異なる少なくとも３つの偏光子６１４Ｈ、６１４Ｖ及び６１４Ｓが受光部３３０に対して設けられ、これら偏光子６１４Ｈ、６１４Ｖ及び６１４Ｓをそれぞれ少なくとも１つずつ含む単位画素の集合が、１つの画素ブロック６１０としてグループ化された構成を備える。これにより、上述した実施形態と同様に、画素ブロック単位でアドレスイベントの発火が検出された場合には、画素ブロック単位で画素信号ＳＩＧが読み出されるため、ある偏光成分の単位画素でアドレスイベントが発火した際には、偏光情報の再構成に必要となる少なくとも３つの偏光成分の画素信号ＳＩＧが同期して読み出される。それにより、画素ブロック単位で読み出された画素信号ＳＩＧに基づいて、正しい偏光情報を再構成することが可能となる。その結果、入射光が自然光であるか否かや、物体や水面等で反射した反射光であるか否かや、光源からの光がどのような偏光状態であるかなどの情報が含まれる画像データを取得することができるイベントドリブン型の固体撮像装置及び撮像装置を実現することが可能となる。
その他の構成、動作及び効果は、上述した実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
５．第４の実施形態
上述した第３の実施形態では、偏光軸の光軸を中心とした回転角が異なる３種類の偏光子６１４Ｈ、６１４Ｖ及び６１４Ｓを２次元格子状に配列する複数の受光部３３０に対して所定の繰返しパターンで配置し、繰返しパターンそれぞれ、すなわち、３種類の偏光子６１４Ｈ、６１４Ｖ及び６１４Ｓをそれぞれ１つずつ含む３つの単位画素の集合を、１つの画素ブロック６１０としてグループ化する場合を例示した。それに対し、第４の実施形態では、４種類の偏光子を２次元格子状に配列する複数の受光部３３０に対して所定の繰返しパターンで配置し、この繰返しパターンそれぞれ、すなわち、４種類の偏光子をそれぞれ１つずつ含む４つの単位画素の集合を、１つの画素ブロックとしてグループ化する。
第４の実施形態において、撮像装置の構成例、固体撮像装置の構成例、固体撮像装置の積層構成例、固体撮像装置の機能構成例及び画素アレイ部の構成例、アドレスイベントの発火検出、画素ブロックの構成例、アドレスイベント検出部の構成例、電流電圧変換部の構成例、減算器及び量子化器の構成例及びカラムＡＤＣの構成例、並びに、固体撮像装置２００の動作例は、例えば、第３の実施形態に係るそれらと同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。ただし、本実施形態では、説明の都合上、画素ブロックの符号を７１０とする。
５．１ 画素ブロックの例
図２２は、第４の実施形態に係る画素ブロックの例を示す模式図である。なお、説明の簡略化のため、図２２では、画素信号生成部３２０とアドレスイベント検出部４００とが省略されている。
図２２に示すように、本実施形態に係る画素ブロック７１０は、偏光軸が受光部３３０の行方向と平行になるように設けられた偏光子６１４Ｈ１及び６１４Ｈ２と、偏光軸が受光部３３０の列方向と平行になるように設けられた偏光子６１４Ｖ１及び６１４Ｖ２とが所定の配列で配置された構成を備える。
偏光子６１４Ｈ１と受光部３３０とが組み合わされてなる受光部６３０Ｈ１は、受光部３３０の行方向と平行な偏光成分を受光して、その受光量に応じた電荷を発生させる。偏光子６１４Ｈ２と受光部３３０とが組み合わされてなる受光部６３０Ｈ２は、受光部３３０の行方向と平行な偏光成分を受光して、その受光量に応じた電荷を発生させる。偏光子６１４Ｖ１と受光部３３０とが組み合わされてなる受光部６３０Ｖ１は、受光部３３０の行方向と平行な偏光成分を受光して、その受光量に応じた電荷を発生させる。偏光子６１４Ｖ２と受光部３３０とが組み合わされてなる受光部６３０Ｖ２は、受光部３３０の行方向と平行な偏光成分を受光して、その受光量に応じた電荷を発生させる。
なお、偏光子６１４Ｈ１の偏光軸と偏光子６１４Ｈ２の偏光軸とは、平行であってもよいし、所定の角度で傾いていてもよい。同様に、偏光子６１４Ｖ１の偏光軸と偏光子６１４Ｖ２の偏光軸とは、平行であってもよいし、所定の角度で傾いていてもよい。ただし、偏光子６１４Ｈ１の偏光軸と偏光子６１４Ｈ２の偏光軸とが平行である場合は、偏光子６１４Ｖ１の偏光軸と偏光子６１４Ｖ２の偏光軸とが所定の角度で傾いており、偏光子６１４Ｖ１の偏光軸と偏光子６１４Ｖ２の偏光軸とが平行である場合は、偏光子６１４Ｈ１の偏光軸と偏光子６１４Ｈ２の偏光軸とが所定の角度で傾いているものとする。
５．２ 作用・効果
このように、偏光情報の再構成に使用する単位画素の数を４つとした場合でも、第３の実施形態と同様に、ある偏光成分の単位画素でアドレスイベントが発火した際には、偏光情報の再構成に必要となる少なくとも３つの偏光成分の画素信号ＳＩＧが同期して読み出されるため、画素ブロック単位で読み出された画素信号ＳＩＧに基づいて、正しい偏光情報を再構成することが可能となる。その結果、入射光が自然光であるか否かや、物体や水面等で反射した反射光であるか否かや、光源からの光がどのような偏光状態であるかなどの情報が含まれる画像データを取得することができるイベントドリブン型の固体撮像装置及び撮像装置を実現することが可能となる。
その他の構成、動作及び効果は、上述した実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
６．第５の実施形態
第１又は第２の実施形態で例示した波長選択素子と、第３又は第４の実施形態で例示した偏光子とは、組み合わせることが可能である。すなわち、色彩を再構成するために必要となる波長成分ごとに、偏光情報を再構成するために必要となる偏光成分を取得するように構成することも可能である。それにより、入射光が自然光であるか否かや、物体や水面等で反射した反射光であるか否かや、光源からの光がどのような偏光状態であるかなどの情報が含まれるとともに、色彩が正しく再構成されたカラー画像を取得することが可能となる。
第５の実施形態において、撮像装置の構成例、固体撮像装置の構成例、固体撮像装置の積層構成例、固体撮像装置の機能構成例及び画素アレイ部の構成例、アドレスイベントの発火検出、画素ブロックの構成例、アドレスイベント検出部の構成例、電流電圧変換部の構成例、減算器及び量子化器の構成例及びカラムＡＤＣの構成例、並びに、固体撮像装置２００の動作例は、例えば、第３の実施形態に係るそれらと同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。ただし、本実施形態では、説明の都合上、画素ブロックの符号を８１０とする。
また、以下の説明では、カラーフィルタ配列としてベイヤー配列を採用し、このベイヤー配列に第４の実施形態において例示した偏光子６１４Ｈ１、６１４Ｖ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２を組み合わせた場合について例示する。ただし、これに限定されず、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列やクワッドベイヤー配列などのその他のカラーフィルタ配列に対して第３の実施形態で例示した偏光子６１４Ｈ、６１４Ｖ及び６１４Ｓや、第４の実施形態で例示した偏光子６１４Ｈ１、６１４Ｖ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２等を組み合わせることも可能である。
６．１ 画素ブロックの例
図２３は、第５の実施形態に係る画素ブロックの例を示す模式図である。なお、説明の簡略化のため、図２３では、受光部３３０と画素信号生成部３２０とアドレスイベント検出部４００とが省略されている。
図２３に示すように、本実施形態に係る画素ブロック８１０は、赤（Ｒ）色のカラーフィルタ３１４Ｒと、緑（Ｇｒ）色のカラーフィルタ３１４Ｇｒと、緑（Ｇｂ）色のカラーフィルタ３１４Ｇｂと、青（Ｂ）色のカラーフィルタ３１４Ｂとの２×２画素で構成されたベイヤー配列の単位パターン８２０Ａに対して、偏光子６１４Ｈ１、６１４Ｖ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２がそれぞれ組み合わされた構成を備える。
より具体的には、例えば、図２３中、左上の画素グループ８３０Ｈ１では、単位パターン８１０Ａと、偏光子群８４０Ｈ１とが組み合わされている。偏光子群８４０Ｈ１は、単位パターン８１０Ａに含まれるカラーフィルタ３１４Ｒ、３１４Ｇｒ、３１４Ｇｂ及び３１４Ｂそれぞれに一対一で対応する計４つの偏光子６１４Ｈ１で構成されている。
同様に、右上の画素グループ８３０Ｖ１では、単位パターン８１０Ａに対して、カラーフィルタ３１４Ｒ、３１４Ｇｒ、３１４Ｇｂ及び３１４Ｂそれぞれに一対一で対応する計４つの偏光子６１４Ｖ１で構成された偏光子群８４０Ｖ１が組み合わされている。また、左下の画素グループ８３０Ｖ２では、単位パターン８１０Ａに対して、カラーフィルタ３１４Ｒ、３１４Ｇｒ、３１４Ｇｂ及び３１４Ｂそれぞれに一対一で対応する計４つの偏光子６１４Ｖ２で構成された偏光子群８４０Ｖ２が組み合わされている。さらに、右下の画素グループ８３０Ｈ２では、単位パターン８１０Ａに対して、カラーフィルタ３１４Ｒ、３１４Ｇｒ、３１４Ｇｂ及び３１４Ｂそれぞれに一対一で対応する計４つの偏光子６１４Ｈ２で構成された偏光子群８４０Ｈ２が組み合わされている。
このように、本実施形態に係る画素ブロック８１０は、単位パターン８２０Ａを構成するカラーフィルタ３１４Ｒ、３１４Ｇｒ、３１４Ｇｂ及び３１４Ｂの数（４つ）と、これらに組み合わせる偏光子６１４Ｈ１、６１４Ｖ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２の種類の数（４つ）とを掛け合わせた数（１６つ）の単位画素で構成されている。
６．２ 変形例１
図２４は、第５の実施形態の変形例１に係る画素ブロックの例を示す模式図である。図２３では、単位パターン８２０Ａを構成するカラーフィルタ３１４Ｒ、３１４Ｇｒ、３１４Ｇｂ及び３１４Ｂそれぞれに対して一対一で偏光子６１４Ｈ１、６１４Ｖ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２を組み合わせた場合を例示したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、図２４に例示する画素ブロック９１０のように、４つの単位パターン８２０Ａそれぞれに組み合わせる偏光子群８４０Ｈ１、８４０Ｖ１、８４０Ｖ２及び８４０Ｈ２を、それぞれ１つの偏光子９１４Ｈ１、９１４Ｖ１、９１４Ｖ２又は９１４Ｈ２で構成することも可能である。
６．３ 変形例２
また、図２５は、第５の実施形態の変形例２に係る画素ブロックの例を示す模式図である。変形例２では、カラーフィルタ配列としてＸ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列を採用した場合の画素ブロック１２１０を例示する。なお、本説明では、明確化のため、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列に対して組み合わせる偏光子を、第４の実施形態で例示した偏光子６１４Ｈ１、６１４Ｖ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２とする。また、図２５では、説明の簡略化のため、受光部３３０と画素信号生成部３２０とアドレスイベント検出部４００とが省略されている。
図２５に示すように、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列をベースとした画素ブロック１２１０は、例えば、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列の単位パターン１２２０Ａに対して９つの偏光子６１４Ｈ１よりなる偏光子群１２４０Ｈ１が組み合わされた画素グループ１２３０Ｈ１と、単位パターン１２２０Ａに対して９つの偏光子６１４Ｖ１よりなる偏光子群１２４０Ｖ１が組み合わされた画素グループ１２３０Ｖ１と、単位パターン１２２０Ａに対して９つの偏光子６１４Ｖ２よりなる偏光子群１２４０Ｖ２が組み合わされた画素グループ１２３０Ｖ２と、単位パターン１２２０Ａに対して９つの偏光子６１４Ｈ２よりなる偏光子群１２４０Ｈ２が組み合わされた画素グループ１２３０Ｈ２とで構成される。
６．４ 作用・効果
以上のように、第１又は第２の実施形態で例示した波長選択素子と、第３又は第４の実施形態で例示した偏光子とを組み合わせることで、入射光が自然光であるか否かや、物体や水面等で反射した反射光であるか否かや、光源からの光がどのような偏光状態であるかなどの情報が含まれるとともに、色彩が正しく再構成されたカラー画像を取得することができるイベントドリブン型の固体撮像装置及び撮像装置を実現することが可能となる。
その他の構成、動作及び効果は、上述した実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
７．第６の実施形態
上述の第５の実施形態では、カラーフィルタに対し、その配列を変更せずに、偏光子を組み合わせた場合を例示した。これに対し、第６の実施形態では、例えば、偏光子に対し、その繰返しパターンを変更せずに、カラーフィルタを組み合わせる場合について、例を挙げて説明する。
なお、以下の説明では、カラーフィルタ配列としてベイヤー配列を採用し、このベイヤー配列に第４の実施形態において例示した偏光子６１４Ｈ１、６１４Ｖ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２を組み合わせた場合について例示する。ただし、これに限定されず、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列やクワッドベイヤー配列などのその他のカラーフィルタ配列に対して第３の実施形態で例示した偏光子６１４Ｈ、６１４Ｖ及び６１４Ｓや、第４の実施形態で例示した偏光子６１４Ｈ１、６１４Ｖ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２等を組み合わせることも可能である。
７．１ 画素ブロックの例
図２６は、第６の実施形態に係る画素ブロックの例を示す模式図である。なお、説明の簡略化のため、図２６では、受光部３３０と画素信号生成部３２０とアドレスイベント検出部４００とが省略されている。
図２６に示すように、本実施形態に係る画素ブロック１０１０は、ベイヤー配列の単位パターンを構成するカラーフィルタ３１４Ｒ、３１４Ｇｒ、３１４Ｇｂ及び３１４Ｂが、それぞれ４つに分割された構成を有する。なお、ベイヤー配列の単位パターンを構成する各カラーフィルタ３１４Ｒ、３１４Ｇｒ、３１４Ｇｂ及び３１４Ｂを４つに分割した構成は、例えば、図７に例示したクアッドベイヤー配列と同様のカラーフィルタ配列となる。
図２６中、例えば、ベイヤー配列の単位パターンにおける赤（Ｒ）色のカラーフィルタに対応する左上の画素グループ１０３０Ｒでは、２×２画素の計４つの赤（Ｒ）色のカラーフィルタ３１４Ｒで構成されたカラーフィルタ群１０２０Ｒに対して、それぞれカラーフィルタ３１４Ｒに一対一で対応する４つの偏光子６１４Ｈ１、６１４ｌＶ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２で構成された偏光子群１０４０Ａが組み合わされている。この偏光子群１０４０Ａにおける偏光子６１４Ｈ１、６１４ｌＶ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２の配列（繰返しパターン）は、例えば、上述の第４の実施形態と同様であってよい。
同様に、ベイヤー配列の単位パターンにおける緑（Ｇｒ）色のカラーフィルタに対応する右上の画素グループ１０３０Ｇｒでは、２×２画素の計４つの緑（Ｇｒ）色のカラーフィルタ３１４Ｇｒで構成されたカラーフィルタ群１０２０Ｇｒに対して偏光子群１０４０Ａが組み合わされている。また、ベイヤー配列の単位パターンにおける緑（Ｇｂ）色のカラーフィルタに対応する左下の画素グループ１０３０Ｇｂでは、２×２画素の計４つの緑（Ｇｂ）色のカラーフィルタ３１４Ｇｂで構成されたカラーフィルタ群１０２０Ｇｂに対して偏光子群１０４０Ａが組み合わされている。さらに、ベイヤー配列の単位パターンにおける青（Ｂ）色のカラーフィルタに対応する右下の画素グループ１０３０Ｂでは、２×２画素の計４つの青（Ｂ）色のカラーフィルタ３１４Ｂで構成されたカラーフィルタ群１０２０Ｂに対して偏光子群１０４０Ａが組み合わされている。
７．２ 変形例１
図２７は、第６の実施形態の変形例１に係る画素ブロックの例を示す模式図である。図２６では、所定のカラーフィルタ配列（例えば、ベイヤー配列）で配列した各カラーフィルタを、それらに組み合わせる偏光子の数に分割した場合を例示したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、図２７に例示する画素ブロック１１１０のように、各カラーフィルタ３１４Ｒ、３１４Ｇｒ、３１４Ｇｂ及び３１４Ｂを分割せずにそのサイズを変更して、各カラーフィルタ３１４Ｒ、３１４Ｇｒ、３１４Ｇｂ及び３１４Ｂに対して偏光子群１０４０Ａを組み合わせた構成とすることも可能である。
７．３ 変形例２
また、図２８は、第６の実施形態の変形例２に係る画素ブロックの例を示す模式図である。変形例２では、カラーフィルタ配列としてＸ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列を採用した場合の画素ブロック１３１０を例示する。なお、本説明では、明確化のため、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列に対して組み合わせる偏光子を、第４の実施形態で例示した偏光子６１４Ｈ１、６１４Ｖ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２とする。また、図２８では、説明の簡略化のため、受光部３３０と画素信号生成部３２０とアドレスイベント検出部４００とが省略されている。
図２８に示すように、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列をベースとした画素ブロック１３１０は、例えば、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列の単位パターン１２２０Ａにおける各カラーフィルタ３１４Ｒ、３１４Ｇ及び３１４Ｂが、それらに組み合わせる偏光子６１４Ｈ１、６１４Ｖ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２の数（４つ）に分割された構成を有する。
したがって、図２８中、例えば、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列の単位パターンにおける緑（Ｇ）色のカラーフィルタに対応する左上と右上と中中と左下と右下との画素グループ１３３０Ｇ１、１３３０Ｇ２、１３３０Ｇ３、１３３０Ｇ４及び１３３０Ｇ５それぞれでは、２×２画素のカラーフィルタ３１４Ｇで構成されたカラーフィルタ群１３２０Ｇに対して、それぞれカラーフィルタ３１４Ｇに一対一で対応する４つの偏光子６１４Ｈ１、６１４ｌＶ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２で構成された偏光子群１０４０Ａが組み合わされている。
同様に、単位パターンにおける青（Ｂ）色のカラーフィルタに対応する中上と中下との画素グループ１３３０Ｂ１及び１３３０Ｂ２それぞれでは、２×２画素の計４つの青（Ｂ）色のカラーフィルタ３１４Ｂで構成されたカラーフィルタ群１３２０Ｂに対して偏光子群１０４０Ａが組み合わされている。また、単位パターンにおける赤（Ｒ）色のカラーフィルタに対応する中左と中右の画素グループ１３３０Ｒ１及び１３３０Ｒ２それぞれでは、２×２画素の計４つの赤（Ｒ）色のカラーフィルタ３１４Ｒで構成されたカラーフィルタ群１３２０Ｒに対して偏光子群１０４０Ａが組み合わされている。
７．４ 作用・効果
このように、偏光子に対し、その繰返しパターンを変更せずに、カラーフィルタを組み合わせた場合でも、第５の実施形態と同様に、入射光が自然光であるか否かや、物体や水面等で反射した反射光であるか否かや、光源からの光がどのような偏光状態であるかなどの情報が含まれるとともに、色彩が正しく再構成されたカラー画像を取得することができるイベントドリブン型の固体撮像装置及び撮像装置を実現することが可能となる。
その他の構成、動作及び効果は、上述した実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
８．第７の実施形態
また、第３又は第４の実施形態で例示したような偏光子は、例えば、第１の実施形態で図８を用いて例示した、１つの画素エリア３３０Ｇ／Ｂ／Ｒに受光部３３０Ｇ、３３０Ｂ及び３３０Ｒが設けられた構造の画素ブロック３１０Ｄに対しても、組み合わせることが可能である。
図２９は、第６の実施形態に係る画素ブロックの例を示す模式図である。なお、説明の簡略化のため、図２９では、受光部３３０と画素信号生成部３２０とアドレスイベント検出部４００とが省略されている。
図２９に示すように、１つの画素エリア３３０Ｇ／Ｂ／Ｒに、色彩の再構成に必要となる波長成分を受光する受光部３３０Ｇ、３３０Ｂ及び３３０Ｒが集約されている場合、画素ブロック１４１０にグループ化する受光部３３０Ｇ／Ｂ／Ｒの数は、繰返しパターンを構成する偏光子の数によって決定される。したがって、例えば、図２９に例示するように、第４の実施形態で例示した偏光子６１４Ｈ１、６１４Ｖ１、６１４Ｖ２及び６１４Ｈ２を組み合わせる場合、画素ブロック１４１０にグループ化する受光部３３０Ｇ／Ｂ／Ｒの数は、４つとなる。
８．１ 作用・効果
以上のように、１つの画素エリア３３０Ｇ／Ｂ／Ｒに色彩の再構成に必要となる波長成分を受光する受光部３３０Ｇ、３３０Ｂ及び３３０Ｒが集約されている場合でも、例えば、第３又は第４の実施形態で例示した偏光子とを組み合わせることで、入射光が自然光であるか否かや、物体や水面等で反射した反射光であるか否かや、光源からの光がどのような偏光状態であるかなどの情報が含まれるとともに、色彩が正しく再構成されたカラー画像を取得することができるイベントドリブン型の固体撮像装置及び撮像装置を実現することが可能となる。
その他の構成、動作及び効果は、上述した実施形態と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
また、本明細書に記載された各実施形態における効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、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取ることができる。
（１）
各々が特定波長の光を受光して受光量に応じた電荷を発生させる複数の受光部と、
前記複数の受光部のうちの少なくとも１つで発生した電荷に基づく光電流を検出する検出部と、
前記複数の受光部それぞれで発生した電荷に基づく電圧信号を生成する生成部と、
前記検出部による前記光電流の検出結果に基づいて、前記複数の受光部のうちの少なくとも２つで発生した電荷それぞれに基づく電圧信号を前記生成部に生成させる駆動回路と、
を備える固体撮像装置。
（２）
前記検出部は、前記光電流の電流値又は当該電流値の変化量を検出する前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記複数の受光部は、少なくとも２つの受光部ごとの画素ブロックにグループ化され、
前記検出部は、前記画素ブロックごとに、当該画素ブロックに属する受光部のうちの前記少なくとも１つで発生した前記電荷に基づく前記光電流を検出し、
前記駆動回路は、前記検出部による前記画素ブロックごとの前記光電流の前記検出結果に基づいて、前記画素ブロックごとに、当該画素ブロックに属する前記受光部で発生した前記電荷それぞれに基づく前記電圧信号を前記生成部に生成させる
前記（１）又は（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記画素ブロックそれぞれに属する前記受光部は、互いに異なる前記特定波長の光を受光する前記（３）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記画素ブロックそれぞれは、入射光の色彩を再構成するために必要となる波長成分をそれぞれ受光する受光部の組合せで構成されている前記（４）に記載の固体撮像装置。
（６）
前記画素ブロックそれぞれは、赤色の波長成分を受光する第１受光部と、緑色の波長成分を受光する第２受光部と、青色の波長成分を受光する第３受光部とを含む前記（３）〜（５）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（７）
前記検出部は、前記複数の受光部ごとに設けられ、
前記画素ブロックごとに、当該画素ブロックに属する前記受光部に対して設けられた複数の前記検出部から出力された前記検出結果を統合する統合部をさらに備える
前記（３）〜（６）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（８）
前記検出部は、前記画素ブロックごとに設けられ、
前記画素ブロックごとに、当該画素ブロックそれぞれに属する前記受光部それぞれから出力された前記光電流を統合する統合部をさらに備え、
前記画素ブロックごとの前記検出部は、前記統合部を介して入力された前記光電流を検出する
前記（３）〜（６）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（９）
前記複数の受光部は、所定の配列に従って二次元格子状に配列する前記（３）〜（８）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（１０）
前記所定の配列は、ベイヤー配列、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列、及び、クワッドベイヤー配列のうちの何れかである前記（９）に記載の固体撮像装置。
（１１）
前記所定の配列は、入射光の色彩を再構成するために必要となる波長成分ごとの前記受光部が所定の配置で組み合わされてなる基本パターンが繰返し配置された構成を備え、
前記複数の受光部は、前記基本パターンごとに前記画素ブロックにグループ化されている
前記（９）又は（１０）に記載の固体撮像装置。
（１２）
前記複数の受光部それぞれは、
前記特定波長の光を受光して前記受光量に応じた前記電荷を発生させる光電変換素子と、
前記駆動回路からの制御に従い、前記光電変換素子に発生した電荷を前記光電流として前記検出部へ供給する第１トランジスタと、
を含む前記（１）〜（１１）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（１３）
前記複数の受光部それぞれは、前記駆動回路からの制御に従い、前記光電変換素子に発生した電荷を前記生成部へ転送する第２トランジスタをさらに含み、
前記生成部は、
前記複数の受光部のうちの何れかから前記第２トランジスタを介して転送された前記電荷を蓄積する浮遊拡散層と、
前記駆動回路からの制御に従い、前記浮遊拡散層に蓄積されている前記電荷を放出する第３トランジスタと、
前記浮遊拡散層に蓄積された前記電荷の電荷量に応じた前記電圧信号を所定の信号線に出現させる第４トランジスタと、
前記駆動回路からの制御に従い、前記第４トランジスタと前記所定の信号線との接続を切り替える第５トランジスタと、
を含む
前記（１２）に記載の固体撮像装置。
（１４）
前記複数の受光部それぞれは、
前記特定波長の光を受光して前記受光量に応じた前記電荷を発生させる光電変換素子と、
前記駆動回路からの制御に従い、前記光電変換素子に発生した電荷を前記光電流として前記検出部へ供給する第１トランジスタと、
前記駆動回路からの制御に従い、前記光電変換素子に発生した電荷を前記生成部へ転送する第２トランジスタをさらに含み、
前記生成部は、
前記複数の受光部のうちの何れかから前記第２トランジスタを介して転送された前記電荷を蓄積する浮遊拡散層と、
前記駆動回路からの制御に従い、前記浮遊拡散層に蓄積されている前記電荷を放出する第３トランジスタと、
前記浮遊拡散層に蓄積された前記電荷の電荷量に応じた前記電圧信号を所定の信号線に出現させる第４トランジスタと、
前記駆動回路からの制御に従い、前記第４トランジスタと前記所定の信号線との接続を切り替える第５トランジスタと、
を含み、
前記検出部は、前記光電流に基づいてイベントの発火の有無を検出し、
前記駆動回路は、前記複数の受光部それぞれの前記第１トランジスタをオン状態に制御している期間中に前記検出部が前記イベントの発火を検出した場合、前記イベントの発火が検出された画素ブロックに属する前記受光部それぞれの前記第１トランジスタをオフ状態に制御し、前記第５トランジスタをオン状態に制御するとともに、前記第３トランジスタを一定期間オン状態とし、その後、当該画素ブロックに属する受光部それぞれの第２トランジスタを所定の順番に従って一定期間オン状態に制御する
前記（３）〜（１１）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（１５）
前記所定の信号線に出現した前記電圧信号を電圧値に応じたデジタル値に変換する変換部をさらに備える前記（１３）又は（１４）に記載の固体撮像装置。
（１６）
前記複数の受光部それぞれは、
前記特定波長の光を受光して前記受光量に応じた前記電荷を発生させる光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射する前記光の波長を前記特定波長に制限する波長選択素子と、
を含む前記（１）〜（１５）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（１７）
前記複数の受光部それぞれに設けられた偏光子をさらに備える前記（１）〜（１６）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（１８）
前記複数の受光部それぞれに設けられた偏光子をさらに備え、
前記画素ブロックそれぞれに属する少なくとも２つの前記受光部に対してそれぞれ設けられた前記偏光子は、偏光軸の光軸を中心とした回転角が互いに異なる
前記（３）〜（１１）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（１９）
前記画素ブロックそれぞれは、入射光の色彩を再構成するために必要となる波長成分の数と、前記偏光軸の前記光軸を中心とした前記回転角が互いに異なる前記偏光子の数とを乗算した数の前記受光部を含む前記（１８）に記載の固体撮像装置。
（２０）
各々が特定波長の光を受光して受光量に応じた電荷を発生させる複数の受光部と、
前記複数の受光部のうちの少なくとも１つで発生した電荷に基づく光電流を検出する検出部と、
前記複数の受光部それぞれで発生した電荷に基づく電圧信号を生成する生成部と、
前記検出部による前記光電流の検出結果に基づいて、前記複数の受光部のうちの少なくとも２つで発生した電荷それぞれに基づく電圧信号を前記生成部に生成させる駆動回路と、
を備える撮像装置。
（２１）
各々が特定の偏光方向の光を受光して受光量に応じた電荷を発生させる複数の受光部と、
前記複数の受光部のうちの少なくとも１つで発生した電荷に基づく光電流を検出する検出部と、
前記複数の受光部それぞれで発生した電荷に基づく電圧信号を生成する生成部と、
前記検出部による前記光電流の検出結果に基づいて、前記複数の受光部のうちの少なくとも２つで発生した電荷それぞれに基づく電圧信号を前記生成部に生成させる駆動回路と、
を備える固体撮像装置。
（２２）
前記検出部は、前記光電流の電流値又は当該電流値の変化量を検出する前記（２１）に記載の固体撮像装置。
（２３）
前記複数の受光部は、少なくとも２つの受光部ごとの画素ブロックにグループ化され、
前記検出部は、前記画素ブロックごとに、当該画素ブロックに属する受光部のうちの前記少なくとも１つで発生した前記電荷に基づく前記光電流を検出し、
前記駆動回路は、前記検出部による前記画素ブロックごとの前記光電流の前記検出結果に基づいて、前記画素ブロックごとに、当該画素ブロックに属する前記受光部で発生した前記電荷それぞれに基づく前記電圧信号を前記生成部に生成させる
前記（２１）又は（２２）に記載の固体撮像装置。
（２４）
前記画素ブロックそれぞれに属する前記受光部は、互いに異なる前記特定の偏光方向の光を受光する前記（２３）に記載の固体撮像装置。
（２５）
前記画素ブロックそれぞれは、入射光の偏光情報を再構成するために必要となる前記特定の偏光方向の前記光をそれぞれ受光する受光部の組合せで構成されている前記（２４）に記載の固体撮像装置。
（２６）
前記画素ブロックそれぞれは、第１の偏光方向の前記光を受光する第１受光部と、第２の偏光方向の前記光を受光する第２受光部と、第３の偏光方向の前記光を受光する第３受光部とを含む前記（２３）〜（２５）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（２７）
前記検出部は、前記複数の受光部ごとに設けられ、
前記画素ブロックごとに、当該画素ブロックに属する前記受光部に対して設けられた複数の前記検出部から出力された前記検出結果を統合する統合部をさらに備える
前記（２３）〜（２６）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（２８）
前記検出部は、前記画素ブロックごとに設けられ、
前記画素ブロックごとに、当該画素ブロックそれぞれに属する前記受光部それぞれから出力された前記光電流を統合する統合部をさらに備え、
前記画素ブロックごとの前記検出部は、前記統合部を介して入力された前記光電流を検出する
前記（２３）〜（２６）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（２９）
前記複数の受光部は、所定の配列に従って二次元格子状に配列する前記（２３）〜（２８）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（３０）
前記所定の配列は、入射光の偏光情報を再構成するために必要となる前記偏光方向ごとの前記受光部が所定の配置で組み合わされてなる繰返しパターンが繰返し配置された構成を備え、
前記複数の受光部は、前記繰返しパターンごとに前記画素ブロックにグループ化されている
前記（２９）に記載の固体撮像装置。
（３１）
前記複数の受光部それぞれは、
前記光を受光して前記受光量に応じた前記電荷を発生させる光電変換素子と、
前記駆動回路からの制御に従い、前記光電変換素子に発生した電荷を前記光電流として前記検出部へ供給する第１トランジスタと、
を含む前記（２１）〜（３０）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（３２）
前記複数の受光部それぞれは、前記駆動回路からの制御に従い、前記光電変換素子に発生した電荷を前記生成部へ転送する第２トランジスタをさらに含み、
前記生成部は、
前記複数の受光部のうちの何れかから前記第２トランジスタを介して転送された前記電荷を蓄積する浮遊拡散層と、
前記駆動回路からの制御に従い、前記浮遊拡散層に蓄積されている前記電荷を放出する第３トランジスタと、
前記浮遊拡散層に蓄積された前記電荷の電荷量に応じた前記電圧信号を所定の信号線に出現させる第４トランジスタと、
前記駆動回路からの制御に従い、前記第４トランジスタと前記所定の信号線との接続を切り替える第５トランジスタと、
を含む
前記（３１）に記載の固体撮像装置。
（３３）
前記複数の受光部それぞれは、
前記光を受光して前記受光量に応じた前記電荷を発生させる光電変換素子と、
前記駆動回路からの制御に従い、前記光電変換素子に発生した電荷を前記光電流として前記検出部へ供給する第１トランジスタと、
前記駆動回路からの制御に従い、前記光電変換素子に発生した電荷を前記生成部へ転送する第２トランジスタをさらに含み、
前記生成部は、
前記複数の受光部のうちの何れかから前記第２トランジスタを介して転送された前記電荷を蓄積する浮遊拡散層と、
前記駆動回路からの制御に従い、前記浮遊拡散層に蓄積されている前記電荷を放出する第３トランジスタと、
前記浮遊拡散層に蓄積された前記電荷の電荷量に応じた前記電圧信号を所定の信号線に出現させる第４トランジスタと、
前記駆動回路からの制御に従い、前記第４トランジスタと前記所定の信号線との接続を切り替える第５トランジスタと、
を含み、
前記検出部は、前記光電流に基づいてイベントの発火の有無を検出し、
前記駆動回路は、前記複数の受光部それぞれの前記第１トランジスタをオン状態に制御している期間中に前記検出部が前記イベントの発火を検出した場合、前記イベントの発火が検出された画素ブロックに属する前記受光部それぞれの前記第１トランジスタをオフ状態に制御し、前記第５トランジスタをオン状態に制御するとともに、前記第３トランジスタを一定期間オン状態とし、その後、当該画素ブロックに属する受光部それぞれの第２トランジスタを所定の順番に従って一定期間オン状態に制御する
前記（２３）〜（３０）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（３４）
前記所定の信号線に出現した前記電圧信号を電圧値に応じたデジタル値に変換する変換部をさらに備える前記（３２）又は（３３）に記載の固体撮像装置。
（３５）
前記複数の受光部それぞれは、
前記光を受光して前記受光量に応じた前記電荷を発生させる光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射する前記光の偏光方向を前記特定の偏光方向に制限する偏光子と、
を含む前記（２１）〜（３４）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（３６）
前記複数の受光部は、入射光の色彩を再構成するために必要となる波長成分ごとの前記受光部が所定の配列に従って二次元格子状に配列した構成を備える前記（２３）〜（３５）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（３７）
前記所定の配列は、ベイヤー配列、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列、及び、クワッドベイヤー配列のうちの何れかである前記（３６）に記載の固体撮像装置。
（３８）
前記複数の受光部それぞれに設けられて前記波長成分ごとの前記光を透過する波長選択素子をさらに備える前記（３６）又は（３７）に記載の固体撮像装置。
（３９）
前記画素ブロックそれぞれは、入射光の偏光情報を再構成するために必要となる偏光子の数と、前記入射光の色彩を再構成するために必要となる波長成分の数とを乗算した数の前記受光部を含む前記（３６）〜（３８）の何れか１項に記載の固体撮像装置。
（４０）
各々が特定の偏光方向の光を受光して受光量に応じた電荷を発生させる複数の受光部と、
前記複数の受光部のうちの少なくとも１つで発生した電荷に基づく光電流を検出する検出部と、
前記複数の受光部それぞれで発生した電荷に基づく電圧信号を生成する生成部と、
前記検出部による前記光電流の検出結果に基づいて、前記複数の受光部のうちの少なくとも２つで発生した電荷それぞれに基づく電圧信号を前記生成部に生成させる駆動回路と、
を備える撮像装置。
１００ 撮像装置
１１０ 撮像レンズ
１２０ 記録部
１３０ 制御部
１３９、２０９ 信号線
１５０、２５０ 統合部
２００ 固体撮像装置
２０１ 受光チップ
２０２ 検出チップ
２１１ 駆動回路
２１２ 信号処理部
２１３ アービタ
２２０ カラムＡＤＣ
２３０ ＡＤＣ
３００ 画素アレイ部
３１０、３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄ、５１０、６１０、７１０、８１０、９１０、１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０ 画素ブロック
３１４Ｒ、３１４Ｇｒ、３１４Ｇｂ、３１４Ｂ カラーフィルタ
３２０ 画素信号生成部
３２１ リセットトランジスタ
３２２ 増幅トランジスタ
３２３ 選択トランジスタ
３２４ 浮遊拡散層
３３０、３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｇｒ、３３０Ｇｂ、３３０Ｂ、６３０Ｈ、６３０Ｈ１、６３０Ｈ２、６３０Ｖ、６３０Ｖ１、６３０Ｖ２、６３０Ｓ 受光部
３３０Ｇ／Ｂ／Ｒ 画素エリア
３３１ 転送トランジスタ
３３２ ＯＦＧトランジスタ
３３３ 光電変換素子
４００、４００Ｒ、４００Ｇｒ、４００Ｇｂ、４００Ｂ アドレスイベント検出部
４１０ 電流電圧変換部
４１１、４１３ Ｎ型トランジスタ
４１２ Ｐ型トランジスタ
４２０ バッファ
４３０ 減算器
４３１、４３３ コンデンサ
４３２ インバータ
４３４ スイッチ
４４０ 量子化器
４４１ コンパレータ
４５０ 転送部
６１４Ｈ、６１４Ｈ１、６１４Ｈ２、６１４Ｖ、６１４Ｖ１、６１４Ｖ２、６１４Ｓ、９１４Ｈ１、９１４Ｈ２、９１４Ｖ１、９１４Ｖ２ 偏光子
８２０Ａ、１２２０Ａ 単位パターン
８３０Ｈ１、８３０Ｈ２、８３０Ｖ１、８３０Ｖ２、１０３０Ｒ、１０３０Ｇｒ、１０３０Ｇｂ、１０３０Ｂ、１２３０Ｈ１、１２３０Ｈ２、１２３０Ｖ１、１２３０Ｖ２、１３３０Ｒ１、１３３０Ｒ２、１３３０Ｇ１〜１３３０Ｇ５、１３３０Ｂ１、１３３０Ｂ２ 画素グループ
８４０Ｈ１、８４０Ｈ２、８４０Ｖ１、８４０Ｖ２、１０４０Ａ、１２４０Ｈ１、１２４０Ｈ２、１２４０Ｖ１、１２４０Ｖ２ 偏光子群
１０２０Ｒ、１０２０Ｇｒ、１０２０Ｇｂ、１０２０Ｂ、１３２０Ｒ、１３２０Ｇ、１３２０Ｂ カラーフィルタ群
ＳＩＧ 画素信号
ＶＳＬ 垂直信号線

Claims (20)

  1. 各々が特定波長の光を受光して受光量に応じた電荷を発生させる複数の受光部と、
    前記複数の受光部のうちの少なくとも１つで発生した電荷に基づく光電流を検出する検出部と、
    前記複数の受光部それぞれで発生した電荷に基づく電圧信号を生成する生成部と、
    前記検出部による前記光電流の検出結果に基づいて、前記複数の受光部のうちの少なくとも２つで発生した電荷それぞれに基づく電圧信号を前記生成部に生成させる駆動回路と、
    を備える固体撮像装置。
  2. 前記検出部は、前記光電流の電流値又は当該電流値の変化量を検出する請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 前記複数の受光部は、少なくとも２つの受光部ごとの画素ブロックにグループ化され、
    前記検出部は、前記画素ブロックごとに、当該画素ブロックに属する受光部のうちの前記少なくとも１つで発生した前記電荷に基づく前記光電流を検出し、
    前記駆動回路は、前記検出部による前記画素ブロックごとの前記光電流の前記検出結果に基づいて、前記画素ブロックごとに、当該画素ブロックに属する前記受光部で発生した前記電荷それぞれに基づく前記電圧信号を前記生成部に生成させる
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  4. 前記画素ブロックそれぞれに属する前記受光部は、互いに異なる前記特定波長の光を受光する請求項３に記載の固体撮像装置。
  5. 前記画素ブロックそれぞれは、入射光の色彩を再構成するために必要となる波長成分をそれぞれ受光する受光部の組合せで構成されている請求項４に記載の固体撮像装置。
  6. 前記画素ブロックそれぞれは、赤色の波長成分を受光する第１受光部と、緑色の波長成分を受光する第２受光部と、青色の波長成分を受光する第３受光部とを含む請求項３に記載の固体撮像装置。
  7. 前記検出部は、前記複数の受光部ごとに設けられ、
    前記画素ブロックごとに、当該画素ブロックに属する前記受光部に対して設けられた複数の前記検出部から出力された前記検出結果を統合する統合部をさらに備える
    請求項３に記載の固体撮像装置。
  8. 前記検出部は、前記画素ブロックごとに設けられ、
    前記画素ブロックごとに、当該画素ブロックそれぞれに属する前記受光部それぞれから出力された前記光電流を統合する統合部をさらに備え、
    前記画素ブロックごとの前記検出部は、前記統合部を介して入力された前記光電流を検出する
    請求項３に記載の固体撮像装置。
  9. 前記複数の受光部は、所定の配列に従って二次元格子状に配列する請求項３に記載の固体撮像装置。
  10. 前記所定の配列は、ベイヤー配列、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）型配列、及び、クワッドベイヤー配列のうちの何れかである請求項９に記載の固体撮像装置。
  11. 前記所定の配列は、入射光の色彩を再構成するために必要となる波長成分ごとの前記受光部が所定の配置で組み合わされてなる基本パターンが繰返し配置された構成を備え、
    前記複数の受光部は、前記基本パターンごとに前記画素ブロックにグループ化されている
    請求項９に記載の固体撮像装置。
  12. 前記複数の受光部それぞれは、
    前記特定波長の光を受光して前記受光量に応じた前記電荷を発生させる光電変換素子と、
    前記駆動回路からの制御に従い、前記光電変換素子に発生した電荷を前記光電流として前記検出部へ供給する第１トランジスタと、
    を含む請求項１に記載の固体撮像装置。
  13. 前記複数の受光部それぞれは、前記駆動回路からの制御に従い、前記光電変換素子に発生した電荷を前記生成部へ転送する第２トランジスタをさらに含み、
    前記生成部は、
    前記複数の受光部のうちの何れかから前記第２トランジスタを介して転送された前記電荷を蓄積する浮遊拡散層と、
    前記駆動回路からの制御に従い、前記浮遊拡散層に蓄積されている前記電荷を放出する第３トランジスタと、
    前記浮遊拡散層に蓄積された前記電荷の電荷量に応じた前記電圧信号を所定の信号線に出現させる第４トランジスタと、
    前記駆動回路からの制御に従い、前記第４トランジスタと前記所定の信号線との接続を切り替える第５トランジスタと、
    を含む
    請求項１２に記載の固体撮像装置。
  14. 前記複数の受光部それぞれは、
    前記特定波長の光を受光して前記受光量に応じた前記電荷を発生させる光電変換素子と、
    前記駆動回路からの制御に従い、前記光電変換素子に発生した電荷を前記光電流として前記検出部へ供給する第１トランジスタと、
    前記駆動回路からの制御に従い、前記光電変換素子に発生した電荷を前記生成部へ転送する第２トランジスタをさらに含み、
    前記生成部は、
    前記複数の受光部のうちの何れかから前記第２トランジスタを介して転送された前記電荷を蓄積する浮遊拡散層と、
    前記駆動回路からの制御に従い、前記浮遊拡散層に蓄積されている前記電荷を放出する第３トランジスタと、
    前記浮遊拡散層に蓄積された前記電荷の電荷量に応じた前記電圧信号を所定の信号線に出現させる第４トランジスタと、
    前記駆動回路からの制御に従い、前記第４トランジスタと前記所定の信号線との接続を切り替える第５トランジスタと、
    を含み、
    前記検出部は、前記光電流に基づいてイベントの発火の有無を検出し、
    前記駆動回路は、前記複数の受光部それぞれの前記第１トランジスタをオン状態に制御している期間中に前記検出部が前記イベントの発火を検出した場合、前記イベントの発火が検出された画素ブロックに属する前記受光部それぞれの前記第１トランジスタをオフ状態に制御し、前記第５トランジスタをオン状態に制御するとともに、前記第３トランジスタを一定期間オン状態とし、その後、当該画素ブロックに属する受光部それぞれの第２トランジスタを所定の順番に従って一定期間オン状態に制御する
    請求項３に記載の固体撮像装置。
  15. 前記所定の信号線に出現した前記電圧信号を電圧値に応じたデジタル値に変換する変換部をさらに備える請求項１３に記載の固体撮像装置。
  16. 前記複数の受光部それぞれは、
    前記特定波長の光を受光して前記受光量に応じた前記電荷を発生させる光電変換素子と、
    前記光電変換素子に入射する前記光の波長を前記特定波長に制限する波長選択素子と、
    を含む請求項１に記載の固体撮像装置。
  17. 前記複数の受光部それぞれに設けられた偏光子をさらに備える請求項１に記載の固体撮像装置。
  18. 前記複数の受光部それぞれに設けられた偏光子をさらに備え、
    前記画素ブロックそれぞれに属する少なくとも２つの前記受光部に対してそれぞれ設けられた前記偏光子は、偏光軸の光軸を中心とした回転角が互いに異なる
    請求項３に記載の固体撮像装置。
  19. 前記画素ブロックそれぞれは、入射光の色彩を再構成するために必要となる波長成分の数と、前記偏光軸の前記光軸を中心とした前記回転角が互いに異なる前記偏光子の数とを乗算した数の前記受光部を含む請求項１８に記載の固体撮像装置。
  20. 各々が特定波長の光を受光して受光量に応じた電荷を発生させる複数の受光部と、
    前記複数の受光部のうちの少なくとも１つで発生した電荷に基づく光電流を検出する検出部と、
    前記複数の受光部それぞれで発生した電荷に基づく電圧信号を生成する生成部と、
    前記検出部による前記光電流の検出結果に基づいて、前記複数の受光部のうちの少なくとも２つで発生した電荷それぞれに基づく電圧信号を前記生成部に生成させる駆動回路と、
    を備える撮像装置。
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