JP2021197649A - Solid state imaging element and imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

To improve an image quality of image data in a solid state imaging element configured to detect the presence or absence of an address event.SOLUTION: A solid state imaging element includes a detection pixel and a normal pixel. In this solid state imaging element, the detection pixel detects whether or not an amount of variation of a photo-electric current generated by photoelectric conversion with respect incident light exceeds a predetermined threshold value, and outputs a charge in the photo-electric current as an output charge. The normal pixel generates a charge as a generated charge by photoelectric conversion with respect to the incident light, and outputs a pixel signal according to an amount of the output charge and the generated charge within a predetermined exposure period.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本技術は、固体撮像素子に関する。詳しくは、輝度の変化量が閾値を超えたか否かを検出する固体撮像素子、および、撮像装置に関する。 The present technology relates to a solid-state image sensor. More specifically, the present invention relates to a solid-state image sensor that detects whether or not the amount of change in luminance exceeds a threshold value, and an image pickup device.

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、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、画素アドレスごとに、その画素の光量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検出回路を、画素毎に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。)。このように、画素毎にアドレスイベントを検出する固体撮像素子は、DVS(Dynamic Vision Sensor)と呼ばれる。 Conventionally, a synchronous solid-state image sensor that captures image data (frame) in synchronization with a synchronous signal such as a vertical synchronous signal has been used in an image pickup device or the like. With this general synchronous solid-state image sensor, image data can be acquired only every synchronization signal cycle (for example, 1/60 second), so faster processing can be performed in fields related to transportation and robots. It becomes difficult to respond when requested. Therefore, an asynchronous solid-state image sensor has been proposed in which a detection circuit for detecting in real time as an address event that the amount of change in the amount of light of the pixel exceeds a threshold value for each pixel address is provided for each pixel (for example). , Patent Document 1). Such a solid-state image sensor that detects an address event for each pixel is called a DVS (Dynamic Vision Sensor).

特表2016−533140号公報Special Table 2016-533140 Gazette

上述の非同期型の固体撮像素子(すなわち、DVS)では、同期型の固体撮像素子よりも遥かに高速にデータを生成して出力することができる。また、この非同期型のDVSにおいて、同期型の画素をさらに追加して、同期型より高画質の画像データをさらに生成しようとしても、非同期型および同期型の両方の画素を設けた固体撮像素子において、画像データの画質の向上は困難である。同期型の画素と非同期型の画素との両方を受光面に配列した場合、それらの一方のみを配列した場合よりも、それぞれの受光面積が狭くなり、明るさが不足するためである。 The asynchronous solid-state image sensor (that is, DVS) described above can generate and output data at a much higher speed than the synchronous solid-state image sensor. Further, in this asynchronous DVS, even if an attempt is made to further generate image data having higher image quality than the synchronous type by further adding synchronous type pixels, in a solid-state image sensor provided with both asynchronous type and synchronous type pixels. , It is difficult to improve the image quality of image data. This is because when both the synchronous type pixel and the asynchronous type pixel are arranged on the light receiving surface, the light receiving area of each is narrower and the brightness is insufficient as compared with the case where only one of them is arranged.

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、アドレスイベントの有無を検出する固体撮像素子において、画像データの画質を向上させることを目的とする。 This technique was created in view of such a situation, and aims to improve the image quality of image data in a solid-state image sensor that detects the presence or absence of an address event.

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、入射光に対する光電変換により生成した光電流の変化量が所定の閾値を超えたか否かを検出して上記光電流内の電荷を出力電荷として出力する検出画素と、上記入射光に対する光電変換により電荷を生成電荷として生成して所定の露光期間内の上記出力電荷および上記生成電荷の量に応じた画素信号を出力する通常画素とを具備する固体撮像素子である。これにより、画像データの画質が向上するという作用をもたらす。 The present technology has been made to solve the above-mentioned problems, and the first aspect thereof is to detect whether or not the amount of change in the optical current generated by photoelectric conversion with respect to the incident light exceeds a predetermined threshold value. Then, the detection pixel that outputs the charge in the photocurrent as the output charge and the charge generated as the generated charge by photoelectric conversion with respect to the incident light are generated according to the amount of the output charge and the generated charge within the predetermined exposure period. It is a solid-state imaging device including a normal pixel that outputs an electric charge signal. This has the effect of improving the image quality of the image data.

また、この第1の側面において、上記通常画素は、第1および第2の通常画素を含み、上記検出画素は、上記第1の通常画素に接続された第1の検出画素と上記第2の通常画素に接続された第2の検出画素とを含み、上記第1および第2の通常画素は、浮遊拡散層を共有してもよい。これにより、回路規模が削減されるという作用をもたらす。 Further, in the first aspect, the normal pixel includes the first and second normal pixels, and the detection pixel is the first detection pixel connected to the first normal pixel and the second normal pixel. The first and second normal pixels may share a floating diffusion layer, including a second detection pixel connected to the normal pixel. This has the effect of reducing the circuit scale.

また、この第1の側面において、上記通常画素は、上記入射光に対する光電変換により上記生成電荷を生成する通常画素内光電変換素子と、上記生成電荷および上記出力電荷を浮遊拡散層へ転送する転送トランジスタと、上記浮遊拡散層を初期化するリセットトランジスタと、上記浮遊拡散層の電圧を増幅する増幅トランジスタと、上記増幅された電圧の信号を所定の選択信号に従って上記画素信号として出力する選択トランジスタとを備え、上記通常画素内光電変換素子と上記転送トランジスタとの接続ノードが上記検出画素に接続されてもよい。これにより、電荷の量に応じた電圧を増幅した画素信号が生成されるという作用をもたらす。 Further, in the first aspect, the normal pixel is a normal in-pixel photoelectric conversion element that generates the generated charge by photoelectric conversion with respect to the incident light, and a transfer that transfers the generated charge and the output charge to the floating diffusion layer. A transistor, a reset transistor that initializes the floating diffusion layer, an amplification transistor that amplifies the voltage of the floating diffusion layer, and a selection transistor that outputs a signal of the amplified voltage as a pixel signal according to a predetermined selection signal. The connection node between the normal in-pixel photoelectric conversion element and the transfer transistor may be connected to the detection pixel. This has the effect of generating a pixel signal in which the voltage corresponding to the amount of electric charge is amplified.

また、この第1の側面において、上記通常画素は、電荷保持部と、上記通常画素内光電変換素子から上記生成電荷および上記出力電荷を排出する排出トランジスタとをさらに備え、上記転送トランジスタは、上記生成電荷および上記出力電荷を上記通常画素内光電変換素子および上記検出画素から上記電荷保持部へ転送する第1の転送トランジスタと、上記生成電荷および上記出力電荷を上記電荷保持部から上記浮遊拡散層へ転送する第2の転送トランジスタとを備えてもよい。これにより、グローバルシャッター方式が実現されるという作用をもたらす。 Further, in the first aspect, the normal pixel further includes a charge holding unit and an discharge transistor that discharges the generated charge and the output charge from the intra-pixel photoelectric conversion element, and the transfer transistor is the transfer transistor. A first transfer transistor that transfers the generated charge and the output charge from the normal intrapixel photoelectric conversion element and the detection pixel to the charge holding unit, and the stray diffusion layer that transfers the generated charge and the output charge from the charge holding unit. It may be provided with a second transfer transistor to transfer to. This has the effect of realizing a global shutter system.

また、この第1の側面において、上記通常画素から出力された画素信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器をさらに具備してもよい。これにより、デジタル信号からなる画像データが生成されるという作用をもたらす。 Further, in the first aspect, an analog-to-digital converter that converts a pixel signal output from the normal pixel into a digital signal may be further provided. This has the effect of generating image data consisting of digital signals.

また、この第1の側面において、上記通常画素と上記検出画素の一部とが所定の受光チップに配置され、上記検出画素の残りは所定の回路チップに配置されてもよい。これにより、積層構造によって画素の微細化が容易になるという作用をもたらす。 Further, on the first aspect, the normal pixel and a part of the detection pixel may be arranged on a predetermined light receiving chip, and the rest of the detection pixels may be arranged on a predetermined circuit chip. This has the effect of facilitating the miniaturization of pixels due to the laminated structure.

また、この第1の側面において、上記検出画素は、上記入射光に対する光電変換により上記光電流を生成する検出画素内光電変換素子と、上記光電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、上記電圧の変化量を求める減算器と、上記変化量が上記閾値を超えたか否かを検出する量子化器とを備え、上記電流電圧変換部の一部は上記受光チップに配置され、上記電流電圧変換部の残りと上記減算器と上記量子化器とが上記回路チップに配置されてもよい。これにより、アドレスイベントの有無が検出されるという作用をもたらす。 Further, in the first aspect, the detection pixel includes an intra-detection pixel photoelectric conversion element that generates the optical current by photoelectric conversion with respect to the incident light, a current-voltage conversion unit that converts the optical current into a voltage, and the above. A subtractor for obtaining the amount of change in voltage and a quantizer for detecting whether or not the amount of change exceeds the threshold are provided, and a part of the current-voltage conversion unit is arranged on the light receiving chip to obtain the current voltage. The rest of the conversion unit, the subtractor, and the quantizer may be arranged on the circuit chip. This has the effect of detecting the presence or absence of an address event.

また、この第1の側面において、上記通常画素は、上記入射光に対する光電変換により電荷を生成電荷として生成して所定の露光期間内の上記出力電荷および上記生成電荷に応じた画素信号を出力する画素回路と、上記画素信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器とを備えてもよい。これにより、読出し速度が向上するという作用をもたらす。 Further, in the first aspect, the normal pixel generates a charge as a generated charge by photoelectric conversion with respect to the incident light, and outputs the output charge within a predetermined exposure period and a pixel signal corresponding to the generated charge. A pixel circuit and an analog-to-digital converter that converts the pixel signal into a digital signal may be provided. This has the effect of improving the reading speed.

また、この第1の側面において、上記通常画素の一部と上記検出画素の一部とが所定の受光チップに配置され、上記通常画素の残りと上記検出画素の残りとが所定の回路チップに配置されてもよい。これにより、積層構造によって画素の微細化が容易になるという作用をもたらす。 Further, in the first aspect, a part of the normal pixel and a part of the detection pixel are arranged on a predetermined light receiving chip, and the rest of the normal pixel and the rest of the detection pixel are on a predetermined circuit chip. It may be arranged. This has the effect of facilitating the miniaturization of pixels due to the laminated structure.

また、本技術の第2の側面は、入射光に対する光電変換により生成した光電流の変化量が所定の閾値を超えたか否かを検出して上記光電流内の電荷を出力電荷として出力する検出画素と、上記入射光に対する光電変換により電荷を生成電荷として生成して所定の露光期間内の上記出力電荷および上記生成電荷の量に応じた画素信号を出力する通常画素と、上記画素信号を配列した画像データを記録する記録部とを具備する撮像装置である。これにより、画質が向上した画像データが記録されるという作用をもたらす。 Further, the second aspect of the present technology is detection that detects whether or not the amount of change in the optical current generated by photoelectric conversion with respect to the incident light exceeds a predetermined threshold value and outputs the electric charge in the optical current as an output charge. An array of pixels, a normal pixel that generates a charge as a generated charge by photoelectric conversion with respect to the incident light and outputs a pixel signal corresponding to the amount of the output charge and the generated charge within a predetermined exposure period, and the pixel signal. It is an image pickup apparatus including a recording unit for recording the image data. This has the effect of recording image data with improved image quality.

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。It is a block diagram which shows one configuration example of the image pickup apparatus in the 1st Embodiment of this technique. 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。It is a figure which shows an example of the laminated structure of the solid-state image sensor in 1st Embodiment of this technique. 本技術の第1の実施の形態における受光チップの一構成例を示す平面図である。It is a top view which shows one structural example of the light receiving chip in 1st Embodiment of this technique. 本技術の第1の実施の形態における回路チップの一構成例を示すブロック図ある。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a circuit chip according to the first embodiment of the present technology. 本技術の第1の実施の形態における下側画素領域の一構成例を示す図である。It is a figure which shows one configuration example of the lower pixel area in 1st Embodiment of this technique. 本技術の第1の実施の形態におけるDVS画素の一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one configuration example of a DVS pixel in 1st Embodiment of this technique. 本技術の第1の実施の形態における通常画素および電流電圧変換部の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of a normal pixel and a current-voltage conversion part in 1st Embodiment of this technique. 比較例における通常画素および電流電圧変換部の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one configuration example of a normal pixel and a current-voltage conversion part in a comparative example. 本技術の第1の実施の形態における通常画素およびDVS画素の断面図の一例である。It is an example of the cross-sectional view of the normal pixel and the DVS pixel in the 1st Embodiment of this technique. 本技術の第1の実施の形態における通常画素およびDVS画素のポテンシャル図の一例である。It is an example of the potential diagram of a normal pixel and a DVS pixel in the 1st Embodiment of this technique. 本技術の第1の実施の形態におけるバッファ、減算器および量子化器の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of a buffer, a subtractor and a quantizer in the 1st Embodiment of this technique. 本技術の第2の実施の形態における画素ブロックの一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one configuration example of a pixel block in the 2nd Embodiment of this technique. 本技術の第2の実施の形態における画素ブロックの平面図の一例である。It is an example of the plan view of the pixel block in the 2nd Embodiment of this technique. 本技術の第2の実施の形態における固体撮像素子の断面図の一例である。This is an example of a cross-sectional view of a solid-state image sensor according to a second embodiment of the present technology. 本技術の第2の実施の形態における素子のレイアウトの一例である。It is an example of the layout of the element in the second embodiment of this technique. 本技術の第3の実施の形態における通常画素の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one configuration example of a normal pixel in the 3rd Embodiment of this technique. 本技術の第4の実施の形態における回路チップの一構成例を示すブロック図ある。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a circuit chip according to a fourth embodiment of the present technology. 本技術の第4の実施の形態における下側画素領域の一構成例を示す図である。It is a figure which shows one configuration example of the lower pixel area in 4th Embodiment of this technique. 本技術の第4の実施の形態における通常画素の一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one configuration example of a normal pixel in 4th Embodiment of this technique. 本技術の第4の実施の形態における通常画素の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one configuration example of a normal pixel in 4th Embodiment of this technique. 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。It is a block diagram which shows the schematic configuration example of a vehicle control system. 撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the installation position of the image pickup unit.

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(DVS画素が通常画素に電荷を出力する例)
2.第2の実施の形態(DVS画素が通常画素に電荷を出力し、複数の通常画素が浮遊拡散層を共有する例)
3.第3の実施の形態(DVS画素が通常画素に電荷を出力し、グローバルシャッター方式で露光する例)
4.第4の実施の形態(DVS画素が通常画素に電荷を出力し、全画素にアナログデジタル変換器を配置した例)
5.移動体への応用例
Hereinafter, embodiments for carrying out the present technology (hereinafter referred to as embodiments) will be described. The explanation will be given in the following order.
1. 1. The first embodiment (an example in which a DVS pixel outputs a charge to a normal pixel)
2. 2. The second embodiment (an example in which a DVS pixel outputs a charge to a normal pixel and a plurality of normal pixels share a floating diffusion layer).
3. 3. Third embodiment (an example in which a DVS pixel outputs a charge to a normal pixel and exposes it by a global shutter method)
4. Fourth embodiment (an example in which a DVS pixel outputs a charge to a normal pixel and an analog-digital converter is arranged in all the pixels)
5. Application example to mobile

<1.第1の実施の形態>
[撮像装置の構成例]
図1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、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。
<1. First Embodiment>
[Configuration example of image pickup device]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an image pickup apparatus 100 according to a first embodiment of the present technology. The image pickup device 100 includes an image pickup lens 110, a solid-state image pickup element 200, a recording unit 120, and a control unit 130. As the image pickup apparatus 100, a camera mounted on an industrial robot, an in-vehicle camera, or the like is assumed.

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、入射光を光電変換して画像データを撮像するものである。また、固体撮像素子200は、アドレスイベントの有無を検出して検出信号を生成し、その検出信号に対して所定の信号処理を行う。固体撮像素子200は、処理後のデータを画像データとともに記録部120に信号線209を介して出力する。 The image pickup lens 110 collects the incident light and guides it to the solid-state image pickup element 200. The solid-state image sensor 200 captures image data by photoelectrically converting incident light. Further, the solid-state image sensor 200 detects the presence or absence of an address event, generates a detection signal, and performs predetermined signal processing on the detection signal. The solid-state image sensor 200 outputs the processed data together with the image data to the recording unit 120 via the signal line 209.

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。 The recording unit 120 records data from the solid-state image sensor 200. The control unit 130 controls the solid-state image sensor 200 to capture image data.

[固体撮像素子の構成例]
図2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、回路チップ202と、その回路チップ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、例えば、Cu−Cu接合により電気的に接続される。なお、Cu−Cu接合の他、ビアやバンプにより接続することもできる。
[Structure example of solid-state image sensor]
FIG. 2 is a diagram showing an example of a laminated structure of the solid-state image pickup device 200 according to the first embodiment of the present technology. The solid-state image sensor 200 includes a circuit chip 202 and a light receiving chip 201 laminated on the circuit chip 202. These chips are electrically connected, for example, by Cu-Cu bonding. In addition to Cu-Cu bonding, it can also be connected by vias or bumps.

[受光チップの構成例]
図3は、本技術の第1の実施の形態における受光チップ201の一構成例を示す平面図である。以下、受光チップ201を上側のチップとし、回路チップ202を下側のチップとする。この受光チップ201には、上側画素領域210が設けられる。この上側画素領域210には、複数の画素ブロック211が二次元格子状に配列される。
[Configuration example of light receiving chip]
FIG. 3 is a plan view showing a configuration example of the light receiving chip 201 according to the first embodiment of the present technology. Hereinafter, the light receiving chip 201 will be referred to as an upper chip, and the circuit chip 202 will be referred to as a lower chip. The light receiving chip 201 is provided with an upper pixel region 210. A plurality of pixel blocks 211 are arranged in a two-dimensional grid pattern in the upper pixel region 210.

画素ブロック211のそれぞれには、通常画素300およびDVS画素400が配置される。通常画素300は、画素ブロック211への入射光に対する光電変換により電荷を生成し、電荷の量に応じた画素信号を出力するものである。 A normal pixel 300 and a DVS pixel 400 are arranged in each of the pixel blocks 211. The normal pixel 300 generates an electric charge by photoelectric conversion of the incident light on the pixel block 211, and outputs a pixel signal according to the amount of the electric charge.

DVS画素400は、画素ブロック211への入射光に対する光電変換により光電流を生成し、その光電流の変化量が所定の閾値を超えたか否かによりアドレスイベントの有無を検出するものである。 The DVS pixel 400 generates a photocurrent by photoelectric conversion of the incident light on the pixel block 211, and detects the presence or absence of an address event depending on whether or not the amount of change in the photocurrent exceeds a predetermined threshold value.

ここで、アドレスイベントは、例えば、輝度の上昇量が上限閾値を超えた旨を示すオンイベントと、輝度の低下量が上限閾値未満の下限閾値を下回った旨を示すオフイベントとを含む。また、画素毎の検出信号は、オンイベントの有無を示すオンイベント検出信号と、オフイベントの有無を示すオフイベント検出信号とを含む。 Here, the address event includes, for example, an on event indicating that the amount of increase in luminance exceeds the upper limit threshold value and an off event indicating that the amount of decrease in luminance is below the lower limit threshold value less than the upper limit threshold value. Further, the detection signal for each pixel includes an on-event detection signal indicating the presence or absence of an on-event and an off-event detection signal indicating the presence or absence of an off-event.

また、DVS画素400の一部は、上側の受光チップ201に配置され、残りは下側の回路チップ202に配置される。DVS画素400内において、上側の回路と、下側の回路とは、端子424を介して接続される。端子424は、例えば、上側のCu電極と下側のCu電極とを直接接続した端子である。 Further, a part of the DVS pixel 400 is arranged on the upper light receiving chip 201, and the rest is arranged on the lower circuit chip 202. In the DVS pixel 400, the upper circuit and the lower circuit are connected via the terminal 424. The terminal 424 is, for example, a terminal in which the upper Cu electrode and the lower Cu electrode are directly connected.

なお、DVS画素400は、特許請求の範囲に記載の検出画素の一例である。 The DVS pixel 400 is an example of the detection pixels described in the claims.

[回路チップの構成例]
図4は、本技術の第1の実施の形態における回路チップ202の一構成例を示すブロック図である。この回路チップ202は、垂直走査回路220、出力部230、カラムADC(Analog to Digital Converter)240、および、負荷MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)回路250を備える。さらに、回路チップ202は、下側画素領域260、Xアービタ270およびYアービタ280を備える。
[Circuit chip configuration example]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the circuit chip 202 according to the first embodiment of the present technology. The circuit chip 202 includes a vertical scanning circuit 220, an output unit 230, a column ADC (Analog to Digital Converter) 240, and a load MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) circuit 250. Further, the circuit chip 202 includes a lower pixel region 260, an X arbiter 270 and a Y arbiter 280.

垂直走査回路220は、通常画素300およびDVS画素400のそれぞれを駆動して、画素信号や検出信号を出力させるものである。 The vertical scanning circuit 220 drives each of the normal pixel 300 and the DVS pixel 400 to output a pixel signal and a detection signal.

下側画素領域260には、画素ブロック211ごとに、対応するDVS画素400内の下側の回路が配置される。DVS画素400のそれぞれは、アドレスイベントが生じた際に、リクエストをYアービタ280およびXアービタ270に供給し、それらの調停結果に基づいて検出信号を出力部230に供給する。 In the lower pixel area 260, a lower circuit in the corresponding DVS pixel 400 is arranged for each pixel block 211. Each of the DVS pixels 400 supplies a request to the Y arbiter 280 and the X arbiter 270 when an address event occurs, and supplies a detection signal to the output unit 230 based on the arbitration result thereof.

Yアービタ280は、DVS画素400の行のそれぞれからのリクエストを調停し、調停結果に基づいて応答を返すものである。Xアービタ270は、DVS画素400の列のそれぞれからのリクエストを調停し、調停結果に基づいて応答を返すものである。 The Y arbiter 280 arbitrates the request from each of the rows of the DVS pixel 400 and returns a response based on the arbitration result. The X-arbiter 270 arbitrates the requests from each of the columns of the DVS pixel 400 and returns a response based on the arbitration result.

負荷MOS回路250には、通常画素300の列ごとに、その列の垂直信号線に接続された負荷MOS電流源が配置される。 In the load MOS circuit 250, a load MOS current source connected to the vertical signal line of the row is usually arranged for each row of pixels 300.

カラムADC240には、通常画素300の列ごとに、ADCが配置される。ADCは、対応する列からのアナログの画素信号をデジタル信号に変換し、出力部230に供給する。 In the column ADC 240, ADCs are usually arranged for each column of pixels 300. The ADC converts an analog pixel signal from the corresponding column into a digital signal and supplies it to the output unit 230.

出力部230は、カラムADC240からのデジタル信号とDVS画素400からの検出信号とを処理し、処理結果を記録部120に出力するものである。例えば、出力部230は、デジタル信号に対してCDS(Correlated Double Sampling)処理などの各種の信号処理を行い、処理後の信号を配列した画像データを生成する。また、出力部230は、検出信号に対し、画像認識処理などを行う。 The output unit 230 processes the digital signal from the column ADC 240 and the detection signal from the DVS pixel 400, and outputs the processing result to the recording unit 120. For example, the output unit 230 performs various signal processing such as CDS (Correlated Double Sampling) processing on the digital signal, and generates image data in which the processed signals are arranged. Further, the output unit 230 performs image recognition processing or the like on the detection signal.

図5は、本技術の第1の実施の形態における下側画素領域260の一構成例を示す図である。この下側画素領域260には、画素ブロック211ごとに、DVS画素400内の下側の回路が配置される。DVS画素400内において、上側の回路と、下側の回路とは、端子424を介して接続される。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the lower pixel region 260 according to the first embodiment of the present technology. In the lower pixel area 260, a lower circuit in the DVS pixel 400 is arranged for each pixel block 211. In the DVS pixel 400, the upper circuit and the lower circuit are connected via the terminal 424.

また、垂直走査回路220には、行ごとに、端子391乃至393が設けられる。垂直走査回路220は、これらの端子を介して、リセット信号、転送信号および選択信号を対応する行に供給する。端子391乃至393のそれぞれは、例えば、上側のCu電極と下側のCu電極とを直接接続した端子である。 Further, the vertical scanning circuit 220 is provided with terminals 391 to 393 for each row. The vertical scan circuit 220 feeds the reset signal, the transfer signal and the selection signal to the corresponding rows via these terminals. Each of the terminals 391 to 393 is, for example, a terminal in which the upper Cu electrode and the lower Cu electrode are directly connected.

また、負荷MOS回路250には、列ごとに、端子394が配置される。負荷MOS回路250内の負荷MOS電流源は、端子394を介して、対応する列の垂直信号線に接続される。端子394は、例えば、上側のCu電極と下側のCu電極とを直接接続した端子である。 Further, in the load MOS circuit 250, terminals 394 are arranged for each row. The load MOS current source in the load MOS circuit 250 is connected to the vertical signal line of the corresponding row via the terminal 394. The terminal 394 is, for example, a terminal in which the upper Cu electrode and the lower Cu electrode are directly connected.

[DVS画素の構成例]
図6は、本技術の第1の実施の形態におけるDVS画素400の一構成例を示すブロック図である。このDVS画素400は、光電変換素子410、電流電圧変換部420、バッファ430、減算器440、量子化器450および転送部460を備える。
[Configuration example of DVS pixel]
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the DVS pixel 400 according to the first embodiment of the present technology. The DVS pixel 400 includes a photoelectric conversion element 410, a current-voltage conversion unit 420, a buffer 430, a subtractor 440, a quantizer 450, and a transfer unit 460.

また、電流電圧変換部420は、通常画素300と接続される。また、通常画素300および光電変換素子410と、電流電圧変換部420の一部とは受光チップ201に配置される。一方、電流電圧変換部420の残りと、バッファ430、減算器440、量子化器450および転送部460とは、回路チップ202に配置される。 Further, the current-voltage conversion unit 420 is usually connected to the pixel 300. Further, the normal pixel 300, the photoelectric conversion element 410, and a part of the current-voltage conversion unit 420 are arranged on the light receiving chip 201. On the other hand, the rest of the current-voltage conversion unit 420, the buffer 430, the subtractor 440, the quantizer 450, and the transfer unit 460 are arranged on the circuit chip 202.

光電変換素子410は、入射光に対する光電変換により光電流を生成するものである。例えば、フォトダイオードが、光電変換素子410として用いられる。 The photoelectric conversion element 410 generates a photocurrent by photoelectric conversion with respect to incident light. For example, a photodiode is used as the photoelectric conversion element 410.

電流電圧変換部420は、光電変換素子410の生成した光電流を、電圧に変換するものである。この電流電圧変換部420は、電圧をバッファ430に供給する。また、電流電圧変換部420から通常画素300へ光電流内の電荷が出力される。 The current-voltage conversion unit 420 converts the photocurrent generated by the photoelectric conversion element 410 into a voltage. The current-voltage conversion unit 420 supplies a voltage to the buffer 430. Further, the electric charge in the photocurrent is output from the current-voltage conversion unit 420 to the normal pixel 300.

バッファ430は、電流電圧変換部420からの電圧を減算器440に出力するものである。このバッファ430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430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。 The buffer 430 outputs the voltage from the current-voltage conversion unit 420 to the subtractor 440. With this buffer 430, the driving force for driving the subsequent stage can be improved. Further, the buffer 430 can secure the noise isolation associated with the switching operation in the subsequent stage.

減算器440は、垂直走査回路220からの駆動信号に従って、減算動作により電圧の変化量を求めるものである。この減算器440は、変化量を示す微分信号を量子化器450に供給する。 The subtractor 440 obtains the amount of change in voltage by the subtraction operation according to the drive signal from the vertical scanning circuit 220. The subtractor 440 supplies a differential signal indicating the amount of change to the quantizer 450.

量子化器450は、減算器440からの微分信号と閾値とを比較するものである。この量子化器450は、比較結果をアドレスイベントの有無を示す信号として転送部460に供給する。 The quantizer 450 compares the differential signal from the subtractor 440 with the threshold value. The quantizer 450 supplies the comparison result to the transfer unit 460 as a signal indicating the presence or absence of an address event.

転送部460は、検出信号を出力部230に転送するものである。この転送部460は、アドレスイベントが検出された際に、検出信号の送信を要求するリクエストをXアービタ270やYアービタ280に供給する。そして、転送部460は、それらのアービタからリクエストに対する応答を受け取ると、検出信号を出力部230に供給する。 The transfer unit 460 transfers the detection signal to the output unit 230. When an address event is detected, the transfer unit 460 supplies a request for transmitting a detection signal to the X arbiter 270 and the Y arbiter 280. Then, when the transfer unit 460 receives the response to the request from those arbiters, the transfer unit 460 supplies the detection signal to the output unit 230.

[通常画素および電流電圧変換部の構成例]
図7は、本技術の第1の実施の形態における通常画素300および電流電圧変換部420の一構成例を示す回路図である。
[Example of configuration of normal pixel and current-voltage converter]
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of a normal pixel 300 and a current-voltage conversion unit 420 according to the first embodiment of the present technology.

通常画素300は、光電変換素子311、転送トランジスタ312、リセットトランジスタ313、浮遊拡散層314、増幅トランジスタ315および選択トランジスタ316を備える。転送トランジスタ312、リセットトランジスタ313、増幅トランジスタ315および選択トランジスタ316として、例えば、nMOS(n-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタが用いられる。また、転送トランジスタ312と光電変換素子410との接続ノードは、DVS画素400に接続されている。 The normal pixel 300 includes a photoelectric conversion element 311, a transfer transistor 312, a reset transistor 313, a stray diffusion layer 314, an amplification transistor 315, and a selection transistor 316. As the transfer transistor 312, the reset transistor 313, the amplification transistor 315, and the selection transistor 316, for example, an nMOS (n-channel Metal Oxide Semiconductor) transistor is used. Further, the connection node between the transfer transistor 312 and the photoelectric conversion element 410 is connected to the DVS pixel 400.

また、電流電圧変換部420は、nMOSトランジスタ421および422と、pMOS(p-channel MOS)トランジスタ423とを備える。nMOSトランジスタ421および光電変換素子410は、通常画素300と接地端子との間において、直列に接続される。また、pMOSトランジスタ423およびnMOSトランジスタ422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。 Further, the current-voltage conversion unit 420 includes nMOS transistors 421 and 422 and a pMOS (p-channel MOS) transistor 423. The nMOS transistor 421 and the photoelectric conversion element 410 are usually connected in series between the pixel 300 and the ground terminal. Further, the pMOS transistor 423 and the nMOS transistor 422 are connected in series between the power supply terminal and the ground terminal.

また、nMOSトランジスタ421および光電変換素子410の接続ノードは、nMOSトランジスタ422のゲートに接続される。pMOSトランジスタ423およびnMOSトランジスタ422の接続ノードは、nMOSトランジスタ421のゲートとバッファ430とに接続される。pMOSトランジスタ423のゲートには、所定のバイアス電圧Vblogが印加される。 Further, the connection node of the nMOS transistor 421 and the photoelectric conversion element 410 is connected to the gate of the nMOS transistor 422. The connection node of the pMOS transistor 423 and the nMOS transistor 422 is connected to the gate of the nMOS transistor 421 and the buffer 430. A predetermined bias voltage Vlog is applied to the gate of the pMOS transistor 423.

また、光電変換素子410とnMOSトランジスタ421および422とは、受光チップ201に配置され、pMOSトランジスタ423以降の回路や素子は、回路チップ202に配置される。このpMOSトランジスタ423のドレインは、端子424を介してnMOSトランジスタ421および422と接続される。 Further, the photoelectric conversion element 410 and the nMOS transistors 421 and 422 are arranged on the light receiving chip 201, and the circuits and elements after the pMOS transistor 423 are arranged on the circuit chip 202. The drain of the pMOS transistor 423 is connected to the nMOS transistors 421 and 422 via the terminal 424.

nMOSトランジスタ421および422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、光電変換素子410からの光電流は、その対数の電圧に変換される。また、pMOSトランジスタ423は、一定の電流を供給する。また、nMOSトランジスタ421から通常画素300へ、電荷(電子など)が出力される。 The nMOS transistors 421 and 422 are connected to the power supply side, and such a circuit is called a source follower. These two source followers connected in a loop convert the photocurrent from the photoelectric conversion element 410 into its logarithmic voltage. Further, the pMOS transistor 423 supplies a constant current. Further, electric charges (electrons and the like) are output from the nMOS transistor 421 to the normal pixel 300.

通常画素300において、光電変換素子311は、光電変換により電荷(電子など)を生成するものである。例えば、フォトダイオードが光電変換素子311として用いられる。この光電変換素子311には、自身が生成した電荷に加えて、DVS画素400からの電荷も蓄積される。 In the normal pixel 300, the photoelectric conversion element 311 generates electric charges (electrons and the like) by photoelectric conversion. For example, a photodiode is used as the photoelectric conversion element 311. In this photoelectric conversion element 311, in addition to the electric charge generated by itself, the electric charge from the DVS pixel 400 is also accumulated.

転送トランジスタ312は、垂直走査回路220からの転送信号TRGに従って光電変換素子311から浮遊拡散層314へ電荷を転送するものである。 The transfer transistor 312 transfers charges from the photoelectric conversion element 311 to the stray diffusion layer 314 according to the transfer signal TRG from the vertical scanning circuit 220.

リセットトランジスタ313は、垂直走査回路220からのリセット信号RSTに従って浮遊拡散層314を初期化するものである。浮遊拡散層314は、転送された電荷を蓄積し、電荷の量に応じた電圧を生成するものである。 The reset transistor 313 initializes the floating diffusion layer 314 according to the reset signal RST from the vertical scanning circuit 220. The floating diffusion layer 314 accumulates the transferred electric charge and generates a voltage according to the amount of the electric charge.

増幅トランジスタ315は、浮遊拡散層314の電圧を増幅するものである。選択トランジスタ316は、垂直走査回路220からの選択信号SELに従って、増幅された電圧の信号を画素信号として、垂直信号線309へ出力するものである。 The amplification transistor 315 amplifies the voltage of the stray diffusion layer 314. The selection transistor 316 outputs an amplified voltage signal as a pixel signal to the vertical signal line 309 according to the selection signal SEL from the vertical scanning circuit 220.

露光開始時に、リセットトランジスタ313および転送トランジスタ312がオン状態となり、光電変換素子311の電荷を引き抜いて初期化する。また、露光終了の直前に、リセットトランジスタ313がオン状態となり、浮遊拡散層314が初期化される。露光終了時に転送トランジスタ312がオン状態となり、電荷を転送する。 At the start of exposure, the reset transistor 313 and the transfer transistor 312 are turned on, and the electric charge of the photoelectric conversion element 311 is extracted and initialized. Immediately before the end of exposure, the reset transistor 313 is turned on and the floating diffusion layer 314 is initialized. At the end of the exposure, the transfer transistor 312 is turned on to transfer the charge.

また、負荷MOS回路250には、列ごとに負荷MOS電流源251が配置される。負荷MOS電流源251は、対応する列の垂直信号線309に接続され、一定の電流を供給する。 Further, in the load MOS circuit 250, a load MOS current source 251 is arranged for each row. The load MOS current source 251 is connected to the vertical signal line 309 in the corresponding row to supply a constant current.

また、リセット信号RSTを伝送する信号線は、端子391を介して垂直走査回路220と接続される。転送信号TRGを伝送する信号線は、端子392を介して垂直走査回路220と接続される。選択信号SELを伝送する信号線は、端子393を介して垂直走査回路220と接続される。垂直信号線309は、端子394を介して負荷MOS回路250に接続される。 Further, the signal line for transmitting the reset signal RST is connected to the vertical scanning circuit 220 via the terminal 391. The signal line for transmitting the transfer signal TRG is connected to the vertical scanning circuit 220 via the terminal 392. The signal line for transmitting the selection signal SEL is connected to the vertical scanning circuit 220 via the terminal 393. The vertical signal line 309 is connected to the load MOS circuit 250 via the terminal 394.

上述の構成により、DVS画素400は、画素ブロック211への入射光に対する光電変換により光電流を生成し、その変化量が所定の閾値を超えたか否かを検出する。光電流内の電荷は、通常画素300へ出力される。なお、DVS画素400から出力された電荷は、特許請求の範囲に記載の出力電荷の一例である。 With the above configuration, the DVS pixel 400 generates a photocurrent by photoelectric conversion of the incident light on the pixel block 211, and detects whether or not the amount of change exceeds a predetermined threshold value. The electric charge in the photocurrent is usually output to the pixel 300. The electric charge output from the DVS pixel 400 is an example of the output electric charge described in the claims.

一方、通常画素300は、画素ブロック211への入射光に対する光電変換により電荷を生成する。通常画素300内の光電変換素子311には、その光電変換素子311自身が生成した電荷と、DVS画素400からの電荷とが蓄積される。そして、通常画素300内の転送トランジスタ312は、露光終了時に光電変換素子311から浮遊拡散層314へ電荷を転送する。この電荷は、光電変換素子311自身が生成した電荷と、DVS画素400内の光電変換素子410からの電荷とを含む。このため、通常画素300は、露光期間内に光電変換素子311および光電変換素子410の両方により生成された電荷の量に応じた画素信号を生成することができる。なお、通常素300自身が生成した電荷は、特許請求の範囲に記載の生成電荷の一例である。 On the other hand, the normal pixel 300 generates an electric charge by photoelectric conversion of the incident light on the pixel block 211. The electric charge generated by the photoelectric conversion element 311 itself and the electric charge from the DVS pixel 400 are accumulated in the photoelectric conversion element 311 in the normal pixel 300. Then, the transfer transistor 312 in the normal pixel 300 transfers the electric charge from the photoelectric conversion element 311 to the floating diffusion layer 314 at the end of the exposure. This charge includes a charge generated by the photoelectric conversion element 311 itself and a charge from the photoelectric conversion element 410 in the DVS pixel 400. Therefore, the normal pixel 300 can generate a pixel signal according to the amount of electric charge generated by both the photoelectric conversion element 311 and the photoelectric conversion element 410 within the exposure period. The electric charge generated by the element 300 itself is an example of the generated electric charge described in the claims.

また、露光の際に垂直走査回路220は、通常画素300の行を順に選択して、露光を開始する。このような露光制御は、ローリングシャッター方式と呼ばれる。これに対して、全画素について同時に露光を開始する露光制御は、グローバルシャッター方式と呼ばれる。 Further, at the time of exposure, the vertical scanning circuit 220 sequentially selects the rows of the normal pixels 300 and starts the exposure. Such exposure control is called a rolling shutter method. On the other hand, the exposure control that starts the exposure of all the pixels at the same time is called the global shutter method.

なお、通常画素300内の光電変換素子311は、特許請求の範囲に記載の通常画素内光電変換素子の一例である。また、DVS画素400内の光電変換素子410は、特許請求の範囲に記載の検出画素内光電変換素子の一例である。 The photoelectric conversion element 311 in the normal pixel 300 is an example of the normal in-pixel photoelectric conversion element described in the claims. Further, the photoelectric conversion element 410 in the DVS pixel 400 is an example of the photoelectric conversion element in the detection pixel described in the claims.

ここで、通常画素300と、DVS画素400とが接続されない比較例を想定する。 Here, a comparative example in which the normal pixel 300 and the DVS pixel 400 are not connected is assumed.

図8は、比較例における通常画素300および電流電圧変換部420の一構成例を示す回路図である。比較例においては電流電圧変換部420内のnMOSトランジスタ421のドレインは、通常画素300に接続されず、電源端子に接続される。この構成では、DVS画素400で生成された電荷は、通常画素300へ出力されず、電源に排出される。このため、比較例の通常画素300は、露光期間内に自身が生成した電荷の量のみに応じた画素信号を生成する。 FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of the normal pixel 300 and the current-voltage conversion unit 420 in the comparative example. In the comparative example, the drain of the nMOS transistor 421 in the current-voltage conversion unit 420 is not normally connected to the pixel 300, but is connected to the power supply terminal. In this configuration, the electric charge generated by the DVS pixel 400 is not normally output to the pixel 300 but is discharged to the power supply. Therefore, the normal pixel 300 in the comparative example generates a pixel signal according only to the amount of electric charge generated by itself during the exposure period.

これに対して、図7に例示したように、通常画素300と、DVS画素400とを接続した構成では、比較例では電源に排出されていた電荷が、DVS画素400から通常画素300へ出力される。このため、通常画素300は、自身が生成した電荷と、DVS画素400が生成した電荷との両方の量に応じた画素信号を生成することができる。これにより、比較例と比較して感度を向上させることができる。感度の向上により、特に暗所で撮像した際の画像データの画質が向上する。 On the other hand, as illustrated in FIG. 7, in the configuration in which the normal pixel 300 and the DVS pixel 400 are connected, the electric charge discharged to the power supply in the comparative example is output from the DVS pixel 400 to the normal pixel 300. To. Therefore, the normal pixel 300 can generate a pixel signal according to the amount of both the electric charge generated by itself and the electric charge generated by the DVS pixel 400. Thereby, the sensitivity can be improved as compared with the comparative example. By improving the sensitivity, the image quality of the image data is improved especially when the image is taken in a dark place.

図9は、本技術の第1の実施の形態における通常画素300およびDVS画素400の断面図の一例である。同図は、光軸に沿って固体撮像素子200を切断した際の断面図を示す。p型半導体などにより形成される基板500内に、DVS画素400内の光電変換素子410と、通常画素300内の光電変換素子311とが隣接して形成される。 FIG. 9 is an example of a cross-sectional view of a normal pixel 300 and a DVS pixel 400 according to the first embodiment of the present technology. The figure shows a cross-sectional view when the solid-state image sensor 200 is cut along the optical axis. A photoelectric conversion element 410 in a DVS pixel 400 and a photoelectric conversion element 311 in a normal pixel 300 are formed adjacent to each other in a substrate 500 formed of a p-type semiconductor or the like.

また、基板500には、n型半導体領域501、511、513、521、531、541、551および553が形成される。n型半導体領域501には、所定の負電圧VNEGが印加される。 Further, the n-type semiconductor regions 501, 511, 513, 521, 513, 541, 551 and 553 are formed on the substrate 500. A predetermined negative voltage VNEG is applied to the n-type semiconductor region 501.

n型半導体領域511および513の間の領域には、酸化膜を介してゲート512が配置される。このゲート512は、n型半導体領域521に接続され、n型半導体領域513は、接地電圧VSSの接地端子に接続される。図9のn型半導体領域511および513とゲート512とは、図7のnMOSトランジスタ422として機能する。 In the region between the n-type semiconductor regions 511 and 513, the gate 512 is arranged via an oxide film. The gate 512 is connected to the n-type semiconductor region 521, and the n-type semiconductor region 513 is connected to the ground terminal of the ground voltage VSS. The n-type semiconductor regions 511 and 513 and the gate 512 in FIG. 9 function as the nMOS transistor 422 in FIG. 7.

DVS画素400内の光電変換素子410の一端にはn型半導体領域521が形成される。このn型半導体領域521と、通常画素300内の光電変換素子311との間の領域は、酸化膜を介してゲート522が配置される。ゲート522およびn型半導体領域511は、pMOSトランジスタ423およびバッファ430に接続される。図9のn型半導体領域521および光電変換素子311とゲート522とは、図7のnMOSトランジスタ421として機能する。 An n-type semiconductor region 521 is formed at one end of the photoelectric conversion element 410 in the DVS pixel 400. In the region between the n-type semiconductor region 521 and the photoelectric conversion element 311 in the normal pixel 300, a gate 522 is arranged via an oxide film. The gate 522 and the n-type semiconductor region 511 are connected to the pMOS transistor 423 and the buffer 430. The n-type semiconductor region 521 of FIG. 9, the photoelectric conversion element 311 and the gate 522 function as the nMOS transistor 421 of FIG.

光電変換素子311の一端にはn型半導体領域531が形成される。n型半導体領域531とn型半導体領域541との間には、酸化膜を介してゲート532が配置される。このゲート532には、転送信号TRGが入力される。図9のn型半導体領域531および541とゲート532とは、図7の転送トランジスタ312として機能する。 An n-type semiconductor region 531 is formed at one end of the photoelectric conversion element 311. A gate 532 is arranged between the n-type semiconductor region 531 and the n-type semiconductor region 541 via an oxide film. A transfer signal TRG is input to the gate 532. The n-type semiconductor regions 531 and 541 and the gate 532 of FIG. 9 function as the transfer transistor 312 of FIG.

n型半導体領域541とn型半導体領域551との間には、酸化膜を介してゲート542が配置される。このゲート542には、リセット信号RSTが入力され、n型半導体領域551は、電源電圧VDDの電源端子に接続される。図9のn型半導体領域541および551とゲート542とは、図7のリセットトランジスタ313として機能する。 A gate 542 is arranged between the n-type semiconductor region 541 and the n-type semiconductor region 551 via an oxide film. A reset signal RST is input to the gate 542, and the n-type semiconductor region 551 is connected to the power supply terminal of the power supply voltage VDD. The n-type semiconductor regions 541 and 551 of FIG. 9 and the gate 542 function as the reset transistor 313 of FIG. 7.

n型半導体領域551とn型半導体領域553との間には、酸化膜を介してゲート552が配置される。このゲート552は、n型半導体領域541と接続される。図9のn型半導体領域551および553とゲート542とは、図7の増幅トランジスタ315として機能する。なお、選択トランジスタ316は、図9では省略されている。 A gate 552 is arranged between the n-type semiconductor region 551 and the n-type semiconductor region 553 via an oxide film. The gate 552 is connected to the n-type semiconductor region 541. The n-type semiconductor regions 551 and 553 of FIG. 9 and the gate 542 function as the amplification transistor 315 of FIG. The selection transistor 316 is omitted in FIG.

図10は、本技術の第1の実施の形態における通常画素300およびDVS画素400のポテンシャル図の一例である。DVS画素400内の光電変換素子410の接地側には、接地電圧VSSより低い負電圧VNEGの電位障壁が設けられる。その光電変換素子410と、通常画素300内の光電変換素子311との間には、接地電圧VSSと電源電圧VDDとの間の所定電位の電位障壁が設けられる。光電変換素子410内に蓄積された電荷のうち、光電変換素子311との間の電位障壁を超えた分が、光電変換素子311に流れ込む(言い換えれば、光電変換素子311へ出力される)。同図において、灰色の部分は、電荷が蓄積された領域を示す。 FIG. 10 is an example of a potential diagram of a normal pixel 300 and a DVS pixel 400 according to the first embodiment of the present technology. A potential barrier of negative voltage VSS, which is lower than the ground voltage VSS, is provided on the ground side of the photoelectric conversion element 410 in the DVS pixel 400. A potential barrier having a predetermined potential between the ground voltage VSS and the power supply voltage VDD is provided between the photoelectric conversion element 410 and the photoelectric conversion element 311 in the normal pixel 300. Of the charges stored in the photoelectric conversion element 410, the portion exceeding the potential barrier between the photoelectric conversion element 311 and the photoelectric conversion element 311 flows into the photoelectric conversion element 311 (in other words, is output to the photoelectric conversion element 311). In the figure, the gray part indicates the region where the charge is accumulated.

また、光電変換素子311と浮遊拡散層314との間の電位は、転送トランジスタ312がオフ状態のときには、接地電圧VSSと電源電圧VDDとの間の所定電位である。一方、転送トランジスタ312がオン状態のときには、上昇する。 Further, the potential between the photoelectric conversion element 311 and the stray diffusion layer 314 is a predetermined potential between the ground voltage VSS and the power supply voltage VDD when the transfer transistor 312 is in the off state. On the other hand, when the transfer transistor 312 is in the ON state, it rises.

リセットトランジスタ313がオフ状態のときには、浮遊拡散層314の電源側の電位障壁は、接地電圧VSSと電源電圧VDDとの間の所定電位である。一方、リセットトランジスタ313がオン状態のときには、電源電圧VDDまで上昇する。 When the reset transistor 313 is in the off state, the potential barrier on the power supply side of the stray diffusion layer 314 is a predetermined potential between the ground voltage VSS and the power supply voltage VDD. On the other hand, when the reset transistor 313 is in the ON state, the voltage rises to the power supply voltage VDD.

図11は、本技術の第1の実施の形態におけるバッファ430、減算器440および量子化器450の一構成例を示す回路図である。 FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration example of a buffer 430, a subtractor 440, and a quantizer 450 according to the first embodiment of the present technology.

バッファ430は、pMOSトランジスタ431および432を備える。pMOSトランジスタ431および432は、電源端子と接地端子との間に直列に接続される。接地側のpMOSトランジスタ432のゲートは、電流電圧変換部420に接続され、電圧Vpが入力される。電源側のpMOSトランジスタ431のゲートには、所定のバイアス電圧Vbsfが印加される。また、pMOSトランジスタ431および432の接続ノードは、減算器440に接続される。この接続により、電圧Vpに対するインピーダンス変換が行われる。 The buffer 430 includes pMOS transistors 431 and 432. The pMOS transistors 431 and 432 are connected in series between the power supply terminal and the ground terminal. The gate of the pMOS transistor 432 on the ground side is connected to the current-voltage conversion unit 420, and the voltage Vp is input. A predetermined bias voltage Vbsf is applied to the gate of the pMOS transistor 431 on the power supply side. Further, the connection nodes of the pMOS transistors 431 and 432 are connected to the subtractor 440. By this connection, impedance conversion with respect to voltage Vp is performed.

減算器440は、コンデンサ441および443と、pMOSトランジスタ442および444と、nMOSトランジスタ445とを備える。 The subtractor 440 includes capacitors 441 and 443, pMOS transistors 442 and 444, and an nMOS transistor 445.

pMOSトランジスタ444およびnMOSトランジスタ445は、電源端子と接地端子との間に直列に接続される。これらは、pMOSトランジスタ444のゲートを入力端子とし、pMOSトランジスタ444およびnMOSトランジスタ445の接続ノードを出力端子として、入力信号を反転するインバータとして機能する。 The pMOS transistor 444 and the nMOS transistor 445 are connected in series between the power supply terminal and the ground terminal. These function as an inverter that inverts the input signal by using the gate of the pMOS transistor 444 as an input terminal and the connection node of the pMOS transistor 444 and the nMOS transistor 445 as an output terminal.

コンデンサ441の一端は、バッファ430の出力端子に接続され、他端は、インバータの入力端子(すなわち、pMOSトランジスタ444のゲート)に接続される。コンデンサ443は、インバータに並列に接続される。pMOSトランジスタ442は、コンデンサ443の両端を接続する経路を、垂直走査回路220からの駆動信号に従って開閉するものである。 One end of the capacitor 441 is connected to the output terminal of the buffer 430, and the other end is connected to the input terminal of the inverter (that is, the gate of the pMOS transistor 444). The capacitor 443 is connected in parallel with the inverter. The pMOS transistor 442 opens and closes a path connecting both ends of the capacitor 443 according to a drive signal from the vertical scanning circuit 220.

pMOSトランジスタ442をオンした際にコンデンサ441のバッファ430側に電圧信号Vinitが入力され、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441に蓄積されている電位Qinitは、コンデンサ441のコンデンサをC1とすると、次の式により表される。一方、コンデンサ443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。
init=C1×Vinit ・・・式1
When the pMOS transistor 442 is turned on, the voltage signal Vinit is input to the buffer 430 side of the capacitor 441, and the opposite side becomes a virtual ground terminal. The potential of this virtual ground terminal is set to zero for convenience. At this time, the potential Q init stored in the capacitor 441 is expressed by the following equation, where C1 is the capacitor of the capacitor 441. On the other hand, since both ends of the capacitor 443 are short-circuited, the accumulated charge becomes zero.
Q init = C1 x V init ... Equation 1

次に、pMOSトランジスタ442がオフされて、コンデンサ441のバッファ430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441に蓄積される電荷Qafterは、次の式により表される。
after=C1×Vafter ・・・式2
Next, considering the case where the pMOS transistor 442 is turned off and the voltage on the buffer 430 side of the capacitor 441 changes to become a V after , the charge Q after stored in the capacitor 441 is expressed by the following equation. To.
Q after = C1 x V after ... Equation 2

一方、コンデンサ443に蓄積される電荷Q2は、出力電圧をVoutとすると、次の式により表される。
Q2=−C2×Vout ・・・式3
On the other hand, the charge Q2 stored in the capacitor 443 is expressed by the following equation , where the output voltage is V out.
Q2 = -C2 x V out ... Equation 3

このとき、コンデンサ441および443の総電荷量は変化しないため、次の式が成立 する。
init=Qafter+Q2 ・・・式4
At this time, since the total charge amounts of the capacitors 441 and 443 do not change, the following equation holds.
Q init = Q after + Q2 ・ ・ ・ Equation 4

式4に式1乃至式3を代入して変形すると、次の式が得られる。
out=−(C1/C2)×(Vafter−Vinit) ・・・式5
By substituting Equations 1 to 3 into Equation 4 and transforming it, the following equation is obtained.
V out =-(C1 / C2) x (V after- V init ) ... Equation 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、DVS画素400ごとに減算器440が搭載されるため、容量C1やC2には、面積上の制約がある。 Equation 5 represents the subtraction operation of the voltage signal, and the gain of the subtraction result is C1 / C2. Since it is usually desired to maximize the gain, it is preferable to design C1 to be large and C2 to be small. On the other hand, if C2 is too small, kTC noise may increase and noise characteristics may deteriorate. Therefore, the capacity reduction of C2 is limited to the range in which noise can be tolerated. Further, since the subtractor 440 is mounted on each DVS pixel 400, the capacities C1 and C2 have restrictions on the area.

上述の減算動作により、電圧Vpの変化量を示す微分信号が生成される。 By the subtraction operation described above, a differential signal indicating the amount of change in voltage Vp is generated.

量子化器450は、pMOSトランジスタ451および453とnMOSトランジスタ452および454とを備える。 The quantizer 450 includes pMOS transistors 451 and 453 and nMOS transistors 452 and 454.

pMOSトランジスタ451およびnMOSトランジスタ452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。pMOSトランジスタ453およびnMOSトランジスタ454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、pMOSトランジスタ451および453のゲートは、減算器440の出力端子に接続される。nMOSトランジスタ452のゲートには上限閾値を示すバイアス電圧Vonが印加され、nMOSトランジスタ454のゲートには下限閾値を示すバイアス電圧Voffが印加される。 The pMOS transistor 451 and the nMOS transistor 452 are connected in series between the power supply terminal and the ground terminal. The pMOS transistor 453 and the nMOS transistor 454 are also connected in series between the power supply terminal and the ground terminal. Further, the gates of the pMOS transistors 451 and 453 are connected to the output terminal of the subtractor 440. A bias voltage Von indicating an upper limit threshold value is applied to the gate of the nMOS transistor 452, and a bias voltage Voff indicating a lower limit threshold value is applied to the gate of the nMOS transistor 454.

pMOSトランジスタ451およびnMOSトランジスタ452の接続ノードは、転送部460に接続され、この接続ノードの電圧が、オンイベント検出信号VCHとして出力される。pMOSトランジスタ453およびnMOSトランジスタ454の接続ノードも、転送部460に接続され、この接続ノードの電圧が、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450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。 The connection node of the pMOS transistor 451 and the nMOS transistor 452 is connected to the transfer unit 460, and the voltage of this connection node is output as an on-event detection signal VCH. The connection node of the pMOS transistor 453 and the nMOS transistor 454 is also connected to the transfer unit 460, and the voltage of this connection node is output as an off-event detection signal VCL. With such a connection, the quantizer 450 outputs a high-level on-event detection signal VCH when the differential signal exceeds the upper threshold, and low-level off-event detection when the differential signal falls below the lower threshold. Output the signal VCL.

なお、光電変換素子410と電流電圧変換部420の一部とを受光チップ201に配置し、その後段の回路を回路チップ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、光電変換素子410と電流電圧変換部420の全体とを受光チップ201に配置し、それ以外を回路チップ202に配置することもできる。また、光電変換素子410、電流電圧変換部420およびバッファ430を受光チップ201に配置し、それ以外を回路チップ202に配置することもできる。また、光電変換素子410、電流電圧変換部420およびバッファ430とコンデンサ441を受光チップ201に配置し、それ以外を回路チップ202に配置することもできる。また、光電変換素子410、電流電圧変換部420、バッファ430、減算器440および量子化器450を受光チップ201に配置し、それ以外を回路チップ202に配置することもできる。 The photoelectric conversion element 410 and a part of the current-voltage conversion unit 420 are arranged on the light receiving chip 201, and the circuit in the subsequent stage is arranged on the circuit chip 202. The circuit arranged on each chip has this configuration. Not limited to. For example, the photoelectric conversion element 410 and the entire current / voltage conversion unit 420 may be arranged on the light receiving chip 201, and the others may be arranged on the circuit chip 202. Further, the photoelectric conversion element 410, the current / voltage conversion unit 420 and the buffer 430 may be arranged on the light receiving chip 201, and the others may be arranged on the circuit chip 202. Further, the photoelectric conversion element 410, the current / voltage conversion unit 420, the buffer 430, and the capacitor 441 may be arranged on the light receiving chip 201, and the others may be arranged on the circuit chip 202. Further, the photoelectric conversion element 410, the current / voltage conversion unit 420, the buffer 430, the subtractor 440 and the quantizer 450 may be arranged on the light receiving chip 201, and the others may be arranged on the circuit chip 202.

このように、本技術の第1の実施の形態によれば、通常画素300が、DVS画素400からの電荷と通常画素300自身が生成した電荷との量に応じた画素信号を生成するため、自身が生成した電荷のみを用いる場合と比較して感度を向上させることができる。感度の向上により、特に暗所で撮像した際の画像データの画質を向上させることができる。 As described above, according to the first embodiment of the present technology, the normal pixel 300 generates a pixel signal according to the amount of the electric charge from the DVS pixel 400 and the electric charge generated by the normal pixel 300 itself. The sensitivity can be improved as compared with the case where only the electric charge generated by itself is used. By improving the sensitivity, it is possible to improve the image quality of the image data, especially when the image is taken in a dark place.

<2.第2の実施の形態>
上述の第1の実施の形態では、通常画素300ごとに、選択トランジスタ316などの4つのトランジスタを配置していたが、この構成では、画素数を多くするほど回路規模が増大するおそれがある。この第2の実施の形態の固体撮像素子200は、浮遊拡散層314を複数の通常画素300が共有する点において第1の実施の形態と異なる。
<2. Second Embodiment>
In the first embodiment described above, four transistors such as a selection transistor 316 are usually arranged for each pixel 300, but in this configuration, the circuit scale may increase as the number of pixels increases. The solid-state image sensor 200 of the second embodiment is different from the first embodiment in that the floating diffusion layer 314 is shared by a plurality of normal pixels 300.

図12は、本技術の第2の実施の形態における画素ブロック211の一構成例を示す回路図である。この第2の実施の形態の画素ブロック211は、FD共有ブロック305と、DVS画素400、401、402および403とを備える。FD共有ブロック305は、光電変換素子311、371、373および375と、転送トランジスタ312、372、374および376とを備える。さらに、FD共有ブロック305は、リセットトランジスタ313、浮遊拡散層314、増幅トランジスタ315および選択トランジスタ316とを備える。転送トランジスタ372、374および376として、例えば、nMOSトランジスタが用いられる。 FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration example of the pixel block 211 according to the second embodiment of the present technology. The pixel block 211 of this second embodiment includes an FD shared block 305 and DVS pixels 400, 401, 402 and 403. The FD shared block 305 includes photoelectric conversion elements 311, 371, 373 and 375 and transfer transistors 312, 372, 374 and 376. Further, the FD shared block 305 includes a reset transistor 313, a stray diffusion layer 314, an amplification transistor 315 and a selection transistor 316. As the transfer transistors 372, 374 and 376, for example, nMOS transistors are used.

光電変換素子311、転送トランジスタ312、リセットトランジスタ313、浮遊拡散層314、増幅トランジスタ315および選択トランジスタ316の接続構成は、第1の実施の形態と同様である。ただし、転送トランジスタ312は、垂直走査回路220からの転送信号TRG1に従って電荷を転送する。 The connection configuration of the photoelectric conversion element 311, the transfer transistor 312, the reset transistor 313, the stray diffusion layer 314, the amplification transistor 315, and the selection transistor 316 is the same as that of the first embodiment. However, the transfer transistor 312 transfers the charge according to the transfer signal TRG1 from the vertical scanning circuit 220.

転送トランジスタ372は、垂直走査回路220からの転送信号TRG2に従って光電変換素子371から浮遊拡散層314へ電荷を転送するものである。転送トランジスタ372および光電変換素子371の接続ノードは、DVS画素401に接続される。 The transfer transistor 372 transfers charges from the photoelectric conversion element 371 to the stray diffusion layer 314 according to the transfer signal TRG2 from the vertical scanning circuit 220. The connection node of the transfer transistor 372 and the photoelectric conversion element 371 is connected to the DVS pixel 401.

転送トランジスタ374は、垂直走査回路220からの転送信号TRG3に従って光電変換素子373から浮遊拡散層314へ電荷を転送するものである。転送トランジスタ374および光電変換素子373の接続ノードは、DVS画素402に接続される。 The transfer transistor 374 transfers an electric charge from the photoelectric conversion element 373 to the stray diffusion layer 314 according to the transfer signal TRG3 from the vertical scanning circuit 220. The connection node of the transfer transistor 374 and the photoelectric conversion element 373 is connected to the DVS pixel 402.

転送トランジスタ376は、垂直走査回路220からの転送信号TRG4に従って光電変換素子375から浮遊拡散層314へ電荷を転送するものである。転送トランジスタ376および光電変換素子375の接続ノードは、DVS画素403に接続される。 The transfer transistor 376 transfers charges from the photoelectric conversion element 375 to the stray diffusion layer 314 according to the transfer signal TRG4 from the vertical scanning circuit 220. The connection node of the transfer transistor 376 and the photoelectric conversion element 375 is connected to the DVS pixel 403.

また、FD共有ブロック305と、DVS400乃至403のそれぞれの一部とが受光チップ201に配置される。DVS400乃至403のそれぞれの残りは、回路チップ202に配置される。 Further, the FD shared block 305 and a part of each of the DVS 400 to 403 are arranged on the light receiving chip 201. The rest of each of the DVS 400 to 403 is placed on the circuit chip 202.

上述の構成により、FD共有ブロック305は、リセットトランジスタ313、浮遊拡散層314、増幅トランジスタ315および選択トランジスタ316を共有する4つの通常画素300として機能する。浮遊拡散層314などの共有により、画素当たりの回路規模を削減することができる。 With the above configuration, the FD shared block 305 functions as four normal pixels 300 that share the reset transistor 313, the stray diffusion layer 314, the amplification transistor 315 and the selection transistor 316. By sharing the floating diffusion layer 314 and the like, the circuit scale per pixel can be reduced.

なお、浮遊拡散層314などを共有する画素数を4画素としているが、この構成に限定されず、8画素などであってもよい。 Although the number of pixels sharing the floating diffusion layer 314 and the like is 4 pixels, the number of pixels is not limited to this configuration and may be 8 pixels or the like.

図13は、本技術の第2の実施の形態における画素ブロック211の平面図の一例である。画素ブロック211の周囲には、FDTI(Front Deep Trench Isolation)381が形成される。このFDTI381により、画素ブロック211は、周辺の素子と分離される。また、画素ブロック211は、RDTI(Rear Deep Trench Isolation)382により4つの領域に分割される。 FIG. 13 is an example of a plan view of the pixel block 211 according to the second embodiment of the present technology. An FDTI (Front Deep Trench Isolation) 381 is formed around the pixel block 211. By this FDTI381, the pixel block 211 is separated from the peripheral elements. Further, the pixel block 211 is divided into four regions by RDTI (Rear Deep Trench Isolation) 382.

また、画素ブロック211の外周の近傍にリセットトランジスタ313、増幅トランジスタ315および選択トランジスタ316が配置される。また、下側の回路と接続するための複数の端子391が配置される。 Further, a reset transistor 313, an amplification transistor 315, and a selection transistor 316 are arranged in the vicinity of the outer periphery of the pixel block 211. Further, a plurality of terminals 391 for connecting to the lower circuit are arranged.

また、光軸をZ軸とし、Z軸に垂直な所定の軸をX軸とする。X軸およびZ軸に垂直な軸をY軸とする。同図は、Z軸方向から見た平面図を示し、点線は、X軸に沿った線を示す。 Further, the optical axis is the Z axis, and a predetermined axis perpendicular to the Z axis is the X axis. The axis perpendicular to the X-axis and the Z-axis is defined as the Y-axis. The figure shows a plan view seen from the Z-axis direction, and the dotted line shows a line along the X-axis.

図14は、本技術の第2の実施の形態における固体撮像素子200の断面図の一例である。同図は、図13の点線(X軸)に沿って固体撮像素子200を切断した際の断面図を示す。 FIG. 14 is an example of a cross-sectional view of the solid-state image sensor 200 according to the second embodiment of the present technology. The figure shows a cross-sectional view when the solid-state image sensor 200 is cut along the dotted line (X-axis) of FIG.

複数のマイクロレンズ383の下側に光電変換素子311や373が配置される。光電変換素子311と、光電変換素子373とは、RDTI382により分離される。また、光電変換素子410の左側と、光電変換素子412の右側とには、RDTI382よりも深いFDTI381が形成される。 Photoelectric conversion elements 311 and 373 are arranged under the plurality of microlenses 383. The photoelectric conversion element 311 and the photoelectric conversion element 373 are separated by the RDTI 382. Further, FDTI381 deeper than RDTI382 is formed on the left side of the photoelectric conversion element 410 and the right side of the photoelectric conversion element 412.

光電変換素子410、311、373および412の下側には配線層が形成され、受光チップ201と回路チップ202とは、複数の端子391により接続される。 A wiring layer is formed under the photoelectric conversion elements 410, 311, 373, and 412, and the light receiving chip 201 and the circuit chip 202 are connected by a plurality of terminals 391.

図15は、本技術の第2の実施の形態における素子のレイアウトの一例である。同図は、図13のFDTI381の内側の素子のレイアウトを示す。 FIG. 15 is an example of the layout of the elements in the second embodiment of the present technology. The figure shows the layout of the elements inside the FDTI381 of FIG.

中央部に浮遊拡散層314が配置され、その周囲に光電変換素子311、371、373および375が2行×2列で配列される。光電変換素子311、371、373および375と、浮遊拡散層314との間には、転送トランジスタ312、372、374、376が配置される。 The floating diffusion layer 314 is arranged in the central portion, and the photoelectric conversion elements 311, 371, 373 and 375 are arranged in 2 rows × 2 columns around the floating diffusion layer 314. Transfer transistors 312, 372, 374, and 376 are arranged between the photoelectric conversion elements 311, 371, 373, and 375 and the floating diffusion layer 314.

また、光電変換素子311の左上には、L字を上下反転させた形状の光電変換素子410が配置される。光電変換素子371の右上には、L字を上下左右に反転させた形状の光電変換素子411が配置される。光電変換素子373の右下には、L字を左右反転させた形状の光電変換素子412が配置される。光電変換素子375の左下には、L字の光電変換素子413が配置される。 Further, on the upper left of the photoelectric conversion element 311 is arranged a photoelectric conversion element 410 having an L-shaped upside down shape. At the upper right of the photoelectric conversion element 371, a photoelectric conversion element 411 having an L-shape inverted vertically and horizontally is arranged. At the lower right of the photoelectric conversion element 373, a photoelectric conversion element 412 having an L-shaped inverted shape is arranged. An L-shaped photoelectric conversion element 413 is arranged at the lower left of the photoelectric conversion element 375.

このように、本技術の第2の実施の形態によれば、複数の通常画素300が浮遊拡散層314を共有するため、共有しない場合と比較して画素当たりの回路規模を削減することができる。 As described above, according to the second embodiment of the present technology, since the plurality of normal pixels 300 share the floating diffusion layer 314, the circuit scale per pixel can be reduced as compared with the case where the floating diffusion layer 314 is not shared. ..

<3.第3の実施の形態>
上述の第1の実施の形態では、垂直走査回路220は、ローリングシャッター方式により露光を行っていたが、この構成では、ローリングシャッター歪みが生じるおそれがある。この第3の実施の形態の固体撮像素子200は、グローバルシャッター方式により露光を行う点において第1の実施の形態と異なる。
<3. Third Embodiment>
In the first embodiment described above, the vertical scanning circuit 220 is exposed by the rolling shutter method, but in this configuration, rolling shutter distortion may occur. The solid-state image sensor 200 of the third embodiment is different from the first embodiment in that exposure is performed by a global shutter method.

図16は、本技術の第3の実施の形態における通常画素300の一構成例を示す回路図である。この第3の実施の形態の通常画素300は、排出トランジスタ317、転送トランジスタ318および電荷保持部319をさらに備える点において第1の実施の形態と異なる。排出トランジスタ317および転送トランジスタ318として、例えば、nMOSトランジスタが用いられる。 FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration example of a normal pixel 300 according to a third embodiment of the present technology. The normal pixel 300 of the third embodiment is different from the first embodiment in that it further includes an emission transistor 317, a transfer transistor 318, and a charge holding unit 319. For example, an nMOS transistor is used as the emission transistor 317 and the transfer transistor 318.

排出トランジスタ317は、垂直走査回路220からの排出信号OFDに従って、光電変換素子311から電荷を排出するものである。排出される電荷には、前述したように、光電変換素子311自身が生成した電荷と、DVS画素400からの電荷とが含まれる。 The discharge transistor 317 discharges electric charges from the photoelectric conversion element 311 according to the discharge signal OFD from the vertical scanning circuit 220. As described above, the discharged charges include the charges generated by the photoelectric conversion element 311 itself and the charges from the DVS pixel 400.

転送トランジスタ318は、垂直走査回路220からの転送信号TRGaに従って、光電変換素子311およびDVS画素400から電荷保持部319へ電荷を転送するものである。電荷保持部319は、転送された電荷を保持するものであり、アナログメモリとして機能する。 The transfer transistor 318 transfers charges from the photoelectric conversion element 311 and the DVS pixel 400 to the charge holding unit 319 according to the transfer signal TRGa from the vertical scanning circuit 220. The charge holding unit 319 holds the transferred charge and functions as an analog memory.

また、第3の実施の形態の転送トランジスタ312は、垂直走査回路220からの転送信号TRGbに従って、電荷保持部319から浮遊拡散層314へ電荷を転送する。 Further, the transfer transistor 312 of the third embodiment transfers charges from the charge holding unit 319 to the stray diffusion layer 314 according to the transfer signal TRGb from the vertical scanning circuit 220.

なお、転送トランジスタ318は、特許請求の範囲に記載の第1の転送トランジスタの一例であり、転送トランジスタ312は、特許請求の範囲に記載の第2の転送トランジスタの一例である。 The transfer transistor 318 is an example of the first transfer transistor described in the claims, and the transfer transistor 312 is an example of the second transfer transistor described in the claims.

第3の実施の形態の垂直走査回路220は、グローバルシャッター方式により露光を行う。垂直走査回路220は、全画素について露光を同時に開始し、露光終了時に全画素について、電荷保持部319に電荷を保持させる。そして、垂直走査回路220は、行を順に選択して、その行について浮遊拡散層314の初期化と、浮遊拡散層314への電荷転送とを実行させる。カラムADC240は、選択された行についてAD変換を行う。 The vertical scanning circuit 220 of the third embodiment exposes by a global shutter method. The vertical scanning circuit 220 starts exposure for all pixels at the same time, and at the end of exposure, the charge holding unit 319 holds charges for all pixels. Then, the vertical scanning circuit 220 selects rows in order to perform initialization of the floating diffusion layer 314 and charge transfer to the floating diffusion layer 314 for the rows. The column ADC 240 performs AD conversion on the selected row.

同図に例示したように、電荷保持部319に電荷を保持させることにより、垂直走査回路220は、全画素について同時に露光を開始させることができる。 As illustrated in the figure, by having the charge holding unit 319 hold the charge, the vertical scanning circuit 220 can start the exposure for all the pixels at the same time.

なお、第3の実施の形態に、浮遊拡散層314を共有する第2の実施の形態を適用することもできる。 It should be noted that the second embodiment sharing the floating diffusion layer 314 can also be applied to the third embodiment.

このように、本技術の第3の実施の形態によれば、通常画素300ごとに電荷保持部319に電荷を保持させるため、垂直走査回路220は、グローバルシャッタ方式により露光を行うことができる。これにより、ローリングシャッター歪みを抑制し、画像データの画質を向上させることができる。 As described above, according to the third embodiment of the present technology, since the charge holding unit 319 normally holds the charge for each pixel 300, the vertical scanning circuit 220 can perform exposure by the global shutter method. This makes it possible to suppress rolling shutter distortion and improve the image quality of image data.

<4.第4の実施の形態>
上述の第1の実施の形態では、カラムADC240が1行ずつAD変換していたが、この構成では、AD変換の速度が不足するおそれがある。この第4の実施の形態の固体撮像素子200は、全画素にADCを配置した点において第1の実施の形態と異なる。
<4. Fourth Embodiment>
In the first embodiment described above, the column ADC 240 performs AD conversion row by row, but in this configuration, the speed of AD conversion may be insufficient. The solid-state image sensor 200 of the fourth embodiment is different from the first embodiment in that ADCs are arranged in all the pixels.

図17は、本技術の第4の実施の形態における回路チップ202の一構成例を示すブロック図ある。この第4の実施の形態の回路チップ202は、カラムADC240、負荷MOS回路250を備えず、DAC291と、複数の時刻コード発生部292と、画素駆動回路293と、タイミング生成回路294とを備える。 FIG. 17 is a block diagram showing a configuration example of the circuit chip 202 according to the fourth embodiment of the present technology. The circuit chip 202 of the fourth embodiment does not include the column ADC 240 and the load MOS circuit 250, but includes a DAC 291, a plurality of time code generators 292, a pixel drive circuit 293, and a timing generation circuit 294.

また、第4の実施の形態の回路チップ202において、Xアービタ270およびYアービタ280は、アービタ275内に配置される。 Further, in the circuit chip 202 of the fourth embodiment, the X arbiter 270 and the Y arbiter 280 are arranged in the arbiter 275.

DAC291は、DA(Digital to Analog)変換により、スロープ状に変化するアナログの参照信号を生成するものである。このDAC291は、参照信号を下側画素領域260に供給する。 The DAC 291 generates an analog reference signal that changes in a slope shape by DA (Digital to Analog) conversion. The DAC 291 supplies a reference signal to the lower pixel region 260.

時刻コード発生部292は、時刻コードを発生するものである。この時刻コードは、参照信号がスロープ状に変化する期間内の時刻を示す。時刻コード発生部292は、発生した時刻コードを下側画素領域260に供給する。 The time code generation unit 292 generates a time code. This time code indicates the time within the period in which the reference signal changes in a slope shape. The time code generation unit 292 supplies the generated time code to the lower pixel region 260.

画素駆動回路293は、通常画素300内の回路を駆動してアナログの画素信号を生成させるものである。 The pixel drive circuit 293 usually drives a circuit in the pixel 300 to generate an analog pixel signal.

タイミング生成回路294は、垂直同期信号に同期して、垂直走査回路220や出力部230の動作タイミングを制御するものである。 The timing generation circuit 294 controls the operation timing of the vertical scanning circuit 220 and the output unit 230 in synchronization with the vertical synchronization signal.

図18は、本技術の第4の実施の形態における下側画素領域260の一構成例を示す図である。この第4の実施の形態の下側画素領域260には、複数の画素ブロック211と、複数の時刻コード転送部261とが配置される。時刻コード転送部261は、時刻コード発生部292ごとに配置される。 FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of the lower pixel region 260 according to the fourth embodiment of the present technology. A plurality of pixel blocks 211 and a plurality of time code transfer units 261 are arranged in the lower pixel region 260 of the fourth embodiment. The time code transfer unit 261 is arranged for each time code generation unit 292.

画素ブロック211のそれぞれには、通常画素300およびDVS画素400が配置される。通常画素300内の全回路が上側に配置された第1の実施の形態と異なり、第4の実施の形態では、通常画素300内の回路の一部が上側に配置され、残りが下側に配置される。 A normal pixel 300 and a DVS pixel 400 are arranged in each of the pixel blocks 211. Unlike the first embodiment in which all the circuits in the normal pixel 300 are arranged on the upper side, in the fourth embodiment, a part of the circuits in the normal pixel 300 is arranged on the upper side and the rest are arranged on the lower side. Be placed.

時刻コード転送部261は、対応する時刻コード発生部292からの時刻コードを転送 するものである。この時刻コード転送部261は、対応する時刻コード発生部292から の時刻コードを通常画素300へ転送し、また、通常画素300からの時刻コードをデジタルの画素信号として出力部230に転送する。 The time code transfer unit 261 transfers the time code from the corresponding time code generation unit 292. The time code transfer unit 261 transfers the time code from the corresponding time code generation unit 292 to the normal pixel 300, and transfers the time code from the normal pixel 300 to the output unit 230 as a digital pixel signal.

図19は、本技術の第4の実施の形態における通常画素300の一構成例を示すブロック図である。 FIG. 19 is a block diagram showing a configuration example of a normal pixel 300 according to a fourth embodiment of the present technology.

この通常画素300は、画素回路310およびADC320を備える。また、ADC320は、比較回路321およびデータ記憶部360を備える。そして、比較回路321は、差動入力回路330、電圧変換回路340および正帰還回路350を備える。 The normal pixel 300 includes a pixel circuit 310 and an ADC 320. The ADC 320 also includes a comparison circuit 321 and a data storage unit 360. The comparison circuit 321 includes a differential input circuit 330, a voltage conversion circuit 340, and a positive feedback circuit 350.

画素回路310は、画素駆動回路293の制御に従って画素信号SIGを生成し、ADC320に供給するものである。 The pixel circuit 310 generates a pixel signal SIG according to the control of the pixel drive circuit 293 and supplies it to the ADC 320.

ADC320は、画素信号SIGをデジタル信号にAD変換するものである。ADC320内の差動入力回路330は、DAC291からの参照信号REFと、画素回路310からの画素信号SIGとを比較するものである。この差動入力回路330は、比較結果を示す出力信号を電圧変換回路340に供給する。 The ADC 320 AD-converts the pixel signal SIG into a digital signal. The differential input circuit 330 in the ADC 320 compares the reference signal REF from the DAC 291 with the pixel signal SIG from the pixel circuit 310. The differential input circuit 330 supplies an output signal indicating the comparison result to the voltage conversion circuit 340.

電圧変換回路340は、差動入力回路330からの出力信号の電圧を変換して正帰還回路350に出力するものである。 The voltage conversion circuit 340 converts the voltage of the output signal from the differential input circuit 330 and outputs it to the positive feedback circuit 350.

正帰還回路350は、出力の一部を入力(出力信号)に加算し、出力信号VCOとしてデータ記憶部360に出力するものである。 The positive feedback circuit 350 adds a part of the output to the input (output signal) and outputs the output signal VCO to the data storage unit 360.

データ記憶部360は、出力信号VCOが反転したときの時刻コードを保持するもので ある。このデータ記憶部360は、垂直走査回路220の制御に従って時刻コードをデジタル信号として時刻コード転送部261に出力する。 The data storage unit 360 holds the time code when the output signal VCO is inverted. The data storage unit 360 outputs the time code as a digital signal to the time code transfer unit 261 according to the control of the vertical scanning circuit 220.

図20は、本技術の第4の実施の形態における通常画素300の一構成例を示す回路図である。画素回路310は、リセットトランジスタ313、浮遊拡散層314、転送トランジスタ312、光電変換素子311および排出トランジスタ317とを備える。転送トランジスタ312および光電変換素子311の接続ノードは、第1の実施の形態と同様にDVS画素400に接続される。 FIG. 20 is a circuit diagram showing a configuration example of a normal pixel 300 according to a fourth embodiment of the present technology. The pixel circuit 310 includes a reset transistor 313, a floating diffusion layer 314, a transfer transistor 312, a photoelectric conversion element 311 and an emission transistor 317. The connection node of the transfer transistor 312 and the photoelectric conversion element 311 is connected to the DVS pixel 400 as in the first embodiment.

排出トランジスタ317は、画素駆動回路293からの排出信号OFGに従って、電荷を排出する。転送トランジスタ312は、画素駆動回路293からの転送信号TXに従って電荷を転送する。リセットトランジスタ313は、画素駆動回路293からのリセット信号RSTに従って、浮遊拡散層314を初期化する。 The discharge transistor 317 discharges the electric charge according to the discharge signal OFG from the pixel drive circuit 293. The transfer transistor 312 transfers the electric charge according to the transfer signal TX from the pixel drive circuit 293. The reset transistor 313 initializes the floating diffusion layer 314 according to the reset signal RST from the pixel drive circuit 293.

差動入力回路330は、pMOSトランジスタ331、334および336と、nMOSトランジスタ332、333および335とを備える。 The differential input circuit 330 includes pMOS transistors 331, 334 and 336, and nMOS transistors 332, 333 and 335.

nMOSトランジスタ332および335は、差動対を構成し、これらのトランジスタのソースは、nMOSトランジスタ333のドレインに共通に接続される。また、nMOSトランジスタ332のドレインは、pMOSトランジスタ331のドレインとpMOSトランジスタ331および334のゲートとに接続される。nMOSトランジスタ335のドレインは、pMOSトランジスタ334のドレインとpMOSトランジスタ336のゲートとリセットトランジスタ313のドレインとに接続される。また、nMOSトランジスタ332のゲートには、参照信号REFが入力される。 The nMOS transistors 332 and 335 form a differential pair, and the source of these transistors is commonly connected to the drain of the nMOS transistor 333. Further, the drain of the nMOS transistor 332 is connected to the drain of the pMOS transistor 331 and the gate of the pMOS transistors 331 and 334. The drain of the nMOS transistor 335 is connected to the drain of the pMOS transistor 334, the gate of the pMOS transistor 336, and the drain of the reset transistor 313. Further, a reference signal REF is input to the gate of the nMOS transistor 332.

nMOSトランジスタ333のゲートには、所定のバイアス電圧Vbが印加され、nMOSトランジスタ333のソースには、所定の接地電圧が印加される。 A predetermined bias voltage Vb is applied to the gate of the nMOS transistor 333, and a predetermined ground voltage is applied to the source of the nMOS transistor 333.

pMOSトランジスタ331および334は、カレントミラー回路を構成する。pMOSトランジスタ331、334および336のソースには、電源電圧VDD1が印加される。この電源電圧VDD1は、電源電圧VDD2よりも高い。また、pMOSトランジスタ336のドレインは、電圧変換回路340に接続される。 The pMOS transistors 331 and 334 form a current mirror circuit. A power supply voltage VDD1 is applied to the sources of the pMOS transistors 331, 334 and 336. This power supply voltage VDD1 is higher than the power supply voltage VDD2. Further, the drain of the pMOS transistor 336 is connected to the voltage conversion circuit 340.

電圧変換回路340は、nMOSトランジスタ341を備える。このnMOSトランジスタ341のゲートには所定のバイアス電圧VBIASが印加される。また、nMOSトランジスタ341のドレインは、pMOSトランジスタ336のドレインに接続され、ソースは、正帰還回路350に接続される。 The voltage conversion circuit 340 includes an nMOS transistor 341. A predetermined bias voltage VBIAS is applied to the gate of the nMOS transistor 341. Further, the drain of the nMOS transistor 341 is connected to the drain of the pMOS transistor 336, and the source is connected to the positive feedback circuit 350.

正帰還回路350はpMOSトランジスタ351、352および354と、nMOSトランジスタ353および355とを備える。pMOSトランジスタ351および352とnMOSトランジスタ353とは、電源電圧VDD2と接地電圧VSSとの間に直列に接続される。pMOSトランジスタ354およびnMOSトランジスタ355も、電源電圧VDD2と接地電圧VSSとの間に直列に接続される。 The positive feedback circuit 350 includes pMOS transistors 351 and 352 and 354 and nMOS transistors 353 and 355. The pMOS transistors 351 and 352 and the nMOS transistor 353 are connected in series between the power supply voltage VDD2 and the ground voltage VSS. The pMOS transistor 354 and the nMOS transistor 355 are also connected in series between the power supply voltage VDD2 and the ground voltage VSS.

pMOSトランジスタ351およびnMOSトランジスタ353のゲートには、垂直走査回路220からの初期化信号INIが入力される。pMOSトランジスタ352およびnMOSトランジスタ353の接続ノードは、電圧変換回路340に接続される。pMOSトランジスタ354およびnMOSトランジスタ355のゲートは、pMOSトランジスタ352およびnMOSトランジスタ353の接続ノードに共通に接続される。pMOSトランジスタ352のゲートは、pMOSトランジスタ354およびnMOSトランジスタ355の接続ノードに接続される。また、pMOSトランジスタ354およびnMOSトランジスタ355の接続ノードの電圧は、出力信号VCOとして、データ記憶部360へ出力される。 The initialization signal INI from the vertical scanning circuit 220 is input to the gates of the pMOS transistor 351 and the nMOS transistor 353. The connection nodes of the pMOS transistor 352 and the nMOS transistor 353 are connected to the voltage conversion circuit 340. The gates of the pMOS transistor 354 and the nMOS transistor 355 are commonly connected to the connection nodes of the pMOS transistor 352 and the nMOS transistor 353. The gate of the pMOS transistor 352 is connected to the connection node of the pMOS transistor 354 and the nMOS transistor 355. Further, the voltage of the connection node of the pMOS transistor 354 and the nMOS transistor 355 is output to the data storage unit 360 as an output signal VCO.

また、通常画素300内の画素回路310と、nMOSトランジスタ332、333および335とが受光チップ201に配置される。pMOSトランジスタ331、334および336と、電圧変換回路340以降の回路とは、回路チップ202に配置される。 Further, the pixel circuit 310 in the normal pixel 300 and the nMOS transistors 332, 333, and 335 are arranged on the light receiving chip 201. The pMOS transistors 331, 334 and 336 and the circuit after the voltage conversion circuit 340 are arranged on the circuit chip 202.

図18乃至図20に例示したように、通常画素300ごとにADC320を配置したため、固体撮像素子200は、全画素について同時にAD変換を行うことができる。これにより、行ごとにAD変換を行う第1の実施の形態と比較して、AD変換の速度を向上させることができる。なお、図18乃至図20に例示した回路の詳細は、例えば、国際公開第2016/136448号に記載されている。 As illustrated in FIGS. 18 to 20, since the ADC 320 is usually arranged for each pixel 300, the solid-state image sensor 200 can perform AD conversion for all the pixels at the same time. As a result, the speed of AD conversion can be improved as compared with the first embodiment in which AD conversion is performed row by row. The details of the circuits illustrated in FIGS. 18 to 20 are described in, for example, International Publication No. 2016/136448.

このように、本技術の第4の実施の形態によれば、通常画素300ごとにADC320を配置したため、全画素について同時にAD変換を行うことができる。これにより、AD変換の速度を向上させることができる。 As described above, according to the fourth embodiment of the present technology, since the ADC 320 is usually arranged for each pixel 300, AD conversion can be performed for all the pixels at the same time. Thereby, the speed of AD conversion can be improved.

<5.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。
<5. Application example to mobile>
The technology according to the present disclosure (the present technology) can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on a moving body of any kind such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. You may.

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。 FIG. 21 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technique according to the present disclosure can be applied.

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。 The vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via the communication network 12001. In the example shown in FIG. 21, the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050. Further, as a functional configuration of the integrated control unit 12050, a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (interface) 12053 are shown.

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。 The drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs. For example, the drive system control unit 12010 has a driving force generator for generating a driving force of a vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism for adjusting and a braking device for generating braking force of the vehicle.

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。 The body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs. For example, the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, turn signals or fog lamps. In this case, the body system control unit 12020 may be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for the key or signals of various switches. The body system control unit 12020 receives inputs of these radio waves or signals and controls a vehicle door lock device, a power window device, a lamp, and the like.

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。 The vehicle outside information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000. For example, the image pickup unit 12031 is connected to the vehicle outside information detection unit 12030. The vehicle outside information detection unit 12030 causes the image pickup unit 12031 to capture an image of the outside of the vehicle and receives the captured image. The out-of-vehicle information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as a person, a vehicle, an obstacle, a sign, or a character on the road surface based on the received image.

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。 The image pickup unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of the light received. The image pickup unit 12031 can output an electric signal as an image or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the image pickup unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.

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。 The in-vehicle information detection unit 12040 detects information in the vehicle. For example, a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040. The driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether or not the driver has fallen asleep.

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。 The microcomputer 12051 calculates the control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit. A control command can be output to 12010. For example, the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including vehicle collision avoidance or impact mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, and the like. It is possible to perform cooperative control for the purpose of.

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。 Further, the microcomputer 12051 controls the driving force generating device, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving that runs autonomously without depending on the operation.

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。 Further, the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the vehicle outside information detection unit 12030. For example, the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the outside information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of anti-glare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.

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。 The audio-image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of audio and an image to an output device capable of visually or audibly notifying information to the passenger or the outside of the vehicle. In the example of FIG. 21, an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices. The display unit 12062 may include, for example, at least one of an onboard display and a head-up display.

図22は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。 FIG. 22 is a diagram showing an example of the installation position of the image pickup unit 12031.

図22では、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。 In FIG. 22, as the image pickup unit 12031, the image pickup unit 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 is provided.

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。 The image pickup units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 are provided, for example, at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumpers, back doors, and the upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100. The image pickup unit 12101 provided in the front nose and the image pickup section 12105 provided in the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100. The image pickup units 12102 and 12103 provided in the side mirror mainly acquire images of the side of the vehicle 12100. The image pickup unit 12104 provided in the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100. The image pickup unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior is mainly used for detecting a preceding vehicle, a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.

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。 Note that FIG. 22 shows an example of the photographing range of the imaging units 12101 to 12104. The imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose, the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging range of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively, and the imaging range 12114 indicates the imaging range. The imaging range of the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 can be obtained.

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。 At least one of the image pickup units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information. For example, at least one of the image pickup units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of image pickup elements, or may be an image pickup element having pixels for phase difference detection.

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。 For example, the microcomputer 12051 has a distance to each three-dimensional object in the image pickup range 12111 to 12114 based on the distance information obtained from the image pickup unit 12101 to 12104, and a temporal change of this distance (relative speed with respect to the vehicle 12100). By obtaining can. Further, the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and can perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving or the like in which the vehicle travels autonomously without depending on the operation of the driver.

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。 For example, the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to a three-dimensional object into two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, electric poles, and other three-dimensional objects based on the distance information obtained from the image pickup units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.

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。 At least one of the image pickup units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays. For example, the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian is present in the captured image of the imaging unit 12101 to 12104. Such pedestrian recognition is, for example, a procedure for extracting feature points in an image captured by an image pickup unit 12101 to 12104 as an infrared camera, and pattern matching processing is performed on a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian. It is done by the procedure to determine. When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian is present in the captured image of the image pickup unit 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 determines the square contour line for emphasizing the recognized pedestrian. The display unit 12062 is controlled so as to superimpose and display. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 so as to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.

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、例えば、撮像部12031に適用され得る。具体的には、例えば、図1の撮像装置100は、撮像部12031に適用することができる。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、感度を向上させて、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。 The example of the vehicle control system to which the technique according to the present disclosure can be applied has been described above. The technique according to the present disclosure can be applied to, for example, the image pickup unit 12031 among the configurations described above. Specifically, for example, the image pickup apparatus 100 of FIG. 1 can be applied to the image pickup unit 12031. By applying the technique according to the present disclosure to the image pickup unit 12031, the sensitivity can be improved and a photographed image that is easier to see can be obtained, so that the driver's fatigue can be reduced.

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。
It should be noted that the above-described embodiment shows an example for embodying the present technology, and the matters in the embodiment and the matters specifying the invention within the scope of claims have a corresponding relationship with each other. Similarly, the matters specifying the invention within the scope of claims and the matters in the embodiment of the present technology having the same name have a corresponding relationship with each other. However, the present technology is not limited to the embodiment, and can be embodied by applying various modifications to the embodiment without departing from the gist thereof.

It should be noted that the effects described in the present specification are merely examples and are not limited, and other effects may be obtained.

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)入射光に対する光電変換により生成した光電流の変化量が所定の閾値を超えたか否かを検出して前記光電流内の電荷を出力電荷として出力する検出画素と、
前記入射光に対する光電変換により電荷を生成電荷として生成して所定の露光期間内の前記出力電荷および前記生成電荷の量に応じた画素信号を出力する通常画素と
を具備する固体撮像素子。
(2)前記通常画素は、第1および第2の通常画素を含み、
前記検出画素は、前記第1の通常画素に接続された第1の検出画素と前記第2の通常画素に接続された第2の検出画素とを含み、
前記第1および第2の通常画素は、浮遊拡散層を共有する
前記(1)記載の固体撮像素子。
(3)前記通常画素は、
前記入射光に対する光電変換により前記生成電荷を生成する通常画素内光電変換素子と、
前記生成電荷および前記出力電荷を浮遊拡散層へ転送する転送トランジスタと、
前記浮遊拡散層を初期化するリセットトランジスタと、
前記浮遊拡散層の電圧を増幅する増幅トランジスタと、
前記増幅された電圧の信号を所定の選択信号に従って前記画素信号として出力する選択トランジスタと
を備え、
前記通常画素内光電変換素子と前記転送トランジスタとの接続ノードが前記検出画素に接続される
前記(1)記載の固体撮像素子。
(4)前記通常画素は、
電荷保持部と、
前記通常画素内光電変換素子から前記生成電荷および前記出力電荷を排出する排出トランジスタと
をさらに備え、
前記転送トランジスタは、
前記生成電荷および前記出力電荷を前記通常画素内光電変換素子および前記検出画素から前記電荷保持部へ転送する第1の転送トランジスタと、
前記生成電荷および前記出力電荷を前記電荷保持部から前記浮遊拡散層へ転送する第2の転送トランジスタと
を備える前記(3)記載の固体撮像素子。
(5)前記通常画素から出力された画素信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器をさらに具備する
前記(1)から(4)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(6)前記通常画素と前記検出画素の一部とが所定の受光チップに配置され、
前記検出画素の残りは所定の回路チップに配置される
前記(1)から(5)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(7)前記検出画素は、
前記入射光に対する光電変換により前記光電流を生成する検出画素内光電変換素子と、
前記光電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、
前記電圧の変化量を求める減算器と、
前記変化量が前記閾値を超えたか否かを検出する量子化器と
を備え、
前記電流電圧変換部の一部は前記受光チップに配置され、
前記電流電圧変換部の残りと前記減算器と前記量子化器とが前記回路チップに配置される
前記(6)記載の固体撮像素子。
(8)前記通常画素は、
前記入射光に対する光電変換により電荷を生成電荷として生成して所定の露光期間内の前記出力電荷および前記生成電荷に応じた画素信号を出力する画素回路と、
前記画素信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と
を備える前記(1)に記載の固体撮像素子。
(9)前記通常画素の一部と前記検出画素の一部とが所定の受光チップに配置され、
前記通常画素の残りと前記検出画素の残りとが所定の回路チップに配置される
前記(7)記載の固体撮像素子。
(10)入射光に対する光電変換により生成した光電流の変化量が所定の閾値を超えたか否かを検出して前記光電流内の電荷を出力電荷として出力する検出画素と、
前記入射光に対する光電変換により電荷を生成電荷として生成して所定の露光期間内の前記出力電荷および前記生成電荷の量に応じた画素信号を出力する通常画素と、
前記画素信号を配列した画像データを記録する記録部と
を具備する撮像装置。
The present technology can have the following configurations.
(1) A detection pixel that detects whether or not the amount of change in the photocurrent generated by photoelectric conversion with respect to incident light exceeds a predetermined threshold value and outputs the charge in the photocurrent as an output charge.
A solid-state image sensor including a normal pixel that generates a charge as a generated charge by photoelectric conversion with respect to the incident light and outputs a pixel signal according to the amount of the output charge and the generated charge within a predetermined exposure period.
(2) The normal pixel includes the first and second normal pixels, and includes the first and second normal pixels.
The detection pixel includes a first detection pixel connected to the first normal pixel and a second detection pixel connected to the second normal pixel.
The solid-state image pickup device according to (1) above, wherein the first and second ordinary pixels share a floating diffusion layer.
(3) The normal pixel is
A normal in-pixel photoelectric conversion element that generates the generated charge by photoelectric conversion with respect to the incident light, and
A transfer transistor that transfers the generated charge and the output charge to the floating diffusion layer,
A reset transistor that initializes the floating diffusion layer,
An amplification transistor that amplifies the voltage of the stray diffusion layer,
A selection transistor that outputs a signal of the amplified voltage as the pixel signal according to a predetermined selection signal is provided.
The solid-state image sensor according to (1), wherein the connection node between the normal intra-pixel photoelectric conversion element and the transfer transistor is connected to the detection pixel.
(4) The normal pixel is
Charge holder and
Further, an emission transistor for discharging the generated charge and the output charge from the ordinary in-pixel photoelectric conversion element is provided.
The transfer transistor is
A first transfer transistor that transfers the generated charge and the output charge from the normal in-pixel photoelectric conversion element and the detection pixel to the charge holding unit.
The solid-state image pickup device according to (3) above, comprising a second transfer transistor that transfers the generated charge and the output charge from the charge holding unit to the floating diffusion layer.
(5) The solid-state image sensor according to any one of (1) to (4), further comprising an analog-to-digital converter that converts a pixel signal output from the normal pixel into a digital signal.
(6) The normal pixel and a part of the detection pixel are arranged on a predetermined light receiving chip, and the normal pixel and a part of the detection pixel are arranged on a predetermined light receiving chip.
The solid-state image pickup device according to any one of (1) to (5) above, wherein the rest of the detection pixels are arranged on a predetermined circuit chip.
(7) The detection pixel is
An intra-detection pixel photoelectric conversion element that generates the photocurrent by photoelectric conversion with respect to the incident light,
A current-voltage converter that converts the photocurrent into a voltage,
A subtractor for obtaining the amount of change in voltage and
A quantizer for detecting whether or not the amount of change exceeds the threshold value is provided.
A part of the current-voltage conversion unit is arranged on the light receiving chip.
The solid-state image sensor according to (6), wherein the rest of the current-voltage conversion unit, the subtractor, and the quantizer are arranged on the circuit chip.
(8) The normal pixel is
A pixel circuit that generates an electric charge as a generated charge by photoelectric conversion with respect to the incident light and outputs a pixel signal corresponding to the output charge and the generated charge within a predetermined exposure period.
The solid-state image pickup device according to (1) above, comprising an analog-to-digital converter that converts the pixel signal into a digital signal.
(9) A part of the normal pixel and a part of the detection pixel are arranged on a predetermined light receiving chip.
The solid-state image pickup device according to (7), wherein the rest of the normal pixels and the rest of the detection pixels are arranged on a predetermined circuit chip.
(10) A detection pixel that detects whether or not the amount of change in the photocurrent generated by photoelectric conversion with respect to incident light exceeds a predetermined threshold value and outputs the charge in the photocurrent as an output charge.
A normal pixel that generates an electric charge as a generated charge by photoelectric conversion with respect to the incident light and outputs a pixel signal corresponding to the amount of the output charge and the generated charge within a predetermined exposure period.
An image pickup apparatus including a recording unit for recording image data in which the pixel signals are arranged.

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 回路チップ
210 上側画素領域
211 画素ブロック
220 垂直走査回路
230 出力部
240 カラムADC
250 負荷MOS回路
251 負荷MOS電流源
260 下側画素領域
261 時刻コード転送部
270 Xアービタ
275 アービタ
280 Yアービタ
291 DAC
292 時刻コード発生部
293 画素駆動回路
294 タイミング生成回路
300 通常画素
305 FD共有ブロック
310 画素回路
311、371、373、375、410〜413 光電変換素子
312、318、372、374、376 転送トランジスタ
313 リセットトランジスタ
314 浮遊拡散層
315 増幅トランジスタ
316 選択トランジスタ
317 排出トランジスタ
319 電荷保持部
320 ADC
321 比較回路
330 差動入力回路
331、334、336、351、352、354、423、431、432、442、444、451、453 pMOSトランジスタ
332、333、335、341、353、355、421、422、445、452、454 nMOSトランジスタ
340 電圧変換回路
350 正帰還回路
360 データ記憶部
381 FDTI(Front Deep Trench Isolation)
382 RDTI(Rear Deep Trench Isolation)
383 マイクロレンズ
391〜394、424 端子
400〜403 DVS画素
420 電流電圧変換部
430 バッファ
440 減算器
441、443 コンデンサ
450 量子化器
460 転送部
500 基板
501、511、513、521、531、541、551、553 n型半導体領域
512、522、532、542、552 ゲート
12031 撮像部
100 Image sensor 110 Image lens 120 Recording unit 130 Control unit 200 Solid-state image sensor 201 Light receiving chip 202 Circuit chip 210 Upper pixel area 211 Pixel block 220 Vertical scanning circuit 230 Output unit 240 Column ADC
250 Load MOS circuit 251 Load MOS current source 260 Lower pixel area 261 Time code transfer unit 270 X Arbiter 275 Arbiter 280 Y Arbiter 291 DAC
292 Time code generator 293 Pixel drive circuit 294 Timing generation circuit 300 Normal pixel 305 FD shared block 310 Pixel circuit 311, 371, 373, 375, 410-413 Photoelectric conversion element 312, 318, 372, 374, 376 Transfer transistor 313 Reset Transistor 314 Floating diffusion layer 315 Amplification transistor 316 Selective transistor 317 Ejection transistor 319 Charge holder 320 ADC
321 Comparison circuit 330 Differential input circuit 331, 334, 336, 351, 352, 354, 423, 431, 432, 442, 444, 451 and 453 pMOS transistors 332, 333, 335, 341, 353, 355, 421, 422 445, 452, 454 nMOS transistor 340 Voltage conversion circuit 350 Positive feedback circuit 360 Data storage unit 381 FDTI (Front Deep Trench Isolation)
382 RDTI (Rear Deep Trench Isolation)
383 Microlens 391-394, 424 Terminals 400-403 DVS Pixel 420 Current / Voltage Converter 430 Buffer 440 Subtractor 441, 443 Capacitor 450 Quantizer 460 Transfer Unit 500 Board 501, 511, 513, 521, 541, 541,551 552 n-type semiconductor region 512, 522, 532, 542, 552 Gate 12031 Imaging unit

Claims (10)

入射光に対する光電変換により生成した光電流の変化量が所定の閾値を超えたか否かを検出して前記光電流内の電荷を出力電荷として出力する検出画素と、
前記入射光に対する光電変換により電荷を生成電荷として生成して所定の露光期間内の前記出力電荷および前記生成電荷の量に応じた画素信号を出力する通常画素と
を具備する固体撮像素子。
A detection pixel that detects whether or not the amount of change in the photocurrent generated by photoelectric conversion with respect to incident light exceeds a predetermined threshold value and outputs the charge in the photocurrent as an output charge.
A solid-state image sensor including a normal pixel that generates a charge as a generated charge by photoelectric conversion with respect to the incident light and outputs a pixel signal according to the amount of the output charge and the generated charge within a predetermined exposure period.
前記通常画素は、第1および第2の通常画素を含み、
前記検出画素は、前記第1の通常画素に接続された第1の検出画素と前記第2の通常画素に接続された第2の検出画素とを含み、
前記第1および第2の通常画素は、浮遊拡散層を共有する
請求項1記載の固体撮像素子。
The normal pixel includes the first and second normal pixels, and includes the first and second normal pixels.
The detection pixel includes a first detection pixel connected to the first normal pixel and a second detection pixel connected to the second normal pixel.
The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the first and second ordinary pixels share a floating diffusion layer.
前記通常画素は、
前記入射光に対する光電変換により前記生成電荷を生成する通常画素内光電変換素子と、
前記生成電荷および前記出力電荷を浮遊拡散層へ転送する転送トランジスタと、
前記浮遊拡散層を初期化するリセットトランジスタと、
前記浮遊拡散層の電圧を増幅する増幅トランジスタと、
前記増幅された電圧の信号を所定の選択信号に従って前記画素信号として出力する選択トランジスタと
を備え、
前記通常画素内光電変換素子と前記転送トランジスタとの接続ノードが前記検出画素に接続される
請求項1記載の固体撮像素子。
The normal pixel is
A normal in-pixel photoelectric conversion element that generates the generated charge by photoelectric conversion with respect to the incident light, and
A transfer transistor that transfers the generated charge and the output charge to the floating diffusion layer,
A reset transistor that initializes the floating diffusion layer,
An amplification transistor that amplifies the voltage of the stray diffusion layer,
A selection transistor that outputs a signal of the amplified voltage as the pixel signal according to a predetermined selection signal is provided.
The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the connection node between the normal intra-pixel photoelectric conversion element and the transfer transistor is connected to the detection pixel.
前記通常画素は、
電荷保持部と、
前記通常画素内光電変換素子から前記生成電荷および前記出力電荷を排出する排出トランジスタと
をさらに備え、
前記転送トランジスタは、
前記生成電荷および前記出力電荷を前記通常画素内光電変換素子から前記電荷保持部へ転送する第1の転送トランジスタと、
前記生成電荷および前記出力電荷を前記電荷保持部から前記浮遊拡散層へ転送する第2の転送トランジスタと
を備える請求項3記載の固体撮像素子。
The normal pixel is
Charge holder and
Further, an emission transistor for discharging the generated charge and the output charge from the ordinary in-pixel photoelectric conversion element is provided.
The transfer transistor is
A first transfer transistor that transfers the generated charge and the output charge from the ordinary intrapixel photoelectric conversion element to the charge holding unit, and
The solid-state image pickup device according to claim 3, further comprising a second transfer transistor that transfers the generated charge and the output charge from the charge holding unit to the floating diffusion layer.
前記通常画素から出力された画素信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器をさらに具備する
請求項1記載の固体撮像素子。
The solid-state image sensor according to claim 1, further comprising an analog-to-digital converter that converts a pixel signal output from the normal pixel into a digital signal.
前記通常画素と前記検出画素の一部とが所定の受光チップに配置され、
前記検出画素の残りは所定の回路チップに配置される
請求項1記載の固体撮像素子。
The normal pixel and a part of the detection pixel are arranged on a predetermined light receiving chip, and the normal pixel and a part of the detection pixel are arranged on a predetermined light receiving chip.
The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the rest of the detection pixels are arranged on a predetermined circuit chip.
前記検出画素は、
前記入射光に対する光電変換により前記光電流を生成する検出画素内光電変換素子と、
前記光電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、
前記電圧の変化量を求める減算器と、
前記変化量が前記閾値を超えたか否かを検出する量子化器と
を備え、
前記電流電圧変換部の一部は前記受光チップに配置され、
前記電流電圧変換部の残りと前記減算器と前記量子化器とが前記回路チップに配置される
請求項6記載の固体撮像素子。
The detection pixel is
An intra-detection pixel photoelectric conversion element that generates the photocurrent by photoelectric conversion with respect to the incident light,
A current-voltage converter that converts the photocurrent into a voltage,
A subtractor for obtaining the amount of change in voltage and
A quantizer for detecting whether or not the amount of change exceeds the threshold value is provided.
A part of the current-voltage conversion unit is arranged on the light receiving chip.
The solid-state image sensor according to claim 6, wherein the rest of the current-voltage conversion unit, the subtractor, and the quantizer are arranged on the circuit chip.
前記通常画素は、
前記入射光に対する光電変換により電荷を生成電荷として生成して所定の露光期間内の前記出力電荷および前記生成電荷に応じた画素信号を出力する画素回路と、
前記画素信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と
を備える請求項1記載の固体撮像素子。
The normal pixel is
A pixel circuit that generates an electric charge as a generated charge by photoelectric conversion with respect to the incident light and outputs a pixel signal corresponding to the output charge and the generated charge within a predetermined exposure period.
The solid-state image sensor according to claim 1, further comprising an analog-to-digital converter that converts the pixel signal into a digital signal.
前記通常画素の一部と前記検出画素の一部とが所定の受光チップに配置され、
前記通常画素の残りと前記検出画素の残りとが所定の回路チップに配置される
請求項8記載の固体撮像素子。
A part of the normal pixel and a part of the detection pixel are arranged on a predetermined light receiving chip.
The solid-state image sensor according to claim 8, wherein the rest of the normal pixels and the rest of the detection pixels are arranged on a predetermined circuit chip.
入射光に対する光電変換により生成した光電流の変化量が所定の閾値を超えたか否かを検出して前記光電流内の電荷を出力電荷として出力する検出画素と、
前記入射光に対する光電変換により電荷を生成電荷として生成して所定の露光期間内の前記出力電荷および前記生成電荷の量に応じた画素信号を出力する通常画素と、
前記画素信号を配列した画像データを記録する記録部と
を具備する撮像装置。
A detection pixel that detects whether or not the amount of change in the photocurrent generated by photoelectric conversion with respect to incident light exceeds a predetermined threshold value and outputs the charge in the photocurrent as an output charge.
A normal pixel that generates an electric charge as a generated charge by photoelectric conversion with respect to the incident light and outputs a pixel signal corresponding to the amount of the output charge and the generated charge within a predetermined exposure period.
An image pickup apparatus including a recording unit for recording image data in which the pixel signals are arranged.
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