JP2022144106A - イベント検出素子及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイナミックレンジの拡大を図ることができるイベント検出素子を提供する。【解決手段】イベント検出素子は、それぞれ入射光の受光量の変化量が所定の閾値を超えたか否かの検出結果を示すイベント検出信号を出力する複数の画素を備える。複数の画素のそれぞれは、第１導電型の支持層と、支持層の光入射側に積層される埋め込み酸化膜と、埋め込み酸化膜の光入射側に積層されるシリコン層とを有する基板と、シリコン層から支持層に至り形成され、入射光の受光量に応じた電荷を発生する第１導電型とは逆の第２導電型の光電変換部と、シリコン層に位置し、光電変換部により発生した電荷による光電流を、対数の電圧信号に変換する対数変換トランジスタと、光電変換部と対数変換トランジスタとの間を絶縁して分離する分離部とを備える。対数変換トランジスタは、ソースを第１導電型としたトンネル電界効果トランジスタである。【選択図】図５

Description

本開示は、イベント検出素子、及びイベント検出素子を備える電子機器に関する。

以前より、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、ＥＶＳ(Event based Vision Sensor)と呼ばれる。

特表２０１６－５３３１４０号公報

上記ＥＶＳは、受光光量に応じた電荷を発生させる光電変換素子と、光電変換素子により発生した電荷による光電流の電流値の変化に基づいてアドレスイベントの発火の有無を検出するための回路とが同一の基板に集積された構成を有する。しかしながら、上記ＥＶＳでは、搭載するトランジスタの構造に起因して照度換算のダイナミックレンジが制限される。

本開示はこのような事情に鑑みてなされたもので、ダイナミックレンジの拡大を図ることができるイベント検出素子及び電子機器を提供することを目的とする。

本開示の一態様は、それぞれ入射光の受光量の変化量が所定の閾値を超えたか否かの検出結果を示すイベント検出信号を出力する複数の画素を備え、前記複数の画素のそれぞれは、第１導電型の支持層と、当該支持層の光入射側に積層される埋め込み酸化膜と、該埋め込み酸化膜の光入射側に積層されるシリコン層とを有する基板と、前記シリコン層から前記支持層に至り形成され、前記入射光の受光量に応じた電荷を発生する前記第１導電型とは逆の第２導電型の光電変換部と、前記シリコン層に位置し、該光電変換部により発生した電荷による光電流を、対数の電圧信号に変換する対数変換トランジスタと、前記光電変換部と前記対数変換トランジスタとの間を絶縁して分離する分離部とを備え、前記対数変換トランジスタは、ソースを前記第１導電型としたトンネル電界効果トランジスタであるイベント検出素子である。

本開示の他の態様は、それぞれ入射光の受光量の変化量が所定の閾値を超えたか否かの検出結果を示すイベント検出信号を出力する複数の画素を備え、前記複数の画素のそれぞれは、第１導電型の支持層と、当該支持層の光入射側に積層される埋め込み酸化膜と、該埋め込み酸化膜の光入射側に積層されるシリコン層とを有する基板と、前記シリコン層から前記支持層に至り形成され、前記入射光の受光量に応じた電荷を発生する前記第１導電型とは逆の第２導電型の光電変換部と、前記シリコン層に位置し、該光電変換部により発生した電荷による光電流を、対数の電圧信号に変換する対数変換トランジスタと、前記光電変換部と前記対数変換トランジスタとの間を絶縁して分離する分離部とを備え、前記対数変換トランジスタは、ソースを前記第１導電型としたトンネル電界効果トランジスタであるイベント検出素子を備えた、電子機器である。

本技術の一実施形態に係る固体撮像素子の一構成例を示すブロック図である。 本技術の一実施形態における画素アレイ部の一構成例を示すブロック図である。 実施形態の比較例として、画素における対数変換回路の配置構成を示す平面図である。 実施形態の比較例として、画素を通る点線矢印Ａ－Ａ’を垂直方向に切断した基板の断面図である。 本技術の一実施形態として、画素を通る点線矢印Ａ－Ａ’を垂直方向に切断した基板の断面図である。 ＭＯＳＦＥＴとＴＦＥＴとの電圧電流の関係を示す図である。 本技術の一実施形態に係る画素を形成するためのプロセスフローを示す断面図（その１）である。 本技術の一実施形態に係る画素を形成するためのプロセスフローを示す断面図（その２）である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。

以下において、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものと異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

本明細書において、「第１導電型」はｐ型又はｎ型の一方であり、「第２導電型」はｐ型又はｎ型のうちの「第１導電型」とは異なる一方を意味する。また、「ｎ」や「ｐ」に付す「＋」や「－」は、「＋」及び「－」が付記されていない半導体領域に比して、それぞれ相対的に不純物密度が高い又は低い半導体領域であることを意味する。但し、同じ「ｎ」と「ｎ」とが付された半導体領域であっても、それぞれの半導体領域の不純物密度が厳密に同じであることを意味するものではない。

また、以下の説明における上下等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本開示の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を９０°回転して観察すれば上下は左右に変換して読まれ、１８０°回転して観察すれば上下は反転して読まれることは勿論である。
なお、本明細書中に記載される効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。

＜一実施形態＞
（固体撮像素子の全体構成）
本技術の一実施形態に係るイベント検出素子としての固体撮像素子１００について説明する。図１は、本技術の一実施形態に係る固体撮像素子１００の一構成例を示すブロック図である。固体撮像素子１００は、駆動回路１１１、信号処理部１１２、アービタ１１３及び画素アレイ部２００を備える。

画素アレイ部２００には、複数の画素２１０が二次元格子状に配列される。複数の画素２１０のそれぞれは、光電流に応じた電圧のアナログ信号を画素信号として生成する。また、複数の画素２１０のそれぞれは、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。そして、アドレスイベントが生じた際に画素２１０は、リクエストをアービタ１１３に出力する。

駆動回路１１１は、複数の画素２１０のそれぞれを駆動して画素信号を図示しないカラムＡＤ変換器または信号処理部１１２に出力させるものである。
アービタ１１３は、画素２１０からのリクエストを調停し、調停結果に基づいて応答をリクエスト元の画素２１０に送信するものである。応答を受け取った画素２１０は、イベント検出信号を駆動回路１１１及び信号処理部１１２に出力する。

信号処理部１１２は、画素２１０もしくはカラムＡＤ変換器からの画素信号に対し、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）処理や画像認識処理などの所定の信号処理を実行するものである。

（画素アレイ部の構成例）
図２は、本技術の一実施形態における画素アレイ部２００の一構成例を示すブロック図である。画素アレイ部２００は、複数の画素２１０と、転送部２２０とを備える。複数の画素２１０のそれぞれは、光電変換部としてのフォトダイオード（ＰＤ）２３１を含む対数変換回路２３０と、バッファ２４０と、減算器２５０と、量子化器２６０とを備える。

対数変換回路２３０は、フォトダイオード２３１からの光電流を、その対数の電圧信号に変換するものである。この対数変換回路２３０は、電圧信号をバッファ２４０に出力する。フォトダイオード２３１は、入射光を光電変換する光電変換部を構成する。フォトダイオード２３１のアノードは接地されている。フォトダイオード２３１のカソードには、対数変換トランジスタ２３２のソースが接続されている。

バッファ２４０は、対数変換回路２３０から出力される電圧信号を補正するものである。このバッファ２４０は、補正後の電圧信号を減算器２５０に出力する。
減算器２５０は、駆動回路１１１からの駆動信号に従ってバッファ２４０から出力される電圧信号のレベルを低下させるものである。この減算器２５０は、低下後の電圧信号を量子化器２６０に出力する。

量子化器２６０は、減算器２５０から出力される電圧信号と、所定の閾値電圧とを比較するものである。量子化器２６０は、比較結果を示す信号をイベント検出信号として転送部２２０に出力する。
転送部２２０は、量子化器２６０からのイベント検出信号を信号処理部１１２等に転送するものである。この転送部２２０は、アドレスイベントが検出された際に、イベント検出信号の送信を要求するリクエストをアービタ１１３に出力する。そして、転送部２２０は、リクエストに対する応答をアービタ１１３から受信すると、イベント検出信号を駆動回路１１１及び信号処理部１１２に出力する。

対数変換回路２３０は、対数変換トランジスタ２３２と、増幅トランジスタ２３３と、トランジスタ２３４とを備える。対数変換トランジスタ２３２のソース２３２ｓは、フォトダイオード２３１に接続され、ドレイン２３２ｄは電源端子に接続される。増幅トランジスタ２３３及びトランジスタ２３４は、電源端子と接地との間において、直列に接続される。また、増幅トランジスタ２３３のドレイン２３３ｄ及びトランジスタ２３４のソース２３４ｓの接続点は、対数変換トランジスタ２３２のゲート２３２ｇとバッファ２４０とに接続される。また、トランジスタ２３４のゲート２３４ｇには、所定のバイアス電圧が印加される。

対数変換トランジスタ２３２のドレイン２３２ｄ及びトランジスタ２３４のドレイン２３４ｄ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。増幅トランジスタ２３３のゲート２３３ｇは、フォトダイオード２３１及び対数変換トランジスタ２３２のソース２３２ｓに接続される。増幅トランジスタ２３３は、フォトダイオード２３１により発生した電荷の量に応じて対数変換トランジスタ２３２のゲート２３２ｇにかかる電位を増幅する。

２つのソースフォロワにより、フォトダイオード２３１からの光電流は、対数変換トランジスタ２３２により対数の電圧信号に変換される。また、トランジスタ２３４は、一定の電流を増幅トランジスタ２３３に供給する。

＜実施形態の比較例＞
（対数変換回路の配置構成）
図３は、画素２１０における対数変換回路２３０、バッファ２４０、減算器２５０及び量子化器２６０の配置構成を示す平面図である。なお、図３では、対数変換回路２３０のフォトダイオード２３１、対数変換トランジスタ２３２及び増幅トランジスタ２３３の配置構成を代表して説明する。

複数の画素２１０間は、画素間分離部（ＲＦＴＩ）２７０により電気的に素子分離されている。画素間分離部２７０は、各画素２１０を取り囲むように格子状に形成されている。

（画素の断面構造）
図４は、画素２１０を通る点線矢印Ａ－Ａ’を垂直方向に切断した基板２８０の断面図を示す。以下、固体撮像素子１００の各画素２１０の光入射面側（図４の上側）の面を「裏面」と呼び、光入射面側とは反対側（図４の下側）の面を「表面」と呼ぶ。

図４に示すように、画素２１０は、基板２８０に、フォトダイオード２３１、対数変換トランジスタ２３２のソース２３２ｓ及びドレイン２３２ｄ、増幅トランジスタ２３３のソース２３３ｓ及びドレイン２３３ｄを形成している。基板２８０の裏面には、対数変換トランジスタ２３２のゲート２３２ｇ、増幅トランジスタ２３３のゲート２３３ｇが積層される。

基板２８０としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなるｐ型半導体基板を使用できる。フォトダイオード２３１では、入射された光の光量に応じた信号電荷が生成され、生成された信号電荷が蓄積される。また、基板２８０の界面で発生する暗電流の原因となる電子は、基板２８０の裏面側から深さ方向に形成されたｐ型半導体領域及び表面に形成されたｐ型半導体領域の多数キャリアである正孔に吸収されることで、暗電流が抑制される。

画素間分離部２７０は、図４に示すように、基板２８０の裏面側から深さ方向に形成されている。画素間分離部２７０は、遮光性能を高くするための絶縁膜が埋め込まれている。

対数変換トランジスタ２３２のソース２３２ｓと、増幅トランジスタ２３３のゲート２３３ｇとの間は、配線２９１により電気的に接続されている。また、対数変換トランジスタ２３２のゲート２３２ｇと、増幅トランジスタ２３３のドレイン２３３ｄとの間は、配線２９２により電気的に接続されている。

対数変換トランジスタ２３２のドレイン２３２ｄは、図示しない配線を介して電源端子２３５に接続されている。また、増幅トランジスタ２３３のドレイン２３３ｄは、配線２９２及び他の配線（図示せず）を介して電源端子２３５に接続されている。増幅トランジスタ２３３のソース２３３ｓは、接地（Ｖｓｓ）されている。
ところで、図４に示すように、基板２８０に対数変換トランジスタ２３２を搭載した構造では、照度換算のダイナミックレンジが制限される。

＜一実施形態の解決手段＞
そこで、一実施形態では、ＭＯＳＦＥＴの対数変換トランジスタ２３２をトンネル電界効果トランジスタ（ＴＦＥＴ）の対数変換トランジスタ３１０に代え、基板２８０をＳＯＩ構造の基板４００に代えるものとしている。

図５（ａ）は、一実施形態において、上記図４に示す画素２１０を通る点線矢印Ａ－Ａ’を垂直方向に切断した基板４００の断面図を示す。図５（ｂ）は、対数変換トランジスタ３１０の平面図を示す。なお、図５（ａ）において、上記図４と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図５（ａ）において、ＳＯＩ構造の基板４００は、ｐ型（第１導電型）の支持層（Ｐ－ｓｕｂ）４１０と、支持層４１０の裏面側に積層される埋め込み酸化膜（Ｂｏｘ）４２０と、埋め込み酸化膜４２０の裏面側に積層されるシリコン層４３０とにより構成される。

ＳＯＩ構造の基板４００には、シリコン層４３０から支持層４１０に至り、ｎ型（第２導電型）のフォトダイオード２３１が形成されている。また、シリコン層４３０には、増幅トランジスタ２３３のソース２３３ｓ及びドレイン２３３ｄ、対数変換トランジスタ３１０のソース３１０ｓ及びドレイン３１０ｄが形成されている。

対数変換トランジスタ３１０は、図５（ｂ）に示すように、ｐ型（Ｐ＋）のソース３１０ｓを有し、分離部（ＳＴＩ）５１０によりフォトダイオード２３１や他のトランジスタと電気的に素子分離されている。
増幅トランジスタ２３３は、分離部（ＳＴＩ）５２０によりフォトダイオード２３１や他のトランジスタと電気的に素子分離されている。なお、画素間分離部２７０のシリコン層４３０に、分離部（ＳＴＩ）５３０が形成されている。

分離部５１０，５２０，５３０は、シリコン層４３０の裏面側から埋め込み酸化膜４２０までの深さ方向に形成されている。分離部５１０，５２０，５３０は、遮光性能を高くするための絶縁膜が埋め込まれている。
対数変換トランジスタ３１０のソース３１０ｓと、フォトダイオード２３１と、増幅トランジスタ２３３のゲート２３３ｇとの間は、配線６１０により電気的に接続されている。また、対数変換トランジスタ３１０のゲート３１０ｇと、増幅トランジスタ２３３のドレイン２３３ｄとの間は、配線６２０により電気的に接続されている。

一実施形態では、対数変換トランジスタ３１０をトンネル電界効果トランジスタ（ＴＦＥＴ）とすることで、照度換算でダイナミックレンジ（ＤＲ）を拡大することができる。図６（ａ）は、ＭＯＳＦＥＴとＴＦＥＴとの電圧電流の関係を示している。なお、図６（ａ）において、縦軸は対数変換トランジスタ３１０のドレイン３１０ｄに流れる光電流（Ｉ_Ｄ）の値を示し、横軸は対数変換トランジスタ３１０のゲート３１０ｇにバイアスされる電圧（Ｖ_Ｇ）を示している。図６（ａ）に示す点丸で囲った対数リニアティが取れている領域では、ＴＦＥＴはＭＯＳＦＥＴよりもドレイン３１０ｄに流れる光電流（Ｉ_Ｄ）の値が大きい。

図６（ｂ）は、対数リニアティが取れている領域の拡大図を示している。図６（ｂ）において、縦軸は照度、つまり対数変換トランジスタ３１０のドレイン３１０ｄに流れる光電流（Ｉ_Ｄ）の値を示し、横軸は対数変換トランジスタ３１０のゲート３１０ｇにバイアスされる電圧（Ｖ_Ｇ）を示している。図６（ｂ）において、同じ電圧（Ｖｏｕｔ）でもＴＦＥＴの方がより多くの光電流（照度）を受けることができるので、照度換算でダイナミックレンジ（ＤＲ）を拡大することができる。

図５に戻って、対数変換トランジスタ３１０は、トンネル電界効果トランジスタであるため、ｐ型のソース３１０ｓと基板４００の支持層４１０とがショートしないように、埋め込み酸化膜４２０と分離部５１０とで取り囲んでソース３１０ｓと支持層４１０とを分離している。

また、フォトダイオード２３１がｎ型であり、対数変換トランジスタ３１０のソース３１０ｓがｐ型であるため、直接フォトダイオード２３１と対数変換トランジスタ３１０のソース３１０ｓとを接続すると空乏層が形成されてしまう。このため、フォトダイオード２３１と対数変換トランジスタ３１０のソース３１０ｓとの間を分離部５１０で分離し、配線６１０によりフォトダイオード２３１と対数変換トランジスタ３１０のソース３１０ｓとの間を接続している。

なお、増幅トランジスタ２３３のソース２３３ｓがｐ型であった場合でも、フォトダイオード２３１と増幅トランジスタ２３３のソース２３３ｓとの間を分離部５２０で分離することで、空乏層の形成を阻止できる。

（画素の製造方法）
図７及び図８は、一実施形態に係る画素２１０を形成するためのプロセスフローを示す。

図７（ａ）に示すように、ｐ型の支持層４１０、埋め込み酸化膜４２０及びシリコン層４３０を積層したＳＯＩ構造の基板４００を用意し、図７（ｂ）に示すように、埋め込み酸化膜４２０及びシリコン層４３０に対してドライエッチング処理を行って、支持層４１０の上面を露出した開口部７１０を得る。

開口部７１０を得た後、図７（ｃ）に示すように、例えばエピタキシャル成長させてシリコン層４３０の上面にシリコン層７３０を形成し、開口部７１０に対しフォトダイオード２３１用のシリコン層７２０を形成する。

次に、図７（ｄ）に示すように、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）研磨により、シリコン層７２０の上面をシリコン層４３０の上面と面一にする。
次に、図８（ａ）に示すように、シリコン層４３０に対してドライエッチング処理を行って、埋め込み酸化膜４２０の上面を露出した開口部７４１，７４２を得る。

開口部７４１，７４２を得た後、図８（ｂ）に示すように、開口部７４１に対し分離部５１０を形成し、開口部７４２に対し分離部５２０を形成する。
以後、図８（ｃ）に示すように、シリコン層７２０にフォトダイオード２３１を形成し、増幅トランジスタ２３３及び対数変換トランジスタ３１０を含むトランジスタを形成する。

＜一実施形態による作用効果＞
以上のように一実施形態によれば、対数変換トランジスタ３１０をｐ型のソース３１０ｓを有するトンネル電界効果トランジスタとすることにより、照度換算でダイナミックレンジを拡大することができる。
また、一実施形態によれば、対数変換トランジスタ３１０を埋め込み酸化膜４２０と分離部５１０とにより取り囲むことで、対数変換トランジスタ３１０のソース３１０ｓと基板４００の支持層４１０とがショートしないようにすることができる。

さらに、一実施形態によれば、対数変換トランジスタ３１０のソース３１０ｓがｐ型で、フォトダイオード２３１がｎ型であることから、直接接続すると空乏層が形成されて駆動できなくなるため、別途に対数変換トランジスタ３１０のソース３１０ｓと、フォトダイオード２３１とを配線６１０により電気的に接続することで、駆動できるようになる。

＜その他の実施形態＞
上記のように、本技術は一実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本技術を限定するものであると理解すべきではない。上記の一実施形態が開示する技術内容の趣旨を理解すれば、当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が本技術に含まれ得ることが明らかとなろう。また、一実施形態がそれぞれ開示する構成を、矛盾の生じない範囲で適宜組み合わせることができる。例えば、複数の異なる実施形態がそれぞれ開示する構成を組み合わせてもよく、同一の実施形態の複数の異なる変形例がそれぞれ開示する構成を組み合わせてもよい。

＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。

図９は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図９に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。

駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。

ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。

車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。

撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。

車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。

マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。

音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図９の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。

図１０は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図１０では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。

撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。

なお、図１０には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。

例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。

撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。

以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１２０３１等に適用され得る。具体的には、図１の固体撮像素子１００は、撮像部１２０３１に適用することができる。

なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
それぞれ入射光の受光量の変化量が所定の閾値を超えたか否かの検出結果を示すイベント検出信号を出力する複数の画素
を備え、
前記複数の画素のそれぞれは、
第１導電型の支持層と、該支持層の光入射側に積層される埋め込み酸化膜と、該埋め込み酸化膜の光入射側に積層されるシリコン層とを有する基板と、
前記シリコン層から前記支持層に至り形成され、前記入射光の受光量に応じた電荷を発生する前記第１導電型とは逆の第２導電型の光電変換部と、
前記シリコン層に位置し、該光電変換部により発生した電荷による光電流を、対数の電圧信号に変換する対数変換トランジスタと、
前記光電変換部と前記対数変換トランジスタとの間を絶縁して分離する分離部と
を備え、
前記対数変換トランジスタは、ソースを前記第１導電型としたトンネル電界効果トランジスタである
イベント検出素子。
（２）
前記対数変換トランジスタのソースは、前記光電変換部と配線により電気的に接続される
上記（１）に記載のイベント検出素子。
（３）
前記複数の画素のそれぞれは、
前記光電変換部により発生した電荷の量に応じて前記対数変換トランジスタのゲートにかかる電位を増幅する増幅トランジスタを備え、該増幅トランジスタを前記埋め込み酸化膜と、前記分離部とにより囲い込む
上記（１）に記載のイベント検出素子。
（４）
前記増幅トランジスタのゲートは、前記対数変換トランジスタのソース、及び前記光電変換部と配線により電気的に接続される
上記（３）に記載のイベント検出素子。
（５）
それぞれ入射光の受光量の変化量が所定の閾値を超えたか否かの検出結果を示すイベント検出信号を出力する複数の画素
を備え、
前記複数の画素のそれぞれは、
第１導電型の支持層と、該支持層の光入射側に積層される埋め込み酸化膜と、該埋め込み酸化膜の光入射側に積層されるシリコン層とを有する基板と、
前記シリコン層から前記支持層に至り形成され、前記入射光の受光量に応じた電荷を発生する前記第１導電型とは逆の第２導電型の光電変換部と、
前記シリコン層に位置し、該光電変換部により発生した電荷による光電流を、対数の電圧信号に変換する対数変換トランジスタと、
前記光電変換部と前記対数変換トランジスタとの間を絶縁して分離する分離部と
を備え、
前記対数変換トランジスタは、ソースを前記第１導電型としたトンネル電界効果トランジスタである
イベント検出素子を備えた、
電子機器。

１００…固体撮像素子、１１１…駆動回路、１１２…信号処理部、１１３…アービタ、２００…画素アレイ部、２１０…画素、２２０…転送部、２３０…対数変換回路、２３１…フォトダイオード、２３２，３１０…対数変換トランジスタ、２３２ｄ，２３３ｄ，２３４ｄ，３１０ｄ…ドレイン、２３２ｇ，２３３ｇ，２３４ｇ，３１０ｇ…ゲート、２３２ｓ，２３３ｓ，２３４ｓ，３１０ｓ…ソース、２３３…増幅トランジスタ、２３５…電源端子、２４０…バッファ、２５０…減算器、２６０…量子化器、２７０…画素間分離部、２８０，４００…基板、２９１，２９２，６１０，６２０…配線、４１０…支持層、４２０…埋め込み酸化膜、４３０，７２０…シリコン層、５１０，５２０，５３０…分離部、７１０，７４１，７４２…開口部、７３０…レジスト膜、１２０００…車両制御システム、１２００１…通信ネットワーク、１２０１０…駆動系制御ユニット、１２０２０…ボディ系制御ユニット、１２０３０…車外情報検出ユニット、１２０３１…撮像部、１２０４０…車内情報検出ユニット、１２０４１…運転者状態検出部、１２０５０…統合制御ユニット、１２０５１…マイクロコンピュータ、１２０５２…音声画像出力部、１２０６１…オーディオスピーカ、１２０６２…表示部、１２０６３…インストルメントパネル、１２１００…車両、１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５…撮像部、１２１１１，１２１１２，１２１１３，１２１１４…撮像範囲。

Claims (5)

1. それぞれ入射光の受光量の変化量が所定の閾値を超えたか否かの検出結果を示すイベント検出信号を出力する複数の画素
   を備え、
   前記複数の画素のそれぞれは、
   第１導電型の支持層と、該支持層の光入射側に積層される埋め込み酸化膜と、該埋め込み酸化膜の光入射側に積層されるシリコン層とを有する基板と、
   前記シリコン層から前記支持層に至り形成され、前記入射光の受光量に応じた電荷を発生する前記第１導電型とは逆の第２導電型の光電変換部と、
   前記シリコン層に位置し、該光電変換部により発生した電荷による光電流を、対数の電圧信号に変換する対数変換トランジスタと、
   前記光電変換部と前記対数変換トランジスタとの間を絶縁して分離する分離部と
   を備え、
   前記対数変換トランジスタは、ソースを前記第１導電型としたトンネル電界効果トランジスタである
   イベント検出素子。
2. 前記対数変換トランジスタのソースは、前記光電変換部と配線により電気的に接続される
   請求項１に記載のイベント検出素子。
3. 前記複数の画素のそれぞれは、
   前記光電変換部により発生した電荷の量に応じて前記対数変換トランジスタのゲートにかかる電位を増幅する増幅トランジスタを備え、該増幅トランジスタを前記埋め込み酸化膜と、前記分離部とにより囲い込む
   請求項１に記載のイベント検出素子。
4. 前記増幅トランジスタのゲートは、前記対数変換トランジスタのソース、及び前記光電変換部と配線により電気的に接続される
   請求項３に記載のイベント検出素子。
5. それぞれ入射光の受光量の変化量が所定の閾値を超えたか否かの検出結果を示すイベント検出信号を出力する複数の画素
   を備え、
   前記複数の画素のそれぞれは、
   第１導電型の支持層と、該支持層の光入射側に積層される埋め込み酸化膜と、該埋め込み酸化膜の光入射側に積層されるシリコン層とを有する基板と、
   前記シリコン層から前記支持層に至り形成され、前記入射光の受光量に応じた電荷を発生する前記第１導電型とは逆の第２導電型の光電変換部と、
   前記シリコン層に位置し、該光電変換部により発生した電荷による光電流を、対数の電圧信号に変換する対数変換トランジスタと、
   前記光電変換部と前記対数変換トランジスタとの間を絶縁して分離する分離部と
   を備え、
   前記対数変換トランジスタは、ソースを前記第１導電型としたトンネル電界効果トランジスタである
   イベント検出素子を備えた、
   電子機器。

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