KR102673021B1 - 고체 촬상 소자, 촬상 장치 및 고체 촬상 소자의 제어 방법 - Google Patents

고체 촬상 소자, 촬상 장치 및 고체 촬상 소자의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

어드레스 이벤트를 검출하는 고체 촬상 소자에 있어서, 회로 규모를 삭감하는 것을 목적으로 한다. 고체 촬상 소자는, 복수의 광전 변환 소자와 신호 공급부와 검출부를 구비한다. 이 고체 촬상 소자에 있어서, 복수의 광전 변환 소자의 각각이 입사광을 광전 변환하여 제1 전기 신호를 생성한다. 또한, 고체 촬상 소자에 있어서, 검출부는, 복수의 광전 변환 소자의 각각의 제1 전기 신호의 변화량이 미리 정해진 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력한다.

Description

고체 촬상 소자, 촬상 장치 및 고체 촬상 소자의 제어 방법
본 기술은, 고체 촬상 소자, 촬상 장치 및 고체 촬상 소자의 제어 방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 입사광의 광량을 임계값과 비교하는 고체 촬상 소자, 촬상 장치 및 고체 촬상 소자의 제어 방법에 관한 것이다.
종래부터, 수직 동기 신호 등의 동기 신호에 동기하여 화상 데이터(프레임)을 촬상하는 동기형의 고체 촬상 소자가, 촬상 장치 등에서 이용되고 있다. 이 일반적인 동기형의 고체 촬상 소자에서는, 동기 신호의 주기(예를 들면, 1/60초)에서만 화상 데이터를 취득할 수 있기 때문에, 교통이나 로봇 등에 관한 분야에서 보다 고속의 처리가 요구된 경우에 대응하는 것이 곤란하게 된다. 이에, 화소 어드레스마다, 그 화소의 광량이 임계값을 초과하였음을 어드레스 이벤트로서 실시간으로 검출하는 검출 회로를 화소마다 설치한 비동기형의 고체 촬상 소자가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이와 같이, 화소마다 어드레스 이벤트를 검출하는 고체 촬상 소자는, DVS(Dynamic Vision Sensor)라고 불린다.
특허문헌 1: 일본특허공표 2017-535999호 공보
상술한 비동기형의 고체 촬상 소자(즉, DVS)에서는, 동기형의 고체 촬상 소자보다 휠씬 고속으로 데이터를 생성하여 출력할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, 교통 분야에 있어서, 사람이나 장해물을 화상 인식하는 처리를 고속으로 실행하여, 안전성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 어드레스 이벤트의 검출 회로는, 동기형에서의 화소 회로보다도 트랜지스터 등의 소자 수가 많아, 이러한 회로를 화소마다 설치하면, 회로 규모가 동기형과 비교하여 증대하는 문제가 있다.
본 기술은 이러한 상황에 감안하여 이루어진 것으로, 어드레스 이벤트를 검출하는 고체 촬상 소자에 있어서, 회로 규모를 삭감하는 것을 목적으로 한다.
본 기술은, 상술한 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것으로, 그 제1 측면은, 각각이 입사광을 광전 변환하여 제1 전기 신호를 생성하는 복수의 광전 변환 소자와, 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부를 구비하는 고체 촬상 소자 및 그 제어 방법이다. 이에 의해, 복수의 광전 변환 소자로부터의 전기 신호의 변화량이 임계값을 초과하였는지 여부를 검출한 검출 결과가 출력된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 소정의 제어 신호에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호를 접속 노드에 공급하는 신호 공급부를 더 구비하고, 상기 검출부는, 상기 접속 노드에 공급된 상기 제1 전기 신호의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여도 된다. 이에 의해, 신호 공급부에 의해 접속 노드에 공급된 전기 신호의 변화량이 임계값을 초과하였는지 여부를 검출한 검출 결과가 출력된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 광전 변환 소자로부터 생성되는 제2 전기 신호에 따른 화소 신호를 생성하는 화소 신호 생성부를 더 구비하고, 상기 신호 공급부는, 상기 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에는 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제2 전기 신호를 순차로 선택하여 상기 화소 신호 생성부에 공급하여도 된다. 이에 의해, 변화량이 임계값을 초과한 경우에 화소 신호가 순차로 생성된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 접속 노드는, N(N은, 2 이상의 정수) 개의 상기 광전 변환 소자와 접속되며, 상기 화소 신호 생성부는, M(M은, N 미만의 정수) 개의 상기 광전 변환 소자 중 선택 신호에 따라 선택된 소자의 상기 제2 전기 신호에 따른 전압의 신호를 상기 화소 신호로서 생성하여도 된다. 이에 의해, N 개의 광전 변환 소자로부터의 전기 신호의 변화량이 임계값을 초과하였는지 여부가 검출되고, M 개의 광전 변환 소자 중 선택된 소자의 광전류로부터 화소 신호가 생성된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 화소 신호 생성부는, 부유 확산층을 초기화하는 리셋 트랜지스터와, 상기 부유 확산층의 전압의 신호를 증폭하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭된 신호를 선택 신호에 따라 상기 화소 신호로서 출력하는 선택 트랜지스터를 구비하고, 상기 검출부는, 상기 제1 전기 신호를 해당 제1 전기 신호의 대수의 전압 신호로 변환하는 복수의 N형 트랜지스터와, 상기 복수의 N형 트랜지스터에 정전류를 공급하는 P형 트랜지스터를 구비하여도 된다. 이에 의해, 트랜지스터가 배치된 화소 신호 생성부 및 검출부에 의해, 화소 신호의 생성과 검출이 행해진다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 복수의 광전 변환 소자는 수광 칩에 배치되고, 상기 검출부 및 상기 화소 신호 생성부는 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되어도 된다. 이에 의해, 수광 면적이 커진다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 리셋 트랜지스터는, 수광 칩에 배치되며, 상기 검출부, 상기 증폭 트랜지스터 및 상기 선택 트랜지스터는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되어도 된다. 이에 의해, 검출 칩의 회로 규모가 삭감된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 리셋 트랜지스터와 상기 복수의 N형 트랜지스터는, 수광 칩에 배치되고, 상기 증폭 트랜지스터, 상기 선택 트랜지스터 및 상기 P형 트랜지스터는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되어도 된다. 이에 의해, 검출 칩의 회로 규모가 삭감된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 화소 신호 생성부와 상기 복수의 N형 트랜지스터는, 수광 칩에 배치되며, 상기 P형 트랜지스터는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되어도 된다. 이에 의해, 검출 칩의 회로 규모가 삭감된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 소정의 제어 신호에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호를 접속 노드에 공급하는 신호 공급부를 더 구비하고, 상기 검출부는, 상기 제1 전기 신호에 따른 화소 신호를 더 출력하고, 상기 신호 공급부는, 상기 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에는 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호를 순차로 선택하여 상기 접속 노드에 공급하고, 상기 검출부는, 상기 제1 전기 신호를 해당 제1 전기 신호의 대수의 전압 신호로 변환하는 제1 및 제2 N형 트랜지스터와, 상기 제1 및 제2 N형 트랜지스터에 정전류를 공급하는 P형 트랜지스터를 구비하여도 된다. 이에 의해, 변화량이 임계값을 초과한 경우에 화소 신호가 순차로 생성된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 화소 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고, 상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 신호 공급부와 상기 제1 및 제2 N형 트랜지스터는, 수광 칩에 배치되고, 상기 P형 트랜지스터 및 상기 아날로그 디지털 변환기의 적어도 일부는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되어도 된다. 이에 의해, 검출 칩의 회로 규모가 삭감된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 아날로그 디지털 변환기는, 상기 화소 신호가 입력되는 신호측 트랜지스터와, 소정의 참조 신호가 입력되는 참조측 트랜지스터와, 상기 신호측 트랜지스터 및 참조측 트랜지스터에 접속된 정전류원과, 상기 화소 신호와 상기 소정의 참조 신호의 차를 증폭하여 출력하는 커런트 미러 회로를 구비하고, 상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 신호 공급부와 상기 제1 및 제2 N형 트랜지스터와 상기 신호측 트랜지스터와 상기 참조측 트랜지스터와 상기 정전류원은, 수광 칩에 배치되고, 상기 P형 트랜지스터 및 상기 커런트 미러 회로는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되어도 된다. 이에 의해, 검출 칩의 회로 규모가 삭감된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 광전 변환 소자와 상기 검출부에 접속되는 접속 노드와, 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각에 대해, 광전류를 해당 광전류의 대수의 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환부와, 상기 전압 신호를 보정하여 출력하는 버퍼와, 상기 버퍼 및 상기 접속 노드의 사이에 삽입된 콘덴서와, 소정의 제어 신호에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 전기 신호를 상기 전류 전압 변환부, 상기 버퍼 및 상기 콘덴서를 통해 상기 접속 노드에 공급하는 신호 처리부를 더 구비하고, 상기 전기 신호는, 상기 광전류 및 상기 전압 신호를 포함하여도 된다. 이에 의해, 광전류의 대수의 전압 신호가 접속 노드에 공급된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 화소 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고, 소정 방향으로 배열된 소정 수의 상기 전류 전압 변환부의 각각은, 상기 광전류에 따른 전압의 신호를 상기 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 아날로그 디지털 변환기에 출력하여도 된다. 이에 의해, 소정 수의 화소의 각각의 화소 신호가 순차로 디지털 신호로 변환된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제1 측면에 있어서, 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각에 대해, 화소 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고, 상기 전류 전압 변환부의 각각은, 상기 광전류에 따른 전압의 신호를 상기 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 아날로그 디지털 변환기에 출력하여도 된다. 이에 의해, 화소마다 화소 신호가 디지털 신호로 변환된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 본 기술의 제2 측면은, 입사광을 광전 변환하여 전기 신호를 생성하는 광전 변환 소자와, 소정의 제어 신호에 따라 상기 전기 신호를 접속 노드 및 부유 확산층 중 어느 하나에 공급하는 신호 공급부와, 상기 접속 노드에 공급된 상기 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와, 상기 부유 확산층에 공급된 상기 전기 신호에 따른 전압 신호를 화소 신호로서 생성하는 화소 신호 생성부를 구비하는 고체 촬상 소자이다. 이에 의해, 화소마다 화소 신호가 생성되고, 전기 신호의 변화량이 임계값을 초과하였는지 여부가 검출된다.
또한, 이 제2 측면에 있어서, 상기 신호 공급부는, 소정의 제어 신호에 따라 상기 전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 제1 트랜지스터와, 소정의 제어 신호에 따라 상기 전기 신호를 부유 확산층에 공급하는 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 화소 신호 생성부는, 복수의 화소의 각각에 배치되고, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 검출부는, 상기 복수의 화소 중 검출 대상의 화소에 배치되어도 된다. 이에 의해, 회로 규모가 삭감된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 본 기술의 제3 측면은, 각각이 입사광을 광전 변환하여 전기 신호를 생성하는 복수의 광전 변환 소자와, 소정의 제어 신호에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 전기 신호를 접속 노드에 공급하는 신호 공급부와, 상기 접속 노드에 공급된 상기 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와, 상기 검출 신호를 기록하는 기록부를 구비하는 촬상 장치이다. 이에 의해, 복수의 광전 변환 소자로부터의 전기 신호의 변화량이 임계값을 초과하였는지 여부를 검출한 검출 결과가 기록된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 본 기술의 제4 측면은, 제1 전기 신호를 생성하는 제1 광전 변환 소자와, 제2 전기 신호를 생성하는 제2 광전 변환 소자와, 적어도 상기 제1 전기 신호의 변화량과 상기 제2 전기 신호의 변화량 중 어느 하나가 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와, 상기 제1 광전 변환 소자와 상기 제2 광전 변환 소자와 상기 검출부에 접속되는 접속 노드를 구비하는 고체 촬상 소자이다. 이에 의해, 복수의 광전 변환 소자 중 어느 하나로부터의 전기 신호의 변화량이 임계값을 초과하였는지 여부의 검출 결과가 출력된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제4 측면에 있어서, 제1 제어 신호에 따라 상기 제1 전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 제1 트랜지스터와, 제2 제어 신호에 따라 상기 제2 전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 제2 트랜지스터를 더 구비하고, 상기 검출부는, 상기 접속 노드에 공급된 상기 제1 및 제2 전기 신호 중 어느 하나의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여도 된다. 이에 의해, 신호 공급부에 의해 접속 노드에 공급된 전기 신호의 변화량이 임계값을 초과하였는지 여부를 검출한 검출 결과가 출력된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제4 측면에 있어서, 상기 제1 광전 변환 소자가 생성하는 제3 전기 신호에 따라 제1 화소 신호를 생성하고, 상기 제2 광전 변환 소자가 생성하는 제4 전기 신호에 따라 제2 화소 신호를 생성하는 화소 신호 생성 유닛과, 상기 제1 광전 변환 소자와 상기 화소 신호 생성 유닛에 접속된 제3 트랜지스터와, 상기 제2 광전 변환 소자와 상기 화소 신호 생성 유닛에 접속된 제4 트랜지스터를 더 구비하고, 상기 제3 트랜지스터는, 상기 제1 전기 신호의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에 상기 제3 전기 신호를 상기 화소 신호 생성 유닛에 공급하고, 상기 제4 트랜지스터는, 상기 제2 전기 신호의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에 상기 제4 전기 신호를 상기 화소 신호 생성 유닛에 공급하여도 된다. 이에 의해, 변화량이 임계값을 초과한 경우에 화소 신호가 순차로 생성된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제4 측면에 있어서, 상기 화소 신호 생성 유닛은, 상기 제1 광전 변환 소자가 생성하는 상기 제3 전기 신호에 따라 제1 화소 신호를 생성하는 제1 화소 신호 생성부와, 상기 제2 광전 변환 소자가 생성하는 상기 제4 전기 신호에 따라 제2 화소 신호를 생성하는 제2 화소 신호 생성부를 포함하고, 상기 제3 트랜지스터는, 상기 제1 전기 신호의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에 상기 제3 전기 신호를 상기 제1 화소 신호 생성부에 공급하고, 상기 제4 트랜지스터는, 상기 제2 전기 신호의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에 상기 제4 전기 신호를 상기 제2 화소 신호 생성부에 공급하여도 된다. 이에 의해, 변화량이 임계값을 초과한 경우에 화소 신호가 순차로 생성된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제4 측면에 있어서, 제5 전기 신호와 제6 전기 신호를 생성하는 제3 광전 변환 소자와, 제3 제어 신호에 따라 상기 제5 광전 변환 소자의 전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 제5 트랜지스터와, 상기 제6 전기 신호에 따라 제3 화소 신호를 생성하는 제2 화소 신호 생성 유닛을 더 구비하고, 상기 제6 트랜지스터는, 상기 제5 전기 신호의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에 상기 제6 전기 신호를 상기 제2 화소 신호 생성 유닛에 공급하여도 된다. 이에 의해, 복수의 화소 신호 생성 유닛에 의해 화소 신호가 순차로 생성된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제4 측면에 있어서, 상기 화소 신호 생성 유닛은, 부유 확산층을 초기화하는 리셋 트랜지스터와, 상기 부유 확산층의 전압의 신호를 증폭하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭된 신호를 선택 신호에 따라 상기 제1 또는 제2 화소 신호로서 출력하는 선택 트랜지스터를 구비하고, 상기 검출부는, 광전류를 해당 광전류의 대수의 전압 신호로 변환하는 복수의 N형 트랜지스터와, 상기 복수의 N형 트랜지스터에 정전류를 공급하는 P형 트랜지스터를 구비하여도 된다. 이에 의해, 변화량이 임계값을 초과한 경우에 화소 신호가 순차로 생성된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제4 측면에 있어서, 상기 제1 전기 신호는, 제1 광전류를 포함하고, 상기 제2 전기 신호는, 제2 광전류를 포함하고, 상기 제1 광전 변환 소자와 상기 제2 광전 변환 소자와 상기 검출부에 접속되는 접속 노드와, 상기 제1 광전류와 상기 제2 광전류 중 적어도 하나를 해당 광전류의 대수의 전압 신호로 변환하는 제1 전류 전압 변환부와, 상기 전압 신호를 보정하여 출력하는 버퍼와, 상기 버퍼 및 상기 접속 노드의 사이에 삽입된 콘덴서와, 소정의 제어 신호에 따라 상기 제1 전기 신호와 상기 제2 전기 신호 중 적어도 하나를 상기 전류 전압 변환부, 상기 버퍼 및 상기 콘덴서를 통해 상기 접속 노드에 공급하는 신호 처리부를 더 구비하고, 상기 제1 광전 변환 소자는, 상기 제1 광전류를 생성하고, 상기 제2 광전 변환 소자는, 상기 제2 광전류를 생성하여도 된다. 이에 의해, 광전류의 대수의 전압 신호가 접속 노드에 공급된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제4 측면에 있어서, 상기 제1 전류 전압 변환부와 상기 제2 전류 전압 변환부에 접속된 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고, 상기 제1 전류 전압 변환부는, 상기 제1 광전류에 따른 전압의 신호를 제1 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 아날로그 디지털 변환기에 출력하고, 상기 제2 전류 전압 변환부는, 상기 제2 광전류에 따른 전압의 신호를 제2 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 아날로그 디지털 변환기에 출력하여도 된다. 이에 의해, 소정 수의 화소의 각각의 화소 신호가 순차로 디지털 신호로 변환된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제4 측면에 있어서, 제1 화소 신호를 제1 디지털 신호로 변환하는 제1 아날로그 디지털 변환기와, 제2 화소 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 제2 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고, 상기 제1 전류 전압 변환부는, 상기 제1 광전류에 따른 전압의 신호를 상기 제1 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 제1 아날로그 디지털 변환기에 출력하고, 상기 제2 전류 전압 변환부는, 상기 제2 광전류에 따른 전압의 신호를 상기 제2 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 제2 아날로그 디지털 변환기에 출력하여도 된다. 이에 의해, 소정 수의 화소의 각각의 화소 신호가 순차로 디지털 신호로 변환된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 본 기술의 제5 측면은, 입사광을 광전 변환하여 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호를 생성하는 제1 광전 변환 소자와, 제1 제어 신호에 따라 상기 제1 전기 신호를 접속 노드에 공급하는 제1 신호 공급부와, 제2 제어 신호에 따라 상기 제2 전기 신호를 제1 부유 확산층에 공급하는 제2 신호 공급부와, 상기 접속 노드에 공급된 상기 제1 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와, 상기 제1 부유 확산층에 공급된 상기 제2 전기 신호에 따른 제1 화소 신호를 생성하는 제1 화소 신호 생성부를 구비하는 고체 촬상 소자 및 그 제어 방법이다. 이에 의해, 접속 노드에 공급된 전기 신호의 변화량이 임계값을 초과하였는지 여부를 검출한 검출 결과가 출력된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 이 제5 측면에 있어서, 입사광을 광전 변환하여 제3 전기 신호를 생성하는 제2 광전 변환 소자와, 제3 제어 신호에 따라 제2 부유 확산층에 공급하는 제3 트랜지스터와, 상기 제2 부유 확산층에 공급된 상기 제3 전기 신호에 따른 전압 신호를 제2 화소 신호로서 생성하는 제2 화소 신호 생성부를 더 구비하여도 된다. 이에 의해, 변화량이 임계값을 초과한 경우에 화소 신호가 순차로 생성된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 본 기술의 제6 측면은, 입사광을 광전 변환하여 제1 전기 신호를 생성하는 제1 광전 변환 소자와, 상기 입사광을 광전 변환하여 제2 전기 신호를 생성하는 제2 광전 변환 소자와, 제1 제어 신호에 따라 상기 제1 전기 신호를 접속 노드에 공급하는 제1 신호 공급부와, 제2 제어 신호에 따라 상기 제2 전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 제2 신호 공급부와, 상기 접속 노드에 공급된 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와, 상기 검출 신호를 기록하는 기록부를 구비하는 촬상 장치이다. 이에 의해, 복수의 광전 변환 소자로부터의 전기 신호의 변화량이 임계값을 초과하였는지 여부를 검출한 검출 결과가 기록된다고 하는 작용을 나타낸다.
또한, 본 기술의 제7 측면은, 입사광을 광전 변환하여 제1 및 제2 전기 신호를 생성하는 제1 광전 변환 소자와, 입사광을 광전 변환하여 제3 및 제4 전기 신호를 생성하는 제2 광전 변환 소자와, 상기 제1 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 제1 검출부와, 상기 제3 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 제2 검출부와, 제1 제어 신호에 따라 상기 제1 전기 신호를 상기 제1 검출부에 공급하는 제1 트랜지스터와, 제2 제어 신호에 따라 상기 제3 전기 신호를 상기 제2 검출부에 공급하는 제2 트랜지스터와, 상기 제2 및 제4 화소 신호 중 어느 하나에 따른 화소 신호를 생성하는 화소 신호 생성부와, 제3 제어 신호에 따라 상기 제2 전기 신호를 상기 화소 신호 생성부에 공급하는 제3 트랜지스터와, 제4 제어 신호에 따라 상기 제4 전기 신호를 상기 화소 신호 생성부에 공급하는 제4 트랜지스터를 구비하는 고체 촬상 소자이다. 이에 의해, 복수의 광전 변환 소자로부터의 전기 신호의 변화량이 임계값을 초과하였는지 여부를 검출한 검출 결과가 생성되어, 화소 신호가 생성된다고 하는 작용을 나타낸다.
본 기술에 의하면, 어드레스 이벤트를 검출하는 고체 촬상 소자에 있어서, 회로 규모를 삭감할 수 있다는 우수한 효과를 얻을 수 있다. 한편, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니며, 본 개시 중에 기재된 어떠한 효과이어도 된다.
도 1은 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 촬상 장치의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자의 적층 구조 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 화소 어레이부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 화소 블록의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 어드레스 이벤트 검출부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 전류 전압 변환부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 8은 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 감산기 및 양자화기의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 9는 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 컬럼 ADC(Analog-to-Digital Converter)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자의 동작의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 11은 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자의 동작의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 12는 본 기술의 제1 실시형태의 제1 변형예에 있어서의 화소 블록의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 13은 본 기술의 제1 실시형태의 제2 변형예에 있어서의 화소 블록의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 14는 본 기술의 제1 실시형태의 제3 변형예에 있어서의 화소 블록의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 15는 본 기술의 제2 실시형태에 있어서의 화소 어레이부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 16은 본 기술의 제2 실시형태에 있어서의 수광부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 17은 본 기술의 제2 실시형태에 있어서의 전송 트랜지스터를 삭감한 수광부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 18은 본 기술의 제2 실시형태에 있어서의 전류 전압 변환부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 19는 본 기술의 제2 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자의 동작의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 20은 본 기술의 제2 실시형태 변형예에 있어서의 전류 전압 변환부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 21은 본 기술의 제2 실시형태 변형예에 있어서의 ADC의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 22는 본 기술의 제3 실시형태에 있어서의 화소 어레이부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 23은 본 기술의 제3 실시형태에 있어서의 수광부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 24는 본 기술의 제3 실시형태에 있어서의 어드레스 이벤트 검출부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 25는 본 기술의 제3 실시형태의 변형예에 있어서의 수광부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 26은 본 기술의 제4 실시형태에 있어서의 화소 어레이부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 27은 본 기술의 제4 실시형태의 변형예에 있어서의 화소 어레이부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 28은 본 기술의 제4 실시형태의 변형예에 있어서의 통상 화소의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 29는 본 기술의 제5 실시형태에 있어서의 화소 어레이부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 30은 본 기술의 제5 실시형태에 있어서의 화소 블록의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 31은 본 기술의 제6 실시형태에 있어서의 화소 블록의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 32는 차량제어 시스템의 개략적인 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 33은 촬상부의 설치 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
이하, 본 기술을 실시하기 위한 형태(이하, 실시형태라고 함)에 대해 설명한다. 설명은 이하의 순서로 한다.
1. 제1 실시형태(복수의 화소가 어드레스 이벤트 검출부를 공유하는 예)
2. 제2 실시형태(화소 신호 생성부를 삭감하고, 복수의 화소가 어드레스 이벤트 검출부를 공유하는 예)
3. 제3 실시형태 (각각에 콘덴서가 설치된 복수의 화소가 어드레스 이벤트 검출부를 공유하는 예)
4. 제4 실시형태(화소마다 어드레스 이벤트 검출부를 배치하는 예)
5. 제5 실시형태(어드레스 이벤트 검출부를 공유하는 화소 수보다, 화상 신호 생성부를 공유하는 화소 수가 적은 예)
6. 이동체로의 응용예
<1. 제1 실시형태>
[촬상 장치의 구성예]
도 1은, 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 촬상 장치(100)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다. 이 촬상 장치(100)는, 촬상 렌즈(110), 고체 촬상 소자(200), 기록부(120) 및 제어부(130)를 구비한다. 촬상 장치(100)로서는, 산업용 로봇에 탑재되는 카메라나, 차량용 카메라 등이 상정된다.
촬상 렌즈(110)는, 입사광을 집광하여 고체 촬상 소자(200)로 가이드하는 것이다. 고체 촬상 소자(200)는, 입사광을 광전 변환하여 화상 데이터를 촬상하는 것이다. 이 고체 촬상 소자(200)는, 촬상한 화상 데이터에 대해, 화상 인식 처리 등의 소정의 신호 처리를 화상 데이터에 대해 실행하고, 그 처리 결과와 어드레스 이벤트의 검출 신호를 나타내는 데이터를 기록부(120)에 신호선(209)을 통해 출력한다. 검출 신호의 생성 방법에 대해서는 후술한다.
기록부(120)는, 고체 촬상 소자(200)로부터의 데이터를 기록하는 것이다. 제어부(130)는, 고체 촬상 소자(200)를 제어하여 화상 데이터를 촬상시키는 것이다.
[고체 촬상 소자의 구성예]
도 2는, 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자(200)의 적층 구조 일례를 나타내는 도면이다. 이 고체 촬상 소자(200)는, 검출 칩(202)과, 그 검출 칩(202)에 적층된 수광 칩(201)을 구비한다. 이들 칩은, 비아 등의 접속부를 통해 전기적으로 접속된다. 한편, 비아 외에, Cu-Cu 접합이나 범프에 의해 접속할 수도 있다.
도 3은, 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자(200)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다. 이 고체 촬상 소자(200)는, 구동 회로(211), 신호 처리부(212), 아비터(arbiter; 213), 컬럼 ADC(220) 및 화소 어레이부(300)를 구비한다.
화소 어레이부(300)에는, 복수의 화소가 2차원 격자 형상으로 배열된다. 또한, 화소 어레이부(300)는, 각각이 소정 수의 화소로 이루어지는 복수의 화소 블록으로 분할된다. 이하, 수평 방향으로 배열된 화소 또는 화소 블록의 집합을 「행」이라고 칭하고, 행에 수직한 방향으로 배열된 화소 또는 화소 블록의 집합을 「열」이라고 칭한다.
화소의 각각은, 광전류에 따른 전압의 아날로그 신호를 화소 신호로서 생성한다. 또한, 화소 블록의 각각은, 광전류의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부에 따라, 어드레스 이벤트의 유무를 검출한다. 그리고, 어드레스 이벤트가 발생하였을 때 화소 블록은 요청(request)을 아비터로 출력한다.
구동 회로(211)는 화소의 각각을 구동하여 화소 신호를 컬럼 ADC(220)으로 출력시키는 것이다.
아비터(213)는, 각각의 화소 블록으로부터의 요청을 조정하고, 조정 결과에 기초하여 응답(response)을 화소 블록으로 송신하는 것이다. 응답을 수취한 화소 블록은, 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 구동 회로(211) 및 신호 처리부(212)에 공급한다.
컬럼 ADC(220)는, 화소 블록의 열마다 그 열로부터의 아날로그의 화소 신호를 디지털 신호로 변환하는 것이다. 이 컬럼 ADC(220)는, 디지털 신호를 신호 처리부(212)에 공급한다.
신호 처리부(212)는, 컬럼 ADC(220)로부터의 디지털 신호에 대해, CDS(Correlated Double Sampling) 처리나 화상 인식 처리 등의 소정의 신호 처리를 실행하는 것이다. 이 신호 처리부(212)는, 처리 결과를 나타내는 데이터와 검출 신호를 신호선(209)을 통해 기록부(120)에 공급한다.
[화소 어레이부의 구성예]
도 4는, 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 화소 어레이부(300)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다. 화소 어레이부(300)는, 복수의 화소 블록(310)으로 분할된다. 화소 블록(310)의 각각은, I행×J열(I 및 J는 정수)로 복수의 화소가 배열된다.
또한, 화소 블록(310)은, 화소 신호 생성부(320)와, I행×J열의 복수 수광부(330)와, 어드레스 이벤트 검출부(400)를 구비한다. 화소 블록(310) 내의 복수의 수광부(330)는, 화소 신호 생성부(320) 및 어드레스 이벤트 검출부(400)를 공유하고 있다. 그리고, 어떤 좌표의 수광부(330)와 화소 신호 생성부(320) 및 어드레스 이벤트 검출부(400)로 이루어지는 회로가, 그 좌표의 화소로서 기능한다. 또한, 화소 블록(310)의 열마다 수직 신호선(VSL)이 배선된다. 화소 블록(310)의 열 수를 m(m은 정수)이라 하면, m개의 수직 신호선(VSL)이 배열된다.
수광부(330)는, 입사광을 광전 변환하여 광전류를 생성하는 것이다. 이 수광부(330)는, 구동 회로(211)의 제어에 따라, 화소 신호 생성부(320) 및 어드레스 이벤트 검출부(400) 중 어느 하나에 광전류를 공급한다.
화소 신호 생성부(320)는, 광전류에 따른 전압의 신호를 화소 신호(SIG)로서 생성하는 것이다. 이 화소 신호 생성부(320)는, 생성한 화소 신호(SIG)를 수직 신호선(VSL)을 통해 컬럼 ADC(220)에 공급한다.
어드레스 이벤트 검출부(400)는, 수광부(330)의 각각으로부터의 광전류의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부에 의해, 어드레스 이벤트의 유무를 검출하는 것이다. 이 어드레스 이벤트는, 예를 들면, 변화량이 상한의 임계값을 초과하였음을 나타내는 온(on) 이벤트와, 그 변화량이 하한의 임계값을 하회하였음을 나타내는 오프(off) 이벤트로 이루어진다. 또한, 어드레스 이벤트의 검출 신호는, 예를 들면, 온 이벤트의 검출 결과를 나타내는 1비트와, 오프 이벤트의 검출 결과를 나타내는 1비트로 이루어진다. 한편, 어드레스 이벤트 검출부(400)는, 온 이벤트만을 검출할 수도 있다.
어드레스 이벤트가 발생했을 때에, 어드레스 이벤트 검출부(400)는, 검출 신호의 송신을 요구하는 요청을 아비터(213)에 공급한다. 그리고, 요청에 대한 응답을 아비터(213)로부터 수취하면, 어드레스 이벤트 검출부(400)는, 검출 신호를 구동 회로(211) 및 신호 처리부(212)에 공급한다. 한편, 어드레스 이벤트 검출부(400)는, 특허청구의 범위에 기재된 검출부의 일례이다.
[화소 블록의 구성예]
도 5는, 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 화소 블록(310)의 일 구성예를 나타내는 회로도이다. 화소 블록(310)에 있어서, 화소 신호 생성부(320)는, 리셋 트랜지스터(321), 증폭 트랜지스터(322), 선택 트랜지스터(323) 및 부유 확산층(floating diffusion layer; 324)을 구비한다. 복수의 수광부(330)는, 접속 노드(340)를 통해 어드레스 이벤트 검출부(400)에 공통으로 접속되어 있다.
또한, 수광부(330)의 각각은, 전송 트랜지스터(331), OFG(OverFlow Gate) 트랜지스터(332) 및 광전 변환 소자(333)를 구비한다. 화소 블록(310) 내의 화소 수를 N(N은 정수)으로 하면, 전송 트랜지스터(331), OFG 트랜지스터(332) 및 광전 변환 소자(333)는, 각각 N 개씩 배치된다. 화소 블록(310) 내의 n(n은 1 내지 N의 정수) 개째의 전송 트랜지스터(331)에는, 구동 회로(211)에 의해 전송 신호(TRGn)가 공급된다. n 개째의 OFG 트랜지스터(332)에는, 구동 회로(211)에 의해 제어 신호(OFGn)가 공급된다.
또한, 리셋 트랜지스터(321), 증폭 트랜지스터(322) 및 선택 트랜지스터(323)로서, 예를 들면, N형의 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) 트랜지스터를 이용할 수 있다. 전송 트랜지스터(331) 및 OFG 트랜지스터(332)에 대해서도, 마찬가지로 N형의 MOS 트랜지스터가 사용된다.
또한, 광전 변환 소자(333)의 각각은, 수광 칩(201)에 배치된다. 광전 변환 소자(333) 이외의 모든 소자는, 검출 칩(202)에 배치된다.
광전 변환 소자(333)는, 입사광을 광전 변환하여 전하를 생성하는 것이다. 전송 트랜지스터(331)는, 전송 신호(TRGn)에 따라, 대응하는 광전 변환 소자(333)로부터 부유 확산층(324)으로 전하를 전송하는 것이다. OFG 트랜지스터(332)는, 제어 신호(OFGn)에 따라, 대응하는 광전 변환 소자(333)에 의해 생성된 전기 신호를 접속 노드(340)에 공급하는 것이다. 여기서, 공급되는 전기 신호는, 전하로 이루어지는 광전류이다. 한편, 각 화소의 전송 트랜지스터(331) 및 OFG 트랜지스터(332)로 이루어지는 회로는, 특허청구의 범위에 기재된 신호 공급부의 일례이다.
부유 확산층(324)은, 전하를 축적하고 축적한 전하의 양에 따른 전압을 생성하는 것이다. 리셋 트랜지스터(321)는, 구동 회로(211)로부터의 리셋 신호에 따라 부유 확산층(324)의 전하량을 초기화하는 것이다. 증폭 트랜지스터(322)는, 부유 확산층(324)의 전압을 증폭하는 것이다. 선택 트랜지스터(323)는, 구동 회로(211)로부터의 선택 신호(SEL)에 따라, 증폭된 전압 신호를 화소 신호(SIG)로서 수직 신호선(VSL)을 통해 컬럼 ADC(220)에 출력하는 것이다.
구동 회로(211)는, 제어부(130)에 의해 어드레스 이벤트의 검출 시작이 지시되면, 모든 화소의 OFG 트랜지스터(332)를 제어 신호(OFGn)에 의해 구동하여 광전류를 공급시킨다. 이에 의해, 어드레스 이벤트 검출부(400)에는, 화소 블록(310) 내의 모든 수광부(330)의 광전류의 합의 전류가 공급된다.
그리고, 어떤 화소 블록(310)에 있어서 어드레스 이벤트가 검출되면, 구동 회로(211)는, 그 블록의 모든 OFG 트랜지스터(332)를 오프 상태로 하여 어드레스 이벤트 검출부(400)로의 광전류의 공급을 정지시킨다. 이어서, 구동 회로(211)는, 전송 신호(TRGn)에 의해, 각각의 전송 트랜지스터(331)를 순차로 구동하여, 전하를 부유 확산층(324)으로 전송시킨다. 이에 의해, 화소 블록(310) 내의 복수의 화소 각각의 화소 신호가 순차로 출력된다.
이와 같이, 고체 촬상 소자(200)는, 어드레스 이벤트가 검출된 화소 블록(310)의 화소 신호만을 컬럼 ADC(220)로 출력한다. 이에 의해, 어드레스 이벤트의 유무에 관계없이, 모든 화소의 화소 신호를 출력하는 경우와 비교하여, 고체 촬상 소자(200)의 소비 전력이나, 화상 처리의 처리량을 저감할 수 있다.
또한, 복수의 화소가 어드레스 이벤트 검출부(400)를 공유하기 때문에, 화소마다 어드레스 이벤트 검출부(400)를 배치할 경우와 비교하여 고체 촬상 소자(200)의 회로 규모를 삭감할 수 있다.
[어드레스 이벤트 검출부의 구성예]
도 6은, 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 어드레스 이벤트 검출부(400)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다. 이 어드레스 이벤트 검출부(400)는, 전류 전압 변환부(410), 버퍼(420), 감산기(430), 양자화기(440) 및 전송부(450)를 구비한다.
전류 전압 변환부(410)는, 대응하는 수광부(330)로부터의 광전류를, 그 대수(logarithm)의 전압 신호로 변환하는 것이다. 이 전류 전압 변환부(410)는, 전압 신호를 버퍼(420)에 공급한다.
버퍼(420)는, 전류 전압 변환부(410)로부터의 전압 신호를 보정하는 것이다. 이 버퍼(420)는, 보정 후의 전압 신호를 감산기(430)에 출력한다.
감산기(430)는, 구동 회로(211)로부터의 행 구동 신호에 따라 버퍼(420)로부터의 전압 신호의 레벨을 저하시키는 것이다. 이 감산기(430)는, 저하 후의 전압 신호를 양자화기(440)에 공급한다.
양자화기(440)는, 감산기(430)로부터의 전압 신호를 디지털 신호로 양자화하여 검출 신호로서 전송부(450)로 출력하는 것이다.
전송부(450)는, 양자화기(440)로부터의 검출 신호를 신호 처리부(212) 등으로 전송하는 것이다. 이 전송부(450)는, 어드레스 이벤트가 검출되었을 때에, 검출 신호의 송신을 요구하는 요청을 아비터(213)에 공급한다. 그리고, 전송부(450)는, 요청에 대한 응답을 아비터(213)로부터 수취하면, 검출 신호를 구동 회로(211) 및 신호 처리부(212)에 공급한다.
[전류 전압 변환부의 구성예]
도 7은, 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 전류 전압 변환부(410)의 일 구성예를 나타내는 회로도이다. 이 전류 전압 변환부(410)는, N형 트랜지스터(411 및 413)와 P형 트랜지스터(412)를 구비한다. 이들 트랜지스터로서, 예를 들면, MOS 트랜지스터가 사용된다.
N형 트랜지스터(411)의 소스는, 수광부(330)에 접속되며, 드레인은 전원 단자에 접속된다. P형 트랜지스터(412) 및 N형 트랜지스터(413)는, 전원 단자와 접지 단자의 사이에서, 직렬로 접속된다. 또한, P형 트랜지스터(412) 및 N형 트랜지스터(413)의 접속점은, N형 트랜지스터(411)의 게이트와 버퍼(420)의 입력 단자에 접속된다. 또한, P형 트랜지스터(412)의 게이트에는, 소정의 바이어스 전압(Vbias)이 인가된다.
N형 트랜지스터(411 및 413)의 드레인은 전원측에 접속되어 있고, 이러한 회로는 소스 팔로워라고 불린다. 이들 루프 형상으로 접속된 2 개의 소스 팔로워에 의해, 수광부(330)로부터의 광전류는 그 대수의 전압 신호로 변환된다. 또한, P형 트랜지스터(412)는, 일정한 전류를 N형 트랜지스터(413)에 공급한다.
[감산기 및 양자화기의 구성예]
도 8은, 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 감산기(430) 및 양자화기(440)의 일 구성예를 나타내는 회로도이다. 감산기(430)는, 콘덴서(431 및 433)와, 인버터(432)와, 스위치(434)를 구비한다. 또한, 양자화기(440)는, 비교기(441)를 구비한다.
콘덴서(431)의 일단은 버퍼(420)의 출력 단자에 접속되고, 타단은 인버터(432)의 입력 단자에 접속된다. 콘덴서(433)는, 인버터(432)에 병렬로 접속된다. 스위치(434)는, 콘덴서(433)의 양단을 접속하는 경로를 행 구동 신호에 따라 개폐하는 것이다.
인버터(432)는, 콘덴서(431)를 통해 입력된 전압 신호를 반전하는 것이다. 이 인버터(432)는 반전한 신호를 비교기(441)의 비반전 입력 단자(+)에 출력한다.
스위치(434)를 온 하였을 때에 콘덴서(431)의 버퍼(420) 측에 전압 신호(Vinit)가 입력되고, 그 반대측은 가상 접지 단자가 된다. 이 가상 접지 단자의 전위를 편의상 제로로 한다. 이 때, 콘덴서(431)에 축적되고 있는 전위(Qinit)는 콘덴서(431)의 용량을 C1로 하면, 다음 식에 의해 나타내진다. 한편, 콘덴서(433)의 양단은 단락되어 있기 때문에, 그 축적 전하는 제로가 된다.
Qinit=C1×Vinit …식 1
다음으로, 스위치(434)가 오프되고, 콘덴서(431)의 버퍼(420)측의 전압이 변화하여 Vafter가 된 경우를 생각하면, 콘덴서(431)에 축적되는 전하(Qafter)는, 다음 식에 의해 나타내진다.
Qafter=C1×Vafter …식 2
한편, 콘덴서(433)에 축적되는 전하(Q2)는, 출력 전압을 Vout로 하면, 다음 식에 의해 나타내진다.
Q2=-C2×Vout …식 3
이 때, 콘덴서(431 및 433)의 총 전하량은 변화하지 않기 때문에, 다음 식이 성립한다.
Qinit=Qafter+Q2 …식 4
식 4에 식 1 내지 식 3을 대입하여 변형하면, 다음 식이 얻어진다.
Vout=-(C1/C2)×(Vafter-Vinit) …식 5
식 5는, 전압 신호의 감산 동작을 나타내고, 감산 결과의 이득은 C1/C2가 된다. 통상, 이득을 최대화하는 것이 바람직하기 때문에, C1을 크게, C2를 작게 설계하는 것이 바람직하다. 한편, C2이 지나치게 작으면, kTC 노이즈가 증대하고, 노이즈 특성이 악화될 우려가 있기 때문에, C2의 용량 삭감은, 노이즈를 허용할 수 있는 범위로 제한된다. 또한, 화소 블록마다 감산기(430)를 포함하는 어드레스 이벤트 검출부(400)가 탑재되기 때문에, 용량(C1과 C2)에는, 면적 상의 제약이 있다. 이들을 고려하여, 용량(C1 및 C2)의 값이 결정된다.
비교기(441)는, 감산기(430)로부터의 전압 신호와, 반전 입력 단자(-)에 인가된 소정의 임계값 전압(Vth)을 비교하는 것이다. 비교기(441)는, 비교 결과를 나타내는 신호를 검출 신호로서 전송부(450)에 출력한다.
또한, 상술한 어드레스 이벤트 검출부(400) 전체의 게인(A)은, 전류 전압 변환부(410)의 변환 게인을 CGlog로 하고, 버퍼(420)의 게인을 「1」로 하면, 다음 식에 의해 나타내진다.
[수 1]
상기 식에 있어서, iphoto_n은, n번째 화소의 광전류이며, 단위는 예를 들면, 암페어(A)이다. N은, 화소 블록(310) 내의 화소 수이다.
[컬럼 ADC의 구성예]
도 9는, 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 컬럼 ADC(220)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다. 이 컬럼 ADC(220)는, 화소 블록(310)의 열마다 ADC(230)를 구비한다. 또한, 컬럼 ADC(220)는, 참조 신호 생성부(221) 및 출력부(222)를 구비한다. 참조 신호 생성부(221)는, 램프 신호 등의 참조 신호를 생성하여 ADC(230)의 각각에 공급하는 것이다. 참조 신호 생성부(221)로서, DAC(Digital to Analog Converter) 등을 이용할 수 있다. 출력부(222)는, ADC(230)로부터의 디지털 신호를 신호 처리부(212)에 공급하는 것이다.
ADC(230)는, 수직 신호선(VSL)을 통해 공급된 아날로그의 화소 신호(SIG)를 디지털 신호로 변환하는 것이다. 이 ADC(230)는, 비교기(231), 카운터(232), 스위치(233) 및 메모리(234)를 구비한다. 비교기(231)는, 참조 신호와 화소 신호(SIG)를 비교하고, 카운터(232)는, 비교 결과가 반전될 때까지의 기간에 걸쳐 계수값를 계수한다. 스위치(233)는, 타이밍 제어 회로(미도시) 등의 제어에 따라, 계수값를 메모리(234)에 공급하여 보유시킨다. 메모리(234)는, 계수값를 나타내는 디지털 신호를 수평 구동부(미도시) 등의 제어에 따라 출력부(222)에 공급한다. 이 구성에 의해, 화소 신호(SIG)는, 검출 신호보다 비트수가 많은 디지털 신호로 변환된다. 예를 들면, 검출 신호를 2비트로 하면, 화소 신호는, 3비트 이상 (16비트 등)의 디지털 신호로 변환된다. 한편, ADC(230)는, 특허청구의 범위에 기재된 아날로그 디지털 변환기의 일례이다.
[고체 촬상 소자의 동작 예]
도 10은, 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자(200)의 동작의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 타이밍(T0)에 있어서, 제어부(130)에 의해 어드레스 이벤트의 검출 시작이 지시되면, 구동 회로(211)는, 제어 신호(OFGn)를 모두 하이 레벨로 하여, 모든 화소의 OFG 트랜지스터(332)를 온 상태로 한다. 이에 의해, 모든 화소의 광전류의 합이 어드레스 이벤트 검출부(400)에 공급된다. 한편, 전송 신호(TRGn)는 모두 로우 레벨이며, 모든 화소의 전송 트랜지스터(331)는 오프 상태이다.
그리고, 타이밍(T1)에 있어서, 어드레스 이벤트 검출부(400)가 어드레스 이벤트를 검출하고, 하이 레벨의 검출 신호를 출력한 것으로 한다. 여기서, 검출 신호는, 온 이벤트의 검출 결과를 나타내는 1 비트의 신호인 것으로 한다.
구동 회로(211)는, 검출 신호를 수취하면, 타이밍(T2)에 있어서 제어 신호(OFGn)를 모두 로우 레벨로 하여 어드레스 이벤트 검출부(400)으로의 광전류의 공급을 정지시킨다. 또한, 구동 회로(211)는, 선택 신호(SEL)를 하이 레벨로 하고, 리셋 신호(RST)를 일정한 펄스 기간에 걸쳐 하이 레벨로 하여 부유 확산층(324)의 초기화를 행한다. 이 초기화 때의 전압을 화소 신호 생성부(320)는, 리셋 레벨로서 출력하고, ADC(230)는, 그 리셋 레벨을 디지털 신호로 변환한다.
리셋 레벨의 변환 후의 타이밍(T3)에 있어서, 구동 회로(211)는, 일정한 펄스 기간에 걸쳐 하이 레벨의 전송 신호(TRG1)를 공급하고, 첫 번째 화소에 전압을 신호 레벨로서 출력시킨다. ADC(230)는, 그 신호 레벨을 디지털 신호로 변환한다. 신호 처리부(212)는, 리셋 레벨과 신호 레벨의 차분을 순 화소 신호로서 구한다. 이 처리는, CDS 처리라고 불린다.
신호 레벨의 변환 후의 타이밍(T4)에 있어서, 구동 회로(211)는, 일정한 펄스 기간에 걸쳐 하이 레벨의 전송 신호(TRG2)를 공급하고, 두 번째 화소에 신호 레벨을 출력시킨다. 신호 처리부(212)는, 리셋 레벨과 신호 레벨의 차분을 순 화소 신호로서 구한다. 이하, 마찬가지의 처리가 실행되어, 화소 블록(310) 내의 각각의 화소의 화소 신호가 순차로 출력된다.
모든 화소 신호가 출력되면, 구동 회로(211)는, 제어 신호(OFGn)를 모두 하이 레벨로 하여, 모든 화소의 OFG 트랜지스터(332)를 온 상태로 한다.
도 11은, 본 기술의 제1 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자(200)의 동작의 일례를 나타내는 순서도이다. 이 동작은, 예를 들면, 어드레스 이벤트를 검출하기 위한 소정의 어플리케이션이 실행되었을 때에 개시된다.
화소 블록(310)의 각각은, 어드레스 이벤트의 유무 검출을 행한다(스텝 S901). 구동 회로(211)는, 임의의 화소 블록(310)에 있어서 어드레스 이벤트가 있었는지 여부를 판단한다(스텝 S902). 어드레스 이벤트가 있었을 경우(스텝 S902:Yes), 구동 회로(211)는, 어드레스 이벤트가 발생한 화소 블록(310) 내의 각각의 화소의 화소 신호를 순차로 출력시킨다(스텝 S903).
어드레스 이벤트가 없는 경우(스텝 S902:No), 또는 스텝 S903의 이후, 고체 촬상 소자(200)는, 스텝 S901 이후를 반복한다.
이와 같이, 본 기술의 제1 실시형태에 의하면, 복수(N 개)의 광전 변환 소자(333)(화소)의 각각의 광전류의 변화량을 어드레스 이벤트 검출부(400)가 검출하기 때문에, 어드레스 이벤트 검출부(400)의 배치 수를, N화소마다 하나로 할 수 있다. 이와 같이 N화소에서 하나의 어드레스 이벤트 검출부(400)를 공유함으로써, 어드레스 이벤트 검출부(400)를 공유하지 않고 화소마다 설치하는 구성과 비교하여 회로 규모를 삭감할 수 있다.
[제1 변형예]
상술한 제1 실시형태에서는, 광전 변환 소자(333) 이외의 소자를 검출 칩(202)에 배치하고 있었으나, 이 구성에서는, 화소 수의 증대에 따라 검출 칩(202)의 회로 규모가 증대할 우려가 있다. 이 제1 실시형태의 제1 변형예에서의 고체 촬상 소자(200)는, 검출 칩(202)의 회로 규모를 삭감한 점에 있어서 제1 실시형태와 다르다.
도 12는, 본 기술의 제1 실시형태의 제1 변형예에 있어서의 화소 블록(310)의 일 구성예를 나타내는 회로도이다. 이 제1 실시형태의 제1 변형예 화소 블록(310)은, 리셋 트랜지스터(321) 및 부유 확산층(324)과 복수의 수광부(330)가 수광 칩(201)에 배치되는 점에 있어서 제1 실시형태와 다르다. 이들 이외의 소자는, 검출 칩(202)에 배치된다.
이와 같이, 본 기술의 제1 실시형태의 제1 변형예에 의하면, 리셋 트랜지스터(321) 등과 복수의 수광부(330)를 수광 칩(201)에 배치하였기 때문에, 제1 실시형태와 비교하여 검출 칩(202)의 회로 규모를 삭감할 수 있다.
[제2 변형예]
상술한 제1 실시형태의 제1 변형예에서는, 리셋 트랜지스터(321) 등과 복수의 수광부(330)를 수광 칩(201)에 배치하고 있었으나, 화소 수의 증대에 따라 검출 칩(202)의 회로 규모가 증대할 우려가 있다. 이 제1 실시형태의 제2 변형예에서의 고체 촬상 소자(200)는, 검출 칩(202)의 회로 규모를 더 삭감한 점에서 제1 실시형태의 제1 변형예와 다르다.
도 13은, 본 기술의 제1 실시형태의 제2 변형예에 있어서의 화소 블록(310)의 일 구성예를 나타내는 회로도이다. 이 제1 실시형태의 제2 변형예의 화소 블록(310)은, N형 트랜지스터(411 및 413)가 수광 칩(201)에 더 배치되는 점에 있어서 제1 실시형태의 제1 변형예와 다르다. 이와 같이, 수광 칩(201) 내의 트랜지스터를 N형만으로 함으로써, N형 트랜지스터 및 P형 트랜지스터를 혼재시키는 경우와 비교하여, 트랜지스터를 형성할 때의 공정 수를 삭감할 수 있다. 이에 의해, 수광 칩(201)의 제조 비용을 삭감할 수 있다.
이와 같이, 본 기술의 제1 실시형태의 제2 변형예에 의하면, N형 트랜지스터(411 및 413)를 수광 칩(201)에 더 배치하였기 때문에, 제1 실시형태의 제1 변형예와 비교하여 검출 칩(202)의 회로 규모를 삭감할 수 있다.
[제3 변형예]
상술한 제1 실시형태의 제2 변형예에서는, N형 트랜지스터(411 및 413)를 수광 칩(201)에 더 배치하고 있었으나, 화소 수의 증대에 따라 검출 칩(202)의 회로 규모가 증대할 우려가 있다. 이 제1 실시형태의 제3 변형예에 있어서의 고체 촬상 소자(200)는, 검출 칩(202)의 회로 규모를 더 삭감한 점에서 제1 실시형태의 제2 변형예와 다르다.
도 14는, 본 기술의 제1 실시형태의 제3 변형예에 있어서의 화소 블록(310)의 일 구성예를 나타내는 회로도이다. 이 제1 실시형태의 제3 변형예의 화소 블록(310)은, 증폭 트랜지스터(322) 및 선택 트랜지스터(323)가 수광 칩(201)에 더 배치되는 점에 있어서 제1 실시형태의 제2 변형예와 다르다. 즉, 화소 신호 생성부(320) 전체가 수광 칩(201)에 배치된다.
이와 같이, 본 기술의 제1 실시형태의 제3 변형예에 의하면, 화소 신호 생성부(320)를 수광 칩(201)에 배치하였기 때문에, 제1 실시형태의 제2 변형예와 비교하여 검출 칩(202)의 회로 규모를 삭감할 수 있다.
<2. 제2 실시형태>
상술한 제1 실시형태에서는, 화소 블록(310)마다 화소 신호 생성부(320)를 설치하고 있었으나, 화소 수의 증대에 따라 고체 촬상 소자(200)의 회로 규모가 증대할 우려가 있다. 이 제2 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자(200)는, 화소 신호 생성부(320)를 삭감한 점에서 제1 실시형태와 다르다.
도 15는, 본 기술의 제2 실시형태에 있어서의 화소 어레이부(300)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다. 이 화소 어레이부(300)는, 화소 신호 생성부(320)가 설치되어 있지 않은 점에서 제1 실시형태와 다르다.
또한, 제2 실시형태의 어드레스 이벤트 검출부(400)는, 화소 신호(SIG)를 생성하고, 수직 신호선(VSL)을 통해 출력하는 점에서 제1 실시형태와 다르다.
도 16은, 본 기술의 제2 실시형태에 있어서의 수광부(330)의 일 구성예를 나타내는 회로도이다. 이 제2 실시형태의 수광부(330)는, OFG 트랜지스터(332)를 구비하지 않는 점에서 제1 실시형태와 다르다.
또한, 제2 실시형태의 전송 트랜지스터(331)는, 광전 변환 소자(333)로부터의 광전류를 접속 노드(340)를 통해 어드레스 이벤트 검출부(400)로 공급한다.
한편, 수광부(330)의 각각에 전송 트랜지스터(331)를 배치하고 있으나, 도 17에 예시하는 바와 같이, 이들 트랜지스터를 설치하지 않는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우에는 구동 회로(211)는, 수광부(330)에 전송 신호(TRGn)를 공급할 필요가 없게 된다.
도 18은, 본 기술의 제2 실시형태에 있어서의 전류 전압 변환부(410)의 일 구성예를 나타내는 회로도이다. 이 제2 실시형태의 전류 전압 변환부(410)는, N형 트랜지스터(413)의 소스가 수직 신호선(VSL)에 접속되는 점에서 제1 실시형태와 다르다.
또한, 구동 회로(211)는, 어드레스 이벤트가 검출되면, P형 트랜지스터(412)의 게이트로의 전압(Vbias)을 검출 전보다 저하시켜 로우 레벨로 한다. 이에 의해, N형 트랜지스터(411)의 게이트 전압은, 드레인과 마찬가지로 전원 전압(VDD)으로 되고, N형 트랜지스터(411)는 다이오드 접속된 경우와 등가인 상태가 된다. 그리고, 소스 팔로워로서 기능하는 N형 트랜지스터(413)에 의해, 광전류에 따른 전압의 화소 신호(SIG)가 생성된다.
또한, 복수의 수광부(330)와, N형 트랜지스터(411 및 413)는, 수광 칩(201)에 배치되고, 나머지 소자는, 검출 칩(202)에 배치된다.
도 19는, 본 기술의 제2 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자(200)의 동작의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
타이밍(T0)에서, 어드레스 이벤트의 검출 시작이 지시되면, 구동 회로(211)는, 전송 신호(TRGn)를 모두 하이 레벨로 하여, 모든 화소의 전송 트랜지스터(331)를 온 상태로 한다.
그리고, 타이밍(T1)에서, 어드레스 이벤트 검출부(400)가 어드레스 이벤트를 검출하고, 하이 레벨의 검출 신호를 출력한 것으로 한다.
구동 회로(211)는, 검출 신호를 수취하면, 타이밍(T2)에서 일정한 펄스 기간에 걸쳐, 전송 신호(TRG1)만을 하이 레벨로 한다. 화소 신호 생성부(320)는, 첫 번째의 화소의 화소 신호를 디지털 신호로 변환한다.
화소 신호의 변환 후의 타이밍(T3)에 있어서, 구동 회로(211)는, 일정한 펄스 기간에 걸쳐 하이 레벨의 전송 신호(TRG2)를 하이 레벨로 한다. 화소 신호 생성부(320)는, 두 번째 화소의 화소 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이하, 동일한 처리가 실행되고, 화소 블록(310) 내의 각각의 화소의 화소 신호가 순서대로 출력된다.
모든 화소 신호가 출력되면, 구동 회로(211)는, 전송 신호(TRGn)를 모두 하이 레벨로 하여, 모든 화소의 전송 트랜지스터(331)를 온 상태로 한다.
이와 같이, 본 기술의 제2 실시형태에서는, 어드레스 이벤트 검출부(400)가 화소 신호(SIG)를 생성하기 때문에, 화소 신호 생성부(320)를 배치할 필요가 없게 된다. 이에 의해, 화소 신호 생성부(320)를 배치하는 제1 실시형태와 비교하여 회로 규모를 삭감할 수 있다.
[변형예]
상술한 제2 실시형태에서는, ADC(230) 전체를 검출 칩(202)에 배치하고 있었으나, 화소 수의 증대에 따라 검출 칩(202)의 회로 규모가 증대할 우려가 있다. 이 제2 실시형태의 변형예에 있어서의 고체 촬상 소자(200)는, ADC(230)의 일부를 수광 칩(201)에 배치하여 검출 칩(202)의 회로 규모를 삭감한 점에서 제2 실시형태와 다르다.
도 20은, 본 기술의 제2 실시형태의 변형예에 있어서의 전류 전압 변환부(410)의 일 구성예를 나타내는 회로도이다. 이 제2 실시형태의 변형예의 전류 전압 변환부(410)는, N형 트랜지스터(413)의 소스는 접지되고, N형 트랜지스터(411)의 드레인이 수직 신호선(VSL)에 접속되어 있는 점에서, 제2 실시형태와 다르다. 한편, 제2 실시형태와 마찬가지로, N형 트랜지스터(411) 대신, N형 트랜지스터(413)의 소스를 수직 신호선(VSL)에 접속할 수도 있다.
도 21은, 본 기술의 제2 실시형태의 변형예에 있어서의 ADC(230)의 일 구성예를 나타내는 회로도이다. 이 ADC(230)는, 차동 증폭 회로(240) 및 카운터(250)를 구비한다.
차동 증폭 회로(240)는, N형 트랜지스터(243, 244 및 245)와, P형 트랜지스터(241 및 242)를 구비한다. 이들 트랜지스터로서, 예를 들면, MOS 트랜지스터를 이용할 수 있다.
N형 트랜지스터(243 및 244)는, 차동 쌍을 구성하고, 이들 트랜지스터의 소스는, N형 트랜지스터(245)의 드레인에 공통으로 접속된다. 또한, N형 트랜지스터(243)의 드레인은, P형 트랜지스터(241)의 드레인과 P형 트랜지스터(241 및 242)의 게이트에 접속된다. N형 트랜지스터(244)의 드레인은, P형 트랜지스터(242)의 드레인과 카운터(250)에 접속된다. 또한, N형 트랜지스터(243)의 게이트에는, 참조 신호(REF)가 입력되고, N형 트랜지스터(244)의 게이트에는, 수직 신호선(VSL)을 통해 화소 신호(SIG)가 입력된다. 한편, N형 트랜지스터(243)는, 특허청구의 범위에 기재된 참조측 트랜지스터의 일례이며, N형 트랜지스터(244)는, 특허청구의 범위에 기재된 신호측 트랜지스터의 일례이다.
참조 신호(REF)로서, 예를 들면, 램프 신호가 사용된다. 참조 신호(REF)를 생성하는 회로는, 생략되어 있다.
N형 트랜지스터(245)의 게이트에는, 소정의 바이어스 전압(Vb)이 인가되고, 그 소스는 접지된다. 이 N형 트랜지스터(245)는, 일정한 전류를 공급한다. 한편, N형 트랜지스터(245)는, 특허청구의 범위에 기재된 정전류원의 일례이다.
상술한 구성에 의해, P형 트랜지스터(241 및 242)는, 커런트 미러 회로를 구성하고, 참조 신호(REF)와 화소 신호(SIG)의 차를 증폭하여 카운터(250)로 출력한다. 그리고, 카운터(250)는, 차동 증폭 회로(240)로부터의 신호가 반전할 때까지의 기간에 걸쳐 계수값를 계수하고, 계수값를 나타내는 디지털 신호를 신호 처리부(212)에 출력한다.
또한, 상술한 제2 실시형태의 변형예에 있어서, 수광 칩(201)에는, 상술한 N형 트랜지스터(243, 244 및 245)가 더 설치된다.
이와 같이, 본 기술의 제2 실시형태의 변형예에 의하면, N형 트랜지스터(243, 244 및 245)를 수광 칩(201)에 더 배치하였기 때문에, 제2 실시형태와 비교하여 검출 칩(202)의 회로 규모를 삭감할 수 있다.
<3. 제3 실시형태>
상술한 제2 실시형태에서는, 콘덴서(431 및 433)를 어드레스 이벤트 검출부(400) 내에 배치하고 있었으나, 식 5에 따라 용량(C1)을 삭감하면 이득이 악화되기 때문에, 용량(C1)의 삭감에 의해 회로의 동작 속도를 향상시키는 것은 곤란하다. 이 제3 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자(200)는, 화소마다 콘덴서(431)를 배치하고, 동작 속도를 향상시킨 점에서 제2 실시형태와 다르다.
도 22는, 본 기술의 제3 실시형태에 있어서의 화소 어레이부(300)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다. 이 제3 실시형태의 화소 어레이부(300)는, 어드레스 이벤트 검출부(400) 대신에 수광부(330)의 각각이 화소 신호(SIG)를 생성하는 점에서 제2 실시형태와 다르다. 또한, 수직 신호선(VSL)은, 예를 들면, 화소의 열마다 배선된다. 그리고, ADC(230)도, 화소의 열 마다 설치된다. 한편, 제2 실시형태와 마찬가지로 수직 신호선(VSL)을 화소 블록(310)의 열마다 배치하고, 수광부(330)의 각각을 접속할 수도 있다. 이 경우에는, ADC(230)도 화소 블록(310)의 열마다 설치된다.
도 23은, 본 기술의 제3 실시형태에 있어서의 수광부(330)의 일 구성예를 나타내는 회로도이다. 이 제3 실시형태의 수광부(330)는, 전류 전압 변환부(410), 버퍼(420) 및 콘덴서(431)를 더 구비하는 점에서 제2 실시형태와 다르다.
제3 실시형태의 전류 전압 변환부(410)의 회로 구성은, 예를 들면, 도 19에 예시한 제2 실시형태의 변형예와 마찬가지이다. 또한, 제3 실시형태에 있어서의 구동 회로(211)의 동작은, 제2 실시형태와 마찬가지이다. 또한, 제3 실시형태에 있어서 수광 칩(201) 및 검출 칩(202)의 각각 배치되는 회로나 소자는, 제2 실시형태의 변형예와 마찬가지이다. 즉, 도 20에 예시한 바와 같이, 전류 전압 변환부(410)에 있어서 N형 트랜지스터(411 및 413)가 수광 칩(201)에 배치된다. 또한, 도 21에 예시한 바와 같이, ADC(230)에 있어서, N형 트랜지스터(243, 244 및 245)가 수광 칩(201)에 배치된다.
도 24는, 본 기술의 제3 실시형태에 있어서의 어드레스 이벤트 검출부(400)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다. 이 제3 실시형태의 어드레스 이벤트 검출부(400)는, 전류 전압 변환부(410), 버퍼(420) 및 콘덴서(431)가 설치되지 않는 점에서 제2 실시형태와 다르다.
상술한 바와 같이, 제3 실시형태에서는, 병렬 접속된 복수의 수광부(330)가 하나의 콘덴서(431)를 공유하고 있던 제2 실시형태와 달리, 수광부(330) 마다 콘덴서(431)가 설치된다. 이 때문에, 콘덴서(431)의 각각의 용량은, 수광부(330)의 개수(즉, 화소 수)를 N으로 하면, (C1)/N으로 된다. 이 용량의 삭감에 의해 회로의 동작 속도를 향상시킬 수 있다. 단, 제3 실시형태의 전체 게인(A)은, 다음 식에 의해 나타내진다.
[수 2]
식 6 및 식 7으로부터, 제3 실시형태의 게인(A)은, 제1 및 제2 실시형태보다 작게 된다. 이 때문에, 동작 속도가 향상되는 대신, 어드레스 이벤트의 검출 정밀도가 저하된다.
이와 같이, 본 기술의 제3 실시형태에 의하면, 콘덴서(431)를 수광부(330) 마다 배치하였기 때문에, 복수의 수광부(330)가 콘덴서(431)를 공유하는 경우와 비교하여, 콘덴서(431)를 포함하는 회로의 동작 속도를 향상시킬 수 있다.
[변형예]
상술한 제3 실시형태에서는, 열 내의 복수의 수광부(330)(화소)가 하나의 ADC(230)를 공유하고 있었으나, 이들 화소의 화소 신호를 순차로 디지털 신호로 변환할 필요가 있기 때문에, 열 내의 화소 수가 많아질수록, 화소 신호의 판독 속도가 저하된다. 이 제3 실시형태의 변형예에 있어서의 고체 촬상 소자(200)는, 화소마다 ADC(230)를 배치한 점에서 제3 실시형태와 다르다.
도 25는, 본 기술의 제3 실시형태의 변형예에 있어서의 수광부(330)의 일 구성예를 나타내는 회로도이다. 이 제3 실시형태의 변형예의 수광부(330)는, ADC(230)를 더 구비하는 점에서 제3 실시형태와 다르다.
이와 같이, 본 기술의 제3 실시형태의 변형예에 의하면, 수광부(330) 마다 ADC(230)를 배치하였기 때문에, 복수의 수광부(330)가 하나의 ADC(230)를 공유하는 구성과 비교하여 화소 신호의 판독 속도를 향상시킬 수 있다.
<4. 제4 실시형태>
상술한 제1 실시형태에서는, 복수의 화소로 이루어지는 화소 블록(310)마다 어드레스 이벤트를 검출하고 있었으나, 각각의 화소에서 생긴 어드레스 이벤트를 검출할 수는 없다. 이 제4 실시형태의 고체 촬상 소자(200)는, 화소마다 어드레스 이벤트 검출부(400)를 배치한 점에서 제1 실시형태와 다르다.
도 26은, 본 기술의 제4 실시형태에 있어서의 화소 어레이부(300)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다. 이 제4 실시형태의 화소 어레이부(300)는, 복수의 화소(311)가 2차원 격자 형상으로 배열되는 점에서 제1 실시형태와 다르다. 화소(311)의 각각에는, 화소 신호 생성부(320), 수광부(330) 및 어드레스 이벤트 검출부(400)가 배치된다. 화소 신호 생성부(320), 수광부(330) 및 어드레스 이벤트 검출부(400)의 각각의 회로 구성은, 제1 실시형태와 마찬가지이다.
또한, 수광 칩(201) 및 검출 칩(202)의 각각에 배치되는 회로나 소자는, 제1 실시형태와, 제1 실시형태의 제1, 제2 및 제3 변형예 중 어느 하나와 마찬가지이다. 예를 들면, 도 5에 예시한 바와 같이, 광전 변환 소자(333)만이 수광 칩(201)에 배치되고, 나머지가 검출 칩(202)에 배치된다.
이와 같이, 본 기술의 제4 실시형태에 의하면, 화소마다 어드레스 이벤트 검출부(400)를 배치하였기 때문에, 화소마다 어드레스 이벤트를 검출할 수 있다. 이에 의해, 화소 블록(310)마다 어드레스 이벤트를 검출하는 경우와 비교하여, 어드레스 이벤트의 검출 데이터의 해상도를 향상시킬 수 있다.
[변형예]
상술한 제4 실시형태에서는, 모든 화소에 어드레스 이벤트 검출부(400)를 배치하고 있었으나, 화소 수의 증대에 따라 고체 촬상 소자(200)의 회로 규모가 증대할 우려가 있다. 이 제4 실시형태의 변형예에 있어서의 고체 촬상 소자(200)는, 복수의 화소 중 검출 대상의 화소에만 어드레스 이벤트 검출부(400)를 배치하는 점에서 제4 실시형태와 다르다.
도 27은, 본 기술의 제4 실시형태의 변형예에 있어서의 화소 어레이부(300)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다. 이 제4 실시형태의 변형예의 화소 어레이부(300)는, 어드레스 이벤트 검출부(400)가 배치되지 않는 화소와, 어드레스 이벤트 검출부(400)가 배치되는 화소가 배열되는 점에서, 제4 실시형태와 다르다. 전자를 통상 화소(312)라 하고, 후자를 어드레스 이벤트 검출 화소(313)라 한다. 어드레스 이벤트 검출 화소(313)는, 예를 들면, 일정 간격으로 서로 이격하여 배치된다. 한편, 복수의 어드레스 이벤트 검출 화소(313)를 인접하여 배치할 수도 있다.
또한, 어드레스 이벤트 검출 화소(313)의 구성은, 제4 실시형태의 화소(311)와 마찬가지이다. 통상 화소(312)의 상세에 대해서는 후술한다.
도 28은, 본 기술의 제4 실시형태의 변형예에 있어서의 통상 화소(312)의 일 구성예를 나타내는 회로도이다. 이 제4 실시형태의 변형예의 통상 화소(312)는, 광전 변환 소자(333), 전송 트랜지스터(331), 리셋 트랜지스터(321), 증폭 트랜지스터(322), 선택 트랜지스터(323) 및 부유 확산층(324)을 구비한다. 이들 소자의 접속 구성은, 도 5에 예시한 제1 실시형태와 마찬가지이다.
이와 같이, 본 기술의 제4 실시형태의 변형예에 의하면, 모든 화소 중 어드레스 이벤트 검출 화소(313)에만 어드레스 이벤트 검출부(400)를 배치하였기 때문에, 모든 화소에 어드레스 이벤트 검출부(400)를 배치하는 구성과 비교하여 회로 규모를 삭감할 수 있다.
<5. 제5 실시형태>
상술한 제1 실시형태에서는, 어드레스 이벤트 검출부(400)를 공유하는 화소 수와 화상 신호 생성부(320)를 공유하는 화소 수를 동일하게 하고 있었으나, 후자를 적게 할 수도 있다. 이 제5 실시형태의 고체 촬상 소자(200)는, 화상 신호 생성부(320)를 공유하는 화소 수가, 어드레스 이벤트 검출부(400)를 공유하는 화소 수보다 적은 점에서 제1 실시형태와 다르다.
도 29는, 본 기술의 제5 실시형태에 있어서의 화소 어레이부(300)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다. 이 제5 실시형태의 화소 어레이부(300)에 있어서, 화소 블록(310)의 각각에는, N 개의 수광부(330)(화소)와, 하나의 어드레스 이벤트 검출부(400)가 배치된다. 또한, 화소 블록(310)의 각각에 있어서, M(M은, N미만의 정수) 개의 수광부(330)(화소)마다 화소 신호 생성부(320)가 배치된다.
도 30은, 본 기술의 제5 실시형태에 있어서의 화소 블록(310)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다. 화소 블록(310)의 각각에 있어서, N 개의 수광부(330)(화소)는, 하나의 어드레스 이벤트 검출부(400)를 공유한다. 또한, M 개의 화소가, 하나의 화상 신호 생성부(320)를 공유한다. 화상 신호 생성부(320)는, 대응하는 M 개의 화소 중 선택된 화소의 화소 신호를 생성한다.
이와 같이, 본 기술의 제5 실시형태에 의하면, 어드레스 이벤트 검출부(400)를 공유하는 화소 수보다, 화상 신호 생성부(320)를 공유하는 화소 수를 적게 하였기 때문에, 이들을 동일하게 하는 경우보다 화소 신호의 판독 속도를 향상시킬 수 있다.
<6. 제6 실시형태>
상술한 제1 실시형태에서는, 화상 신호 생성부(320) 및 어드레스 이벤트 검출부(400)를 복수의 화소가 공유하고 있었으나, 화소마다 어드레스 이벤트 검출부(400)를 배치할 수도 있다. 이 제6 실시형태의 고체 촬상 소자(200)는, 화상 신호 생성부(320)를 복수의 화소가 공유하고, 화소마다 어드레스 이벤트 검출부(400)를 배치한 점에서, 제1 실시형태와 다르다.
도 31은, 본 기술의 제6 실시형태에 있어서의 화소 블록(310)의 일 구성예를 나타내는 블록도이다. 화소 블록(310)의 각각에 있어서, N 개의 수광부(330)(화소)는, 하나의 화소 신호 생성부(320)를 공유한다. 한편, 수광부(330)(화소)마다, 어드레스 이벤트 검출부(400)가 배치되고, 수광부(330)는, 대응하는 어드레스 이벤트 검출부(400)와 접속된다.
이와 같이, 본 기술의 제6 실시형태에 의하면, 화소마다 어드레스 이벤트 검출부(400)를 배치하였기 때문에, 화소마다 어드레스 이벤트의 유무를 검출할 수 있다.
<7. 이동체로의 응용예>
본 개시에 따른 기술(본 기술)은, 다양하게 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 따른 기술은, 자동차, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 중 어떠한 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 된다.
도 32는, 본 개시에 따른 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 일례인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성예를 나타내는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 통해 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 32에 도시된 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 보디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 차량용 네트워크 I/F(interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구 및 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
보디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 보디계 제어 유닛(12020)은, 키리스 엔트리(keyless entry) 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는 헤드램프, 백 램프, 브레이크 램프, 깜빡이 또는 안개등 등의 각종 램프 제어장치로서 기능한다. 이 경우, 보디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 보디계 제어 유닛(12020)은, 이들 전파 또는 신호의 입력을 접수하여, 차량의 도어록 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 기초하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행하여도 된다.
촬상부(12031)는 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 측거 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광이어도 되고, 적외선 등의 비가시광이어도 된다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은 운전자 상태 검출부(12041) 내지 입력되는 검출 정보에 기초하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 되고, 운전자가 졸고 있지 않은지를 판별해도 된다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차내외의 정보에 기초하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표값을 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대하여 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 기초한 추종 주행, 차량 속도 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 차선 이탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 할 수 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차량의 주위 정보에 기초하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함으로써, 운전자의 조작에 의하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 할 수 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득되는 차외의 정보에 기초하여, 보디계 제어 유닛(12030)에 대하여 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행 차 또는 반대편 차량의 위치에 따라 헤드램프를 제어하고, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 눈부심 방지를 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 할 수 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치로 음성 및 화상 중 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 32의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다.
도 33은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 나타내는 도면이다.
도 33에서는, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는 예를 들면, 차량(12100)의 프론트 노즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실 내의 프런트 글래스 상부 등의 위치에 설치된다. 프론트 노즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실 내의 프런트 글래스 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방 화상을 취득한다. 차실 내의 프런트 글래스 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 선행 차량 또는 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 이용된다.
한편, 도 33에는 촬상부(12101~12104)의 촬영 범위의 일례가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 프론트 노즈에 설치된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는 각각 사이드 미러에 설치된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는 리어 범퍼 또는 백 도어에 설치된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101~12104)로 촬상된 화상 데이터가 중첩됨으로써, 차량(12100)을 상방으로부터 본 부감 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101~12104)의 적어도 하나는 거리 정보를 취득하는 기능을 가지고 있어도 된다. 예를 들면, 촬상부(12101~12104)의 적어도 하나는 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라여도 되고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자여도 된다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101~12104)로부터 얻어지는 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에 있어서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함으로써, 특히 차량(12100)의 진행로 상에 있는 가장 가까운 입체물로서 차량(12100)과 대략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0km/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 선행 차와의 사이에서 미리 확보해야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함) 등을 행할 수 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 의하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101~12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 이륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 그 밖의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량(12100)의 주변 장애물을, 차량(12100)의 운전자가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하여, 충돌 리스크가 설정값 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황일 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통해 운전자에 경보를 출력하거나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통해 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수 있다.
촬상부(12101~12104)의 적어도 하나는 적외선을 검출하는 적외선 카메라여도 된다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101~12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지 아닌지를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101~12104)의 촬상 화상에 있어서의 특징점을 추출하는 절차와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 해서 보행자인지 아닌지를 판별하는 절차에 의해 수행된다. 마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101~12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하여 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는 해당 인식된 보행자에 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는 보행자를 나타내는 아이콘 등을 원하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어해도 된다.
이상, 본 개시에 따른 기술이 적용될 수 있는 차량제어 시스템의 일례에 대하여 설명하였다. 본 개시에 따른 기술은, 이상 설명한 구성 중, 예를 들면, 촬상부(12031)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 도 1의 촬상 장치(100)는, 촬상부(12031)에 적용할 수 있다. 촬상부(12031)에 본 개시에 따른 기술을 적용함으로써, 회로의 실장 면적을 삭감하여 촬상부(12031)를 소형화 할 수 있다.
한편, 상술한 실시형태는 본 기술을 구체화하기 위한 일례를 제시한 것이며, 실시형태에 있어서의 사항과, 특허청구 범위에 있어서의 발명 특정 사항은 각각 대응 관계를 갖는다. 마찬가지로, 특허청구 범위에 있어서의 발명 특정 사항과, 이와 동일 명칭을 붙인 본 기술의 실시형태에 있어서의 사항과는 각각 대응 관계를 갖는다. 단, 본 기술은 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 실시형태에 다양한 변형을 가함으로써 구체화할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서 설명한 처리 순서는, 이들 일련의 절차를 갖는 방법으로서 파악하여도 되고, 또한, 이들 일련의 절차를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램 내지 그 프로그램을 기억하는 기록 매체로서 파악하여도 된다. 그 기록 매체로서, 예를 들면, CD(Compact Disc), MD(MiniDisc), DVD(Digital Versatile Disc), 메모리 카드, 블루레이 디스크(Blu-ray(등록상표) Disc) 등을 이용할 수 있다.
한편, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이며, 한정되는 것이 아니고, 또한, 다른 효과가 있어도 된다.
한편, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1) 각각이 입사광을 광전 변환하여 제1 전기 신호를 생성하는 복수의 광전 변환 소자와,
상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부를 구비하는 고체 촬상 소자.
(2) 소정의 제어 신호에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호를 접속 노드에 공급하는 신호 공급부를 더 구비하고,
상기 검출부는, 상기 접속 노드에 공급된 상기 제1 전기 신호의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하는 상기 (1) 기재의 고체 촬상 소자.
(3) 상기 광전 변환 소자로부터 생성되는 제2 전기 신호에 따른 화소 신호를 생성하는 화소 신호 생성부를 더 구비하고,
상기 신호 공급부는, 상기 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에는 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제2 전기 신호를 순서대로 선택하여 상기 화소 신호 생성부에 공급하는 상기 (2) 기재의 고체 촬상 소자.
(4) 상기 접속 노드는, N (N은, 2 이상의 정수)개의 상기 광전 변환 소자와 접속되고,
상기 화소 신호 생성부는, M(M은, N미만의 정수) 개의 상기 광전 변환 소자 중 선택 신호에 따라 선택된 소자의 상기 제2 전기 신호에 따른 전압의 신호를 상기 화소 신호로서 생성하는 상기 (3)에 기재된 고체 촬상 소자.
(5) 상기 화소 신호 생성부는,
부유 확산층을 초기화하는 리셋 트랜지스터와,
상기 부유 확산층의 전압의 신호를 증폭하는 증폭 트랜지스터와,
상기 증폭된 신호를 선택 신호에 따라 상기 화소 신호로서 출력하는 선택 트랜지스터를 구비하고,
상기 검출부는,
상기 제1 전기 신호를 해당 제1 전기 신호의 대수 전압 신호로 변환하는 복수의 N형 트랜지스터와,
상기 복수의 N형 트랜지스터에 정전류를 공급하는 P형 트랜지스터를 구비하는 상기 (3)에 기재된 고체 촬상 소자.
(6) 상기 복수의 광전 변환 소자는, 수광 칩에 배치되고,
상기 검출부 및 상기 화소 신호 생성부는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되는 상기 (5) 기재의 고체 촬상 소자.
(7) 상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 리셋 트랜지스터는, 수광 칩에 배치되고,
상기 검출부, 상기 증폭 트랜지스터 및 상기 선택 트랜지스터는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되는 상기 (5) 기재의 고체 촬상 소자.
(8) 상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 리셋 트랜지스터와 상기 복수의 N형 트랜지스터는, 수광 칩에 배치되고,
상기 증폭 트랜지스터, 상기 선택 트랜지스터 및 상기 P형 트랜지스터는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되는 상기 (5) 기재의 고체 촬상 소자.
(9) 상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 화소 신호 생성부와 상기 복수의 N형 트랜지스터는, 수광 칩에 배치되고,
상기 P형 트랜지스터는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되는 상기 (5) 기재의 고체 촬상 소자.
(10) 소정의 제어 신호에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호를 접속 노드에 공급하는 신호 공급부를 더 구비하고,
상기 검출부는, 상기 제1 전기 신호에 따른 화소 신호를 더 출력하고,
상기 신호 공급부는, 상기 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에는 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호를 순서대로 선택하여 상기 접속 노드에 공급하고,
상기 검출부는,
상기 제1 전기 신호를 해당 제1 전기 신호의 대수 전압 신호로 변환하는 제1 및 제2 N형 트랜지스터와,
상기 제1 및 제2 N형 트랜지스터에 정전류를 공급하는 P형 트랜지스터를 구비하는 상기 (1) 기재의 고체 촬상 소자.
(11) 상기 화소 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고,
상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 신호 공급부와 상기 제1 및 제2 N형 트랜지스터는, 수광 칩에 배치되고,
상기 P형 트랜지스터 및 상기 아날로그 디지털 변환기의 적어도 일부는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되는 상기 (10) 기재의 고체 촬상 소자.
(12) 상기 아날로그 디지털 변환기는,
상기 화소 신호가 입력되는 신호측 트랜지스터와,
소정의 참조 신호가 입력되는 참조측 트랜지스터와,
상기 신호측 트랜지스터 및 참조측 트랜지스터에 접속된 정전류원과,
상기 화소 신호와 상기 소정의 참조 신호와의 차이를 증폭하여 출력하는 커런트 미러 회로를 구비하고,
상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 신호 공급부와 상기 제1 및 제2 N형 트랜지스터와 상기 신호측 트랜지스터와 상기 참조측 트랜지스터와 상기 정전류원과는, 수광 칩에 배치되고,
상기 P형 트랜지스터 및 상기 커런트 미러 회로는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되는 상기 (11) 기재의 고체 촬상 소자.
(13) 상기 광전 변환 소자와 상기 검출부에 접속되는 접속 노드와,
상기 복수의 광전 변환 소자의 각각에 대해, 광전류를 해당 광전류의 대수의 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환부와 상기 전압 신호를 보정하여 출력하는 버퍼와 상기 버퍼 및 상기 접속 노드의 사이에 삽입된 콘덴서와 소정의 제어 신호에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 전기 신호를 상기 전류 전압 변환부, 상기 버퍼 및 상기 콘덴서를 통해 상기 접속 노드에 공급하는 신호 처리부를 더 구비하고,
상기 전기 신호는, 상기 광전류 및 상기 전압 신호를 포함하는 상기 (1) 기재의 고체 촬상 소자.
(14) 화소 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고,
소정 방향으로 배열된 소정 수의 상기 전류 전압 변환부의 각각은, 상기 광전류에 따른 전압의 신호를 상기 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 아날로그 디지털 변환기에 출력하는 상기 (13) 기재의 고체 촬상 소자.
(15) 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각에 대해, 화소 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고,
상기 전류 전압 변환부의 각각은, 상기 광전류에 따른 전압의 신호를 상기 화소 신호로서 더 생성하고, 상기 아날로그 디지털 변환기에 출력하는 상기 (13) 기재의 고체 촬상 소자.
(16) 입사광을 광전 변환하여 전기 신호를 생성하는 광전 변환 소자와,
소정의 제어 신호에 따라 상기 전기 신호를 접속 노드 및 부유 확산층 중 어느 하나에 공급하는 신호 공급부와,
상기 접속 노드에 공급된 상기 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와,
상기 부유 확산층에 공급된 상기 전기 신호에 따른 전압 신호를 화소 신호로서 생성하는 화소 신호 생성부를 구비하는 고체 촬상 소자.
(17) 상기 신호 공급부는,
소정의 제어 신호에 따라 상기 전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 제1 트랜지스터와,
소정의 제어 신호에 따라 상기 전기 신호를 부유 확산층에 공급하는 제2 트랜지스터를 포함하고,
상기 화소 신호 생성부는, 복수의 화소 각각 배치되고,
상기 제1 트랜지스터 및 상기 검출부는, 상기 복수의 화소 중 검출 대상의 화소에 배치되는 상기 (16) 기재의 고체 촬상 소자.
(18) 각각이 입사광을 광전 변환하여 전기 신호를 생성하는 복수의 광전 변환 소자와,
소정의 제어 신호에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 전기 신호를 접속 노드에 공급하는 신호 공급부와,
상기 접속 노드에 공급된 상기 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와,
상기 검출 신호를 기록하는 기록부를 구비하는 촬상 장치.
(19) 소정의 제어 신호에 따라, 각각이 입사광을 광전 변환하여 전기 신호를 생성하는 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 전기 신호를 접속 노드에 공급하는 신호 공급 순서와,
상기 접속 노드에 공급된 상기 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출 순서를 구비하는 고체 촬상 소자의 제어 방법.
(20) 제1 전기 신호를 생성하는 제1 광전 변환 소자와,
제2 전기 신호를 생성하는 제2 광전 변환 소자와,
적어도 상기 제1 전기 신호의 변화량과 상기 제2 전기 신호의 변화량 중 어느 하나가 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와,
상기 제1 광전 변환 소자와 상기 제2 광전 변환 소자와 상기 검출부에 접속되는 접속 노드를 구비하는 고체 촬상 소자.
(21) 제1 제어 신호에 따라 상기 제1 전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 제1 트랜지스터와,
제2 제어 신호에 따라 상기 제2 전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 제2 트랜지스터를 더 구비하고,
상기 검출부는, 상기 접속 노드에 공급된 상기 제1 및 제2 전기 신호 중 어느 하나의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하는 상기 (20) 기재의 고체 촬상 소자.
(22) 상기 제1 광전 변환 소자가 생성하는 제3 전기 신호에 따라 제1 화소 신호를 생성하고, 상기 제2 광전 변환 소자가 생성하는 제4 전기 신호에 따라 제2 화소 신호를 생성하는 화소 신호 생성 유닛과,
상기 제1 광전 변환 소자와 상기 화소 신호 생성 유닛에 접속된 제3 트랜지스터와,
상기 제2 광전 변환 소자와 상기 화소 신호 생성 유닛에 접속된 제4 트랜지스터를 더 구비하고,
상기 제3 트랜지스터는, 상기 제1 전기 신호의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에 상기 제3 전기 신호를 상기 화소 신호 생성 유닛에 공급하고,
상기 제4 트랜지스터는, 상기 제2 전기 신호의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에 상기 제4 전기 신호를 상기 화소 신호 생성 유닛에 공급하는 상기 (21) 기재의 고체 촬상 소자.
(23) 상기 화소 신호 생성 유닛은,
상기 제1 광전 변환 소자가 생성하는 상기 제3 전기 신호에 따라 제1 화소 신호를 생성하는 제1 화소 신호 생성부와,
상기 제2 광전 변환 소자가 생성하는 상기 제4 전기 신호에 따라 제2 화소 신호를 생성하는 제2 화소 신호 생성부를 포함하고,
상기 제3 트랜지스터는, 상기 제1 전기 신호의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에 상기 제3 전기 신호를 상기 제1 상기 화소 신호 생성부에 공급하고,
상기 제4 트랜지스터는, 상기 제2 전기 신호의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에 상기 제4 전기 신호를 상기 제2 상기 화소 신호 생성부에 공급하는 상기 (22) 기재의 고체 촬상 소자.
(24) 제5 전기 신호와 제6 전기 신호를 생성하는 제3 광전 변환 소자와,
제3 제어 신호에 따라 상기 제5 광전 변환 소자의 전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 제5 트랜지스터와
상기 제6 전기 신호에 따라 제3 화소 신호를 생성하는 제2 화소 신호 생성 유닛을 더 구비하고,
상기 제6 트랜지스터는, 상기 제5 전기 신호의 변화량이 상기 소정의 임계값을 초과한 경우에 상기 제6 전기 신호를 상기 제2 화소 신호 생성부 유닛에 공급하는 상기 (22)에 기재된 개체 촬상 소자.
(25) 상기 화소 신호 생성 유닛은,
부유 확산층을 초기화하는 리셋 트랜지스터와,
상기 부유 확산층의 전압의 신호를 증폭하는 증폭 트랜지스터와,
상기 증폭된 신호를 선택 신호에 따라 상기 제1 또는 제2 화소 신호로서 출력하는 선택 트랜지스터를 구비하고,
상기 검출부는,
광전류를 해당 광전류의 대수의 전압 신호로 변환하는 복수의 N형 트랜지스터와,
상기 복수의 N형 트랜지스터에 정전류를 공급하는 P형 트랜지스터를 구비하는 상기 (22) 중 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(26) 상기 제1 전기 신호는, 제1 광전류를 포함하고,
상기 제2 전기 신호는, 제2 광전류를 포함하고,
상기 제1 광전 변환 소자와 상기 제2 광전 변환 소자와 상기 검출부에 접속되는 접속 노드와,
상기 제1 광전류와 상기 제2 광전류 중 적어도 하나를 해당 광전류의 대수의 전압 신호로 변환하는 제1 전류 전압 변환부와,
상기 전압 신호를 보정하여 출력하는 버퍼와,
상기 버퍼 및 상기 접속 노드의 사이에 삽입된 콘덴서와,
소정의 제어 신호에 따라 상기 제1 전기 신호와 상기 제2 전기 신호 중 적어도 하나를 상기 전류 전압 변환부, 상기 버퍼 및 상기 콘덴서를 통해 상기 접속 노드에 공급하는 신호 처리부를 더 구비하고,
상기 제1 광전 변환 소자는, 상기 제1 광전류를 생성하고,
상기 제2 광전 변환 소자는, 상기 제2 광전류를 생성하는 상기 (20)에 기재된 고체 촬상 소자.
(27) 상기 제1 전류 전압 변환부와 상기 제2 전류 전압 변환부에 접속된 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고,
상기 제1 전류 전압 변환부는, 상기 제1 광전류에 따른 전압의 신호를 제1 화소 신호로서 더 생성하고, 상기 아날로그 디지털 변환기에 출력하고,
상기 제2 전류 전압 변환부는, 상기 제2 광전류에 따른 전압의 신호를 제2 화소 신호로서 더 생성하고, 상기 아날로그 디지털 변환기에 출력하는 상기 (26) 기재의 고체 촬상 소자.
(28) 제1 화소 신호를 제1 디지털 신호로 변환하는 제1 아날로그 디지털 변환기와, 제2 화소 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 제2 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고,
상기 제1 전류 전압 변환부는, 상기 제1 광전류에 따른 전압의 신호를 상기 제1 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 제1 아날로그 디지털 변환기에 출력하고,
상기 제2 전류 전압 변환부는, 상기 제2 광전류에 따른 전압의 신호를 상기 제2 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 제2 아날로그 디지털 변환기에 출력하는 상기 (26) 기재의 고체 촬상 소자.
(29) 입사광을 광전 변환하여 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호를 생성하는 제1 광전 변환 소자와,
제1 제어 신호에 따라 상기 제1 전기 신호를 접속 노드에 공급하는 제1 신호 공급부와,
제2 제어 신호에 따라 상기 제2 전기 신호를 제1 부유 확산층에 공급하는 제2 신호 공급부와,
상기 접속 노드에 공급된 상기 제1 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와,
상기 제1 부유 확산층에 공급된 상기 제2 전기 신호에 따른 제1 화소 신호를 생성하는 제1 화소 신호 생성부를 구비하는 고체 촬상 소자.
(30) 입사광을 광전 변환하여 제3 전기 신호를 생성하는 제2 광전 변환 소자와,
제3 제어 신호에 따라 제2 부유 확산층에 공급하는 제3 트랜지스터와,
상기 제2 부유 확산층에 공급된 상기 제3 전기 신호에 따른 전압 신호를 제2 화소 신호로서 생성하는 제2 화소 신호 생성부를 더 구비하는 상기 (29)에 기재된 고체 촬상 소자.
(31) 입사광을 광전 변환하여 제1 전기 신호를 생성하는 제1 광전 변환 소자와,
상기 입사광을 광전 변환하여 제2 전기 신호를 생성하는 제2 광전 변환 소자와,
제1 제어 신호에 따라 상기 제1 광전기 신호를 접속 노드에 공급하는 제1 신호 공급부와,
제2 제어 신호에 따라 상기 제2 광전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 제2 신호 공급부와,
상기 접속 노드에 공급된 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와,
상기 검출 신호를 기록하는 기록부를 구비하는 촬상 장치.
(32) 제1 제어 신호에 따라, 제1 광전 변환 소자가 입사광을 광전 변환하여 생성한 제1 전기 신호를 접속 노드에 공급하여, 제2 제어 신호를 따라, 제2 광전 변환 소자가 입사광을 광전 변환하여 생성한 제2 전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 신호 공급 순서와,
상기 접속 노드에 공급된 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출 순서를 구비하는 고체 촬상 소자의 제어 방법.
(33) 입사광을 광전 변환하여 제1 및 제2 전기 신호를 생성하는 제1 광전 변환 소자와,
입사광을 광전 변환하여 제3 및 제4 전기 신호를 생성하는 제2 광전 변환 소자와,
상기 제1 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 제1 검출부와,
상기 제3 전기 신호의 변화량이 소정의 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 제2 검출부와,
제1 제어 신호에 따라 상기 제1 전기 신호를 상기 제1 검출부에 공급하는 제1 트랜지스터와,
제2 제어 신호에 따라 상기 제3 전기 신호를 상기 제2 검출부에 공급하는 제2 트랜지스터와,
상기 제2 및 제4 화소 신호 중 어느 하나에 따른 화소 신호를 생성하는 화소 신호 생성부와,
제3 제어 신호에 따라 상기 제2 전기 신호를 상기 화소 신호 생성부에 공급하는 제3 트랜지스터와,
제4 제어 신호에 따라 상기 제4 전기 신호를 상기 화소 신호 생성부에 공급하는 제4 트랜지스터를 구비하는 고체 촬상 소자.
100: 촬상 장치
110: 촬상 렌즈
120: 기록부
130: 제어부
200: 고체 촬상 소자
201: 수광 칩
202: 검출 칩
211: 구동 회로
212: 신호 처리부
213: 아비터
220: 컬럼 ADC
221: 참조 신호 생성부
222: 출력부
230: ADC
231: 비교기
232: 카운터
233: 스위치
234: 메모리
240: 차동 증폭 회로
241, 242, 412: P형 트랜지스터
243, 244, 245, 411, 413: N형 트랜지스터
250: 카운터
300: 화소 어레이부
310: 화소 블록
311: 화소
312: 통상 화소
313: 어드레스 이벤트 검출 화소
320: 화소 신호 생성부
321: 리셋 트랜지스터
322: 증폭 트랜지스터
323: 선택 트랜지스터
324: 부유 확산층
330: 수광부
331: 전송 트랜지스터
332: OFG 트랜지스터
333: 광전 변환 소자
400: 어드레스 이벤트 검출부
410: 전류 전압 변환부
420: 버퍼
430: 감산기
431, 433: 콘덴서
432: 인버터
434: 스위치
440: 양자화기
441: 비교기
450: 전송부
12031: 촬상부

Claims (33)

  1. 각각이 입사광을 광전 변환하여 제1 전기 신호를 생성하는 복수의 광전 변환 소자와,
    상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호의 변화량이 미리 정해진 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여, 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와,
    미리 정해진 제어 신호에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호를 접속 노드에 공급하는 신호 공급부와,
    상기 광전 변환 소자로부터 생성되는 제2 전기 신호에 따른 화소 신호를 생성하는 화소 신호 생성부를 구비하고,
    상기 검출부는, 상기 접속 노드에 공급된 상기 제1 전기 신호의 변화량이 상기 미리 정해진 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하고,
    상기 신호 공급부는, 상기 변화량이 상기 미리 정해진 임계값을 초과한 경우에는 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제2 전기 신호를 순차로 선택하여 상기 화소 신호 생성부에 공급하고,
    상기 화소 신호 생성부는,
    부유 확산층을 초기화하는 리셋 트랜지스터와,
    상기 부유 확산층의 전압의 신호를 증폭하는 증폭 트랜지스터와,
    상기 증폭된 신호를 선택 신호에 따라 상기 화소 신호로서 출력하는 선택 트랜지스터를 구비하고,
    상기 검출부는,
    상기 제1 전기 신호를 해당 제1 전기 신호의 대수(logarithm)의 전압 신호로 변환하는 복수의 N형 트랜지스터와,
    상기 복수의 N형 트랜지스터에 정전류를 공급하는 P형 트랜지스터를 구비하는 고체 촬상 소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서.
    상기 접속 노드는, N(N은, 2 이상의 정수) 개의 상기 광전 변환 소자와 접속되고,
    상기 화소 신호 생성부는, M(M은, N미만의 정수) 개의 상기 광전 변환 소자 중 선택 신호에 따라 선택된 소자의 상기 제2 전기 신호에 따른 전압의 신호를 상기 화소 신호로서 생성하는 고체 촬상 소자.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광전 변환 소자는, 수광 칩에 배치되고,
    상기 검출부 및 상기 화소 신호 생성부는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되는 고체 촬상 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 리셋 트랜지스터는, 수광 칩에 배치되고,
    상기 검출부, 상기 증폭 트랜지스터 및 상기 선택 트랜지스터는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되는 고체 촬상 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 리셋 트랜지스터와 상기 복수의 N형 트랜지스터는, 수광 칩에 배치되고,
    상기 증폭 트랜지스터, 상기 선택 트랜지스터 및 상기 P형 트랜지스터는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되는 고체 촬상 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 화소 신호 생성부와 상기 복수의 N형 트랜지스터는, 수광 칩에 배치되고,
    상기 P형 트랜지스터는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되는 고체 촬상 소자.
  10. 각각이 입사광을 광전 변환하여 제1 전기 신호를 생성하는 복수의 광전 변환 소자와,
    상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호의 변화량이 미리 정해진 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여, 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와,
    미리 정해진 제어 신호에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호를 접속 노드에 공급하는 신호 공급부를 구비하고,
    상기 검출부는, 상기 제1 전기 신호에 따른 화소 신호를 더 출력하고,
    상기 신호 공급부는, 상기 변화량이 상기 미리 정해진 임계값을 초과한 경우에는 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호를 순차로 선택하여 상기 접속 노드에 공급하고,
    상기 검출부는,
    상기 제1 전기 신호를 해당 제1 전기 신호의 대수의 전압 신호로 변환하는 제1 및 제2 N형 트랜지스터와,
    상기 제1 및 제2 N형 트랜지스터에 정전류를 공급하는 P형 트랜지스터를 구비하는 고체 촬상 소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 화소 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고,
    상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 신호 공급부와 상기 제1 및 제2 N형 트랜지스터는, 수광 칩에 배치되고,
    상기 P형 트랜지스터 및 상기 아날로그 디지털 변환기의 적어도 일부는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되는 고체 촬상 소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 아날로그 디지털 변환기는,
    상기 화소 신호가 입력되는 신호측 트랜지스터와,
    미리 정해진 참조 신호가 입력되는 참조측 트랜지스터와,
    상기 신호측 트랜지스터 및 참조측 트랜지스터에 접속된 정전류원과,
    상기 화소 신호와 상기 미리 정해진 참조 신호의 차를 증폭하여 출력하는 커런트 미러 회로를 구비하고,
    상기 복수의 광전 변환 소자와 상기 신호 공급부와 상기 제1 및 제2 N형 트랜지스터와 상기 신호측 트랜지스터와 상기 참조측 트랜지스터와 상기 정전류원과는, 수광 칩에 배치되고,
    상기 P형 트랜지스터 및 상기 커런트 미러 회로는, 상기 수광 칩에 적층된 검출 칩에 배치되는 고체 촬상 소자.
  13. 각각이 입사광을 광전 변환하여 제1 전기 신호를 생성하는 복수의 광전 변환 소자와,
    상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호의 변화량이 미리 정해진 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여, 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와,
    상기 복수의 광전 변환 소자의 각각을 상기 검출부에 접속하는 접속 노드와,
    상기 복수의 광전 변환 소자의 각각에 대해, 상기 제1 전기 신호로서의 광전류를 해당 광전류의 대수의 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환부와, 상기 전압 신호를 보정하여 출력하는 버퍼와, 상기 버퍼 및 상기 접속 노드의 사이에 삽입된 콘덴서와, 미리 정해진 제어 신호에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 제1 전기 신호를 상기 전류 전압 변환부, 상기 버퍼 및 상기 콘덴서를 통해 상기 접속 노드에 공급하는 신호 처리부를 더 구비하고,
    상기 전류 전압 변환부는, 상기 제1 전기 신호에 따른 화소 신호를 더 출력하는, 고체 촬상 소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 화소 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고,
    미리 정해진 방향으로 배열된 미리 정해진 수의 상기 전류 전압 변환부의 각각은, 상기 광전류에 따른 전압의 신호를 상기 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 화소 신호를 상기 아날로그 디지털 변환기로 출력하는 고체 촬상 소자.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 광전 변환 소자의 각각에 대해, 상기 화소 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고,
    상기 전류 전압 변환부의 각각은, 상기 광전류에 따른 전압의 신호를 상기 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 화소 신호를 상기 아날로그 디지털 변환기로 출력하는 고체 촬상 소자.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제1 전기 신호를 생성하는 제1 광전 변환 소자와,
    제2 전기 신호를 생성하는 제2 광전 변환 소자와,
    적어도 상기 제1 전기 신호의 변화량과 상기 제2 전기 신호의 변화량 중 어느 하나가 미리 정해진 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와,
    상기 제1 광전 변환 소자와 상기 제2 광전 변환 소자와 상기 검출부에 접속되는 접속 노드와,
    제1 제어 신호에 따라 상기 제1 전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 제1 트랜지스터와,
    제2 제어 신호에 따라 상기 제2 전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 제2 트랜지스터와,
    상기 제1 광전 변환 소자가 생성하는 제3 전기 신호에 따라 제1 화소 신호를 생성하고, 상기 제2 광전 변환 소자가 생성하는 제4 전기 신호에 따라 제2 화소 신호를 생성하는 화소 신호 생성 유닛과,
    상기 제1 광전 변환 소자와 상기 화소 신호 생성 유닛에 접속된 제3 트랜지스터와,
    상기 제2 광전 변환 소자와 상기 화소 신호 생성 유닛에 접속된 제4 트랜지스터를 구비하고,
    상기 검출부는, 상기 접속 노드에 공급된 상기 제1 및 제2 전기 신호 중 어느 하나의 변화량이 상기 미리 정해진 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하고,
    상기 제3 트랜지스터는, 상기 제1 전기 신호의 변화량이 상기 미리 정해진 임계값을 초과한 경우에 상기 제3 전기 신호를 상기 화소 신호 생성 유닛에 공급하고,
    상기 제4 트랜지스터는, 상기 제2 전기 신호의 변화량이 상기 미리 정해진 임계값을 초과한 경우에 상기 제4 전기 신호를 상기 화소 신호 생성 유닛에 공급하고,
    상기 화소 신호 생성 유닛은,
    부유 확산층을 초기화하는 리셋 트랜지스터와,
    상기 부유 확산층의 전압의 신호를 증폭하는 증폭 트랜지스터와,
    상기 증폭된 신호를 선택 신호에 따라 상기 제1 또는 제2 화소 신호로서 출력하는 선택 트랜지스터를 구비하고,
    상기 검출부는,
    광전류를 해당 광전류의 대수의 전압 신호로 변환하는 복수의 N형 트랜지스터와,
    상기 복수의 N형 트랜지스터에 정전류를 공급하는 P형 트랜지스터를 구비하는 고체 촬상 소자.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제20항에 있어서,
    상기 화소 신호 생성 유닛은,
    상기 제1 광전 변환 소자가 생성하는 상기 제3 전기 신호에 따라 제1 화소 신호를 생성하는 제1 화소 신호 생성부와,
    상기 제2 광전 변환 소자가 생성하는 상기 제4 전기 신호에 따라 제2 화소 신호를 생성하는 제2 화소 신호 생성부를 포함하고,
    상기 제3 트랜지스터는, 상기 제1 전기 신호의 변화량이 상기 미리 정해진 임계값을 초과한 경우에 상기 제3 전기 신호를 상기 제1 화소 신호 생성부에 공급하고,
    상기 제4 트랜지스터는, 상기 제2 전기 신호의 변화량이 상기 미리 정해진 임계값을 초과한 경우에 상기 제4 전기 신호를 상기 제2 화소 신호 생성부에 공급하는 고체 촬상 소자.
  24. 제20항에 있어서.
    제5 전기 신호와 제6 전기 신호를 생성하는 제3 광전 변환 소자와,
    제3 제어 신호에 따라 상기 제3 광전 변환 소자의 상기 제5 전기 신호를 상기 접속 노드에 공급하는 제5 트랜지스터와,
    상기 제6 전기 신호에 따라 제3 화소 신호를 생성하는 제2 화소 신호 생성 유닛과,
    상기 제3 광전 변환 소자와 상기 제2 화소 신호 생성 유닛에 접속된 제6 트랜지스터를 더 구비하고,
    상기 제6 트랜지스터는, 상기 제5 전기 신호의 변화량이 상기 미리 정해진 임계값을 초과한 경우에 상기 제6 전기 신호를 상기 제2 화소 신호 생성 유닛에 공급하는 고체 촬상 소자.
  25. 삭제
  26. 제1 광전류를 포함하는 제1 전기 신호를 생성하는 제1 광전 변환 소자와,
    제2 광전류를 포함하는 제2 전기 신호를 생성하는 제2 광전 변환 소자와,
    적어도 상기 제1 전기 신호의 변화량과 상기 제2 전기 신호의 변화량 중 어느 하나가 미리 정해진 임계값을 초과하였는지 여부를 검출하여 해당 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출부와,
    상기 제1 광전 변환 소자와 상기 제2 광전 변환 소자를 상기 검출부에 접속하는 접속 노드를 구비하고,
    상기 제1 광전 변환 소자에 대해, 상기 제1 전기 신호로서의 광전류를 해당 광전류의 대수의 제1 전압 신호로 변환하는 제1 전류 전압 변환부와, 상기 제1 전압 신호를 보정하여 출력하는 제1 버퍼와, 상기 제1 버퍼 및 상기 접속 노드의 사이에 삽입된 제1 콘덴서와, 미리 정해진 제어 신호에 따라 상기 제1 광전 변환 소자의 상기 제1 전기 신호를 상기 제1 전류 전압 변환부, 상기 제1 버퍼 및 상기 제1 콘덴서를 통해 상기 접속 노드에 공급하는 제1 신호 처리부를 구비하고,
    상기 제2 광전 변환 소자에 대해, 상기 제2 전기 신호로서의 광전류를 해당 광전류의 대수의 제2 전압 신호로 변환하는 제2 전류 전압 변환부와, 상기 제2 전압 신호를 보정하여 출력하는 제2 버퍼와, 상기 제2 버퍼 및 상기 접속 노드의 사이에 삽입된 제2 콘덴서와, 미리 정해진 제어 신호에 따라 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 제2 전기 신호를 상기 제2 전류 전압 변환부, 상기 제2 버퍼 및 상기 제2 콘덴서를 통해 상기 접속 노드에 공급하는 제2 신호 처리부를 구비하고,
    상기 제1 전류 전압 변환부는, 상기 제1 전기 신호에 따른 제1 화소 신호를 더 출력하고,
    상기 제2 전류 전압 변환부는, 상기 제2 전기 신호에 따른 제2 화소 신호를 더 출력하는,
    고체 촬상 소자.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제1 전류 전압 변환부와 상기 제2 전류 전압 변환부에 접속된 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고,
    상기 제1 전류 전압 변환부는, 상기 제1 광전류에 따른 상기 제1 전압 신호를 상기 제1 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 제1 화소 신호를 상기 아날로그 디지털 변환기로 출력하고,
    상기 제2 전류 전압 변환부는, 상기 제2 광전류에 따른 상기 제2 전압 신호를 상기 제2 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 제2 화소 신호를 상기 아날로그 디지털 변환기로 출력하는 고체 촬상 소자.
  28. 제26항에 있어서.
    상기 제1 화소 신호를 제1 디지털 신호로 변환하는 제1 아날로그 디지털 변환기와, 상기 제2 화소 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 제2 아날로그 디지털 변환기를 더 구비하고,
    상기 제1 전류 전압 변환부는, 상기 제1 광전류에 따른 상기 제1 전압 신호를 상기 제1 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 제1 화소 신호를 상기 제1 아날로그 디지털 변환기로 출력하고,
    상기 제2 전류 전압 변환부는, 상기 제2 광전류에 따른 상기 제2 전압 신호를 상기 제2 화소 신호로서 더 생성하여, 상기 제2 화소 신호를 상기 제2 아날로그 디지털 변환기로 출력하는 고체 촬상 소자.

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