TW202135517A - 透過光量檢測電路、受光元件及電子機器 - Google Patents

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Abstract

本揭示之透過光量檢測電路(1)具備MOS電晶體、及高阻抗元件(Ca)。MOS電晶體(Mn1)之源極連接於影像感測器之垂直信號線(VSL)。高阻抗元件(Ca)連接於MOS電晶體(Mn1)之汲極。透過光量檢測電路(1)根據由MOS電晶體(Mn1)之閘極電位定義之電位檢測垂直信號線(VSL)之電位變動，且將MOS電晶體(Mn1)之汲極與高阻抗元件(Ca)之接點之電位作為顯示透過光量之檢測結果之信號而輸出。

Description

透過光量檢測電路、受光元件及電子機器
本揭示係關於一種透過光量檢測電路、受光元件及電子機器。
影像感測器例如有於太陽光等亮度非常高之光入射之情形時，將本來呈白色之像素誤判定為黑色，且於攝像圖像中產生被稱為太陽黑點之異常輸出的情況。
因此，存在一種影像感測器(例如，參照專利文獻1)，其具備：比較電路，其將自各攝像像素讀取經光電轉換之信號電荷之垂直信號線之電位與特定之閾值進行比較並檢測透過光量之受光。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-283557號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，藉由比較電路檢測透過光量之受光之影像感測器必須對排列為矩陣狀之攝像像素之每一行設置比較電路。此外，為檢測異常而需要比較精度。因需規模較大之比較電路，故電路規模增大。
因此，於本揭示中，提案一種可不使電路規模增大，高精度地檢測影像感測器之透過光量之受光的透過光量檢測電路、受光元件及電子機器。 [解決問題之技術手段]
本揭示之透過光量檢測電路具備MOS電晶體、及高阻抗元件。MOS電晶體之源極連接於影像感測器之垂直信號線。高阻抗元件連接於上述MOS電晶體之汲極。透過光量檢測電路根據由上述MOS電晶體之閘極電位定義之電位檢測上述垂直信號線之電位變動，並將上述MOS電晶體之汲極與上述高阻抗元件之接點之電位作為顯示透過光量之檢測結果之信號而輸出。
以下，對本揭示之實施形態，基於圖式詳細地進行說明。另，於以下各實施形態中，藉由對相同部位標註相同之符號而省略重複之說明。
[1.影像感測器之構成] 首先，參照圖1對設置本揭示之透過光量檢測電路之影像感測器100之構成進行說明。圖1係顯示本揭示之影像感測器100之構成之一例之說明圖。
影像感測器100係將被攝體成像於攝像面，且將其光藉由光電轉換部光電轉換，並將信號電荷作為影像信號輸出的裝置。如圖1所示，影像感測器100具備排列為矩陣狀之複數個像素部10、及AD(Analog to Digital：類比-數位)轉換電路11。
各像素部10具備攝像部12、放大電晶體AMP、及選擇電晶體SEL。關於像素部10之電路構成之一例，參照圖2予以後述。攝像部12為將入射光光電轉換為電子之電子感測器。攝像部12向放大電晶體AMP輸出與光電轉換之信號電荷相應之電壓振幅之影像信號。
放大電晶體AMP將自攝像部12輸入之影像信號放大並輸出。選擇電晶體SEL係一端連接於放大電晶體AMP，另一端連接於垂直信號線VSL。
於垂直信號線VSL連接相同構成之複數個像素部10。影像感測器100藉由選擇選擇電晶體SEL，而自複數個像素部10中選擇1像素，並經由垂直信號線VSL向AD轉換電路11傳播影像信號。
AD轉換電路11對每一行設置比較器22。關於該AD轉換電路11之構成及動作之一例，參照圖3進行說明。AD轉換電路11對經由垂直信號線VSL輸入之影像信號進行CDS(Correlated Double Sampling：相關二重取樣)及ADC(Analog to Digital Conversion：類比數位轉換)，並經由對每一行設置之開關SW向水平信號線HSL輸出。
[2.像素部之電路構成及動作] 接著，參照圖2對像素部10之電路構成及動作進行說明。圖2係顯示本揭示之像素部10之電路構成之一例之說明圖。如圖2所示，像素部10具備光電二極體PD、傳送電晶體TG、浮動擴散部FD、重設電晶體RST、放大電晶體AMP、及選擇電晶體SEL。
光電二極體PD係陽極接地，陰極連接於傳送電晶體TG之源極。傳送電晶體TG之汲極連接於浮動擴散部FD。
又，浮動擴散部FD連接於重設電晶體RST之源極、與放大電晶體AMP之閘極。放大電晶體AMP之汲極連接於電源。放大電晶體AMP之源極連接於選擇電晶體SEL之汲極。選擇電晶體SEL之源極連接於垂直信號線VSL。
像素部10於進行攝像時，首先將光電二極體PD曝光。光電二極體PD將入射光光電轉換成與受光量相應之信號電荷並累積。接著，像素部10於選擇電晶體SEL被選擇時，將重設電晶體RST設為接通(ON)，並清除浮動擴散部FD所保持之電荷。將該動作稱為重設。
其後，像素部10將重設電晶體RST設為斷開(OFF)，但因重設電晶體RST之電荷注入、或汲取電荷等之影響，而於浮動擴散部FD殘存一定量之電荷。以下，將該狀態稱為P相。
接著，將傳送電晶體TG設為接通(ON)，且向浮動擴散部FD傳送光電二極體PD所累積之信號電荷。以下，將該狀態稱為D相。與向浮動擴散部FD傳送之信號電荷相應之電壓施加於放大電晶體AMP之閘極。
放大電晶體AMP將信號電荷轉換為與電荷量相應之電壓振幅。於上述之重設、P相、D相之各模式中，與浮動擴散部FD所保持之信號電荷相應之電壓振幅電壓經由選擇電晶體SEL向垂直信號線VSL傳播。
[3. AD轉換電路之動作] 其次，參照圖3對AD轉換電路11之構成及動作進行說明。圖3係本揭示之AD轉換電路11之動作說明圖。如圖3所示，AD轉換電路11具備DAC(Digital to Analog Converter：數位類比轉換器)21、比較器22、計數器23、PLL(Phase Locked Loop電路：鎖相迴路)24。
DAC21產生Ramp波並向比較器22之+端子輸入。於比較器22之-端子，經由垂直信號線VSL自放大電晶體AMP施加P相電位。
自P相開始，Ramp波開始電壓下降。於P相開始時點，Ramp波設定為較經由垂直信號線VSL施加之P相電位之波形(以下，有稱為VSL波形之情形)，電位變得更高。
即，自P相開始某一定時間，Ramp波較VSL波形電位更高，比較器22之輸出值VCO變為高(High)。其後，若Ramp波降低，且低於VSL波形之電位，則比較器22之輸出值VCO轉變為低(Low)。比較器22將輸出值VCO輸出至與比較器22連接之計數器23。
PLL24產生基準時脈且向計數器23輸出。計數器23測量自P相開始直至引起上述邏輯反轉為止之時間。AD轉換電路11藉由該動作，將類比信號即VSL波形之電壓振幅量，轉換為數位信號即時間資訊(計數值)。AD轉換電路11於P相測量後，亦同樣進行D相測量。
[4.比較器之構成] 接著，參照圖4說明比較器22之電路構成及動作。圖4係顯示本揭示之比較器22之電路構成之一例之說明圖。
如圖4所示，比較器22為由構成差動輸入段之第1電晶體MN1及第2電晶體MN2、構成電流鏡電路之第3電晶體MP1及第4電晶體MP2、電流源25、自動歸零開關AZSW、第1電容器C1、第2電容器C2構成的差動放大電路。
此處，為提高Ramp波與VSL波形之比較精度，期望差動放大電路之偏移電壓，即Ramp波之電位與VSL波之電位相等之狀態時，比較器22之輸出值VCO為0。
然而，實際上因第1電晶體MN1、第2電晶體MN2、第3電晶體MP1、及第4電晶體MP2之相對不均或DC動作點等之影響，而產生偏移電壓。
比較器22如圖2所示對每條垂直信號線VSL即每一行設置，但有因每條垂直信號線VSL之偏移電壓之不均而於拍攝之影像中產生縱向條紋等異常的情況。因此，必須消除偏移電壓。
因此，於比較器22中，以於被輸入Ramp波之+端子施加基準電壓，且於被輸入VSL波形之-端子施加P相電位之狀態將自動歸零開關AZSW設為接通(ON)。
如此，於第1電容器C1之第1電晶體MN1側端子，施加自電源電壓VDD下降第3電晶體MP1之閘極、源極間電壓Vgs量的電壓，且於另一端子，自+端子施加基準電壓。且，第1電容器C1保持其兩端子之電位差。
又，於第2電晶體MN2之閘極，以第4電晶體MP2之汲極電流與第2電晶體MN2之汲極電流變為相等之方式，施加負反饋。
第2電晶體MN2之閘極電位成為藉由上述負反饋而於第1電晶體MN1之閘極電位重疊有未被差動放大電路之負反饋消除而殘存之偏移電壓的電位。該電位施加於第2電容器C2之第2電晶體MN2側端子，且於另一端子施加P相電位。第2電容器C2保持其兩端子之電位差。
若以該狀態將自動歸零開關AZSW設為斷開(OFF)，則於第1電晶體MN1之閘極，經由第1電容器C1施加Ramp波之自基準電位之變動量。另一方面，於垂直信號線VSL側，藉由於第2電晶體MN2之閘極施加自P相電位減去偏移電壓而得之電壓，而抵消差動放大電路之偏移電壓。以上，比較器22之動作為稱為自動歸零(AZ：Auto Zero)之動作。
又，比較器22於以P相電位進行AZ後，進行D相電位之比較。即，於比較器22中，P相與D相之差電位施加於第2電晶體MN2之閘極，藉此同時亦進行P相電位-D相電位之CDS。該AZ、AD轉換及CDS之一連串之動作為稱為單斜率ADC(Single slope ADC)之功能。
[5.課題] 其次，參照圖5及圖6對本揭示之課題之現象進行說明。圖5係本揭示之像素部10之透過光量受光時之狀態之說明圖。圖6係本揭示之課題之VSL波形之說明圖。
另，圖5中之剖視圖顯示像素部10之縱構造。又，圖5中之電位圖顯示像素部10中之狀態。此處，關於圖5所示之構成要件中與圖2所示之構成要件相同之構成要件，藉由標註與圖2所示之符號相同之符號，而省略重複之說明。
又，圖6所示之時序圖AZ為高(High)位準之期間，顯示AZ中之期間。時序圖SEL為高(High)位準之期間，顯示選擇電晶體SEL接通(ON)之期間。
時序圖RST為高(High)位準之期間，顯示重設電晶體RST接通(ON)之期間。時序圖TG為高(High)位準之期間，顯示傳送電晶體TG接通(ON)之期間。
又，粗實線所示之VSL顯示非透過光量狀態之高亮度時之VSL波形。虛線所示之VSL顯示超高亮度之光照射光電二極體PD，且產生超過可累積於光電二極體PD之最大電荷量即Qs之電荷時之VSL波形。一點鏈線所示之Ramp顯示Ramp波。
本揭示之問題產生於透過光量狀態下之AZ期間中。如上所述，藉由於AZ期間中於VSL側施加P相電位，而消除比較器22之偏移電壓。然而，於太陽光等強烈之超高亮度之光入射光電二極體PD之情形，有於P相電位產生變化的情況。
具體而言，如圖5所示，於像素部10中，光SL自設置於金屬遮光膜ML之開口部向光電二極體PD入射。此處，圖5所示之Qs顯示可累積於光電二極體PD之最大電荷量。Qfd顯示可累積於浮動擴散部FD之最大電荷量。
於圖5之下圖，表示RST動作結束且P相時之電位。於浮動擴散部FD，保持有由重設電晶體RST之電荷注入等產生之電荷e- 。
於該狀態下，若對光電二極體PD之光照射較強且由光電轉換產生之電荷e- 超過Qs，則電荷e- 超過傳送電晶體TG之勢壘，漏出至浮動擴散部FD。
超過Qfd之電荷e- 超過重設電晶體RST，到達電源電壓VDD線後，與電洞再結合並消失。即，浮動擴散部FD所保持之電荷e- 之量持續增加直至以Qfd損耗。
於圖6顯示產生該變化之情形之垂直信號線VSL之電位變動。於照射未超過Qs之程度之光量之情形，如粗實線所示，因於P相電位無變動，故以該電位正常進行AZ。
其後，若將傳送電晶體TG設為接通(ON)且轉變為D相，則信號電荷傳送至浮動擴散部FD，藉此垂直信號線VSL之電位降低，但因該變化量超過圖4所示之第2電容器C2且施加於第2電晶體MN2之閘極，故正常進行CDS。
然而，於入射超過Qs之光量之情形，如VSL電位影像之虛線所示，垂直信號線VSL之電位因超過Qs之電荷e- 自浮動擴散部FD之重設結束後立即到達浮動擴散部FD，故下降至以Qfd限速之電位。
因此，即便將傳送電晶體TG設為接通(ON)且讀取信號電荷，Qfd以上之電荷e-亦未保持於浮動擴散部FD中，且未產生垂直信號線VSL之電位變動。即，即便轉變為D相，於P相、D相中亦未產生電位差。但，會導致比較器22以因Qfd限速而電位下降之P相電位進行AZ。
如上所述，因於P相、D相中無電位差，故P相中自Ramp波形開始下降起至與VSL波形邏輯反轉為止之時間、與D相中自Ramp波形開始下降起至與VSL波形邏輯反轉為止之時間變得相同。即，判定曝光前後之入射光之亮度相同。其結果，會導致將太陽光中應為白色之像素誤判定為黑色。該現象稱為太陽黑點。
[6.對比例之太陽黑點對策電路] 其次，參照圖7及圖8，對抑制太陽黑點之產生之本揭示之對比例之太陽黑點對策電路進行說明。圖7係顯示本揭示之對比例之太陽黑點對策電路之一例之圖。圖8係顯示本揭示之對比例之太陽黑點對策電路之動作時序與輸出波形之說明圖。
另，此處，關於圖7所示之構成要件中與圖2所示之構成要件相同之構成要件，藉由標註與圖2所示之符號相同之符號，而省略重複之說明。如圖7所示，對比例之太陽黑點對策電路具備對每個像素部10設置之箝位電路101。
箝位電路101具備P通道MOS(Metal Oxide Semiconductor：金屬氧化物半導體)電晶體(以下，記載為「PMOS電晶體」)MP3、及N通道MOS電晶體(以下，記載為「NMOS電晶體」)MN3。
PMOS電晶體MP3係源極連接於電源，汲極連接於NMOS電晶體MN3之汲極，且閘極被施加特定之閘極電壓XSUNEN。NMOS電晶體MN3係源極連接於垂直信號線VSL，且閘極被施加特定之閾值電壓Vth3。
箝位電路101於AZ期間中，將閘極電壓XSUNEN設為低(Low)，藉此將PMOS電晶體MP3設為接通(ON)。藉由透過光量之受光，電荷到達浮動擴散部FD，且垂直信號線VSL之電位下降。
接著，於垂直信號線VSL之電位未下降至由特定之閾值電壓Vth3定義之箝位位準之狀態下，NMOS電晶體MN3設為斷開(OFF)。其後，若垂直信號線VSL之電位下降至由特定之閾值電壓Vth3定義之電位，則NMOS電晶體MN3接通(ON)並開始動作。
接著，於垂直信號線VSL之電位下降，直至NMOS電晶體MN3之閘極電位變得較放大電晶體AMP之閘極電位足夠高之電位時，放大電晶體AMP設為斷開(OFF)。
即便浮動擴散部FD之電荷進一步增加，垂直信號線VSL之電位亦未下降。箝位電路101藉由該動作而以由特定之閾值電壓Vth3定義之電位，箝位垂直信號線VSL之電位。
箝位電路101於AZ結束後，將閘極電壓XSUNEN設為高(High)，且將PMOS電晶體MP3設為斷開(OFF)，藉此將NMOS電晶體MN3設為斷開(OFF)。藉此，放大電晶體AMP接通(ON)，垂直信號線VSL之電位如圖9所示，再度以成為與浮動擴散部FD之電荷量相應之電位之方式進行電壓下降。
AZ後之電位變動超過圖4所示之第2電容器C2，且作為第2電晶體MN2之閘極之電位變動而傳遞。以第2電晶體MN2之閘極電位變得較第1電晶體MN1之閘極電位足夠低之方式設定圖7所示之特定之閾值電壓Vth3，且以不引起比較器22之輸出值VCO之邏輯反轉之方式設定。
於圖3所示之計數器23中，於P相計數中未產生邏輯反轉之情形，即計數至計數值之上限之情形，該像素判定為太陽黑點，且將影像信號轉換為白色。藉此，箝位電路101可抑制太陽黑點之產生。
然而，於箝位電路101有以下記載之問題。第1問題點為NMOS電晶體MN3之動作開始時序於放大電晶體AMP之閘極電壓即浮動擴散部FD之電位(以下記載為「Vfd」)、與NMOS電晶體MN3之閘極電壓即閾值電壓Vth3之差變小時產生。
此處，參照圖9，使箝位電路101動作之情形，對流通於圖7所示之電路之電流進行說明。圖9係顯示使本揭示之對比例之箝位電路101動作之情形之電流與VSL波形之變化之說明圖。
於圖9顯示上述之電位差(Vfd-Vth3)、與圖7所示之放大電晶體AMP流通之電流I1、NMOS電晶體MN3流通之電流I2及垂直信號線VSL之電位變動之關係。
具體而言，於圖9中之上圖，藉由實線顯示伴隨電位差(Vfd-Vth3)之變化之電流I1之變化，且藉由虛線顯示電流I2之變化。又，於圖9中之下圖，顯示伴隨電位差(Vfd-Vth3)之變化之垂直信號線VSL之電位變動。
此處，垂直信號線VSL之電位以下述式(1)表示。又，式(1)中之放大電晶體AMP之閘極、源極間電壓Vgs(AMP)以下述式(2)表示。又，於圖7所示之電流I1、I2、I3之間，下述式(3)之關係成立。 [數1]
Figure 02_image001
[數2]
Figure 02_image003
[數3]
Figure 02_image005
上述式中之電流I1為放大電晶體AMP之汲極電流，W/L為放大電晶體AMP之縱橫比，μn為載子之移動度，Cox為每單位面積之閘極電容，Vth為放大電晶體AMP之閾值電壓。
圖7所示之放大電晶體AMP與NMOS電晶體MN3成為差動電路之構成，藉由各閘極之電位差，電流I3之分流比變化。因此，若各閘極之電位差變小，則NMOS電晶體MN3流出電流I2，但伴隨於此，電流I1減少(參照式(3))。且，若電流I1減少，則閘極、源極間電壓Vgs(AMP)亦減少(參照式(2))。
以放大電晶體AMP與流通電流I3之NMOS電晶體MN4成為源極隨耦器構成。因此，於電流I1未變動之狀況，即閘極、源極間電壓Vgs(AMP)未變動之情形，根據浮動擴散部FD之電位Vfd之變動，源極電位亦變動，藉此保持其線性度。
然而，若電流I1變動，則根據其變動量，閘極、源極間電壓Vgs(AMP)亦變化，致使浮動擴散部FD之電位Vfd之變動以外之因子介入，藉此而破壞線性度(參照式(1)(2))。
因此，可作為源極隨耦器使用之電位，僅位於較圖9所示之A點，浮動擴散部FD之電位Vfd更高之範圍內。且，箝位垂直信號線VSL之電位的電位為垂直信號線VSL之電位進而下降，且放大電晶體AMP斷開(OFF)之圖9所示之B點。即，欲於圖9所示之A點箝位之垂直信號線VSL之電位下降僅止於B點，垂直信號線VSL之輸出D(動態)範圍變窄該電位量(問題點1)。
作為解決問題點1之對策，例如有使用與比較器22同等之比較電路檢測垂直信號線VSL之電壓下降的方法。然而，為減少問題點1之不感帯(圖9所示之A點至B點之範圍)，謀求與比較器22同等之精度，故電路規模變大。且，因檢測垂直信號線VSL之電壓下降之電路必須對各行設置，故產生進而增大電路規模的問題(問題點2)。
作為藉由圖7所示之箝位電路101以外之構成而箝位垂直信號線VSL之電位的方法，有將PMOS電晶體之閘極連接於垂直信號線VSL，且將源極連接於電源，並以PMOS電晶體之閘極、源極間電壓Vgs箝位的技術。
然而，該構成之情形，箝位位準之調整僅可以PMOS電晶體之閘極、源極間電壓Vgs進行。此時，箝位位準之調整僅可以PMOS電晶體MP3之尺寸之縱橫比進行，因而難以調整(問題點3)。
又，於圖7中，列舉像素部10為電子感測器之情形為例進行說明，但像素部10為霍爾感測器之情形亦產生問題。具體而言，圖7所示之箝位電路101為如下之電路：於像素部10為電子感測器之情形，閾值電壓Vth3超過浮動擴散部FD之電位Vfd之下降，藉此而變為箝位動作。
與此相對，於像素部10為霍爾感測器之情形，若為透過光量，則浮動擴散部FD之電位Vfd上升。因此，於箝位電路101中，無法藉由NMOS電晶體MN3而箝位垂直信號線VSL之電位。
又，例如如圖10所示之檢測電路102，亦容易設想將NMOS電晶體MN3置換為PMOS電晶體MP3。然而，於該構成中，放大電晶體AMP與PMOS電晶體MP3成為以低阻抗短路之構成，而如圖10中粗線箭頭所示，致使大電流流通於電源與地面之間。因此，無法於霍爾感測器使用本揭示之對比例之箝位電路101(問題點4)。
[7.本揭示之透過光量檢測電路] 因此，本揭示之透過光量檢測電路可解決上述問題點1～4，且不使電路規模增大，不使輸出D範圍變窄，高精度地檢測利用影像感測器之透過光量之受光。接著，參照圖11，說明本揭示之透過光量檢測電路。
圖11係顯示本揭示之透過光量檢測電路1之一例之圖。另，此處，關於圖11所示之構成要件中與圖7所示之構成要件相同之構成要件，藉由標註與圖7所示之符號相同之符號，而省略重複之說明。
如圖11所示，透過光量檢測電路1藉由NMOS電晶體Mn1與電容器Ca構成，且檢測以太陽光為代表之透過光量之受光引起之P相電位之變動。另，電容器Ca若為高阻抗元件，則亦可置換為電阻。
NMOS電晶體Mn1係源極連接於影像感測器之垂直信號線VSL，汲極連接於電容器Ca之一端子。電容器Ca之另一端子連接於電源電壓VDD線。又，於NMOS電晶體Mn1之閘極，經由開關SW1施加特定之閾值電壓Vth1。
此處，對透過光量檢測電路1之動作進行說明。此處，說明浮動擴散部FD之重設結束，且於浮動擴散部FD保持P相電位並成為AZ期間之情形之動作。此時，於透過光量檢測電路1中，藉由未圖示之電路預先將電容器Ca放電，且P點之電位設為保持電源電壓VDD者。
若透過光量之光入射至像素部10之光電二極體PD，且經光電轉換之信號電荷超過Qs並到達浮動擴散部FD，則浮動擴散部FD之電位下降。垂直信號線VSL之電位亦隨之下降。
若垂直信號線VSL之電位為NMOS電晶體Mn1之閘極電位所定義之門限位準(以下：閾值電壓Vth1)以上，則NMOS電晶體Mn1斷開(OFF)，因而電容器Ca保持電源電壓VDD不變。其後，若垂直信號線VSL之電位低於閾值電壓Vth1，則NMOS電晶體Mn1接通(ON)，電流供給至電容器Ca。
電容器Ca之電位以Q=CV=IT之時間常數一次線性下降，但若下降至NMOS電晶體Mn1之汲極、源極間之電位差消失之電位，則NMOS電晶體Mn1進入3極管動作且電流減少，最終電流變為0。
如此，透過光量檢測電路1於像素部10接收透過光量之光且垂直信號線VSL之電位下降至由閾值電壓Vth1定義之電位之情形，可將垂直信號線VSL之電位箝位於該時點之電位。
此時，若藉由像素部10接收透過光量之光，則連接電容器Ca與NMOS電晶體Mn1之連接點P之電位自高(High)位準轉變為低(Low)位準。
因此，透過光量檢測電路1藉由將連接點P之電位作為透過光量之檢測結果，自透過光量檢測端子傳遞至後段電路，而傳遞P相電位因透過光量而變動之情況，並可無視以後之動作，進行將該像素之影像信號轉換為白色的處理。
又，透過光量檢測電路1於AZ期間後，藉由開關SW1將NMOS電晶體Mn1之閘極電位接地並結束檢測，而返回通常動作。藉此，透過光量檢測電路1於經由垂直信號線VSL傳播P相、D相電位之期間，因NMOS電晶體Mn1斷開(OFF)，故於未產生P相電位變動之通常動作中，亦不會對該信號傳輸造成影響。
另，此處，對透過光量檢測電路1連接於像素部10並檢測像素部10之透過光量之受光之情形進行說明，但連接透過光量檢測電路1之像素電路並非限定於像素部10者。透過光量檢測電路1於例如連接於具備記憶體保持型全局快門功能之影像感測器之情形，亦可檢測影像感測器之透過光量之受光。
[8.問題點之研究] 接著，參照圖12及圖13，研究上述之問題點1～4。圖12係顯示使本揭示之透過光量檢測電路1動作時之電流與VSL波形之變化之說明圖。圖13係顯示檢測本揭示之霍爾感測器之透過光量之受光之透過光量檢測電路1a之一例之圖。
於圖12顯示電位差(Vfd-Vth1)、與圖11所示之放大電晶體AMP流通之電流I1、NMOS電晶體Mn1流通之電流I2及垂直信號線VSL之電位變動之關係。
具體而言，於圖12中之上圖，藉由實線顯示伴隨電位差(Vfd-Vth1)之變化之電流I1之變化，且藉由虛線顯示電流I2之變化。又，於圖12中之下圖，顯示伴隨電位差(Vfd-Vth1)之變化之垂直信號線VSL之電位變動。
關於問題點1，如圖12所示，僅使用NMOS電晶體Mn1開始動作之瞬間之電流實施邏輯反轉，其後將電流設為斷開(OFF)，因而未產生反轉之線性度之惡化。門限位準可設定為輸出D範圍之最大值，可確保較廣之輸出D範圍。
接著，關於問題點2，透過光量檢測電路1可藉由NMOS電晶體Mn1、與電容器Ca而構成，可使電路元件數與圖7所示之箝位電路101大致同等，且幾乎無不感帯，並以較廣之範圍高精度地檢測。接著，關於問題點3，可以NMOS電晶體Mn1之閘極電位之設定，自由調整箝位垂直信號線VSL之電位之門限位準。
接著，關於問題點4，於光電轉換元件為霍爾感測器之情形，只要如圖13所示，將檢測元件設為PMOS電晶體Mp1即可。具體而言，光電轉換元件為霍爾感測器之情形之透過光量檢測電路1a藉由PMOS電晶體Mp1與電容器Cb構成。另，電容器Cb若為高阻抗元件，則亦可置換為電阻。
PMOS電晶體Mp1係源極連接於影像感測器之垂直信號線VSL，汲極連接於電容器Cb之一端子。電容器Cb之另一端子連接於NMOS電晶體MN4之源極。又，於PMOS電晶體Mp1之閘極，經由開關SW1施加特定之閾值電壓Vth1。藉此，透過光量檢測電路1a於光電轉換元件為霍爾感測器之情形，與圖11所示之透過光量檢測電路1同樣，可以較廣之輸出D範圍高精度地檢測透過光量。
又，透過光量檢測電路1、1a基於垂直信號線VSL之電位變動本身，檢測透過光量之受光。因此，透過光量檢測電路1、1a可將顯示是否接收透過光量之光之2值之值所對應的信號，作為透過光量之檢測結果向後段之電路輸出。
因此，透過光量檢測電路1、1a將顯示透過光量之檢測結果之信號輸出至計數器23。計數器23於自透過光量檢測電路1、1a輸入顯示透過光量之受光之信號時，停止計數。藉此，影像感測器100藉由將被檢測到透過光量之受光之像素強制設為白色，而可防止太陽黑點之產生。
又，透過光量檢測電路1、1a將顯示透過光量之檢測結果之信號輸出至連接於透過光量檢測電路1、1a之比較器22。比較器22於自透過光量檢測電路1、1a輸入顯示透過光量之受光之信號時，停止垂直信號線VSL之電位與Ramp波之比較。藉此，影像感測器100藉由將被檢測到透過光量之受光之像素強制設為白色，而可防止太陽黑點之產生。
又，透過光量檢測電路1、1a於檢測到透過光量之受光時，向比較器22之+端子，取代垂直信號線VSL之電位，輸出與接收光電轉換所產生之電荷e- 未超過Qs之程度之高亮度光之情形相當之虛設電位信號。藉此，影像感測器100可防止太陽黑點之產生。
[9.透過光量檢測電路之應用例] 接著，參照圖14及圖15，對應用本揭示之透過光量檢測電路之受光元件進行說明。圖14、圖15係表示應用本揭示之透過光量檢測電路1、1a之受光元件110之模式性構成者。圖14表示受光元件110之平面構成，圖15表示沿圖14之B-B’線之剖面構成。
該受光元件110為應用於使用例如III-V族半導體等化合物半導體材料之紅外線感測器等者，例如，於可視區域(例如380 nm以上且未達780 nm)～短紅外區域(例如780 nm以上且未達2400 nm)之波長之光具有光電轉換功能。於該受光元件110，設置有例如2維配置之複數個受光單位區域P1(像素P1)(圖15)。
受光元件110具有中央部之元件區域R1、及設置於元件區域R1之外側且包圍元件區域R1之周邊區域R2(圖14)。受光元件110具有自元件區域R1跨及周邊區域R2設置之導電膜15B。該導電膜15B於與元件區域R1之中央部對向之區域具有開口。
受光元件110具有元件基板30、與電路基板之一例即讀取電路基板40之積層構造(圖15)。元件基板30之一面為光入射面(光入射面S1)，光入射面S1之相反之面(另一面)為與讀取電路基板40之接合面(接合面S2)。
元件基板30自接近讀取電路基板40之位置起，依序具有配線層10W、第1電極31、半導體層10S(第1半導體層)、第2電極15及鈍化膜16。半導體層10S之與配線層10W之對向面及端面(側面)藉由絕緣膜17覆蓋。讀取電路基板40為所謂之ROIC(Readout integrate circuit：讀取積體電路)，具有與元件基板30之接合面S2相接之配線層20W及多層配線層22C、及將該配線層20W及多層配線層22C置於中間而與元件基板30對向之半導體基板35。
元件基板30於元件區域R1具有半導體層10S。換言之，設置有半導體層10S之區域為受光元件110之元件區域R1。元件區域R1中，自導電膜15B露出之區域(導電膜15B之開口所對向之區域)為受光區域。元件區域R1中，由導電膜15B覆蓋之區域為OPB(Optical Black：光學黑)區域R1B。OPB區域R1B設置為包圍受光區域。OPB區域R1B為獲得黑位準之像素信號而使用。元件基板30於周邊區域R2具有絕緣膜17及嵌入層18。於周邊區域R2，設置有貫通元件基板30到達讀取電路基板40之孔H1、H2。於受光元件110中，光自元件基板30之光入射面S1，經由鈍化膜16、第2電極15及第2接點層14入射至半導體層10S。由半導體層10S光電轉換之信號電荷經由第1電極31及配線層10W移動，且由讀取電路基板40讀取。以下，對各部之構成進行說明。
配線層10W跨及元件區域R1及周邊區域R2設置，具有與讀取電路基板40之接合面S2。於受光元件110中，該元件基板30之接合面S2設置於元件區域R1及周邊區域R2，且例如元件區域R1之接合面S2與周邊區域R2之接合面S2構成相同平面。如後所述，於受光元件110中，藉由設置嵌入層18而形成周邊區域R2之接合面S2。
配線層10W於例如層間絕緣膜19A、19B中，具有接點電極19E及虛設電極19ED。例如，於讀取電路基板40側配置層間絕緣膜19B，於第1接點層32側配置層間絕緣膜19A，且該等層間絕緣膜19A、19B積層而設置。層間絕緣膜19A、19B例如藉由無機絕緣材料而構成。作為該無機絕緣材料，例如列舉氮化矽(SiN)、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )及氧化鉿(HfO2 )等。亦可藉由相同之無機絕緣材料構成層間絕緣膜19A、19B。
接點電極19E例如設置於元件區域R1。該接點電極19E為用以電性連接第1電極31與讀取電路基板40者，且於元件區域R1對每個像素P1設置。相鄰之接點電極19E藉由嵌入層18及層間絕緣膜19A、19B而電性分離。接點電極19E藉由例如銅(Cu)焊墊構成，且露出於接合面S2。虛設電極19ED例如設置於周邊區域R2。該虛設電極19ED連接於後述之配線層20W之虛設電極22ED。藉由設置該虛設電極19ED及虛設電極22ED，而可提高周邊區域R2之強度。虛設電極19ED例如以與接點電極19E相同之步驟形成。虛設電極19ED藉由例如銅(Cu)焊墊構成，且露出於接合面S2。
設置於接點電極19E與半導體層10S之間之第1電極31為供給用以讀取光電轉換層33所產生之信號電荷(電洞或電子，以下為求方便而將信號電荷作為電洞說明)之電壓的電極(陽極)，且於元件區域R1對每個像素P1設置。第1電極31以嵌入絕緣膜17之開口之方式設置，且與半導體層10S(更具體而言，為後述之擴散區域32A)相接。第1電極31例如較絕緣膜17之開口更大，且第1電極31之一部分設置於嵌入層18。即，第1電極31之上表面(半導體層10S側之面)與擴散區域32A相接，第1電極31之下表面及側面之一部分與嵌入層18相接。相鄰之第1電極31藉由絕緣膜17及嵌入層18而電性分離。
第1電極31例如藉由鈦(Ti)、鎢(W)、氮化鈦(TiN)、鉑(Pt)、金(Au)、鍺(Ge)、鈀(Pd)、鋅(Zn)、鎳(Ni)及鋁(Al)中之任一者之單體或包含該等中之至少1種之合金而構成。第1電極31可為此種構成材料之單膜，或可為2種以上組合之積層膜。例如，第1電極31藉由鈦及鎢之積層膜構成。第1電極31之厚度為例如數十nm～數百nm。
半導體層10S例如自接近配線層10W之位置起包含第1接點層32、光電轉換層33及第2接點層34。第1接點層32、光電轉換層33及第2接點層34具有彼此相同之平面形狀，且各者之端面於俯視時配置於相同位置。
第1接點層32例如共通設置於所有像素P1，且配置於絕緣膜17與光電轉換層33之間。第1接點層32為用以將相鄰之像素P1電性分離者，且於第1接點層32設置有例如複數個擴散區域32A。藉由於第1接點層32使用帶隙較構成光電轉換層33之化合物半導體材料之帶隙更大之化合物半導體材料，亦可抑制暗電流。於第1接點層32，可使用例如n型之InP(磷化銦)。
設置於第1接點層32之擴散區域32A彼此離開而配置。擴散區域32A對每個像素P1配置，且於各個擴散區域32A連接有第1電極31。於OPB區域R1B亦設置有擴散區域32A。擴散區域32A為用以對每個像素P1讀取光電轉換層33所產生之信號電荷者，例如包含p型雜質。作為p型雜質，列舉例如Zn(鋅)等。如此，於擴散區域32A與擴散區域32A以外之第1接點層32之間形成pn接合界面，相鄰之像素P1電性分離。擴散區域32A設置於例如第1接點層32之厚度方向，亦設置於光電轉換層33之厚度方向之一部分。
第1電極31與第2電極15之間，更具體而言，第1接點層32與第2接點層34之間之光電轉換層33例如共通設置於所有像素P1。該光電轉換層33為吸收特定波長之光且產生信號電荷者，例如，藉由i型之III-V族半導體等化合物半導體材料而構成。作為構成光電轉換層33之化合物半導體材料，例如列舉InGaAs(砷化銦鎵)、InAsSb(銦砷銻)、InAs(砷化銦)、InSb(銻化銦)及HgCdTe(碲鎘汞)等。亦可藉由Ge(鍺)構成光電轉換層33。於光電轉換層33中，例如，完成可視區域至短紅外區域之波長之光之光電轉換。
第2接點層34例如共通設置於所有像素P1。該第2接點層34設置於光電轉換層33與第2電極15之間，且與該等相接。第2接點層34為自第2電極15排出之電荷移動之區域，例如，藉由包含n型雜質之化合物半導體而構成。於第2接點層34，可使用例如n型之InP(磷化銦)。
第2電極15作為例如對於各像素P1共通之電極，以與第2接點層34相接之方式設置於第2接點層34上(光入射側)。第2電極15為用以排出光電轉換層33所產生之電荷中不作為信號電荷使用之電荷者(陰極)。例如，於電洞作為信號電荷自第1電極31被讀取之情形，可通過該第2電極15排出例如電子。第2電極15藉由可透過例如紅外線等入射光之導電膜而構成。於第2電極15，例如可使用ITO(Indium Tin Oxide：氧化銦錫)或ITiO(In2 O3 -TiO2 )等。第2電極15亦可以例如區隔相鄰之像素P1之方式設置為格柵狀。於該第2電極15可使用光透過性較低之導電材料。
鈍化膜16自光入射面S1側覆蓋第2電極15。鈍化膜16亦可具有防反射功能。於鈍化膜16，可使用例如氮化矽(SiN)、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )及氧化鉭(Ta2 O3 )等。鈍化膜16於OPB區域R1B具有開口16H。開口16H例如設置為包圍受光區域之框架狀(圖1A)。開口16H亦可於例如俯視時為四邊形狀或圓狀之孔。藉由該鈍化膜16之開口16H，而於第2電極15電性連接導電膜15B。
絕緣膜17設置於第1接點層32與嵌入層18之間，且覆蓋第1接點層32之端面、光電轉換層33之端面、第2接點層34之端面及第2電極15之端面，並於周邊區域R2中與鈍化膜16相接。該絕緣膜17例如包含氧化矽(SiOX )或氧化鋁(Al2 O3 )等之氧化物而構成。亦可藉由包含複數個膜之積層構造而構成絕緣膜17。絕緣膜17亦可藉由例如氮氧化矽(SiON)、含碳氧化矽(SiOC)、氮化矽(SiN)及碳化矽(SiC)等矽(Si)系絕緣材料而構成。絕緣膜17之厚度為例如數十nm～數百nm。
導電膜15B自OPB區域R1B跨及周邊區域R2之孔H1而設置。該導電膜15B以設置於OPB區域R1B之鈍化膜16之開口16H與第2電極15相接，且經由孔H1與讀取電路基板20之配線(後述之配線22CB)相接。藉此，自讀取電路基板40經由導電膜15B對第2電極15供給電壓。導電膜15B作為此種朝第2電極15之電壓供給路徑而發揮功能，且具有作為遮光膜之功能，並形成OPB區域R1B。導電膜15B例如藉由包含鎢(W)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鉭(Ta)或銅(Cu)之金屬材料而構成。亦可於導電膜15B上設置有鈍化膜。
亦可於第2接點層34之端部與第2電極15之間，設置有接著層B。該接著層B如後所述，為形成受光元件110時所使用者，擔負將半導體層10S接合於臨時基板之作用。接著層B藉由例如四乙氧基矽烷(TEOS)或氧化矽(SiO2 )等構成。接著層B例如較半導體層10S之端面擴寬而設置，且與半導體層10S一起由嵌入層18覆蓋。於接著層B與嵌入層18之間設置有絕緣膜17。
於受光元件110中，光電轉換層33(光電二極體PD)形成於元件基板30。又，傳送電晶體TG、重設電晶體RST、放大電晶體AMP、選擇電晶體SEL、透過光量檢測電路1具備之NMOS電晶體Mn1、開關SW1、電容器Ca、透過光量檢測電路1a具備之PMOS電晶體Mp1、開關SW1、電容器Cb全部形成於讀取電路基板40。
另，可將設置於讀取電路基板40之該等傳送電晶體TG、重設電晶體RST、放大電晶體AMP、選擇電晶體SEL、透過光量檢測電路1具備之NMOS電晶體Mn1、開關SW1、電容器Ca、透過光量檢測電路1a具備之PMOS電晶體Mp1、開關SW1、電容器Cb之元件分開形成於複數個基板或晶片，亦可將該等元件之一部分形成於形成有光電轉換層33之基板。
如此，透過光量檢測電路1、1a於應用於受光元件110之情形，設置於讀取電路基板40。藉此，透過光量檢測電路1、1a可不使受光元件110之電路規模增大，高精度地檢測影像感測器之透過光量之受光。
參照圖16，對應用本揭示之透過光量檢測電路之像素構造之一例進行說明。圖16係顯示應用本揭示之透過光量檢測電路之像素構造之剖視圖。
於作為電路基板之一例之半導體基板60之光入射側即上側，設置元件基板。於元件基板，作為光電轉換部之N型半導體薄膜41形成於像素陣列區域之整面。N型半導體薄膜41使用InGaP、InAlP、InGaAs、InAlAs進而黃銅礦構造之化合物半導體。黃銅礦構造之化合物半導體為獲得較高之光吸收係數、與跨及較廣之波長域之較高之感度之材料，較佳用作光電轉換用之N型半導體薄膜41。此種黃銅礦構造之化合物半導體使用Cu、Al、Ga、In、S、Se等IV族元素之周圍元素而構成，例示CuGaInS系混晶、CuAlGaInS系混晶、及CuAlGaInSSe系混晶等。
又，於N型半導體薄膜41之材料，除上述之化合物半導體外，亦可使用非晶矽(Si)、鍺(Ge)、量子點光電轉換膜、有機光電轉換膜等。於本實施形態中，作為N型半導體薄膜41，設為使用InGaAs之化合物半導體者。
於N型半導體薄膜41之半導體基板60側即下側，構成像素電極之高濃度之P型層42對各像素形成。且，於對各像素形成之高濃度之P型層42之間，作為分離各像素之像素分離區域之N型層43例如以InP等化合物半導體形成。該N型層43除作為像素分離區域之功能外，亦具有防止暗電流之作用。
另一方面，於N型半導體薄膜41之光入射側即上側，使用作為像素分離區域使用之InP等之化合物半導體，形成有較N型半導體薄膜41更高濃度之N型層44。該高濃度之N型層44作為防止N型半導體薄膜41所產生之電荷之逆流的障壁層而發揮功能。對於高濃度之N型層44之材料，例如可使用InGaAs、InP、InAlAs等之化合物半導體。
於作為障壁層之高濃度之N型層44上，形成有防反射膜45。對於防反射膜45之材料，例如可使用氮化矽(SiN)、氧化鉿(HfO2 )、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化鋯(ZrO2 )、氧化鉭(Ta2 Ta5 )、氧化鈦(TiO2 )等。
高濃度之N型層44或防反射膜45之任一者，亦作為沿上下夾著N型半導體薄膜41之電極中之上側之上部電極發揮功能，且對作為上部電極之高濃度之N型層44或防反射膜45，施加特定之電壓Va。
於防反射膜45之上進而形成有彩色濾光片46及晶載透鏡47。彩色濾光片46為使R(紅)、G(綠)、或B(藍)之任一者之光(波長光)透過之濾光片，例如於像素陣列區域3中，以所謂之拜爾排列配置。
於構成像素電極之高濃度之P型層42、與作為像素分離區域之N型層43之下側，形成有鈍化層51及絕緣層52。且，連接電極53A及53B與凸塊電極54以貫通鈍化層51及絕緣層52之方式形成。連接電極53A及53B與凸塊電極54將構成像素電極之高濃度之P型層42、與累積電荷之電容元件電性連接。
透過光量檢測電路1、1a於應用於圖16所示之像素構造之情形，設置於電路基板之一例即半導體基板60。藉此，透過光量檢測電路1、1a可不使圖16所示之像素構造之電路規模增大，高精度地檢測影像感測器之透過光量之受光。
[10.對內視鏡手術系統之應用例] 本揭示之技術(本技術)可應用於各種製品。作為具體例，透過光量檢測電路1、1a可應用於紅外線受光元件、使用該紅外線受光元件之攝像裝置、電子機器等。
作為透過光量檢測電路1、1a之用途，除通常之數位相機或搭載於智慧型手機之相機以外，亦有監視相機、工廠中之檢查所使用之面向產業機器之相機、ToF(Time of Flight：飛行時間)感測器等測距感測器、紅外線感測器等涉及成像或感測之多方面之用途。例如，本揭示之技術亦可應用於內視鏡手術系統。
圖17係顯示可應用本揭示之技術(本技術)之內視鏡手術系統之概略構成之一例的圖。
於圖17中，圖示有施術者(醫師)11131使用內視鏡手術系統11000對病床11133上之患者11132進行手術之情況。如圖所示，內視鏡手術系統11000由內視鏡11100、氣腹管11111或能量處置器具11112等之其他手術器械11110、支持內視鏡11100之支持臂裝置11120、及搭載有用於內視鏡下手術之各種裝置之台車11200構成。
內視鏡11100由將距前端特定長度之區域插入至患者11132之體腔內之鏡筒11101、與連接於鏡筒11101之基端之相機頭11102構成。於圖示之例中，圖示作為具有硬性鏡筒11101之所謂硬性鏡構成之內視鏡11100，但內視鏡11100亦可作為具有軟性鏡筒之所謂軟性鏡構成。
於鏡筒11101之前端，設置有供嵌入對物透鏡之開口部。於內視鏡11100連接有光源裝置11203，由該光源裝置11203產生之光藉由於鏡筒11101內部延設之導光件而被導光至該鏡筒之前端，並經由對物透鏡向患者11132體腔內之觀察對象照射。再者，內視鏡11100可為直視鏡，亦可為斜視鏡或側視鏡。
於相機頭11102之內部設置有光學系統及攝像元件，來自觀察對象之反射光(觀察光)藉由該光學系統而聚光於該攝像元件。藉由該攝像元件將觀察光進行光電轉換，產生對應於觀察光之電性信號，即對應於觀察圖像之圖像信號。該圖像信號作為RAW資料發送至相機控制單元(CCU：Camera Control Unit)11201。
CCU11201由CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit：圖形處理單元)等構成，且總括性控制內視鏡11100及顯示裝置11202之動作。再者，CCU11201自相機頭11102接收圖像信號，對該圖像信號實施例如顯影處理(去馬賽克處理)等之用以顯示基於該圖像信號之圖像之各種圖像處理。
顯示裝置11202藉由來自CCU11201之控制，顯示基於由該CCU11201實施圖像處理後之圖像信號之圖像。
光源裝置11203由例如LED(Light Emitting Diode：發光二極體)等光源構成，並將拍攝手術部等時之照射光供給至內視鏡11100。
輸入裝置11204為針對內視鏡手術系統11000之輸入介面。使用者可經由輸入裝置11204，對內視鏡手術系統11000進行各種資訊之輸入或指示輸入。例如，使用者輸入變更內視鏡11100之攝像條件(照射光之種類、倍率及焦點距離等)之主旨的指示等。
處置器具控制裝置11205控制用於組織之燒灼、切開或血管之密封等之能量處置器具11112之驅動。氣腹裝置11206基於確保內視鏡11100之視野及確保施術者之作業空間之目的，為了使患者11132之體腔鼓起，而經由氣腹管11111對該體腔內送入氣體。記錄器11207係可記錄手術相關之各種資訊之裝置。印表機11208係可以文字、圖像或圖表等各種形式印刷手術相關之各種資訊之裝置。
另，對內視鏡11100供給拍攝手術部時之照射光之光源裝置11203例如可由LED、雷射光源或藉由其等之組合構成之白色光源構成。於藉由RGB雷射光源之組合構成白色光源之情形時，由於可高精度地控制各色(各波長)之輸出強度及輸出時序，故光源裝置11203中可進行攝像圖像之白平衡之調整。又，於該情形時，亦可藉由分時對觀察對象照射來自RGB雷射光源各者之雷射光，與該照射時序同步控制相機頭11102之攝像元件之驅動，而分時拍攝對應於RGB各者之圖像。根據該方法，即便不於該攝像元件設置彩色濾光片，亦可獲得彩色圖像。
又，光源裝置11203亦可以每隔特定時間變更要輸出之光的強度之方式控制其驅動。與該光之強度之變更時序同步控制相機頭11102之攝像元件之驅動，分時取得圖像，並合成該圖像，藉此可產生不存在所謂欠曝及過曝之高動態範圍之圖像。
又，光源裝置11203亦可構成為能夠供給對應於特殊光觀察之特定波長頻帶之光。於特殊光觀察中，例如進行所謂窄頻帶光觀察(Narrow Band Imaging)，即，利用身體組織之光吸收之波長依存性，照射與通常觀察時之照射光(即白色光)相比更窄頻帶之光，藉此以高對比度拍攝黏膜表層之血管等特定組織。或，於特殊光觀察中，亦可進行藉由因照射激發光產生之螢光獲得圖像之螢光觀察。於螢光觀察中，可進行對身體組織照射激發光，觀察來自該身體組織之螢光(自螢光觀察)，或將吲哚青綠(ICG)等試劑局部注射於身體組織，且對該身體組織照射對應於該試劑之螢光波長之激發光而獲得螢光像等。光源裝置11203可構成為能供給對應於此種特殊光觀察之窄頻帶光及/或激發光。
圖18係顯示圖17所示之相機頭11102及CCU11201之功能構成之一例之方塊圖。
相機頭11102具有透鏡單元11401、攝像部11402、驅動部11403、通信部11404及相機頭控制部11405。CCU11201具有通信部11411、圖像處理部11412及控制部11413。相機頭11102與CCU11201藉由傳輸纜線11400可相互通信地連接。
透鏡單元11401係設置於與鏡筒11101之連接部之光學系統。將自鏡筒11101之前端擷取之觀察光導光至相機頭11102，並入射至該透鏡單元11401。透鏡單元11401係組合包含變焦透鏡及聚焦透鏡之複數個透鏡而構成。
攝像部11402係以攝像元件構成。構成攝像部11402之攝像元件可為1個(所謂單板式)，亦可為複數個(所謂多板式)。於攝像部11402以多板式構成之情形時，例如亦可藉由各攝像元件產生對應於RGB各者之圖像信號，並將其等合成，藉此可獲得彩色圖像。或，攝像部11402亦可構成為具有用以分別取得對應於3D(Dimensional：維)顯示之右眼用及左眼用圖像信號之1對攝像元件。藉由進行3D顯示，施術者11131可更準確地掌握手術部之身體組織之深度。另，於攝像部11402以多板式構成之情形時，亦可對應於各攝像元件，設置複數個系統之透鏡單元11401。
又，攝像部11402亦可不設置於相機頭11102。例如，攝像部11402亦可於鏡筒11101之內部設置於對物透鏡之正後方。
驅動部11403由致動器構成，且根據來自相機頭控制部11405之控制，使透鏡單元11401之變焦透鏡及聚焦透鏡沿光軸移動特定距離。藉此，可適當調整攝像部11402之攝像圖像之倍率及焦點。
通信部11404由用以與CCU11201之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11404將自攝像部11402獲得之圖像信號作為RAW資料經由傳輸纜線11400發送至CCU11201。
又，通信部11404自CCU11201接收用以控制相機頭11102之驅動的控制信號，並供給至相機頭控制部11405。該控制信號中包含例如指定攝像圖像之訊框率之主旨之資訊、指定攝像時之曝光值之主旨之資訊、及/或指定攝像圖像之倍率及焦點之主旨之資訊等攝像條件相關之資訊。
另，上述訊框率或曝光值、倍率、焦點等攝像條件可由使用者適當指定，亦可基於取得之圖像信號由CCU11201之控制部11413自動設定。於後者之情形時，將所謂之AE(Auto Exposure：自動曝光)功能、AF(Auto Focus：自動聚焦)功能及AWB(Auto White Balance：自動白平衡)功能搭載於內視鏡11100。
相機頭控制部11405基於經由通信部11404接收之來自CCU11201之控制信號，控制相機頭11102之驅動。
通信部11411由用以於與相機頭11102之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11411自相機頭11102接收經由傳輸纜線11400發送之圖像信號。
又，通信部11411對相機頭11102發送用以控制相機頭11102之驅動的控制信號。圖像信號或控制信號可藉由電性通信或光通信等發送。
圖像處理部11412對自相機頭11102發送之RAW資料即圖像信號實施各種圖像處理。
控制部11413進行利用與內視鏡11100之手術部等之拍攝、及藉由拍攝手術部等獲得之攝像圖像之顯示相關之各種控制。例如，控制部11413產生用以控制相機頭11102之驅動之控制信號。
又，控制部11413基於由圖像處理部11412實施圖像處理之圖像信號，使顯示裝置11202顯示映出手術部等之攝像圖像。此時，控制部11413亦可使用各種圖像辨識技術辨識攝像圖像內之各種物體。例如，控制部11413可藉由檢測攝像圖像所含之物體之邊緣形狀或顏色等，而辨識鉗子等手術器械、特定之身體部位、出血、使用能量處置器具11112時之霧等。控制部11413於使顯示裝置11202顯示攝像圖像時，亦可使用該辨識結果，使各種手術支援資訊與該手術部之圖像重疊顯示。可藉由重疊顯示手術支援資訊，對施術者11131提示，而減輕施術者11131之負擔，使施術者11131可確實地進行手術。
連接相機頭11102及CCU11201之傳輸纜線11400為對應於電性信號通信之電性信號纜線、對應於光通信之光纜或其等之複合纜線。
此處，於圖示之例中，使用傳輸纜線11400以有線進行通信，但亦可以無線進行相機頭11102與CCU11201之間的通信。
以上，對可應用本揭示之技術的內視鏡手術系統之一例進行說明。本揭示之技術於以上說明之構成中，例如可應用於內視鏡11100、或相機頭11102之攝像部11402、CCU11201之圖像處理部11412等。具體而言，例如圖11之透過光量檢測電路1可應用於攝像部10402。藉由將本揭示之技術應用於攝像部10402，而排除透過光量之影響，而可獲得更清晰之手術部圖像，因而施術者可確實地確認手術部。
另，此處，作為一例，已對內視鏡手術系統進行說明，但本揭示之技術亦可應用於其他之例如顯微鏡手術系統等。
[11.對移動體之應用例] 又，本揭示之技術(本技術)例如亦可作為搭載於汽車、電動汽車、混合動力汽車、機車、自行車、私人移動工具、飛機、無人機、船舶、機器人等任意種類之移動體的裝置而實現。
圖19係顯示可應用本揭示之技術之移動體控制系統之一例即車輛控制系統之概略構成例的方塊圖。
車輛控制系統12000具備經由通信網路12001連接之複數個電子控制單元。於圖19所示之例中，車輛控制系統12000具備驅動系統控制單元12010、車體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040及整合控制單元12050。又，作為整合控制單元12050之功能構成，圖示有微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車載網路I/F (interface：介面)12053。
驅動系統控制單元12010根據各種程式控制與車輛之驅動系統關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等用以產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用以將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等控制裝置發揮功能。
車體系統控制單元12020根據各種程式控制車體所裝備之各種裝置之動作。例如，車體系統控制單元12020作為無鑰匙門禁系統、智慧型鑰匙系統、電動窗裝置、或頭燈、尾燈、剎車燈、方向燈或霧燈等各種燈之控制裝置發揮功能。於該情形時，可對車體系統控制單元12020輸入自代替鑰匙之可攜帶式機器發送之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入，並控制車輛之門鎖裝置、電動窗裝置、燈等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載有車輛控制系統12000之車輛的外部資訊。例如，於車外資訊檢測單元12030連接攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，且接收所拍攝之圖像。車外資訊檢測單元12030亦可基於接收到之圖像，進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接收光並輸出對應於該光之受光量之電性信號的光感測器。攝像部12031可將電性信號作為圖像輸出，亦可作為測距之資訊輸出。又，攝像部12031接收之光可為可見光，亦可為紅外線等非可見光。
車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。於車內資訊檢測單元12040連接例如檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041包含例如拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元12040可基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，算出駕駛者之疲勞程度或注意力集中程度，亦可判斷駕駛者是否正在打瞌睡。
微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車內外之資訊，運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值，對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以實現包含避免車輛碰撞或緩和衝擊、基於車輛距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告或車輛之車道偏離警告等之ADAS(Advanced Driver Assistance System：先進駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。
又，微電腦12051可藉由基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛周圍之資訊，控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，而進行以不拘於駕駛者之操作而自主行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
又，微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030取得之車外之資訊，對車體系統控制單元12020輸出控制指令。例如，微電腦12051可根據由車外資訊檢測單元12030檢測出之前方車或對向車之位置控制頭燈，進行以將遠光切換成近光等謀求防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052將聲音及圖像中之至少一者之輸出信號發送至可對車輛之搭乘者或車外視覺性或聽覺性通知資訊之輸出裝置。於圖19之例中，作為輸出裝置，例示有聲頻揚聲器12061、顯示部12062及儀表板12063。顯示部12062亦可包含例如車載顯示器及抬頭顯示器之至少一者。
圖20係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。
於圖20中，車輛12100具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105作為攝像部12031。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105設置於例如車輛12100之前鼻、側視鏡、後保險桿、後門及車廂內之擋風玻璃之上部等位置。前鼻所具備之攝像部12101及車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要取得車輛12100前方之圖像。側視鏡所具備之攝像部12102、12103主要取得車輛12100側方之圖像。後保險桿或後門所具備之攝像部12104主要取得車輛12100後方之圖像。以攝像部12101及12105取得之前方圖像主要用於前方車輛或行人、障礙物、號誌機、交通標識或車道線等之檢測。
另，於圖20顯示有攝像部12101至12104之攝像範圍之一例。攝像範圍12111顯示設置於前鼻之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113分別顯示設置於側視鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114顯示設置於後保險桿或後門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由使攝像部12101至12104所拍攝之圖像資料重疊，而獲得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。
攝像部12101至12104之至少一者亦可具有獲得距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104之至少一者可為包含複數個攝像元件之立體相機，亦可為具有相位差檢測用像素之攝像元件。
例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，求得攝像範圍12111至12114內之至各立體物之距離、及該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，藉此可擷取尤其位於車輛12100之行進路上之最近之立體物且在與車輛12100大致相同之方向以特定速度(例如為0 km/h以上)行駛之立體物，作為前方車。進而，微電腦12051可設定應與前方車之近前預先確保之車間距離，進行自動剎車控制(亦包含追隨停止控制)或自動加速控制(亦包含追隨起動控制)等。可如此地進行以不拘於駕駛者之操作而自主行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104獲得之距離資訊，將立體物相關之立體物資料分類成二輪車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他立體物並擷取，用於障礙物之自動避開。例如，微電腦12051可將車輛12100周邊之障礙物辨識為車輛12100之駕駛員可視認之障礙物與難以視認之障礙物。且，微電腦12051判斷顯示與各障礙物碰撞之危險度之碰撞危險性，碰撞危險性為設定值以上，有可能碰撞之狀況時，經由聲頻揚聲器12061或顯示部12062對駕駛員輸出警報，或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或避開轉向，藉此可進行用以避免碰撞之駕駛支援。
攝像部12101至12104之至少一者亦可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判斷攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在行人而辨識行人。該行人之辨識係根據例如擷取作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像之特徵點之順序、及對顯示物體輪廓之一連串特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為行人之順序進行。若微電腦12051判斷攝像部12101至12104之攝像圖像中存在行人且辨識為行人，則聲音圖像輸出部12052以對該經辨識出之行人重疊顯示用以強調之方形輪廓線之方式，控制顯示部12062。又，聲音圖像輸出部12052亦可以將顯示行人之圖標等顯示於期望之位置之方式控制顯示部12062。
以上，對可應用本揭示之技術的車輛控制系統之一例進行說明。本揭示之技術於以上說明之構成中，例如可應用於攝像部12031等。具體而言，圖11之透過光量檢測電路1可應用於攝像部12031。藉由將本揭示之技術應用於攝像部12031，而抑制太陽黑點之產生，藉此可獲得更易觀察之攝影圖像，因而可減輕駕駛員之疲勞。
[12.對電子機器之應用例] 上述之透過光量檢測電路1、1a可應用於例如數位靜態相機或數位攝影機等攝像裝置、具備攝像功能之行動電話、或具備攝像功能之其他機器等各種電子機器。
圖21係顯示作為應用本揭示之透過光量檢測電路1、1a之電子機器之攝像裝置之構成例之方塊圖。
圖21所示之攝像裝置201構成為具備光學系統202、快門裝置203、固態攝像元件204、控制電路205、信號處理電路206、監視器207、及記憶體208，且可拍攝靜態圖像及動態圖像。
光學系統202構成為具有1片或複數片透鏡，且將來自被攝體之光(入射光)導向固態攝像元件204，使其成像於固態攝像元件204之受光面。
快門裝置203係配置於光學系統202及固態攝像元件204之間，根據控制電路205之控制，控制向固態攝像元件204之光照射期間及遮光期間。
固態攝像元件204由包含上述之透過光量檢測電路1、1a之封裝而構成。固態攝像元件204根據經由光學系統202及快門裝置203成像於受光面之光，於一定期間，累積信號電荷。將累積於固態攝像元件204之信號電荷根據自控制電路205供給之驅動信號(時序信號)而傳送。
控制電路205輸出控制固態攝像元件204之傳送動作、及快門裝置203之快門動作之驅動信號，而驅動固態攝像元件204及快門裝置203。
信號處理電路206對自固態攝像元件204輸出之信號電荷實施各種信號處理。將藉由信號處理電路206實施信號處理而獲得之圖像(圖像資料)供給至監視器207予以顯示，或供給至記憶體208予以記憶(記錄)。
於如此構成之攝像裝置201中，亦藉由於上述之固態攝像元件204設置透過光量檢測電路1、1a，可不使電路規模增大，高精度地檢測透過光量。
[13.效果] 透過光量檢測電路1、1a具備MOS電晶體Mn1、Mp1、及高阻抗元件即電容器Ca、Cb。MOS電晶體Mn1、Mp1係源極連接於影像感測器之垂直信號線VSL。高阻抗元件即電容器Ca、Cb連接於MOS電晶體Mn1、Mp1之汲極。透過光量檢測電路1、1a根據由MOS電晶體Mn1、Mp1之閘極電位即閾值電壓Vth1定義之電位檢測垂直信號線VSL之電位變動，並將MOS電晶體Mn1、Mp1之汲極與高阻抗元件之接點之電位作為顯示透過光量之檢測結果之信號輸出。藉此，透過光量檢測電路1、1a可確保較廣之D範圍且不使電路規模增大，並檢測影像感測器100之透過光量。
高阻抗元件為電容器Ca、Cb。藉此，透過光量檢測電路1、1a藉由簡易之構成，可確保較廣之D範圍且檢測影像感測器100之透過光量之受光。
高阻抗元件為電阻。藉此，透過光量檢測電路1、1a藉由簡易之構成，可確保較廣之D範圍且檢測影像感測器100之透過光量之受光。
影像感測器100之攝像元件為將入射光轉換為電子之電子感測器。MOS電晶體為NMOS電晶體Mn1。藉此，透過光量檢測電路1可檢測電子感測器之透過光量之受光。
影像感測器100之攝像元件為將入射光轉換為電洞之霍爾感測器。MOS電晶體為PMOS電晶體Mp1。藉此，透過光量檢測電路1a可檢測霍爾感測器之透過光量之受光。
透過光量檢測電路1、1a向被輸入比較垂直信號線VSL之電位與特定之參照信號即Ramp波之比較器22之輸出信號的計數器23，輸出顯示透過光量之檢測結果之信號。計數器23於自透過光量檢測電路1、1a被輸入顯示接收透過光量之光之信號的情形時，停止計數。藉此，影像感測器100可防止太陽黑點之產生。
透過光量檢測電路1、1a向比較垂直信號線VSL之電位與特定之參照信號即Ramp波之比較器22，輸出顯示透過光量之檢測結果之信號。比較器22於自透過光量檢測電路1、1a被輸入顯示接收透過光量之光之信號的情形時，停止垂直信號線VSL之電位與Ramp波之比較。藉此，影像感測器100可防止太陽黑點之產生。
透過光量檢測電路1、1a於透過光量之情形，取代垂直信號線VSL之電位，向比較器輸出虛設之電位信號。例如，透過光量檢測電路1、1a於檢測到透過光量之受光時，向比較器22之+端子，取代垂直信號線VSL之電位，輸出與接收光電轉換所產生之電荷e- 未超過Qs之程度之高亮度光之情形相當之虛設電位信號。藉此，影像感測器100可防止太陽黑點之產生。
又，受光元件110具有元件基板30、及讀取電路基板40。元件基板30設置影像感測器之光電轉換部。讀取電路基板40具有透過光量檢測電路1、1a。透過光量檢測電路1、1a具備MOS電晶體Mn1、Mp1、及高阻抗元件即電容器Ca、Cb。MOS電晶體Mn1、Mp1係源極連接於影像感測器之垂直信號線VSL。高阻抗元件即電容器Ca、Cb連接於MOS電晶體Mn1、Mp1之汲極。藉此，透過光量檢測電路1、1a可確保較廣之D範圍且不使電路規模增大，並檢測影像感測器100之透過光量。
另，本說明書所記載之效果僅為例示，並非限定者，又，可有其他效果。
另，本技術亦可採取如以下般之構成。 (1) 一種透過光量檢測電路，其具備： MOS(Metal Oxide Semiconductor)電晶體，其源極連接於影像感測器之垂直信號線；及 高阻抗元件，其連接於上述MOS電晶體之汲極；且 根據由上述MOS電晶體之閘極電位定義之電位檢測上述垂直信號線之電位變動，並將上述MOS電晶體之汲極與上述高阻抗元件之接點之電位作為顯示透過光量之檢測結果之信號而輸出。 (2) 如上述(1)之透過光量檢測電路，其中 上述高阻抗元件為電容器。 (3) 如上述(1)之透過光量檢測電路，其中 上述高阻抗元件為電阻。 (4) 如上述(1)至(3)中任一項之透過光量檢測電路，其中 上述影像感測器之攝像元件為將入射光轉換為電子之電子感測器； 上述MOS電晶體為N通道MOS電晶體。 (5) 如上述(1)至(3)中任一項之透過光量檢測電路，其中 上述影像感測器之攝像元件為將入射光轉換為電洞之霍爾感測器； 上述MOS電晶體為P通道MOS電晶體。 (6) 如上述(1)至(5)中任一項之透過光量檢測電路，其中 向被輸入比較上述垂直信號線之電位與特定之參照信號之比較器之輸出信號的計數器，輸出顯示透過光量之檢測結果之信號。 (7) 如上述(1)至(5)中任一項之透過光量檢測電路，其中 向比較上述垂直信號線之電位與特定之參照信號之比較器，輸出顯示透過光量之檢測結果之信號。 (8) 如上述(7)之透過光量檢測電路，其中 於透過光量之情形，取代上述垂直信號線之電位，向上述比較器輸出虛設之電位信號。 (9) 一種受光元件，其具有： 元件基板，其設置光電轉換部；及 電路基板；且 上述電路基板具有： MOS(Metal Oxide Semiconductor)電晶體，其源極連接於上述光電轉換部之垂直信號線；及 透過光量檢測電路，其具備連接於上述MOS電晶體之汲極之高阻抗元件。 (10) 如上述(9)之受光元件，其中 上述電路基板具有： 傳送電晶體，其源極連接於上述光電轉換部； 重設電晶體，其源極連接於上述傳送電晶體之汲極；及 放大電晶體，其閘極連接於上述傳送電晶體之汲極。 (11) 如上述(10)之受光元件，其中具有： 選擇電晶體，其汲極連接於上述放大電晶體之源極。 (12) 如上述(11)之受光元件，其中 於上述選擇電晶體之源極連接上述垂直信號線。 (13) 如上述(12)之受光元件，其中 上述選擇電晶體之源極與上述MOS電晶體之源極電性連接。 (14) 如上述(9)至(13)中任一項之受光元件，其中具有： 比較器，其連接於上述透過光量檢測電路。 (15) 如上述(14)之受光元件，其中具有： 計數器，其連接於上述比較器。 (16) 一種電子機器，其具有： 光學系統； 光電轉換部，其將經由上述光學系統入射之光進行光電轉換； 信號處理電路，其將由上述光電轉換部光電轉換之信號電荷進行信號處理；及 透過光量檢測電路，其具備：MOS(Metal Oxide Semiconductor)電晶體，其源極連接於上述光電轉換部之垂直信號線；及高阻抗元件，其連接於上述MOS電晶體之汲極。
1:透過光量檢測電路 1a:透過光量檢測電路 10:像素部 10S:半導體層 10W:配線層 11:AD轉換電路 12:攝像部 15:第2電極 15B:導電膜 16:鈍化膜 16H:開口 17:絕緣膜 18:嵌入層 19A:層間絕緣膜 19B:層間絕緣膜 19E:接點電極 19ED:虛設電極 20W:配線層 21:DAC 22:比較器 22C:多層配線層 22CB:配線 22ED:虛設電極 23:計數器 24:PLL 25:電流源 30:元件基板 31:第1電極 32:第1接點層 32A:擴散區域 33:光電轉換層 34:第2接點層 35:半導體基板 40:讀取電路基板 41:N型半導體薄膜 42:P型層 43:N型層 44:N型層 45:防反射膜 46:彩色濾光片 47:晶載透鏡 51:鈍化層 52:絕緣層 53A:連接電極 53B:連接電極 54:凸塊電極 60:半導體基板 100:影像感測器 101:箝位電路 102:檢測電路 110:受光元件 201:攝像裝置 202:光學系統 203:快門裝置 204:固態攝像元件 205:控制電路 206:信號處理電路 207:監視器 208:記憶體 11000:內視鏡手術系統 11100:內視鏡 11101:鏡筒 11102:相機頭 11110:手術器械 11111:氣腹管 11112:能量處置器具 11120:支持臂裝置 11131:施術者 11132:患者 11133:病床 11200:台車 11201:相機控制單元 11202:顯示裝置 11203:光源裝置 11204:輸入裝置 11205:處置器具控制裝置 11206:氣腹裝置 11207:記錄器 11208:印表機 11400:傳輸纜線 11401:透鏡單元 11402:攝像部 11403:驅動部 11404:通信部 11405:相機頭控制部 11411:通信部 11412:圖像處理部 11413:控制部 12000:車輛控制系統 12001:通信網路 12010:驅動系統控制單元 12020:車體系統控制單元 12030:車外資訊檢測單元 12031:攝像部 12040:車內資訊檢測單元 12041:駕駛者狀態檢測部 12050:整合控制單元 12051:微電腦 12052:聲音圖像輸出部 12053:車載網路I/F 12061:聲頻揚聲器 12062:顯示部 12063:儀表板 12100:車輛 12101～12105:攝像部 12111～12114:攝像範圍 AMP:放大電晶體 AZ:自動歸零 AZSW:自動歸零開關 B:接著層 C1:第1電容器 C2:第2電容器 Ca:電容器 Cb:電容器 e-:電荷 FD:浮動擴散部 H1:孔 H2:孔 HSL:水平信號線 I1:電流 I2:電流 I3:電流 ML:金屬遮光膜 MN1:第1電晶體 Mn1:NMOS電晶體 MN2:第2電晶體 MN3:NMOS電晶體 MN4:NMOS電晶體 MP1:第3電晶體 Mp1:PMOS電晶體 MP2:第4電晶體 MP3:PMOS電晶體 P1:像素 PD:光電二極體 Qfd:浮動擴散部之最大電荷量 Qs:光電二極體之最大電荷量 R1:元件區域 R1B:OPB區域 R2:周邊區域 RST:重設電晶體 SEL:選擇電晶體 S1:光入射面 S2:接合面 SL:光 SW:開關 SW1:開關 TG:傳送電晶體 Va:電壓 VCO:比較器之輸出值 VDD:電源電壓 Vfd:浮動擴散部之電位 VSL:垂直信號線 Vth1:閾值電壓 Vth3:閾值電壓 XSUNEN:閘極電壓
圖1係顯示本揭示之影像感測器之構成之一例之說明圖。 圖2係顯示本揭示之攝像部之電路構成之一例之說明圖。 圖3係本揭示之AD轉換電路之動作說明圖。 圖4係顯示本揭示之比較器之電路構成之一例之說明圖。 圖5係本揭示之像素部之透過光量受光時之狀態之說明圖。 圖6係本揭示之課題之VSL波形之說明圖。 圖7係顯示本揭示之對比例之太陽黑點對策電路之一例之圖。 圖8係顯示本揭示之對比例之太陽黑點對策電路之動作時序與輸出波形之說明圖。 圖9係顯示使本揭示之對比例之箝位電路動作時之電流與VSL波形之變化之說明圖。 圖10係顯示本揭示之對比例之太陽黑點對策電路之另一例之圖。 圖11係顯示本揭示之透過光量檢測電路之一例之圖。 圖12係顯示使本揭示之透過光量檢測電路動作時之電流與VSL波形之變化之說明圖。 圖13係顯示檢測本揭示之霍爾感測器之透過光量之受光之透過光量檢測電路之一例之圖。 圖14係表示應用本揭示之透過光量檢測電路之受光元件之概略構成之俯視模式圖。 圖15係表示沿圖14之B-B’線之剖面構成之模式圖。 圖16係顯示應用本揭示之透過光量檢測電路之像素構造之剖視圖。 圖17係顯示內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。 圖18係顯示相機頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。 圖19係顯示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。 圖20係顯示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例之說明圖。 圖21係顯示作為應用本揭示之技術之電子機器之攝像裝置之構成例之方塊圖。
10:像素部
11:AD轉換電路
12:攝像部
22:比較器
100:影像感測器
AMP:放大電晶體
HSL:水平信號線
SEL:選擇電晶體
SW:開關
VSL:垂直信號線

Claims (16)

  1. 一種透過光量檢測電路，其具備： MOS(Metal Oxide Semiconductor)電晶體，其源極連接於影像感測器之垂直信號線；及 高阻抗元件，其連接於上述MOS電晶體之汲極；且 根據由上述MOS電晶體之閘極電位定義之電位檢測上述垂直信號線之電位變動，並將上述MOS電晶體之汲極與上述高阻抗元件之接點之電位作為顯示透過光量之檢測結果之信號而輸出。
  2. 如請求項1之透過光量檢測電路，其中 上述高阻抗元件為電容器。
  3. 如請求項1之透過光量檢測電路，其中 上述高阻抗元件為電阻。
  4. 如請求項1之透過光量檢測電路，其中 上述影像感測器之攝像元件為將入射光轉換為電子之電子感測器； 上述MOS電晶體為N通道MOS電晶體。
  5. 如請求項1之透過光量檢測電路，其中 上述影像感測器之攝像元件為將入射光轉換為電洞之霍爾感測器； 上述MOS電晶體為P通道MOS電晶體。
  6. 如請求項1之透過光量檢測電路，其中 向被輸入比較上述垂直信號線之電位與特定之參照信號之比較器之輸出信號的計數器，輸出顯示透過光量之檢測結果之信號。
  7. 如請求項1之透過光量檢測電路，其中 向比較上述垂直信號線之電位與特定之參照信號之比較器，輸出顯示透過光量之檢測結果之信號。
  8. 如請求項7之透過光量檢測電路，其中 於透過光量之情形，取代上述垂直信號線之電位，向上述比較器輸出虛設之電位信號。
  9. 一種受光元件，其具有： 元件基板，其設置光電轉換部；及 電路基板；且 上述電路基板具有： MOS(Metal Oxide Semiconductor)電晶體，其源極連接於上述光電轉換部之垂直信號線；及 透過光量檢測電路，其具備連接於上述MOS電晶體之汲極之高阻抗元件。
  10. 如請求項9之受光元件，其中 上述電路基板具有： 傳送電晶體，其源極連接於上述光電轉換部； 重設電晶體，其源極連接於上述傳送電晶體之汲極；及 放大電晶體，其閘極連接於上述傳送電晶體之汲極。
  11. 如請求項10之受光元件，其中具有： 選擇電晶體，其汲極連接於上述放大電晶體之源極。
  12. 如請求項11之受光元件，其中 於上述選擇電晶體之源極連接上述垂直信號線。
  13. 如請求項12之受光元件，其中 上述選擇電晶體之源極與上述MOS電晶體之源極電性連接。
  14. 如請求項9之受光元件，其中具有： 比較器，其連接於上述透過光量檢測電路。
  15. 如請求項14之受光元件，其中具有： 計數器，其連接於上述比較器。
  16. 一種電子機器，其具有： 光學系統； 光電轉換部，其將經由上述光學系統入射之光進行光電轉換； 信號處理電路，其將由上述光電轉換部光電轉換之信號電荷進行信號處理；及 透過光量檢測電路，其具備：MOS(Metal Oxide Semiconductor)電晶體，其源極連接於上述光電轉換部之垂直信號線；及高阻抗元件，其連接於上述MOS電晶體之汲極。
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