TWI672045B

TWI672045B - 攝像裝置、監視裝置、以及電子裝置

Info

Publication number: TWI672045B
Application number: TW104123779A
Authority: TW
Inventors: 王丸拓郎
Original assignee: 日商半導體能源研究所股份有限公司
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2019-09-11
Also published as: TW201607321A; US20160037106A1; TW202213980A; JP2019216426A; JP2021184476A; KR20220127215A; TWI714134B; TWI766782B; JP6555956B2; KR20160016638A; TWI736489B; TW202126029A; TW202005360A; US10021329B2; JP2016054478A

Abstract

一種攝像裝置，包括：像素；數位電路；以及類比處理電路，其中像素具有輸出差異資料的功能，類比處理電路包括恆流電路、電流比較電路以及控制電路，恆流電路具有根據第一控制信號生成對應於差異資料的第一電流的功能，電流比較電路具有根據差異資料的變化供應流過恆流電路的第二電流的功能，電流比較電路具有根據是否將第二電流供應到恆流電路使判定信號有效的功能，控制電路具有伴隨判定信號成為有效值停止恆流電路及電流比較電路的工作的功能，並且數位電路具有伴隨判定信號成為有效值開始工作的功能。

Description

攝像裝置、監視裝置、以及電子裝置

本發明的一個實施方式係關於一種攝像裝置、監視裝置以及電子裝置。

注意，本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。本說明書等所公開的發明的技術領域係關於一種物體、方法或製造方法。另外，本發明的一個實施方式係關於一種製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或組合物(composition of matter)。由此，更明確而言，作為本說明書所公開的本發明的一個實施方式的技術領域的一個例子可以舉出半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、攝像裝置、記憶體裝置、這些裝置的驅動方法或這些裝置的製造方法。

攝像裝置一般組裝在行動電話中，並得到普及(例如，參照專利文獻1)。尤其是，CMOS影像感測器與CCD影像感測器相比具有廉價、高解析度、低功耗等特徵，攝像裝置的大部分使用CMOS影像感測器構成。

[專利文獻1]美國專利第7046282號公報

在將CMOS影像感測器應用於防犯相機時，可以是在發現侵入者時發出警報的系統。明確而言，可以是如下結構：進行一種影像處理，其中比較CMOS影像感測器所拍攝的監視區內沒有侵入者的狀態下的攝像資料與當前攝像資料，在有差異的情況下產生判定信號。

在進行上述影像處理的情況下，首先讀出CMOS影像感測器的各像素的資料，藉由A/D(類比/數位)轉換將其轉換為數位資料。接著，將該數位資料提取到電腦中，在電腦上執行影像處理程式。因此，為了生成上述判定信號，由於對從CMOS影像感測器讀出的資料進行A/D轉換，傳輸資料以將大量數位資料提取到電腦中，將該數位資料容納在電腦內的記憶體裝置中，讀出該數位資料，執行影像處理程式等而使用龐大的電力。

為了進一步減少整個攝像裝置的耗電量，減少數位處理的耗電量是很重要的。再者，減少用來控制數字處理的類比處理的耗電量是很重要的。

鑒於上述問題，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的攝像裝置、新穎的顯示裝置、新穎的電子裝置等。或者，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種能夠實現耗電量的減少的具有新穎結構的攝像裝置等。

注意，本發明的一個實施方式的目的不侷限於上述目的。上述目的並不妨礙其他目的的存在。另外，其他目的是上面沒有提到而將在下面的記載中進行說明的目的。所屬技術領域的普通技術人員可以從說明書或圖式等的記載中導出並適當抽出該上面沒有提到的目的。另外，本發明的一個實施方式實現上述目的及/或其他目的中的至少一個目的。

本發明的一個實施方式是一種攝像裝置，包括：像素；數位電路；以及類比處理電路，其中，像素具有輸出差異資料的功能，類比處理電路包括恆流電路、電流比較電路以及控制電路，恆流電路具有根據第一控制信號生成對應於差異資料的第一電流的功能，電流比較電路具有根據差異資料的變化供應流過恆流電路的第二電流的功能，電流比較電路具有根據是否將第二電流供應到恆流電路使判定信號成為有效值的功能，控制電路具有伴隨判定信號成為有效值停止恆流電路及電流比較電路的功能的功能，並且，數位電路具有伴隨判定信號成為有效值開始工作的功能。

本發明的一個實施方式是一種攝像裝置，包括：像素；數位電路；以及類比處理電路，其中，像素具有輸出差異資料的功能，類比處理電路包括恆流電路、電流比較電路以及控制電路，恆流電路具有根據第一控制信號生成對應於差異資料的第一電流的功能，電流比較電路具有根據差異資料的變化供應流過恆流電路的第二電流的功能，電流比較電路包括比較器、放大電路、電晶體以及閂鎖電路，比較器具有藉由被施加偏置電壓生成用來輸入/輸出第二電流的輸出信號的功能，放大電路具有放大輸出信號的功能，電晶體被設置在比較器與放大電路之間，電晶體具有導通狀態被第二控制信號控制的功能，閂鎖電路具有鎖存被放大了的輸出信號的功能，閂鎖電路具有使判定信號成為有效值的功能，控制電路具有伴隨判定信號成為有效值停止偏置電壓的輸出，轉換第一控制信號的輸出以不使第一電流流過恆流電路，轉換第二控制信號的輸出以使電晶體成為非導通狀態的功能，並且，數位電路具有伴隨判定信號成為有效值開始工作的功能。

在本發明的一個實施方式的攝像裝置中，較佳為閂鎖電路被重設信號初始化。

在本發明的一個實施方式的攝像裝置中，較佳為電晶體在通道形成區中包含氧化物半導體。

注意，在以下所示的實施方式的說明及圖式中記載有本發明的其他實施方式。

根據本發明的一個實施方式，可以提供一種新穎的攝像裝置、新穎的顯示裝置、新穎的電子裝置等。或者，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種能夠實現耗電量的減少的具有新穎結構的攝像裝置等。

注意，本發明的一個實施方式的效果不侷限於上述效果。上述效果並不妨礙其他效果的存在。另外，其他效果是上面沒有提到而將在下面的記載中進行說明的效果。所屬技術領域的普通技術人員可以從說明書或圖式等的記載中導出並適當抽出該上面沒有提到的效果。另外，本發明的一個實施方式實現上述記載及/或其他效果中的至少一個效果。因此，本發明的一個實施方式有時根據情況而不具有上述效果。

T01‧‧‧時刻

T1‧‧‧時刻

T02‧‧‧時刻

T2‧‧‧時刻

T03‧‧‧時刻

T3‧‧‧時刻

T04‧‧‧時刻

T4‧‧‧時刻

T05‧‧‧時刻

T5‧‧‧時刻

T06‧‧‧時刻

T6‧‧‧時刻

T10‧‧‧時刻

T11‧‧‧時刻

T12‧‧‧時刻

T13‧‧‧時刻

T14‧‧‧時刻

T15‧‧‧時刻

T21‧‧‧時刻

T24‧‧‧時刻

T25‧‧‧時刻

T31‧‧‧時刻

T32‧‧‧時刻

T33‧‧‧時刻

T34‧‧‧時刻

T35‧‧‧時刻

T41‧‧‧時刻

T42‧‧‧時刻

T43‧‧‧時刻

T44‧‧‧時刻

T45‧‧‧時刻

T51‧‧‧時刻

T52‧‧‧時刻

T53‧‧‧時刻

T54‧‧‧時刻

T55‧‧‧時刻

X1-X2‧‧‧雙點劃線

X3-X4‧‧‧雙點劃線

Y1-Y2‧‧‧雙點劃線

Y3-Y4‧‧‧雙點劃線

OUTM‧‧‧端子

OUTP‧‧‧端子

10‧‧‧攝像裝置

40‧‧‧矽襯底

51‧‧‧Si晶體管

52‧‧‧OS晶體管

53‧‧‧OS晶體管

60‧‧‧光電二極體

61‧‧‧陽極

63‧‧‧低電阻區域

70‧‧‧接觸插頭

71‧‧‧佈線層

72‧‧‧佈線層

73‧‧‧佈線層

80‧‧‧絕緣層

91a‧‧‧電路

91b‧‧‧電路

91c‧‧‧電路

100‧‧‧像素部

101‧‧‧類比處理電路

102‧‧‧A/D轉換電路

103‧‧‧列驅動器

104‧‧‧行驅動器

105‧‧‧像素

111‧‧‧恆流電路

112‧‧‧電流比較電路

113‧‧‧控制電路

114‧‧‧恆流源

200‧‧‧攝影機

211‧‧‧記憶體裝置

212‧‧‧顯示裝置

213‧‧‧警報裝置

220‧‧‧攝像裝置

301‧‧‧電晶體

302‧‧‧電晶體

303‧‧‧電晶體

304‧‧‧電晶體

305‧‧‧電晶體

306‧‧‧電晶體

307‧‧‧電容元件

310‧‧‧恆流源

311‧‧‧電晶體

312‧‧‧電晶體

313‧‧‧電晶體

315‧‧‧電晶體

401‧‧‧比較器

402‧‧‧比較器

403‧‧‧電晶體

404‧‧‧電晶體

405‧‧‧電晶體

406‧‧‧晶體管

407‧‧‧晶體管

408‧‧‧晶體管

409‧‧‧電晶體

410‧‧‧電晶體

412‧‧‧電晶體

413‧‧‧電晶體

414‧‧‧閂鎖電路

501‧‧‧反相器

502‧‧‧NAND

503‧‧‧NAND

504‧‧‧NAND

511‧‧‧晶體管

514‧‧‧晶體管

517‧‧‧晶體管

601‧‧‧NAND

603‧‧‧NAND

604‧‧‧反相器

605‧‧‧反相器

606‧‧‧反相器

607‧‧‧反相器

608‧‧‧反相器

609‧‧‧位準轉移器

610‧‧‧晶體管

611‧‧‧晶體管

701‧‧‧晶體管

706‧‧‧晶體管

707‧‧‧晶體管

712‧‧‧晶體管

811‧‧‧晶體管

811A‧‧‧晶體管

811B‧‧‧晶體管

811C‧‧‧晶體管

812‧‧‧電晶體

813‧‧‧電晶體

814‧‧‧電晶體

815‧‧‧電晶體

821‧‧‧電容元件

822‧‧‧電容元件

823‧‧‧光電二極體

823A‧‧‧光電二極體

823B‧‧‧光電二極體

823C‧‧‧光電二極體

901‧‧‧外殼

902‧‧‧外殼

903‧‧‧顯示部

904‧‧‧顯示部

905‧‧‧麥克風

906‧‧‧揚聲器

907‧‧‧操作鍵

908‧‧‧觸控筆

909‧‧‧攝像頭

911‧‧‧外殼

912‧‧‧顯示部

919‧‧‧攝像頭

921‧‧‧外殼

922‧‧‧快門按鈕

923‧‧‧麥克風

925‧‧‧透鏡

927‧‧‧發光部

931‧‧‧外殼

932‧‧‧顯示部

933‧‧‧腕帶

939‧‧‧攝像頭

941‧‧‧外殼

942‧‧‧外殼

943‧‧‧顯示部

944‧‧‧操作鍵

945‧‧‧透鏡

946‧‧‧連接部

951‧‧‧外殼

952‧‧‧顯示部

954‧‧‧揚聲器

955‧‧‧按鈕

956‧‧‧輸入/輸出端子

957‧‧‧麥克風

959‧‧‧攝像頭

1100‧‧‧層

1200‧‧‧層

1300‧‧‧層

1400‧‧‧層

1500‧‧‧絕緣層

1510‧‧‧遮光層

1520‧‧‧有機樹脂層

1530a‧‧‧濾色片

1530b‧‧‧濾色片

1530c‧‧‧濾色片

1540‧‧‧微透鏡陣列

1550‧‧‧光學轉換層

1600‧‧‧支撐基板

在圖式中：圖1是用來說明本發明的一個實施方式的方塊圖；圖2是用來說明本發明的一個實施方式的流程圖；圖3是用來說明本發明的一個實施方式的方塊圖；圖4是用來說明本發明的一個實施方式的電路圖；圖5是用來說明本發明的一個實施方式的電路圖；圖6A和圖6B是用來說明本發明的一個實施方式的電路圖；圖7是用來說明本發明的一個實施方式的電路圖；圖8是用來說明本發明的一個實施方式的電路圖；圖9是用來說明本發明的一個實施方式的時序圖；圖10是用來說明本發明的一個實施方式的時序圖；圖11是用來說明本發明的一個實施方式的方塊圖；圖12是用來說明本發明的一個實施方式的電路圖；圖13A和圖13B是用來說明本發明的一個實施方式的電路圖及時序圖；圖14是用來說明本發明的一個實施方式的時序圖；圖15A和圖15B是用來說明本發明的一個實施方式的電路圖；圖16A和圖16B是用來說明本發明的一個實施方式的電路圖；圖17是用來說明本發明的一個實施方式的電路圖；圖18A和圖18B是用來說明本發明的一個實施方式的電路圖；圖19是用來說明本發明的一個實施方式的電路圖；圖20A至圖20C是用來說明本發明的一個實施方式的電路圖及示意圖；圖21A和圖21B是用來說明本發明的一個實施方式的剖面圖；圖22A1-A3和圖22B1-B3是用來說明本發明的一個實施方式的示意圖；圖23A和圖23B是用來說明本發明的一個實施方式的剖面圖；圖24是示出攝像裝置的一個結構例子的方塊圖；圖25A至25F是示出使用攝像裝置的電子裝置的圖；圖26A和圖26B是所製造的攝像裝置的照片圖；圖27是所製造的攝像裝置的方塊圖及說明工作狀態的圖；圖28A和圖28B是所製造的攝像裝置的電路圖及時序圖；圖29是所製造的攝像裝置的電路圖；圖30是用來說明所製造的攝像裝置的工作的時序圖；圖31是示出所製造的攝像裝置的拍攝照片的圖；圖32是示出所製造的攝像裝置的拍攝照片和工作時的信號波形的圖。

下面，參照圖式說明實施方式。注意，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實，就是實施方式可以以多個不同形式來實施，其方式和詳細內容可以被變換為各種各樣的形式而不脫離精神及其範圍。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內容中。

另外，在圖式中，為便於清楚地說明有時對大小、層的厚度或區域進行誇張的描述。因此，本發明並不一定限定於上述尺寸。另外，在圖式中，示意性地示出理想的例子，而不侷限於圖式所示的形狀或數值等。例如，可以包括因雜波或定時偏差等所引起的信號、電壓或電流的不均勻等。

另外，在本說明書等中，電晶體是指至少包括閘極、汲極以及源極的三個端子的元件。在汲極(汲極端子、汲極區或汲極電極)與源極(源極端子、源極區或源極電極)之間具有通道區，並且電流能夠流過汲極、通道區以及源極。

在此，因為源極和汲極根據電晶體的結構或工作條件等而更換，因此很難限定哪個是源極哪個是汲極。因此，有時將被用作源極的部分或被用作汲極的部分不稱為源極或汲極，而將源極和汲極中的一個稱為第一電極並將源極和汲極中的另一個稱為第二電極。

注意，本說明書所使用的“第一”、“第二”、“第三”等序數詞是為了避免結構要素的混同而附上的，而不是為了在數目方面上進行限定而附上的。

注意，在本說明書中，“使A與B連接”的描述除了包括使A與B直接連接的情況以外，還包括使A與B電連接的情況。在此，“使A與B電連接”的描述是指當在A與B之間存在具有某種電作用的物件時，能夠進行A和B的電信號的授受的情況。

注意，例如，在電晶體的源極(或第一端子等)藉由Z1(或沒有藉由Z1)與X電連接，電晶體的汲極(或第二端子等)藉由Z2(或沒有藉由Z2)與Y電連接的情況下以及在電晶體的源極(或第一端子等)與Z1的一部分直接連接，Z1的另一部分與X直接連接，電晶體的汲極(或第二端子等)與Z2的一部分直接連接，Z2的另一部分與Y直接連接的情況下，可以表示為如下。

例如，可以表示為“X、Y、電晶體的源極 (或第一端子等)與電晶體的汲極(或第二端子等)互相電連接，X、電晶體的源極(或第一端子等)、電晶體的汲極(或第二端子等)與Y依次電連接”。或者，可以表示為“電晶體的源極(或第一端子等)與X電連接，電晶體的汲極(或第二端子等)與Y電連接，X、電晶體的源極(或第一端子等)、電晶體的汲極(或第二端子等)與Y依次電連接”。或者，可以表示為“X藉由電晶體的源極(或第一端子等)及汲極(或第二端子等)與Y電連接，X、電晶體的源極(或第一端子等)、電晶體的汲極(或第二端子等)、Y依次設置為相互連接”。藉由使用與這種例子相同的表示方法規定電路結構中的連接順序，可以區別電晶體的源極(或第一端子等)與汲極(或第二端子等)而決定技術範圍。

另外，作為其他表示方法，例如可以表示為“電晶體的源極(或第一端子等)至少經過第一連接路徑與X電連接，所述第一連接路徑不具有第二連接路徑，所述第二連接路徑是電晶體的源極(或第一端子等)與電晶體的汲極(或第二端子等)之間的路徑，所述第一連接路徑是經過Z1的路徑，電晶體的汲極(或第二端子等)至少經過第三連接路徑與Y電連接，所述第三連接路徑不具有所述第二連接路徑，所述第三連接路徑是經過Z2的路徑”。或者，也可以表示為“電晶體的源極(或第一端子等)至少經過第一連接路徑，藉由Z1與X電連接，所述第一連接路徑不具有第二連接路徑，所述第二連接路徑具有經過電晶體的連接路徑，電晶體的汲極(或第二端子等)至少經過第三連接路徑，藉由Z2與Y電連接，所述第三連接路徑不具有所述第二連接路徑”。或者，也可以表示為“電晶體的源極(或第一端子等)至少經過第一電路徑，藉由Z1與X電連接，所述第一電路徑不具有第二電路徑，所述第二電路徑是從電晶體的源極(或第一端子等)到電晶體的汲極(或第二端子等)的電路徑，電晶體的汲極(或第二端子等)至少經過第三電路徑，藉由Z2與Y電連接，所述第三電路徑不具有第四電路徑，所述第四電路徑是從電晶體的汲極(或第二端子等)到電晶體的源極(或第一端子等)的電路徑”。藉由使用與這種例子同樣的表示方法規定電路結構中的連接路徑，可以區別電晶體的源極(或第一端子等)和汲極(或第二端子等)來決定技術範圍。

注意，這種表示方法只是一個例子而已，不侷限於上述表示方法。在此，X、Y、Z1及Z2為物件(例如，裝置、元件、電路、佈線、電極、端子、導電膜和層等)。

注意，在本說明書中，為了方便起見，使用“上”“下”等的表示配置的詞句以參照圖式說明構成要素的位置關係。另外，構成要素的位置關係根據描述各構成要素的方向適當地改變。因此，不侷限於說明書中所說明的詞句，根據情況可以適當地換詞句。

另外，在本說明書等中，圖式中的方塊圖的各電路方塊的配置是因說明關係而特定位置關係的，雖然示出不同的電路方塊具有不同的功能，但是有時在實際的電路方塊中可以設置為在相同的電路方塊中實現不同的功能。另外，圖式中的各電路方塊的功能是因說明關係而特定功能的，即使示出的是一個電路方塊，但是有時在實際的電路方塊中也可以設置為藉由多個電路方塊進行一個電路方塊所進行的處理。

在本說明書中，“平行”是指兩條直線形成的角度為-10°以上且10°以下的狀態。因此也包括角度為-5°以上且5°以下的情況。另外，“垂直”是指兩條直線形成的角度為80°以上且100°以下的狀態。因此，也包括角度為85°以上且95°以下的狀態。

另外，在本說明書中，六方晶系包括三方晶系和菱方晶系。

另外，根據情況或狀態，可以互相調換“膜”和“層”這兩個詞。例如，有時可以將“導電層”調換為“導電膜”。另外，例如有時可以將“絕緣膜”調換為“絕緣層”。

實施方式1

將參照圖1說明本發明的一個實施方式的攝像裝置的結構。

在本說明書等中，攝像裝置是指具有攝像功能的所有裝置。或者，具有攝像功能的電路或包含該電路的整個系統被稱為攝像裝置。

圖1是示出本發明的一個實施方式的攝像裝置的結構的方塊圖。

在圖1中，攝像裝置10具有像素部100、類比處理電路101、A/D轉換電路102、列驅動器103以及行驅動器104。像素部100具有像素105。類比處理電路101具有恆流電路111、電流比較電路112以及控制電路113。恆流電路111具有對應於各列的像素105的恆流源114。

攝像裝置10根據第一模式和第二模式而工作。

在第一模式中，由行驅動器104依次選擇各行的像素105，並且從所選擇的各行的像素105輸出包含參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異資訊的資料(差異資料)。第一模式有時是指類比工作(Analog Operation)模式。

在第二模式中，由行驅動器104依次選擇各行的像素105，並且從所選擇的各行的像素105輸出攝像資料。第二模式有時是指數字工作(Digital Operation)模式。

像素105具有攝像元件及至少一個或更多的電晶體。像素105具有藉由攝像而獲取攝像資料的功能。另外，像素105具有保持參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異資料的功能。關於具有獲取攝像資料的功能及保持差異資料的功能的像素105的具體電路結構及工作將在後面描述。

另外，有時將像素105所具有的電晶體稱為第一電晶體。作為第一電晶體，較佳為使用關態電流小的電晶體。藉由減小電晶體的關態電流，可以得到善於保持差異資料的像素。另外，作為攝像元件，例如可以使用如光電二極體等利用光伏效應的光電轉換元件或如硒類半導體等利用光導電效應的光電轉換元件。

類比處理電路101是對從各像素105輸出的作為類比資料的攝像資料進行類比資料處理的電路。更明確而言，將從各像素105輸出的差異資料作為類比資料的電流值進行處理。在類比處理電路101中，藉由檢測差異資料的變化，檢測參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異。在檢測出差異資料的變化的情況下使判定信號AOUT成為有效值，而在檢測不出差異資料的變化的情況下使判定信號AOUT成為無效值。

恆流電路111所具有的恆流源114根據控制信號SET流入恆流。當假設根據參考差異資料流過的電流為第一電流時，流過恆流源114的電流預先被設定為與第一電流相等。因為在恆流電路111中伴隨差異資料的變化而發生對應於差異資料的電流的變化，所以產生與第一電流之間的差異。為了消除該差異，使第二電流藉由端子OUTP及OUTM流在恆流電路111與電流比較電路112之間。例如，流過端子OUTP的第二電流是在差異資料變成負值時為了消除流過像素105的電流與第一電流的差異而生成的電流，而流過端子OUTM的第二電流是在差異資料變成正值時為了消除流過像素105的電流與第一電流的差異而生成的電流。恆流電路111的具體電路結構及工作見後面說明。

電流比較電路112具有根據差異資料的變化使第二電流流過端子OUTP、OUTM的功能。作為一個例子，電流比較電路112具有比較器、放大電路、電晶體以及閂鎖電路。比較器能夠根據參考電壓及偏置電壓BIAS的輸入使第二電流流過端子OUTP、OUTM。例如，比較器的輸出信號根據端子OUTP、OUTM的電位的變化而變化。藉由利用該變化，可以使第二電流流過端子OUTP、OUTM。放大電路放大比較器的輸出信號的變化並將其供應到閂鎖電路。閂鎖電路鎖存比較器的輸出信號的變化，亦即伴隨第二電流流過端子OUTP、OUTM而變化的信號來使顯示檢測差異資料的變化的判定信號AOUT成為有效值。在要使判定信號AOUT成為無效值時，只要將重設信號供應到閂鎖電路即可。在比較器與放大電路之間設置電晶體以控制電連接。藉由控制控制信號ENB、ENBB，使電晶體成為導通狀態或非導通狀態。電流比較電路112的具體電路結構及工作見後面說明。

控制電路113具有如下功能：伴隨判定信號 AOUT成為有效值，停止對電流比較電路112輸出偏置電壓BIAS；控制控制信號ENB、ENBB來使比較器與放大電路轉換成非導通狀態；控制控制信號SET以不使第一電流流過恆流電路111。控制電路113的具體電路結構及工作見後面說明。

A/D轉換電路102能夠伴隨判定信號AOUT成為有效值而從第一模式轉至第二模式。在第一模式中，A/D轉換電路102不需要進行A/D轉換等耗電量極大的數位處理，由此可以減少耗電量。在第二模式中，A/D轉換電路102將從各像素105輸出的攝像資料藉由A/D轉換轉換成數位資料，並將各列的數位資料由列驅動器103作為資料DOUT輸出到外部。A/D轉換電路102是進行數位處理的電路，有時被稱為數位電路。

列驅動器103和行驅動器104可以使用各種電路，例如，解碼器或移位暫存器等。

在包括具有上述結構的類比處理電路101的攝像裝置10中，伴隨判定信號AOUT成為有效值，控制電路113可以停止流過恆流電路111及電流比較電路112的電流。再者，伴隨判定信號AOUT成為有效值，攝像裝置10可以從第一模式轉至第二模式。因為在第一模式中只需要進行用來生成判定信號AOUT的類比處理而不需要進行A/D轉換等耗電量極大的數位處理，所以可以減少耗電量。因為在第二模式中可以減小流過類比處理電路101的電流，所以可以減少耗電量。

“使判定信號AOUT成為有效值”是指在根據判定信號AOUT工作的電路為高位準有效(high active)電路的情況下輸出“H”信號的情況。與此相反，“使判定信號AOUT成為無效值”是指在為高位準有效電路的情況下輸出“L”信號的情況。或者，“使判定信號AOUT成為無效值”是指在為低位準有效(low active)電路的情況下輸出“H”信號的情況。當根據判定信號AOUT工作的電路為低位準有效電路時，調換輸出信號的位準(“H”和“L”)即可。在本說明書中，對根據判定信號AOUT工作的A/D轉換電路102為高位準有效電路的情況進行說明。因此，A/D轉換電路102根據作為有效值的“H”信號而工作，並根據作為無效值的“L”信號而不工作。

接著，參照圖2所示的流程圖說明圖1所示的攝像裝置10的工作。在圖2中，以轉至第一模式的狀態為初始狀態進行說明。

首先，使類比處理電路101初始化(步驟 S01)。明確而言，使電流比較電路112所具有的閂鎖電路重設，並使控制信號ENB、ENBB、偏置電壓BIAS以及控制信號SET初始化。借助於該初始化，使第一電流流過恆流電路111，並根據差異資料的變化而發生來自電流比較電路112的第二電流。

接著，進行類比工作(步驟S02)。明確而言，作為類比工作，進行檢測差異資料的變化的工作。該類比工作不需要連續進行，而根據需要定期進行即可。然後，藉由檢測差異資料的變化來判斷是否輸出判定信號AOUT(步驟S03)。在沒有判定信號AOUT的輸出時繼續進行步驟S02，在有判定信號AOUT的輸出時轉至步驟 S04。

接著，停止進行類比工作(步驟S04)。明確而言，伴隨判定信號AOUT成為有效值，轉換控制信號ENB、ENBB、偏置電壓BIAS以及控制信號SET以停止流過恆流電路111及電流比較電路112的電流。

在步驟S05以後轉至第二模式。當在步驟S03 中判定信號AOUT成為有效值時，進行數位工作(步驟S05)。明確而言，將在像素105中得到的攝像資料轉換成數位資料，並將各列的數位資料由列驅動器103作為資料DOUT輸出到外部。然後，判斷是否再次開始類比工作(步驟S06)。在再次開始類比工作時，轉至步驟S01。在步驟S06中，只要在滿足預定的條件時判斷是否再次開始類比工作即可。例如，作為“預定的條件”，可以設定為從數位工作開始起過了一定期間之後等條件。

在如上所述的具有上述結構的攝像裝置10 中，伴隨判定信號AOUT成為有效值，控制電路113能夠停止流過恆流電路111及電流比較電路112的電流。另外，伴隨判定信號AOUT成為有效值，從第一模式轉至第二模式。因為在第一模式中只需要進行用來生成判定信號AOUT的類比處理而不需要進行A/D轉換等耗電量極大的數位處理，所以可以減少耗電量。因為在第二模式中可以減小流過類比處理電路101的電流，所以可以減少耗電量。

本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當地組合而實施。

實施方式2

在本實施方式中，說明構成上述實施方式1所述的類比處理電路的恆流電路、電流比較電路以及控制電路的具體結構例子。在本實施方式中，根據實際設計的結構進行各結構的說明。由此，設置在行方向、列方向上的像素個數、佈線個數、時脈信號等的頻率等用來說明工作的具體數字只是作為一個例子舉出而已。

<類比處理電路的方塊圖>

圖3是示出類比處理電路101及電連接於類比處理電路101的像素部100的像素105的方塊圖。作為一個例子，示出設置240列(僅示出第一列、第二列以及第240列)的像素105的情況。

恆流電路111按每個列設置有恆流源114。第二電流藉由端子OUTP及OUTM流過恆流源114與電流比較電路112之間。從控制電路113輸出控制信號SET。從類比處理電路101的外部供應用來生成恆流的電位AVPO、用來設定恆流的信號ASETC以及用來生成第二電流的信號ASW。

電流比較電路112使第二電流流過恆流源114與電流比較電路112之間的端子OUTP及OUTM。從控制電路113輸出控制信號ENB、ENBB以及偏置電壓BIAS 。電流比較電路112輸出判定信號AOUT。從類比處理電路101的外部供應用於比較器的電源電壓AVDD2/AVSS2、用於放大電路的電源電壓DVDD2/DVSS2、參考電壓VREFP、VREFM(<VREFP)、用於重設的信號ARES。

將判定信號AOUT從電流比較電路112輸入到控制電路113。控制電路113輸出控制信號SET、控制信號ENB、ENBB、偏置電壓BIAS。從類比處理電路101的外部供應用於邏輯電路的電源電壓DVDD2/DVSS2、用來生成偏置電壓的電位VBIAS2、電位AVSS2、用來控制停止類比工作的信號AFBSET、用來控制恆流電路111的信號ASET、用來控制電流比較電路112的信號AENC。

<恆流電路的電路結構例子>

圖4是說明恆流電路111的電路結構例子的圖。對應於像素105的恆流源114具有電晶體301至306及電容元件307。作為一個例子，以電晶體301至306為n通道型電晶體進行說明。

電晶體301的閘極被供應控制信號SET。電晶體302的閘極被供應信號ASW。電晶體303的閘極被供應信號ASETC。關於其他構成恆流電路111的元件的連接狀況，可以參見圖4。

以下說明恆流電路111的工作的一個例子。

將說明用來設定參考電流值的工作。將控制信號SET設定為“H”，將信號ASW設定為“L”，並且將信號ASETC設定為“H”。此時，在任一行中(例如第一行)中，流過各列恆流源114的電流值取決於流過電流時的像素105的差異資料。該電流值有時被稱為參考電流值。

流過電晶體301的電流值與流過電晶體304 的電流值相等。將充電在各列恆流源114中的電容元件307中的電位設定為相當於生成參考電流值所需的閘極電壓的電位。

將說明差異資料不變化時的工作。將控制信號SET設定為“H”，將信號ASW設定為“H”，並且將信號ASETC設定為“L”。此時，相當於任一行中的各像素的差異資料的電流流過電晶體301。這裡，在任一行中的各像素的差異資料不變化時，流過電晶體304的電流值與參考電流值相等。由此，第二電流不從端子OUTP、OUTM流過電晶體305及306。

將說明差異資料變化時的工作。將控制信號 SET設定為“H”，將信號ASW設定為“H”，並且將信號ASETC設定為“L”。此時，相當於任一行中的各像素的差異資料的電流流過電晶體301。這裡，在任一行中的各像素的差異資料變化時，流過電晶體304的電流值與參考電流值不相等。由此，第二電流從端子OUTP、OUTM流過電晶體305及306，上述流過電晶體304的電流值重新成為參考電流值。

將說明停止恆流源114的工作的情況。將控制信號SET設定為“L”，將信號ASW設定為“L”，並且將信號ASETC設定為“L”。此時，可以不使電流流過電晶體301及304，以停止恆流源的功能。

將說明再次開始恆流源114的工作的情況。也可以再次進行用來設定參考電流值的工作。或者，只要電容元件307保持相當於生成參考電流值所需的閘極電壓的電位，就可以將控制信號SET設定為“H”，將信號ASW設定為“H”，並且將信號ASETC設定為“L”來檢測差異資料的變化。

<電流比較電路的電路結構例子>

圖5是說明電流比較電路112的電路結構例子的圖。電流比較電路112具有比較器401及402、電晶體403至413以及閂鎖電路414。作為一個例子，以電晶體403至408為p通道型電晶體，並以電晶體409至413為n通道型電晶體來進行說明。

比較器401及402被施加偏置電壓BIAS。比較器401被施加參考電壓VREFM及端子OUTM的電位。比較器402被施加參考電壓VREFP及端子OUTP的電位。電晶體403的閘極被供應比較器401的輸出信號。比較器401的輸出信號藉由電晶體404被供應到電晶體406的閘極。電晶體409的閘極被供應比較器402的輸出信號。比較器402的輸出信號藉由電晶體410被供應到電晶體413的閘極。流過電晶體413的電流流過電晶體408。由電晶體407及電晶體408形成電流鏡電路。電流流過電晶體407及電晶體408，使得電位DVDD2被施加到閂鎖電路414，由此判定信號AOUT成為有效值。閂鎖電路414被重設信號ARES重設。關於其他構成電流比較電路112的元件的連接狀況，可以參見圖5。

以下說明電流比較電路112的工作的一個例子。

將說明當差異資料變化時為了補充流過恆流源114的電流而使第二電流流過端子OUTM或OUTP時的工作。在電流比較電路112工作的期間中，偏置電壓BIAS被供應，控制信號ENB為“H”，並且控制信號ENBB為“L”。由此，電晶體404及410處於導通狀態，而電晶體405、411以及412處於非導通狀態。

首先，說明像素所保持的差異資料為有限負數而使第二電流流過端子OUTM的情況。

在假設當差異資料為0時流過恆流源114的電流值為I₀的情況下，在差異資料為有限負數時流過像素的電流值為(I₀-△I₁)。為了補充該電流值-△I₁，在電流比較電路112中借助於比較器401及電晶體403的工作生成電流值為△I₁的電流。這裡，在藉由電晶體403流過恆流源114的電流值少於(多於)△I₁時，比較器401的+端子的電位下降(上升)，由此比較器401的輸出下降(上升)。就是說，電晶體403的閘極電壓下降(上升)，由此可以供應更多(少)的電流△I₁。

另外，因為與電晶體403的閘極相等的電位藉由電晶體404被施加到電晶體406，所以相當於電流△I₁的n₁(電晶體406與電晶體403的W/L比)倍的電流n₁．△I₁流過電晶體406。由電晶體406和電晶體412構成的放大電路將鎖存脈衝供應到閂鎖電路414，使得閂鎖電路414所輸出的判定信號AOUT成為“H”。

接著，說明像素所保持的差異資料為有限正數而使第二電流流過端子OUTP的情況。

在假設當差異資料為0時流過恆流源114的電流值為I₀的情況下，在差異資料為有限正數時流過像素的電流值為(I₀+△I₂)。為了減少該電流值+△I₂，在電流比較電路112中借助於比較器402及電晶體409的工作生成電流值為△I₂的電流。這裡，當藉由電晶體409流過恆流源114的電流值少於(多於)△I₂時，比較器402的+端子的電位上升(下降)，由此比較器402的輸出上升(下降)。就是說，電晶體409的閘極電壓上升(下降)，由此可以供應更多(少)的電流△I₂。

另外，因為與電晶體409的閘極相等的電位藉由電晶體410被施加到電晶體413，所以相當於電流△I₂的n₂(電晶體413與電晶體409的W/L比)倍的電流n₂．△I₂流過電晶體413。流過電晶體413的電流還流過電晶體408，並且，相當於電流n₂．△I₂的n₃(電晶體407與電晶體408的W/L比)倍的電流n₃．n₂．△I₂流過電晶體407。由電晶體407和電晶體412構成的放大電路將鎖存脈衝供應到閂鎖電路414，使得閂鎖電路414所輸出的判定信號AOUT成為“H”。

即使各行中的像素的差異資料根據每個列而不同，也如上所述那樣借助於比較器401及402的工作將鎖存脈衝供應到閂鎖電路414，使得閂鎖電路414所輸出的判定信號AOUT成為“H”。

以下說明停止電流比較電路112的工作的情況。停止供應偏置電壓BIAS，將控制信號ENB設定為“L”，並且將控制信號ENBB設定為“H”。此時，不使電流流過電晶體404及410，並且將電晶體406、412以及413的閘極電位設定為不生成電流的電位，由此可以停止電流比較電路112的功能。

以下說明再次開始電流比較電路112的工作的情況。再次開始供應偏置電壓BIAS，將控制信號ENB設定為“H”，並且將控制信號ENBB設定為“L”。由此，電晶體404及410成為導通狀態，而電晶體405、411以及412成為非導通狀態。

作為閂鎖電路414的具體電路結構的一個例子，可以採用圖6A所示的電路結構。圖6A所示的閂鎖電路具有反相器501、NAND502至504。

作為比較器401及402的具體電路結構的一個例子，可以採用圖6B所示的電路結構。圖6B所示的比較器具有電晶體511至517。作為一個例子，電晶體511至513為p通道型電晶體，而電晶體514至517為n 通道型電晶體。另外，INP表示+端子，而INM表示-端子。

<控制電路的電路結構例子>

圖7是說明控制電路113的電路結構的圖。控制電路113具有NAND601至603、反相器604至608、位準轉移器609、電晶體610及611。作為一個例子，以電晶體610為p通道型電晶體，並以電晶體611為n通道型電晶體來進行說明。

NAND601被供應判定信號AOUT及信號 AFBSET。位準轉移器609藉由反相器604被供應NAND601的輸出反轉了的信號。電晶體610及611的閘極被供應位準轉移器609所輸出的信號，由此選擇導通狀態以供應偏置電壓BIAS。NAND602藉由反相器604及605被供應NAND601所輸出的信號及信號ASET，並藉由反相器606輸出信號SET。NAND603藉由反相器607被供應反轉了的信號AENC及NAND601所輸出的信號。 NAND603所輸出的信號成為控制信號ENBB，該控制信號ENBB藉由反相器608成為控制信號ENB。關於其他構成控制電路113的元件的連接狀況，可以參見圖7。

作為位準轉移器609的具體電路結構的一個例子，可以採用圖8所示的電路結構。圖8所示的位準轉移器609具有電晶體701至712。作為一個例子，電晶體701至706為p通道型電晶體，而電晶體707至712為n 通道型電晶體。另外，IN表示輸入端子，而INB表示反轉端子。

以下說明控制電路113的工作的一個例子。

首先，說明用來設定恆流源114中的參考電流值的工作。圖9是此時的各信號的工作的時序圖。將圖9所示的控制電路113的工作分成重設期間T_RES和設定期間T_CONF來進行說明。

在圖9所示的時序圖中，示出被供應到行驅動器的時脈信號RCK1、反轉時脈信號RCKB1、脈衝寬度控制信號RPWC1[1]、脈衝寬度控制信號RPWC1[2]、起動脈衝RSP1、第一行的輸出信號ROUTS1、行選擇順序Row Line、以及最終一行(這裡，第160行)的輸出信號ROUTE1。另外，還示出信號ASET、信號ASW、信號AENC、信號ASETC、信號ARES、判定信號AOUT以及基準時脈CCK。

首先，說明用來使類比處理電路101初始化的重設期間T_RES的工作。在重設期間T_RES中，將信號ARES設定為“H”。將其他信號的信號ASET、信號ASW、信號AENC以及信號ASETC分別設定為“L”、“L”、“H”以及“L”。藉由進行該重設期間T_RES的工作，不管前一期間的狀態如何都可以使判定信號AOUT成為“L”。

接著，說明用來在恆流源114中設定參考電流值的設定期間T_CONF的工作。在設定期間T_CONF中，將信號ASET、信號ASW、信號AENC、信號ASETC以及信號ARES分別設定為“H”、“L”、“H”、“H”以及“L”。藉由進行該設定期間T_CONF的工作，可以使判定信號AOUT根據差異資料的變化從“L”轉換成“H”。

接著，說明根據判定信號AOUT的變化檢測差異資料的變化時的工作。圖10示出此時的各信號的工作的時序圖。將圖10所示的控制電路113的工作分成重設期間T_RES和測定期間T_MES來進行說明。注意，重設期間T_RES的工作及時序圖所示的各信號與圖9同樣，由此省略說明。

以下說明根據判定信號AOUT的變化檢測差異資料的變化的測定期間T_MES的工作。在測定期間T_MES中，在假設將一個水平選擇期間設定為65波長的基準時脈CCK的情況下，將信號ASET依次設定為40波長的“L”、20波長的“H”以及5波長的“L”。在信號ASET為“H”的期間將信號ASW設定為基準時脈CCK的15波長的“H”，在其他期間將信號ASW設定為“L”。在信號ASW為“H”的期間將信號AENC設定為基準時脈CCK的5波長的“L”，在其他期間將信號AENC設定為“H”。將信號ASETC設定為“L”，將信號ARES設定為“L”。藉由進行該測定期間T_MES的工作，可以使判定信號AOUT根據差異資料的變化從“L”轉換成“H”。

如圖10所示，在測定期間T_MES中，僅在像素的水平掃描期間中的一定期間中，將信號ASET、信號ASW以及信號AENC設定為有效值。藉由採用該結構，可以在水平掃描期間邊檢測差異資料邊週期性地降低耗電量。

如上所述，借助於構成類比處理電路的恆流電路、電流比較電路以及控制電路，在實施方式1所說明的攝像裝置10中，藉由當判定信號AOUT成為有效值時由控制電路113進行控制，可以停止流過恆流電路111及電流比較電路112的電流。因此，可以減小流過類比處理電路101的電流，由此可以減少耗電量。

本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當地組合。

實施方式3

在本實施方式中，說明與實施方式2所說明的上述類比處理電路的一個例子不同的結構例子。關於與實施方式2重複的部分省略說明。

與圖3同樣，圖11是示出類比處理電路101及電連接於類比處理電路101的像素部100的像素105的方塊圖。在圖12中，示出包括具有與圖4不同的電路結構的恆流源310的恆流電路111。

圖11與圖3的不同點是：供應電位AVREF代替信號ASETC。圖12與圖4的不同點是：設置其閘極被施加電位AVREF的電晶體313代替電晶體303及304、電容元件307。

在圖11所示的恆流電路111中，藉由供應電位AVREF代替用來設定恆流的信號ASETC，可以如圖12所示那樣省略設置用來設定參考電流值的電晶體及電容元件。

以下說明圖12所示的電路結構。對應於像素 105的恆流源310具有電晶體311至315。作為一個例子，以電晶體311至315為n通道型電晶體進行說明。

電晶體311的閘極被供應控制信號SET。電晶體312的閘極被供應信號ASW。電晶體313的閘極被供應電位AVREF。關於其他構成恆流源310的元件的連接狀況，可以參見圖12。

以下說明圖12所示的具有恆流源310的恆流電路111的工作的一個例子。

將說明用來設定參考電流值的工作。將控制信號SET設定為“H”，將信號ASW設定為“L”，並且將電位AVREF設定為規定的電位。此時，流過任一行(例如第一行)的各列恆流源310的電流值為對應於電位AVREF的電流值。

流過電晶體311的電流值與流過電晶體313 的電流值相等。將被施加到各列恆流源310中的電晶體313的電位AVREF設定為相當於生成參考電流值所需的閘極電壓的電位。較佳為將電位AVREF設定為不使電流流在與電流比較電路112之間的電位。

其他工作與圖4同樣，由此省略說明。

在如上所述那樣構成類比處理電路的恆流電路中，不採用在其內部保持用來生成參考電流的電位的結構，而採用從外部施加該電位的結構。藉由採用該結構，可以減小恆流電路所具有的恆流源的電路結構。

本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當地組合。

實施方式4

在本實施方式中，對在上述實施方式1中說明的攝像裝置10所具有的能夠保持差異資料的像素105的具體結構例子進行說明。

參照圖13A、圖13B及圖14對像素105的電路結構例子及其工作的一個例子進行說明。

圖13A所示的像素105包括電晶體811至815、電容元件821、822以及光電二極體823。另外，從電源線VPD、電源線VPR、電源線VC、電源線VFR及電源線VO向像素105供應電位，從信號線TX、信號線PR、信號線FR及信號線SEL向像素105供應控制信號，像素105的攝像資料輸出到信號線OUT。在節點FD1中積蓄對應於攝像資料的電荷。在此，電容元件821的電容值較佳為大於電容元件822的電容值與電晶體814的閘極電容的電容值之和。

在電晶體811中，閘極電連接於信號線TX，源極和汲極中的一個電連接於光電二極體823中的一個端子，源極和汲極中的另一個電連接於電晶體812的源極和汲極中的一個。在電晶體812中，閘極電連接於信號線PR，源極和汲極中的另一個電連接於電源線VPR。在電晶體813中，閘極電連接於信號線FR，源極和汲極中的一個電連接於電容元件822中的一個電極，源極和汲極中的另一個電連接於電源線VFR。在電晶體814中，閘極電連接於電容元件822中的一個電極，源極和汲極中的一個電連接於電源線VO，源極和汲極中的另一個電連接於電晶體815的源極和汲極中的一個。在電晶體815中，閘極電連接於信號線SEL，源極和汲極中的另一個電連接於信號線OUT。在電容元件821中，一個電極連接於電晶體811的源極和汲極中的另一個和電晶體812的源極和汲極中的一個，另一個電極電連接於電容元件822中的一個電極和電晶體813中的源極和汲極中的一個。電容元件822中的另一個電極電連接於電源線VC。光電二極體823中的另一個端子電連接於電源線VPD。

參照圖13B和圖14說明像素105的工作。在此，例如電源線VPD為低電位，電源線VPR為高電位，電源線VC為低電位，電源線VFR為高電位，電源線VO為高電位。

首先，參照圖13B說明在像素105中取得攝像資料的第二模式的工作。

在時刻T1至時刻T2中，將信號線PR設定為“H”，將信號線FR設定為“H”，將信號線TX設定為“H”。此時，將節點FD1的電位設定為電源線VFR的電位(V1)，將節點FD2的電位設定為電源線VPR的電位(V2)。在時刻T2至時刻T3中，將信號線PR設定為“L”，將信號線FR設定為“L”，將信號線TX設定為“H”。此時，根據照射到光電二極體823的光節點FD2的電位下降。在此，在節點FD2的電壓下降值為△V2時，節點FD2的電位為V2-△V2。另外，由於電容元件821(電容值C1)、電容元件822(電容值C2)和電晶體814的閘極電容(電容值Cg)的合成電容的電容耦合，節點FD1的電位也下降。在此，在節點FD1的電壓下降值為△V1時，滿足△V1=△V2．C1/(C1+C2+Cg)=△V2．k₁(0<k₁<1)，節點FD1的電位為V1-△V1。照射到光電二極體823的光越強，節點FD2的電位越低。節點FD1的電位也下降。在時刻T4至時刻T5中，將信號線SEL設定為“H”。此時，根據節點FD1的電位，對應於攝像資料的信號輸出到信號線OUT。節點FD1的電位越低，信號線OUT的電位越低。就是說，照射到光電二極體823的光越強，信號線OUT的電位越低。關於時刻T6至時刻T10，可以以與時刻T1至時刻T5同樣的方式進行說明。

接著，參照圖14說明第一模式的工作。

時刻T01至時刻T06相當於取得參考圖框的攝像資料的期間。在時刻T01至時刻T02中，將信號線 PR設定為“H”，將信號線FR設定為“H”，將信號線TX設定為“H”。此時，將節點FD1的電位設定為電源線VFR的電位(V1)，將節點FD2的電位設定為電源線VPR的電位(V2)。在時刻T02至時刻T03中，將信號線PR設定為“L”，將信號線FR設定為“H”，將信號線TX設定為“H”。此時，根據照射到光電二極體823的光節點FD2的電位下降。在此，在節點FD2的電壓下降值為△V2時，節點FD2的電位為V2-△V2。照射到光電二極體823的光越強，節點FD2的電位越低。節點FD1的電位沒有變化。另外，在時刻T02至時刻T03中，將信號線SEL設定為“H”。此時，根據節點FD1的電位(V1)，對應於攝像資料的信號輸出到信號線OUT。流過信號線OUT的電流值成為流過類比處理電路的恆流源的參考電流值。在時刻T03至時刻T04中，將信號線PR設定為“L”，將信號線FR設定為“L”，將信號線TX設定為“H”。時刻T02與時刻T03的間隔相等於時刻T03與時刻T04的間隔，亦即都為T。此時，根據照射到光電二極體823的光節點FD2的電位下降，成為V2-2．△V2。由於電容元件821、電容元件822和電晶體814的閘極電容的電容耦合，節點FD1的電位也下降。在此，在節點FD1的電壓下降值為△V1時，滿足△V1=△V2．k₁，節點FD1的電位為V1-△V1。照射到光電二極體823的光越強，節點FD2的電位越低。節點FD1的電位也下降。注意，雖然在此時刻T02與時刻T03的間隔相等於時刻T03與時刻T04的間隔，亦即都為T，但是本質是設定為時刻T02至時刻T03期間中的節點FD2的電壓下降值相等於時刻T03至時刻T04期間中的節點FD2的電壓下降值。由此，較佳為以滿足上述條件的方式適當地調整時刻T02與時刻T03的間隔和時刻T03與時刻T04的間隔。在時刻T05至時刻T06中，將信號線SEL設定為“H”。此時，根據節點FD1的電位，對應於攝像資料的信號輸出到信號線OUT。另外，在時刻T05至時刻T06中，將信號ASET設定為“L”以不使對應於攝像資料的信號流過類比處理電路。節點FD1的電位越低，信號線OUT的電位越低。就是說，照射到光電二極體823的光越強，信號線OUT的電位越低。

時刻T11至時刻T15相當於藉由取得當前圖框的攝像資料取得差異資料的期間。尤其是，相當於參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異為0的情況。在時刻T11至時刻T12中，將信號線PR設定為“H”，將信號線FR設定為“L”，將信號線TX設定為“H”。此時，將節點FD2的電位設定為電源線VPR的電位(V2)。就是說，電位上升相當於時刻T02至時刻T04中的電壓下降值(2．△V2)。另一方面，由於電容元件821、電容元件822和電晶體814的閘極電容的電容耦合，節點FD1的電位也上升，上升值(2．△V1)相當於時刻T03至時刻T04中的電壓下降值的兩倍。就是說，成為電源線VFR的電位(V1)加時刻T03至時刻T04中的電壓下降值(△V1)的電位(V1+△V1)。在時刻T12至時刻T13中，將信號線PR設定為“L”，將信號線FR設定為“L”，將信號線TX設定為“H”。此時，根據照射到光電二極體823的光，節點FD2的電位下降，並且由於電容元件821、電容元件822和電晶體814的閘極電容的電容耦合，節點FD1的電位也下降。另外，照射到光電二極體823的光越強，節點FD2的電位越低。節點FD1的電位也下降。

在此，在將時刻T12至時刻T13的間隔設定為T，並且將與時刻T02至時刻T04相同強度的光照射到光電二極體823時，節點FD2的電壓下降值相等於時刻T03至時刻T04的下降值△V2。另外，節點FD1的電壓下降值也相等於時刻T03至時刻T04的下降值△V1。因此，節點FD1的電位為V1。這對應於參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異為0的情況。另外，節點FD1的電位相當於在像素105中保持的差異資料。

在時刻T14至時刻T15中，將信號線SEL設定為“H”。此時，根據節點FD1的電位，對應於攝像資料的信號輸出到信號線OUT。該信號的電位為參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異為0的情況下的電位。另外，從信號線OUT輸出的信號的電位相當於節點FD1保持的差異資料。

時刻T21至時刻T25相當於藉由取得當前圖框的攝像資料取得差異資料的期間。尤其是，與時刻T11 至時刻T15同樣，相當於參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異為0的情況。

時刻T31至時刻T35相當於藉由取得當前圖框的攝像資料取得差異資料的期間。尤其是，相當於參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異為有限(負)的情況。在時刻T31至時刻T32中，將信號線PR設定為“H”，將信號線FR設定為“L”，將信號線TX設定為“H”。此時，將節點FD2的電位設定為電源線VPR的電位(V2)。就是說，電位上升相當於時刻T12至時刻T13的電壓下降值(△V2)。另一方面，由於電容元件821、電容元件822和電晶體814的閘極電容的電容耦合，節點FD1的電位也上升，上升值(△V1)相當於時刻T12至時刻T13中的電壓下降值。就是說，成為電源線VFR的電位(V1)加時刻T03至時刻T04中的電壓下降值(△V1)的電位(V1+△V1)。在時刻T32至時刻T33中，將信號線PR設定為“L”，將信號線FR設定為“L”，將信號線TX設定為“H”。此時，根據照射到光電二極體823的光，節點FD2的電位下降，並且由於電容元件821、電容元件822和電晶體814的閘極電容的電容耦合，節點FD1的電位也下降。照射到光電二極體823的光比在時刻T12至時刻T13中照射的光強。在此，在時刻T32與時刻T33的間隔為T時，節點FD2的電壓下降值(△V2’)比時刻T12至時刻T13中的下降值(△V2)大(△V2’>△V2)。另外，節點FD1的電壓下降值( △V1’=△V2’．k₁)也比時刻T12至時刻T13的下降值(△V1)大(△V1’>△V1)。因此，節點FD1的電位(V1+△V1-△V1’)低於電源線VFR的電位(V1)。這對應於參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異為有限(負)的情況。

在時刻T34至時刻T35中，將信號線SEL設定為“H”。此時，根據節點FD1的電位，對應於攝像資料的信號輸出到信號線OUT。該信號的電位低於時刻T24至時刻T25中的該信號的電位，成為參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異為有限(負)的情況下的電位。

時刻T41至時刻T45相當於藉由取得當前圖框的攝像資料取得差異資料的期間。尤其是，相當於參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異再次為0的情況。在時刻T41至時刻T42中，將信號線PR設定為“H”，將信號線FR設定為“L”，將信號線TX設定為“H”。此時，將節點FD2的電位設定為電源線VPR的電位(V2)。就是說，電位上升相當於時刻T32至時刻T33中的電壓下降值(△V2’)。另一方面，由於電容元件821、電容元件822和電晶體814的閘極電容的電容耦合，節點FD1的電位也上升，上升值(△V1’)相當於時刻T32至時刻T33中的電壓下降值。就是說，成為電源線VFR的電位(V1)加時刻T03至時刻T04中的電壓下降值(△V1)的電位(V1+△V1)。在時刻T42至時刻T43 中，將信號線PR設定為“L”，將信號線FR設定為“L”，將信號線TX設定為“H”。此時，根據照射到光電二極體823的光，節點FD2的電位下降，並且由於電容元件821、電容元件822和電晶體814的閘極電容的電容耦合，節點FD1的電位也下降。照射到光電二極體823的光越強，節點FD2的電位越低。節點FD1的電位也下降。在此，在將時刻T42至時刻T43的間隔設定為T並且將與時刻T02至時刻T04相同強度的光照射到光電二極體823時，節點FD2的電壓下降值相等於時刻T03至時刻T04中的下降值△V2。另外，節點FD1的電壓下降值也相等於時刻T03至時刻T04中的下降值△V1。因此，節點FD1的電位為V1。這對應於參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異為0的情況。在時刻T44至時刻T45中，將信號線SEL設定為“H”。此時，根據節點FD1的電位，對應於攝像資料的信號輸出到信號線OUT。該信號的電位為參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異為0的情況下的電位。

時刻T51至時刻T55相當於藉由取得當前圖框的攝像資料取得差異資料的期間。尤其是，相當於參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異為有限(正)的情況。在時刻T51至時刻T52中，將信號線PR設定為“H”，將信號線FR設定為“L”，將信號線TX設定為“H”。此時，將節點FD2的電位設定為電源線VPR的電位(V2)。就是說，電位上升相當於時刻T42 至時刻T43中的電壓下降值(△V2)。另一方面，由於電容元件821、電容元件822和電晶體814的閘極電容的電容耦合，節點FD1的電位也上升，上升值(△V1)相當於時刻T42至時刻T43中的電壓下降值。就是說，成為電源線VFR的電位(V1)加時刻T03至時刻T04中的電壓下降值(△V1)的電位(V1+△V1)。

在時刻T52至時刻T53中，將信號線PR設定為“L”，將信號線FR設定為“L”，將信號線TX設定為“H”。此時，根據照射到光電二極體823的光，節點FD2的電位下降，並且由於電容元件821與電容元件822和電晶體814的閘極電容的電容耦合而節點FD1的電位也下降。照射到光電二極體823的光比在時刻T12至時刻T13中照射的光弱。

在此，在時刻T52與時刻T53的間隔為T 時，節點FD2的電壓下降值(△V2”)比時刻T12至時刻T13中的下降值(△V2)小(△V2”<△V2)。另外，節點FD1的電壓下降值(△V1”=△V2”．k₁)也比時刻T12至時刻T13中的下降值(△V1)小(△V1”<△V1)。因此，節點FD1的電位(V1+△V1-△V1”)高於電源線VFR的電位(V1)。這對應於參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異為有限(正)的情況。

在時刻T54至時刻T55中，將信號線SEL設定為“H”。此時，根據節點FD1的電位，對應於攝像資料的信號輸出到信號線OUT。該信號的電位高於時刻T24 至時刻T25中的該信號的電位，成為參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異為有限(正)的情況下的電位。

在本實施方式中，雖然說明了在時刻T05至時刻T06中輸出參考圖框的攝像資料的情況，但是在只要能夠取得參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異資料即可的情況，亦即不需要輸出參考圖框的攝像資料的情況下，可以省略時刻T03至時刻T06的工作。省略時刻T03至時刻T06的工作的情況下的工作如下。就是說，在時刻T11至時刻T12中，在將信號線PR設定為“H”，將信號線FR設定為“L”，將信號線TX設定為“H”時，節點FD2的電位從時刻T03的電位V2-△V2變為電位V2。另外，節點FD1的電位從時刻T03的電位V1上升到電位V1+△V1。另外，時刻T12以後的工作可以參考上述說明。

藉由採用上述結構，像素105能夠進行攝像資料的獲取、參考圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料的差異資料的保持及輸出。

在圖13A中，也可以設置多個電晶體811及多個光電二極體823。例如，如圖15A所示的像素105那樣，也可以設置光電二極體823A、光電二極體823B、其閘極連接於信號線TXA的電晶體811A以及其閘極連接於信號線TXB的電晶體811B。或者，例如，如圖15B所示的像素105那樣，也可以設置光電二極體823A至823C、其閘極連接於信號線TXA的電晶體811A、其閘極連接於信號線TXB的電晶體811B以及其閘極連接於信號線TXC的電晶體811C。

另外，在如圖15A和圖15B所示那樣設置多個光電二極體的情況下，也可以有差異地設定光電二極體的受光面的大小。在此情況下，如圖16A所示的像素105那樣，可以採用對電晶體811A及電晶體811B分別設置其受光面的大小不同的光電二極體823A及823B的結構。光電二極體823A連接於電源線VPD_A，而光電二極體823B連接於電源線VPD_B。電源線VPD_A和電源線VPD_B既可為同一電位又可為不同電位。或者，如圖16B所示的像素105那樣，可以採用對一個電晶體811設置其受光面的大小不同的光電二極體823A及823B的結構。藉由採用圖16A或圖16B所示的結構，可以設置光譜靈敏度不同的光電二極體以對明暗不同的地方同時攝像。作為有差異地設定光電二極體的光譜靈敏度的方法，除了有差異地設定光電二極體的受光面的大小以外，還可以在受光面使用不同種類的半導體材料。

另外，在圖13A中，雖然在流過電晶體814 的電流方向為電源線VO至信號線OUT的情況下進行說明，但是也可以為逆方向。就是說，流過電晶體814的電流方向也可以為信號線OUT至電源線VO。在此情況下，例如，可以採用圖17所示的像素105的電路結構。在採用圖17所示的像素105的電路結構的情況下，只要對電源線VO施加低電位並對信號線OUT施加高電位即可。

在圖13A中，雖然也將被施加同一電位的佈線作為不同的佈線示出，但是也可以作為同一佈線示出。

在實施方式1所示的攝像裝置10中，由像素 105保持差異資料。藉由組合上述實施方式1至3所示的結構，可以根據相應於差異資料的變化而變化的判定信號AOUT由控制電路113停止流過恆流電路111及電流比較電路112的電流。伴隨判定信號AOUT成為有效值，從第一模式轉至第二模式。因為在第一模式中只需要進行用來生成判定信號AOUT的類比處理而不需要進行A/D轉換等耗電量極大的數位處理，所以可以減少耗電量。因為在第二模式中可以減小流過類比處理電路101的電流，所以可以減少耗電量。

實施方式5

在本實施方式中，說明上述實施方式所說明的像素105的變形例。

圖18A示出在圖13A中使用其半導體層由氧化物半導體構成的電晶體(OS電晶體)的電路圖的變形例子。在圖18A所示的像素105中，電晶體811至815由OS電晶體構成。在圖式中，為了明確表示OS電晶體，對OS電晶體的電路符號附上“OS”的符號。

OS電晶體具有其關態電流極低的特性。由此，可以擴大影像的動態範圍。在圖18A所示的電路圖中，當照射到光電二極體823的光強度大時，節點FD1的電位變低。由於OS電晶體具有關態電流極低的特性，由此即使在閘極電位極低的情況下也可以準確地輸出對應於該閘極電位的電流。因此，可以擴大能夠檢測出的照度的範圍，亦即動態範圍。

因為OS電晶體具有其關態電流極低的特性，所以可以使能夠在節點FD1中保持電荷的期間極長，從而可以在不使電路結構及工作方法複雜化的情況下利用全域快門方式。因此，即使拍攝目標為運動物體也可以容易獲得畸變小的影像。另外，基於同樣的理由，還可以延長曝光時間(進行電荷的積蓄工作的期間)，從而該攝像裝置也適用於低照度環境下的攝像。

另外，OS電晶體的電特性變動的溫度依賴性比半導體層中包含矽的電晶體(也稱為Si電晶體)小。由此，可以在極廣的溫度範圍中使用。因此，具有OS電晶體的攝像裝置及半導體裝置還適合安裝在汽車、飛機、航天器等。

藉由採用圖18A所示的結構，可以使用由矽形成的光電二極體和OS電晶體構成像素。藉由採用該結構，不需要在像素中形成Si電晶體，由此容易增大光電二極體的有效面積。因此，可以提高攝像靈敏度。

另外，除了像素105以外，類比處理電路 101、A/D轉換電路102、列驅動器103以及行驅動器104等週邊電路還由OS電晶體構成是有效的。因為週邊電路只由OS電晶體構成的結構不需要Si電晶體的形成製程，所以對攝像裝置的低廉化有效。另外，因為週邊電路只由OS電晶體及p通道型Si電晶體構成的結構不需要n通道型Si電晶體的形成製程，所以對攝像裝置的低廉化有效。再者，因為週邊電路可以由CMOS電路構成，所以對週邊電路的低耗電量化，亦即攝像裝置的低耗電量化有效。

圖18B示出進一步改變了圖18A的像素105 的電路圖的變形例子。在圖18B所示的像素105中，電晶體814及815的半導體層包含矽。

Si電晶體具有其場效移動率比OS電晶體高的特性。因此，可以增加流在用作放大電晶體的電晶體中的電流值。例如，根據在圖18B中積蓄在節點FD1中的電荷可以增加流在電晶體814、815中的電流值。

圖19示出其中使用感測器S_IS代替圖13A的電路圖中的光電二極體823的像素105的電路圖。

作為感測器S_IS，較佳為使用能夠將被施加的物理量轉換為流在元件中的電流值Is的元件。或者，較佳為使用能夠在將被施加的物理量轉換為其他物理量之後將其轉換為流在元件中的電流值的元件。

作為感測器S_IS，可以使用各種感測器。例如，作為感測器S_IS，可以使用溫度感測器、光學感測器、氣體感測器、火焰感測器、煙霧感測器、濕度感測器、壓力感測器、流量感測器、振動感測器、聲音感測器、磁感測器、輻射感測器、氣味感測器、花粉粒感測器、加速度感測器、傾斜度感測器、陀螺儀感測器、方位感測器、功率感測器等。

例如，在作為感測器S_IS使用光學感測器的情況下，也可以使用上述光電二極體或光電電晶體。

另外，在作為感測器S_IS使用氣體感測器的情況下，可以使用檢測由於氧化錫等金屬氧化物半導體吸附氣體而發生的電阻的變化的半導體式氣體感測器、接觸燃燒式氣體感測器、固體電解質式氣體感測器等。

圖20A示出像素105的電路圖，其中使用硒類半導體元件S_Se代替圖13A的電路圖中的光電二極體823或者圖19的電路圖中的感測器S_IS。

硒類半導體元件S_Se是可以藉由利用雪崩倍增而進行光電轉換的元件，雪崩倍增是藉由施加電壓可以從一個入射光子取出多個電子的現象。因此，包括硒類半導體元件S_Se的像素105可以增高相對於被入射的光量的電子的放大率，從而可以實現高靈敏度的感測器。

作為硒類半導體元件S_Se，可以使用具有非晶性的硒類半導體或具有結晶性的硒類半導體。具有結晶性的硒類半導體例如藉由在形成具有非晶性的硒類半導體之後進行熱處理而可以得到。藉由使具有結晶性的硒類半導體的粒徑小於像素間距，像素的特性不均勻得到降低，而使得到的像素的影像品質均勻，所以是較佳的。

硒類半導體元件中的具有結晶性的硒類半導體元件具有在廣大波長區中具有吸光係數的特性。因此，可以用作可視光、紫外光、X射線或伽馬射線等廣波長區的攝像元件，並可以用作能夠將X射線或伽馬射線等短波長區的光直接轉換為電荷的所謂直接轉換型元件。

圖20B是對應於圖20A所示的電路結構的一部分的剖面結構的示意圖。圖20B示出電晶體811、連接於電晶體811的電極E_PIX、硒類半導體元件S_Se、電極E_VPD以及基板Sub。

從設置有電極E_VPD及基板Sub的一側向硒類半導體元件S_Se入射光。由此，電極E_VPD及基板Sub較佳為具有透光性。作為電極E_VPD可以使用銦錫氧化物(ITO：Indium Tin Oxide)，作為基板Sub可以使用玻璃基板。

硒類半導體元件S_Se及層疊在硒類半導體元件 S_Se上的電極E_VPD不需要根據每個像素對其形狀進行加工。因為可以減少用於加工形狀的製程，所以可以減少製造成本並提高良率。

作為硒類半導體元件，可以舉出黃銅礦( chalcopyrite)類半導體。明確而言，可以舉出CuIn_1-xGa_xSe₂(0x1)(簡稱為CIGS)。藉由蒸鍍法或濺射法等可以形成CIGS。

藉由對作為黃銅礦類半導體的硒類半導體施加幾V(5至20V)左右的電壓，可以出現雪崩倍增。藉由對硒類半導體施加電壓，由於照射光而產生的信號電荷的移動可以具有高線性度。藉由使硒類半導體的厚度薄亦即1μm以下，可以減小施加的電壓。

雖然在硒類半導體的厚度小的情況下，在施加電壓時會流過暗電流，但是藉由在作為上述黃銅礦類半導體的CIGS上設置用來防止流過暗電流的層(電洞注入能障層)，可以抑制流過暗電流。作為電洞注入能障層可以使用氧化物半導體，例如可以使用氧化鎵。電洞注入能障層的厚度較佳為小於硒類半導體的厚度。

圖20C是與圖20B不同的剖面結構的示意圖。圖20C示出電晶體811、連接於電晶體811的電極E_PIX、硒類半導體元件S_Se、電極E_VPD、基板Sub以及電洞注入能障層E_OS。

如上所述，藉由作為感測器使用硒類半導體元件S_Se，可以減少製造成本，提高良率，並降低像素之間的特性不均勻，從而可以實現高靈敏度的感測器。

本實施方式可以與其他實施方式適當地組合來使用。

實施方式6

在本實施方式中，參照圖式說明構成攝像裝置的元件的剖面結構。在本實施方式中，作為一個例子，對在上述實施方式5中參照圖18B說明的使用Si電晶體及OS電晶體構成像素的剖面結構進行說明。

圖21A和圖21B是構成攝像裝置的元件的剖面圖。圖21A所示的攝像裝置包括在矽基板40上設置的Si電晶體51、在Si電晶體51上層疊設置的OS電晶體52及OS電晶體53、以及設置在矽基板40中的光電二極體60。各電晶體及光電二極體60與各種接觸插頭70及佈線層71電連接。另外，光電二極體60的陽極61隔著低電阻區域63及接觸插頭70與陰極62電連接。

攝像裝置包括：具有設置在矽基板40的Si 電晶體51及光電二極體60的層1100；與層1100接觸地設置且具有佈線層71的層1200；與層1200接觸地設置且具有OS電晶體52及OS電晶體53的層1300；以及與層1300接觸地設置且具有佈線層72及佈線層73的層1400。

在圖21A的剖面圖的一個例子中，在矽基板 40中，與形成有Si電晶體51的面相反一側的面具有光電二極體60的受光面。藉由採用該結構，可以確保光路而不受到各種電晶體或佈線等的影響。因此，可以形成高開口率的像素。另外，也可以使光電二極體60的受光面與形成有Si電晶體51的面是相同的面。

在使用在上述實施方式5中參照圖18A說明的OS電晶體構成像素時，層1100為具有OS電晶體的層，即可。或者，也可以只使用OS電晶體構成像素而省略層1100。

注意，當使用Si電晶體構成像素時可以省略層1300。圖21B示出省略層1300的剖面圖的一個例子。

另外，作為矽基板40不侷限於塊矽基板，也可以使用SOI基板。另外，也可以使用以鍺、矽鍺、碳化矽、鎵砷、砷化鋁鎵、磷化銦、氮化鎵、有機半導體為材料的基板代替矽基板40。

在此，雖然對設置絕緣層80的位置沒有限制，但在包括Si電晶體51及光電二極體60的層1100與包括OS電晶體52及OS電晶體53的層1300之間設置有絕緣層80。

設置在Si電晶體51的活性區域附近的絕緣層中的氫使矽的懸空鍵終結，而具有提高Si電晶體51的可靠性的效果。另一方面，設置在上層的OS電晶體52及OS電晶體53等的作為活性層的氧化物半導體層附近的絕緣層中的氫有可能成為在氧化物半導體中生成載子的原因之一，因此有時引起OS電晶體52及OS電晶體53等的可靠性的下降。因此，當在使用矽類半導體材料的電晶體的上層層疊使用氧化物半導體的電晶體時，較佳為在該兩個層之間設置具有防止氫擴散的功能的絕緣層80。藉由設置絕緣層80將氫封閉在下層中，可以提高Si電晶體51的可靠性，同時，由於能夠抑制氫從下層擴散到上層，所以可以提高OS電晶體52及OS電晶體53等的可靠性。

作為絕緣層80例如可以使用氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鎵、氧氮化鎵、氧化釔、氧氮化釔、氧化鉿、氧氮化鉿、釔安定氧化鋯(YSZ)等。

在圖21A的剖面圖中，可以以彼此重疊的方式形成設置在層1100中的光電二極體60與設置在層1300中的電晶體。由此，可以提高像素的集成度。就是說，可以提高攝像裝置的解析度。

如圖22A1及圖22B1所示，可以使攝像裝置彎曲。圖22A1示出使攝像裝置在該圖式中的雙點劃線X1-X2的方向上彎曲的狀態。圖22A2是沿著圖22A1中的雙點劃線X1-X2所示的部分的剖面圖。圖22A3是沿著圖22A1中的雙點劃線Y1-Y2所示的部分的剖面圖。

圖22B1示出使攝像裝置在該圖式中的雙點劃線X3-X4的方向上彎曲且在該圖式中的雙點劃線Y3-Y4的方向上彎曲的狀態。圖22B2是沿著圖22B1中的雙點劃線X3-X4所示的部分的剖面圖。圖22B3是沿著圖22B1中的雙點劃線Y3-Y4所示的部分的剖面圖。

藉由使攝像裝置彎曲，可以降低像場彎曲或像散(astigmatism)。因此，可以容易進行與攝像裝置組合使用的透鏡等的光學設計。例如，由於可以減低用來像差校正的透鏡的數量，所以可以實現攝像裝置的小型化或輕量化。另外，可以提高成像影像的品質。

本實施方式可以與其他實施方式適當地組合來使用。

實施方式7

在本實施方式中，參照圖式說明對攝像裝置附加了濾色片等的一個例子的剖面結構。

圖23A是對圖21A和圖21B所示的攝像裝置附加了濾色片等的一個例子的剖面圖，該剖面圖示出相當於三個像素的電路(電路91a、電路91b及電路91c)所占的區域。在形成於層1100中的光電二極體60上形成有絕緣層1500。作為絕緣層1500可以使用對可見光具有高透射性的氧化矽膜等。另外，也可以作為鈍化膜採用層疊氮化矽膜的結構。另外，也可以作為抗反射膜採用層疊氧化鉿等的介電膜的結構。

在絕緣層1500上形成有遮光層1510。遮光層 1510具有防止透過上部濾色片的光的混色的功能。作為遮光層1510，也可以採用鋁及鎢等金屬層、或層疊該金屬層與被用作抗反射膜的介電膜的結構。

在絕緣層1500及遮光層1510上形成有被用作平坦化膜的有機樹脂層1520。在電路91a、電路91b及電路91c上以與其成對的方式分別形成濾色片1530a、濾色片1530b及濾色片1530c。藉由對濾色片1530a、濾色片1530b及濾色片1530c分別分配R(紅色)、G(綠色)及B(藍色)等，可以獲得彩色影像。

在濾色片1530a、濾色片1530b及濾色片 1530c上設置有微透鏡陣列1540，透過一個透鏡的光透過透鏡正下面的濾色片，而照射到光電二極體。

以與層1400接觸的方式設置支撐基板1600。支撐基板1600可以使用矽基板等的半導體基板、玻璃基板、金屬基板、陶瓷基板等硬質基板。另外，也可以在層1400與支撐基板1600之間形成有用作黏合層的無機絕緣層或有機樹脂層。

在上述攝像裝置的結構中，也可以使用光學轉換層1550代替濾色片1530a、濾色片1530b及濾色片1530c(參照圖23B)。藉由使用光學轉換層1550，可以實現獲得各種波長區域的影像的攝像裝置。

例如，藉由作為光學轉換層1550使用阻擋可見光線的波長以下的光的濾光器，可以形成紅外線攝像裝置。另外，藉由作為光學轉換層1550使用阻擋近紅外線的波長以下的光的濾光器，可以形成遠紅外線攝像裝置。另外，藉由作為光學轉換層1550使用阻擋可見光線的波長以上的光的濾光器，可以形成紫外線攝像裝置。

另外，藉由將閃爍體用於光學轉換層1550，可以形成醫療用X射線攝像裝置等的獲得使輻射強度視覺化的影像的攝像裝置。當透過拍攝目標的X射線等輻射線入射到閃爍體時，由於被稱為光致發光的現象而將該輻射線轉換為可見光線或紫外光線等的光(螢光)。藉由由光電二極體60檢測該光來獲得影像資料。

閃爍體由在被照射X射線或伽馬射線等輻射線時吸收其能量而發射可見光或紫外線的物質或者含有該物質的材料構成，例如，已知Gd₂O₂S：Tb、Gd₂O₂S： Pr、Gd₂O₂S：Eu、BaFCl：Eu、NaI、CsI、CaF₂、BaF₂、CeF₃、LiF、LiI、ZnO等材料或者將其分散到樹脂或陶瓷中而成的材料。

實施方式8

在本實施方式中，對在上述實施方式中說明的OS電晶體進行說明。

在OS電晶體中，藉由減少氧化物半導體中的雜質濃度，使氧化物半導體成為本質或實質上本質，可以減少關態電流。在此，“實質上本質”是指氧化物半導體中的載子密度低於1×10¹⁷/cm³，較佳為低於1×10¹⁵/cm³，更佳為低於1×10¹³/cm³。在氧化物半導體中，氫、氮、碳、矽以及除了主要成分以外的金屬元素都是雜質。例如，氫和氮引起施體能階的形成，而增高載子密度。

使用本質或實質上本質的氧化物半導體的電晶體的載子密度低，因此該電晶體很少具有負臨界電壓的電特性。使用該氧化物半導體的電晶體的氧化物半導體的載子陷阱少，因此可以實現電特性的變動小的可靠性高的電晶體。使用該氧化物半導體的電晶體可以使關態電流非常小。

在減少了關態電流的OS電晶體中，在室溫(25℃左右)下可以將每通道寬度1μm的正規化的關態電流設定為1×10^-18A以下，較佳為1×10^-21A以下，更佳為1×10^-24A以下，或者，在85℃的溫度下可以設定為1×10^-15A以下，較佳為1×10^-18A以下，更佳為1×10^-21A以下。

用於OS電晶體的半導體層的氧化物半導體較佳為至少包含銦(In)或鋅(Zn)。尤其較佳為包含In及Zn。另外，除了上述元素以外，較佳為還包含使氧堅固地結合的穩定劑(stabilizer)。作為穩定劑，包含鎵(Ga)、錫(Sn)、鋯(Zr)、鉿(Hf)和鋁(Al)中的至少一種即可。

另外，作為其他穩定劑，也可以包含鑭系元素的鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鎦(Lu)中的一種或多種。

作為用於電晶體的半導體層的氧化物半導體，例如可以使用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、In-Zn類氧化物、Sn-Zn類氧化物、Al-Zn類氧化物、Zn-Mg類氧化物、Sn-Mg類氧化物、In-Mg類氧化物、In-Ga類氧化物、In-Ga-Zn類氧化物(也稱為IGZO)、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、Sn-Ga-Zn類氧化物、Al-Ga-Zn類氧化物、Sn-Al-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-Zr-Zn類氧化物、In-Ti-Zn類氧化物、In-Sc-Zn類氧化物、In-Y-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物、In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Hf-Zn類氧化物、In-Hf-Al-Zn類氧化物等。

例如，可以使用其原子個數比為In：Ga：Zn= 1：1：1、In：Ga：Zn=3：1：2或In：Ga：Zn=2：1：3的In-Ga-Zn類氧化物或具有與其類似的組成的氧化物。

當構成半導體層的氧化物半導體膜含有多量的氫時，該氫與氧化物半導體鍵合而使該氫的一部分成為施體，因此產生作為載子的電子。其結果是，導致電晶體的臨界電壓向負方向漂移。因此，較佳為藉由在形成氧化物半導體膜之後進行脫水化處理(脫氫化處理)，從氧化物半導體膜中去除氫或水分以使其儘量不包含雜質來實現高度純化。

另外，有時在對氧化物半導體膜進行脫水化處理(脫氫化處理)時，氧也同時減少。由此，較佳的是，進行對氧化物半導體膜添加氧的處理以填補由於對氧化物半導體膜進行脫水化處理(脫氫化處理)而增加了的氧缺陷。

如上所述，藉由進行脫水化處理(脫氫化處理)從氧化物半導體膜中去除氫或水分，並進行加氧化處理以填補氧缺陷，可以實現i型(本質)化的氧化物半導體膜或無限趨近於i型而實質上呈i型(本質)的氧化物半導體膜。

如此，具備i型或實質上呈i型的氧化物半導體膜的電晶體可以實現極為優良的關態電流特性。

在本說明書中，在沒有特別的說明的情況下，關態電流是指電晶體處於關閉狀態(也稱為非導通狀態、遮斷狀態)的汲極電流。在沒有特別的說明的情況下，在n通道型電晶體中，關閉狀態是指閘極與源極間的電壓Vgs低於臨界電壓Vth的狀態，在p通道型電晶體中，關閉狀態是指閘極與源極間的電壓Vgs高於臨界電壓Vth的狀態。例如，n通道型電晶體的關態電流有時是指閘極與源極間的電壓Vgs低於臨界電壓Vth時的汲極電流。

電晶體的關態電流有時取決於Vgs。因此，“電晶體的關態電流為I以下”有時是指存在有使電晶體的關態電流成為I以下的Vgs的值。電晶體的關態電流有時是指預定的Vgs中的關閉狀態、預定的範圍內的Vgs中的關閉狀態或能夠獲得充分被降低的關態電流的Vgs中的關閉狀態等時的關態電流。

作為一個例子，設想一種n通道型電晶體，該n通道型電晶體的臨界電壓Vth為0.5V，Vgs為0.5V時的汲極電流為1×10^-9A，Vgs為0.1V時的汲極電流為 1×10^-13A，Vgs為-0.5V時的汲極電流為1×10^-19A，Vgs為-0.8V時的汲極電流為1×10^-22A。在Vgs為-0.5V時或在Vgs為-0.5V至-0.8V的範圍內，該電晶體的汲極電流為1×10^-19A以下，所以有時稱該電晶體的關態電流為1×10^-19A以下。由於存在使該電晶體的汲極電流成為1×10^-22A以下的Vgs，因此有時稱該電晶體的關態電流為1×10^-22A以下。

在本說明書中，有時以每通道寬度W的電流值表示具有通道寬度W的電晶體的關態電流。另外，有時以每預定的通道寬度(例如1μm)的電流值表示具有通道寬度W的電晶體的關態電流。在為後者時，關態電流的單位有時以電流/長度(例如，A/μm)表示。

電晶體的關態電流有時取決於溫度。在本說明書中，在沒有特別的說明的情況下，關態電流有時表示室溫、60℃、85℃、95℃或125℃下的關態電流。或者，有時表示保證包括該電晶體的半導體裝置等的可靠性的溫度或者包括該電晶體的半導體裝置等被使用的溫度(例如，5℃至35℃中的任一溫度)下的關態電流。“電晶體的關態電流為I以下”是指：在室溫、60℃、85℃、95℃、125℃、保證包括該電晶體的半導體裝置等的可靠性的溫度或者包括該電晶體的半導體裝置等被使用的溫度(例如，5℃至35℃中的任一溫度)下，存在使電晶體的關態電流成為I以下的Vgs的值。

電晶體的關態電流有時取決於汲極與源極間的電壓Vds。在本說明書中，在沒有特別的說明的情況下，關態電流有時表示Vds為0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V、3V、3.3V、10V、12V、16V或20V時的關態電流。或者，有時表示保證包括該電晶體的半導體裝置等的可靠性的Vds，或者，有時表示包括該電晶體的半導體裝置等所使用的Vds下的關態電流。“電晶體的關態電流為I以下”是指：在Vds為0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V、3V、3.3V、10V、12V、16V、20V時、或在保證包括該電晶體的半導體裝置等的可靠性的Vds或包括該電晶體的半導體裝置等所使用的Vds下，存在使電晶體的關態電流成為I以下的Vgs的值。

在上述關態電流的說明中，可以將汲極換稱為源極。也就是說，關態電流有時指電晶體處於關閉狀態時的流過源極的電流。

在本說明書中，有時將關態電流記作洩漏電流。

在本說明書中，關態電流有時是指例如在電晶體處於非導通狀態時流過源極與汲極之間的電流。

實施方式9

在本實施方式中，對將在上述實施方式1中說明的攝像裝置應用於監視裝置(也稱為監視系統)的情況進行說明。

圖24是示出本實施方式的監視裝置的結構實例的方塊圖。監視裝置包括攝影機200、記憶體裝置211、顯示裝置212及警報裝置213。攝影機200包括攝像裝置220。攝影機200、記憶體裝置211、顯示裝置212及警報裝置213在功能上彼此連接。攝影機200所拍攝的影像記錄在記憶體裝置211中，並顯示在顯示裝置212中。警報裝置213在攝影機200檢測出變動等時向管理者報警。

當在攝影機200中檢測出差異資料時，攝像裝置220產生判定信號。根據該判定信號攝像裝置220停止類比處理而開始進行數位處理。由於不需要連續不斷地同時進行類比處理及數位處理，所以可以減少功耗。

例如，當在監視區內確實沒有侵入者時，進行類比處理而不進行數位處理。在此，在攝像裝置220進行類比處理的情況下，當沒有侵入者時，攝像資料中未檢測出差異，差異資料相當於0。因此，不生成判定信號。另一方面，當有侵入者時，攝像資料中檢出差異，差異資料是有限的。因此，生成判定信號。伴隨判定信號的生成，攝像裝置220停止類比處理。利用AD轉換器等進行數位處理將攝像資料轉換為數位資料，利用PC等進行數位處理，對攝像影像進行詳細的解析。其結果，可以取得侵入者的詳細資訊。

由此，當在影像中沒有檢測出變動的期間，攝像裝置220不進行數位處理。並且，在進行數位處理的期間停止電路進行類比處理的功能。其結果，可以抑制攝影機200的功耗。另外，在記憶體裝置211中，可以節省相當於沒有檢測出變動的期間的影像資料的記憶容量，由此可以實現長時間的錄影。顯示裝置212藉由在不更新影像資料的期間停止驅動電路的工作可以減少功耗。

警報裝置213在產生判定信號時對周圍報警，即可。或者，也可以根據識別系統的對照而判定是否報警。

實施方式10

在本實施方式中，對可以應用根據本發明的一個實施方式的攝像裝置的電子裝置的一個例子進行說明。

作為可以應用根據本發明的一個實施方式的攝像裝置的電子裝置的具體例子，可以舉出電視機、顯示器等顯示裝置、照明設備、臺式或膝上型個人電腦、文字處理機、再現儲存在DVD(Digital Versatile Disc：數位影音光碟)等儲存介質中的靜態影像或動態影像的影像再現裝置、可攜式CD播放機、收音機、磁帶錄音機、頭戴式耳機音響、音響、導航系統、臺鐘、掛鐘、無線電話子機、步話機、行動電話機、車載電話、可攜式遊戲機、平板終端、彈珠機等大型遊戲機、計算器、可攜式資訊終端、電子筆記本、電子書閱讀器終端、電子翻譯器、聲音輸入器、攝影機、數位靜態照相機、電動剃鬚刀、微波爐等高頻加熱裝置、電鍋、洗衣機、吸塵器、熱水器、電扇、吹風機、空調設備諸如空調器、加濕器、除濕器等、洗碗機、烘碗機、乾衣機、烘被機、電冰箱、電冷凍箱、電冷藏冷凍箱、DNA保存用冰凍器、手電筒、鏈鋸等工具、煙霧探測器、透析裝置等醫療設備、傳真機、印表機、複合式印表機、自動取款機(ATM)、自動販賣機等。再者，還可以舉出工業設備諸如引導燈、信號機、傳送帶、自動扶梯、電梯、工業機器人、蓄電系統、用於使電力均勻化或智慧電網的蓄電電池。另外，利用電力藉由電動機推進的移動體等也包括在電子裝置的範疇內。作為上述移動體，例如可以舉出電動汽車(EV)、兼具內燃機和電動機的混合動力汽車(HEV)、插電式混合動力汽車(PHEV)、使用履帶代替這些的車輪的履帶式車輛、帶有發動機的自行車如電動輔助自行車、摩托車、電動輪椅、高爾夫球車、小型或大型船舶、潛水艇、直升機、飛機、火箭、人造衛星、太空探測器、行星探測器、太空船等。

圖25A是視頻攝影機，該視頻攝影機包括外殼941、外殼942、顯示部943、操作鍵944、透鏡945、連接部946等。操作鍵944及透鏡945設置在外殼941中，顯示部943設置在外殼942中。並且，外殼941和外殼942由連接部946連接，由連接部946可以改變外殼 941和外殼942之間的角度。顯示部943的影像也可以根據連接部946所形成的外殼941和外殼942之間的角度切換。可以將本發明的一個實施方式的攝像裝置用於透鏡945。

圖25B是行動電話，在外殼951中設置有顯示部952、麥克風957、揚聲器954、攝像頭959、輸入/輸出端子956以及操作用的按鈕955等。可以將本發明的一個實施方式的攝像裝置用於攝像頭959。

圖25C是數位相機，該數位相機包括外殼 921、快門按鈕922、麥克風923、發光部927以及透鏡925等。可以將本發明的一個實施方式的攝像裝置用於透鏡925。

圖25D是可攜式遊戲機，該可攜式遊戲機包括外殼901、外殼902、顯示部903、顯示部904、麥克風905、揚聲器906、操作鍵907、觸控筆908以及攝像頭909等。注意，雖然圖25D所示的可攜式遊戲機包括兩個顯示部903和顯示部904，但是可攜式遊戲機所包括的顯示部的個數不限於此。可以將本發明的一個實施方式的攝像裝置用於攝像頭909。

圖25E是手錶型資訊終端，該手錶型資訊終端包括外殼931、顯示部932、腕帶933以及攝像頭939等。顯示部932也可以是觸控面板。可以將本發明的一個實施方式的攝像裝置用於攝像頭939。

圖25F是可攜式資料終端，該可攜式資料終端包括外殼911、顯示部912、攝像頭919等。藉由顯示部912所具有的觸摸功能可以輸入且輸出資訊。可以將本發明的一個實施方式的攝像裝置用於攝像頭919。

當然，只要具備本發明的一個實施方式的攝像裝置，就不侷限於上述所示的電子裝置。

實施例1

在本實施例中，說明所試製的根據本發明的一個實施方式的攝像裝置的結構。

圖26A和圖26B示出所試製的攝像裝置的照片圖。圖26A是示出圖1所示的各方塊的配置例子的照片圖，而圖26B是示出放大了的圖26A中的由點劃線圍繞的區域的照片圖。

如圖26A所示，在中央部配置有像素部100，且在像素部100的週邊部配置有A/D轉換電路102、列驅動器103以及行驅動器104。另外，如圖26B所示，配置有構成類比處理電路101的恆流電路111，且在恆流電路111的週邊部配置有電流比較電路112及控制電路113。

由圖26A和圖26B所示的所試製的攝像裝置的照片圖可知，電流比較電路112及控制電路113的佔有面積比其他電路小。控制電路113不會太大地影響攝像裝置的電路面積增大，而能夠停止流過恆流電路111及電流比較電路112的電流，由此減少耗電量。

實施例2

在本實施例中，說明所試製的攝像裝置的詳細結構。

表1示出所試製的攝像裝置的規格。

由表1可知，N通道型電晶體採用OS電晶體，P通道型電晶體採用Si電晶體。晶片尺寸被設計為6.5mm×6.5mm。像素個數被設計為240×160。像素尺寸被設計為20μm×20μm。像素結構採用五個電晶體及兩個電容器。開口率為27.5%。動態範圍為63.0dB。對比敏感度為光量9000lux±1050lux的檢測敏感度。電源電壓為 3.3V。

另外，在所試製的攝像裝置中，相當於獲取差異資料的第一模式的運動捕捉(Motion Capturing)時的耗電量為25.3μW，而待機(Wait)時的耗電量為為1.88μW。另一方面，相當於獲取攝像資料的第二模式的攝像(Imaging)時的耗電量為3.6mW。就是說，運動捕捉時和待機時的耗電量分別為攝像時的1/140和1/2000。

圖27示出所製造的攝像裝置的方塊圖及各工作模式中的各方塊的工作狀態。

圖27所示的240×160個像素具有上述實施方式所說明的像素的功能。就是說，藉由轉換攝像方式，不僅可以獲取通常的攝像資料，而且還可以獲取任一參照圖框的攝像資料與當前圖框的攝像資料之間的差異資料。關於實際製造的像素的電路結構及用來說明其工作的時序圖參見後面描述。

另外，圖27所示的類比處理電路(在圖式中，Analog Processor)具有上述實施方式所說明的類比處理電路的功能。就是說，具有按每個圖框依次判定各行像素的差異資料的變化的有無來輸出1bit的判定信號(在圖式中，Motion Trigger)的功能。注意，1bit的判定信號相當於上述實施方式所示的判定信號AOUT。

另外，圖27所示的電源加算電路(在圖式中，Current Addition(CA))具有上述實施方式所說明的恆流電路的功能。另外，圖27所示的比較電路(在圖式中，COMP)具有上述實施方式所說明的電流比較電路的功能。另外，圖27所示的控制電路(在圖式中，Controller)具有上述實施方式所說明的控制電路的功能。

由上述電路結構形成的攝像裝置與通常的圖框類型攝像裝置不同，其能夠在晶片內檢測寬速度範圍內的物件(從低速變化的物件到高速變化的物件)的運動。另外，所製造的攝像裝置也可以利用全域快門方式藉由8bit的單積分型(single-slope)A/D轉換電路(ADC)輸出攝像資料。

所製造的攝像裝置具備運動捕捉(Motion Capturing)、待機(Wait)、攝像(Imaging)的三個工作模式。在運動捕捉模式中，在類比處理電路進行運動捕捉的期間，ADC及列驅動器(X-decoder&ADC)成為停止狀態。

類比處理電路依次判定各行的像素的差異資料，當在某一行中從像素的差異資料檢測出運動((A)Motion triggered)時，攝像裝置不進行對其他行的像素的差異資料的判定，而自動地轉至待機模式。由此，可以減少運動捕捉之後的不必要的電力消耗。

藉由在捕捉運動時利用控制電路使類比處理電路成為停止狀態，轉至待機模式。在待機模式中，控制電路以外的所有電路塊成為停止狀態。攝像裝置在捕捉了運動的目標圖框的期間結束之後自動地轉至運動捕捉模式 ((B)Reset)或者因來自外部的信號(Out trigger)而轉至攝像模式((C)Out triggered)。

在攝像模式中，類比處理電路成為停止狀態。由此，可以減少不必要的電力消耗。攝像裝置獲取當前圖框的攝像資料或者以不獲取該資料的方式獲取捕捉了運動的圖框的差異資料來將該資料作為影像資料輸出。

如上所述，所製造的攝像裝置根據工作模式只使需要的電路塊工作，由此減少耗電量。

圖28A和圖28B示出所製造的攝像裝置所採用的像素的電路圖和獲取差異資料時的時序圖。該像素雖然與上述圖13A至圖14等所示的結構部分不同，但是基本上同樣地工作，其詳細結構可以參見圖28A和圖28B。

圖28A的像素採用OS電晶體作為電晶體M11至M15，並利用低關態電流進行工作。例如，由FD、CS表示的節點可以被看作非揮發性儲存節點，由此可以長期保持在由FD、CS表示的節點中儲存的對應於攝像資料的電位。

以下參照圖28B說明在圖28A的像素中獲取差異資料時的工作。

首先，在參考圖框(在圖式中，Reference frame)中，藉由進行重設(在圖式中，Reset)、曝光(在圖式中，Exposure)以及讀出(在圖式中，Readout)的工作，將由CS表示的節點的電位設定為重設電位(VFR)，並將由FD表示的節點的電位設定為參考圖框的攝像後的電位(VPR-VA)。

接著，在目標圖框(在圖式中，Target frame)的重設期間中，當將由FD表示的節點的電位設定為重設電位(VPR)時，由CS表示的節點的電位因電容耦合而被設定為對應於參考圖框中設定的電位的電位(VFR+αVA)。這裡，α是由電容C1、電容C2以及電晶體M14的閘極電容決定的常數。在目標圖框的曝光期間中，在假設由FD表示的節點的電位變成目標圖框的攝像後的電位(VPR-VB)的情況下，由CS表示的節點的電位被設定為對應於參考圖框的攝像電位與目標圖框的攝像電位之間的差異的電位(VFR+α(VA-VB))。因為OS電晶體的關態電流低，所以藉由使電晶體M11、M12以及M13關閉，可以長期保持由FD、CS表示的節點的電位。因此，藉由以後也對像素連續進行目標圖框的攝像，可以獲取相對於參照圖框的差異資料。另外，藉由先將由CS表示的節點設定為適當的電位(例如，VFR)後將FR節點與PR節點同步地控制，進行當前圖框的攝像。

圖29示出所試製的類比處理電路的電路圖，而圖30示出類比處理電路的運動捕捉期間的時序圖。圖29所示的類比處理電路可以與圖4、圖5等所示的類比處理電路同樣地工作。明確而言，藉由利用電流比較方式按每個圖框依次判定各行的像素的差異資料的變化，可以捕捉運動。

以下參照圖29和圖30說明類比處理電路的運動捕捉方法。首先，在參照圖框的讀出期間中，在電源加算電路(CA)內的各列的電容Cref中儲存對應於各列像素的電流(ic)的電位。這裡，ic對應於各列像素的CS節點的電位為VFR，亦即差值為0時的電流值。藉由使作為OS電晶體的電晶體M23關閉，可以長期保持在各列的電容Cref中儲存的電位。就是說，電晶體M24用作校正各列間的不均勻的恆流源(電流ic)。

接著，在目標圖框的讀出期間中，在所選擇的行的各列像素將對應於儲存在由CS表示的節點中的電位(VR+α(VA-VB))的電流(ib)輸出到各輸出線OUTP[0]至OUTP[239]。這裡，根據所選擇的各列像素的CS節點的變化α(VA-VB)流入差異電流。在電流ic>ib時流入差異電流i+(=ic-ib)。另外，在電流ic<ib時差異電流i-(=ib-ic)藉由電晶體M26、M25流入。由COM+、COM-表示的節點的電位根據所有列的輸出線的差異電流的總合I+=Σ i+、I-=Σ i-而變化。另外，兩個比較器Comp+、Comp-比較它們的電位和參考電壓，由此類比處理電路判定運動捕捉的有無。將比較器Comp+、Comp-的參考電壓VREFM、VREFP設定為包括像素的不均勻或雜訊的誤差的上限值和下限值的電壓。藉由進行上述工作，可以對任意設定的參考圖框進行運動捕捉。另外，在捕捉運動之後，控制電路控制比較器的偏壓(VBIAS)、其輸出電路的使能信號(AEN、AENB)以及控制各列的恆流源的信號ASET，使得攝像裝置自動地轉至儘量減少了類比處理電路的耗電量的待機模式。

另外，類比處理電路判定在各圖框內逐行選擇了的像素的差異資料的變化，由此能夠根據該圖框內的判定信號的輸出時序來對捕捉了運動的行位址進行特定。該判定對應於檢測出各列的差異資料的總和，不僅可以抑制電路的電力浪費，而且還可以降低由像素的不良位元導致的運動誤捕捉的機率。關於類比處理電路的檢測敏感度，藉由使用上述校正了各列間不均勻的恆流源儘量提高可靠性。

圖31示出利用所製造的攝像裝置拍攝了的寫有文字的物件及其拍攝影像以及以其為參考圖框而隨時間變化改變了物件的文字時的差異影像。由該結果可知，即使在過60秒鐘之後也可以獲取相對於參考圖框的當前圖框的差異資料。

圖32示出以在60fps的條件下按每個圖框旋轉7/8圈的DC風扇的扇葉為拍攝目標按每個圖框拍攝了的影像及對應於該影像的重設信號(對應於各圖框的開始點)、運動正反器(Motion trigger)、晶片的耗電量的實測波形。當以圖式中的由“1”表示的扇葉位置為參考圖框使扇葉旋轉時，在圖式中的由“1”表示的扇葉位置以外的扇葉位置可以捕捉到運動。另外，還確認到：即使將DC風扇一直固定在參考圖框的扇葉位置上，過了60秒鐘之後也沒有發生運動誤捕捉。就是說，這意味著對以60秒低速變化的物件也可以進行運動捕捉。

Claims

一種攝像裝置，包括：像素；數位電路；以及類比處理電路，包括：恆流電路；電流比較電路；以及控制電路，其中，該像素能夠輸出差異資料，該恆流電路能夠根據第一控制信號供應對應於該差異資料的第一電流，該電流比較電路能夠根據該差異資料的變化供應流過該恆流電路的第二電流，該電流比較電路能夠根據是否對該恆流電路供應該第二電流使判定信號成為有效值，當該判定信號成為有效值時，該控制電路能夠停止該恆流電路及該電流比較電路的功能，並且，當該判定信號成為有效值時，該數位電路能夠工作。
一種攝像裝置，包括：像素；數位電路；以及類比處理電路，包括：恆流電路；包括比較器、放大電路、電晶體以及閂鎖電路的電流比較電路；以及控制電路，其中，該像素能夠輸出差異資料，該恆流電路能夠根據第一控制信號供應對應於該差異資料的第一電流，該電流比較電路能夠根據該差異資料的變化供應流過該恆流電路的第二電流，該比較器在被施加偏置電壓時能夠生成用來輸入/輸出該第二電流的輸出信號，該放大電路能夠放大該輸出信號，該電晶體被設置在該比較器與該放大電路之間，該電晶體的導通/非導通狀態被第二控制信號控制，該閂鎖電路能夠鎖存被放大了的該輸出信號，該閂鎖電路能夠使判定信號成為有效值，當該判定信號成為有效值時，該控制電路能夠停止該偏置電壓的輸出，轉換該第一控制信號的輸出以不使該第一電流流過該恆流電路，轉換該第二控制信號的輸出以使該電晶體成為非導通狀態，並且，當該判定信號成為有效值時，該數位電路能夠工作。
根據申請專利範圍第2項之攝像裝置，其中該閂鎖電路被重設信號初始化。
根據申請專利範圍第2項之攝像裝置，其中該電晶體的通道形成區包括氧化物半導體。
一種攝像裝置，包括：包括攝像元件的像素；類比處理電路；以及數位電路，其中，該類比處理電路比較從該像素輸出的電流和從該像素輸出的參考電流以判定該電流和該參考電流是否相等，在該電流和該參考電流不相等時，該類比處理電路輸出控制信號，並且，該控制信號使該類比處理電路無效並使該數位電路有效。
根據申請專利範圍第5項之攝像裝置，其中，該類比處理電路包括：恆流電路；電流比較電路；以及控制電路，該恆流電路被構成為流入該參考電流，在從該像素輸出的該電流和該參考電流不相等時，該電流比較電路保持該參考電流並輸出該控制信號，並且，該控制電路根據該控制信號輸出使該類比處理電路無效的信號。
根據申請專利範圍第6項之攝像裝置，其中該控制電路根據該控制信號輸出信號以停止流入該恆流電路的該電流。
根據申請專利範圍第6項之攝像裝置，其中該控制電路輸出信號以停止該電流比較電路輸出該控制信號。
根據申請專利範圍第6項之攝像裝置，其中，該恆流電路包括：第一至第六電晶體，該第一至第六電晶體的每一個包括第一端子、第二端子以及閘極；以及包括第一端子和第二端子的電容元件，該第一電晶體的該第一端子電連接於該像素，該第一電晶體的該閘極電連接於該控制電路，該第一電晶體的該第二端子電連接於該第二電晶體的該第一端子、該第三電晶體的該第一端子以及該第四電晶體的該第一端子，該第三電晶體的該第二端子電連接於該第四電晶體的該閘極及該電容元件的該第一端子，該第四電晶體的該第二端子電連接於該電容元件的該第二端子，該第二電晶體的該第二端子電連接於該第五電晶體的該第二端子、該第六電晶體的該第一端子以及該第六電晶體的該閘極，該第五電晶體的該第一端子電連接於該電流比較電路及該第五電晶體的該閘極，並且，該第六電晶體的該第二端子電連接於該電流比較電路。
根據申請專利範圍第6項之攝像裝置，其中，該像素包括：第一至第四電晶體，該第一至第四電晶體的每一個包括第一端子、第二端子以及閘極；包括第一端子和第二端子的第一電容元件；以及攝像元件，該第一電晶體的該第一端子電連接於該第二電晶體的該第一端子及該第一電容元件的該第一端子，該第一電晶體的該第二端子電連接於該攝像元件，該第一電容元件的該第二端子電連接於該第三電晶體的該第一端子及該第四電晶體的閘極，並且，該第四電晶體的該第一端子電連接於該恆流電路。
根據申請專利範圍第10項之攝像裝置，其中，該像素包括第二電容元件，並且，該第二電容元件的第一端子電連接於該第一電容元件的該第二端子、該第三電晶體的該第一端子以及該第四電晶體的閘極。
根據申請專利範圍第10項之攝像裝置，其中該第三電晶體包括包含通道形成區的氧化物半導體層。
根據申請專利範圍第10項之攝像裝置，其中該第一電晶體及該第二電晶體的每一個包括包含通道形成區的氧化物半導體層。
根據申請專利範圍第6項之攝像裝置，其中該攝像元件為光電轉換元件。
根據申請專利範圍第6項之攝像裝置，其中該數位電路為A/D轉換電路。
根據申請專利範圍第6項之攝像裝置，其中該數位電路將從該像素輸出的攝像資料轉換成數位資料。
一種監視裝置，包括：申請專利範圍第1至16項中任一項之攝像裝置；在功能上連接於該攝像裝置的記憶體裝置；在功能上連接於該攝像裝置的警報裝置；以及在功能上連接於該攝像裝置的顯示裝置。
一種電子裝置，包括：申請專利範圍第17項之監視裝置；以及操作鍵。