TWI837280B - 光檢測裝置及電子機器 - Google Patents

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TWI837280B
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日商索尼半導體解決方案公司
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Abstract

本發明之光檢測裝置具備:第1像素,其可產生第1像素信號;參照信號產生部,其可產生參照信號;以及第1比較部,其具有可基於自第1電源節點供給之電源電壓及偏壓電壓而產生第1電源電壓且可自輸出端子輸出第1電源電壓之第1電源電路、以及可基於第1電源電壓動作且可基於第1像素信號及參照信號而進行比較動作之第1比較電路。

Description

光檢測裝置及電子機器
本發明係關於一種可檢測光之光檢測裝置、及具備此種光檢測裝置之電子機器。
於光檢測裝置中,像素屢次產生與受光量對應之像素信號,且AD(Analog to Digital,類比轉數位)轉換電路將該像素信號轉換為數位碼。例如,於專利文獻1中,揭示有基於具有斜坡波形之信號、及像素信號進行AD轉換之攝像裝置。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-19682號公報
且說,於光檢測裝置中,較為理想的是畫質較高,從而期待畫質進一步提昇。
期待提供一種可提高畫質之光檢測裝置及電子機器。
本發明之一實施形態中之光檢測裝置具備第1像素、參照信號產生部、及第1比較部。第1像素構成為可產生第1像素信號。參照信號產生部構成為可產生參照信號。第1比較部具有可基於自第1電源節點供給之電源電壓及偏壓電壓而產生第1電源電壓且可自輸出端子輸出第1電源電壓之第1電源電路、以及可基於第1電源電壓動作且可基於第1像素信號及參照信號而進行比較動作之第1比較電路。
本發明之一實施形態中之電子機器係具備上述光檢測裝置者,例如包括智慧型手機、數位相機、攝錄影機、筆記型個人電腦等。
於本發明之一實施形態中之光檢測裝置及電子機器中,藉由第1像素產生第1像素信號,並藉由參照信號產生部產生參照信號。藉由第1電源電路,基於自第1電源節點供給之電源電壓及偏壓電壓產生第1電源電壓。而且,藉由可基於該第1電源電壓動作之第1比較電路,基於第1像素信號及第1信號進行比較動作。
以下,參照圖式對本發明之實施形態進行詳細說明。再者,說明係以如下順序進行。 1.實施形態 2.攝像裝置之使用例 3.對移動體之應用例 4.對測距裝置之應用例
<1.實施形態> [構成例] 圖1係表示適用一實施形態之光檢測裝置之攝像裝置1之一構成例者。攝像裝置1具備像素陣列11、驅動部12、參照信號產生部13、讀出部20、信號處理部14、及攝像控制部15。
像素陣列11具有呈矩陣狀地配置之複數個像素P。像素P構成為產生與受光量對應之像素電壓Vpix。
圖2係表示像素P之一構成例者。像素陣列11包含複數個控制線TGL、複數個控制線RSTL、複數個控制線SELL、及複數個信號線VSL。控制線TGL於水平方向(圖2中之橫向)上延伸,且一端連接於驅動部12。藉由驅動部12對該控制線TGL供給控制信號STG。控制線RSTL於水平方向上延伸,且一端連接於驅動部12。藉由驅動部12對該控制線RSTL供給控制信號SRST。控制線SELL於水平方向上延伸,且一端連接於驅動部12。藉由驅動部12對該控制線SELL供給控制信號SSEL。信號線VSL於垂直方向(圖2中之縱向)上延伸,且一端連接於讀出部20。該信號線VSL將像素P所產生之信號SIG傳輸至讀出部20。並排設置於水平方向(圖1、2中為橫向)上之1列份之複數個像素P構成像素列L。
像素P具有光電二極體PD、電晶體TG、浮動擴散區FD、及電晶體RST、AMP、SEL。於該例中,電晶體TG、RST、AMP、SEL係N型MOS(Metal Oxide Semiconductor,金屬氧化物半導體)電晶體。
光電二極體PD係產生與受光量對應之量之電荷並將所產生之電荷儲存於內部之光電轉換元件。光電二極體PD之陽極接地,陰極連接於電晶體TG之源極。
電晶體TG之閘極連接於控制線TGL,源極連接於光電二極體PD之陰極,汲極連接於浮動擴散區FD。
浮動擴散區FD構成為儲存自光電二極體PD經由電晶體TG傳送之電荷。浮動擴散區FD例如使用形成於半導體基板之表面之擴散層而構成。於圖2中,使用電容元件之符號表示浮動擴散區FD。
電晶體RST之閘極連接於控制線RSTL,對汲極供給電源電壓VDD,源極連接於浮動擴散區FD。
電晶體AMP之閘極連接於浮動擴散區FD,對汲極供給電源電壓VDD,源極連接於電晶體SEL之汲極。
電晶體SEL之閘極連接於控制線SELL,汲極連接於電晶體AMP之源極,源極連接於信號線VSL。
根據該構成,於像素P中,藉由基於供給至控制線SELL之控制信號SSEL,電晶體SEL成為接通狀態,而將像素P與信號線VSL電性連接。藉此,電晶體AMP連接於讀出部20之定電流源CS(下述),而作為所謂源極隨耦器動作。而且,像素P將包含與浮動擴散區FD中之電壓對應之電壓之信號SIG輸出至信號線VSL。具體而言,如下所述,像素P於讀出部20進行AD轉換之2個期間(P相期間TP及D相期間TD)中之P相期間TP輸出重設電壓Vreset,於D相期間TD輸出與受光量對應之像素電壓Vpix。像素P將包含該等重設電壓Vreset及像素電壓Vpix之信號SIG輸出至信號線VSL。
驅動部12(圖1)構成為基於來自攝像控制部15之指示而以像素列L單位依序驅動像素陣列11中之複數個像素P。具體而言,驅動部12藉由對像素陣列11中之複數個控制線TGL分別供給複數個控制信號STG,對複數個控制線RSTL分別供給複數個控制信號SRST,對複數個控制線SELL分別供給複數個控制信號SSEL,而以像素列L單位驅動像素陣列11中之複數個像素P。
參照信號產生部13構成為基於來自攝像控制部15之指示而產生參照信號RAMP。參照信號RAMP具有所謂之斜坡波形,即,於讀出部20進行AD轉換之2個期間(P相期間TP及D相期間TD),隨著時間之經過而電壓位準慢慢變化。參照信號產生部13將該參照信號RAMP供給至讀出部20。
讀出部20構成為藉由基於來自攝像控制部15之指示,基於自像素陣列11經由信號線VSL供給之信號SIG進行AD轉換而產生圖像信號DATA0。
圖3係表示讀出部20之一構成例者。再者,於圖3中,除讀出部20以外,亦繪製出參照信號產生部13、信號處理部14、及攝像控制部15。讀出部20包含複數個定電流源CS(定電流源CS[0]、CS[1]、CS[2]、CS[3]、…)、複數個AD轉換部ADC(AD轉換部ADC[0]、ADC[1]、ADC[2]、ADC[3]…)、及傳送掃描部29。
複數個定電流源CS對應於複數個信號線VSL而設置。具體而言,第0個定電流源CS[0]對應於第0個信號線VSL[0]而設置,第1個定電流源CS[1]對應於第1個信號線VSL[1]而設置,第2個定電流源CS[2]對應於第2個信號線VSL[2]而設置,第3個定電流源CS[3]對應於第3個信號線VSL[3]而設置。第4個以後之定電流源亦相同。定電流源CS之一端連接於對應之信號線VSL,另一端接地。複數個定電流源CS分別構成為使特定電流流至對應之信號線VSL。
複數個AD轉換部ADC對應於複數個信號線VSL而設置。具體而言,第0個AD轉換部ADC[0]對應於第0個信號線VSL[0]而設置,第1個AD轉換部ADC[1]對應於第1個信號線VSL[1]而設置,第2個AD轉換部ADC[2]對應於第2個信號線VSL[2]而設置,第3個AD轉換部ADC[3]對應於第3個信號線VSL[3]而設置。第4個以後之AD轉換部亦相同。複數個AD轉換部ADC分別構成為藉由基於自像素陣列11供給之信號SIG進行AD轉換而將信號SIG之電壓轉換為數位碼CODE。AD轉換部ADC包含比較部21、計數器24、及鎖存器25。
比較部21構成為藉由基於自參照信號產生部13供給之參照信號RAMP及自像素P經由信號線VSL供給之信號SIG進行比較動作而產生信號CMPO。比較部21基於自攝像控制部15供給之控制信號AZSW、AZN設定動作點,其後進行比較動作。比較部21具有電源電路22、及比較電路23。
圖4A係表示比較部21之一構成例者。對比較部21供給電源電壓VDD0、接地電壓VSS0、及偏壓電壓VB1、VB2。電源電壓VDD0係自攝像控制部15經由電源線VDDL而供給。比較部21之電源電路22具有電晶體MN10。比較部21之比較電路23具有電容元件C1、C2、電晶體MP11、MN11、MP12、MN12、開關SW1、SW2、及電容元件C3。電晶體MP11、MP12係P型MOS電晶體,電晶體MN10~MN12係N型MOS電晶體。雖未圖示,但於該例中,對電晶體MP11、MP12之背閘極供給電源電壓VDD0,對電晶體MN10~MN12之背閘極供給接地電壓VSS0。
對電晶體MN10之閘極供給偏壓電壓VB1,汲極連接於電源線VDDL,源極連接於電晶體MP11、MP12之源極。電晶體MN10藉由作為所謂源極隨耦器動作,而自源極輸出電源電壓VDD1。
電容元件C1、C2具有一端(端子T1)及另一端(端子T2)。電容元件C1之一端連接於參照信號產生部13,另一端連接於電容元件C2之另一端、電晶體MP11之閘極、及開關SW1之一端。對該電容元件C1之一端供給參照信號產生部13所產生之參照信號RAMP。電容元件C2之一端連接於信號線VSL,另一端連接於電容元件C1之另一端、電晶體MP11之閘極、及開關SW1之一端。對該電容元件C2之一端供給像素P所產生之信號SIG。
電晶體MP11之閘極連接於電容元件C1、C2之另一端及開關SW1之一端,汲極連接於電晶體MN11之汲極、電晶體MP12之閘極、及開關SW1之另一端,源極連接於電晶體MN10、MP12之源極。對電晶體MN11之閘極供給偏壓電壓VB2,汲極連接於電晶體MP11之汲極、電晶體MP12之閘極、及開關SW1之另一端,對源極供給接地電壓VSS0。電晶體MN11係電晶體MP11之負載,作為定電流源動作。開關SW1構成為基於控制信號AZSW而接通斷開,一端連接於電容元件C1、C2之另一端及電晶體MP11之閘極,另一端連接於電晶體MP11、MN11之汲極及電晶體MP12之閘極。電晶體MP11、MN11、及開關SW1構成比較電路23之初段電路101。
電晶體MP12之閘極連接於電晶體MP11、MN11之汲極及開關SW1之另一端,汲極連接於電晶體MN12之汲極及開關SW2之一端,源極連接於電晶體MN10、MP11之源極。電晶體MN12之閘極連接於電容元件C3之一端及開關SW2之另一端,汲極連接於電晶體MP12之汲極及開關SW2之一端,對源極供給接地電壓VSS0。開關SW2構成為基於控制信號AZN而接通斷開,一端連接於電晶體MP12、MN12之汲極,另一端連接於電晶體MN12之閘極及電容元件C3之一端。電容元件C3之一端連接於電晶體MN12之閘極及開關SW2之另一端,對另一端供給接地電壓VSS0。再者,電容元件C3可使用MOS電容器等而構成,亦可例如使用電晶體MN12之閘極之寄生電容、開關SW2之寄生電容、配線之寄生電容等而構成。電晶體MP12、MN12、開關SW2、及電容元件C3構成比較電路23之後段電路102。
根據該構成,於比較部21中,電源電路22產生電源電壓VDD1,比較電路23藉由基於該電源電壓VDD1動作,而基於信號SIG及參照信號RAMP進行比較動作。具體而言,作為定電流源動作之電晶體MN11所產生之電流流至電晶體MN10,從而電晶體MN10作為所謂源極隨耦器。藉此,電源電路22產生電源電壓VDD1。於比較電路23中,如下所述,藉由開關SW1、SW2成為接通狀態而設定動作點。而且,比較電路23於P相期間TP,基於參照信號RAMP、及信號SIG所包含之重設電壓Vreset進行比較動作,於D相期間TD,基於參照信號RAMP、及信號SIG所包含之像素電壓Vpix進行比較動作。
再者,於該例中,如圖4A所示般構成比較部21,但並不限定於此,亦可如圖4B所示之比較部21A般構成。於該例中,接地電壓VSS0係自攝像控制部15經由接地線VSSL而供給。該比較部21A具有電源電路22A、及比較電路23A。電源電路22A具有電晶體MP20。比較電路23A具有電容元件C11、C12、電晶體MN21、MP21、MN22、MP22、開關SW11、SW12、及電容元件C13。電晶體MP20~MP22係P型MOS電晶體,電晶體MN21、MN22係N型MOS電晶體。
對電晶體MP20之閘極供給偏壓電壓VB1,汲極連接於接地線VSSL,源極連接於電晶體MN21、MN22之源極。電晶體MP20藉由作為所謂源極隨耦器動作,而自源極輸出接地電壓VSS1。
電容元件C11、C12具有一端及另一端。電容元件C11之一端連接於參照信號產生部13,另一端連接於電容元件C12之另一端、電晶體MN21之閘極、及開關SW11之一端。對該電容元件C11之一端供給參照信號產生部13所產生之參照信號RAMP。電容元件C12之一端連接於信號線VSL,另一端連接於電容元件C11之另一端、電晶體MN21之閘極、及開關SW11之一端。對該電容元件C12之一端供給像素P所產生之信號SIG。
電晶體MN21之閘極連接於電容元件C11、C12之另一端及開關SW11之一端,汲極連接於電晶體MP21之汲極、電晶體MN22之閘極、及開關SW11之另一端,源極連接於電晶體MP20、MN22之源極。對電晶體MP21之閘極供給偏壓電壓VB2,汲極連接於電晶體MN21之汲極、電晶體MN22之閘極、及開關SW11之另一端,源極被供給電源電壓VDD0。電晶體MP21係電晶體MN21之負載,作為定電流源動作。開關SW11構成為基於控制信號AZSW而接通斷開,一端連接於電容元件C11、C12之另一端及電晶體MN21之閘極,另一端連接於電晶體MN21、MP21之汲極及電晶體MN22之閘極。電晶體MN21、MP21、及開關SW11構成比較電路23A之初段電路101。
電晶體MN22之閘極連接於電晶體MN21、MP21之汲極及開關SW11之另一端,汲極連接於電晶體MP22之汲極及開關SW12之一端,源極連接於電晶體MP20、MN21之源極。電晶體MP22之閘極連接於電容元件C13之一端及開關SW12之另一端,汲極連接於電晶體MN22之汲極及開關SW12之一端,對源極供給電源電壓VDD0。開關SW12構成為基於控制信號AZN而接通斷開,一端連接於電晶體MN22、MP22之汲極,另一端連接於電晶體MP22之閘極及電容元件C13之一端。電容元件C13之一端連接於電晶體MP22之閘極及開關SW12之另一端,對另一端供給電源電壓VDD0。電晶體MN22、MP22、開關SW12、及電容元件C13構成比較電路23A之後段電路102。
圖5係表示電源線VDDL及複數個比較部21之連接例者。再者,於該圖中,使用定電流源之符號表示比較電路23之電晶體MN11,並且使用放大電路之符號表示比較電路23之後段電路102(電晶體MP12、MN12、開關SW2、及電容元件C3)。
如圖3、5所示,攝像控制部15經由電源線VDDL而將電源電壓VDD0供給至複數個比較部21。於複數個比較部21之各者中,電源電路22(電晶體MN10)基於該電源電壓VDD0產生電源電壓VDD1,並將所產生之電源電壓VDD1供給至比較電路23。而且,比較電路23藉由基於參照信號RAMP及信號SIG進行比較動作,而產生信號CMPO。
計數器24(圖3)構成為基於自比較部21供給之信號CMPO、及自攝像控制部15供給之控制信號CTL進行計數動作,該計數動作係對自攝像控制部15供給之時脈信號CLK之脈衝進行計數。
鎖存器25構成為基於藉由計數器24獲得之計數值產生數位碼CODE並保持該數位碼CODE。具體而言,鎖存器25產生對應於計數值CNTP與計數值CNTD之差(CNTD-CNTP)之數位碼CODE,該計數值CNTP係於P相期間TP藉由計數器24而獲得,該計數值CNTD係於D相期間TD藉由計數器24而獲得。而且,鎖存器25基於自傳送掃描部29供給之控制信號,將該數位碼CODE輸出至匯流排配線BUS。
傳送掃描部29構成為基於自攝像控制部15供給之控制信號CTL2,對複數個AD轉換部ADC之鎖存器25以使數位碼CODE依序輸出至匯流排配線BUS之方式進行控制。讀出部20使用該匯流排配線BUS,將自複數個AD轉換部ADC供給之複數個數位碼CODE作為圖像信號DATA0依序傳送至信號處理部14。
信號處理部14(圖1)構成為藉由基於來自攝像控制部15之指示而對圖像信號DATA0進行特定之信號處理,而產生圖像信號DATA並輸出該圖像信號DATA。
攝像控制部15構成為藉由將控制信號供給至驅動部12、參照信號產生部13、讀出部20、及信號處理部14而控制該等電路之動作,從而控制攝像裝置1之動作。具體而言,攝像控制部15以如下方式進行控制:藉由對驅動部12供給控制信號,而驅動部12以像素列L單位依序驅動像素陣列11中之複數個像素P。又,攝像控制部15以如下方式進行控制:藉由對參照信號產生部13供給控制信號,而參照信號產生部13產生參照信號RAMP。又,攝像控制部15以如下方式進行控制:藉由對讀出部20供給電源電壓VDD0、及偏壓電壓VB1、VB2並且供給控制信號AZSW、AZN、CTL、CTL2及時脈信號CLK,而讀出部20基於信號SIG進行AD轉換藉此產生圖像信號DATA0。又,攝像控制部15藉由對信號處理部14供給控制信號而控制信號處理部14之動作。
其次,對攝像裝置1之安裝進行說明。於攝像裝置1中,圖1所示之各區塊例如可形成於1片半導體基板,亦可形成於複數個半導體基板。
圖6係表示形成於1片半導體基板200之情形時之攝像裝置1之安裝例者。於半導體基板200配置像素陣列11,且於該像素陣列11之左側配置驅動部12。又,於像素陣列11之下側配置讀出部20。於讀出部20中,自上而下依序配置包含複數個定電流源CS之定電流源部201、包含複數個比較部21之比較電路部202、包含複數個計數器24之計數器部203、包含複數個鎖存器25之鎖存器部204、以及傳送掃描部29。於該讀出部20之左側配置參照信號產生部13及攝像控制部15。又,於像素陣列11及讀出部20之右側配置信號處理部14。
圖7係表示形成於2片半導體基板211、212之情形時之攝像裝置1之安裝例者。例如,於半導體基板211配置像素陣列11,於半導體基板212配置讀出部20、驅動部12、參照信號產生部13、信號處理部14、及攝像控制部15。半導體基板211、212相互重疊。而且,例如配置於半導體基板211之複數個信號線VSL例如與經由TSV(Through Silicon Via,矽穿孔)而配置於半導體基板212之讀出部20電性連接,並且配置於半導體基板211之複數個控制線TGL、RSTL、SELL例如與經由TSV而配置於半導體基板212之驅動部12電性連接。於半導體基板212配置讀出部20,於讀出部20之左側配置驅動部12、參照信號產生部13、及攝像控制部15,且於讀出部20之右側配置信號處理部14。於讀出部20中,自上而下依序配置包含複數個定電流源CS之定電流源部201、包含複數個比較部21之比較電路部202、包含複數個計數器24之計數器部203、包含複數個鎖存器25之鎖存器部204、以及傳送掃描部29。
如此一來,於形成於2片半導體基板211、212之情形(圖7)時,主要將像素陣列11配置於半導體基板211,藉此可使用專門用於形成像素之半導體製造步驟而製造半導體基板211。即,於半導體基板211中除像素陣列11以外不存在其他電路,故而例如即便在為了形成像素而使用特別之製造步驟之情形時,該製造步驟亦不會對除像素陣列11以外之電路產生影響。如此一來,於攝像裝置1中,可使用專門用於形成像素之半導體製造步驟,故而可提高攝像裝置1中之攝像特性。
此處,像素P對應於本發明中之「第1像素」之一具體例。比較部21對應於本發明中之「第1比較部」之一具體例。電源電路22對應於本發明中之「第1電源電路」之一具體例。比較電路23對應於本發明中之「第1比較電路」之一具體例。電晶體MN10對應於本發明中之「第1電源電晶體」之一具體例。電容元件C1對應於本發明中之「第1電容元件」之一具體例。電容元件C2對應於本發明中之「第2電容元件」之一具體例。電晶體MP11對應於本發明中之「第1電晶體」之一具體例。開關SW1對應於本發明中之「第1開關」之一具體例。電晶體MN11對應於本發明中之「第1電流源」之一具體例。電晶體MP12對應於本發明中之「第2電晶體」之一具體例。電晶體MN12對應於本發明中之「第3電晶體」之一具體例。開關SW2對應於本發明中之「第2開關」之一具體例。
[動作及作用] 繼而,對本實施形態之攝像裝置1之動作及作用進行說明。
(整體動作概要) 首先,參照圖1,對攝像裝置1之整體動作概要進行說明。驅動部12基於來自攝像控制部15之指示,而以像素列L單位依序驅動像素陣列11中之複數個像素P。像素P於P相期間TP,將重設電壓Vreset作為信號SIG輸出,於D相期間TD,將與受光量對應之像素電壓Vpix作為信號SIG輸出。參照信號產生部13基於來自攝像控制部15之指示,而產生參照信號RAMP。讀出部20藉由基於來自攝像控制部15之指示,基於自像素陣列11經由信號線VSL供給之信號SIG進行AD轉換而產生圖像信號DATA0。信號處理部14藉由基於來自攝像控制部15之指示而對圖像信號DATA0進行特定之信號處理,從而產生圖像信號DATA。攝像控制部15藉由將控制信號供給至驅動部12、參照信號產生部13、讀出部20、及信號處理部14控制該等電路之動作,而控制攝像裝置1之動作。
(詳細動作) 於攝像裝置1中,複數個像素P根據受光量儲存電荷,而將與受光量對應之像素電壓Vpix作為信號SIG輸出。繼而,讀出部20基於該信號SIG進行AD轉換。以下,對該動作進行詳細說明。
圖8係表示掃描像素陣列11中之複數個像素P之動作之一例者。
於時點t0~t1之期間,攝像裝置1對像素陣列11於垂直方向上自上而下依序進行曝光開始驅動D1。具體而言,驅動部12例如藉由產生控制信號STG、SRST,依序選擇像素列L,而於特定長度之時間中將像素P中之電晶體TG、RST依序設為接通狀態。藉此,於像素P中,將浮動擴散區FD之電壓及光電二極體PD之陰極之電壓設定為電源電壓VDD。而且,若電晶體TG、RST成為斷開狀態,則光電二極體PD開始根據受光量儲存電荷。以此方式,於複數個像素P中,曝光期間T依序開始。
於時點t2~t3之期間,攝像裝置1對像素陣列11於垂直方向上自上而下依序進行讀出驅動D2。具體而言,如下所述,驅動部12藉由產生控制信號STG、SRST,依序選擇像素列L。藉此,像素P於P相期間TP將重設電壓Vreset作為信號SIG輸出,於D相期間TD將像素電壓Vpix作為信號SIG輸出。讀出部20藉由基於該信號SIG進行AD轉換而產生數位碼CODE。
攝像裝置1反覆進行此種曝光開始驅動D1及讀出驅動D2。藉此,於攝像裝置1中,獲得一連串攝像圖像。
繼而,對讀出驅動D2進行詳細說明。以下,著眼於複數個像素P中之某像素P(像素P1),對該像素P1及連接於該像素P1之AD轉換部ADC(AD轉換部ADC1)之動作進行詳細說明。
圖9係表示所著眼之像素P1中之讀出驅動D2之一動作例者,(A)表示控制信號SSEL之波形,(B)表示控制信號SRST之波形,(C)表示控制信號STG之波形,(D)表示信號SIG之波形,(E)表示控制信號AZSW之波形,(F)表示參照信號RAMP之波形,(G)表示AD轉換部ADC1之比較部21中的電晶體MP11之閘極電壓Vg之波形,(H)表示AD轉換部ADC1中之信號CMPO之波形。控制信號AZN之波形與控制信號AZSW之波形相同。
於攝像裝置1中,於某水平期間(H),首先,像素P1進行重設動作藉此輸出重設電壓Vreset,AD轉換部ADC1於P相期間TP基於該重設電壓Vreset進行AD轉換。繼而,其後像素P1進行電荷傳送動作藉此輸出像素電壓Vpix,AD轉換部ADC1於D相期間TD基於該像素電壓Vpix進行AD轉換。以下,對該動作進行詳細說明。
首先,若於時點t11,水平期間H開始,則驅動部12使控制信號SSEL之電壓自低位準變成高位準(圖9(A))。藉此,於像素P1中,電晶體SEL成為接通狀態,從而像素P1與信號線VSL電性連接。又,於該時點t11,驅動部12使控制信號SRST之電壓自低位準變成高位準(圖9(B))。藉此,於像素P1中,電晶體RST成為接通狀態,從而將浮動擴散區FD之電壓設定為電源電壓VDD(重設動作)。而且,像素P1輸出與此時之浮動擴散區FD之電壓對應之電壓(重設電壓Vreset)。如此一來,信號SIG之電壓成為重設電壓Vreset(圖9(D))。
又,於該時點t11,參照信號產生部13將參照信號RAMP設為電壓V1(圖9(F))。又,於該時點t11,攝像控制部15使控制信號AZSW、AZN之電壓自低位準變成高位準(圖9(E))。藉此,於AD轉換部ADC1之比較部21中,開關SW1、SW2均成為接通狀態。藉由開關SW1成為接通狀態,電晶體MP11之閘極電壓Vg成為與電晶體MP11之汲極電壓相同之電壓(電壓V2)(圖9(G)),從而設定電容元件C1、C2之電壓。又,藉由開關SW2成為接通狀態,電晶體MN12之閘極電壓成為與電晶體MN12之汲極電壓相同之電壓,從而設定電容元件C3之電壓。藉此,信號CMPO之電壓成為電壓V3(圖9(H))。以此方式,於比較部21中,進行動作點設定動作。
繼而,於時點t12,驅動部12使控制信號SRST之電壓自高位準變成低位準(圖9(B))。藉此,於像素P1中,電晶體RST成為斷開狀態。
繼而,於時點t13,攝像控制部15使控制信號AZSW、AZN之電壓自高位準變成低位準(圖9(E))。藉此,於AD轉換部ADC1之比較部21中,開關SW1、SW2均成為斷開狀態,從而動作點設定動作結束。比較部21此後以將閘極電壓Vg與電壓V2進行比較之方式動作。
繼而,於時點t14,參照信號產生部13使參照信號RAMP之電壓自電壓V1下降至電壓V4(圖9(F))。藉此,於AD轉換部ADC1之比較部21中,電晶體MP11之閘極電壓Vg變得低於電壓V2(圖9(G)),故而信號CMPO之電壓下降(圖9(H))。換言之,比較部21將閘極電壓Vg與電壓V2進行比較,由於閘極電壓Vg低於該電壓V2,故而使信號CMPO之電壓成為低位準。
繼而,於時點t15~t17之期間(P相期間TP),AD轉換部ADC1基於重設電壓Vreset進行AD轉換。具體而言,首先,於時點t15,參照信號產生部13開始使參照信號RAMP之電壓自電壓V4以特定變化程度上升(圖9(F))。與此對應地,於AD轉換部ADC1之比較部21中,電晶體MP11之閘極電壓Vg開始上升(圖9(G))。又,於該時點t15,攝像控制部15開始產生時脈信號CLK。AD轉換部ADC1之計數器24藉由進行計數動作,而對該時脈信號CLK之脈衝進行計數。
繼而,於時點t16,閘極電壓Vg超過電壓V2(圖9(G))。藉此,AD轉換部ADC1之比較部21使信號CMPO之電壓自低位準變成高位準(圖9(H))。即,比較部21將閘極電壓Vg與電壓V2進行比較,由於閘極電壓Vg超過該電壓V2,故而使信號CMPO之電壓自低位準變成高位準。AD轉換部ADC1之計數器24基於該信號CMPO之轉變,停止計數動作。此時,計數器24之計數值為CNTP。AD轉換部ADC1之鎖存器25鎖存該計數值CNTP作為P相期間TP之計數值。繼而,對計數器24進行重設。
繼而,於時點t17,參照信號產生部13伴隨著P相期間TP之結束,而將參照信號RAMP之電壓設定為電壓V1。又,於該時點t17,攝像控制部15停止產生時脈信號CLK。
而且,於該時點t17,驅動部12使控制信號STG之電壓自低位準變成高位準(圖9(C))。藉此,於像素P1中,電晶體TG成為接通狀態,從而將光電二極體PD中所產生之電荷傳送至浮動擴散區FD(電荷傳送動作)。繼而,像素P1輸出與此時之浮動擴散區FD之電壓對應之電壓(像素電壓Vpix)。如此一來,信號SIG之電壓成為像素電壓Vpix(圖9(D))。於該圖9中,示出互不相同之2個像素電壓Vpix(像素電壓Vpix1、Vpix2)之例。如此一來,信號SIG之電壓下降,藉此於AD轉換部ADC1之比較部21中,電晶體MP11之閘極電壓Vg下降(圖9(G))。閘極電壓Vg變化與像素電壓Vpix對應之電壓。如此一來,閘極電壓Vg下降,藉此信號CMPO之電壓下降(圖9(H))。即,比較部21將閘極電壓Vg與電壓V2進行比較,由於閘極電壓Vg低於該電壓V2,故而使信號CMPO之電壓成為低位準。
繼而,於時點t18,驅動部12使控制信號STG之電壓自高位準變成低位準(圖9(C))。藉此,於像素P1中,電晶體TG成為斷開狀態。
繼而,於時點t19,參照信號產生部13使參照信號RAMP之電壓自電壓V1下降至電壓V4(圖9(F))。藉此,於AD轉換部ADC1之比較部21中,電晶體MP11之閘極電壓Vg下降(圖9(G))。
繼而,於時點t20~t23之期間(D相期間TD),AD轉換部ADC1基於像素電壓Vpix進行AD轉換。具體而言,首先,於時點t20,參照信號產生部13開始使參照信號RAMP之電壓自電壓V4以特定變化程度上升(圖9(F))。與此對應地,於AD轉換部ADC1之比較部21中,電晶體MP11之閘極電壓Vg開始上升(圖9(G))。又,於該時點t20,攝像控制部15開始產生時脈信號CLK。AD轉換部ADC1之計數器24藉由進行計數動作,而對該時脈信號CLK之脈衝進行計數。
於像素電壓Vpix為電壓Vpix1之情形時,於時點t21,閘極電壓Vg超過電壓V2(圖9(G))。藉此,AD轉換部ADC1之比較部21使信號CMPO之電壓自低位準變成高位準(圖9(H))。即,比較部21將閘極電壓Vg與電壓V2進行比較,由於閘極電壓Vg超過電壓V2,故而使信號CMPO之電壓自低位準變成高位準。
又,於像素電壓Vpix為電壓Vpix2之情形時,於時點t22,閘極電壓Vg超過電壓V2(圖9(G))。藉此,AD轉換部ADC1之比較部21使信號CMPO之電壓自低位準變成高位準(圖9(H))。
AD轉換部ADC1之計數器24基於該信號CMPO之轉變,停止計數動作。此時,計數器24之計數值為CNTD。AD轉換部ADC1之鎖存器25鎖存該計數值CNTD作為D相期間TD之計數值。繼而,對計數器24進行重設。
繼而,於時點t23,參照信號產生部13伴隨著D相期間TD之結束,將參照信號RAMP之電壓設定為電壓V1(圖9(F))。又,於該時點t23,攝像控制部15停止產生時脈信號CLK。而且,於該時點t23,驅動部12使控制信號SSEL之電壓自高位準變成低位準(圖9(A))。藉此,於像素P1中,電晶體SEL成為斷開狀態,從而將像素P1自信號線VSL電性切斷。
而且,AD轉換部ADC1之鎖存器25產生對應於計數值CNTP與計數值CNTD之差(CNTD-CNTP)之數位碼CODE,該計數值CNTP係於P相期間TP藉由計數器24而獲得,該計數值CNTD係於D相期間TD藉由計數器24而獲得。
如此一來,於攝像裝置1中,於P相期間TP,基於重設電壓Vreset進行計數動作藉此獲取計數值CNTP,於D相期間TD,基於像素電壓Vpix進行計數動作藉此獲取計數值CNTD。繼而,於攝像裝置1中,產生對應於計數值CNTP、CNTD之差(CNTD-CNTP)之數位碼CODE。於攝像裝置1中,進行此種相關雙取樣,故而可去除像素電壓Vpix所包含之雜訊成分,其結果,可提高攝像圖像之畫質。
如上所述,於攝像裝置1中,複數個比較部21分別具有電源電路22。藉此,可抑制複數個AD轉換部ADC之間之干擾。即,例如於不分別在複數個比較部21設置電源電路22之情形時,有於某AD轉換部ADC中比較部21使信號CMPO轉變時因暫態電流而於電源電壓VDD0產生雜訊之虞。於此情形時,有該雜訊經由電源線VDDL對其他AD轉換部之動作產生影響之虞。於攝像裝置1中,由於分別在複數個比較部21設置有電源電路22,故而可減少於某AD轉換部ADC中比較部21使信號CMPO轉變時因暫態電流產生之電源電壓VDD0之雜訊影響其他AD轉換部ADC之動作之擔心。藉此,於攝像裝置1中,例如可減少攝像圖像中產生尾影之擔心。其結果,於攝像裝置1中,可提高攝像圖像之畫質。
[效果] 如上所述,於本實施形態中,複數個比較部分別具有電源電路,故而可提高攝像圖像之畫質。
[變化例1] 於上述實施形態中,例如於圖4A所示之比較部21之比較電路23設置4個電晶體MP11、MN11、MP12、MN12,但並不限定於此。例如,亦可如圖10A所示之比較部21B之比較電路23B般,進而設置電晶體MN13。該電晶體MN13係N型MOS電晶體,對閘極供給信號CMPO,汲極連接於電晶體MN10、MP11、MP12之源極,源極連接於電晶體MP11、MN11之汲極、電晶體MP12之閘極、開關SW1之另一端。此處,電晶體MN13對應於本發明中之「第4電晶體」之一具體例。電晶體MN13基於信號CMPO之電壓,以不使作為定電流源動作之電晶體MN11之汲極電壓變得過低之方式進行控制。藉此,例如可維持電晶體MN11之定電流性,並且可抑制複數個AD轉換部ADC之間之干擾。
於該例中,將本變化例適用於比較部21(圖4A),但例如亦可將本變化例適用於比較部21A(圖4B)。具體而言,例如亦可如圖10B所示之比較部21C之比較電路23C般設置電晶體MP23。該電晶體MP23係P型MOS電晶體,對閘極供給信號CMPO,汲極連接於電晶體MP20、MN21、MN22之源極,源極連接於電晶體MN21、MP21之汲極、電晶體MN22之閘極、及開關SW11之另一端。電晶體MP23基於信號CMPO之電壓,以不使作為定電流源動作之電晶體MP21之汲極電壓變得過高之方式進行控制。藉此,例如可維持電晶體MP21之定電流性,並且可抑制複數個AD轉換部ADC之間之干擾。
[變化例2] 於上述實施形態中,例如於圖4A所示之比較部21之電源電路22中,始終將偏壓電壓VB1供給至電晶體MN10之閘極,但並不限定於此。亦可取而代之地例如設置取樣保持電路,僅於特定期間將偏壓電壓VB1供給至電晶體MN10之閘極。以下,對將本變化例適用於圖10A所示之比較部21B之情形時之例進行詳細說明。
圖11A係表示本變化例之比較部21D之一構成例者。比較部21D具有電源電路22D、及比較電路23B。電源電路22D具有電容元件C4、及開關SW3。電容元件C4之一端連接於電晶體MN10之閘極及開關SW3之一端,對另一端供給直流之電壓VREF。該電壓VREF係藉由攝像控制部15而產生。再者,電容元件C4可使用MOS電容器等而構成,亦可例如使用電晶體MN10之閘極之寄生電容、開關SW3之寄生電容、配線之寄生電容等而構成。開關SW3構成為基於控制信號SHSW而接通斷開,一端連接於電晶體MN10之閘極及電容元件C4之一端,對另一端供給偏壓電壓VB1。控制信號SHSW係藉由攝像控制部15而產生。電容元件C4及開關SW3構成取樣保持電路。此處,電容元件C4對應於本發明中之「第4電容元件」之一具體例。開關SW3對應於本發明中之「第4開關」之一具體例。
開關SW3例如於開關SW1、SW2成為接通狀態之期間成為接通狀態,於開關SW1、SW2成為斷開狀態之期間成為斷開狀態。具體而言,於圖9所示之讀出驅動D2中,開關SW3於時點t11~t13之期間成為接通狀態。藉此,將電晶體MN10之閘極之電壓設定為偏壓電壓VB1。繼而,開關SW3於時點t13~t23之期間成為斷開狀態。藉此,將電晶體MN10之閘極之電壓維持於該偏壓電壓VB1。於比較部21D中,於P相期間TP及D相期間TD,開關SW3成為斷開狀態。因此,例如可減少於某AD轉換部ADC中比較部21D使信號CMPO轉變時在電晶體MN10之閘極產生雜訊之情形時,該雜訊對其他AD轉換部ADC之動作產生影響之擔心。其結果,可抑制複數個AD轉換部ADC之間之干擾。
同樣地,例如可將本變化例適用於比較例21A(圖4B),亦可將本變化例適用於比較部21C(圖10B)。圖11B係表示將本變化例適用於比較部21C(圖10B)之情形時之比較部21E之一構成例者。比較部21E具有電源電路22E、及比較電路23C。電源電路22E具有電容元件C14、及開關SW13。電容元件C14之一端連接於電晶體MP20之閘極及開關SW13之一端,對另一端供給電壓VREF。開關SW13構成為基於控制信號SHSW而接通斷開,一端連接於電晶體MP20之閘極及電容元件C14之一端,對另一端供給偏壓電壓VB1。藉此,於比較部21E中,與比較部21D同樣地可抑制複數個AD轉換部ADC之間之干擾。
[變化例3] 於上述實施形態中,例如於圖4A所示之比較部21之比較電路23中,始終將偏壓電壓VB2供給至作為電流源動作之電晶體MN11之閘極,但並不限定於此。亦可取而代之地例如設置取樣保持電路,僅於特定期間將偏壓電壓VB2供給至電晶體MN11之閘極。以下,對將本變化例適用於圖11A所示之比較部21D之情形時之例進行詳細說明。
圖12A係表示本變化例之比較部21F之一構成例者。比較部21F具有電源電路22D、及比較電路23F。比較電路23F具有電容元件C5、及開關SW4。電容元件C5之一端連接於電晶體MN11之閘極及開關SW4之一端,對另一端供給直流之電壓VREF。該電壓VREF係藉由攝像控制部15而產生。再者,電容元件C5可使用MOS電容器等而構成,亦可例如使用電晶體MN11之閘極之寄生電容、開關SW4之寄生電容、配線之寄生電容等而構成。開關SW4構成為基於控制信號SHSW2而接通斷開,一端連接於電晶體MN11之閘極及電容元件C5之一端,對另一端供給偏壓電壓VB2。控制信號SHSW2係藉由攝像控制部15而產生。電容元件C5及開關SW4構成取樣保持電路。此處,開關SW4對應於本發明中之「第6開關」之一具體例。
開關SW4例如於開關SW1、SW2成為接通狀態之期間成為接通狀態,於開關SW1、SW2成為斷開狀態之期間成為斷開狀態。具體而言,於圖9所示之讀出驅動D2中,開關SW4於時點t11~t13之期間成為接通狀態。藉此,將電晶體MN11之閘極之電壓設定為偏壓電壓VB2。繼而,開關SW4於時點t13~t23之期間成為斷開狀態。藉此,將電晶體MN11之閘極之電壓維持於該偏壓電壓VB2。於比較部21F中,於P相期間TP及D相期間TD,開關SW4成為斷開狀態。因此,例如可減少於某AD轉換部ADC中比較部21F使信號CMPO轉變時在電晶體MN11之閘極產生雜訊之情形時,該雜訊對其他AD轉換部ADC之動作產生影響之擔心。其結果,可抑制複數個AD轉換部ADC之間之干擾。
同樣地,例如可將本變化例適用於比較例21A(圖4B),亦可將本變化例適用於比較部21C(圖10B),還可將本變化例適用於比較部21E(圖11B)。圖12B係表示將本變化例適用於比較部21E(圖11B)之情形時之比較部21G之一構成例者。比較部21G具有電源電路22E、及比較電路23G。比較電路23G具有電容元件C15、及開關SW14。電容元件C15之一端連接於電晶體MP21之閘極及開關SW14之一端,對另一端供給電壓VREF。開關SW14構成為可基於控制信號SHSW2而接通斷開,一端連接於電晶體MP21之閘極及電容元件C15之一端,對另一端供給偏壓電壓VB2。藉此,於比較部21G中,與比較部21F同樣地可抑制複數個AD轉換部ADC之間之干擾。
[變化例4] 於上述實施形態中,例如圖4A所示之比較部21般,使用2個電晶體MP11、MN11構成比較電路23之初段電路101,但並不限定於此。亦可取而代之地例如圖13所示之比較部21H般,使用更多之電晶體構成初段電路101。該比較部21H之初段電路101具有電晶體MN11、MP11、MP13、MN14。
電晶體MP13係P型MOS電晶體,對閘極供給偏壓電壓VB3,汲極連接於電晶體MN14之汲極、後段電路102之輸入端子、及開關SW1之另一端,源極連接於電晶體MP11之汲極。偏壓電壓VB3係藉由攝像控制部15而產生。電晶體MP11係源極接地,該電晶體MP13係閘極接地。藉此,電晶體MP11及電晶體MP13構成共射-共基放大電路。
電晶體MN14係N型MOS電晶體,對閘極供給偏壓電壓VB4,汲極連接於電晶體MP13之汲極、後段電路102之輸入端子、及開關SW1之另一端,源極連接於電晶體MN11之汲極。偏壓電壓VB4係藉由攝像控制部15而產生。電晶體MN11、MN14構成共射-共基放大電路。
根據該構成,於比較電路23H中,可提高小信號增益,故而可實現更穩定之比較動作。又,藉由設置電晶體MP13、MN14,可減少來自後段電路102之回沖雜訊。
[變化例5] 於上述實施形態中,例如圖4A所示之比較部21般,於電源電路22中,電晶體MN10作為源極隨耦器動作,但並不限定於此。亦可取而代之地例如設置複數個電晶體而該等複數個電晶體作為複數段之源極隨耦器動作。以下,列舉若干例對本變化例進行詳細說明。
圖14係表示本變化例之比較部21J之一構成例者。比較部21J具有電源電路22J、及比較電路23。電源電路22J具有電晶體MN10、MN15、電容元件C6、及開關SW5。
對電晶體MN10之閘極供給偏壓電壓VB1,汲極連接於電源線VDDL,源極連接於電晶體MN15之汲極。電晶體MN15係N型MOS電晶體,閘極連接於電容元件C6之一端及開關SW5之一端,汲極連接於電晶體MN10之源極,源極連接於電晶體MP11之源極及後段電路102之電源端子。電容元件C6之一端連接於電晶體MN15之閘極及開關SW5之一端,對另一端供給直流之電壓VREF。電壓VREF係藉由攝像控制部15而產生。開關SW5構成為基於控制信號SHSW而接通斷開,一端連接於電晶體MN15之閘極及電容元件C6之一端,對另一端供給偏壓電壓VB5。控制信號SHSW及偏壓電壓VB5係藉由攝像控制部15而產生。電容元件C6及開關SW5構成取樣保持電路。開關SW5例如於開關SW1成為接通狀態之期間成為接通狀態,於開關SW1成為斷開狀態之期間成為斷開狀態。此處,電晶體MN15對應於本發明中之「第2電源電晶體」之一具體例。開關SW5對應於本發明中之「第5開關」之一具體例。
根據該構成,於比較部21J中,作為定電流源動作之電晶體MN11所產生之電流流至電晶體MN10、MN15,從而電晶體MN10、MN15作為2段之源極隨耦器動作。藉此,電源電路22J產生電源電壓VDD1。由於如此般於比較部21J中設置2段之源極隨耦器,故而可減少於某AD轉換部ADC中比較部21J使信號CMPO轉變時因暫態電流產生之電源電壓VDD0之雜訊影響其他AD轉換部ADC之動作之擔心。其結果,可抑制複數個AD轉換部ADC之間之干擾。
圖15係表示本變化例之另一比較部21K之一構成例者。比較部21K具有電源電路22K、及比較電路23。電源電路22K具有電晶體MN10、MN15、運算放大器OPA、電容元件C6、及開關SW5。
電晶體MN10之閘極連接於運算放大器OPA之輸出端子,汲極連接於電源線VDDL,源極連接於電晶體MN15之汲極及運算放大器OPA之反相輸入端子。對運算放大器OPA之非反相輸入端子供給偏壓電壓VB1,反相輸入端子連接於電晶體MN10之源極及電晶體MN15之汲極,輸出端子連接於電晶體MN10之閘極。
電晶體MN15之閘極連接於電容元件C6之一端及開關SW5之一端,汲極連接於電晶體MN10之源極及運算放大器OPA之反相輸入端子,源極連接於電晶體MP11之源極及後段電路102之電源端子。電容元件C6之一端連接於電晶體MN15之閘極及開關SW5之一端,對另一端供給直流之電壓VREF。電壓VREF係藉由攝像控制部15而產生。開關SW5構成為基於控制信號SHSW而接通斷開,一端連接於電晶體MN15之閘極及電容元件C6之一端,對另一端供給偏壓電壓VB5。控制信號SHSW及偏壓電壓VB5係藉由攝像控制部15而產生。電容元件C6及開關SW5構成取樣保持電路。開關SW5例如於開關SW1成為接通狀態之期間成為接通狀態,於開關SW1成為斷開狀態之期間成為斷開狀態。
根據該構成,於比較部21K中,以電晶體MN10之源極之電壓變得與偏壓電壓VB1相等之方式進行負反饋動作。而且,作為定電流源動作之電晶體MN11所產生之電流流至電晶體MN10、MN15,從而電晶體MN10、MN15作為2段之源極隨耦器動作。而且,電源電路22K產生電源電壓VDD1。藉此,於比較部21K中,與比較部21J同樣地可抑制複數個AD轉換部ADC之間之干擾。
圖16係表示本變化例之另一比較部21L之一構成例者。比較部21L具有電源電路22L、及比較電路23。電源電路22L具有電晶體MN10、MN15、電容元件C4、C6、及開關SW3、SW5。
電晶體MN10之閘極連接於電容元件C4之一端及開關SW3之一端,汲極連接於電源線VDDL,源極連接於電晶體MN15之汲極。電容元件C4之一端連接於電晶體MN10之閘極及開關SW3之一端,對另一端供給直流之電壓VREF1。電壓VREF1係藉由攝像控制部15而產生。開關SW3構成為基於控制信號SHSW1而接通斷開,一端連接於電晶體MN10之閘極及電容元件C4之一端,對另一端供給偏壓電壓VB1。控制信號SHSW1及偏壓電壓VB1係藉由攝像控制部15而產生。開關SW3例如於開關SW1成為接通狀態之期間成為接通狀態,於開關SW1成為斷開狀態之期間成為斷開狀態。
電晶體MN15之閘極連接於電容元件C6之一端及開關SW5之一端,汲極連接於電晶體MN10之源極,源極連接於電晶體MP11之源極及後段電路102之電源端子。電容元件C6之一端連接於電晶體MN15之閘極及開關SW5之一端,對另一端供給直流之電壓VREF2。電壓VREF2係藉由攝像控制部15而產生。開關SW5構成為可基於控制信號SHSW2而接通斷開,一端連接於電晶體MN15之閘極及電容元件C6之一端,對另一端供給偏壓電壓VB5。控制信號SHSW2及偏壓電壓VB5係藉由攝像控制部15而產生。開關SW5例如於開關SW1成為接通狀態之期間成為接通狀態,於開關SW1成為斷開狀態之期間成為斷開狀態。
根據該構成,於比較部21L中,作為定電流源動作之電晶體MN11所產生之電流流至電晶體MN10、MN15,從而電晶體MN10、MN15作為2段之源極隨耦器動作。而且,電源電路22L產生電源電壓VDD1。藉此,於比較部21L中,與比較部21J同樣地可抑制複數個AD轉換部ADC之間之干擾。
[變化例6] 於上述實施形態中,如圖17所示,對電晶體MN10、MN11之背閘極供給接地電壓VSS0,並且對電晶體MP11之背閘極供給電源電壓VDD0,但並不限定於此。以下,列舉若干例對本變化例進行說明。
圖18係表示本變化例之比較部21M之一構成例者。比較部21M具有電源電路22M。於電源電路22M中,電晶體MN10之背閘極連接於該電晶體MN10之源極。電晶體MN10例如形成於藉由深N型井而與P型半導體基板電性絕緣之P型井。藉此,可減小電晶體MN10之閘極-源極間電壓Vgs,故而例如可更降低電源電壓VDD0,從而可減少消耗電力。
圖19係表示本變化例之另一比較部21N之一構成例者。比較部21N包含比較電路23N。於比較電路23N中,電晶體MP11之背閘極連接於該電晶體MP11之源極。藉此,可減小電晶體MP11之閘極-源極間電壓Vgs之絕對值,故而例如可更降低電源電壓VDD0,從而可減少消耗電力。該比較部21N於使用無法形成深N型井之製造製程之情形時較為有效。
圖20係本變化例之另一比較部21P之一構成例者。比較部21P具有電源電路22M、及比較電路23N。即,電晶體MN10之背閘極連接於該電晶體MN10之源極,電晶體MP11之背閘極連接於該電晶體MP11之源極。藉此,電晶體MN10、MP11之閘極-源極間電壓Vgs之絕對值均可減小,故而例如可更降低電源電壓VDD0,從而可減少消耗電力。又,於該比較部21P中,電晶體MP11、MN10之兩者之背閘極分別連接於該等電晶體之源極,故而該等背閘極以AD轉換部ADC為單位個別地被驅動。因此,可抑制複數個AD轉換部ADC之間之干擾。
[變化例7] 又,亦可將複數個AD轉換部ADC之電源電路中之電晶體MN10之背閘極相互連接。圖21係表示本變化例之攝像裝置1Q中之讀出部20Q之一構成例者。讀出部20Q具有複數個比較部21Q、及電壓產生部16Q。複數個比較部21Q分別具有電源電路22Q。複數個電源電路22Q之電晶體MN10之背閘極相互連接。對該等電晶體MN10之背閘極供給直流之電壓VDC。該等複數個電晶體MN10形成於1個P型井。電壓產生部16Q構成為產生電壓VDC。電壓VDC被設定為如使由電晶體MN10之源極與P型井構成之PN接面成為反向偏壓般之電壓。
如此一來,於攝像裝置1Q中,將電壓VDC供給至複數個電晶體MN10之背閘極。藉由適當設定該電壓VDC,可減小電晶體MN10之閘極-源極間電壓Vgs之絕對值,故而例如可更降低電源電壓VDD0,從而可減少消耗電力。又,於攝像裝置1Q中,於1個P型井設置複數個電晶體MN10,故而相較於在分別複數個P型井設置複數個電晶體MN10之情形,例如可減小井接點之面積,故而可減小佈局面積。
[變化例8] 於上述實施形態中,於複數個AD轉換部ADC之各者之比較部21中,將電源電路22之輸出端子連接於比較電路23,但並不限定於此。亦可取而代之地例如將2個以上之AD轉換部ADC之電源電路22之輸出端子相互連接,並將該等輸出端子連接於該2個以上之AD轉換部ADC之比較電路23。以下,對本變化例進行詳細說明。
圖22、23係表示本變化例之攝像裝置1R中之讀出部20R之一構成例者。讀出部20R包含複數個AD轉換部ADC。於該例中,2個AD轉換部ADC中之電源電路22之輸出端子相互連接。具體而言,第0個AD轉換部ADC[0]之電源電路22之輸出端子與第1個AD轉換部ADC[1]之電源電路22之輸出端子相互連接。藉此,該等2個電源電路22產生電源電壓VDD1。第0個AD轉換部ADC[0]之比較電路23、及第1個AD轉換部ADC[1]之比較電路23基於該電源電壓VDD1進行動作。又,第2個AD轉換部ADC[2]之電源電路22之輸出端子與第3個AD轉換部ADC[3]之電源電路22之輸出端子相互連接。藉此,該等2個電源電路22產生電源電壓VDD1。第2個AD轉換部ADC[2]之比較電路23、及第3個AD轉換部ADC[3]之比較電路23基於該電源電壓VDD1進行動作。第4個以後之AD轉換部亦相同。藉此,2個電源電路22產生電源電壓VDD1,故而可降低產生該電源電壓VDD1之電路之輸出阻抗,從而可使電源電壓VDD1所包含之電路雜訊相較於上述實施形態之情形為1/
再者,於該例中,將2個AD轉換部ADC中之電源電路22之輸出端子相互連接,但並不限定於此。亦可取而代之地將3個以上之AD轉換部ADC中之電源電路22之輸出端子相互連接。例如於將N個AD轉換部ADC中之電源電路22之輸出端子相互連接之情形時,可使電源電壓VDD1所包含之電路雜訊為1/
又,於該例中,如圖23所示,後段電路102基於電源電壓VDD1進行動作,但並不限定於此,亦可取而代之地例如圖24所示之讀出部20S般,後段電路102基於電源電壓VDD0進行動作。讀出部20S包含複數個比較部21S。複數個比較部21S分別包含比較電路23S。比較電路23S之後段電路102基於電源電壓VDD0進行動作。藉此,於本變化例中,可抑制後段電路102之動作對電源電壓VDD1產生之影響。
[變化例9] 於上述實施形態中,複數個AD轉換部ADC之各者之比較部21具有電源電路22,但亦可與該等電源電路22分開地進一步設置電源電路。以下,對本變化例進行詳細說明。
圖25、26係表示本變化例之攝像裝置1T中之讀出部20T之一構成例者。讀出部20T包含複數個AD轉換部ADC、及複數個電源電路28T。複數個電源電路28T分別構成為基於經由電源線VDDL供給之電源電壓VDDA而產生電源電壓VDD0。而且,於該例中,電源電路28T將所產生之電源電壓VDD0供給至2個AD轉換部ADC之比較部21T。電源電路28T具有電晶體MN0。電晶體MN0係N型MOS電晶體,對閘極供給偏壓電壓VB0,汲極連接於電源線VDDL,源極連接於2個比較部21T。電源電壓VDDA及偏壓電壓VB0係藉由攝像控制部15而產生。比較部21T具有電源電路22D、及比較電路23S。電源電路22D之電晶體MN10之汲極連接於電源電路28T之電晶體MN0之源極。電源電路28T及電源電路22D作為2段之源極隨耦器動作。
由於如此般於讀出部20T中設置2段之源極隨耦器,故而可減少於某AD轉換部ADC中比較部21T使信號CMPO轉變時因暫態電流產生之電源電壓VDD0之雜訊影響其他AD轉換部ADC之動作之擔心。其結果,可抑制複數個AD轉換部ADC之間之干擾。又,於該例中,於讀出部20T中,電源電路28T將所產生之電源電壓VDD0供給至2個比較部21T,故而可抑制電源電路28T之數量,因此可減小電路面積。
再者,於該例中,電源電路28T將所產生之電源電壓VDD0供給至2個比較部21T,但並不限定於此。亦可取而代之地供給至3個以上之比較部21T。
又,於該例中,如圖26所示,使用電晶體MN0而構成電源電路28T,但並不限定於此,亦可取而代之地例如圖27所示之讀出部20U般,使用電晶體MN0及運算放大器OPA0而構成電源電路28U。對運算放大器OPA0之非反相輸入端子供給偏壓電壓VB0,反相輸入端子連接於電晶體MN0之源極,輸出端子連接於電晶體MN0之閘極。藉此,電源電路28U可產生穩定之電源電壓VDD0。其結果,於本變化例中,可抑制複數個AD轉換部ADC之間之干擾。
[變化例10] 又,亦可於複數個AD轉換部ADC中之彼此相鄰之2個AD轉換部ADC之電源電路的輸出端子之間設置可變電阻元件。以下,對本變化例進行詳細說明。
圖28係表示本變化例之攝像裝置1V中之讀出部20V之一構成例者。讀出部20V包含複數個比較部21T、複數個電晶體18V、及電壓產生部17V。電晶體18V係N型MOS電晶體,分別設置於複數個AD轉換部ADC中之彼此相鄰之2個AD轉換部ADC之電源電路22D的輸出端子之間。電晶體18V之源極連接於某電源電路22D之輸出端子,汲極連接於與該電源電路22D相鄰之電源電路22D之輸出端子,對閘極供給控制電壓Vctrl。電晶體18V中之汲極-源極間之電阻值根據該控制電壓Vctrl而變化。即,電晶體18V作為可變電阻元件發揮功能。電壓產生部17V構成為產生控制電壓Vctrl。
根據該構成,例如於增大電晶體18V之電阻之情形時,複數個電源電路22D之輸出端子之間之電阻值變大,故而與上述實施形態之讀出部20(圖5)之情形同樣地例如可減少攝像圖像中產生尾影之擔心,其結果,可提高攝像圖像之畫質。又,於減小電晶體18V之電阻值之情形時,複數個電源電路22D之輸出端子之間之電阻值變小,故而與變化例8之讀出部20S(圖24)之情形同樣地可降低輸出阻抗,從而可減小電源電壓VDD1所包含之電路雜訊。
再者,於該例中,使用N型MOS電晶體而構成可變電阻元件,但並不限定於此,亦可取而代之地例如使用P型MOS電晶體而構成可變電阻元件。
又,於該例中,經由電晶體18V將複數個AD轉換部ADC全部連接,但並不限定於此。亦可取而代之地例如將複數個AD轉換部ADC區分為分別包含2個以上之AD轉換部ADC之複數群,並經由電晶體18V連接屬於相同群之AD轉換部ADC。又,亦可經由電晶體18V連接第偶數個之複數個AD轉換部ADC,並且經由電晶體18V連接第奇數個之複數個AD轉換部ADC。具體而言,例如亦可經由電晶體18V(電晶體18V1)連接第0個AD轉換部ADC[0]及第2個AD轉換部ADC[2],經由電晶體18V(電晶體18V2)連接第2個AD轉換部ADC[2]及第4個AD轉換部ADC[4],同樣地,經由電晶體18V(電晶體18V3)連接第1個AD轉換部ADC[1]及第3個AD轉換部ADC[3],經由電晶體18V(電晶體18V4)連接第3個AD轉換部ADC[3]及第5個AD轉換部ADC[5]。
又,於該例中,設置1個電壓產生部17V,且該電壓產生部17V控制所有電晶體18V之電阻值,但並不限定於此。亦可取而代之地例如設置複數個電壓產生部,且該等複數個電壓產生部控制互不相同之電晶體18V之電阻值。
[變化例11] 又,亦可如圖29所示之讀出部20W般,將並不彼此相鄰之2個AD轉換部ADC之電源電路22之輸出端子相互連接。於該例中,第n個AD轉換部ADC[n]、第(n+2)個AD轉換部ADC[n+2]、第(n+3)個AD轉換部ADC[n+3]、及第(n+5)個AD轉換部ADC[n+5]構成群(第1群),將屬於該第1群之複數個AD轉換部ADC之電源電路22之輸出端子相互連接。又,第(n+4)個AD轉換部ADC[n+4]、第(n+6)個AD轉換部ADC[n+6]、第(n+7)個AD轉換部ADC[n+7]、及第(n+9)個AD轉換部ADC[n+9]構成另一群(第2群),將屬於該第2群之複數個AD轉換部ADC之電源電路22之輸出端子相互連接。即,相互連接有電源電路22之AD轉換部ADC[n+3]及AD轉換部ADC[n+5]之間所設置的AD轉換部ADC[n+4]之電源電路22不與該等電源電路22連接。藉此,例如即便在攝像圖像中產生尾影之情形時,亦可使該圖像之邊界變淡,故而可使尾影不明顯。屬於第1群之複數個AD轉換部ADC之間產生干擾,同樣地,屬於第2群之複數個AD轉換部ADC之間產生干擾。屬於第1群之複數個AD轉換部ADC之間之干擾程度與屬於第2群之複數個AD轉換部ADC之間之干擾程度不同。因此,藉由在屬於第1群之複數個AD轉換部ADC之間配置屬於第2群之AD轉換部ADC,可使基於干擾程度之不同之圖像之邊界變淡。
[變化例12] 於上述實施形態中,如圖4A所示,藉由單端型之電路構成比較電路23,但並不限定於此,亦可取而代之地例如藉由差動型之電路構成比較電路。以下,對本變化例之比較部31A、31B進行詳細說明。
圖30A係表示比較部31A之一構成例者。比較部31A具有電源電路22、及比較電路33A。比較電路33A具有電容元件C31~C33、電晶體MN31~MN33、開關SW31、SW32、及電晶體MP31、MP32。電晶體MN31~MN33係N型MOS電晶體,電晶體MP31、MP32係P型MOS電晶體。
電容元件C31、C32具有一端及另一端。對電容元件C31之一端供給參照信號RAMP,另一端連接於電容元件C32之另一端、電晶體MN31之閘極、及開關SW31之一端。對電容元件C32之一端供給信號SIG,另一端連接於電容元件C31之另一端、電晶體MN31之閘極、及開關SW31之一端。對電容元件C33之一端施加直流之電壓VREF,另一端連接於電晶體MN32之閘極及開關SW32之一端。
電晶體MN31之閘極連接於電容元件C31、C32之另一端及開關SW31之一端,汲極連接於電晶體MP31之汲極、電晶體MP31、MP32之閘極、及開關SW31之另一端,源極連接於電晶體MN32之源極及電晶體MN33之汲極。電晶體MN32之閘極連接於電容元件C33之另一端及開關SW32之一端,汲極連接於電晶體MP32之汲極、開關SW32之另一端、及後段電路102之輸入端子,源極連接於電晶體MN31之源極及電晶體MN33之汲極。對電晶體MN33之閘極供給偏壓電壓VB2,汲極連接於電晶體MN31、MN32之源極,對源極供給接地電壓VSS0。該電晶體MN33作為電流源動作,電晶體MN31、MN32作為差動對動作。
開關SW31構成為基於控制信號AZSW而接通斷開,開關SW31之一端連接於電容元件C31、C32之另一端及電晶體MN31之閘極,另一端連接於電晶體MN31、MP31之汲極、及電晶體MP31、MP32之閘極。開關SW32構成為基於控制信號AZSW而接通斷開,開關SW32之一端連接於電容元件C33之另一端及電晶體MN32之閘極,另一端連接於電晶體MN32、MP32之汲極及後段電路102之輸入端子。
電晶體MP31之閘極連接於電晶體MP32之閘極、電晶體MP31、MN31之汲極、及開關SW31之另一端,汲極連接於電晶體MP31、MP32之閘極、電晶體MN31之汲極、及開關SW31之另一端,源極連接於電晶體MN10、MP32之源極及後段電路102之電源端子。電晶體MP32之閘極連接於電晶體MP31之閘極、電晶體MP31、MN31之汲極、及開關SW31之另一端,汲極連接於後段電路102之輸入端子、電晶體MN32之汲極、及開關SW32之另一端,源極連接於電晶體MN10、MP31之源極及後段電路102之電源端子。電晶體MP31、MP32作為差動對即電晶體MN31、MN32之負載而動作。
此處,電晶體MN31對應於本發明中之「第1電晶體」之一具體例。電晶體MN32對應於本發明中之「第5電晶體」之一具體例。電容元件C33對應於本發明中之「第3電容元件」之一具體例。開關SW32對應於本發明中之「第3開關」之一具體例。電晶體MP31、MP32對應於本發明中之「負載電路」之一具體例。電晶體MN33對應於本發明中之「第1電流源」之一具體例。
圖30B係表示比較部31B之一構成例者。比較部31B具有電源電路22A、及比較電路33B。比較電路33B具有電容元件C41~C43、電晶體MP41~MP43、開關SW41、SW42、及電晶體MN41、MN42。電晶體MP41~MP43係P型MOS電晶體,電晶體MN41、MN42係N型MOS電晶體。比較部31B之電容元件C41~C43分別對應於比較部31A之電容元件C31~C33,比較部31B之電晶體MP41~MP43分別對應於比較部31A之電晶體MN31~MN33,比較部31B之開關SW41、SW42分別對應於比較部31A之開關SW31、SW32,比較部31B之電晶體MN41、MN42分別對應於比較部31A之電晶體MP31、MP32。
[變化例13] 於上述實施形態中,例如圖4A所示,比較電路23使用電容元件C1、C2將信號SIG之電壓及參照信號RAMP之電壓合成,並基於所合成之電壓進行比較動作,但並不限定於此。以下,對本變化例之比較部51A、51B進行詳細說明。
圖31A係表示比較部51A之一構成例者。比較部51A具有電源電路22、及比較電路53A。比較電路53A具有電容元件C51、C52。對電容元件C51之一端供給參照信號RAMP,另一端連接於電晶體MN31之閘極及開關SW31之一端。對電容元件C52之一端供給信號SIG,另一端連接於電晶體MN32之閘極及開關SW32之一端。此處,電容元件C51對應於本發明中之「第1電容元件」之一具體例。電容元件C52對應於本發明中之「第2電容元件」之一具體例。
圖31B係表示比較部51B之一構成例者。比較部51B具有電源電路22A、及比較電路53B。比較電路53B具有電容元件C61、C62。對電容元件C61之一端供給參照信號RAMP,另一端連接於電晶體MP41之閘極及開關SW41之一端。對電容元件C62之一端供給信號SIG,另一端連接於電晶體MP42之閘極及開關SW42之一端。
[其他變化例] 又,亦可將該等變化例中之2個以上組合。
<2.攝像裝置之使用例> 圖32係表示上述實施形態之攝像裝置1之使用例者。如下所述,上述攝像裝置1例如可用於感測可見光、或紅外光、紫外光、X射線等光之各種實例。
・數位相機、或附相機功能之行動機器等拍攝供鑒賞用之圖像之裝置 ・為了自動停止等安全駕駛、或駕駛者狀態之辨識等拍攝汽車之前方或後方、周圍、車內等之車載用感測器、監視行駛車輛或道路之監視相機、進行車輛間等之測距之測距感測器等供交通用之裝置 ・為了拍攝使用者之手勢並進行依照該手勢之機器操作而用於電視、或冰箱、空氣調節器等家電之裝置 ・內視鏡、或藉由紅外光之受光進行血管拍攝之裝置等供醫療或保健用之裝置 ・防盜用途之監視相機、或人物驗證用途之相機等供安全用之裝置 ・拍攝皮膚之皮膚測定器、或拍攝頭皮之顯微鏡等供美容用之裝置 ・適於體育用途等之動作相機或可穿戴相機等供體育用之裝置 ・用以監視旱田或作物之狀態之相機等供農業用之裝置
<3.對移動體之應用例> 本發明之技術(本技術)可應用於各種製品。例如,本發明之技術亦可實現為搭載於汽車、電動汽車、油電混合車、機車、腳踏車、個人移動載具、飛機、無人機、船舶、機器人等任一種移動體之裝置。
圖33係表示作為可適用本發明之技術之移動體控制系統之一例的車輛控制系統之概略性構成例之方塊圖。
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33所示之例中,車輛控制系統12000具備驅動系統控制單元12010、車身系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及綜合控制單元12050。又,作為綜合控制單元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依照各種程式控制與車輛之驅動系統相關之裝置之動作。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、將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛之舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等控制裝置發揮功能。
車身系統控制單元12020依照各種程式控制裝備於車體之各種裝置之動作。例如,車身系統控制單元12020作為免鑰匙啟動系統、智慧鑰匙系統、電動車窗裝置、或者頭燈、尾燈、刹車燈、轉向燈或霧燈等各種燈之控制裝置發揮功能。於此情形時,可對車身系統控制單元12020,輸入自代替鑰匙之攜帶式設備發送之電波或各種開關之信號。車身系統控制單元12020接收該等電波或信號之輸入,而控制車輛之門鎖裝置、電動車窗裝置、燈等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載有車輛控制系統12000之車輛之外部之資訊。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,並且接收所拍攝之圖像。車外資訊檢測單元12030亦可基於所接收之圖像,進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等之物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接收光並輸出與該光之受光量對應之電信號之光感測器。攝像部12031可將電信號輸出為圖像,亦可輸出為測距之資訊。又,攝像部12031所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,例如連接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例如包含拍攝駕駛者之相機,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,而算出駕駛者之疲勞程度或集中程度,亦可判別駕駛者是否打瞌睡。
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獲取之車內外之資訊,運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值,並對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如,微電腦12051可進行以包含車輛之碰撞規避或衝擊緩和、基於車間距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告、或車輛之車道偏離警告等在內的ADAS(Advanced Driver Assistance System,先進駕駛輔助系統)之功能實現為目的之協調控制。
又,微電腦12051可進行以自動駕駛等為目的之協調控制,該自動駕駛係藉由基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040獲取之車輛之周圍之資訊控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等,而不取決於駕駛者之操作地自主行駛。
又,微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030獲取之車外之資訊,對車身系統控制單元12020輸出控制指令。例如,微電腦12051可進行根據由車外資訊檢測單元12030檢測出之前車或對向車之位置控制頭燈將遠光切換為近光等以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地通知資訊之輸出裝置。於圖33之例中,例示有聲頻揚聲器12061、顯示部12062及儀錶板12063作為輸出裝置。顯示部12062例如亦可包含車載顯示器及抬頭顯示器中之至少一者。
圖34係表示攝像部12031之設置位置之例之圖。
於圖34中,車輛12100包含攝像部12101、12102、12103、12104、12105作為攝像部12031。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105例如設置於車輛12100之前保險桿、側鏡、後保險桿、後車門及車室內之前窗玻璃之上部等位置。前保險桿所具備之攝像部12101及車室內之前窗玻璃之上部所具備之攝像部12105主要獲取車輛12100之前方之圖像。側鏡所具備之攝像部12102、12103主要獲取車輛12100之側方之圖像。後保險桿或後車門所具備之攝像部12104主要獲取車輛12100之後方之圖像。由攝像部12101及12105獲取之前方之圖像主要用於檢測前車或行人、障礙物、信號燈、交通標識或車道等。
再者,於圖23中,示出攝像部12101至12104之攝影範圍之一例。攝像範圍12111表示設置於前保險桿之攝像部12101之攝像範圍,攝像範圍12112、12113分別表示設置於側鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍,攝像範圍12114表示設置於後保險桿或後車門之攝像部12104之攝像範圍。例如,藉由將由攝像部12101至12104拍攝之圖像資料重合,可獲得自上方觀察車輛12100所得之俯瞰圖像。
亦可攝像部12101至12104中之至少一者具有獲取距離資訊之功能。例如,攝像部12101至12104中之至少一者可為包含複數個攝像元件之立體相機,亦可為具有用於相位差檢測之像素之攝像元件。
例如,微電腦12051基於自攝像部12101至12104獲得之距離資訊,求出攝像範圍12111至12114內之至各立體物之距離、及該距離之時間性變化(相對於車輛12100之相對速度),藉此尤其可抽選位於車輛12100之行進路上之最近之立體物且於與車輛12100大致相同之方向上以特定速度(例如0 km/h以上)行駛之立體物為前車。進而,微電腦12051可設定在前車之近前預先應確保之車間距離,而進行自動刹車控制(亦包括追隨停止控制)或自動加速控制(亦包括追隨發動控制)等。如此一來,可進行以不取決於駕駛者之操作地自主行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如,微電腦12051可基於自攝像部12101至12104獲得之距離資訊,而將與立體物相關之立體物資料分類為2輪車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等或其他立體物並抽選,從而用於自動規避障礙物。例如,微電腦12051將車輛12100之周邊之障礙物識別為車輛12100之駕駛者可視認之障礙物及難以視認之障礙物。而且,微電腦12051判斷表示與各障礙物之碰撞之危險度之碰撞風險,於碰撞風險為設定值以上而存在碰撞可能性之狀況時,經由聲頻揚聲器12061或顯示部12062對駕駛者輸出警報,或者經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或規避轉向,藉此可進行用以規避碰撞之駕駛支援。
亦可攝像部12101至12104中之至少一者為檢測紅外線之紅外線相機。例如,微電腦12051可藉由判定在攝像部12101至12104之拍攝圖像中是否存在行人而辨別行人。該行人之辨別例如藉由抽選作為紅外線相機之攝像部12101至12104之拍攝圖像中之特徵點之程序、及對表示物體之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程序進行。若微電腦12051判定在攝像部12101至12104之拍攝圖像中存在行人而辨識出行人,則聲音圖像輸出部12052以對該所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亦能以將表示行人之圖標等顯示於所需位置之方式控制顯示部12062。
以上,對可適用本發明之技術之車輛控制系統之一例進行了說明。本發明之技術可適用於以上所說明之構成中之攝像部12031。藉此,於車輛控制系統12000中,可提高攝像圖像之畫質。其結果,於車輛控制系統12000中,可提高車輛之碰撞規避或碰撞緩和功能、基於車間距離之追隨行駛功能、車速維持行駛功能、車輛之碰撞警告功能、車輛之車道偏離警告功能等之精度。
<4.對測距裝置之應用例> 其次,對將本技術應用於測距裝置之情形時之一例進行詳細說明。
圖35係表示本應用例之測距裝置900之一構成例者。測距裝置900構成為利用間接方式計測直至計測對象物OBJ之距離。測距裝置900具備發光部901、光學系統902、光檢測部910、及控制部903。
發光部901構成為朝向計測對象物OBJ射出光脈衝L0。發光部901基於來自控制部903之指示,而進行交替地反覆發光及非發光之發光動作,藉此射出光脈衝L0。發光部901例如具有射出紅外光之光源。該光源例如使用雷射光源或LED(Light Emitting Diode,發光二極體)等而構成。
光學系統902包含使圖像成像於光檢測部910之受光面S之透鏡而構成。自發光部901射出並由計測對象物OBJ反射之光脈衝(反射光脈衝L1)入射至該光學系統902。
光檢測部910構成為藉由基於來自控制部903之指示檢測光而產生距離圖像PIC。距離圖像PIC所包含之複數個像素值分別表示關於至計測對象物OBJ之距離D之值。而且,光檢測部910將所產生之距離圖像PIC作為圖像信號DATA輸出。
控制部903構成為藉由將控制信號供給至發光部901及光檢測部910控制該等之動作,而控制測距裝置900之動作。
圖36係表示光檢測部910之一構成例者。光檢測部910包含像素陣列911、驅動部912、參照信號產生部913、讀出部919、信號處理部914、及攝像控制部915。例如,像素陣列911、驅動部912、參照信號產生部913、讀出部919、信號處理部914、及攝像控制部915亦可形成於1片半導體基板。又,亦可使像素陣列911形成於1片半導體基板並且使驅動部912、參照信號產生部913、讀出部919、信號處理部914、及攝像控制部915形成於另一半導體基板,並將該等2片半導體基板重疊。
像素陣列911具有呈矩陣狀地配置之複數個像素920。像素920構成為產生與受光量對應之像素電壓Vpix。
圖37係表示像素920之一構成例者。像素陣列911包含複數個控制線931A、複數個控制線931B、複數個控制線932A、複數個控制線932B、複數個控制線933、複數個信號線939A、及複數個信號線939B。
像素920具有光電二極體921、浮動擴散區923A、923B、及電晶體922A、922B、924A、924B、925A、925B、926A、926B。亦將包含光電二極體921、浮動擴散區923A、及電晶體922A、924A、925A、926A之電路稱為分接頭A。又,亦將包含光電二極體921、浮動擴散區923B、及電晶體922B、924B、925B、926B之電路稱為分接頭B。
於分接頭A中,電晶體922A之閘極連接於控制線931A,源極連接於光電二極體921,汲極連接於浮動擴散區923A。浮動擴散區923A構成為儲存自光電二極體921經由電晶體922A供給之電荷。電晶體924A之閘極連接於控制線932A,對汲極供給電源電壓VDD,源極連接於浮動擴散區923A。電晶體925A之閘極連接於浮動擴散區923A,對汲極供給電源電壓VDD,源極連接於電晶體926A之汲極。電晶體926A之閘極連接於控制線933,汲極連接於電晶體925A之源極,源極連接於信號線939A。以上,以分接頭A為例進行了說明,分接頭B亦相同。
根據該構成,於像素920中,藉由電晶體924A成為接通狀態而重設浮動擴散區923A,藉由電晶體924B成為接通狀態而重設浮動擴散區923B。而且,藉由電晶體922A、922B中之任一者交替地成為接通狀態,而將藉由光電二極體921產生之電荷選擇性地儲存於浮動擴散區923A及浮動擴散區923B。而且,藉由電晶體926A、926B成為接通狀態,像素920將與儲存於浮動擴散區923A之電荷之量對應之像素信號輸出至信號線939A,並且將與儲存於浮動擴散區923B之電荷之量對應之像素信號輸出至信號線939B。
驅動部912(圖36)構成為基於來自攝像控制部915之指示而以像素列L單位依序驅動像素陣列911中之複數個像素920。參照信號產生部913構成為基於來自攝像控制部915之指示而產生參照信號RAMP。讀出部919構成為藉由基於來自攝像控制部915之指示,基於自像素陣列911經由信號線939A、939B供給之像素信號進行AD轉換而產生圖像信號DATA0。信號處理部914構成為藉由基於來自攝像控制部915之指示而對圖像信號DATA0進行特定之信號處理,從而產生距離圖像PIC並輸出包含該距離圖像PIC之圖像信號DATA。攝像控制部915構成為藉由將控制信號供給至驅動部912、參照信號產生部913、讀出部919、及信號處理部914,控制該等電路之動作,而控制光檢測部910之動作。
圖38係表示測距裝置900之一動作例者,圖38(A)表示自發光部901射出之光脈衝L0之波形,圖38(B)表示光檢測部910檢測之反射光脈衝L1之波形。
發光部901基於來自控制部903之指示,射出具有工作比為50%之脈衝波形之光脈衝L0(圖38(A))。該光脈衝L0朝向計測對象物OBJ行進。繼而,該光脈衝L0由計測對象物OBJ反射,且所反射之反射光脈衝L1朝向光檢測部910行進。繼而,該光檢測部910之像素920檢測該反射光脈衝L1(圖38(B))。由像素920檢測出之反射光脈衝L1具有使圖38(A)所示之光脈衝L0之波形延遲有延遲時間DL之波形。該延遲時間DL係光依序行進經過發光部901、計測對象物OBJ、光檢測部910之時間,對應於光之飛行時間。該光之飛行時間對應於測距裝置900與計測對象物OBJ之間之距離。
於間接方式中,像素920之浮動擴散區923A於發光部901發光之期間941,儲存與光電二極體921之受光量對應之信號電荷Q1,像素920之浮動擴散區923B於發光部901熄滅之期間942,儲存與光電二極體921之受光量對應之信號電荷Q2。繼而,信號處理部914求出信號電荷Q1與信號電荷Q2之電荷比。光電二極體921於期間951、952檢測光,故而信號電荷Q1之電荷量與期間951之長度成正比,信號電荷Q2之電荷量與期間952之長度成正比。於延遲時間DL較短之情形時,信號電荷Q1變多並且信號電荷Q2變少,於延遲時間DL較長之情形時,信號電荷Q1變少並且信號電荷Q2變多。如此一來,信號電荷Q1與信號電荷Q2之電荷比根據延遲時間DL而變化。於間接方式中,藉由求出該電荷比,例如能以較高之精度求出延遲時間DL,其結果,能以較高之精度計測直至計測對象物OBJ之距離。對該讀出部919可適用本技術。藉此,可提高距離圖像之畫質。
以上,對可適用本發明之技術之測距裝置900之一例進行了說明。本發明之技術可適用於此種測距裝置900。藉此,於測距裝置900中,可提高距離圖像之畫質。
以上,列舉實施形態及變化例、以及其等之具體之應用例對本技術進行了說明,但本技術並不限定於該等實施形態等,可進行各種變化。
例如,於上述實施形態中,如圖2所示般構成像素P,但並不限定於此,可使用各種構成之像素。
再者,本說明書所記載之效果僅為例示,並不受限定,且亦可具有其他效果。
再者,本技術可設為如下構成。根據以下構成之本技術,可提高畫質。
(1)一種光檢測裝置,其具備: 第1像素,其可產生第1像素信號; 參照信號產生部,其可產生參照信號;以及 第1比較部,其具有可基於自第1電源節點供給之電源電壓及偏壓電壓而產生第1電源電壓且可自輸出端子輸出上述第1電源電壓之第1電源電路、以及可基於上述第1電源電壓動作且可基於上述第1像素信號及上述參照信號而進行比較動作之第1比較電路。 (2)如上述(1)之光檢測裝置,其中上述第1比較電路具有連接於第2電源節點之第1電流源。 (3)如上述(2)之光檢測裝置,其中上述第1像素可自輸出端子輸出上述第1像素信號, 上述參照信號產生部可自輸出端子輸出上述參照信號,且 上述第1比較電路具有: 第1電晶體,其具有閘極、汲極、及源極; 第1電容元件,其具有連接於上述參照信號產生部之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第1電晶體之上述閘極之第2端子; 第2電容元件,其具有連接於上述第1像素之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第1電晶體之上述閘極之第2端子;以及 第1開關,其藉由成為接通狀態,而可連接上述第1電晶體之上述閘極及上述第1電晶體之上述汲極。 (4)如上述(3)之光檢測裝置,其中上述第1電晶體之上述源極連接於上述第1電源電路之上述輸出端子,且 上述第1電晶體之上述汲極連接於上述第1電流源。 (5)如上述(4)之光檢測裝置,其中上述第1比較電路進而具有: 第2電晶體,其具有連接於上述第1電晶體之上述汲極之閘極、汲極、及源極; 第3電晶體,其具有閘極、連接於上述第2電晶體之汲極之汲極、及連接於上述第2電源節點之源極;以及 第2開關,其藉由成為接通狀態,而可連接上述第3電晶體之上述閘極及上述第3電晶體之上述汲極。 (6)如上述(5)之光檢測裝置,其中上述第1比較部進而具有第4電晶體,該第4電晶體具有連接於上述第2電晶體之上述汲極之閘極、連接於上述第1電源電路之上述輸出端子之汲極、及連接於上述第1電晶體之上述汲極之源極。 (7)如上述(3)之光檢測裝置,其中上述第1電晶體之上述源極連接於上述第1電流源,且 上述第1比較電路具有: 第5電晶體,其具有閘極、汲極、及連接於上述第1電流源之源極; 第3電容元件,其連接於上述第5電晶體之上述閘極; 第3開關,其藉由成為接通狀態,而可連接上述第5電晶體之上述閘極及上述第5電晶體之上述汲極;以及 負載電路,其連接於上述第1電源電路之上述輸出端子、上述第1電晶體之上述汲極、及上述第5電晶體之上述汲極。 (8)如上述(2)之光檢測裝置,其中上述第1像素可自輸出端子輸出上述第1像素信號, 上述參照信號產生部可自輸出端子輸出上述參照信號,且 上述第1比較電路具有: 第1電晶體,其具有閘極、汲極、及連接於上述第1電流源之源極; 第5電晶體,其具有閘極、汲極、及連接於上述第1電流源之源極; 第1電容元件,其具有連接於上述參照信號產生部之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第1電晶體之上述閘極之第2端子; 第2電容元件,其具有連接於上述第1像素之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第5電晶體之上述閘極之第2端子; 第1開關,其藉由成為接通狀態,而可連接上述第1電晶體之上述閘極及上述第1電晶體之上述汲極; 第3開關,其藉由成為接通狀態,而可連接上述第5電晶體之上述閘極及上述第5電晶體之上述汲極;以及 負載電路,其連接於上述第1電源電路之上述輸出端子、上述第1電晶體之上述汲極、及上述第5電晶體之上述汲極。 (9)如上述(7)或(8)之光檢測裝置,其中上述負載電路具有: 第1負載電晶體,其具有閘極、連接於上述第1電晶體之上述汲極之汲極、及連接於上述第1電源電路之上述輸出端子之源極;以及 第2負載電晶體,其具有連接於上述第1負載電晶體之上述閘極之閘極、連接於上述第5電晶體之汲極之汲極、及連接於上述第1電源電路之上述輸出端子之源極。 (10)如上述(2)之光檢測裝置,其中上述第1像素可自輸出端子輸出上述第1像素信號, 上述參照信號產生部可自輸出端子輸出上述參照信號,且 上述第1比較電路具有: 第1電晶體,其具有閘極、汲極、及連接於上述第1電源電路之上述輸出端子之源極; 第6電晶體,其具有閘極、連接於上述第1電流源之汲極、及連接於上述第1電晶體之上述汲極之源極; 第1電容元件,其具有連接於上述參照信號產生部之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第1電晶體之上述閘極之第2端子; 第2電容元件,其具有連接於上述第1像素之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第1電晶體之上述閘極之第2端子;以及 第1開關,其藉由成為接通狀態,而可連接上述第1電晶體之上述閘極及上述第6電晶體之上述汲極。 (11)如上述(3)至(10)中任一項之光檢測裝置,其中上述偏壓電壓包含第1偏壓電壓,且 上述第1電源電路具有第1電源電晶體,該第1電源電晶體具有可被供給上述第1偏壓電壓之閘極、連接於上述第1電源節點之汲極、及連接於上述第1電晶體之上述源極之源極。 (12)如上述(3)至(10)中任一項之光檢測裝置,其中上述偏壓電壓包含第1偏壓電壓及第2偏壓電壓,且 上述第1電源電路具有: 第1電源電晶體,其具有可被供給上述第1偏壓電壓之閘極、連接於上述第1電源節點之汲極、及源極;以及 第2電源電晶體,其具有可被供給上述第2偏壓電壓之閘極、連接於上述第1電源電晶體之上述源極之汲極、及連接於上述第1電晶體之上述源極之源極。 (13)如上述(11)或(12)之光檢測裝置,其中上述第1電源電路進而具有第4開關,該第4開關藉由成為接通狀態,而可將上述第1偏壓電壓供給至上述第1電源電晶體之上述閘極。 (14)如上述(13)之光檢測裝置,其中上述第1電源電路進而具有連接於上述第1電源電晶體之上述閘極之第4電容元件。 (15)如上述(11)或(12)之光檢測裝置,其中上述第1電源電路進而具有運算放大器,該運算放大器具有可被供給上述第1偏壓電壓之非反相輸入端子、連接於上述第1電源電晶體之上述源極之反相輸入端子、及連接於上述第1電源電晶體之上述閘極之輸出端子。 (16)如上述(11)或(12)之光檢測裝置,其中上述第1電源電晶體進而具有與上述第1電源電晶體之上述源極連接之背閘極。 (17)如上述(11)或(12)之光檢測裝置,其進而具備可自輸出端子輸出特定電壓之電壓產生部,且 上述第1電源電晶體進而具有連接於上述電壓產生部之上述輸出端子之背閘極。 (18)如上述(12)之光檢測裝置,其中上述第1電源電路進而具有第5開關,該第5開關藉由成為接通狀態而可將上述第2偏壓電壓供給至上述第2電源電晶體之上述閘極。 (19)如上述(3)至(6)之光檢測裝置,其中上述第1電晶體進而具有與上述第1電晶體之上述源極連接之背閘極。 (20)如上述(2)至(19)中任一項之光檢測裝置,其中上述第1電流源具有第1電流源電晶體,該第1電流源電晶體具有閘極、汲極、及連接於上述第2電源節點之源極。 (21)如上述(2)至(19)中任一項之光檢測裝置,其中上述第1電流源具有: 第1電流源電晶體,其具有閘極、汲極、及連接於上述第2電源節點之源極;以及 第2電流源電晶體,其具有閘極、汲極、及連接於上述第1電流源電晶體之上述汲極之源極。 (22)如上述(20)之光檢測裝置,其中上述第1電流源進而具有第6開關,該第6開關藉由成為接通狀態而可將第3偏壓電壓供給至上述第1電流源電晶體之上述閘極。 (23)如上述(1)至(22)中任一項之光檢測裝置,其進而具備: 第2像素,其可產生第2像素信號;以及 第2比較部,其具有可基於自上述第1電源節點供給之上述電源電壓及上述偏壓電壓而產生第2電源電壓且可自輸出端子輸出上述第2電源電壓之第2電源電路、以及可基於上述第2電源電壓動作且可基於上述第2像素信號及上述參照信號而進行上述比較動作之第2比較電路。 (24)如上述(23)之光檢測裝置,其中上述第2電源電路之上述輸出端子連接於上述第1電源電路之上述輸出端子。 (25)如上述(24)之光檢測裝置,其進而具備: 第3像素,其可產生第3像素信號;以及 第3比較部,其具有可基於自上述第1電源節點供給之上述電源電壓及上述偏壓電壓而產生第3電源電壓且可自輸出端子輸出上述第3電源電壓之第3電源電路、以及可基於上述第3電源電壓動作且可基於上述第3像素信號及上述參照信號而進行上述比較動作之第3比較電路; 上述第3電源電路之上述輸出端子與上述第1電源電路之上述輸出端子電性絕緣,並且與上述第2電源電路之上述輸出端子電性絕緣,且 上述第3比較部配置於上述第1比較部及上述第2比較部之間。 (26)如上述(23)之光檢測裝置,其進而具備可變電阻元件,該可變電阻元件具有連接於上述第1電源電路之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第2電源電路之上述輸出端子之第2端子。 (27)如上述(23)之光檢測裝置,其進而具備第4電源電路,該第4電源電路可基於自第3電源節點供給之其他電源電壓而產生上述電源電壓且可將上述電源電壓輸出至上述第1電源節點。 (28)一種電子機器,其具備: 光檢測裝置;及 處理部,其控制上述光檢測裝置之動作;且 上述光檢測裝置具有: 第1像素,其可產生第1像素信號; 參照信號產生部,其可產生參照信號;以及 第1比較部,其具有可基於自第1電源節點供給之電源電壓及偏壓電壓而產生第1電源電壓且可自輸出端子輸出上述第1電源電壓之第1電源電路、以及可基於上述第1電源電壓動作且可基於上述第1像素信號及上述參照信號而進行比較動作之第1比較電路。
本申請係以於日本特許廳於2019年3月29日提出申請之日本專利申請號2019-068359號為基礎並主張優先權者,將該申請之所有內容藉由參照而援用於本申請。
業者均可根據設計上之要件或其他因素想到各種修正、組合、次組合、及變更,可理解其等包含於隨附之申請專利範圍或其等同物之範圍內。
1:攝像裝置 11:像素陣列 12:驅動部 13:參照信號產生部 14:信號處理部 15:攝像控制部 16Q:電壓產生部 17V:電壓產生部 18V:電晶體 20:讀出部 20Q:讀出部 20R:讀出部 20S:讀出部 20T:讀出部 20U:讀出部 21:比較部 21A:比較部 21B:比較部 21C:比較部 21D:比較部 21E:比較部 21F:比較部 21G:比較部 21H:比較部 21J:比較部 21K:比較部 21L:比較部 21M:比較部 21N:比較部 21P:比較部 21Q:比較部 21S:比較部 21T:比較部 22:電源電路 22A:電源電路 22D:電源電路 22E:電源電路 22J:電源電路 22K:電源電路 22L:電源電路 22M:電源電路 22Q:電源電路 23:比較電路 23A:比較電路 23B:比較電路 23C:比較電路 23F:比較電路 23G:比較電路 23H:比較電路 23N:比較電路 23S:比較電路 24:計數器 25:鎖存器 28T:電源電路 28U:電源電路 29:傳送掃描部 31A:比較部 31B:比較部 33A:比較電路 33B:比較電路 51A:比較部 51B:比較部 53A:比較電路 53B:比較電路 101:初段電路 102:後段電路 200:半導體基板 201:定電流源部 202:比較電路部 203:計數器部 204:鎖存器部 211:半導體基板 212:半導體基板 900:測距裝置 901:發光部 902:光學系統 903:控制部 910:光檢測部 911:像素陣列 912:驅動部 913:參照信號產生部 914:信號處理部 915:攝像控制部 919:讀出部 920:像素 921:光電二極體 922A:電晶體 922B:電晶體 923A:浮動擴散區 923B:浮動擴散區 924A:電晶體 924B:電晶體 925A:電晶體 925B:電晶體 926A:電晶體 926B:電晶體 931A:控制線 931B:控制線 932A:控制線 932B:控制線 933:控制線 939A:信號線 939B:信號線 12000:車輛控制系統 12001:通信網路 12010:驅動系統控制單元 12020:車身系統控制單元 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:綜合控制單元 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:儀錶板 12100:車輛 12101:攝像部 12102:攝像部 12103:攝像部 12104:攝像部 12105:攝像部 12111:攝像範圍 12112:攝像範圍 12113:攝像範圍 12114:攝像範圍 ADC[0]:第0個AD轉換部 ADC[1]:第1個AD轉換部 ADC[2]:第2個AD轉換部 ADC[3]:第3個AD轉換部 AMP:電晶體 BUS:匯流排配線 C1:電容元件 C2:電容元件 C3:電容元件 C4:電容元件 C5:電容元件 C6:電容元件 C11:電容元件 C12:電容元件 C13:電容元件 C14:電容元件 C15:電容元件 C31:電容元件 C32:電容元件 C33:電容元件 C41:電容元件 C42:電容元件 C43:電容元件 C51:電容元件 C52:電容元件 C61:電容元件 C62:電容元件 CS[0]:第0個定電流源 CS[1]:第1個定電流源 CS[2]:第2個定電流源 CS[3]:第3個定電流源 D1:曝光開始驅動 D2:讀出驅動 FD:浮動擴散區 MN0:電晶體 MN10:電晶體 MN11:電晶體 MN12:電晶體 MN13:電晶體 MN14:電晶體 MN15:電晶體 MN21:電晶體 MN22:電晶體 MN31:電晶體 MN32:電晶體 MN33:電晶體 MN41:電晶體 MN42:電晶體 MP11:電晶體 MP12:電晶體 MP13:電晶體 MP20:電晶體 MP21:電晶體 MP22:電晶體 MP23:電晶體 MP31:電晶體 MP32:電晶體 MP41:電晶體 MP42:電晶體 MP43:電晶體 OPA:運算放大器 OPA0:運算放大器 P:像素 PD:光電二極體 RST:電晶體 RSTL:控制線 S:受光面 SEL:電晶體 SELL:控制線 SW1:開關 SW2:開關 SW3:開關 SW4:開關 SW5:開關 SW11:開關 SW12:開關 SW13:開關 SW14:開關 SW31:開關 SW32:開關 SW41:開關 SW42:開關 T1:端子 T2:端子 TG:電晶體 TGL:控制線 VDDL:電源線 VSL:信號線 VSL[0]:第0個信號線 VSL[1]:第1個信號線 VSL[2]:第2個信號線 VSL[3]:第3個信號線 VSSL:接地線
圖1係表示本發明之一實施形態之攝像裝置之一構成例的方塊圖。 圖2係表示圖1所示之像素之一構成例之電路圖。 圖3係表示圖1所示之讀出部之一構成例之方塊圖。 圖4A係表示圖3所示之比較部之一構成例之電路圖。 圖4B係表示圖3所示之比較部之另一構成例之電路圖。 圖5係表示圖3所示之讀出部之一構成例之電路圖。 圖6係表示圖1所示之攝像裝置之一安裝例之說明圖。 圖7係表示圖1所示之攝像裝置之另一安裝例之說明圖。 圖8係表示圖1所示之攝像裝置之一動作例之時序圖。 圖9係表示圖1所示之攝像裝置之一動作例之時序波形圖。 圖10A係表示變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖10B係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖11A係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖11B係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖12A係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖12B係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖13係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖14係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖15係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖16係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖17係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖18係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖19係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖20係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖21係表示另一變化例之讀出部之一構成例之電路圖。 圖22係表示另一變化例之讀出部之一構成例之電路圖。 圖23係表示圖22所示之讀出部之一構成例之電路圖。 圖24係表示另一變化例之讀出部之一構成例之電路圖。 圖25係表示另一變化例之讀出部之一構成例之電路圖。 圖26係表示圖25所示之讀出部之一構成例之電路圖。 圖27係表示另一變化例之讀出部之一構成例之電路圖。 圖28係表示另一變化例之讀出部之一構成例之電路圖。 圖29係表示另一變化例之讀出部之一構成例之電路圖。 圖30A係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖30B係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖31A係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖31B係表示另一變化例之比較部之一構成例之電路圖。 圖32係表示攝像裝置之使用例之說明圖。 圖33係表示車輛控制系統之概略性構成之一例之方塊圖。 圖34係表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35係表示應用例之測距裝置之一構成例之方塊圖。 圖36係表示圖35所示之光檢測部之一構成例之方塊圖。 圖37係表示圖36所示之像素之一構成例之電路圖。 圖38係表示圖35所示之測距裝置之一動作例之波形圖。
13:參照信號產生部
14:信號處理部
15:攝像控制部
20:讀出部
21:比較部
22:電源電路
23:比較電路
24:計數器
25:鎖存器
29:傳送掃描部
ADC[0]:第0個AD轉換部
ADC[1]:第1個AD轉換部
ADC[2]:第2個AD轉換部
ADC[3]:第3個AD轉換部
BUS:匯流排配線
CS[0]:第0個定電流源
CS[1]:第1個定電流源
CS[2]:第2個定電流源
CS[3]:第3個定電流源
VSL[0]:第0個信號線
VSL[1]:第1個信號線
VSL[2]:第2個信號線
VSL[3]:第3個信號線

Claims (28)

  1. 一種光檢測裝置,其具備: 第1像素,其可產生第1像素信號; 參照信號產生部,其可產生參照信號;以及 第1比較部,其具有可基於自第1電源節點供給之電源電壓及偏壓電壓而產生第1電源電壓且可自輸出端子輸出上述第1電源電壓之第1電源電路、以及可基於上述第1電源電壓動作且可基於上述第1像素信號及上述參照信號而進行比較動作之第1比較電路。
  2. 如請求項1之光檢測裝置,其中上述第1比較電路具有連接於第2電源節點之第1電流源。
  3. 如請求項2之光檢測裝置,其中上述第1像素可自輸出端子輸出上述第1像素信號, 上述參照信號產生部可自輸出端子輸出上述參照信號,且 上述第1比較電路具有: 第1電晶體,其具有閘極、汲極、及源極; 第1電容元件,其具有連接於上述參照信號產生部之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第1電晶體之上述閘極之第2端子; 第2電容元件,其具有連接於上述第1像素之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第1電晶體之上述閘極之第2端子;以及 第1開關,其藉由成為接通狀態,而可連接上述第1電晶體之上述閘極及上述第1電晶體之上述汲極。
  4. 如請求項3之光檢測裝置,其中上述第1電晶體之上述源極連接於上述第1電源電路之上述輸出端子,且 上述第1電晶體之上述汲極連接於上述第1電流源。
  5. 如請求項4之光檢測裝置,其中上述第1比較電路進而具有: 第2電晶體,其具有連接於上述第1電晶體之上述汲極之閘極、汲極、及源極; 第3電晶體,其具有閘極、連接於上述第2電晶體之汲極之汲極、及連接於上述第2電源節點之源極;以及 第2開關,其藉由成為接通狀態,而可連接上述第3電晶體之上述閘極及上述第3電晶體之上述汲極。
  6. 如請求項5之光檢測裝置,其中上述第1比較部進而具有第4電晶體,該第4電晶體具有連接於上述第2電晶體之上述汲極之閘極、連接於上述第1電源電路之上述輸出端子之汲極、及連接於上述第1電晶體之上述汲極之源極。
  7. 如請求項3之光檢測裝置,其中上述第1電晶體之上述源極連接於上述第1電流源,且 上述第1比較電路具有: 第5電晶體,其具有閘極、汲極、及連接於上述第1電流源之源極; 第3電容元件,其連接於上述第5電晶體之上述閘極; 第3開關,其藉由成為接通狀態,而可連接上述第5電晶體之上述閘極及上述第5電晶體之上述汲極;以及 負載電路,其連接於上述第1電源電路之上述輸出端子、上述第1電晶體之上述汲極、及上述第5電晶體之上述汲極。
  8. 如請求項2之光檢測裝置,其中上述第1像素可自輸出端子輸出上述第1像素信號, 上述參照信號產生部可自輸出端子輸出上述參照信號,且 上述第1比較電路具有: 第1電晶體,其具有閘極、汲極、及連接於上述第1電流源之源極; 第5電晶體,其具有閘極、汲極、及連接於上述第1電流源之源極; 第1電容元件,其具有連接於上述參照信號產生部之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第1電晶體之上述閘極之第2端子; 第2電容元件,其具有連接於上述第1像素之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第5電晶體之上述閘極之第2端子; 第1開關,其藉由成為接通狀態,而可連接上述第1電晶體之上述閘極及上述第1電晶體之上述汲極; 第3開關,其藉由成為接通狀態,而可連接上述第5電晶體之上述閘極及上述第5電晶體之上述汲極;以及 負載電路,其連接於上述第1電源電路之上述輸出端子、上述第1電晶體之上述汲極、及上述第5電晶體之上述汲極。
  9. 如請求項7之光檢測裝置,其中上述負載電路具有: 第1負載電晶體,其具有閘極、連接於上述第1電晶體之上述汲極之汲極、及連接於上述第1電源電路之上述輸出端子之源極;以及 第2負載電晶體,其具有連接於上述第1負載電晶體之上述閘極之閘極、連接於上述第5電晶體之汲極之汲極、及連接於上述第1電源電路之上述輸出端子之源極。
  10. 如請求項2之光檢測裝置,其中上述第1像素可自輸出端子輸出上述第1像素信號, 上述參照信號產生部可自輸出端子輸出上述參照信號,且 上述第1比較電路具有: 第1電晶體,其具有閘極、汲極、及連接於上述第1電源電路之上述輸出端子之源極; 第6電晶體,其具有閘極、連接於上述第1電流源之汲極、及連接於上述第1電晶體之上述汲極之源極; 第1電容元件,其具有連接於上述參照信號產生部之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第1電晶體之上述閘極之第2端子; 第2電容元件,其具有連接於上述第1像素之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第1電晶體之上述閘極之第2端子;以及 第1開關,其藉由成為接通狀態,而可連接上述第1電晶體之上述閘極及上述第6電晶體之上述汲極。
  11. 如請求項3之光檢測裝置,其中上述偏壓電壓包含第1偏壓電壓,且 上述第1電源電路具有第1電源電晶體,該第1電源電晶體具有可被供給上述第1偏壓電壓之閘極、連接於上述第1電源節點之汲極、及連接於上述第1電晶體之上述源極之源極。
  12. 如請求項3之光檢測裝置,其中上述偏壓電壓包含第1偏壓電壓及第2偏壓電壓,且 上述第1電源電路具有: 第1電源電晶體,其具有可被供給上述第1偏壓電壓之閘極、連接於上述第1電源節點之汲極、及源極;以及 第2電源電晶體,其具有可被供給上述第2偏壓電壓之閘極、連接於上述第1電源電晶體之上述源極之汲極、及連接於上述第1電晶體之上述源極之源極。
  13. 如請求項11之光檢測裝置,其中上述第1電源電路進而具有第4開關,該第4開關藉由成為接通狀態,而可將上述第1偏壓電壓供給至上述第1電源電晶體之上述閘極。
  14. 如請求項13之光檢測裝置,其中上述第1電源電路進而具有連接於上述第1電源電晶體之上述閘極之第4電容元件。
  15. 如請求項11之光檢測裝置,其中上述第1電源電路進而具有運算放大器,該運算放大器具有可被供給上述第1偏壓電壓之非反相輸入端子、連接於上述第1電源電晶體之上述源極之反相輸入端子、及連接於上述第1電源電晶體之上述閘極之輸出端子。
  16. 如請求項11之光檢測裝置,其中上述第1電源電晶體進而具有與上述第1電源電晶體之上述源極連接之背閘極。
  17. 如請求項11之光檢測裝置,其進而具備可自輸出端子輸出特定電壓之電壓產生部,且 上述第1電源電晶體進而具有連接於上述電壓產生部之上述輸出端子之背閘極。
  18. 如請求項12之光檢測裝置,其中上述第1電源電路進而具有第5開關,該第5開關藉由成為接通狀態而可將上述第2偏壓電壓供給至上述第2電源電晶體之上述閘極。
  19. 如請求項3之光檢測裝置,其中上述第1電晶體進而具有與上述第1電晶體之上述源極連接之背閘極。
  20. 如請求項2之光檢測裝置,其中上述第1電流源具有第1電流源電晶體,該第1電流源電晶體具有閘極、汲極、及連接於上述第2電源節點之源極。
  21. 如請求項2之光檢測裝置,其中上述第1電流源具有: 第1電流源電晶體,其具有閘極、汲極、及連接於上述第2電源節點之源極;以及 第2電流源電晶體,其具有閘極、汲極、及連接於上述第1電流源電晶體之上述汲極之源極。
  22. 如請求項20之光檢測裝置,其中上述第1電流源進而具有第6開關,該第6開關藉由成為接通狀態而可將第3偏壓電壓供給至上述第1電流源電晶體之上述閘極。
  23. 如請求項1之光檢測裝置,其進而具備: 第2像素,其可產生第2像素信號;以及 第2比較部,其具有可基於自上述第1電源節點供給之上述電源電壓及上述偏壓電壓而產生第2電源電壓且可自輸出端子輸出上述第2電源電壓之第2電源電路、以及可基於上述第2電源電壓動作且可基於上述第2像素信號及上述參照信號而進行上述比較動作之第2比較電路。
  24. 如請求項23之光檢測裝置,其中上述第2電源電路之上述輸出端子連接於上述第1電源電路之上述輸出端子。
  25. 如請求項24之光檢測裝置,其進而具備: 第3像素,其可產生第3像素信號;以及 第3比較部,其具有可基於自上述第1電源節點供給之上述電源電壓及上述偏壓電壓而產生第3電源電壓且可自輸出端子輸出上述第3電源電壓之第3電源電路、以及可基於上述第3電源電壓動作且可基於上述第3像素信號及上述參照信號而進行上述比較動作之第3比較電路; 上述第3電源電路之上述輸出端子與上述第1電源電路之上述輸出端子電性絕緣,並且與上述第2電源電路之上述輸出端子電性絕緣,且 上述第3比較部配置於上述第1比較部及上述第2比較部之間。
  26. 如請求項23之光檢測裝置,其進而具備可變電阻元件,該可變電阻元件具有連接於上述第1電源電路之上述輸出端子之第1端子、及連接於上述第2電源電路之上述輸出端子之第2端子。
  27. 如請求項23之光檢測裝置,其進而具備第4電源電路,該第4電源電路可基於自第3電源節點供給之其他電源電壓而產生上述電源電壓且可將上述電源電壓輸出至上述第1電源節點。
  28. 一種電子機器,其具備: 光檢測裝置;及 處理部,其控制上述光檢測裝置之動作;且 上述光檢測裝置具有: 第1像素,其可產生第1像素信號; 參照信號產生部,其可產生參照信號;以及 第1比較部,其具有可基於自第1電源節點供給之電源電壓及偏壓電壓而產生第1電源電壓且可自輸出端子輸出上述第1電源電壓之第1電源電路、以及可基於上述第1電源電壓動作且可基於上述第1像素信號及上述參照信號而進行比較動作之第1比較電路。
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