CN209949277U - 固体摄像元件以及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及固体摄像元件以及摄像装置。在检测地址事件的固体摄像元件中，提高图像数据的画质。固体摄像元件具备光电二极管、像素信号生成部以及检测部。在该固体摄像元件中，光电二极管通过光电转换生成电子以及空穴。像素信号生成部生成与电子和空穴中的一方的量相应的电压的像素信号。检测部检测电子和空穴中的另一方的变化量是否超过规定的阈值，并输出检测信号。

Description

固体摄像元件以及摄像装置
技术领域
本实用新型涉及固体摄像元件以及摄像装置。详细地说，涉及检测亮度的变化量是否超过阈值的固体摄像元件以及摄像装置。
背景技术
一直以来，在摄像装置等中使用与垂直同步信号等同步信号同步地拍摄图像数据的同步型的固体摄像元件。在该一般的同步型的固体摄像元件中，仅能够在同步信号的每个周期(例如1/60秒)取得图像数据。因此，在与交通、机器人等相关的领域中，难以应对要求更高速的处理的情况。因此，提出了针对每个像素地址，作为地址事件实时地检测该像素的亮度的变化量是否超过规定的阈值的非同步型的固体摄像元件(例如参照专利文献1)。这样，针对每个像素检测地址事件的固体摄像元件被称作DVS(Dynamic Vision Sensor，动态视觉传感器)。
现有技术文献
专利文献1：日本特表2016－533140号公报
在上述的非同步型的固体摄像元件(即，DVS)中，与同步型的固体摄像元件相比能够非常高速地生成并输出图像数据。此外，在该非同步型的DVS中，也能够进一步追加与非同步型的电路共享光电二极管的同步型的固体摄像元件内的像素电路，进一步生成比同步型高的画质的图像数据。但是，在设有共享光电二极管的非同步型的以及同步型的电路的固体摄像元件中，存在难以提高图像数据的画质的问题。这是因为在光电二极管生成电子并传输的情况下，该电子的一部分被传输到非同步型的电路，剩余的电子被传输到同步型的电路，与仅设置这些电路中的一方的情况相比向各电路传输的电子数量变少的缘故。如果增大光电二极管的面积，则能够增加电荷量而使画质提高，但安装面积会增大，因此是不优选的。
实用新型内容
本实用新型是鉴于这种情况而完成的，其目的在于在检测地址事件的固体摄像元件中使图像数据的画质提高。
本实用新型是为了消除上述问题点而完成的，第1方面提供一种固体摄像元件及其控制方法，该固体摄像元件具备：光电二极管，通过光电转换生成电子以及空穴；像素信号生成部，生成与所述电子和所述空穴中的一方的量相应的电压的像素信号；以及检测部，检测所述电子和所述空穴中的另一方的变化量是否超过规定的阈值，并输出检测信号。由此，起到如下作用：从电子以及空穴中的一方生成像素信号，从另一方检测地址事件。
此外，在该第1方面中，也可以为，所述像素信号生成部生成与所述电子的量相应的电压的所述像素信号，所述检测部检测所述空穴的变化量是否超过所述阈值。由此，起到如下作用：从电子生成像素信号，从空穴检测地址事件。
此外，在该第1方面中，也可以为，所述像素信号生成部的一部分以及所述光电二极管配置于规定的受光芯片，所述像素信号生成部的剩余部分以及所述检测部配置于规定的电路芯片。由此，起到如下作用：削减受光芯片以及电路芯片各自的电路规模。
此外，在该第1方面中，也可以为，所述像素信号生成部具备：像素电路，生成所述像素信号；以及比较电路，对所述像素信号与规定的参照信号进行比较，所述比较电路的一部分、所述光电二极管以及所述像素电路配置于所述受光芯片，所述比较电路的剩余部分以及所述检测部配置于所述电路芯片。由此，起到如下作用：削减受光芯片以及电路芯片各自的电路规模。
此外，在该第1方面中，也可以为，所述像素信号生成部具备：像素电路，生成所述像素信号；比较电路，对所述像素信号与规定的参照信号进行比较，所述光电二极管以及所述像素电路配置于所述受光芯片，所述比较电路以及所述检测部配置于所述电路芯片。由此，起到如下作用：削减受光芯片以及电路芯片各自的电路规模。
此外，在该第1方面中，也可以为，还具备驱动部，在由所述检测部检测到所述变化量超过所述阈值的情况下，驱动所述像素信号生成部生成所述像素信号。由此，起到如下作用：仅读出产生了地址事件的像素的像素信号。
此外，在该第1方面中，也可以为，所述固体摄像元件具备：列处理部，对所述像素信号进行规定的信号处理并输出；以及控制电路，在规定的曝光期间内检测到所述变化量超过所述阈值的情况下，控制所述列处理部输出所述像素信号。由此，起到如下作用：仅输出在曝光期间内产生了地址事件的像素的像素信号。
此外，在该第1方面中，也可以为，所述光电二极管、所述像素信号生成部以及所述检测部分别配置于多个像素，所述像素信号生成部具备：像素电路，生成模拟的所述像素信号；以及模拟数字转换器，将所述像素信号转换成数字信号并输出。由此，起到如下作用：针对每个像素将像素信号转换成数字信号。
此外，在该第1方面中，也可以为，还具备模拟数字转换器，将模拟的所述像素信号转换成数字信号，所述光电二极管、所述像素信号生成部以及所述检测部分别配置于多个像素，所述像素信号生成部生成模拟的所述像素信号并将其输出到所述模拟数字转换器。由此，起到如下作用：在像素的外部将像素信号转换成数字信号。
此外，在该第1方面中，也可以为，所述像素信号生成部具备：电荷蓄积部，蓄积所述电子和所述空穴中的一方的电荷；浮动扩散层，蓄积所述电荷并转换成与该电荷的量相应的所述电压；第1传输晶体管，从所述光电二极管向电荷蓄积部传输所述电荷；以及第2传输晶体管，从所述电荷蓄积部向所述浮动扩散层传输所述电荷。由此，起到如下作用：依次进行向电荷蓄积部的电荷的传输以及向浮动扩散层的电荷的传输。
此外，在该第1方面中，也可以为，所述检测部具备：转换部，将由所述电子和所述空穴中的另一方构成的光电流转换成电压；减法器，通过减法运算求出所述电压的变化量；以及比较器，对所述变化量与所述阈值进行比较，将该比较结果作为所述检测信号输出。由此，起到如下作用：将光电流转换成电压，通过该变化量与阈值的比较检测地址事件。
此外，在该第1方面中，也可以为，所述检测部还具备缓冲器，将来自所述转换部的所述电压的信号输出到所述减法器。由此，起到如下作用：提高缓冲器后级的电路的驱动能力。
此外，在该第1方面中，也可以为，所述转换部具备多级的环状电路，所述多级的环状电路分别由呈环状连接的一对晶体管构成。由此，起到如下作用：提高转换部的转换增益。
此外，在该第1方面中，也可以为，所述转换部具备：呈环状连接的一对晶体管；以及与所述一对晶体管各自的栅极连接的电容。由此，起到如下作用：提高转换部的稳定性。
此外，本实用新型的第2方面提供一种摄像装置，具备：光电二极管，通过光电转换生成电子以及空穴；像素信号生成部，生成与所述电子和所述空穴中的一方的量相应的电压的像素信号；检测部，检测所述电子和所述空穴中的另一方的变化量是否超过规定的阈值，并输出检测信号；以及数字信号处理部，对所述检测信号以及所述像素信号进行规定的处理。由此，起到如下作用：处理从电子生成的像素信号以及从空穴生成的检测信号。
根据本实用新型，在检测地址事件的固体摄像元件中，能够起到能够提高图像数据的画质的优异效果。另外，此处记载的效果是非限定性的，也可以是本实用新型中记载的任意一种效果。
附图说明
图1是表示本实用新型的第1实施方式涉及的摄像装置的一构成例的框图。
图2是表示本实用新型的第1实施方式涉及的固体摄像元件的一构成例的框图。
图3是表示本实用新型的第1实施方式涉及的像素阵列部的一构成例的框图。
图4是表示本实用新型的第1实施方式涉及的像素的一构成例的框图。
图5是表示本实用新型的第1实施方式与比较例涉及的光电二极管的截面图的一例。
图6是表示本实用新型的第1实施方式涉及的像素信号生成部的一构成例的框图。
图7是表示本实用新型的第1实施方式涉及的地址事件检测部的一构成例的框图。
图8是表示本实用新型的第1实施方式涉及的像素的一构成例的电路图。
图9是表示本实用新型的第1实施方式涉及的摄像处理的一例的流程图。
图10是表示本实用新型的第1实施方式涉及的AER(Address EventRepresentation)处理的一例的流程图。
图11是表示本实用新型的第2实施方式涉及的层叠构造的一例的图。
图12是表示本实用新型的第2实施方式涉及的像素的一构成例的电路图。
图13是表示本实用新型的第2实施方式的变形例涉及的像素的一构成例的电路图。
图14是表示本实用新型的第3实施方式涉及的像素的驱动方法的一例的时序图。
图15是表示本实用新型的第3实施方式的第1变形例涉及的像素的驱动方法的一例的时序图。
图16是表示本实用新型的第3实施方式的第2变形例涉及的固体摄像元件的一构成例的框图。
图17是表示本实用新型的第3实施方式的第2变形例涉及的像素的一构成例的框图。
图18是表示本实用新型的第4实施方式涉及的像素的一构成例的电路图。
图19是表示本实用新型的第5实施方式涉及的地址事件检测部的一构成例的电路图。
图20是表示本实用新型的第6实施方式涉及的对数转换部的一构成例的电路图。
图21是表示本实用新型的第7实施方式涉及的对数转换部的一构成例的电路图。
图22是表示车辆控制***的概要结构的一例的框图。
图23是表示车外信息检测部以及摄像部的设置位置的一例的说明图。
附图标记说明：
100：摄像装置；110：光学部；120：DSP电路；130：显示部；140：操作部；150：总线；160：帧存储器；170：存储部；180：电源部；200：固体摄像元件；201：受光芯片；202：电路芯片；211：DAC；212：驱动电路；213：X仲裁器；215：控制电路；216：Y仲裁器；230：时刻编码产生部；240：像素阵列部；241：时刻编码传输部；250：列处理部；260：列ADC；300：像素；305：光电二极管；306：N层；307：P层；310：像素信号生成部；311：负载MOS电路；320：ADC；321：比较电路；330：像素电路；331：排出晶体管；332、337：传输晶体管；333：复位晶体管；334：浮动扩散层；335：放大晶体管；336：选择晶体管；338：模拟存储器；340：差分输入电路；341、342、411、412、414、415：PMOS晶体管；343～345、413、451、452：NMOS晶体管；350：电压转换电路；360：正反馈电路；370：数据存储部；400：地址事件检测部；410：对数转换部；416、421、423：电容；420：减法器；422：放大器；424：开关；430：比较器；440：AER逻辑电路；450：缓冲器；12031：摄像部。
具体实施方式
以下，对实施本实用新型的方法(以下称作实施方式)进行说明。说明按照以下顺序进行。
1.第1实施方式(从电子生成像素信号，从空穴生成检测信号的例子)
2.第2实施方式(在层叠构造的固体摄像元件中从电子生成像素信号，从空穴生成检测信号的例子)
3.第3实施方式(在从空穴生成检测信号的像素中从电子生成像素信号的例子)
4.第4实施方式(向模拟存储器传输电子而生成像素信号，从空穴生成检测信号的例子)
5.第5实施方式(设置缓冲器，从电子生成像素信号，从空穴生成检测信号的例子)
6.第6实施方式(循环电路设为两级，从电子生成像素信号，从空穴生成检测信号的例子)
7.第7实施方式(追加电容，从电子生成像素信号，从空穴生成检测信号的例子)
8.向移动体的应用例
＜1.第1实施方式＞
[摄像装置的构成例]
图1是表示本实用新型的第1实施方式涉及的摄像装置100的一构成例的框图。该摄像装置100是用于拍摄图像数据的装置，具备光学部110、固体摄像元件200以及DSP(Digital Signal Processing)电路120。进而，摄像装置100具备显示部130、操作部140、总线150、帧存储器160、存储部170以及电源部180。作为摄像装置100，例如除了数码静态相机等数码相机之外，还假定具有摄像功能的智能手机、个人计算机、车载相机等。
光学部110将来自被摄体的光聚光并引导至固体摄像元件200。固体摄像元件200与垂直同步信号VSYNC同步，通过光电转换生成图像数据。此处，垂直同步信号VSYNC是表示摄像的时刻的规定频率的周期信号。固体摄像元件200将所生成的图像数据经由信号线209供给到DSP电路120。
DSP电路120对来自固体摄像元件200的图像数据执行规定的信号处理。该DSP电路120将处理后的图像数据经由总线150输出到帧存储器160等。此外，DSP电路120是权利要求所记载的数字信号处理部的一例。
显示部130显示图像数据。作为显示部130，例如假定液晶面板、有机EL(ElectroLuminescence)面板。操作部140按照用户的操作生成操作信号。
总线150是光学部110、固体摄像元件200、DSP电路120、显示部130、操作部140、帧存储器160、存储部170以及电源部180相互交换数据的共同的路径。
帧存储器160保存图像数据。存储部170存储图像数据等各种数据。电源部180对固体摄像元件200、DSP电路120和显示部130等供给电源。
[固体摄像元件的构成例]
图2是表示本实用新型的第1实施方式涉及的固体摄像元件200的一构成例的框图。该固体摄像元件200具备DAC(Digital to Analog Converter)211、驱动电路212、X仲裁器213、时刻编码产生部230、像素阵列部240、列处理部250、控制电路215、Y仲裁器216。这些电路例如配置于单一的半导体芯片。此外，在像素阵列部240呈二维格子状排列有多个像素。以下，将在像素阵列部240中沿着规定的方向排列的像素的集合称作“行”，将沿着与行垂直的方向排列的像素的集合称作“列”。
DAC211通过DA(Digital to Analog)转换，生成斜坡状变化的模拟参照信号。该DAC211将参照信号供给到像素阵列部240。
驱动电路212与垂直同步信号VSYNC同步地驱动像素阵列部240内的像素。
像素阵列部240内的像素分别生成像素信号。此外，像素除了生成像素信号之外，还生成地址事件的检测信号。此处，地址事件包括接通事件以及断开事件，检测信号包括1位的接通事件的检测结果以及1位的断开事件的检测结果。接通事件意味着亮度的变动量超过规定的上限阈值。另一方面，断开事件意味着亮度的变化量低于规定的下限阈值。另外，像素检测接通事件以及断开事件的双方，但是也可以仅检测一方。
像素将像素信号供给到列处理部250。此外，像素在检测地址事件时与Y仲裁器216之间，为了使地址事件的检测信号外部输出而进行请求以及响应的收发(以下称作“握手”)。接着，像素在与X仲裁器213之间进行握手。
X仲裁器213仲裁来自各列的请求，基于仲裁结果向相应的列返回响应。
时刻编码产生部230产生时刻编码。该时刻编码表示参照信号呈斜坡状变化的期间内的时刻。时刻编码产生部230将所产生的时刻编码供给到像素阵列部240。
列处理部250对像素信号进行相关双采样(CDS：Correlated Double Sampling)处理等的信号处理，将处理后的像素信号供给到DSP电路120。
Y仲裁器216仲裁来自各行的请求，基于仲裁结果向相应的行返回响应。
控制电路215基于请求的仲裁结果，将地址事件的检测信号输出到DSP电路120。通过将每个像素的地址事件的检测信号呈二维格子状排列，生成图像数据。
以下，将由从列处理部250输出的像素信号构成的图像数据称作“通常图像数据”，将由地址事件的检测信号构成的图像数据称作“AER图像数据”。像素信号的数据大小比检测信号大，例如为15位。因此，通常图像数据与AER图像数据相比具有高画质。
通常图像数据以及AER图像数据被用于各种用途。例如，如果摄像装置100是车载相机，则通常图像数据为了使驾驶员目视确认而显示于监视器等。另一方面，AER图像数据在ASAS(Advanced Driver Assistance System)等中用于检知人、障碍物。
此外，固体摄像元件200输出通常图像数据的全部的像素信号，但如后所述，也可以仅输出生成了地址事件的像素的像素信号。
[像素阵列部的构成例]
图3是表示本实用新型的第1实施方式涉及的像素阵列部240的一构成例的框图。该像素阵列部240具备多个时刻编码传输部241以及多个像素300。针对每个时刻编码产生部230配置时刻编码传输部241。此外，像素300呈二维格子状排列。
时刻编码传输部241传输来自相应的时刻编码产生部230的时刻编码。该时刻编码传输部241将来自相应的时刻编码产生部230的时刻编码传输到像素300，此外，将来自像素300的时刻编码作为数字的像素信号传输到列处理部250。
[像素的构成例]
图4是表示本实用新型的第1实施方式涉及的像素300的一构成例的框图。该像素300具备光电二极管305、像素信号生成部310以及地址事件检测部400。此外，光电二极管305的阳极以及阴极中的一方与像素信号生成部310连接，另一方与地址事件检测部400连接。例如，光电二极管305的阴极与像素信号生成部310连接，阳极与地址事件检测部400连接。
像素信号生成部310生成与来自光电二极管305的电荷的量相应的电压的像素信号。该像素信号生成部310将模拟的像素信号转换成数字信号(即，时刻编码)并供给到时刻编码传输部241。
地址事件检测部400检测来自光电二极管305的电荷的变化量是否超过规定的阈值(即，生成地址事件)并生成检测信号。该地址事件检测部400当检测到地址事件时在与X仲裁器213以及Y仲裁器216之间进行握手。此外，地址事件检测部400是权利要求所记载的检测部的一例。
图5是表示本实用新型的第1实施方式和比较例涉及的光电二极管305的截面图的一例。同图中的a是第1实施方式涉及的光电二极管305的截面图的一例，同图中的b是比较例涉及的光电二极管305的截面图的一例。
如同图中的a所例示的那样，光电二极管305例如由N层306以及P层307构成，N层306经由阴极的电极与像素信号生成部310连接。另一方面，P层307经由阳极的电极与地址事件检测部400连接。
光电二极管305通过光电转换生成电子以及空穴。亮度越高则生成的电子数越多。此外，生成的空穴的个数与电子数相同。在同图中，“e－”表示电子，“h+”表示空穴。这些电荷中的电子被输出到像素信号生成部310，空穴被输出到地址事件检测部400。
另一方面，如同图中的b所例示的那样，在比较例中，像素信号生成部310以及地址事件检测部400的双方与阴极连接，阳极接地。在该比较例中，电子的一部分被输出到像素信号生成部310，剩余的电子被输出到地址事件检测部400。此外，空穴被排出到接地端子。这样，在比较例的构成中，电子以及空穴中仅电子用于像素信号的生成和地址事件的检测，空穴不用于像素信号的生成和地址事件的检测而被排出。
与此相对，在第1实施方式的像素300中，电子用于像素信号的生成，空穴用于地址事件的检测。因此，与仅使用电子的比较例相比，在同一亮度下像素信号的电平变高，地址事件的检测精度提高。由此，通常图像数据以及AER图像数据各自的画质提高。尤其能够提高亮度低的暗处的画质。
此外，一般从电子生成的像素信号和检测信号与从空穴生成的情况相比噪声量变少。因此，通过光电二极管305将电子供给到像素信号生成部310，能够使像素信号的信号品质提高。另一方面，由于向地址事件检测部400供给空穴，所以虽然检测信号的噪声量变多，但地址事件的检测信号在每个像素中只不过为2位，噪声量的增大带来的影响比像素信号少。
此外，将光电二极管305的阴极与像素信号生成部310连接，阳极与地址事件检测部400连接，但是也可以相反地将阴极与地址事件检测部400连接，阳极与像素信号生成部310连接。
[像素信号生成部的构成例]
图6是表示本实用新型的第1实施方式涉及的像素信号生成部310的一构成例的框图。该像素信号生成部310具备ADC(Analog-to-Digital Converter)320以及像素电路330。此外，ADC320具备比较电路321以及数据存储部370。并且，比较电路321具备差分输入电路340、电压转换电路350以及正反馈电路360。
像素电路330是根据驱动电路212的控制生成复位电平或者信号电平作为像素信号SIG。此处，复位电平是曝光开始时之后浮动扩散层被初始化时的电压，信号电平是与曝光结束时的曝光量相应的电压。像素电路330将复位电平以及信号电平依次供给到差分输入电路340。
ADC320将像素信号SIG(复位电平或者信号电平)转换成数字信号AD(Analog-to-Digital)。以下将对复位电平进行AD转换后的数据称作“P相数据”。此外，以下将对信号电平进行AD转换后的数据称作“D相数据”。
ADC320内的差分输入电路340对来自DAC211的参照信号REF与来自像素电路330的像素信号SIG进行比较。该差分输入电路340将表示比较结果的比较结果信号供给到电压转换电路350。
电压转换电路350转换来自差分输入电路340的比较结果信号的电压并输出到正反馈电路360。
正反馈电路360将输出的一部分与输入(比较结果信号)相加，作为输出信号VCO输出到数据存储部370。
数据存储部370保存反转输出信号VCO时的时刻编码。该数据存储部370根据驱动电路212的控制将与复位电平相应的时刻编码作为P相数据输出，将与信号电平相应的时刻编码作为D相数据输出。
[地址事件检测部的构成例]
图7是表示本实用新型的第1实施方式涉及的地址事件检测部400的一构成例的框图。该地址事件检测部400具备对数转换部410、减法器420、比较器430以及AER逻辑电路440。
对数转换部410将由光电二极管305生成的电荷(空穴等)构成的光电流以对数方式转换成电压。该对数转换部410将转换后的电压信号供给到减法器420。此外，对数转换部410是权利要求所记载的转换部的一例。
减法器420通过减法动作求出电压信号的变化量。该减法器420将表示变化量的微分信号供给到比较器430。此外，微分信号根据复位信号xrst而被初始化。
比较器430对来自减法器420的微分信号与上限阈值Vbon以及下限阈值Vboff分别进行比较。该比较器430将微分信号与上限阈值Vbon的比较结果作为接通事件的检测结果VCH输出到AER逻辑电路440。此外，比较器430将微分信号与下限阈值Vboff的比较结果作为断开事件的检测结果VCL输出到AER逻辑电路440。
AER逻辑电路440基于由检测结果VCH以及VCL构成的检测信号进行握手。该AER逻辑电路440在产生地址事件的情况下在与Y仲裁器216之间进行握手。接着，AER逻辑电路440在与X仲裁器213之间进行握手，当接收到响应时通过复位信号xrst对减法器420进行复位。
图8是表示本实用新型的第1实施方式涉及的像素300的一构成例的电路图。像素信号生成部310具备像素电路330、负载MOS电路311、比较电路321以及数据存储部370。此外，像素电路330具备排出晶体管331、传输晶体管332、复位晶体管333、浮动扩散层334、放大晶体管335以及选择晶体管336。作为排出晶体管331、传输晶体管332、复位晶体管333、放大晶体管335以及选择晶体管336，例如使用NMOS(N-type Metal Oxide Semiconductor)晶体管。此外，排出晶体管331以及传输晶体管332与光电二极管305的阴极连接。
排出晶体管331根据来自驱动电路212的驱动信号OFG，排出光电二极管305的电荷(电子等)。
传输晶体管332根据来自驱动电路212的传输信号TRG，将电荷从光电二极管305传输到浮动扩散层334。
复位晶体管333根据来自驱动电路212的复位信号RST，对浮动扩散层334的电荷的量进行初始化。
浮动扩散层334蓄积所传输的电荷，生成与该电荷量相应的电压。放大晶体管335放大浮动扩散层334的电压。
选择晶体管336根据来自驱动电路212的选择信号SEL，将放大后的电压信号作为像素信号SIG供给到比较电路321。
负载MOS电路311***到选择晶体管336的源极与接地端子之间。
驱动电路212与垂直同步信号VSYNC同步地针对全部像素当曝光开始时通过复位信号RST对浮动扩散层334进行初始化，当曝光结束时通过传输信号TRG传输电荷。换言之，使用全局快门***。此外，驱动电路212通过选择信号SEL依次选择行并输出像素信号。
此外，地址事件检测部400具备对数转换部410、减法器420、比较器430以及AER逻辑电路440。对数转换部410具备PMOS(P-type Metal Oxide Semiconductor)晶体管411和412以及NMOS晶体管413。减法器420具备电容421和423、放大器422以及开关424。
在对数转换部410中，PMOS晶体管411的源极与光电二极管305的阳极连接，漏极接地。此外，PMOS晶体管412以及NMOS晶体管413在电源端子与接地端子之间串联连接，PMOS晶体管412的栅极与光电二极管305的阳极连接。此外，PMOS晶体管411的栅极同PMOS晶体管412与NMOS晶体管413的连接点连接，NMOS晶体管413的栅极与电源端子连接。通过这些环状连接的PMOS晶体管411以及412将来自光电二极管305的光电流以对数的方式转换成电压信号，从PMOS晶体管412与NMOS晶体管413的连接点输出。
在减法器420中，电容421的一端与对数转换部410的输出端子连接，另一端与放大器422的输入端子连接。电容423与放大器422并联连接。开关424根据复位信号xrst开闭连接电容423两端的路径。
放大器422放大经由电容421输入的电压信号。该放大器422将放大后的信号输出到比较器430。
当接通开关424时向电容421的对数转换部410侧输入电压信号Vinit，其相反侧成为假想接地端子。为了方便而将该假想接地端子的电位设为零。此时，当将电容421的电容设为C1时，蓄积于电容421的电位Qinit由下式表示。另一方面，由于电容423的两端短路，因此其蓄积电荷为零。
Qinit＝C1×Vinit……式1
接着，断开开关424，当考虑到电容421的输入侧的电压变化而变为Vafter的情况时，蓄积于电容421的电荷Qafter由下式表示。
Qafter＝C1×Vafter……式2
另一方面，当将输出电压设为Vout时，蓄积于电容423的电荷Q2由下式表示。
Q2＝-C2×Vout……式3
此时，由于电容421以及423的总电荷量没有变化，所以下式成立。
Qinit＝Qafter+Q2……式4
当将式1至式3代入到式4中进行变形时，能够得到下式。
Vout＝-(C1/C2)×(Vafter-Vinit)……式5
式5表示电压信号的减法动作，减法结果的增益成为C1/C2。通常情况下，由于期望将增益最大化，所以优选将C1设计得较大，将C2设计得较小。另一方面，如果C2过小，则KTC噪声增大，噪声特性有可能会恶化，因此，将C2的电容削减限制在能够允许噪声的范围内。此外，由于针对每个像素搭载包括减法器420的地址事件检测部400，所以电容C1和C2存在面积上的限制。考虑到这些因素，例如将C1设定为20至200飞法(fF)的值，C2设定为1至20飞法(fF)的值。
[固体摄像元件的动作例]
图9是表示本实用新型的第1实施方式涉及的摄像处理的一例的流程图。例如当执行用于通常图像数据的摄像的应用程序时开始该摄像处理。
固体摄像元件200判断是否是VSYNC的上升时刻(步骤S911)。在是VSYNC的上升时刻的情况下(步骤S911：是)，固体摄像元件200内的像素分别在即将结束曝光之前将复位电平转换成P相数据(步骤S912)。然后，像素在曝光结束时将电荷传输到FD(步骤S913)，将信号电平转换成D相数据(步骤S914)。然后，固体摄像元件200执行CDS处理(步骤S915)。在VSYNC的上升时刻前的情况下(步骤S911：否)，或者在步骤S915之后，固体摄像元件200反复执行步骤S911以后的步骤。
图10是表示本实用新型的第1实施方式涉及的AER处理的一例的流程图。例如当执行用于AER的应用程序时开始该AER处理。
固体摄像元件200内的像素300判断亮度的变化量是否超过上限阈值(步骤S921)。在变化量为上限阈值以下的情况下(步骤S921：否)，像素300判断亮度的变化量是否低于下限阈值(步骤S922)。在变化量低于下限阈值的情况下(步骤S922：是)，像素300检测断开事件(步骤S923)。另一方面，在变化量超过上限阈值的情况下(步骤S921：是)像素300检测接通事件(步骤S924)。
在步骤S923或者S924之后，像素300通过握手传输地址事件的检测结果(步骤S925)，反复执行步骤S921以后的步骤。此外，在变化量为下限阈值以上的情况下(步骤S922：否)，像素300反复执行步骤S921以后的步骤。
这样，根据本实用新型的第1实施方式，由于像素信号生成部310从电子生成像素信号，地址事件检测部400根据空穴检测地址事件，与仅使用电子的情况相比能够提高图像数据的画质。
＜2.第2实施方式＞
在上述的第1实施方式中，在单一的半导体芯片配置像素300，但像素数增多，半导体芯片的电路规模就越有可能增大。该第2实施方式的固体摄像元件200与第1实施方式不同的之处在于，将像素300内的电路分散着配置于层叠的多个芯片。
图11是表示本实用新型的第1实施方式涉及的固体摄像元件200的层叠构造的一例的图。该固体摄像元件200具备电路芯片202以及层叠于电路芯片202的受光芯片201。这些芯片经由通孔等的连接部电连接。此外，除了通孔之外，也能够通过Cu－Cu接合或凸点进行连接。
图12是表示本实用新型的第2实施方式涉及的像素300的一构成例的电路图。在该第2实施方式的像素300中，像素电路330不具备放大晶体管335以及选择晶体管336，而将浮动扩散层334的电压信号作为像素信号SIG直接输入到比较电路321内的差分输入电路340。
此外，差分输入电路340具备PMOS晶体管341和342、以及NMOS晶体管343至345。
PMOS晶体管341以及NMOS晶体管343在电源端子与NMOS晶体管345的漏极之间串联连接。PMOS晶体管342以及NMOS晶体管344在电源端子与NMOS晶体管345的漏极之间串联连接。
此外，PMOS晶体管342的栅极与PMOS晶体管341的栅极以及PMOS晶体管342自身的漏极连接。对NMOS晶体管343的栅极输入来自像素电路330的像素信号SIG，对NMOS晶体管344的栅极输入来自DAC211的参照信号REF。此外，PMOS晶体管341与NMOS晶体管343的连接点同电压转换电路350连接。
在上述的电路构成中，像素电路330以及差分输入电路340内的NMOS晶体管343至345配置于受光芯片201。此外，差分输入电路340内的PMOS晶体管341和342及其后级的电路以及地址事件检测部400配置于电路芯片202。固体摄像元件200内的DAC211、驱动电路212、X仲裁器213、时刻编码产生部230、列处理部250、控制电路215以及Y仲裁器216配置于电路芯片202。
此外，将固体摄像元件200内的电路和元件分散配置于两个芯片(受光芯片201以及电路芯片202)，但是也可以分散配置于层叠的三个以上的芯片。
这样，在本实用新型的第2实施方式中，由于将固体摄像元件200内的电路分散配置于受光芯片201以及电路芯片202，与配置于单一的芯片的情况相比，能够削减各个芯片的电路规模。
[变形例]
在上述的第2实施方式中，像素电路330、比较电路321内的NMOS晶体管343至345配置于受光芯片201，但像素数越多，受光芯片201的电路规模就越有可能会增大。该第2实施方式的变形例的固体摄像元件200与第2实施方式不同的之处在于，像素电路330配置于受光芯片201，比较电路321的整体配置于电路芯片202。
图13是表示本实用新型的第2实施方式的变形例涉及的像素300的一构成例的电路图。在第2实施方式的变形例中，像素电路330与第1实施方式相同地具备放大晶体管335以及选择晶体管336。
此外，像素电路330以及负载MOS电路311配置于受光芯片201，这些以外的比较电路321等配置于电路芯片202。
这样，在本实用新型的第2实施方式的变形例中，将像素电路330配置于受光芯片201，将比较电路321的整体配置于电路芯片202，因此，与第2实施方式相比能够削减受光芯片201的电路规模。
＜3.第3实施方式＞
在上述的第1实施方式中，与垂直同步信号VSYNC同步地读出全部像素的像素信号，但是随着像素数的增大，有可能电路规模增大，消耗电力变多。该第3实施方式的固体摄像元件200与第1实施方式不同的之处在于，仅读出产生了地址事件的像素的像素信号。
图14是表示本实用新型的第3实施方式涉及的像素300的驱动方法的一例的时序图。控制电路215将地址事件的检测信号供给到驱动电路212。不向固体摄像元件200输入垂直同步信号VSYNC。此外，驱动电路212仅驱动全部像素中产生了地址事件的像素，生成像素信号。然后，仅读出产生了地址事件的像素的像素信号。
例如，假设置于时刻T1，由控制电路215输出某个像素300的检测信号。驱动电路212将复位信号RST供给到该像素300，开始曝光。然后，在曝光即将结束之前的时刻T2，从比较电路321输出输出信号VCO，开始复位电平的AD转换(换言之读出)。
驱动电路212在曝光结束时的时刻T3供给传输信号TRG，在紧接其后的时刻T4，从比较电路321输出输出信号VCO，开始信号电平的AD转换(读出)。
此外，固体摄像元件200当产生了地址事件时读出1个像素的像素信号，但是也能够读出多个像素各自的像素信号。例如将像素阵列部240分割成分别由多个像素构成的一定大小的像素块，当在某个像素块中产生了地址事件时，只要读出该块内的多个像素信号即可。
这样，根据本实用新型的第3实施方式，由于固体摄像元件200仅读出全部像素中产生了地址事件的像素的像素信号，所以与读出全部像素的情况相比，能够降低固体摄像元件200的消耗电力。此外，与读出全部像素的情况相比，能够加快读出速度。
[第1变形例]
在上述第3实施方式中，仅曝光并读出全部像素中产生了地址事件的像素，但是如果针对每个像素而曝光时刻不同，则像素信号的输出时刻针对每个像素而产生偏差。该第3实施方式的第1变形例的固体摄像元件200与第3实施方式不同的之处在于，曝光全部像素，仅输出产生了地址事件的像素的像素信号。
图15是表示本实用新型的第3实施方式的第1变形例涉及的像素300的驱动方法的一例的时序图。驱动电路212与垂直同步信号VSYNC同步地同时曝光全部像素。换言之，使用全局快门***。
例如驱动电路212在曝光开始的时刻T10向全部像素供给RST1、RST2以及RST3等的复位信号RSTn。RSTn(n是整数)供给到像素Pn。然后，在曝光结束的时刻T20，驱动电路212向全部像素供给传输信号TRGn。由此，同时曝光全部像素。
然后，在时刻T10至T20的曝光期间内，对于检测到地址事件的像素，驱动电路212控制列处理部250输出像素信号。
例如在时刻T11以及T12，像素P1以及P2的检测信号由控制电路215输出，像素P3的检测信号没有被输出。在这种情况下，驱动电路212将在紧接曝光结束之后的时刻T21使列处理部250输出像素P1以及P2的像素信号。由此，能够使像素P1以及P2的输出时刻与和垂直同步信号VSYNC同步的时刻一致。
这样，根据本实用新型的第3实施方式的第1变形例，由于驱动电路212曝光全部像素并仅输出产生了地址事件的像素的像素信号，所以能够使这些像素的像素信号的输出时刻一致。
[第2变形例]
在上述的第3实施方式中，针对每个像素设置ADC320，仅对产生了地址事件的像素的像素信号进行AD转换(换言之，读出)，但是在针对每个像素配置ADC320的构成中，像素300的电路规模会变大。该第3实施方式的第2变形例涉及的固体摄像元件200与第3实施方式不同的之处在于，针对每列配置ADC。
图16是表示本实用新型的第3实施方式的第2变形例涉及的固体摄像元件200的一构成例的框图。该第3实施方式的第2变形例的固体摄像元件200与第3实施方式不同的之处在于，代替列处理部250而具备列ADC260。在列ADC260中针对每列设置ADC。
此外，在第3实施方式的第2变形例中，控制电路215控制列ADC260仅对来自检测到地址事件的列的像素信号进行AD转换。
图17是表示本实用新型的第3实施方式的第2变形例涉及的像素300的一构成例的框图。该第3实施方式的第2变形例与第3实施方式的不同的之处在于，像素300没有设置ADC320。像素电路330经由针对每列布线的垂直信号线VSL将模拟像素信号供给到列ADC260。
这样，在本实用新型的第3实施方式的第2变形例中，针对每列配置ADC，与针对每个像素配置ADC的情况相比，能够削减像素300的电路规模。
＜4.第4实施方式＞
在上述的第1实施方式中，在像素300曝光结束后对像素信号进行AD转换，但是由于光电二极管305的初始化而产生噪声，因此，在该AD转换中无法开始下一次曝光。该第4实施方式的像素300与第1实施方式不同的之处在于，通过追加模拟存储器以及传输晶体管，能够在AD转换中开始曝光。
图18是表示本实用新型的第4实施方式涉及的像素300的一构成例的电路图。该第4实施方式的像素300与第1实施方式不同的之处在于，还具备传输晶体管337以及模拟存储器338。作为传输晶体管337，例如使用NMOS晶体管。
传输晶体管337根据来自驱动电路212的传输信号TRX从光电二极管305向模拟存储器338传输电荷。此外，传输晶体管337是权利要求所记载的第1传输晶体管的一例，传输晶体管332是权利要求所记载的第2传输晶体管的一例。
模拟存储器338蓄积电荷。模拟存储器338在原理上在布线电容方面也成立，但是为了能够向浮动扩散层334传输电荷，优选使用嵌入型的能够完全耗尽化的电容。此外，模拟存储器338是权利要求所记载的电荷蓄积部的一例。
驱动电路212当曝光期间结束时通过传输信号TRX从光电二极管305向模拟存储器338传输电荷，通过复位信号RST使浮动扩散层334初始化。ADC320开始复位电平的AD转换。
此外，驱动电路212当复位电平的AD转换结束时，通过传输信号TRG从模拟存储器338向浮动扩散层334传输电荷。ADC320开始信号电平的AD转换。
如上所述，由于在AD转换前将光电二极管305的电荷传输到模拟存储器338，所以驱动电路212能够在AD转换中通过驱动信号OFG使下一次曝光开始。
这样，根据本实用新型的第4实施方式，当曝光期间结束时，传输晶体管337从光电二极管305向模拟存储器338传输电荷，因此，能够在AD转换中开始下一次曝光。
＜5.第5实施方式＞
在上述的第1实施方式中，对数转换部410将电压信号供给到减法器420，但是在该构成中，减法器420以后的电路的驱动力有可能不足。该第5实施方式的地址事件检测部400与第1实施方式不同的之处在于，配置缓冲器450而使驱动力提高。
图19是表示本实用新型的第5实施方式涉及的地址事件检测部400的一构成例的电路图。该第5实施方式的地址事件检测部400与第1实施方式不同的之处在于还具备缓冲器450。
缓冲器450将来自对数转换部410的电压信号输出到减法器420。该缓冲器450具备NMOS晶体管451以及452。这些晶体管在电源端子与接地端子之间串联连接。此外，NMOS晶体管451的栅极与对数转换部410连接，NMOS晶体管451与452的连接点同减法器420连接。NMOS晶体管452的栅极与电源端子连接。
通过缓冲器450能够提高驱动减法器420以后的后级的驱动力。此外，通过缓冲器450能够确保伴随着后级的开关动作的噪声的隔离。
这样，在本实用新型的第5实施方式中，由于在减法器420的前级配置有缓冲器450，所以能够提高减法器420以后的电路的驱动力。
＜6.第6实施方式＞
在上述的第1实施方式中，在对数转换部410仅配置一个由PMOS晶体管411以及412构成的环状电路，但是，在仅有一个环状电路的情况下，将电流转换成电压时的转换增益有可能不足。该第6实施方式的对数转换部410与第1实施方式不同的之处在于设有两级环状电路。
图20是表示本实用新型的第6实施方式涉及的对数转换部410的一构成例的电路图。该第6实施方式的对数转换部410与第1实施方式不同的之处在于还设有PMOS晶体管414以及415。
PMOS晶体管411以及414在光电二极管305与接地端子之间串联连接，PMOS晶体管412以及415与NMOS晶体管413在电源端子与接地端子之间串联连接。此外，PMOS晶体管411的栅极同PMOS晶体管412与415的连接点连接，PMOS晶体管414的栅极同PMOS晶体管415与NMOS晶体管413的连接点连接。
另一方面，PMOS晶体管412的栅极同光电二极管305与PMOS晶体管411的连接点连接。PMOS晶体管415的栅极同PMOS晶体管411与414的连接点连接。此外，PMOS晶体管415与NMOS晶体管413的连接点同减法器420连接。
如上所述，由PMOS晶体管411以及412构成的环状电路和由PMOS晶体管414以及415构成的环状电路两级连接，因此，与仅有一级环状电路的情况相比，转换增益变为2倍。
这样，在本实用新型的第6实施方式中，在对数转换部410设置两级环状电路，因此，与仅有一级环形电路的情况相比，能够使转换增益增大。
＜7.第7实施方式＞
在上述的第1实施方式中，在对数转换部410内将PMOS晶体管411以及412呈环状连接，但是该环状电路是负反馈电路，在一定的条件下电压信号有可能振荡。该第7实施方式的对数转换部410与第1实施方式不同的之处在于，通过追加电容能够提高稳定性。
图21是表示本实用新型的第7实施方式涉及的对数转换部410的一构成例的电路图。该第7实施方式的对数转换部410与第1实施方式不同的之处在于还具备电容416。
电容416的一端与PMOS晶体管412的栅极连接，另一端与PMOS晶体管411的栅极连接。通过该电容416能够补偿电压信号的相位延迟。例如，除了电容之外，还能够使用布线间电容和晶体管等的电容元件作为电容416。
此处，在没有设置电容416的情况下由PMOS晶体管411以及412构成的环状电路的传递函数由下式表示。
【数式1】
Figure BDA0002055546810000231
在上式中，gm是表示PMOS晶体管411的互导，Gm是表示PMOS晶体管412的互导。R0是环状电路的输出电阻，s是复数。Cpd是PMOS晶体管411的源极侧的电容，C0是PMOS晶体管411的栅极电容。互导的单位例如是西门子(S)，电阻的单位例如是欧姆(Ω)。此外，电容的单位例如是法拉(F)。
与此相对，考虑了设有电容416的环状电路的开环增益的传递函数，假定该电容的电容值CC比附加在输出端子的寄生电容小，由下式表示。
【数式2】
Figure BDA0002055546810000241
此外，在CC与C0之间，以下的关系式成立。这种关系在设计上是妥当的过程。
CC＜＜C0……式8
根据式7可知，通过电容的追加，在gm/CC的位置形成零点。该零点的位置与gm成比例，依存于照度。因此，考虑到与相应的照度依存的极(即，gm/CPD+CC的极)之间的关系，将CC设计成电容值CC与Cpd+CC不较大偏离的值，由此能够在全照度条件下确保稳定性。此外，电容值CC优选为在Cpd/3至Cpd/2的范围内。
这样，在本实用新型的第7实施方式中，在环状电路追加电容416，因此，能够补偿电压信号的相位延迟。由此，能够提高对数转换部410的稳定性。
＜8.向移动体的应用例＞
本实用新型的技术(本技术)能够应用于各种产品。例如本实用新型的技术可以作为搭载于汽车、电动汽车、混合电动汽车、自动二轮车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船舶以及机器人等的任意一种移动体的装置来实现。
图22是表示能够应用本实用新型的技术的移动体控制***的一例的车辆控制***的概要结构例的框图。
车辆控制***12000具备经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图22所示的例子中，车辆控制***12000具备驱动***控制单元12010、车身***控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040以及综合控制单元12050。此外，作为综合控制单元12050的功能构成，图示了微型计算机12051、声音图像输出部12052以及车载网络I/F(interface)12053。
驱动***控制单元12010按照各种程序对与车辆的驱动***相关的装置的动作进行控制。例如，驱动***控制单元12010起到作为内燃机或者驱动用马达等的用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置、将驱动力传达到车轮的驱动力传达机构、调节车辆的转向角的转向机构、以及产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置的功能。
车身***控制单元12020按照各种程序对装备于车身的各种装置的动作进行控制。例如车身***控制单元12020起到作为无钥匙进入***、智能钥匙***、电动窗装置或者前照灯、尾灯、刹车灯、指示灯或者雾灯等各种灯的控制装置的功能。在该情况下，能够向车身***控制单元12020输入从代替钥匙的移动设备发送的电波或者各种开关的信号。车身***控制单元12020接受这些电波或者信号的输入，对车辆的门锁装置、电动窗装置以及灯等进行控制。
车外信息检测单元12030检测搭载有车辆控制***12000的车辆的外部信息。例如，在车外信息检测单元12030连接有摄像部12031。车外信息检测单元12030使摄像部12031拍摄车外的图像并接收拍摄到的图像。车外信息检测单元12030也可以基于接收到的图像，进行人、车、障碍物、标识或者路面上的文字等的物体检测处理或者距离检测处理。
摄像部12031是接收光并输出与该光的受光量相应的电信号的光传感器。摄像部12031既能够将电信号作为图像输出，又能够将电信号作为测距的信息输出。此外，摄像部12031接收的光可以是可视光也可以是红外线等的非可视光。
车内信息检测单元12040检测车内的信息。在车内信息检测单元12040例如连接有检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041。驾驶员状态检测部12041例如包括拍摄驾驶员的相机，车内信息检测单元12040基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，可以计算驾驶员的疲劳程度或者集中程度，也可以判断驾驶员是否打瞌睡。
微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030或者车内信息检测单元12040取得的车内外的信息，对驱动力产生装置、转向机构或者制动装置的控制目标值进行运算，对驱动***控制单元12010输出控制指令。例如微型计算机12051能够进行协调控制，该协调控制以实现包括车辆的碰撞避免或者冲击缓和、基于车间距离的跟随行驶、车速维持行驶、车辆碰撞警告或者车辆偏离路径警告等的ASAS(Advanced Driver AssistanceSystem)的功能为目的。
此外，微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030或者车内信息检测单元12040取得的车辆周围的信息，对驱动力产生装置、转向机构或者制动装置等进行控制，由此，能够进行以不依赖于驾驶员的操作而自主地行驶的自动驾驶等为目的的协调控制。
此外，微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030取得的车外的信息，对车身***控制单元12020输出控制指令。例如，微型计算机12051能够根据由车外信息检测单元12030检测到的前车或者对向车的位置，控制前照灯，进行实现将远光灯切换为近光灯等的防眩为目的的协调控制。
声音图像输出部12052能够针对车辆的搭乘者或者车外，向能够视觉上或听觉上通知信息的输出装置发送声音和图像中的至少一方的输出信号。在图22的例子中，作为输出装置，例示了音频扬声器12061、显示部12062以及仪表板12063。显示部12062例如也可以包括车载显示器以及平视显示器中的至少一个。
图23是表示摄像部12031的设置位置的例子的图。
在图23中，作为摄像部12031，具有摄像部12101、12102、12103、12104、12105。
摄像部12101、12102、12103、12104、12105例如设置在车辆12100的前保险杠、侧后视镜、后保险杠、后备箱门以及车厢内的前挡风玻璃的上部等位置。前保险杠所具备的摄像部12101以及车厢内的前挡风玻璃的上部所具备的摄像部12105主要是取得车辆12100前方的图像。侧后视镜所具备的摄像部12102、12103主要是取得车辆12100侧方的图像。后保险杠或者后备箱门所具备的摄像部12104主要是取得车辆12100后方的图像。车厢内的前挡风玻璃的上部所具备的摄像部12105主要是用于检测前车或者行人、障碍物、信号灯、交通标识或者车道等。
此外，在图23中示出了摄像部12101至12104的拍照范围的一例。拍摄范围12111表示设置于前保险杠的摄像部12101的拍摄范围，拍摄范围12112、12113表示分别设置于侧后视镜的摄像部12102、12103的拍摄范围，拍摄范围12114表示设置于后保险杠或者后备箱门的摄像部12104的拍摄范围。例如，由摄像部12101至12104拍摄到的图像数据重叠，由此能够得到从上方观察车辆12100的俯瞰图像。
摄像部12101至12104中的至少一个可以具有取得距离信息的功能。例如，摄像部1210至至12104中的至少一个可以是由多个摄像元件构成的立体相机，也可以是具有检测相位差用的像素的摄像元件。
例如，微型计算机12051基于由摄像部12101至12104得到的距离信息，求出到拍摄范围12111至12114内的各立体物的距离以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，由此，提取尤其是处于车辆12100的行驶路上的最近的立体物、且是沿着与车辆12100大致相同的方向以规定的速度(例如0km/h以上)行驶的立体物来作为前车。进而，微型计算机12051能够设定到前车的跟前应当预先确保的车间距离，进行自动制动控制(也包括跟随停止控制)、自动加速控制(也包括跟随起动控制)。这样，能够进行以不依赖于驾驶员的操作而自主地行驶的自动驾驶等为目的的协调控制。
例如，微型计算机12051能够基于由摄像部12101至12104得到的距离信息，将与立体物相关的立体物数据分类为两轮车、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆等以及其他的立体物进行提取，用于自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100的周边的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够目视确认的障碍物和难以目视确认的障碍物。然后，微型计算机12051判断表示与各障碍物的碰撞的危险程度的碰撞风险，当处于碰撞风险为设定值以上而存在碰撞可能性的状况时，经由音频扬声器12061、显示部12062向驾驶员输出警报，或者经由驱动***控制单元12010进行强制减速或躲避转向，由此进行用于避免碰撞的驾驶辅助。
摄像部12101至12104中的至少一个也可以是检测红外线的红外线相机。例如，微型计算机12051能够通过判定摄像部12101至12104的摄像图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过提取作为红外线相机的摄像部12101至12104的摄像图像中的特征点的步骤、以及对表示物体的轮廓的一系列的特征点进行图形匹配处理来判断是否为行人的步骤，进行这种行人的识别。当微型计算机12051判定为摄像部12101至12104的摄像图像中存在行人，当识别到行人时，声音图像输出部12052对显示部12062进行控制，以使得用于强调的方形轮廓线重叠显示于该识别到的行人。此外，声音图像输出部12052也可以对显示部12062进行控制，以使得表示行人的图标等显示于所期望的位置。
以上，对能够应用本实用新型的技术的车辆控制***的一例进行了说明。本实用新型的技术能够应用以上说明的构成中的摄像部12031。具体来说，摄像装置100能够应用于摄像部12031。通过将本实用新型的技术应用于摄像部12031，能够提高画质，得到更容易观看的拍摄图像，能够减轻驾驶员的疲劳。
此外，上述实施方式表示用于将本实用新型具体化的一例，实施方式中的事项和权利要求中的实用新型特定事项分别具有对应关系。同样地，权利要求中的实用新型特定事项和标注与其相同名称的本实用新型的实施方式中的事项分别具有对应关系。但是，本实用新型并不限定于实施方式，能够通过在不脱离本实用新型主旨的范围内对实施方式进行各种变形而具体化。
另外，上述实施方式中说明的处理步骤，既可以理解为具有这一系列的步骤的方法，另外，也可以理解为用于使计算机执行这一系列步骤的程序乃至存储该程序的记录介质。作为该记录介质，例如能够使用CD(Compact Disc)、MD(MiniDisc)、DVD(DigitalVersatile Disc)、存储卡、蓝光光盘(Blu-ray(注册商标)Disc)等。
此外，本说明书所记载的效果只不过是例示而已，并不是限定的，另外，也可以是其他效果。
此外，本实用新型能够采用如下结构。
(1)一种固体摄像元件，具备：
光电二极管，通过光电转换生成电子以及空穴；
像素信号生成部，生成与所述电子和所述空穴中的一方的量相应的电压的像素信号；以及
检测部，检测所述电子和所述空穴中的另一方的变化量是否超过规定的阈值，并输出检测信号。
(2)在(1)所述的固体摄像元件中，
所述像素信号生成部生成与所述电子的量相应的电压的所述像素信号，
所述检测部检测所述空穴的变化量是否超过所述阈值。
(3)在(1)或(2)所述的固体摄像元件中，
所述像素信号生成部的一部分以及所述光电二极管配置于规定的受光芯片，
所述像素信号生成部的剩余部分以及所述检测部配置于规定的电路芯片。
(4)在(3)所述的固体摄像元件中，
所述像素信号生成部具备：
像素电路，生成所述像素信号；以及
比较电路，对所述像素信号与规定的参照信号进行比较，
所述比较电路的一部分、所述光电二极管以及所述像素电路配置于所述受光芯片，
所述比较电路的剩余部分以及所述检测部配置于所述电路芯片。
(5)在(3)所述的固体摄像元件中，
所述像素信号生成部具备：
像素电路，生成所述像素信号；
比较电路，对所述像素信号与规定的参照信号进行比较，
所述光电二极管以及所述像素电路配置于所述受光芯片，
所述比较电路以及所述检测部配置于所述电路芯片。
(6)在(1)～(5)中任一个所述的固体摄像元件中，
还具备驱动部，在由所述检测部检测到所述变化量超过所述阈值的情况下，驱动所述像素信号生成部生成所述像素信号。
(7)在(1)～(5)中任一个所述的固体摄像元件中，
所述固体摄像元件具备：
列处理部，对所述像素信号进行规定的信号处理并输出；以及
控制电路，在规定的曝光期间内检测到所述变化量超过所述阈值的情况下，控制所述列处理部输出所述像素信号。
(8)在(1)～(7)中任一个所述的固体摄像元件中，
所述光电二极管、所述像素信号生成部以及所述检测部分别配置于多个像素，
所述像素信号生成部具备：
像素电路，生成模拟的所述像素信号；以及
模拟数字转换器，将所述像素信号转换成数字信号并输出。
(9)在(1)～(7)中任一个所述的固体摄像元件中，
还具备模拟数字转换器，将模拟的所述像素信号转换成数字信号，
所述光电二极管、所述像素信号生成部以及所述检测部分别配置于多个像素，
所述像素信号生成部生成模拟的所述像素信号并将其输出到所述模拟数字转换器。
(10)在(1)～(9)中任一个所述的固体摄像元件中，
所述像素信号生成部具备：
电荷蓄积部，蓄积所述电子和所述空穴中的一方的电荷；
浮动扩散层，蓄积所述电荷并转换成与该电荷的量相应的所述电压；
第1传输晶体管，从所述光电二极管向电荷蓄积部传输所述电荷；以及
第2传输晶体管，从所述电荷蓄积部向所述浮动扩散层传输所述电荷。
(11)在(1)～(11)中任一个所述的固体摄像元件中，
所述检测部具备：
转换部，将由所述电子和所述空穴中的另一方构成的光电流转换成电压；
减法器，通过减法运算求出所述电压的变化量；以及
比较器，对所述变化量与所述阈值进行比较，将该比较结果作为所述检测信号输出。
(12)在(11)所述的固体摄像元件中，
所述检测部还具备缓冲器，将来自所述转换部的所述电压的信号输出到所述减法器。
(13)在(11)或(12)所述的固体摄像元件中，
所述转换部具备多级的环状电路，
所述多级的环状电路分别由呈环状连接的一对晶体管构成。
(14)在(11)或(12)所述的固体摄像元件中，
所述转换部具备：
呈环状连接的一对晶体管；以及
与所述一对晶体管各自的栅极连接的电容。
(15)一种摄像装置，具备：
光电二极管，通过光电转换生成电子以及空穴；
像素信号生成部，生成与所述电子和所述空穴中的一方的量相应的电压的像素信号；
检测部，检测所述电子和所述空穴中的另一方的变化量是否超过规定的阈值，并输出检测信号；以及
数字信号处理部，对所述检测信号以及所述像素信号进行规定的处理。
(16)一种固体摄像元件的控制方法，具备：
像素信号生成步骤，生成与通过光电转换生成的电子和空穴中的一方的量相应的电压的像素信号；以及
检测步骤，检测所述电子和所述空穴中的另一方的变化量是否超过规定的阈值，并输出检测信号。

Claims (15)

1.一种固体摄像元件，其特征在于，具备：
光电二极管，通过光电转换生成电子以及空穴；
像素信号生成部，生成与所述电子和所述空穴中的一方的量相应的电压的像素信号；以及
检测部，检测所述电子和所述空穴中的另一方的变化量是否超过规定的阈值，并输出检测信号。
2.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述像素信号生成部生成与所述电子的量相应的电压的所述像素信号，
所述检测部检测所述空穴的变化量是否超过所述阈值。
3.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述像素信号生成部的一部分以及所述光电二极管配置于规定的受光芯片，
所述像素信号生成部的剩余部分以及所述检测部配置于规定的电路芯片。
4.根据权利要求3所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述像素信号生成部具备：
像素电路，生成所述像素信号；以及
比较电路，对所述像素信号与规定的参照信号进行比较，
所述比较电路的一部分、所述光电二极管以及所述像素电路配置于所述受光芯片，
所述比较电路的剩余部分以及所述检测部配置于所述电路芯片。
5.根据权利要求3所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述像素信号生成部具备：
像素电路，生成所述像素信号；
比较电路，对所述像素信号与规定的参照信号进行比较，
所述光电二极管以及所述像素电路配置于所述受光芯片，
所述比较电路以及所述检测部配置于所述电路芯片。
6.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其特征在于，
还具备驱动部，在由所述检测部检测到所述变化量超过所述阈值的情况下，驱动所述像素信号生成部生成所述像素信号。
7.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述固体摄像元件具备：
列处理部，对所述像素信号进行规定的信号处理并输出；以及
控制电路，在规定的曝光期间内检测到所述变化量超过所述阈值的情况下，控制所述列处理部输出所述像素信号。
8.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述光电二极管、所述像素信号生成部以及所述检测部分别配置于多个像素，
所述像素信号生成部具备：
像素电路，生成模拟的所述像素信号；以及
模拟数字转换器，将所述像素信号转换成数字信号并输出。
9.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其特征在于，
还具备模拟数字转换器，将模拟的所述像素信号转换成数字信号，
所述光电二极管、所述像素信号生成部以及所述检测部分别配置于多个像素，
所述像素信号生成部生成模拟的所述像素信号并将其输出到所述模拟数字转换器。
10.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述像素信号生成部具备：
电荷蓄积部，蓄积所述电子和所述空穴中的一方的电荷；
浮动扩散层，蓄积所述电荷并转换成与该电荷的量相应的所述电压；
第1传输晶体管，从所述光电二极管向电荷蓄积部传输所述电荷；以及
第2传输晶体管，从所述电荷蓄积部向所述浮动扩散层传输所述电荷。
11.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述检测部具备：
转换部，将由所述电子和所述空穴中的另一方构成的光电流转换成电压；
减法器，通过减法运算求出所述电压的变化量；以及
比较器，对所述变化量与所述阈值进行比较，将该比较结果作为所述检测信号输出。
12.根据权利要求11所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述检测部还具备缓冲器，将来自所述转换部的所述电压的信号输出到所述减法器。
13.根据权利要求11所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述转换部具备多级的环状电路，
所述多级的环状电路分别由呈环状连接的一对晶体管构成。
14.根据权利要求11所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述转换部具备：
呈环状连接的一对晶体管；以及
与所述一对晶体管各自的栅极连接的电容。
15.一种摄像装置，其特征在于，具备：
光电二极管，通过光电转换生成电子以及空穴；
像素信号生成部，生成与所述电子和所述空穴中的一方的量相应的电压的像素信号；
检测部，检测所述电子和所述空穴中的另一方的变化量是否超过规定的阈值，并输出检测信号；以及
数字信号处理部，对所述检测信号以及所述像素信号进行规定的处理。
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