DE112018002249T5

DE112018002249T5 - Festkörper-bildgebungsvorrichtung und elektronische einrichtung

Info

Publication number: DE112018002249T5
Application number: DE112018002249.8T
Authority: DE
Inventors: Takafumi Takatsuka; Yusaku Sugimori
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2018-04-12
Publication date: 2020-01-16
Also published as: US10841520B2; CN110537367B; US20200053309A1; JP2018186398A; CN110537367A; CN114286025A; WO2018198787A1

Abstract

Die vorliegende Technologie bezieht sich auf eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung, um eine Verbesserung einer Übertragungseffizienz einer Ladung von einer Ladungsspeichereinheit über ein Übertragungs-Gate zu einer Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu ermöglichen. In der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie ist vor einer A/D-Umwandlungsoperation für eine Signalpegel-Erfassung eine Schalteinheit dafür konfiguriert, einen Zustand zumindest einmal in den LG-Zustand zu schalten und den Zustand zumindest einmal in den HG-Zustand zu schalten, ist die Übertragungseinheit dafür konfiguriert, die in der Ladungsspeichereinheit gespeicherte Ladung zumindest zweimal, wenn der Zustand gerade in den LG-Zustand geschaltet ist und wenn der Zustand gerade in den HG-Zustand geschaltet ist, zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, und ist die Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit dafür konfiguriert, die Ladung, die übertragen wird, wenn der Zustand gerade in den LG-Zustand geschaltet ist, und die Ladung, die übertragen wird, wenn der Zustand gerade in den HG-Zustand geschaltet ist, zu addieren und die addierte Ladung in ein Spannungssignal umzuwandeln. Die vorliegende Technologie kann für zum Beispiel einen CMOS-Bildsensor verwendet werden.

Description

TECHNISCHES Gebiet
Die vorliegende Technologie bezieht sich auf eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung und bezieht sich insbesondere auf eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung, um eine Verbesserung einer Transfer- bzw. Übertragungseffizienz einer Ladung von einer Ladungsspeichereinheit über ein Transfer- bzw. Übertragungs-Gate zu einer Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu verbessern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise ist in Festkörper-Bildgebungsvorrichtungen, die durch Bildsensoren aus einem komplementären Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS) repräsentiert werden, eine Konfiguration, um eine zusätzliche Kapazität mit einer potentialfreien bzw. Floating-Diffusionszone (FD) als Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu verbinden oder von ihr zu trennen, als ein Verfahren zum Verbessern niedriger Leuchtstärke-Charakteristiken bekannt, während ein Sättigungssignalbetrag jedes Pixels sichergestellt wird (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
In dem Fall, in dem die zusätzliche Kapazität mit der FD verbunden wird, nimmt eine in der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit speicherbare Ladungsmenge zu, und somit wird eine Verbesserung eines dynamischen Bereichs eines Pixelwerts möglich. In diesem Fall nimmt eine Umwandlungseffizienz der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit ab, und folglich wird auf einen Zustand, in welchem die zusätzliche Kapazität mit der FD verbunden ist, als Zustand mit niedriger Verstärkung (LG) verwiesen.
Indes wird in dem Fall, in dem zusätzliche Kapazität von der FD getrennt wird, die Umwandlungseffizienz der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit hoch, und eine Spannungsamplitude nach einer Umwandlung wird selbst mit einer kleinen Ladungsmenge groß. Daher kann eine Empfindlichkeit in der niedrigen Leuchtstärke verbessert werden. Auf den Zustand, in welchem die zusätzliche Kapazität von der FD getrennt ist, wird als ein Zustand mit hoher Verstärkung (HG) verwiesen.
In der im Patentdokument 1 beschriebenen Konfiguration wird der Zustand auf den LG-Zustand in einem Fall fixiert, in dem Pixel mit einer niedrigen Umwandlungseffizienz angesteuert werden, und wird der Zustand auf den HG-Zustand in einem Fall fixiert, in dem die Pixel mit einer hohen Umwandlungseffizienz angesteuert werden.
ZITATLISTE
PATENTDDOKUMENT
Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2015-142114
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Der LG-Zustand ist verglichen mit dem HG-Zustand im Hinblick auf die Übertragungseffizienz der Ladung von der Ladungsspeichereinheit zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zwischen dem LG-Zustand und dem HG-Zustand, die einen Unterschied in der Umwandlungseffizienz von Pixeln aufweisen, nachteilig.
Die vorliegende Technologie wurde im Hinblick auf das Vorstehende geschaffen und ermöglicht eine Verbesserung der Übertragungseffizienz der Ladung von der Ladungsspeichereinheit über ein Übertragungs-Gate zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit.
LÖSUNGEN FÜR DIE PROBLEME
Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie umfasst eine Ladungsspeichereinheit, die dafür konfiguriert ist, eine durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ladung zu speichern; eine Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die von der Ladungsspeichereinheit übertragene Ladung in ein Spannungssignal umzuwandeln; eine Übertragungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die in der Ladungsspeichereinheit gespeicherte Ladung zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen; und eine Schalteinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Kapazität der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu erhöhen oder zu verringern, um einen Zustand in einen Zustand mit niedriger Verstärkung (LG) oder einen Zustand mit hoher Verstärkung (HG) zu schalten, worin vor einer A/D-Umwandlungsoperation für eine Signalpegel-Erfassung die Schalteinheit dafür konfiguriert ist, den Zustand zumindest einmal in den LG-Zustand zu schalten und den Zustand zumindest einmal in den HG-Zustand zu schalten, die Übertragungseinheit dafür konfiguriert ist, die in der Ladungsspeichereinheit gespeicherte Ladung zumindest zweimal, wenn der Zustand gerade in den LG-Zustand geschaltet ist und wenn der Zustand gerade in den HG-Zustand geschaltet ist, zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, und die Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit dafür konfiguriert ist, die Ladung, die übertragen wird, wenn der Zustand gerade in den LG-Zustand geschaltet ist, und die Ladung, die übertragen wird, wenn der Zustand in den HG-Zustand geschaltet ist, zu addieren und die addierte Ladung in das Spannungssignal umzuwandeln.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie wird vor der A/D-Umwandlungsoperation für eine Signalpegel-Erfassung der Zustand zumindest einmal in den LG-Zustand und zumindest einmal in den HG-Zustand geschaltet, wird die in der Ladungsspeichereinheit gespeicherte Ladung zumindest zweimal, wenn der Zustand gerade in den LG-Zustand geschaltet ist und wenn der Zustand gerade in den HG-Zustand geschaltet ist, zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, und die Ladung, die übertragen wird, wenn der Zustand gerade in den LG-Zustand geschaltet ist, und die Ladung, die übertragen wird, wenn der Zustand gerade in den HG-Zustand geschaltet ist, werden addiert, und die addierte Ladung wird in das Spannungssignal umgewandelt.
Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Technologie umfasst: eine gemeinsam nutzende Anzahl (engl. sharing number) von Ladungsspeichereinheiten, die dafür konfiguriert sind, durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ladungen zu speichern; eine Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die von der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten übertragenen Ladungen in ein Spannungssignal umzuwandeln; eine gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten, die dafür konfiguriert sind, die in der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gespeicherten jeweiligen Ladungen zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen; und eine Schalteinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Kapazität der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu erhöhen oder zu verringern, um einen Zustand in einen Zustand mit niedriger Verstärkung (LG) oder einen Zustand mit hoher Verstärkung (HG) zu schalten, worin, wenn die gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten zurückgesetzt wird, die Schalteinheit dafür konfiguriert ist, den Zustand in den LG-Zustand zu schalten, die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten dafür konfiguriert ist, die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, und, wenn die Ladungen aus der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gelesen werden, die Schalteinheit dafür konfiguriert ist, den Zustand in den HG-Zustand zu schalten, und die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten dafür konfiguriert ist, die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen sequentiell zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen.
In dem zweiten Aspekt der vorliegenden Technologie wird, wenn die gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten zurückgesetzt wird, der Zustand in den LG-Zustand geschaltet, und die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen werden durch die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten gleichzeitig zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit übertragen. Darüber hinaus wird, wenn die Ladungen aus der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gelesen werden, der Zustand in den HG-Zustand geschaltet, und die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen werden durch die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten sequentiell zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit übertragen.
Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Technologie umfasst: eine gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten, die dafür konfiguriert sind, durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ladungen zu speichern; eine Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die von der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten übertragenen Ladungen in ein Spannungssignal umzuwandeln; und eine gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten, die dafür konfiguriert sind, die in der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gespeicherten jeweiligen Ladungen zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, worin die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten dafür konfiguriert ist, die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen sequentiell zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, wenn die gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten zurückgesetzt wird, und die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen sequentiell zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, wenn die Ladungen aus der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gelesen werden.
Im dritten Aspekt der vorliegenden Technologie werden, wenn die gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten zurückgesetzt wird, die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen durch die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten sequentiell zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit übertragen. Darüber hinaus werden, wenn die Ladungen von der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gelesen werden, die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen sequentiell zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit übertragen.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß den ersten bis dritten Aspekten der vorliegenden Technologie kann die Übertragungseffizienz der Ladung von der Ladungsspeichereinheit über die Übertragungseinheit zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit verbessert werden.
Man beachte, dass hier beschriebene Effekte nicht notwendigerweise beschränkt sind, und beliebige der in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Effekte dargestellt werden können.
Figurenliste

1 ist ein Ersatzschaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Pixeleinheit einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht, für die die vorliegende Technologie verwendet wird.
2 ist ein Diagramm, das eine herkömmliche Ansteuerungs-Zeitsteuerung veranschaulicht.
3 ist ein Diagramm, das der Ansteuerungssequenz in 2 entsprechende Potentiale veranschaulicht.
4 ist ein Diagramm, das eine erste Ansteuerungssequenz veranschaulicht, für die die vorliegende Technologie verwendet wird.
5 ist ein Diagramm, das ein 4 entsprechendes Potential veranschaulicht.
6 ist ein Ersatzschaltbild, das eine Modifikation des in 1 veranschaulichten Konfigurationsbeispiels der Pixeleinheit veranschaulicht.
7 ist ein Ersatzschaltbild, das ein erstes spezifisches Beispiel der Pixeleinheit veranschaulicht.
8 ist ein Ersatzschaltbild, das ein zweites spezifisches Beispiel der Pixeleinheit veranschaulicht.
9 ist ein Ersatzschaltbild, das ein drittes spezifisches Beispiel der Pixeleinheit veranschaulicht.
10 ist ein Ersatzschaltbild, das ein viertes spezifisches Beispiel der Pixeleinheit veranschaulicht.
11 ist ein Ersatzschaltbild, das ein fünftes spezifisches Beispiel der Pixeleinheit veranschaulicht.
12 ist ein Ersatzschaltbild, das ein sechstes spezifisches Beispiel der Pixeleinheit veranschaulicht.
13 ist ein Ersatzschaltbild, das ein siebtes spezifisches Beispiel der Pixeleinheit veranschaulicht.
14 ist ein Ersatzschaltbild, das ein achtes spezifisches Beispiel der Pixeleinheit veranschaulicht.
15 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht, für die die vorliegende Technologie verwendet wird.
16 ist ein Diagramm, das eine zweite Ansteuerungssequenz veranschaulicht, für die die vorliegende Technologie verwendet wird.
17 ist ein Diagramm, das eine dritte Ansteuerungssequenz veranschaulicht, für die die vorliegende Technologie verwendet wird.
18 ist ein Diagramm, um eine erste Gegenmaßnahme gegen eine Geschwindigkeitsreduzierung, die in der zweiten Ansteuerungssequenz auftreten kann, zu beschreiben.
19 ist ein Diagramm, um eine zweite Gegenmaßnahme gegen eine Geschwindigkeitsreduzierung, die in der zweiten Ansteuerungssequenz auftreten kann, zu beschreiben.
20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer herkömmlichen Ansteuerungssequenz veranschaulicht, die in einer gemeinsam nutzenden Pixeleinheit angenommen werden kann.
21 ist ein Diagramm, das ein der Ansteuerungssequenz in 20 entsprechendes Potential veranschaulicht.
22 ist ein Diagramm, das eine Ansteuerungssequenz gemäß dem vierten spezifischen Beispiel der Pixeleinheit veranschaulicht.
23 ist ein Diagramm, das ein der Ansteuerungssequenz in 22 entsprechendes Potential veranschaulicht.
24 ist ein Ersatzschaltbild, das eine erste Modifikation des vierten spezifischen Beispiels der Pixeleinheit veranschaulicht.
25 ist ein Ersatzschaltbild, das eine zweite Modifikation des vierten spezifischen Beispiels der Pixeleinheit veranschaulicht.
26 ist ein Ersatzschaltbild, das eine dritte Modifikation des vierten spezifischen Beispiels der Pixeleinheit veranschaulicht.
27 ist ein Ersatzschaltbild, das erhalten wird, indem eine zusätzliche Kapazität aus dem vierten spezifischen Beispiel der Pixeleinheit entfernt wird.
28 ist ein Diagramm, das eine erste Ansteuerungssequenz durch eine gemeinsam nutzende Pixeleinheit in 27 veranschaulicht.
29 ist ein Diagramm, das ein der ersten Ansteuerungssequenz in 28 entsprechendes Potential veranschaulicht.
30 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Steuerungsverdrahtung zum Ausführen der ersten Ansteuerungssequenz in 28 veranschaulicht.
31 ist ein Diagramm, das ein anderes Konfigurationsbeispiel einer Steuerungsverdrahtung zum Ausführen der ersten Ansteuerungssequenz in 28 veranschaulicht.
32 ist ein Diagramm, das eine zweite Ansteuerungssequenz durch die gemeinsam nutzende Pixeleinheit in 27 veranschaulicht.
33 ist ein Diagramm, das eine dritte Ansteuerungssequenz durch die gemeinsam nutzende Pixeleinheit in 27 veranschaulicht.
34 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Steuerungsverdrahtung zum Ausführen der dritten Ansteuerungssequenz in 33 veranschaulicht.
35 ist ein Diagramm, das Nutzungsbeispiele elektronischer Einrichtungen veranschaulicht, für die die vorliegende Technologie verwendet wird.
36 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines In-vivo-Informationserfassungssystems veranschaulicht.
37 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für einen Eingriff mit einem Endoskop veranschaulicht.
38 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel funktionaler Konfigurationen eines Kamerakopfes und einer CCU veranschaulicht.
39 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht.
40 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel von Installationsstellen einer Einheit zur Detektion von Informationen von außerhalb eines Fahrzeugs und einer Bildgebungseinheit eines Fahrzeugs veranschaulicht.

MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen die besten Modi zum Implementieren der vorliegenden Technologie (worauf im Folgenden als Ausführungsformen verwiesen wird) im Detail beschrieben. Man beachte, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.
<Konfigurationsbeispiel einer Pixeleinheit in einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie>
1 ist ein Ersatzschaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Pixeleinheit in einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie ist.
Eine Pixeleinheit 10 umfasst eine Ladungsspeichereinheit 21, einen Transfer- bzw. Übertragungstransistor 22, eine FD 23 als Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit, eine FD-Kapazität-Schalteinheit 24 und eine A/D-Umwandlungseinheit 27.
Die Ladungsspeichereinheit 21 entspricht einer PD, die einfallendes Licht mittels fotoelektrischer Umwandlung in eine Ladung umwandelt und die Ladung hält, oder einer Speichereinheit, die die durch die PD erzeugte Ladung vorübergehend hält. Der Übertragungstransistor 22 überträgt die in der Ladungsspeichereinheit 21 gespeicherte Ladung zu der FD 23 in einer nachfolgenden Stufe, wenn ein Gate (worauf im Folgenden als TRG verwiesen wird) des Übertragungstransistors 22 eingeschaltet ist. Als der Übertragungstransistor 22 kann zum Beispiel ein vertikaler Transistor übernommen werden.
Die FD 23 hält die über das TRG übertragene Ladung. Darüber hinaus wandelt die FD 23 als die Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit die gehaltene Ladung in ein Spannungssignal um und gibt das Spannungssignal an die A/D-Umwandlungseinheit 27 in der nachfolgenden Stufe ab. Man beachte, dass in der Praxis ein Verstärkertransistor 32, ein Auswahltransistor 33 und eine vertikale Signalleitung 35 (alle sind in 7 veranschaulicht) zwischen der FD 23 und der A/D-Umwandlungseinheit 27 vorgesehen sind.
Die FD-Kapazität-Schalteinheit 24 enthält einen FD-Transistor 25 und eine zusätzliche Kapazität 26. Im Folgenden wird auf den FD-Transistor 25 auch als FDG verwiesen, und auf die zusätzliche Kapazität 26 wird auch als FD 2 verwiesen. Man beachte, dass die FD-Kapazität-Schalteinheit 24 und der FD-Transistor 25 einer Schalteinheit und einem Verbindungstransistor im ersten Aspekt der vorliegenden Technologie entsprechen.
Die FD-Kapazität-Schalteinheit 24 kann die FD 2 durch Einschalten des FDG mit der FD 23 verbinden. In diesem Fall tritt die Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit in einen LG-Zustand ein.
Darüber hinaus kann die FD-Kapazität-Schalteinheit 24 die FD 2 durch Ausschalten des FDG von der FD 23 trennen. In diesem Fall tritt die Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit in einen HG-Zustand ein.
Die Übertragungseffizienz von der Ladungsspeichereinheit 21 zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit in dem LG-Zustand und dem HG-Zustand wird hier beschrieben.
Im Folgenden ist eine Kapazität der FD 23 C_FD, ist eine Kapazität der zusätzlichen Kapazität 26 (FD 2) C_FD2, ist eine Kapazität zwischen dem Übertragungstransistor 22 und der FD 23 C₁, und ein Spannungsänderungsbetrag des TRG ist ΔTRG.
2 veranschaulicht eine herkömmliche Ansteuerungs-Zeitsteuerung der Pixeleinheit 10. Mit anderen Worten veranschaulicht 2 eine Ansteuerungs-Zeitsteuerung eines Falls zum Fixieren der Pixeleinheit 10 auf den LG-Zustand, um die Pixeleinheit 10 mit einer niedrigen Umwandlungseffizienz anzusteuern, und eines Falls zum Fixieren der Pixeleinheit 10 auf den HG-Zustand, um die Pixeleinheit 10 mit einer hohen Umwandlungseffizienz anzusteuern. 3 veranschaulicht Potentiale der Ladungsspeichereinheit 21, des TRG, der FD 23, des FDG und der FD 2 entsprechend der in 2 veranschaulichten Ansteuerungs-Zeitsteuerung.
Wie oben in der 2 veranschaulicht ist, ist in dem Fall, in dem die Pixeleinheit 10 auf den HG-Zustand fixiert ist, um die Pixeleinheit 10 mit hoher Umwandlungseffizienz anzusteuern, der FDG zu der Zeit einer Ladungsübertragung aus, wenn das TRG an ist, und folglich ist eine Gesamtkapazität der Ladungsspeichereinheit C_FD. Deshalb ist eine Boost- bzw. Anhebungsspannung ΔV der FD 23 wie im folgenden Ausdruck (1) beschrieben. $Δ V = Δ TRG \times C_{1} / C_{FD}$
Indes ist, wie unten in der 2 veranschaulicht ist, in dem Fall, in dem die Pixeleinheit 10 auf den LG-Zustand fixiert ist, um die Pixeleinheit 10 mit niedriger Umwandlungseffizienz anzusteuern, der FDG einschließlich der Ladungsübertragungszeit kontinuierlich an, wenn das TRG an ist, und folglich ist die Gesamtkapazität der Ladungsspeichereinheit (C_FD + C_FD2) . Daher ist die Anhebungsspannung ΔV der FD 23 wie im folgenden Ausdruck (2) beschrieben. $Δ V = Δ TRG \times C_{1} / (C_{FD} + C_{FD2})$
Wie aus den Ausdrücken (1) und (2) und 3 einleuchtend ist, wird, da der LG-Zustand eine kleinere Anhebungsspannung ΔV der FD 23 als der HG-Zustand aufweist, ein Übertragungsgradient von der Ladungsspeichereinheit 21 zu der FD 23 klein, und ein Übertragungsrest der in der Ladungsspeichereinheit 21 gespeicherten Ladung kann auftreten. Daher findet man, dass verglichen mit dem HG-Zustand die Übertragungseffizienz der Ladung von der Ladungsspeichereinheit 21 zu der FD 23 in dem LG-Zustand nachteilig ist.
Außerdem wird die Situation in einem Fall schwerwiegend, in dem eine Reduzierung eines Leistungsverbrauchs in der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gefordert wird. Mit anderen Worten muss, um den Leistungsverbrauch zu reduzieren, die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung mit einer niedrigen Pixelspannung arbeiten. Falls jedoch die Pixelspannung gesenkt wird, wird auch die Reset- bzw. Rücksetzspannung der FD gesenkt. Folglich wird der Übertragungsgradient von der Ladungsspeichereinheit 21 zu der FD 23 kleiner, und die Übertragungseffizienz wird schlechter.
Daher wird die Pixeleinheit 10, auf die die vorliegende Technologie angewendet wird, in dem Fall, in dem sie mit einer niedrigen Umwandlungseffizienz angesteuert wird, nicht auf den LG-Zustand fixiert, und sie nutzt den HG-Zustand, wodurch die Übertragungseffizienz der Ladung von der Ladungsspeichereinheit 21 zu der FD 23 verbessert wird.
<Erste Ansteuerungssequenz, für die die vorliegende Technologie verwendet wird>
4 veranschaulicht eine erste Ansteuerungssequenz, für die die vorliegende Technologie in dem Fall verwendet wird, in dem die Pixeleinheit 10 mit niedriger Umwandlungseffizienz angesteuert und betrieben wird. 5 veranschaulicht Potentiale entsprechend Zeitpunkten t1 bis t6 in der in 4 veranschaulichten Ansteuerungs-Zeitsteuerung.
Um eine A/D-Umwandlungsoperation für eine Rücksetzpegel-Erfassung durchzuführen, wird zuerst der FDG eingeschaltet, um den LG-Zustand einzustellen, wird das TRG ausgeschaltet, wird der Auswahltransistor (SEL) 33 eingeschaltet und wird ein Reset- bzw. Rücksetztransistor (RST) 34 (7) ein- und ausgeschaltet, um Rücksetzpegel der FD 23 und der FD 2 an die nachfolgende Stufe abzugeben.
Das TRG wird nach der A/D-Umwandlungsoperation für eine Rücksetzpegel-Erfassung und vor einer A/D-Umwandlungsoperation für eine Signalpegel-Erfassung zum Zeitpunkt t1 eingeschaltet, und das TRG wird zum Zeitpunkt t2 ausgeschaltet. In dieser Periode wird die in der Ladungsspeichereinheit 21 gespeicherte Ladung über das TRG zu der FD 23 und der FD 2 übertragen. Man beachte, dass, da diese Übertragung im LG-Zustand erfolgt, der Übertragungsgradient klein ist und die Ladung nicht hinreichend zu der FD 23 und der FD 2 übertragen werden kann, und folglich tritt ein Ladungsübertragungsrest in der Ladungsspeichereinheit 21 auf.
Als Nächstes wird der FDG ausgeschaltet, um den HG-Zustand zum Zeitpunkt t3 einzustellen, wird das TRG wieder zu dem Zeitpunkt t4 eingeschaltet und wird das TRG zum Zeitpunkt t5 ausgeschaltet. In dieser Periode wird die in der Ladungsspeichereinheit 21 verbliebene Ladung über das TRG zur FD 23 übertragen. Da diese Übertragung im HG-Zustand erfolgt, ist der Übertragungsgradient groß, und die Ladung kann hinreichend zu der FD 23 übertragen werden.
Man beachte, dass der FDG zum Zeitpunkt t6 eingeschaltet wird, um den LG-Zustand einzustellen. Mit anderen Worten sind die FD 23 und die FD 2 verbunden, und die jeweils in der FD 23 und der FD 2 gehaltenen Ladungen werden addiert. Danach wird die addierte Ladung zu der nachfolgenden Stufe ausgelesen, und die A/D-Umwandlungsoperation für eine Signalpegel-Erfassung wird durchgeführt.
Wie oben beschrieben wurde, werden in der ersten Ansteuerungssequenz die Ladungsübertragung von der Ladungsspeichereinheit 21 zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit (FD 23 und FD 2) im LG-Zustand und die Ladungsübertragung von der Ladungsspeichereinheit 21 zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit (FD 23) im HG-Zustand vor der A/D-Umwandlungsoperation für eine Signalpegel-Erfassung durchgeführt. Daher kann die Übertragungseffizienz der Ladung von der Ladungsspeichereinheit 21 zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit in dem Fall, in dem die Pixeleinheit 10 bei einer niedrigen Umwandlungseffizienz angesteuert wird, verbessert werden.
Darüber hinaus werden in der ersten Ansteuerungssequenz sowohl die A/D-Umwandlungsoperation für eine Rücksetzpegel-Erfassung als auch die A/D-Umwandlungsoperation für eine Signalpegel-Erfassung im LG-Zustand durchgeführt. Daher kann der Signalbetrag im LG-Zustand korrekt erfasst werden, indem eine Differenz zwischen Daten, die in der A/D-Umwandlungsoperation für eine Rücksetzpegel-Erfassung erhalten werden, und Daten, die in der A/D-Umwandlungsoperation für eine Signalpegel-Erfassung erhalten werden, in der nachfolgenden Stufe der Pixeleinheit 10 genommen wird.
Außerdem weist die erste Ansteuerungssequenz eine kleinere Anzahl von A/D-Umwandlungen als eine Ansteuerungssequenz zum Durchführen einer A/D-Umwandlung nach Durchführen einer Ladungsübertragung von der Ladungsspeichereinheit 21 zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit (FD 23 und der FD 2) im LG-Zustand und Durchführen einer A/D-Umwandlung nach Durchführen einer Ladungsübertragung von der Ladungsspeichereinheit 21 zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit (FD 23) im HG-Zustand und Addieren der beiden Ladungen in einer nachfolgenden Stufe auf. Deshalb ist die erste Ansteuerungssequenz der oben beschriebenen Ansteuerungs-Zeitsteuerung im Hinblick auf eine Frame-Rate und einen Leistungsverbrauch überlegen.
Man beachte, dass in der ersten Ansteuerungssequenz vor der A/D-Umwandlungsoperation für eine Signalpegel-Erfassung die Ladungsübertragung von der Ladungsspeichereinheit 21 zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit (FD 23 und FD 2) im LG-Zustand und die Ladungsübertragung von der Ladungsspeichereinheit 21 zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit (FD 23) im HG-Zustand jeweils einmal vor der A/D-Umwandlungseinheit für eine Signalpegel-Erfassung durchgeführt werden. Diese Operationen können jedoch einmal oder mehrmals durchgeführt werden.
<Modifikationen eines Konfigurationsbeispiels der Pixeleinheit 10>
Als Nächstes veranschaulicht 6 eine Modifikation des in 1 veranschaulichten Konfigurationsbeispiels der Pixeleinheit 10. Obgleich die A/D-Umwandlungseinheit 27 in der Pixeleinheit 10 in dem in 1 veranschaulichten Konfigurationsbeispiel vorgesehen ist, kann die A/D-Umwandlungseinheit 27 wie in der in 6 veranschaulichten Modifikation außerhalb der Pixeleinheit 10 vorgesehen sein. In diesem Fall kann die A/D-Umwandlungseinheit 27 von einer Vielzahl der Pixeleinheiten 10 gemeinsam genutzt werden.
<Spezifische Konfigurationsbeispiele (spezifische Beispiele) der Pixeleinheit 10>
Als Nächstes wird ein spezifisches Konfigurationsbeispiel (spezifisches Beispiel) der in 6 veranschaulichten Modifikation der Pixeleinheit 10 beschrieben.
7 ist ein Ersatzschaltbild, das ein erstes spezifisches Beispiel der Pixeleinheit 10 veranschaulicht. Das erste spezifische Beispiel weist eine Konfiguration auf, in der die Ladungsspeichereinheit 21 eine Fotodiode (PD) 31 enthält und die FD-Kapazität-Schalteinheit 24 mit dem Rücksetztransistor 34 in Reihe angeordnet ist.
Mit anderen Worten ist in dem ersten spezifischen Beispiel eine Source des Übertragungstransistors 22 mit einer Kathode der PD 31 als die Ladungsspeichereinheit 21 verbunden, und ein Drain des Übertragungstransistors 22 ist mit der FD 23 verbunden.
Die FD 23 ist mit einem Gate des Verstärkertransistors 32 verbunden. Ein Drain des Verstärkertransistors 32 ist mit VDD (einer negativen Stromversorgungsspannung) verbunden, und eine Source des Verstärkertransistors 32 ist mit einem Drain des Auswahltransistors 33 verbunden. Eine Source des Auswahltransistors 33 ist mit der vertikalen Signalleitung 35 verbunden.
Ein Drain des Rücksetztransistors 34 ist mit der VDD verbunden, und eine Source des Rücksetztransistors 34 ist mit einem Ende der FD-Kapazität-Schalteinheit 24 verbunden. Das andere Ende der FD-Kapazität-Schalteinheit 24 ist mit der FD 23 verbunden.
Als Nächstes ist 8 ein Ersatzschaltbild, das ein zweites spezifisches Beispiel der Pixeleinheit 10 veranschaulicht. Das zweite spezifische Beispiel weist eine Konfiguration auf, in der die Ladungsspeichereinheit 21 die PD 31 enthält und die FD-Kapazität-Schalteinheit 24 mit dem Rücksetztransistor 34 parallel angeordnet ist. Man beachte, dass unter Konfigurationselementen des zweiten spezifischen Beispiels eine Beschreibung jener, die dem ersten spezifischen Beispiel gemeinsam sind, geeignet weggelassen wird.
Mit anderen Worten ist in dem zweiten spezifischen Beispiel der Drain des Rücksetztransistors 34 mit der VDD verbunden, und die Source des Rücksetztransistors 34 ist mit der FD 23 verbunden. Ein Ende der FD-Kapazität-Schalteinheit 24 ist mit der FD 23 verbunden.
Als Nächstes ist 9 ein Ersatzschaltbild, das ein drittes spezifisches Beispiel der Pixeleinheit 10 veranschaulicht. Das dritte spezifische Beispiel weist eine Konfiguration auf, in der die FD 23 und dergleichen von einer Vielzahl von Pixeln gemeinsam genutzt werden. Im Fall von 9 ist die Anzahl von Pixeln, die die FD 23 und dergleichen gemeinsam nutzen (worauf im Folgenden als gemeinsam nutzende Anzahl verwiesen wird) Vier; aber die gemeinsam nutzende Anzahl ist nicht auf Vier beschränkt und ist willkürlich. Im dritten spezifischen Beispiel enthält die Ladungsspeichereinheit 21 eine Vielzahl der PDs 31 (PDs 31₁ bis 31₄ im Fall von 9). Die PDs 31 sind jeweils mit entsprechenden Übertragungstransistoren 22 vorgesehen.
Mit anderen Worten sind im dritten spezifischen Beispiel Sources der Vielzahl von Übertragungstransistoren 22₁ bis 22₄ , die jeweils der Vielzahl von PDs 31₁ bis 31₄ entsprechen, mit Kathoden der entsprechenden PDs 31 verbunden, und Drains der Vielzahl von Übertragungstransistoren 22₁ bis 22₄ sind mit der FD 23 verbunden. Da die anderen Konfigurationselemente ähnlich den Konfigurationselementen im ersten spezifischen Beispiel sind, wird eine Beschreibung der anderen Konfigurationselemente weggelassen.
Als Nächstes ist 10 ein Ersatzschaltbild, das ein viertes spezifisches Beispiel der Pixeleinheit 10 veranschaulicht. Ähnlich dem dritten spezifischen Beispiel weist das vierte spezifische Beispiel eine Konfiguration auf, in der die FD 23 und dergleichen von einer Vielzahl von Pixeln gemeinsam genutzt werden. Im Fall von 10 beträgt die gemeinsam nutzende Anzahl Vier; aber die gemeinsam nutzende Anzahl ist nicht auf Vier beschränkt und willkürlich.
Außerdem sind in dem vierten spezifischen Beispiel Speichereinheiten 41₁ bis 41₄ als die Ladungsspeichereinheit 21 und Speicherübertragungs-Gates 42₁ bis 42₄ (TRX1 bis TRX4) zwischen den PDs 31₁ bis 31₄ und den den PDs 31₁ bis 31₄ jeweils entsprechenden Übertragungstransistoren 22₁ bis 22₄ vorgesehen.
Mit anderen Worten sind in dem vierten spezifischen Beispiel die Kathoden der PDs 31 mit den jeweils entsprechenden Speichereinheiten 41 verbunden. Sources der Speicher-Übertragungstransistoren 42 sind mit den entsprechenden Speichereinheiten 41 verbunden, und Drains der Speicher-Übertragungstransistoren 42 sind mit Sources der entsprechenden Übertragungstransistoren 22 verbunden. Drains der Übertragungstransistoren 22 sind mit der FD 23 verbunden. Da die anderen Konfigurationselemente den Konfigurationselementen im zweiten spezifischen Bespiel im Wesentlichen ähnlich sind, wird eine Beschreibung der anderen Konfigurationselemente weggelassen.
Im vierten spezifischen Beispiel kann, da die Speichereinheiten 41 zu den PDs 31 vorgesehen sind, ein globales Shutter, in dem Shutter-Zeitsteuerungen der PDs 31 abgestimmt sind, erreicht werden.
Als Nächstes ist 11 ein Ersatzschaltbild, das ein fünftes spezifische Beispiel der Pixeleinheit 10 veranschaulicht. Das fünfte spezifische Beispiel enthält eine Speichereinheit 51 als die Ladungsspeichereinheit 21 und ein Übertragungs-Gate (TRX) 52 für die Speichereinheit 51 zwischen der PD 31 und dem Übertragungstransistor 22.
Mit anderen Worten ist im fünften spezifischen Beispiel die Kathode der PD 31 mit der Speichereinheit 51 verbunden. Darüber hinaus ist die Kathode der PD 31 über ein Overflow- bzw. Überlauf-Gate (OFG) 53 mit einem Überlauf-Drain (OFD) verbunden. Eine Source des Übertragungs-Gates 52 ist mit der Speichereinheit 51 verbunden, und ein Drain des Übertragungs-Gates 52 ist mit der Source des entsprechenden Übertragungstransistors 22 verbunden. Die Drains der Übertragungstransistoren 22 sind mit der FD 23 verbunden. Da die anderen Konfigurationselemente den Konfigurationselementen im zweiten spezifischen Beispiel im Wesentlichen ähnlich sind, wird eine Beschreibung der anderen Konfigurationselemente weggelassen.
Als Nächstes ist 12 ein Ersatzschaltbild, das ein sechstes spezifisches Beispiel der Pixeleinheit 10 veranschaulicht. Das sechste spezifische Beispiel wird erhalten, indem das Übertragungs-Gate 52 für die Speichereinheit 51 im fünften spezifischen Beispiel mehrstufig ausgebildet wird. Da die anderen Konfigurationselemente den Konfigurationselementen im fünften spezifischen Beispiel im Wesentlichen ähnlich sind, wird eine Beschreibung der anderen Konfigurationselemente weggelassen.
Als Nächstes ist 13 ein Ersatzschaltbild, das ein siebtes spezifisches Beispiel der Pixeleinheit 10 veranschaulicht. Das siebte spezifische Beispiel weist eine Konfiguration auf, in der der Verstärkertransistor 32, der Auswahltransistor 33 und der Rücksetztransistor 34 aus dem zweiten spezifischen Beispiel weggelassen sind und eine Ausgabe der FD 23 über eine Verdrahtung einem Komparator 61 in der A/D-Umwandlungseinheit 27 in der nachfolgenden Stufe direkt bereitgestellt wird. Da die anderen Konfigurationselemente den Konfigurationselementen im fünften spezifischen Beispiel im Wesentlichen ähnlich sind, wird eine Beschreibung der anderen Konfigurationselemente weggelassen.
Als Nächstes ist 14 ein Ersatzschaltbild, das ein achtes spezifisches Beispiel der Pixeleinheit 10 veranschaulicht. Das achte spezifische Beispiel weist eine Konfiguration auf, in der ähnlich dem siebten spezifischen Beispiel die Ausgabe der FD 23 über eine Verdrahtung dem Komparator 61 in der A/D-Umwandlungseinheit 27 in der nachfolgenden Stufe direkt bereitgestellt wird. Außerdem ist in dem achten spezifischen Beispiel ein Schalter 62 zum Rückkoppeln einer Ausgabe des Komparators 61 zur FD 23 vorgesehen. Da die anderen Konfigurationselemente den Konfigurationselementen im siebten spezifischen Beispiel im Wesentlichen ähnlich sind, wird eine Beschreibung der anderen Konfigurationselemente weggelassen.
Mit anderen Worten kann im achten spezifischen Beispiel der Rücksetzpegel der FD 23 auch als ein Initialisierungspegel (Pegel eines automatischen Nullpunktabgleichs) (engl.: autozero level) des Komparators 61 dienen. In diesem Fall wird ein von einer Stromversorgungsspannung um einen Schwellenwert eines Transistors im Komparator 61 gefallenes Potential der Rücksetzpegel der FD 23. Mit anderen Worten kann, da der Übertragungsgradient von der Ladungsspeichereinheit 21 zur FD 23 im LG-Zustand klein wird, ferner ein Verbesserungseffekt der Übertragungseffizienz durch die oben beschriebene erste Ansteuerungssequenz erhalten werden.
<Konfigurationsbeispiel einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung als Ausführungsform der vorliegenden Technologie>
Als Nächstes veranschaulicht 15 ein Konfigurationsbeispiel der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Technologie ist, einschließlich der oben beschriebenen Pixeleinheit 10. Man beachte, dass das in 15 veranschaulichte Konfigurationsbeispiel einer Modifikation der in 6 veranschaulichten Pixeleinheit 10 (die Konfiguration, in der die A/D-Umwandlungseinheit 27 außerhalb der Pixeleinheit 10 angeordnet ist) entspricht und die A/D-Umwandlungseinheit 27 außerhalb der Pixeleinheit 10 für jede Spalte vorgesehen ist. Jedoch kann die A/D-Umwandlungseinheit 27 in jeder Pixeleinheit 10 vorgesehen sein.
Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung umfasst ein Pixel-Array 100, eine Einheit 111 zur Erzeugung einer Steuerungszeitplanung, eine Pixel-Ansteuerungseinheit 112, eine horizontale Ansteuerungs- bzw. Scaneinheit 113, einen Digital-Analog-Wandler (DAC) 121, eine Zähler-Steuereinheit 122 und eine A/D-Umwandlungseinheit 27, die für jede Reihe der Pixeleinheiten vorgesehen ist.
Das Pixel-Array 100 ist so konfiguriert, dass die in 6 veranschaulichten Pixeleinheiten 10 in Form einer Matrix angeordnet sind.
Ferner ist in dem Pixel-Array 100 eine Pixel-Ansteuerungsleitung 101 für jede Reihe in Links-Rechts-Richtung in 15 (einer Pixel-Arrayrichtung einer Pixelreihe) ausgebildet, und die vertikale Signalleitung 35 ist für jede Spalte in einer Auf-Ab-Richtung in 15 (einer Pixel-Arrayrichtung einer Pixelspalte) bezüglich des Pixel-Arrays in der Matrixform ausgebildet.
Die Pixel-Ansteuerungseinheit 112 enthält ein Schieberegister, einen Adressdecodierer und dergleichen und stellt Ansteuerungsimpulse zum Ansteuern der Pixeleinheiten 10 des Pixel-Arrays 100 in Einheiten von Reihen, in Einheiten von Pixeln oder dergleichen über die Steuerungsverdrahtung 101 den Pixeleinheiten 10 zur gleichen Zeit bereit.
Ein Pixelsignal (Spannungssignal), das von jeder Pixeleinheit 10 der Pixelreihe abgegeben wird, die durch die Pixel-Ansteuerungseinheit 112 selektiv gescannt wird, wird über die vertikale Signalleitung 35 der A/D-Umwandlungseinheit 27 bereitgestellt. Die A/D-Umwandlungseinheit 27 führt für jede Pixelspalte des Pixel-Arrays 100 eine vorbestimmte Signalverarbeitung für das Pixelsignal durch, das von jeder Pixeleinheit 10 der ausgewählten Reihe über die vertikale Signalleitung 35 bereitgestellt wird, um eine A/D-Umwandlung durchzuführen, und stellt das A/D-umgewandelte Pixelsignal der horizontalen Scaneinheit 113 bereit.
Die horizontale Scaneinheit 113 ist durch ein Schieberegister, einen Adressdecodierer und dergleichen konfiguriert und wählt sequentiell eine Einheitsschaltung entsprechend der Pixelspalte der A/D-Umwandlungseinheit 27 aus. Durch das selektive Scannen der horizontalen Scaneinheit 113 werden die durch die A/D-Umwandlungseinheit 27 A/Dumgewandelten Pixelsignale sequentiell an die nachfolgende Stufe abgegeben.
Die A/D-Umwandlungseinheit 27 enthält einen Komparator 131 und einen Zähler 132 und führt eine A/D-Umwandlung für das über die vertikale Signalleitung 35 von der Pixeleinheit 10 bereitgestellte Pixelsignal durch.
Der DAC 121 stellt dem Komparator 131 jeder A/D-Umwandlungseinheit 27 eine Referenzspannung bereit. Die Zähler-Steuereinheit 122 steuert die Zähler 132 jeder A/D-Umwandlungseinheit 27.
In der A/D-Umwandlungseinheit 27 wird im Komparator 131 ein Durchlauf der Referenzspannung gestartet, und zur gleichen Zeit wird eine Zähloperation des Zählers 132 gestartet. Zu einem Zeitpunkt, zu dem die Referenzspannung unter das Pixelsignal (Spannungssignal) fällt, wird dann ein Ausgangssignal des Komparators 131 von einem hohen Pegel in einen niedrigen Pegel invertiert, und die Zähloperation des Zählers 132 wird bei dieser fallenden Flanke gestoppt. Ein Zählwert wird als ein Ergebnis der A/D-Umwandlung des Pixelsignals der horizontalen Scaneinheit 113 mittels 10 Bits bereitgestellt.
<Zweite Ansteuerungssequenz, für die die vorliegende Technologie verwendet wird>
16 veranschaulicht eine zweite Ansteuerungssequenz, für die die vorliegende Technologie verwendet wird, in einem Fall einer Ansteuerung und eines Betriebs der Pixeleinheit 10 mit niedriger Umwandlungseffizienz. Diese zweite Ansteuerungssequenz kann anstelle der in 4 veranschaulichten ersten Ansteuerungssequenz verwendet werden.
Man beachte, dass die Ansteuerung zu Zeitpunkten t1 bis t6 in der in 16 veranschaulichten zweiten Ansteuerungssequenz die gleiche wie die Ansteuerung zu den Zeitpunkten t1 bis t6 in der ersten Ansteuerungssequenz ist. Mit anderen Worten wird die zweite Ansteuerungssequenz durch Hinzufügen der Zeitpunkte t7 und t8, zu denen der FDG aus- und eingeschaltet wird, zur ersten Ansteuerungssequenz vor dem Zeitpunkt t1 erhalten.
In der ersten Ansteuerungssequenz geht der LG-Zustand zum Zeitpunkt t3 in den HG-Zustand über. Daher wird die FD 23 aufgrund einer parasitären Kapazität C₂ (18) zwischen dem FDG und der FD 23 heruntergestuft, und eine Übertragungsspanne wird verringert.
Im Gegensatz dazu wird in der zweiten Ansteuerungssequenz, um die Verringerung der Übertragungsspanne zu eliminieren, der FDG, um vom LG-Zustand in den HG-Zustand überzugehen, zum Zeitpunkt t7, zu welchem der Rücksetztransistor 34 an ist, vor der A/D-Umwandlungsoperation für eine Rücksetzpegel-Erfassung ausgeschaltet. Außerdem wird, nachdem der Rücksetztransistor 34 ausgeschaltet ist, der FDG, um von dem HG-Zustand in den LG-Zustand überzugehen, zum Zeitpunkt t8 eingeschaltet. Als Folge wird die FD 23 um einen Spannungsänderungsbetrag, der durch die parasitäre Kapazität C₂ zwischen dem FDG und der FD 23 verursacht wird, verstärkt bzw. angehoben, und die heruntergestufte Komponente zum Zeitpunkt t3 kann gelöscht bzw. aufgehoben werden, und die Übertragungsspanne kann sichergestellt werden.
<Dritte Ansteuerungssequenz, für die die vorliegende Technologie verwendet wird>
17 veranschaulicht eine dritte Ansteuerungssequenz, für die die vorliegende Technologie verwendet wird, im Fall einer Ansteuerung und eines Betriebs der Pixeleinheit 10 mit niedriger Umwandlungseffizienz. Diese dritte Ansteuerungssequenz wird erhalten, indem die zweite Ansteuerungssequenz zweimal wiederholt wird, und kann anstelle der ersten oder zweiten Ansteuerungssequenz verwendet werden.
Im Fall der dritten Ansteuerungssequenz kann zusätzlich zu einem Effekt ähnlich dem Effekt der zweiten Ansteuerungssequenz ein Effekt einer Rauschreduzierung durch mehrfaches Abtasten erhalten werden.
<Gegenmaßnahmen gegen eine Geschwindigkeitsreduzierung, die in der zweiten Ansteuerungssequenz auftreten kann>
Im Übrigen ist die in 16 veranschaulichte zweite Ansteuerungssequenz im Hinblick auf die Übertragungsspanne der ersten Ansteuerungssequenz überlegen. Da die Anzahl von Zeiten eines Ein- und Aus-Zustands des FDG größer als in der ersten Ansteuerungssequenz ist, wird eine Geschwindigkeitsreduzierung befürchtet.
18 ist ein Diagramm, um eine erste Gegenmaßnahme gegen die Geschwindigkeitsreduzierung, die in der zweiten Ansteuerungssequenz auftreten kann, zu beschreiben.
Um die Geschwindigkeitsreduzierung, die in der zweiten Ansteuerungssequenz auftreten kann, zu reduzieren, muss nur eine parasitäre Kapazität C₁ zwischen das TRG und die FD 23 so konfiguriert werden, dass sie größer als die parasitäre Kapazität C₂ zwischen dem FDG und der FD 23 wird.
Konkret muss nur ein WL-Produkt (mit anderen Worten eine Gatefläche) des Übertragungstransistors 22, der das TRG bildet, größer als ein WL-Produkt des den FDG bildenden Transistors gemacht werden. W ist hier die Kanalbreite des Transistors, und L ist die Kanallänge.
19 ist ein Diagramm, um eine zweite Gegenmaßnahme gegen eine Geschwindigkeitsreduzierung, die in der zweiten Ansteuerungssequenz auftreten kann, zu beschreiben.
Um die Geschwindigkeitsreduzierung, die in der zweiten Ansteuerungssequenz auftreten kann, zu unterdrücken, kann die Spannung, die bereitgestellt wird, um den FDG zum Zeitpunkt t3 auszuschalten, auf einen dazwischenliegenden Spannungspegel (VDDM) gesetzt werden, der höher als ein L-Pegel der VDD und niedriger als ein H-Pegel (VDDL) der VDD ist, um eine Spannungsänderung im FDG zum Zeitpunkt t3 klein zu machen.
<Problem eines globalen Shutters gemäß dem vierten spezifischen Beispiel der Pixeleinheit 10>
Als Nächstes werden Probleme in einem Fall beschrieben, in welchem das in 10 veranschaulichte, vierte spezifische Beispiel der Pixeleinheit 10, mit anderen Worten die Konfiguration, in der die Vielzahl von Pixeln die FD 23 und die nachfolgenden Konfigurationselemente gemeinsam nutzt, ein globales Shutter realisiert, worin Shutter-Zeitpunkte von Pixeln abgestimmt sind. Im Folgenden wird auf die Vielzahl von Pixeln, die die FD 23 und die nachfolgenden Konfigurationselemente gemeinsam nutzen, als eine gemeinsam nutzende Pixeleinheit verwiesen.
In dem Fall, in dem das globale Shutter in der gemeinsam nutzenden Pixeleinheit ausgeführt wird, werden die Speichereinheiten 41₁ bis 41₄ der Pixel gleichzeitig zurückgesetzt. Dann ist ein Verfahren zum gleichzeitigen Zurücksetzen der Speichereinheiten 41₁ bis 41₄ in zwei Schritten bekannt.
20 veranschaulicht ein Beispiel einer herkömmlichen, zwei Speicherrücksetzungen einschließenden Ansteuerungssequenz, welche für die gemeinsam nutzende Pixeleinheit angenommen werden kann. In dieser Ansteuerungssequenz wird jedoch angenommen, dass der FDG immer aus ist.
In dieser Ansteuerungssequenz werden als die erste Speicherrücksetzung die TRG1 bis TRG4 gleichzeitig ein- und ausgeschaltet und wird der Rücksetztransistor 34 ein- und ausgeschaltet, um die Speichereinheiten 41 über die entsprechenden Übertragungstransistoren 22 und den Rücksetztransistor 34 mit der VDD zu verbinden, um die Speichereinheiten 41 zurückzusetzen. Zu dieser Zeit wird die FD 23 ebenfalls zurückgesetzt.
Als Nächstes werden als die zweite Speicherrücksetzung die TRG1 bis TRG4 gleichzeitig eingeschaltet, um die FD 23 in dem Zustand anzuheben, in dem der Rücksetztransistor 34 aus ist, um die in den Speichereinheiten 41 verbliebenen Ladungen zur FD 23 zu übertragen.
Nachdem die TRG1 bis TRG4 gleichzeitig ausgeschaltet sind, werden als Nächstes die Speicher-Übertragungstransistoren 42 (TRX1 bis TRX4) gleichzeitig eingeschaltet, um die Ladungen der PDs 31 zu den entsprechenden Speichereinheiten 41 zu übertragen. Danach werden die TRG1 bis TRG4 sequentiell ein- und ausgeschaltet, um die Ladungen der Speichereinheiten 41₁ bis 41₄ sequentiell zu der FD 23 zu übertragen (ein rollendes Auslesen wird durchgeführt).
21 veranschaulicht Potentiale in der in 20 veranschaulichten Ansteuerungssequenz. Man beachte, dass A in 21 ein Potential zur Zeit der zweiten Speicherrücksetzung veranschaulicht und B in 21 ein Potential zur Zeit des rollenden Auslesens veranschaulicht.
Zur Zeit der in A von 21 veranschaulichten zweiten Speicherrücksetzung wird die gemeinsam nutzende Anzahl (vier in diesem Fall) von TRGs gleichzeitig eingeschaltet, und folglich wird die Anhebungsspannung ΔV der FD 23 wie im folgenden Ausdruck (3) veranschaulicht. $Δ V = Δ TRG \times C_{1} \times {die gemeinsam nutzende Anzahl/C}_{FD}$
Im Gegensatz dazu wird zur Zeit des in B in 21 veranschaulichten rollenden Auslesens die gemeinsam nutzende Anzahl von TRGs sequentiell eingeschaltet und nur ein TRG ist maßgebend. Daher wird die Anhebungsspannung ΔV der FD 23 wie im folgenden Ausdruck (4) veranschaulicht. $Δ V = Δ TRG \times C_{1} / C_{FD}$
Wie aus den Ausdrücken (3) und (4) und 21 einleuchtend ist, ist die Anhebungsspannung ΔV der FD 23 zwischen der Zeit der zweiten Speicherrücksetzung und der Zeit des rollenden Auslesens verschieden. Daher können zu der Zeit der zweiten Speicherrücksetzung Ladungen bis zu einem unlesbaren Bereich zur Zeit des rollenden Auslesens gelesen werden, und umgekehrt können zur Zeit des rollenden Auslesens die Ladungen innerhalb des lesbaren Bereichs zur Zeit der zweiten Speicherrücksetzung nicht gelesen werden. Es ist ein Problem, dass solch eine Differenz in einer Übertragungsleistung ein Faktor einer Abdunkelung oder dergleichen werden kann. Die Maßnahmen gegen dieses Problem werden im Folgenden beschrieben.
<Erste Gegenmaßnahme gegen das in Fig. 21 veranschaulichte Problem>
22 veranschaulicht die Ansteuerungssequenz gemäß dem vierten spezifischen Beispiel der Pixeleinheit 10 als eine erste Gegenmaßnahme gegen das in 21 veranschaulichte Problem.
In dieser Ansteuerungssequenz werden als die erste Speicherrücksetzung die TRG1 bis TRG4 gleichzeitig ein- und ausgeschaltet und werden der Rücksetztransistor 34 und der FDG ein- und ausgeschaltet, um die Speichereinheiten 41 über die entsprechenden Übertragungstransistoren 22 und den Rücksetztransistor 34 mit der VDD zu verbinden, um die Speichereinheiten 41 zurückzusetzen. Zu dieser Zeit werden auch die FD 23 und die FD 2 zurückgesetzt.
Als Nächstes werden als die zweite Speicherrücksetzung die TRG1 bis TRG4 und der FDG gleichzeitig eingeschaltet, um die FD 23 und die FD 2 in dem Zustand anzuheben, in dem der Rücksetztransistor 34 aus ist, um die in den Speichereinheiten 41 verbliebenen Ladungen vollständig zur FD 23 zu übertragen.
Als Nächstes werden, nachdem die TRG1 bis TRG4 und der FDG gleichzeitig ausgeschaltet sind, die Speicher-Übertragungstransistoren (TRX1 bis TRX4) gleichzeitig eingeschaltet, um die Ladungen der PDs 31 zu den entsprechenden Speichereinheiten 41 zu übertragen. Danach werden die TRG1 bis TRG4 sequentiell ein- und ausgeschaltet, um die Ladungen der Speichereinheiten 41₁ bis 41₄ sequentiell zur FD 23 zu übertragen (ein rollendes Auslesen wird durchgeführt).
In dieser Ansteuerungssequenz wird zur Zeit der zweiten Speicherrücksetzung die gemeinsam nutzende Anzahl (Vier in diesem Fall) der TRG1 bis TRG4 gleichzeitig eingeschaltet, und folglich wird die Boost- bzw. Anhebungsspannung ΔV der FD 23 wie in dem folgenden Ausdruck (5) veranschaulicht. $Δ V = Δ TRG \times C_{1} \times die gemeinsam nutzende Anzahl/ (C_{FD} + C_{FD2})$
Im Gegensatz dazu wird zur Zeit des rollenden Auslesens die gemeinsam nutzende Anzahl der TRG1 bis TRG4 sequentiell eingeschaltet, und nur ein TRG ist maßgebend. Daher wird die Anhebungsspannung ΔV der FD 23 wie im folgenden Ausdruck (6) veranschaulicht. $Δ V = Δ TRG \times C_{1} / C_{FD}$
Wie im folgenden Ausdruck (7) veranschaulicht ist, wird hier die C_FD2 , die die Kapazität der FD 2 ist, so eingestellt, dass sie das (die gemeinsam nutzende Anzahl - 1)-fache der Kapazität C_FD der FD 23 ist. $C_{FD2} = C_{FD} \times (die gemeinsam nutzende Anzahl - 1)$
In diesem Fall wird der Ausdruck (5) wie im folgenden Ausdruck (8) veranschaulicht. $\begin{matrix} Δ V = Δ TRG \times C_{1} \times die gemeinsam nutzende Anzahl/ (C_{FD} + C_{FD 2}) \\ (5) \\ = Δ TRG \times C_{1} \times die gemeinsam nutzende Anzahl/ (C_{FD} + C_{FD} \times \\ (die gemeinsam nutzende Anzahl - 1)) \\ = Δ TRG \times C_{1} \times die gemeinsam nutzende Anzahl / (die \\ gemeinsam nutzende Anzahl \times C_{FD}) \\ = Δ TRG \times C_{1} / C_{FD} \end{matrix}$
Wie aus dem Vergleich der Ausdrücke (6) und (8) einleuchtend ist, kann die Anhebungsspannung ΔV der FD 23 mit derjenigen zur Zeit des rollenden Auslesens abgestimmt bzw. angepasst werden, indem die FD 23 und die FD 2 verbunden werden, wobei der FDG zur Zeit der zweiten Speicherrücksetzung eingeschaltet wird.
23 veranschaulicht Potentiale in der in 21 veranschaulichten Ansteuerungssequenz entsprechend dem Fall C_FD2 = C_FD × (die gemeinsam nutzende Anzahl - 1). Mit anderen Worten veranschaulicht A in 29 ein Potential zur Zeit einer zweiten Speicherrücksetzung, und B in 29 veranschaulicht ein Potential zur Zeit eines rollenden Auslesens.
Wie aus 23 einleuchtend ist, werden die Anhebungsspannungen ΔV der FD 23 zwischen der Zeit der zweiten Speicherrücksetzung und der Zeit des rollenden Auslesens im Fall C_FD2 = C_FD × (die gemeinsam nutzende Anzahl - 1) abgestimmt. Da der Unterschied in der Übertragungsfähigkeit zwischen der Zeit der zweiten Speicherrücksetzung und der Zeit des rollenden Auslesens eliminiert ist, kann daher ein Auftreten einer Abdunkelung und dergleichen unterdrückt werden.
Da der Unterschied in der Übertragungsfähigkeit zwischen der Zeit der zweiten Speicherrücksetzung und der Zeit des rollenden Auslesens eliminiert ist, werden darüber hinaus Maßnahmen wie etwa beispielsweise ein Ändern der Form des Potentials unter Verwendung einer separaten Stromversorgung unnötig. Außerdem wird beispielsweise ein Entwerfen bzw. Auslegen der Potentiale, um den Unterschied in der Übertragungsfähigkeit zwischen der Zeit der zweiten Speicherrücksetzung und der Zeit des rollenden Auslesens zu eliminieren oder dergleichen unnötig.
<Modifikation des vierten spezifischen Beispiels der Pixeleinheit 10>
24 veranschaulicht eine erste Modifikation des vierten spezifischen Beispiels der in 10 veranschaulichten Pixeleinheit 10.
Diese erste Modifikation ist eine Modifikation, in der die Position der FD-Kapazität-Schalteinheit 24 mit dem Rücksetztransistor 34 ähnlich dem in 7 veranschaulichten, ersten spezifischen Beispiel der Pixeleinheit 10 in Reihe geschaltet ist. Da die anderen Konfigurationselemente den Konfigurationselementen im vierten spezifischen Beispiel gemeinsam sind, wird eine Beschreibung der anderen Konfigurationselemente weggelassen.
Als Nächstes veranschaulicht 25 eine zweite Modifikation des vierten spezifischen Beispiels der in 10 veranschaulichten Pixeleinheit 10.
Die zweite Modifikation ist eine Modifikation unter Verwendung einer FD 23 in einer anderen, gemeinsam nutzenden Pixeleinheit, in der die TRGs nicht angesteuert werden, die zu einem Bereich 151 für optisches Schwarz (OPB) gehört, statt die zusätzliche Kapazität 26 (FD 2) innerhalb der gemeinsam nutzenden Pixeleinheit vorzusehen. Mit anderen Worten ist die FD 23 einer anderen, gemeinsam nutzenden Pixeleinheit, die zum OPB-Bereich 151 gehört, über den FDG mit der FD 23 der gemeinsam nutzenden Pixeleinheit verbindbar. Da die anderen Konfigurationselemente den Konfigurationselementen im vierten spezifischen Beispiel gemeinsam sind, wird eine Beschreibung der anderen Konfigurationselemente weggelassen.
In der zweiten Modifikation wird die Anhebungsspannung ΔV der FD 23 zur Zeit der zweiten Speicherrücksetzung in dem Fall, in dem der FDG eingeschaltet wird, um die FD 2 mit der FD 23 zu verbinden, wie im folgenden Ausdruck (9) veranschaulicht. $\begin{array}{l} Δ V = Δ TRG \times C_{1} \times die gemeinsam nutzende Anzahl / 2 \times C_{FD} \end{array}$
Indes bleibt die Anhebungsspannung ΔV der FD 23 zur Zeit des rollenden Auslesens in der zweiten Modifikation wie im Ausdruck (6). Wie aus dem Vergleich der Ausdrücke (6) und (9) einleuchtend ist, weist die Anhebungsspannung ΔV der FD 23 zur Zeit der zweiten Speicherrücksetzung eine Differenz gegenüber der Anhebungsspannung ΔV der FD 23 zur Zeit des rollenden Auslesens auf. Im Fall des Ausdrucks (9) ist jedoch der Unterschied in der Übertragungsfähigkeit von der Zeit des rollenden Auslesens an kleiner als der Unterschied im Fall des Ausdrucks (5). Daher kann man einen Effekt, bei dem ein Auftreten einer Abdunkelung und dergleichen in einem gewissen Ausmaß unterdrückt wird, erwarten. Man beachte, dass dieser Effekt verschwinden wird, wenn die gemeinsam nutzende Anzahl zunimmt.
Als Nächstes veranschaulicht 25 eine dritte Modifikation des in 10 veranschaulichten, vierten spezifischen Beispiels der Pixeleinheit 10.
Die dritte Modifikation ist eine Modifikation, in der die zusätzliche Kapazität 26 (FD 2) in einer Vielzahl von (zwei im Fall von 25) benachbarten, gemeinsam nutzenden Pixeleinheiten gemeinsam genutzt wird. Da die anderen Konfigurationselemente mit den Konfigurationselementen im vierten spezifischen Beispiel gemeinsam sind, wird eine Beschreibung der anderen Konfigurationselemente weggelassen.
In der dritten Modifikation kann ein dem unter Bezugnahme auf 23 beschriebenen Effekt ähnlicher Effekt durch die Vielzahl gemeinsam nutzender Pixeleinheiten gezeigt werden, welche die zusätzliche Kapazität 26 (FD 2) gemeinsam nutzt, wobei die zweite Speicherrücksetzung der in 22 veranschaulichten Ansteuerungssequenz zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt wird.
<Zweite Gegenmaßnahme gegen das in Fig. 21 veranschaulichte Problem>
Wie oben beschrieben wurde, kann das in 21 veranschaulichte Problem gelöst werden, indem das vierte spezifische Beispiel der Pixeleinheit 10 mit der in 22 veranschaulichten Ansteuerungssequenz als die erste Gegenmaßnahme betrieben wird.
Man beachte, dass das in 21 veranschaulichte Problem gelöst werden kann, indem mit einer im Folgenden zu beschreibenden Ansteuerungssequenz eine Konfiguration betrieben wird, in der die FD-Kapazität-Schalteinheit 24 aus dem vierten spezifischen Beispiel der Pixeleinheit 10 entfernt ist.
27 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel, in welchem die FD-Kapazität-Schalteinheit 24 aus dem vierten spezifischen Beispiel der Pixeleinheit 10 entfernt ist. Im Folgenden wird auf dieses Konfigurationsbeispiel als eine gemeinsam nutzende Pixeleinheit 200 verwiesen. Da die gemeinsam nutzende Pixeleinheit 200 ähnlich dem vierten spezifischen Beispiel der Pixeleinheit 10 konfiguriert ist, außer dass die FD-Kapazität-Schalteinheit 24 entfernt ist, wird eine Beschreibung der gemeinsam nutzenden Pixeleinheit 200 weggelassen.
28 veranschaulicht eine erste Ansteuerungssequenz durch die gemeinsam nutzende Pixeleinheit 200. In dieser ersten Ansteuerungssequenz werden die Speicherrücksetzungen in zwei Schritten ausgeführt. Die erste Speicherrücksetzung wird für vier Pixel gleichzeitig durchgeführt. Die zweite Speicherrücksetzung wird durch die vier Pixel sequentiell durchgeführt, was das Gleiche wie das rollende Auslesen ist.
Mit anderen Worten werden in der ersten Ansteuerungssequenz als die erste Speicherrücksetzung die TRG1 bis TRG4 gleichzeitig ein- und ausgeschaltet und wird der Rücksetztransistor 34 ein- und ausgeschaltet, um die Speichereinheiten 41 über die entsprechenden Übertragungstransistoren 22 und den Rücksetztransistor 34 mit der VDD zu verbinden, um die Speichereinheiten 41 zurückzusetzen. Zu dieser Zeit wird die FD 23 ebenfalls zurückgesetzt.
Als Nächstes werden als die zweite Speicherrücksetzung die TRG1 bis TRG4 in der Reihenfolge des TRG1, TRG2, TRG3 und TRG4 ein- und ausgeschaltet, um die FD 23 in dem Zustand anzuheben, in dem der Rücksetztransistor 34 aus ist, um die in den Speichereinheiten 41 verbliebenen Ladungen zur FD 23 zu übertragen. Als Nächstes werden die Speicher-Übertragungstransistoren 42 (TRX1 bis TRX4) gleichzeitig eingeschaltet, um die Ladung der PDs 31 zu den entsprechenden Speichereinheiten 41 zu übertragen. Danach werden die TRG1 bis TRG4 in der Reihenfolge des TRG1, TRG2, TRG3 und TRG4 ein- und ausgeschaltet, um die Ladungen der Speichereinheiten 41₁ bis 41₄ sequentiell zur FD 23 zu übertragen (das rollende Auslesen wird durchgeführt).
29 veranschaulicht Potentiale in der in 28 veranschaulichten ersten Ansteuerungssequenz. Mit anderen Worten veranschaulicht A in 29 ein Potential zur Zeit einer zweiten Speicherrücksetzung, und B in 29 veranschaulicht ein Potential zur Zeit des rollenden Auslesens.
Wie aus 29 einleuchtend ist, sind die Anhebungsspannungen ΔV der FD 23 zwischen der Zeit der zweiten Speicherrücksetzung und der Zeit des rollenden Auslesens in der gemeinsam nutzenden Pixeleinheit 200 abgestimmt. Da der Unterschied in der Übertragungsfähigkeit zwischen der Zeit der zweiten Speicherrücksetzung und der Zeit des rollenden Auslesens eliminiert ist, kann deshalb ein Auftreten einer Abdunkelung und dergleichen unterdrückt werden.
Da der Unterschied in der Übertragungsfähigkeit zwischen der Zeit der zweiten Speicherrücksetzung und der Zeit des rollenden Auslesens eliminiert ist, werden darüber hinaus Maßnahmen wie etwa beispielsweise ein Ändern der Form des Potentials unter Verwendung einer separaten Stromversorgung unnötig. Darüber hinaus wird beispielsweise ein Auslegen der Potentiale, um den Unterschied in der Übertragungsfähigkeit zwischen der Zeit der zweiten Speicherrücksetzung und der Zeit des rollenden Auslesens zu eliminieren, oder dergleichen unnötig.
Als Nächstes veranschaulicht 30 Ansteuerungsimpulse zum Ansteuern der TRG1 bis TRG4 von Ansteuerungsimpulsen, um die in 27 veranschaulichte, gemeinsam nutzende Pixeleinheit 200 mit der in 28 veranschaulichten ersten Ansteuerungssequenz zu betreiben, und ein Konfigurationsbeispiel einer Steuerungsverdrahtung zum Übertragen der Ansteuerungsimpulse. Man beachte, dass die Steuerungsverdrahtung innerhalb der in 15 veranschaulichten Pixel-Ansteuerungseinheit 112 vorgesehen ist.
Im Fall einer gleichzeitigen Ansteuerung der TRG1 bis TRG4 in dem in 30 veranschaulichen Konfigurationsbeispiel der Steuerungsverdrahtung wird der Ansteuerungsimpuls von der Steuerungsverdrahtung 112_G bereitgestellt und wird über die Steuerungsverdrahtung 101 den TRG1 bis TRG4 bereitgestellt. Im Fall einer Ansteuerung des TRG1 wird der Ansteuerungsimpuls von der Steuerungsverdrahtung 112₁ bereitgestellt und wird über die Steuerungsverdrahtung 101 dem TRG1 bereitgestellt. Im Fall einer Ansteuerung des TRG2 wird der Ansteuerungsimpuls von der Steuerungsverdrahtung 112₂ bereitgestellt und wird über die Steuerungsverdrahtung 101 dem TRG2 bereitgestellt. Eine Ansteuerung der TRG3 und TRG4 wird ähnlich durchgeführt.
Als Nächstes veranschaulicht 31 Ansteuerungsimpulse zum Ansteuern der TRG1 bis TRG4 von Ansteuerungsimpulsen zum Betreiben der in 27 veranschaulichten, gemeinsam nutzenden Pixeleinheit 200 mit der in 28 veranschaulichten ersten Ansteuerungssequenz und ein anderes Konfigurationsbeispiel einer Steuerungsverdrahtung zum Übertragen der Ansteuerungsimpulse. Man beachte, dass die Steuerungsverdrahtung innerhalb der in 15 veranschaulichten Pixel-Ansteuerungseinheit 112 vorgesehen ist.
Im Fall einer gleichzeitigen Ansteuerung der TRG1 bis TRG4 in dem in 31 veranschaulichten Konfigurationsbeispiel der Steuerungsverdrahtung wird ein Adress-Auswahlsignal zum Auswählen all der TRG1 bis TRG4 von der Steuerungsverdrahtung 112_G bereitgestellt, und der Ansteuerungsimpuls wird über die Steuerungsverdrahtung 112₀ bereitgestellt. Folglich werden die Ansteuerungsimpulse über die Steuerungsverdrahtung 101 den TRG1 bis TRG4 bereitgestellt. Im Fall einer Ansteuerung des TRG1 wird das Adress-Auswahlsignal zum Auswählen des TRG1 von der Steuerungsverdrahtung 112₁ bereitgestellt, und der Ansteuerungsimpuls wird über die Steuerungsverdrahtung 112₀ bereitgestellt. Folglich wird der Ansteuerungsimpuls über die Steuerungsverdrahtung 101 dem TRG1 bereitgestellt. Im Fall einer Ansteuerung des TRG2 wird das Adress-Auswahlsignal zum Auswählen des TRG2 von der Steuerungsverdrahtung 112₂ bereitgestellt, und der Ansteuerungsimpuls wird über die Steuerungsverdrahtung 112₀ bereitgestellt. Somit wird der Ansteuerungsimpuls über die Steuerungsverdrahtung 101 dem TRG2 bereitgestellt. Ein Ansteuern der TRG3 und TRG4 wird ähnlich durchgeführt.
Als Nächstes veranschaulicht 32 eine zweite Ansteuerungssequenz durch die gemeinsam nutzende Pixeleinheit 200. Auch in dieser zweiten Ansteuerungssequenz werden die Speicherrücksetzungen in zwei Schritten ausgeführt. Die erste Speicherrücksetzung wird von vier Pixeln gleichzeitig durchgeführt. Die zweite Speicherrücksetzung wird von den vier Pixeln sequentiell durchgeführt, was von dem rollenden Auslesen verschieden ist.
Mit anderen Worten werden in der zweiten Ansteuerungssequenz als die erste Speicherrücksetzung die TRG1 bis TRG4 gleichzeitig ein- und ausgeschaltet und wird der Rücksetztransistor 34 ein- und ausgeschaltet, um die Speichereinheiten 41 über die entsprechenden Übertragungstransistoren 22 und den Rücksetztransistor 34 mit der VDD zu verbinden, um die Speichereinheiten 41 zurückzusetzen. Zu dieser Zeit wird die FD 23 ebenfalls zurückgesetzt.
Als Nächstes werden als die zweite Speicherrücksetzung die TRG1 bis TRG4 in der Reihenfolge des TRG4, TRG3, TRG2 und TRG1 ein- und ausgeschaltet, um die FD 23 in dem Zustand anzuheben, in dem der Rücksetztransistor 34 aus ist, um die in den Speichereinheiten 41 verbliebenen Ladungen zur FD 23 zu übertragen. Die Speicher-Übertragungstransistoren 42 (TRX1 bis TRX4) werden gleichzeitig eingeschaltet, um die Ladung der PDs 31 zu den entsprechenden Speichereinheiten 41 zu übertragen. Danach werden die TRG1 bis TRG4 in der Reihenfolge des TRG1, TRG2, TRG3 und TRG4 ein- und ausgeschaltet, um die Ladungen der Speichereinheiten 41₁ bis 41₄ sequentiell zu der FD 23 zu übertragen (das rollende Auslesen wird durchgeführt).
Man beachte, dass die Reihenfolge des Ein- und Ausschaltens der TRG1 bis TRG4 zur Zeit der zweiten Speicherrücksetzung und die Reihenfolge des Ein- und Ausschaltens der TRG1 bis TRG4 zur Zeit des rollenden Auslesens einander entgegengesetzt sind. Die Reihenfolgen sind nicht auf die erste oder zweite Ansteuerungssequenz beschränkt und können beliebig eingerichtet werden, solange eine Vielzahl von TRGs nacheinander statt gleichzeitig ein- und ausgeschaltet wird.
Als Nächstes veranschaulicht 33 eine dritte Ansteuerungssequenz durch die gemeinsam nutzende Pixeleinheit 200. Auch in dieser dritten Ansteuerungssequenz werden die Speicherrücksetzungen in zwei Schritten ausgeführt. Die erste Speicherrücksetzung wird von vier Pixeln gleichzeitig durchgeführt. Die zweite Speicherrücksetzung und das rollende Auslesen werden jeweils von zwei Pixeln der vier Pixel gleichzeitig durchgeführt.
Mit anderen Worten werden in der dritten Ansteuerungssequenz als die erste Speicherrücksetzung die TRG1 bis TRG4 gleichzeitig ein- und ausgeschaltet und wird der Rücksetztransistor 34 ein- und ausgeschaltet, um die Speichereinheiten 41 über die entsprechenden Übertragungstransistoren 22 und den Rücksetztransistor 34 mit der VDD zu verbinden, um die Speichereinheiten 41 zurückzusetzen. Zu dieser Zeit wird die FD 23 ebenfalls zurückgesetzt.
Als Nächstes werden als die zweite Speicherrücksetzung die TRG1 und TRG2 gleichzeitig ein- und ausgeschaltet, um die FD 23 in dem Zustand anzuheben, in dem der Rücksetztransistor 34 aus ist, um die in den Speichereinheiten 41₁ und 41₂ verbliebenen Ladungen zur FD 23 zu übertragen. Als Nächstes werden die TRG3 und TRG4 gleichzeitig ein- und ausgeschaltet, um die FD 23 anzuheben, um die in den Speichereinheiten 41₃ und 41₄ verbliebenen Ladungen zur FD 23 zu übertragen.
Als Nächstes werden die Speicher-Übertragungstransistoren 42 (TRX1 bis TRX4) gleichzeitig eingeschaltet, um die Ladung der PDs 31 zu den entsprechenden Speichereinheiten 41 zu übertragen. Danach werden die TRG1 und TRG2 gleichzeitig ein- und ausgeschaltet, um die Ladungen der Speichereinheiten 41₁ und 41₂ zur FD 23 zu übertragen. Die TRG3 und TRG4 werden als Nächstes gleichzeitig ein- und ausgeschaltet, um die Ladungen der Speichereinheiten 41₃ und 41₄ zur FD 23 zu übertragen (das rollende Auslesen wird jeweils für zwei Pixel durchgeführt).
Man beachte, dass die Kombination und Reihenfolge nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt sind und beliebig eingerichtet werden können, solange die Anzahl von Pixeln, die die Ladungen zur Zeit der zweiten Speicherrücksetzung gleichzeitig übertragen, und die Anzahl der Pixel, die die Ladungen zur Zeit des rollenden Auslesens gleichzeitig übertragen, abgestimmt sind.
Als Nächstes veranschaulicht 34 Ansteuerungsimpulse zum Ansteuern der TRG1 bis TRG4 einer Steuerungsverdrahtung zum Betreiben der in 27 veranschaulichten, gemeinsam nutzenden Pixeleinheit 200 mit der dritten Ansteuerungssequenz und ein Konfigurationsbeispiel einer Steuerungsverdrahtung zum Übertragen der Ansteuerungsimpulse. Man beachte, dass die Steuerungsverdrahtung innerhalb der in 15 veranschaulichten Pixel-Ansteuerungseinheit 112 vorgesehen ist.
Im Fall einer gleichzeitigen Ansteuerung der TRG1 bis TRG4 in dem in 34 veranschaulichten Konfigurationsbeispiel der Steuerungsverdrahtung wird der Ansteuerungsimpuls von der Steuerungsverdrahtung 112_G bereitgestellt und wird über die Steuerungsverdrahtung 101 den TRG1 bis TRG4 bereitgestellt. Im Fall einer gleichzeitigen Ansteuerung der TRG1 und TRG2 wird der Ansteuerungsimpuls von der Steuerungsverdrahtung 112₂ bereitgestellt und wird über die Steuerungsverdrahtung 101 den TRG1 und TRG2 bereitgestellt. Darüber hinaus wird im Fall einer gleichzeitigen Ansteuerung der TRG3 und TRG4 der Ansteuerungsimpuls von der Steuerungsverdrahtung 112₄ bereitgestellt und wird über die Steuerungsverdrahtung 100 den TRG3 und TRG4 bereitgestellt.
Man beachte, dass, obgleich die dritte Ansteuerungssequenz auch mit dem in 30 oder 31 veranschaulichten Konfigurationsbeispiel der Steuerungsverdrahtung ausführbar ist, verglichen mit dem in 30 oder 31 veranschaulichten Konfigurationsbeispiel der Steuerungsverdrahtung die Anzahl von Steuerungsverdrahtungen in dem in 34 veranschaulichten Konfigurationsbeispiel der Steuerungsverdrahtung reduziert werden kann.
<Einsatzbeispiele der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie>
Als Nächstes ist 35 ein Diagramm, das Einsatzbeispiele veranschaulicht, die die oben beschriebene Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nutzen.
Die oben beschriebene Festkörper-Bildgebungsvorrichtung kann in verschiedenen Fällen zum Erfassen von Licht wie etwa beispielsweise sichtbarem Licht, Infrarotlicht, Ultraviolettlicht und Röntgenstrahlen verwendet werden, wie im Folgenden beschrieben wird.

- Einrichtungen, die zur Betrachtung vorgesehene Bilder aufnehmen, wie etwa Digitalkameras und tragbare Vorrichtungen mit einer Kamerafunktion
- Einrichtungen, die für das Transportwesen vorgesehen sind, wie etwa Sensoren in Fahrzeugen, die den vorderen Bereich, den rückwärtigen Bereich, Peripherien, einen Innenraum des Fahrzeugs etc. erfassen, für sicheres Fahren wie etwa ein automatisches Anhalten, eine Erkennung einer Fahrerbefindlichkeit oder dergleichen, Überwachungskameras, die fahrende Fahrzeuge und Straßen überwachen, Abstandsmesssensoren, die einen Abstand zwischen Fahrzeugen messen und dergleichen
- Einrichtungen, die für Heimgeräte wie etwa TV-Geräte, Kühlschränke, Klimaanlagen etc. vorgesehen sind, um Gesten von Nutzern zu erfassen und Einrichtungsoperationen gemäß den Gesten auszuführen
- Einrichtungen, die für die Medizin und das Gesundheitswesen vorgesehen sind, wie etwa Endoskope, Einrichtungen, die Angiographie mittels Empfangen von Infrarotlicht durchführen, und dergleichen
- Einrichtungen, die für die Sicherheit vorgesehen sind, wie etwa Überwachungskameras zur Verbrechensvorbeugung und Kameras zur Verwendung für eine Personenauthentifizierung
- Einrichtungen für den Schönheitsbereich, wie etwa Hautmessinstrumente, die eine Haut aufnehmen, und Mikroskope, die die Kopfhaut aufnehmen
- Einrichtungen, die für Sport oder dergleichen vorgesehen sind, wie etwa Action-Kameras und tragbare Kameras für den Sportgebrauch
- Einrichtungen, die für die Landwirtschaft vorgesehen sind, wie etwa Kameras zum Überwachen des Zustands von Feldern und Feldfrüchten

<Anwendungsbeispiel für ein In-vivo-Informationserfassungssystem>
Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für ein System für einen Eingriff mit einem Endoskop verwendet werden.
36 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines In-vivo-Informationserfassungssystems für Patienten unter Verwendung eines Kapselendoskops veranschaulicht, für das die Technologie (vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist.
Ein In-vivo-Informationserfassungssystem 10001 umfasst ein Kapselendoskop 10100 und eine externe Steuerungsvorrichtung 10200.
Das Kapselendoskop 10100 wird zur Untersuchungszeit von einem Patienten geschluckt. Das Kapselendoskop 10100 hat eine Abbildungs- bzw. Bildgebungsfunktion und eine Funktion zur drahtlosen Kommunikation und nimmt sequentiell Bilder aus dem Inneren von Organen (worauf im Folgenden auch als In-vivo-Bilder verwiesen wird) in vorbestimmten Intervallen auf, während es sich mittels peristaltischer Bewegung oder dergleichen innerhalb der Organe wie etwa dem Magen und dem Darm bewegt, bis der Patient das Kapselendoskop 10100 auf natürlichem Wege ausscheidet, und überträgt drahtlos sequentiell Informationen der In-vivo-Bilder zu der externen Steuerungsvorrichtung 10200 außerhalb des Körpers.
Die externe Steuerungsvorrichtung 10200 steuert umfassend den Betrieb des In-vivo-Informationserfassungssystems 10001. Darüber hinaus empfängt die externe Steuerungsvorrichtung 10200 eine Information betreffend das vom Kapselendoskop 10100 übertragene In-vivo-Bild und überträgt Bilddaten zum Anzeigen des In-vivo-Bilds auf der Grundlage der das empfangene In-vivo-Bild betreffenden Information an die (nicht veranschaulichte) Anzeigevorrichtung.
Wie oben beschrieben wurde, kann das In-vivo-Informationserfassungssystem 10001 die In-vivo-Bilder erfassen, die erhalten werden, indem das Innere des Patientenkörpers von Zeit zu Zeit während eines Zeitraums von einem Zeitpunkt an, zu dem das Kapselendoskop 10100 geschluckt wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem das Kapselendoskop 10100 ausgeschieden wird, abgebildet wird.
Die Konfigurationen und Funktionen des Kapselendoskops 10100 und der externen Steuerungsvorrichtung 10200 werden detaillierter beschrieben.
Das Kapselendoskop 10100 weist ein kapselförmiges Gehäuse 10101 auf, und eine Lichtquelleneinheit 10111, eine Bildgebungseinheit 10112, eine Bildverarbeitungseinheit 10113, eine Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation, eine Stromzuführungseinheit 10115, eine Stromversorgungseinheit 10116 und eine Steuereinheit 10117 sind innerhalb des Gehäuses 10101 untergebracht.
Die Lichtquelleneinheit 10111 enthält beispielsweise eine Lichtquelle wie etwa eine lichtemittierende Diode (LED) und bestrahlt ein Abbildungsfeld der Bildgebungseinheit 10112 mit Licht.
Die Bildgebungseinheit 10112 enthält ein optisches System, das ein Bildgebungselement und eine Vielzahl von vor dem Bildgebungselement vorgesehenen Linsen umfasst. Reflektiertes Licht (worauf im Folgenden als Beobachtungslicht verwiesen wird) des Lichts, das auf ein Körpergewebe gestrahlt wird, das ein Beobachtungsziel ist, wird durch das optische System gesammelt und tritt in das Bildgebungselement ein. Die Bildgebungseinheit 10112 wandelt das Beobachtungslicht, das in das Bildgebungselement eingetreten ist, fotoelektrisch um, um ein dem Beobachtungslicht entsprechendes Bildsignal zu erzeugen. Das durch die Bildgebungseinheit 10112 erzeugte Bildsignal wird an die Bildverarbeitungseinheit 10113 geliefert.
Die Bildverarbeitungseinheit 10113 enthält Prozessoren wie etwa eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) und führt verschiedene Arten einer Signalverarbeitung für das durch die Bildgebungseinheit 10112 erzeugte Bildsignal durch. Die Bildverarbeitungseinheit 10113 liefert das Bildsignal, auf das die Signalverarbeitung angewendet worden ist, als Rohdaten an die Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation.
Die Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation führt eine vorbestimmte Verarbeitung wie etwa eine Modulationsverarbeitung für das Bildsignal durch, auf das die Signalverarbeitung durch die Bildverarbeitungseinheit 10113 angewendet wurde, und sendet bzw. überträgt das Bildsignal über eine Antenne 10114A zur externen Steuerungsvorrichtung 10200. Darüber hinaus empfängt die Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation ein auf eine Antriebssteuerung des Kapselendoskops 10100 bezogenes Steuersignal von der externen Steuerungsvorrichtung 10200 über die Antenne 10114A. Die Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation liefert das von der externen Steuerungsvorrichtung 10200 empfangene Steuersignal an die Steuereinheit 10117.
Die Stromzuführungseinheit 10115 enthält eine Antennenspule zur Leistungsaufnahme, eine Leistungsrückgewinnungsschaltung zum Rückgewinnen von Leistung von in der Antennenspule erzeugtem Strom, eine Booster- bzw. Anhebungsschaltung und dergleichen. Die Stromzuführungseinheit 10115 erzeugt Leistung unter Verwendung eines Prinzips einer sogenannten kontaktfreien Aufladung.
Die Stromversorgungseinheit 10116 enthält eine Sekundärbatterie und speichert die durch die Stromzuführungseinheit 10115 erzeugte Leistung. In 36 ist eine Veranschaulichung von Pfeilen oder dergleichen, die ein Versorgungsziel der Leistung von der Stromversorgungseinheit 10116 angibt, weggelassen, um eine Verkomplizierung der Zeichnung zu vermeiden. Die in der Stromversorgungseinheit 10116 gespeicherte Leistung wird jedoch der Lichtquelleneinheit 10111, der Bildgebungseinheit 10112, der Bildverarbeitungseinheit 10113, der Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation und der Steuereinheit 10117 bereitgestellt und kann genutzt werden, um diese Einheiten anzutreiben bzw. anzusteuern.
Die Steuereinheit 10117 enthält einen Prozessor wie etwa eine CPU und steuert geeignet eine Ansteuerung der Lichtquelleneinheit 10111, der Bildgebungseinheit 10112, der Bildverarbeitungseinheit 10113, der Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation und der Stromzuführungseinheit 10115 mit von der externen Steuerungsvorrichtung 10200 übertragenen Steuersignalen.
Die externe Steuerungsvorrichtung 10200 enthält einen Prozessor wie etwa eine CPU und eine GPU, einen Mikrocomputer, in welchem ein Prozessor und ein Speicherelement wie etwa ein Speicher kombiniert sind, eine Steuerungsplatine oder dergleichen. Die externe Steuerungsvorrichtung 10200 steuert die Operation bzw. den Betrieb des Kapselendoskops 10100, indem ein Steuersignal über eine Antenne 10200A zur Steuereinheit 10117 des Kapselendoskops 10100 übertragen wird. Im Kapselendoskop 10100 kann beispielsweise eine Bestrahlungsbedingung von Licht bezüglich des Beobachtungsziels in der Lichtquelleneinheit 10111 gemäß dem Steuersignal von der externen Steuerungsvorrichtung 10200 geändert werden. Darüber hinaus können Bildaufzeichnungsbedingungen (zum Beispiel eine Frame-Rate in der Bildgebungseinheit 10112, ein Belichtungswert und dergleichen) gemäß dem Steuersignal von der externen Steuerungsvorrichtung 10200 geändert werden. Ferner können der Inhalt der Bearbeitung in der Bildverarbeitungseinheit 10113 und Bedingungen zum Übertragen eines Bildsignals durch die Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation (zum Beispiel ein Übertragungsintervall, die Anzahl übertragener Bilder und dergleichen) gemäß dem Steuersignal von der externen Steuerungsvorrichtung 10200 geändert werden.
Darüber hinaus wendet die externe Steuerungsvorrichtung 10200 verschiedene Arten einer Bildverarbeitung auf das vom Kapselendoskop 10100 übertragene Bildsignal an, um Bilddaten zum Anzeigen des aufgenommenen In-vivo-Bilds auf der Anzeigevorrichtung zu erzeugen. Als die Bildverarbeitung können verschiedene Arten einer Signalverarbeitung durchgeführt werden, wie etwa beispielsweise eine Verarbeitung für eine Entwicklung (Verarbeitung eines Demosaicing), eine Verarbeitung für eine hohe Bildqualität (beispielsweise Verarbeitung für eine Banderweiterung, Verarbeitung für eine Superauflösung, Verarbeitung für eine Rauschunterdrückung (NR) und/oder Verarbeitung für eine Korrektur eines Kamerawackelns) und/oder eine Verarbeitung für eine Vergrößerung (eine Verarbeitung für einen elektronischen Zoom). Die externe Steuerungsvorrichtung 10200 steuert eine Ansteuerung der Anzeigevorrichtung und zeigt auf der Basis der erzeugten Bilddaten aufgenommene In-vivo-Bilder an. Alternativ dazu kann die externe Steuerungsvorrichtung 10200 veranlassen, dass eine (nicht veranschaulichte) Aufzeichnungseinrichtung die erzeugten Bilddaten aufzeichnet, oder veranlassen, dass eine (nicht veranschaulichte) Druckeinrichtung die erzeugten Bilddaten druckt.
Ein Beispiel eines In-vivo-Informationserfassungssystems, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist, wurde beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ist für die Bildgebungseinheit 10112 der oben beschriebenen Konfigurationen anwendbar.
<Anwendungsbeispiel für ein System für einen Eingriff mit einem Endoskop>
Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für ein System für einen Eingriff mit einem Endoskop verwendet werden.
37 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für einen Eingriff mit einem Endoskop veranschaulicht, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) verwendbar ist.
37 veranschaulicht einen Zustand, in welchem ein Bediener (Chirurg) 11131 gerade eine Operation an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 unter Verwendung des Systems 11000 für einen Eingriff mit einem Endoskop durchführt. Wie in 37 veranschaulicht ist, umfasst das System 11000 für einen Eingriff mit einem Endoskop ein Endoskop 11100, andere chirurgische Instrumente 11110 wie etwa ein Pneumoperitoneum-Rohr 11111 und ein Energiebehandlungsinstrument 11112, eine Trägerarmvorrichtung 11120, die das Endoskop 11100 trägt, und einen Rollwagen 11200, auf welchem verschiedene Einrichtungen für einen Endoskopeingriff montiert sind.
Das Endoskop 11100 enthält einen Linsentubus 11101 und einen Kamerakopf 11102. Ein Bereich mit einer vorbestimmten Länge von einem Distalende des Linsenstubus 11101 wird in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 eingeführt. Der Kamerakopf 11102 ist mit einem Proximalende des Linsentubus 11101 verbunden. 37 veranschaulicht das Endoskop 11100, das als sogenanntes hartes Endoskop, das einen harten Linsentubus 11101 enthält, konfiguriert ist. Jedoch kann das Endoskop 11100 als sogenanntes weiches Endoskop, das einen weichen Linsentubus enthält, konfiguriert sein.
Ein Öffnungsteil, in welchem eine Objektlinse eingepasst ist, ist im Distalende des Linsentubus 11101 vorgesehen. Eine Lichtquellenvorrichtung 11203 ist mit dem Endoskop 11100 verbunden, und durch die Lichtquellenvorrichtung 11203 erzeugtes Licht wird zum Distalende des Linsentubus 11101 durch eine Lichtführung geführt, die sich innerhalb des Linsentubus 11101 erstreckt, und ein Beobachtungsziel im Körperhohlraum des Patienten 11132 wird durch die Objektlinse mit dem Licht bestrahlt. Man beachte, dass das Endoskop 11100 ein nach vorne betrachtendes Endoskop sein kann, ein schräg betrachtendes Endoskop sein kann oder ein seitlich betrachtendes Endoskop sein kann.
Ein optisches System und ein Bildgebungselement sind innerhalb des Kamerakopfes 11102 vorgesehen, und reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) vom Beobachtungsziel wird durch das optische System zum Bildgebungselement kondensiert bzw. zusammengeführt. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildgebungselement fotoelektrisch umgewandelt, und ein dem Beobachtungslicht entsprechendes elektrisches Signal, das heißt, ein dem beobachteten Bild entsprechendes Bildsignal, wird erzeugt. Das Bildsignal wird als Rohdaten zu einer Kamera-Steuereinheit (CCU) 11201 übertragen.
Die CCU 11201 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) und dergleichen und steuert allgemein eine Operation bzw. einen Betrieb des Endoskops 11100 und einer Anzeigevorrichtung 11202. Außerdem empfängt die CCU 11201 das Bildsignal vom Kamerakopf 11102 und wendet verschiedene Arten einer Bildverarbeitung zum Anzeigen eines auf dem Bildsignal basierenden Bildes wie etwa eine Verarbeitung für eine Entwicklung (Verarbeitung für ein Demosaicing) oder dergleichen auf das Bildsignal an.
Die Anzeigevorrichtung 11202 zeigt das Bild, das auf dem Bildsignal basiert, auf das die Bildverarbeitung durch die CCU 11201 angewendet wurde, mittels einer Steuerung der CCU 11201 an.
Die Lichtquellenvorrichtung 11203 enthält eine Lichtquelle wie etwa beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED) und liefert Bestrahlungslicht an das Endoskop 11100 beim Aufnehmen eines Operationsteils oder dergleichen.
Eine Eingabevorrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das System 11000 für einen Eingriff mit einem Endoskop. Ein Nutzer kann verschiedene Arten von Information und Anweisungen über die Eingabevorrichtung 11204 in das System 11000 für einen Eingriff mit einem Endoskop eingeben. Beispielsweise gibt der Nutzer eine Anweisung, Bildaufzeichnungsbedingungen (zum Beispiel eine Art von Bestrahlungslicht, eine Vergrößerung, eine Brennweite und dergleichen) durch das Endoskop 11100 und dergleichen zu ändern, ein.
Eine Vorrichtung 11205 zur Steuerung eines Behandlungsinstruments steuert eine Ansteuerung des Energiebehandlungsinstruments 11112 zum Kauterisieren bzw. Verätzen oder Einschneiden eines Gewebes, Verschließen eines Blutgefäßes und dergleichen. Eine Pneumoperitoneum-Vorrichtung 11206 schickt ein Gas in den Körperhohlraum des Patienten 11132 durch das Pneumoperitoneum-Rohr 11111, um den Körperhohlraum auszudehnen, um ein Sichtfeld durch das Endoskop 11100 und einen Arbeitsraum für den Bediener sicherzustellen. Eine Aufzeichnungseinrichtung 11207 ist eine Einrichtung, die verschiedene Arten von Informationen bezüglich des Eingriffs aufzeichnen kann. Ein Drucker 11208 ist eine Einrichtung, die die verschiedenen Arten von Information bezüglich des Eingriffs in verschiedenen Formaten wie etwa einem Test, einem Bild oder einer grafischen Darstellung drucken kann.
Man beachte, dass die Lichtquellenvorrichtung 11203, die das Bestrahlungslicht beim Aufnehmen des Operationsteils dem Endoskop 11100 bereitstellt, beispielswiese aus einer Weißlichtquelle, die von einer LED gebildet wird, einer Laserlichtquelle oder einer Kombination der LED und der Laserlichtquelle konfiguriert sein kann. Falls die Weißlichtquelle aus einer Kombination von RGB-Laserlichtquellen konfiguriert ist, können eine Ausgabeintensität und eine Ausgabezeitsteuerung der jeweiligen Farben (Wellenlängen) mit hoher Genauigkeit gesteuert werden. Daher kann eine Einstellung eines Weißabgleichs des aufgenommenen Bildes in der Lichtquellenvorrichtung 11203 durchgeführt werden. Darüber hinaus wird in diesem Fall das Beobachtungsziel mit dem Laserlicht von jeder der RGB-Laserlichtquellen in Zeitmultiplex-Art bestrahlt, und die Ansteuerung des Bildgebungselements des Kamerakopfes 11102 wird synchron mit der Bestrahlungszeitsteuerung gesteuert, so dass jeweils RGB entsprechende Bilder in Zeitmultiplex-Form aufgenommen werden können. Gemäß dem Verfahren kann ein Farbbild ohne Vorsehen eines Farbfilters an dem Bildgebungselement erhalten werden.
Darüber hinaus kann eine Ansteuerung der Lichtquellenvorrichtung 11203 gesteuert werden, um eine zu jeder vorbestimmten Zeit abzugebende Lichtintensität zu ändern. Die Ansteuerung des Bildgebungselements des Kamerakopfes 11102 wird synchron mit einer Änderungszeitsteuerung der Lichtintensität gesteuert, und Bilder werden in Zeitmultiplex-Form erfasst, und die Bilder werden synthetisiert, so dass ein Bild mit hohem Dynamikbereich ohne beschnittene schwarze Bereiche und aufblitzende helle Stellen erzeugt werden kann.
Darüber hinaus kann die Lichtquellenvorrichtung 11203 so konfiguriert sein, dass sie Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenband entsprechend einer Beobachtung mit speziellem Licht bereitstellen kann. Bei der Beobachtung mit speziellem Licht wird beispielsweise eine sogenannte Schmalband-Abbildung durchgeführt, indem unter Ausnutzung einer Wellenlängenabhängigkeit einer Absorption von Licht in einem Körpergewebe Licht in einem schmaleren Band als das Bestrahlungslicht (mit anderen Worten Weißlicht) zur Zeit einer normalen Beobachtung eingestrahlt wird, um ein vorbestimmtes Gewebe wie etwa ein Blutgefäß in einer mukosalen Oberflächenschicht mit hohem Kontrast aufzunehmen. Alternativ dazu kann in der Beobachtung mit speziellem Licht eine Fluoreszenz-Abbildung durchgeführt werden, um ein Bild mittels Fluoreszenz zu erhalten, die durch Strahlung eines anregenden Lichts erzeugt wird. In der Abbildung mittels Fluoreszenz können beispielsweise eine Bestrahlung des Körpergewebes mit einem anregenden Licht, um vom Körpergewebe Fluoreszenz zu erhalten (Eigenfluoreszenz-Beobachtung), oder eine Injektion eines Reagenzmittels wie etwa Indocyaningrün (ICG) in das Körpergewebe und ein Bestrahlen des Körpergewebes mit einem einer Fluoreszenzwellenlänge des Reagenzmittels entsprechenden anregenden Licht, um ein Fluoreszenzbild zu erhalten, durchgeführt werden. Die Lichtquellenvorrichtung 11203 kann so konfiguriert sein, dass sie schmalbandiges Licht und/oder anregendes Licht entsprechend solch einer Beobachtung mit speziellem Licht bereitstellen kann.
38 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel funktionaler Konfigurationen des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201 veranschaulicht, die in 37 veranschaulicht sind.
Der Kamerakopf 11102 enthält eine Linseneinheit 11401, eine Bildgebungseinheit 11402, eine Ansteuerungseinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopf-Steuereinheit 11405. Die CCU 11201 enthält eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuereinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind durch ein Übertragungskabel 11400 miteinander kommunizierend verbunden.
Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das in einem Verbindungsteil zwischen dem Kamerakopf 11102 und dem Linsentubus 11101 vorgesehen ist. Durch das Distalende des Linsentubus 11101 aufgenommenes Beobachtungslicht wird zum Kamerakopf 11102 geführt und tritt in die Linseneinheit 11401 ein. Die Linseneinheit 11401 wird von einer Kombination einer Vielzahl von Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokuslinse, gebildet.
Die Bildgebungseinheit 11402 ist mittels eines Bildgebungselements konfiguriert. Das Bildgebungselement, das die Bildgebungseinheit 11402 konfiguriert, kann ein Bildgebungselement (ein sogenanntes einzelnes Bildgebungselement) sein oder kann eine Vielzahl von Bildgebungselementen (sogenannte mehrere Bildgebungselemente) sein. In einem Fall, in dem die Bildgebungseinheit 11402 durch mehrere Bildgebungselemente konfiguriert ist, kann beispielsweise ein Farbbild erhalten werden, indem jeweils RGB entsprechende Bildsignale durch die Bildgebungselemente erzeugt und die Bildsignale synthetisiert werden. Alternativ dazu kann die Bildgebungseinheit 11402 mittels eines Paars von Bildgebungselementen konfiguriert sein, um jeweils Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge entsprechend einer dreidimensionalen (3D-) Anzeige zu erhalten. Mit der 3D-Anzeige kann der Bediener 11131 die Tiefe eines biologischen Gewebes im Operationsteil genauer erfassen. Man beachte, dass in einem Fall, in dem die Bildgebungseinheit 11402 mittels der mehreren Bildgebungselemente konfiguriert ist, eine Vielzahl von Systemen der Linseneinheiten 11401 entsprechend den Bildgebungselementen vorgesehen sein kann.
Darüber hinaus muss die Bildgebungseinheit 11402 nicht notwendigerweise im Kamerakopf 11102 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Bildgebungseinheit 11402 unmittelbar nach der Objektlinse innerhalb des Linsentubus 11101 vorgesehen sein.
Die Ansteuerungseinheit 11403 ist durch einen Aktuator konfiguriert und bewegt die Zoomlinse und die Fokuslinse der Linseneinheit 11401 um eine vorbestimmte Distanz entlang einer optischen Achse mittels einer Steuerung der Kamerakopf-Steuereinheit 11405. Mit der Bewegung können eine Vergrößerung und ein Brennpunkt eines aufgenommenen Bildes durch die Bildgebungseinheit 11402 geeignet eingestellt werden.
Die Kommunikationseinheit 11404 ist mittels einer Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen oder Empfangen verschiedener Arten von Information zu und von der CCU 11201 konfiguriert. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt das von der Bildgebungseinheit 11402 erhaltene Bildsignal über das Übertragungskabel 11400 als Rohdaten zu der CCU 11201.
Darüber hinaus empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuersignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 von der CCU 11201 und stellt das Steuersignal der Kamerakopf-Steuereinheit 11405 bereit. Das Steuersignal enthält beispielsweise eine Information bezüglich der Bildaufzeichnungsbedingungen wie etwa eine Information zum Spezifizieren einer Frame-Rate des aufgenommenen Bildes, eine Information zum Spezifizieren eines Belichtungswerts zur Zeit einer Bildaufzeichnung und/oder eine Information zum Spezifizieren der Vergrößerung und des Brennpunktes des aufgenommenen Bildes.
Man beachte, dass die Bildaufzeichnungsbedingungen wie etwa die Frame-Rate, der Belichtungswert, die Vergrößerung und der Brennpunkt durch den Nutzer geeignet spezifiziert werden können oder durch die Steuereinheit 11413 der CCU 11201 auf der Basis des erfassten Bildsignals automatisch eingestellt werden können. Im letztgenannten Fall sind im Endoskop 11100 eine sogenannte Funktion einer automatischen Belichtung (AE), eine Funktion eines Autofokus (AF) und eine Funktion eines automatischen Weißabgleichs (AWB) integriert.
Die Kamerakopf-Steuereinheit 11405 steuert eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 auf der Basis des über die Kommunikationseinheit 11404 von der CCU 11201 empfangenen Steuersignals.
Die Kommunikationseinheit 11411 wird von einer Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen oder Empfangen verschiedener Arten von Information zu oder von dem Kamerakopf 11102 gebildet. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt über das Übertragungskabel 11400das vom Kamerakopf 11102 übertragene Bildsignal.
Darüber hinaus überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuersignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zum Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuersignal können über Telekommunikation bzw. Datenfernübertragung, optische Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
Die Bildverarbeitungseinheit 11412 wendet verschiedene Arten einer Bildverarbeitung auf das Bildsignal, das vom Kamerakopf 11102 übertragen wurde, als Rohdaten an.
Die Steuereinheit 11413 führt verschiedene Arten einer Steuerung bezüglich einer Bildaufzeichnung des Operationsteils und dergleichen durch das Endoskop 11100 und einer Anzeige des aufgenommenen Bildes durch, das über eine Bildaufzeichnung des Operationsteils und dergleichen erhalten wurde. Beispielsweise erzeugt die Steuereinheit 11413 ein Steuersignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102.
Die Steuereinheit 11413 zeigt überdies das aufgenommene Bild des Operationsteils oder dergleichen in der Anzeigevorrichtung 11202 auf der Basis des Bildsignals an, auf das die Bildverarbeitung durch die Bildverarbeitungseinheit 11412 angewendet wurde. Zu dieser Zeit kann die Steuereinheit 11413 verschiedene Objekte in dem aufgenommenen Bild unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien erkennen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 11413 ein chirurgisches Instrument wie etwa eine Pinzette bzw. Zange, einen spezifischen Teil eines lebenden Körpers, Blut, Dunst zur Zeit einer Verwendung des Energieanwendungsinstruments 11112 oder dergleichen erkennen, indem eine Form eines Rands, eine Farbe oder dergleichen eines im aufgenommenen Bild enthaltenen Objekts detektiert wird. Die Steuereinheit 11413 kann verschiedene Arten einer Information zur Unterstützung eines Eingriffs auf dem Bild des Operationsteils überlagern und beim Anzeigen des aufgenommenen Bildes in der Anzeigevorrichtung 11202 anzeigen. Die Überlagerung und Anzeige und Präsentation der Information zur Unterstützung eines Eingriffs für den Bediener 11131 kann eine Belastung für den Bediener 11131 reduzieren und ermöglicht dem Bediener 11131, mit der Operation sicher fortzufahren.
Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel entsprechend einer Kommunikation elektrischer Signale, eine Lichtleitfaser entsprechend einer optischen Kommunikation oder ein daraus zusammengesetztes Kabel.
In dem veranschaulichten Beispiel wurde hier die Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 in verdrahteter Form durchgeführt. Die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 kann jedoch drahtlos durchgeführt werden.
Ein Beispiel eines Systems für einen Eingriff mit einem Endoskop, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist, wurde beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ist für die Bildgebungseinheit 10402 der oben beschriebenen Konfiguration verwendbar.
<Anwendungsbeispiel für sich bewegende Körper>
Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Einrichtung realisiert werden, die auf einer beliebigen Art von sich bewegenden Körpern einschließlich eines Automobils, eines Elektroautomobils, eines Hybrid-Elektroautomobils, eines Motorrads, eines Fahrrads, individueller Mobilität, eines Flugzeugs, einer Drohne, eines Schiffs, einer Roboters und dergleichen montiert ist.
39 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugsteuerungssystems als ein Beispiel eines Systems zur Steuerung sich bewegender Körper veranschaulicht, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist.
Ein Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 verbunden sind. In dem in 39 veranschaulichten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuereinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuereinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs und eine integrierte Steuereinheit 12050. Darüber hinaus sind als funktionale Konfigurationen der integrierten Steuereinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton-Bild-Ausgabeeinheit 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 mit dem fahrzeugeigenen Netzwerk veranschaulicht.
Die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Programmen Operationen von Einrichtungen bezüglich eines Antriebssystems eines Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 als eine Steuerungsvorrichtung einer Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft eines Fahrzeugs, wie etwa eines Verbrennungsmotors oder eines Antriebsmotors, eines Antriebskraft-Übertragungsmechanismus zum Übertragen einer Antriebskraft auf Räder, eines Lenkmechanismus, der einen Lenkwinkel eines Fahrzeugs einstellt, einer Bremsvorrichtung, die eine Bremskraft eines Fahrzeugs erzeugt, und dergleichen.
Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 steuert gemäß verschiedenen Programmen Operationen verschiedener, in einer Fahrzeugkarosserie eingebauter Einrichtungen. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 als eine Steuerungsvorrichtung eines schlüssellosen Zugangssystems, eines Systems für intelligente Schlüssel, einer automatischen Fenstervorrichtung und verschiedener Leuchten wie etwa Frontscheinwerfern, Heckscheinwerfern, Bremsleuchten, Fahrtrichtungsanzeigern und Nebelleuchten. In diesem Fall können Radiowellen, die von einem mobilen Gerät, das einen Schlüssel ersetzt, oder Signale verschiedener Schalter in die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 empfängt eine Einspeisung der Radiowellen oder der Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, eine automatische Fenstervorrichtung, die Leuchten und dergleichen des Fahrzeugs.
Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Information außerhalb des Fahrzeugs, das das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 beherbergt. Beispielsweise ist eine Bildgebungseinheit 12031 mit der Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Bildgebungseinheit 12031, ein Bild außerhalb des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann eine Verarbeitung zur Objektdetektion oder Verarbeitung zur Detektion von Abständen von Personen, Fahrzeugen, Hindernissen, Verkehrszeichen, Buchstaben auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen auf der Basis des empfangenen Bildes durchführen.
Die Bildgebungseinheit 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein elektrisches Signal gemäß der Menge an empfangenem Licht abgibt. Die Bildgebungseinheit 12031 kann das elektrische Signal als ein Bild abgeben und kann das elektrische Signal als Information einer Abstandsmessung abgeben. Darüber hinaus kann das von der Bildgebungseinheit 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann nicht sichtbares Licht wie etwa Infrarotlicht sein.
Die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs detektiert Information innerhalb des Fahrzeugs. Eine Einheit 12041 zur Detektion einer Fahrerbefindlichkeit, die eine Befindlichkeit eines Fahrers detektiert, ist beispielsweise mit der Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs verbunden. Die Einheit 12041 zur Detektion einer Fahrerbefindlichkeit enthält beispielsweise eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt, und die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis der von der Einheit 12041 zur Detektion einer Fahrerbefindlichkeit eingegebenen Detektionsinformation den Ermüdungsgrad oder den Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer einschläft.
Der Mikrocomputer 12051 berechnet einen Steuerungszielwert der Antriebsleistung-Erzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremsvorrichtung auf der Basis der Information von außerhalb und innerhalb des Fahrzeugs, die in der Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder der Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs erfasst wurde, und kann einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zum Zweck einer Realisierung einer Funktion eines fortgeschrittenen Fahrzeugassistenzsystems (ADAS) durchführen, die eine Kollisionsvermeidung oder eine Aufprallabschwächung des Fahrzeugs, eine Nachfolgefahrt basierend auf einem Abstand zwischen Fahrzeugen, eine die Fahrzeuggeschwindigkeit beibehaltende Fahrt, eine Kollisionswarnung des Fahrzeugs, eine Spurwarnung des Fahrzeugs und dergleichen einschließt.
Darüber hinaus steuert der Mikrocomputer 12051 die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Information aus einer Umgebung des Fahrzeugs, die in der Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder der Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs erfasst wird, um eine kooperative Steuerung für eine autonome Fahrt durchzuführen, ohne von einem Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein.
Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerungsbefehl auf der Basis der Information von außerhalb des Fahrzeugs, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erfasst wurde, an die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 abgeben. Beispielweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, um eine Blendfreiheit zu erzielen, wie etwa indem die Frontleuchten gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das in der Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, zu steuern und Fernlicht auf Abblendlicht umzuschalten.
Die Ton-Bild-Ausgabeeinheit 12052 überträgt ein Ausgangssignal zumindest eines Tons oder eines Bilds zu einer Ausgabevorrichtung, die einem Insassen des Fahrzeugs oder einer äußeren Umgebung des Fahrzeugs eine Information visuell oder akustisch anzeigen kann. In dem Beispiel von 39 sind als die Ausgabevorrichtung beispielhaft ein Audiolautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und ein Armaturenbrett 12063 veranschaulicht. Die Anzeigeeinheit 12062 kann beispielsweise zumindest eine einer Instrumentenanzeige oder einer Headup-Anzeige umfassen.
40 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsstelle der Bildgebungseinheit 12031 veranschaulicht.
In 40 enthält ein Fahrzeug 12100 als die Bildgebungseinheit 12031 Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
Die Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind an Stellen wie etwa beispielsweise einer Frontpartie, Seitenspiegeln, einem hinteren Stoßfängern oder einer Hecktür und einem oberen Teil einer Windschutzscheibe in einem Innenraum des Fahrzeugs 12100 vorgesehen. Die an der Frontpartie vorgesehene Bildgebungseinheit 12101 und die an einem oberen Teil der Windschutzscheibe in einem Innenraum des Fahrzeugs vorgesehene Bildgebungseinheit 12105 können vorwiegend Frontbilder des Fahrzeugs 12100 erfassen. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungseinheiten 12102 und 12103 können vorwiegend seitliche Bilder des Fahrzeugs 12100 erfassen. Die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehene Bildgebungseinheit 12104 kann vorwiegend ein rückwärtiges Bild des Fahrzeugs 12100 erfassen. Die in den Bildgebungseinheiten 12101 und 12105 erfassten Frontbilder werden vorwiegend zur Detektion eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses, einer Verkehrsampel, eines Verkehrszeichens, einer Fahrbahn oder dergleichen genutzt.
Man beachte, dass 40 ein Beispiel von Abbildungsbereichen der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 veranschaulicht. Ein Abbildungsbereich 12111 gibt den Abbildungsbereich der an der Frontpartie vorgesehenen Bildgebungseinheit 12101 an, Abbildungsbereiche 12112 und 12113 geben jeweils die Abbildungsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungseinheiten 12102 und 12103 an, und ein Abbildungsbereich 12114 gibt den Abbildungsbereich der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehenen Bildgebungseinheit 12104 an. Beispielsweise kann ein Bild aus der Vogelperspektive des Fahrzeugs 12100, wie von oben betrachtet, durch Überlagern von durch die Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bilddaten erhalten werden.
Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Funktion, um eine Abstandsinformation zu erfassen, aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 eine eine Vielzahl von Bildgebungselementen enthaltende Stereokamera sein oder kann ein Bildgebungselement mit Pixeln zur Detektion von Phasendifferenzen sein.
Beispielsweise erhält der Mikrocomputer 12051 Abstände zu dreidimensionalen Objekten in den Abbildungsbereichen 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung der Abstände (relative Geschwindigkeiten zu dem Fahrzeug 12100) auf der Basis der von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation, um dadurch insbesondere ein dreidimensionales Objekt zu extrahieren, das sich dem Fahrzeug 12100 auf einer Fahrstraße am nächsten befindet oder mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (z. B. 0 km/h oder mehr) in im Wesentlichen der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 als vorausfahrendes Fahrzeug fährt. Der Mikrocomputer 12051 kann außerdem einen Abstand zwischen Fahrzeugen einstellen, um vor dem vorausfahrenden Fahrzeug im Vorfeld geschützt zu sein, und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer anschließenden Anhaltesteuerung) und eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer folgenden Startsteuerung) und dergleichen durchführen. Auf diese Weise kann die kooperative Steuerung, um einen automatischen Antrieb einer autonomen Fahrt, ohne von einem Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, durchführen.
Zum Beispiel klassifiziert der Mikrocomputer 12051 Daten eines dreidimensionalen Objekts bezüglich dreidimensionaler Objekte in Fahrzeuge mit zwei Rädern, gewöhnliche Wagen, große Fahrzeuge, Fußgänger und andere dreidimensionale Objekte wie etwa Strommasten, die zu extrahieren sind, auf der Basis der von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation und kann die Daten für ein automatisches Ausweichen von Hindernissen nutzen. Beispielsweise unterscheidet der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 in Hindernisse, die vom Fahrer des Fahrzeugs 12100 visuell erkennbar sind, und Hindernisse, die vom Fahrer nicht visuell erkannt werden können. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem der Hindernisse angibt, und kann eine Fahrunterstützung zur Kollisionsvermeidung durchführen, indem eine Warnung über den Audiolautsprecher 12061 oder die Anzeigeeinheit 12062 an den Fahrer ausgegeben wird und durch die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 eine erzwungene Abbremsung oder ein erzwungener Ausweichlenkvorgang durchgeführt wird, falls das Kollisionsrisiko ein eingestellter Wert oder höher ist und eine Kollisionswahrscheinlichkeit besteht.
Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotlicht detektiert. Beispielsweise bestimmt der Mikrocomputer 12051, ob ein Fußgänger in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 vorhanden ist oder nicht, um dadurch den Fußgänger zu erkennen. Die Erkennung eines Fußgängers wird mittels eines Prozesses zum Extrahieren charakteristischer Punkte in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 wie der Infrarotkamera beispielsweise und mittels eines Prozesses zum Durchführen einer Verarbeitung für einen Musterabgleich für die Reihe charakteristischer Punkte, die eine Kontur eines Objekts anzeigen, und Unterscheiden, ob das Objekt ein Fußgänger ist oder nicht, durchgeführt. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass ein Fußgänger in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 vorhanden ist, und den Fußgänger erkennt, veranlasst die Ton-Bild-Ausgabeeinheit 12052, dass die Anzeigeeinheit 12062 eine viereckige Konturlinie zur Hervorhebung des erkannten Fußgängers überlagert und anzeigt. Darüber hinaus kann die Ton-Bild-Ausgabeeinheit 12052 veranlassen, dass die Anzeigeeinheit 12062 ein Icon oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Stelle anzeigt.
Ein Beispiel eines Fahrzeugsteuerungssystems, für das die Technologie der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist, wurde beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ist für die Bildgebungseinheit 12031 der oben beschriebenen Konfiguration anwendbar.
Man beachte, dass Ausführungsformen der vorliegenden Technologie nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sind und verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Technologie abzuweichen.
Die vorliegende Technologie kann auch die folgenden Konfigurationen aufweisen.

(1) Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, aufweisend: eine Ladungsspeichereinheit, die dafür konfiguriert ist, eine durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ladung zu speichern; eine Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die von der Ladungsspeichereinheit übertragene Ladung in ein Spannungssignal umzuwandeln; eine Übertragungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die in der Ladungsspeichereinheit gespeicherte Ladung zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen; und eine Schalteinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Kapazität der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu erhöhen oder zu verringern, um einen Zustand in einen Zustand mit niedriger Verstärkung (LG) oder einen Zustand mit hoher Verstärkung (HG) zu schalten, worin vor einer A/D-Umwandlungsoperation für eine Signalpegel-Erfassung, die Schalteinheit dafür konfiguriert ist, den Zustand zumindest einmal in den LG-Zustand zu schalten und den Zustand zumindest einmal in den HG-Zustand zu schalten, die Übertragungseinheit dafür konfiguriert ist, die in der Ladungsspeichereinheit gespeicherte Ladung zumindest zweimal, wenn der Zustand gerade in den LG-Zustand geschaltet ist und wenn der Zustand gerade in den HG-Zustand geschaltet ist, zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, und die Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit dafür konfiguriert ist, die Ladung, die übertragen wird, wenn der Zustand gerade in den LG-Zustand geschaltet ist, und die Ladung, die übertragen wird, wenn der Zustand gerade in den HG-Zustand geschaltet ist, zu addieren und die addierte Ladung in das Spannungssignal umzuwandeln.
(2) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß (1), in der die Schalteinheit eine zusätzliche Kapazität und einen Verbindungstransistor enthält, der die zusätzliche Kapazität bezüglich der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit verbindet oder trennt.
(3) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß (1) oder (2), in der vor einer A/D-Umwandlungsoperation für eine Rücksetzpegel-Erfassung die Schalteinheit dafür konfiguriert ist, den Zustand zumindest einmal in den HG-Zustand zu schalten, und die Übertragungseinheit dafür konfiguriert ist, die in der Ladungsspeichereinheit gespeicherte Ladung zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, wenn der Zustand gerade in den HG-Zustand geschaltet ist.
(4) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von (1) bis (3), in der die Übertragungseinheit durch einen Übertragungstransistor konfiguriert ist, und eine parasitäre Kapazität zwischen einem Gate des Übertragungstransistors und der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit größer als eine parasitäre Kapazität zwischen einem Gate des Verbindungstransistors und der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit ist.
(5) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von (1) bis (4), in der die Übertragungseinheit einen Übertragungstransistor enthält, und eine Gatefläche des Übertragungstransistors größer als eine Gatefläche des Verbindungstransistors ist.
(6) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von (1) bis (5), in der eine Ausgabe der Ladungsspeichereinheit dafür konfiguriert ist, direkt in einen Komparator eingespeist zu werden.
(7) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß (6), in der ein Rücksetzpegel der Ladungsspeichereinheit dafür konfiguriert ist, auch als ein Initialisierungspegel des Komparators zu dienen.
(8) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von (1) bis (7), in der die Übertragungseinheit durch einen vertikalen Transistor konfiguriert ist.
(9) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von (1) bis (8), in der die Ladungsspeichereinheit eine Fotodiode (PD) ist, die eine fotoelektrische Umwandlung durchführt.
(10) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von (1) bis (8), in der die Ladungsspeichereinheit eine Speichereinheit ist, die eine Ladung speichert, die durch eine Fotodiode (PD), die eine fotoelektrische Umwandlung durchführt, erzeugt wird.
(11) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von (1) bis (10), in der die Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit von einer Vielzahl der Ladungsspeichereinheiten gemeinsam genutzt wird, und die Übertragungseinheiten jeweils zwischen der Vielzahl von Ladungsspeichereinheiten und der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit vorgesehen sind.
(12) Eine elektronische Einrichtung, in der die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von (1) bis (11) montiert ist.
(13) Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, aufweisend:
- eine gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten, die dafür konfiguriert sind, durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ladungen zu speichern;
- eine Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die von der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten übertragenen Ladungen in ein Spannungssignal umzuwandeln;
- eine gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten, die dafür konfiguriert sind, die in der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gespeicherten jeweiligen Ladungen zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen; und
- eine Schalteinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Kapazität der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu erhöhen oder zu verringern, um einen Zustand in einen Zustand mit niedriger Verstärkung (LG) oder einen Zustand mit hoher Verstärkung (HG) zu schalten, worin
- wenn die gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten zurückgesetzt wird,
- die Schalteinheit dafür konfiguriert ist, den Zustand in den LG-Zustand zu schalten,
- die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten dafür konfiguriert ist, die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen gleichzeitig zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, und
- wenn die Ladungen aus der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gelesen werden,
- die Schalteinheit dafür konfiguriert ist, den Zustand in den HG-Zustand zu schalten, und
- die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten dafür konfiguriert ist, die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen sequentiell zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen.
(14) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß (13), in der die Schalteinheit eine zusätzliche Kapazität und einen Verbindungstransistor enthält, der die zusätzliche Kapazität bezüglich der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit verbindet oder trennt.
(15) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß (13) oder (14), in der eine Kapazität D_FD2 der zusätzlichen Kapazität das (die gemeinsam nutzende Anzahl - 1)-fache einer Kapazität C_FD der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit ist.
(16) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von (13) bis (15), in der die Ladungsspeichereinheit eine Speichereinheit ist, die eine Ladung speichert, die durch eine Fotodiode (PD) erzeugt wird, die eine fotoelektrische Umwandlung durchführt.
(17) Eine elektronische Einrichtung, in der die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einem von (13) bis (16) montiert ist.
(18) Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, aufweisend:
- eine gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten, die dafür konfiguriert sind, durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ladungen zu speichern;
- eine Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die von der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten übertragenen Ladungen in ein Spannungssignal umzuwandeln; und
- eine gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten, die dafür konfiguriert sind, die in der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gespeicherten jeweiligen Ladungen zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, worin
- die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten dafür konfiguriert ist,
- die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen sequentiell zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, wenn die gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten zurückgesetzt wird, und
- die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen sequentiell zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, wenn die Ladungen aus der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gelesen werden.
(19) Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß (18), in der die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten dafür konfiguriert ist, die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen in einer beliebigen Reihenfolge zu übertragen, wenn die gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten zurückgesetzt wird, und die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen in einer beliebigen Reihenfolge zu übertragen, wenn die Ladungen aus der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gelesen werden.
(20) Eine elektronische Einrichtung, in der die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß (18) oder (19) montiert ist.

Bezugszeichenliste

10: Pixeleinheit
21: Ladungsspeichereinheit
22: Übertragungstransistor
23: FD
24: FD-Kapazität-Schalteinheit
25: FD-Transistor
26: zusätzliche Kapazität
27: A/D-Umwandlungseinheit
31: PD
32: Verstärkertransistor
33: Auswahltransistor
34: Rücksetztransistor
35: vertikale Signalleitung
41: Speichereinheit
42: Übertragungs-Gate
51: Speichereinheit
52: Übertragungs-Gate
61: Komparator
62: Schalter
100: Pixel-Array
101: Steuerungsverdrahtung
112: Pixel-Ansteuerungseinheit
113: horizontale Scaneinheit
111: Einheit zur Erzeugung einer Steuerungszeitplanung
121: DAC
122: Zähler-Steuereinheit
131: Komparator
132: Zähler
151: OPB-Bereich
200: gemeinsam nutzende Pixeleinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015142114 [0006]

Claims

Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, aufweisend: eine Ladungsspeichereinheit, die dafür konfiguriert ist, eine durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ladung zu speichern; eine Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die von der Ladungsspeichereinheit übertragene Ladung in ein Spannungssignal umzuwandeln; eine Übertragungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die in der Ladungsspeichereinheit gespeicherte Ladung zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen; und eine Schalteinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Kapazität der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu erhöhen oder zu verringern, um einen Zustand in einen Zustand mit niedriger Verstärkung (LG) oder einen Zustand mit hoher Verstärkung (HG) zu schalten, worin vor einer A/D-Umwandlungsoperation für eine Signalpegel-Erfassung, die Schalteinheit dafür konfiguriert ist, den Zustand zumindest einmal in den LG-Zustand zu schalten und den Zustand zumindest einmal in den HG-Zustand zu schalten, die Übertragungseinheit dafür konfiguriert ist, die in der Ladungsspeichereinheit gespeicherte Ladung zumindest zweimal, wenn der Zustand gerade in den LG-Zustand geschaltet ist und wenn der Zustand gerade in den HG-Zustand geschaltet ist, zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, und die Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit dafür konfiguriert ist, die Ladung, die übertragen wird, wenn der Zustand gerade in den LG-Zustand geschaltet ist, und die Ladung, die übertragen wird, wenn der Zustand gerade in den HG-Zustand geschaltet ist, zu addieren und die addierte Ladung in das Spannungssignal umzuwandeln.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schalteinheit eine zusätzliche Kapazität und einen Verbindungstransistor enthält, der die zusätzliche Kapazität bezüglich der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit verbindet oder trennt.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei vor einer A/D-Umwandlungsoperation für eine Rücksetzpegel-Erfassung die Schalteinheit dafür konfiguriert ist, den Zustand zumindest einmal in den HG-Zustand zu schalten, und die Übertragungseinheit dafür konfiguriert ist, die in der Ladungsspeichereinheit gespeicherte Ladung zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, wenn der Zustand gerade in den HG-Zustand geschaltet ist.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Übertragungseinheit durch einen Übertragungstransistor konfiguriert ist, und eine parasitäre Kapazität zwischen einem Gate des Übertragungstransistors und der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit größer als eine parasitäre Kapazität zwischen einem Gate des Verbindungstransistors und der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit ist.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Übertragungseinheit einen Übertragungstransistor enthält, und eine Gatefläche des Übertragungstransistors größer als eine Gatefläche des Verbindungstransistors ist.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Ausgabe der Ladungsspeichereinheit dafür konfiguriert ist, direkt in einen Komparator eingespeist zu werden.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei ein Rücksetzpegel der Ladungsspeichereinheit dafür konfiguriert ist, auch als ein Initialisierungspegel des Komparators zu dienen.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Übertragungseinheit durch einen vertikalen Transistor konfiguriert ist.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ladungsspeichereinheit eine Fotodiode (PD) ist, die eine fotoelektrische Umwandlung durchführt.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ladungsspeichereinheit eine Speichereinheit ist, die eine Ladung speichert, die durch eine Fotodiode (PD), die eine fotoelektrische Umwandlung durchführt, erzeugt wird.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit von einer Vielzahl der Ladungsspeichereinheiten gemeinsam genutzt wird, und die Übertragungseinheiten jeweils zwischen der Vielzahl von Ladungsspeichereinheiten und der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit vorgesehen sind.
Elektronische Einrichtung, in der die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1 montiert ist.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, aufweisend: eine gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten, die dafür konfiguriert sind, durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ladungen zu speichern; eine Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die von der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten übertragenen Ladungen in ein Spannungssignal umzuwandeln; eine gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten, die dafür konfiguriert sind, die in der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gespeicherten jeweiligen Ladungen zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen; und eine Schalteinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Kapazität der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu erhöhen oder zu verringern, um einen Zustand in einen Zustand mit niedriger Verstärkung (LG) oder einen Zustand mit hoher Verstärkung (HG) zu schalten, worin wenn die gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten zurückgesetzt wird, die Schalteinheit dafür konfiguriert ist, den Zustand in den LG-Zustand zu schalten, die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten dafür konfiguriert ist, die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen gleichzeitig zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, und wenn die Ladungen aus der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gelesen werden, die Schalteinheit dafür konfiguriert ist, den Zustand in den HG-Zustand zu schalten, und die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten dafür konfiguriert ist, die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen sequentiell zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Schalteinheit eine zusätzliche Kapazität und einen Verbindungstransistor enthält, der die zusätzliche Kapazität bezüglich der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit verbindet oder trennt.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei eine Kapazität D_FD2 der zusätzlichen Kapazität das (die gemeinsam ntuzende Anzahl - 1)-fache einer Kapazität C_FD der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit ist.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Ladungsspeichereinheit eine Speichereinheit ist, die eine Ladung speichert, die durch eine Fotodiode (PD) erzeugt wird, die eine fotoelektrische Umwandlung durchführt.
Elektronische Einrichtung, in der die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 13 montiert ist.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, aufweisend: eine gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten, die dafür konfiguriert sind, durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ladungen zu speichern; eine Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die von der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten übertragenen Ladungen in ein Spannungssignal umzuwandeln; und eine gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten, die dafür konfiguriert sind, die in der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gespeicherten jeweiligen Ladungen zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, worin die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten dafür konfiguriert ist, die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen sequentiell zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, wenn die gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten zurückgesetzt wird, und die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen sequentiell zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, wenn die Ladungen aus der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gelesen werden.
Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 18, wobei die gemeinsam nutzende Anzahl von Übertragungseinheiten dafür konfiguriert ist, die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen in einer beliebigen Reihenfolge zu übertragen, wenn die gemeinsam nutzende Anzahl von Ladungsspeichereinheiten zurückgesetzt wird, und die in den entsprechenden Ladungsspeichereinheiten gespeicherten Ladungen in einer beliebigen Reihenfolge zu der Ladung-Spannung-Umwandlungseinheit zu übertragen, wenn die Ladungen aus der gemeinsam nutzenden Anzahl von Ladungsspeichereinheiten gelesen werden.
Elektronische Einrichtung, in der die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 18 montiert ist.