KR20210006273A - 고체 촬상 소자 및 촬상 장치 - Google Patents
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Abstract
입사광을 광전류로 변환하도록 구성된 포토 다이오드와; 상기 광전류에 따른 전위를 갖는 게이트와 소정의 기준 전위를 갖는 소스 사이의 전압을 증폭하여 그 증폭된 전압을 드레인으로부터 출력하도록 구성된 증폭 트랜지스터와; 상기 포토 다이오드의 애노드와 상기 증폭 트랜지스터의 백 게이트에 상기 기준 전위보다 낮은 소정의 전위를 공급하도록 구성된 전위 공급부를 포함하는 고체 촬상 소자를 제공한다.
Description
본 기술은 고체 촬상 소자 및 촬상 장치에 관한 것이다. 상세하게는, 본 기술은, 화소의 광량이 임계값을 초과하는지를 검출하는 고체 촬상 소자 및 촬상 장치에 관한 것이다.
종래부터, 수직 동기 신호 등의 동기 신호에 동기하여 화상 데이터(프레임)를 촬상하는 동기형의 고체 촬상 소자가 촬상 장치 등에 있어 이용되고 있다. 이 일반적인 동기형의 고체 촬상 소자에 의하면, 동기 신호의 주기(예를 들면, 1/60초)로만 화상 데이터를 취득할 수 있다. 따라서, 교통이나 로봇 등에 관한 분야에 있어서, 보다 고속 처리가 요구된 경우에 대응하는 것이 곤란하게 된다. 따라서, 비동기형의 고체 촬상 소자가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 비동기형의 고체 촬상 소자는, 화소의 광량이 임계값을 넘은 사실을 어드레스 이벤트로서 리얼 타임으로 검출하는 어드레스 이벤트 검출 회로를 화소마다 포함하고 있다. 이 어드레스 이벤트 검출 회로는 각 화소에 설치된다. 이 고체 촬상 소자에 있어서, 어드레스 이벤트를 검출하기 위한 복수의 트랜지스터 및 포토 다이오드가 각 화소마다 배치되어 있다.
상술한 비동기형의 고체 촬상 소자에서는, 동기형의 고체 촬상 소자보다 훨씬 고속으로 데이터를 생성하여 출력할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, 교통 분야에 있어서, 사람이나 장애물을 화상 인식하는 처리를 고속으로 실행하여, 안전성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 전원 전압의 감소나 접지 전압의 상승 등과 같은 전압 변동으로 인해 포토 다이오드의 역 바이어스가 낮아지면, 당해 포토 다이오드의 감도가 낮아지고 암전류가 증가할 수 있다. 따라서, 불충분한 감도 및 암전류로 인해 신호 품질이 저하되는 문제가 있다. 포토 다이오드의 면적을 증가시킴으로써 감도를 향상시키고 암전류를 감소시킬 수 있다. 그러나, 이 경우에는, 단위 면적당 화소의 수가 감소하므로 바람직하지 않다. 나아가, 전원 전압을 충분히 증가시킴으로써 감도를 향상시키고 암전류를 감소시킬 수 있다. 그러나, 이 경우에는 소비 전력이 증가하므로 바람직하지 않다.
본 기술은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 어드레스 이벤트를 검출하는 고체 촬상 소자에서의 검출 신호의 신호 품질을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
본 기술의 제1 양태에 따르면, 입사광을 광전류로 변환하도록 구성된 포토 다이오드, 상기 광전류에 따른 전위를 갖는 게이트와 미리 결정된 기준 전위를 갖는 소스 사이의 전압을 증폭하여 드레인으로부터 증폭된 상기 전압을 출력하도록 구성된 증폭 트랜지스터, 및 상기 포토 다이오드의 애노드와 상기 증폭 트랜지스터의 백 게이트에 상기 기준 전위보다 낮은 미리 결정된 전위를 공급하도록 구성된 전위 공급부를 포함하는, 고체 촬상 소자가 제공된다. 이러한 구성은 포토 다이오드의 역방향 바이어스와 증폭 트랜지스터의 임계 전압을 증가시키는 효과를 제공한다.
또한, 이 제1 양태에 있어서, 고체 촬상 소자는 상기 광전류를 게이트와 소스 사이의 전압으로 변환하도록 구성된 변환 트랜지스터를 더 포함할 수 있고, 상기 변환 트랜지스터는 상기 포토 다이오드의 캐소드와 상기 증폭 트랜지스터의 게이트에 접속하는 소스를 포함할 수 있으며, 상기 증폭 트랜지스터의 드레인은 상기 변환 트랜지스터의 게이트와 접속될 수 있다. 이러한 구성은 광전류가 전압으로 변환되는 효과를 제공한다.
또한, 이 제1 양태에 있어서, 상기 포토 다이오드 및 상기 증폭 트랜지스터는, 광이 차광되지 않는 유효 화소 및 광이 차광되는 차광 화소의 각각에 배열될 수 있고, 상기 전위 공급부는 상기 유효 화소에 대응하는 상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 소정의 전위를 공급하고, 상기 차광 화소에 대응하는 상기 포토 다이오드의 애노드에 기준 전위를 공급할 수 있다. 이러한 구성은 부의 전위가 유효 화소에만 공급되는 효과를 제공한다.
또한, 이 제1 양태에 있어서, 상기 포토 다이오드, 상기 변환 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터는 미리 결정된 수광 기판에 배열될 수 있고, 상기 전위 공급부는 상기 수광 기판에 상기 미리 결정된 전위를 공급할 수 있다. 이러한 구성은 포토 다이오드의 역방향 바이어스와 증폭 트랜지스터의 임계 전압을 증가시키는 효과를 제공한다.
또한, 이 제1 양태에 있어서, 상기 고체 촬상 소자는, 상기 증폭 트랜지스터로부터 출력된 전압 신호를 출력하도록 구성된 버퍼, 상기 버퍼로부터의 전압 신호의 레벨을 낮추도록 구성된 감산기, 및 낮추어진 상기 전압 신호를 미리 결정된 임계값과 비교하도록 구성된 비교기를 더 포함할 수 있다. 이러한 구성은 어드레스 이벤트를 검출하는 효과를 제공한다.
또한, 이 제1 양태에 있어서, 상기 변환 트랜지스터 및 상기 증폭 트랜지스터는, 상기 광전류를 상기 전압 신호로 변환하도록 구성된 전류 전압 변환 회로에 배열될 수 있고, 상기 전류 전압 변환 회로는 상기 버퍼, 상기 감산기 및 상기 비교기의 전원 전압과는 다른 전원 전압을 가질 수 있다. 이러한 구성은 전류 전압 변환이 버퍼 등의 전원 전압보다 낮은 전원 전압으로 수행되는 효과를 제공한다.
또한, 이 제1 양태에 있어서, 상기 버퍼, 상기 감산기 및 상기 비교기는 상기 수광 기판 상에 적층된 미리 결정된 회로 기판에 배치된 적어도 일부를 포함할 수 있다. 이러한 구성은 적층 구조를 갖는 고체 촬상 소자에 있어서 포토 다이오드의 역방향 바이어스 및 증폭 트랜지스터의 임계 전압을 증가시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 기술의 제2 양태에 있어서, 입사광을 광전류로 변환하도록 구성된 포토 다이오드, 상기 광전류에 따른 전위를 갖는 게이트와 미리 결정된 기준 전위를 갖는 소스 사이의 전압을 증폭하여 드레인으로부터 증폭된 상기 전압을 출력하도록 구성된 증폭 트랜지스터, 상기 포토 다이오드의 애노드와 상기 증폭 트랜지스터의 백 게이트에 상기 기준 전위보다 낮은 미리 결정된 전위를 공급하도록 구성된 전위 공급부, 및 상기 증폭 트랜지스터로부터 출력된 신호를 처리하도록 구성된 신호 처리 회로를 포함하는, 촬상 장치가 제공된다. 이러한 구성은 포토 다이오드의 역방향 바이어스 및 증폭 트랜지스터의 임계 전압이 증가된 회로로부터의 신호가 처리되는 효과를 제공한다.
본 기술에 의하면, 어드레스 이벤트를 검출하는 고체 촬상 소자에 있어서, 검출 신호의 신호 품질을 향상시킬 수 있는 뛰어난 효과를 얻을 수 있다. 또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니라, 본 개시 중에 기재된 어떤 효과이어도 된다.
[도 1] 도 1은 본 기술의 일 실시형태에 따른 촬상 장치의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
[도 2] 도 2는 본 기술의 실시형태에 따른 고체 촬상 소자의 적층 구조를 나타내는 도면이다.
[도 3] 도 3은 본 기술의 실시형태에 따른 수광 기판의 평면도의 일례이다.
[도 4] 도 4는 본 기술의 실시형태에 따른 회로 기판의 평면도의 일례이다.
[도 5] 도 5는 본 기술의 실시형태에 따른 어드레스 이벤트 검출부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
[도 6] 도 6은 본 기술의 실시형태에 따른 유효 화소의 구성을 나타내는 도면이다.
[도 7] 도 7은 본 기술의 실시형태에 따른 유효 화소의 구성예를 나타내는 회로도이다.
[도 8] 도 8은 본 기술의 실시형태에 따른 유효 화소의 단면도의 일례이다.
[도 9] 도 9는 본 기술의 실시형태의 변형예에 있어서의 화소 어레이부의 평면도의 일례이다.
[도 10] 도 10은 본 기술의 실시형태의 변형예에 있어서의, 차광 화소 영역의 배치를 변경함으로써 얻을 수 있는 화소 어레이부의 평면도의 일례이다.
[도 11] 도 11은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성예를 나타내는 블록도이다.
[도 12] 도 12는 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
[도 2] 도 2는 본 기술의 실시형태에 따른 고체 촬상 소자의 적층 구조를 나타내는 도면이다.
[도 3] 도 3은 본 기술의 실시형태에 따른 수광 기판의 평면도의 일례이다.
[도 4] 도 4는 본 기술의 실시형태에 따른 회로 기판의 평면도의 일례이다.
[도 5] 도 5는 본 기술의 실시형태에 따른 어드레스 이벤트 검출부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
[도 6] 도 6은 본 기술의 실시형태에 따른 유효 화소의 구성을 나타내는 도면이다.
[도 7] 도 7은 본 기술의 실시형태에 따른 유효 화소의 구성예를 나타내는 회로도이다.
[도 8] 도 8은 본 기술의 실시형태에 따른 유효 화소의 단면도의 일례이다.
[도 9] 도 9는 본 기술의 실시형태의 변형예에 있어서의 화소 어레이부의 평면도의 일례이다.
[도 10] 도 10은 본 기술의 실시형태의 변형예에 있어서의, 차광 화소 영역의 배치를 변경함으로써 얻을 수 있는 화소 어레이부의 평면도의 일례이다.
[도 11] 도 11은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성예를 나타내는 블록도이다.
[도 12] 도 12는 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
이하, 본 기술을 실시하기 위한 형태(이하, 실시형태라 함)에 대해 설명한다. 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 실시형태(포토 다이오드의 애노드에 부(negative)의 전위가 공급되는 예)
2. 이동체에의 응용예
<1. 실시형태>
「촬상 장치의 구성예」
도 1은 본 기술의 실시형태에 있어서 촬상 장치(100)의 구성예를 나타내는 블록도이다. 이 촬상 장치(100)는 촬상 렌즈(110), 고체 촬상 소자(200), 기록부(120) 및 제어부(130)를 포함한다. 제공되는 예는 웨어러블 디바이스에 탑재되는 카메라나, 차재 카메라 등이 상정된다.
촬상 렌즈(110)는, 입사광을 집광하여 고체 촬상 소자(200)로 가이드 하는 것이다.
고체 촬상 소자(200)는 복수의 화소 각각에 대해 휘도 변화량의 절대값이 임계값을 초과하는 것을 어드레스 이벤트로서 검출한다. 이 어드레스 이벤트는, 예를 들면, 휘도 증가량이 상한 임계값을 초과하는 것을 나타내는 온 이벤트 및 휘도 감소량이 상한 임계값보다 낮은 하한 임계값보다 낮게 된 것을 나타내는 오프 이벤트를 포함한다. 그리고, 고체 촬상 소자(200)는 화소마다의 어드레스 이벤트의 검출 결과를 나타내는 검출 신호를 생성한다. 각 검출 신호는 온 이벤트의 유무를 나타내는 온 이벤트 검출 신호 VCH 및 오프 이벤트의 유무를 나타내는 오프 이벤트 검출 신호 VCL을 포함한다. 고체 촬상 소자(200)는 온 이벤트 및 오프 이벤트 양방의 유무를 검출하지만, 고체 촬상 소자(200)는 온 이벤트 및 오프 이벤트 중 하나만의 유무를 검출하여도 된다.
고체 촬상 소자(200)는 검출 신호를 포함하는 화상 데이터에 대해 화상 인식 처리 등의 소정의 신호 처리를 실행하고 그 처리된 데이터를 신호선(209)을 거쳐 기록부(120)에 출력한다.
기록부(120)는, 고체 촬상 소자(200)로부터의 데이터를 기록한다. 제어부(130)는, 화상 데이터를 촬상하도록 고체 촬상 소자(200)를 제어한다.
「고체 촬상 소자의 구성예」
도 2는, 본 기술의 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자(200)의 적층 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 이 고체 촬상 소자(200)는, 회로 기판(202)과 이 회로 기판(202) 상에 적층된 수광 기판(201)을 포함한다. 이들 기판은 비어홀과 같은 접속부를 거쳐 서로 전기적으로 접속된다. 이들 기판은 비어홀 외에 Cu-Cu에 의한 접합이나 범프에 의해 서로 접속될 수도 있다.
도 3은 본 기술의 실시형태에 있어서의 수광 기판(201)의 평면도의 일례이다. 수광 기판(201)은 수광부(220)와 비어홀 배치부(211, 212 및 213)를 포함한다.
비어홀 배치부(211, 212 및 213)에는, 회로 기판(202)과 접속되는 비어홀이 배치되어 있다. 또한, 수광부(220)에는, 매트릭스 형상으로 복수의 수광 회로(221)가 배치되어 있다. 수광 회로(221)는 입사광을 광전 변환하여 광전류를 생성하고, 그 광전류에 대해 전류-전압 변환을 행하여 얻어진 전압 신호를 출력한다. 이들 수광 회로(221)의 각각에는, 행 어드레스 및 열 어드레스를 포함하는 화소 어드레스가 할당된다.
도 4는 본 기술의 실시형태에 있어서의 회로 기판(202)의 평면도의 일례이다. 이 회로 기판(202)은 부의 전위 공급부(230), 비어홀 배치부(231, 232 및 233), 신호 처리 회로(240), 행 구동 회로(251), 열 구동 회로(252), 및 어드레스 이벤트 검출부(260)를 포함한다. 비어홀 배치부(231, 232 및 233)에는, 수광 기판(201)과 접속되는 비어홀이 배치된다.
부의 전위 공급부(230)는 소정의 기준 전위(예를 들어, 접지 전위)보다 낮은 소정의 전위를 수광 기판(201)에 공급한다. 소정의 전위는 부의 전위로서 공급된다. 예를 들면, 부의 전위 공급부(230)로서 전하 펌프 회로가 이용된다. 부의 전위를 공급함으로써 제공되는 효과에 대해서는 후술한다. 부의 전위 공급부(230)는 청구범위 내에 정의된 전위 공급부의 일례이다.
어드레스 이벤트 검출부(260)는, 복수의 수광 회로(221)의 각각의 전압 신호로부터 검출 신호를 생성하고 생성된 검출 신호를 신호 처리 회로(240)에 출력한다.
행 구동 회로(251)는, 행 어드레스를 선택하여, 어드레스 이벤트 검출부(260)로 하여금 그 행 어드레스에 대응하는 검출 신호를 출력하게 한다.
열 구동 회로(252)는, 열 어드레스를 선택하여, 어드레스 이벤트 검출부(260)로 하여금 그 열 어드레스에 대응하는 검출 신호를 출력하게 한다.
신호 처리 회로(240)는, 어드레스 이벤트 검출부(260)로부터의 검출 신호에 대해서 소정의 신호 처리를 실행하는 것이다. 이 신호 처리 회로(240)는, 검출 신호를 화소 신호로서 매트릭스 형상으로 배열하고, 화소마다에 2 비트의 정보를 포함하는 화상 데이터를 취득한다. 그리고, 신호 처리 회로(240)는 그 화상 데이터에 대해서 화상 인식 처리 등의 신호 처리를 실행한다.
도 5는, 본 기술의 실시형태에 있어서의 어드레스 이벤트 검출부(260)의 평면도의 일례이다. 이 어드레스 이벤트 검출부(260)에는, 복수의 어드레스 이벤트 검출 회로(261)가 매트릭스 형상으로 배열된다. 어드레스 이벤트 검출 회로(261)의 각각에는 화소 어드레스가 할당된다. 어드레스 이벤트 검출 회로(261) 각각은, 동일한 어드레스를 갖는 수광 회로(221) 각각에 접속된다.
어드레스 이벤트 검출 회로(261)는 대응하는 수광 회로(221)로부터의 전압 신호를 양자화하고 양자화한 전압 신호를 검출 신호로서 출력한다.
「유효 화소의 구성예」
도 6은 본 기술의 실시형태에 있어서의 유효 화소(310)의 구성예를 나타내는 도면이다. 이 유효 화소(310)는 수광 기판(201) 내의 수광 회로(221)와, 동일한 화소 어드레스가 할당된 회로 기판(202) 내의 어드레스 이벤트 검출 회로(261)를 포함한다. 상술한 것처럼, 각각의 기판에서, 복수의 수광 회로(221)와 복수의 어드레스 이벤트 검출 회로(261)가 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 따라서, 수광 회로(221)와 어드레스 이벤트 검출 회로(261)를 각각 포함하는 복수의 유효 화소(310)는 고체 촬상 소자(200)에서 매트릭스 형상으로 배열되어 있다.
도 7은 본 기술의 실시형태에 있어서의 유효 화소(310)의 구성예를 나타내는 회로도이다. 이 유효 화소(310)는 포토 다이오드(311), 전류 전압 변환 회로(320), 버퍼(330), 감산기(340), 양자화기(350), 및 전송 회로(360)를 포함한다.
포토 다이오드(311)는 입사광을 광전 변환하여 광전류를 생성한다. 이 포토 다이오드(311)는 생성된 광전류를 전류 전압 변환 회로(320)에 공급한다.
전류 전압 변환 회로(320)는 포토 다이오드(311)로부터의 광전류를 그 광전류에 대응하는 전압 신호로 변환한다. 이 전류 전압 변환 회로(320)는 전압 신호를 버퍼(330)에 입력한다.
버퍼(330)는 이 입력 전압 신호를 감산기(340)에 출력한다. 버퍼(330)에 의해 포스트 스테이지(post-stage) 구동을 위한 구동력이 증가될 수 있다. 나아가, 버퍼(330)에 의해, 포스트 스테이지에서의 절환 동작으로 인한 노이즈의 분리가 보장될 수 있다.
감산기(340)는 감산에 의해 보정 신호의 변화량을 결정한다. 이 감산기(340)는 변화량을 양자화기(350)에 차동 신호로서 공급한다.
양자화기(350)는 차동 신호를 소정의 임계값과 비교함으로써 아날로그의 차동 신호를 디지털 검출 신호로 변환(즉, 양자화)한다. 이 양자화기(350)는 차동 신호를 상한 임계값 및 하한 임계값 각각과 비교하고, 그 비교 결과를 2 비트 검출 신호로서 전송 회로(360)에 공급한다. 양자화기(350)는 청구범위 내에 정의된 비교기의 일례이다.
전송 회로(360)는 열 구동 회로(252)로부터의 열 구동 신호에 따라 검출 신호를 신호 처리 회로(240)로 전송한다.
또한, 전류 전압 변환 회로(320)는 N형 트랜지스터(321 및 322)와 P형 트랜지스터(323)를 포함한다. 이들 트랜지스터로서, 예를 들면, MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) 트랜지스터가 이용된다.
N형 트랜지스터(321)의 소스는 포토 다이오드(311)의 캐소드에 접속되고 N형 트랜지스터(321)의 드레인은 전원 전압 VDD1을 갖는 단자에 접속된다. P형 트랜지스터(323) 및 N형 트랜지스터(322)는 전원 전압 VDD2를 갖는 단자와 기준 전위(예를 들면, 접지 전위 GND)를 갖는 단자 사이에서 직렬로 접속된다. 나아가, P형 트랜지스터(323)와 N형 트랜지스터(322) 간의 접속점은, N형 트랜지스터(321)의 게이트와 버퍼(330)의 입력 단자에 접속된다. 또한, P형 트랜지스터(323)의 게이트에는, 소정의 바이어스 전압 Vblog가 인가된다.
N형 트랜지스터(321 및 322)의 드레인은 전원 측에 접속되어 있고, 이러한 회로는 소스 팔로어라 칭해진다. 이들 트랜지스터 중 N형 트랜지스터(321)는 게이트와 소스의 사이에서 광전류를 전압으로 변환한다. N형 트랜지스터(322)는 광전류에 의존하는 전위를 갖는 게이트와 기준 전위(예를 들면, 접지 전위 GND)를 갖는 소스 사이의 전압을 증폭하고, 증폭된 전압을 드레인으로부터 출력한다. 나아가, P형 트랜지스터(323)는 N형 트랜지스터(322)에 정전류를 공급한다. 이러한 구성에 의해, 포토 다이오드(311)로부터의 광전류가 전압 신호로 변환된다.
N형 트랜지스터(321)는 특허청구범위에 정의된 변환 트랜지스터의 일례이고, N형 트랜지스터(322)는 특허청구범위에 정의된 증폭 트랜지스터의 일례이다.
또한, 포토 다이오드(311) 및 N형 트랜지스터(321 및 322)는 수광 기판(201)에 배열되고, P형 트랜지스터(323)를 추종하는 회로는 회로 기판(202)에 배열된다.
그리고, 부의 전위 공급부(230)는 기준 전위(예를 들면, 접지 전위 GND)보다 낮은 부의 전위 Vn을 수광 기판(201)의 p-웰 영역에 공급한다. 포토 다이오드(311)는 이 p-웰 영역에 매립된다. 또한, 이 영역에는 N형 트랜지스터(321 및 322)의 백 게이트(벌크)가 형성되어 있다. 따라서, 부의 전위(Vn)를 P-웰 영역에 공급함으로써, 부의 전위(Vn)는 포토 다이오드(311)의 애노드 및 N형 트랜지스터(321 및 322)의 각각의 백 게이트에 공급될 수 있다.
포토 다이오드(311)의 애노드가 부의 전위(Vn)를 갖도록 설정함으로써, 포토 다이오드(311)의 역방향 바이어스는, 기준 전위로 전위가 설정되는 경우에 비해 더 크다. 이 설정에 의해, 포토 다이오드(311)의 감도는 증가하고, 암전류는 감소될 수 있다. 또한, N형 트랜지스터(321 및 322)의 백 게이트가 부의 전위(Vn)를 갖도록 설정함으로써, 각각의 트랜지스터의 임계 전압은 기판 바이어스 효과로 인해 기준 전위로 전위를 설정한 경우에 비해 더 높다. 이러한 설정에 의해, 이들 트랜지스터의 소스에 대한 게이트 간의 전압이 제로와 같거나 제로보다 작은 값이 되는 것을 방지할 수 있다. 소스에 대한 게이트 간의 전압이 제로와 같거나 제로보다 작으면, 전류 전압 변환 회로(320)의 회로 구성으로 인해 정규 출력을 얻는 것이 불가능할 수 있다. 따라서, 부의 전위(Vn)를 공급함으로써 이러한 상황이 억제될 수 있다. 이러한 방법으로, 포토 다이오드(311)의 감도 증가, 암전류의 감소, 및 높은 임계 전압으로 인해 검출 신호의 신호 품질이 향상될 수 있다.
버퍼(330)를 추종하는 포스트 스테이지에서의 회로에 포함된 N형 트랜지스터가 부의 전위(Vn)를 갖는 P-웰 영역에 또한 배치될 수 있다. 이러한 구성을 채용하더라도, 전류 전압 변환 동작의 부분에서 설명된 특성의 관점에 있어서의 효과를 얻기 어렵다. 또한, 전류 전압 변환 회로(320)는, 포스트 스테이지의 회로가 큰 진폭 또는 높은 로직 레벨을 갖도록 동작하는 동안 분리되는 것이 일반적으로 바람직하다. 수광 측 P-웰 영역이 포스트 스테이지의 회로로부터 분리되는 구성을 제공하는 것이 기본적으로 유리하다.
또한, 버퍼(330)는 P형 트랜지스터(331 및 332)를 포함한다. 예를 들어, MOS 트랜지스터가 이들 트랜지스터로서 이용된다.
P형 트랜지스터(331 및 332)는 전원 전압 VDD2를 갖는 단자와 기준 전위(예를 들면, GND)을 갖는 단자의 사이에 직렬로 접속된다. 또한, 소정의 바이어스 전압 Vbsf가 P형 트랜지스터의 게이트에 인가된다. P형 트랜지스터(332)의 게이트는 전류 전압 변환 회로(320)의 출력 단자에 접속된다. 그리고, P형 트랜지스터(331 및 332) 간의 접속점으로부터 감산기(340)로 전압 신호가 출력된다.
감산기(340)는 커패시터(341 및 343), P형 트랜지스터(342 및 344) 및 N형 트랜지스터(345)를 포함한다.
P형 트랜지스터(344) 및 N형 트랜지스터(345)는 전원 전압 VDD2를 갖는 단자와 기준 전위를 갖는 단자 사이에 직렬로 접속된다. P형 트랜지스터(344)의 게이트를 입력 단자로서 설정하고, P형 트랜지스터(344)와 N형 트랜지스터(345) 사이의 접속점을 출력 단자로서 설정함으로써, P형 트랜지스터(344)와 N형 트랜지스터(345)는 입력 신호를 반전(invert)하는 인버터로서 기능한다.
커패시터(341)의 일단은 버퍼(330)의 출력 단자에 접속되고, 커패시터(341)의 타단은 인버터의 입력 단자(즉, P형 트랜지스터(344)의 게이트)에 접속된다. 커패시터(343)는, 인버터에 병렬로 접속된다. P형 트랜지스터(342)는 커패시터(341)의 양단을 서로 접속하는 경로를 행 구동 신호에 따라 개폐하는 것이다.
P형 트랜지스터(342)를 온 했을 때에 커패시터(341)의 버퍼(330)에 가까운 측에 전압 신호 Vinit이 입력되고, 그 반대측은 가상 접지 단자가 된다. 이 가상 접지 단자의 전위를 편의상 제로라 한다. 이 때, 커패시터(341)에 축적되어 있는 전위 Qinit은, 커패시터(341)의 용량값을 C1이라 하면, 다음의 식에 의해 나타내진다. 한편, 커패시터(343)의 양단은 단락되어 있기 때문에, 그 축적 전하는 제로가 된다.
Qinit=C1×Vinit ··· 식 1
다음으로, P형 트랜지스터(342)가 오프되고, 커패시터(341)의 버퍼(330)에 가까운 측의 전압이 변화하여 Vafter가 되었을 경우를 생각하면, 커패시터(341)에 축적되는 전하 Qafter는 다음의 식으로 나타내진다.
Qafter=C1×Vafter ··· 식 2
한편, 커패시터(343)에 축적되는 전하 Q2는, 출력 전압을 Vout으로 하면, 다음의 식으로 나타내진다.
Q2=-C2×Vout ··· 식 3
이 때, 커패시터(341 및 343)의 총 전하량은 변하지 않기 때문에, 다음의 식이 성립된다.
Qinit= Qafter+Q2 ··· 식 4
식 4에 식 1 내지 식 3을 대입하여 변형하면, 다음의 식을 얻을 수 있다.
Vout=-(C1/C2)×(Vafter-Vinit) ··· 식 5
식 5는, 전압 신호의 감산 동작을 나타내고, 감산 결과의 이득은 C1/C2가 된다. 통상 이득을 최대화하는 것이 바람직하다. 따라서, C1을 크게, C2를 작게 설정하는 것이 바람직하다. 그러나, C2가 너무 작으면, kTc 노이즈가 증가하고, 노이즈 특성이 악화될 우려가 있다. 따라서, C2의 용량 삭감은 노이즈를 허용할 수 있는 범위 내로 제한된다. 또한, 감산기(340)는 각각의 유효 화소(310)에 제공된다. 따라서, 용량 C1 및 C2의 면적(area)은 제한된다. 이러한 상황을 감안하여, 예를 들면, C1은 20 내지 200 펨토 패러드(fF)의 값으로 설정되고, C2는 1 내지 20 펨토 패러드(fF)의 값으로 설정된다.
양자화기(350)는 P형 트랜지스터(351 및 353)와 N형 트랜지스터(352 및 354)를 포함한다. 예를 들어, MOS 트랜지스터가 이들 트랜지스터로서 이용된다.
P형 트랜지스터(351)와 N형 트랜지스터(352)는 전원 전압 VDD2를 갖는 단자와 기준 전위를 갖는 단자 사이에 직렬로 접속된다. P형 트랜지스터(353)와 N형 트랜지스터(354) 또한, 전원 전압 VDD2를 갖는 단자와 기준 전위를 갖는 단자 사이에 직렬로 접속된다. 또한, P형 트랜지스터(351 및 353)의 게이트는 감산기(340)의 출력 단자에 접속된다. N형 트랜지스터(352)의 게이트에는 상한 임계값을 나타내는 바이어스 전압 Vbon이 인가된다. N형 트랜지스터(354)의 게이트에는 하한 임계값을 나타내는 바이어스 전압 Vboff가 인가된다.
P형 트랜지스터(351)와 N형 트랜지스터(352) 간의 접속점은 전송 회로(360)에 접속되고 이 접속점의 전압은 온 이벤트 검출 신호 VCH로서 출력된다. P형 트랜지스터(353)와 N형 트랜지스터(354) 간의 접속점은 또한 전송 회로(360)에 접속되고 이 접속점의 전압은 오프 이벤트 검출 신호 VCL로서 출력된다. 이러한 접속에 의해, 양자화기(350)는 차동 신호가 상한 임계값을 초과하면 높은 레벨로 온 이벤트 검출 신호 VCH를 출력하고, 차동 신호가 하한 임계값보다 낮아지면 낮은 레벨로 오프 이벤트 검출 신호 VCL을 출력한다.
수광 기판(201)에는 포토 다이오드(311) 및 전류 전압 변환 회로(320)의 일부가 배열되고 회로 기판(202)에는 그 포스트 스테이지에서의 회로가 배열되고 있으나, 각각의 칩에 배열된 회로는 이 구성에 제한되지 않는다. 예를 들면, 포토 다이오드(311)와 전체 전류 전압 변환 회로(320)가 수광 기판(201)에 배열되어도 되고, 다른 회로들은 회로 기판(202)에 배열되어도 된다. 또한, 수광 기판(201)에는 포토 다이오드(311), 전류 전압 변환 회로(320) 및 버퍼(330)가 배열되고, 회로 기판(202)에는 다른 회로들이 배열되어도 된다. 또한, 수광 기판(201)에는 포토 다이오드(311), 전류 전압 변환 회로(320), 버퍼(330) 및 커패시터(341)가 배열되고, 회로 기판(202)에는 다른 회로가 배열되어도 된다. 나아가, 수광 기판(201)에는 포토 다이오드(311), 전류 전압 변환 회로(320), 버퍼(330), 감산기(340) 및 양자화기(350)가 배열되고, 회로 기판(202)에는 다른 회로들이 배열되어도 된다.
도 8은 본 기술의 실시형태에 있어서의 유효 화소(310)의 단면도의 일례이다. 수광 기판(201)의 각 P-웰 영역에, 포토 다이오드(311)가 매립되고 N형 트랜지스터(321 및 322)의 백 게이트가 형성되어 있다. N형 트랜지스터(321)의 드레인에는 전원 전압 VDD1이 공급되고 N형 트랜지스터(322)의 소스의 전위는 기준 전위(예를 들면, GND)이다. 또한, 인접한 유효 화소(310)의 P-웰 영역은 일점 쇄선에서 서로 분리되어 있다.
N형 트랜지스터(321)의 백 게이트(벌크)에 부의 전위(Vn)를 공급함으로써, 기준 전위가 인가되는 경우와 비교하여 드레인과 백 게이트의 사이에 높은 전압이 인가된다. 일반적으로, 전류 전압 변환 회로(320)의 출력과 관련하여, 다이내믹 레인지를 확장하기 위해 큰 진폭의 동작을 달성하는 것이 바람직하며, 포스트 스테이지에서 전원 전압 VDD2를 낮추는 것은 어렵다. 그러나, 전원 전압 VDD1과 관련하여, 다이내믹 레인지는 크게 영향을 받지 않는다. 따라서, 전원 전압 VDD1을 전원 전압 VDD2보다 낮게 설정하는 것이 바람직하다.
모든 유효 화소(310)로부터의 광전류는 부의 전위 공급부(230)로 흐른다. IR 드롭이 화소면에서 전위 구배를 야기하면, 화소 특성 자체는 IR 드롭에 의존하는 방식으로 평면에서 달라질 수 있다. 따라서, 수광 기판(201)과 회로 기판(202)의 복수의 위치에 비어홀을 배치함으로써 화소면에서 부의 전위의 구배를 제거하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 기술의 실시형태에 따르면, 포토 다이오드(311)의 애노드 및 N형 트랜지스터(321)의 백 게이트 등에 부의 전위(Vn)를 공급함으로써, 포토 다이오드(311)의 역방향 바이어스 및 임계 전압이 증가될 수 있다. 역방향 바이어스가 증가하면, 포토 다이오드(311)의 감도가 향상되고 암전류가 감소될 수 있다. 또한, 임계 전압이 증가함에 따라, 정규 출력을 얻는 것이 불가능한 상황이 억제될 수 있다. 따라서, 검출 신호의 신호 품질이 향상될 수 있다.
「변형예」
전술한 실시형태에서는, 부의 전위 공급부(230)는 부의 전위 Vn을 모든 화소에 공급한다. 그러나, 화소의 수가 증가함에 따라 소비 전력이 증가할 수 있다. 본 변형예에 따른 고체 촬상 소자(200)는, 차광 화소에 부의 전위 Vn가 공급되지 않는 점에서 상술한 실시형태와 다르다.
도 9는 본 기술의 실시형태의 변형예에 있어서의 화소 어레이부(300)의 평면도의 일례이다. 이 화소 어레이부(300)는 서로 적층된 수광부(220)와 어드레스 이벤트 검출부(260)를 포함한다. 화소 어레이부(300)는 수평 차광 화소 영역(301 및 303) 및 유효 화소 영역(302)을 포함한다.
복수의 유효 화소(310)는 유효 화소 영역(302)에 매트릭스 형상으로 배열된다. 광은 이러한 화소에서 차광되지 않는다.
한편, 복수의 차광 화소(315)가 각각의 수평 차광 화소 영역(301 및 303)에 매트릭스 형상으로 배열된다. 광은 이러한 화소에서 차광된다. 또한, 유효 화소(310)와는 다른 열 어드레스가 수평 차광 화소 영역(301 및 303) 내의 차광 화소(315)에 할당된다. 또한, 차광 화소(315)의 회로 구성은 유효 화소(310)와 유사하다.
부의 전위 공급부(230)는 부의 전위 Vn1을 유효 화소(310)의 P-웰 영역에 공급한다. 한편, 부의 전위 공급부(230)는 기준 전위(GND)와 같은 전위 Vn2를 차광 화소(315)의 P-웰 영역에 공급한다.
신호 처리 회로(240)와 그 포스트 스테이지의 회로는 차광 화소(315)로부터의 화소 신호에 기초하여 암전류량을 결정하고, 유효 화소(310)로부터의 화소 신호에 있어서 암전류를 제거한다.
수평 차광 화소 영역(301 및 303)이 배치되어 있으나, 도 10에 나타낸 것처럼, 수평 차광 화소 영역(301 및 303) 대신에 수직 차광 화소 영역(304)이 배치되어도 된다. 유효 화소(310)와는 다른 행 어드레스가 수직 차광 화소 영역(304) 내의 차광 화소(315)에 할당된다. 또한, 수평 차광 화소 영역(301 및 303)과 수직 차광 화소 영역(304)의 양방이 배치되어도 된다.
전술한 것처럼, 본 기술의 실시형태의 변형예에 따르면, 부의 전위 공급부(230)는 부의 전위 Vn1을 모든 화소 중에서 유효 화소(310)에만 공급한다. 따라서, 모든 화소에 부의 전위 Vn1이 공급되는 경우와 비교하여 소비 전력이 감소될 수 있다.
<이동체에의 응용예>
본 개시와 관련되는 기술(본 기술)은 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시와 관련되는 기술은 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등 어느 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 된다.
도 11은, 본 개시와 관련되는 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 일례인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성예를 나타내는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은 통신 네트워크(12001)를 거쳐 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 11에 나타낸 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은 구동계 제어 유닛(12010), 보디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 포함한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 차재 네트워크 I/F(interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련하는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구, 및 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
보디계 제어 유닛(12020)은 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 보디계 제어 유닛(12020)은 키리스 엔트리(keyless entry) 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 깜빡이 또는 안개등 등의 각종 램프의 제어장치로서 기능한다. 이 경우, 보디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 보디계 제어 유닛(12020)은 이들 전파 또는 신호의 입력을 수신하여, 차량의 도어록 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은 촬상부(12031)에 차 밖의 화상을 촬상시키고, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 기초하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면 상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행해도 된다.
촬상부(12031)는 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 측거의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광되는 광은 가시광이어도 되고, 적외선 등의 비가시광이어도 된다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면, 운전자를 촬상하는 카메라를 포함한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력되는 검출 정보에 기초하여 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 되고, 운전자가 졸고 있지 않은지를 판별해도 된다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차내외의 정보에 기초하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표값을 연산하여, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간거리에 기초하는 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 차선 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차량 주위의 정보에 기초하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함으로써, 운전자의 조작에 의하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득되는 차외의 정보에 기초하여, 보디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)으로 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 따라 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 절환하는 등의 눈부심 방지를 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력장치로 음성 및 화상 중 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 11의 예에서는, 출력장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되고 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이 중 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다.
도 12는 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 나타내는 도면이다.
도 12에서, 촬상부(12031)는 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104 및 12105)를 포함한다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노즈, 사이드 미러, 리어범퍼, 백 도어 및 차실내의 프런트 글래스의 상부 등의 위치에 설치된다. 프런트 노즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실내의 프런트 글래스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 차실내의 프런트 글래스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 선행 차량 또는 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 이용된다.
또한, 도 12에는 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 일례가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 프런트 노즈에 설치된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타낸다. 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 설치된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타낸다. 촬상 범위(12114)는, 리어범퍼 또는 백 도어에 설치된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)로 촬상된 화상 데이터가 중첩됨으로써, 차량(12100)을 상방으로부터 본 부감 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는 거리 정보를 취득하는 기능을 가지고 있어도 된다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라여도 되고, 위상차 검출용의 화소를 가지는 촬상 소자여도 된다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어지는 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에 있어서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대속도)를 구함으로써, 특히 차량(12100)의 진행로 상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 대략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0km/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 선행차와의 사이에서 미리 확보해야 하는 차간거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함함)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함함) 등을 행할 수 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 의하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 바탕으로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 이륜차, 보통 차량, 대형차량, 보행자, 전신주 등 그 외의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량(12100) 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단한다. 그 후 마이크로 컴퓨터(12051)는 충돌 리스크가 설정값 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황일 때는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통해 드라이버에 경보를 출력하거나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통해 강제 감속이나 회피 조타를 행한다. 그렇게 함으로써, 마이크로 컴퓨터(12051)는 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라여도 된다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지 아닌지를 판정함으로써 보행자를 인식할 수가 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들면, 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에 있어서의 특징점을 추출하는 절차와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지 아닌지를 판별하는 절차에 의해 행해진다. 마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어해도 된다.
이상, 본 개시와 관련되는 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 일례에 대해 설명하였다. 본 개시와 관련되는 기술은, 이상 설명한 구성 중, 예를 들면, 촬상부(12031)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 도 1의 촬상 장치(100)는, 촬상부(12031)에 적용될 수 있다. 촬상부(12031)에 본 개시와 관련되는 기술을 적용함으로써, 검출 신호의 신호 품질을 향상시킬 수 있다. 따라서, 검출 신호를 이용하는 화상 인식 등의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 전술한 실시형태는 본 기술을 구현화하기 위한 일례를 나타낸 것으로, 실시형태에 있어서의 사항과 청구범위에 있어서의 발명 특정 사항은 관련지어져 있다. 마찬가지로, 청구범위에 있어서의 발명 특정 사항과 이와 동일 명칭이 붙은 본 기술의 실시형태에 있어서의 사항은 대응 관계를 갖는다. 다만, 본 기술은 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 실시형태에 다양한 변형을 가함으로써 구현화될 수 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시로서, 한정되는 것은 아니고, 또 다른 효과가 있어도 된다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1)
고체 촬상 소자로서,
입사광을 광전류로 변환하도록 구성된 포토 다이오드,
상기 광전류에 따른 전위를 갖는 게이트와 미리 결정된 기준 전위를 갖는 소스 사이의 전압을 증폭하여 드레인으로부터 증폭된 상기 전압을 출력하도록 구성된 증폭 트랜지스터, 및
상기 포토 다이오드의 애노드와 상기 증폭 트랜지스터의 백 게이트에 상기 기준 전위보다 낮은 미리 결정된 전위를 공급하도록 구성된 전위 공급부
를 포함하는,
고체 촬상 소자.
(2)
상기 (1)에 있어서,
상기 광전류를 게이트와 소스 사이의 전압으로 변환하도록 구성된 변환 트랜지스터를 더 포함하고,
상기 변환 트랜지스터는 상기 포토 다이오드의 캐소드와 상기 증폭 트랜지스터의 게이트에 접속하는 소스를 포함하고,
상기 증폭 트랜지스터의 드레인은 상기 변환 트랜지스터의 게이트와 접속되는,
고체 촬상 소자.
(3)
상기 (2)에 있어서,
상기 포토 다이오드 및 상기 증폭 트랜지스터는, 광이 차광되지 않는 유효 화소 및 광이 차광되는 차광 화소의 각각에 배열되고,
상기 전위 공급부는 상기 유효 화소에 대응하는 상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 소정의 전위를 공급하고, 상기 차광 화소에 대응하는 상기 포토 다이오드의 애노드에 기준 전위를 공급하는,
고체 촬상 소자.
(4)
상기 (2) 또는 (3)에 있어서,
상기 포토 다이오드, 상기 변환 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터는 미리 결정된 수광 기판에 배열되고,
상기 전위 공급부는 상기 수광 기판에 상기 미리 결정된 전위를 공급하는,
고체 촬상 소자.
(5)
상기 (4)에 있어서,
상기 증폭 트랜지스터로부터 출력된 전압 신호를 출력하도록 구성된 버퍼,
상기 버퍼로부터의 전압 신호의 레벨을 낮추도록 구성된 감산기, 및
낮추어진 상기 전압 신호를 미리 결정된 임계값과 비교하도록 구성된 비교기
를 더 포함하는,
고체 촬상 소자.
(6)
상기 (5)에 있어서,
상기 변환 트랜지스터 및 상기 증폭 트랜지스터는, 상기 광전류를 상기 전압 신호로 변환하도록 구성된 전류 전압 변환 회로에 배열되고,
상기 전류 전압 변환 회로는, 상기 버퍼, 상기 감산기 및 상기 비교기의 전원 전압과는 다른 전원 전압을 갖는,
고체 촬상 소자.
(7)
상기 (5) 또는 (6)에 있어서,
상기 버퍼, 상기 감산기 및 상기 비교기는 상기 수광 기판 상에 적층된 미리 결정된 회로 기판에 배치된 적어도 일부를 포함하는,
고체 촬상 소자.
(8)
촬상 장치로서,
입사광을 광전류로 변환하도록 구성된 포토 다이오드,
상기 광전류에 따른 전위를 갖는 게이트와 미리 결정된 기준 전위를 갖는 소스 사이의 전압을 증폭하여 드레인으로부터 증폭된 상기 전압을 출력하도록 구성된 증폭 트랜지스터,
상기 포토 다이오드의 애노드와 상기 증폭 트랜지스터의 백 게이트에 상기 기준 전위보다 낮은 미리 결정된 전위를 공급하도록 구성된 전위 공급부, 및
상기 증폭 트랜지스터로부터 출력된 신호를 처리하도록 구성된 신호 처리 회로를 포함하는,
촬상 장치.
첨부된 청구범위 또는 그 균등물의 범위 내에 있는 한 설계 요건 및 다른 요인에 따라 각종 변형, 조합, 하위 조합 및 변경에 상도할 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있다.
100: 촬상 장치
110: 촬상 렌즈
120: 기록부
130: 제어부
200: 고체 촬상 소자
201: 수광 기판
202: 회로 기판
211, 212, 213, 231, 232, 233: 비어홀 배치부
220: 수광부
221: 수광 회로
230: 부의 전위 공급부
240: 신호 처리 회로
251: 행 구동 회로
252: 열 구동 회로
260: 어드레스 이벤트 검출부
261: 어드레스 이벤트 검출 회로
300: 화소 어레이부
310: 유효 화소
311: 포토 다이오드
315: 차광 화소
320: 전류 전압 변환 회로
321, 322, 345, 352, 354: N형 트랜지스터
323, 331, 332, 342, 344, 351, 353: P형 트랜지스터
330: 버퍼
340: 감산기
341, 343: 커패시터
350: 양자화기
360: 전송 회로
12031: 촬상부
110: 촬상 렌즈
120: 기록부
130: 제어부
200: 고체 촬상 소자
201: 수광 기판
202: 회로 기판
211, 212, 213, 231, 232, 233: 비어홀 배치부
220: 수광부
221: 수광 회로
230: 부의 전위 공급부
240: 신호 처리 회로
251: 행 구동 회로
252: 열 구동 회로
260: 어드레스 이벤트 검출부
261: 어드레스 이벤트 검출 회로
300: 화소 어레이부
310: 유효 화소
311: 포토 다이오드
315: 차광 화소
320: 전류 전압 변환 회로
321, 322, 345, 352, 354: N형 트랜지스터
323, 331, 332, 342, 344, 351, 353: P형 트랜지스터
330: 버퍼
340: 감산기
341, 343: 커패시터
350: 양자화기
360: 전송 회로
12031: 촬상부
Claims (8)
- 고체 촬상 소자로서,
입사광을 광전류로 변환하도록 구성된 포토 다이오드,
상기 광전류에 따른 전위를 갖는 게이트와 미리 결정된 기준 전위를 갖는 소스 사이의 전압을 증폭하여 드레인으로부터 증폭된 상기 전압을 출력하도록 구성된 증폭 트랜지스터, 및
상기 포토 다이오드의 애노드와 상기 증폭 트랜지스터의 백 게이트에 상기 기준 전위보다 낮은 미리 결정된 전위를 공급하도록 구성된 전위 공급부
를 포함하는,
고체 촬상 소자. - 제1항에 있어서,
상기 광전류를 게이트와 소스 사이의 전압으로 변환하도록 구성된 변환 트랜지스터를 더 포함하고,
상기 변환 트랜지스터는 상기 포토 다이오드의 캐소드와 상기 증폭 트랜지스터의 게이트에 접속하는 소스를 포함하고,
상기 증폭 트랜지스터의 드레인은 상기 변환 트랜지스터의 게이트와 접속되는,
고체 촬상 소자. - 제2항에 있어서,
상기 포토 다이오드 및 상기 증폭 트랜지스터는, 광이 차광되지 않는 유효 화소 및 광이 차광되는 차광 화소의 각각에 배열되고,
상기 전위 공급부는 상기 유효 화소에 대응하는 상기 포토 다이오드의 애노드에 상기 소정의 전위를 공급하고, 상기 차광 화소에 대응하는 상기 포토 다이오드의 애노드에 기준 전위를 공급하는,
고체 촬상 소자. - 제2항에 있어서,
상기 포토 다이오드, 상기 변환 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터는 미리 결정된 수광 기판에 배열되고,
상기 전위 공급부는 상기 수광 기판에 상기 미리 결정된 전위를 공급하는,
고체 촬상 소자. - 제4항에 있어서,
상기 증폭 트랜지스터로부터 출력된 전압 신호를 출력하도록 구성된 버퍼,
상기 버퍼로부터의 전압 신호의 레벨을 낮추도록 구성된 감산기, 및
낮추어진 상기 전압 신호를 미리 결정된 임계값과 비교하도록 구성된 비교기
를 더 포함하는,
고체 촬상 소자. - 제5항에 있어서,
상기 변환 트랜지스터 및 상기 증폭 트랜지스터는, 상기 광전류를 상기 전압 신호로 변환하도록 구성된 전류 전압 변환 회로에 배열되고,
상기 전류 전압 변환 회로는, 상기 버퍼, 상기 감산기 및 상기 비교기의 전원 전압과는 다른 전원 전압을 갖는,
고체 촬상 소자. - 제5항에 있어서,
상기 버퍼, 상기 감산기 및 상기 비교기는 상기 수광 기판 상에 적층된 미리 결정된 회로 기판에 배치된 적어도 일부를 포함하는,
고체 촬상 소자. - 촬상 장치로서,
입사광을 광전류로 변환하도록 구성된 포토 다이오드,
상기 광전류에 따른 전위를 갖는 게이트와 미리 결정된 기준 전위를 갖는 소스 사이의 전압을 증폭하여 드레인으로부터 증폭된 상기 전압을 출력하도록 구성된 증폭 트랜지스터,
상기 포토 다이오드의 애노드와 상기 증폭 트랜지스터의 백 게이트에 상기 기준 전위보다 낮은 미리 결정된 전위를 공급하도록 구성된 전위 공급부, 및
상기 증폭 트랜지스터로부터 출력된 신호를 처리하도록 구성된 신호 처리 회로를 포함하는,
촬상 장치.
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