固态成像装置和成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术使得即使在低照度下也能够获得动态范围。一种固态成像装置(200)，包括：多个检测像素(300)，每个检测像素输出入射光的亮度变化；检测电路(305)，其根据从每个检测像素输出的亮度变化来输出事件信号；以及第一公共线(3101)，将多个检测像素彼此连接，其中，每个检测像素包括：光电转换元件(311)；对数转换电路(312、313)，将从光电转换元件流出的光电流转换为与光电流的对数值对应的电压信号；第一电路(340)，基于从对数转换电路输出的电压信号输出入射在光电转换元件上的入射光的亮度变化；第一晶体管(317)，连接在光电转换元件和对数转换电路之间；以及第二晶体管(318)，连接在光电转换元件与第一共用线之间，以及检测电路包括第二电路(500)，第二电路(500)基于从每个检测像素输出的亮度变化来输出事件信号。检测像素输出的亮度变化来输出事件信号。检测像素输出的亮度变化来输出事件信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态成像装置和成像装置


[0001]本公开涉及固态成像装置和成像装置。

技术介绍

[0002]与成像装置等相关的常规技术已经使用同步固态成像装置，该同步固态成像装置与同步信号(诸如垂直同步信号)同步地捕获图像数据(帧)。这种典型的同步固态成像装置仅能够在每个同步信号周期(例如，1/60秒)获取图像数据，使得在与运输、机器人等相关的领域中需要时难以处理更快的处理。为了解决这个问题，已经提出了异步固态成像装置，其对于每个像素地址，检测像素的亮度的变化量超过阈值的事件作为地址事件(例如，参考专利文献1)。以这种方式检测每个像素的地址事件的固态成像设备也称为基于事件的视觉传感器(EVS)或动态视觉传感器(DVS)。
[0003]引用列表
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：JP 5244587 B2

技术实现思路

[0006]技术问题
[0007]在上述异步固态成像器件中，构成地址事件检测电路的晶体管在亚阈值区域中操作，并且因此，低照度下的动态范围极大地取决于SN比，SN比是晶体管中的光电流(S)与热噪声(N)的比率。特别地，当伴随小型化和高分辨率的趋势执行时，像素微制造将引起每像素的光电流的减少，导致在低照度下SN比的劣化和较窄的动态范围。这可能引起诸如地址事件发生的灵敏度降低以及检测错误的增加的问题。
[0008]鉴于此，本公开提出了一种即使在低照度下也能够获得动态范围的固态成像装置和成像装置。
[0009]问题的解决方案
[0010]为了解决上述问题，根据本公开的一个方面的固态成像装置包括：多个检测像素，每个检测像素输出入射光的亮度变化；检测电路，基于从每个检测像素输出的亮度变化输出事件信号；以及第一共用线，将所述多个检测像素彼此连接，其中所述检测像素中的每个包括：光电转换元件；对数转换电路，将从所述光电转换元件流出的光电流转换为对应于所述光电流的对数值的电压信号；第一电路，基于从对数转换电路输出的电压信号输出入射在光电转换元件上的入射光的亮度变化；第一晶体管，连接在所述光电转换元件与所述对数转换电路之间；以及第二晶体管，连接在光电转换元件与第一共用线之间，并且检测电路包括第二电路，该第二电路基于从每个检测像素输出的亮度变化来输出事件信号。
附图说明
[0011]图1是示出根据第一实施方式的成像装置的配置示例的框图。
[0012]图2是描绘了根据第一实施方式的固态成像装置的堆叠结构的示例的示图。
[0013]图3是根据第一实施方式的光接收芯片的平面图的示例。
[0014]图4是根据第一实施方式的检测芯片的平面图的示例。
[0015]图5是根据第一实施方式的地址事件检测部的平面图的示例。
[0016]图6是描述根据第一实施方式的对数响应部的配置示例的电路图。
[0017]图7是描绘了根据第一实施方式的对数响应部的另一配置示例的电路图。
[0018]图8是示出了根据第一实施方式的检测块的配置示例的框图。
[0019]图9是描绘了根据第一实施方式的微分器的配置示例的电路图。
[0020]图10是描述根据第一实施方式的比较部的配置示例的电路图。
[0021]图11是描绘了根据第一实施方式的微分器、选择器和比较器的配置示例的电路图。
[0022]图12是示出根据第一实施方式的行驱动电路的控制的示例的时序图。
[0023]图13是描绘了根据第一实施方式的检测像素和检测电路的配置示例的框图。
[0024]图14是描绘了根据第一实施方式的固态成像装置的操作的示例的流程图。
[0025]图15是示出根据本技术的第一实施方式的变形例的检测像素和检测电路的配置示例的框图。
[0026]图16是描绘本技术的第一实施方式的变形例中的行驱动电路的控制的示例的时序图。
[0027]图17是示出了根据第一实施方式的共享块的示意性配置示例的电路图。
[0028]图18是描绘了根据第一实施方式的共享块的布局示例的平面图。
[0029]图19是示出根据第一实施方式的在高分辨率模式和合并模式下的开关晶体管的示例性控制的时序图。
[0030]图20是描述根据第一实施方式的成像装置的操作示例的流程图。
[0031]图21是示出了根据第二实施方式的共享块的示意性配置示例的电路图。
[0032]图22是描绘了根据第二实施方式的共享块的布局示例的平面图。
[0033]图23是示出根据第二实施方式的在高分辨率模式和合并模式下的开关晶体管的示例性控制的时序图。
[0034]图24是描绘根据第三实施方式的共享块的示意性配置示例的电路图。
[0035]图25是示出根据第三实施方式的高分辨率模式和合并模式下的开关晶体管的示例性控制的时序图。
[0036]图26是示出了根据第四实施方式的共享块的示意性配置示例的电路图。
[0037]图27是示出根据第四实施方式的变形例的共享块的示意性配置示例的电路图。
[0038]图28是示出根据第四实施方式的读出电路的示意性配置示例的电路图。
[0039]图29是根据第四实施方式的检测芯片的平面图的示例。
[0040]图30是示出了根据第四实施方式的切换目标检测模式和灰度图像读出模式的执行的操作示例的流程图。
[0041]图31是示出了根据第五实施方式的共享块的示意性配置示例的电路图。
[0042]图32是示出了根据第五实施方式的变形例的共享块的示意性配置示例的电路图。
[0043]图33是根据第六实施方式的检测芯片的平面图的示例。
[0044]图34是示出了车辆控制系统的示意性配置的示例的框图。
[0045]图35是辅助说明车辆外部信息检测单元和成像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
[0046]下面将参考附图详细描述本公开的实施方式。在下述实施方式的每个中，相同的部件由相同的参考符号表示，并且将省略重复描述。
[0047]将按照以下顺序描述本公开。
[0048]1.第一实施方式
[0049]1.1成像装置的配置示例
[0050]1.2固态成像装置的配置示例
[0051]1.3对数响应部的配置示例
[0052]1.3.1对数响应部的变形例
[0053]1.4检测块的配置示例
[0054]1.4.1微分器、选择器以及比较器的配置示例
[0055]1.5行驱动电路的控制示例
[0056]1.6检测像素和检测电路的配置示例
[0057]1.6.1固态成像装置的操作示例
[0058]1.7检测像素和检测电路的变形例
[0059]1.7.1根据变形例的行驱动电路的控制示例
[0060]1.8共享块的配置示例
[0061]1.9共享块的布局示例
[0062]1.10操作示例...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固态成像装置，包括：多个检测像素，每个检测像素输出入射光的亮度变化；检测电路，基于从每个检测像素输出的亮度变化输出事件信号；以及第一共用线，将所述多个检测像素彼此连接，其中，每个检测像素包括：光电转换元件；对数转换电路，将从所述光电转换元件流出的光电流转换为对应于所述光电流的对数值的电压信号；第一电路，基于从对数转换电路输出的电压信号输出入射在光电转换元件上的入射光的亮度变化；第一晶体管，连接在所述光电转换元件与所述对数转换电路之间；以及第二晶体管，连接在所述光电转换元件与所述第一共用线之间，以及所述检测电路包括第二电路，所述第二电路基于从所述检测像素中的每个输出的所述亮度变化来输出所述事件信号。2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，每个检测像素还包括：第三晶体管，连接在第一节点与第二节点之间，所述第一节点被配置为将所述第一晶体管和所述对数转换电路彼此连接，所述第二节点被配置为将所述第二晶体管和所述第一共用线彼此连接。3.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述第二晶体管连接在所述第一共用线与节点之间，所述节点被配置为将所述光电转换元件和所述第一晶体管彼此连接。4.根据权利要求1所述的固态成像装置，进一步包括：读出电路，连接至所述第一共用线并且生成具有对应于积累在所述光电转换元件中的电荷的电压值的像素信号。5.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中，所述读出电路包括：重置晶体管，连接在所述第一公共线与电源线之间；以及放大晶体管，所述放大晶体管的栅极连接至所述第一共用线。6.根据权利要求1所述的固态成像装置，进一步包括：第二共用线，将所述多个检测像素彼此连接；多个第四晶体管，连接在每个所述检测像素中的所述光电转换元件与所述第二公共线之间；以及读出电路，连接至所述第二共用线并且生成具有对应于积累在所述光电转换元件中的电荷的电压值的像素信号。7.根据权利要求6所述的固态成像装置，其中，所述读出电路包括：重置晶体管，连接在所述第二共用线与电源线之间；以及放大晶体管，所述放大晶体管的栅极连接至所述第二共用线。8.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述检测像素中的每个还包括：
微分器，生成表示从所述对数转换电路输出的所述电压信号的转换量的微分信号。9.根据权利要求8所述的固态成像装置，其中，所述检测电路包括：选择部，选择从每个所述检测像素输出的所述微分信号中的一个；以及比较器，基于所述微分信号输出所述事件信号。10.根据权利要求9所述的固态成像装置，其中，所述比较器包括：第一比较器，检测所述微分信号的电压值超过第一阈值并且输出所述事件信号；以及第二比较器，检测所述微分信号的电压值已经下降到低于所述第一阈值的电压电平的第二阈值以下并且输出所述事件信号。11.根据权利要求1所述的固态成像装置，包括：多个所述检测电路，所述检测电路中的每个被配置为当在所述多个检测像素中的至少一个中检测到地址事件时，输出用于请求从所述检测电路读出检测信号的请求，仲裁器，所述仲裁器被配置成通过仲裁从所述多个检测电路中的至少一个检测电路输出的所述请求，从而确定已经输出所述请求的所述检测电路的所述检测信号的读出顺序。12.根据权利要求1所述的固态成像装置，进一步包括：第一芯片，包括光接收部，所述光接收部具有以二维格状图案布置的多个对数响应部，所述多个对数响应部中的每个包括光电转换元件、对数转换电路、第一晶体管以及第二晶体管。13.根据权利要求12所述的固态成像装置，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：丸山卓哉，井本努，丹羽笃亲，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：