电子电路、固态成像元件以及制造电子电路的方法与流程

文档序号:25543485发布日期:2021-06-18 20:40
电子电路、固态成像元件以及制造电子电路的方法与流程

本技术涉及电子电路、固态图像传感器以及控制电子电路的方法。更具体地,本技术涉及计算光的变化量并且将光的变化量与阈值进行比较的电子电路、固态图像传感器以及控制电子电路的方法。



背景技术:

常规地,与同步信号(诸如,垂直同步信号)同步地捕获图像数据(帧)的同步固态图像传感器已经用于图像捕获装置等。由于这种通用同步固态图像传感器仅在每个同步信号周期(例如,1/60秒)获取图像数据,因此难以处理与交通、机器人等相关的领域中需要更快处理的情况。因此,已经提出了一种异步固态图像传感器,其对于每个像素地址实时检测像素亮度的变化量超过阈值作为地址事件(例如,参见专利文献1)。如上所述检测每个像素的地址事件的固态图像传感器被称为“动态视觉传感器(dvs)”。

上述固态图像传感器包括差分电路和比较器,差分电路计算通过转换光电流而获得的电压的差分值(换句话说,变化量),比较器将变化量与阈值进行比较以检测是否存在地址事件。差分电路然后包括串联连接的电容和反相电路,以及在初始化时使反相电路的输入端子和输出端子短路的复位晶体管。

引用列表

专利文献

专利文献1:日本专利申请公开第2016-533140号。



技术实现要素:

本发明要解决的问题

上述异步固态图像传感器(即,dvs)比同步固态图像传感器更快地生成和输出数据。为此,例如在交通领域中,以高速执行识别人或障碍物的图像的处理。然而,在上述dvs中,当差分电路被初始化时,可以在复位晶体管中生成称为馈通的开关噪声。由于该开关噪声,在反相电路的输出端子的电压发生变化,并且该变化可能降低地址事件的检测精度。

鉴于这种情况已经做出了本技术,并且本技术的目的是抑制由于包括初始化差分电路的晶体管的固态图像传感器中的晶体管开关噪声引起的电压变化。

问题的解决方案

为了解决以上问题已经做出了本技术,并且本技术的第一方面是电子电路和控制该电子电路的方法,并且该电子电路包括:电容,其将与预定像素电压的变化量相对应的电荷供应给预定输入端子;电压输出单元,其从预定输出端子输出与输入端子处的输入电压相对应的电压作为输出电压;复位晶体管,其在指示初始化的情况下在预定时间段期间供应正电荷和负电荷中的一个以将输出电压控制为初始值;以及电荷供应单元,其在经过预定时间段时供应正电荷和负电荷中的另一个。这实现了在正电荷和负电荷中的一个由复位晶体管供应的情况下,正电荷和负电荷中的另一个由电荷供应单元供应的效果。

此外,在第一方面,电压输出单元可以包括反相电路,并且复位晶体管可以插入在输入端子与输出端子之间。这实现了在初始化时打开和关闭输入端子与输出端子之间的路径的效果。

此外,在第一方面,电荷供应单元可以连接到输入端子。这实现了正电荷和负电荷中的另一个被供应给输入端子的效果。

此外,在第一方面,预定数量的复位晶体管可以并联连接在输入端子与输出端子之间。这实现了调整初始值的效果。

此外,在第一方面,电荷供应单元可以插入在输出端子与预定端子之间。这实现了调整初始值的效果。

此外,在第一方面,电荷供应单元可以包括插入在输入端子与输出端子之间的电荷供应晶体管。这实现了减小漏电流的效果。

此外,在第一方面,预定数量的复位晶体管可以并联连接在输入端子与输出端子之间。这实现了减小漏电流的效果。

此外,在第一方面,预定数量的电荷供应晶体管可以串联连接在输入端子与输出端子之间。这实现了减小漏电流的效果。

此外,在第一方面,预定数量的电荷供应晶体管可以串联连接在输入端子与输出端子之间。这实现了允许电荷供应单元供应电荷的定时相对于复位晶体管供应电荷的定时延迟的效果。

此外,在第一方面,电压输出单元可以包括差分放大器电路,该差分放大器电路包括一对差分晶体管,该复位晶体管插入在一对差分晶体管中的一个差分晶体管的输入节点与输出节点之间,并且电荷供应单元连接到一对差分晶体管中的另一个差分晶体管的输入节点。这实现了减小漏电流的效果。

此外,在第一方面,电荷供应单元可以包括:电荷供应晶体管,其插入在一对差分晶体管中的另一个差分晶体管的输入节点与输出节点之间;以及电容元件,其连接到电荷供应晶体管。这实现了由电容元件进一步供应电荷的效果。

此外,本技术的第二方面是一种固态图像传感器,包括:电流电压转换单元,其将光电流转换为电压并且将该电压作为像素电压供应;电容,其将与像素电压的变化量相对应的电荷供应给预定输入端子;电压输出单元,其从预定输出端子输出与输入端子处的输入电压相对应的电压作为输出电压;复位晶体管,其在指示初始化的情况下在预定时间段期间供应正电荷和负电荷中的一个以将输出电压控制为初始值;电荷供应单元,其在经过预定时间段时供应正电荷和负电荷中的另一个;以及比较器,其将输出电压与预定阈值进行比较。这实现了在正电荷和负电荷中的一个由复位晶体管供应的情况下,正电荷和负电荷中的另一个由电荷供应单元供应,并且检测地址事件的效果。

附图说明

[图1]是示出本技术的第一实施例中的图像捕获装置的配置示例的框图。

[图2]是示出根据本技术的第一实施例的固态图像传感器的堆叠结构的示例的示图。

[图3]是示出根据本技术的第一实施例的固态图像传感器的配置示例的框图。

[图4]是示出本技术的第一实施例中的像素的配置示例的框图。

[图5]是示出本技术的第一实施例中的对数响应单元和缓冲器的配置示例的电路图。

[图6]是示出本技术的第一实施例中的差分电路和比较器的配置示例的电路图。

[图7]示出了本技术的第一实施例中的差分电路的等效电路的示例。

[图8]是示出本技术的第一实施例中的消除了电容的差分电路和比较器的配置示例的电路图。

[图9]是本技术的第一实施例中的消除了电容的差分电路的等效电路的示例。

[图10]是示出本技术的第一实施例中的控制信号和输出电压的变化的示例的时序图。

[图11]是示出根据本技术的第一实施例的固态图像传感器的操作的示例的流程图。

[图12]是示出本技术的第一实施例的第一修改中的差分电路的配置示例的电路图。

[图13]是示出本技术的第一实施例的第二修改中的差分电路和比较器的配置示例的电路图。

[图14]是示出在本技术的第一实施例的第二修改中的使用具有不同定时的多个控制信号的差分电路和比较器的配置示例的电路图。

[图15]是示出本技术的第一实施例的第二修改中的控制信号的变化的示例的时序图。

[图16]是示出本技术的第二实施例中的差分电路和比较器的配置示例的电路图。

[图17]是示出本技术的第二实施例中的消除了电容的差分电路和比较器的配置示例的电路图。

[图18]是示出本技术的第二实施例中的使用电容的差分电路和比较器的配置示例的电路图。

[图19]是示出本技术的第三实施例中的差分电路的配置示例的电路图。

[图20]是示出本技术的第三实施例中的输入端子的正和负被改变的差分电路的配置示例的电路图。

[图21]是示出本技术的第三实施例中的消除了电容的差分电路的配置示例的电路图。

[图22]是示出本技术的第三实施例中的输入端子的正和负被改变并且消除电容的差分电路的配置示例的电路图。

[图23]是示出本技术的第三实施例中的添加了电容元件的差分电路和比较器的配置示例的电路图。

[图24]是示出本技术的第四实施例中的差分电路和比较器的配置示例的电路图。

[图25]是示出本技术的第四实施例中的控制信号的变化的示例的时序图。

[图26]是示出本技术的第四实施例中的使用电阻和开关的差分电路以及比较器的配置示例的电路图。

[图27]是示出本技术的第四实施例中的使用n型晶体管和开关的差分电路以及比较器的配置示例的电路图。

[图28]是示出本技术的第五实施例中的图像捕获装置的配置示例的框图。

[图29]是示出车辆控制系统的示意性配置的示例的框图。

[图30]是示出图像捕获单元的安装位置的示例的说明图。

具体实施方式

在下文中,将描述用于实现本技术的模式(在下文中,称为“实施例”)。将按以下顺序给出描述。

1.第一实施例(添加n型晶体管的示例)

2.第二实施例(n型晶体管插入在电源端子与输入端子之间的示例)

3.第三实施例(n型晶体管添加到差分放大器电路的输入端子的示例)

4.第四实施例(n型晶体管插入在输出端子与参考端子之间的示例)

5.第五实施例(扫描型)

6.移动体的应用示例

<1.第一实施例>

[图像捕获装置的配置示例]

图1是示出本技术的第一实施例中的图像捕获装置100的配置示例的框图。图像捕获装置100包括成像透镜110、固态图像传感器200、记录单元120和控制单元130。假设图像捕获装置100包括安装在工业机器人上的相机、车载相机等。

成像透镜110收集入射光并且将入射光引导至固态图像传感器200。固态图像传感器200光电转换入射光以检测地址事件的存在或不存在,并且生成检测结果。在此处,地址事件包括导通事件和关断事件,并且检测结果包括1位导通事件检测结果和1位关断事件检测结果。导通事件意味着入射光的亮度的变化量超过预定的上限阈值。另一方面,关断事件意味着亮度的变化量低于预定的下限阈值。固态图像传感器200处理地址事件的检测结果,并且经由信号线209将指示处理结果的数据输出到记录单元120。注意,固态图像传感器200可以仅检测导通事件和关断事件中的一个。

记录单元120记录来自固态图像传感器200的数据。控制单元130控制固态图像传感器200以检测地址事件的存在或不存在。

[固态图像传感器的配置示例]

图2是示出根据本技术的第一实施例的固态图像传感器200的堆叠结构的示例的示图。固态图像传感器200包括电路芯片202和堆叠在电路芯片202上的光接收芯片201。这些芯片经由连接部分(诸如,通孔)电连接。注意,除了通孔之外,cu-cu结合或凸块可以用于连接。

图3是示出根据本技术的第一实施例的固态图像传感器200的配置示例的框图。固态图像传感器200包括信号处理单元212、仲裁器213和像素阵列单元214。多个像素300以二维网格布置在像素阵列单元214中。

像素300用于检测地址事件的存在或不存在。当检测到地址事件时,像素300将转发请求供应给仲裁器213。当接收到对请求的响应时,像素300将指示检测结果的检测信号供应给信号处理单元212。

仲裁器213仲裁来自每个像素块的请求,并且基于仲裁结果将响应发送到像素300。

信号处理单元212对来自像素阵列单元214的检测信号执行诸如图像识别处理的预定信号处理。信号处理单元212经由信号线209将指示处理结果的数据供应给记录单元120。

[像素的配置示例]

图4是示出本技术的第一实施例中的像素300的配置示例的框图。像素300包括对数响应单元410、缓冲器420、差分电路430、比较器450和传送单元310。

对数响应单元410通过光电转换生成光电流,并且将光电流对数转换为电压。对数响应单元410将转换后的电压作为像素电压供应给缓冲器420。

缓冲器420将输入像素电压输出到差分电路430。该缓冲器420可以提高用于驱动后续级的驱动力。另外,缓冲器420可以确保与后续级中的开关操作相关联的噪声的隔离。

差分电路430通过差分操作计算像素电压的变化量。像素电压的变化量指示亮度的变化量。差分电路430将指示变化量的电压信号供应给比较器450。注意,差分电路430是权利要求中描述的电子电路的示例。

比较器450将变化量与预定阈值进行比较。比较器450将指示比较结果的信号作为地址事件检测信号供应给传送单元310。

传送单元310传送检测信号。当检测到地址事件时,传送单元310将请求供应给仲裁器213。当从仲裁器213接收到对请求的响应时,传送单元310将检测信号供应给信号处理单元212。在传送检测信号之后,传送单元310初始化差分电路430。

[对数响应单元和缓冲器的配置示例]

图5是示出本技术的第一实施例中的对数响应单元410和缓冲器420的配置示例的电路图。对数响应单元410包括光电转换元件411和电流电压转换单元416。此外,缓冲器420包括p型晶体管421和422。例如,金属氧化物半导体(mos)晶体管用作这些晶体管。

光电转换元件411通过入射光的光电转换生成光电流。电流电压转换单元416将光电流对数转换为像素电压vp。电流电压转换单元416包括n型晶体管412和415、电容413和p型晶体管414。例如,mos晶体管用作n型晶体管412、p型晶体管414和n型晶体管415。

n型晶体管412的源极连接到光电转换元件411的阴极,并且漏极连接到电源端子。p型晶体管414和n型晶体管415串联连接在电源端子与具有预定参考电位(接地电位等)的参考端子之间。此外,p型晶体管414与n型晶体管415之间的连接点连接到n型晶体管412的栅极和缓冲器420的输入端子。n型晶体管412与光电转换元件411之间的连接点连接到n型晶体管415的栅极。

此外,预定偏置电压vblog被施加到p型晶体管414的栅极。电容413插入在n型晶体管412的栅极与n型晶体管415的栅极之间。

利用上述连接配置,来自光电转换元件411的光电流被转换为对数像素电压vp。

例如,光电转换元件411设置在光接收芯片201上,并且后续级中的电路设置在电路芯片202上。注意,设置在光接收芯片201和电路芯片202上的电路和元件不限于该配置。例如,光电转换元件411、n型晶体管412和415以及电容413可以设置在光接收芯片201上,并且后续级中的电路可以设置在电路芯片202上。

此外,在缓冲器420中,p型晶体管421和422串联连接在电源端子与参考电位端子之间。此外,p型晶体管422的栅极连接到对数响应单元410,并且p型晶体管421和422的连接点连接到差分电路430。预定偏置电压vbsf被施加到p型晶体管421的栅极。

[差分电路和比较器的配置示例]

图6是示出本技术的第一实施例中的差分电路430和比较器450的配置示例的电路图。

差分电路430包括电容431和435、p型晶体管432和434以及n型晶体管433和436。例如,mos晶体管用作差分电路430中的晶体管。此外,比较器450包括p型晶体管451和453以及n型晶体管452和454。例如,mos晶体管用作这些晶体管。

p型晶体管434和n型晶体管436串联连接在电源端子与参考电位端子之间。预定偏置电压vbdiff被输入到n型晶体管436的栅极。这些晶体管用作反相电路,其中,p型晶体管434的栅极是输入端子491,并且p型晶体管434和n型晶体管436的连接点是输出端子492。

电容431插入在缓冲器420与输入端子491之间。电容431将与来自缓冲器420的像素电压vp的时间导数(换句话说,变化量)相对应的电荷供应给输入端子491。此外,电容435插入在输入端子491与输出端子492之间。

p型晶体管432根据指示初始化的控制信号az和具有相反极性的控制信号xaz打开和关闭输入端子491与输出端子492之间的路径。例如,在传送检测信号时,传送单元310在特定脉冲时间段期间将控制信号az从低电平改变为高电平,并且将控制信号xaz从高电平改变为低电平以指示初始化。控制信号az的反转定时被调整为基本上匹配控制信号xaz的反转定时。然后,p型晶体管432根据控制信号xaz在脉冲时间段期间转换为导通状态,并且将正电荷(换句话说,电流)从输入端子491供应给输出端子492。

n型晶体管433根据指示初始化的控制信号az打开和关闭输入端子491与输出端子492之间的路径。n型晶体管433根据控制信号az在脉冲时间段期间转换为导通状态,并且将负电荷从输出端子492供应给输入端子491。因此,电流从输入端子491流向输出端子492。

当p型晶体管432和n型晶体管433在脉冲时间段期间转换到导通状态时,作为输入端子491的电压的输入电压vin和作为输出电压492的电压的输出电压vout被初始化。在下文中,该脉冲时间段被称为“复位时间段”,并且除了脉冲时间段之外的时间段被称为用于检测地址事件的“检测时间段”。

同时,在地址事件检测时间段期间,p型晶体管432和n型晶体管433转换到关断状态。在该检测时间段中,差分电路430输出与像素电压vp的时间导数(变化量)相对应的输出电压vout。

在此处,当经过脉冲时间段(复位时间段)时,p型晶体管432从导通状态转换为关断状态。在这种情况下,p型晶体管432的p沟道中的一部分正电荷流入输入端子491,并且因此输入电压vin由于寄生电容而上升。因此,通过反转输入电压vin获得的输出电压vout降低。如上所述,在晶体管转换到关断状态的情况下的电压变化被称为“馈通”。如果被配置为不设置n型晶体管433,则输出电压vout的初始化之后的值由于该馈通的影响立即偏离设计值。因此,降低差分电路430的设计裕度和后续级中的比较器450的设计裕度。因此,尽管容易检测到导通事件,但是不太可能检测到关断事件,并且降低地址事件的检测精度。

然而,由于上述差分电路430包括n型晶体管433,因此当经过复位时间段时,n型晶体管433将负电荷供应给输入端子491。由于该负电荷,发生与由p型晶体管432引起的电压变化相反的电压变化。因此,这些电压变化被抵消,初始化之后的输出电压vout立即稳定,并且抑制检测精度的降低。

注意,即使未设置n型晶体管433,也可以通过使用增加电容431或电容435的电容值的方法来抑制电压变化。然而,使用这种方法是不期望的,因为增加了差分电路430的电流消耗和电路规模。

注意,p型晶体管432和n型晶体管433中的一个(p型晶体管432等)是权利要求中描述的复位晶体管的示例,而n型晶体管433等是权利要求中描述的电荷供应单元的示例。

在比较器450中,p型晶体管451和n型晶体管452串联连接在电源端子与参考端子之间,并且p型晶体管453和n型晶体管454也串联连接在电源端子与参考端子之间。此外,p型晶体管451和453的栅极连接到差分电路430。指示上限阈值的阈值电压vhigh被施加到n型晶体管452的栅极,并且指示下限阈值的阈值电压vlow被施加到n型晶体管454的栅极。

p型晶体管451和n型晶体管452的连接点连接到传送单元310,并且输出该连接点处的电压作为导通事件检测结果det+。p型晶体管453和n型晶体管454的连接点也连接到传送单元310,并且输出该连接点处的电压作为关断事件检测结果det-。利用这样的连接,比较器450在亮度的变化量超过上限阈值的情况下输出高电平检测信号det+,并且在变化量低于下限阈值的情况下输出低电平检测信号det-。

注意,比较器450检测导通事件和关断事件两者,但是可以仅检测导通事件和关断事件中的一个。在这种情况下,可以消除不必要的晶体管。例如,在仅检测到导通事件的情况下,仅设置了p型晶体管451和n型晶体管452。

图7是本技术的第一实施例中的差分电路430的等效电路的示例。图6所示的电路中的p型晶体管434和n型晶体管436与图7中的反相电路437相对应。注意,反相电路437是权利要求中描述的电压输出单元的示例。

注意,电容435并联连接到图6中的反馈信号路径,但是如图8所示,可以消除电容435。类似地,如图9所示,可以消除图7所示的电容435。

图10是示出本技术的第一实施例中的控制信号xaz和输出电压vout的变化的示例的时序图。图10的“a”示出了控制信号xaz的变化的示例,并且图10的“b”示出了输出电压vout的变化的示例。

当完成检测信号的传送时,传送单元310在从定时t0到定时t1的复位时间段期间将控制信号xaz从高电平转换为低电平。因此,p型晶体管432转换到导通状态,并且将输出电压vout控制到预定初始值vr。

在经过脉冲时间段的定时t1,控制信号xaz然后被控制为高电平,并且p型晶体管432从导通状态转换到关断状态。在未设置n型晶体管433的配置中,输入电压vin由于馈通而上升,并且输出电压vout相应地降低。图10中的点划线指示未设置n型晶体管433的比较示例的轨迹。

由于在差分电路430中设置了n型晶体管433,因此在定时t1,负电荷从n型晶体管433被供应给输入端子491,输入电压vin降低,并且输出电压vout相应地升高。以这种方式,由于p型晶体管432的馈通引起的电压变化被由于n型晶体管433引起的电压变化抵消。

[固态图像传感器的操作示例]

图11是示出根据本技术的第一实施例的固态图像传感器的操作的示例的流程图。例如,当执行用于检测地址事件的存在或不存在的预定应用时,该操作开始。

传送单元310使用控制信号az和xaz初始化差分电路430(步骤s901)。对数响应单元410将光电流转换为像素电压(步骤s902),并且差分电路430输出与亮度的变化量相对应的输出电压vout(步骤s903)。比较器450将输出电压vout与阈值电压vhigh进行比较,并且确定亮度的变化量是否超过上限阈值(步骤s904)。

在变化量超过上限阈值的情况下(步骤s904:是),比较器450检测导通事件(步骤s905)。另一方面,在变化量等于或小于上限阈值的情况下(步骤s904:否),比较器450将输出电压vout与阈值电压vlow进行比较,并且确定亮度的变化量是否低于下限阈值(步骤s907)。

在变化量低于下限阈值的情况下(步骤s907:是),比较器450检测关断事件(步骤s908)。另一方面,在变化量等于或大于下限阈值的情况下(步骤s907:否),像素300重复步骤s902和后续步骤。

在步骤s905或s908之后,传送单元310传送检测结果(步骤s906),并且重复步骤s901和后续步骤。

如上所述,根据本技术的第一实施例,由于在初始化时p型晶体管432供应正电荷,而n型晶体管433供应负电荷,因此可以抑制由于这些电荷引起的开关时的电压变化。因此,可以提高地址事件的检测精度。

[第一修改]

在上述第一实施例中,设置了一个p型晶体管432和一个n型晶体管433以将输出电压vout控制为恒定的初始值,但是初始值可以根据温度、电压、处理等偏离设计值。第一实施例的第一修改的差分电路430与第一实施例的差分电路430的不同之处在于可以调整初始值。

图12是示出本技术的第一实施例的第一修改中的差分电路430的配置示例的电路图。第一实施例的第一修改的差分电路430与第一实施例的差分电路430的不同之处在于设置了m个p型晶体管432和m个n型晶体管433(m是等于或大于2的整数)。这些晶体管并联连接在输入端子491与输出端子492之间。

此外,控制信号包括m个azm(m是1至m的整数)和m个xazm。控制信号azm和xazm分别输入到第m个p型晶体管432的栅极和第m个n型晶体管433的栅极。传送单元310可以通过这些控制信号来改变在初始化时要导通的晶体管的数量。输出电压vout的初始值可以通过改变导通状态下的晶体管的数量来调节。例如,在从工厂装运时或在维修时调节初始值。

注意,p型晶体管432的数量等于n型晶体管433的数量,但是数量可以不同。此外,可以被配置为使得p型晶体管432和n型晶体管433中的一个晶体管被设置为单个,并且另一个晶体管被设置为多个。

如上所述,根据本技术的第一实施例的第一修改,由于多个p型晶体管432和多个n型晶体管433并联连接,因此在初始化时要导通的晶体管的数量可以改变。因此,可以调节输出电压vout的初始值。

[第二修改]

在上述第一实施例中,p型晶体管432和n型晶体管433在检测时间段期间处于关断状态,但是存在漏电流在这些处于关断状态的晶体管中流动并且功耗可能增加的可能性。第一实施例的第二修改的差分电路430与第一实施例的差分电路430的不同之处在于,通过串联连接晶体管来抑制漏电流。

图13是示出本技术的第一实施例的第二修改中的差分电路430和比较器450的配置示例的电路图。第一实施例的第二修改的差分电路430与第一实施例的差分电路430的不同之处在于,设置了m个p型晶体管432和m个n型晶体管433(m是等于或大于2的整数)。m个p型晶体管432串联连接在输入端子491与输出端子492之间,并且m个n型晶体管433也串联连接在输入端子491与输出端子492之间。

此外,控制信号xaz被共同输入到m个p型晶体管432,并且控制信号az也被共同输入到m个n型晶体管433。

通过串联连接m个p型晶体管432,处于关断状态的那些晶体管的关断电阻的组合电阻大m倍,并且因此漏电流减小。对于n型晶体管433同样如此。

注意,p型晶体管432的数量等于n型晶体管433的数量,但是数量可以不同。此外,可以被配置为使得p型晶体管432或n型晶体管433中的一个晶体管被设置为单个,并且另一个晶体管被设置为多个。

可选地,如图14所示,具有不同定时的控制信号可以输入到m个p型晶体管432中的每一个。在这种情况下,控制信号xaz包括m个控制信号xazm(m是1到m的整数),并且控制信号xazm被输入到第m个p型晶体管432。此外,如图15所示,m个控制信号xazm具有控制晶体管处于导通状态的不同定时。例如,控制信号xaz1在定时t0从高电平变为低电平,并且控制信号xaz2在紧接定时t0之后的定时t1变为低电平。控制信号xazm在随后的定时t2变为低电平。然后,控制信号xaz1在定时t2之后的定时t3变为高电平,并且此后,控制信号xaz2至xazm依次变为高电平。利用这样的控制,在从定时t2到定时t3的复位时间段期间,所有m个p型晶体管432都转换到导通状态,并且因此执行初始化。另外,由于导通晶体管的定时偏移,可以抑制开关噪声。

如上所述,根据本技术的第一实施例的第二修改,由于多个p型晶体管432和多个n型晶体管433并联连接,因此可以增加处于关断状态的晶体管的组合电阻。因此,可以抑制漏电流。

<2.第二实施例>

在上述第一实施例中,p型晶体管432和n型晶体管433在检测时间段期间处于关断状态,但是存在漏电流在这些处于关断状态的晶体管中流动并且功耗可能增加的可能性。第二实施例的差分电路430与第一实施例的差分电路430的不同之处在于,通过串联连接晶体管来抑制漏电流。

图16是示出本技术的第二实施例中的差分电路430和比较器450的配置示例的电路图。第二实施例的差分电路430与第一实施例的差分电路430的不同之处在于,其源极和漏极短路的n型晶体管433的源极连接到输入端子491。

由于当经过复位时间段时,n型晶体管433供应负电荷,因此可以抵消由于p型晶体管432的馈通而引起的电压变化。此外,由于p型晶体管432和n型晶体管433串联连接,因此可以减少漏电流。

注意,将具有相反极性的电荷供应给复位晶体管(p型晶体管432)的元件(n型晶体管433)不限于mos晶体管,只要该元件是电容元件即可。例如,该元件可以是诸如mos电容器的电容元件。可选地,如图17所示,可以消除电容435。此外,如图18所示,可以设置诸如电容器的电容431-1来代替n型晶体管433。

如上所述,根据本技术的第二实施例,由于n型晶体管433与p型晶体管432串联连接,因此与这些晶体管并联连接的情况相比,可以减小漏电流。

<3.第三实施例>

在上述第一实施例中,p型晶体管432和n型晶体管433在检测时间段期间处于关断状态,但是存在漏电流在这些处于关断状态的晶体管中流动并且功耗可能增加的可能性。第三实施例的差分电路430与第一实施例的差分电路430的不同之处在于,差分放大器电路被设置为抑制漏电流。

图19是示出本技术的第三实施例中的差分电路430的配置示例的电路图。第三实施例的差分电路430包括电容431、p型晶体管432-1和432-2以及差分放大器电路440。此外,差分晶体管441和442、n型晶体管443和444、电流源445以及电容446设置在差分放大器电路440中。例如,mos晶体管用作p型晶体管432-1和432-2。例如,p型mos晶体管用作差分晶体管441和442。例如,mos晶体管用作n型晶体管443和444。

在差分放大器电路440中,差分晶体管441和442并联连接到电源端子。差分晶体管441的栅极用作差分放大器电路440的反相输入端子(-)491-1,并且差分晶体管442的栅极用作差分放大器电路440的反相输入端子(+)491-2。

n型晶体管443和444的栅极共同连接到差分晶体管441的漏极。此外,n型晶体管443的漏极连接到差分晶体管441的漏极,并且n型晶体管444的漏极连接到差分晶体管442的漏极。此外,差分晶体管442和n型晶体管444的连接点连接到比较器450,并且从该连接点输出输出电压vout。

电流源445供应预定的恒定电流,并且被插入在n型晶体管443和444的源极与参考端子之间。

电容431插入在差分放大器电路440的非反相输入端子(+)491-2与缓冲器420之间。电容446插入在差分晶体管442的栅极与源极之间。

p型晶体管432-1根据控制信号xaz打开和关闭作为差分晶体管441的输入节点的栅极与作为输出节点的漏极之间的路径。p型晶体管432-2根据控制信号xaz打开和关闭差分晶体管442的栅极与漏极之间的路径。注意,p型晶体管432-1和432-2中的一个晶体管是权利要求中描述的复位晶体管的示例,而另一个晶体管是权利要求中描述的电荷供应晶体管的示例。

利用上述连接配置,p型晶体管432-1和432-2在复位时间段期间初始化反相输入端子(-)491-1和非反相输入端子(+)491-2两者。因此,差分放大器电路440输出与反相输入端子(-)491-1和非反相输入端子(+)491-2中的每一个处的共模电压相对应的初始值的输出电压vout。

注意,反相输入端子(-)491-1连接到电容431,但是本技术不限于该配置。如图20所示,非反相输入端子(+)491-2可以连接到电容431,并且反相输入端子(-)491-1可以连接到n型晶体管447。此外,如图21和图22所示,可以消除图19和图20的配置中负侧的电容446。在这种情况下,电容元件(诸如源极和漏极短路的n型晶体管443)可以与n型晶体管432-2和447串联连接。此外,如图23所示,在图21的配置中,可以连接电容器作为电容元件来代替晶体管。类似地,电容器可以用作图22中的电容元件。

如上所述,根据本技术的第三实施例,由于p型晶体管432-1和432-2连接到差分放大器电路440的输入端子,因此可以抑制这些晶体管的开关时的电压变化。

<4.第四实施例>

在上述第一实施例中,控制信号az的反转定时需要匹配控制信号xaz的反转定时,但是存在反转定时可能由于各种因素而偏移的可能性。第四实施例的差分电路430与第一实施例的差分电路430的不同之处在于,n型晶体管433设置在输出端子处以允许控制信号xaz的反转定时的延迟。

图24是示出本技术的第四实施例中的差分电路430和比较器450的配置示例的电路图。第四实施例的差分电路430与第一实施例的差分电路430的不同之处在于,n型晶体管433插入在输出端子492与参考端子之间。

在此处,用于放大的p型晶体管434的饱和漏极电流id由以下等式表示。

[公式1]

在以上等式中,up指示载流子迁移率,并且单位例如为伏特秒每平方米(m2/vs)。coxp指示p型晶体管434的氧化膜电容,并且单位例如为法拉(f)。wp指示栅极宽度,并且单位例如为米(m)。lp指示栅极长度,并且单位例如为米(m)。vgsp指示栅极-源极电压,并且单位例如为伏特(v)。vth指示晶体管的阈值电压,并且单位例如为伏特(v)。λp指示预定系数。vdsp指示漏极-源极电压,并且单位例如为伏特(v)。

如在第一实施例中,由于当p型晶体管432从导通状态转换到关断状态时的馈通,因此输出电压vout的初始值可以从设计值(vr)减小。在这种情况下,n型晶体管433将负电荷供应给输出端子492。因此,p型晶体管434的漏极电流id减小。根据以上等式,在漏极电流id减小的情况下,栅极-源极电压vgsp也减小,并且连接到源极的输出端子492处的电压升高。因此,可以抑制由于馈通引起的输出电压vout的电压变化。

注意,p型晶体管432连接到反相电路的输入侧,并且n型晶体管433连接到反相电路的输出侧,但是本技术不限于该配置。相反,p型晶体管432可以连接到反相电路的输出侧,并且n型晶体管433可以连接到反相电路的输入侧。

图25是示出本技术的第四实施例中的控制信号的变化的示例的时序图。图25的“a”是示出控制信号az的变化的示例的时序图,并且图25的“b”是示出控制信号xaz的变化的示例的时序图。

如图24所示,p型晶体管432连接到反相电路的输入侧,而n型晶体管433连接到反相电路的输出侧。为此,考虑到反相电路的延迟时间,期望将控制信号az反转到n型晶体管433的定时晚于将控制信号xaz反转到p型晶体管432的定时。因此,例如,传送单元310通过反相器等反转(换句话说,延迟)控制信号xaz以生成控制信号az。

因此,如图25所示,当控制信号az从高电平反转到低电平时的定时t1相对于当控制信号xaz从低电平反转到高电平时的定时t0延迟。换句话说,与第一实施例不同,控制信号az的反转定时不需要基本上匹配控制信号xaz的反转定时。

注意,如图26所示,可以设置电阻器438和开关439来代替n型晶体管433。在该配置中,电阻器439插入在开关438与参考端子之间。开关438根据控制信号az打开和关闭电阻器439与输出端子492之间的路径。

此外,如图27所示,n型晶体管433可以设置在电源侧。在该配置中,n型晶体管433插入在电源端子与开关438之间,并且n型晶体管433的栅极连接到输入端子491。开关438根据控制信号az打开和关闭n型晶体管433与输出端子492之间的路径。

如上所述,根据本技术的第四实施例,由于p型晶体管432连接到输入端子,并且n型晶体管433连接到输出端子,因此反转控制信号az的定时不需要基本上匹配反转控制信号xaz的定时。因此,即使在反转控制信号az的定时基本上不匹配反转控制信号xaz的定时的情况下,也可以抑制开关时的电压变化。

[第五实施例的图像捕获装置(扫描型)]

上述第一实施例的图像捕获装置20是用异步读取系统读取事件的异步图像捕获装置。然而,事件读取系统不限于异步读取系统,并且可以是同步读取系统。应用同步读取系统的图像捕获装置是扫描型图像捕获装置,类似于以预定帧速率捕获图像的普通图像捕获装置。

图28是示出第五实施例的图像捕获装置(即,扫描型图像捕获装置)的配置示例的框图,该图像捕获装置用作应用根据本公开的技术的图像捕获系统10中的图像捕获装置20。

如图28所示,用作本公开的图像捕获装置的第五实施例的图像捕获装置20包括像素阵列单元21、驱动单元22、信号处理单元25、读取区域选择单元27和信号生成单元28。

像素阵列单元21包括多个像素30。多个像素30响应于来自读取区域选择单元27的选择信号输出输出信号。多个像素30中的每一个的配置类似于图4所示的像素300的配置。多个像素30输出与光强度的变化量相对应的输出信号。如图28所示,多个像素30可以二维地布置为矩阵。

驱动单元22驱动多个像素30中的每一个,并且使信号处理单元25输出在每个像素30中生成的像素信号。注意,驱动单元22和信号处理单元25是用于获取灰度信息的电路单元。因此,在仅获取事件信息的情况下,可以省略驱动单元22和信号处理单元25。

读取区域选择单元27选择包括在像素阵列单元21中的多个像素30的一部分。具体地,读取区域选择单元27响应于来自像素阵列单元21的每个像素30的请求来确定所选择的区域。例如,读取区域选择单元27选择包括在与像素阵列单元21相对应的二维矩阵的结构中的任何一行或多行。读取区域选择单元27根据预设周期顺序选择一行或多行。此外,读取区域选择单元27可以响应于来自像素阵列单元21的每个像素30的请求来确定所选择的区域。

信号生成单元28基于由读取区域选择单元27选择的像素的输出信号,生成与检测到事件的所选择的像素的有源像素相对应的事件信号。事件是光的强度变化的事件。有源像素是与输出信号相对应的光强度的变化量超过或低于预设阈值的像素。例如,信号生成单元28将像素的输出信号与参考信号进行比较,在输出信号大于或小于参考信号的情况下检测输出输出信号的有源像素,并且生成与有源像素相对应的事件信号。

信号生成单元28可以包括例如仲裁进入信号生成单元28的信号的列选择电路。此外,信号生成单元28可以被配置为不仅输出检测到事件的有源像素的信息,而且还输出未检测到事件的非有源像素的信息。

信号生成单元28通过输出线15输出检测到事件的有源像素的地址信息和时间戳信息(例如,(x,y,t))。然而,从信号生成单元28输出的数据不仅可以是地址信息和时间戳信息,而且还可以是帧格式信息(例如,(0,0,1,0,…))。

<6.移动体的应用示例>

根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如,根据本公开的技术可以实现为安装在任何类型的移动体(诸如汽车、电动车辆、混合电动车辆、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶和机器人)上的装置。

图29是示出车辆控制系统的示意性配置示例的框图,该车辆控制系统是可以应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例。

车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图29所示的示例中,车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。此外,作为集成控制单元12050的功能配置,示出了微型计算机12051、声音/图像输出单元12052和车载网络接口(i/f)12053。

驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如,驱动系统控制单元12010用作用于生成车辆的驱动力的驱动力生成装置(诸如内燃机或驱动马达)、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构以及用于生成车辆的制动力的控制装置(诸如制动装置)。

车身系统控制单元12020根据各种程序控制安装在车身上的各种装置的操作。例如,车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或用于各种灯(诸如前照灯、尾灯、制动灯、转向灯和雾灯)的控制装置。在这种情况下,从替代钥匙的便携式装置发送的无线电波或来自各种开关的信号可以被输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入,并且控制车辆门锁装置、电动车窗装置、灯等。

车外信息检测单元12030检测包含车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如,图像捕获单元12031连接到车外信息检测单元12030。车外信息检测单元12030使图像捕获单元12031捕获车辆外部的图像,并且接收所捕获的图像。车外信息检测单元12030可以基于所接收的图像对人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等执行对象检测处理或距离检测处理。

图像捕获单元12031是接收光并且输出根据所接收的光量的电信号的光学传感器。图像捕获单元12031可以输出电信号作为图像以及距离测量信息。此外,由图像捕获单元12031接收的光可以是可见光或诸如红外光的不可见光。

车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如,检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测单元12041连接到车内信息检测单元12040。驾驶员状态检测单元12041包括例如捕获驾驶员的图像的相机,并且车内信息检测单元12040可以基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息来计算驾驶员的疲劳程度或集中程度,或者可以确定驾驶员是否打瞌睡。

微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车辆内部和外部信息来计算驱动力生成装置、转向机构或制动装置的控制目标值,并且将控制命令输出到驱动系统控制单元12010。例如,微型计算机12051可以执行以实现包括车辆的碰撞避免或冲击减轻、基于车辆间距离的跟随行驶、车速保持行驶、车辆碰撞警告或车辆车道偏离警告的高级驾驶员辅助系统(adas)的功能为目的的协同控制。

此外,微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车辆周围的信息来控制驱动力生成装置、转向机构、制动装置等,以执行以自主驾驶等为目的的协同控制,其中,车辆自主行驶而无需依赖于驾驶员的操作。

此外,微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获取的车外信息将控制命令输出到车身系统控制单元12020。例如,微型计算机12051可以根据由车外信息检测单元12030检测到的在前车辆或对向车辆的位置来控制前照灯,以执行以防眩光处理为目的的协同控制,诸如将远光灯切换到近光灯。

声音/图像输出单元12052将声音和图像中的至少一个的输出信号发送到能够视觉或听觉地向车辆乘员或车辆外部通知信息的输出装置。在图29所示的示例中,音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063被示为输出装置。显示单元12062可以包括例如车载显示器和平视显示器中的至少一个。

图30是示出图像捕获单元12031的安装位置的示例的示图。

在图30中,图像捕获单元12101、12102、12103、12104和12105被示为图像捕获单元12031。

图像捕获单元12101、12102、12103、12104和12105例如设置在诸如车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门以及车辆内部挡风玻璃的上部的位置。设置在前鼻上的图像捕获单元12101和设置在车辆内部挡风玻璃的上部的图像捕获单元12105主要获取车辆12100前方的图像。设置在侧视上的图像捕获单元12102和12103主要获取车辆12100的侧面的图像。设置在后保险杠或后门上的图像捕获单元12104主要获取车辆12100后面的图像。设置在车辆内部挡风玻璃的上部的图像捕获单元12105主要用于检测在前车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等。

注意,图29示出了图像捕获单元12101至12104的图像捕获范围的示例。图像捕获范围12111指示设置在前鼻上的图像捕获单元12101的图像捕获范围,图像捕获范围12112和12113分别指示设置在侧视镜上的图像捕获单元12102和12103的图像捕获范围,并且图像捕获范围12114指示设置在后保险杠或后门上的图像捕获单元12104的图像捕获范围。例如,通过叠加由图像捕获单元12101至12104捕获的多条图像数据,可以获得从上方观看的车辆12100的鸟瞰图像。

图像捕获单元12101至12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如,图像捕获单元12101至12104中的至少一个可以是包括多个图像捕获元件的立体相机,或者可以是具有用于相位差检测的像素的图像捕获元件。

例如,微型计算机12051可以基于从图像捕获单元12101至12104获得的距离信息来计算到图像捕获范围12111至12114中的每个三维对象的距离以及该距离的时间变化(车辆12100的相对速度),以提取在车辆12100的行驶路径上最靠近车辆12100并且在与作为在前车辆的车辆12100基本上相同的方向上以预定速度(例如,0km/h或更高)行驶的三维对象。此外,微型计算机12051可以设置要预先确保的到在前车辆的车辆间距离,并且可以执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随开始控制)等。以这种方式,可以执行以自主驾驶为目的的协同控制,其中,车辆自主行驶而无需依赖于驾驶员的操作等。

例如,微型计算机12051可以将关于三维对象的三维对象数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维对象,并且基于从图像捕获单元12101至12104获得的距离信息提取三维对象数据,并且使用所提取的数据来自动避开障碍物。例如,微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物区分为车辆12100的驾驶员可见的障碍物和驾驶员难以视觉识别的障碍物。然后,微型计算机12051确定指示与每个障碍物碰撞风险的碰撞风险,并且在碰撞风险等于或大于设定值并且存在碰撞可能性的情况下,微型计算机12051可以通过音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶员输出警报,或者可以通过驱动系统控制单元12010执行强制减速或回避转向,以执行驾驶辅助来避免碰撞。

图像捕获单元12101至12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。例如,微型计算机12051可以确定在由图像捕获单元12101至12104捕获的图像中是否存在行人以识别行人。通过例如提取由用作红外相机的图像捕获单元12101至12104捕获的图像中的特征点的过程和对指示对象轮廓的一系列特征点执行模式匹配处理以确定对象是否是行人的过程来执行这种行人识别。在微型计算机12051确定在由图像捕获单元12101至12104捕获的图像中存在行人并且识别该行人的情况下,声音/图像输出单元12052控制显示单元12062以将用于强调的矩形轮廓叠加在所识别的行人上以进行显示。可选地,声音/图像输出单元12052可以控制显示单元12062在期望位置显示指示行人等的图标。

以上已经描述了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以应用于例如上述配置中的图像捕获单元12031。具体地,图1的图像捕获装置100可以应用于图像捕获单元12031。由于根据本公开的技术被应用于图像捕获单元12031,因此可以提高地址事件的检测精度,从而可以提高系统的安全性。

注意,上述实施例是用于体现本技术的示例,并且实施例中的事项与权利要求中指定本发明的事项具有对应关系。类似地,权利要求中指定本发明的事项与本技术的实施例中的事项具有对应关系,该事项与权利要求中指定本发明的事项具有相同的名称。然而,本技术不限于实施例,并且可以在不脱离本技术的要旨的情况下通过对实施例进行各种修改来实现。

此外,以上实施例中描述的处理过程可以被视为具有这些系列过程的方法,或者被视为用于使计算机执行该系列过程的程序或者存储该程序的记录介质。作为该记录介质,例如,可以使用光盘(cd)、小型磁盘(md)、数字通用光盘(dvd)、存储卡、蓝光光盘(blu-ray(注册商标)disc)等。

注意,本说明书中描述的效果仅是示例并且不受限制,并且可以获得其他效果。

注意,本技术还可以具有以下配置。

(1)一种电子电路,包括:

电容,其将与预定像素电压的变化量相对应的电荷供应给预定输入端子;

电压输出单元,其从预定输出端子输出与输入端子处的输入电压相对应的电压作为输出电压;

复位晶体管,其在指示初始化的情况下在预定时间段期间供应正电荷和负电荷中的一个以将输出电压控制为初始值;以及

电荷供应单元,其在经过预定时间段时供应正电荷和负电荷中的另一个。

(2)根据上述(1)的电子电路,其中,电压输出单元包括反相电路,并且

复位晶体管插入在输入端子与输出端子之间。

(3)根据上述(2)的电子电路,其中,电荷供应单元连接到输入端子。

(4)根据上述(2)的电子电路,其中,插入在输出端子与预定端子之间。

(5)根据上述(2)的电子电路,其中,电荷供应单元包括插入在输入端子与输出端子之间的电荷供应晶体管。

(6)根据上述(5)的电子电路,其中,预定数量的复位晶体管并联连接在输入端子与输出端子之间。

(7)根据上述(5)的电子电路,其中,预定数量的电荷供应晶体管并联连接在输入端子与输出端子之间。

(8)根据上述(5)的电子电路,其中,预定数量的复位晶体管串联连接在输入端子与输出端子之间。

(9)根据上述(5)的电子电路,其中,预定数量的电荷供应晶体管串联连接在输入端子与输出端子之间。

(10)根据(1)的电子电路,其中,电压输出单元包括差分放大器电路,该差分放大器电路包括一对差分晶体管,

复位晶体管插入在一对差分晶体管中的一个差分晶体管的输入节点与输出节点之间,并且

电荷供应单元连接到一对差分晶体管中的另一个差分晶体管的输入节点。

(11)根据(10)的电子电路,其中,电荷供应单元包括:

电荷供应晶体管,其插入在一对差分晶体管中的另一个差分晶体管的输入节点与输出节点之间,以及

电容元件,其连接到电荷供应晶体管。

(11)一种固态图像传感器,包括:

电流电压转换单元,其将光电流转换为电压并且将该电压作为像素电压供应;

电容,其将与像素电压的变化量相对应的电荷供应给预定输入端子;

电压输出单元,其从预定输出端子输出与输入端子处的输入电压相对应的电压作为输出电压;

复位晶体管,其在指示初始化的情况下在预定时间段期间供应正电荷和负电荷中的一个以将输出电压控制为初始值;

电荷供应单元,其在经过预定时间段时供应正电荷和负电荷中的另一个;以及

比较器,其将输出电压与预定阈值进行比较。

(12)一种控制电子电路的方法,包括:

电压输出过程,用于从预定输出端子输出与输入端子处的输入电压相对应的电压作为输出电压,与预定像素电压的变化量相对应的电荷从电容供应给输入端子;

复位过程,其中,在指示初始化的情况下,复位晶体管在预定时间段期间供应正电荷和负电荷中的一个以将输出电压控制为初始值;以及

电荷供应过程,其中,在经过预定时间段时,电荷供应单元供应正电荷和负电荷中的另一个。

参考标记列表

100图像捕获装置

110成像透镜

120记录单元

130控制单元

200固态图像传感器

201光接收芯片

202电路芯片

212信号处理单元

213仲裁器

214像素阵列单元

300像素

310传送单元

410对数响应单元

411光电转换元件

412、415、433、436、443、444、452、454n型晶体管

413、431、431-1、435、446电容

414、421、422、432、434、451、453p型晶体管

416电流电压转换单元

420缓冲器

430差分电路

437反相电路

438开关

439电阻器

440差分放大器电路

441、442差分晶体管

445电流源

450比较器

12031图像捕获单元。

再多了解一些
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