光检测装置的制作方法

本技术涉及固态成像元件、成像装置以及固态成像元件的控制方法。更具体地，本技术涉及将入射光量与阈值进行比较的固态成像元件、成像装置以及固态成像元件的控制方法。

背景技术：

1、常规地，在成像装置等中使用同步固态成像元件，该同步固态成像元件与诸如竖直同步信号的同步信号同步地对图像数据(帧)成像。利用这种一般的同步固态成像元件，只能在每个同步信号周期(例如，1/60秒)获得图像数据，从而难以应对在有关交通、机器人等领域要求高速处理的情况。因此，提出了一种异步固态成像元件，其中为每个像素提供检测电路，该检测电路实时地检测作为像素的光量超过每个像素地址的阈值的地址事件(参考例如专利文献1)。以这种方式检测每个像素的地址事件的固态成像元件称为动态视觉传感器(dvs)。

2、引文列表

3、专利文件

4、专利文献1：日本未审查专利公开第2017-535999号

技术实现思路

1、本发明要解决的问题

2、如上所述的异步固态成像元件(即，dvs)可以以比使用同步固态成像元件的速度高得多的速度生成数据以输出。为此，例如，在交通领域中，可高速执行识别人或障碍物的图像的处理以提高安全性。但是，与同步类型的像素电路相比，地址事件的检测电路具有更多的元件，例如晶体管，并且存在以下问题：如果为每个像素提供这种电路，则与同步类型相比，电路规模增大。

3、考虑到这种情况而实现本技术，并且其目的是减小检测地址事件的固态成像元件的电路规模。

4、问题解决方案

5、做出本技术以解决上述问题，并且其第一方面是一种固态成像元件及其控制方法，固态成像元件设置有：多个光电转换元件，每个光电转换元件光电转换入射光以产生第一电信号；和检测单元，检测多个光电转换元件中的每一个的第一电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号。这带来的效果是，输出检测来自多个光电转换元件的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果。

6、此外，在第一方面，还提供信号提供单元，其根据预定的控制信号将多个光电转换元件中的每一个的第一电信号提供给连接节点，其中，检测单元可检测提供给连接节点的第一电信号的变化量是否超过预定阈值。这带来的效果是，输出检测由信号提供单元供应给连接节点的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果。

7、此外，在第一方面，还可提供像素信号生成单元，其根据光电转换元件产生的第二电信号产生像素信号，其中，在变化量超过预定阈值的情况下，信号提供单元顺序地选择多个光电转换元件中的每一个的第二电信号以提供给像素信号生成单元。这带来的效果是，在变化量超过阈值的情况下顺序生成像素信号。

8、此外，在第一方面，连接节点可连接至n个光电转换元件中(n为不小于2的整数)，并且像素信号生成单元可产生与根据m个光电转换元件(m是小于n的整数)中的选择信号选择的元件的第二电信号相对应的电压的信号作为像素信号。这带来的效果是，检测到来自n个光电转换元件的电信号的变化量是否超过阈值，并且从m个光电转换元件中的所选元件的光电流生成像素信号。

9、此外，在第一方面，像素信号生成单元可设置有：复位晶体管，其初始化浮置扩散层；放大晶体管，其放大浮置扩散层的电压信号；以及选择晶体管，根据选择信号输出放大后的信号作为像素信号，其中，检测单元可设置有：多个n型晶体管，将第一电信号转换为第一电信号的对数的电压信号；以及p型晶体管，其向多个n型晶体管提供恒定电流。这带来的效果是，布置有晶体管的像素信号生成单元和检测单元生成并检测像素信号。

10、此外，在第一方面，多个光电转换元件可布置在光接收芯片上，并且检测单元和像素信号生成单元可布置在堆叠在光接收芯片上的检测芯片上。这带来增加光接收面积的效果。

11、此外，在第一方面，多个光电转换元件和复位晶体管可布置在光接收芯片上，并且检测单元、放大晶体管和选择晶体管可布置在堆叠在光接收芯片上的检测芯片上。这带来减小检测芯片的电路规模的效果。

12、此外，在第一方面，多个光电转换元件、复位晶体管和多个n型晶体管可布置在光接收芯片上，并且放大晶体管、选择晶体管和p型晶体管可布置在堆叠在光接收芯片上的检测芯片上。这带来减小检测芯片的电路规模的效果。

13、此外，在第一方面，多个光电转换元件、像素信号生成单元和多个n型晶体管可布置在光接收芯片上，并且p型晶体管可布置在堆叠在光接收芯片上的检测芯片上。这带来减小检测芯片的电路规模的效果。

14、此外，在第一方面，还可提供信号提供单元，其根据预定的控制信号将多个光电转换元件中的每一个的第一电信号提供给连接节点，其中，检测单元还可输出与第一电信号对应的像素信号，信号提供单元可在变化量超过预定阈值的情况下顺序选择多个光电转换元件中的每一个的第一电信号以提供给连接节点，并且检测单元可设置有：第一和第二n型晶体管，其将第一电信号转换为第一电信号的对数的电压信号；以及p型晶体管，向第一和第二n型晶体管提供恒定电流。这带来在变化量超过阈值的情况下顺序产生像素信号的效果。

15、此外，在第一方面，还可提供模拟/数字转换器，其将像素信号转换为数字信号，其中，多个光电转换元件、信号提供单元以及第一和第二n型晶体管可布置在光接收芯片上，并且p型晶体管和模拟/数字转换器的至少一部分可布置在堆叠在光接收芯片上的检测芯片上。这带来减小检测芯片的电路规模的效果。

16、此外，在第一方面，模拟/数字转换器可设置有：像素信号输入到的信号侧晶体管；预定参考信号输入到的参考侧晶体管；恒定电流源，连接到信号侧晶体管和参考侧晶体管；以及电流镜电路，其放大像素信号和预定参考信号之间的差值以输出，并且多个光电转换元件、信号提供单元、第一和第二n型晶体管、信号侧晶体管、参考侧晶体管和恒定电流源可布置在光接收芯片上，并且p型晶体管和电流镜电路可布置在堆叠在光接收芯片上的检测芯片上。这带来减小检测芯片的电路规模的效果。

17、此外，在第一方面，还可设置有：连接节点，其连接至光电转换元件和检测单元；以及对于多个光电转换元件中的每一个，将光电流转换为光电流的对数的电压信号的电流/电压转换单元、校正所电压信号以输出的缓冲器、在缓冲器和连接节点之间插入的电容器；以及信号处理单元，其根据预定的控制信号通过电流/电压转换单元、缓冲器和电容器将多个光电转换元件中的每一个的电信号提供给连接节点，其中，电信号可包括光电流和电压信号。这带来将光电流的对数的电压信号提供给连接节点的效果。

18、此外，在第一方面，还可设置有：模拟/数字转换器，将像素信号转换为数字信号，其中，沿预定方向布置的预定数量的电流/电压转换单元中的每一个可进一步生成与光电流相对应的电压信号作为像素信号，并将像素信号输出至模拟/数字转换器。这带来预定数量的像素的像素信号被顺序地转换为数字信号的效果。

19、此外，在第一方面，还可设置有：模拟/数字转换器，对于多个光电转换元件中的每一个将像素信号转换为数字信号，其中，每个电流/电压转换单元还可生成与光电流相对应的电压信号作为像素信号，并将像素信号输出到模拟/数字转换器。这带来对于每个像素将像素信号转换成数字信号的效果。

20、此外，本技术的第二方面是一种固态成像元件，设置有：光电转换元件，光电转换入射光以产生电信号；信号提供单元，其根据预定的控制信号将电信号提供给连接节点或浮置扩散层；检测单元，检测提供给连接节点的电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；以及像素信号生成单元，生成与提供给浮置扩散层的电信号相对应的电压信号作为像素信号。因此，为每个像素生成像素信号，并且检测到电信号的变化量是否超过阈值。

21、此外，在第二方面，信号提供单元可包括：第一晶体管，其根据预定的控制信号将电信号提供给连接节点；以及第二晶体管，其根据预定的控制信号将电信号提供给浮置扩散层，像素信号生成单元可布置在多个像素的每一个中，并且第一晶体管和检测单元可布置在多个像素中的作为检测对象的像素中。这带来减小电路规模的效果。

22、此外，本技术的第三方面是一种成像装置，设置有：多个光电转换元件，每个光电转换元件光电转换入射光以产生电信号；信号提供单元，其根据预定的控制信号将多个光电转换元件中的每一个的电信号提供给连接节点；检测单元，检测提供给连接节点的电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；以及记录检测信号的记录单元。这带来的效果是，检测来自多个光电转换元件的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果被记录。

23、此外，本技术的第四方面是一种固态成像元件，设置有：产生第一电信号的第一光电转换元件；产生第二电信号的第二光电转换元件；检测单元，检测第一电信号的变化量和第二电信号的变化量中的至少任意一个是否超过预定阈值，以输出表示检测结果的检测信号；以及连接节点，其连接到第一光电转换元件、第二光电转换元件和检测单元。这带来的效果是，来自多个光电转换元件的任意一个的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果被输出。

24、此外，在第四方面，还可设置有：第一晶体管，其根据第一控制信号将第一电信号提供给连接节点；以及第二晶体管，根据第二控制信号，将第二电信号提供给连接节点，其中，检测单元可检测提供给连接节点的第一或第二电信号的变化量是否超过预定阈值。这带来的效果是，检测由信号提供单元提供给连接节点的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果被输出。

25、此外，在第四方面，还可设置有：像素信号生成单元，其根据第一光电转换元件产生的第三电信号产生第一像素信号，并根据第二光电转换元件产生的第四电信号产生第二像素信号；第三晶体管，连接到第一光电转换元件和像素信号生成单元；以及第四晶体管，其连接到第二光电转换元件和像素信号生成单元，其中，在第一电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第三晶体管可将第三电信号提供给像素信号生成单元，并且在第二电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第四晶体管可将第四电信号提供给像素信号生成单元。这带来在变化量超过阈值的情况下顺序产生像素信号的效果。

26、此外，在第四方面，像素信号生成单元可包括：第一像素信号生成单元，其根据第一光电转换元件产生的第三电信号产生第一像素信号；以及第二像素信号生成单元，根据第二光电转换元件产生的第四电信号产生第二像素信号，其中在第一电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第三晶体管可将第三电信号提供给第一像素信号生成单元，并且在第二电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第四晶体管可将第四电信号提供给第二像素信号生成单元。这带来在变化量超过阈值的情况下顺序产生像素信号的效果。

27、此外，在第四方面，还可设置有：第三光电转换元件，其产生第五电信号和第六电信号；第五晶体管，其根据第三控制信号将第五光电转换元件的电信号提供给连接节点；以及第二像素信号生成单元，根据第六电信号产生第三像素信号，其中，在第五电信号的变化量超过预定阈值的情况下，第六晶体管可将第六电信号提供给第二像素信号生成单元。这带来多个像素信号生成单元顺序产生像素信号的效果。

28、此外，在第四方面，像素信号生成单元还可设置有：复位晶体管，其初始化浮置扩散层；放大晶体管，其放大浮置扩散层的电压信号；以及选择晶体管，根据选择信号输出放大后的信号作为第一像素信号或第二像素信号，并且检测单元可设置有：多个n型晶体管，其将光电流转换为光电流的对数的电压信号；以及p型晶体管，其向多个n型晶体管提供恒定电流。这带来在变化量超过阈值的情况下顺序产生像素信号的效果。

29、此外，在第四方面，第一电信号可包括第一光电流，并且第二电信号可包括第二光电流，还可提供：连接节点，其连接到第一光电转换元件、第二光电转换元件和检测单元；第一电流/电压转换单元，将第一光电流或第二光电流中的至少一个转换为光电流的对数的电压信号；校正电压信号以输出的缓冲器；在缓冲器和连接节点之间插入的电容器；以及信号处理单元，其根据预定的控制信号通过电流/电压转换单元、缓冲器和电容器将第一电信号或第二电信号中的至少一个提供给连接节点，其中，第一光电转换元件可产生第一光电流，并且第二光电转换元件可产生第二光电流。这带来将光电流的对数的电压信号提供给连接节点的效果。

30、此外，在第四方面，还可设置有：连接到第一电流/电压转换单元和第二电流/电压转换单元的模拟/数字转换器，其中，第一电流/电压转换单元还可生成与第一光电流相对应的电压信号作为第一像素信号，并将第一像素信号输出至模拟/数字转换器，并且第二电流/电压转换单元还可生成与第二光电流相对应的电压信号作为第二像素信号，并且将第二像素信号输出到模拟/数字转换器。这带来预定数量的像素的像素信号被顺序地转换为数字信号的效果。

31、此外，在第四方面，还可设置有：第一模拟/数字转换器，将第一像素信号转换为第一数字信号；以及第二模拟/数字转换器，将第二像素信号转换为第二数字信号，其中，第一电流/电压转换单元还可生成与第一光电流相对应的电压信号作为第一像素信号，并将第一像素信号输出至第一模拟/数字转换器，并且第二电流/电压转换单元还可生成与第二光电流相对应的电压信号作为第二像素信号，并且将第二像素信号输出到第二模拟/数字转换器。这带来预定数量的像素的像素信号被顺序地转换为数字信号的效果。

32、此外，本技术的第五方面是一种固态成像元件及其控制方法，固态成像元件设置有：第一光电转换元件，其光电转换入射光以产生第一电信号和第二电信号；第一信号提供单元，其根据第一控制信号将第一电信号提供给连接节点；第二信号提供单元，其根据第二控制信号将第二电信号提供给第一浮置扩散层；检测单元，检测提供给连接节点的第一电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；以及第一像素信号生成单元，产生与提供给第一浮置扩散层的第二电信号相对应的第一像素信号。这带来的效果是，检测提供给连接节点的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果被输出。

33、此外，在第五方面，还可设置有：第二光电转换元件，其光电转换入射光以产生第三电信号；第三晶体管，其根据第三控制信号提供给第二浮置扩散层；以及第二像素信号生成单元，产生与提供给第二浮置扩散层的第三电信号相对应的电压信号作为第二像素信号。这带来在变化量超过阈值的情况下顺序产生像素信号的效果。

34、此外，本技术的第六方面是一种成像装置，设置有：第一光电转换元件，其光电转换入射光以产生第一电信号；第二光电转换元件，其光电转换入射光以产生第二电信号；第一信号提供单元，其根据第一控制信号将第一电信号提供给连接节点；第二信号提供单元，其根据第二控制信号将第二电信号提供给连接节点；检测单元，检测提供给连接节点的电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；以及记录检测信号的记录单元。这带来的效果是，检测来自多个光电转换元件的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果被记录。

35、此外，本技术的第七方面是一种固态成像元件，设置有：第一光电转换元件，其光电转换入射光以产生第一电信号和第二电信号；第二光电转换元件，其光电转换入射光以产生第三电信号和第四电信号；第一检测单元，检测第一电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；第二检测单元，检测第三电信号的变化量是否超过预定阈值，并输出指示检测结果的检测信号；第一晶体管，其根据第一控制信号将第一电信号提供给第一检测单元；第二晶体管，其根据第二控制信号将第三电信号提供给第二检测单元；像素信号生成单元，产生与第二像素信号或第四像素信号中的任意一个相对应的像素信号；第三晶体管，其根据第三控制信号将第二电信号提供给像素信号生成单元；以及第四晶体管，其根据第四控制信号将第四电信号提供给像素信号生成单元。这带来的效果是，生成了检测来自多个光电转换元件的电信号的变化量是否超过阈值的检测结果，并且生成了像素信号。

36、发明的效果

37、根据本技术，在检测到地址事件的固态成像元件中，可获得减小电路规模的优异效果。注意，效果不一定限于本文描述的效果，并且可以是本公开中描述的效果。