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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022186480
(43)【公開日】2022-12-15
(54)【発明の名称】撮像装置、電子機器、および撮像方法
(51)【国際特許分類】
H04N 5/3745 20110101AFI20221208BHJP
H04N 5/351 20110101ALI20221208BHJP
H04N 5/355 20110101ALI20221208BHJP
【ＦＩ】
H04N5/3745
H04N5/351
H04N5/355 900
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021094735
(22)【出願日】2021-06-04
(71)【出願人】
【識別番号】316005926
【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(72)【発明者】
【氏名】大谷 武裕
(72)【発明者】
【氏名】小澤 祐喜
(72)【発明者】
【氏名】松木 武
(72)【発明者】
【氏名】北野 伸
【テーマコード（参考）】
5C024
【Ｆターム（参考）】
5C024CX03
5C024GX03
5C024GX16
5C024GX18
5C024GY39
5C024GY41
5C024HX13
5C024HX29
5C024HX48
5C024HX50
(57)【要約】
【課題】輝度変化の誤検出を低減することが可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】本開示の一実施形態に係る撮像装置は、入射光を光電変換した光電流を生成する光電変換素子と、光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、光電流をモニタリングするしきい値モニタリング回路と、しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に基づいて容量値が変化する可変容量素子を含む複数の容量素子と、複数の容量素子の容量比に基づいて電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較結果に基づいて、入射光の輝度変化を検出するイベント検出回路と、を備える。
【選択図】図７
【解決手段】本開示の一実施形態に係る撮像装置は、入射光を光電変換した光電流を生成する光電変換素子と、光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、光電流をモニタリングするしきい値モニタリング回路と、しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に基づいて容量値が変化する可変容量素子を含む複数の容量素子と、複数の容量素子の容量比に基づいて電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較結果に基づいて、入射光の輝度変化を検出するイベント検出回路と、を備える。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入射光を光電変換した光電流を生成する光電変換素子と、
前記光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
前記光電流をモニタリングするしきい値モニタリング回路と、
前記しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に基づいて容量値が変化する可変容量素子を含む複数の容量素子と、
前記複数の容量素子の容量比に基づいて前記電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較結果に基づいて、前記入射光の輝度変化を検出するイベント検出回路と、
を備える、撮像装置。
前記光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
前記光電流をモニタリングするしきい値モニタリング回路と、
前記しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に基づいて容量値が変化する可変容量素子を含む複数の容量素子と、
前記複数の容量素子の容量比に基づいて前記電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較結果に基づいて、前記入射光の輝度変化を検出するイベント検出回路と、
を備える、撮像装置。
【請求項2】
前記しきい値モニタリング回路は、
しきい値電流を設定する電流源と、
前記光電流を複製する第１カレントミラー回路と、
前記しきい値電流を複製する第２カレントミラー回路と、
を有する、請求項１に記載の撮像装置。
しきい値電流を設定する電流源と、
前記光電流を複製する第１カレントミラー回路と、
前記しきい値電流を複製する第２カレントミラー回路と、
を有する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項3】
前記複数の容量素子が、前記可変容量素子である第１容量素子と、容量値が前記第１容量素子よりも小さい第２容量素子と、を有し、
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第１容量素子の第１容量値が減少し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記第１容量値が増加する、請求項２に記載の撮像装置。
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第１容量素子の第１容量値が減少し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記第１容量値が増加する、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記複数の容量素子が、容量値が前記第２容量素子よりも大きい第１容量素子と、前記可変容量素子である第２容量素子と、を有し、
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第２容量素子の第２容量値が増加し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記第２容量値が減少する、請求項２に記載の撮像装置。
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第２容量素子の第２容量値が増加し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記第２容量値が減少する、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項5】
前記複数の容量素子が、前記可変容量素子である前記第１容量素子および前記第２容量素子を有し、
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第１容量素子と前記第２容量素子の容量比が小さくなるように、前記第１容量素子の第１容量値および前記第２容量素子の第２容量値が変化し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記容量比が大きくなるように、前記第１容量値および前記第２容量値が変化する、請求項２に記載の撮像装置。
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第１容量素子と前記第２容量素子の容量比が小さくなるように、前記第１容量素子の第１容量値および前記第２容量素子の第２容量値が変化し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記容量比が大きくなるように、前記第１容量値および前記第２容量値が変化する、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項6】
前記イベント検出回路が、前記光電流と前記しきい値電流との比較結果に応じて前記しきい値電圧を切り替える切替回路を有する、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記光電変換素子、前記電流電圧変換回路、前記複数の容量素子、および前記イベント検出回路が、画素内に配置され、
前記しきい値モニタリング回路のうち、前記第１カレントミラー回路および前記第２カレントミラー回路の一部が前記画素内に設けられ、前記電流源および前記第２カレントミラー回路の残りの部分が前記画素の外に配置されている、請求項２に記載の撮像装置。
前記しきい値モニタリング回路のうち、前記第１カレントミラー回路および前記第２カレントミラー回路の一部が前記画素内に設けられ、前記電流源および前記第２カレントミラー回路の残りの部分が前記画素の外に配置されている、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項8】
前記しきい値モニタリング回路全体が、前記光電変換素子、前記電流電圧変換回路、前記複数の容量素子、および前記イベント検出回路と同じ第１基板に配置されている、請求項７に記載の撮像装置。
【請求項9】
前記第２カレントミラー回路の一部が、前記光電変換素子、前記電流電圧変換回路、前記複数の容量素子、および前記イベント検出回路と同じ第１基板に配置され、
前記電流源および前記第２カレントミラー回路の残りの部分が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されている、請求項７に記載の撮像装置。
前記電流源および前記第２カレントミラー回路の残りの部分が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されている、請求項７に記載の撮像装置。
【請求項10】
前記光電変換素子および前記電流電圧変換回路の一部が第１基板に配置され、
前記電流電圧変換回路の残りの部分、前記複数の容量素子、前記イベント検出回路および前記しきい値モニタリング回路が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されている、請求項７に記載の撮像装置。
前記電流電圧変換回路の残りの部分、前記複数の容量素子、前記イベント検出回路および前記しきい値モニタリング回路が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されている、請求項７に記載の撮像装置。
【請求項11】
前記光電変換素子が、第１基板に配置され、
前記電流電圧変換回路、前記複数の素子、前記イベント検出回路、および前記しきい値モニタリング回路が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されている、請求項７に記載の撮像装置。
前記電流電圧変換回路、前記複数の素子、前記イベント検出回路、および前記しきい値モニタリング回路が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されている、請求項７に記載の撮像装置。
【請求項12】
前記第１カレントミラー回路は、第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと並列に接続されている複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記第２カレントミラー回路は、前記複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタにそれぞれ直列に接続されている複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記電流源に直列に接続されている第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタは、ゲートのチャネル幅およびチャネル長の比率が互いに異なっている、請求項２に記載の撮像装置。
前記第２カレントミラー回路は、前記複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタにそれぞれ直列に接続されている複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記電流源に直列に接続されている第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタは、ゲートのチャネル幅およびチャネル長の比率が互いに異なっている、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項13】
前記第１カレントミラー回路は、第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと並列に接続されている複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記第２カレントミラー回路は、前記複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタにそれぞれ直列に接続されている複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記しきい値電流がそれぞれ異なる複数の前記電流源にそれぞれ直列に接続されている複数の第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有する、請求項２に記載の撮像装置。
前記第２カレントミラー回路は、前記複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタにそれぞれ直列に接続されている複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記しきい値電流がそれぞれ異なる複数の前記電流源にそれぞれ直列に接続されている複数の第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有する、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項14】
前記可変容量素子が、互いに並列に接続されている複数の容量素子と、前記複数の容量素子のうちの一つの容量素子を除く他の容量素子に直列に接続されている少なくとも１つ以上のスイッチ素子と、を有し、
前記スイッチ素子は、前記しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に応じてオンおよびオフする、請求項１に記載の撮像装置。
前記スイッチ素子は、前記しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に応じてオンおよびオフする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項15】
前記スイッチ素子は、第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタに並列に接続されている第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタのゲートと、前記第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタのゲートとの間に接続されたインバータ素子と、を有する、請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項16】
複数の画素が行列状に配列されている画素アレイ部をさらに備え、
前記しきい値モニタリング回路が、前記画素アレイ部の全画素に設けられている、請求項１に記載の撮像装置。
前記しきい値モニタリング回路が、前記画素アレイ部の全画素に設けられている、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項17】
前記しきい値モニタリング回路が、複数の画素から成る画素群のうちの特定の画素に設けられている、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項18】
入射光を光電変換した光電流を生成する光電変換素子と、前記光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、前記光電流をモニタリングするしきい値モニタリング回路と、前記しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に基づいて容量値が変化する可変容量素子を含む複数の容量素子と、前記複数の容量素子の容量比に基づいて前記電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較結果に基づいて、前記入射光の輝度変化を検出するイベント検出回路と、を有する撮像装置を備える、電子機器。
【請求項19】
入射光を光電変換した光電流を生成し、
前記光電流を電圧信号に変換し、
前記光電流をモニタリングし、
前記光電流のモニタリング結果に基づいて、可変容量素子の容量値を設定し、
前記可変容量素子を含む複数の容量素子の容量比に基づいて前記電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較し、
前記増幅電圧と前記しきい値電圧との結果に基づいて、前記入射光の輝度変化を検出する、撮像方法。
前記光電流を電圧信号に変換し、
前記光電流をモニタリングし、
前記光電流のモニタリング結果に基づいて、可変容量素子の容量値を設定し、
前記可変容量素子を含む複数の容量素子の容量比に基づいて前記電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較し、
前記増幅電圧と前記しきい値電圧との結果に基づいて、前記入射光の輝度変化を検出する、撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、撮像装置、電子機器、および撮像方法に関する。
【背景技術】
【0002】
イベントドリブン方式の撮像装置の一つとして、ＥＶＳ(Event-based Vision Sensor)と呼ばれる非同期型の撮像装置が知られている。非同期型の撮像装置では、シーンの中で何らかのイベント（例えば、動き）が発生したときだけ、当該イベントによって生じる輝度レベルの変化した部分のデータが取得される。従って、非同期型の撮像装置は、固定フレームレートで不必要に画像の全てのデータを取得する一般的な同期型の撮像装置よりも高速に画像データを取得することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表２０１８－１４８５５３号公報
【特許文献2】特表２００８－５２３６９５号公報
【特許文献3】特表２０１５－５０１９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のような非同期型の撮像装置では、入射光の輝度変化（イベント）は、入射光の光電変換によって生成された電圧信号（画素信号）の電圧値に基づいて検出される。しかし、例えば入射光の輝度が低い撮像環境下では、電圧信号のノイズレベルが高くなる。そのため、電圧信号の電圧値が、本来輝度変化を検出しないレベルであるにも関わらず、誤検出が発生する場合がある。
【0005】
本開示は、輝度変化の誤検出を低減することが可能な撮像装置、電子機器、および光検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一実施形態に係る撮像装置は、入射光を光電変換した光電流を生成する光電変換素子と、光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、光電流をモニタリングするしきい値モニタリング回路と、しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に基づいて容量値が変化する可変容量素子を含む複数の容量素子と、複数の容量素子の容量比に基づいて電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較結果に基づいて、入射光の輝度変化を検出するイベント検出回路と、を備える。
【0007】
前記しきい値モニタリング回路は、
しきい値電流を設定する電流源と、
前記光電流を複製する第１カレントミラー回路と、
前記しきい値電流を複製する第２カレントミラー回路と、
を有していてもよい。
しきい値電流を設定する電流源と、
前記光電流を複製する第１カレントミラー回路と、
前記しきい値電流を複製する第２カレントミラー回路と、
を有していてもよい。
【0008】
前記複数の容量素子が、前記可変容量素子である第１容量素子と、容量値が前記第１容量素子よりも小さい第２容量素子と、を有し、
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第１容量素子の第１容量値が減少し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記第１容量値が増加してもよい。
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第１容量素子の第１容量値が減少し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記第１容量値が増加してもよい。
【0009】
前記複数の容量素子が、容量値が前記第２容量素子よりも大きい第１容量素子と、前記可変容量素子である第２容量素子と、を有し、
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第２容量素子の第２容量値が増加し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記第２容量値が減少してもよい。
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第２容量素子の第２容量値が増加し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記第２容量値が減少してもよい。
【0010】
前記複数の容量素子が、前記可変容量素子である前記第１容量素子および前記第２容量素子を有し、
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第１容量素子と前記第２容量素子の容量比が小さくなるように、前記第１容量素子の第１容量値および前記第２容量素子の第２容量値が変化し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記容量比が大きくなるように、前記第１容量値および前記第２容量値が変化してもよい。
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第１容量素子と前記第２容量素子の容量比が小さくなるように、前記第１容量素子の第１容量値および前記第２容量素子の第２容量値が変化し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記容量比が大きくなるように、前記第１容量値および前記第２容量値が変化してもよい。
【0011】
前記イベント検出回路が、前記光電流と前記しきい値電流との比較結果に応じて前記しきい値電圧を切り替える切替回路を有していてもよい。
【0012】
前記光電変換素子、前記電流電圧変換回路、前記複数の容量素子、および前記イベント検出回路が、画素内に配置され、
前記しきい値モニタリング回路のうち、前記第１カレントミラー回路および前記第２カレントミラー回路の一部が前記画素内に設けられ、前記電流源および前記第２カレントミラー回路の残りの部分が前記画素の外に配置されていてもよい。
前記しきい値モニタリング回路のうち、前記第１カレントミラー回路および前記第２カレントミラー回路の一部が前記画素内に設けられ、前記電流源および前記第２カレントミラー回路の残りの部分が前記画素の外に配置されていてもよい。
【0013】
前記しきい値モニタリング回路全体が、前記光電変換素子、前記電流電圧変換回路、前記複数の容量素子、および前記イベント検出回路と同じ第１基板に配置されていてもよい。
【0014】
前記第２カレントミラー回路の一部が、前記光電変換素子、前記電流電圧変換回路、前記複数の容量素子、および前記イベント検出回路と同じ第１基板に配置され、
前記電流源および前記第２カレントミラー回路の残りの部分が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されていてもよい。
前記電流源および前記第２カレントミラー回路の残りの部分が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されていてもよい。
【0015】
前記光電変換素子および前記電流電圧変換回路の一部が第１基板に配置され、
前記電流電圧変換回路の残りの部分、前記複数の容量素子、前記イベント検出回路および前記しきい値モニタリング回路が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されていてもよい。
前記電流電圧変換回路の残りの部分、前記複数の容量素子、前記イベント検出回路および前記しきい値モニタリング回路が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されていてもよい。
【0016】
前記光電変換素子が、第１基板に配置され、
前記電流電圧変換回路、前記複数の素子、前記イベント検出回路、および前記しきい値モニタリング回路が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されていてもよい。
前記電流電圧変換回路、前記複数の素子、前記イベント検出回路、および前記しきい値モニタリング回路が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されていてもよい。
【0017】
前記第１カレントミラー回路は、第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと並列に接続されている複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記第２カレントミラー回路は、前記複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタにそれぞれ直列に接続されている複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記電流源に直列に接続されている第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタは、ゲートのチャネル幅およびチャネル長の比率が互いに異なっていてもよい。
前記第２カレントミラー回路は、前記複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタにそれぞれ直列に接続されている複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記電流源に直列に接続されている第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタは、ゲートのチャネル幅およびチャネル長の比率が互いに異なっていてもよい。
【0018】
前記第１カレントミラー回路は、第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと並列に接続されている複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記第２カレントミラー回路は、前記複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタにそれぞれ直列に接続されている複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記しきい値電流がそれぞれ異なる複数の前記電流源にそれぞれ直列に接続されている複数の第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有していてもよい。
前記第２カレントミラー回路は、前記複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタにそれぞれ直列に接続されている複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記しきい値電流がそれぞれ異なる複数の前記電流源にそれぞれ直列に接続されている複数の第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有していてもよい。
【0019】
前記可変容量素子が、互いに並列に接続されている複数の容量素子と、前記複数の容量素子のうちの一つの容量素子を除く他の容量素子に直列に接続されている少なくとも１つ以上のスイッチ素子と、を有し、
前記スイッチ素子は、前記しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に応じてオンおよびオフしてもよい。
前記スイッチ素子は、前記しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に応じてオンおよびオフしてもよい。
【0020】
前記スイッチ素子は、第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタに並列に接続されている第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタのゲートと、前記第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタのゲートとの間に接続されたインバータ素子と、を有していてもよい。
【0021】
複数の画素が行列状に配列されている画素アレイ部をさらに備え、
前記しきい値モニタリング回路が、前記画素アレイ部の全画素に設けられていてもよい。
前記しきい値モニタリング回路が、前記画素アレイ部の全画素に設けられていてもよい。
【0022】
前記しきい値モニタリング回路が、複数の画素から成る画素群のうちの特定の画素に設けられていてもよい。
【0023】
本開示の一実施形態に係る電子機器は、入射光を光電変換した光電流を生成する光電変換素子と、光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、光電流をモニタリングするしきい値モニタリング回路と、しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に基づいて容量値が変化する可変容量素子を含む複数の容量素子と、複数の容量素子の容量比に基づいて電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較結果に基づいて、入射光の輝度変化を検出するイベント検出回路と、を有する撮像装置を備える。
【0024】
本開示の一実施形態に係る撮像方法は、
入射光を光電変換した光電流を生成し、
前記光電流を電圧信号に変換し、
前記光電流をモニタリングし、
前記光電流のモニタリング結果に基づいて、可変容量素子の容量値を設定し、
前記可変容量素子を含む複数の容量素子の容量比に基づいて前記電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較し、
前記増幅電圧と前記しきい値電圧との結果に基づいて、前記入射光の輝度変化を検出する。
入射光を光電変換した光電流を生成し、
前記光電流を電圧信号に変換し、
前記光電流をモニタリングし、
前記光電流のモニタリング結果に基づいて、可変容量素子の容量値を設定し、
前記可変容量素子を含む複数の容量素子の容量比に基づいて前記電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較し、
前記増幅電圧と前記しきい値電圧との結果に基づいて、前記入射光の輝度変化を検出する。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】第１実施形態に係る撮像装置が搭載される電子機器の一構成例を示すブロック図である。
【図2】撮像装置の一構成例を示すブロック図である。
【図3】画素アレイ部に配列された画素の一構成例を示すブロック図である。
【図4】受光部および画素信号生成部の回路構成の一例を示す回路図である。
【図5】撮像装置の別の構成例を示すブロック図である。
【図7】第１実施形態に係るアドレスイベント検出部の回路図である。
【図8】第１実施形態に係る第１容量素子の一構成例を示す図である。
【図9】スイッチ素子の一構成例を示す図である。
【図10】アドレスイベント検出部の処理動作を示すフローチャートである。
【図11】比較例に係るイベント検出部の電圧Ｖｏｕｔの波形図である。
【図12】第１実施形態に係るアドレスイベント検出部の電圧Ｖｏｕｔの波形図である。
【図13】第２実施形態に係る撮像装置のアドレスイベント検出部の回路図である。
【図14】第３実施形態に係る撮像装置のアドレスイベント検出部の回路図である。
【図15】第４実施形態に係る撮像装置のアドレスイベント検出部の回路図である。
【図16】第４実施形態に係るイベント検出回路の構成を示す回路図である。
【図17】第１切替回路および第２切替回路の一構成例を示す回路図である。
【図18】イベント検出回路のしきい値電圧の電圧レベルを示す図である。
【図19】第５実施形態に係る撮像装置のアドレスイベント検出部の要部の回路図である。
【図20】チップレイアウトの第１変形例を示す図である。
【図21】チップレイアウトの第２変形例を示す図である。
【図22】チップレイアウトの第３変形例を示す図である。
【図23】第６実施形態に係る撮像装置のアドレスイベント検出部の要部の回路図である。
【図24】第６実施形態に係る第１容量素子の一構成例を示す図である。
【図25】第７実施形態に係る撮像装置のアドレスイベント検出部の要部の回路図である。
【図26】しきい値モニタリング回路としきい値可変回路の配置形態を示す図である。
【図27】しきい値モニタリング回路としきい値可変回路の別の配置形態を示す図である。
【図28】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図29】車外情報検出部および撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、図面を参照して、撮像装置および撮像方法の実施形態について説明する。以下では、撮像装置の主要な構成部分を中心に説明するが、撮像装置には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在し得る。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外しない。
【0027】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る撮像装置が搭載される電子機器の一構成例を示すブロック図である。
図１は、第１実施形態に係る撮像装置が搭載される電子機器の一構成例を示すブロック図である。
【0028】
図１に示す電子機器１０は、撮像レンズ１１と、撮像装置２０と、記録部１２と、制御部１３と、を備える。この電子機器１０は、例えば、産業用ロボットに搭載されるカメラシステムや、車載カメラシステムなどに適用することができる。
【0029】
撮像レンズ１１は、被写体からの入射光を取り込んで撮像装置２０の撮像面上に結像する。撮像装置２０は、撮像レンズ１１によって取り込まれた入射光を画素単位で光電変換して撮像データを取得する。
【0030】
撮像装置２０は、撮像した画像データに対して、画像認識処理等の所定の信号処理を実行し、その処理結果と、後述するアドレスイベントの検出信号（以下、単に「検出信号」と記述する場合がある）とを示すデータを記録部１２に出力する。アドレスイベントの検出信号の生成方法については後述する。記録部１２は、信号線１４を介して撮像装置２０から供給されるデータを記憶する。制御部１３は、例えば、マイクロコンピュータによって構成され、撮像装置２０における撮像動作の制御を行う。
【0031】
図２は、撮像装置２０の一構成例を示すブロック図である。図２に示す撮像装置２０は、ＥＶＳ（Event-based Vision Sensor）と呼ばれる非同期型の撮像装置であり、画素アレイ部２１と、駆動部２２と、アービタ部（調停部）２３と、カラム処理部２４と、信号処理部２５とを備える。
【0032】
画素アレイ部２１には、複数の画素３０が行列状（アレイ状）に２次元配列されている。この行列状の画素配列に対して、画素列毎に、後述する垂直信号線ＶＳＬが配線される。
【0033】
各画素３０は、入射光を光電変換した光電流ＩＰＤに応じた電圧のアナログ信号を画素信号として生成する。また、各画素３０は、光電流ＩＰＤの変化量が所定のしきい値を超えたか否かにより、アドレスイベントの有無を検出する。そして、アドレスイベントが生じた際に画素３０は、リクエストをアービタ部２３に出力する。
【0034】
駆動部２２は、各画素３０を駆動して、各画素３０で生成された画素信号をカラム処理部２４に出力させる。
【0035】
アービタ部２３は、各画素３０からのリクエストを調停し、調停結果に基づく応答を画素３０に送信する。アービタ部２３からの応答を受け取った画素３０は、検出結果を示す検出信号（アドレスイベントの検出信号）を駆動部２２および信号処理部２５に供給する。画素３０からの検出信号の読出しについては、複数行読出しとすることも可能である。
【0036】
カラム処理部２４は、例えば、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を有し、画素アレイ部２１の画素列毎に、その列の画素３０から出力されるアナログの画素信号をデジタル信号に変換する。続いて、カラム処理部２４は、このデジタル信号を信号処理部２５に供給する。
【0037】
信号処理部２５は、カラム処理部２４から供給されるデジタル信号に対して、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）処理や画像認識処理などの所定の信号処理を実行する。続いて、信号処理部２５は、処理結果を示すデータと、アービタ部２３から供給される検出信号とを信号線１４を介して記録部１２（図１参照）に供給する。
【0038】
【0039】
受光部３１は、入射光を光電変換して光電流ＩＰＤを生成する。続いて、受光部３１は、駆動部２２（図２参照）の制御に基づいて、画素信号生成部３２およびアドレスイベント検出部３３のいずれかに、光電流ＩＰＤを供給する。
【0040】
画素信号生成部３２は、受光部３１から供給される光電流ＩＰＤに応じた画素信号ＳＩＧを生成し、この画素信号ＳＩＧを、垂直信号線ＶＳＬを介してカラム処理部２４（図２参照）に供給する。
【0041】
アドレスイベント検出部３３は、各受光部３１からの光電流ＩＰＤの変化量が所定のしきい値を超えたか否かにより、アドレスイベントの有無を検出する。アドレスイベントは、例えば、光電流ＩＰＤの変化量が上限のしきい値を超えた旨を示すオンイベント、および、その変化量が下限のしきい値を下回った旨を示すオフイベントを有する。また、アドレスイベントの検出信号は、例えば、オンイベントの検出結果を示す１ビット、および、オフイベントの検出結果を示す１ビットを有する。なお、アドレスイベント検出部３３については、オンイベントのみを検出する構成とすることもできる。
【0042】
アドレスイベントが発生した際に、アドレスイベント検出部３３は、アドレスイベントの検出信号の送信を要求するリクエストをアービタ部２３（図２参照）に供給する。そして、アドレスイベント検出部３３は、リクエストに対する応答をアービタ部２３から受け取ると、アドレスイベントの検出信号を駆動部２２および信号処理部２５に供給する。
【0043】
図４は、受光部３１および画素信号生成部３２の回路構成の一例を示す回路図である。受光部３１は、光電変換素子３１１と、転送トランジスタ３１２と、ＯＦＧ（Over Flow Gate）トランジスタ３１３と、を有する。転送トランジスタ３１２およびＯＦＧトランジスタ３１３には、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタが用いられる。転送トランジスタ３１２およびＯＦＧトランジスタ３１３は、互いに直列に接続されている。
【0044】
光電変換素子３１１は、転送トランジスタ３１２とＯＦＧトランジスタ３１３との共通接続ノードＮ1とグランドとの間に接続されており、入射光を光電変換して入射光の光量に応じた電荷量の電荷を生成する。光電変換素子３１１は、例えばフォトダイオードで構成される。
【0045】
転送トランジスタ３１２のゲート電極には、駆動部２２（図２参照）から転送信号ＴＲＧが供給される。転送トランジスタ３１２は、転送信号ＴＲＧに応答して、光電変換素子３１１で光電変換された電荷を画素信号生成部３２に供給する。
【0046】
ＯＦＧトランジスタ３１３のゲート電極には、駆動部２２から制御信号ＯＦＧが供給される。ＯＦＧトランジスタ３１３は、制御信号ＯＦＧに応答して、光電変換素子３１１で生成された電気信号をアドレスイベント検出部３３に供給する。アドレスイベント検出部３３に供給される電気信号は、電荷から成る光電流ＩＰＤである。
【0047】
画素信号生成部３２は、リセットトランジスタ３２１、増幅トランジスタ３２２、選択トランジスタ３２３、および、浮遊拡散層３２４を有する。リセットトランジスタ３２１、増幅トランジスタ３２２、および、選択トランジスタ３２３には、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタが用いられる。
【0048】
画素信号生成部３２には、受光部３１から転送トランジスタ３１２によって、光電変換素子３１１で光電変換された電荷が供給される。受光部３１から供給される電荷は、浮遊拡散層３２４に蓄積される。浮遊拡散層３２４は、蓄積した電荷の量に応じた電圧値の電圧信号を生成する。すなわち、浮遊拡散層３２４は、電荷を電圧に変換する。
【0049】
リセットトランジスタ３２１は、電源電圧ＶDDの電源ラインと浮遊拡散層３２４との間に接続されている。リセットトランジスタ３２１のゲート電極には、駆動部２２からリセット信号ＲＳＴが供給される。リセットトランジスタ３２１は、リセット信号ＲＳＴに応答して、浮遊拡散層３２４の電荷量を初期化（リセット）する。
【0050】
増幅トランジスタ３２２は、電源電圧ＶDDの電源ラインと垂直信号線ＶＳＬとの間に、選択トランジスタ３２３と直列に接続されている。増幅トランジスタ３２２は、浮遊拡散層３２４で電荷電圧変換された電圧信号を増幅する。
【0051】
選択トランジスタ３２３のゲート電極には、駆動部２２から選択信号ＳＥＬが供給される。選択トランジスタ３２３は、選択信号ＳＥＬに応答して、増幅トランジスタ３２２によって増幅された電圧信号を画素信号ＳＩＧとして垂直信号線ＶＳＬを介してカラム処理部２４（図２参照）へ出力する。
【0052】
上記のように構成された撮像装置２０において、図１に示す制御部１３が、アドレスイベントの検出開始を駆動部２２へ指示すると、駆動部２２は、受光部３１のＯＦＧトランジスタ３１３に制御信号ＯＦＧを供給する。これにより、ＯＦＧトランジスタ３１３が駆動してアドレスイベント検出部３３に光電流ＩＰＤが供給される。
【0053】
その後、ある画素３０においてアドレスイベントが検出されると、駆動部２２は、その画素３０のＯＦＧトランジスタ３１３をオフ状態にしてアドレスイベント検出部３３への光電流ＩＰＤの供給を停止させる。次いで、駆動部２２は、転送トランジスタ３１２に転送信号ＴＲＧを供給することによって当該転送トランジスタ３１２を駆動して、光電変換素子３１１で光電変換された電荷を浮遊拡散層３２４に転送させる。
【0054】
このようにして、撮像装置２０は、アドレスイベントが検出された画素３０の画素信号のみをカラム処理部２４に出力する。これにより、アドレスイベントの有無に関わらず、全画素の画素信号を出力する場合と比較して、撮像装置２０の消費電力や、画像処理の処理量を低減することができる。
【0055】
なお、上述した画素３０の構成は一例であって、この構成例に限定されるものではない。例えば、画素信号生成部３２を備えない画素構成とすることもできる。この画素構成の場合は、受光部３１において、ＯＦＧトランジスタ３１３を省略し、当該ＯＦＧトランジスタ３１３の機能を転送トランジスタ３１２に持たせるようにすればよい。
【0056】
図５は、撮像装置２０の別の構成例を示すブロック図である。図５に示す撮像装置２０は、スキャン方式の撮像装置であり、画素アレイ部２１と、駆動部２２と、信号処理部２５と、読出し領域選択部２７と、信号生成部２８と、を備える。
【0057】
画素アレイ部２１は、行列状に２次元配置された複数の画素３０を含む。各画素３０は、読出し領域選択部２７の選択信号に応答して出力信号を出力する。各画素３０については、画素内に量子化回路を持つ構成とすることもできる。各画素３０は、光の強度の変化量に対応する出力信号を出力する。
【0058】
駆動部２２は、各画素３０を駆動して、各画素３０で生成された画素信号を信号処理部２５に出力させる。なお、駆動部２２および信号処理部２５については、階調情報を取得するための回路部である。従って、イベント情報のみを取得する場合は、駆動部２２および信号処理部２５は無くてもよい。
【0059】
読出し領域選択部２７は、画素アレイ部２１に含まれる複数の画素３０のうちの一部を選択する。例えば、読出し領域選択部２７は、画素アレイ部２１に対応する２次元行列の構造に含まれる行のうちのいずれか１つもしくは複数の行を選択する。読出し領域選択部２７は、予め設定された周期に応じて１つもしくは複数の行を順次選択する。また、読出し領域選択部２７は、画素アレイ部２１の各画素３０からのリクエストに応じて選択領域を決定してもよい。
【0060】
信号生成部２８は、読出し領域選択部２７によって選択された画素の出力信号に基づいて、選択された画素のうちのイベントを検出した活性画素に対応するイベント信号を生成する。イベントは、光の強度が変化するイベントである。活性画素は、出力信号に対応する光の強度の変化量が予め設定されたしきい値を超える、又は、下回る画素である。例えば、信号生成部２８は、画素の出力信号を基準信号と比較し、基準信号よりも大きい又は小さい場合に出力信号を出力する活性画素を検出し、当該活性画素に対応するイベント信号を生成する。
【0061】
信号生成部２８については、例えば、信号生成部２８に入ってくる信号を調停するような列選択回路を含む構成とすることができる。また、信号生成部２８については、イベントを検出した活性画素の情報の出力のみならず、イベントを検出しない非活性画素の情報も出力する構成とすることができる。
【0062】
信号生成部２８からは、出力線１５を通して、イベントを検出した活性画素のアドレス情報およびタイムスタンプ情報（例えば、（Ｘ，Ｙ，Ｔ））が出力される。但し、信号生成部２８から出力されるデータについては、アドレス情報およびタイムスタンプ情報だけでなく、フレーム形式の情報（例えば、（０，０，１，０，・・・））であってもよい。
【0063】
図６は、図２または図５に示す撮像装置２０のチップ構造の概略を示す分解斜視図である。図６に示すように、撮像装置２０は、第１基板に相当する受光チップ２０１、および、第２基板に相当する検出チップ２０２の少なくとも２つのチップが積層された積層構造を有する。例えば、図４に示す画素３０のうち、光電変換素子３１１が受光チップ２０１上に配置され、光電変換素子３１１以外の素子の全てや、画素３０の他の回路部分の素子などが検出チップ２０２上に配置される。受光チップ２０１と検出チップ２０２とは、ビア（ＶＩＡ）、Ｃｕ－Ｃｕ接合、バンプなどの接続部を介して電気的に接続される。すなわち、受光チップ２０１と検出チップ２０２とは、ＣｏＣ（Chip on Chip）方式、ＣｏＷ（Chip on Wafer）方式、又はＷｏＷ（Wafer on Wafer）方式のいずれかで貼り合わされる。なお、本実施形態では、光電変換素子３１１を受光チップ２０１に配置し、光電変換素子３１１以外の素子や画素３０の他の回路部分の素子などを検出チップ２０２に配置するレイアウトに限られない。
【0064】
例えば、受光部３１の各素子を受光チップ２０１に配置し、受光部３１以外の素子や画素３０の他の回路部分の素子などを検出チップ２０２に配置してもよい。また、受光部３１の各素子、および、画素信号生成部３２のリセットトランジスタ３２１、浮遊拡散層３２４を受光チップ２０１に配置し、それ以外の素子を検出チップ２０２に配置してもよい。更には、アドレスイベント検出部３３を構成する素子の一部を、受光部３１の各素子などと共に受光チップ２０１に配置してもよい。
【0065】
図７は、第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３の回路図である。アドレスイベント検出部３３は、電流電圧変換回路３３１と、減算回路３３２と、イベント検出回路３３３と、しきい値モニタリング回路３３４と、を有する。以下、各回路の構成を説明する。
【0066】
電流電圧変換回路３３１は、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２と、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１３と、を有する。Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１１では、ソースは光電変換素子３１１のカソードに接続され、ドレインはしきい値モニタリング回路３３４のＰチャネル型トランジスタＱ１２１を介して電源電圧ノードＶＤＤに接続され、ゲートは、減算回路３３２の第１容量素子４１の一端に接続されている。Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１２と、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１３とは、電源電圧ノードＶＤＤと接地ノードの間にカスコード接続されている。Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１２のゲートは、光電変換素子３１１のカソードに接続されている。
【0067】
Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２はソースフォロワを構成している。また、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタおよびＰチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１３も、ソースフォロワを構成している。これらループ状に接続された２つのソースフォロワにより、光電変換素子３１１を流れる光電流ＩＰＤは、その対数の電圧信号に変換される。なお、この電圧信号を増幅する増幅回路（不図示）が、電流電圧変換回路３３１と減算回路３３２との間に設けられていてもよい。
【0068】
減算回路３３２は、オペアンプ４０と、第１容量素子４１と、第２容量素子４２と、スイッチ素子４３と、を有する。第１容量素子４１の一端は、電流電圧変換回路３３１の出力端子、すなわちＰチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１３のドレインとＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１２のドレインとの共通接続ノードに接続される。第１容量素子４１の他端は、オペアンプ４０の入力端子に接続されている。これにより、オペアンプ４０の入力端子には、電流電圧変換回路３３１から供給される電圧信号が、第１容量素子４１を介して入力される。本実施形態では、第１容量素子４１は、容量値Ｃ１が変化する可変容量素子である。ここで、図８を参照して、第１容量素子４１の構成を説明する。
【0069】
図８は、第１実施形態に係る第１容量素子４１の一構成例を示す図である。図８に示す第１容量素子４１は、容量素子４１ａと、容量素子４１ｂと、スイッチ素子４１０と、を有する。容量素子４１ａおよび容量素子４１ｂは並列に接続されている。スイッチ素子４１０は、容量素子４１ｂと直列に接続されている。
【0070】
スイッチ素子４１０は、しきい値モニタリング回路３３４のモニタリング結果を示すselect信号のレベルに応じてオンおよびオフする。select信号がハイレベルのときに、スイッチ素子４１０がオンする。そのため、第１容量素子４１の容量値Ｃ１は、容量素子４１ａの容量値Ｃ１_１と容量素子４１ｂの容量値Ｃ１_２との加算値になる。一方、select信号がローレベルのときに、スイッチ素子４１０がオフする。そのため、第１容量素子４１の容量値Ｃ１は、容量素子４１ａの容量値Ｃ１_１となる。すなわち、select信号がハイレベルに変化すると第１容量素子４１の容量値Ｃ１が増加し、select信号がローレベルに変化すると、第１容量素子４１の容量値Ｃ１が減少する。
【0071】
図９は、スイッチ素子４１０の一構成例を示す図である。図９に示すスイッチ素子４１０は、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ４１と、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ４２と、インバータ素子４１１と、を有する。Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ４１およびＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ４２は、互いに並列に接続されているＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）構成となっている。インバータ素子４１１は、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ４１のゲートとＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ４２のゲートとのに間に接続される。
【0072】
スイッチ素子４１０が、図９に示すようなＣＭＯＳ構成である場合、オン抵抗が低減され、信号波形の線形性が向上する。なお、スイッチ素子４１０は、ＣＭＯＳ構成に限定されず、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ４１またはＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ４２のいずれか一方のみで構成されてもよい。
【0073】
図７に戻って、第２容量素子４２は、第１容量素子４１に対して直列に接続されているとともに、オペアンプ４０に対して並列に接続されている。スイッチ素子４３は、第２容量素子４２の両端間に接続されている。スイッチ素子４３には、アービタ部２３（図２参照）からリセット信号が供給される。スイッチ素子４３は、リセット信号に応じて、第２容量素子４２の両端を接続する経路を開閉する。
【0074】
上記のように構成された減算回路３３２では、スイッチ素子４３がオンすると、第１容量素子４１の一端に光電圧Ｖｉｎ１が入力されたとき、第１容量素子４１の他端は仮想接地端子となる。この仮想接地端子の電位を、便宜上、ゼロとする。このとき、第１容量素子４１に蓄積されている電荷Ｑ１は、光電圧Ｖｉｎ１および第１容量素子４１の容量値Ｃ１を用いて次式（１）により表される。
Ｑ１＝Ｃ１×Ｖｉｎ１ （１）
Ｑ１＝Ｃ１×Ｖｉｎ１ （１）
【0075】
また、スイッチ素子４３がオンすると、第２容量素子４２の両端は短絡されるため、第２容量素子４２に蓄積される電荷はゼロとなる。その後、スイッチ素子４３がオフしたときの第１容量素子４１の一端の光電圧をＶｉｎ２と表すこととする。スイッチ素子４３がオフしたときの第１容量素子４１に蓄積される電荷Ｑ２は、次式（２）により表される。
Ｑ２＝Ｃ１×Ｖｉｎ２ （２）
Ｑ２＝Ｃ１×Ｖｉｎ２ （２）
【0076】
第２容量素子４２の容量値をＣ２と表すとともに、オペアンプ４０の出力電圧をＶｏｕｔと表すと、第２容量素子４２に蓄積される電荷Ｑ３は、次式（３）により表される。
Ｑ３＝－Ｃ２×Ｖｏｕｔ （３）
Ｑ３＝－Ｃ２×Ｖｏｕｔ （３）
【0077】
スイッチ素子４３がオフする前後で、第１容量素子４１の電荷量と第２容量素子４２の電荷量とを合わせた総電荷量は変化しないため、次の式（４）が成立する。
Ｑ１＝Ｑ２＋Ｑ３ （４）
式（４）に式（１）乃至式（３）を代入すると、次式（５）が得られる。
Ｖｏｕｔ＝－（Ｃ１／Ｃ２）×（Ｖｉｎ２－Ｖｉｎ１） （５）
Ｑ１＝Ｑ２＋Ｑ３ （４）
式（４）に式（１）乃至式（３）を代入すると、次式（５）が得られる。
Ｖｏｕｔ＝－（Ｃ１／Ｃ２）×（Ｖｉｎ２－Ｖｉｎ１） （５）
【0078】
式（５）によれば、減算回路３３２では、光電圧Ｖｉｎ１と光電圧Ｖｉｎ２との減算、即ち、光電圧Ｖｉｎ１と光電圧Ｖｉｎ２との差に対応する差信号の算出が行われる。また、式（５）によれば、電圧Ｖｏｕｔは、第１容量素子４１の第１容量値Ｃ１と第２容量素子４２の第２容量値Ｃ２との容量比Ｃ１／Ｃ２をゲインとして光電圧の差を増幅した増幅電圧となる。通常、減算回路３３２の減算のゲインを最大化することが望まれるため、第１容量素子４１の容量値Ｃ１は、第２容量素子４２の第２容量値Ｃ２よりも大きい
【0079】
イベント検出回路３３３は、第１コンパレータ５０および第２コンパレータ５１を有する。第１コンパレータ５０は、減算回路３３２の出力信号の電圧Ｖｏｕｔを、予め設定された下限しきい値電圧Ｖｏｎと比較する。続いて、第１コンパレータ５０は、電圧Ｖｏｕｔが下限しきい値電圧Ｖｏｎ以下であるか否かを示すイベント信号ｏｎを出力する。
【0080】
一方、第２コンパレータ５１は、上記電圧Ｖｏｕｔを、予め設定された上限しきい値電圧Ｖｏｆｆと比較する。続いて、第２コンパレータ５１は、電圧Ｖｏｕｔが上限しきい値電圧Ｖｏｆｆ以上であるか否かを示すイベント信号ｏｆｆを出力する。このようにして、イベント検出回路３３３は、電圧Ｖｏｕｔを下限しきい値電圧Ｖｏｎおよび上限しきい値電圧Ｖｏｆｆと比較した結果に基づいて、イベント（入射光の輝度変化）を検出する。
【0081】
しきい値モニタリング回路３３４は、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２１、Ｑ２２と、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２３、Ｑ２４と、電流源（基準電流源）６０と、を有する。
【0082】
Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２１、Ｑ２２は、第１カレントミラー回路を構成する。第１カレントミラー回路は、光電変換素子３１１を流れる光電流ＩＰＤを複製した電流をＰチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２２のソース－ドレイン間に流す。Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２２とＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２３は、電源電圧ノードＶＤＤと接地ノードとの間にカスコード接続されている。
【0083】
一方、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２３、Ｑ２４は、第２カレントミラー回路を構成する。また、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２４のドレインには、電流源６０が接続されている。第２カレントミラー回路は、電流源６０で設定されたしきい値電流Ｉｔｈを複製する。これにより、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２３のドレインからは、第１カレントミラー回路で複製された光電流ＩＰＤと第２カレントミラー回路で複製されたしきい値電流Ｉｔｈとの比較結果を示すselect信号が出力される。例えば、ＩＰＤ≦Ｉｔｈの場合には、select信号はローレベルになる。反対に、ＩＰＤ＞Ｉｔｈの場合には、select信号はハイレベルになる。
【0084】
電流源６０は、しきい値電流Ｉｔｈを設定する。本実施形態では、電流源６０は、任意のしきい値電流Ｉｔｈを設定可能な可変電流源である。また、電流源６０およびＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２４は、しきい値電流Ｉｔｈを制御する電流制御回路を構成する。
【0085】
以下、上記のように構成されたアドレスイベント検出部３３の処理動作を説明する。
【0086】
【0087】
まず、しきい値モニタリング回路３３４が、光電変換素子３１１を流れる光電流ＩＰＤをモニタリングする（ステップＳ１１）。次に、しきい値モニタリング回路３３４は、光電流ＩＰＤとしきい値電流Ｉthとを比較する（ステップＳ１２）。
【0088】
ＩＰＤ＞Ｉthであれば、select信号はハイレベルになるので、第１容量素子４１のスイッチ素子４１０がオンする（ステップＳ１３）。その結果、第１容量素子４１の容量値Ｃ１が増加するので、第１容量素子４１と第２容量素子４２との容量比（Ｃ１／Ｃ２）、換言すると電圧Ｖｏｕｔのゲインが大きくなる。
【0089】
一方、ＩＰＤ≦Ｉthであれば、select信号はローレベルになるので、第１容量素子４１のスイッチ素子４１０がオフする（ステップＳ１４）。その結果、第１容量素子４１の容量値Ｃ１が減少するので、上記容量比（電圧Ｖｏｕｔのゲイン）が小さくなる。
【0090】
ステップＳ１１～Ｓ１４の処理に並行して、イベント検出回路３３３は、光電流ＩＰＤが変化すると（ステップＳ１５）、光電流ＩＰＤに対応する電圧Ｖｏｕｔの電圧変化量を検出する（ステップＳ１６）。続いて、イベント検出回路３３３は、電圧Ｖｏｕｔを、下限しきい値電圧Ｖｏｎおよび上限しきい値電圧Ｖｏｆｆと比較する（ステップＳ１７）。
【0091】
電圧Ｖｏｕｔが、下限しきい値電圧Ｖｏｎ以下であるかまたは上限しきい値Ｖｏｆｆ以上である場合、イベント検出回路３３３は、イベント発生を示すイベント信号ｏｎまたはイベント信号ｏｆｆを出力する（ステップＳ１８）。一方、電圧Ｖｏｕｔが、下限しきい値電圧Ｖｏｎから上限しきい値Ｖｏｆｆまでの範囲内である場合、イベント検出回路３３３は、イベントなしを示すイベント信号ｏｎまたはイベント信号ｏｆｆを出力する（ステップＳ１９）。
【0092】
図１１は、比較例に係るイベント検出部の電圧Ｖｏｕｔの波形図である。また、図１２は、第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３の電圧Ｖｏｕｔの波形図である。比較例に係るイベント検出部では、第１容量素子４１の容量値Ｃ１および第２容量素子４２の第２容量値Ｃ２が両方固定されている。
【0093】
比較例に係るイベント検出部が、入射光の輝度が低い暗時の環境下で、イベントを検出すると、電圧Ｖｏｕｔのノイズが大きくなる。そのため、図１１に示すように、イベントを検出しないレベルの輝度変化にも関わらずイベントが誤検出されてしまう場合がある。
【0094】
一方、本実施形態によれば、第１容量素子４１の容量値Ｃ１は、入射光の輝度に対応する光電流ＩＰＤに応じて可変である。そのため、暗時の環境下の場合、容量値Ｃ１が減少する。これにより、電圧Ｖｏｕｔのゲイン（Ｃ１／Ｃ２）が小さくなるので、電圧Ｖｏｕｔも小さくなる。その結果、電圧Ｖｏｕｔを下限しきい値電圧Ｖｏｎおよび上限しきい値Ｖｏｆｆと比較する際にノイズの影響を受けにくくなるので、イベント検出の誤検出を回避することが可能となる。
【0095】
また、本実施形態では、入射光の輝度が高い明時の環境下の場合、容量値Ｃ１が増加する。これにより、電圧Ｖｏｕｔのゲインが大きくなるので、イベント検出レベルを向上させることが可能となる。
【0096】
さらに、本実施形態では、画素３０毎に、光電流ＩPDをモニタリングして第１容量素子４１の容量値Ｃ１を調整している。そのため、撮像環境に対して最適なイベント検出条件を画素単体でリアルタイムに設定することができる。
【0097】
（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態に係る撮像装置のイベント検出部の回路図である。上述した第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３（図７参照）と同様の構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図１３は、第２実施形態に係る撮像装置のイベント検出部の回路図である。上述した第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３（図７参照）と同様の構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0098】
本実施形態では、第１容量素子４１の容量値Ｃ１が固定であり、第２容量素子４２の第２容量値Ｃ２が可変である。第２容量値Ｃ２は、しきい値モニタリング回路３３４のselect信号のレベルに応じて変化する。
【0099】
具体的には、select信号がハイレベルの場合、第２容量値Ｃ２が減少する。この場合、電圧Ｖｏｕｔのゲイン（Ｃ１／Ｃ２）は、第１実施形態と同様に大きくなる。反対に、select信号がローレベルの場合には、第２容量値Ｃ２が増加する。この場合も、電圧Ｖｏｕｔのゲイン（Ｃ１／Ｃ２）は、第１実施形態と同様に小さくなる。
【0100】
以上説明した本実施形態によれば、第２容量素子４２が、select信号に応じて第２容量値Ｃ２が変化する可変容量素子である。そのため、暗時の環境下の場合、select信号によって第２容量値Ｃ２を増加させると、電圧Ｖｏｕｔのゲイン（Ｃ１／Ｃ２）が小さくなるので、電圧Ｖｏｕｔも小さくなる。その結果、第１実施形態と同様に、イベント検出の誤検出を回避することが可能となる。
【0101】
また、明時の環境下の場合には、第２容量値Ｃ２を減少させると、電圧Ｖｏｕｔのゲインが大きくなるので、イベント検出レベルを向上させることが可能となる。
【0102】
さらに、本実施形態では、画素３０毎に、光電流ＩPDをモニタリングして第２容量素子４２の第２容量値Ｃ２を調整している。そのため、撮像環境に対して最適なイベント検出条件を画素単体でリアルタイムに設定することができる。
【0103】
（第３実施形態）
図１４は、第３実施形態に係る撮像装置のイベント検出部の回路図である。上述した第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３（図７参照）と同様の構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図１４は、第３実施形態に係る撮像装置のイベント検出部の回路図である。上述した第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３（図７参照）と同様の構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0104】
本実施形態では、第１容量素子４１および第２容量素子４２の両方が可変容量素子である。第１容量素子４１の容量値Ｃ１および第２容量素子４２の第２容量値Ｃ２は、いずれもしきい値モニタリング回路３３４のselect信号のレベルに応じて変化する。
【0105】
具体的には、select信号がハイレベルの場合、電圧Ｖｏｕｔのゲイン（Ｃ１／Ｃ２）が大きくなるように、容量値Ｃ１および第２容量値Ｃ２は変化する。反対に、select信号がハイレベルの場合には、電圧Ｖｏｕｔのゲイン（Ｃ１／Ｃ２）が小さくなるように、容量値Ｃ１および第２容量値Ｃ２は変化する。
【0106】
以上説明した本実施形態によれば、第１容量素子４１および第２容量素子４２の両方が、可変容量素子である。そのため、暗時の環境下の場合、ローレベルのselect信号に応じて、例えば容量値Ｃ１を減少させて第２容量値Ｃ２を増加させると、電圧Ｖｏｕｔのゲインが小さくなるので、電圧Ｖｏｕｔも小さくなる。その結果、第１実施形態と同様に、イベント検出の誤検出を回避することが可能となる。
【0107】
また、明時の環境下の場合には、ハイレベルのselect信号に応じて、例えば容量値Ｃ１を増加させて第２容量値Ｃ２を減少させると、電圧Ｖｏｕｔのゲインが大きくなるので、イベント検出レベルを向上させることが可能となる。
【0108】
さらに、本実施形態では、画素３０毎に、光電流ＩPDをモニタリングして第１容量素子４１の容量値Ｃ１および第２容量素子４２の第２容量値Ｃ２を調整している。特に本実施形態では、２つの容量値が可変であるため、電圧Ｖｏｕｔのゲインの調整幅が大きくなる。そのため、撮像環境に対してより最適なイベント検出条件を画素単体でリアルタイムに設定することができる。
【0109】
（第４実施形態）
図１５は、第４実施形態に係る撮像装置のイベント検出部の回路図である。上述した第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３（図７参照）と同様の構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図１５は、第４実施形態に係る撮像装置のイベント検出部の回路図である。上述した第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３（図７参照）と同様の構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0110】
本実施形態では、第１容量素子４１および第２容量素子４２の両方が可変容量素子であるとともに、イベント検出回路３３３の下限しきい値電圧Ｖｏｎおよび上限しきい値Ｖｏｆｆが可変である。下限しきい値電圧Ｖｏｎおよび上限しきい値Ｖｏｆｆも、第１容量素子４１の容量値Ｃ１および第２容量素子４２の第２容量値Ｃ２と同様に、しきい値モニタリング回路３３４のselect信号のレベルに応じて変化する。
【0111】
図１６は、第４実施形態に係るイベント検出回路３３３の構成を示す回路図である。このイベント検出回路３３３は、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３１、Ｑ３２と、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３３、Ｑ３４、Ｑ３５、Ｑ３６と、第１切替回路（DEMUX）３３３ａと、第２切替回路（DEMUX）３３３ｂと、を有する。
【0112】
Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３１、Ｑ３２のゲートは、減算回路３３２のオペアンプ４０の出力端子に接続されており、その電圧はＶｏｕｔである。Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３１と、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３３、Ｑ３５とは、第１切替回路３３３ａを介して電源電圧ノードＶＤＤと接地ノードとの間にカスコード接続されている。Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３３、Ｑ３５は、互いに並列に接続されている。
【0113】
Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３２と、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３４、Ｑ３６とは、第２切替回路３３３ｂを介して電源電圧ノードＶＤＤと接地ノードとの間にカスコード接続されている。Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３４、Ｑ３６は、互いに並列に接続されている。
【0114】
Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３１のドレインは、イベント信号ｏｎを出力するｏｎ出力ノードに接続されている。Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３２のドレインは、イベント信号ｏｆｆを出力するｏｆｆ出力ノードに接続されている。
【0115】
Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３３のゲートには、電圧Ｖoh,wが入力される。Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３４のゲートには、電圧Ｖol,wが入力される。Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３５のゲートには、電圧Ｖoh,nが入力される。Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３６のゲートには、電圧Ｖol,nが入力される。電圧Ｖoh,w、Ｖol,w、Ｖoh,n、Ｖol,nは固定の電圧であり、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３３、Ｑ３４、Ｑ３５、Ｑ３６は、電流源として機能する。
【0116】
第１切替回路３３３ａは、しきい値モニタリング回路３３４のselect信号がハイレベルの場合には、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３１の出力電流経路にＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３３を接続する。反対に、select信号がローレベルの場合には、第１切替回路３３３ａは、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３１の出力電流経路にＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３５を接続する。
【0117】
第２切替回路３３３ｂは、しきい値モニタリング回路３３４のselect信号がハイレベルの場合には、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３２の出力電流経路にＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３４を接続する。反対に、select信号がローレベルの場合には、第２切替回路３３３ｂは、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３１の出力電流経路にＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３６を接続する。
【0118】
図１７は、第１切替回路３３３ａおよび第２切替回路３３３ｂの一構成例を示す回路図である。第１切替回路３３３ａと第２切替回路３３３ｂの回路構成は同じであるため、第１切替回路３３３ａを例に取って説明する。
【0119】
図１７に示す第１切替回路３３３ａは、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３０１、Ｑ３０２、Ｑ３０３と、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３０４と、を有する。Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３０１は、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３１のドレインと、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３３のドレインとの間に接続されている。Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３０２は、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３１のドレインと、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３５のドレインとの間に接続されている。Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３０３およびＰチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３０４は、電源電圧ノードＶＤＤと接地ノードの間にカスコード接続され、インバータ回路３３０を構成する。
【0120】
Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３０１のゲートには、select信号が入力される。select信号は、インバータ回路３３０で反転された後、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ３０２のゲートに入力される。
【0121】
図１８は、イベント検出回路３３３のしきい値電圧Ｖoh,w、Ｖol,w、Ｖoh,n、Ｖol,nの電圧レベルを示す図である。図１８に示すように、光電変換素子３１１を流れる光電流ＩＰＤがしきい値電流Ｉｔｈを超える場合に選択されるしきい値電圧Ｖoh,w、Ｖol,wの電圧幅（しきい値幅）は、光電流ＩＰＤがしきい値電流Ｉｔｈ以内の場合に選択されるしきい値電圧Ｖoh,n、Ｖol,nの電圧幅（しきい値幅）よりも大きい。暗時のしきい値幅を明時のしきい値幅よりも狭めることで、暗時のイベント検出を高速に行えるようになる。
【0122】
本実施形態では、ＩＰＤ＞Ｉｔｈであれば、select信号がハイレベルとなる。このとき、第１切替回路３３３ａおよび第２切替回路３３３ｂは、明時用のしきい値電圧Ｖoh,w、Ｖol,wを選択する。一方、ＩＰＤ≦Ｉｔｈであれば、select信号がローレベルとなる。このとき、第１切替回路３３３ａおよび第２切替回路３３３ｂは、暗時用のしきい値電圧Ｖoh,n、Ｖol,nを選択する。
【0123】
以上説明した本実施形態によれば、光電変換素子３１１を流れる光電流ＩＰＤに応じて、第１容量素子４１の容量値Ｃ１および第２容量素子４２の第２容量値Ｃ２だけでなく、イベント検出回路３３３内の第１コンパレータ５０および第２コンパレータ５１のしきい値電圧も変化する。そのため、暗時の環境下におけるイベント検出の誤検出を回避するとともに、イベント検出を高速に行うことが可能となる。なお、本実施形態では、第１容量素子４１および第２容量素子４２の両方が可変容量素子であるが、いずれか一方が可変容量素子であってもよい。
【0124】
（第５実施形態）
図１９は、第５実施形態に係る撮像装置のイベント検出部の要部の回路図である。上述した第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３（図７参照）と同様の構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図１９は、第５実施形態に係る撮像装置のイベント検出部の要部の回路図である。上述した第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３（図７参照）と同様の構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0125】
上述した第１実施形態～第４実施形態では、しきい値モニタリング回路３３４の全素子が、光電変換素子３１１、電流電圧変換回路３３１、減算回路３３２、およびイベント検出回路３３３とともに１つの画素３０内に設けられている。一方、本実施形態では、しきい値モニタリング回路３３４のうち、電流制御回路を構成する電流源６０およびＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２４が、画素３０の外に配置される。そのため、電流源６０で設定されたしきい値電流Ｉｔｈが、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２４と共に第２カレントミラー回路を構成する複数のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２３によって、各画素３０に分配される。
【0126】
各画素３０のしきい値モニタリング回路３３４では、しきい値電流Ｉｔｈは、上述した他の実施形態と同様に光電流ＩＰＤと比較され、比較結果を示すselect信号が、第１容量素子４１、第２容量素子４２、およびイベント検出回路３３３の少なくとも一つに入力される。select信号が第１容量素子４１または第２容量素子４２に入力される場合には、各容量素子の容量値が、select信号のレベルに応じて変化する。select信号がイベント検出回路３３３に入力される場合には、第１コンパレータ５０の下限しきい値電圧Ｖｏｎおよび第２コンパレータ５１の上限しきい値電圧Ｖｏｆｆが、select信号のレベルに応じて変化する。
【0127】
また、本実施形態では、しきい値モニタリング回路３３４の一部（電流源６０およびＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２４）が、画素３０の外に配置されるが、しきい値モニタリング回路３３４全体は、光電変換素子３１１、電流電圧変換回路３３１、減算回路３３２、およびイベント検出回路３３３と同じ受光チップ２０１（図６参照）に配置されている。そのため、例えば検出チップ２０２の容量比に対する設計の柔軟性が向上する。なお、チップレイアウトは、図１９に示す例に限定されない。
【0128】
図２０は、チップレイアウトの第１変形例を示す図である。本変形例では、しきい値モニタリング回路３３４のうち、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２１、Ｑ２２、およびＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２３が、受光チップ２０１に配置されている。また、電流源６０およびＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２４が、検出チップ２０２に配置されている。すなわち、しきい値モニタリング回路３３４が、受光チップ２０１および検出チップ２０２に分散して配置されている。
【0129】
図２０に示すチップレイアウトによれば、受光チップ２０１における電流源６０およびＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２４の配置エリアがスペースとして空く。そのため、光電変換素子３１１の受光面積を広げることが可能となる。
【0130】
図２１は、チップレイアウトの第２変形例を示す図である。本変形例では、電流電圧変換回路３３１のうち、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２が、光電変換素子３１１と同じ受光チップ２０１に配置されている。また、電流電圧変換回路３３１のＰチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１３が、しきい値モニタリング回路３３４と同じ検出チップ２０２に配置される。
【0131】
図２１に示すチップレイアウトによれば、受光チップ２０１のスペースが、第１変形例に比べて大きくなるため、光電変換素子３１１の受光面積をさらに広げることが可能となる。加えて、受光チップ２０１には、導電型が同じＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ１１、Ｑ１２のみが配置されるため、トランジスタのゲート－ソース間のしきい値電圧等の電気的特性に関する設計が容易になる。
【0132】
図２２は、チップレイアウトの第３変形例を示す図である。本変形例では、光電変換素子３１１のみが受光チップ２０１に配置され、アドレスイベント検出部３３（電流電圧変換回路３３１～しきい値モニタリング回路３３４）が、検出チップ２０２に配置されている。
【0133】
図２２に示すチップレイアウトによれば、受光チップ２０１のスペースが、第２変形例に比べて大きくなる。そのため、光電変換素子３１１の受光面積をより一層広げることが可能となる。
【0134】
以上説明した本実施形態によれば、他の実施形態と同様に、画素３０毎に、光電流ＩＰＤとしきい値電流Ｉｔｈとの比較が行われる。また、比較結果を示すselect信号に基づいて、イベント発生の有無の判断対象となる電圧Ｖｏｕｔのゲインが設定される。よって、暗時の環境下におけるイベント検出の誤検出を回避することが可能となる。
【0135】
（第６実施形態）
図２３は、第６実施形態に係る撮像装置のイベント検出部の要部の回路図である。上述した第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３（図７参照）と同様の構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図２３は、第６実施形態に係る撮像装置のイベント検出部の要部の回路図である。上述した第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３（図７参照）と同様の構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0136】
本実施形態に係るしきい値モニタリング回路３３４では、複数のＰチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２２および複数のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２３が、１つの画素３０内に設けられている。複数のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２３は、ゲートのチャネル幅Ｗとチャネル長Ｌの比率Ｗ／Ｌが互いに異なっている。そのため、しきい値モニタリング回路３３４では、複数のしきい値電流Ｉｔｈ１、Ｉｔｈ２が、光電流ＩＰＤとそれぞれ比較され、比較結果を示すｎビットのselect信号が、減算回路３３２の第１容量素子４１に入力される。
【0137】
図２４は、第６実施形態に係る第１容量素子４１の一構成例を示す図である。図２４に示す第１容量素子４１では、複数の容量素子４１ａ～容量素子４１ｅが並列に接続されている。また、容量素子４１ｂ～容量素子４１ｅには、スイッチ素子４１０が直列に接続されている。各スイッチ素子４１０は、対応するselect信号のレベルに応じてオンまたはオフする。
【0138】
光電流ＩＰＤが大きくなるにつれて、オンするスイッチ素子４１０の数が増加する。その結果、第１容量素子４１の容量値Ｃ１も増加する。これにより、減算回路３３２の電圧Ｖｏｕｔのゲインが大きくなる。反対に、光電流ＩＰＤが小さくなるにつれて、オンするスイッチ素子４１０の数が減少する。その結果、第１容量素子４１の容量値Ｃ１も減少する。これにより、減算回路３３２の電圧Ｖｏｕｔのゲインが小さくなる。
【0139】
以上説明した本実施形態においても、減算回路３３２の電圧Ｖｏｕｔのゲインが、光電変換素子３１１を流れる光電流ＩＰＤの値に応じて調整される。そのため、暗時の環境下におけるイベント検出の誤検出を回避することが可能となる。特に本実施形態では、光電流ＩＰＤが複数のしきい値電流と比較され、比較結果毎に第１容量素子４１の容量値Ｃ１が変化する。そのため、第１容量素子４１の容量値Ｃ１を微調整できるため、撮像環境に応じてイベント検出の条件をより最適化することが可能となる。
【0140】
（第７実施形態）
図２５は、第７実施形態に係る撮像装置のイベント検出部の要部の回路図である。上述した第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３（図７参照）と同様の構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図２５は、第７実施形態に係る撮像装置のイベント検出部の要部の回路図である。上述した第１実施形態に係るアドレスイベント検出部３３（図７参照）と同様の構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0141】
本実施形態しきい値モニタリング回路３３４には、複数の電流源６０、６１が設けられている。電流源６０、６１の各々には、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２４が直列に接続されている。電流源６０では、しきい値電流Ｉｔｈ１が設定され、電流源６１では、しきい値電流Ｉｔｈ１と異なるしきい値電流Ｉｔｈ２が設定される。
【0142】
また、本実施形態に係るしきい値モニタリング回路３３４では、複数のＰチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２２および複数のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２３が、１つの画素３０内に設けられている。複数のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２３のチャネル幅Ｗとチャネル長Ｌの比率Ｗ／Ｌは、互いに等しい。
【0143】
各Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２３は、対応するＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＱ２４と共にしきい値電流Ｉｔｈ１およびしきい値電流Ｉｔｈ２をそれぞれ複製する。そのため、しきい値モニタリング回路３３４では、複数のしきい値電流Ｉｔｈ１、Ｉｔｈ２が、光電流ＩＰＤとそれぞれ比較され、比較結果を示すｎビットのselect信号が、減算回路３３２の第１容量素子４１に入力される。
【0144】
第１容量素子４１では、上述した第６実施形態（図２４参照）と同様に、複数の容量素子４１ａ～容量素子４１ｅが並列に接続されている。また、容量素子４１ｂ～容量素子４１ｅには、スイッチ素子４１０が直列に接続されている。各スイッチ素子４１０は、対応するselect信号のレベルに応じてオンまたはオフする。
【0145】
光電流ＩＰＤが大きくなるにつれて、オンするスイッチ素子４１０の数が増加する。その結果、第１容量素子４１の容量値Ｃ１も増加する。これにより、減算回路３３２の電圧Ｖｏｕｔのゲインが大きくなる。反対に、光電流ＩＰＤが小さくなるにつれて、オンするスイッチ素子４１０の数が減少する。その結果、第１容量素子４１の容量値Ｃ１も減少する。これにより、減算回路３３２の電圧Ｖｏｕｔのゲインが小さくなる。
【0146】
以上説明した本実施形態においても、第６実施形態と同様に、光電流ＩＰＤが複数のしきい値電流と比較され、比較結果毎に第１容量素子４１の容量値Ｃ１が変化する。そのため、第１容量素子４１の容量値Ｃ１を微調整できるため、撮像環境に応じてイベント検出の条件をより最適化することが可能となる。特に本実施形態では、しきい値電流Ｉｔｈ１とＩｔｈ２を可変電流源で設定できるためしきい値設定の自由度が高い。
【0147】
図２６は、上述した各実施形態で説明したしきい値モニタリング回路３３４と、しきい値可変回路の配置形態を示す図である。しきい値可変回路は、しきい値モニタリング回路３３４からのselect信号に応じて変化する回路素子を有する回路である。第１実施形態～第３実施形態、第５実施形態、および第６実施形態では、減算回路３３２がしきい値可変回路に相当する。また、第４実施形態では、減算回路３３２およびイベント検出回路３３３がしきい値可変回路に相当する。
【0148】
図２６に示す各黒四角７０は、しきい値モニタリング回路３３４およびしきい値可変回路が配置された画素３０を示している。図２６に示す配置形態では、しきい値モニタリング回路３３４およびしきい値可変回路は、画素アレイ部２１の全画素３０に設けられている。
【0149】
図２７は、上述した各実施形態で説明したしきい値モニタリング回路３３４と、しきい値可変回路の別の配置形態を示す図である。図２７に示す各黒四角７０ａは、しきい値モニタリング回路３３４が配置された画素３０を示している。この配置形態では、しきい値モニタリング回路３３４は、複数画素３０から成る画素群ごとに設けられている。一方、しきい値可変回路は、画素３０毎に設けれている。この場合、しきい値モニタリング回路３３４は、各画素群の中で中央に位置する画素３０ａの光電変換素子３１１を流れる光電流ＩＰＤをモニタリングしてもよい。あるいは、しきい値モニタリング回路３３４は、対応する画素群の中の全画素内の全ての光電変換素子３１１を流れる光電流ＩＰＤの平均値をモニタリングしてもよい。
【0150】
図２７に示すように、しきい値モニタリング回路３３４を複数の画素で共有することで、撮像装置２０の実装面積を削減できる。
【0151】
＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【0152】
図１１は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【0153】
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１１に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、および統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、および車載ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１２０５３が図示されている。
【0154】
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、および、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
【0155】
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【0156】
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
【0157】
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
【0158】
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
【0159】
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
【0160】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【0161】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０３０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
【0162】
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声および画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１１の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２およびインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイおよびヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
【0163】
図１２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【0164】
図１２では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
【0165】
撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドアおよび車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１および車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【0166】
なお、図１２には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【0167】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
【0168】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【0169】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
【0170】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
【0171】
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、第１～第６実施形態に係る撮像装置は、撮像部１２０３１に適用することができる。本開示に係る技術を適用することにより、誤検知を低減した撮影画像を得ることができるため、画像品質を向上することが可能になる。
【0172】
なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１） 入射光を光電変換した光電流を生成する光電変換素子と、
前記光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
前記光電流をモニタリングするしきい値モニタリング回路と、
前記しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に基づいて容量値が変化する可変容量素子を含む複数の容量素子と、
前記複数の容量素子の容量比に基づいて前記電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較結果に基づいて、前記入射光の輝度変化を検出するイベント検出回路と、
を備える、撮像装置。
（２） 前記しきい値モニタリング回路は、
しきい値電流を設定する電流源と、
前記光電流を複製する第１カレントミラー回路と、
前記しきい値電流を複製する第２カレントミラー回路と、
を有する、（１）に記載の撮像装置。
（３） 前記複数の容量素子が、前記可変容量素子である第１容量素子と、容量値が前記第１容量素子よりも小さい第２容量素子と、を有し、
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第１容量素子の第１容量値が減少し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記第１容量値が増加する、（２）に記載の撮像装置。
（４） 前記複数の容量素子が、容量値が前記第２容量素子よりも大きい第１容量素子と、前記可変容量素子である第２容量素子と、を有し、
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第２容量素子の第２容量値が増加し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記第２容量値が減少する、（２）に記載の撮像装置。
（５） 前記複数の容量素子が、前記可変容量素子である前記第１容量素子および前記第２容量素子を有し、
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第１容量素子と前記第２容量素子の容量比が小さくなるように、前記第１容量素子の第１容量値および前記第２容量素子の第２容量値が変化し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記容量比が大きくなるように、前記第１容量値および前記第２容量値が変化する、（２）に記載の撮像装置。
（６） 前記イベント検出回路が、前記光電流と前記しきい値電流との比較結果に応じて前記しきい値電圧を切り替える切替回路を有する、（２）に記載の撮像装置。
（７） 前記光電変換素子、前記電流電圧変換回路、前記複数の容量素子、および前記イベント検出回路が、画素内に配置され、
前記しきい値モニタリング回路のうち、前記第１カレントミラー回路および前記第２カレントミラー回路の一部が前記画素内に設けられ、前記電流源および前記第２カレントミラー回路の残りの部分が前記画素の外に配置されている、（２）に記載の撮像装置。
（８） 前記しきい値モニタリング回路全体が、前記光電変換素子、前記電流電圧変換回路、前記複数の容量素子、および前記イベント検出回路と同じ第１基板に配置されている、（７）に記載の撮像装置。
（９） 前記第２カレントミラー回路の一部が、前記光電変換素子、前記電流電圧変換回路、前記複数の容量素子、および前記イベント検出回路と同じ第１基板に配置され、
前記電流源および前記第２カレントミラー回路の残りの部分が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されている、（７）に記載の撮像装置。
（１０） 前記光電変換素子および前記電流電圧変換回路の一部が第１基板に配置され、
前記電流電圧変換回路の残りの部分、前記複数の容量素子、前記イベント検出回路および前記しきい値モニタリング回路が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されている、（７）に記載の撮像装置。
（１１） 前記光電変換素子が、第１基板に配置され、
前記電流電圧変換回路、前記複数の素子、前記イベント検出回路、および前記しきい値モニタリング回路が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されている、（７）に記載の撮像装置。
（１２） 前記第１カレントミラー回路は、第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと並列に接続されている複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記第２カレントミラー回路は、前記複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタにそれぞれ直列に接続されている複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記電流源に直列に接続されている第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタは、ゲートのチャネル幅およびチャネル長の比率が互いに異なっている、（２）から（１１）のいずれかに記載の撮像装置。
（１３） 前記第１カレントミラー回路は、第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと並列に接続されている複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記第２カレントミラー回路は、前記複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタにそれぞれ直列に接続されている複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記しきい値電流がそれぞれ異なる複数の前記電流源にそれぞれ直列に接続されている複数の第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有する、（２）から（１１）のいずれかに記載の撮像装置。
（１４） 前記可変容量素子が、互いに並列に接続されている複数の容量素子と、前記複数の容量素子のうちの一つの容量素子を除く他の容量素子に直列に接続されている少なくとも１つ以上のスイッチ素子と、を有し、
前記スイッチ素子は、前記しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に応じてオンおよびオフする、（１）から（１３）のいずれかに記載の撮像装置。
（１５） 前記スイッチ素子は、第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタに並列に接続されている第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタのゲートと、前記第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタのゲートとの間に接続されたインバータ素子と、を有する、（１４）に記載の撮像装置。
（１６） 複数の画素が行列状に配列されている画素アレイ部をさらに備え、
前記しきい値モニタリング回路が、前記画素アレイ部の全画素に設けられている、（１）から（１５）のいずれかに記載の撮像装置。
（１７） 前記しきい値モニタリング回路が、複数の画素から成る画素群のうちの特定の画素に設けられている、（１）から（１５）のいずれかに記載の撮像装置。
（１８） 入射光を光電変換した光電流を生成する光電変換素子と、前記光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、前記光電流をモニタリングするしきい値モニタリング回路と、前記しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に基づいて容量値が変化する可変容量素子を含む複数の容量素子と、前記複数の容量素子の容量比に基づいて前記電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較結果に基づいて、前記入射光の輝度変化を検出するイベント検出回路と、を有する撮像装置を備える、電子機器。
（１９） 入射光を光電変換した光電流を生成し、
前記光電流を電圧信号に変換し、
前記光電流をモニタリングし、
前記光電流のモニタリング結果に基づいて、可変容量素子の容量値を設定し、
前記可変容量素子を含む複数の容量素子の容量比に基づいて前記電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較し、
前記増幅電圧と前記しきい値電圧との結果に基づいて、前記入射光の輝度変化を検出する、撮像方法。
（１） 入射光を光電変換した光電流を生成する光電変換素子と、
前記光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
前記光電流をモニタリングするしきい値モニタリング回路と、
前記しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に基づいて容量値が変化する可変容量素子を含む複数の容量素子と、
前記複数の容量素子の容量比に基づいて前記電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較結果に基づいて、前記入射光の輝度変化を検出するイベント検出回路と、
を備える、撮像装置。
（２） 前記しきい値モニタリング回路は、
しきい値電流を設定する電流源と、
前記光電流を複製する第１カレントミラー回路と、
前記しきい値電流を複製する第２カレントミラー回路と、
を有する、（１）に記載の撮像装置。
（３） 前記複数の容量素子が、前記可変容量素子である第１容量素子と、容量値が前記第１容量素子よりも小さい第２容量素子と、を有し、
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第１容量素子の第１容量値が減少し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記第１容量値が増加する、（２）に記載の撮像装置。
（４） 前記複数の容量素子が、容量値が前記第２容量素子よりも大きい第１容量素子と、前記可変容量素子である第２容量素子と、を有し、
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第２容量素子の第２容量値が増加し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記第２容量値が減少する、（２）に記載の撮像装置。
（５） 前記複数の容量素子が、前記可変容量素子である前記第１容量素子および前記第２容量素子を有し、
前記光電流が前記しきい値電流よりも小さい場合に、前記第１容量素子と前記第２容量素子の容量比が小さくなるように、前記第１容量素子の第１容量値および前記第２容量素子の第２容量値が変化し、
前記光電流が前記しきい値電流以上である場合に、前記容量比が大きくなるように、前記第１容量値および前記第２容量値が変化する、（２）に記載の撮像装置。
（６） 前記イベント検出回路が、前記光電流と前記しきい値電流との比較結果に応じて前記しきい値電圧を切り替える切替回路を有する、（２）に記載の撮像装置。
（７） 前記光電変換素子、前記電流電圧変換回路、前記複数の容量素子、および前記イベント検出回路が、画素内に配置され、
前記しきい値モニタリング回路のうち、前記第１カレントミラー回路および前記第２カレントミラー回路の一部が前記画素内に設けられ、前記電流源および前記第２カレントミラー回路の残りの部分が前記画素の外に配置されている、（２）に記載の撮像装置。
（８） 前記しきい値モニタリング回路全体が、前記光電変換素子、前記電流電圧変換回路、前記複数の容量素子、および前記イベント検出回路と同じ第１基板に配置されている、（７）に記載の撮像装置。
（９） 前記第２カレントミラー回路の一部が、前記光電変換素子、前記電流電圧変換回路、前記複数の容量素子、および前記イベント検出回路と同じ第１基板に配置され、
前記電流源および前記第２カレントミラー回路の残りの部分が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されている、（７）に記載の撮像装置。
（１０） 前記光電変換素子および前記電流電圧変換回路の一部が第１基板に配置され、
前記電流電圧変換回路の残りの部分、前記複数の容量素子、前記イベント検出回路および前記しきい値モニタリング回路が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されている、（７）に記載の撮像装置。
（１１） 前記光電変換素子が、第１基板に配置され、
前記電流電圧変換回路、前記複数の素子、前記イベント検出回路、および前記しきい値モニタリング回路が、前記第１基板と積層される第２基板に配置されている、（７）に記載の撮像装置。
（１２） 前記第１カレントミラー回路は、第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと並列に接続されている複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記第２カレントミラー回路は、前記複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタにそれぞれ直列に接続されている複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記電流源に直列に接続されている第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタは、ゲートのチャネル幅およびチャネル長の比率が互いに異なっている、（２）から（１１）のいずれかに記載の撮像装置。
（１３） 前記第１カレントミラー回路は、第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと並列に接続されている複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有し、
前記第２カレントミラー回路は、前記複数の第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタにそれぞれ直列に接続されている複数の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記しきい値電流がそれぞれ異なる複数の前記電流源にそれぞれ直列に接続されている複数の第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を有する、（２）から（１１）のいずれかに記載の撮像装置。
（１４） 前記可変容量素子が、互いに並列に接続されている複数の容量素子と、前記複数の容量素子のうちの一つの容量素子を除く他の容量素子に直列に接続されている少なくとも１つ以上のスイッチ素子と、を有し、
前記スイッチ素子は、前記しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に応じてオンおよびオフする、（１）から（１３）のいずれかに記載の撮像装置。
（１５） 前記スイッチ素子は、第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタに並列に接続されている第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、前記第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタのゲートと、前記第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタのゲートとの間に接続されたインバータ素子と、を有する、（１４）に記載の撮像装置。
（１６） 複数の画素が行列状に配列されている画素アレイ部をさらに備え、
前記しきい値モニタリング回路が、前記画素アレイ部の全画素に設けられている、（１）から（１５）のいずれかに記載の撮像装置。
（１７） 前記しきい値モニタリング回路が、複数の画素から成る画素群のうちの特定の画素に設けられている、（１）から（１５）のいずれかに記載の撮像装置。
（１８） 入射光を光電変換した光電流を生成する光電変換素子と、前記光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、前記光電流をモニタリングするしきい値モニタリング回路と、前記しきい値モニタリング回路のモニタリング結果に基づいて容量値が変化する可変容量素子を含む複数の容量素子と、前記複数の容量素子の容量比に基づいて前記電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較結果に基づいて、前記入射光の輝度変化を検出するイベント検出回路と、を有する撮像装置を備える、電子機器。
（１９） 入射光を光電変換した光電流を生成し、
前記光電流を電圧信号に変換し、
前記光電流をモニタリングし、
前記光電流のモニタリング結果に基づいて、可変容量素子の容量値を設定し、
前記可変容量素子を含む複数の容量素子の容量比に基づいて前記電圧信号を増幅した増幅電圧と、しきい値電圧との比較し、
前記増幅電圧と前記しきい値電圧との結果に基づいて、前記入射光の輝度変化を検出する、撮像方法。
【符号の説明】
【0173】
２０：撮像装置
２１：画素アレイ部
３０：画素
４１：第１容量素子
４２：第２容量素子
６０、６１：電流源
２０１：受光チップ
２０２：検出チップ
３１１：光電変換素子
３３１：電流電圧変換回路
３３３：イベント検出回路
３３３ａ：第１切替回路
３３３ｂ：第２切替回路
４１０：スイッチ素子
４１１：インバータ素子
Ｑ２１：第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ
Ｑ２２：第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ
Ｑ２３：第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ
Ｑ２４：第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ
Ｑ４１：第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ
Ｑ４２：第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ
２１：画素アレイ部
３０：画素
４１：第１容量素子
４２：第２容量素子
６０、６１：電流源
２０１：受光チップ
２０２：検出チップ
３１１：光電変換素子
３３１：電流電圧変換回路
３３３：イベント検出回路
３３３ａ：第１切替回路
３３３ｂ：第２切替回路
４１０：スイッチ素子
４１１：インバータ素子
Ｑ２１：第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ
Ｑ２２：第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ
Ｑ２３：第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ
Ｑ２４：第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ
Ｑ４１：第３Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ
Ｑ４２：第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】