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特許7559730固体撮像素子

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】固体撮像素子

(51)【国際特許分類】

H04N 25/772 20230101AFI20240925BHJP

【ＦＩ】

H04N25/772

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021164836

(22)【出願日】2021-10-06

(65)【公開番号】P2023055445

(43)【公開日】2023-04-18

【審査請求日】2023-12-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐々木広器

【審査官】彦田克文

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５－５０１９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６８４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１４８３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０８８７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００２０７２６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ２５／７７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光電変換によって光量に応じた光電流を発生させる光電変換素子（４００）と、前記光電流に対応する電荷を蓄積し、この蓄積した前記電荷の量に応じた電圧を出力する電荷蓄積部（４１５）と、電源（６０５）と、前記電源に接続されているトランジスタ（６００）と、前記トランジスタに電圧を印加することにより前記トランジスタをオンさせる駆動回路（２８）と、前記駆動回路から前記トランジスタに印加される電圧である素子電圧（Ｖｂ）が接地電圧（Ｖｂ＿Ｇ）であるとき、前記電源からの電圧が印加されることにより一端の電圧が所定の電圧に維持されるとともに前記電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を他端から出力し、前記素子電圧（Ｖｂ）が前記接地電圧よりも大きい電圧（Ｖｂ＿Ｐ）であるとき、前記電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を前記一端から出力する共通トランジスタ（５０）と、前記共通トランジスタの一端からの電圧が増減したか否かを検出する検出部（６２１、６２２）と、を有する画素（３０）と、
前記素子電圧が前記接地電圧であるとき、前記共通トランジスタの他端から出力された電圧の変化に基づいて、輝度画像を生成する画像処理部（７５）と、
を備える固体撮像素子。

【請求項2】

前記電源は、第１電源であって、
前記トランジスタは、第１トランジスタであって、
前記駆動回路は、第１駆動回路であって、
前記画素は、
第２電源（４４５、６１５）と、
前記第２電源に接続されている第２トランジスタ（４４０）と、
前記第２トランジスタに電圧を印加することにより、前記第２トランジスタをオンさせる第２駆動回路（２６）と、
をさらに有し、
前記第２トランジスタは、前記素子電圧（Ｖｂ）が前記接地電圧よりも大きい電圧（Ｖｂ＿Ｐ）であるとき、オンすることで前記第２電源からの電圧を前記電荷蓄積部に印加することにより、前記電荷蓄積部の電圧を前記第２電源の電圧に対応した電圧にし、
前記共通トランジスタは、前記第２トランジスタにより前記電荷蓄積部の電圧が前記第２電源の電圧に対応した電圧になった後、前記電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を前記一端から出力する請求項１に記載の固体撮像素子。

【請求項3】

光電変換によって光量に応じた光電流を発生させる第１光電変換素子（４０１）を有する第１画素（３０１）と、
光電変換によって前記第１光電変換素子にて反応する光の色とは異なる色の光量に応じた光電流を発生させる第２光電変換素子（４０２）を有する第２画素（３０２）と、
画像処理部（７５）と、
を備え、
前記第１画素および前記第２画素は、
前記第１光電変換素子および前記第２光電変換素子によって発生した光電流に対応する電荷を蓄積し、この蓄積した前記電荷の量に応じた電圧を出力する電荷蓄積部（４１５）と、
電源（６０５）と、
前記電源に接続されているトランジスタ（６００）と、
前記トランジスタに電圧を印加することにより前記トランジスタをオンさせる駆動回路（２８）と、
前記駆動回路から前記トランジスタに印加される電圧である素子電圧（Ｖｂ）が接地電圧（Ｖｂ＿Ｇ）であるとき、前記電源からの電圧が印加されることにより一端の電圧が所定の電圧に維持されるとともに前記電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を他端から出力し、前記素子電圧（Ｖｂ）が前記接地電圧よりも大きい電圧（Ｖｂ＿Ｐ）であるとき、前記電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を前記一端から出力する共通トランジスタ（５０）と、
前記共通トランジスタの一端からの電圧が増減したか否かを検出する検出部（６２１、６２２）と、を共有し、
前記画像処理部は、前記素子電圧が前記接地電圧であるとき、前記共通トランジスタの他端から出力された電圧の変化に基づいて、輝度画像を生成する固体撮像素子。

【請求項4】

光電変換によって光量に応じた光電流を発生させる光電変換素子（４００）と、前記光電流に対応する電荷を蓄積し、この蓄積した前記電荷の量に応じた電圧を出力する電荷蓄積部（４１５）と、電源（６０５）と、前記電源に接続されているトランジスタ（６００）と、前記トランジスタに電圧を印加することにより前記トランジスタをオンさせる駆動回路（２８）と、前記駆動回路から前記トランジスタに印加される電圧である素子電圧（Ｖｂ）が前記電源の電圧以上であるとき、前記電源からの電圧が印加されることにより一端の電圧が所定の電圧に維持されるとともに前記電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を他端から出力し、前記素子電圧（Ｖｂ）が前記電源の電圧よりも小さい電圧であるとき、前記電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を前記一端から出力する共通トランジスタ（５０）と、前記共通トランジスタの一端からの電圧が増減したか否かを検出する検出部（６２１、６２２）と、を有する画素（３０）と、
前記素子電圧が前記電源の電圧以上であるとき、前記共通トランジスタの他端から出力された電圧の変化に基づいて、輝度画像を生成する画像処理部（７５）と、
を備える固体撮像素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、固体撮像素子に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１に記載されているように、画素の光量の時間変化を示すイベントを検出するとともに、輝度画像を生成する固体撮像素子が知られている。この固体撮像素子は、光電変換素子、浮遊拡散層、増幅トランジスタ、選択トランジスタ、垂直信号線、接続トランジスタ、Ｎ型トランジスタおよびコンパレータ等を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－８８７２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発明者等の検討によれば、特許文献１に記載された固体撮像素子では、光電変換素子からの光電流が浮遊拡散層を通じて電圧に変換され、この変換された電圧が信号として増幅トランジスタおよび選択トランジスタを経由して垂直信号線に流れることにより、輝度画像が生成される。また、浮遊拡散層にて分岐がされており、光電変換素子からの光電流が浮遊拡散層、接続トランジスタおよびＮ型トランジスタ等を経由して、電圧変換部にて電圧に変換され、変換された電圧が信号としてコンパレータに流れることにより、イベントが検出される。したがって、この固体撮像素子では、輝度画像生成用のトランジスタおよびイベント検出用のトランジスタを備える必要があることから、トランジスタの数が多くなる。

【0005】

本開示は、トランジスタの数を削減できる固体撮像素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載の発明は、光電変換によって光量に応じた光電流を発生させる光電変換素子（４００）と、光電流に対応する電荷を蓄積し、この蓄積した電荷の量に応じた電圧を出力する電荷蓄積部（４１５）と、電源（６０５）と、電源に接続されているトランジスタ（６００）と、トランジスタに電圧を印加することによりトランジスタをオンさせる駆動回路（２８）と、駆動回路からトランジスタに印加される電圧である素子電圧（Ｖｂ）が接地電圧（Ｖｂ＿Ｇ）であるとき、電源からの電圧が印加されることにより一端の電圧が所定の電圧に維持されるとともに電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を他端から出力し、素子電圧（Ｖｂ）が接地電圧よりも大きい電圧（Ｖｂ＿Ｐ）であるとき、電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を一端から出力する共通トランジスタ（５０）と、共通トランジスタの一端からの電圧が増減したか否かを検出する検出部（６２１、６２２）と、を有する画素（３０）と、素子電圧が接地電圧であるとき、共通トランジスタの他端から出力された電圧の変化に基づいて、輝度画像を生成する画像処理部（７５）と、を備える固体撮像素子である。

【0007】

また、請求項３に記載の発明は、光電変換によって光量に応じた光電流を発生させる第１光電変換素子（４０１）を有する第１画素（３０１）と、光電変換によって第１光電変換素子にて反応する光の色とは異なる色の光量に応じた光電流を発生させる第２光電変換素子（４０２）を有する第２画素（３０２）と、画像処理部（７５）と、を備え、第１画素および第２画素は、第１光電変換素子および第２光電変換素子によって発生した光電流に対応する電荷を蓄積し、この蓄積した電荷の量に応じた電圧を出力する電荷蓄積部（４１５）と、電源（６０５）と、電源に接続されているトランジスタ（６００）と、トランジスタに電圧を印加することによりトランジスタをオンさせる駆動回路（２８）と、駆動回路からトランジスタに印加される電圧である素子電圧（Ｖｂ）が接地電圧（Ｖｂ＿Ｇ）であるとき、電源からの電圧が印加されることにより一端の電圧が所定の電圧に維持されるとともに電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を他端から出力し、素子電圧（Ｖｂ）が接地電圧よりも大きい電圧（Ｖｂ＿Ｐ）であるとき、電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を一端から出力する共通トランジスタ（５０）と、共通トランジスタの一端からの電圧が増減したか否かを検出する検出部（６２１、６２２）と、を共有し、画像処理部は、素子電圧が接地電圧であるとき、共通トランジスタの他端から出力された電圧の変化に基づいて、輝度画像を生成する固体撮像素子である。

【0008】

さらに、請求項４に記載の発明は、光電変換によって光量に応じた光電流を発生させる光電変換素子（４００）と、光電流に対応する電荷を蓄積し、この蓄積した電荷の量に応じた電圧を出力する電荷蓄積部（４１５）と、電源（６０５）と、電源に接続されているトランジスタ（６００）と、トランジスタに電圧を印加することによりトランジスタをオンさせる駆動回路（２８）と、駆動回路からトランジスタに印加される電圧である素子電圧（Ｖｂ）が電源の電圧以上であるとき、電源からの電圧が印加されることにより一端の電圧が所定の電圧に維持されるとともに電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を他端から出力し、素子電圧（Ｖｂ）が電源の電圧よりも小さい電圧であるとき、電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を一端から出力する共通トランジスタ（５０）と、共通トランジスタの一端からの電圧が増減したか否かを検出する検出部（６２１、６２２）と、を有する画素（３０）と、素子電圧が電源の電圧以上であるとき、共通トランジスタの他端から出力された電圧の変化に基づいて、輝度画像を生成する画像処理部（７５）と、を備える固体撮像素子である。

【0009】

これにより、輝度画像を生成するとき、共有トランジスタは、電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を他端から出力する。また、画素の光量の時間変化を示すイベントを検出するとき、共有トランジスタは、電荷蓄積部の電圧の変化に応じた電圧を一端から出力する。したがって、輝度画像生成用のトランジスタおよびイベント検出用のトランジスタを備える必要がなくなる。よって、トランジスタの数を削減することができる。

【0010】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態の固体撮像素子を備える撮像装置の構成図。

【図2】固体撮像素子の構成図。

【図3】固体撮像素子の構成図。

【図4】固体撮像素子の画素の構成図。

【図5】固体撮像素子による輝度画像の生成の処理を示すタイムチャート。

【図6】第２実施形態の固体撮像素子の画素の構成図。

【図7】第３実施形態の固体撮像素子の構成図。

【図8】固体撮像素子の画素ブロックの構成図。

【図9】固体撮像素子による輝度画像の生成の処理を示すタイムチャート。

【図10】第４実施形態の固体撮像素子の画素の構成図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

【0013】

（第１実施形態）
本実施形態の固体撮像素子２０は、撮像装置１０に備えられる。この撮像装置１０は、例えば、図示しない車両に搭載される。まず、この撮像装置１０について説明する。

【0014】

撮像装置１０は、輝度画像を生成するとともに、イベントを生成する。なお、イベントとは、画素中の光量の時間変化による増減を非同期にデータ化したものである。

【0015】

具体的には、撮像装置１０は、図１に示すように、レンズ１５、固体撮像素子２０、記憶部８０および制御部８５を備える。レンズ１５は、撮像装置１０の外部からの光を集めて、集めた光を後述の固体撮像素子２０に導く。固体撮像素子２０は、レンズ１５から導かれた光の量の変化に応じた信号を後述の記憶部８０に出力する。なお、この固体撮像素子２０の詳細については、後述する。

【0016】

記憶部８０は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含むことにより、固体撮像素子２０からの信号を記憶する。また、記憶部８０に記憶されたデータは、記憶部８０から読み出し可能になっている。

【0017】

制御部８５は、マイコン等を主体として構成されており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、駆動回路およびこれらの構成を接続するバスライン等を備えている。また、制御部８５は、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、図示しない車両のシステムからの信号に基づいて、固体撮像素子２０内の電圧を制御する。これによって、制御部８５は、固体撮像素子２０から出力される信号を変化させる。

【0018】

以上のように、撮像装置１０は、構成されている。次に、固体撮像素子２０の詳細について説明する。

【0019】

固体撮像素子２０は、図２～図４に示すように、受光チップ２２、回路チップ２４、接合部２５、ＡＰＳ用駆動回路２６、ＤＶＳ用駆動回路２８、複数の画素３０、信号処理部７０および画像処理部７５を有する。なお、ＡＰＳは、Active Pixel Sensorの略である。また、ＤＶＳは、Dynamic Vision Sensorの略である。

【0020】

受光チップ２２および回路チップ２４では、両部の接合界面にてそれぞれのＣｕパッドが露出している。この露出したそれぞれのＣｕが接合されていることにより、接合部２５が形成されている。なお、Ｃｕは、銅を意味する。

【0021】

ＡＰＳ用駆動回路２６は、制御部８５からの信号に基づいて、後述の画素３０のＡＰＳ用回路４０に電圧を印加する。

【0022】

ＤＶＳ用駆動回路２８は、制御部８５からの信号に基づいて、後述の画素３０のＤＶＳ用回路６０に電圧を印加する。

【0023】

複数の画素３０は、受光チップ２２および回路チップ２４によって形成されている。これらの画素３０は、２次元格子状に配列されている。また、画素３０は、ＡＰＳ用回路４０、アンプトランジスタ５０およびＤＶＳ用回路６０を含む。

【0024】

ＡＰＳ用回路４０は、受光チップ２２上に配置されている。また、ＡＰＳ用回路４０は、フォトダイオード４００、ＰＤ用グラウンド４０５、転送トランジスタ４１０および浮遊拡散層４１５を含む。さらに、ＡＰＳ用回路４０は、セレクトトランジスタ４２０、ビットライン４２５、ＢＬ用トランジスタ４３０、ＢＬ用グラウンド４３５およびリセットトランジスタ４４０を含む。なお、ＰＤは、PhotoDiodeの略である。また、ＢＬは、BitLineの略である。

【0025】

フォトダイオード４００のアノードは、ＰＤ用グラウンド４０５に接続されている。また、フォトダイオード４００は、光電変換により、レンズ１５から導かれた光の量に応じた光電流を発生させる。さらに、フォトダイオード４００は、この発生した光電流を後述の転送トランジスタ４１０に流す。

【0026】

転送トランジスタ４１０は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。また、転送トランジスタ４１０のソースは、フォトダイオード４００のカソードに接続されている。さらに、転送トランジスタ４１０のゲートは、ＡＰＳ用駆動回路２６に接続されている。このため、ＡＰＳ用駆動回路２６からの電圧が転送トランジスタ４１０のゲートに印加されることにより、転送トランジスタ４１０は、オンオフする。また、転送トランジスタ４１０は、オンするとき、フォトダイオード４００から流れる光電流に応じた電荷を後述の浮遊拡散層４１５に転送する。さらに、転送トランジスタ４１０は、オフするとき、フォトダイオード４００から流れる光電流に応じた電荷を後述の浮遊拡散層４１５に転送しない。なお、転送トランジスタ４１０のドレインがフォトダイオード４００のカソードに接続されてもよい。

【0027】

浮遊拡散層４１５は、転送トランジスタ４１０のドレインに接続されている。また、浮遊拡散層４１５は、転送トランジスタ４１０から転送された電荷を蓄積する。さらに、浮遊拡散層４１５は、この蓄積した電荷の量に応じた電圧を後述のアンプトランジスタ５０に印加する。なお、浮遊拡散層４１５は、転送トランジスタ４１０のソースに接続されてもよい。

【0028】

セレクトトランジスタ４２０は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。また、セレクトトランジスタ４２０のゲートは、ＡＰＳ用駆動回路２６に接続されている。このため、ＡＰＳ用駆動回路２６からの電圧がセレクトトランジスタ４２０のゲートに印加されることにより、セレクトトランジスタ４２０は、オンオフする。また、セレクトトランジスタ４２０は、オンするとき、後述のアンプトランジスタ５０からの電圧を後述のビットライン４２５に印加する。さらに、セレクトトランジスタ４２０は、オフするとき、後述のアンプトランジスタ５０からの電圧を後述のビットライン４２５に印加しない。

【0029】

ビットライン４２５は、セレクトトランジスタ４２０のソース、後述のＢＬ用トランジスタ４３０および画像処理部７５に接続されている。

【0030】

ＢＬ用トランジスタ４３０は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。ＢＬ用トランジスタ４３０のドレインは、ビットライン４２５に接続されている。また、ＢＬ用トランジスタ４３０のソースは、ＢＬ用グラウンド４３５に接続されている。さらに、ＢＬ用トランジスタ４３０のゲートは、ＡＰＳ用駆動回路２６に接続されている。このため、ＡＰＳ用駆動回路２６からの電圧がＢＬ用トランジスタ４３０のゲートに印加されることにより、ＢＬ用トランジスタ４３０は、オンオフする。ＢＬ用トランジスタ４３０がオンするとき、ビットライン４２５とＢＬ用グラウンド４３５とが接続される。また、ＢＬ用トランジスタ４３０がオフするとき、ビットライン４２５とＢＬ用グラウンド４３５とは、接続されない。

【0031】

リセットトランジスタ４４０は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。リセットトランジスタ４４０のドレインは、後述のフィードバックトランジスタ６１０のソースに接続されている。また、リセットトランジスタ４４０のソースは、転送トランジスタ４１０および浮遊拡散層４１５の間に接続されている。さらに、リセットトランジスタ４４０のゲートは、ＡＰＳ用駆動回路２６に接続されている。このため、ＡＰＳ用駆動回路２６からの電圧がリセットトランジスタ４４０のゲートに印加されることにより、リセットトランジスタ４４０は、オンオフする。また、リセットトランジスタ４４０は、オンするとき、後述のＦＢ用電源６１５からの電圧を浮遊拡散層４１５に印加することにより、浮遊拡散層４１５の電圧をＦＢ用電源６１５の電圧に対応した電圧にする。これによって、リセットトランジスタ４４０は、浮遊拡散層４１５の状態を初期化する。さらに、リセットトランジスタ４４０は、オフするとき、後述のＦＢ用電源６１５からの電圧を浮遊拡散層４１５に印加しない。

【0032】

アンプトランジスタ５０は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。アンプトランジスタ５０のドレインは、接合部２５および後述のフィードバックトランジスタ６１０の間に接続されている。また、アンプトランジスタ５０のソースは、セレクトトランジスタ４２０のドレインに接続されている。さらに、アンプトランジスタ５０のゲートは、浮遊拡散層４１５に接続されている。このため、浮遊拡散層４１５からの電圧がアンプトランジスタ５０のゲートに印加されることにより、アンプトランジスタ５０は、オンオフする。また、アンプトランジスタ５０は、オンするとき、浮遊拡散層４１５からの電圧をセレクトトランジスタ４２０、後述のフィードバックトランジスタ６１０および後述のオペアンプ６２０に印加する。さらに、アンプトランジスタ５０は、オフするとき、浮遊拡散層４１５からの電圧をセレクトトランジスタ４２０、後述のフィードバックトランジスタ６１０および後述のオペアンプ６２０に印加しない。

【0033】

ＤＶＳ用回路６０は、切替トランジスタ６００、切替用電源６０５、フィードバックトランジスタ６１０、ＦＢ用電源６１５、オペアンプ６２０、第１コンパレータ６２１、第２コンパレータ６２２およびロジック回路６２５を含む。なお、フィードバックトランジスタ６１０およびＦＢ用電源６１５は、受光チップ２２上に配置されている。また、切替トランジスタ６００、切替用電源６０５、オペアンプ６２０、第１コンパレータ６２１、第２コンパレータ６２２およびロジック回路６２５は、回路チップ２４上に配置されている。さらに、ＦＢは、FeedBackの略である。

【0034】

切替トランジスタ６００は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。切替トランジスタ６００のドレインは、切替用電源６０５に接続されている。また、切替トランジスタ６００のソースは、接合部２５および後述のオペアンプ６２０の間に接続されている。さらに、切替トランジスタ６００のゲートは、ＤＶＳ用駆動回路２８に接続されている。このため、ＤＶＳ用駆動回路２８からの電圧が切替トランジスタ６００のゲートに印加されることにより、切替トランジスタ６００は、オンオフする。また、切替トランジスタ６００は、オンするとき、切替用電源６０５からの電圧をアンプトランジスタ５０に印加する。さらに、切替トランジスタ６００は、オフするとき、切替用電源６０５からの電圧をアンプトランジスタ５０に印加しない。

【0035】

フィードバックトランジスタ６１０は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。フィードバックトランジスタ６１０のドレインは、ＦＢ用電源６１５に接続されている。また、フィードバックトランジスタ６１０のソースは、後述のリセットトランジスタ４４０に接続されている。さらに、フィードバックトランジスタ６１０のゲートは、アンプトランジスタ５０のドレインおよび接合部２５に接続されている。このため、アンプトランジスタ５０のドレインおよび接合部２５からの電圧がフィードバックトランジスタ６１０のゲートに印加されることによって、フィードバックトランジスタ６１０は、オンオフする。また、フィードバックトランジスタ６１０は、オンするとき、アンプトランジスタ５０からの電圧および接合部２５からの電圧をリセットトランジスタ４４０に印加する。さらに、フィードバックトランジスタ６１０は、オフするとき、アンプトランジスタ５０からの電圧および接合部２５からの電圧をリセットトランジスタ４４０に印加しない。

【0036】

オペアンプ６２０は、アンプトランジスタ５０からの電圧を増幅する。また、オペアンプ６２０は、この増幅した電圧を第１コンパレータ６２１および第２コンパレータ６２２に印加する。

【0037】

第１コンパレータ６２１は、オペアンプ６２０からの電圧が第１電圧閾値以上であるとき、電圧レベルがローレベルの信号を後述のロジック回路６２５に出力する。また、第１コンパレータ６２１は、オペアンプ６２０からの電圧が第１電圧閾値未満であるとき、電圧レベルがハイレベルの信号を後述のロジック回路６２５に出力する。これらにより、第１コンパレータ６２１は、オペアンプ６２０からの電圧が減少したか否かを判定することにより、フォトダイオード４００からの光電流が減少したか否かを判定する。なお、第１電圧閾値は、実験やシミュレーション等により設定される。

【0038】

第２コンパレータ６２２は、オペアンプ６２０からの電圧が第２電圧閾値未満であるとき、電圧レベルがローレベルの信号を後述のロジック回路６２５に出力する。また、第２コンパレータ６２２は、オペアンプ６２０からの電圧が第２電圧閾値以上であるとき、電圧レベルがハイレベルの信号を後述のロジック回路６２５に出力する。これらにより、第２コンパレータ６２２は、オペアンプ６２０からの電圧が増加したか否かを判定することにより、フォトダイオード４００からの光電流が増加したか否かを判定する。なお、第２電圧閾値は、実験やシミュレーション等により設定される。

【0039】

ロジック回路６２５は、第１コンパレータ６２１からの信号および第２コンパレータ６２２からの信号に基づいて、そのロジック回路６２５に対応する画素３０の位置およびイベントの極性を後述の信号処理部７０に出力する。また、ロジック回路６２５は、信号処理部７０に出力後、第１コンパレータ６２１からの信号および第２コンパレータ６２２からの信号をリセットする。さらに、ロジック回路６２５は、リセットした旨を示す信号をオペアンプ６２０に出力する。なお、画素３０の位置は、例えば、ＸＹ座標で表される。また、イベントの極性は、例えば、フォトダイオード４００からの光電流が増加したとき、＋１である。さらに、イベントの極性は、例えば、フォトダイオード４００からの光電流が減少したとき、－１である。

【0040】

信号処理部７０は、マイコン等を主体として構成されており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、駆動回路およびこれらの構成を接続するバスライン等を備えている。また、信号処理部７０は、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、ロジック回路６２５から取得した画素３０の位置およびイベントの極性についての信号を外部に出力する。さらに、信号処理部７０は、画像認識処理等の信号処理を行うことで、イベントフレームを生成する。また、信号処理部７０は、この生成したイベントフレームを外部に出力する。例えば、信号処理部７０からの画素３０の位置、イベントの極性およびイベントフレームは、記憶部８０に記憶される。なお、イベントフレームは、イベントを可視化させたものである。

【0041】

画像処理部７５は、マイコン等を主体として構成されており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、駆動回路およびこれらの構成を接続するバスライン等を備えている。また、画像処理部７５は、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、各画素３０のビットライン４２５から取得した信号について、ＡＤ変換、ＣＤＳ処理、暗電流補正等の処理をすることによって、輝度画像を生成する。さらに、画像処理部７５は、この生成した輝度画像を外部に出力する。例えば、画像処理部７５からの輝度画像は、記憶部８０に記憶される。

【0042】

以上のように、固体撮像素子２０は、構成されている。この固体撮像素子２０は、輝度画像を生成するとともに、イベントを検出する。次に、固体撮像素子２０による輝度画像の生成について、図５のタイムチャートを参照して説明する。

【0043】

ここで、この説明するため、以下の用語を定義する。図４に示すように、切替トランジスタ６００のゲート電圧をＶｂとする。セレクトトランジスタ４２０のゲート電圧をＳＥＬとする。リセットトランジスタ４４０のゲート電圧をＲＳＴとする。転送トランジスタ４１０のゲート電圧をＴＸとする。ＢＬ用トランジスタ４３０のゲート電圧をＢＬＧとする。水平方向に配列された画素３０の集合を行とする。

【0044】

図５に戻って、時刻ｔ０において、撮像装置１０が搭載された車両が運転者によって操縦されていることにより、輝度画像を運転者に向けて表示する必要があるとする。このとき、車両のシステムは、輝度画像を運転者に向けて表示する必要がある旨を示す信号を制御部８５に出力する。このシステムからの信号により、制御部８５は、輝度画像を生成するための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にする。

【0045】

このとき、ＤＶＳ用駆動回路２８は、Ｖｂを接地電圧Ｖｂ＿Ｇにする。これにより、切替トランジスタ６００は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであるため、オンする。このため、切替用電源６０５からの電圧が切替トランジスタ６００および接合部２５を経由してアンプトランジスタ５０のドレインに印加される。これにより、アンプトランジスタ５０のドレインの電圧がアンプトランジスタ５０のゲート電圧と閾値電圧との和よりも高くなることから、アンプトランジスタ５０の状態が飽和状態になる。このため、浮遊拡散層４１５からの電圧がアンプトランジスタ５０を経由してセレクトトランジスタ４２０に印加される。さらに、切替用電源６０５からの電圧が切替トランジスタ６００および接合部２５を経由してフィードバックトランジスタ６１０のゲートに印加されることから、フィードバックトランジスタ６１０は、オンする。なお、接地電圧Ｖｂ＿Ｇは、撮像装置１０の接地の電圧である。

【0046】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＳＥＬ、ＲＳＴ、ＴＸおよびＢＬＧの電圧レベルをローレベルにする。これにより、セレクトトランジスタ４２０、リセットトランジスタ４４０、転送トランジスタ４１０およびＢＬ用トランジスタ４３０は、オフする。このため、セレクトトランジスタ４２０は、アンプトランジスタ５０からの電圧をビットライン４２５に印加しない。リセットトランジスタ４４０は、浮遊拡散層４１５に電圧を印加しない。転送トランジスタ４１０は、フォトダイオード４００から流れる光電流に応じた電荷を後述の浮遊拡散層４１５に転送しない。ビットライン４２５は、ＢＬ用グラウンド４３５に接続されていない状態である。なお、図５において、ローレベルは、Ｌで示されている。また、ハイレベルは、Ｈで示されている。

【0047】

時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間において、車両のシステム、制御部８５、固体撮像素子２０の状態が時刻ｔ０と同様の状態である。このため、車両のシステム、制御部８５、ＡＰＳ用駆動回路２６およびＤＶＳ用駆動回路２８は、時刻ｔ０と同様の処理を行う。

【0048】

時刻ｔ１において、車両のシステムは、輝度画像を運転者に向けて表示する必要がある旨を示す信号を制御部８５に出力している。このシステムからの信号により、制御部８５は、輝度画像を生成するための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にしている。

【0049】

このとき、ＤＶＳ用駆動回路２８は、Ｖｂを接地電圧Ｖｂ＿Ｇにしている。これにより、切替トランジスタ６００は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであるため、オンしている。このため、切替用電源６０５からの電圧が切替トランジスタ６００および接合部２５を経由してアンプトランジスタ５０のドレインに印加されている。これにより、アンプトランジスタ５０のドレインの電圧がアンプトランジスタ５０のゲート電圧と閾値電圧との和よりも高くなっていることから、アンプトランジスタ５０の状態が飽和状態になっている。このため、浮遊拡散層４１５からの電圧がアンプトランジスタ５０を経由してセレクトトランジスタ４２０に印加されている。さらに、切替用電源６０５の電圧が切替トランジスタ６００および接合部２５を経由してフィードバックトランジスタ６１０のゲートに印加されていることから、フィードバックトランジスタ６１０は、オンしている。

【0050】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＳＥＬの電圧レベルをハイレベルにする。このため、セレクトトランジスタ４２０は、オンする。このとき、切替用電源６０５からの電圧が切替トランジスタ６００、接合部２５、アンプトランジスタ５０およびセレクトトランジスタ４２０を経由してビットライン４２５に印加される。これにより、読み出される画素３０の行が選択される。

【0051】

さらに、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＲＳＴ、ＴＸおよびＢＬＧの電圧レベルをローレベルにしている。これにより、リセットトランジスタ４４０、転送トランジスタ４１０およびＢＬ用トランジスタ４３０は、オフしている。このため、リセットトランジスタ４４０は、浮遊拡散層４１５に電圧を印加しない。転送トランジスタ４１０は、フォトダイオード４００から流れる光電流に応じた電荷を後述の浮遊拡散層４１５に転送しない。ビットライン４２５は、ＢＬ用グラウンド４３５に接続されていない状態である。

【0052】

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、車両のシステム、制御部８５、固体撮像素子２０の状態が時刻ｔ１と同様の状態である。このため、車両のシステム、制御部８５、ＡＰＳ用駆動回路２６およびＤＶＳ用駆動回路２８は、時刻ｔ１と同様の処理を行う。

【0053】

時刻ｔ２において、車両のシステムは、輝度画像を運転者に向けて表示する必要がある旨を示す信号を制御部８５に出力している。このシステムからの信号により、制御部８５は、輝度画像を生成するための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にしている。

【0054】

このとき、ＤＶＳ用駆動回路２８は、Ｖｂを接地電圧Ｖｂ＿Ｇにしている。これにより、切替トランジスタ６００は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであるため、オンしている。このため、切替用電源６０５からの電圧が切替トランジスタ６００および接合部２５を経由してアンプトランジスタ５０のドレインに印加されている。これにより、アンプトランジスタ５０のドレインの電圧がアンプトランジスタ５０のゲート電圧と閾値電圧との和よりも高くなることから、アンプトランジスタ５０の状態が飽和状態になっている。このため、浮遊拡散層４１５からの電圧がアンプトランジスタ５０を経由してセレクトトランジスタ４２０に印加されている。さらに、切替用電源６０５の電圧が切替トランジスタ６００および接合部２５を経由してフィードバックトランジスタ６１０のゲートに印加されていることから、フィードバックトランジスタ６１０は、オンしている。

【0055】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＳＥＬの電圧レベルをハイレベルにしている。このため、セレクトトランジスタ４２０は、オンしている。このとき、切替用電源６０５からの電圧が切替トランジスタ６００、接合部２５、アンプトランジスタ５０およびセレクトトランジスタ４２０を経由してビットライン４２５に印加されている。これにより、読み出される画素３０の行が選択されている。

【0056】

さらに、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＲＳＴの電圧レベルをハイレベルにする。このため、リセットトランジスタ４４０は、オンする。これにより、ＦＢ用電源６１５からの電圧がフィードバックトランジスタ６１０およびリセットトランジスタ４４０を経由して浮遊拡散層４１５に印加されることから、浮遊拡散層４１５の電圧がＦＢ用電源６１５からの電圧に対応した電圧となる。このため、浮遊拡散層４１５の状態が初期化される。

【0057】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＴＸおよびＢＬＧの電圧レベルをローレベルにしている。これにより、転送トランジスタ４１０およびＢＬ用トランジスタ４３０は、オフしている。このため、転送トランジスタ４１０は、フォトダイオード４００から流れる光電流に応じた電荷を後述の浮遊拡散層４１５に転送しない。ビットライン４２５は、ＢＬ用グラウンド４３５に接続されていない状態である。

【0058】

時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間において、固体撮像素子２０の状態が時刻ｔ２と同様の状態である。このため、車両のシステム、制御部８５、ＡＰＳ用駆動回路２６およびＤＶＳ用駆動回路２８は、時刻ｔ２と同様の処理を行う。

【0059】

時刻ｔ３において、車両のシステムは、輝度画像を運転者に向けて表示する必要がある旨を示す信号を制御部８５に出力している。このシステムからの信号により、制御部８５は、輝度画像を生成するための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にしている。

【0060】

【0061】

【0062】

さらに、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＲＳＴの電圧レベルをローレベルにする。このため、リセットトランジスタ４４０は、オフする。これにより、ＦＢ用電源６１５からフィードバックトランジスタ６１０およびリセットトランジスタ４４０を経由して浮遊拡散層４１５に印加される電圧が停止される。

【0063】

【0064】

時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間において、車両のシステムは、輝度画像を運転者に向けて表示する必要がある旨を示す信号を制御部８５に出力している。このシステムからの信号により、制御部８５は、輝度画像を生成するための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にしている。

【0065】

【0066】

【0067】

さらに、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＲＳＴの電圧レベルをローレベルにしている。このため、リセットトランジスタ４４０は、オフしている。これにより、ＦＢ用電源６１５からフィードバックトランジスタ６１０およびリセットトランジスタ４４０を経由して浮遊拡散層４１５に印加される電圧が停止されている。このとき、浮遊拡散層４１５の電圧が初期状態として安定している。このため、画像処理部７５は、浮遊拡散層４１５からアンプトランジスタ５０、セレクトトランジスタ４２０およびビットライン４２５を経由して画像処理部７５に印加される電圧を読み取る。

【0068】

【0069】

時刻ｔ４において、車両のシステムは、輝度画像を運転者に向けて表示する必要がある旨を示す信号を制御部８５に出力している。このシステムからの信号により、制御部８５は、輝度画像を生成するための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にしている。

【0070】

【0071】

【0072】

さらに、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＲＳＴの電圧レベルをローレベルにしている。このため、リセットトランジスタ４４０は、オフしている。これにより、ＦＢ用電源６１５からフィードバックトランジスタ６１０およびリセットトランジスタ４４０を経由して浮遊拡散層４１５に印加される電圧が停止されている。

【0073】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＴＸの電圧レベルをハイレベルにする。このため、転送トランジスタ４１０は、オンする。このとき、転送トランジスタ４１０は、フォトダイオード４００から流れる光電流に応じた電荷を浮遊拡散層４１５に転送する。これにより、浮遊拡散層４１５の電圧が変化する。

【0074】

さらに、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＢＬＧの電圧レベルをローレベルにしている。これにより、ＢＬ用トランジスタ４３０は、オフしている。このため、ビットライン４２５は、ＢＬ用グラウンド４３５に接続されていない状態である。

【0075】

時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間において、車両のシステム、制御部８５、固体撮像素子２０の状態が時刻ｔ４と同様の状態である。このため、車両のシステム、制御部８５、ＡＰＳ用駆動回路２６およびＤＶＳ用駆動回路２８は、時刻ｔ４と同様の処理を行う。

【0076】

時刻ｔ５において、車両のシステムは、輝度画像を運転者に向けて表示する必要がある旨を示す信号を制御部８５に出力している。このシステムからの信号により、制御部８５は、輝度画像を生成するための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にしている。

【0077】

【0078】

【0079】

【0080】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＴＸの電圧レベルをローレベルにする。このため、転送トランジスタ４１０は、オフする。このとき、フォトダイオード４００から流れる光電流に応じた電荷の転送トランジスタ４１０から浮遊拡散層４１５への転送が停止される。これにより、浮遊拡散層４１５の電圧の変化が停止する。

【0081】

【0082】

時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間において、車両のシステムは、輝度画像を運転者に向けて表示する必要がある旨を示す信号を制御部８５に出力している。このシステムからの信号により、制御部８５は、輝度画像を生成するための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にしている。

【0083】

【0084】

【0085】

【0086】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＴＸの電圧レベルをローレベルにしている。このため、転送トランジスタ４１０は、オフしている。このとき、フォトダイオード４００から流れる光電流に応じた電荷の転送トランジスタ４１０から浮遊拡散層４１５への転送が停止されている。これにより、浮遊拡散層４１５の電圧の変化が停止している。このとき、転送トランジスタ４１０からの転送による変化後の浮遊拡散層４１５の電圧が安定している。このため、画像処理部７５は、浮遊拡散層４１５からアンプトランジスタ５０、セレクトトランジスタ４２０およびビットライン４２５を経由して画像処理部７５に印加される電圧を読み取る。また、画像処理部７５は、この読み取った電圧から初期化されたときの浮遊拡散層４１５の電圧を減算することにより、浮遊拡散層４１５の電圧の変化分を算出する。さらに、画像処理部７５は、この算出した電圧の変化分についてＡＤ変換、ＣＤＳ処理、暗電流補正等の処理をすることによって、輝度画像を生成する。さらに、画像処理部７５は、この生成した輝度画像を記憶部８０に記憶させる。なお、初期化された浮遊拡散層４１５の電圧は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間に読み取った浮遊拡散層４１５の電圧に対応する。

【0087】

【0088】

時刻ｔ６において、車両のシステムは、輝度画像を運転者に向けて表示する必要がある旨を示す信号を制御部８５に出力している。このシステムからの信号により、制御部８５は、輝度画像を生成するための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にしている。

【0089】

【0090】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＳＥＬの電圧レベルをローレベルにする。このため、セレクトトランジスタ４２０は、オフする。このとき、切替用電源６０５から切替トランジスタ６００、接合部２５、アンプトランジスタ５０およびセレクトトランジスタ４２０を経由してビットライン４２５に印加される電圧が停止する。これにより、読み出される画素３０の行の選択が停止する。

【0091】

【0092】

以上のシーケンスを複数繰り返すことにより、固体撮像素子２０は、フレームとして、輝度画像を生成する。次に、固体撮像素子２０によるイベントの検出について説明する。

【0093】

例えば、ＰＣＳ制御等を行う運転支援システムが作動している状態で、撮像装置１０が搭載された車両が操縦されているとする。このとき、車両のシステムは、運転支援システムが作動している信号を制御部８５に出力する。このシステムの信号により、制御部８５は、イベントを検出させるための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にする。なお、ＰＣＳは、Pre Crash Safety Controlの略である。

【0094】

このとき、ＤＶＳ用駆動回路２８は、各画素３０のＶｂを所定電圧Ｖｂ＿Ｐにする。これにより、切替トランジスタ６００は、オンする。なお、所定電圧Ｖｂ＿Ｐは、接地電圧Ｖｂ＿Ｇよりも大きく、切替用電源６０５の電圧よりも小さい電圧である。

【0095】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、各画素３０のＲＳＴの電圧レベルをハイレベルにする。これにより、リセットトランジスタ４４０は、オンする。これにより、ＦＢ用電源６１５からの電圧がフィードバックトランジスタ６１０およびリセットトランジスタ４４０を経由して浮遊拡散層４１５に印加されることから、浮遊拡散層４１５の電圧は、ＦＢ用電源６１５の電圧に対応した電圧になる。また、この浮遊拡散層４１５の電圧がアンプトランジスタ５０のゲートに印加されることにより、アンプトランジスタ５０は、オンする。なお、ＦＢ用電源６１５の電圧に対応した電圧は、ＰＤ用グラウンド４０５の電圧よりも大きく、ＦＢ用電源６１５の電圧よりも小さい電圧である。

【0096】

さらに、ＡＰＳ用駆動回路２６は、各画素３０のＴＸの電圧レベルをハイレベルにする。このため、転送トランジスタ４１０は、オンする。このとき、転送トランジスタ４１０は、フォトダイオード４００から流れる光電流に応じた電荷を浮遊拡散層４１５に転送する。これにより、浮遊拡散層４１５の電圧は、ＦＢ用電源６１５の電圧に対応した電圧から変化する。

【0097】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、各画素３０のＳＥＬおよびＢＬＧの電圧レベルをハイレベルにする。このため、セレクトトランジスタ４２０およびＢＬ用トランジスタ４３０は、オンする。このとき、アンプトランジスタ５０のソースの電圧は、ＢＬ用グラウンド４３５の電圧になる。

【0098】

ここで、例えば、フォトダイオード４００によって光電流が発生するとき、転送トランジスタ４１０から浮遊拡散層４１５に光電子が転送されることにより、浮遊拡散層４１５の電圧は、減少する。このため、アンプトランジスタ５０のドレインおよびゲートの電圧差が大きくなることから、アンプトランジスタ５０からオペアンプ６２０に印加される電圧は、大きくなる。このとき、オペアンプ６２０は、この入力された電圧を増幅し、この増幅した電圧を第１コンパレータ６２１および第２コンパレータ６２２に印加する。第１コンパレータ６２１は、オペアンプ６２０に入力された電圧が大きくなっていることから、電圧レベルがローレベルの信号をロジック回路６２５に出力する。第２コンパレータ６２２は、オペアンプ６２０に入力された電圧が大きくなっていることから、電圧レベルがハイレベルの信号をロジック回路６２５に出力する。このとき、ロジック回路６２５は、そのロジック回路６２５に対応する画素３０の位置およびイベントの極性である＋１を信号処理部７０に出力する。また、信号処理部７０は、これらの画素３０の位置およびイベントの極性についての信号を外部に出力する。さらに、信号処理部７０は、画像認識処理等の信号処理を行うことで、イベントフレームを生成する。また、信号処理部７０は、この生成したイベントフレームを外部に出力する。例えば、信号処理部７０からの画素３０の位置、イベントの極性およびイベントフレームは、記憶部８０に記憶される。

【0099】

また、ロジック回路６２５は、信号処理部７０に出力後、第１コンパレータ６２１からの信号および第２コンパレータ６２２からの信号をリセットする。さらに、ロジック回路６２５は、リセットした旨を示す信号をオペアンプ６２０に出力する。このとき、オペアンプ６２０は、この入力された電圧を増幅し、この増幅した電圧を第１コンパレータ６２１および第２コンパレータ６２２に印加する。したがって、オペアンプ６２０、第１コンパレータ６２１、第２コンパレータ６２２およびロジック回路６２５によるイベントの検出が繰り返される。

【0100】

また、アンプトランジスタ５０のドレインおよびゲートの電圧差が大きくなっていることから、アンプトランジスタ５０からフィードバックトランジスタ６１０のゲートに印加される電圧は、大きくなる。このため、フィードバックトランジスタ６１０の駆動力が大きくなることからフィードバックトランジスタ６１０からリセットトランジスタ４４０を経由して浮遊拡散層４１５に電流が流れやすくなる。したがって、このとき、浮遊拡散層４１５の電圧は、フィードバックトランジスタ６１０からの電圧によって大きくなる。このため、フォトダイオード４００によって光電流が発生する前のときの電圧に近づくことで、浮遊拡散層４１５の状態がフォトダイオード４００によって光電流が発生する前の状態に戻りやすくなる。よって、浮遊拡散層４１５の電圧の応答性が向上することから、ロジック回路６２５から出力される信号の応答性が向上する。

【0101】

以上のように、固体撮像素子２０は、イベントを検出する。次に、この固体撮像素子２０によってトランジスタの数を削減できることについて説明する。

【0102】

固体撮像素子２０は、画素３０と、画像処理部７５とを備える。画素３０は、フォトダイオード４００と、浮遊拡散層４１５と、切替用電源６０５と、切替トランジスタ６００と、ＤＶＳ用駆動回路２８と、アンプトランジスタ５０と、第１コンパレータ６２１と、第２コンパレータ６２２とを有する。フォトダイオード４００は、光電変換によって光量に応じた光電流を発生させる。浮遊拡散層４１５は、光電流に対応する電荷を蓄積し、この蓄積した電荷の量に応じた電圧を出力する。切替トランジスタ６００は、切替用電源６０５に接続されている。ＤＶＳ用駆動回路２８は、切替トランジスタ６００に電圧を印加することにより切替トランジスタ６００をオンさせる。アンプトランジスタ５０は、Ｖｂが接地電圧Ｖｂ＿Ｇであるとき、切替用電源６０５からの電圧が印加されることによりドレインの電圧が所定の電圧に維持されるとともに、浮遊拡散層４１５の電圧の変化に応じた電圧をソースから出力する。また、アンプトランジスタ５０は、Ｖｂが接地電圧Ｖｂ＿Ｇよりも大きい所定電圧Ｖｂ＿Ｐであるとき、浮遊拡散層４１５の電圧の変化に応じた電圧をドレインから出力する。第１コンパレータ６２１は、アンプトランジスタ５０のドレインからの電圧が減少したか否かを検出する。第２コンパレータ６２２は、アンプトランジスタ５０のドレインからの電圧が増加したか否かを検出する。画像処理部７５は、Ｖｂが接地電圧Ｖｂ＿Ｇであるとき、アンプトランジスタ５０のソースから出力された電圧の変化に基づいて、輝度画像を生成する。なお、フォトダイオード４００は、光電変換素子に対応する。浮遊拡散層４１５は、電荷蓄積部に対応する。アンプトランジスタ５０は、共通トランジスタに対応する。アンプトランジスタ５０のドレインは、共通トランジスタの一端に対応する。アンプトランジスタ５０のソースは、共通トランジスタの他端に対応する。Ｖｂは、ＤＶＳ用駆動回路２８から切替トランジスタ６００に印加される電圧に対応するとともに、素子電圧に対応する。所定の電圧は、アンプトランジスタ５０のゲート電圧と閾値電圧との和よりも高い電圧に対応する。

【0103】

これにより、輝度画像を生成するとき、アンプトランジスタ５０は、浮遊拡散層４１５の電圧の変化に応じた電圧をソースから出力する。また、画素３０の光量の時間変化を示すイベントを検出するとき、アンプトランジスタ５０は、浮遊拡散層４１５の電圧の変化に応じた電圧をドレインから出力する。したがって、輝度画像生成用のトランジスタおよびイベント検出用のトランジスタを備える必要がなくなる。よって、トランジスタの数を削減することができる。

【0104】

また、第１実施形態では、以下に記載する効果も奏する。

【0105】

［１－１］画素３０は、ＦＢ用電源６１５、リセットトランジスタ４４０と、ＡＰＳ用駆動回路２６と、をさらに有する。リセットトランジスタ４４０は、ＦＢ用電源６１５に接続されている。ＡＰＳ用駆動回路２６は、リセットトランジスタ４４０に電圧を印加することにより、リセットトランジスタ４４０をオンさせる。また、リセットトランジスタ４４０は、Ｖｂが接地電圧Ｖｂ＿Ｇよりも大きい所定電圧Ｖｂ＿Ｐであるとき、浮遊拡散層４１５の電圧をＦＢ用電源６１５の電圧に対応した電圧にする。そして、アンプトランジスタ５０は、リセットトランジスタ４４０により浮遊拡散層４１５の電圧が前記第２電源の電圧に対応した電圧になった後、浮遊拡散層４１５の電圧の変化に応じた電圧をドレインから出力する。なお、切替用電源６０５は、第１電源に対応する。ＤＶＳ用駆動回路２８は、第１駆動回路に対応する。切替トランジスタ６００は、第１トランジスタに対応する。ＦＢ用電源６１５は、第２電源に対応する。ＡＰＳ用駆動回路２６は、第２駆動回路に対応する。リセットトランジスタ４４０は、第２トランジスタに対応する。

【0106】

これにより、アンプトランジスタ５０は、ＦＢ用電源６１５の電圧に対応した電圧からの変動分の電圧をドレインから出力する。このため、浮遊拡散層４１５の電圧の変化に応じた電圧が算出されやすくなることから、第１コンパレータ６２１および第２コンパレータ６２２によるアンプトランジスタ５０のドレインからの電圧の増減が検出されやすくなる。したがって、イベントの検出がされやすくなる。

【0107】

［１－２］画素３０は、ビットライン４２５、ＢＬ用トランジスタ４３０およびＢＬ用グラウンド４３５をさらに有する。ビットライン４２５は、Ｖｂが接地電圧Ｖｂ＿Ｇであるとき、アンプトランジスタ５０のソースからの電圧を画像処理部７５に出力する。ＢＬ用トランジスタ４３０は、ＡＰＳ用駆動回路２６からの電圧によってオンすることで、ビットライン４２５とＢＬ用グラウンド４３５とを接続させる。ＢＬ用グラウンド４３５は、Ｖｂが接地電圧Ｖｂ＿Ｇよりも大きい所定電圧Ｖｂ＿Ｐであるとき、ビットライン４２５と接続されることにより、アンプトランジスタ５０のソースの電圧をＢＬ用グラウンド４３５の電圧にする。

【0108】

これにより、イベントを検出するとき、画素３０のウェルに電流が流れることによる画素３０のウェルの電位上昇が抑制される。このため、ウェルの電位上昇によるフォトダイオード４００の特性変化が抑制されることから、固体撮像素子２０の画質劣化が抑制される。

【0109】

（第２実施形態）
第２実施形態では、ＡＰＳ用回路４０の形態が第１実施形態と異なる。これ以外は、第１実施形態と同様である。

【0110】

ＡＰＳ用回路４０は、図６に示すように、リセット用電源４４５およびモードトランジスタ４５０をさらに含む。リセット用電源４４５は、リセットトランジスタ４４０のドレインに接続されている。また、リセットトランジスタ４４０のソースは、浮遊拡散層４１５に接続されている。さらに、リセットトランジスタ４４０は、オンするとき、リセット用電源４４５からの電圧を浮遊拡散層４１５に印加することにより、浮遊拡散層４１５の電圧をリセット用電源４４５の電圧に対応した電圧にする。これによって、リセットトランジスタ４４０は、浮遊拡散層４１５の状態を初期化する。また、リセットトランジスタ４４０は、オフするとき、リセット用電源４４５からの電圧を浮遊拡散層４１５に印加しない。

【0111】

モードトランジスタ４５０は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。モードトランジスタ４５０のドレインは、フィードバックトランジスタ６１０のソースに接続されている。また、モードトランジスタ４５０のソースは、転送トランジスタ４１０および浮遊拡散層４１５の間に接続されている。さらに、モードトランジスタ４５０のゲートは、ＡＰＳ用駆動回路２６に接続されている。このため、ＡＰＳ用駆動回路２６からの電圧がリセットトランジスタ４４０のゲートに印加されることにより、モードトランジスタ４５０は、オンオフする。

【0112】

以上のように、第２実施形態は、構成されている。次に、固体撮像素子２０による輝度画像の生成について説明する。

【0113】

撮像装置１０が搭載された車両が運転者によって操縦されていることにより、輝度画像を運転者に向けて表示する必要があるとする。このとき、車両のシステムは、輝度画像を運転者に向けて表示する必要がある旨を示す信号を制御部８５に出力する。このシステムからの信号により、制御部８５は、輝度画像を生成するための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にする。

【0114】

このとき、ＡＰＳ用駆動回路２６は、モードトランジスタ４５０のゲート電圧の電圧レベルをローレベルにする。これにより、モードトランジスタ４５０は、オフする。その後、車両のシステム、制御部８５、ＡＰＳ用駆動回路２６およびＤＶＳ用駆動回路２８は、上記時刻ｔ０～ｔ６と同様の処理を行う。

【0115】

以上のように、固体撮像素子２０は、輝度画像を生成する。次に、固体撮像素子２０によるイベントの検出について説明する。

【0116】

【0117】

このとき、ＡＰＳ用駆動回路２６は、モードトランジスタ４５０のゲート電圧の電圧レベルをハイレベルにする。これにより、モードトランジスタ４５０は、オンする。その後、固体撮像素子２０は、上記第１実施形態と同様の処理を行うことにより、イベントを検出する。

【0118】

以上のように、固体撮像素子２０は、イベントを検出する。この第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。また、第２実施形態では、以下に記載する効果も奏する。

【0119】

［２］ここで、第１実施形態では、ＦＢ用電源６１５からの電圧がフィードバックトランジスタ６１０およびリセットトランジスタ４４０を経由して浮遊拡散層４１５に印加されることにより、浮遊拡散層４１５の状態が初期化される。しかし、第２実施形態では、リセットトランジスタ４４０は、リセット用電源４４５および浮遊拡散層４１５に接続されている。このため、リセット用電源４４５からの電圧がリセットトランジスタ４４０を経由して浮遊拡散層４１５に印加されることにより、浮遊拡散層４１５の状態が初期化される。なお、リセット用電源４４５は、第２電源に対応する。

【0120】

これにより、フィードバックトランジスタ６１０による電圧降下分の電圧変化を読み出すことができるため、第１実施形態と比較して、画素３０のダイナミックレンジが拡大する。

【0121】

（第３実施形態）
第３実施形態では、画素３０の形態が第１実施形態と異なる。これ以外は、第１実施形態と同様である。

【0122】

ここでは、固体撮像素子２０は、図７に示すように、複数の画素ブロック３００を有する。この画素ブロック３００は、第１画素３０１、第２画素３０２、第３画素３０３および第４画素３０４を含む。これらの第１画素３０１、第２画素３０２、第３画素３０３および第４画素３０４は、図８に示すように、浮遊拡散層４１５、セレクトトランジスタ４２０およびビットライン４２５を共有している。また、第１画素３０１、第２画素３０２、第３画素３０３および第４画素３０４は、ＢＬ用トランジスタ４３０、ＢＬ用グラウンド４３５およびリセットトランジスタ４４０を共有している。さらに、第１画素３０１、第２画素３０２、第３画素３０３および第４画素３０４は、ＤＶＳ用回路６０を共有している。また、第１画素３０１、第２画素３０２、第３画素３０３および第４画素３０４の配置は、例えば、Bayer配列になっている。なお、画素ブロック３００中の画素３０の配置は、Bayer配列になっていることに限定されないで、任意の配置でよい。

【0123】

さらに、第１画素３０１は、第１フォトダイオード４０１、ＰＤ用第１グラウンド４０６および第１転送トランジスタ４１１を含む。また、第２画素３０２は、第２フォトダイオード４０２、ＰＤ用第２グラウンド４０７および第２転送トランジスタ４１２を含む。さらに、第３画素３０３は、第３フォトダイオード４０３、ＰＤ用第３グラウンド４０８および第３転送トランジスタ４１３を含む。また、第４画素３０４は、第４フォトダイオード４０４、ＰＤ用第４グラウンド４０９、および第４転送トランジスタ４１４を含む。

【0124】

第１フォトダイオード４０１のアノードは、ＰＤ用第１グラウンド４０６に接続されている。また、第１フォトダイオード４０１は、光電変換により、レンズ１５から導かれた赤色光の量に応じた光電流を発生させる。さらに、第１フォトダイオード４０１は、この発生した光電流を後述の第１転送トランジスタ４１１に流す。

【0125】

第１転送トランジスタ４１１は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。また、第１転送トランジスタ４１１のソースは、第１フォトダイオード４０１のカソードに接続されている。さらに、第１転送トランジスタ４１１のゲートは、ＡＰＳ用駆動回路２６に接続されている。このため、ＡＰＳ用駆動回路２６からの電圧が第１転送トランジスタ４１１のゲートに印加されることにより、第１転送トランジスタ４１１は、オンオフする。また、第１転送トランジスタ４１１は、オンするとき、第１フォトダイオード４０１から流れる光電流に応じた電荷を後述の浮遊拡散層４１５に転送する。さらに、第１転送トランジスタ４１１は、オフするとき、第１フォトダイオード４０１から流れる光電流に応じた電荷を後述の浮遊拡散層４１５に転送しない。

【0126】

第２フォトダイオード４０２のアノードは、ＰＤ用第２グラウンド４０７に接続されている。また、第２フォトダイオード４０２は、光電変換により、レンズ１５から導かれた緑色光の量に応じた光電流を発生させる。さらに、第２フォトダイオード４０２は、この発生した光電流を後述の第２転送トランジスタ４１２に流す。

【0127】

第２転送トランジスタ４１２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。また、第２転送トランジスタ４１２のソースは、第２フォトダイオード４０２のカソードに接続されている。さらに、第２転送トランジスタ４１２のゲートは、ＡＰＳ用駆動回路２６に接続されている。このため、ＡＰＳ用駆動回路２６からの電圧が第２転送トランジスタ４１２のゲートに印加されることにより、第２転送トランジスタ４１２は、オンオフする。また、第２転送トランジスタ４１２は、オンするとき、第２フォトダイオード４０２から流れる光電流に応じた電荷を後述の浮遊拡散層４１５に転送する。さらに、第２転送トランジスタ４１２は、オフするとき、第２フォトダイオード４０２から流れる光電流に応じた電荷を後述の浮遊拡散層４１５に転送しない。

【0128】

第３フォトダイオード４０３のアノードは、ＰＤ用第３グラウンド４０８に接続されている。また、第３フォトダイオード４０３は、光電変換により、レンズ１５から導かれた緑色光の量に応じた光電流を発生させる。さらに、第３フォトダイオード４０３は、この発生した光電流を後述の第３転送トランジスタ４１３に流す。

【0129】

第３転送トランジスタ４１３は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。また、第１転送トランジスタ４１１のソースは、第３フォトダイオード４０３のカソードに接続されている。さらに、第３転送トランジスタ４１３のゲートは、ＡＰＳ用駆動回路２６に接続されている。このため、ＡＰＳ用駆動回路２６からの電圧が第３転送トランジスタ４１３のゲートに印加されることにより、第３転送トランジスタ４１３は、オンオフする。また、第３転送トランジスタ４１３は、オンするとき、第３フォトダイオード４０３から流れる光電流に応じた電荷を後述の浮遊拡散層４１５に転送する。さらに、第３転送トランジスタ４１３は、オフするとき、第３フォトダイオード４０３から流れる光電流に応じた電荷を後述の浮遊拡散層４１５に転送しない。

【0130】

第４フォトダイオード４０４のアノードは、ＰＤ用第４グラウンド４０９に接続されている。また、第４フォトダイオード４０４は、光電変換により、レンズ１５から導かれた青色光の量に応じた光電流を発生させる。さらに、第４フォトダイオード４０４は、この発生した光電流を後述の第４転送トランジスタ４１４に流す。

【0131】

第４転送トランジスタ４１４は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。また、第４転送トランジスタ４１４のソースは、第４フォトダイオード４０４のカソードに接続されている。さらに、第４転送トランジスタ４１４のゲートは、ＡＰＳ用駆動回路２６に接続されている。このため、ＡＰＳ用駆動回路２６からの電圧が第４転送トランジスタ４１４のゲートに印加されることにより、第４転送トランジスタ４１４は、オンオフする。また、第４転送トランジスタ４１４は、オンするとき、第４フォトダイオード４０４から流れる光電流に応じた電荷を後述の浮遊拡散層４１５に転送する。さらに、第４転送トランジスタ４１４は、オフするとき、第４フォトダイオード４０４から流れる光電流に応じた電荷を後述の浮遊拡散層４１５に転送しない。

【0132】

以上のように、第３実施形態は、構成されている。次に、固体撮像素子２０による輝度画像の生成について、図９のタイムチャートを参照して説明する。

【0133】

ここで、この説明をするため、以下の用語を定義する。図８に示すように、第１転送トランジスタ４１１のゲート電圧をＴＸ１とする。第２転送トランジスタ４１２のゲート電圧をＴＸ２とする。第３転送トランジスタ４１３のゲート電圧をＴＸ３とする。第４転送トランジスタ４１４のゲート電圧をＴＸ４とする。

【0134】

図９に戻って、時刻ｔ１０から時刻ｔ１４までの期間において、車両のシステム、制御部８５、ＡＰＳ用駆動回路２６およびＤＶＳ用駆動回路２８は、上記時刻ｔ０から時刻ｔ４までの期間と同様の処理を行う。

【0135】

時刻ｔ１４において、車両のシステムは、輝度画像を運転者に向けて表示する必要がある旨を示す信号を制御部８５に出力している。このシステムからの信号により、制御部８５は、輝度画像を生成するための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にしている。

【0136】

【0137】

【0138】

【0139】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＴＸ１の電圧レベルをハイレベルにする。このため、第１転送トランジスタ４１１は、オンする。このとき、第１転送トランジスタ４１１は、第１フォトダイオード４０１から流れる光電流に応じた電荷を浮遊拡散層４１５に転送する。これにより、浮遊拡散層４１５の電圧が変化する。

【0140】

【0141】

時刻ｔ１４から時刻ｔ１５までの期間において、車両のシステム、制御部８５、固体撮像素子２０の状態が時刻ｔ１４と同様の状態である。このため、車両のシステム、制御部８５、ＡＰＳ用駆動回路２６およびＤＶＳ用駆動回路２８は、時刻ｔ１４と同様の処理を行う。

【0142】

時刻ｔ１５において、車両のシステムは、輝度画像を運転者に向けて表示する必要がある旨を示す信号を制御部８５に出力している。このシステムからの信号により、制御部８５は、輝度画像を生成するための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にしている。

【0143】

【0144】

【0145】

【0146】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＴＸ１の電圧レベルをローレベルにする。このため、第１転送トランジスタ４１１は、オフする。このとき、第１フォトダイオード４０１から流れる光電流に応じた電荷の第１転送トランジスタ４１１から浮遊拡散層４１５への転送が停止される。これにより、浮遊拡散層４１５の電圧の変化が停止する。

【0147】

【0148】

時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までの期間において、車両のシステムは、輝度画像を運転者に向けて表示する必要がある旨を示す信号を制御部８５に出力している。このシステムからの信号により、制御部８５は、輝度画像を生成するための信号をＤＶＳ用駆動回路２８およびＡＰＳ用駆動回路２６に出力にしている。

【0149】

【0150】

【0151】

【0152】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、ＴＸ１の電圧レベルをローレベルにしている。このため、第１転送トランジスタ４１１は、オフしている。このとき、第１フォトダイオード４０１から流れる光電流に応じた電荷の第１転送トランジスタ４１１から浮遊拡散層４１５への転送が停止されている。これにより、浮遊拡散層４１５の電圧の変化が停止している。このとき、第１転送トランジスタ４１１からの転送による変化後の浮遊拡散層４１５の電圧が安定している。このため、画像処理部７５は、浮遊拡散層４１５からアンプトランジスタ５０、セレクトトランジスタ４２０およびビットライン４２５を経由して画像処理部７５に印加される電圧を読み取る。また、画像処理部７５は、この読み取った電圧から初期化されたときの浮遊拡散層４１５の電圧を減算することにより、浮遊拡散層４１５の電圧の変化分を算出する。さらに、画像処理部７５は、この算出した電圧の変化分についてＡＤ変換、ＣＤＳ処理、暗電流補正等の処理をすることによって、輝度画像を生成する。さらに、画像処理部７５は、この生成した輝度画像を記憶部８０に記憶させる。なお、初期化された浮遊拡散層４１５の電圧は、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間に読み取った浮遊拡散層４１５の電圧に対応する。

【0153】

【0154】

時刻ｔ１６から時刻ｔ１８までの期間において、固体撮像素子２０は、時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までの期間と同様の処理を行う。なお、時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までの期間の処理は、第１実施形態の時刻ｔ２から時刻ｔ４までの期間の処理に対応する。

【0155】

時刻ｔ１８から時刻ｔ２０までの期間において、固体撮像素子２０は、時刻ｔ１４から時刻ｔ１６までの期間と同様の処理を行う。なお、ここでは、ＴＸ１がＴＸ２に読み替えられる。第１転送トランジスタ４１１が第２転送トランジスタ４１２に読み替えられる。第１フォトダイオード４０１が第２フォトダイオード４０２に読み替えられる。

【0156】

時刻ｔ２０から時刻ｔ２２までの期間において、固体撮像素子２０は、時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までの期間と同様の処理を行う。

【0157】

時刻ｔ２２から時刻ｔ２４までの期間において、固体撮像素子２０は、時刻ｔ１４から時刻ｔ１６までの期間と同様の処理を行う。なお、ここでは、ＴＸ１がＴＸ３に読み替えられる。第１転送トランジスタ４１１が第３転送トランジスタ４１３に読み替えられる。第１フォトダイオード４０１が第３フォトダイオード４０３に読み替えられる。

【0158】

時刻ｔ２４から時刻ｔ２６までの期間において、固体撮像素子２０は、時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までの期間と同様の処理を行う。

【0159】

時刻ｔ２６から時刻ｔ２８までの期間において、固体撮像素子２０は、時刻ｔ１４から時刻ｔ１６までの期間と同様の処理を行う。なお、ここでは、ＴＸ１がＴＸ４に読み替えられる。第１転送トランジスタ４１１が第４転送トランジスタ４１４に読み替えられる。
第１フォトダイオード４０１が第４フォトダイオード４０４に読み替えられる。

【0160】

時刻ｔ２８において、固体撮像素子２０は、時刻ｔ６と同様の処理を行う。なお、ここでは、ＴＸがＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、ＴＸ４に読み替えられる。転送トランジスタ４１０が第１転送トランジスタ４１１、第２転送トランジスタ４１２、第３転送トランジスタ４１３、第４転送トランジスタ４１４に読み替えられる。フォトダイオード４００が第１フォトダイオード４０１、第２フォトダイオード４０２、第３フォトダイオード４０３、第４フォトダイオード４０４に読み替えられる。

【0161】

【0162】

【0163】

このとき、ＤＶＳ用駆動回路２８は、各画素ブロック３００のＶｂを所定電圧Ｖｂ＿Ｐにする。これにより、切替トランジスタ６００は、オンする。なお、所定電圧Ｖｂ＿Ｐは、接地電圧Ｖｂ＿Ｇよりも大きく、切替用電源６０５の電圧よりも小さい電圧である。

【0164】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、各画素ブロック３００のＲＳＴの電圧レベルをハイレベルにする。これにより、リセットトランジスタ４４０は、オンする。これにより、ＦＢ用電源６１５からの電圧がフィードバックトランジスタ６１０およびリセットトランジスタ４４０を経由して浮遊拡散層４１５に印加されることから、浮遊拡散層４１５の電圧は、ＦＢ用電源６１５の電圧に対応した電圧になる。また、この浮遊拡散層４１５の電圧がアンプトランジスタ５０のゲートに印加されることにより、アンプトランジスタ５０は、オンする。なお、ＦＢ用電源６１５の電圧に対応した電圧は、ＰＤ用グラウンド４０５の電圧よりも大きく、ＦＢ用電源６１５の電圧よりも小さい電圧である。

【0165】

さらに、ＡＰＳ用駆動回路２６は、各画素ブロック３００のＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、ＴＸ４の電圧レベルをハイレベルにする。このため、第１転送トランジスタ４１１、第２転送トランジスタ４１２、第３転送トランジスタ４１３および第４転送トランジスタ４１４は、オンする。このとき、第１転送トランジスタ４１１は、第１フォトダイオード４０１から流れる光電流に応じた電荷を浮遊拡散層４１５に転送する。第２転送トランジスタ４１２は、第２フォトダイオード４０２から流れる光電流に応じた電荷を浮遊拡散層４１５に転送する。第３転送トランジスタ４１３は、第３フォトダイオード４０３から流れる光電流に応じた電荷を浮遊拡散層４１５に転送する。第４転送トランジスタ４１４は、第４フォトダイオード４０４から流れる光電流に応じた電荷を浮遊拡散層４１５に転送する。これにより、浮遊拡散層４１５の電圧は、ＦＢ用電源６１５の電圧に対応した電圧から変化する。

【0166】

また、ＡＰＳ用駆動回路２６は、各画素ブロック３００のＳＥＬおよびＢＬＧの電圧レベルをハイレベルにする。このため、セレクトトランジスタ４２０およびＢＬ用トランジスタ４３０は、オンする。このとき、アンプトランジスタ５０のソースの電圧は、ＢＬ用グラウンド４３５の電圧になる。

【0167】

さらに、オペアンプ６２０は、アンプトランジスタ５０からの電圧を増幅し、この増幅した電圧を第１コンパレータ６２１および第２コンパレータ６２２に印加する。また、ロジック回路６２５は、第１コンパレータ６２１および第２コンパレータ６２２からの信号に基づいて、そのロジック回路６２５に対応する画素ブロック３００の位置およびイベントの極性を信号処理部７０に出力する。また、信号処理部７０は、これらの画素３０の位置およびイベントの極性について画像認識処理等の信号処理を行うことで、イベントフレームを生成する。さらに、信号処理部７０は、これらの画素３０の位置およびイベントの極性を記憶部８０に記憶させるとともに、この生成したイベントフレームを記憶部８０に記憶させる。

【0168】

【0169】

また、アンプトランジスタ５０のドレインおよびゲートの電圧差が変化することから、アンプトランジスタ５０からフィードバックトランジスタ６１０のゲートに印加される電圧は、変化する。このため、フィードバックトランジスタ６１０の駆動力が変化することからフィードバックトランジスタ６１０からリセットトランジスタ４４０を経由して浮遊拡散層４１５に電流が流れやすさが変化する。したがって、このとき、浮遊拡散層４１５の電圧は、フィードバックトランジスタ６１０からの電圧によって変化する。このため、第１フォトダイオード４０１、第２フォトダイオード４０２、第３フォトダイオード４０３、第４フォトダイオード４０４によって光電流が発生する前のときの電圧に近づく。したがって、浮遊拡散層４１５の状態が第１フォトダイオード４０１、第２フォトダイオード４０２、第３フォトダイオード４０３、第４フォトダイオード４０４によって光電流が発生する前の状態に戻りやすくなる。よって、浮遊拡散層４１５の電圧の応答性が向上することから、ロジック回路６２５から出力される信号の応答性が向上する。

【0170】

以上のように、固体撮像素子２０は、イベントを検出する。この第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、第３実施形態では、以下に記載する効果も奏する。

【0171】

［３］固体撮像素子２０は、第１画素３０１と、第２画素３０２と、画像処理部７５と、を備える。第１画素３０１は、第１フォトダイオード４０１を有する。第１フォトダイオード４０１は、光電変換によって光量に応じた光電流を発生させる。第２画素３０２は、第２フォトダイオード４０２を有する。第２フォトダイオード４０２は、光電変換によって第１フォトダイオード４０１にて反応する光の色とは異なる色の光量に応じた光電流を発生させる。第１画素３０１および第２画素３０２は、浮遊拡散層４１５と、切替用電源６０５と、ＤＶＳ用駆動回路２８と、アンプトランジスタ５０と、第１コンパレータ６２１と、第２コンパレータ６２２とを共有する。画像処理部７５は、Ｖｂが接地電圧Ｖｂ＿Ｇであるとき、アンプトランジスタ５０のソースから出力された電圧の変化に基づいて、輝度画像を生成する。なお、第１フォトダイオード４０１は、第１光電変換素子に対応する。第２フォトダイオード４０２は、第２光電変換素子に対応する。

【0172】

これにより、第１フォトダイオード４０１に反応する光の色と第２フォトダイオード４０２に反応する光の色とが異なるため、固体撮像素子２０は、複数の色についてのイベントを検出することができる。

【0173】

（第４実施形態）
第４実施形態では、切替トランジスタ６００の形態が第１実施形態と異なる。これ以外は、第１実施形態と同様である。

【0174】

切替トランジスタ６００は、図１０に示すように、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。この場合、輝度画像を生成するとき、ＤＶＳ用駆動回路２８は、Ｖｂを切替用電源６０５の電圧以上にする。これにより、切替トランジスタ６００は、オンする。このため、切替用電源６０５からの電圧が切替トランジスタ６００および接合部２５を経由してアンプトランジスタ５０のドレインに印加される。これにより、アンプトランジスタ５０のドレインの電圧がアンプトランジスタ５０のゲート電圧と閾値電圧との和よりも高くなることから、アンプトランジスタ５０の状態が飽和状態になる。このため、浮遊拡散層４１５からの電圧がアンプトランジスタ５０を経由してセレクトトランジスタ４２０に印加される。さらに、切替用電源６０５からの電圧が切替トランジスタ６００および接合部２５を経由してフィードバックトランジスタ６１０のゲートに印加されることから、フィードバックトランジスタ６１０は、オンする。その後、固体撮像素子２０は、第１実施形態と同様の処理をすることにより、輝度画像を生成する。

【0175】

また、イベントを検出するとき、ＤＶＳ用駆動回路２８は、各画素３０のＶｂを所定電圧Ｖｂ＿Ｐにする。これにより、切替トランジスタ６００は、オンする。その後、固体撮像素子２０は、第１実施形態と同様の処理をすることにより、イベントを検出する。なお、所定電圧Ｖｂ＿Ｐは、接地電圧Ｖｂ＿Ｇよりも大きく、切替用電源６０５の電圧よりも小さい電圧である。

【0176】

以上のように、第４実施形態は、構成されている。この第４実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。

【0177】

（他の実施形態）
本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態に対して、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【0178】

本開示に記載の検出部、処理部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の検出部、処理部およびその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の検出部、処理部およびその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【0179】

上記実施形態では、撮像装置１０は、車両に搭載される。これに対して、撮像装置１０は、車両に搭載されることに限定されないで、例えば、産業用ロボット等に搭載されてもよい。

【0180】

上記実施形態では、接合部２５は、フィードバックトランジスタ６１０およびオペアンプ６２０の間に配置されている。これに対して、接合部２５は、フィードバックトランジスタ６１０およびオペアンプ６２０の間に配置されていることに限定されない。例えば、接合部２５は、切替トランジスタ６００のソースおよびオペアンプ６２０の間に配置されてもよい。また、接合部２５は、フィードバックトランジスタ６１０のソースおよびリセットトランジスタ４４０のドレインの間に配置されてもよい。

【0181】

上記実施形態では、固体撮像素子２０は、複数の画素３０を有する。これに対して、画素３０の数は、２つ以上であることに限定されないで、１つ以上であればよい。

【0182】

上記第３実施形態では、イベントを検出するとき、ＡＰＳ用駆動回路２６は、各画素ブロック３００のＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、ＴＸ４の電圧レベルをハイレベルにする。これに対して、イベントを検出するとき、ＡＰＳ用駆動回路２６は、各画素ブロック３００のＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、ＴＸ４の電圧レベルをハイレベルにすることに限定されない。イベントを検出するとき、ＡＰＳ用駆動回路２６は、各画素ブロック３００のＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、ＴＸ４の少なくとも１つの電圧レベルをハイレベルにしてもよい。

【0183】

上記第３実施形態では、画素ブロック３００は、４つの画素で構成されている。これに対して、画素ブロック３００は、４つの画素で構成されていることに限定されない。画素ブロック３００は、２つ以上の画素で構成されてよい。

【0184】

上記実施形態は、適宜組み合わされてもよい。

【符号の説明】

【0185】

２０固体撮像素子
２８ＤＶＳ用駆動回路
３０画素
５０アンプトランジスタ
７５画像処理部
４００フォトダイオード
４１５浮遊拡散層
６００切替トランジスタ
６０５切替用電源
６２１第１コンパレータ
６２２第２コンパレータ

【図1】