固态成像元件和电子装置的制作方法

固态成像元件和电子装置
1.本技术是申请日为2018年08月24日的题为“固态成像元件和电子装置”的中国专利申请号201880062362.x的分案申请。
技术领域
2.本技术涉及一种固态图像传感器和一种电子装置。具体地，本技术涉及一种使用光电二极管检测光的固态图像传感器。


背景技术：

3.传统上，在具有距离测量功能的电子装置中，称为飞行时间(tof)方法的距离测量方法是已知的。该tof方法是通过用来自电子装置的照射光照射对象并获得直到照射光反射并返回到电子装置的往返时间来测量距离的方法。例如，已经提出了使用单光子雪崩二极管(spad)检测反射光的tof型相机(例如，参见非专利文献1)。spad是一种光电二极管，其中，通过放大光电流来提高灵敏度。
4.在此处，spad用于盖革模式，对某一电压或更高电压施加反向偏置。在盖革模式下，执行控制，以保持上拉，以在阳极侧通过电源施加恒定电位，在阴极侧施加电阻或恒定电流。然后，当检测到光时，由于碰撞电离，阳极-阴极电压降低到击穿电压，并且spad从高阻抗状态转变到低阻抗状态。固态图像传感器可以通过检测当时阴极电位的变化来产生tof数据。当阳极-阴极电压降低到击穿电压时，spad再次变为高阻抗，当spad变为高阻抗时，spad通过上拉再次转变到盖革模式。在这种固态图像传感器中，像素特性由过度偏置决定。在此处，过度偏置是通过在盖革模式下从阳极-阴极电压中减去击穿电压而获得的值。
5.引用列表
6.非专利文献
7.非专利文献1：larry li，“time-of-flight camera-an introduction”，德州仪器，技术白皮书sloa190b，2014年1月，2014年5月修订


技术实现要素：

8.本发明要解决的问题
9.在上述传统技术中，使用了高度灵敏的雪崩光电二极管，因此甚至可以检测到微弱的反射光。然而，过度偏置可能由于击穿电压和温度的变化而波动。结果，过度偏置可能变得太小，光电二极管的灵敏度可能降低，相反，过度偏置可能变得太大，暗电流噪声可能增加。为了抑制由于击穿电压等的变化引起的过度偏置的波动，操作者可以对每个产品进行调整，但是这增加了劳动。因此，在上述传统技术中，难以抑制由于击穿电压等的变化引起的过度偏置的波动。
10.考虑到这种情况而提出本技术，并且本技术的目的是将光检测装置中的过度偏置控制到适当的值。
11.问题的解决方案
12.已经提出本技术来解决上述问题，并且本技术的第一方面是一种固态图像传感器，包括：光电二极管，其被配置为光电转换入射光并输出光电流；电阻器，其连接到光电二极管的阴极；以及控制电路，其被配置为当光电流流过电阻器时阴极的电位越高，向光电二极管的阳极提供越低的电位。上述配置发挥了当光电流流过电阻器时的阴极的电位越高，向光电二极管的阳极提供越低的电位的效果，从而将过量偏置控制为适当的值。
13.此外，在第一方面，还可以包括检测电路，其被配置为检测光电流流过电阻器时的阴极的电位，并将检测到的电位提供给控制电路。上述配置发挥了检测光电流流动时的阴极电位的效果。
14.此外，在第一方面，所述电阻器和光电二极管可以设置在多个像素电路的每一个中，所述多个像素电路的各个阴极可以共同连接到检测电路，并且所述检测电路可以检测光电流流过电阻器时的阴极的各个电位的最小值。上述配置发挥了根据光电二极管的阴极的相应电位的最小值向阳极提供电位的效果。
15.此外，在第一方面，还可以包括可变电容器，其连接到阴极。上述配置发挥了通过可变电容器减小阴极电位误差的效果。
16.此外，在第一方面，还可以包括晶体管，其被配置为根据更新脉冲信号使电阻器的两端短路，其中，所述控制电路还可以在入射光即将入射之前向晶体管提供更新脉冲信号。上述配置发挥了在入射光即将入射之前通过更新脉冲信号使电阻器两端短路的效果。
17.此外，在第一方面，所述电阻器的电阻值可以是阴极的电位被固定的值。上述配置发挥了根据光电二极管的阴极的固定电位向阳极提供电位的效果。
18.此外，在第一方面，还可以包括比较器，其被配置为将阴极的电位与预定电位进行比较，并输出比较结果，并且所述控制电路可以基于比较结果，在阴极的电位高于预定电位的情况下，向阳极提供比阴极的电位小于预定电位的情况下的电位低的电位。上述配置发挥了根据光电二极管的阴极电位和预定电位之间的比较结果向阳极提供电位的效果。
19.此外，在第一方面，所述控制电路可以计数在预定周期内阴极的电位变得低于预定阈值的次数，并且在次数小于预定次数的情况下，向阳极提供比次数大于预定次数的情况下的电位低的电位。上述配置发挥了根据阴极电位变得低于预定阈值时的次数向光电二极管的阳极提供电位的效果。
20.此外，在第一方面，还可以包括反相器，其被配置为使所述阴极的电位信号反相，并输出该信号，作为脉冲信号，并且当脉冲信号的脉冲宽度越短时，所述控制电路可以向光电二极管的阳极提供较低的电位。上述配置发挥了根据脉冲信号的脉冲宽度向光电二极管的阳极提供电位的效果。
21.此外，在第一方面，所述电阻器的一端可以连接到阴极，所述电阻器的另一端可以连接到预定电位的端子，并且所述控制电路可以测量阴极电位和预定电位之间的电压，并且当电压越高时，可以向光电二极管的阳极提供越低的电位。上述配置发挥了根据光电二极管的阴极电位和预定电位之间的电压向阳极提供电位的效果。
22.此外，在第一方面，所述电阻器和光电二极管可以设置在多个像素电路的每一个中，并且所述控制电路可以将多个像素电路中的任何一个设置为使能，并测量设置的像素电路的阴极电位和预定电位之间的电压。上述配置发挥了根据像素电路组的阴极的电位向光电二极管的阳极提供电位的效果。
23.此外，本技术的第二方面是一种固态图像传感器，包括：光电二极管，其被配置为光电转换入射光并输出光电流；电阻器，其连接到光电二极管的阴极；以及控制电路，其被配置为测量温度，并且当温度越低时，向光电二极管的阳极提供越低的电位。上述配置发挥了随着温度降低而向光电二极管的阳极提供较低电位的效果。
24.此外，本技术的第三方面是一种电子装置，包括：发光单元，其被配置为提供照射光；光电二极管，其被配置为光电转换相对于照射光的反射光并输出光电流；电阻器，其连接到光电二极管的阴极；以及控制电路，其被配置为当光电流流过电阻器时的阴极的电位越高，向光电二极管的阳极提供越低的电位。上述配置发挥了当通过光电转换反射光而获得的光电流流过电阻器时的阴极的电位越高，向光电二极管的阳极提供越低的电位的效果。
25.本发明的效果
26.根据本技术，可以在光检测装置中施加抑制光电二极管的阳极电位的适当值的波动的优异效果。注意，此处描述的效果不一定受限，并且可以显示本公开中描述的任何效果。
附图说明
27.图1是示出根据本技术的第一实施方式的距离测量模块的配置示例的框图；
28.图2是示出根据本技术的第一实施方式的固态图像传感器的配置示例的框图；
29.图3是根据本技术的第一实施方式的像素阵列单元的平面图的示例；
30.图4是根据本技术的第一实施方式的控制电路、遮光像素电路和监视像素电路的电路图的示例；
31.图5是根据本技术的第一实施方式的非监视像素电路的电路图的示例；
32.图6是示出根据本技术的第一实施方式的光电二极管的电压-电流特性的示例的曲线图；
33.图7是示出根据本技术的第一实施方式的信号处理单元的配置示例的框图；
34.图8是示出根据本技术的第一实施方式的阴极电位和底部电位的波动示例的时序图；
35.图9是示出根据本技术的第一实施方式的当底部电位高时阴极电位、阳极电位和脉冲信号的波动示例的时序图；
36.图10是示出根据本技术的第一实施方式的当底部电位低时阴极电位、阳极电位和脉冲信号的波动示例的时序图；
37.图11是示出根据本技术的第一实施方式的发光控制信号和脉冲信号的波动示例的时序图；
38.图12是示出根据本技术的第一实施方式的距离测量模块的操作示例的流程图；
39.图13是根据本技术的第二实施方式的像素阵列单元的平面图的示例；
40.图14是根据本技术的第二实施方式的遮光像素电路和监视像素电路的电路图的示例；
41.图15是根据本技术的第三实施方式的控制电路和监视像素电路的电路图的示例；
42.图16是根据本技术的第四实施方式的监视像素电路的电路图的示例；
43.图17是示出根据本技术的第四实施方式的控制电路的配置示例的框图；
44.图18是示出根据本技术的第四实施方式的阴极电位和阳极电位之间的关系的示例的曲线图；
45.图19是根据本技术的第五实施方式的监视像素电路的电路图的示例；
46.图20是示出根据本技术的第五实施方式的控制电路的配置示例的框图；
47.图21是图示根据本技术的第五实施方式的计数值和阳极电位之间的关系的示例的曲线图；
48.图22是示出根据本技术的第六实施方式的控制电路的配置示例的框图；
49.图23是示出根据本技术的第六实施方式的控制电路和监视像素电路的操作示例的时序图；
50.图24是示出根据本技术的第七实施方式的控制电路的配置示例的框图；
51.图25是根据本技术的第八实施方式的监视像素电路的电路图的示例；
52.图26是根据本技术的第九实施方式的监视像素电路的电路图的示例；
53.图27是示出根据本技术的第九实施方式的底部电位的示例的时序图；
54.图28是根据本技术的第十实施方式的监视像素电路的电路图的示例；
55.图29是示出根据本技术第十实施方式的控制电路的配置示例的框图；
56.图30是示出根据本技术的第十实施方式的发光控制信号、更新脉冲信号和底部电位的波动示例的时序图；
57.图31是根据本技术的第十一实施方式的像素阵列单元的平面图的示例；
58.图32是示出根据本技术第十一实施方式的控制电路的配置示例的框图；
59.图33是示出根据本技术的第十一实施方式的温度和阳极电位之间的关系的示例的曲线图；
60.图34是示出车辆控制系统的示意性配置示例的框图；
61.图35是示出成像单元的安装位置的示例的说明图。
具体实施方式
62.在下文中，将描述用于实现本技术的模式(以下称为实施方式)。将按照以下顺序给出描述。
63.1.第一实施方式(根据阴极电位控制阳极电位的示例)
64.2.第二实施方式(根据多个监视像素的阴极电位的最小值控制阳极电位的示例)
65.3.第三实施方式(根据监视像素输出的固定阴极电位控制阳极电位的示例)
66.4.第四实施方式(根据阴极电位和预定电位的比较结果控制阳极电位的示例)
67.5.第五实施方式(根据与阴极电位相关的计数值控制阳极电位的示例)
68.6.第六实施方式(根据与阴极电位相关的脉冲宽度控制阳极电位的示例)
69.7.第七实施方式(根据与阴极电位相关的过度偏置控制阳极电位的示例)
70.8.第八实施方式(根据使能的监视像素的阴极电位控制阳极电位的示例)
71.9.第九实施方式(根据添加了可变电容器的监视像素的阴极电位控制阳极电位的示例)
72.10.第十实施方式(根据提供脉冲信号的监视像素的阴极电位控制阳极电位的示
例)
73.11.第十一实施方式(根据温度控制阳极电位的示例)
74.12.移动体的应用
75.《1.第一实施方式》
76.[距离测量模块的配置示例]
[0077]
图1是示出根据本技术的第一实施方式的距离测量模块100的配置示例的框图。距离测量模块100测量到对象的距离，并且包括发光单元110、同步控制单元120和固态图像传感器200。距离测量模块100安装在智能手机、个人计算机、车载装置等上，并且用于测量距离。
[0078]
同步控制单元120彼此同步地操作发光单元110和固态图像传感器200。同步控制单元120经由信号线128和129向发光单元110和固态图像传感器200提供具有预定频率(例如，10至20兆赫)的时钟信号，作为发光控制信号clkp。
[0079]
发光单元110与来自同步控制单元120的发光控制信号clkp同步地提供间歇光，作为照射光。例如，近红外光等用作照射光。
[0080]
固态图像传感器200接收相对于照射光的反射光，并测量从发光控制信号clkp指示的发光时间到接收反射光的时间的往返时间。固态图像传感器200从往返时间计算到对象的距离，并生成和输出指示距离的距离数据。
[0081]
[固态图像传感器的配置示例]
[0082]
图2是示出根据本技术的第一实施方式的固态图像传感器200的配置示例的框图。固态图像传感器200包括控制电路210、像素阵列单元240和信号处理单元230。在像素阵列单元240中，多个像素电路以二维网格方式排列。
[0083]
控制电路210控制像素阵列单元240中的像素电路的每个电位。下面将描述控制内容的细节。
[0084]
信号处理单元230基于来自像素电路的信号和来自同步控制单元120的发光控制信号clkp来测量每个像素电路的往返时间，并计算距离。信号处理单元230生成指示每个像素电路的距离的距离数据，并将该距离数据输出到外部。
[0085]
图3是根据本技术的第一实施方式的像素阵列单元240的平面图的示例。像素阵列单元240的一部分被遮光，遮光像素电路250排列在遮光部分中，并且监视像素电路260和非监视像素电路280布置在未被遮光的部分中。在图3中，阴影部分是排列遮光像素电路250的像素阵列单元240的一部分。此外，监视像素电路260和非监视像素电路280的总数是n(n是2或更大的整数)，并且监视像素电路260和非监视像素电路280以二维网格方式排列。此外，n个电路中的一个是监视像素电路260，其余的是非监视像素电路280。
[0086]
在下文中，沿水平方向排列的一组像素电路称为“行”，沿垂直于行的方向排列的一组像素电路称为“列”。
[0087]
[像素电路的配置示例]
[0088]
图4是根据本技术的第一实施方式的控制电路210、遮光像素电路250和监视像素电路260的电路图的示例。
[0089]
监视像素电路260包括电阻器261、光电二极管262、反相器263和晶体管264。
[0090]
电阻器261的一端连接到光电二极管262的阴极，电阻器261的另一端连接到电位
ve的端子。作为晶体管264，例如，使用n型金属氧化物半导体(mos)晶体管。具有预定电位的门信号gat施加到晶体管264的栅极，晶体管264的源极连接到背栅极和接地端，晶体管264的漏极连接到光电二极管262的阴极和反相器263的输入端。例如，在行读取周期中将低电平设置为门信号gat。
[0091]
当反射光进入光电二极管262时，光电二极管262光电转换入射光并输出光电流im。作为光电二极管262，例如，使用spad。此外，光电二极管262的阳极电位vspad由控制电路210控制。
[0092]
反相器263将光电二极管262的阴极电位vs的信号反相，并将反相的信号作为脉冲信号out输出到信号处理单元230。反相器263在阴极电位vs高于预定阈值的情况下输出低电平脉冲信号out，并且在阴极电位vs等于或低于阈值的情况下输出高电平脉冲信号out。
[0093]
在反射光入射时，来自光电二极管262的光电流im流过电阻器261，并且阴极电位vs根据光电流im的电流值下降。当下降时的阴极电位vs等于或低于阈值时，反相器263输出高电平脉冲信号out。因此，信号处理单元230可以检测脉冲信号out的上升时间作为光接收时间。此外，监视像素电路260的阴极电位vs由遮光像素电路250监视。
[0094]
此外，遮光像素电路250包括电阻器251、二极管252和电容器253。电阻器251和电容器253串联连接在电位ve的端子和接地端之间。此外，二极管252的阴极连接到光电二极管262的阴极，二极管252的阳极连接到电阻器251和电容器253的连接点。
[0095]
利用上述配置，遮光像素电路250检测入射光入射时阴极的电位，作为底部电位vbtm。注意，遮光像素电路250是权利要求中描述的检测电路的示例。
[0096]
此外，控制电路210包括比较器211和校正二极管212。比较器211的反相输入端(-)连接到电阻器251和电容器253的连接点，比较器211的非反相输入端(+)连接到校正二极管212的阳极。预定电源连接到校正二极管212的阴极。校正二极管212的温度特性与二极管252的温度特性相同。由于二极管252的温度特性引起的底部电位vtm的误差可以通过插入校正二极管212来校正。
[0097]
当底部电位vbtm较高时，比较器211产生作为vspad的较低电位，并且根据以下表达式将vspad提供给光电二极管262的阳极。
[0098]
vspad＝av(vdd-vbtm)
[0099]
在上述表达式中，av表示比较器211的增益，vdd表示电源电位。
[0100]
图5是根据本技术的第一实施方式的非监视像素电路280的电路图的示例。非监视像素电路280包括电阻器281、光电二极管282、反相器283和晶体管284。这些元件的连接配置类似于监视像素电路260的连接配置。然而，在非监视像素电路280中，光电二极管282的阴极不连接到遮光像素电路250，并且不监视阴极的电位。
[0101]
图6是示出根据本技术的第一实施方式的光电二极管262的电压-电流特性的示例的曲线图。图6中的横轴表示施加在光电二极管262的阳极和阴极之间的电压，图6中的纵轴表示来自光电二极管262的光电流。在以盖革模式操作光电二极管262的情况下，负值(即反向偏置)施加到光电二极管262的阳极-阴极电压。在使用上述spad作为光电二极管262的情况下，如果反向偏置低于预定击穿电压，则光电二极管262中发生雪崩击穿，并且光电流被放大。当在阳极和阴极之间施加比击穿电压低几伏的电压时，放大增益变得基本无限，并且能够检测到一个光子。
[0102]
[信号处理单元的配置示例]
[0103]
图7是示出根据本技术的第一实施方式的信号处理单元230的配置示例的框图。信号处理单元230包括用于每列的时间数字转换器(tdc)231和距离数据生成单元232。
[0104]
tdc 231测量从发光控制信号clkp指示的发光时间到脉冲信号out从相应列上升沿的时间(即，光接收时间)。tdc 231向距离数据生成单元232提供指示测量时间的数字信号。
[0105]
距离数据生成单元232计算到对象的距离d。距离数据生成单元232计算由tdc 231在垂直同步信号vsync的每个周期内测量的时间的模式值，作为往返时间dt，垂直同步信号vsync具有比发光控制信号clkp低的频率(例如，30hz)。然后，距离数据生成单元232使用以下表达式计算距离d，并输出指示距离d的距离数据。
[0106]
d＝c
×
dt/2
[0107]
在上面的表达式中，c是光速，单位是米/秒(m/s)。此外，距离d的单位是例如米(m)，往返时间dt的单位是例如秒(s)。
[0108]
图8是示出根据本技术的第一实施方式的阴极电位vs和底部电位vbtm的波动示例的时序图。
[0109]
当反射光在特定时间t0入射时，来自光电二极管262的光电流流过电阻器261，导致电压下降，并且阴极电位vs降低。遮光像素电路250此时将电位作为底部电位vbtm输出到控制电路210。
[0110]
然后，当从时间t0经过一定的再充电时间时，阴极电位vs返回到降低之前的电位。当反射光在随后的时间t2入射时，阴极电位vs再次降低。此后，重复类似的操作。
[0111]
此外，根据电容器253的电容，底部电位vbtm在时间t0和时间t2之间略微增加。在此处，假设阴极电位vs的实际最小值是真实值，底部电位vbtm相对于真实值具有轻微误差，但是通过充分增加电容器253的电容可以输出接近真实值的值。
[0112]
图9是示出根据本技术的第一实施方式的当底部电位高时阴极电位、阳极电位和脉冲信号的波动示例的时序图。当反射光在特定时间t0入射时，阴极电位vs下降到高于阈值vt的底部电位vbtm，并通过再充电返回到原始电位ve。在此处，阈值vt是用于确定入射光是否已经入射的电压。当阴极电位vs低于阈值vt时，反相器263输出高电平脉冲信号out。
[0113]
然后，假设底部电位vbtm和阳极电位vspad之间的差的电压(击穿电压)是vbd，则过度偏置根据击穿电压vbd和温度的变化而波动。击穿电压vbd越高，过度偏置越大。通常，过度偏置是底部电位vbtm变得小于阈值vt的值。
[0114]
然而，在一些情况下，过度偏置由于电压vbd和温度的变化而波动，并且底部电位vbtm不变得低于阈值vt。在这种情况下，尽管光入射，但是脉冲信号out不会变为高电平，并且后续信号处理单元230可能变得无法检测入射光。因此，如果阳极电位被设置为固定值，则光子检测效率(pde)可能降低。在此处，光子检测效率表示当入射光并且执行光子计数时，光子计数数量与入射光子数量的比率。随着光子检测效率的提高，光电二极管262的灵敏度变得更高。
[0115]
因此，当底部电位vbtm较高时，控制电路210降低阳极电位vspad。因此，电压vbd变高，光电流增加，过度偏置变大。因此，当光在时间t1再次入射时，在时间t2阴极电位vs变得低于阈值vt。然后，当阴极电位vs达到底部电位时，阴极电位vs通过再充电而上升，并且在
时间t3变得等于或高于阈值vt。此外，反相器263在时间t2和时间t3之间输出高电平脉冲信号out。如上所述，通过控制阳极电位vspad为高，脉冲信号out在光入射时上升。因此，信号处理单元230可以检测光，并且光子检测效率(pde)足够高。
[0116]
图10是示出根据本技术的第一实施方式的当底部电位低时阴极电位、阳极电位和脉冲信号的波动示例的时序图。当反射光在特定时间t0入射时，阴极电位vs下降，并且在时间t1变得低于阈值vt。然后，阴极电位vs下降到低于0伏的底部电位vbtm，然后通过再充电上升，并在时间t2变得高于阈值vt。此外，反相器263在时间t1和时间t2之间输出高电平脉冲信号out。
[0117]
当电压vbd足够高时，底部电位vbtm变得低于阈值vt，使得可以检测入射光，如上所述。然而，如果电压vbd由于温度等因素变得太高，则入射光的检测变得容易受到暗电流噪声的影响。结果，如果阳极电位被设置为固定值，则指示由于暗电流噪声导致的错误计数率的暗计数率(dcr)可能增加。此外，存在发生闩锁的可能性和光电二极管262发生故障的高可能性。
[0118]
因此，当底部电位vbtm较低时，控制电路210增加阳极电位vspad。因此，电压vbd变低，过度偏置变小，底部电位vbtm变高。结果，抑制了不利影响，例如，错误计数率(dcr)的增加。
[0119]
然而，底部电位vbtm被控制为低于阈值vt。因此，当光在时间t3再次入射时，阴极电位vs在时间t4变得低于阈值vt。然后，当阴极电位vs达到底部电位时，阴极电位vs通过再充电而上升，并且在时间t5变得等于或高于阈值vt。此外，反相器263在时间t4和时间t5之间输出高电平脉冲信号out。因此，光子检测效率保持在足够高的值。
[0120]
图11是示出根据本技术的第一实施方式的发光控制信号和脉冲信号的波动示例的时序图。发光单元110与发光控制信号clkp同步发光，固态图像传感器200接收反射光并产生脉冲信号out。从发光控制信号clkp的上升时间ts到脉冲信号的上升时间te的时间是与距离相对应的值。固态图像传感器200根据时间的统计量(模式值等)计算到对象的距离。
[0121]
[距离测量模块的操作示例]
[0122]
图12是示出根据本技术的第一实施方式的距离测量模块100的操作示例的流程图。例如，当执行用于测量距离的预定应用时，该操作开始。
[0123]
发光单元110开始发光，并且固态图像传感器200中的像素电路开始接收反射光(步骤s901)。此外，控制电路210根据底部电位vbtm控制阳极电位vspad(步骤s902)。此外，信号处理单元230测量往返时间(步骤s903)，并通过往返时间计算距离数据(步骤s904)。在步骤s904之后，固态图像传感器200终止距离测量操作。在多次执行距离测量的情况下，与垂直同步信号vsync同步地重复执行步骤s901至s904。
[0124]
如上所述，在本技术的第一实施方式中，当底部电位vbtm较高时，固态图像传感器200提供较低的阳极电位vspad，从而当底部电位vbtm较高时，增加来自光电二极管262的光电流。因此，可以抑制由于击穿电压(vbd)和温度的变化引起的过度偏置的波动。
[0125]
《2.第二实施方式》
[0126]
在上述第一实施方式中，固态图像传感器200仅具有设置在像素阵列单元240中的一个监视像素电路260，但是存在监视像素电路260由于例如随时间劣化而发生故障的可能性，并且像素变成有缺陷的像素。第二实施方式的像素阵列单元240在设置多个监视像素电
路260时不同于第一实施方式的像素阵列单元。
[0127]
图13是根据本技术的第二实施方式的像素阵列单元240的平面图的示例。像素阵列单元240在设置两个或更多个监视像素电路260时不同于第一实施方式的像素阵列单元。
[0128]
例如，像素阵列单元240的一行包括m个(m是从2到n的整数，不包括n个)监视像素电路260，并且非监视像素电路280排列在其余行中。
[0129]
图14是根据本技术的第二实施方式的遮光像素电路250和监视像素电路260的电路图的示例。监视像素电路260通常连接到遮光像素电路250。遮光像素电路250为每个监视像素电路260提供有二极管252。
[0130]
二极管252的相应阴极连接到相应的监视像素电路260，二极管252的阳极通常连接到电阻器251和电容器253的连接点。
[0131]
利用上述配置，遮光像素电路250可以检测多个监视像素电路260中的每一个的阴极电位的最小值，作为底部电位vbtm。
[0132]
如上所述，根据本技术的第二实施方式，固态图像传感器200检测多个监视像素电路260中的每一个的阴极电位的最小值，从而即使在任何监视像素电路260中出现故障，也将过度偏置控制为适当的值。
[0133]
《3.第三实施方式》
[0134]
在上述第一实施方式中，固态图像传感器200已经使用设置有电容器253和二极管252的遮光像素电路250来检测底部电位vbtm。然而，由于添加了诸如电容器253等电路，电路规模有可能增加。从减小固态图像传感器200的安装面积的角度来看，期望小的电路规模。第三实施方式的像素阵列单元240与第一实施方式的不同之处在于，监视像素电路260代替遮光像素电路250检测底部电位vbtm。
[0135]
图15是根据本技术的第三实施方式的控制电路210和监视像素电路260的电路图的示例。第三实施方式的监视像素电路260与第一实施方式的不同之处在于，提供电阻器265来代替电阻器261。此外，光电二极管262的阴极连接到比较器211的反相输入端(-)上。此外，控制电路210没有设置校正二极管212，遮光像素电路250没有设置电容器253和二极管252。
[0136]
电阻器265的电阻值小于非监视像素电路280中的电阻器281的电阻值，并且被设置为即使在没有光进入光电二极管262的黑暗状态下也发生雪崩击穿的值。因此，即使在黑暗状态下，光电流i
l
的值被固定(换言之，锁存)到与光入射时的值相似的值。因此，阴极的电位固定到底部电位vbtm，并且控制电路210可以根据电位控制阳极电位vspad。
[0137]
如上所述，根据本技术的第三实施方式，监视像素电路260检测底部电位vbtm，因此可以减小电容器253和二极管252。由此，可以减小像素阵列单元240的电路规模。
[0138]
《4.第四实施方式》
[0139]
在上述第一实施方式中，固态图像传感器200已经使用设置有电容器253和二极管252的遮光像素电路250来检测底部电位vbtm。然而，由于添加了诸如电容器253等电路，电路规模有可能增加。从减小固态图像传感器200的安装面积的观点来看，期望小的电路规模。第四实施方式的固态图像传感器200与第一实施方式的不同之处在于，控制电路210根据监视像素电路260的输出值估计底部电位vbtm。
[0140]
图16是根据本技术的第四实施方式的监视像素电路260的电路图的示例。第四实
施方式的监视像素电路260与第一实施方式的不同之处在于，包括比较器266，来代替反相器263。此外，光电二极管262的阴极没有连接到遮光像素电路250，遮光像素电路250没有设置电容器253和二极管252。
[0141]
比较器266的非反相输入端(+)连接到光电二极管262的阴极，比较器266的反相输入端(-)连接到具有预定电位(例如，0.1伏)的电源端。比较器266将阴极电位与预定电位进行比较，并将比较结果作为开关信号sw提供给控制电路210。在阴极电位vs高于预定电位的情况下，开关信号sw变为高电平，而在阴极电位vs等于或低于预定电位的情况下，开关信号sw变为低电平。
[0142]
图17是示出根据本技术的第四实施方式的控制电路210的配置示例的框图。控制电路210包括控制器213和功率集成电路(ic)214，来代替比较器211和校正二极管212。
[0143]
控制器213根据开关信号sw控制由功率ic 214提供的电位。下面将描述控制内容的细节。功率ic 214根据控制器213的控制提供阳极电位vspad。
[0144]
图18是示出根据本技术的第四实施方式的阴极电位和阳极电位之间的关系的示例的曲线图。在图18中，纵轴表示阴极电位vs，横轴表示阳极电位vspad。
[0145]
在开关信号sw处于高电平(即，阴极电位vs高于预定电位)的情况下，估计底部电位vbtm不小于阈值vt。此时，控制器213使功率ic 214提供目标值vl。另一方面，在开关信号sw处于低电平(即，阴极电位vs等于或低于预定电位)的情况下，估计底部电位vbtm小于阈值vt。此时，控制器213使功率ic 214提供目标值vh。该目标值vh被设置为高于目标值vl的值。通过根据开关信号sw的控制，当底部电位vbtm较高时，提供较低的阳极电位vspad。
[0146]
如上所述，根据本技术的第四实施方式，控制电路210根据阴极电位vs和预定电位之间的比较结果来估计底部电位vbtm，从而可以减小电容器253和二极管252。由此，可以减小像素阵列单元240的电路规模。
[0147]
《5.第五实施方式》
[0148]
在上述第一实施方式中，固态图像传感器200已经使用设置有电容器253和二极管252的遮光像素电路250来检测底部电位vbtm。然而，由于添加了诸如电容器253等电路，电路规模有可能增加。从减小固态图像传感器200的安装面积的观点来看，期望小的电路规模。第五实施方式的固态图像传感器200与第一实施方式的不同之处在于，控制电路210从监视像素电路260的脉冲信号out的计数值估计底部电位vbtm。
[0149]
图19是根据本技术的第五实施方式的监视像素电路260的电路图的示例。第五实施方式中的监视像素电路260与第一实施方式的不同之处在于，提供晶体管267来代替电阻器261，并且反相器263将脉冲信号out提供给控制电路210。此外，光电二极管262的阴极没有连接到遮光像素电路250，遮光像素电路250没有设置电容器253和二极管252。
[0150]
例如，作为晶体管267，使用pmos晶体管。此外，低电平偏置电压vb施加到晶体管267的栅极。注意，晶体管267的导通电阻是权利要求中描述的电阻器的示例。
[0151]
图20是示出根据本技术的第五实施方式的控制电路210的配置示例的框图。第五实施方式的控制电路210与第一实施方式的不同之处在于，包括控制器213、功率ic 214、比较单元215和计数器216，来代替比较器211和校正二极管212。
[0152]
计数器216计数在垂直同步信号vsync的周期内脉冲信号out变为高电平时的次数。计数器216向比较单元215提供计数值。
[0153]
比较单元215将计数值与预定的固定值进行比较。比较单元215将比较结果作为开关信号sw提供给控制器213。例如，在计数值大于固定值的情况下，开关信号sw变为高电平，而在计数值等于或小于固定值的情况下，开关信号sw变为低电平。
[0154]
控制器213根据开关信号sw控制由功率ic 214提供的电位。下面将描述控制内容的细节。功率ic 214根据控制器213的控制提供阳极电位vspad。
[0155]
图21是示出根据本技术的第五实施方式的计数值和阳极电位之间的关系的示例的曲线图。在图21中，纵轴表示计数值，横轴表示阳极电位vspad。
[0156]
开关信号sw处于低电平(即，计数值为固定值或更小)意味着底部电位vbtm变得小于阈值vt时的次数很少。此时，控制器213使功率ic 214提供目标值vl。另一方面，开关信号sw处于高电平(即，计数值大于固定值)意味着底部电位vbtm变得小于阈值vt时的次数很大。此时，控制器213使功率ic 214提供目标值vh。该目标值vh被设置为高于目标值vl的值。
[0157]
如上所述，根据本技术的第五实施方式，控制电路210基于根据底部电位vbtm的计数值和固定值之间的比较结果来控制阳极电位vspad，从而可以减小电容器253和二极管252。由此，可以减小像素阵列单元240的电路规模。
[0158]
《6.第六实施方式》
[0159]
在上述第一实施方式中，固态图像传感器200已经使用设置有电容器253和二极管252的遮光像素电路250来检测底部电位vbtm。然而，由于添加了诸如电容器253等电路，电路规模有可能增加。从减小固态图像传感器200的安装面积的观点来看，期望小的电路规模。第六实施方式的固态图像传感器200与第一实施方式的不同之处在于，控制电路210根据监视像素电路260的脉冲宽度来估计底部电位vbtm。
[0160]
图22是示出根据本技术的第六实施方式的控制电路210的配置示例的框图。第六实施方式的控制电路210与第一实施方式的不同之处在于包括控制器213、功率ic 214和脉冲宽度检测单元217，来代替比较器211和校正二极管212。此外，光电二极管262的阴极没有连接到遮光像素电路250，遮光像素电路250没有设置电容器253和二极管252。
[0161]
脉冲宽度检测单元217检测来自监视像素电路260的脉冲信号out的脉冲宽度。脉宽检测单元217将检测到的脉宽提供给控制器213。
[0162]
控制器213基于脉冲宽度控制从功率ic 214提供的电位。下面将描述控制内容的细节。功率ic 214根据控制器213的控制提供阳极电位vspad。
[0163]
图23是示出根据本技术的第六实施方式的控制电路210和监视像素电路260的操作示例的时序图。
[0164]
脉宽检测单元217在距离测量开始时或距离测量开始之前的预定脉冲周期内提供高电平门信号gat。此时，控制器213保持由脉冲宽度检测单元217检测的脉冲宽度，作为参考值。
[0165]
然后，每次接收到反射光时，脉冲宽度检测单元217检测脉冲宽度，并且控制器213将脉冲宽度与参考值进行比较。当底部电位vbtm较低时，该脉冲宽度趋于变宽。基于该趋势，在脉冲宽度比参考值宽的情况下，控制器213使功率ic 214提供目标值vl。另一方面，在脉冲宽度等于或小于参考值的情况下，控制器213使功率ic 214提供目标值vh。该目标值vh被设置为高于目标值vl的值。
[0166]
如上所述，根据本技术的第六实施方式，控制电路210基于根据底部电位vbtm的脉
冲宽度和参考值之间的比较结果来控制阳极电位vspad，从而可以减小电容器253和二极管252。由此，可以减小像素阵列单元240的电路规模。
[0167]
《7.第七实施方式》
[0168]
在上述第一实施方式中，控制电路210已经使用作为模拟电路的比较器211来控制阳极电位vspad。然而，由于模拟电路的电路规模通常大于数字电路，安装面积可能会增加。第七实施方式的控制电路210与第一实施方式的不同之处在于，阳极电位vspad由数字电路控制。
[0169]
图24是示出根据本技术的第七实施方式的控制电路210的配置示例的框图。控制电路210与第一实施方式的不同之处在于，包括控制器213、功率ic 214和模数转换器(adc)218，来代替比较器211和校正二极管212。
[0170]
adc 218接收过度偏置dv，该过度偏置dv是电位ve和底部电位vbtm之间的差。adc 218对过度偏置dv执行模数(ad)转换，并将数字信号提供给控制器213。因为电位ve是恒定的，所以当底部电位vbtm较低时，过度偏置dv取较高的值。
[0171]
控制器213基于过度偏置dv控制从功率ic 214提供的电位。控制器213使得功率ic 214在过度偏置dv较低(即，底部电位vbtm较高)时提供较低的阳极电位vspad。功率ic 214根据控制器213的控制提供阳极电位vspad。
[0172]
如上所述，在本技术的第七实施方式中，控制电路210通过控制器213和功率ic 214控制阳极电位vspad。因此，与使用模拟电路的情况相比，可以减小电路规模。
[0173]
《8.第八实施方式》
[0174]
在上述第七实施方式中，固态图像传感器200仅具有设置在像素阵列单元240中的一个监视像素电路260，但是存在监视像素电路260由于例如随时间劣化而发生故障的可能性，并且像素变成有缺陷的像素。第八实施方式的像素阵列单元240与第七实施方式的不同之处在于，设置多个监视像素电路260并使监视像素电路260中的任何一个有效。
[0175]
在第八实施方式的像素阵列单元240中，如图13所示的第二实施方式中那样设置多个监视像素电路260。
[0176]
图25是根据本技术的第八实施方式的监视像素电路260的电路图的示例。第八实施方式的监视像素电路260与第七实施方式的不同之处在于，包括晶体管267，来代替电阻器261。此外，第八实施方式的监视像素电路260与第七实施方式的不同之处在于，包括开关268和270、反相器269、二极管271和锁存电路272，来代替晶体管264。
[0177]
例如，作为晶体管267，使用pmos晶体管。此外，低电平偏置电压vb施加到晶体管267的栅极。注意，晶体管267的导通电阻是权利要求中描述的电阻器的示例。
[0178]
锁存电路272保持来自控制电路210的使能信号en。使能信号en是用于使能或禁用监视像素电路260的信号。例如，在使能监视像素电路260的情况下，使能信号en被设置为高电平，并且在禁用监视像素电路260的情况下，被设置为低电平。
[0179]
反相器269将锁存电路272中保持的使能信号en反相，并将反相的使能信号en作为反相信号输出到开关268。
[0180]
开关268根据来自反相器269的反相信号打开和关闭光电二极管262的阴极和接地端之间的路径。例如，在反相信号处于高电平的情况下，开关268转换到关闭状态，并且在反相信号处于低电平的情况下，开关268转换到打开状态。
[0181]
开关270根据锁存电路272中保持的使能信号en打开和关闭光电二极管262的阴极和二极管271的阴极之间的路径。例如，在使能信号en处于高电平的情况下，开关270转换到关闭状态，并且在使能信号en处于低电平的情况下，开关270转换到打开状态。二极管271的阳极连接到遮光像素电路250。
[0182]
第八实施方式的控制器213通过使能信号en选择并使能多个监视像素电路260中的任何一个，并且禁用剩余的监视像素电路260。使能的监视像素电路260向遮光像素电路250提供阴极电位vs，阴极电位vs具有由于入射光而下降的电位。同时，禁用的监视像素电路260在关闭状态下不会由于开关268放电而在光电二极管262中发生雪崩击穿，并且在打开状态下不会通过开关270输出阴极电位vs。
[0183]
此外，控制器213周期性地切换使能的监视像素电路260。例如，在垂直同步信号vsync的每个周期切换使能的监视像素电路260。由于在禁用的监视像素电路260的光电二极管262中不发生雪崩击穿，所以与总是使能所有监视像素电路260的情况相比，通过周期性地仅使能任一个监视像素电路260，可以抑制光电二极管262的劣化。
[0184]
如上所述，在本技术的第八实施方式中，控制电路210使能多个监视像素电路260中的任何一个，并控制阳极电位vspad。因此，与使能所有监视像素电路260的情况相比，可以抑制光电二极管262的劣化。
[0185]
《9.第九实施方式》
[0186]
在上述第一实施方式中，遮光像素电路250已经检测到底部电位vbtm。然而，如图8所示，底部电位vbtm的值有可能出现误差。第九实施方式的监视像素电路260与第一实施方式的监视像素电路260的不同之处在于，添加可变电容器，以减小底部电位vbtm的误差。
[0187]
图26是根据本技术的第九实施方式的监视像素电路260的电路图的示例。第九实施方式的监视像素电路260与第一实施方式的不同之处在于，包括晶体管267，来代替电阻器261，并且还包括可变电容器273。
[0188]
例如，作为晶体管267，使用pmos晶体管。此外，低电平偏置电压vb施加到晶体管267的栅极。注意，晶体管267的导通电阻是权利要求中描述的电阻器的示例。
[0189]
可变电容器273是具有可变电容值的电容器。可变电容器273的一端连接到光电二极管262的阴极，可变电容器273的另一端连接到接地端。
[0190]
因为可变电容器273与遮光像素电路250中的电容器253并联，所以其组合电容大于单独电容器253的情况。为此，可变电容器273的添加可以减小底部电位vbtm的误差。在距离测量之前，由用户等调节可变电容器273的电容值。
[0191]
图27是示出根据本技术的第九实施方式的底部电位的示例的时序图。图27中的a示出了时序图，该时序图示出了在没有可变电容器273的比较示例中检测到的底部电位的示例。图27中的b示出了时序图，该时序图示出了在第九实施方式中检测到的底部电位的示例。
[0192]
在比较示例中，由遮光像素电路250检测的底部电位vbtm与阴极电位vs的实际最小值(即，真实值)不一致，并且出现误差。同时，在第九实施方式中，底部电位vbtm基本上与真实值一致，并且误差减小。
[0193]
如上所述，在本技术的第九实施方式中，可变电容器273与电容器253并联，因此与仅使用电容器253的情况相比，电路电容可以增加。因此，可以减小底部电位vbtm的误差。
[0194]
《10.第十实施方式》
[0195]
在上述第一实施方式中，遮光像素电路250已经检测到底部电位vbtm。然而，如图8所示，底部电位vbtm的值有可能出现误差。第十实施方式的监视像素电路260与第一实施方式的不同之处在于，通过施加更新脉冲信号来减小底部电位vbtm的误差。
[0196]
图28是根据本技术的第十实施方式的监视像素电路260的电路图的示例。第十监视像素电路260与第一实施方式的不同之处在于，还包括晶体管274。
[0197]
例如，作为晶体管274，使用pmos晶体管。晶体管274根据更新脉冲信号ref使电阻器261的两端短路。
[0198]
图29是根据本技术的第十实施方式的控制电路210的电路图的示例。第十实施方式的控制电路210与第一实施方式的不同之处在于，还包括更新脉冲供应单元219。
[0199]
更新脉冲供应单元219与发光控制信号clkp同步地向监视像素电路260供应更新脉冲信号ref。
[0200]
图30是示出根据本技术的第十实施方式的发光控制信号clkp、更新脉冲信号ref和底部电位vbtm的波动示例的时序图。
[0201]
在紧接在发光控制信号clkp的上升时间tp之前的时间tr，更新脉冲供应单元219在特定脉冲周期内供应低电平更新脉冲信号ref。除脉冲周期外，更新脉冲信号ref设置为高电平。通过低电平更新脉冲信号ref，底部电位vbtm上升到电位ve，并且电容器253被充电。因为电容器253的放电时间缩短了从时间tr到tp的时间段，所以由于放电引起的底部电位vbtm的波动量变小，并且底部电位vbtm的误差减小。
[0202]
如上所述，在本技术的第十实施方式中，控制电路210提供更新脉冲信号ref，以对电容器253充电。因此，电容器253的放电时间可以相应地缩短。因此，可以减小底部电位vbtm的误差。
[0203]
《11.第十一实施方式》
[0204]
在上述第一实施方式中，控制电路210已经根据底部电位vbtm控制了阳极电位vspad。然而，光电二极管262的灵敏度可能由于温度变化而波动。由于灵敏度的这种波动，入射光的检测效率可能降低。第十一实施方式的控制电路210在根据温度控制阳极电位vspad时不同于第一实施方式的控制电路。
[0205]
图31是根据本技术的第十一实施方式的像素阵列单元240的平面图的示例。第十一实施方式的像素阵列单元240与第一实施方式的不同之处在于，未布置监视像素电路260。
[0206]
图32是示出根据本技术第十一实施方式的控制电路210的配置示例的框图。第十一实施方式的控制电路210包括控制器213、功率ic 214、比较单元215、温度传感器220和反向偏置设定值存储单元221。
[0207]
温度传感器220测量距离测量模块100中的温度。温度传感器220向比较单元215提供测量值。比较单元215将测量值与预定固定值进行比较，并将比较结果作为开关信号sw提供给控制器213。例如，在温度高于固定值的情况下，开关信号sw被设置为高电平，并且在温度等于或低于固定值的情况下，开关信号sw被设置为低电平。
[0208]
反向偏置设定值存储单元221存储预先测量的击穿电压，作为设定值vbd。
[0209]
控制器213基于温度和设定值vbd控制由功率ic 214提供的电位。下面将描述控制
内容的细节。功率ic 214根据控制器213的控制提供阳极电位vspad。
[0210]
图33是示出根据本技术的第十一实施方式的温度和阳极电位之间的关系的示例的曲线图。在图33中，纵轴表示测量的温度，横轴表示阳极电位vspad。
[0211]
在开关信号sw处于高电平(即，温度高于固定值)的情况下，控制器213通过以下表达式设置目标值vl，并将目标值vl提供给功率ic 214。
[0212]
vl＝ve-(vbd+dvh)
[0213]
在上述表达式中，dvh表示温度相对较高时的过度偏置。
[0214]
同时，在开关信号sw处于低电平(即，温度等于或低于固定值)的情况下，控制器213通过以下表达式设置目标值vh，并将目标值vh提供给功率ic 214。
[0215]
vh＝ve-(vbd+dvl)
[0216]
在上述表达式中，dvl表示温度相对较低时的过度偏置，并被设置为低于dvh的值。
[0217]
如上所述，在本技术的第十一实施方式中，控制电路210根据温度控制阳极电位vspad。因此，即使光电二极管262的灵敏度由于温度变化而波动，也可以保持入射光的检测效率。
[0218]
《12.移动体的应用示例》
[0219]
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上的装置，包括汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、个人移动性、飞机、无人驾驶飞机、轮船、机器人等。
[0220]
图34是示出作为可应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性配置示例的框图。
[0221]
车辆控制系统12000包括通过通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图34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、车辆外部信息检测单元12030、车辆内部信息检测单元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、声像输出单元12052和车载网络接口(i/f)12053。
[0222]
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制关于车辆驱动系统的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置(例如，内燃机或驱动马达)、用于将驱动力传输到车轮的驱动力传输机构、调节车辆转向角的转向机构、产生车辆制动力的制动装置等的控制装置。
[0223]
车身系统控制单元12020根据各种程序控制装配在车身中的各种装置的操作。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、自动车窗装置以及各种灯(例如，前照灯、后灯、刹车灯、转向灯和雾灯)的控制装置。在这种情况下，可以将从移动装置传输的无线电波输入到车身系统控制单元12020，该无线电波替代各种开关的键或信号。车身系统控制单元12020接收无线电波或信号的输入，并控制车辆的门锁装置、自动车窗装置、灯等。
[0224]
车辆外部信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，成像单元12031连接到车辆外部信息检测单元12030。车辆外部信息检测单元12030使成像单元12031捕捉车辆外部的图像，并接收成像的图像。车辆外部信息检测单元12030可以基于接收到的图像对人、车辆、障碍物、标志、路面上的字母等执行对象检测处理或距离
检测处理。
[0225]
成像单元12031是接收光并根据接收的光量输出电信号的光学传感器。成像单元12031可以输出电信号，作为图像，并且可以输出电信号，作为距离测量的信息。此外，成像单元12031接收的光可以是可见光或者可以是诸如红外光等不可见光。
[0226]
车辆内部信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，检测驾驶员状态的驾驶员状态检测单元12041连接到车辆内部信息检测单元12040。驾驶员状态检测单元12041包括例如捕捉驾驶员的相机，并且车辆内部信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或集中程度，或者可以基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息来确定驾驶员是否睡着。
[0227]
微型计算机12051基于在车辆外部信息检测单元12030或车辆内部信息检测单元12040中获取的车辆外部和内部信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且可以向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行协作控制，以实现高级驾驶员辅助系统(adas)功能的功能，包括车辆的防撞或减震、基于车间距的跟随行驶、车辆速度保持行驶、车辆的碰撞警告、车辆的车道偏离警告等。
[0228]
此外，微型计算机12051基于在车辆外部信息检测单元12030或车辆内部信息检测单元12040中获取的车辆附近的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，以执行协作控制，用于自主行驶的自动驾驶，而不依赖于驾驶员等的操作。
[0229]
此外，微型计算机12051可以基于在车辆外部信息检测单元12030中获取的车辆外部信息向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051可以为了实现非眩光的目的而执行协作控制，例如，通过根据车辆外部信息检测单元12030中检测到的前方车辆或迎面而来的车辆的位置来控制前照灯，并且将远光切换到近光。
[0230]
声像输出单元12052将声音或图像中的至少一个的输出信号传输到输出装置，该输出装置可以视觉和听觉地向车辆的乘客或车辆外部通知信息。在图34的示例中，作为输出装置，示例性地示出了音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063。显示单元12062可以包括例如车载显示器或平视显示器中的至少一个。
[0231]
图35是示出成像单元12031的安装位置的示例的示图。
[0232]
在图35中，包括成像单元12101、12102、12103、12104和12105，作为成像单元12031。
[0233]
成像单元12101、12102、12103、12104和12105设置在例如车辆12100内部的诸如前鼻、侧镜、后保险杠、后门和挡风玻璃上部等位置。设置在前鼻处的成像单元12101和设置在车辆内部挡风玻璃上部的成像单元12105主要获取车辆12100的前部图像。设置在侧镜处的成像单元12102和12103主要获取车辆12100的侧图像。设置在后保险杠或后门处的成像单元12104主要获取车辆12100的后图像。设置在车辆内部挡风玻璃上部的成像单元12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等。
[0234]
注意，图35示出了成像单元12101至12104的成像范围的示例。成像范围12111表示设置在前鼻处的成像单元12101的成像范围，成像范围12112和12113分别表示设置在侧镜处的成像单元12102和12103的成像范围，成像范围12114表示设置在后保险杠或后门处的成像单元12104的成像范围。例如，可以通过叠加由成像单元12101至12104捕捉的图像数据来获得从上方观看的车辆12100的鸟瞰图像。
[0235]
成像单元12101至12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，成像单元12101至12104中的至少一个可以是包括多个成像元件的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的成像元件。
[0236]
例如，微型计算机12051基于从成像单元12101至12104获得的距离信息，获得到成像范围12111至12114中的三维对象的距离和该距离的时间变化(到车辆12100的相对速度)，从而具体地提取在行驶道路上最靠近车辆12100并且在与车辆12100基本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，作为前方车辆。此外，微型计算机12051可以预先设置要确保与前方车辆的车间距离，并执行自动制动控制(包括跟随停止控制)和自动加速控制(包括跟随启动控制)等。以这种方式，可以执行协同控制，用于自主行驶的自动行驶，而不依赖于驾驶员等的操作。
[0237]
例如，微型计算机12051基于从成像单元12101至12104获得的距离信息，将关于三维对象的三维对象数据分类为两轮车辆、普通汽车、大型车辆、行人和其他三维对象，例如，要提取的电线杆，并且可以使用该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的驾驶员视觉上可识别的障碍物和驾驶员视觉上不可识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定指示与每个障碍物发生碰撞风险的碰撞风险，并且在碰撞风险为设定值或更大并且存在碰撞可能性的情况下，通过音频扬声器12061或显示单元12062向驾驶员输出警告，并且通过驱动系统控制单元12010执行强制减速或回避转向，可以执行用于碰撞避免的驾驶辅助。
[0238]
成像单元12101至12104中的至少一个可以是检测红外光的红外相机。例如，微型计算机12051确定在成像单元12101至12104的成像图像中是否存在行人，从而识别行人。通过提取成像单元12101至12104(例如，作为红外相机)的成像图像中的特征点的过程以及通过对指示对象轮廓的一系列特征点执行模式匹配处理并辨别对象是否是行人的过程，来执行行人的识别。当微型计算机12051确定在成像单元12101至12104的成像图像中存在行人并识别该行人时，声音图像输出单元12052使显示单元12062叠加并显示矩形轮廓线，以强调识别的行人。此外，声像输出单元12052可以使显示单元12062在期望的位置显示表示行人的图标等。
[0239]
已经描述了根据本公开的技术可应用于的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可应用于上述配置的车辆外部信息检测单元12030。具体地，图1中的距离测量模块100可以应用于车辆外部信息检测单元12030。通过将根据本公开的技术应用于车辆外部信息检测单元12030，可以将阳极电位控制为错误计数率变小并且光子检测效率变得足够高的适当值，并且可以获得准确的距离信息。
[0240]
注意，上述实施方式描述了用于实施本技术的示例，并且实施方式中的事项和权利要求中用于指定本发明的事项分别具有对应性。类似地，权利要求中用于指定本发明的事项和本技术实施方式中具有相同名称的事项分别具有对应性。然而，本技术不限于实施方式，并且可以通过对实施方式应用各种修改来实施，而不脱离本技术的主旨。
[0241]
此外，上述实施方式中描述的处理过程可以被视为具有这些系列过程的方法，并且还被视为用于使计算机执行这些系列过程的程序以及用于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)、迷你光盘(md)、数字多功能光盘(dvd)、存储卡、蓝光光盘(蓝光(注册商标)光盘)等。
[0242]
注意，在本说明书中描述的效果仅仅是示例，并且不受限制，可以显示其他效果。
[0243]
注意，本技术也可以具有以下配置。
[0244]
(1)一种固态图像传感器，包括：
[0245]
光电二极管，其被配置为光电转换入射光并输出光电流；
[0246]
电阻器，其连接到光电二极管的阴极；以及
[0247]
控制电路，其被配置为当光电流流过电阻器时阴极的电位越高，向光电二极管的阳极提供越低的电位。
[0248]
(2)根据(1)所述的固态图像传感器，还包括：
[0249]
检测电路，其被配置为检测光电流流过电阻器时的阴极的电位，并将检测到的电位提供给控制电路。
[0250]
(3)根据(2)所述的固态图像传感器，其中，
[0251]
所述电阻器和光电二极管设置在多个像素电路的每一个中，
[0252]
所述多个像素电路的各个阴极共同连接到检测电路，并且
[0253]
所述检测电路检测光电流流过电阻器时的阴极的各个电位的最小值。
[0254]
(4)根据(2)或(3)所述的固态图像传感器，还包括：
[0255]
可变电容器，其连接到阴极。
[0256]
(5)根据(2)至(4)中任一项所述的固态图像传感器，还包括：
[0257]
晶体管，其被配置为根据更新脉冲信号使电阻器的两端短路，其中，
[0258]
所述控制电路还在入射光即将入射之前向晶体管提供更新脉冲信号。
[0259]
(6)根据(1)所述的固态图像传感器，其中，
[0260]
所述电阻器的电阻值是阴极的电位被固定处的值。
[0261]
(7)根据(1)所述的固态图像传感器，还包括：
[0262]
比较器，其被配置为将阴极的电位与预定电位进行比较，并输出比较结果，其中，
[0263]
所述控制电路基于比较结果，在阴极的电位高于预定电位的情况下，向阳极提供比阴极的电位小于预定电位的情况下的电位低的电位。
[0264]
(8)根据(1)所述的固态图像传感器，其中，
[0265]
所述控制电路计数在预定周期内阴极的电位变得低于预定阈值的次数，并且在次数小于预定次数的情况下，向阳极提供比次数大于预定次数的情况下的电位低的电位。
[0266]
(9)根据(1)所述的固态图像传感器，还包括：
[0267]
反相器，其被配置为使所述阴极的电位信号反相，并输出所述信号，作为脉冲信号，其中，
[0268]
当脉冲信号的脉冲宽度越短时，所述控制电路向光电二极管的阳极提供越低的电位。
[0269]
(10)根据(1)所述的固态图像传感器，其中，
[0270]
所述电阻器的一端连接到阴极，所述电阻器的另一端连接到预定电位的端子，并且
[0271]
所述控制电路测量阴极电位和预定电位之间的电压，并且当电压越高时，向光电二极管的阳极提供越低的电位。
[0272]
(11)根据(10)所述的固态图像传感器，其中，
[0273]
所述电阻器和光电二极管设置在多个像素电路的每一个中，并且
[0274]
所述控制电路将多个像素电路中的任何一个设置为使能，并测量所设置的像素电路的阴极电位和预定电位之间的电压。
[0275]
(12)一种固态图像传感器，包括：
[0276]
光电二极管，其被配置为光电转换入射光并输出光电流；
[0277]
电阻器，其连接到光电二极管的阴极；以及
[0278]
控制电路，其被配置为测量温度，并且当温度越低时，向光电二极管的阳极提供越低的电位。
[0279]
(13)一种电子装置，包括：
[0280]
发光单元，其被配置为提供照射光；
[0281]
光电二极管，其被配置为将相对于照射光的入射光进行光电转换并输出光电流；
[0282]
电阻器，其连接到光电二极管的阴极；以及
[0283]
控制电路，其被配置为当光电流流过电阻器时的阴极的电位越高，向光电二极管的阳极提供越低的电位。
[0284]
附图标记列表
[0285]
100距离测量模块
[0286]
110发光单元
[0287]
120同步控制单元
[0288]
200固态图像传感器
[0289]
210控制电路
[0290]
211、266比较器
[0291]
212校正二极管
[0292]
213控制器
[0293]
214功率ic
[0294]
215比较单元
[0295]
216计数器
[0296]
217脉宽检测单元
[0297]
218adc
[0298]
219更新脉冲供应单元
[0299]
220温度传感器
[0300]
221反向偏置设定值存储单元
[0301]
230信号处理单元
[0302]
231tdc
[0303]
232距离数据生成单元
[0304]
240像素阵列单元
[0305]
250遮光像素电路
[0306]
251、261、265、281电阻器
[0307]
252、271二极管
[0308]
253电容器
[0309]
260监视像素电路
[0310]
262、282光电二极管
[0311]
263、269、283反相器
[0312]
264、267、274、284晶体管
[0313]
268、270开关
[0314]
272锁存电路
[0315]
273可变电容器
[0316]
280非监视像素电路
[0317]
12030车辆外部信息检测单元

技术特征：
1.一种光检测装置，包括：第一像素电路，包括第一雪崩光电二极管，所述第一像素电路被配置为用于从所述第一雪崩光电二极管的第一端子输出第一输出信号；第二像素电路，包括第二雪崩光电二极管，所述第二像素电路被配置为用于从所述第二雪崩光电二极管的第一端子输出第二输出信号；以及控制电路，所述控制电路被配置为接收所述第二输出信号，其中，所述控制电路的输出耦接至所述第一雪崩光电二极管的第二端子和至少一个所述第二雪崩光电二极管的第二端子。2.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，包括比较电路的所述控制电路被配置为基于所述第二输出信号调整所述输出。3.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述第一端子是阴极，并且所述第二端子是阳极。4.根据权利要求3所述的光检测装置，还包括：所述第二雪崩光电二极管是多个所述第二雪崩光电二极管中的一个，至少一个所述第二雪崩光电二极管的阳极是多个阳极中的一个，所述多个阳极中的每个阳极对应于所述多个第二雪崩光电二极管中的一个，并且所述控制电路的所述输出耦接至所述多个阳极。5.根据权利要求4所述的光检测装置，其中，所述多个第二雪崩光电二极管布置成一行。6.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述第一像素电路和所述第二像素电路布置成阵列，并且所述阵列的第一部分被遮光。7.根据权利要求6所述的光检测装置，其中，所述阵列的第二部分未被遮光，并且所述第一雪崩光电二极管和所述第二雪崩光电二极管位于所述阵列的所述第二部分中。8.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，其中，所述第一像素电路还包括晶体管，所述晶体管的源极或漏极中的一个耦接至第一电势。9.根据权利要求8所述的光检测装置，其中，所述第一像素电路还包括耦接至所述晶体管的第一反相器。10.根据权利要求9所述的光检测装置，其中，所述第一反相器和所述晶体管的源极或漏极中的另一个耦接到所述第一雪崩光电二极管的所述第一端子。11.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，其中，所述第二像素电路包括晶体管，所述晶体管的源极或漏极中的一个耦接至第一电势。12.根据权利要求11所述的光检测装置，其中，所述第二像素电路还包括耦接至所述晶体管的第二反相器。13.根据权利要求12所述的光检测装置，其中，所述反相器和所述晶体管的源极或漏极中的另一个耦接到所述第一雪崩光电二极管的所述第一端子。14.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，
所述第一像素电路包括第一晶体管，所述第一晶体管的源极或漏极耦接到第一电势，以及所述第二像素电路包括第二晶体管，所述第二晶体管的源极或漏极耦接到所述第一电势。15.一种电子装置，包括：发光单元，被配置为提供照射光；光电二极管，被配置为将相对于所述照射光的反射光进行光电转换并输出光电流；电阻器，其连接到所述光电二极管的阴极；以及控制电路，被配置为当所述光电流流过所述电阻器时的所述阴极的电位越高，向所述光电二极管的阳极提供越低的电位。

技术总结
本申请涉及固态成像元件和电子装置。具体地，本发明使过度偏置成为用于检测光的装置中的适当值。该固态成像元件配备有光电二极管、电阻器和控制电路。在该固态成像元件中，光电二极管对入射光进行光电转换，并输出光电流。此外，在固态成像元件中，电阻器连接到光电二极管的阴极。另外，在固态成像元件中，当光电流流入电阻器时，阴极的电位越高，控制电路提供给光电二极管阳极的电位越低。给光电二极管阳极的电位越低。给光电二极管阳极的电位越低。


技术研发人员：西野辰树 樋山拓己 松本静德 三浦隆裕 宫之原明彦 松本智宏
受保护的技术使用者：索尼半导体解决方案公司
技术研发日：2018.08.24
技术公布日：2023/8/4