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公開番号2025095304
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023211224
出願日2023-12-14
発明の名称光電変換装置及び光電変換システム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H04N 25/773 20230101AFI20250619BHJP(電気通信技術)
要約【課題】回路規模を抑制しつつ高解像度のイベント検出が可能な光電変換装置を提供する。
【解決手段】光電変換装置は、光の入射に応じてパルス信号を出力する光電変換部と、所定の露光期間の間に光電変換部から出力されるパルス信号をカウントするカウンタを有するカウント部と、カウント部を制御するカウント制御部と、カウンタのカウント値に基づいて光電変換部に入射した光量の変化の有無を判定する判定処理を行う判定部と、を有する画素部を有する。露光期間は、少なくとも第1期間と第2期間とを含む複数の期間を有し、カウント制御部は、第1期間における第1カウント値と第2期間における第2カウント値との差分値を出力するようにカウント部を制御し、判定部は、差分値に基づいて判定処理を行う。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
光の入射に応じてパルス信号を出力する光電変換部と、
所定の露光期間の間に前記光電変換部から出力される前記パルス信号をカウントするカウンタを有するカウント部と、
前記カウント部を制御するカウント制御部と、
前記カウンタのカウント値に基づいて前記光電変換部に入射した光量の変化の有無を判定する判定処理を行う判定部と、を有する画素部を有し、
前記露光期間は、少なくとも第１期間と第２期間とを含む複数の期間を有し、
前記カウント制御部は、前記第１期間における第１カウント値と前記第２期間における第２カウント値との差分値を出力するように前記カウント部を制御し、
前記判定部は、前記差分値に基づいて前記判定処理を行う
ことを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記カウンタは、アップカウント及びダウンカウントを実施可能であり、
前記カウント制御部は、
前記第１期間において、前記カウンタをアップカウント及びダウンカウントのうちの一方に制御し、
前記第２期間において、前記カウンタを前記アップカウント及び前記ダウンカウントのうちの他方に制御し、前記第１カウント値からカウント動作を開始することにより、前記差分値を生成する
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記カウント部は、前記第１カウント値を保持するカウント値保持部を更に有し、
前記カウント制御部は、前記差分値が所定の閾値以下の場合に、前記カウント値保持部が保持する前記第１カウント値を前記カウンタに読み出し、前記露光期間の第３期間のカウント動作を前記第１カウント値から開始するように前記カウンタを制御し、
前記判定部は、前記第１カウント値と前記第３期間における第３カウント値との差分値に基づく前記判定処理を更に行う
ことを特徴とする請求項２記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記カウント部から出力されるカウント値の符号を反転する符号反転部を更に有し、
前記カウント制御部は、前記第１カウント値の符号を反転した第４カウント値から前記カウンタによる前記第２期間のカウント動作を開始することにより、前記差分値を生成する
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記カウント部は、前記第４カウント値を保持するカウント値保持部を更に有し、
前記カウント制御部は、前記差分値が所定の閾値以下の場合に、前記カウント値保持部が保持する前記第４カウント値を前記カウンタに読み出し、前記露光期間の第３期間のカウント動作を前記第４カウント値から開始するように前記カウンタを制御し、
前記判定部は、前記第１カウント値と前記第３期間における第３カウント値との差分値に基づく前記判定処理を更に行う
ことを特徴とする請求項４記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記カウント制御部は、前記差分値が前記所定の閾値を超えている場合は、前記カウンタのカウント値を０に初期化して次の露光期間のカウント動作に移行する
ことを特徴とする請求項３又は５記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記カウント制御部は、前記判定処理の後、前記カウンタのカウント値を０に初期化して次の露光期間のカウント動作に移行する
ことを特徴とする請求項１、２及び４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記カウント制御部は、
前記差分値が所定の閾値を超えている場合は、前記カウンタのカウント値を０に初期化して次の露光期間のカウント動作に移行し、
前記差分値が前記所定の閾値以下の場合は、前記カウンタが保持する前記差分値を初期化せずに前記露光期間の次の期間に移行する
ことを特徴とする請求項１、２及び４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記露光期間は、２のべき乗倍で長さが順次増加する複数のサブ期間を有し、
前記カウント制御部は、前記カウンタのカウント値が所定値を超えるまでのサブ期間を前記第１期間とするカウント動作と、次の１つのサブ期間を前記第２期間とするカウント動作と、を行う
ことを特徴とする請求項１、２及び４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記所定値は、前記カウンタの最大カウント値を基準として定められている
ことを特徴とする請求項９記載の光電変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及び光電変換システムに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年のＩｏＴやＡＩ、自動運転などの技術の普及に伴い、従来よりも低消費電力であり高速動作が可能なイメージセンサが求められている。その一つとして、イベントベースセンサ（ダイナミックビジョンセンサなどとも呼ばれる）がある。このセンサは、２次元アレイ状に並べられたイベント検出画素の各々が入射光量の変化を監視し、入射光量が増加した場合（オンイベントの発生）、減少した場合（オフイベントの発生）、変化しなかった場合（イベント発生なし）のいずれかの情報を生成する。オンイベント又はオフイベントが発生したイベント画素のみからこの情報を出力するように構成することで、低消費電力かつ高速な動作が可能である。
【０００３】
一方、このイベント検出画素の出力は３値のデータであるため、従来の同期型の固体撮像素子と比較すると画像データとしては画質が低下してしまう。このような観点から、特許文献１には、イベント検出画素と多ビットの輝度情報を出力可能な計数画素と組み合わせ、イベントを検出しつつより高画質の画像データを生成する技術が開示されている。特許文献１に記載の固体撮像素子では、光子の数の計数が可能なＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）画素を用いることで低照度時における画質の向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－０９６３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、低照度時におけるイベント検出感度の向上等を目的としてＳＰＡＤを用いてイベント検出画素を構成しようとした場合、カウント値を記憶するメモリ、減算器、比較器などが必要となるためイベント検出画素の回路規模が増大してしまう。その結果、イベント検出画素の解像度が低下したり、イベント検出画素を増加することによって計数画素の解像度が低下したりすることがあった。
【０００６】
本発明の目的は、回路規模を抑制しつつ高解像度のイベント検出が可能な光電変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書の一開示によれば、光の入射に応じてパルス信号を出力する光電変換部と、所定の露光期間の間に前記光電変換部から出力される前記パルス信号をカウントするカウンタを有するカウント部と、前記カウント部を制御するカウント制御部と、前記カウンタのカウント値に基づいて前記光電変換部に入射した光量の変化の有無を判定する判定処理を行う判定部と、を有する画素部を有し、前記露光期間は、少なくとも第１期間と第２期間とを含む複数の期間を有し、前記カウント制御部は、前記第１期間における第１カウント値と前記第２期間における第２カウント値との差分値を出力するように前記カウント部を制御し、前記判定部は、前記差分値に基づいて前記判定処理を行う光電変換装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回路規模を抑制しつつ高解像度のイベント検出が可能な光電変換装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態による光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。
第１実施形態による光電変換装置のカラーフィルタ配列の例を示す図である。
第１実施形態による光電変換装置の画素部の構成例を示すブロック図である。
第１実施形態による光電変換装置の光電変換部の構成例を示す回路図である。
第１実施形態による光電変換装置のカウント部、カウント制御部及び判定部の構成例を示すブロック図である。
第１実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すフローチャートである。
第１実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すタイミング図である。
第２実施形態による光電変換装置のカウント部、カウント制御部及び判定部の構成例を示すブロック図である。
第２実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すフローチャートである。
第２実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すタイミング図である。
第３実施形態による光電変換装置のカウント部、カウント制御部及び判定部の構成例を示すブロック図である。
第３実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すフローチャートである。
第３実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すタイミング図（その１）である。
第３実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すタイミング図（その２）である。
第４実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すフローチャートである。
第４実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すタイミング図である。
第５実施形態による光電変換装置のカウント部、カウント制御部及び判定部の構成例を示すブロック図である。
第５実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すフローチャートである。
第５実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すタイミング図である。
第６実施形態による光電変換装置における光電変換部の構成例を示す回路図である。
第６実施形態による光電変換装置のカウント部、カウント制御部及び判定部の構成例を示すブロック図である。
第６実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すフローチャートである。
第６実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すタイミング図である。
実施形態の変形例による光電変換装置のカウント部、カウント制御部及び判定部の構成例を示すブロック図である。
第７実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
第８実施形態による撮像システム及び移動体の構成例を示す図である。
第９実施形態による機器の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による光電変換装置について、図１乃至図５を用いて説明する。図１は、本実施形態による光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態による光電変換装置のカラーフィルタ配列の例を示す図である。図３は、本実施形態による光電変換装置の画素部の構成例を示すブロック図である。図４は、本実施形態による光電変換装置の光電変換部の構成例を示す回路図である。図５は、本実施形態による光電変換装置のカウント部、カウント制御部及び判定部の構成例を示すブロック図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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