CN113167656B

CN113167656B - 成像装置和校准方法

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Publication number: CN113167656B
Application number: CN201980076885.4A
Authority: CN
Inventors: 古坂拓朗; 河津直树; 冈巧
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2024-10-22
Anticipated expiration: 2039-12-09
Also published as: EP3910305A4; EP3910305B1; JPWO2020144996A1; US12111215B2; EP3910305A1; WO2020144996A1; CN113167656A; US20220074797A1; JP7477464B2; TW202041835A

Abstract

根据本公开的成像装置(1)包括：具有像素的像素阵列单元(10)、模拟信号产生单元、A/D转换单元(23)和开关。模拟信号产生单元基于像素阵列单元(10)周围的温度产生模拟信号。A/D转换单元(23)将模拟信号转换为数字信号。开关切断将要供给到A/D转换单元的模拟信号。

Description

成像装置和校准方法

技术领域

本公开涉及一种成像装置和校准方法。

背景技术

近年来，在安装于成像装置等上的温度传感器中，存在通过预先获取作为预定的测试温度输出的温度数据的值来实施温度传感器的校准的技术(例如，参见专利文献1)。

[引用文献列表]

[专利文献]

[专利文献1]JP 2012-220437A

发明内容

[技术问题]

然而，在现有技术中，当增加被实施校准的测试温度的数量以提高温度传感器的精度时，需要大量的时间或设备用于校准。因此，存在制造成本增加的担忧。

因此，本公开提出了一种成像装置和校准方法，其能够在不增加被实施校准的测试温度的数量的情况下改善校准的精度。

[问题的解决方案]

根据本发明的一方面，提供了一种成像装置。所述成像装置包括：具有像素的像素阵列单元、模拟信号产生单元、A/D转换单元和开关。所述模拟信号产生单元基于所述像素阵列单元周围的温度产生模拟信号。所述A/D转换单元将所述模拟信号转换为数字信号。所述开关切断将要供给到所述A/D转换单元的所述模拟信号。

根据本发明的一个方面，提供了一种校准方法。所述校准方法包括信号切断步骤、第一A/D转换步骤、模拟信号输出步骤、第二A/D转换步骤和计算步骤。在所述信号切断步骤中，切断基于温度产生的模拟信号。在所述第一A/D转换步骤中，将所切断的模拟信号转换为第一数字信号。在所述模拟信号输出步骤中，输出所述模拟信号。在所述第二A/D转换步骤中，将所述模拟信号转换为第二数字信号。在所述计算步骤中，基于第一数字信号和第二数字信号来计算出校正计算式的参数，所述校正计算式的参数用于校正通过从基于像素阵列单元周围的温度产生的模拟信号的A/D转换而获得的数字信号。

[发明的有益效果]

根据本公开，可以在不增加被实施校准的测试温度的数量的情况下改善校准的精度。这里记载的有益效果不必是限制性的，并且可以获得期望在本公开中记载的其他有益效果。

附图说明

图1是示出根据本公开实施方案的成像装置的整体构成例的系统构成图。

图2是示出根据本公开实施方案的温度测量单元的整体构成例的系统构成图。

图3是示出根据本公开实施方案的PTAT电流产生单元、切断开关和电流-电压转换单元的构成的电路图。

图4是示意性地示出根据本公开实施方案的校准方法的图。

图5是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例1的校准方法的图。

图6是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例2的校准方法的图。

图7是示出根据本公开实施方案的变形例3的温度测量单元的整体构成例的系统构成图。

图8是示出根据本公开实施方案的变形例4的温度测量单元的整体构成例的系统构成图。

图9是示出根据本公开实施方案的校准方法的处理过程的流程图。

图10是示出根据本公开实施方案的校正温度数据的方法的处理过程的流程图。

图11是示出车辆控制系统的整体构成的示例的框图。

图12是示出车外信息检测单元和成像单元的安装位置的示例的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细说明本公开的各实施方案。在下面的各实施方案中，对相同的单元给出相同的附图标记，并将省略重复的说明。

近年来，在安装于成像装置等上的温度传感器中，存在通过预先获取作为预定的测试温度输出的温度数据的值来实施温度传感器的校准的技术。

另一方面，当减少被实施校准的测试温度的数量时，难以获得用于高精度地校正温度数据的校正计算式的参数。因此，难以改善温度传感器的精度。

因此，期望在不增加被实施校准的测试温度的数量的情况下改善校准的精度。

(实施方案)

[成像装置的构成]

图1是示出根据本公开实施方案的成像装置1的整体构成例的系统构成图。如图1所示，作为CMOS图像传感器的成像装置1包括像素阵列单元10、系统控制单元12、垂直驱动单元13、列读出电路单元14、列信号处理单元15、水平驱动单元16、信号处理单元17和温度测量单元18。

像素阵列单元10、系统控制单元12、垂直驱动单元13、列读出电路单元14、列信号处理单元15、水平驱动单元16、信号处理单元17和温度测量单元18设置在同一半导体基板上或者电气连接的多个层叠的半导体基板上。

在像素阵列单元10中，以矩阵状二维地排列有效单位像素(在下文中，称为“单位像素”)11，其包括能够对与入射光量相对应的电荷量进行光电转换和累积并且作为信号输出电荷量的光电转换元件(光电二极管)。单位像素11是像素的示例。

除了有效单位像素11以外，像素阵列单元10还可以包括其中具有不带光电二极管的结构的伪单元像素、其中通过对受光面遮光而从外部阻挡入射光的遮光单位像素等以行和/或列状配置的区域。

除了其中对受光面遮光的结构之外，遮光单位像素可以具有与有效单位像素11类似的构成。在下文中，在某些情况下，将具有与入射光量相对应的电荷量的光电荷简称为“电荷”，并且单位像素11简称为“像素”。

在像素阵列单元10中，在矩阵状的像素阵列中，在图中的左右方向(像素行中的像素的排列方向)上针对各行形成像素驱动线LD，并且在图中的上下方向(像素列中的像素的排列方向)上针对各列形成垂直像素配线LV。像素驱动线LD的一端连接到与垂直驱动单元13的各行相对应的输出端。

列读出电路单元14至少包括：在像素阵列单元10内的所选行中针对各列向单位像素11供给恒定电流的电路、电流镜像电路以及作为读出对象的单位像素11的切换开关。

列读出电路单元14与像素阵列单元10内的所选像素中的晶体管一起形成放大器，将光电荷信号变换为电压信号，并将电压信号输出到垂直像素配线LV。

垂直驱动单元13包括移位寄存器或地址解码器，并且同时驱动像素阵列单元10的所有单位像素11或以行为单位的各单位像素11。尽管未示出具体构成，但是垂直驱动单元13包括读出扫描系统、扫出扫描系统或者批量扫出和批量传输系统。

读出扫描系统以行为单位顺序选择并扫描像素阵列单元10的单位像素11，以从单位像素11读出像素信号。在行驱动(滚动快门操作)的情况下，为了扫出，在其中由读出扫描系统执行读出扫描的读出行中，扫出扫描比读出扫描早一个快门速度的时间执行。

在全局曝光(全局快门操作)的情况下，批量扫出比批量传输早一个快门速度的时间执行。通过扫出，从读出行中的单位像素11的光电二极管扫出(复位)不必要的电荷。通过扫出(复位)不必要的电荷，执行所谓的电子快门操作。

这里，电子快门操作是紧接在前地丢弃在光电二极管中收集的不必要的光电荷并且新开始曝光(开始光电荷的累积)的操作。

通过读出扫描系统中的读出操作读出的信号对应于在紧接在前的读出操作或者电子快门操作以后入射的光量。在行驱动的情况下，从紧接在前的读出操作中的读出时机或电子快门操作中的扫出时机到当前的读出操作中的读出时机的期间是单位像素11中的光电荷的累积时间(曝光时间)。在全局曝光的情况下，从批量扫出到批量传输的时间是累积时间(曝光时间)。

从由垂直驱动单元13选择并扫描的像素行中的各单位像素11输出的像素信号通过各垂直像素配线LV供给到列信号处理单元15。列信号处理单元15针对像素阵列单元10的各像素列对从所选行中的各单位像素11经由垂直像素配线LV输出的像素信号执行预定的信号处理，并且临时保持信号处理后的像素信号。

具体地，列信号处理单元15至少执行噪声去除，例如，CDS(相关双采样)作为信号处理。通过列信号处理单元15的CDS处理，去除了诸如复位噪声或放大晶体管AMP的阈值的变化等像素固有的固定模式噪声。

列信号处理单元15包括多个A/D转换单元15a、15b等(参照图8)。多个A/D转换单元15a、15b等将由单位像素11产生的像素信号进行A/D转换为数字像素信号。

水平驱动单元16包括移位寄存器或地址解码器，并顺次选择与列信号处理单元15的像素列相对应的单位像素。通过水平驱动单元16的选择扫描，由列信号处理单元15处理的数字像素信号顺次输出到信号处理单元17。

系统控制单元12包括产生各种时序信号的时序发生器。系统控制单元12基于由时序发生器产生的各种时序信号对垂直驱动单元13、列读出电路单元14、列信号处理单元15和水平驱动单元16执行驱动控制。

成像装置1还包括信号处理单元17、数据存储单元(未示出)和温度测量单元18。信号处理单元17至少具有加法处理功能，并且对从列信号处理单元15输出的像素信号执行诸如加法处理等各种类型的信号处理。

当信号处理单元17执行信号处理时，数据存储单元临时存储信号处理所需的数据。信号处理单元17和数据存储单元可以是由设置在与成像装置1不同的基板上的外部信号处理单元(例如，DSP(数字信号处理器))或者软件进行的处理，或者可以安装在与成像装置1相同的基板上。

温度测量单元18设置在像素阵列单元10的附近，测量像素阵列单元10周围的温度，并且基于测量的温度将温度数据作为数字信号输出。温度数据是数字信号的示例。稍后将说明温度测量单元18的细节。

在根据实施方案的成像装置1中，可以基于从温度测量单元18输出的像素阵列单元10周围的温度数据来执行低温或高温下的故障安全操作。

例如，故障安全操作是在低温或高温下使成像装置1停止的操作或者发送错误信号以向外部发出警告的操作。因此，可以实现具有高可靠性的成像装置1。

在根据实施方案的成像装置1中，在列信号处理单元15、信号处理单元17等的各种类型的信号处理中，从温度测量单元18输出的像素阵列单元10周围的温度信息可以添加到参数。

例如，在噪声去除、阴影校正等中，像素阵列单元10周围的温度信息可以添加到参数。因此，可以高精度地执行各种类型的信号处理。

[温度测量单元的构成]

接下来，将参照图2和图3说明温度测量单元18的细节。图2是示出根据本公开实施方案的温度测量单元18的整体构成例的系统构成图。

如图2所示，温度测量单元18包括PTAT(与绝对温度成比例，Proportional ToAbsolute Temperature)电流产生单元20、切断开关21、电流-电压转换单元22、A/D转换单元23、校正单元24和存储单元25。PTAT电流产生单元20是模拟信号产生单元的示例，并且切断开关21是开关的示例。

PTAT电流产生单元20基于像素阵列单元10周围的温度而输出PTAT电流Ip(参照图3)。PTAT电流Ip是模拟信号的示例。例如，PTAT电流产生单元20输出作为与像素阵列单元10周围的绝对温度成比例的电流值的PTAT电流Ip。

图3是示出根据本公开实施方案的PTAT电流产生单元20、切断开关21和电流-电压转换单元22的构成的电路图。如图3所示，PTAT电流产生单元20包括npn型双极型晶体管Q1和Q2、电阻R1和R2、p型MOS晶体管P1～P3、运算放大器OP以及n型MOS晶体管N1和N2。在下面的说明中，将各晶体管称为晶体管Q1和Q2、晶体管P1～P3以及晶体管N1和N2。

晶体管Q1和晶体管Q2的基极和集电极分别短路。因此，晶体管Q1和Q2形成由一个pn结构成的二极管。

由晶体管Q1形成的二极管的阳极连接到运算放大器OP的负输入端子和晶体管P1的漏极。由晶体管Q2形成的二极管的阳极连接到电阻R1的一端。

晶体管Q2以晶体管Q1尺寸的M倍的尺寸比(结面积)形成。尺寸比M的值是用于确定温度测量单元18的特性的值，并且被适当地确定以便满足温度测量单元18所要求的规格。

电阻R1的一端连接到晶体管Q2的集电极，并且电阻R1的另一端连接到运算放大器OP的正输入端子和晶体管P2的漏极。

运算放大器OP的正输入端子连接到电阻R1的另一端，并且连接到晶体管P2的漏极。运算放大器OP的负输入端子连接到晶体管Q1的集电极和晶体管P1的漏极。运算放大器OP的输出端连接到晶体管P1和P2的栅极。

在实施方案中，具有相同尺寸的p型MOS晶体管用作晶体管P1～P3。晶体管P1～P3的栅极相互短路，并且晶体管P1～P3的源极连接到电源电压Vdd。

接下来，将说明PTAT电流产生单元20的电路操作。运算放大器OP进行操作，使得正输入端子和负输入端子的电位相等(假想短路)。即，运算放大器OP控制相互短路的晶体管P1和P2的栅极的电压，使得晶体管P1和P2的漏极的电压相等。

通过控制晶体管P1和P2的栅极的电压来控制晶体管P1和P2的漏极的电流。这里，由于晶体管P1和P2的栅极-源极间电压Vgs相等，因此具有相同值的漏极电流在晶体管P1和P2中流动。因此，具有相同值的电流被施加到晶体管Q1和Q2。

如上所述，晶体管Q1由一个npn晶体管形成，并且晶体管Q2由M个npn晶体管形成。因此，在晶体管Q2所包含的各npn晶体管中流动的电流小于在晶体管Q1所包含的一个npn晶体管中流动的电流。

因此，晶体管Q1的基极-发射极间电压Vbe1大于晶体管Q2的基极-发射极间电压Vbe2。结果，对应于基极-发射极间电压Vbe1和基极-发射极间电压Vbe2之间的差的电压被施加到电阻R1。

这里，由于基极-发射极间电压Vbe1和基极-发射极间电压Vbe2之间的差与温度呈正相关，因此，在电阻R1中流动的电流也与温度呈正相关。由于在电阻R1中流动的电流是晶体管P2的漏极电流，因此晶体管P2的漏极电流也与温度呈正相关。

晶体管P1、P2和P3形成电流镜像电路，并且晶体管P1和P2的漏极电流原样地是晶体管P3的漏极电流。晶体管P3的漏极电流在晶体管N1中流动。

晶体管N1和N2形成电流镜像电路，因此晶体管N1的漏极电流原样地是晶体管N2的漏极电流。晶体管N2的漏极电流是作为PTAT电流产生单元20的输出电流的PTAT电流Ip。

由于PTAT电流Ip等于与温度呈正相关的晶体管P2的漏极电流，因此PTAT电流Ip与晶体管P2的漏极电流一样与温度呈正相关。在下文中，通过经由计算获得PTAT电流Ip来获得温度依赖性。

晶体管Q1的集电极的电位V1和晶体管Q2的集电极的电位V2由下式(1)和(2)给出。

V1＝(k/q)·T·ln(I1/Is)…(1)

V2＝(k/q)·T·ln(I1/(M·Is))…(2)

这里，k是玻尔兹曼常数(1.38×10^-23(J/K))，q是基本电荷(1.6×10^-19(C))，T是绝对温度(K)，Is是反向饱和电流(A)。

晶体管P1的漏极电流I1由下式(3)给出。

I1＝(V1-V2)/R1…(3)

这里，晶体管P1的漏极电流I1等于PTAT电流Ip，因此PTAT电流Ip由下式(4)给出。

Ip＝I1＝(k/q)·T·ln(M)/R1…(4)

由式(4)可以理解，通过将与晶体管Q1相同的M个npn晶体管并联连接以形成晶体管Q2，可以抵消晶体管P1的漏极电流I1处的npn晶体管的反向饱和电流Is的值。

因此，根据实施方案，可以输出与温度呈正相关的PTAT电流Ip。根据实施方案的PTAT电流产生单元20不限于图3的示例，并且可以具有任何构成，只要可以输出与温度呈正相关的PTAT电流Ip即可。

切断开关21切断从PTAT电流产生单元20供给的PTAT电流Ip。例如，切断开关21设置在PTAT电流产生单元20和电流-电压转换单元22之间。

切断开关21不限于其中切断开关21例如设置在PTAT电流产生单元20和电流-电压转换单元22之间的情况，切断开关21可以设置在PTAT电流产生单元20的内部(例如，在图3所示的晶体管P3和N1之间)。

例如，电流-电压转换单元22是设置在电源电压Vdd和切断开关21之间的电阻。电流-电压转换单元22将经由切断开关21从PTAT电流产生单元20供给的模拟信号的PTAT电流Ip转换成PTAT电压Vp。即，PTAT电压Vp是与温度呈正相关的模拟信号。

返回参照图2进行说明。A/D转换单元23将从电流-电压转换单元22输出的模拟信号的PTAT电压Vp转换为数字信号的温度数据。

校正单元24校正从A/D转换单元23输出的温度数据，并将校正后的温度数据输出到温度测量单元18的外部。例如，校正单元24可以通过读出存储在存储单元25中的参数26并将参数26和温度数据输入到预定的校正计算式E(参照图4)中来校正温度数据。

例如，可以在成像装置1运输之前，通过预先获取作为预定的温度(例如，60℃)输出的温度数据的值来计算参数26。

存储参数26的存储单元25被构造为诸如半导体存储器或硬盘等存储介质，并且存储用于由温度测量单元18执行的处理的程序和数据。可以从外部数据源(例如，数据服务器、网络存储或外部附接的存储器)来获取根据本公开的程序和数据的一部分，而无需存储在存储单元25中。

在实施方案中，在各成像装置1中，通过执行前述校准，可以输出其中制造偏差等被校正的高精度的温度数据。

在实施方案中，校正单元24可以通过在校正计算式E中包含电源电压Vdd的参数来输出进一步高精度的温度数据。这是因为作为温度数据的来源的PTAT电流Ip随着电源电压Vdd的变化而变化。当电源电压Vdd的参数被包含在校正计算式E中时，温度测量单元18可以具有监测电源电压Vdd的功能。

[校准方法]

接下来，将参照图4～图6说明温度测量单元18中的校准方法的细节。图4是示意性地示出根据本公开实施方案的校准方法的图。

在实施方案中，通过使切断开关21进入切断状态，切断从PTAT电流产生单元20供给的PTAT电流Ip。因此，可以将PTAT电流Ip的输出设定为零，因此可以在温度测量单元18中模拟其中测试温度为零(K)的状态。

随后，在实施方案中，电流-电压转换单元22将切断的PTAT电流Ip转换为PTAT电压Vp，并且A/D转换单元23将PTAT电压Vp转换为温度数据D₀。

在实施方案中，如图4所示，将与零(K)对应的温度T₀处的温度数据D₀绘制为直角坐标系上的校正点P₀。即使当PTAT电流Ip为零时，温度数据D₀也不必然为零。这是因为在温度测量单元18中的A/D转换单元23或电流-电压转换单元22的输出值中发生了偏移。

随后，在实施方案中，通过使切断开关21进入连接状态，将PTAT电流Ip从PTAT电流产生单元20供给到电流-电压转换单元22。在实施方案中，成像装置1处于预定的温度T₁的环境中。即，用于校准的测试温度被设定为温度T₁。

随后，在实施方案中，从PTAT电流产生单元20供给的PTAT电流Ip由电流-电压转换单元22转换为PTAT电压Vp。PTAT电压Vp由A/D转换单元23转换为温度数据D₁。在实施方案中，如图4所示，将温度T₁处的温度数据D₁绘制为直角坐标系上的校正点P₁。

随后，在实施方案中，基于绘制的校正点P₀和P₁来计算校正计算式E的参数26(参照图2)。例如，如图4所示，通过线性近似两个校正点P₀和P₁，可以计算出由单点虚线表示的校正计算式E的参数26。

即，在实施方案中，当在一个测试温度(温度T₁)下实施校准时，可以在直角坐标系上绘制出多于测试温度的数量的两个校正点P₀和P₁。因此，根据实施方案，可以在不增加被实施校准的测试温度的数量的情况下改善校准的精度。

在实施方案中，如图4所示，与通过当测试温度为零(K)时将温度数据视为零(LSB)而获得的校正计算式Ea相比，可以改善校准的精度。

这是因为当测试温度为零(K)(即，PTAT电流Ip为零)时，将温度数据视为零(LSB)是不合适的，因为如上所述，在A/D转换单元23、电流-电压转换单元22等的输出值中会发生偏移。

如上所述，在实施方案中，通过实施利用切断开关21来切断PTAT电流Ip的处理，可以在不增加被实施校准的测试温度的数量的情况下改善校准的精度。

在图4的示例中，已经说明了其中测试温度的数量是1个(温度T₁)的情况，但是根据实施方案的校准方法不限于其中测试温度的数量是1个的情况。图5是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例1的校准方法的图。图6是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例2的校准方法的图。

如图5所示，在变形例1中，在多个测试温度(温度T₁、T₂、T₃等)下实施校准。即，除了上述的图4的示例中的处理以外，还将测试温度设定为温度T₂、T₃等，并且将在各测试温度下的基于PTAT电流Ip输出的温度数据D₂、D₃等绘制为直角坐标系上的校正点P₂、P₃等。

基于绘制的校正点P₀、P₁、P₂、P₃等来计算出校正计算式E的参数26(参照图2)。因此，由于可以在直角坐标系上绘制三个以上的校正点P₀、P₁、P₂、P₃等，因此可以进一步改善校准的精度。

当可以绘制三个以上的校正点P₀、P₁、P₂、P₃等时，如图5所示，可以对校正计算式E进行分段近似(折线近似)，或者如图6所示，可以对校正计算式E进行多项式近似(曲线近似)。

在实施方案中，在成像装置1中设置的多个电极焊盘中，可以将两个电极焊盘设定为热电偶焊盘，并且可以在使用两个热电偶焊盘的上述校准处理时测量测试温度。

因此，在处于各个芯片被切断之前的晶片状态的多个成像装置1的各校准处理时，即使当晶片的面内温度分布不均匀时，也可以高精度地实施上述的校准处理。

[温度测量单元的变形例]

接下来，将参照图7和图8说明温度测量单元18的各种变形例。图7是示出根据本公开实施方案的变形例3的温度测量单元18的整体构成例的系统构成图。

如图7所示，在变形例3中，A/D转换单元23(参照图2)未设置在温度测量单元18的内部，而是设置在列信号处理单元15内部的A/D转换单元15a用于对PTAT电压Vp执行A/D转换处理。即，在变形例3中，A/D转换单元15a在列信号处理单元15和温度测量单元18之间共享。

以这种方式，通过在列信号处理单元15和温度测量单元18之间共享A/D转换单元15a，可以简化整个成像装置1的电路构成。因此，根据变形例3，可以降低成像装置1的成本。

图8是示出根据本公开实施方案的变形例4的温度测量单元18的整体构成例的系统构成图。如图8所示，在变形例4中，设置在列信号处理单元15内部的多个A/D转换单元15a、15b等用于对PTAT电压Vp执行A/D转换处理。

因此，由于A/D转换处理的多个步骤的结果被平均化并且可以减少随机噪声，因此可以更高精度地测量像素阵列单元10周围的温度。

如同在图8的示例中那样，当多个A/D转换单元15a、15b等用于对PTAT电压Vp执行A/D转换处理时，多个A/D转换单元15a、15b等可以用于预先实施上述的校准处理。

即，校正单元24可以基于PTAT电流Ip被切断的由多个A/D转换单元转换的多个温度数据以及基于在预定的测试温度下的PTAT电流Ip的由多个A/D转换单元转换的多个温度数据来计算出参数26。

因此，可以在不增加被实施校准的测试温度的数量的情况下进一步改善校准的精度。

在图7和图8的示例中，已经说明了其中设置在列信号处理单元15内部的A/D转换单元15a等由温度测量单元18共享的示例。然而，由温度测量单元18共享的A/D转换单元不限于设置在列信号处理单元15中的A/D转换单元15a等。

例如，当A/D转换单元设置在图1所示的成像装置1的各单元(例如，信号处理单元17)的内部时，A/D转换单元可以与温度测量单元18共享。

[由温度测量单元执行的处理的细节]

接下来，将参照图9和图10说明由根据实施方案的温度测量单元18执行的处理的细节。图9是示出根据本公开实施方案的校准方法的处理过程的流程图。

首先，温度测量单元18控制切断开关21，从而切断从PTAT电流产生单元20供给的PTAT电流Ip(步骤S101)。然后，温度测量单元18将切断的PTAT电流Ip转换成温度数据D₀(步骤S102)。

例如，在温度测量单元18中，电流-电压转换单元22将切断的PTAT电流Ip转换为PTAT电压Vp，并且A/D转换单元23将PTAT电压Vp转换为温度数据D₀。温度测量单元18将与零(K)的测试温度相对应的温度数据D₀存储在存储单元25中(步骤S103)。

随后，温度测量单元18使切断开关21进入连接状态，并且PTAT电流Ip从PTAT电流产生单元20输出到电流-电压转换单元22(步骤S104)。然后，温度测量单元18将测试温度的数量N设定为零(步骤S105)，并且将测试温度的数量N加1(步骤S106)。

随后，温度测量单元18将测试温度设定为预定的温度T_N(步骤S107)。然后，温度测量单元18将温度T_N处的PTAT电流Ip转换为温度数据D_N(步骤S108)。

例如，在温度测量单元18中，电流-电压转换单元22将温度T_N处的PTAT电流Ip转换为PTAT电压Vp，并且A/D转换单元23将PTAT电压Vp转换为温度数据D_N。然后，温度测量单元18将温度T_N处的温度数据D_N存储在存储单元25中(步骤S109)。

随后，温度测量单元18确定测试温度的数量N是否为预定的校正点数量(步骤S110)。当测试温度的数量N是预定的校正点的数量时(步骤S110中的是)，温度测量单元18基于存储的温度数据D₀、…D_N计算出校正计算式E的参数26(步骤S111)。

最后，温度测量单元18将计算出的校正计算式E的参数26存储在存储单元25中(步骤S112)，并结束处理。当在步骤S110中测试温度的数量N不是预定的校正点数量时(步骤S110中的否)，处理返回到步骤S106。

在实施方案中，可以比步骤S101～S103的处理更早地执行上述的步骤S104～S110的处理。当测试温度的数量N等于或大于2时，可以在某一测试温度下的步骤S107～S109的处理和接着的测试温度下的步骤S107～S109的处理之间执行步骤S101～S103的处理。

图10是示出根据本公开实施方案的校正温度数据的方法的处理过程的流程图。首先，温度测量单元18使切断开关21进入连接状态，并且将PTAT电流Ip从PTAT电流产生单元20输出到电流-电压转换单元22(步骤S201)。

随后，在温度测量单元18中，电流-电压转换单元22将PTAT电流Ip转换为PTAT电压Vp(步骤S202)。然后，在温度测量单元18中，A/D转换单元23执行从PTAT电压Vp到温度数据的A/D转换(步骤S203)。

随后，温度测量单元18将存储在存储单元25中的校正计算式E的参数26读出到校正单元24(步骤S204)。然后，在温度测量单元18中，校正单元24基于读出的校正计算式E的参数26来校正通过A/D转换单元23的A/D转换获得的温度数据(步骤S205)。

最后，温度测量单元18将校正后的温度数据输出到外部(步骤S206)，并结束处理。

[有益效果]

根据实施方案的成像装置1包括具有像素(单位像素11)的像素阵列单元10、模拟信号产生单元(PTAT电流产生单元20)、A/D转换单元23(15a和15b)和开关(切断开关21)。模拟信号产生单元(PTAT电流产生单元20)基于像素阵列单元10周围的温度产生模拟信号(PTAT电流Ip)。A/D转换单元23(15a和15b)将模拟信号(PTAT电流Ip)转换为数字信号(温度数据)。开关(切断开关21)切断将要供给到A/D转换单元23(15a和15b)的模拟信号(PTAT电流Ip)。

因此，可以在不增加被实施校准的测试温度的数量的情况下改善校准的精度。

在根据实施方案的成像装置1中，开关(切断开关21)设置在模拟信号产生单元(PTAT电流产生单元20)和A/D转换单元23(15a和15b)之间。

因此，可以在将从PTAT电流产生单元20输出的PTAT电流Ip供给到A/D转换单元23之前可靠地执行切断。

在根据实施方案的成像装置1中，像素(单位像素11)产生作为模拟信号的图像数据，并且A/D转换单元15a(15b)对图像数据执行A/D转换。

因此，由于可以简化整个成像装置1的电路构成，因此可以降低成像装置1的成本。

根据实施方案的成像装置1还包括校正数字信号(温度数据)的校正单元24。

因此，在各成像装置1中，可以输出其中制造偏差等被校正的高精度的温度数据。

在根据实施方案的成像装置1中，校正单元24基于第一数字信号(温度数据D₀)和第二数字信号(温度数据D_N)来计算出用于校正数字信号(温度数据)的校正计算式E的参数26。通过对由开关(切断开关21)切断的模拟信号(PTAT电流Ip)执行A/D转换来产生第一数字信号(温度数据D₀)。通过对由模拟信号产生单元(PTAT电流产生单元20)产生的模拟信号(PTAT电流Ip)执行A/D转换来产生第二数字信号(温度数据D_N)。

在根据实施方案的成像装置1中，设置多个A/D转换单元15a、15b等。校正单元24基于由多个A/D转换单元15a、15b等分别转换的第一数字信号(温度数据D₀)和第二数字信号(温度数据D_N)来计算出校正计算式E的参数26。

在根据实施方案的成像装置1中，校正单元24基于电源电压Vdd的测量值来校正数字信号(温度数据)。

因此，可以更高精度地输出温度数据。

在根据实施方案的成像装置1中，模拟信号(PTAT电流Ip)是电流值。

因此，可以使用PTAT电流产生单元20产生与绝对温度成比例的模拟信号。

根据实施方案的校准方法包括信号切断步骤、第一A/D转换步骤、模拟信号输出步骤、第二A/D转换步骤和计算步骤。在信号切断步骤(步骤S101)中，切断基于温度产生的模拟信号(PTAT电流Ip)。在第一A/D转换步骤(步骤S102)中，将所切断的模拟信号(PTAT电流Ip)转换为第一数字信号(温度数据D₀)。在模拟信号输出步骤(步骤S104)中，输出模拟信号(PTAT电流Ip)。

在第二A/D转换步骤(步骤S108)中，模拟信号(PTAT电流Ip)被转换为第二数字信号(温度数据D_N)。在计算步骤(步骤S111)中，计算出用于校正通过从基于像素阵列单元10周围的温度产生的模拟信号(PTAT电流Ip)的A/D转换而获得的数字信号(温度数据)的校正计算式E的参数26。在计算步骤(步骤S111)中，基于第一数字信号(温度数据D₀)和第二数字信号(温度数据D_N)来计算出校正计算式E的参数26。

[移动体的应用例]

本公开的技术(本技术)可以适用于各种产品。例如，本公开的技术可以被实现为安装在诸如汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人飞行器、船舶、机器人等任何类型的移动体上的装置。

图11是作为根据本公开的技术可以适用的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的整体构成例的框图。

车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图11所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。作为综合控制单元12050的功能构成，示出了微型计算机12051、声音和图像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053。

驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作诸如用于产生诸如内燃机或驱动电机等车辆的驱动力的驱动力产生装置、向车轮传递驱动力的驱动力传递机构、调整车辆的转向角的转向机构、产生车辆的制动力的制动装置等控制装置。

主体系统控制单元12020根据各种程序来控制装备到车体的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置或诸如头灯、尾灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，从代替按键的便携式装置传递的无线电波或各种开关的信号可以输入到主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收无线电波或信号的输入并控制车辆的门锁装置、电动窗装置、灯等。

车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，成像单元12031连接到车外信息检测单元12030。车外信息检测单元12030使成像单元12031拍摄车辆外部的图像并接收所拍摄的图像。车外信息检测单元12030可以基于接收到的图像进行人、汽车、障碍物、标志、道路上的文字等物体检测处理或距离检测处理。

成像单元12031是接收光并输出与受光量相对应的电气信号的光学传感器。成像单元12031可以输出电气信号作为图像或者还可以输出电气信号作为测距信息。由成像单元12031接收的光可以是可见光或者可以是诸如红外线等不可见光。

车内信息检测单元12040检测车内的信息。例如，用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测单元12041连接到车内信息检测单元12040。例如，驾驶员状态检测单元12041包括对驾驶员成像的相机。基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳度或集中度，或者可以判断驾驶员是否瞌睡。

微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆内部和外部的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输出控制指令。例如，微型计算机12051可以执行协调控制，以实现包括车辆的碰撞避免或碰撞缓和、基于车辆之间的距离的追踪行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告、车辆的车道偏离警告等的高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能。

微型计算机12051可以通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆周围的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等来执行协调控制，以实现其中车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等。

微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的关于车辆外部的信息将控制指令输出到主体系统控制单元12020。例如，微型计算机12051根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置来控制头灯，来执行协调控制，以实现诸如将远光灯切换为近光灯等防止眩光。

声音和图像输出单元12052将声音和图像的至少一种的输出信号传递到能够在视觉上或听觉上通知车辆乘员或车辆外部的信息的输出装置。在图11的示例中，作为输出装置，例示出音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063。例如，显示单元12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一种。

图12是示出成像单元12031的安装位置的示例的图。

在图12中，成像单元12031包括成像单元12101、12102、12103、12104和12105。

例如，成像单元12101、12102、12103、12104和12105设置在诸如车辆12100的车头、侧视镜、后保险杠、后门、车内的挡风玻璃的上侧等位置。设置在车头中的成像单元12101和设置在车内的挡风玻璃上侧的成像单元12105主要获得车辆12100的前方的图像。设置在侧视镜中的成像单元12102和12103主要获得车辆12100的侧方的图像。设置在后保险杠或后门中的成像单元12104主要获得车辆12100的后方的图像。包括在车内的挡风玻璃上侧的成像单元12105主要用于检测前方车辆或行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等。

图12示出了成像单元12101～12104的成像范围的示例。成像范围12111是设置在车头中的成像单元12101的成像范围，成像范围12112和12113是设置在侧视镜中的成像单元12102和12103的成像范围，成像范围12114是设置在后保险杠或后门中的成像单元12104的成像范围。例如，通过叠加由成像单元12101～12104拍摄的图像数据，可以获得车辆12100的从上方看到的鸟瞰图像。

成像单元12101～12104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12101～12104中的至少一个可以是包括多个成像元件的立体相机，或者可以是具有相位差检测用像素的成像元件。

例如，基于从成像单元12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051可以通过获得距成像范围12111～12114内的各立体物的距离和距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)提取车辆12100的行驶路线上的特别是最靠近的立体物且在与车辆12100的大致相同的方向上以预定速度(例如，0km/h以上)行驶的立体物作为前方车辆。此外，微型计算机12051可以设定在前方车辆的前方预先确保的车辆之间的距离，并且可以执行自动制动控制(还包括追踪行驶停止控制)或自动加速控制(还包括追踪行驶开始控制)等。以这种方式，可以执行其中车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等的协调控制。

例如，基于从成像单元12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051可以将立体物分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人和电线杆等其他立体物并提取关于立体物的立体物数据，并且可以利用提取的立体物自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为可以由车辆12100的驾驶员识别的障碍物和难以识别的障碍物。然后，微型计算机12051判断指示与各障碍物碰撞的风险的碰撞风险。在其中碰撞风险等于或高于设定值时存在碰撞的可能性的情况下，可以通过经由音频扬声器12061或显示单元12062向驾驶者输出警告或者经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或回避转向，进行碰撞避免的驾驶辅助。

成像单元12101～12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过判断是否在由成像单元12101～12104拍摄的图像中存在行人来识别行人。例如，按顺序提取作为红外相机的成像单元12101～12104拍摄的图像中的特征点的过程以及对指示物体的轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理以判断存在行人的过程来执行行人的识别。当微型计算机12051判断行人存在于由成像单元12101～12104拍摄的图像中并且识别出行人时，声音和图像输出单元12052控制显示单元12062，使其叠加并显示用于强调所识别的行人的四边形轮廓线。声音和图像输出单元12052可以控制显示单元12062，使其在期望的位置显示指示行人的图标等。

上面已经说明了根据本公开的技术适用的车辆控制系统的示例。本公开的技术可以适用于上述构成中的成像单元12031等。具体地，图1中的成像装置1可以适用于成像单元12031。通过将根据本公开的技术适用于成像单元12031，可以对成像单元12031赋予高精度的故障安全功能。

本说明书中记载的有益效果仅是示例性的而非限制性的，并且可以获得其他有益效果。

本技术可以如下构成。

(1)

一种成像装置，包括：

像素阵列单元，其包括像素；

模拟信号产生单元，其被构造成基于所述像素阵列单元周围的温度产生模拟信号；

A/D转换单元，其被构造成将所述模拟信号转换为数字信号；和

开关，其被构造成切断将要供给到所述A/D转换单元的所述模拟信号。

(2)

根据(1)所述的成像装置，其中所述开关设置在所述模拟信号产生单元和所述A/D转换单元之间。

(3)

根据(1)或(2)所述的成像装置，其中

所述像素产生作为模拟信号的图像数据，和

所述A/D转换单元对所述图像数据执行A/D转换。

(4)

根据(1)至(3)中任一项所述的成像装置，还包括被构造成校正所述数字信号的校正单元。

(5)

根据(4)所述的成像装置，其中所述校正单元基于第一数字信号和第二数字信号来计算出用于校正所述数字信号的校正计算式的参数，第一数字信号通过从由所述开关切断的所述模拟信号的A/D转换而获得，第二数字信号通过从由所述模拟信号产生单元产生的所述模拟信号的A/D转换而获得。

(6)

根据(5)所述的成像装置，其中

所述校正单元基于由多个所述的A/D转换单元分别转换的第一数字信号和第二数字信号来计算出所述的校正计算式的参数。

(7)

根据(4)至(6)中任一项所述的成像装置，所述校正单元基于电源电压的测量值来校正所述数字信号。

(8)

根据(1)至(7)中任一项所述的成像装置，所述模拟信号是电流值。

(9)

一种校准方法，包括：

切断基于温度产生的模拟信号的信号切断步骤；

将所切断的模拟信号转换为第一数字信号的第一A/D转换步骤；

输出所述模拟信号的模拟信号输出步骤；

将所述模拟信号转换为第二数字信号的第二A/D转换步骤；和

基于第一数字信号和第二数字信号来计算出校正计算式的参数的计算步骤，所述校正计算式的参数用于校正通过从基于像素阵列单元周围的温度产生的模拟信号的A/D转换而获得的数字信号。

[附图标记列表]

1 成像装置

10 像素阵列单元

15 列信号处理单元

15a、15b A/D转换单元

18 温度测量单元

20 PTAT电流产生单元(模拟信号产生单元的示例)

21 切断开关(开关的示例)

22 电流-电压转换单元

23 A/D转换单元

24 校正单元

25 存储单元

26 参数

E 校正计算式

Claims

1.一种成像装置，包括：

像素阵列单元，其包括像素；

A/D转换单元，其被构造成将所述模拟信号转换为数字信号；

开关，其被构造成切断将要供给到所述A/D转换单元的所述模拟信号；和

校正单元，其被构造成校正所述数字信号，

其中所述校正单元基于第一数字信号和第二数字信号来计算出用于校正所述数字信号的校正计算式的参数，所述第一数字信号通过从由所述开关切断的所述模拟信号的A/D转换而获得，并且所述第二数字信号通过从由所述模拟信号产生单元产生的所述模拟信号的A/D转换而获得。

2.根据权利要求1所述的成像装置，其中所述开关设置在所述模拟信号产生单元和所述A/D转换单元之间。

3.根据权利要求1所述的成像装置，其中

所述像素产生作为模拟信号的图像数据，和

所述A/D转换单元对所述图像数据执行A/D转换。

4.根据权利要求1所述的成像装置，其中

设置多个所述的A/D转换单元，和

5.根据权利要求1至3中任一项所述的成像装置，所述模拟信号是电流值。

6.一种校准方法，包括：

切断由模拟信号产生单元基于温度产生的模拟信号的信号切断步骤；

输出由所述模拟信号产生单元产生的模拟信号的模拟信号输出步骤；

将由所述模拟信号产生单元产生的所述模拟信号转换为第二数字信号的第二A/D转换步骤；和

基于第一数字信号和第二数字信号来计算出校正计算式的参数的计算步骤，所述校正计算式的参数用于校正通过从基于像素阵列单元周围的温度产生的模拟信号的A/D转换而获得的数字信号，

其中所述第一数字信号通过从切断的所述模拟信号的A/D转换而获得，并且所述第二数字信号通过从由所述模拟信号产生单元产生的模拟信号的A/D转换而获得。