JP7574169B2

JP7574169B2 - 光電変換装置、光電変換システムおよび移動体

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Publication number: JP7574169B2
Application number: JP2021185153A
Authority: JP
Inventors: 秀央小林; 悠片瀬
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Priority date: 2021-11-12
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2024-10-28
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Description

本発明は、光電変換装置、光電変換システムおよび移動体に関する。

特許文献１には、画素で生成された画素信号をＡＤ変換する少なくとも２つのカラム領域と、画素信号をカラム領域に転送するための複数の垂直信号線と、複数の垂直信号線が配線されていない空き領域とを備える固体撮像装置が記載されている。複数の垂直信号線のうち隣り合う２本の垂直信号線は、それらによって空き領域が挟まれるように配置され、それら２本の垂直信号線の長さが略同一である。また、複数の垂直信号線は、ＣｕＣｕコネクションから斜め方向（ＣｕＣｕコネクションが延びている方向に対して斜め方向）に延びるように配置された部分を有する。特許文献１に記載された発明では、空き領域を挟むように配置された２本の垂直信号線の長さが略同一にすることが要件とされるため、第１基板に配置された垂直信号線および第２基板に配置された垂直信号線との接続経路を設計する上での制約が大きい。

特開２０２０－７８０２０号公報

本発明は、第１基板に配置された垂直信号線および第２基板に配置された垂直信号線との接続経路を設計する上での制約を低減するために有利な技術を提供する。

本発明の１つの側面は、第１基板と第２基板とが積層された構造を含む光電変換装置に係り、前記第１基板は、複数の画素と、第１方向に平行に延びた複数の第１垂直信号線と、前記複数の第１垂直信号線にそれぞれ電気的に接続された複数の第１接合部とを含み、前記第２基板は、前記複数の第１接合部にそれぞれ電気的に接続された複数の第２接合部と、前記第１方向に平行に延びるように配置された複数の第２垂直信号線と、前記複数の第２垂直信号線にそれぞれ電気的に接続された複数の列回路と、前記複数の第２接合部にそれぞれ電気的に接続され、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延びた複数の接続線と、前記複数の第２垂直信号線の各々と前記複数の接続線のうち対応する接続部とを電気的に接続する層間接続部と、を含む。

本発明によれば、第１基板に配置された垂直信号線および第２基板に配置された垂直信号線との接続経路を設計する上での制約を低減するために有利な技術が提供される。

一実施形態の光電変換装置の回路構成を模式的に示す図。画素の構成例を示す図。一実施形態の光電変換装置を構成する第１基板および第２基板の構成例を模式的に示す図。第１基板と第２基板との電気的な接続を例示する図。電流供給回路の回路構成例を示す図。電流供給回路のレイアウト例示す図。比較例を示す図。変形例を示す図。一実施形態の光電変換装置を説明するための図。他の変形例を示す図。一実施形態の光電変換システムの構成を示す図。一実施形態の車両システムとこれに搭載される撮像を行う光電変換システムの構成を示す図。図１２の光電変換システムの動作を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図１には、一実施形態の光電変換装置ＰＥＣの回路構成が模式的に示されている。光電変換装置ＰＥＣは、例えば、画素アレイ２０と、複数の列回路ＣＣとを備えうる。画素アレイ２０は、複数の画素１０と、複数の垂直信号線とを含みうる。図１の例では、画素アレイ２０の複数の垂直信号線は、奇数列の垂直信号線ＶＳＬＯと、偶数列の垂直信号線ＶＳＬＥとを含むが、これは発明を限定することを意図したものではない。また、図１の例では、奇数列の垂直信号線ＶＳＬＯを通して出力される信号を処理する列回路（図１の複数の列回路ＣＣ）と偶数列の垂直信号線ＶＳＬＥを通して出力される信号を処理する列回路（不図示）とが互いに離隔して設けられうる。しかし、これは発明を限定することを意図したものではない。以下では、奇数列の信号を処理する列回路ＣＣについて説明するが、偶数列の信号を処理する列回路も、奇数列の信号を処理する列回路ＣＣと同様の構成を有しうる。

垂直信号線ＶＳＬＯは、第１基板に配置された第１垂直信号線３０と、第２基板に配置された第２垂直信号線１３０とを含みうる。第１垂直信号線３０と第２垂直信号線１３０とは、相互に電気的に接続されている。光電変換装置ＰＥＣは、第１基板と第２基板とが積層された構造を含みうる。光電変換装置ＰＥＣは、第１基板と第２基板とを含む３以上の基板が積層された構造を有してもよい。

列回路ＣＣは、例えば、複数の垂直信号線ＶＳＬＯ（第１垂直信号線３０、第２垂直信号線１３０）のうちその列回路ＣＣに対応する垂直信号線ＶＳＬＯに電流を流す電流供給回路４０を含みうる。列回路ＣＣは、それに対応する第２垂直信号線ＶＳＬＯ（第１垂直信号線３０、第２垂直信号線１３０）から与えられる信号の値とランプ信号生成回路５０から供給されるランプ信号の値とを比較する比較器６０を含んでもよい。ランプ信号生成回路５０は、第２基板に配置されうる。列回路ＣＣは、比較器６０の出力の反転に応じて、カウンタ９０から供給されるカウント値を保持する第１メモリ７０を含んでもよい。カウンタ９０は、第２基板に配置されうる。カウンタ９０は、複数の垂直信号線ＶＳＬＯに対して共通に設けられてもよいし、複数の垂直信号線ＶＳＬＯの各々に対して個別に設けられてもよい。比較器６０および第１メモリ７０は、垂直信号線ＶＳＬＯ（第１垂直信号線３０、第２垂直信号線１３０）から与えられる信号（アナログ信号）に対応するデジタル信号を生成するＡＤ変換器を構成しうる。列回路ＣＣは、第１メモリ７０によって保持された信号（デジタル信号）を取り込む第２メモリ８０を含んでもよい。比較器６０、第１メモリ７０および第２メモリ８０は、垂直信号線ＶＳＬＯ（第１垂直信号線３０、第２垂直信号線１３０）から与えられる信号を処理する信号処理回路の一例として理解されうる。このような構成例に代えて、他の回路（例えば、アナログ増幅回路、ＣＤＳ回路）が信号処理回路として設けられてもよい。

光電変換装置ＰＥＣは、複数の第２メモリ８０あるいは列回路ＣＣから供給される信号を処理する処理回路９５、および、処理回路９５による処理によって生成された信号を出力する出力回路１００を備えてもよい。処理回路９５は、複数の画素１０を使って生成された画像信号を出力するように構成されてもよいし、複数の画素１０を使って生成された画像信号を処理して得られる信号を出力するように構成されてもよい。処理回路９５および出力回路１００は、第２基板に配置されうる。

図２には、各画素１０の構成例が示されている。画素１０は、少なくとも光電変換素子４００を含む。画素１０はまた、フローティングディフュージョン４２０と、光電変換素子４００で生成された電荷をフローティングディフュージョン４２０に転送する転送トランジスタ４１０とを含みうる。転送トランジスタ４１０のゲートは、不図示の垂直走査回路によって駆動される転送制御線ＴＸに接続されうる。転送トランジスタ４１０は、転送制御線ＴＸの電圧がアクティブレベルに駆動されることによって、光電変換素子４００で生成された電荷をフローティングディフュージョン４２０に転送しうる。フローティングディフュージョン４２０は、転送トランジスタ４１０によって光電変換素子４００から転送された電荷を電圧（電位）に変換する電荷電圧変換部として機能しうる。画素１０はまた、フローティングディフュージョン４２０の電圧（電位）をリセットするリセットトランジスタ４５５を含みうる。リセットトランジスタ４５５のゲートは、不図示の垂直走査回路によって駆動されるリセット制御線ＲＥＳに接続されうる。リセットトランジスタ４５５は、リセット制御線ＲＥＳの電圧がアクティブレベルに駆動されることによって、フローティングディフュージョン４２０の電圧（電位）をリセットしうる。画素１０はまた、フローティングディフュージョン４２０の電圧（電位）に応じた信号を垂直信号線ＶＳＬＯ（第１垂直信号線３０、第２垂直信号線１３０）に出力する増幅トランジスタ４３０を含みうる。増幅トランジスタ４３０と前述の電流供給回路４０とは、ソースフォロワ増幅回路を構成しうる。画素１０はまた、当該画素１０を選択状態または非選択状態にするための選択トランジスタ４４０を含んでもよい。選択トランジスタ４４０のゲートは、不図示の垂直走査回路によって駆動される選択制御線ＳＥＬに接続されうる。選択トランジスタ４４０は、選択制御線ＳＥＬの電圧がアクティブレベルに駆動されることによって画素１０を選択状態とし、選択制御線ＳＥＬの電圧がインアクティブレベルに駆動されることによって画素１０を非選択状態とする。

画素１０は、上記の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、画素１０は、フローティングディフュージョン４２０の容量値を変更可能な機能、換言すると、感度を変更可能な機能を有してもよい。画素１０は、複数の光電変換素子４００がフローティングディフュージョン４２０を共用するように構成されてもよい。画素１０は、そのような複数の光電変換素子４００を１つのマイクロレンズに割り当てて位相差を検出可能な画素とされてもよい。

図３には、光電変換装置ＰＥＣを構成する第１基板１および第２基板２の構成例が模式的に示されている。図３では、第１基板１および第２基板２が並べて示されているが、第１基板１および第２基板２は互いに積層される。第１基板１には、複数の画素１０を含む画素アレイ２０が配置され、第２基板２には、複数の列回路ＣＣが配置される。図３の例では、複数の列回路ＣＣの各々は、電流供給回路４０、比較器６０、第１メモリ７０および第２メモリ８０を含む。

図４には、第１基板１と第２基板２との電気的な接続が例示されている。ここで、図４において、第１基板１の構成要素の配置および第２基板２の構成要素の配置は、第１基板１の１つの主面（例えば、第１基板１と第２基板２との接合面）に対する正射影（平面視）における配置として理解されてよい。図４には、簡単化のために、８列分の画素１０および８列分の電流供給回路４０が示されている。第１基板１は、複数の画素１０と、Ｙ方向（第１方向）に平行に延びた複数の第１垂直信号線３０と、複数の第１垂直信号線３０にそれぞれ電気的に接続された複数の第１接合部１１１とを含みうる。複数の第１接合部１１１は、画素アレイ２０を構成する複数の画素１０を包含する最小の矩形領域の中、あるいは、画素アレイ２０を包含する最小の矩形領域の中に配置されうる。

第２基板２は、複数の第１接合部１１１にそれぞれ電気的に接続された複数の第２接合部１１２と、Ｙ方向（第１方向）に平行に延びるように配置された複数の第２垂直信号線１３０とを含みうる。一例において、Ｙ方向（第１方向）に平行な方向における複数の第２垂直信号線１３０の長さは、Ｙ方向（第１方向）に平行な方向における複数の画素１０の配列ピッチより大きい。第２基板２はまた、複数の第２垂直信号線１３０にそれぞれ電気的に接続された複数の列回路ＣＣを含みうる。第２基板２はまた、複数の第２接合部１１２にそれぞれ電気的に接続され、Ｙ方向（第１方向）に直交するＸ方向（第２方向）に平行に延びた複数の接続線１２０を含みうる。複数の第２垂直信号線１３０が配置される層と複数の接続線１２０が配置される層とは、互いに異なる層である。第２基板２はまた、複数の第２垂直信号線１３０の各々と複数の接続線１２０のうち対応する接続線１２０とを電気的に接続する層間接続部１４０とを含みうる。層間接続部１４０は、第２垂直信号線１３０とそれに対応する接続線１２０とを電気的に接続するヴィアプラグ（導電性部材）でありうる。このように、第２接合部１１２とそれに対応する第２垂直信号線１３０とは、Ｘ方向（第２方向）に平行に延びた接続線１２０、および、層間接続部１４０によって電気的に接続されうる。これは、第１基板１に配置された垂直信号線３０と第２基板２に配置された垂直信号線１３０との接続経路を設計する上での制約を低減するために有利である。

図４に例示された構成では、複数の接続線１２０の少なくとも１つの接続線１２０と複数の第２垂直信号線１３０の少なくとも１つの第２垂直信号線１３０とは、互いに異なる層で交差している。より具体的には、図４に例示された構成では、６本の接続線１２０のうち４本の接続線１２０と複数の第２垂直信号線１３０の少なくとも１つの第２垂直信号線１３０とは、互いに異なる層で交差している。あるいは、図４に例示された構成では、複数の接続線１２０の少なくとも１つの接続線１２０は、複数の列回路ＣＣの少なくとも１つの列回路ＣＣを横切るように配置されうる。より具体的には、図４に例示された構成では、６本の接続線１２０のうち４本の接続線１２０は、複数の列回路ＣＣ（図４では、電流供給回路４０のみ図示）の１つの列回路ＣＣを横切るように配置されている。図４に例示された構成は、第１基板１に配置された垂直信号線３０と第２基板２に配置された垂直信号線１３０との接続経路の配置に必要な領域を低減することができ、これは光電変換装置ＰＥＣのコストを抑制するために有利である。また、図４に例示された構成は、第１基板１に配置された垂直信号線３０と第２基板２に配置された垂直信号線１３０との接続経路の短縮に有利であり、これは画素アレイ２０あるいは画素１０から信号を読み出すための読出速度の向上に有利である。この理由については、後述する。

図４に例示されるように、第１基板１の１つの主面に対する正射影において、複数の接続線１２０の少なくとも１つの接続線１２０は、複数の列回路ＣＣ（電流供給回路４０）なくとも１つの列回路ＣＣに対して、少なくとも部分的に重なるように配置されうる。該少なくとも１つの接続線１２０と該少なくとも１つの列回路ＣＣのノード（例えば、特定の信号線）との間には、シールド部材が配置されうる。あるいは、第１基板１の１つの主面に対する正射影において、複数の接続線１２０は、複数の列回路ＣＣ（電流供給回路４０）の少なくとも１つの列回路に対して、少なくとも部分的に重なるように配置されうる。該複数の接続線１２０と該少なくとも１つの列回路ＣＣのノード（例えば、特定の信号線）との間には、シールド部材が配置されうる。該シールド部材には、所定電位、例えば接地電位が提供されうる。該シールド部材は、接続線１２０とそれが重なる列回路ＣＣのノードとの間のカップリングによる信号干渉を防止あるいは低減するために有利である。

図４に例示されるように、Ｙ方向（第１方向）に平行な方向において、複数の第１接合部１１１の少なくとも２つの第１接合部１１１がそれぞれ配置された位置は互いに異なりうる。該少なくとも２つの第１接合部１１１は、Ｙ方向（第１方向）およびＸ方向（第２方向）に交差する方向に平行な仮想直線上に配置されうる。同様に、Ｙ方向（第１方向）に平行な方向において、複数の第２接合部１１２の少なくとも２つの第２接合部１１２がそれぞれ配置された位置は互いに異なりうる。該少なくとも２つの第２接合部１１２は、Ｙ方向（第１方向）およびＸ方向（第２方向）に交差する方向に平行な仮想直線上に配置されうる。

図５には、電流供給回路４０の回路構成例が示されている。電流供給回路４０は、例えば、電流源として機能する電流源トランジスタ２２０を含みうる。電流供給回路４０は、その他、電流源トランジスタ２２０のゲートに与える電圧を保持する保持容量２３０と、電流源トランジスタ２２０のゲートに与える電圧Ｖｂを保持容量２３０に保持させるスイッチ２４０とを含んでもよい。電流供給回路４０はまた、電流源トランジスタ２２０に対して直列に接続されたカスコードトランジスタ２１０を含んでもよい。カスコードトランジスタ２１０のゲートには、電圧Ｖｃが供給されうる。電流供給回路４０はまた、電流源トランジスタ２２０に対して直列に接続されたスイッチ２００を含んでもよい。電圧Ｖｂおよび電圧Ｖｃは、不図示の制御回路よって供給されうる。

図６には、電流供給回路４０のレイアウト例が示されている。図６において、電流供給回路４０の構成要素の配置は、第１基板１の１つの主面に対する正射影（平面視）における配置として理解されてよい。図６に例示されるように、複数の第２垂直信号線１３０の各々は、複数の列回路ＣＣのうち対応する列回路ＣＣの電流供給回路４０をＹ方向（第１方向）に平行な方向に横切るように配置されうる。

図７には、比較例が示されている。比較例では、特許文献１の開示にならって、接続線１２０’が斜め方向に延びるように配置されて第２垂直信号線１３０に接続されている。比較例では、接続線１２０’が斜め方向に延びる分、第２基板２において第１垂直信号線３０と第２垂直信号線１３０とを接続するために要する領域が拡大し、これによって光電変換装置の製造コストが増加しうる。接続線１２０’が斜め方向に延びることは、第１垂直信号線３０と第２垂直信号線１３０とを接続するための配線長の増加、即ち、寄生抵抗および寄生容量の増加をもたらし、これは読み出し速度を低下させる原因となる。

図８には、上記の実施形態の変形例が示されている。図８に例示されるように、第１基板１の１つの主面に対する正射影において、複数の接続線１２０は、複数の列回路ＣＣ（（図４では、電流供給回路４０のみ図示）のいずれとも重ならないように配置されうる。他の観点において、複数の接続線１２０は、複数の列回路ＣＣを包含する最小の矩形領域の外に配置されうる。あるいは、複数の第２接合部１１２は、複数の列回路ＣＣを包含する最小の矩形領域の外に配置されうる。このような構成は、接続線１２０と列回路ＣＣの信号線とのカップリング信号干渉を防止あるいは低減するために有利である。

図９には、複数の第２接合部１１２をＸ方向（第２方向）に平行な線上に配置した例が示されている。図４に示された構成と図９に示された構成とを比べると、図４に示された構成は、図９に示された構成よりも、接続線１２０の長さを短くするため、あるいは、読み出し速度を向上させるために有利であることが分かる。

図１０には、上記の実施形態の変形例が示されている。ここで、説明しない事項は、上記の説明に従いうる。この変形例は、垂直信号線を複数の部分垂直線に分割することによって画素１０からの信号を読み出すための読出速度の向上が図られている。複数の第１垂直信号線３０の各々は、互いに分離された複数の第１部分垂直信号線３０ａ、３０ｂを有する。換言すると、複数の第１垂直信号線３０の各々は、複数の第１部分垂直信号線３０ａ、３０ｂに分割されている。第２基板２は、互いに分離された複数の第２部分垂直信号線２６０ａ、２６０ｂを有する。複数の第１部分垂直信号線３０ａの各々と複数の第２部分垂直信号線２６０ａのうち対応する第２部分垂直信号線２６０ａとは、第１接合部１１１ａおよび第２接合部１１２ａを介して電気的に接続される。複数の第１部分垂直信号線３０ｂの各々と複数の第２部分垂直信号線２６０ｂのうち対応する第２部分垂直信号線２６０ｂとは、第１接合部１１１ｂおよび第２接合部１１２ｂを介して電気的に接続される。換言すると、複数の第１接合部１１１ａ、１１１ｂおよび複数の第２接合部１１２ａ、１１２ｂは、１つの第１部分垂直信号線および１つの第２部分垂直信号線に対して１つの第１接合部および１つの第２接合部が割り当てられるように設けられている。

複数の列回路ＣＣの各々は、複数の第２垂直信号線１３０のうち対応する第２垂直信号線１３０のための複数の第２部分垂直信号線２６０ａ、１６０ｂから１つの第２部分垂直信号線を選択して該第２垂直信号線１３０に接続するマルチプレクサ２５０を含みうる。第２垂直信号線１３０は、前述のように、電流供給回路４０に接続されている。前述の比較器６０、第１メモリ７０および第２メモリ８０等で構成されうる信号処理回路は、マルチプレクサ２５０から第２垂直信号線１３０を介して出力される信号を処理するように動作しうる。

第１垂直信号線３０は、複数の第１部分垂直信号線３０ａ、３０ｂに分割することによって、画素１０の信号の読出経路に寄生する容量を低減し、画素１０の信号の読み出しのための読出速度を向上させることができる。図１０には示されていないが、第１部分垂直信号線３０ａ、３０ｂのそれぞれと電源電圧ラインとの間にスイッチが設けられてもよい。第１部分垂直信号線３０ａ、３０ｂのうち信号の読み出しための使用しない第１部分垂直信号線には、スイッチを介して電源電圧ラインから電源電圧が供給されうる。

以下、更に他の変形例を説明する。上記の例では、各画素列に１つの第１垂直信号線が割り当てられているが、各画素例に対して複数の第１垂直信号線を割り当てて、複数の行の画素の信号を同時に読み出せる構成が採用されてもよい。比較器６０は、オートゼロ動作用の容量やスイッチを有する構成でもよい。

以下、上記の各実施形態の光電変換装置を用いた光電変換システムの一例を説明する。

図１１は、本実施形態に係る光電変換システム１２００の構成を示すブロック図である。本実施形態の光電変換システム１２００は、光電変換装置１２１５を含む。ここで、光電変換装置１２１５は、上述の実施形態で述べた光電変換装置のいずれかを適用することができる。光電変換システム１２００は例えば、撮像システムとして用いることができる。撮像システムの具体例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダー、監視カメラ等が挙げられる。図１１では、光電変換システム１２００としてデジタルスチルカメラの例を示している。

図１１に示す光電変換システム１２００は、光電変換装置１２１５、被写体の光学像を光電変換装置１２１５に結像させるレンズ１２１３、レンズ１２１３を通過する光量を可変にするための絞り１２１４、レンズ１２１３の保護のためのバリア１２１２を有する。レンズ１２１３および絞り１２１４は、光電変換装置１２１５に光を集光する光学系である。

光電変換システム１２００は、光電変換装置１２１５から出力される出力信号の処理を行う信号処理部１２１６を有する。信号処理部１２１６は、必要に応じて入力信号に対して各種の補正、圧縮を行って出力する信号処理の動作を行う。光電変換システム１２００は、更に、画像データを一時的に記憶するためのバッファメモリ部１２０６、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）１２０９を有する。更に光電変換システム１２００は、撮像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体１２１１、記録媒体１２１１に記録または読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）１２１０を有する。記録媒体１２１１は、光電変換システム１２００に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。また、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１２１０から記録媒体１２１１との通信や外部Ｉ／Ｆ部１２０９からの通信は無線によってなされてもよい。

更に光電変換システム１２００は、各種演算を行うとともにデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部１２０８、光電変換装置１２１５と信号処理部１２１６に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部１２１７を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、光電変換システム１２００は、少なくとも光電変換装置１２１５と、光電変換装置１２１５から出力された出力信号を処理する信号処理部１２１６とを有すればよい。第４の実施形態にて説明したようにタイミング発生部１２１７は光電変換装置に搭載されていてもよい。全体制御・演算部１２０８およびタイミング発生部１２１７は、光電変換装置１２１５の制御機能の一部または全部を実施するように構成してもよい。

光電変換装置１２１５は、画像用信号を信号処理部１２１６に出力する。信号処理部１２１６は、光電変換装置１２１５から出力される画像用信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。また、信号処理部１２１６は、画像用信号を用いて、画像を生成する。また、信号処理部１２１６は、光電変換装置１２１５から出力される信号に対して測距演算を行ってもよい。なお、信号処理部１２１６やタイミング発生部１２１７は、光電変換装置に搭載されていてもよい。つまり、信号処理部１２１６やタイミング発生部１２１７は、画素が配された基板に設けられていてもよいし、別の基板に設けられている構成であってもよい。上述した各実施形態の光電変換装置を用いて撮像システムを構成することにより、より良質の画像が取得可能な撮像システムを実現することができる。

本実施形態の光電変換システムおよび移動体について、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、本実施形態による光電変換システムおよび移動体の構成例を示す概略図である。図１３は、本実施形態による光電変換システムの動作を示すフロー図である。本実施形態では、光電変換システムとして、車載カメラの一例を示す。

図１２は、車両システムとこれに搭載される撮像を行う光電変換システムの一例を示したものである。光電変換システム１３０１は、光電変換装置１３０２、画像前処理部１３１５、集積回路１３０３、光学系１３１４を含む。光学系１３１４は、光電変換装置１３０２に被写体の光学像を結像する。光電変換装置１３０２は、光学系１３１４により結像された被写体の光学像を電気信号に変換する。光電変換装置１３０２は、上述の各実施形態のいずれかの光電変換装置である。画像前処理部１３１５は、光電変換装置１３０２から出力された信号に対して所定の信号処理を行う。画像前処理部１３１５の機能は、光電変換装置１３０２内に組み込まれていてもよい。光電変換システム１３０１には、光学系１３１４、光電変換装置１３０２および画像前処理部１３１５が、少なくとも２組設けられており、各組の画像前処理部１３１５からの出力が集積回路１３０３に入力されるようになっている。

集積回路１３０３は、撮像システム用途向けの集積回路であり、メモリ１３０５を含む画像処理部１３０４、光学測距部１３０６、測距演算部１３０７、物体認知部１３０８、異常検出部１３０９を含む。画像処理部１３０４は、画像前処理部１３１５の出力信号に対して、現像処理や欠陥補正等の画像処理を行う。メモリ１３０５は、撮像画像の一次記憶、撮像画素の欠陥位置を格納する。光学測距部１３０６は、被写体の合焦や、測距を行う。測距演算部１３０７は、複数の光電変換装置１３０２により取得された複数の画像データから測距情報の算出を行う。物体認知部１３０８は、車、道、標識、人等の被写体の認知を行う。異常検出部１３０９は、光電変換装置１３０２の異常を検出すると、主制御部１３１３に異常を発報する。

集積回路１３０３は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。

主制御部１３１３は、光電変換システム１３０１、車両センサ１３１０、制御ユニット１３２０等の動作を統括・制御する。主制御部１３１３を持たず、光電変換システム１３０１、車両センサ１３１０、制御ユニット１３２０が個別に通信インターフェースを有して、それぞれが通信ネットワークを介して制御信号の送受を行う（例えばＣＡＮ規格）方法も取り得る。

集積回路１３０３は、主制御部１３１３からの制御信号を受け或いは自身の制御部によって、光電変換装置１３０２へ制御信号や設定値を送信する機能を有する。

光電変換システム１３０１は、車両センサ１３１０に接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの自車両走行状態および自車外環境や他車・障害物の状態を検出することができる。車両センサ１３１０は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段でもある。また、光電変換システム１３０１は、自動操舵、自動巡行、衝突防止機能等の種々の運転支援を行う運転支援制御部１３１１に接続されている。特に、衝突判定機能に関しては、光電変換システム１３０１や車両センサ１３１０の検出結果を基に他車・障害物との衝突推定・衝突有無を判定する。これにより、衝突が推定される場合の回避制御、衝突時の安全装置起動を行う。

また、光電変換システム１３０１は、衝突判定部での判定結果に基づいて、ドライバーに警報を発する警報装置１３１２にも接続されている。例えば、衝突判定部の判定結果として衝突可能性が高い場合、主制御部１３１３は、ブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして、衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置１３１２は、音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムやメーターパネルなどの表示部画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

ＰＥＣ：光電変換装置、１：第１基板、２：第２基板、１０：画素、３０：第１垂直信号線、１１１：第１接合部、１１２：第２接合部、１２０：接続線、１３０：第２垂直信号線、１４０：層間接続部、ＣＣ：列回路

Claims

第１基板と第２基板とが積層された構造を含む光電変換装置であって、
前記第１基板は、複数の画素と、第１方向に平行に延びた複数の第１垂直信号線と、前記複数の第１垂直信号線にそれぞれ電気的に接続された複数の第１接合部とを含み、
前記第２基板は、前記複数の第１接合部にそれぞれ電気的に接続された複数の第２接合部と、前記第１方向に平行に延びるように配置された複数の第２垂直信号線と、前記複数の第２垂直信号線にそれぞれ電気的に接続された複数の列回路と、前記複数の第２接合部にそれぞれ電気的に接続され、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延びた複数の接続線と、前記複数の第２垂直信号線の各々と前記複数の接続線のうち対応する接続部とを電気的に接続する層間接続部と、を含む、
ことを特徴とする光電変換装置。
前記複数の接続線の少なくとも１つの接続線と前記複数の第２垂直信号線の少なくとも１つの第２垂直信号線とは、互いに異なる層で交差する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記複数の接続線の少なくとも１つの接続線は、前記複数の列回路の少なくとも１つの列回路を横切るように配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記第１基板の１つの主面に対する正射影において、前記複数の接続線の少なくとも１つの接続線は、前記複数の列回路の少なくとも１つの列回路に対して、少なくとも部分的に重なるように配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記少なくとも１つの接続線と前記少なくとも１つの列回路のノードとの間にシールド部材が配置されている、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の光電変換装置。
前記第１基板の１つの主面に対する正射影において、前記複数の接続線は、前記複数の列回路の少なくとも１つの列回路に対して、少なくとも部分的に重なるように配置されている、
いずれかに対して、少なくとも部分的に重なるように配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記複数の接続線と前記少なくとも１つの列回路のノードとの間にシールド部材が配置されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
前記第１基板の１つの主面に対する正射影において、前記複数の接続線は、前記複数の列回路のいずれとも重ならないように配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記複数の接続線は、前記複数の列回路を包含する最小の矩形領域の外に配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置。
前記複数の第２接合部は、前記複数の列回路を包含する最小の矩形領域の外に配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置。
前記複数の列回路の各々は、前記複数の第１垂直信号線のうち対応する第１垂直信号線に電流を流す電流供給回路を含み、
前記複数の第２垂直信号線の各々は、前記複数の列回路のうち対応する列回路の前記電流供給回路を前記第１方向に平行な方向に横切るように配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
前記複数の列回路の各々は、前記複数の第２垂直信号線のうち対応する第２垂直信号線から与えられる信号を処理する信号処理回路を含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の光電変換装置。
前記信号処理回路は、前記第２垂直信号線から与えられる信号の値とランプ信号の値とを比較する比較器を含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の光電変換装置。
前記第１方向に平行な方向において、前記複数の第１接合部の少なくとも２つの第１接合部がそれぞれ配置された位置が互いに異なる、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
前記少なくとも２つの第１接合部は、前記第１方向および前記第２方向に交差する方向に平行な仮想直線上に配置されている、
ことを特徴とする請求項１４に記載の光電変換装置。
前記複数の第１接合部は、前記複数の画素を包含する最小の矩形領域の中に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
前記複数の第１垂直信号線の各々は、互いに分離された複数の第１部分垂直信号線を有し、
前記第２基板は、互いに分離された複数の第２部分垂直信号線を有し、
前記複数の第１接合部および前記複数の第２接合部は、１つの第１部分垂直信号線および１つの第２部分垂直信号線に対して１つの第１接合部および１つの第２接合部が割り当てられるように設けられている、
ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
前記複数の列回路の各々は、前記複数の第２垂直信号線のうち対応する第２垂直信号線のための複数の第２部分垂直信号線から１つの第２部分垂直信号線を選択して前記対応する第２垂直信号線に接続するマルチプレクサと、前記マルチプレクサから出力される信号を処理する信号処理回路と、を含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載の光電変換装置。
前記第１方向に平行な方向における前記複数の第２垂直信号線の長さは、前記第１方向に平行な方向における前記複数の画素の配列ピッチより大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置が出力する信号を処理する信号処理部と、
を備えることを特徴とする光電変換システム。
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号に基づく測距情報から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、を有する移動体であって、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段をさらに有することを特徴とする移動体。