CN101729799B - 固态成像设备和信号处理系统 - Google Patents

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Abstract

一种固态成像设备包括：像素部分，配置为将光转换为电信号；基底，其中形成所述像素部分；光通信单元，配置为将从所述像素部分读出的信号转换为光信号并输出所述光信号，所述光通信单元放置在所述基底的形成所述像素部分的一个表面中；以及光屏蔽部分，配置为在要从所述光通信单元输出的信号光中，屏蔽指向所述像素部分的光以及要从所述光通信单元泄漏的光，所述光屏蔽部分放置在所述光通信单元周围。

Description

固态成像设备和信号处理系统
技术领域
本发明涉及将光学图像转换为电信号的固态成像设备以及包括该固态成像设备的信号处理系统，并且更具体地，涉及将光学图像转换为电信号的固态成像设备以及包括该固态成像设备的信号处理系统，从而要从固态成像设备读出的像素信号可以输出为光信号。
背景技术
电路基底的增加的速度和集成已经进步，因此，对于处理如信号延迟、EMI的发生等的问题存在迫切要求。光学布线技术已经吸引了注意力，其中解决了由于电布线而成为问题的信号延迟、信号劣化和从布线辐射的电磁干扰噪声，并且实现高速传输。
已经提出了使用这种光学布线技术的技术，其中配置以便可从相机主单元拆卸的镜头包括固态成像设备，从而要从固态成像设备输出的信号可以传播到相机主单元(例如，见日本未审专利申请公开No.2006-196972)。
发明内容
可以通过使用光学布线技术执行信号的高速传输。然而，在日本未审专利申请公开No.2006-196972中描述的技术的情况下，只公开了一种配置，其中发光元件安装在已经在其上安装了固态成像设备的基底上，并且没有考虑从发光元件输出的光和泄漏光的影响。
已经发现期望一种固态成像设备和信号处理系统，其使得要从像素部分读出的像素信号能够使用光信号以高速传输，同时抑制由于光通信导致的光的影响。
根据本发明的实施例，一种固态成像设备包括：像素部分，配置为将光转换为电信号；基底，其中形成所述像素部分；光通信单元，配置为将从所述像素部分读出的信号转换为光信号并输出所述光信号，所述光通信单元放置在所述基底的形成所述像素部分的一个表面中；以及光屏蔽部分，配置为在要从所述光通信单元输出的信号光中，屏蔽指向所述像素部分的光以及要从所述光通信单元泄漏的光，所述光屏蔽部分放置在所述光通信单元周围。
根据本发明的实施例，一种信号处理系统包括：光学装置，其包括固态成像设备，配置为将入射光转换为电信号，以及光学元件，配置为允许所述固态成像设备输入光；以及信号处理装置，连接到所述光学装置；其中所述光头成像设备包括像素部分，配置为将光转换为电信号，基底，其中形成所述像素部分，光通信单元，配置为将从所述像素部分读出的信号转换为光信号并输出所述光信号，所述光通信单元放置在所述基底的形成所述像素部分的一个表面中，以及光屏蔽部分，配置为在要从所述光通信单元输出的信号光中，屏蔽指向所述像素部分的光以及要从所述光通信单元泄漏的光，所述光屏蔽部分放置在所述光通信单元周围。
利用上述配置，读出通过输入到像素部分的光光电转换的电信号，输入到光通信单元的电信号转换为光信号，并且输出信号光。利用从光通信单元输出的信号光，指向像素部分的分量在光屏蔽部分处被屏蔽，并且不输入到像素部分。此外，从光通信单元泄漏的光在光屏蔽部分处被屏蔽，并且不输入到像素部分。
利用上述配置，从像素部分读出的像素信号作为光信号传输，并且光屏蔽部分也包括在光通信单元中。因此，可以防止从光通信单元输出的信号光以及从光通信单元泄漏的光输入到像素部分。此外，可以防止输入到像素部分的光与从光通信单元输出的信号光混合。
附图说明
图1是图示根据第一实施例的固态成像设备的示例的示意平面图；
图2是图示根据第一实施例的固态成像设备的示例的示意截面图；
图3是图示用于实现根据每个实施例的固态成像设备的功能示例的功能方块图；
图4是图示固态成像设备的光通信单元的示例的配置图；
图5是图示固态成像设备的光通信单元的另一示例的配置图；
图6是图示施加的电压和光吸收量之间的关系的曲线图；
图7是图示固态成像设备的光通信单元的另一示例的配置图；
图8是图示固态成像设备的光通信单元的另一示例的配置图；
图9是图示构成光通信单元的组件的第一布局示例的示意平面图；
图10是图示构成光通信单元的组件的第一布局示例的示意侧视图；
图11是图示构成光通信单元的组件的第二布局示例的示意平面图；
图12是图示构成光通信单元的组件的第二布局示例的示意侧视图；
图13是图示构成光通信单元的组件的第三布局示例的示意平面图；
图14是图示构成光通信单元的组件的第四布局示例的示意平面图；
图15是图示构成光通信单元的组件的第五布局示例的示意侧视图；
图16是图示构成光通信单元的组件的第五布局示例的示意平面图；
图17是图示构成光通信单元的组件的第六布局示例的示意侧视图；
图18是图示构成光通信单元的组件的第六布局示例的示意平面图；
图19是图示构成光通信单元的组件的第七布局示例的示意平面图；
图20是图示构成光通信单元的组件的第八布局示例的示意平面图；
图21A和21B是图示构成光通信单元的组件的第八布局示例的示意透视图；
图22是根据镜头部分和像素部分之间的关系图示光通信单元的第一配置示例的示意平面图；
图23是根据镜头部分和像素部分之间的关系图示光通信单元的第二配置示例的示意平面图；
图24是图示分组放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的配置示例的固态成像设备的示意平面图；
图25是图示分组放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的另一配置示例的固态成像设备的示意平面图；
图26是图示分组离散地放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的配置示例的固态成像设备的示意平面图；
图27是图示分组离散地放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的另一配置示例的固态成像设备的示意平面图；
图28是图示离散地放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的配置示例的固态成像设备的示意平面图；
图29是图示离散地放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的另一配置示例的固态成像设备的示意平面图；
图30是图示分组放置的外部调制光通信单元的光屏蔽部分的配置示例的固态成像设备的示意平面图；
图31是图示分组离散放置的外部调制光通信单元的光屏蔽部分的配置示例的固态成像设备的示意平面图；
图32是图示分组离散放置的外部调制光通信单元的光屏蔽部分的配置示例的固态成像设备的示意平面图；
图33是图示离散放置的外部调制光通信单元的光屏蔽部分的配置示例的固态成像设备的示意平面图；
图34是图示光屏蔽部分的第一布局示例的固态成像设备的示意侧视图；
图35是图示光屏蔽部分的第一布局示例的固态成像设备的示意平面图；
图36是图示光屏蔽部分的第二布局示例的固态成像设备的示意侧视图；
图37是图示光屏蔽部分的第二布局示例的固态成像设备的示意平面图；
图38是图示光屏蔽部分的第三布局示例的固态成像设备的示意侧视图；
图39是图示光屏蔽部分的第三布局示例的固态成像设备的示意平面图；
图40是图示光屏蔽部分的第四布局示例的固态成像设备的示意侧视图；
图41是图示光屏蔽部分的第四布局示例的固态成像设备的示意平面图；
图42是图示包括固态成像设备的信号处理系统的概况的功能方块图；
图43是图示用作信号处理系统的应用的相机系统的示例的示意透视图；
图44是构成相机系统的镜头单元的示意前视图；
图45是图示用作信号处理系统的应用的相机系统的另一示例的示意透视图；以及
图46是构成相机系统的镜头单元的示意前视图。
具体实施方式
以下，将进行关于本发明的固态成像设备、包括固态成像设备的光学装置、连接光学装置的信号处理系统以及包括光学装置和信号处理系统的信号处理系统的各实施例的描述。
根据第一实施例的固态成像设备的配置示例
图1是图示根据第一实施例的固态成像设备的示例的示意平面图，并且图2是图示根据第一实施例的固态成像设备的示例的示意截面图。此外，图3是图示用于实现根据每个实施例的固态成像设备的功能示例的功能方块图。
根据第一实施例的固态成像设备1A配置有CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器或CCD(电荷耦合器件)传感器。固态成像设备1A包括像素部分10A，其将光转换为电信号以输出该电信号。在像素部分10A的情况下，将光转换为电的像素二维地或一维地排列，从该像素输出根据入射光LI的强度的电信号。
固态成像设备1A包括：A/D转换单元11A，其将从像素部分10A输出的电信号转换为数字信号；以及光通信单元12A，其将在A/D转换单元11A数字化的电信号转换为光信号以输出该光信号。
光通信单元12A包括单个或多个光输出单元120A，其将电信号转换光信号。光通信单元12A包括自发光的发光元件作为光输出单元120A的第一实施例，例如，如通过施加到其的电压发光的半导体激光器(LD)等。利用如半导体激光器等的发光元件，可以使用由于施加的电压等的改变的电信号调制光。因此，光通信单元12A基于在A/D转换单元11A转换为数字信号的电信号调制自发光的光，从而基于从像素部分10A读出的像素数据输出信号光Ls。
此外，光通信单元12A包括光调制器作为光输出单元120A的第二实施例，该光调制器基于由于电压的改变等的电信号，外部调制已经外部输入并透射或反射的光。利用光通信单元12A，外部固定的光输入到光调制器，同样在A/D转换单元11A转换为数字信号的电信号输入到光调制器。因此，光通信单元12A基于从A/D转换单元11A输入的电信号，调制已经外部输入的光，从而基于从像素部分10A读出的像素数据输出信号光Ls。
固态成像设备1A包括时序发生器(TG)13A，其根据操作模式生成驱动时钟(CLK)，并且将其提供给像素部分10A、A/D转换单元11和光通信单元12A的每个功能块。此外，固态成像设备1A包括其中执行控制信号等的输入/输出的控制I/O 14A、供电的DC-DC单元15A和控制像素数据的读出的控制单元16A。控制单元16A、DC-DC单元15A和时序发生器13A连接到总线17，其中执行控制信号或数据的交换。
控制单元16A控制DC-DC单元15A打开/关闭固态成像设备1A的电源。此外，控制单元16A在时序发生器13A生成驱动时钟，以将其提供给像素部分10A、A/D转换单元11A和光通信单元12A，并且与驱动时钟同步地操作像素部分10A、A/D转换单元11A和光通信单元12A。
像素部分10A、A/D转换单元11A和光通信单元12A使用从时序发生器13A提供的驱动时钟同步信号的输入/输出。利用像素部分10A，读出根据入射光的图像的像素数据作为电信号。利用A/D转换单元11A，从像素部分10A读出的像素数据输入到该A/D转换单元11A，转换为数字信号，并且输出。利用光通信单元12A，从像素部分10A读出的、并且在A/D转换单元11A转换为数字信号的电信号输入到该光通信单元12A，基于像素数据转换为光信号，并且输出信号光Ls。
在固态成像设备1A的情况下，像素部分10A、A/D转换单元11A、光通信单元12A、时序发生器13A、DC-DC单元15A和控制单元16A整体地形成在由硅(Si)配置的基底18上。固态成像设备1A通过使用半导体制造工艺配置为一个芯片，以便整体地形成这些组件。
在固态成像设备1A的情况下，像素部分10A形成在基底18的一个表面上。在像素部分10A的情况下，光从基底18的一个侧面输入。此外，在固态成像设备1A的情况下，A/D转换单元11A、DC-DC单元15A和其中执行电信号和功率的输入/输出的控制单元16A形成在基底18的一个侧面上。此外，在固态成像设备1A的情况下，作为要连接到控制I/O 14A的电极部分的电极焊盘(pad)140A形成在基底18的后表面。固态成像设备1A通过光通信传输像素信号，因此，不用必须提供用于通过电信号的方式外部传输像素信号的电极焊盘。因此，电极焊盘140A由电源线、地线和控制线三条线组成。注意，可以进行这样的安排，其中电极焊盘140A形成在基底18的表面上。
固态成像设备1A包括在光通信单元12A周围的光屏蔽部分200A。在光通信单元12A包括自发光的发光元件的情况下，光屏蔽部分200A由至少不透射具有振荡波长的光的材料配置。光屏蔽部分200A占据位置并且具有形状，使得从光通信单元12A输出的信号光和泄漏光不直接输入到像素部分10A，并且光屏蔽部分200A放置在光通信单元12A的周围。例如，在提供光通信单元12A的发光部分、外部执行输入/输出的电极等的情况下，配置光屏蔽部分200A以便覆盖除了电极以外的部分。此外，光屏蔽部分200A可以由反射或折射具有振荡波长的光的材料配置。例如，可以进行这样的安排，其中光屏蔽部分200A放置在这样的位置，其中输入了指向信号光的像素10A的光以及从光通信单元12A输出的泄漏光，并且输入光通过被反射或折射而在与像素部分10A相对的方向上分布。
例如，在采用边缘发光的半导体激光器作为发光元件的情况下，配置光屏蔽部分200A以便覆盖除了作为光通信单元12A的发光面的上面的发光部分以外的部分。例如，配置光屏蔽部分200A以便覆盖光通信单元12A的下面和侧面。因此，从光通信单元12A的下面泄漏的光可以被屏蔽，以便不通过基底18，从而可以防止来自光通信单元12A的泄漏光Ln输入到像素部分10A作为杂散光。类似地，还可以屏蔽从除了光通信单元12A的下面以外泄漏的光。
固态成像设备的光通信单元的配置示例
图4是图示固态成像设备的光通信单元的示例的配置图。根据第一实施例的固态成像设备的光通信单元12A包括自发光的发光元件作为光输出单元120A。例如，采用表面发光半导体激光器(VCSEL：垂直空腔表面发光激光器)121A作为自发光的发光元件，其在关于基底的表面垂直的方向上发光。
在表面发光半导体激光器121A的情况下，在p型电极500a和n型电极500b之间层积了向上黑反射镜(mirror)(DBR镜)500c、激活层500d、向下黑反射镜(DBR)500e和n型半导体基底500f。在表面发光半导体激光器121A的情况下，构成绝缘的多层的向上黑反射镜500c和向下黑反射镜500e形成在激活层500d的上面和下面，从而在各反射镜之间配置振荡器。
接着，将描述表面发光半导体激光器121A的工作原理。
(1)将电压施加到p型电极500a和n型电极500b，并且外部发送电流，从而导致在激活层500d的能量级的反转分布状态。
(2)在激活层500d自发地发射具有与能带对应的能量的光子，并且该光子导致感应发射，从而放大光。
(3)光在激活层500d的上面和下面的反射镜处反射，并且将该部分再次引导到激活层500d的内部，并且通过感应发射而放大。
(4)一部分放大的光通过在p型电极500a侧的边缘面，并且向外部发射。
因此，要从A/D转换单元11A输出的数字信号的1和0与表示光的开和关的电压的开和关相关联，因此实现调制。注意，边缘发光半导体激光器、LED(发光二极管)等可以用作自发光的发光元件。
图5是图示固态成像设备的光通信单元的另一示例的配置图，并且图6是图示施加的电压和光吸收量之间的关系的曲线图。固态成像设备1A的光通信单元12A包括外部调制的光调制器作为光输出单元120A。光通信单元12A包括电吸收光调制器121B作为外部调制的光调制器。电吸收光调制器121B利用这样的现象，其中在电场施加到称为量子阱的半导体的精细结构时，半导体的带结构改变，并且光的吸收量改变。
电吸收光调制器121B具有这样的配置，其中具有多量子阱结构的波导层501被P层502a和N层502b包夹。关于在电吸收光调制器121B的波导层501的光学吸收量，如图6所示通过偏置电压偏移吸收带。因此，例如在具有波长λ2的光输入波导层501的情况下，光在施加电压时被吸收，并且光在没有施加电压时传输，因此，输入到波导层501的光的强度通过根据施加的电压而改变的损耗来调制。
在固态成像设备1A的情况下，与从A/D转换单元11A输出的电信号对应的电压施加到电吸收光调制器121B，从而实现光的调制。因此，配置固态成像设备1A的光通信单元12A，使得由于在A/D转换单元11A转换为数字信号并输出的电信号的电压施加到电吸收光调制器121B的P层502a和N层502b。
因此，在固态成像设备1A的光通信单元12A的情况下，基于从像素电路10A读出并数字化的电信号Ds，调制外部输入的固定光，并将其输出为信号光Ls。
图7是图示固态成像设备的光通信单元的另一示例的配置图。固态成像设备1A的光通信单元12A包括Mach-Zehnder型光调制器121C作为外部调制的光调制器的另一示例。Mach-Zehnder型光调制器121C利用电光效应(Pockels效应)，其中通过施加的电压改变折射率。在使用电光效应的光调制器的情况下，可以通过施加的电压调制光的相位。
利用构成Mach-Zehnder干涉仪的两个波导，Mach-Zehnder型光调制器121C利用由于电光效应导致的光学相位差来生产光程差，从而干涉光以实现光的开和关。
Mach-Zehnder型光调制器121C包括铁电晶体(如锂铌酸盐(LiNbO3)等)的基底503和光学波导505，该光学波导505要通过分支部分504a和耦合部分504b分支为第一波导505a和第二波导505b和从第一波导505a和第二波导505b耦合。此外，Mach-Zehnder型光调制器121C包括对其施加电压的电极506。注意，Mach-Zehnder型光调制器121C可以由如GaAs(砷化镓)、InP(磷化铟)等的半导体材料配置。由半导体材料构成的Mach-Zehnder型光调制器121C通过半导体工艺在Inp基底上创建，并且与由LiNbO3构成的Mach-Zehnder型光调制器相比，可以实现尺寸的减少。
在Mach-Zehnder型光调制器121C的情况下，在施加电压V1使得通过第一波导505a和第二波导505n的光的相位偏移π时，在分支部分504a分支的光通过其被偏移π的相位在耦合部分504b复合(multiplex)。通过其被偏移π的相位而复合的光通过干涉被相互抵消，并且其输出变为0。
另一方面，在施加电压V0使得通过第一波导505a和第二波导505n的光的相位不偏移时，在分支部分504a分支的光在耦合部分504b利用相同相位复合。利用相同相位复合的光通过干涉被增强，并且其输出变为1。
因此，利用Mach-Zehnder型光调制器121C，通过施加电压使得光的相位偏移π，实现了光的开/关控制。
在固态成像设备1A的情况下，通过施加与从A/D转换单元11A输出的电信号对应的电压到Mach-Zehnder型光调制器121C，实现了光的调制。因此，配置固态成像设备1A的Mach-Zehnder型光调制器121C，使得由于在A/D转换单元11A转换为数字信号并输出的电信号的电压施加到Mach-Zehnder型光调制器121C的电极506。
因此，利用固态成像设备1A的光通信单元12A，基于从像素部分10A读出并数字化的电信号Ds调制外部输入的固定光L，并输出为信号光Ls。
图8是图示固态成像设备的光通信单元的另一示例的配置图。固态成像设备1A的光通信单元12A包括镜单元121D作为光调制单元。镜单元121D是使用MEMS(微电机系统)形成的微镜设备(DMD；数字微镜设备)。
例如，镜单元121D包括在由硅(Si)形成的基底507上的反射镜508、要附接到反射镜508的轭架(yoke)509、以及将反射镜508固定到轭架509的镜支持主体(host)510。反射镜508和轭架509使用铰链511由基底507支持。撞击板(impingement plate)509a形成在轭架509的顶部。铰链511具有变形或恢复的弹性。地址电极512形成在基底507上。地址电极512面对轭架509和反射镜508。轭架509和反射镜508机械地或电连接到偏置重置总线513。
当镜单元121D施加偏置电压和电压到地址电极512时，静电吸引在反射镜508和地址电极512之间以及在轭架509和地址电极512之间起作用，从而生成静电扭矩。因此，反射镜508和轭架509旋转，直到撞击板509a着陆(land)并停止，从而使反射镜508倾斜。在没有施加偏置电压的情况下，反射镜508和轭架509根据铰链511的恢复力在水平位置上稳定。
因此，在镜单元121D的情况下，其中反射输入到反射镜508的光的方向依赖于是否施加电压而改变，在光接收侧，光接收量根据反射镜508的角度而改变，从而实现光的开/关控制。
在固态成像设备1A的情况下，与从A/D转换单元11A输出的电信号对应的电压施加到镜单元121D，从而实现光的调制。因此，配置固态成像设备1A的光通信单元12A，使得由于在A/D转换单元11A转换为数字信号并输出的电信号的电压施加到镜单元121D。
因此，利用固态成像设备1A的光通信单元12A，基于从像素部分10A读出并数字化的电信号Ds调制外部输入的固定光L，并输出为信号光Ls。
构成根据第一实施例的固态成像设备的光通信单元的各组件的内部布局示例
在根据第一实施例的固态成像设备的情况下，光通信单元包括作为光输出单元的自发光的发光元件或外部调制的光调制器、以及发光元件或光调制器的驱动单元等。接着，将描述发光元件或光调制器以及驱动单元的布局。
(1)包括单个自发光光输出单元的布局示例
图9和10图示构成光通信单元的组件的第一布局示例，其中图9是图示构成光通信单元的组件的第一布局示例的示意平面图，而图10是图示构成光通信单元的组件的第一布局示例的示意侧视图。
在图9和10所示的示例的情况下，固态成像设备1A的光通信单元12A具有包括单个自发光的发光元件的配置，并且具有包括由边缘发光的半导体激光器构成的发光单元121E作为光输出单元120A的配置。
在发光单元121E的情况下，一侧边缘面是发光面，其中信号光Ls在箭头指示的方向上输出。注意，利用发光单元121E，一定量的泄漏光Ln在箭头指示的方向上从发光面的相对侧的侧边缘面输出。
光输出单元120A包括驱动发光单元121E的驱动单元120T。驱动单元120T在面对输出泄漏光Ln的侧边缘面的一侧上，放置在发光单元121E的旁边，与发光单元121E的信号光Ls的输出方向串行。例如，在箭头所示的方向上，通过驱动信号线120S将转换为数字信号的电信号从与驱动单元120T串行的发光单元121E的相对侧提供到驱动单元120T。注意，利用光输出单元120A，在发光单元121E和驱动单元120T形成为独立组件的配置的情况下，在驱动单元120T和发光单元121E之间利用接合线(bonding wire)120W连接，在该接合线中提供电信号。此外，利用光输出单元120A，在发光单元121E和驱动单元120T集成的配置的情况下，驱动单元120T和发光单元121E之间利用半导体内的由铝、钨等构成的布线层连接，在该布线层中提供电信号。
光通信单元12A包括光屏蔽部分240A，其屏蔽从发光单元121E输出的泄漏光Ln。光屏蔽部分240A由至少不透射具有处于发光单元121E的振荡波长的光的材料配置，并且相对于发光单元121E被放置为面对输出泄漏光Ln的侧边缘面。
在当前示例的情况下，与发光单元121E串行放置驱动单元120T，因此，相对于与发光单元121E串行放置的驱动单元120T，光屏蔽部分240A放置在发光单元121E的相对侧。因此，从发光单元121E输出的泄漏光Ln可以被光屏蔽部分240A屏蔽。
在图9和10所示的示例的情况下，与发光单元121E输出光的方向串行地放置驱动单元120T。因此，在排列多个光输出单元120A的情况下，与串行放置发光单元121E和驱动单元120T的方向并行地放置发光单元121E，因此，在相邻的发光单元121E之间没有放置驱动单元120T，并且可以实现尺寸的减少。
(2)包括单个自发光的光输出单元的另一布局示例
图11和12图示构成光通信单元的组件的第二布局示例，其中图11是图示构成光通信单元的组件的第二布局示例的示意平面图，而图12是图示构成光通信单元的组件的第二布局示例的示意侧视图。
在图11和12所示的示例的情况下，固态成像设备1A的光通信单元12A具有包括单个自发光的发光元件的配置，并且具有包括由如图4所示的表面发光的半导体激光器(VDSEL)构成的发光单元121F作为光输出单元120A的配置。
在发光单元121F的情况下，上面是发光面，其中信号光在箭头所示的方向上输出。注意，利用发光单元121F，一定量的泄漏光从发光面的相对侧的下面输出。
光输出单元120A包括驱动发光单元121F的驱动单元120T。例如，在箭头所示的方向上，通过驱动信号线120S将转换为数字信号的电信号从与驱动单元120T串行的发光单元121F的相对侧提供到驱动单元120T。注意，利用光输出单元120A，在发光单元121F和驱动单元120T形成为独立组件的配置的情况下，在驱动单元120T和发光单元121F之间利用接合线120W连接，在该接合线中提供电信号。此外，利用光输出单元120A，在发光单元121F和驱动单元120T集成的配置的情况下，驱动单元120T和发光单元121F利用半导体内的由铝、钨等构成的布线层连接，在该布线层中提供电信号。
光通信单元12A包括光屏蔽部分240B，其屏蔽从发光单元121F输出的泄漏光Ln。光屏蔽部分240B由至少不透射具有处于发光单元121F的振荡波长的光的材料配置，并且相对于发光单元121F被放置在输出泄漏光的下面。因此，从发光单元121F输出的泄漏光可以被光屏蔽部分240B屏蔽。
同样在图11和12所示的示例的情况下，与发光单元121F串行地放置驱动单元120T。因此，在排列多个光输出单元120A的情况下，与串行放置发光单元121F和驱动单元120T的方向并行地放置发光单元121F，因此，在相邻的发光单元121F之间没有放置驱动单元120T，并且可以实现尺寸的减少。
(3)排列多个自发光的光输出单元的布局示例
图13是图示构成光通信单元的组件的第三布局示例的示意平面图。图13所示的示例具有这样的配置，其中包括由边缘发光半导体激光器配置的发光单元121E作为发光元件，并且排列包括发光单元121E和驱动单元120T的光输出单元120A。
如上所述，与发光单元121E输出光的方向串行地放置驱动单元120T。在排列多个光输出单元120A的情况下，与串行放置发光单元121E和驱动单元120T的方向并行地放置发光单元121E。
光通信单元12A包括光屏蔽部分240A，其屏蔽从发光单元121E输出的泄漏光Ln。光屏蔽部分240A由至少不透射具有处于发光单元121E的振荡波长的光的材料配置，并且相对于发光单元121E被放置为面对输出泄漏光Ln的侧边缘面。
在当前示例的情况下，与发光单元121E串行放置驱动单元120T，因此，关于与发光单元121E串行放置的驱动单元120T，光屏蔽部分240A放置在发光单元121E的相对侧。因此，从发光单元121E输出的泄漏光Ln可以被光屏蔽部分240A屏蔽。
因此，多个发光单元121E和驱动单元120T分别被相邻集成，并且在相邻发光单元121E之间没有放置驱动单元120T，从而可以实现光通信单元12A的尺寸的减少。注意，在图13的配置的情况下，即使在利用表面发光的半导体激光器替代边缘发光的半导体激光器的情况下，也可以获得相同优点。
利用图13的配置，配置光通信单元12A，使得并行输出多个信号光Ls。可以确定信号光Ls的间距而不用限制于驱动单元120T的位置，因此，增加了安排的光间距的灵活性。
(4)包括单个外部调制的光输出单元的布局示例
图14是图示构成光通信单元的组件的第四布局示例的示意平面图。在图14所示的示例的情况下，固态成像设备1A的光通信单元12A具有包括单个外部调制的光调制单元121G作为光输出单元120A的配置，并且光调制单元121G由图5所示的电吸收光调制器121B或图17中描述的Mach-Zehnder型光调制器121C配置。可替代地，光调制单元121G可以由控制光学透射度的液晶等配置。
利用光输出单元120A，光调制单元121G的一个边缘面侧变为光的输入边缘，并且相对侧的其它边缘部分变为光的输出边缘，并且由光波导等配置的输入光单元120J连接到输入边缘。此外，由光波导等配置的输出光单元120K连接到输出边缘。
利用光调制单元121G，外部固定光L从箭头指示的方向输入到输入光单元120J。此外，调制后的信号光Ls从输出光单元120K从输入光L的相对侧(即，箭头指示的方向)输出。
光通信单元12A包括驱动光调制单元121G的驱动单元120T。驱动单元120T在与要输入到光调制单元121G的光L正交的位置，放置在光调制单元121G旁边，并且信号光Ls要从光调制单元121G输出。因此，实现了这样的配置，其中要输入到光调制单元121G的光L和要从其输出的信号光Ls不被驱动单元120T中断。例如，在箭头所示的方向上，通过驱动信号线120S将转换为数字信号的电信号提供到驱动单元120T。注意，利用光输出单元120A，在光调制单元121G和驱动单元120T形成为独立组件的配置的情况下，在驱动单元120T和光调制单元121G之间利用接合线120W连接，在该接合线中提供电信号。此外，利用光输出单元120A，在光调制单元121G和驱动单元120T集成的配置的情况下，驱动单元120T和光调制单元121G利用半导体内的由铝、钨等构成的布线层连接，在该布线层中提供电信号。
(5)包括单个外部调制的光输出单元的另一布局示例
图15和16图示构成光通信单元的组件的第五布局示例，其中图15是图示构成光通信单元的组件的第五布局示例的示意侧视图，而图16是图示构成光通信单元的组件的第五布局示例的示意平面图。
在图15和16所示的示例的情况下，如上所述，固态成像设备1A的光通信单元12A具有包括单个外部调制的光调制单元121G的配置，并且包括连接到光调制单元121G的输入光单元120J、输出光单元120K和光屏蔽部分240C。
利用光调制单元121G，外部光L从水平方向输入到输入光单元120J。此外，调制后的信号光Ls在水平方向上从输出光单元120K输出。配置光屏蔽部分240C以便覆盖输入光单元120J和输出光单元120K的整个侧面和上面，除了形成来自输入光单元120J的外面的光的输入部分和到输出光单元120K的外面的光的输出部分的边缘面。
注意，还可以覆盖输入光单元120J和输出光单元120K的整个下面，以便防止光泄漏到构成光通信单元12A的基底。此外，为了防止光从与输入光单元120J、输出光单元120K和光调制单元121G的连接部分泄漏，包括光调制单元121G的输入光单元120J和输出光单元120K可以利用光屏蔽部分240C覆盖。
因此，可以防止要输入到输入光单元120J和波导到光调制单元121G的光L从输入光单元120J泄漏。此外，可以防止要从光调制单元121G输出并波导到输出光单元120K的信号光Ls从输出单元120K的输出部分以外的部分泄漏。
(6)包括单个外部调制的光输出单元的另一布局示例
图17和18图示构成光通信单元的组件的第六布局示例，其中图17是图示构成光通信单元的组件的第六布局示例的示意侧视图，而图18是图示构成光通信单元的组件的第六布局示例的示意平面图。
在图17和18所示的示例的情况下，如上所述，固态成像设备1A的光通信单元12A具有包括单个外部调制的光调制单元121G的配置，并且包括连接到光调制单元121G的输入光单元120J、输出光单元120K和光屏蔽部分240D。
利用输入光单元120J，在外部光的输入部分中形成45度的反射面120N，并且来自外部的光L从垂直方向输入到输入光单元120J。还利用输出光单元120K，在外部光的输入部分中形成45度的反射面120N，并且调制后的信号光Ls从输出光单元120K输出到垂直方向。
配置光屏蔽部分240D以便覆盖输入光单元120J和输出光单元120K的整个边缘面、侧面和下面以及部分上面，除了输入光单元120J用于外面的光的输入的部分上面和从输出光单元120K到外面的光的输出部分。
注意，为了防止光从输入光单元120J和输出光单元120K以及光调制单元121G之间的连接部分泄漏，包括光调制单元121G的输入光单元120J和输出光单元120K可以利用光屏蔽部分240D覆盖。
因此，可以防止要输入到输入光单元120J和波导到光调制单元121G的光L由于反射等从输入光单元120J泄漏。此外，可以防止要从光调制单元121G输出并波导到输出光单元120K的信号光Ls由于反射等从输出单元120K的输出部分以外的部分泄漏。
(7)排列外部调制的光输出单元的布局示例
图19是图示构成光通信单元的组件的第七布局示例的示意平面图。在图19所示的示例的情况下，固态成像设备1A的光通信单元12A包括上述外部调制的光调制单元121G，并且具有这样的配置，其中排列了包括光调制单元121G的光输出单元120A和驱动单元120T。
如上所述，在光调制单元121G的情况下，输入光单元120J连接到面对的边缘表面，并且输出光单元120K连接到另一个边缘表面，因此，驱动单元120T放置在光调制单元121G侧部。在排列多个光输出单元120A的情况下，采用这样的布局，其中多个光调制单元121G在与输入到光调制单元121G的光L和从光调制单元121G输出的信号光Ls正交的方向上并行排列，并且光调制单元121G和驱动单元120T交替放置。
(8)包括单个外部调制的光输出单元的另一布局示例
图20、21A和21B图示构成光通信单元的组件的第八布局示例，其中图20是图示构成光通信单元的组件的第八布局示例的示意平面图，而图21A和21B是图示构成光通信单元的组件的第八布局示例的示意透视图。
在图20、21A和21B所示的示例的情况下，固态成像设备1A的光通信单元12A具有包括单个外部调制的光调制单元121P的配置。例如，光调制单元121P由作为图8所述的微镜设备的镜单元121D配置。
光调制单元121P在反射来自外部的光L时，通过切换反射方向来输出信号光Ls。在图21A中，例如，光以这样的模式从水平方向输入/输出到基底130，在该模式中，图8所述的反射镜508关于构成光通信单元12A的基底130在垂直方向上直立。因此，为了防止输入到光调制单元121P的光L和反射并从光调制单元121P输出的信号光Ls从除了预定方向外的方向、从光调制单元121P泄漏，在光调制单元121P周围提供光屏蔽部分240E。例如，光调制单元121P的驱动单元120T放置在光屏蔽部分240E的后侧。在图21B中，例如，使得图8所述的反射镜508与基底130处于相同平面，其中光从关于基底130的垂直方向输入/输出。因此，为了防止输入到光调制单元121P的光L和反射并从光调制单元121P输出的信号光Ls从除了预定方向外的方向、从光调制单元121P泄漏，围绕光调制单元121P，光屏蔽部分240E提供有预定高度。此外，在光调制单元121P周围的较低部分中，提供屏蔽没有输入到光调制单元121P的光的周围光屏蔽部分240F。
根据镜头和像素部分的关系的光通信单元的配置示例
图22是根据镜头部分和像素部分之间的关系图示光通信单元的第一配置示例的示意平面图。利用固态成像设备1A，将镜头部分20放置在像素部分10A的前面，并且从镜头部分20输入的光学图像在像素部分10A上形成。
图22中示例图示这样的配置，其中光通信单元12A放置在镜头部分20的直径的内侧。利用这种配置，必须防止从光通信部分12A输出的光泄漏到镜头部分20。此外，必须防止输入到镜头部分20的光与从光通信部分12A输出的光混合。
因此，例如如图15和16所述，光通信单元12A具有包括光调制单元121G、和连接到光调制单元121G的关于输入光单元120J和输出光单元120K的光屏蔽部分240C的配置。配置光屏蔽部分240C以便覆盖输入光单元120J、输出光单元120K和光调制单元121G的整个侧面和上面，除了形成来自输入光单元120J的外面的光的输入部分和到输出光单元120K的外面的光的输出部分的边缘面。此外，在来自输入光单元120J的外面的光的输入部分、到输出光单元120K的外面的光的输出部分和构成镜头部分20的镜头镜筒之间提供光屏蔽部分250A。
因此，可以防止从光通信单元12A输出的光泄漏到镜头部分20并作为杂散光输入到像素部分10A。可替代地，同样在光通信单元12A是外部调制的光调制单元的配置的情况下，可以防止从光通信单元12A输出的光泄漏到镜头部分20并作为杂散光输入到像素部分10A。此外，可以防止输入镜头部分20的光与从光通信部分12A输出的光混合而变成错误的信号光。
图23是根据镜头部分和像素部分之间的关系图示光通信单元的第二配置示例的示意平面图。图23中的示例图示这样的配置，其中光通信单元12A放置在镜头部分20的外部。如图中所示，光通信单元12A关于镜头部分和像素部分10A放置在相对远的位置。在本发明的实施例的下面的附图中，光通信单元12A放置在简单的足够远的位置，其中在成像操作时不存在影响。
在边缘发光半导体激光器的情况下，从一个边缘面输出信号光Ls。另一方面，一些量的光也从相对侧的边缘面输出。因此，在包括边缘发光半导体激光器作为光输出单元的光通信单元12A的情况下，在不面对像素部分10A的方向上倾斜放置信号光Ls的输出边缘的相对侧的边缘面。因此，可以防止泄漏光Ln输入像素部分10A。
根据光通信单元的配置的光屏蔽部分的配置示例
利用固态成像设备1A，在从光通信单元12A输出的信号光和从光通信单元12A泄漏的光以围绕基底18衍射的方式或以在基底18内传播的方式输入像素部分10A的情况下，存在可能影响成像的可能性。因此，提供光屏蔽部分以便防止来自光通信单元12A的光泄漏到像素部分10A。此外，提供光屏蔽部分以便防止光通信单元12A受到在镜头处的反射等以及在像素部分10A周围的衍射的影响。因此，可以防止来自光通信单元12A的光与输入像素部分10A的光混合。
(1)分组放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的配置示例
图24是图示分组放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的配置示例的固态成像设备的示意平面图。在图24中的示例的情况下，利用光通信单元12A的布局实现光屏蔽，因此，不提供光屏蔽部分作为另外的部件。
利用固态成像设备1A，在基底18的外部部分的一个角落部分中分组放置单个光通信单元12A。例如，光通信单元12A包括边缘发光半导体激光器作为光输出单元。在边缘发光半导体激光器的情况下，信号光Ls从一个边缘面输出。另一方面，一些光也从其相对侧的边缘面输出。因此，在包括边缘发光半导体激光器的光通信单元12A的情况下，在不面对像素部分10A的方向上，倾斜放置信号光Ls的输出边缘的相对侧的边缘面。因此，可以防止泄漏光Ln输入像素部分10A。注意，图24中已经描述了包括单个光输出单元的单个光通信单元12A的示例，但是可以提供排列多个光输出单元的光通信单元或多个光通信单元。
(2)分组放置的自发光光通信单元中的光屏蔽部分的另一配置示例
图25是图示分组放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的另一配置示例的固态成像设备的示意平面图。利用固态成像设备1A，单个光通信单元12A分组放置在基底18的邻近部分中的一个角落处。例如，光通信单元12A包括边缘发光半导体激光器作为光输出单元。在图25所示的示例的情况下，布置光通信单元12A使得输出信号光Ls的方向是通常与基底18的侧边垂直的方向。
固态成像设备1A包括围绕光通信单元12A的光屏蔽部分250B。光屏蔽部分250B由至少不透射具有振荡波长的光的材料配置。在采用边缘发光半导体激光器作为发光元件的情况下，在面对信号光Ls的输出边缘的相对侧的边缘面的位置形成光屏蔽部分250B。因此，可以防止来自光通信单元12A的泄漏光Ln输入像素部分10A。注意，图24中已经描述了包括单个光输出单元的单个光通信单元12A的示例，但是可以提供其中排列多个光输出单元的光通信单元或多个光通信单元。此外，可以进行这样的安排，其中光屏蔽部分250B反射或折射泄漏光等以分布泄漏光等，从而防止泄漏光等输入像素部分10A。
(3)分组离散地放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的配置示例
图26是图示分组离散地放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的配置示例的固态成像设备的示意平面图。利用固态成像设备1A，在基底18的邻近部分的两个角落处分组离散地放置了多个光通信单元12A。例如，光通信单元12A包括边缘发光半导体激光器作为光输出单元。在图26所示的示例的情况下，布置光通信单元12A使得输出信号光Ls的方向是通常与基底18的侧边垂直的方向。
固态成像设备1A包括围绕每个光通信单元12A的光屏蔽部分250B。光屏蔽部分250B由至少不透射具有振荡波长的光的材料配置。在采用边缘发光半导体激光器作为发光元件的情况下，在面对每个光通信单元12A的信号光Ls的输出边缘的相对侧的边缘面的位置形成光屏蔽部分250B。因此，在基底18的多个地方分组离散地形成自发光光通信单元12A的固态成像设备1A的情况下，可以防止来自光通信单元12A的泄漏光Ln输入像素部分10A。注意，可以进行这样的安排，其中光屏蔽部分250B反射或折射泄漏光等以分布泄漏光等，从而防止泄漏光等输入像素部分10A。
(4)分组离散地放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的另一配置示例
图27是图示分组离散地放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的另一配置示例的固态成像设备的示意平面图。利用固态成像设备1A，在基底18的邻近部分的两个角落处分组离散地放置了多个光通信单元12A。例如，光通信单元12A包括边缘发光半导体激光器作为光输出单元。在图27所示的示例的情况下，布置光通信单元12A使得输出信号光Ls的方向是通常与基底18的侧边垂直的方向。
固态成像设备1A包括围绕像素部分10A的光屏蔽部分250C。光屏蔽部分250C由至少不透射具有振荡波长的光的材料配置。在采用边缘发光半导体激光器作为发光元件的情况下，在面对每个光通信单元12A的信号光Ls的输出边缘的相对侧的边缘面的位置形成光屏蔽部分250C。因此，在基底18的多个地方分组离散地形成自发光光通信单元12A的固态成像设备1A的情况下，可以防止来自光通信单元12A的泄漏光Ln输入像素部分10A。注意，可以进行这样的安排，其中光屏蔽部分250C反射或折射泄漏光等以分布泄漏光等，从而防止泄漏光等输入像素部分10A。
(5)离散地放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的配置示例
图28是图示离散地放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的配置示例的固态成像设备的示意平面图。利用固态成像设备1A，在基底18的邻近部分的四个角落处离散地放置了多个光通信单元12A。例如，光通信单元12A包括边缘发光半导体激光器作为光输出单元。在图28所示的示例的情况下，布置光通信单元12A使得输出信号光Ls的方向是通常与基底18的侧边垂直的方向。
固态成像设备1A包括围绕每个光通信单元12A的光屏蔽部分250B。光屏蔽部分250B由至少不透射具有振荡波长的光的材料配置。在采用边缘发光半导体激光器作为发光元件的情况下，在面对每个光通信单元12A的信号光Ls的输出边缘的相对侧的边缘面的位置形成光屏蔽部分250B。因此，在基底18的多个地方离散地形成自发光光通信单元12A的固态成像设备1A的情况下，可以防止来自光通信单元12A的泄漏光Ln输入像素部分10A。注意，可以进行这样的安排，其中光屏蔽部分250B反射或折射泄漏光等以分布泄漏光等，从而防止泄漏光等输入像素部分10A。
(6)离散地放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的另一配置示例
图29是图示离散地放置的自发光光通信单元的光屏蔽部分的另一配置示例的固态成像设备的示意平面图。利用固态成像设备1A，在基底18的邻近部分的四个角落处离散地放置了多个光通信单元12A。例如，光通信单元12A包括边缘发光半导体激光器作为光输出单元。这里，示意性图示了在图29所示的信号光Ls的方向，并且通常在关于基底的垂直方向上输出信号光Ls。
固态成像设备1A包括围绕每个光通信单元12A的光屏蔽部分250D。光屏蔽部分250D由至少不透射具有振荡波长的光的材料配置。在采用边缘发光半导体激光器作为发光元件的情况下，在每个光通信单元12A的下面形成光屏蔽部分250D。因此，在基底18的多个地方离散地形成自发光光通信单元12A的固态成像设备1A的情况下，可以防止来自光通信单元12A的泄漏光Ln通过基底18并输入像素部分10A。注意，可以进行这样的安排，其中光屏蔽部分250D反射或折射泄漏光等以分布泄漏光等，从而防止泄漏光等输入像素部分10A。
(7)分组放置的外部调制光通信单元的光屏蔽部分的配置示例
图30是图示分组放置的外部调制光通信单元的光屏蔽部分的配置示例的固态成像设备的示意平面图。在图30所示的示例的情况下，利用光通信单元12A的布局实现光屏蔽，并且没有提供光屏蔽部分作为其它部件。
利用固态成像设备1A，在基底18的外部部分的一个角落部分中分组放置单个光通信单元12A。例如，光通信单元12A包括外部调制光调制单元作为光输出单元。在外部调制光调制单元的情况下，信号光Ls从一个边缘面输出。此外，固定光也从其相对侧的边缘面输出。因此，输入光L和信号光Ls不面对像素部分10A的方向上，倾斜放置包括外部调制光调制单元的光通信单元12A。因此，可以防止泄漏光Ln输入像素部分10A。注意，图30中已经描述了包括单个光输出单元的单个光通信单元12A的示例，但是可以提供排列多个光输出单元的光通信单元或多个光通信单元。
(8)分组离散放置的外部调制光通信单元的光屏蔽部分的配置示例
图31是图示分组离散放置的外部调制光通信单元的光屏蔽部分的配置示例的固态成像设备的示意平面图。利用固态成像设备1A，在基底18的邻近部分的两个角落处分组离散地放置了多个光通信单元12A。光通信单元12A具有如图15和16中所述的配置，其中提供外部调制光调制单元作为光输出单元。
固态成像设备1A包括围绕光通信单元12A的光屏蔽部分250E。光屏蔽部分250E由不透射具有要输入到光通信单元12A的波长的光的材料配置。在采用外部调制光调制单元作为光输出单元的情况下，如图15和16所示，围绕除了到光调制单元的光的输入/输出部分外的波导路径形成光屏蔽部分250E。在图31中的示例的情况下，直到放置光通信单元12A的一侧的相对侧上的基底18的边缘部分形成输入光单元120J。因此，关于除了与输入光单元120J对应的输入部分外的部分形成光屏蔽部分250E。因此，在基底18的多个地方分组离散地形成外部调制光通信单元12A的固态成像设备1A的情况下，可以防止输入到光通信单元12A/从光通信单元12A输出的光作为杂散光输入到像素部分10A。
(9)恰当地离散放置的外部调制光通信单元的光屏蔽部分的另一配置示例
图32是图示分组离散放置的外部调制光通信单元的光屏蔽部分的另一配置示例的固态成像设备的示意平面图。利用固态成像设备1A，在基底18的邻近部分的两个角落处分组离散地放置了多个光通信单元12A。光通信单元12A具有如图17和18所述的配置，其中提供外部调制光调制单元作为光输出单元。
固态成像设备1A包括围绕光通信单元12A的光屏蔽部分250F。光屏蔽部分250F由不透射具有要输入到光通信单元12A的波长的光的材料配置。在采用外部调制光调制单元作为光输出单元的情况下，如图17和18所示，围绕除了到光调制单元的光的输入/输出部分外的波导路径形成光屏蔽部分250F。因此，在基底18的多个地方分组离散地形成外部调制光通信单元12A的固态成像设备1A的情况下，可以防止输入到光通信单元12A/从光通信单元12A输出的光作为杂散光输入到像素部分10A。注意，可以进行这样的安排，其中光屏蔽部分250F反射或折射泄漏光等以分布泄漏光等，从而防止泄漏光等输入像素部分10A。
(10)离散放置的外部调制光通信单元的光屏蔽部分的配置示例
图33是图示离散放置的外部调制光通信单元的光屏蔽部分的配置示例的固态成像设备的示意平面图。利用固态成像设备1A，在基底18的邻近部分的四个角落处离散地放置了多个光通信单元12A。光通信单元12A具有如图17和18所述的配置，其中提供外部调制光调制单元作为光输出单元。
固态成像设备1A包括围绕光通信单元12A的光屏蔽部分250F。光屏蔽部分250F由不透射具有要输入到光通信单元12A的波长的光的材料配置。在采用外部调制光调制单元作为光输出单元的情况下，如图17和18所示，围绕除了到光调制单元的光的输入/输出部分外的波导路径形成光屏蔽部分250F。因此，在基底18的多个地方离散地形成外部调制光通信单元12A的固态成像设备1A的情况下，可以防止输入到光通信单元12A/从光通信单元12A输出的光作为杂散光输入到像素部分10A。注意，可以进行这样的安排，其中光屏蔽部分250F反射或折射泄漏光等以分布泄漏光等，从而防止泄漏光等输入像素部分10A。
根据光通信单元的布局的光屏蔽部分的布局示例
(1)光屏蔽部分的第一布局示例
图34是图示光屏蔽部分的第一布局示例的固态成像设备的示意侧视图，而图35是图示光屏蔽部分的第一布局示例的固态成像设备的示意平面图。利用固态成像设备1A，例如，作为根据像素数据的串行化的布局，在基底18的外部部分的一个角落中放置包括单个光输出单元120A的单个光通信单元12A。
利用将从像素部分10A读出的像素数据串行化并传输的方法，将串行接口122提供给图3所述的A/D转换单元11A的后一级，并且光通信单元12A放置到串行接口122的输出。因此，例如，将光通信单元12A放置在像素部分10A的右侧。
利用固态成像设备1A，将光屏蔽部分260A提供在光通信单元12A周围。在光通信单元12A包括自发光发光元件的情况下，光屏蔽部分260A由至少不透射具有振荡波长的光的材料配置。因此，在将上述表面发光半导体激光器用作发光元件的情况下，配置光屏蔽部分260A以便围绕除了作为光通信单元12A的发光面的上面外的周围，作为这样的配置，其中例如利用板型部件覆盖光通信单元12A的下面和侧面。
因此，不可以防止来自光通信单元12A的泄漏光Ln传播通过基底18，但是可以防止泄漏光Ln作为杂散光输入像素部分10A。此外，可以防止从光通信单元12A输出的信号光在镜头处反射等以及在像素部分10A周围衍射。
(2)光屏蔽部分的第二布局示例
图36是图示光屏蔽部分的第二布局示例的固态成像设备的示意侧视图，而图37是图示光屏蔽部分的第二布局示例的固态成像设备的示意平面图。利用固态成像设备1A，例如，作为根据区域读出的布局，在基底18的外部部分的四个角落中放置排列了多个光输出单元的单个光通信单元12A。注意，在包括串行接口的配置的情况下，放置包括单个光输出单元的多个光通信单元。
“区域读出”意味着将像素部分10A划分为若干区域、并且对于放置在每个区域内的每个像素执行信号读出的方法。例如，在将像素部分10A划分为(1)到(4)的4个区域以执行区域读出的方法中，对于每个区域连接A/D转换单元11A。因此，在基底18的外围部分的四个角落中放置光通信单元12A。
利用固态成像设备1A，将上述光屏蔽部分260A提供在每个光通信单元12A周围。因此，不可以防止来自每个光通信单元12A的泄漏光Ln传播通过基底18，但是可以防止泄漏光Ln作为杂散光输入像素部分10A。此外，可以防止从光通信单元12A输出的信号光在镜头处反射等以及在像素部分10A周围衍射。
(3)光屏蔽部分的第三布局示例
图38是图示光屏蔽部分的第三布局示例的固态成像设备的示意侧视图，而图39是图示光屏蔽部分的第三布局示例的固态成像设备的示意平面图。利用固态成像设备1A，例如，作为根据像素属性的多行读出的布局，在基底18的外部部分的一个侧边部分的两个地方放置排列了多个光输出单元的单个光通信单元12A。注意，在包括串行接口的配置的情况下，放置包括单个光输出单元的多个光通信单元。
“根据像素属性的多行读出”意味着根据如颜色等的属性将构成像素部分10A的像素分类、并且执行信号读出的方法。例如，在将像素属性分类为4种类型的情况下，4个A/D转换单元11A分别放置在与分类后的像素对应的基底18的一个边缘部分上。因此，光通信单元12A放置在基底18的外围部分的一个侧边部分的两个垂直地方。
利用固态成像设备1A，将上述光屏蔽部分260A提供在每个光通信单元12A周围。因此，不可以防止来自每个光通信单元12A的泄漏光Ln传播通过基底18，但是可以防止泄漏光Ln作为杂散光输入像素部分10A。此外，可以防止从光通信单元12A输出的信号光在镜头处反射等以及在像素部分10A周围衍射。
(4)光屏蔽部分的第四布局示例
图40是图示光屏蔽部分的第四布局示例的固态成像设备的示意侧视图，而图41是图示光屏蔽部分的第四布局示例的固态成像设备的示意平面图。利用固态成像设备1A，例如，作为根据法式门(French-door)读出的布局，在基底18的上侧或下侧的外围部分的两个边缘上放置排列了多个光输出单元的单个光通信单元12A。注意，在包括串行接口的配置的情况下，放置包括单个光输出单元的多个光通信单元。
“法式门读出”意味着将像素部分10A划分为左和右区域、并且对放置在每个区域内的每个像素执行信号读出的方法，并且对每个区域连接A/D转换单元11A。因此，在基底18的上侧或下侧的外围部分的两个边缘上放置光通信单元12A。
利用固态成像设备1A，将上述光屏蔽部分260A提供在每个光通信单元12A周围。因此，不可以防止来自每个光通信单元12A的泄漏光Ln传播通过基底18，但是可以防止泄漏光Ln作为杂散光输入像素部分10A。此外，可以防止从每个光通信单元12A输出的信号光在镜头处反射等以及在像素部分10A周围衍射。注意，利用上面示例的每个，可以进行这样的安排，其中泄漏光等被反射或折射以分布，从而防止这种光输入像素部分10A。
包括固态成像设备的信号处理系统的概况
图42是图示包括固态成像设备的信号处理系统的概况的功能方块图。首先，将描述具有固态成像设备的光学装置的概况。光学装置2A包括上述固态成像设备1A、镜头部分20以及外壳21，在该外壳21中安装了固态成像设备1A和镜头部分20等，例如，这些组件构成了相机系统的镜头单元。镜头部分20是光学元件的示例，并且由单个镜头或多个镜头的组合配置。
配置光学装置2A使得固态成像设备1A的像素部分10A与镜头部分20的焦点位置匹配，并且从镜头部分20输入的光的图像在固态成像设备1A的像素部分10A上形成。
光学装置2A将镜头部分20的焦点位置设置到固态成像设备1A的像素部分10A，而不管关于要成像的对象的距离，因此，例如包括聚焦机制，其在光轴方向上关于固态成像设备1A移动镜头部分20。
接着，将进行关于对其连接光学装置的信号处理装置的概况的描述。信号处理装置3A包括将光信号转换为电信号的光通信单元30A、其中执行如控制信号等的输入/输出的控制I/O 31A，并且例如构成相机系统的相机主单元。在光学装置2A连接到其时，光通信单元30A光学地连接到固态成像设备1A的光通信单元12A。此外，控制I/O 31A连接到固态成像设备1A的控制I/O14A。
信号处理装置3A包括接收用户的操作的操作单元32A，以及读出控制单元33A，其基于在操作单元32A的操作指示光学装置2A的固态成像设备1A执行像素数据的读出。
信号处理装置3A指示光学装置2A的固态成像设备1A执行从控制I/O31A读出像素数据，并且执行固态成像设备1A的光通信单元12A和自身装置的光通信单元30A之间的光通信，以从固态成像设备1A获得像素数据。
光通信单元30A包括光接收元件(如光电二极管(PD)等)作为光接收单元，其中输入从固态成像设备1A的光通信单元12A输出的信号光Ls，并且将由光信号输入的像素数据转换为电信号并输出该电信号。
注意，在固态成像设备1A的光通信单元12A包括调制外部光的光调制器的配置的情况下，信号处理装置3A的光通信单元30A包括发光单元，其输出要输入到固态成像设备1A的光调制器的光。发光单元包括发光元件(如半导体激光器等)，并且输出固定连续的光L。
信号处理装置3A包括信号处理单元34A，其执行与固态成像设备1A的光通信，并且使获得的像素数据经历预定信号处理以生成图像数据。此外，信号处理装置3A包括保持从固态成像设备1A获得的像素数据的数据保持单元35A、以及显示来自在信号处理单元34A生成的图像数据的图像的显示单元36A。
信号处理装置3A包括给自身装置和光学装置2A供电的电源37A、以及控制电源的电源控制单元38A。电源控制单元38A执行电源控制，其中基于信号处理装置3A的通电操作和断电操作，以预定顺序切换到信号处理装置3A的电源和到光学装置2A的电源。
接着，将进行关于包括光学装置和信号处理装置的信号处理系统的概况的描述。信号处理系统4A包括上述光学装置2A和信号处理装置3A，并且例如构成相机系统。利用该相机系统，配置构成镜头单元的光学装置2A以便关于构成相机主单元的信号处理装置3A被可拆卸地替换。
利用信号处理系统4A，在信号处理装置3A连接到光学装置2A时，信号处理装置3A的光通信单元30A和构成光学装置2A的固态成像设备1A的光通信单元12A光学地连接。此外，信号处理装置3A的控制I/O 31A和固态成像设备1A的控制I/O 14A连接。
因此，利用信号处理系统4A，通过固态成像设备1A的光通信单元12A和信号处理装置3A的光通信单元30A，在光学装置2A和信号处理装置3A之间通过光信号执行数据的输入/输出。
此外，利用信号处理系统4A，通过信号处理装置3A的控制I/O 31A和固态成像设备1A的控制I/O 14A，在光学装置2A和信号处理装置3A之间执行控制信号的输入/输出。此外，利用信号处理系统4A，通过信号处理装置3A的控制I/O 31A和固态成像设备1A的控制I/O 14A，在光学装置2A和信号处理装置3A之间执行功率提供。
利用信号处理系统4A，信号处理装置3A的操作单元32A接收用户的操作，并且基于在操作单元32A的操作，信号处理装置3A的读出控制单元33A输出控制信号以指示像素数据的读出。
利用信号处理系统4A，通过信号处理装置3A的控制I/O 31A和固态成像设备1A的控制I/O 14A，将指示像素数据的读出的控制信号输入到光学装置2A的固态成像设备1A。
利用信号处理系统4A，在指示像素数据的控制信号输入到光学装置2A的固态成像设备1A时，固态成像设备1A的控制单元16A在时序发生器13A生成驱动时钟。
在时序发生器13A生成的驱动时钟提供给像素部分10A、A/D转换单元11A和光通信单元12A，并且在像素部分10A将像素数据作为电信号读出。利用A/D转换单元11A，从像素部分10A读出的像素数据被输入、转换为数字信号并输出。利用光通信单元12A，输入在A/D转换单元11A转换为数字信号的电信号，并且将像素数据转换为信号光Ls并输出。注意，在固态成像设备1A的光通信单元12A包括调制外部光的光调制器的配置的情况下，利用光通信单元12A，基于在A/D转换单元11A转换为数字信号的电信号，调制从信号处理装置3A输入的固定光，并且输出信号光Ls。
利用信号处理系统4A，通过固态成像设备1A的光通信单元12A和信号处理装置3A的光通信单元30A，经由光通信将在固态成像设备1A处读出的像素数据输入到信号处理装置3A。
利用信号处理系统4A，在通过光通信将在固态成像设备1A处读出的像素数据输入到信号处理装置3A时，信号处理装置3A的光通信单元30A将通过光信号输入的像素数据转换为电信号，并且输出该电信号。
利用信号处理系统4A，信号处理装置3A的信号处理单元34A使在信号处理装置3A的光通信单元30A处转换为电信号的像素数据经历预定的信号处理以生成图像数据，并且，例如将图像显示在显示单元36A上。
信号处理系统的特定示例
图43是图示用作信号处理系统的应用的相机系统的示例的示意透视图，而图44是构成相机系统的镜头单元的示意前视图。将相机系统401A配置为图42中描述的信号处理系统4A的示例。
相机系统401A包括作为图42中描述的光学装置2A的镜头单元402A，并且还包括作为信号处理装置3A的相机主单元403A。镜头单元402A包括镜头部分20和镜头镜筒22，并且还包括上述固态成像设备1A。利用固态成像设备1A，如图44所示，利用镜头单元402A的镜头部分20规定(stipulate)像素部分10A的大小。
相机主单元403A包括信号处理基底350，例如以可交换的方式将镜头单元402A附接到该信号处理基底350。信号处理基底350构成图42中描述的信号处理装置3A，并且在镜头单元402A附接到其时，固态成像设备1A的光通信单元12A和光通信单元30A光学地连接。此外，固态成像设备1A的控制I/O 14A和控制I/O 31A连接。
利用固态成像设备1A，如上所述，在基底18的表面侧提供光通信单元12A。在固态成像设备1A包括边缘发光半导体激光器作为光通信单元12A的情况下，信号光在与基底的表面水平的方向上输出。因此，当镜头单元402A附接到相机主单元403A时，应当与固态成像设备1A的横向方向(即，水平方向)平行地提供信号处理基底350。
图45是图示用作信号处理系统的应用的相机系统的另一示例的示意透视图，而图46是构成相机系统的镜头单元的示意前视图。相机系统401B配置为图42中所述的信号处理系统4A的示例。
相机系统401B包括作为图42中描述的光学装置2A的镜头单元402B，并且还包括相机主单元403B。镜头单元402B包括镜头部分20和镜头镜筒22，并且还包括上述固态成像设备1A。利用固态成像设备1A，如图46所示，利用镜头单元402B的镜头部分20规定像素部分10A的大小。
相机主单元403B包括信号处理基底350，例如以可交换的方式将镜头单元402B附接到该信号处理基底350。信号处理基底350构成图42中描述的信号处理装置3A，并且在镜头单元402B附接到其时，固态成像设备1A的光通信单元12A和光通信单元30A光学地连接。此外，固态成像设备1A的控制I/O 14A和控制I/O 31A连接。
利用固态成像设备1A，如上所述，在基底18的表面侧提供光通信单元12A。在固态成像设备1A包括表面发光半导体激光器作为光通信单元12A的情况下，信号光在与基底的表面垂直的方向上输出。因此，当镜头单元402B附接到相机主单元403B时，应当与固态成像设备1A的垂直方向上纵向地提供信号处理基底305。
因此，可以根据光通信单元12A的配置确定对其连接固态成像设备1A的信号处理基底350的方向等，从而改进相机主单元和对其连接固态成像装置的信号处理装置的灵活性。例如，可以进行这样的安排，其中镜头单元与相机主单元集成，并且信号处理基底容纳在镜头单元中。
其中放置光屏蔽部分的固态成像设备的优点示例
利用根据上述实施例的每个的固态成像设备，已经进行了这样的假设，其中从像素部分读出的像素信号的传输通过光信号的方式执行，此外将光屏蔽部分提供给光通信单元。因此，可以防止从光通信单元输出的信号光和从光通信单元泄漏的光输入到像素部分。此外，可以防止输入像素部分的光与从光通信单元输出的信号光混合。
本申请包含涉及于2008年10月10日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-264584中公开的主题，在此通过引用并入其全部内容。
本领域技术人员应当理解，依赖于设计需求和其他因素可以出现各种修改、组合、子组合和更改，只要它们在权利要求或其等效物的范围内。

Claims (10)

1.一种固态成像设备，包括：
像素部分，配置为将光转换为电信号；
基底，其中形成所述像素部分；
光通信单元，配置为将从所述像素部分读出的信号转换为光信号，并且输出所述光信号，所述光通信单元放置在所述基底的形成所述像素部分的一个表面中；以及
光屏蔽部分，配置为在要从所述光通信单元输出的信号光中，屏蔽指向所述像素部分的光以及要从所述光通信单元泄漏的光，所述光屏蔽部分放置在所述光通信单元周围。
2.如权利要求1所述的固态成像设备，所述光通信单元包括：
表面发光的发光元件；
其中所述光屏蔽部分形成在所述光通信单元的下面和侧面上。
3.如权利要求1所述的固态成像设备，所述光通信单元包括：
边缘发光的发光元件；
其中所述光屏蔽部分形成在面对其中所述光通信单元的泄漏光输出的面的位置。
4.如权利要求1所述的固态成像设备，所述光通信单元包括：
边缘发光的发光元件；
其中利用这样的布局形成所述光通信单元，其中要从所述光通信单元输出的光指向所述像素部分的外部。
5.如权利要求1所述的固态成像设备，所述光通信单元包括：
外部调制的调制器；
其中所述光屏蔽部分形成在面对输入到所述光通信单元和从所述光通信单元输出的光泄漏的表面的位置。
6.如权利要求1所述的固态成像设备，所述光通信单元包括：
外部调制的调制器；
其中以这样的布局形成所述光通信单元，其中输入到所述光通信单元和从所述光通信单元输出的光指向所述像素部分的外部。
7.如权利要求1所述的固态成像设备，其中在所述像素部分周围的所述基底的外围部分中，分组放置所述单个光通信单元或多个所述光通信单元；
并且其中在分组放置的所述光通信单元周围放置所述光屏蔽部分。
8.如权利要求1所述的固态成像设备，其中在所述像素部分周围的所述基底的外围部分中，离散地放置所述单个光通信单元；
并且其中在离散地放置的所述光通信单元周围放置所述光屏蔽部分。
9.如权利要求1所述的固态成像设备，其中在所述像素部分周围的所述基底的外围部分中，分组离散地放置多个所述单个光通信单元；
并且其中在分组离散地放置的所述光通信单元周围放置所述光屏蔽部分。
10.一种信号处理系统，包括：
光学装置，包括
固态成像设备，配置为将入射光转换为电信号，以及
光学元件，配置为允许所述固态成像设备输入光；以及
信号处理装置，连接到所述光学装置；
其中所述固态成像设备包括
像素部分，配置为将光转换为电信号，
基底，其中形成所述像素部分，
光通信单元，配置为将从所述像素部分读出的信号转换为光信号并输出所述光信号，所述光通信单元放置在所述基底的形成所述像素部分的一个表面中，以及
光屏蔽部分，配置为在要从所述光通信单元输出的信号光中，屏蔽指向所述像素部分的光以及要从所述光通信单元泄漏的光，所述光屏蔽部分放置在所述光通信单元周围。
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