CN101729800B

CN101729800B - 固态成像器件和信号处理系统

Info

Publication number: CN101729800B
Application number: CN2009102046850A
Authority: CN
Inventors: 小笠原英彦; 关矢俊之
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2009-10-10
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2029-10-10
Also published as: CN101729800A; US20100091150A1; JP2010093747A

Abstract

本发明提供固态成像器件，包括：像素部分，配置来将光转换成电信号；基片，在其中形成该像素部分；A/D转换单元，配置来将从像素部分读出的信号转换成数字信号；以及光学通信单元，配置来将由A/D转换单元数字化的信号转换成光学信号并输出该光学信号，其中将单个光学通信单元或多个光学通信单元按组布置在基片中围绕像素部分的邻近部分中。

Description

固态成像器件和信号处理系统

技术领域

本发明涉及将光学图像转换成电信号的固态成像器件以及包括这种固态成像器件的信号处理系统，更具体地说，涉及这样的将光学图像转换成电信号的固态成像器件以及包括这种固态成像器件的信号处理系统，借此可以将要从固态成像器件中读出的像素信号作为光学信号输出。

背景技术

已经提升了电路基片的增速和集成，因此迫切需要处理诸如信号延迟、EMI出现之类的问题。光学配线(optical wiring)技术已经引起了注意，在其中解决了已经作为由于电气配线而引起的问题的信号延迟、信号劣化和从配线辐射的电磁干扰噪声，并且允许高速传输。

已经提出了使用这种光学配线技术的技术，在其中配置来与照相机主单元可分离的镜头包括固态成像器件，借此可以将要从固态成像器件输出的信号传播到照相机主单元(例如，参看日本未审专利申请公开第2006-196972号)。

另一方面，为了抑制在固态成像器件上产生的热，已经提出了这样的技术，在其中控制电源以使得在不需要像素输出的定时上不驱动输出单元(例如，参看日本未审专利申请公开第2004-112422号)。

发明内容

可以通过利用光学配线技术执行信号的高速传输。然而，利用日本未审专利申请公开第2006-196972号中所说明的技术，仅仅已经公开了这样一种配置，在其中将发光元件安装在在其上已经安装了固态成像器件的基片上，但没有作出关于发光元件的布局的说明。所以，没有解决由于固态成像器件与发光元件之间的位置关系引起的热的问题。此外，诸如日本未审专利申请公开第2004-112422号中所说明的技术，没有考虑不是固态成像器件产生的热，而是发光元件产生的热提供给固态成像器件的影响。

已经发现需要这样的固态成像器件和信号处理系统，其使得从像素部分读出的像素信号能够使用光学信号以高速传送，同时抑制由于光学通信引起的热的影响。

根据本发明的一种实施方式，固态成像器件包括：像素部分，配置来将光转换成电信号；基片，在其中形成像素部分；A/D转换单元，配置来将从像素部分读出的信号转换成数字信号；以及光学通信单元，配置来将由A/D转换单元数字化的信号转换成光学信号并输出该光学信号，其中将单个光学通信单元或多个光学通信单元按组布置在基片中围绕像素部分的邻近部分中。

根据本发明的一种实施方式，固态成像器件包括：像素部分，配置来将光转换成电信号；基片，在其中形成像素部分；A/D转换单元，配置来将从像素部分读出的信号转换成数字信号；以及光学通信单元，配置来将由A/D转换单元数字化的信号转换成光学信号并输出该光学信号，其中将单个光学通信单元离散地布置在基片中围绕像素部分的邻近部分中。

根据本发明的一种实施方式，固态成像器件包括：像素部分，配置来将光转换成电信号；基片，在其中形成像素部分；A/D转换单元，配置来将从像素部分读出的信号转换成数字信号；以及光学通信单元，配置来将由A/D转换单元数字化的信号转换成光学信号并输出该光学信号，其中将多个光学通信单元离散地按组布置在基片中围绕像素部分的邻近部分中。

根据本发明的一种实施方式，信号处理系统包括：光学装置，其包括固态成像器件，配置来将入射光转换成电信号，以及光学元件，配置来允许固态成像器件输入光；以及信号处理装置，光学装置被连接到该信号处理装置；其中固态成像器件包括：像素部分，配置来将光转换成电信号；基片，在其中形成像素部分；A/D转换单元，配置来将从像素部分读出的信号转换成数字信号；以及光学通信单元，配置来将由A/D转换单元数字化的信号转换成光学信号并输出该光学信号，其中将单个光学通信单元或多个光学通信单元按组布置在基片中围绕像素部分的邻近部分中，将单个光学通信单元离散地布置在基片中围绕像素部分的邻近部分中，或者将多个光学通信单元离散地按组布置在基片中围绕像素部分的邻近部分中。

关于以上配置，读出由输入到像素部分的光经光电转换而成的电信号，并且输入到A/D转换单元。将输入到A/D转换单元的信号转换成数字信号，通过信号配线传送并输入到光学通信单元。将输入到光学通信单元的数字信号转换成光学信号，并输出信号光。光学通信单元具有这样的配置：在其中根据传输信道的数量和负荷等归组热源以批量进行冷却，以及在其中分散热的配置或诸如此类的配置，借此选择基于热管理的布局，并且在基片的邻近部分中归组、离散或离散地按组布置光学通信单元。

关于以上配置，将从像素部分读出的信号作为光学信号传送，并且也按组布置、离散地布置或离散地按组布置光学通信单元。由此，可以关于从光学通信单元产生的热、电磁噪声和错误光学信号执行根据光学通信单元的布局的优化，并且可以执行噪声成份的有效去除。

此外，关于光学通信单元的布局的灵活性提高，借此关于用于光学通信单元的冷却单元的布局的灵活性也提高。可以采用各种冷却系统，例如，诸如在其中按组布置光学通信单元并批量地冷却这些光学通信单元的系统、在其中离散地按组布置光学通信单元并离散地冷却热源的系统等。

而且，关于光学通信单元的布局的灵活性提高，借此可以采用各种信号传输方法，例如，诸如并行传输、在其中将同步信号和时钟信号叠加在数据线上的串行传输、串行化数据信号和时钟信号之间的多传输等。

此外，可以根据从像素部分的读出方法布置光学通信单元，借此可以将光学通信单元的优化布局用于每一种读出方法，并且也可以选择根据读出数据量等的配置，从而，关于固态成像器件的信号读出方法的灵活性增加。

附图说明

图1是图解其中按组(grouped)布置光学通信单元的固态成像器件的示例的示意性平面图；

图2是图解用于实现根据每一种实施方式的固态成像器件的功能的示例的功能块简图；

图3是图解实现单传输通道的一个光学通信单元的布局示例的示意性平面图；

图4是图解实现多个传输通道的一个光学通信单元的布局示例的示意性平面图；

图5是图解实现多个传输通道的多个光学通信单元的布局示例的示意性平面图；

图6是图解实现多个传输通道的多个光学通信单元的布局示例的示意性平面图；

图7是图解其中离散地布置光学通信单元的固态成像器件的示例的示意性平面图；

图8是图解其中离散地按组布置光学通信单元的固态成像器件的示例的示意性平面图；

图9是图解固态成像器件的光学通信单元的一种示例的配置简图；

图10是图解固态成像器件的光学通信单元的另一种示例的配置简图

图11是图解施加的电压与光吸收量(absorption amount of light)之间的关系的曲线图；

图12是图解固态成像器件的光学通信单元的另一种示例的配置简图；

图13是图解固态成像器件的光学通信单元的另一种示例的配置简图；

图14是图解组成光学通信单元的组件的第一布局示例的示意性平面图；

图15是图解组成光学通信单元的组件的第一布局示例的示意性侧视图；

图16是图解组成光学通信单元的组件的第二布局示例的示意性平面图；

图17是图解组成光学通信单元的组件的第二布局示例的示意性侧视图；

图18是图解组成光学通信单元的组件的第三布局示例的示意性平面图；

图19是图解组成光学通信单元的组件的第四布局示例的示意性平面图；

图20是图解组成光学通信单元的组件的第五布局示例的示意性侧视图；

图21是图解组成光学通信单元的组件的第五布局示例的示意性平面图；

图22是图解组成光学通信单元的组件的第六布局示例的示意性侧视图；

图23是图解组成光学通信单元的组件的第六布局示例的示意性平面图；

图24是图解组成光学通信单元的组件的第七布局示例的示意性平面图；

图25是图解组成光学通信单元的组件的第八布局示例的示意性平面图；

图26A和图26B是图解组成光学通信单元的组件的第八布局示例的示意性透视图；

图27是图解按组布置的自发射光学通信单元的冷却单元的一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图；

图28是图解按组布置的自发射光学通信单元的冷却单元的另一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图；

图29是图解离散地按组布置的自发射光学通信单元的冷却单元的一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图；

图30是图解离散地布置的自发射光学通信单元的冷却单元的一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图；

图31是图解离散地按组布置的外部调制光学通信单元的冷却单元的一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图；

图32是图解离散地布置的外部调制光学通信单元的冷却单元的一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图；

图33是图解离散地布置的外部调制光学通信单元的冷却单元的另一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图；

图34是图解包括固态成像器件的信号处理系统的概览的功能块简图；

图35是图解作为信号处理系统的应用的照相机系统的一种示例的示意性透视图；

图36是配置该照相机系统的镜头单元的示意性正视图；

图37是图解作为信号处理系统的应用的照相机系统的另一种示例的示意性透视图；

图38是配置该照相机系统的镜头单元的示意性正视图；

图39是图解根据每一种实施方式的固态成像器件的具体示例的功能块简图；

图40是图解像素阵列的具体示例的电路配置简图；

图41是图解每个像素的配置模型示例的截面配置简图；

图42是图解关于根据每一种实施方式的固态成像器件的光学通信单元的布局示例的功能块简图；

图43是图解关于根据每一种实施方式的固态成像器件的光学通信单元的布局示例的功能块简图；

图44是图解关于根据每一种实施方式的固态成像器件的光学通信单元的布局示例的功能块简图；

图45是图解关于根据每一种实施方式的固态成像器件的光学通信单元的布局示例的功能块简图；

图46是图解在根据像素配置的多线读出(multi-line readout)时光学通信单元的布局示例的示意性平面图；

图47是图解在根据电子快门定时(timing)的多线读出时光学通信单元的布局示例的示意性平面图；

图48是图解电子快门定时和曝光时间的时间图；

图49是图解在根据像素读出速度的多线读出时光学通信单元的布局示例的示意性平面图；

图50是图解在根据区域读出(area readout)的多线读出时光学通信单元的布局示例的示意性平面图；

图51是图解在根据法式门读出(French-door readout)的多线读出时光学通信单元的布局示例的示意性平面图；

图52是图解在根据场读出(field readout)的多线读出时光学通信单元的布局示例的示意性平面图；

图53是图解在根据四像素相加读出(four-pixel addition readout)的多线读出时光学通信单元的布局示例的示意性平面图；

图54是图解阵列式光学通信单元的示例功能块简图；

图55是图解执行并行传输的光学通信单元的布局示例的固态成像器件的示意性平面图；

图56A到图56C是图解串行化(serialize)像素数据来执行光学通信的光学通信单元的示例的功能块简图；

图57是图解执行串行传输的光学通信单元的布局示例的固态成像器件的示意性平面图；

图58A和58B是图解串行化像素数据来使用多个光学输出单元执行光学通信的光学通信单元的示例的功能块简图；以及

图59是图解使用独立信道传送串行化数据信号和时钟信号的光学通信单元的布局示例的固态成像器件的示意性平面图。

具体实施方式

下面将关于本发明的固态成像器件、包括固态成像器件的光学装置、该光学装置连接到的信号处理装置以及包括光学装置和信号处理装置的信号处理系统的各种实施方式进行说明。

根据第一实施方式的固态成像器件的配置示例

(1-1)按组布置光学通信单元的固态成像器件的配置示例

图1是图解其中按组布置光学通信单元的固态成像器件的示例的示意性平面图。图2是图解用于实现根据每一种实施方式的固态成像器件的功能的示例的功能块简图。

由CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器或CCD(电荷耦合器件)图像传感器配置在其中按组布置光学通信单元的固态成像器件1A。该固态成像器件1A包括像素部分10A，其将光转换成电信号以便将其输出。关于像素部分10A，二维或一维地排列将光转换成电流(electricity)的各像素，其中从各像素输出根据入射光的强度的电信号。

固态成像器件1A包括：A/D转换单元11A，其将从像素部分10A输出的电信号转换成数字信号；以及光学通信单元12A，其将在A/D转换单元11A中数字化了的电信号转换成光学信号以便输出该光学信号。

光学通信单元12A包括单个或多个光学输出单元120A，其将电信号转换成光学信号。光学通信单元12A包括自发光元件(self-emitting light emittingelement)作为光学输出单元120A的第一实施方式，这种自发光元件诸如为按正在施加到其中的电压发光的半导体激光器(LD)等。关于诸如半导体激光器之类的发光元件，可以使用由于所施加的电压变化等引起的电信号调制光。由此，光学通信单元12A基于在A/D转换单元11A中转换成数字信号的电信号来调制自发光(self-luminous light)，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，光学通信单元12A包括光学调制器作为光输出单元120A的第二实施方式，其基于由于电压等的变化引起的电信号外部地调制外部已经输入和透射或反射的光。关于该光学通信单元12A，将外部不变光输入光调制器，而且还将在A/D转换单元11A上转换成数字信号的电信号输入光调制器。由此，光学通信单元12A基于从A/D转换单元11A输入的电信号调制外部已经输入的光，从而基于从像素部分10A读出的像素数据输出信号光Ls。

固态成像器件1A包括定时产生器(TG)13A，其根据操作的模式产生驱动时钟(CLK)，并将其供给像素部分10A、A/D转换单元11和光学通信单元12A的每个功能块。此外，固态成像器件1A还包括：控制I/O 14A，在其中执行控制信号等的输入/输出；DC-DC单元15A，其供给电源；以及控制单元16A，其控制像素数据的读出。控制单元16A、DC-DC单元15A和定时产生器13A连接到总线17，在该总线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来开/关固态成像器件1A的电源。此外，控制单元16A在定时产生器13A上产生驱动时钟，以将其供给像素部分10A、A/D转换单元11A和光学通信单元12A，并与驱动时钟同步地操作像素部分10A、A/D转换单元11A和光学通信单元12A。

像素部分10A、A/D转换单元11A和光学通信单元12A使用从定时产生器13A供给的驱动时钟同步信号的输入/输出。关于像素部分10A，将根据入射光的图像的像素数据读出为电信号。关于A/D转换单元11A，将从像素部分10A读出的像素数据输入到其中、转化成数字信号并输出。关于光学通信单元12A，将从像素部分10A读出并在A/D转换单元11A上被转换成数字信号的电信号输入到其中、基于像素数据转化成光学信号并输出信号光Ls。

关于固态成像器件1A，在由硅(Si)配置的基片18上集成地形成像素部分10A、A/D转换单元11A、光学通信单元12A、定时产生器13A、DC-DC单元15A和控制单元16A。通过利用半导体组成工艺来集成地形成这样的组件来将固态成像器件1A配置为一个芯片。

关于固态成像器件1A，将像素部分10A形成在基片18的一个表面上。关于像素部分10A，从基片18的一个正面(face side)输入光。此外，关于固态成像器件1A，在基片18的一个正面上形成A/D转换单元11A、DC-DC单元15A和在其中执行电信号和电源的输入/输出的控制单元16A。而且，关于固态成像器件1A，将光学通信单元12A形成在基片18的一个面上。此外，关于固态成像器件1A，将电源线140和控制线141形成在基片18的背表面，作为控制I/O 14A。注意，可以进行这样的安排，在其中将电源线140和控制线141形成在基片18的表面上。

图3是图解实现单传输通道的光学通信单元的布局示例的示意性平面图。此外，图4到图6是图解实现多个传输通道的光学通信单元的布局示例的示意性平面图。

如图3所示，固态成像器件1A包括该包含单个光学输出单元120A的单个光学通信单元12A，从而提供在其中用一个信道执行使用光的信号传输的配置。此外，如图4和5所示，固态成像器件1A包括在其中排列多个光学输出单元120A的单个或多个光学通信单元12A，从而提供在其中通过多个信道执行使用光的信号传输的配置。而且，如图6所示，提供包括单个光学输出单元120A的多个光学通信单元12A，从而提供在其中通过多个信道执行使用光的信号传输的配置。

关于固态成像器件1A，在例如如后面将要说明的那样串行传送要从A/D转换单元11A输出的n位(n＞1)的数字信号的配置的情况下，可以用一个信道执行使用光的信号传输。

例如，产生其中将同步信号和时钟信号叠加在数据信号并且被串行化的数字信号，借此可以用一个信道执行信号传输。由此，如图3所示，固态成像器件1A包括该包含单光学输出120A的单个光学通信单元12A，借此实现串行传输。

此外，在用独立信道传送串行化数据信号和时钟信号的配置的情况下，固态成像器件1A可以用多个(两个)信道执行使用光的信号传输。

固态成像器件1A包括该包含单个光学输出单元120A的两个光学通信单元12A，借此实现其中独立传送时钟信号的串行传输。此外，固态成像器件1A包括其中排列两个光学输出单元120A的单个光学通信单元12A，借此类似地实现独立传送时钟信号的串行传输。

而且，在例如如后面将要说明的那样并行传送要从A/D转换单元11A输出的n位(n＞1)的数字信号的配置的情况下，固态成像器件1A可以用多个信道执行使用光的信号传输。

固态成像器件1A包括在其中排列相当于(worth)传输信道数量的光学输出单元120A的单个光学通信单元12A，借此实现并行传输。例如，在执行8位数字信号的并行传输的配置的情况下，如图4所示，固态成像器件1A应该包括在其中排列八个光学输出单元120A的单个光学通信单元12A。

此外，固态成像器件1A包括在其中排列相当于传输信道数量的多个光学输出单元120A的多个光学通信单元12A，借此实现并行传输。例如，在执行8位数字信号的并行传输的配置的情况下，如图5所示，固态成像器件1A应该包括两个在其中排列四个光学输出单元120A的光学通信单元12A。

作为替代，固态成像器件1A包括该包含相当于传输信道数量的单个光学输出单元120A的多个光学通信单元12A，借此实现并行传输。例如，在执行8位数字信号的并行传输的配置的情况下，如图6所示，固态成像器件1A应该包括该包含单个光学输出单元120A的八个光学通信单元12A。

关于如图1所示的固态成像器件1A，例如，将其中排列多个光学输出单元120A的光学通信单元12A布置在基片18的一个地方。由此，将其中多个光学输出单元120A被归组在一个地方的光学通信单元12A的布局称为归组布局(grouped layout)。

此外，如图5所示，一个模式(mode)也是这样的一个归组布局：在其中排列多个光学输出单元120A的多个光学通信单元12A按组布置在基片18的一个地方。类似地，如图6所示，一个模式也是这样的一个归组布局，在其中包括单个光学输出单元120A的多个光学通信单元12A按组布置在基片18的一个地方。注意，如图4所示，一个模式也包括在这样的一个归组布局中：在其中包括八个光学输出单元120A的单个光学通信单元12A布置在基片18的一个地方。

关于固态成像器件1A，在将多个光学通信单元12A连接到单A/D转换单元11A的后级(subsequent stage)的配置的情况下，用信号配线180连接A/D转换单元11A和每一个光学通信单元12A。关于其中按组布置光学通信单元12A的固态成像器件1A，可以做出这样的安排，在其中作为使得所有光学通信单元12A变得接近到单A/D转换单元11A的后级的布局，减少A/D转换单元11A和每一个光学通信单元12A之间的信号配线180的配线长度。

(1-2)其中按组布置光学通信单元的固态成像器件的优点的示例

关于其中按组布置光学通信单元12A的固态成像器件1A，可以将用作热源的光学通信单元12A归组在一个地方。由此，可以局部地冷却在光学通信单元12A上产生的热。例如，在光学通信单元12A中包括冷却单元200，借此可以向外辐射在光学通信单元12A上产生的热，而不会到达像素部分10A。注意，将在后面说明在归组布局上的冷却单元的细节。

此外，将光学通信单元12A归组在基片18的一个地方，因此将光学通信单元12A提供在A/D转换单元11A的后级上，借此所有光学通信单元12A可以变得接近到A/D转换单元11A。由此，A/D转换后的数字信号不需要在整个长度范围上(around over long length)用一个电信号进行抽取，因此可以减少电气配线。所以，可以抑制电磁噪声的出现和由于电信号的传输引起的信号劣化。

作为替代，可以设想这样一种组成工艺，其中分开组成包括相当于传输信道数量的光学输出单元120A的光学通信单元12A然后进行组装，借此可以实现高集成度和组成容易度的改善两者。

(2-1)其中离散地布置光学通信单元的固态成像器件的配置示例

图7是图解其中离散地布置光学通信单元的固态成像器件的示例的示意性平面图。关于如图7所示的固态成像器件1B，将包括单个光学输出单元120A的多个光学通信单元12A离散地布置在基片18的多个地方。由此，将其中单个光学输出单元120A被离散地布置在多个地方的多个光学通信单元12A的布局称为离散布局(discrete layout)。

关于其中离散地布置光学通信单元12A的固态成像器件1B，确定每个光学通信单元12A的位置，以使得光学通信单元12A之间的距离尽可能长。通常，固态成像器件具有方形(square shape)，因此将光学通信单元12A布置在基片18的、例如面向两侧的邻近部分。

注意，关于其中离散地布置光学通信单元12A的固态成像器件1B，进行这样的安排，在其中通过同步多个光学通信单元12A并行传送数字信号。

(2-2)其中离散地布置光学通信单元的固态成像器件的优点的示例

关于其中离散地布置光学通信单元12A的固态成像器件1B，每一个光学通信单元12A具有相当于并行传输的一位(for one bit worth)的信号传输的电荷(charge)。所以，可以减少要从每一个光学通信单元12A输出的信号的传输量。由此，与其中光学输出单元被排列在单个光学通信单元12A的光学通信单元相比，每一个光学通信单元12A上产生的热变小。

在基片18上离散地布置这样的光学通信单元12A，借此可以将光学通信单元12A上产生的热分散在整个固态成像器件1B。由此，可以极大地减少每一个光学通信单元12A上产生的热提供给像素部分10A的影响。此外，可以减少光学通信单元12A上的热辐散(heat divergence)和提供给像素部分的影响，并且不需要用于冷却光学通信单元12A的冷却单元。

(3-1)离散地按组布置光学通信单元的固态成像器件的配置示例

图8是图解其中离散地按组布置光学通信单元的固态成像器件的示例的示意性平面图。关于如图8所示的固态成像器件1C，在基片18的多个地方离散地布置包括多个光学输出单元120A的多个光学通信单元12A。由此，将其中多个光学输出单元120A被离散地布置在基片18的多个地方的光学通信单元12A的布局称为离散地归组布局。

此外，如图5，一种模式也是这样的一种离散地归组布局，在其中在基片18的多个地方离散地布置其中排列多个光学输出单元120A的多个光学通信单元12A。类似地，如图6所示，一种模式也是这样的一种离散地归组布局，在其中在基片18的多个地方离散地布置包括单个光学输出单元120A的多个光学通信单元12A。

(3-2)其中离散地按组布置光学通信单元的固态成像器件的优点的示例

关于其中离散地按组布置光学通信单元12A的固态成像器件1C，可以实现依赖于多个光学通信单元被按组布置的组成容易度和配线容易度以及依赖于多个光学通信单元被离散地布置的热同质性保证(heat homogeneityensuring)两者。

关于本示例，固态成像器件具有这样的配置，在其中，为了关于根据配置像素部分10A的每一个像素的属性、每一个像素的位置或类似特征划分出来的每一个增量(increment)执行信号的读出，执行使用多线的信号读出。

关于这样的固态成像器件，在多条信号线上从像素部分10A中读出信号，并且将从其中读出信号的每一条信号线连接到A/D转换单元11A。所以，在采用其中将所有光学通信单元12A归组在基片18的一个地方的归组布局的情况下，电信号的信号配线必须形成在从每一个A/D转换单元11A至在一个地方的光学通信单元12A的长距离上。

所以，在基片18的多个地方离散地布置其中排列多个光学输出单元120A的多个光学通信单元12A或包括单个光学输出单元120A的多个光学通信单元12A。接下来，将每一个光学通信单元12A布置得接近到每一个A/D转换单元11A的后级。由此，A/D转换后的数字信号不需要在整个长距离范围上用一个电信号进行抽取，因此可以减少电气配线。所以，可以抑制电磁噪声的出现和由于电信号的传输引起的信号劣化。

此外，在基片18的多个地方上离散地布置多个光学通信单元12A，借此可以将每一个光学通信单元12A上产生的热分散在整个固态成像器件1C。此外，关于离散地布置在每一个地方的多个光学通信单元12A提供冷却单元200，可以对其中离散地布置光学通信单元12A的每一个地方执行冷却。注意，将在后面说明具有离散地归组布局的冷却单元的细节。

固态成像器件的光学通信单元的配置示例

根据这些实施方式的固态成像器件1A至1C(以下也称为“固态成像器件1”)的光学通信单元12A包括自发光元件，作为光学输出单元120A。例如，采用表面发射半导体激光器(VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔表面发射激光器)121A作为自发光元件，其在关于基片的表面的垂直方向上发光。

关于表面发射半导体激光器121A，将向上黑反射镜(upward blackreflecting mirror，UBR镜)500c、活性层500d、向下黑反射镜(downward blackreflecting mirror，DBR镜)500e和n-型半导体基片500f层叠(layer)在p-型电极500a与n-型电极500b之间。关于表面发射半导体激光器121A，将由绝缘多层(dielectric multilayer)组成的向上黑反射镜500c和向下黑反射镜500e形成在活性层500d之上和之下，借此在这些镜之间配置共振器(resonator)。

接下来将说明表面发射半导体激光器121A的操作原理。

(1)将电压施加到p-型电极500a和n-型电极500b，并向外部发送电流，从而促使活性层500d的能级(energy level)的反转分散状态(inverteddistribution state)。

(2)在活性层500d上自然地发射具有与能隙对应的能量的光子，并且其中的光子促使引发发射(induced emission)，从而放大光。

(3)在活性层500d之上和之下的镜上反射光，并将其一部分再导引至活性层500d内侧并通过引起的反射放大。

(4)将经放大光的一部分通过(pass through)p-型电极500a侧的端面(edge face)并向外部发射。

由此，将要从A/D转换单元11A输出的数字信号的1和0与电压的开和关(其表示光的开和关)相关联，因此实现调制。注意，可以将边缘发射半导体激光器采用为自发光元件。

图10是图解固态成像器件的光学通信单元的另一种示例的配置简图，而图11是图解施加的电压与光吸收量(absorption amount of light)之间的关系的曲线图。固态成像器件1的光学通信单元12A包括外部调制光学调制器作为光学输出单元120A。光学通信单元12A包括电吸收(electroabsorption)光学调制器121B作为外部调制光学调制器。电吸收光学调制器121B利用这样一种现象的优点，其中当电场施加到被称为量子势阱(quantum well)的半导体的微细配置时，改变半导体的带结构(band structure)并改变光吸收量。

电吸收光学调制器121B具有这样的配置，在其中将具有多量子势阱配置的波导层501夹在P层502a和N层502b之间。关于在电吸收光学调制器121B上的波导层501的光学吸收量，用偏压如图11所示地偏移吸收带(absorptionband)。由此，例如，在将具有波长为λ2的光输入波导层501的情况下，在电压正在被施加时吸收光，而在没有电压正在被施加时传送该光，因此用正在根据所施加的电压改变的损耗(loss)调制输入到波导层501的光的强度。

关于固态成像器件1A，将与从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学调制器121B，借此实现光的调制。所以，配置固态成像器件1A的光学通信单元12A以使得将由于在A/D转换单元11A上被转换成数字信号并被输出的电信号引起的电压施加到电吸收光学调制器121B的P层502a和N层502b。

由此，关于固态成像器件1A的光学通信单元12A，基于从像素部分10A读出并数字化的电信号Ds调制外部输入的不变光，并输出作为信号光Ls。

图12是图解固态成像器件的光学通信单元的另一种示例的配置简图。固态成像器件1A的光学通信单元12A包括马赫-曾德尔型光学调制器(Mach-Zehnder-type optical modulator)121C作为外部调制光学调制器的另一种示例。马赫-曾德尔型光学调制器121C利用一种电光效应(普克尔斯(Pockels)效应)的优点，在其中用正在施加的电压改变折射率。利用使用电光效应的光学调制器，可以用所施加的电压调制光的相位。

马赫-曾德尔型光学调制器121C利用由于电光效应而引起的光学相位差、以配置马赫-曾德尔干涉仪的两个波导产生光学路径长度差的优点，从而干涉光以实现光的开和关。

马赫-曾德尔型光学调制器121C包括诸如铌酸锂(LiNbO₃)之类的铁电晶体的基片503以及光学波导505，该光学波导505由分叉部分504a分叉成第一波导505a和第二波导505b，并由接合部分504b将第一波导505a和第二波导505b接合而成。此外，马赫-曾德尔型光学调制器121C包括电压施加到的电极506。注意，马赫-曾德尔型光学调制器121C可以由诸如GaAs(砷化镓)，InP(磷化铟)之类的半导体材料配置。用半导体工艺将由半导体材料组成的马赫-曾德尔型光学调制器121C形成在InP基片之上，其与由LiNbO₃组成的马赫-曾德尔型光学调制器相比，可以实现尺寸的减少。

关于马赫-曾德尔型光学调制器121C，当施加电压V1以使得通过第一波导505a和第二波导505b的光的相位被偏移π时，将在分叉部分504a上分叉出来的光在接合部分504b以其相位被偏移π而多路复用。以多路复用的其相位被偏移π的光因干涉相互抵消，并且其输出变成零。

另一方面，在正在施加来使得通过第一波导505a和第二波导505b的光的相位不被偏移的电压V0上，将在分叉部分504a上分叉出来的光在接合部分504b上以相同相位被多路复用。使用相同相位多路复用的光由于干涉加强，并且其输出变成1。

因此，关于马赫-曾德尔型光学调制器121C，通过施加电压以使得光的相位被偏移π来实现光的开关控制。

关于固态成像器件1A，通过施加与A/D转换单元11A输出的电信号对应的电压到马赫-曾德尔型光学调制器121C，来实现光的调制。所以，固态成像器件1A的光学通信单元12A配置来使得将由于在A/D转换单元11A上被转换成数字信号并被输出的电信号引起的电压施加到马赫-曾德尔型光学调制器121C的电极506。

由此，关于固态成像器件1A的光学通信单元12A，基于从像素部分10A读出并数字化的电信号Ds调制外部输入的不变光L，并输出作为信号光Ls。

图13是图解固态成像器件的光学通信单元的另一种示例的配置简图。固态成像器件1A的光学通信单元12A包括镜单元121D作为光学调制单元。镜单元121D是使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统)形成的微镜器件(DMD；Digital Micromirror Device)。

例如，镜单元121D包括在硅(Si)基片507上上形成的反射镜508、依附于反射镜508的轭509和将反射镜508固定轭509的镜支撑主体510。使用铰链511由基片507支撑反射镜508和轭509。在轭509的顶端上形成碰撞板509a。铰链511具有弹性以便不变形并恢复。在基片507上形成地址电极512。地址电极512面对轭509和反射镜508。轭509和反射镜508被机械或电连接到偏压复位总线513。

当镜单元121D施加偏压到地址电极512时，静电吸引力在反射镜508与地址电极512之间以及轭509与地址电极512产生影响，从而产生静电扭矩(electrostatic torque)。由此，反射镜508和轭509旋转直到碰撞板509a着地和停止为止，从而倾斜反射镜508。在不施加偏压的情况下，根据铰链511的恢复力将反射镜508和轭509稳定在水平位置。

由此，关于镜单元121D，依赖于是否施加电压改变在其上反射输入到反射镜508的光的方向，根据反射镜508的角度在光学接收侧上改变光学接收量，借此实现光的开/关控制。

关于固态成像器件1A，将与从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。所以，固态成像器件1A的光学通信单元12A配置来使得由于在A/D转换单元11A上被转换成数字信号并被输出的电信号引起的电压施加到镜单元121D。

组成根据每一种实施方式的固态成像器件的光学通信单元的组件的内部布局示例

关于根据每一种实施方式的固态成像器件，光学通信单元包括自发光元件和外部调制光学调制器作为光学输出单元，以及发光元件或光学调制器的驱动单元等。接下来，将说明发光元件或光学调制器和驱动单元的优选布局示例。

(1)包括单自发射光学输出单元的一种布局示例

图14和图15图解组成光学通信单元的组件的第一布局示例，其中图14是图解组成光学通信单元的组件的第一布局示例的示意性平面图，而图15是图解组成光学通信单元的组件的第一布局示例的示意性侧视图。

关于图14和图15所示的示例，固态成像器件1的光学通信单元12A具有包括单自发光元件的配置并具有包括由边缘发射半导体激光器组成的发光单元121E的配置作为光学输出单元120A。

关于发光单元121E，一个侧端面是这样的发光面，其中在用箭头所指示的方向上输出信号光Ls。注意，关于发光单元121E，在用起于发光面的对边(opposite side)的侧端面的各箭头所指示的方向上输出一定量的泄漏光Ln。

光学输出单元120A包括驱动发光单元121E的驱动单元120T。与发光单元121E的信号光Ls的输出方向串行地将驱动单元120T布置在面对其中输出泄漏光Ln的侧端面的侧边上发光单元121E的旁边。例如，在以箭头指示的方向上，借助于驱动信号线120S，将被转换成数字信号的电信号从与驱动单元120T串行的发光单元121E的对边供给驱动单元120T。注意，关于光学输出单元120A，在作为独立组件形成发光单元121E和驱动单元120T的配置的情况下，用在其中供给电信号的接合线(bonding wire)120W连接在驱动单元120T和发光单元121E之间。此外，关于光学输出单元120A，在集成发光单元121E和驱动单元120T的配置的情况下，用在其中供给电信号的、在半导体内由铝、钨等组成的配线层连接在驱动单元120T和发光单元121E之间。

光学通信单元12A包括屏蔽从发光单元121E输出的泄漏光Ln的光屏蔽部分240A。光屏蔽部分240A由至少不透射具有发光单元121E上的振荡波长(oscillation wavelength)的光的材料配置，并且关于发光单元121E面对在其中输出泄漏光Ln的侧端面布置。

关于本示例，与发光单元121E串行地布置驱动单元120T，因此在发光单元121E关于与发光单元121E串行地布置驱动单元120T的对边上布置光屏蔽部分240A。由此，可以用光屏蔽部分240A屏蔽从发光单元121E输出的泄漏光Ln。

关于图14和图15所示的示例，与在其上发光单元121E上输出光的方向串行地布置驱动单元120T。由此，在排列光学输出单元120A的情况下，与在其上串行地布置发光单元121E和驱动单元120T的方向并行地布置发光单元121E，因此没有驱动单元120T被布置在相邻发光单元121E之间，并且可以实现尺寸的减少。

(2)包括单自发射光学输出单元的另一种布局示例

图16和图17图解组成光学通信单元的组件的第二布局示例，其中图16是图解组成光学通信单元的组件的第二布局示例的示意性平面图，而图17是图解组成光学通信单元的组件的第二布局示例的示意性侧视图。

关于图16和图17所示的示例，固态成像器件1的光学通信单元12A具有包括单自发光元件的配置并具有包括由诸如图9所示的表面发射半导体激光器组成的发光单元121F的配置作为光学输出单元120A。

关于发光单元121F，顶面是这样的发光面，其中在用箭头所指示的方向上输出信号光Ls。注意，关于发光单元121F，从发光面的对边的底面输出一定量的泄漏光Ln。

光学输出单元120A包括驱动发光单元121F的驱动单元120T。例如，在以一个箭头指示的方向上，借助于驱动信号线120Sg，将被转换成数字信号的电信号从与驱动单元120T串行的发光单元121F的对边供给驱动单元120T。注意，关于光学输出单元120A，在作为独立组件形成发光单元121F和驱动单元120T的配置的情况下，用在其中供给电信号的焊线120W连接在驱动单元120T和发光单元121F之间。此外，关于光学输出单元120A，在集成发光单元121F和驱动单元120T的配置的情况下，用在其中供给电信号的、在半导体内由铝、钨等组成的配线层连接在驱动单元120T和发光单元121F之间。

光学通信单元12A包括屏蔽从发光单元121F输出的泄漏光Ln的光屏蔽部分240B。光屏蔽部分240B由至少不透射具有发光单元121F上的振荡波长的光的材料配置，并且关于发光单元121F布置在其中输出泄漏光Ln的底面上。由此，可以用光屏蔽部分240B屏蔽从发光单元121F输出的泄漏光。

同样，关于图16和图17所示的示例，与发光单元121F串行地布置驱动单元120T。由此，在排列光学输出单元120A的情况下，与在其上串行地布置发光单元121F和驱动单元120T的方向并行地布置发光单元121F，因此没有驱动单元120T被布置在相邻发光单元121F之间，并且可以实现尺寸的减少。

(3)在其中排列自发射光学输出单元的布局示例

图18是图解组成光学通信单元的组件的第三布局示例的示意性平面图。图18所示的示例具有在其中包括由边缘发射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的光学输出单元120A的配置。

如上所述，与在其上在发光单元121E上输出光的方向串行地布置驱动单元120T。在排列光学输出单元120A的情况下，与在其上串行地布置发光单元121E和驱动单元120T的方向并行地布置发光单元121E。

因此，相邻地分别集成多个发光单元121E和驱动单元120T，并且没有驱动单元120T被布置在相邻发光单元121E之间，借此可以实现光学通信单元12A的尺寸的减少。注意，关于图18中的配置，甚至在用表面发射半导体激光器替代边缘发射半导体激光器的情况下，也获得同样的优点。

关于图18中的配置，光学通信单元12A配置来使得多个信号光Ls并行输出。可以确定这些信号光Ls的间距(pitch)而不用将其限制到驱动单元120T的位置上，因此排列的光间距的灵活性增加。

(4)包括单外部调制光学输出单元的一种布局示例

图19是图解组成光学通信单元的组件的第四布局示例的示意性平面图。关于图19中所示的示例，固态成像器件1的光学通信单元12A具有包括单外部调制光学调制单元121G的配置作为光学输出单元120A，而光学调制单元121G由图10所说明的电吸收光学调制器121B或图12所说明的马赫-曾德尔型光学调制器121C配置而成。

关于光学输出单元120A，光学调制单元121G的一个端正面变成光输入边缘，而由光学波导等配置而成的输入光单元120J连接到该输入边缘。此外，由光学波导等配置而成的输出光单元120K连接到输出边缘。

关于光学调制单元121G，将外部不变光L从用一个箭头所指示的方向输入到输入光单元120J。此外，将经调制的信号光Ls从输出光单元120K输出到输入光L的对边，即，用一个箭头所指示的方向。

光学通信单元12A包括驱动光学调制单元121G的驱动单元120T。驱动单元120T被布置在光学调制单元121G的旁边，于正交于要被输入到光学调制单元121G的光L以及要被从那里输出的信号光Ls的位置上。由此，实现了在其中驱动单元120T不中断要被输入到光学调制单元121G的光L以及要被从那里输出的信号光Ls的配置。例如，在用箭头所指示的方向上，借助于驱动信号线120Sg将被转换成数字信号的电信号供给驱动单元120T。注意，关于光学输出单元120A，在作为独立组件形成光学调制单元121G和驱动单元120T的配置的情况下，用在其中供给电信号的焊线120W连接在驱动单元120T和光学调制单元121G之间。此外，关于光学输出单元120A，在集成光学调制单元121G和驱动单元120T的配置的情况下，用在其中供给电信号的、在半导体内由铝、钨等组成的配线层连接在驱动单元120T和光学调制单元121G之间。

(5)包括单外部调制光学输出单元的另一种布局示例

图20和图21图解了组成光学通信单元的组件的第五布局示例，其中图20是图解组成光学通信单元的组件的第五布局示例的示意性侧视图，而图21是图解组成光学通信单元的组件的第五布局示例的示意性平面图。

关于图20和图21所示的示例，如上所述，固态成像器件1的光学通信单元12A具有包括单外部调制光学调制单元121G的配置，并包括连接到光学调制单元121G的输入光单元120J、输出光单元120K和光屏蔽部分240C。

关于光学调制单元121G，从水平方向输入外部光L到输入光单元120J。此外，从输出光单元120K以水平方向输出经调制的信号光Ls。除了在其中形成来自输入光单元120J之外的光的输入部分和到达输出光单元120K之外的光的输出部分的边缘面外，光屏蔽部分240C配置来使得覆盖输入光单元120J和输出光单元120K的整个侧面和顶面。

注意，也可以覆盖输入光单元120J和输出光单元120K的整个底面以防止光泄漏到组成光学通信单元12A的基片。而且，为了防止光从具有输入光单元120J、输出光单元120K和光学调制单元121G的连接部分泄漏，包括光学调制单元121G的输入光单元120J和输出光单元120K可以用光屏蔽部分240C进行覆盖。

由此，可以防止要被输入到输入光单元120J并被波导引导(wave-guide)到光学调制单元121G的光L从输入光单元120J泄漏。此外，可以防止要从光学调制单元121G输出并被波导引导到输出光单元120K的信号光Ls从除输出光单元120K的输出部分之外泄漏。

(6)包括单外部调制光学输出单元的另一种布局示例

图22和图23图解了组成光学通信单元的组件的第六布局示例，其中图22是图解组成光学通信单元的组件的第六布局示例的示意性侧视图，而图23是图解组成光学通信单元的组件的第六布局示例的示意性平面图。

关于图22和图23所示的示例，如上所述，固态成像器件1的光学通信单元12A具有包括单外部调制光学调制单元121G的配置，并包括连接到光学调制单元121G的输入光单元120J、输出光单元120K和光屏蔽部分240D。

关于输入光单元120J，在外部光的输入部分上形成45度的反射面120N，并将来自外部的光L从垂直方向输入到输入光单元120J。同样，关于输出光单元120K，在外部光的输入部分上形成45度的反射面120N，并将经调制的光Ls从输出光单元120K输出到垂直方向。

将光屏蔽部分240D配置成覆盖输入光单元120J和输出光单元120K的整个边缘面、侧面和底面以及顶面中除了在其中形成用于外部光的输入的输入光单元120J和将光从输出光单元120K输出到外部的输出部分的顶面的部分之外的部分。

注意，为了防止光从输入光单元120J和输出光单元120K与光学调制单元121G的连接部分泄漏，可以用光屏蔽部分240D覆盖包括光学调制单元121G的输入光单元120J和输出光单元120K。

由此，可以防止要输入到输入光单元120J并波导引导到光学调制单元121G的光L由于反射等原因而从输入光单元120J泄漏。此外，可以防止要从光学调制单元121G输出并被波导引导到输出光单元120K的信号光Ls由于反射等原因而从除输出光单元120K的输出部分之外泄漏。

(7)在其中排列外部调制光学输出单元的布局示例

图24是图解组成光学通信单元的组件的第七布局示例的示意性平面图。关于图24所示的示例，固态成像器件1的光学通信单元12A如上所述那样包括外部调制光学调制单元121G，并且具有在其中排列了包括光学调制单元121G的光学输出单元120A和驱动单元120T的配置。

如上所述，关于光学调制单元121G，将输入光单元120J连接到面对的边缘面之一，而将输出光单元120K连接到其另一个，因此将驱动单元120T布置到光学调制单元121G的侧边部分(side portion)。在排列光学输出单元120A的情况下，采用其中在正交于输入到光学调制单元121G的光L和从光学调制单元121G输出的信号光Ls的方向上，并行地排列光学调制单元121G的布局，并且交替地布置光学调制单元121G和驱动单元120T。

(8)包括单外部调制光学输出单元的另一种布局示例

图25、图26A和图26B图解了组成光学通信单元的组件的第八布局示例，其中图25是图解组成光学通信单元的组件的第八布局示例的示意性侧视图，而图26A和图26B是图解组成光学通信单元的组件的第八布局示例的示意性透视图。

关于图25和图26所示的示例，固态成像器件1的光学通信单元12A具有包括单外部调制光学调制单元121P的配置，而光学调制单元121P由作为图13所说明的微镜器件的镜单元121D配置。

光学调制单元121P通过在反射来自外部的光L时切换反射方向来输出信号光Ls。在图26A中，例如，以其中图13所说明的反射镜508直立在关于组成光学通信单元12A的基片130的垂直方向上的模式，从水平方向将光输入/输出到基片130。所以，为了防止光L输入到光学调制单元121P，以及从那里反射并输出的信号光Ls从起于光学调制单元121P的预定方向之外泄漏，在光学调制单元121P附近提供光屏蔽部分240E。例如，光学调制单元121P的驱动单元120T被布置在光屏蔽部分240E的后侧(rear side)。在图26B，例如，图13所说明的反射镜508与基片130齐平(level)，其中从关于基片130的垂直方向输入/输出光。所以，为了防止光L输入到光学调制单元121P，以及从那里反射并输出的信号光Ls从起于光学调制单元121P的预定方向之外泄漏，在光学调制单元121P附近以预定高度提供光屏蔽部分240E。此外，将屏蔽光以便不输入光学调制单元121P的周围光屏蔽部分240F提供在光学调制单元121P附近的底部(lower portion)中。

根据光学通信单元的配置和布局的冷却单元的配置示例

关于固态成像器件1，存在这样的可能性，在光学通信单元12A上产生的热对像素部分10A、诸如每个扫描电路之类的模拟处理(analog process)单元以及诸如A/D转换单元11A之类的成像单元具有影响。所以，将热辐射器布置成使得局部冷却光学通信单元12A，并在像素部分10A相反方向上辐射在光学通信单元12A上产生的热，借此可以消除热的影响。由此，冷却在光学通信单元12A上产生的热。

(1)按组布置的自发射光学通信单元的冷却单元的一种配置示例

图27是图解按组布置的自发射光学通信单元的冷却单元的一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图。关于固态成像器件1，将单个光学通信单元12A按组布置在基片18的邻近部分中的一个拐角上。例如，光学通信单元12A包括边缘发射半导体激光器。

利用边缘发射半导体激光器，从一端面输出信号光Ls。另一方面，也从其相反侧的端面输出一些光。所以，关于包括边缘发射半导体激光器的光学通信单元12A，将信号光Ls的输出边缘的相反侧的端面倾斜地布置在不面对像素部分10A的方向上。由此，防止泄漏光Ln输入到像素部分10A。

固态成像器件1在光学通信单元12A附近包括冷却单元210A。冷却单元210A由具有与基片18相比更高的热导率的材料配置，并且具有辐射在光学通信单元12A上产生的热而不会将其传播到基片18的功能。

所以，在采用边缘发射半导体激光器作为发光元件的情况下，冷却单元210A具有在其中除了光学通信单元12A的发光面之外，光学通信单元12A的底面和侧面都被例如板状构件(plate-shaped member)覆盖并且其邻近也都被例如板状构件环绕的配置。在这种情况下，也作出这样的安排，在其中将冷却单元210A形成在光学通信单元12A附近面对该面对的像素部分10A的、基片18的内侧的面上。由此，防止热传播到在其中形成像素部分10A等的、基片18的内侧。此外，关于冷却单元210A，部分凸出于比固态成像器件1的外形更外边的基片18之外地形成热辐射器211A。

由此，在其中将光学通信单元12A归组形成在基片18的一个地方的固态成像器件1包括冷却单元210A，借此将正在被驱动的光学通信单元12A产生的热不传播到基片18，而传播到冷却单元210A。由此，将在光学通信单元12A上产生的热传播到在其中形成像素部分10A的位置的相反方向，以防止到达像素部分10A，借此可以极大地减少在光学通信单元12A上产生的热提供给像素部分10A的影响。此外，冷却单元210A可以通过形成在比固态成像器件1的外形更外边的热辐射器211A辐射从光学通信单元12A传播来的热到固态成像器件1之外。

在图27中，已经说明了包括单个光学通信单元12A的示例，但如图4和图5所说明，利用包括在其中排列多个光学输出单元120A的单个或多个光学通信单元12A的配置，可以提供冷却单元210A。类似地，如图6所说明，利用包括该包含单个光学输出单元120A的多个光学通信单元12A的配置，可以提供冷却单元210A。由此，可以用单冷却单元210A局部地冷却在多个光学通信单元12A上产生的热。

(2)按组布置的自发射光学通信单元中的冷却单元的另一种配置示例

图28是图解按组布置的自发射光学通信单元的冷却单元的另一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图。关于固态成像器件1，将单个光学通信单元12A按组布置在基片18的邻近部分中的一个拐角上。例如，光学通信单元12A包括边缘发射半导体激光器。关于图28所示的示例，将光学通信单元12A布置成使得输出信号光Ls的方向为大致垂直于基片18的侧边的方向。

固态成像器件1在光学通信单元12A附近包括冷却单元210B。冷却单元210B由具有与基片18相比更高的热导率的材料配置，并且具有辐射在光学通信单元12A上产生的热而不会将其传播到基片18的功能。

所以，在采用边缘发射半导体激光器作为发光元件的情况下，冷却单元210B具有在其中除了光学通信单元12A的发光面之外，光学通信单元12A的底面和侧面都被例如板状构件覆盖并且其邻近也都被例如板状构件环绕的配置。在这种情况下，也作出这样的安排，在其中将冷却单元210B形成在光学通信单元12A附近面对该面对的像素部分10A的、基片18的内侧的两面上。由此，防止热传播到在其中形成像素部分10A等的、基片18的内侧。此外，关于冷却单元210B，部分凸出于比固态成像器件1的外形更外边的基片18之外地形成热辐射器211B。

固态成像器件1在光学通信单元12A附近包括光屏蔽部分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。在将边缘发射半导体激光器采用为发光元件的情况下，将光屏蔽部分250B形成在面对信号光Ls的输出边缘的相反边的端面的位置上。由此，防止来自光学通信单元12A的泄漏光Ln输入到像素部分10A。

由此，在其中将光学通信单元12A归组形成在基片18的一个地方的固态成像器件1包括冷却单元210B和光屏蔽部分250B，借此将正在被驱动的光学通信单元12A产生的热不传播到基片18，而传播到冷却单元210B。由此，将在光学通信单元12A上产生的热传播到在其中形成像素部分10A的位置的相反方向，以防止到达像素部分10A，借此可以极大地减少在光学通信单元12A上产生的热提供给像素部分10A的影响。此外，冷却单元210B可以通过形成在比固态成像器件1的外形更外边的热辐射器211B辐射从光学通信单元12A传播来的热到固态成像器件1之外。

而且，在光屏蔽部分250B上屏蔽从光学通信单元12A泄漏的光，借此可以防止将来自光学通信单元12A的泄漏光Ln作为漫射光(stray light)输入到像素部分10A。

(3)离散地按组布置的自发射光学通信单元中的冷却单元的一种配置示例

图29是图解离散地按组布置的自发射光学通信单元的冷却单元的一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图。关于固态成像器件1，将多个光学通信单元12A离散地按组布置在基片18的邻近部分中的两个拐角上。例如，光学通信单元12A包括边缘发射半导体激光器。关于图29所示的示例，将光学通信单元12A布置成使得输出信号光Ls的方向为大致垂直于基片18的侧边的方向。

固态成像器件1在光学通信单元12A附近包括冷却单元210C。冷却单元210C由具有与基片18相比更高的热导率的材料配置，并且具有辐射在光学通信单元12A上产生的热而不会将其传播到基片18的功能。

所以，在采用边缘发射半导体激光器作为发光元件的情况下，冷却单元210C具有在其中除了每一个光学通信单元12A的发光面之外，每一个光学通信单元12A的底面和侧面都被例如板状构件覆盖并且该按组布置的多个光学通信单元12A的邻近也都被例如板状构件环绕的配置。在这种情况下，也作出这样的安排，在其中将冷却单元210C形成在光学通信单元12A附近面对该面对的像素部分10A的、基片18的内侧的两面上。由此，防止热传播到在其中形成像素部分10A等的、基片18的内侧。此外，关于冷却单元210C，部分凸出于比固态成像器件1的外形更外边的基片18之外地形成热辐射器211C。

固态成像器件1包括在光学通信单元12A附近的光屏蔽部分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。在将边缘发射半导体激光器采用为发光元件的情况下，关于每一个光学通信单元12A，将光屏蔽部分250B形成在面对信号光Ls的输出边缘的相反边的端面的位置上。由此，防止来自光学通信单元12A的泄漏光Ln输入到像素部分10A。

由此，在其中将光学通信单元12A离散地归组形成在基片18的多个地方的固态成像器件1包括冷却单元210C和光屏蔽部分250C，借此将正在被驱动的光学通信单元12A产生的热不传播到基片18，而传播到冷却单元210C。由此，将在离散地按组布置的每一个光学通信单元12A上产生的热传播到在其中形成像素部分10A的位置的相反方向，以防止到达像素部分10A，借此可以极大地减少在光学通信单元12A上产生的热提供给像素部分10A的影响。此外，冷却单元210C可以通过形成在比固态成像器件1的外形更外边的热辐射器211C辐射从光学通信单元12A传播来的热到固态成像器件1之外。

而且，在光屏蔽部分250B上屏蔽从光学通信单元12A泄漏的光，借此可以防止将来自光学通信单元12A的泄漏光Ln作为漫射光输入到像素部分10A。

(4)离散地布置的自发射光学通信单元中的冷却单元的一种配置示例

图30是图解离散地布置的自发射光学通信单元的冷却单元的一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图。关于固态成像器件1，将单个光学通信单元12A离散地布置在基片18的邻近部分中的四个拐角上。例如，光学通信单元12A包括边缘发射半导体激光器。关于图30所示的示例，将光学通信单元12A布置成使得输出信号光Ls的方向为大致垂直于基片18的侧边的方向。

所以，在采用边缘发射半导体激光器作为发光元件的情况下，冷却单元210B具有在其中除了光学通信单元12A的发光面之外，光学通信单元12A的底面和侧面都被例如板状构件覆盖并且该多个光学通信单元12A的邻近也都被例如板状构件环绕的配置。在这种情况下，也作出这样的安排，在其中将冷却单元210B形成在光学通信单元12A附近面对该面对的像素部分10A的、基片18的内侧的两面上。由此，防止热传播到在其中形成像素部分10A等的、基片18的内侧。此外，关于冷却单元210B，部分凸出于比固态成像器件1的外形更外边的基片18之外地形成热辐射器211B。

固态成像器件1在光学通信单元12A附近包括光屏蔽部分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。在将边缘发射半导体激光器采用为发光元件的情况下，关于每一个光学通信单元12A，将光屏蔽部分250B形成在面对信号光Ls的输出边缘的相反边的端面的位置上。由此，防止来自光学通信单元12A的泄漏光Ln输入到像素部分10A。

由此，在其中将光学通信单元12A离散形成在基片18的多个地方的固态成像器件1包括冷却单元210B和光屏蔽部分250B，借此将正在被驱动的光学通信单元12A产生的热不传播到基片18，而传播到冷却单元210B。由此，将在离散地布置的每一个光学通信单元12A上产生的热传播到在其中形成像素部分10A的位置的相反方向，以防止到达像素部分10A，借此可以极大地减少在光学通信单元12A上产生的热提供给像素部分10A的影响。此外，冷却单元210B可以通过形成在比固态成像器件1的外形更外边的热辐射器211B辐射从光学通信单元12A传播来的热到固态成像器件1之外。

(5)离散地按组布置的外部调制光学通信单元的冷却单元的一种配置示例

图31是图解离散地按组布置的外部调制光学通信单元的冷却单元的一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图。关于固态成像器件1，将多个光学通信单元12A离散地按组布置在基片18的邻近部分中的两个拐角上。光学通信单元12A具有诸如图22和图23所说明的配置，在其中提供外部调制光学调制单元。

固态成像器件1在光学通信单元12A附近包括冷却单元210D。冷却单元210D由具有与基片18相比更高的热导率的材料配置，并且具有辐射在光学通信单元12A上产生的热而不会将其传播到基片18的功能。

所以，在采用外部调制光学调制单元作为光学输出单元的情况下，冷却单元210D具有这样的配置，在其中除了对于每一个光学通信单元12A的光输入部分和输出部分之外，每一个光学通信单元12A的底面和侧面都被例如板状构件覆盖。由此，作出了这样的配置，在其中按组布置的多个光学通信单元12A的邻近被环绕而不用冷却单元210D中断要输入到光学通信单元12A的光L和要从那里输出的信号光Ls。注意，示意性地图解了用图中的箭头指示的光的输入/输出方向。在这种情况下，也作出这样的安排，在其中将冷却单元210D形成在光学通信单元12A附近面对该面对的像素部分10A的、基片18的内侧的面上。由此，防止热传播到在其中形成像素部分10A等的、基片18的内侧。此外，关于冷却单元210D，部分凸出于比固态成像器件1的外形更外边的基片18之外地形成热辐射器211D。

固态成像器件1在光学通信单元12A附近包括光屏蔽部分250C。光屏蔽部分250C由至少不透射具有要被输入到光学通信单元12A的波长的光的材料配置。在将外部调制光学调制单元采用为光学输出单元的情况下，将光屏蔽部分250C形成在除对于光学调制单元的光输入/输出部分之外的波导路径附近，如图22和图23所示。由此，防止来自光学通信单元12A的泄漏光Ln输入到像素部分10A。

由此，在其中将光学通信单元12A离散地归组形成在基片18的多个地方的固态成像器件1包括冷却单元210D和光屏蔽部分250C，借此将正在被驱动的光学通信单元12A产生的热不传播到基片18，而传播到冷却单元210D。由此，将在离散地按组布置的每一个光学通信单元12A上产生的热传播到在其中形成像素部分10A的位置的相反方向，以防止到达像素部分10A，借此可以极大地减少在光学通信单元12A上产生的热提供给像素部分10A的影响。此外，冷却单元210D可以通过形成在比固态成像器件1的外形更外边的热辐射器211D辐射从光学通信单元12A传播来的热到固态成像器件1之外。

而且，在光屏蔽部分250C上屏蔽从光学通信单元12A泄漏的光，借此可以防止将来自光学通信单元12A的泄漏光作为漫射光输入到像素部分10A。

(6)离散地布置的外部调制光学通信单元的冷却单元的一种配置示例

图32是图解离散地布置的外部调制光学通信单元的冷却单元的一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图。关于固态成像器件1，将单个光学通信单元12A离散地布置在基片18的邻近部分中的四个拐角上。光学通信单元12A具有诸如图22和图23所说明的配置，在其中提供外部调制光学调制单元。

固态成像器件1在光学通信单元12A附近包括冷却单元210E。冷却单元210E由具有与基片18相比更高的热导率的材料配置，并且具有辐射在光学通信单元12A上产生的热而不会将其传播到基片18的功能。

所以，在采用外部调制光学调制单元作为光学输出单元的情况下，冷却单元210E具有这样的配置，在其中除了对于每一个光学通信单元12A的光输入部分和输出部分之外，光学通信单元12A的底面和侧面都被例如板状构件覆盖。由此，作出了这样的配置，在其中离散地布置的多个光学通信单元12A中的每一个的邻近都被环绕而不用冷却单元210E中断要输入到光学通信单元12A的光L和要从那里输出的信号光Ls。注意，示意性地图解了用图中的箭头指示的光的输入/输出方向。在这种情况下，也作出这样的安排，在其中将冷却单元210E形成在光学通信单元12A附近面对该面对的像素部分10A的、基片18的内侧的两面上。由此，防止热传播到在其中形成像素部分10A等的、基片18的内侧。此外，关于冷却单元210E，部分凸出于比固态成像器件1的外形更外边的基片18之外地形成热辐射器211E。

固态成像器件1在光学通信单元12A附近包括光屏蔽部分250C。光屏蔽部分250C由不透射具有要被输入到光学通信单元12A的波长的光的材料配置。在将外部调制光学调制单元采用为光学输出单元的情况下，将光屏蔽部分250C形成在除对于光学调制单元的光输入/输出部分之外的波导路径附近，如图22和图23所示。由此，防止来自光学通信单元12A的泄漏光Ln输入到像素部分10A。

由此，在其中将光学通信单元12A离散形成在基片18的多个地方的固态成像器件1包括冷却单元210E和光屏蔽部分250C，借此将正在被驱动的光学通信单元12A产生的热不传播到基片18，而传播到冷却单元210E。由此，将在离散地布置的每一个光学通信单元12A上产生的热传播到在其中形成像素部分10A的位置的相反方向，以防止到达像素部分10A，借此可以极大地减少在光学通信单元12A上产生的热提供给像素部分10A的影响。此外，冷却单元210E可以通过形成在比固态成像器件1的外形更外边的热辐射器211E辐射从光学通信单元12A传播来的热到固态成像器件1之外。

(7)离散地布置的外部调制光学通信单元的冷却单元的另一种配置示例

图33是图解离散地布置的外部调制光学通信单元的冷却单元的另一种配置示例的固态成像器件的示意性平面图。关于固态成像器件1，将单个光学通信单元12A离散地布置在基片18的邻近部分中的四个拐角上。光学通信单元12A具有诸如图25和图26所说明的配置，在其中提供外部调制光学调制单元。

固态成像器件1在光学通信单元12A附近包括冷却单元210F。冷却单元210F由具有与基片18相比更高的热导率的材料配置，并且具有辐射在光学通信单元12A上产生的热而不会将其传播到基片18的功能。

所以，在采用反射型光学调制单元作为光学输出单元的情况下，冷却单元210F被布置在对于每一个调制单元的光输入/输出方向相反侧上。在这种情况下，也作出这样的安排，在其中将冷却单元210F形成在光学通信单元12A附近面对该面对的像素部分10A的、基片18的内侧的面上。由此，防止热传播到在其中形成像素部分10A等的、基片18的内侧。此外，关于冷却单元210F，部分凸出于比固态成像器件1的外形更外边的基片18之外地形成热辐射器211F。

由此，在其中将光学通信单元12A离散形成在基片18的多个地方的固态成像器件1包括冷却单元210F，借此将正在被驱动的光学通信单元12A产生的热不传播到基片18，而传播到冷却单元210F。由此，将在离散地布置的每一个光学通信单元12A上产生的热传播到在其中形成像素部分10A的位置的相反方向，以防止到达像素部分10A，借此可以极大地减少在光学通信单元12A上产生的热提供给像素部分10A的影响。此外，冷却单元210F可以通过形成在比固态成像器件1的外形更外边的热辐射器211F辐射从光学通信单元12A传播来的热到固态成像器件1之外。

注意，关于根据每一种实施方式的固态成像器件1，可以提供绝缘构件作为屏蔽光学通信单元12A和基片18之间的热的传播的冷却单元。此外，可以提供这样的冷却单元，在其中可以根据经由热管之类的介质的热运动或借助于帕尔帖(Peltier)器件之类的热运动，传播在光学通信单元12A上产生的热。

包括固态成像器件的信号处理系统的概要

图34是图解包括固态成像器件的信号处理系统的概要的功能块简图。首先将说明具有固态成像器件的光学装置的概要。光学装置2A包括上述固态成像器件1、镜头部分20以及在其中安装固态成像器件1和镜头部分20等的机架21，它们配置例如照相机系统的镜头单元。镜头20是光学元件的一个示例，并且由单个透镜或多个透镜的组合配置。

将光学装置2A配置成固态成像器件1的像素部分10A与镜头部分20的焦点位置匹配，而从镜头部分20输入的光的图像形成在固态成像器件1的像素部分10A上。

光学装置2A不管关于要被成像的被摄体的距离如何都将镜头部分20的焦点位置设置到固态成像器件1的像素部分10A，因此包括，例如，在光轴上关于固态成像器件1移动镜头部分20的对焦机构。

接下来，进行关于光学装置连接到的信号处理装置的概要的说明。信号处理装置3A包括将光学信号转换成电信号的光学通信单元30A以及在其中执行诸如控制信号之类的输入/输出的控制I/O 31A，并且配置例如照相机系统的照相机主单元。关于信号处理装置3A，在被连接到的光学装置2A时，将光学通信单元30A光学地连接到固态成像器件1的光学通信单元12A。此外，将控制I/O 31A连接到固态成像器件1的控制I/O 14A。

信号处理装置3A包括：操作单元32A，其接受用户的操作；以及读出控制单元33A，其指令光学装置2A的固态成像器件1基于操作单元32A上的操作执行像素数据的读出。

信号处理装置3A从控制I/O 31A指令光学装置2A固态成像器件1执行像素数据的读出，并且在固态成像器件1的光学通信单元12A与该装置自身(self apparatus)的光学通信单元30A之间的光学通信，以从固态成像器件1获得像素数据。

光学通信单元30A包括诸如光敏二极管(PD)之类的光接收元件作为光接收单元，其中输入从固态成像器件1的光学通信单元12A输出的信号光Ls并将通过光学信号输入的像素数据转换成电信号并将其输出。

注意，关于在其中固态成像器件1的光学通信单元12A包括调制外部光的光学调制单元的配置，信号处理装置3A的光学通信单元30A包括输出要被输入到固态成像器件1的光学调制单元的光的发光单元。发光单元包括诸如半导体激光器之类的发光元件，并且输出不变连续光L。

信号处理装置3A包括信号处理单元34A，其执行与固态成像器件1的光学通信，并将所获得的像素数据经历预定信号处理以产生图像数据。此外，信号处理装置3A包括保持从固态成像器件1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上产生的图像数据的图像的显示单元36A。

信号处理装置3A包括供给电源到装置自身和光学装置2A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执行这样的电源控制，在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。

接下来，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要的说明。信号处理系统4A包括上述光学装置2A和信号处理装置3A，并配置，例如，照相机系统。关于该照相机系统，将配置镜头单元的光学装置2A配置成使得关于配置照相机主单元的信号处理装置3A可分开地被替换。

关于信号处理系统4A，在信号处理装置3A被连接到光学装置2A时，信号处理装置3A的光学通信单元30A以及配置光学装置2A的固态成像器件1的光学通信单元12A光学地连接。此外，信号处理装置3A的控制I/O 31A和固态成像器件1的控制I/O 14A被连接。

由此，关于信号处理系统4A，由固态成像器件1的光学通信单元12A和信号处理装置3A的光学通信单元30A、以光学装置2A和信号处理装置3A之间的光学信号执行数据的输入/输出。

此外，关于信号处理系统4A，由信号处理装置3A的控制I/O 31A和固态成像器件1的控制I/O 14A，在信号处理装置3A和光学装置2A之间执行控制信号的输入/输出。而且，关于信号处理系统4A，由信号处理装置3A的控制I/O 31A和固态成像器件1的控制I/O 14A，在信号处理装置3A与光学装置2A之间执行电源供给。

关于信号处理系统4A，信号处理装置3A的操作单元32A接收用户操作，并且基于操作单元32A上的操作，信号处理装置3A的读出控制单元33A输出控制信号来指令像素数据的读出。

关于信号处理系统4A，由信号处理装置3A的控制I/O 31A和光学装置2A的控制I/O 14A，将用以指令像素数据的读出的控制信号输入到光学装置2A的固态成像器件1。

关于信号处理系统4A，在将用以指令像素数据的读出的控制信号输入到光学装置2A的固态成像器件1时，固态成像器件1的控制单元16A在定时产生器13A上产生驱动时钟。

将在定时产生器13A上产生驱动时钟供给像素部分10A、A/D转换单元11A和光学通信单元12A，并将该像素数据读出为在像素部分10A上的电信号。关于A/D转换单元11A，输入从像素部分10A读出的像素数据，转换成数字信号并输出。关于光学通信单元12A，输入在A/D转换单元11A上被转换成数字信号的电信号，并将该像素数据转换成信号光Ls并输出。注意，在其中固态成像器件1的光学通信单元12A包括调制外部光的光学调制器的配置的情况下，关于光学通信单元12A，基于在A/D转换单元11A上被转换成数字信号的电信号调制从信号处理装置3A输入的不变光，并输出信号光Ls。

关于信号处理系统4A，由固态成像器件1的光学通信单元12A和信号处理装置3A的光学通信单元30A，将在固态成像器件1上读出的像素数据通过光学通信输入到信号处理装置3A。

关于信号处理系统4A，当在固态成像器件1上读出的像素数据通过光学通信被输入到信号处理装置3A时，信号处理装置3A的光学通信单元30A将以光学信号输入的像素数据转换成电信号并将其输出。

关于信号处理系统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的光学通信单元30A上被转换成电信号的像素数据经历预定信号处理以产生图像数据，并且例如，在显示单元36A上显示该图像。

信号处理系统的具体示例

图35是图解用作信号处理系统的应用的照相机系统的示例的示意性透视图，而图36是配置照该相机系统的镜头单元的示意性正视图。将照相机系统401A配置为图34所说明的信号处理系统4A的示例。

照相机系统401A包括镜头单元402A作为图34所说明的光学装置2A，并且还包括照相机主单元403A作为信号处理装置3A。镜头单元402A包括镜头部分20和镜头套筒22，并且还包括上述固态成像器件1。关于固态成像器件1，如图36，用镜头单元402A的镜头部分20规定像素部分10A的尺寸。

照相机主单元403A包括例如，镜头单元402A以可交换方式附到其上的信号处理基片350。信号处理基片350配置图34所说明的信号处理装置3A等，并且在镜头单元402A被附到其上时，固态成像器件1的光学通信单元12A和光学通信单元30A光学地连接。此外，固态成像器件1的控制I/O 14A和控制I/O 31A连接。

关于固态成像器件1，如上所述，将光学通信单元12A提供在基片18的表正面上。在固态成像器件1包括边缘发射半导体激光器作为光学通信单元12A的情况下，在与基片18的表面齐平的方向上输出信号光。由此，当镜头单元402A被附到照相机主单元403A时，应该与固态成像器件1的横向方向(例如水平方向)并行地提供信号处理基片350。

图37是图解作为信号处理系统的应用的照相机系统的另一种示例的示意性透视图，而图38是配置该照相机系统的镜头单元的示意性正视图。将照相机系统401B配置为图34所说明的信号处理系统4A的示例。

照相机系统401B包括镜头单元402B作为图34所说明的光学装置2A，并且还包括照相机主单元403B。镜头单元402B包括镜头部分20和镜头套筒22，并且还包括上述固态成像器件1。关于固态成像器件1，如图38，用镜头单元402B的镜头部分20规定像素部分10A的尺寸。

照相机主单元403B包括例如，镜头单元402B以可交换方式附到其上的信号处理基片350。信号处理基片350配置图34所说明的信号处理装置3A等，并且在镜头单元402B被附到其上时，固态成像器件1的光学通信单元12A和光学通信单元30A光学地连接。此外，固态成像器件1的控制I/O 14A和控制I/O 31A连接。

关于固态成像器件1，如上所述，将光学通信单元12A提供在基片18的表正面上。在固态成像器件1包括表面发射半导体激光器作为光学通信单元12A的情况下，在与基片18的表面垂直的方向上输出信号光。由此，当镜头单元402B被附到照相机主单元403B时，应该在固态成像器件1的垂直方向上纵向地提供信号处理基片350。

由此，可以根据光学通信单元12A的配置确定固态成像器件1连接到的信号处理基片350的方向等，借此改善照相机主单元以及固态成像器件连接到的信号处理装置的灵活性。例如，可以做出这样的配置，在其中镜头单元与照相机主单元是集成的，并且信号处理基片容纳(house)在镜头单元。

根据每一种实施方式的固态成像器件的具体示例

图39是图解根据每一种实施方式的固态成像器件的具体示例的功能块简图。如图39所示的固态成像器件1由CMOS图像传感器配置。

配置CMOS图像传感器的固态成像器件1的像素部分10A包括：像素阵列101，在其中二维地排列像素100；以及垂直扫描电路102和水平扫描电路103，它们用XY地址方法选择从其中读出像素数据的像素100。

垂直扫描电路(行解码器/驱动器)102在像素阵列101的行方向上选择从其中读出像素数据的像素100。此外，垂直扫描电路102为操作的每一种模式产生行选择样式(pattern)，并基于所产生的选择样式选择从其中读出像素数据的像素100。

水平扫描电路(列解码器/驱动器)103在像素阵列101的列方向上选择从其中读出像素数据的像素100。此外，水平扫描电路103为操作的每一种模式产生列选择样式，并基于所产生的选择样式选择从其中读出像素数据的像素100。而且，水平扫描电路103执行诸如水平方向上的像素相加之类的计算，以将从每个像素100输出的信号序列从并行转换成串行。

固态成像器件1包括从像素数据中消除噪声的列CDS(相关双采样)电路104。CDS电路是采样基准(复位)电平以及包括在信号中的信号电平的电路，并且执行两者之间的相减以计算其差。列CDS电路104使用连接到从像素阵列101输出像素数据的列信号线105的CDS电路，以为每一个像素100消除诸如放大之类的不规则性(irregularities)。关于列CDS电路104，将像素数据像电路内的模拟信号那样经历一种处理。

关于固态成像器件1，像素部分10A的以上垂直扫描电路102和水平扫描电路103被连接到总线17。此外，以上A/D转换单元11A、光学通信单元12A、定时产生器13A、DC-DC单元15A和控制单元16A也被连接到总线17。

将在定时产生器13A上产生的驱动时钟φh供给水平扫描电路103和列CDS电路104。此外，也将驱动时钟φADC供给A/D转换单元11A。而且，将驱动时钟φOpt供给光学通信单元12A。

图40和图41图解每一个像素的配置和像素信号的读出配置，其中图40是图解像素阵列的具体示例的电路配置简图，而图41是图解每个像素的配置模型示例的截面配置简图。像素100包括：光敏二极管(PD)106，其将光转换成电流(electricity)(信号电荷)；FD放大器107，其放大电信号；以及行选择晶体管(Tr)108，其配置行选择开关。关于每一个像素100，用垂直扫描电路102、在行选择线109上切换行选择晶体管108的导通/截止(on/off)，并将在FD放大器107上放大过的电信号输出到列信号线105。

FD放大器107包括电荷检测单元(FD)110、复位晶体管111和放大器晶体管112，并且具有在储存周期放大经历了光电转换的电荷的功能。

也就是说，关于FD放大器107，在储存周期结束时，在输出信号之前，用配置复位栅极(Rst)的复位线复位电荷检测单元110。将已经被复位的电荷检测单元110的电压连接到放大器晶体管112的栅极，因此将处于不存在信号的状态的复位电平从放大器晶体管112的源极输出到列信号线105。

紧接着用配置读出栅极(Rd)的行读出线114，将信号电荷从光敏二极管106读出到电荷检测单元110，并在行读出线114在转移(transfer)后被关闭时，电荷检测单元110的电压相当于与输入到光敏二极管106的光的强度等效地变化，因此将处于信号的确定状态的信号电平从放大器晶体管112输出到列信号线105。

注意，如图41所示的光敏二极管106具有被称为嵌入式光敏二极管的配置，在该嵌入式光敏二极管中P层区域106b形成在N层区域106a的表面上，其中P层区域106b防止暗电流(dark current)，并且已经提高由于暗电流引起的FPN(不变式样噪声)。

根据每一种实施方式的固态成像器件的光学通信单元的布局示例

图42至图45是图解关于根据每一种实施方式的固态成像器件的光学通信单元的布局示例的功能块简图。如图42至图45的固态成像器件1由CMOS图像传感器配置。此外，这里省略诸如总线之类的信号线。现在，在图42至图45中，关于方形(square)基片18，将在其中形成水平扫描电路103和列CDS电路104的侧边称为顶侧，而将其相反侧称为底侧。此外，将在其中形成垂直扫描电路102的侧边称为左侧，而将其相反侧称为右侧。

关于图42中的示例，将光学通信单元12A、A/D转换单元11A和定时产生器13A布置在形成在基片18的顶侧上的列CDS电路104邻近的右上角部分。关于这样的布局，紧密地布置列CDS电路104和A/D转换电路11A以及A/D转换单元11A和光学通信单元12A，因此可以减少要从像素部分10A读出的电信号通过的配线的长度。

关于图43中的示例，将光学通信单元12A、A/D转换单元11A和定时产生器13A布置在列CDS电路104的相反处的底侧上、基片18右下角部分。此外，关于图44中的示例，将光学通信单元12A、A/D转换单元11A和定时产生器13A布置在接近基片18的垂直中心的右边缘部分上。关于诸如图43和图44所示的布局，可以将作为热源的光学通信单元12A与列CDS电路104等分开。

关于图45中的示例，将光学通信单元12A、A/D转换单元11A和定时产生器13A布置在接近形成在基片18的顶侧上的列CDS电路104的、基片18的左上角部分上。关于这样的布局，将用作热源的光学通信单元12A布置在垂直扫描电路102之外，借此可以将光学通信单元12A与像素部分10A分开。

根据每个增量像素自身的配置的光学通信单元的布局示例

关于固态成像器件1的像素部分10A，存在这样的情况，在其中通过多线执行像素数据的读出，以使得以具有类似属性的像素的增量执行读出。在用单个光学通信单元传送将要用多线读出的像素数据的情况下，在其中在每一条读出线上从像素部分10A传送A/D转换后的高速并行信号的信号线必须沿长距离配线到光学通信单元。在进行这样的电气配线的情况下，存在一种可能性，即，电磁噪声可能频繁出现，并且传输路径上的信号劣化变强烈。

所以，实现用于到达光学通信单元的电信号的传输路径的最短长度。具体地说，作出这样的安排，在其中将A/D转换单元提供在与多线读出对应的每一个列CDS电路的后级上并且按照A/D转换单元的输出布置光学通信单元，借此最大地减少到光学通信单元的传输距离。

由此，可以实现布局以使得将光学通信单元归组在固态成像器件的一个边缘部分侧上。相应地，可以作出在其中冷却并有效地辐射在光学通信单元上产生的热的安排。

(1)在根据像素配置的多线读出的情况下的光学通信单元的布局示例

图46是图解在根据像素配置的多线读出时光学通信单元的布局示例的示意性平面图。固态成像器件1可以具有这样的配置：在其中为了色彩成像的目的而关于每一个像素提供滤色器。例如，像素100(1)、100(2)、100(3)和100(4)具有与不同波长对应的滤色器。滤色器的示例包括与RGB对应的滤色器、红外线滤光器和紫外线滤光器。关于图46中的示例，将色彩取作分类轴，并且例如，根据像素滤光器布置光学通信单元。

关于本示例，与像素部分10A中包括不同像素滤光器的像素100(1)至100(4)对应地提供四个列CDS电路104(1)、104(2)、104(3)和104(4)。此外，将A/D转换单元11A(1)至11A(4)分别提供在列CDS电路104(1)至104(4)的后级。而且，分别关于A/D转换单元11A(1)至11A(4)的输出提供光学通信单元12A(1)至12A(4)。

将在其中形成列CDS电路104(1)和104(2)的位置称为基片18的顶侧，而将在其中形成列CDS电路104(3)和104(4)的位置称为基片18的底侧。

将A/D转换单元11A(1)布置在列CDS电路104(1)的右侧，而将光学通信单元12A(1)布置在A/D转换单元11A(1)的右侧。在列CDS电路104(1)与A/D转换单元11A(1)之间，以及在A/D转换单元11A(1)与光学通信单元12A(1)之间，分别用由电气配线配置的信号线连接。将列CDS电路104(1)、A/D转换单元11A(1)和光学通信单元12A(1)形成在基片18的表面上，因此可以将组件之间的电气配线形成在基片18的表面上。

类似地，将A/D转换单元11A(2)布置在列CDS电路104(2)的右侧，而将光学通信单元12A(2)布置在A/D转换单元11A(2)的右侧。将A/D转换单元11A(3)布置在列CDS电路104(3)的右侧，而将光学通信单元12A(3)布置在A/D转换单元11A(3)的右侧。将A/D转换单元11A(4)布置在列CDS电路104(4)的右侧，而将光学通信单元12A(4)布置在A/D转换单元11A(4)的右侧。

由此，最大地减少在A/D转换单元11A(1)至11A(4)与光学通信单元12A(1)至12A(4)之间的传输距离。此外，可以采用在其中将光学通信单元12A(1)至12A(4)归组在固态成像器件1的右侧边缘部分的布局。

注意，关于图46中的说明，作为像素配置，将由于滤色器对应的分类取作一个轴。作为出这种配之外的像素配置，可以将与配置像素的光敏二极管对应的分类取作一个轴。例如，可以将配置像素的光敏二极管的材料、光接收灵敏度、强度波长特性图(intensity wavelength profile)等取作一个分类轴，或者可以将诸如像素嵌入型PD、分层型PD之类的配置取作一个分类轴。

(2)在根据电子快门定时的多线读出的情况下的光学通信单元的布局示例

图47是图解在根据电子快门定时的多线读出时光学通信单元的布局示例的示意性平面图。此外，图48是图解电子快门定时和曝光时间的时间图。

固态成像器件1可以具有这样的配置：在其中像在图48所示那样，随着像素100(1)至100(4)改变电子快门的定时，因此可以为每个像素调整曝光时间。所以，关于图47中的示例，基于与曝光时间对应的分类布置光学通信单元。

关于本示例，与像素部分10A中具有相同曝光时间的像素100(1)至100(4)对应地提供四个列CDS电路104(1)至104(4)。此外，将A/D转换单元11A(1)至11A(4)分别提供在列CDS电路104(1)至104(4)的后级。而且，分别关于A/D转换单元11A(1)至11A(4)的输出提供光学通信单元12A(1)至12A(4)。

(3)在根据像素读出速度的多线读出的情况下的光学通信单元的布局示例

图49是图解在根据像素读出速度的多线读出时光学通信单元的布局示例的示意性平面图。固态成像器件1具有这样的配置：在其中像在图49所示那样，读出速度随着像素100(1)至100(4)，根据像素的容量或形状等改变。

关于本示例，与像素部分10A中具有相同读出速度的像素100(1)至100(4)对应地提供四个列CDS电路104(1)至104(4)。此外，将A/D转换单元11A(1)至11A(4)分别提供在列CDS电路104(1)至104(4)的后级。而且，分别关于A/D转换单元11A(1)至11A(4)的输出提供光学通信单元12A(1)至12A(4)。

注意，作为其中分类光学通信单元的布局的像素配置，可以采用除了上述示例之外的像素配置，诸如根据包括在每一个像素中的放大器(FD放大器)的像素配置、在每一个像素中的透镜、波导配置或类似物。

如上所述，以根据像素的属性等进行分类的按增量执行像素的读出，借此用后续处理、以相同属性的增量可以执行相同修正。关于在其中用来自像素部分10A的多线执行读出的配置，将A/D转换单元布置在每一个列CDS电路的后级上，并将光学通信单元布置到A/D转换单元的输出，借此可以最大地较少电气配线的配线长度。

根据像素读出方法的光学通信单元的布局示例

关于固态成像器件1的像素部分10A，在将像素部分10A划分成多个区域并且为每一个区域执行读出的情况下，用多线执行像素数据的读出。在用单A/D转换单元和单个光学通信单元传送将要用多线读出的像素数据的情况下，必须执行长距离上的模拟传输或长距离上的的高速并行数字传输。在进行这种电气配线的情况下，存在这样的可能性，电磁噪声可以频繁地出现，并且传输路径上的信号劣化可能变强烈。

所以，通过将光学通信单元布置在像素部分附近，执行传输距离的优化。具体来说，做出这样的配置，在其中将A/D转换单元提供在与多线读出对应的每一个列CDS电路的后级，并且关于A/D转换单元的输出布置光学通信单元，借此最大地较少到光学通信单元的传输距离。

由此，可以实现在其中将光学通信单元离散地布置在固态成像器件邻近部分的布局。从而，可以将在光学通信单元上产生的热和电磁噪声的影响分散到整个设备(whole)。

(1)在根据区域读出的多线读出的情况下的光学通信单元的布局示例

图50是图解在根据区域读出的多线读出时光学通信单元的布局示例的示意性平面图。固态成像器件1具有这样的配置：在其中将像素部分10A划分成多个区域(在本示例中为四个区域(1)至(4))并执行读出。与像素部分10A的读出区域(1)至(4)对应地提供四个垂直扫描电路102(1)至102(4)以及四个水平扫描电路103(1)至103(4)。

此外，提供四个列CDS电路104(1)至104(4)。而且，将A/D转换单元11A(1)至11A(4)分别提供在列CDS电路104(1)至104(4)的后级上。此外，关于A/D转换单元11A(1)至11A(4)的输出分别提供光学通信单元12A(1)至12A(4)。

将A/D转换单元11A(1)布置在列CDS电路104(1)的右侧，而将光学通信单元12A(1)布置在A/D转换单元11A(1)的顶侧。在列CDS电路104(1)与A/D转换单元11A(1)之间，以及在A/D转换单元11A(1)与光学通信单元12A(1)之间，分别用由电气配线配置的信号线连接。将列CDS电路104(1)、A/D转换单元11A(1)和光学通信单元12A(1)形成在基片18的表面上，因此可以将组件之间的电气配线形成在基片18的表面上。

类似地，将A/D转换单元11A(2)布置在列CDS电路104(2)的左侧，而将光学通信单元12A(2)布置在A/D转换单元11A(2)的顶侧。将A/D转换单元11A(3)布置在列CDS电路104(3)的左侧，而将光学通信单元12A(3)布置在A/D转换单元11A(3)的底侧。将A/D转换单元11A(4)布置在列CDS电路104(4)的右侧，而将光学通信单元12A(4)布置在A/D转换单元11A(4)的底侧。

由此，最大地减少在A/D转换单元11A(1)至11A(4)与光学通信单元12A(1)至12A(4)之间的传输距离。此外，关于布置在固态成像器件1的右侧上的列CDS电路104(1)和104(4)，向右侧横向地布置A/D转换单元11A(1)和11A(4)以及光学通信单元12A(1)和12A(4)。另一方面，关于布置在固态成像器件1的左侧上的列CDS电路104(2)和104(3)，向左侧横向地布置A/D转换单元11A(2)和11A(3)以及光学通信单元12A(2)和12A(3)。由此，可以将光学通信单元12A(1)至12A(4)离散地布置在固态成像器件1邻近的边缘部分侧(例如四个拐角部分)上。

(2)在根据法式门读出的多线读出的情况下的光学通信单元的布局示例

图51是图解在根据法式门读出的多线读出时光学通信单元的布局示例的示意性平面图。固态成像器件1具有这样的配置：在其中在任何侧上将像素部分10A划分成两个区域(1)和(2)并执行读出。这样的读出被称为门对门读出(door-door readout)。与像素部分10A的读出区域(1)和(2)对应地提供两个水平扫描电路103(1)和103(2)。

此外，提供两个列CDS电路104(1)和104(2)。而且，将A/D转换单元11A(1)和11A(2)分别提供在列CDS电路104(1)和104(2)的后级上。此外，关于A/D转换单元11A(1)和11A(2)的输出分别提供光学通信单元12A(1)和12A(2)。

将A/D转换单元11A(1)布置在列CDS电路104(1)的左侧，而将光学通信单元12A(1)布置在A/D转换单元11A(1)的顶侧。在列CDS电路104(1)与A/D转换单元11A(1)之间，以及在A/D转换单元11A(1)与光学通信单元12A(1)之间，分别用由电气配线配置的信号线连接。将列CDS电路104(1)、A/D转换单元11A(1)和光学通信单元12A(1)形成在基片18的表面上，因此可以将组件之间的电气配线形成在基片18的表面上。

类似地，将A/D转换单元11A(2)布置在列CDS电路104(2)的右侧，而将光学通信单元12A(2)布置在A/D转换单元11A(2)的顶侧。

由此，最大地减少在A/D转换单元11A(1)和11A(2)与光学通信单元12A(1)和12A(2)之间的传输距离。此外，关于布置在固态成像器件1的左侧上的列CDS电路104(1)，向左侧横向地布置A/D转换单元11A(1)以及光学通信单元12A(1)。另一方面，关于布置在固态成像器件1的右侧上的列CDS电路104(2)，向右侧横向地布置A/D转换单元11A(2)以及光学通信单元12A(2)。由此，可以将光学通信单元12A(1)和12A(2)离散地布置在固态成像器件1邻近的边缘部分侧(例如顶侧的两个边缘)上。

(3)在根据场读出的多线读出的情况下的光学通信单元的布局示例

图52是图解在根据场读出的多线读出时光学通信单元的布局示例的示意性平面图。固态成像器件1具有这样的配置：在其中在像素部分10A的偶数行(line)2n和奇数行2n-1上独立地执行读出。这样的读出被称为场读出(field readout)。与像素部分10A的偶数场和奇数场对应地提供两个水平扫描电路103(1)和103(2)。

类似地，将A/D转换单元11A(2)布置在列CDS电路104(2)的右侧，而将光学通信单元12A(2)布置在A/D转换单元11A(2)的右侧。

由此，最大地减少在A/D转换单元11A(1)和11A(2)与光学通信单元12A(1)和12A(2)之间的传输距离。此外，关于夹持(sandwich)固态成像器件1的像素部分10A(例如布置在底侧上)的列CDS电路104(1)，向右侧横向地布置A/D转换单元11A(1)。类似地，关于布置在固态成像器件1的顶侧上的列CDS电路104(2)，向右侧横向地布置A/D转换单元11A(2)。由此，可以将光学通信单元12A(1)和12A(2)离散地布置在固态成像器件1邻近的边缘部分侧(例如右边缘)上。

(4)在根据四像素相加读出的多线读出的情况下的光学通信单元的布局示例

图53是图解在根据四像素相加读出的多线读出时光学通信单元的布局示例的示意性平面图。固态成像器件1具有这样的配置：在其中为了色彩化处理的目的而在像素部分10A中包括R、Gb、Gr和B滤色器，并且关于与特殊波长(色彩)对应的像素将像素信号相加并执行读出。关于四像素相加读出，执行像素的稀疏处理(thinning)以及由于环绕像素的相加引起的平均处理(averaging)，从而减少实际将要读出的像素的数量。在像素100R、100G和100B中，将从定位在(n，k)、(n，k+2)、(n+2，k)和(n+2，k+2)中的像素100B读出的各像素信号相加并输出。此外，将从像素100R和像素100G读出的各像素信号相加并输出。与像素100R和100B以及像素100G(Gb，Gr)对应地提供水平扫描电路103(1)和103(2)。

此外，提供两个列CDS电路104(1)和104(2)。而且，将加法器190和A/D转换单元11A(1)提供在列CDS电路104(1)的后级上，并且将加法器190和A/D转换单元11A(2)提供在列CDS电路104(2)的后级上。此外，关于A/D转换单元11A(1)和11A(2)的输出分别提供光学通信单元12A(1)和12A(2)。

将A/D转换单元11A(1)布置在列CDS电路104(1)的右侧，而将光学通信单元12A(1)布置在A/D转换单元11A(1)的右侧。在列CDS电路104(1)、加法器190和A/D转换单元11A(1)之间，以及在A/D转换单元11A(1)与光学通信单元12A(1)之间，分别用由电气配线配置的信号线连接。将列CDS电路104(1)、加法器190、A/D转换单元11A(1)和光学通信单元12A(1)形成在基片18的表面上，因此可以将组件之间的电气配线形成在基片18的表面上。

由此，最大地减少在A/D转换单元11A(1)和11A(2)与光学通信单元12A(1)和12A(2)之间的传输距离。此外，关于夹持固态成像器件1的像素部分10A(例如布置在底侧上)的列CDS电路104(1)，向右侧横向地布置A/D转换单元11A(1)。类似地，关于布置在固态成像器件1的顶侧上的列CDS电路104(2)，向右侧横向地布置A/D转换单元11A(2)。由此，可以将光学通信单元12A(1)和12A(2)离散地布置在固态成像器件1邻近的边缘部分侧(例如右边缘)上。

根据信号传输模式的光学通信单元的实施方式

关于固态成像器件1，在图2等所说明的A/D转换单元11A上经A/D转换之后的输出信号变成等效于以A/D转换单元的分辨率规定的位数的并行信号。将作出关于用以通过光学通信实现多位的信号传输的、根据信号传输的光学通信单元的优化实施方式的说明。

(1)使用阵列式光学通信单元的并行传输示例

图54是图解阵列式光学通信单元的示例的功能块简图。接下来，将说明根据并行传输的光学通信单元的优化实施方式。

固态成像器件1的光学通信单元12A包括光学输出单元阵列120Y，在其中排列了由自发光式发光元件或外部调制光学调制器配置的光学输出单元120X。利用光学输出单元阵列120Y，并行地排列相当于由数据线和时钟线配置的光学信号线的数量的光学输出单元120X，在这些数据线中输出在A/D转换单元11A上被转换成数字信号的像素数据DATA_TX，而在该时钟线中输出时钟信号CLK_TX。

如上所述，固态成像器件1用图34所说明的信号处理装置3A的光学通信单元30A执行光学通信。所以，关于信号处理装置3A的光学通信单元30A，并行地排列相当于从固态成像器件1输出的光学信号线的数量的光学接收单元300A。

关于固态成像器件1，将经在图39所说明的A/D转换单元11A进行A/D转换的像素数据DATA_TX以及在定时产生器13A产生的时钟信号CLK_TX输入到光学通信单元12A。在光学输出单元阵列120Y的对应光学输出单元120X中将被转换成数字信号的像素数据DATA_TX和时钟信号CLK_TX转换成信号光，并输出。

将从固态成像器件1的光学通信单元12A输出的光学信号输入到信号处理装置3A的光学通信单元30A，在对应的光学接收单元300A中分别转换成电信号，借此输出像素数据DATA_RX和时钟信号CLK_RX。

图55是图解执行并行传输的光学通信单元的布局示例的固态成像器件的示意性平面图。在包括单个光学通信单元的配置的情况下，光学通信单元的操作频率变得极高。此外，必须提供用以串行化数据的处理单元，这在某些情况下导致成本增加。所以，关于图55所示的示例，提供一种光学通信单元12A，在其中排列多个光学输出单元120A。并行地传输像素数据，借此而不需要提供诸如串行接口之类的处理单元。此外，与串行传输的情况下相比可以将每一个光学输出单元120A的操作频率抑制的很低，借此减轻负荷。由此，可以抑制热和电磁噪声的出现，因此可以实现通信质量的提高。此外，排列光学输出单元120A，借此可以合起来实现集成成型(integrated formation)，这降低成本。

(2)使用数据的串行化的串行传输示例

图56A至图56C是图解串行化像素数据以执行光学通信的光学通信单元的示例的功能块简图。接下来，将说明根据串行传输的光学通信单元的优化实施方式。

关于在其中并行地传送在A/D转换单元11A上被转换成数字信号的像素数据的配置，出现相当于按A/D转换单元的位数规定的像素数据的位数的信道。所以，在像素数据的位数根据像素的数量的增加而增加时，存在光学通信单元数量可能增加的可能性。光学通信单元的数量的增加导致成本增加。此外，关于包括在其中如上所述地排列光学输出单元的光学通信单元以管理(handle)像素数据的位数的增加的配置，增加光学通信单元上的热生成量(yield of heat)。另一方面，关于在其中在基片的邻近部分中离散地布置包括单个光学输出单元的光学通信单元的配置，可以减少每一个光学通信单元上产生的热和电磁噪声的影响。然而，分散了作为产生热和电磁噪声的源，因此存在管理热和电磁噪声变得困难的可能性。

所以，根据信号传输的并行属性以及可安装的光学通信单元的数量执行数据的串行化，并且确定光学通信单元的配线、布局和配置。由此，减少光学通信单元的数量以便抑制热和电磁噪声的出现。

也就是说，用作如图56A所示的示例的固态成像器件1的光学通信单元12A包括串行接口(I/F)122A，其将在图39中被说明的A/D转换单元11A上被转换成数字信号的像素数据转换成串行数据。

串行接口122A包括编码单元124，其将在A/D转换单元11A上被A/D转换的像素数据DATA与定时产生器13A上产生的同步信号叠加。将定时产生器13A上产生的时钟信号CLK输入到编码单元124。此外，将已经在定时产生器13A上产生的用于驱动垂直扫描电路102的垂直同步信号φV、用于驱动水平扫描电路103的水平同步信号信号φH以及用于选择场的场信号F输入到编码单元124。编码单元124采用，例如，8b/10b方法来将时钟信号和同步信号叠加在数据线上以便使用一条信号线传送这些信号。

此外，串行接口122A包括加扰在其上已经叠加了同步信号的像素数据的数据加扰单元125，以及将在其上已经叠加了同步信号的经加扰的像素数据转换成串行数据的并行/串行转换单元126。而且，光学通信单元12A包括光学输出单元120A，其将经串行化的像素数据和同步信号信号转换成光学信号，并将其输出。

如图56B所示，信号处理装置3A的光学通信单元30A包括光学接收单元302，根据输入经串行化的像素数据和同步信号作为光学信号，并将所输入的光学信号转换成电信号。此外，光学通信单元30A包括串行/并行转换单元303，其从经串行化的像素数据和同步信号再现时钟，并检测像素数据。而且，光学通信单元30A包括解扰在其上已经叠加了同步信号的像素数据的解扰单元304，以及检测同步信号的解码单元305。

关于包括串行化像素数据来执行光学通信的光学通信单元12A的固态成像器件1，将串行信号从串行接口122A传送到光学输出单元120A，在该串行信号中已经用串行接口122A将时钟信号和同步信号叠加在数据线上。

图57是图解执行串行传输的光学通信单元的布局示例的固态成像器件的示意性平面图。关于图50中所说明的区域读出示例，采用相当于从单个像素部分10A所划分出来的区域的数量的光学通信单元12A。所以，与使用单个光学通信单元传送整个像素部分数据的情况相比，每一个光学通信单元12A上的传输速度被抑制得很低。

所以，将图56A至图56C中所说明的串行接口122A提供在每一个A/D转换单元11A的输出端上。关于串行接口122A，同步信号和时钟信号被叠加在数据信号上，并且被串行化来产生数字信号，借此可以使用单个信道执行信号传输。由此，每一个光学通信单元12A应该包括单个光学输出单元120A，借此，即使伴随着像素数量的增加而多位使用(multi-bit use)，也可以减少光学输出单元120A的数量。注意，如图56C所示，可以将串行接口122A作为独立于光学通信单元12A的功能块提供。

(3)根据像素数据的串行化和多个光学输出单元的多传输(multi-transmission)示例

图58A和图58B是图解串行化像素数据以使用多个光学输出单元执行光学通信的光学通信单元的示例的功能块简图。接下来，将描述关于根据经串行化的像素数据和时钟信号的多传输的光学通信单元的优化实施方式。

图58A中所示的示例的固态成像器件1A的光学通信单元12A包括并行/串行(P/S)转换单元122B，其将在A/D转换单元11A上被A/D转换的像素数据DATA_TX转换成串行数据。将在A/D转换单元11A上被A/D转换的像素数据DATA_TX以及在定时产生器13A上产生的时钟信号CLK_TX输入到并行/串行转换单元122B。

此外，光学通信单元12A包括将经串行化的像素数据SDATA_TX转换成光学信号并将其输出的光学输出单元120S，以及将时钟信号φSCLK_TX转换成光学信号并将其输出的光学输出单元120CL。

信号处理装置3A的光学通信单元30A包括光学接收单元300S，其借助于根据光学通信的数据线LsD，输入被串行化并被转换成光学信号的像素数据SDATA_TX，并且将所输入的光学信号转换成用作串行化电信号的像素数据SDATA_RX。此外，光学通信单元30A包括光学接收单元300CL，其借助于根据光学通信的时钟线LsCL，输入被转换成光学信号的时钟信号φSCLK_TX，并且将所输入的光学信号转换成用作电信号的时钟信号φSCLK_RX。

而且，光学通信单元30A包括串行/并行转换单元301A，其使用在光学接收单元300CL上被转换成电信号的时钟信号φSCLK_RX来从在光学接收单元300S上被转换成电信号的像素数据SDATA_RX中检测像素数据DATA_RX。

关于包括串行化像素数据并包括数据线LsD和时钟线LsCL来执行光学通信的光学通信单元12A的固态成像器件1，将串行信号从并行/串行转换单元122B传送到光学输出单元120S。此外，将时钟信号从并行/串行转换单元122B传送到输出单元120CL。

图59是图解使用独立信道传送串行化数据信号和时钟信号的光学通信单元的布局示例的固态成像器件的示意性平面图。关于图53中所说明的四像素相加读出，在两个光学通信单元12A上执行数据传输。所以，关于每一个A/D转换单元11A的输出提供图58A和图58B中所说明的并行/串行转换单元122B。关于并行/串行转换单元122B，不执行时钟信号的叠加，因此电路配置简单并且合理。另一方面，串行化数据信号，借此以数据线和时钟线两条线来执行传输。

所以，提供包括两个光学输出单元120S和120CL的光学通信单元12A，借此可以执行数据信号和时钟信号的传输。由此，将由于光学通信单元的数量的增加引起的成本的增加抑制得很低，并且也可以降低光学通信单元的负荷。注意，如图58B，可以将并行/串行转换单元122B作为独立于光学通信单元12A的功能块提供。

具有按组布置、离散地布置和离散地按组布置的光学通信单元的固态成像器件的优点的示例

关于根据上述实施方式的固态成像器件，以光学信号执行从像素部分读出的像素信号的传输，并且按组布置、离散地布置或离散地按组布置光学通信单元。由此，可以关于从光学通信单元产生的热、电磁噪声和错误信号，实现根据光学通信单元的布局的优化，并且可以执行噪声成份的有效去除。

此外，关于光学通信单元的布局的灵活性提高，借此关于光学通信单元的冷却单元的布局的灵活性也提高。可以采用各种冷却方法，例如，诸如在其中按组布置光学通信单元并合起来冷却这些光学通信单元的方法、在其中离散地按组布置光学通信单元并以离散方式冷却热产生源的方法等。

而且，关于光学通信单元的布局的灵活性提高，借此采用各种信号传输方法，例如，诸如并行传输、在其中将同步信号和时钟信号叠加在数据线上的串行传输、串行化数据信号和时钟信号的多传输等。

此外，可以根据从像素部分的读出方法布置光学通信单元，借此可以为每一种读出方法采用光学通信单元的布局的优化，也可以根据读出数据量等选择配置，借此关于固态成像器件的信号读出方法的灵活性增加。

本申请包含涉及于2008年10月10在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-264577中公开的主题的主题，该优先权专利申请的完整内容通过引用合并在这里。

本领域普通技术人员应该理解，在所附权利要求书或其等效物的范围内，依据迄今的设计要求和其他因素各种变型、组合、部件组合和变更都可能出现。

Claims

1.一种固态成像器件，包括：

像素部分，配置来将光转换成电信号；

基片，在其中形成所述像素部分；

A/D转换单元，配置来将从所述像素部分读出的信号转换成数字信号；以及

光学通信单元，配置来将由所述A/D转换单元数字化的信号转换成光学信号并输出该光学信号，

其中将单个所述光学通信单元布置在所述基片中围绕所述像素部分的邻近部分中或多个所述光学通信单元按组布置在所述基片中围绕所述像素部分的邻近部分中。

2.根据权利要求1的固态成像器件，其中将所述光学通信单元布置在所述A/D转换单元的输出端上。

3.根据权利要求1的固态成像器件，还包括：

串行接口，配置来将从所述像素部分读出并在所述A/D 转换单元上被数字化的信号转换成串行数据，

其中所述光学通信单元将从所述串行接口输出的信号转换成光学信号并且输出该光学信号。

4.根据权利要求2的固态成像器件，其中以根据来自所述像素部分的每一个像素的属性或每一个像素的位置划分出来的增量执行信号的读出；以及

其中关于从所述像素部分读出信号的多条信号线中的每一条布置所述A/D转换单元。

5.根据权利要求3的固态成像器件，其中以根据来自所述像素部分的每一个像素的属性或每一个像素的位置划分出来的增量执行信号的读出；以及

其中关于从所述像素部分读出信号的多条信号线中的每一条布置所述A/D转换单元和所述串行接口。

6.根据权利要求1的固态成像器件，所述光学通信单元至少在面对所述像素部分的其附近包括：

冷却单元，配置来冷却在所述光学通信单元上产生的热。

7.一种固态成像器件，包括：

像素部分，配置来将光转换成电信号；

基片，在其中形成所述像素部分；

其中将多个所述光学通信单元离散地布置在所述基片中围绕所述像素部分的邻近部分中。

8.根据权利要求7的固态成像器件，其中将所述光学通信单元布置在所述A/D转换单元的输出端上。

9.根据权利要求7的固态成像器件，还包括：

串行接口，配置来将从所述像素部分读出并在所述A/D转换单元上被数字化的信号转换成串行数据，

10.根据权利要求8的固态成像器件，其中以根据来自所述像素部分的每一个像素的属性或每一个像素的位置划分出来的增量执行信号的读出；以及

11.根据权利要求9的固态成像器件，其中以根据来自所述像素部分的每一个像素的属性或每一个像素的位置划分出来的增量执行信号的读出；以及

12.根据权利要求7的固态成像器件，所述光学通信单元至少在面对所述像素部分的其附近包括：

冷却单元，配置来冷却在所述光学通信单元上产生的热。

13.一种固态成像器件，包括：

像素部分，配置来将光转换成电信号；

基片，在其中形成所述像素部分；

其中将多个所述光学通信单元离散地按组布置在所述基片中围绕所述像素部分的邻近部分中。

14.根据权利要求13的固态成像器件，其中将所述光学通信单元布置在所述A/D转换单元的输出端上。

15.根据权利要求13的固态成像器件，还包括：

16.根据权利要求14的固态成像器件，其中以根据来自所述像素部分的每一个像素的属性或每一个像素的位置划分出来的增量执行信号的读出；以及

17.根据权利要求15的固态成像器件，其中以根据来自所述像素部分的每一个像素的属性或每一个像素的位置划分出来的增量执行信号的读出；以及

18.根据权利要求13的固态成像器件，所述光学通信单元至少在面对所述像素部分的其附近包括：

冷却单元，配置来冷却在所述光学通信单元上产生的热。

19.一种信号处理系统，包括：

光学装置包括

固态成像器件，配置来将入射光转换成电信号，以及

光学元件，配置来允许所述固态成像器件输入光；以及

信号处理装置，所述光学装置被连接到该信号处理装置，

其中所述固态成像器件包括

像素部分，配置来将光转换成电信号，

基片，在其中形成所述像素部分，

A/D转换单元，配置来将从所述像素部分读出的信号转换成数字信号，以及

光学通信单元，配置来将由所述A/D转换单元数字化的信号转换成光学信号并输出该光学信号，并且

其中将单个所述光学通信单元布置在所述基片中围绕所述像素部分的邻近部分中或多个所述光学通信单元按组布置在所述基片中围绕所述像素部分的邻近部分中，或者将多个所述光学通信单元离散地布置在所述基片中围绕所述像素部分的邻近部分中，或者将多个所述光学通信单元离散地按组布置在所述基片中围绕所述像素部分的邻近部分中。