CN110088908A - 传感器芯片和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及允许更快速地执行控制的传感器芯片和电子设备。本发明包括：像素阵列单元，像素阵列单元具有矩形区域，在矩形区域中多，个传感器元件以阵列模式布置；和全局控制电路，在全局控制电路中，用于同时驱动传感器元件的驱动元件布置在一个方向上，并且每个驱动元件连接到针对每一列传感器元件设置的控制线，全局控制电路的纵向方向沿着像素阵列单元的长边布置。例如，本技术可以应用于ToF传感器。

Description

传感器芯片和电子设备
技术领域
本公开涉及传感器芯片和电子设备，且更具体地涉及能够以更高的速度进行控制的传感器芯片和电子设备。
背景技术
近年来，要求互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、飞行时间(ToF)传感器、荧光发射检测传感器等的传感器芯片高速地执行控制。例如，在被要求执行超过1Mfps的帧速率的高速驱动的传感器芯片中，需要以亚微秒或10纳秒的级别对控制信号的脉冲进行控制。
例如，在专利文献1中公开了一种ToF传感器，该ToF传感器能够通过随机地输出测量信息来立即执行用于跟踪三维图像等中的测量物体的信号处理。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP 2012-049547 A
发明内容
技术问题
然而，在如上所述的用于驱动传感器芯片中包括的传感器元件的驱动元件布置成远离传感器元件的情况下，由于用于驱动传感器元件的控制信号的延迟、压摆率(slewrate)等的影响，难以执行高速控制。
本公开是在考虑到这种状态的情况下作出的，并能高速地进行控制。
解决问题的方案
本公开的一个方面的传感器芯片包括：像素阵列单元，所述像素阵列单元具有矩形区域，在所述矩形区域中，多个传感器元件以阵列模式布置；和全局控制电路，在所述全局控制电路中，用于同时驱动所述传感器元件的驱动元件布置在一个方向上，并且所述驱动元件分别连接到针对每一列所述传感器元件设置的控制线，所述全局控制电路的纵向方向沿着所述像素阵列单元的长边布置。
本公开的一个方面的电子设备包括传感器芯片，所述传感器芯片包括：像素阵列单元，所述像素阵列单元具有矩形区域，在所述矩形区域中，多个传感器元件以阵列模式布置；和全局控制电路，在所述全局控制电路中，用于同时驱动所述传感器元件的驱动元件布置在一个方向上，并且所述驱动元件分别连接到针对每一列所述传感器元件设置的控制线，所述全局控制电路的纵向方向沿着所述像素阵列单元的长边布置。
根据本公开的一个方面，像素阵列单元具有矩形区域，在该矩形区域中，多个传感器元件以阵列模式布置，并且在全局控制电路中，用于同时驱动传感器元件的驱动元件布置在一个方向上，驱动元件的纵向方向沿着像素阵列单元的长边布置，并且驱动元件分别连接到针对每一列传感器元件设置的控制线。
发明的有益效果
根据本公开的一个方面，可以执行高速控制。
注意，这里说明的效果不必是限制性的，且可以获得本公开说明的任何一个效果中。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的传感器芯片的构造的示例的框图。
图2A至2C是示出全局控制电路的构造的示例的图。
图3A和3B是示出滚动控制(rolling control)电路的构造的示例的图。
图4是示出图1所示的传感器芯片的第一变形例的框图。
图5是示出图1所示的传感器芯片的第二变形例的框图。
图6是示出根据第二实施例的传感器芯片的构造的示例的框图。
图7是示出根据第三实施例的传感器芯片的构造的示例的立体图。
图8是示出根据第三实施例的传感器芯片的构造的示例的框图。
图9是示出图8所示的传感器芯片的第一变形例的框图。
图10是示出图8所示的传感器芯片的第二变形例的框图。
图11是示出根据第四实施例的传感器芯片的构造的示例的框图。
图12是示出根据第五实施例的传感器芯片的构造的示例的框图。
图13是示出根据第六实施例的传感器芯片的构造的示例的立体图。
图14是示出根据第六实施例的传感器芯片的构造的示例的框图。
图15是示出图14所示的传感器芯片的第一变形例的框图。
图16是示出图14所示的传感器芯片的第二变形例的框图。
图17是示出图14所示的传感器芯片的第三变形例的框图。
图18是示出图14所示的传感器芯片的第四变形例的框图。
图19是示出图14所示的传感器芯片的第五变形例的框图。
图20是示出图14所示的传感器芯片的第六变形例的框图。
图21是示出图14所示的传感器芯片的第七变形例的框图。
图22是示出图14所示的传感器芯片的第八变形例的框图。
图23是示出根据第七实施例的传感器芯片的构造的示例的立体图。
图24是示出图23所示的传感器芯片的第一变形例的立体图。
图25是示出图23所示的传感器芯片的第二变形例的立体图。
图26A至26E是示出根据第八实施例及其变形例的传感器芯片的构造的示例的框图。
图27是示出摄像装置的构造的示例的框图。
图28是示出使用图像传感器的使用的示例的图。
图29是示出内窥镜操作系统的示意性构造的示例的图。
图30是示出摄像头和CCU的功能构造的示例的框图。
图31是示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
图32是示出车辆外部信息检测单元和摄像单元的安装位置的示例的说明图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细说明本发明的具体实施例。
<传感器芯片的第一构造示例>
图1是示出根据本发明的第一实施例的传感器芯片的构造的示例的框图。
如图1所示，在传感器芯片11的构造中，像素阵列单元12、全局控制电路13、滚动控制电路14、列模数转换器(ADC)15和输入/输出单元16布置在半导体基板上。
像素阵列单元12为矩形区域，在该区域中，取决于传感器芯片11的功能的各种传感器元件(例如执行光的光电转换的光电转换元件)以阵列模式布置。在图1所示的示例中，像素阵列单元12是在水平方向上长的矩形区域，具有设置在水平方向上的长边和设置在垂直方向上的短边。
全局控制电路13是输出全局控制信号的控制电路，全局控制信号用于控制布置在像素阵列单元12中的多个传感器元件，以使传感器元件以大致相同的时序被一起(同时)驱动。在图1所示的构造示例中，全局控制电路13布置在像素阵列单元12的上侧，使得其纵向方向沿着像素阵列单元12的长边。因此，在传感器芯片11中，针对以矩阵模式布置在像素阵列单元12中的每一列传感器元件，在像素阵列单元12的垂直方向上布置控制线21，其中，控制线21用于将从全局控制电路13输出的全局控制信号供应到像素阵列单元12的传感器元件。
滚动控制电路14是输出滚动控制信号的控制电路，滚动控制信号用于执行控制使得布置在像素阵列单元12中的多个传感器元件以每行为基础被顺序地(连续地)驱动。在图1所示的构造示例中，滚动控制电路14布置在像素阵列单元12的右侧，使得其纵向方向沿着像素阵列单元12的短边。
列ADC 15针对每一列并行地对从像素阵列单元12的传感器元件输出的模拟传感器信号执行模数(AD)转换以将其转换成数字值。此时，列ADC 15例如可以通过对传感器信号执行相关双采样(CDS)处理来去除传感器信号中包含的复位噪声。
在输入/输出单元16中设置有用于在传感器芯片11和外部电路之间执行输入/输出的端子，并且例如用于驱动全局控制电路13所需的功率通过输入/输出单元16输入到传感器芯片11。在图1所示的构造示例中，输入/输出单元16沿着全局控制电路13布置成与全局控制电路13相邻。例如，全局控制电路13具有高功耗，并且为了降低IR降(电压降)的影响，优选将输入/输出单元16布置在全局控制电路13附近。
传感器芯片11被以如下方式构造且采用如下布局：全局控制电路13沿着像素阵列单元12的长边布置。因此，在传感器芯片11中，从全局控制电路13到布置在控制线21的远端(图1所示的示例中的下端)处的传感器元件的距离可以被构造为短于其中全局控制电路13沿着像素阵列单元12的短边布置的布局的该距离。
因此，传感器芯片11可以改善在从全局控制电路13输出的全局控制信号中出现的延迟量以及压摆率，并因此能够以更高的速度控制传感器元件。特别地，在传感器芯片11是驱动全局快门的图像传感器的情况下，可以高速地控制被提供到像素的传输信号、复位信号、溢出栅极信号等。在另一方面，在传感器芯片11是ToF传感器的情况下，可以高速地控制MIX信号。
例如，在ToF传感器、荧光发射检测传感器等中，在全局控制信号的压摆率、全局控制信号的根据距驱动元件的距离出现的延迟量针对每个传感器元件存在不同的情况下，存在检测误差。与此相反，由于传感器芯片11可以改善在全局控制信号中出现的延迟量以及压摆率，所以可以抑制这种检测误差。
另外，在传感器芯片11是ToF传感器、荧光发射检测传感器等的情况下，在曝光时段中需要超过100次的多次开/关控制，并且消耗的电流由于高的切换频率高而变大。与此相反，在传感器芯片11中，如上所述，输入/输出单元16布置在全局控制电路13附近，并且电源可以被构造为独立配线。
此外，在传感器芯片11中，在曝光时段中，在全局控制电路13不时地操作的同时，滚动控制电路14停止。另一方面，在传感器芯片11中，在读取时段中，在滚动控制电路14操作的同时，全局控制电路13不时地停止。为此，在传感器芯片11中，要求独立地控制全局控制电路13和滚动控制电路14。此外，对于传感器芯片11，为了确保面内同时性(in-planesimultaneity)，通常在全局控制电路13中采用稍后说明的图2C所示的时钟树结构(clocktree structure)，并因而优选地，全局控制电路13以独立于滚动控制电路14的方式布置。
因此，如同传感器芯片11的情况，在要求通过采用其中全局控制电路13和滚动控制电路14独立地、单独地布置的布局来以更高的速度执行控制的情况下，可以执行更加改善的控制处理。另外，只要全局控制电路13和滚动控制电路14独立地、单独地布置，可以采用其中这些电路沿着相同方向布置的布局和其中这些电路彼此垂直地布置的布局中的任一者。
注意，在该实施例中，虽然根据附图所示的构造示例，附图的上侧将被说明为像素阵列单元12的上侧并且附图的下侧将被说明为像素阵列单元12的下侧，但是例如只要全局控制电路13沿着像素阵列单元12的长边布置，即使在全局控制电路13布置在像素阵列单元12的上侧和下侧中的任一侧的情况下，仍可以获得类似的操作和效果。另外，这类似地也适用于像素阵列单元12和列ADC 15。
将参考图2A至2C说明全局控制电路13的构造。
图2A示出全局控制电路13的第一构造示例，图2B示出全局控制电路13的第二构造示例，并且图2C示出全局控制电路13的第三构造示例。注意，虽然全局控制电路13被构造成同时输出与布置在像素阵列单元12的传感器元件的列数相对应的全局控制信号，但图2A至2C示意地示出作为其一部分的用于同时输出八个全局控制信号的构造。
图2A所示的全局控制电路13被构造为包括一个内部缓冲器31和八个驱动元件32a至32h。
如图所示，在全局控制电路13的连接构造中，内部缓冲器31连接到沿着纵向方向设置的内部配线的一端，并且驱动元件32a到32h根据图1所示的控制线21的位置在一个方向上连接到内部配线。因此，通过内部缓冲器31，输入到全局控制电路13的全局控制信号被从一个端侧(图2A至2C所示的示例中的左侧)提供到驱动元件32a到32h，并被同时输出到分别与驱动元件连接的控制线21。
图2B所示的全局控制电路13A被构造为包括两个内部缓冲器31a和31b和八个驱动元件32a至32h。
如图所示，在全局控制电路13A的连接构造中，内部缓冲器31a和31b连接到沿着全局控制电路13A的纵向方向设置的内部配线的两端，并且驱动元件32a到32h根据图1所示的控制线21的位置在一个方向上连接到内部配线。因此，通过内部缓冲器31a和31b，输入到全局控制电路13A的全局控制信号被从内部配线的两个端部提供到驱动元件32a至32h，且所提供的全局控制信号被同时输出到与驱动元件连接的控制线21。
图2C所示的全局控制电路13B被构造成包括七个内部缓冲器31a至31g和八个驱动元件32a至32h。
如图所示，在全局控制电路13B的连接构造中，时钟树结构由内部缓冲器31a至31g构成，并且在最后级中根据控制线21的位置连接到在一个方向上布置的驱动元件32a至32h。例如，时钟树结构是多级重复如下构造的结构，在该构造中，一个内部缓冲器31的输出被输入到第一级中的两个内部缓冲器31，并且这两个内部缓冲器31的输出被输入到第二级中的四个内部缓冲器31。因此，输入到全局控制电路13B的全局控制信号通过由内部缓冲器31a至31g形成的时钟树结构被提供到驱动元件32a至32h，并且所提供的全局控制信号被同时输出到与驱动元件连接的控制线21。
根据具有这种构造的全局控制电路13B，可以避免驱动元件32a至32h之间出现延迟，并且例如与全局控制电路13和13A相比，可以确保面内一致性。换句话说，合适的是，采用全局控制电路13B，以用于强烈要求驱动元件32的排列方向上的同时性的使用。
将参考图3A和3B说明滚动控制电路14的构造。
图3A示出滚动控制电路14的第一构造示例，并且图3B示出滚动控制电路14的第二构造示例。注意，虽然滚动控制电路14被构造为顺序地输出与布置在像素阵列单元12中的传感器元件的行数相对应的控制信号，但图3A和3B示意地示出作为其一部分的其中八个滚动控制信号被顺序输出的构造。
图3A所示的滚动控制电路14采用移位寄存器系统，并被构造为包括两个内部缓冲器41和42、八个寄存器43a至43h以及八个驱动元件44a至44h。注意，为了简化，虽然示出其中布置两个内部缓冲器41和42的构造示例，但是可以采用其中根据内部缓冲器的配线长度等布置多个内部缓冲器的构造。
如图所示，在滚动控制电路14的连接构造中，内部缓冲器41连接到沿着纵向方向设置的内部配线的一端，并且寄存器43a至43h根据布置在像素阵列单元12中的传感器元件的行的位置连接到该内部配线。此外，在滚动控制电路14的连接构造中，内部缓冲器42连接到寄存器43a，寄存器43a至43h顺序连接在一起，且驱动元件44a至44h分别连接到寄存器43a至43h。
因此，在滚动控制电路14中，根据通过内部缓冲器41提供的时钟信号，通过内部缓冲器42提供到寄存器43a的启动脉冲被顺序地移位到寄存器43a至43h，并且启动脉冲被作为滚动控制信号从分别与寄存器43a至43h连接的驱动元件44a至44h输出。
图3B所示的滚动控制电路14A采用解码器系统，并被构造为包括两个内部缓冲器41和42、解码器45、八个与门46a至46h以及八个驱动元件44a至44h。注意，解码器45可以使用包括锁存器的系统和不包括锁存器的系统中的任一者。例如，对于用于锁存信号的系统，解码器45可以采用一次发送地址的系统、分割并发送地址的系统等。
如图所示，在滚动控制电路14A中，内部缓冲器41连接到解码器45，内部缓冲器42连接到与门46a至46h的输入端子，并且对于每行，解码器45连接到与门46a至46h的输入端子。此外，在滚动控制电路14A的连接构造中，与门46a至46h的输出端子连接到驱动元件44a至44h。
因此，在滚动控制电路14A中，通过内部缓冲器42提供到与门46a至46h的脉冲被作为滚动控制信号从根据通过内部缓冲器41提供到解码器45的地址指定的行的驱动元件44a至44h顺序地输出。
如参考图2A至图3B所述，全局控制电路13和滚动控制电路14具有相互不同的电路构造。
图4是示出图1所示的传感器芯片11的第一变形例的框图。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图4所示的传感器芯片11-a的块之中的与图1所示的传感器芯片11相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，如图4所示，在传感器芯片11-a中，像素阵列单元12、滚动控制电路14、列ADC 15和输入/输出单元16的布置与图1所示的传感器芯片11相同。
另一方面，在传感器芯片11-a中，两个全局控制电路13-1和13-2沿着像素阵列单元12的上侧和下侧布置，并且驱动元件32-1和32-2连接到控制线21的两端，这与图1所示的传感器芯片11的构造不同。换句话说，传感器芯片11-a被构造为使得全局控制电路13-1中包括的驱动元件32-1从控制线21的上端提供全局控制信号，并且全局控制电路13-2中包括的驱动元件32-2从控制线21的下端提供全局控制信号。
以此方式构造的传感器芯片11-a可以抑制驱动元件32-1和驱动元件32-2二者之间的不齐量(skew)，并因此可以消除在通过控制线21传播的全局控制信号中出现的延迟时间的偏差。因此，传感器芯片11-a能够以更高的速度执行传感器元件的控制。另外，传感器芯片11-a必须以避免全局控制信号的输出之间的延迟差异增加的方式执行控制，以防止产生直通电流。
图5是示出图1所示的传感器芯片11的第二变形例的框图。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图5所示的传感器芯片11-b的块之中的与图1所示的传感器芯片11相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，如图5所示，在传感器芯片11-b中，像素阵列单元12、滚动控制电路14、列ADC 15以及输入/输出单元16的布置与图1所示的传感器芯片11相同。
另一方面，在传感器芯片11-b中，两个全局控制电路13-1和13-2沿着像素阵列单元12的上侧和下侧布置，并且两条控制线21-1和21-2布置成在以矩阵模式布置在像素阵列单元12中的传感器元件的列的中心处分离，这与图1所示的传感器芯片11的构造不同。此外，在传感器芯片11-b中，驱动元件32-1连接到控制线21-1的上端，并且驱动元件32-2连接到控制线21-2的下端。
因此，传感器芯片11-b被构造为使得全局控制电路13-1中包括的驱动元件32-1将期间控制信号从控制线21-1的上端提供到布置在像素阵列单元12的中心上侧处的传感器元件。此外，传感器芯片11-b被构造成使得全局控制电路13-2中包括的驱动元件32-2将全局控制信号从控制线21-2的下端提供到布置在像素阵列单元12的中心下侧处的传感器元件。
在以此方式构造的传感器芯片11-b中，从驱动元件32-1到布置在控制线21-1的远端(图5所示的示例中的下端)处的传感器元件的距离以及从驱动元件32-2到布置在控制线21-2的远端(图5所示的示例中的上端)处的传感器元件的距离可以被构造为短于图1所示的传感器芯片11的这些距离。以此方式，传感器芯片11-b可以进一步减少在从全局控制电路13-1和13-2输出的全局控制信号中出现的延迟量及其压摆率，并因此能够以更高的速度执行传感器元件的控制。
<传感器芯片的第二构造示例>
将参考图6来说明根据本发明的第二实施例的传感器芯片。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图6所示的传感器芯片11A的块之中的与图1所示的传感器芯片11相同的构造，且不再提供其详细说明。
如图6所示，在传感器芯片11A的构造中，像素阵列单元12A、全局控制电路13A、滚动控制电路14A、列ADC 15A和输入/输出单元16A布置在半导体基板。
此外，在传感器芯片11A中，像素阵列单元12A是在纵向方向上长的矩形区域，其中，长边设置在垂直方向上，并且短边设置在水平方向上，这与图1所示的传感器芯片11的构造不同。因此，在传感器芯片11A中，全局控制电路13A和输入/输出单元16A沿着像素阵列单元12A的长边布置在像素阵列单元12A的左侧。与此相随地，针对以矩阵模式布置在像素阵列单元12A中的每行传感器元件，控制线21A布置在像素阵列单元12A的水平方向上。
另外，在传感器芯片11A中，滚动控制电路14A沿着像素阵列单元12A的长边布置在像素阵列单元12A的右侧(面向全局控制电路13A的一侧)。注意，尽管全局控制电路13A和像素阵列单元12A可布置在像素阵列单元12A的同一侧，然而在这种情况下，一侧的配线长度被认为增加，并且因此如图所示的布置是优选的。
另外，在传感器芯片11A中，列ADC 15A沿着像素阵列单元12A的短边布置在像素阵列单元12A的下侧。以此方式，将列ADC 15A布置在与滚动控制电路14A正交的方向上的原因是列ADC 15A需要每次接通与一个AD转换器连接的一个传感器元件，并且避免了其中配线彼此重叠的布局。
类似于图1所示的传感器芯片11，在以此方式构造的传感器芯片11A中，通过采用其中沿着像素阵列单元12A的长边布置全局控制电路13A的布局，控制线21A的配线长度可以被构造得很短。因此，类似于图1所示的传感器芯片11，传感器芯片11A能够以更高的速度执行传感器元件的控制。
<传感器芯片的第三构造示例>
将参考图7至10说明根据本发明的第三实施例的传感器芯片。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图7至10所示的传感器芯片11B的块之中的与图1所示的传感器芯片11相同的构造，且不再提供其详细说明。
图7示出传感器芯片11B的立体图，并且图8示出传感器芯片11B的框图。
如图7所示，传感器芯片11B具有堆叠结构，在该堆叠结构中，形成有像素阵列单元12的传感器基板51和形成有全局控制电路13的逻辑基板52堆叠。此外，在传感器芯片11B的连接构造中，传感器基板51的控制线21和逻辑基板52的全局控制电路13在传感器芯片11B的在平面图中不与像素阵列单元12重叠的外围区域中连接。换句话说，在图7所示的示例中，在传感器芯片11B中，沿着以矩阵模式布置在像素阵列单元12的传感器元件的列方向布置的多条控制线21在传感器基板51的上侧连接到全局控制电路13。
因此，在传感器芯片11B中，如由图7中的白色箭头所表示的从全局控制电路13输出的全局控制信号被从传感器基板51的上侧提供到像素阵列单元12的传感器元件。此时，全局控制电路13的纵向方向沿着像素阵列单元12的长边布置，并且传感器芯片11B的构造具有最短的从全局控制电路13到像素阵列单元12的传感器元件的距离。
将参考图8进一步说明传感器芯片11B的构造。
在传感器基板51中布置有像素阵列单元12和硅通孔(TSV)区域53-1至53-3。在逻辑基板52中布置有全局控制电路13、滚动控制电路14、列ADC 15、逻辑电路17和TSV区域54-1至54-3。例如，在传感器芯片11B中，通过列ADC 15对从像素阵列单元12的传感器元件输出的传感器信号进行模数转换，并且通过逻辑电路17对数字传感器信号执行各种信号处理，并接着将结果信号输出到外部。
TSV区域53-1至53-3和TSV区域54-1至54-3是形成有用于电连接传感器基板51和逻辑基板52的贯通电极的区域，并且例如，贯通电极针对每条控制线21布置。因此，当传感器基板51和逻辑基板52堆叠时，TSV区域53-1至53-3和TSV区域54-1至54-3布置为彼此重叠。注意，例如，可以使用微凸块、铜(Cu-Cu)连接等，以取代在TSV区域54中使用贯通电极的连接。
类似于图1所示的传感器芯片11，以此方式构造的传感器芯片11B可通过采用其中沿着像素阵列单元12的长边布置全局控制电路13的布局将配线长度控制线21的长度构造得很短。因此，类似于图1所示的传感器芯片11，传感器芯片11B能够以更高的速度执行传感器元件的控制。
图9是示出图8所示的传感器芯片11B的第一变形例的框图。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图9所示的传感器芯片11B-a的块之中的与图8所示的传感器芯片11B相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，如图9所示，在传感器芯片11B-a的堆叠结构中，形成有像素阵列单元12的传感器基板51和形成有全局控制电路13的逻辑基板52堆叠成具有与图8所示的传感器芯片11B的构造相同的构造。
另一方面，在传感器芯片11B-a中，两个全局控制电路13-1和13-2沿着像素阵列单元12的上侧和下侧布置在逻辑基板52中，并且两条控制线21-1和21-2布置成在以矩阵模式布置在像素阵列单元12中的传感器元件的列的中心处分离，这与图8所示的传感器芯片11B的构造不同。
换句话说，类似于图5所示的传感器芯片11-b，在传感器芯片11B-a中，驱动元件32-1连接到控制线21-1的上端，并且驱动元件32-2连接到控制线21-2的下端。因此，在传感器芯片11B-a中，全局控制电路13-1中包括的驱动元件32-1被构造为将全局控制信号从控制线21-1的上端供应到布置在像素阵列单元12的中心上侧处的传感器元件。另外，在传感器芯片11B-a中，全局控制电路13-2中包括的驱动元件32-2被构造为将全局控制信号从控制线21-2的下端提供到布置在像素阵列单元12的中心下侧处的传感器元件。
在以此方式构造的传感器芯片11B-a中，从驱动元件32-1到布置在控制线21-1的远端(图9所示的示例中的下端)处的传感器元件的距离以及从驱动元件32-2到布置在控制线21-2的远端(图9所示的示例中的上端)处的传感器元件的距离可以被构造为短于图8所示的传感器芯片11B这些距离。以此方式，传感器芯片11B-a可以进一步减少在从全局控制电路13-1和13-2输出的全局控制信号中出现的延迟量及其压摆率，并且因此能够以更高的速度执行传感器元件的控制。
图10是示出图8所示的传感器芯片11B的第二变形例的框图。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图10所示的传感器芯片11B-b的块之中的与图8所示的传感器芯片11B相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，如图10所示，在传感器芯片11B-b的堆叠结构中，形成有像素阵列单元12的传感器基板51和形成有全局控制电路13的逻辑基板52堆叠成具有与图8所示的传感器芯片11B的构造相同的构造。
另一方面，在传感器芯片11B-b中，两个全局控制电路13-1和13-2分别沿着像素阵列单元12的上侧和下侧布置在逻辑基板52中，并且驱动元件32-1和32-2连接到控制线21的两端，这与图8所示的传感器芯片11B的构造不同。
换句话说，在传感器芯片11B-b中，类似于图4所示的传感器芯片11-a，全局控制电路13-1中包括的驱动元件32-1被构造为从控制线21的上端提供全局控制信号并且全局控制电路13-2中包括的驱动元件32-2被构造为从控制线21的下端提供全局控制信号。
在以此方式构造的传感器芯片11B-b中，可以抑制驱动元件32-1和32-2二者之间的不齐量，并且可以消除在通过控制线21传播的全局控制信号中出现的延迟时间的偏差。因此，传感器芯片11B-b能够以更高的速度执行传感器元件的控制。另外，在传感器芯片11B-b中，需要以避免全局控制信号的输出之间的延迟差异增加的方式执行控制，从而防止产生直通电流。
类似于图1所示的传感器芯片11，在如上所述地构造的传感器芯片11B-b中，在由传感器基板51和逻辑基板52堆叠成的堆叠结构中，能够以更高的速度执行传感器元件的控制。
注意，在图8至10所示的构造示例中，列ADC 15被构造为通过布置在下侧的TSV区域53-3和TSV区域54-3从像素阵列单元12的下端侧读取传感器信号。除了这种构造之外，例如，可以采用其中两个列ADC15布置在上侧和下侧附近并且从像素阵列单元12的上端侧和下端侧读取传感器信号的构造。
<传感器芯片的第四构造示例>
将参考图11来说明根据本发明的第四实施例的传感器芯片。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图11所示的传感器芯片11B的块之中的与图8所示的传感器芯片11B相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，如图11所示，在传感器芯片11C中，通过采用由形成有像素阵列单元12的传感器基板51和形成有全局控制电路13的逻辑基板52堆叠成的堆叠结构，形成了与图8所示的传感器芯片11B相同的构造。
另一方面，在传感器芯片11C中，类似于图6所示的传感器芯片11A的像素阵列单元12A，像素阵列单元12C是在垂直方向上长的矩形区域，这不同于图8所示的传感器芯片11B的构造。因此，在传感器芯片11C中，全局控制电路13C沿着像素阵列单元12C的长边布置在逻辑基板52的左侧。与此相随地，针对以矩阵模式布置在像素阵列单元12C中的每行传感器元件，控制线21C布置在像素阵列单元12C的水平方向上。
另外，在传感器芯片11C中，滚动控制电路14C沿着像素阵列单元12C的长边布置在逻辑基板52的右侧(面向全局控制电路13C的一侧)。注意，虽然全局控制电路13C和像素阵列单元12C可以布置在逻辑基板52的同一侧，但是在这种情况下，一侧的配线长度被认为增加，并因此如图所示的布置是优选的。
另外，在传感器芯片11C中，列ADC 15C沿着像素阵列单元12C的短边布置在逻辑基板52的下侧。以此方式，将列ADC 15C布置在与滚动控制电路14C正交的方向上的原因是列ADC 15C需要每次接通与一个AD转换器连接到的一个传感器元件，并且避免了其中配线彼此重叠的布局。
类似于图8所示的传感器芯片11B，在以此方式构造的传感器芯片11C中，通过采用其中沿着像素阵列单元12C的长边布置全局控制电路13C的布局，可以将控制线21C的配线长度构造得很短。因此，类似于图8所示的传感器芯片11B，传感器芯片11C能够以更高的速度执行传感器元件的控制。
<传感器芯片的第五构造示例>
将参考图12说明根据本发明的第五实施例的传感器芯片。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图12所示的传感器芯片11D的块之中的与图8所示的传感器芯片11B相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，如图12所示，在传感器芯片11D中，通过采用由形成有像素阵列单元12的传感器基板51和形成有全局控制电路13的逻辑基板52堆叠成的堆叠结构，形成了与图8所示的传感器芯片11B相同的构造。
另一方面，在传感器芯片11D中，在逻辑基板52中，多个ADC 15(在图12所示的示例中，12个ADC 15-1至15-12)布置成对应于传感器基板51的形成有像素阵列单元12的区域，这不同于图8所示的传感器芯片11B的构造。
例如，在传感器芯片11D的构造中，针对像素阵列单元12的每个预定区域来布置ADC 15。如图所示，在使用12个ADC 15-1至15-12的情况下，针对通过将像素阵列单元12均等地分割为12个部分而获得的每个区域来布置ADC 15，并且从设置在各个区域中的传感器元件输出的传感器信号的AD转换并行地进行。注意，除了其中针对像素阵列单元12的每个预定区域来布置ADC 15的构造之外，例如，也可以采用其中针对像素阵列单元12中包括的每个传感器元件布置一个ADC 15的构造。
类似于图8所示的传感器芯片11B，在以此方式构造的传感器芯片11D中，通过采用其中沿着像素阵列单元12的长边布置全局控制电路13的布局，可以将控制线21的配线长度构造得很短。因此，类似于图8所示的传感器芯片11B，传感器芯片11D能够以更高的速度执行传感器元件的控制。
另外，在传感器芯片11D中，滚动控制电路14和ADC 15之间的位置关系不限于如图8所示的列ADC 15的位置关系。例如，在图12所示的传感器芯片11D中，尽管滚动控制电路14布置在逻辑基板52的右侧，但是滚动控制电路14可以布置在上侧和下侧中的任何一侧。换句话说，当像素阵列单元12相对于传感器芯片11D的布置位置(例如，传感器芯片11D相对于光学中心的中心位置)等没有限制时，滚动控制电路14可以布置在任何位置。
或者，例如，在光学中心与传感器芯片11D的中心位置之间存在强烈限制的情况下，通过将滚动控制电路14布置在关于全局控制电路13与布置有ADC 15的区域相对的一侧处的位置，可以改善布局的平衡。因此，可以改善传感器芯片11D的特性。
<传感器芯片的第六构造示例>
将参考图13至22说明根据本发明的第六实施例的传感器芯片。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图13至22所示的传感器芯片11E的块之中的与图7和8所示的传感器芯片11B相同的构造，且不再提供其详细说明。
如图13所示，类似于图7所示的传感器芯片11B，传感器芯片11E采用由形成有像素阵列单元12的传感器基板51和形成有全局控制电路13的逻辑基板52堆叠成的堆叠结构。此外，在传感器芯片11E的连接构造中，全局控制电路13布置成在平面图中与像素阵列单元12的中心重叠，且全局控制电路13在像素阵列单元12的中心部分处连接到控制线21。
例如，在可以通过使用构造配线的铜(Cu)和铜之间的连接、利用微凸块或TSV的连接等在像素阵列单元12中形成连接的情况下，传感器芯片11E可以将从驱动元件32到布置在控制线21的远端处的传感器元件的距离构造得很短。
将参考图14进一步说明传感器芯片11E的构造。
如图14所示，在传感器基板51中，像素阵列单元12是在水平方向上长的矩形区域，其中，长边布置在水平方向上，并且短边布置在垂直方向上。因此，在逻辑基板52中，全局控制电路13布置成使得其纵向方向沿着像素阵列单元12的长边。然后，全局控制电路13布置在逻辑基板52的大致中心处，使得从全局控制电路13的驱动元件32输出的配线连接到布置在像素阵列单元12的垂直方向上的控制线21的中心。另外，在平面图中，可以采用其中从驱动元件32输出的配线从全局控制电路13直接朝向像素阵列单元12贯通基板的构造。
在以此方式构造的传感器芯片11E中，从驱动元件32到布置在控制线21的两端处的传感器元件的距离可以被构造为很短。因此，由于可以改善全局控制信号的延迟量和压摆率，所以传感器芯片11E能够以更高的速度执行传感器元件的控制。
另外，例如，在传感器芯片11E中表示的构造适合于ToF传感器的应用。
图15是示出图14所示的传感器芯片11E的第一变形例的框图。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图15所示的传感器芯片11E-a的块之中的与图14所示的传感器芯片11E相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，如图15所示，在传感器芯片11E-a的堆叠结构中，形成有像素阵列单元12的传感器基板51和形成有全局控制电路13的逻辑基板52堆叠成具有与图14所示的传感器芯片11E的构造相同的构造。
另一方面，在传感器芯片11E-a中，在传感器基板51中，在以矩阵模式布置在像素阵列单元12中的一行传感器元件中布置有从中心分割的两条控制线21-1和21-2，这不同于图14所示的传感器芯片11E的构造。另外，在传感器芯片11E-a中，在逻辑基板52中，全局控制电路13针对一行传感器元件包括两个驱动元件32-1，这不同于图14所示的传感器芯片11E的构造。
此外，在传感器芯片11E-a的连接构造中，驱动元件32-1连接到控制线21-1的中心侧端部，并且驱动元件32-2连接到中心控制线21-2的中心侧端部。换句话说，在传感器芯片11E-a中，在布置在像素阵列单元12的一行中的多个传感器元件之中，布置在中心上侧处的传感器元件控制线21-1由驱动元件32-1驱动，并且布置在中心下侧处的传感器元件通过控制线21-2由驱动元件32-2驱动。
类似于图14所示的传感器芯片11E，以此方式构造的传感器芯片11E-a可以将从驱动元件32-1到布置在控制线21-1的远端处的传感器元件的距离以及从驱动元件32-2到布置在控制线21-2的远端处的传感器元件的距离构造得很短。因此，类似于图14所示的传感器芯片11E，传感器芯片11E-a可以改善全局控制信号的延迟量和压摆率。
另外，在传感器芯片11E-a中，由于每个驱动元件32的负载可以减小，所以驱动元件32的尺寸可以减小为小于图14所示的传感器芯片11E的该尺寸。另外，在传感器芯片11E-a中，通过采用其中针对一列传感器元件布置两列驱动元件32的构造，驱动元件32的布局集成在一个位置，并因此可以简化整个布局结构。
图16是示出图14所示的传感器芯片11E的第二变形例的框图。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图16所示的传感器芯片11E-b的块之中的与图14所示的传感器芯片11E相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，在图16所示的传感器芯片11E-b的堆叠结构中，形成有像素阵列单元12的传感器基板51和形成有全局控制电路13的逻辑基板52堆叠成具有与图14所示的传感器芯片11E的构造相同的构造。
另一方面，在传感器芯片11E-b中，在传感器基板51中，在以矩阵模式布置在像素阵列单元12中的一行传感器元件中布置有从中心分割的两条控制线21-1和21-2，这不同于图14所示的传感器芯片11E的构造。另外，在传感器芯片11E-b中，在逻辑基板52中，布置有两个全局控制电路13-1和13-2，这不同于图14所示的传感器芯片11E的构造。
此外，在传感器芯片11E-b的连接构造中，驱动元件32-1连接到控制线21-1的中心，并且驱动元件32-2连接到控制线21-2的中心。换句话说，在传感器芯片11E-b中，在布置在像素阵列单元12的一行中的多个传感器元件之中，布置在中心上侧的传感器元件通过控制线21-1由驱动元件32-1驱动，并且布置在中心下侧的传感器元件通过控制线21-2由驱动元件32-2驱动。
以此方式构造的传感器芯片11E-b可以将从驱动元件32-1到布置在控制线21-1的远端处的传感器元件的距离以及从驱动元件32-2到布置在控制线21-2的远端处的传感器元件的距离构造成短于图14所示的传感器芯片11E的这些距离。因此，传感器芯片11E-b可以比图14所示的传感器芯片11E被以更高的速度驱动，并且可以进一步改善全局控制信号的延迟量和压摆率。
另外，如图16所示，在传感器芯片11E-b中，全局控制电路13-1和13-2可以以分割的方式布置，并因此逻辑电路17可以布置在它们之间的中心位置处。注意，虽然未在图中示出，但是列ADC 15可以布置在全局控制电路13-1和13-2之间的中心位置处。
另外，例如，在传感器芯片11E-b中表示的构造适合于ToF的应用。
图17是示出图14所示的传感器芯片11E的第三变形例的框图。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图17所示的传感器芯片11E-c的块之中的与图14所示的传感器芯片11E相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，在图17所示的传感器芯片11E-c的堆叠结构中，由形成有像素阵列单元12的传感器基板51和形成有全局控制电路13的逻辑基板52堆叠成具有与图14所示的传感器芯片11E的构造相同的构造。
另一方面，在传感器芯片11E-c中，在传感器基板51中，在以矩阵模式布置在像素阵列单元12中的一行传感器元件中布置有从中心分割的两条控制线21-1和21-2，这不同于图14所示的传感器芯片11E的构造。另外，在传感器芯片11E-c中，在逻辑基板52中，布置有两个全局控制电路13-1和13-2，这不同于图14所示的传感器芯片11E的构造。
此外，类似于图16所示的传感器芯片11E-b，在传感器芯片11E-c的连接构造中，驱动元件32-1连接到控制线21-1的中心，并且驱动元件32-2连接到控制线21-2的中心。因此，类似于图16所示的传感器芯片11E-b，传感器芯片11E-c可以比图14所示的传感器芯片11E被以更高的速度驱动，并且可以进一步改善全局控制信号的延迟量和压摆率。
另外，在传感器芯片11E-c中，列ADC 15-1布置在逻辑基板52的上侧，列ADC 15-2布置在逻辑基板52的下侧。以此方式构造的传感器芯片图11E-c的结构具有垂直对称的布局以具有改善的对称性，并因此可以改善传感器芯片11E-c的特性。
图18是示出图14所示的传感器芯片11E的第四变形例的框图。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图18所示的传感器芯片11E-d的块之中的与图14所示的传感器芯片11E相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，在图18所示的传感器芯片11E-d的堆叠结构中，形成有像素阵列单元12的传感器基板51和形成有全局控制电路13的逻辑基板52堆叠成具有与图14所示的传感器芯片11E的构造相同的构造。
另一方面，在传感器芯片11E-d中，在逻辑基板52中，布置有两个全局控制电路13-1和13-2，并且形成有其中全局控制电路13-1连接到控制线21的上半部分的大致中心且全局控制电路13-2连接到控制线21的下半部分的大致中心的连接形式，这不同于图14所示的传感器芯片11E的构造。换句话说，在传感器芯片11E-d中，形成了其中使用通过连接图17所示的控制线21-1和21-2而获得的一条控制线21的构造。
以此方式构造的传感器芯片11E-d可以抑制两个驱动元件32-1和驱动元件32-2之间的不齐量，并因此可以消除在通过控制线21传播的全局控制信号中出现的延迟时间之间的偏差。因此，传感器芯片11E-d能够以更高的速度执行传感器元件的控制。另外，传感器芯片11E-d必须以避免全局控制信号的输出之间的延迟差异增加的方式执行控制，以防止产生直通电流。
图19是示出图14所示的传感器芯片11E的第五变形例的框图。注意，将相同的附图标记指定给用于构造图19所示的传感器芯片11E-e的块之中的与图14所示的传感器芯片11E相同的构造，且不再提供其详细说明。另外，在图19所示的传感器芯片11E-e中，为了避免附图复杂化，省略了构成传感器芯片11E-e的部分块的表示。
换句话说，在图19所示的芯片11E-e的层叠结构中，形成有像素阵列单元12的传感器基板51和形成有全局控制电路13的逻辑基板52堆叠成具有与图14所示的传感器芯片11E的构造相同的构造。
另一方面，在传感器芯片11E-e中，在传感器基板51中，在以矩阵模式布置在像素阵列单元12中的一行传感器元件中布置有四分控制线21-1至21-4，这不同于图14所示的传感器芯片11E的构造。另外，在传感器芯片11E-e中，在逻辑基板52中，布置有四个全局控制电路13-1至13-4，这不同于图14所示的传感器芯片11E的构造。
此外，在传感器芯片11E-e的连接构造中，全局控制电路13-1至13-4的驱动元件32-1至32-4分别连接至控制线21-1至21-4的中心。因此，传感器芯片11E-e可以将从驱动元件32-1至32-4到布置在控制线21-1至21-4的远端处的传感器元件的距离构造得更短。以此方式，传感器芯片11E-e能够实现传感器元件的更高速度的控制。注意，在传感器芯片11E-e中，虽然对列ADC 15A、逻辑电路17等进行分割和布置，但即使在这种情况下，也需要采用不对特性具有任何影响的布局。
注意，在图19所示的构造示例中，虽然使用四分割控制线21-1至21-4来进行说明，但是控制线21可以被分割为三个或五个或更多条控制线。此外，可以采用其中相应的全局控制电路13连接到每个分割的控制线21的大致中心的构造。
图20是示出图14所示的传感器芯片11E的第六变形例的框图。注意，相同的附图标记将被分配给构成图20所示的传感器芯片11E-f的块之中的与图14所示的传感器芯片11E相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，在图20所示的芯片11E-f的层叠结构中，形成有像素阵列单元12的传感器基板51和形成有全局控制电路13的逻辑基板52堆叠成具有与图14所示的传感器芯片11E的构造相同的构造。
另一方面，在传感器芯片11E-f的连接构造中，四个全局控制电路13-1至13-4布置在逻辑基板52中，并且全局控制电路13-1至13-4以相同的间隔连接到控制线21，这不同于图14所示的传感器芯片11E的构造。换句话说，在传感器芯片11E-d的构造中，使用了通过连接图19所示的控制线21-1至21-4而形成的一条控制线21。
以此方式构造的传感器芯片11E-f可以抑制四个驱动元件32-1至32-4之间的不齐量，并且可以消除在通过控制线21传播的全局控制信号中出现的延迟时间之间的偏差。因此，传感器芯片11E-f能够以更高的速度执行传感器元件的控制。另外，传感器芯片11E-f需要以避免全局控制信号的输出之间的延迟差异增加的方式进行控制，以防止产生直通电流。
图21是示出图14所示的传感器芯片11E的第七变形例的框图。注意，相同的附图标记将被分配给构成图21所示的传感器芯片11E-g的块之中的与图19所示的传感器芯片11E-e相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，传感器芯片11E-g被构造为包括一个全局控制电路13，并且被构造为包括缓冲电路55-1至55-3以取代图19所示的传感器芯片11E-e的全局控制电路13-2至13-4。缓冲电路55-1到55-3分别包括缓冲器56-1至56-3，并且全局控制电路13的驱动元件32的输出分别在缓冲器56-1至56-3中分支并连接到四分控制线21-1至21-4。
类似于图19所示的传感器芯片11E-e，同样在以此方式构造的传感器芯片11E-g中，可以实现更高速的传感器元件的控制。
图22是示出图14所示的传感器芯片11E的第八变形例的框图。注意，相同的附图标记将被分配给构成图22所示的传感器芯片11E-h的块之中的与图20所示的传感器芯片11E-f相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，传感器芯片11E-h被构造为包括一个全局控制电路13，并且被构造为包括缓冲电路55-1至55-3以取代图20所示的传感器芯片11E-f的全局控制电路13-2至13-4，并且全局控制电路13的驱动元件32的输出分别分支至缓冲器56-1至56-3，并连接到控制线21。
类似于图20所示的传感器芯片11E-f，同样在以此方式构造的传感器芯片11E-h中，可以实现更高速度的传感器元件的控制。
<传感器芯片的第七构造示例>
将参考图23至25说明根据本发明的第七实施例的传感器芯片。注意，相同的附图标记将被分配给构成图23至25所示的传感器芯片11F的块之中的与图13所示的传感器芯片11E相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，在图23所示的传感器芯片11F的堆叠结构中，传感器基板51和两个逻辑基板52-1和52-2堆叠。换句话说，本发明可以应用于其中堆叠有三个半导体基板的结构。
如图23所示，在传感器芯片11F的构造中，像素阵列单元12形成在第一层的传感器基板51中，全局控制电路13和存储器61-1和61-2形成在第二层的逻辑基板52-1中，并且例如附图未示出的列ADC 15、逻辑电路17等形成在第三层的逻辑基板52-2中。
类似于图13所示的传感器芯片11E，同样在以此方式构造的传感器芯片11F中，通过将全局控制电路13沿着传感器基板51的像素阵列单元12的纵向方向布置在逻辑基板52-1中，能够以更高的速度执行传感器元件的控制。
另外，在其中以上述次序堆叠有传感器基板51、逻辑基板52-1和逻辑基板52-2的传感器芯片11F中，全局控制电路13优选地布置在堆叠在传感器基板51和逻辑基板52-2之间的逻辑基板52-1的中心处。因此，全局控制电路13与布置在控制线21的远端处的传感器元件之间的距离可以被构造得很短。显然，只要从全局控制电路13到布置在控制线21的远端处的传感器元件的距离可以被构造得很短，布局不限于图23所示的布局。
图24是示出图23所示的传感器芯片11F的第一变形例的立体图。
如图24所示，在传感器芯片11F-a的构造中，像素阵列单元12形成在第一层的传感器基板51中，存储器61-1和61-2形成在第二层的逻辑基板52-1中，并且例如，附图未示出的列ADC 15、逻辑电路17等形成在第三层的逻辑基板52-2中。
类似于图13所示的传感器芯片11E，同样在以此方式构造的传感器芯片11F-a中，通过沿着传感器基板51的像素阵列单元12的纵向方向将全局控制电路13布置在逻辑基板52-2中，能够以更高的速度执行传感器元件的控制。
图25是示出图23所示的传感器芯片11F的第二变形例的立体图。
如图25所示，在传感器芯片11F-b的构造中，像素阵列单元12形成在第一层的传感器基板51中，存储器61形成在第二层的逻辑基板52-1中，并且例如附图未示出的全局控制电路13和列ADC 15、逻辑电路17等形成在第三层的逻辑基板52-2中。另外，例如，类似于图8所示的传感器芯片11B，在传感器芯片11F-b的连接构造中，控制线21通过使用形成在传感器芯片11F-b的外围区域中的TSV区域连接到全局控制电路13。
类似于图13所示的传感器芯片11E，在以此方式构造的传感器芯片11F-b中，通过沿着传感器基板51的像素阵列单元12的纵向方向将全局控制电路13布置在逻辑基板52-2中，能够以更高的速度执行传感器元件的控制。
另外，例如，可以堆叠三个或更多个半导体基板，并且如上面说明的图16所示，全局控制电路13可以布置在两个位置处，或者全局控制电路13可以布置在两个以上的多个位置处。在这种情况下，可以根据全局控制电路13的布置适当地设计布置有存储器61的半导体基板和存储器61的布置位置或分割数量。
例如，可以采用如下构造：像素阵列单元12布置在第一层的半导体基板中，列ADC15、逻辑电路17等布置在第二层的半导体基板中，并且存储器61构造在第三层的半导体基板中。同样在这种构造中，通过将全局控制电路13布置在第二层的半导体基板中，在可以将配线长度构造得很短的同时，全局控制电路13可以布置在布置有存储器61的半导体基板中。
<传感器芯片的第八构造示例>
将参考图26A至26E说明根据本发明的第八实施例的传感器芯片。注意，相同的附图标记将被分配给构成图26A至26E所示的传感器芯片11G的块之中的与图14所示的传感器芯片11E相同的构造，且不再提供其详细说明。
换句话说，传感器芯片11中的全局控制电路13的构造并不限定于上述各实施例说明的构造，但可以采用如图26A至26E所示的各种布局。显然，在任何布置中，只要全局控制电路13沿着像素阵列单元12的长边布置，可以采用附图未示出的布局。
如图26A所示，在传感器芯片11G的布局中，像素阵列单元12和全局控制电路13布置在传感器基板51中，并且滚动控制电路14、列ADC15和逻辑电路17布置在逻辑基板52中。此外，在传感器芯片11G中，全局控制电路13沿着像素阵列单元12的长边布置在像素阵列单元12的下侧。
如图26B所示，在传感器芯片11G-a的布局中，像素阵列单元12和全局控制电路13布置在传感器基板51中，并且滚动控制电路14、列ADC15和逻辑电路17布置在逻辑基板52中。此外，在传感器芯片11G-a中，全局控制电路13沿着像素阵列单元12的长边布置在像素阵列单元12的上侧。
如图26C所示，在传感器芯片11G-b的布局中，像素阵列单元12和全局控制电路13-1和13-2布置在传感器基板51中，并且滚动控制电路14、列ADC 15和逻辑电路17布置在逻辑基板52中。此外，在传感器芯片11G-b中，全局控制电路13-1和13-2沿着像素阵列单元12的长边分别布置在像素阵列单元12的上侧和下侧。
如图26D所示，在传感器芯片11G-c的布局中，像素阵列单元12和全局控制电路13-1和13-2布置在传感器基板51中，并且滚动控制电路14、列ADC 15和逻辑电路17布置在逻辑基板52中。此外，在传感器芯片11G-c中，全局控制电路13-1和13-2沿着像素阵列单元12的长边分别布置在像素阵列单元12的上侧和下侧，并且两条控制线21-1和21-2布置成在以矩阵模式布置在像素阵列单元12中的一列传感器元件的中心处分离。
如图26E所示，在传感器芯片11G-d的布局中，像素阵列单元12和全局控制电路13-1和13-2布置在传感器基板51中，并且滚动控制电路14、列ADC 15和逻辑电路17布置在逻辑基板52中。在传感器芯片11G-d中，输入/输出单元16沿着像素阵列单元12的长边布置在逻辑基板52中。
例如，传感器芯片11G-d被构造为通过TSV区域54-1和TSV区域53-1从输入/输出单元16向全局控制电路13供电。注意，可以不使用TSV而是通过使用构成配线的铜(Cu)和铜之间的连接、微凸块等向全局控制电路13供电。另外，对于用于向全局控制电路13供电的配线，可以使用与控制线21的连接方法相同的连接方法，或者可以使用不同组合的连接方法。另外，除了其中堆叠有两层的半导体基板的构造之外，在堆叠三层半导体基板的构造的情况下，类似地，全局控制电路13优选地布置在输入/输出单元16附近。
另外，在图26A至26E所示的各种布局中，虽然说明了其中列ADC 15布置在逻辑基板52的一侧处的示例，但也可以采用其中列ADC 15布置在逻辑基板52的上侧和下侧的布局。这里，列ADC 15和逻辑电路17的位置不限于图26A至26E所示的布置中所示的位置。
如上所述，通过在传感器芯片11中采用堆叠型结构，可以以各种布局来布置全局控制电路13，并增加布局的自由度，并且增加了单独控制全局控制电路13和滚动控制电路14的效果。
<距离图像传感器的构造示例>
图27是示出作为使用传感器芯片11的电子设备的距离图像传感器的构造示例的框图。
如图27所示，距离图像传感器201被构造为包括光学系统202、传感器芯片203、图像处理电路204、监视器205和存储器206。此外，通过接收从光源装置211朝向物体投射并在物体表面上反射的光(调制光或脉冲光)，距离图像传感器201可以根据距物体的距离获取距离图像。
光学系统202被构造为包括一个或多个透镜，将来自物体的图像光(入射光)引导到传感器芯片203，并在传感器芯片203的光接收面(传感器单元)上形成图像。
作为传感器芯片203，应用了根据上述每个实施例的传感器芯片11，并且将表示根据从传感器芯片203输出的接收信号(APD OUT)获取的距离的距离信号提供到图像处理电路204。
图像处理电路204执行图像处理以基于从传感器芯片203提供的距离信号构建距离图像，并且将通过图像处理获取的距离图像(图像数据)提供到监视器205以在其上显示，或者被提供到存储器206以存储(记录)在其中。
在以此方式构造的距离图像传感器201中，通过应用上述传感器芯片11，以更高的速度执行控制，并因此，例如可以获取更精确的距离图像。
<图像传感器的使用示例>
图28是示出使用上述图像传感器(摄像装置)的使用的示例的图。
例如，上述图像传感器可用于各种用于感测诸如可见光、红外光、紫外光或X射线之类的光的如下情况。
·拍摄观看用图像的设备，例如，数码相机或设置有相机功能的移动设备等
·用于交通的设备，例如，用于为了诸如自动停车、驾驶员状况的识别等之类的安全驾驶而拍摄车辆的前方、后方、周围、内部等对车载传感器、用于监测行驶车辆和道路的监视相机、以及用于测量车辆之间的距离等的距离测量传感器
·用于家电的设备，例如，拍摄使用者的手势并根据手势操作家电的电视接收机、冰箱和空调
·用于医疗保健的设备，例如，内窥镜和通过接收红外光来拍摄血管的设备
·用于安全的设备，例如，防犯罪监视用相机和身份认证用相机
·用于美容的设备，例如，用于拍摄皮肤的皮肤测定仪和用于拍摄头皮的显微镜
·用于运动的设备，例如，用于运动目的的动作相机和可穿戴相机
·用于农业的设备，例如，用于监测农田和作物的状况的相机。
<内窥镜操作系统的应用示例>
根据本公开的实施例的技术(本发明)可以用于各种产品。例如，根据本公开的实施例的技术可以应用于内窥镜操作系统。
图29是示出根据与本公开相关的技术(本发明)的实施例的内窥镜操作系统的示意性构造的示例的图。
图29示出操作者(医生)11131通过使用内窥镜操作系统11000对位于病床11133上的患者11132执行操作的外观。如图所示，内窥镜操作系统11000由内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量治疗工具11112等之类的其他操作工具11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120以及安装有用于内窥镜操作的各种装置的推车11200构成。
内窥镜11100由镜筒11101和与镜筒11101的基端连接的摄像头11102构成，镜筒11101的从梢端开始的预定长度的区域插入患者11132的体腔。在附图所示的示例中，虽然示出了由包括具有硬度的镜筒11101的所谓的硬镜(hard mirror)构成的内窥镜11100，但是内窥镜11100可以由具有软镜筒的所谓的软镜(soft mirror)构成。
在镜筒11101的梢端处形成有开口部分，物镜插入到开口部分中。光源装置11203连接到内窥镜11100，由光源装置11203产生的光通过使用延伸到镜筒11101的内部的导光器引导到镜筒的梢端，并通过物镜朝向位于患者11132的体腔内的观察目标发射。这里，内窥镜11100可以是直视镜或斜观镜或侧视镜。
在摄像头11102的内部，设置有光学系统和摄像装置，并且通过光学系统将从观察目标反射的反射光(观察光)收集在摄像装置中。通过摄像装置执行观察光的光电转换，并且生成与观察光对应的电信号，换句话说，生成与观察图像对应的图像信号。图像信号作为原始数据被发送到相机控制单元(CCU)11201。
CCU 11201由中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等构成，并执行内窥镜11100和显示装置11202的整体控制。另外，CCU 11201从摄像头11102接收图像信号，并执行用于基于图像信号显示图像的各种图像处理，例如用于图像信号的显影处理(去马赛克处理)。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202基于已被CCU 11201执行图像处理的图像信号来显示图像。
光源装置11203例如由诸如发光二极管(LED)等之类的光源构成，并且当对操作部件等进行摄像时将发射光提供到内窥镜11100。
输入装置11204是内窥镜操作系统11000的输入接口。用户可以通过输入装置11204输入各种信息或向内窥镜操作系统11000输入指令。例如，用户输入指示内窥镜11100的摄像条件(发射光的种类、放大系数、焦距等)的改变等的指令。
治疗工具控制装置11205控制用于组织的切除或切割、密封血管等的能量治疗工具11112的驱动。气腹装置11206通过气腹管11111将气体传送到体腔内部，以使患者11132的体腔膨胀，以便利用内窥镜11100确保视野并确保治疗人员的操作空间。记录器11207是能够记录与操作有关的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像和图形等各种形式中的任何一种打印与操作有关的各种信息的装置。
另外，例如，在使内窥镜11100对操作部件摄像时提供发射光的光源装置11203可以由LED、激光光源或由它们的组合构成的白光光源构成。在通过RGB激光光源的组合构成的白光源的情况下，由于可以高精度地控制每种颜色(每个波长)的输出强度和输出时序，因此可以在光源装置11203中调节所捕获的图像的白平衡。另外，在这种情况下，通过以时分方式从RGB激光光源向观察目标发射激光并以与发射时序同步的方式控制摄像头11102的摄像装置的驱动，可以以时分方式捕获分别对应于RGB的图像。根据该方法，可以在不在摄像装置中布置任何滤色器的情况下获取彩色图像。
另外，可以控制光源装置11203的驱动以每隔预定时间改变输出光的强度。通过以与光强度的改变的时序同步的方式控制摄像头11102的摄像装置的驱动来以时分方式获取图像并且合成图像，可以生成不具有所谓的浓黑(black fullness)和光晕的高动态范围图像。
此外，光源装置11203可以被构造为用于提供具有与特殊光观察相对应的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，通过利用身体组织中的光吸收的波长依赖性，通过发射比正常观察时的发射光(换句话说，白光)具有窄的带宽的光，进行所谓的窄带摄像，以对具有高对比度的诸如粘膜表面层的血管等预定组织进行摄像。或者，在特殊光观察中，可以进行用于使用通过发射激发光产生的荧光来获取图像的荧光观察。在荧光观察中，可以进行在将激发光发射到身体组织之后的来自身体组织的荧光的观察(自发荧光观察)、通过将诸如吲哚菁绿(ICG)等试剂局部注射到身体组织并发射与试剂相对应的荧光波长的激发光而获得的荧光图像的获取等。光源装置11203可以被构造为提供与这种特殊光观察相对应的窄带光和/或激发光。
图30是示出图29所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。
摄像头11102包括透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和CCU 11201连接成可通过传输电缆11400彼此通信。
透镜单元11401是设置在镜筒11101的连接部分中的光学系统。从镜筒11101的梢端接收的观察光被引导到摄像头11102并且入射到透镜单元11401。透镜单元11401通过组合包括变焦透镜和聚焦透镜的多个镜头来构造。
摄像单元11402由摄像装置构成。构成摄像单元11402的摄像装置的数量可以是一个(所谓的单板型)或者两个以上(所谓的多板型)。在摄像单元11402被构造为多板型的情况下，例如，可以通过摄像装置生成与RGB对应的图像信号，并且可以通过合成图像信号来获取彩色图像。或者，摄像单元11402可以被构造为包括一个摄像装置，以用于获取对应于三维(3D)显示的右眼和左眼中的每一者的图像信号。通过执行3D显示，操作者11131可以更准确地感知身体组织操在作部件中的深度。另外，在摄像单元11402被构造为多板型的情况下，可以多个透镜单元11401的系统可以与摄像装置相对应地设置。
另外，摄像单元11402可以不必设置在摄像头11102中。例如，摄像单元11402可以设置成紧接镜筒11101内部的物镜之后。
驱动单元11403由致动器构成，并且在摄像头控制单元11405的控制下使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，可以适当地调整由摄像单元11402获取的拍摄图像的放大倍数和焦点。
通信单元11404由用于向/从CCU 11201发送/接收各种信息的通信设备构成。通信单元11404通过传输电缆11400将从摄像单元11402获取的图像信号作为原始数据发送到CCU 11201。
另外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并将接收的控制信号提供到摄像头控制单元11405。在控制信号中，例如，包含了与摄像条件有关的信息，摄像条件例如是指示拍摄图像的帧速率的指定的信息和指示摄像时的曝光值的指定的信息和/或指示拍摄图像的放大倍数和焦点的指定的信息。
注意，上述诸如帧速率、曝光值、放大倍数和焦点等摄像条件可以由用户适当地指定或者由CCU 11201的控制单元11413基于期望的图像信号自动地设置。在后一种情况下，所谓的自动曝光(AE)功能、自动聚焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能被安装在内窥镜11100中。
摄像头控制单元11405基于从CCU 11201提供的已经通过通信单元11404接收的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411由用于向/从摄像头11102发送/接收各种信息的通信设备构成。通信单元11411通过传输电缆11400接收从摄像头11102发送的图像信号。
另外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号发送到摄像头11102。可以通过电通信、光通信等发送图像信号和控制信号。
图像处理单元11412对从摄像头11102发送的作为原始数据的图像信号执行各种图像处理。
控制单元11413使用内窥镜11100执行与操作部件等的摄像有关的各种控制，并且显示通过对操作部件等进行摄像而获取的拍摄图像。例如，控制单元11413产生用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
此外，控制单元11413显示拍摄图像，其中，操作部件等基于已被图像处理单元11412执行图像处理的图像信号被投影在显示装置11202上。此时，控制单元11413可以通过使用各种图像识别技术来识别拍摄图像内的各种目标。例如，控制单元11413可以通过检测拍摄图像中包括的目标的边缘的形状、颜色等来识别诸如镊子等操作工具、活体的特定区域、出血、在使用能量治疗工具11112时的雾等。当在显示设备11202中显示拍摄图像时，控制单元11413可以通过使用识别结果将各种操作支持信息叠加在操作部件的图像上。通过使操作支持信息以叠加方式显示并呈现给操作员11131，可以减轻操作者11131的负担，或者操作者11131可以更可靠地处理操作。
连接摄像头11102和CCU 11201的传输电缆11400是对应于电信号通信的电信号电缆、对应于光通信的光纤或者它们的复合电缆。
在这里示出的示例中，当执行使用传输电缆11400的有线通信时，可以无线地执行摄像头11102和CCU 11201之间的通信。
如上所述，已经说明了根据与本公开相关的技术的实施例的内窥镜操作系统的示例。例如，与本公开相关的技术可以应用于如上说明的构造之中的内窥镜11100、摄像头11102(其摄像单元11402)、CCU 11201(其图像处理单元11412)等。
这里，虽然已经说明了作为示例的内窥镜操作系统，但是例如与本公开相关的技术可以应用于除了内窥镜操作系统之外的显微镜操作系统等。
<移动体的应用实例>
与本公开相关的技术(本发明)可以应用于各种产品。例如，与本公开相关的技术可以实现为安装在汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船舶和机器人等中的一种移动体上的设备。
图31是示出作为根据与本公开相关的技术的实施例的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
车辆控制系统12000包括通过通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图31所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。作为集成控制单元12050的功能构造，微型计算机12051、音频/视频输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053被示出。
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相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作如下装置的控制装置：诸如内燃机、驱动电动机等用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置的控制装置、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等。
车身系统控制单元12020根据各种程序来控制安装在车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作如下装置的控制装置：无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置、诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向灯或雾灯等各种灯、等等。在这种情况下，从取代钥匙的移动设备发送的无线电波或者各种开关的信号可以被输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、车灯等。
车辆外部信息检测单元12030检测其上安装有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，摄像单元12031连接到车辆外部信息检测单元12030。车辆外部信息检测单元12030使摄像单元12031对车辆外部的图像进行摄像，并接收拍摄图像。基于所接收的图像，车辆外部信息检测单元12030可以执行人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等物体的目标检测处理或者距离检测处理。
摄像单元12031是光学传感器，其接收光并输出对应于接收光量的电信号。摄像单元12031可以输出作为图像或测量距离信息的电信号。另外，由摄像单元12031接收的光可以是可见光或者诸如红外光等不可见光。
车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。例如，用于检测驾驶员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可包括对驾驶员进行摄像的相机，并且车内信息检测单元12040可以基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息来计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的集中程度，或者可以确定驾驶员是否在座位上打瞌睡。
微型计算机12051可以基于由车辆外部信息检测单元12030或车辆内部信息检测单元12040获取的车辆内部/外部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，并向系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能的协同控制，这些功能包括车辆的碰撞避免或减震、基于车间距离的跟随行驶、车速保持行驶、车辆碰撞警告、车辆偏离车道警告等。
另外，微型计算机12051可以执行旨在自动驾驶的协同控制，该自动驾驶用于通过在不取决于驾驶员的操作的情况下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控制驱动驱动力产生装置、转向机构、制动装置等进行的自动行驶。
另外，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向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行协同控制，以旨在通过根据由车辆外部信息检测单元12030等检测的前方车辆或迎面车辆的位置控制前照灯从远光灯变为近光灯来防止眩光。
音频/视频输出单元12052将音频和视频中的至少一者的输出信号发送到输出装置，该输出装置能够在视觉上或声学上向车辆的乘客或车辆外部通知信息。在图31所示的示例中，音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063被示出为输出设备的示例。显示单元12062例如可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。
图32是示出摄像单元12031的安装位置的示例的图。
如图32所示，车辆12100包括摄像单元12101、12102、12103、12104和12105以作为摄像单元12031。
例如，摄像单元12101、12102、12103、12104和12105安装在诸如车辆12100的前鼻部、后视镜、后保险杠和后门以及驾驶室内部的前档玻璃的上部等位置处。设置在前鼻处的摄像单元12101和设置在驾驶室内部的前档玻璃的上部处的摄像单元12105主要获取车辆12100的前侧的图像。设置在后视镜处的摄像单元12102和12103主要获取车辆两侧的图像。设置在后保险杠或后门处的摄像单元12104主要获取车辆12100的后侧的图像。由摄像单元12101和12105获取的前侧的图像主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通灯、交通标志、车道等。
注意，图32示出摄像单元12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111示出安装在前鼻处的摄像单元12101的摄像范围，摄像范围12112和12113分别示出安装在后视镜处的摄像单元12102和12103的摄像范围，并且摄像范围12114示出安装在后保险杠或后门处的摄像单元12104的摄像范围。例如，通过叠加由摄像单元12101至12104摄像的图像数据，获得了车辆12100的从上侧观察的鸟瞰图像。
摄像单元部12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像单元12101至12104中的至少一者可以是由多个摄像装置形成的立体相机或者可以是包括用于检测相位差的像素的摄像装置。
例如，微型计算机12051可以基于从摄像单元12101至12104获得的距离信息来获取直到摄像范围12111至12114内的每个立体物体的距离以及距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而可以提取在车辆12100的行驶路径上沿着与车辆12100基本上相同的方向以预定速度(例如，0km/h以上)行进的作为最近的立体物体的立体物体，以作为前方车辆。此外，微型计算机12051可以预先设置在前车前方保持的车间距离，并且执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随启动控制)等。以此方式，可以执行旨在用于使车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作等的自动驾驶的协同控制。
例如，微型计算机12051可以将与立体物体有关的立体物体数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他立体物体，并基于由摄像单元12101至12104获取的距离信息提取立体物体，并且使用所提取的立体物体来自动避免障碍物体。例如，微型计算机12051将存在于车辆12100周围的障碍物分类为可以由车辆12100的驾驶员视觉识别的障碍物和难以由驾驶员在视觉上识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定用于表示与每个障碍物发生碰撞的风险程度的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并且因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并执行强制减速或者通过驱动系统控制单元12010进行避让转向，由此执行驱动辅助以避免碰撞。
摄像单元12101至12104中的至少一者可以是检测红外光的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过确定行人是否存在于由摄像单元12101至12104获取的拍摄图像中来识别行人。行人的这种识别例如通过如下过程来执行：用于提取作为红外成像机的摄像单元12101至12104的拍摄图像中的特征点的过程；以及通行对表示物体轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理来判定是否是行人的过程。当微型计算机12051确定在摄像单元12101至12104的拍摄图像中存在行人并且因此识别出行人时，音频/视频输出单元12052控制显示单元12062，以便显示用于强调的方形轮廓线以将其叠加在所识别的行人上。音频/视频输出单元12052还可以控制显示单元12062，以便将表示行人的图标等显示在期望的位置。
如上所述，已经说明了根据与本公开相关的技术的实施例的车辆控制系统的示例。与本公开相关的技术可以应用于上述构造之中的的摄像单元12031等。
<构造的组合的示例>
此外，本发明也可以采用以下构造。
(1)一种传感器芯片，所述传感器芯片包括：
像素阵列单元，所述像素阵列单元具有矩形区域，在所述矩形区域中，多个传感器元件以阵列模式布置；和
全局控制电路，在所述全局控制电路中，用于同时驱动所述传感器元件的驱动元件布置在一个方向上，并且所述驱动元件分别连接到针对每一列所述传感器元件设置的控制线，所述全局控制电路的纵向方向沿着所述像素阵列单元的长边布置。
(2)根据(1)所述的传感器芯片，其中，
沿着所述像素阵列单元的纵向方向在所述像素阵列单元的两侧布置有两个所述全局控制电路，并且
每个所述全局控制电路的所述驱动元件连接到所述控制线的两端。
(3)根据(2)所述的传感器芯片，其中，
针对每一列所述传感器元件布置的所述信号线在所述像素阵列单元的大致中心处被分割，并且
在分别布置在所述像素阵列单元的两侧的两个所述全局控制电路的所述驱动元件之中，一侧的所述驱动元件连接到一侧的经分割的所述信号线，且另一侧的所述驱动元件连接到另一侧的经分割的所述信号线。
(4)根据(1)至(3)中任一者所述的传感器芯片，其中，
所述传感器芯片具有堆叠结构，布置有所述像素阵列单元的传感器基板和布置有所述全局控制电路的逻辑基板堆叠在所述堆叠结构中。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的传感器芯片，其中，
布置在所述逻辑基板的所述全局控制电路中的所述驱动元件通过设置在如下区域的周边处的连接部连接到所述信号线的一个端部，所述区域为所述像素阵列单元在所述传感器基板中的布置区域。
(6)根据(1)至(4)中任一项所述的传感器芯片，其中，
两个所述全局控制电路沿着所述像素阵列单元的纵向方向以对应于所述像素阵列单元的两侧的方式布置在所述逻辑基板中，并且
在布置在所述逻辑基板中的所述两个全局控制电路中分别布置的所述驱动元件通过设置在如下区域的周边的彼此面对的两侧处的连接部连接到所述信号线的两个端部，所述区域为所述像素阵列单元在所述传感器基板中的布置区域。
(7)根据(1)至(4)中任一项所述的传感器芯片，其中，
针对每一列所述传感器元件布置的所述信号线在所述像素阵列单元的大致中心处被分割，并且
在以分别对应于所述像素阵列单元的两侧的方式布置在所述逻辑基板中的两个所述全局控制电路的所述驱动元件之中，一侧的所述驱动元件连接到一侧的经分割的所述信号线，并且另一侧的所述驱动元件连接到另一侧的经分割的所述信号线。
(8)根据(1)至(4)中任一项所述的传感器芯片，其中，
所述全局控制电路布置在所述逻辑基板的大致中心处，并且布置在所述逻辑基板的所述全局控制电路中的所述驱动元件通过连接部连接到所述信号线的大致中心，所述连接部设置成在平面图中与所述像素阵列单元重叠。
(9)根据(1)至(4)中任一项所述的传感器芯片，其中，
针对每一列所述传感器元件布置的所述信号线在所述像素阵列单元的大致中心处被分割，并且
在所述全局控制电路中针对每一列所述传感器元件布置有两个所述驱动元件，一侧的所述驱动元件连接到所述信号线的一侧的位于所述像素阵列单元的中心侧的端部，并且另一侧的所述驱动元件连接到所述信号线的另一侧的位于所述像素阵列单元的所述中心侧的端部。
(10)根据(1)至(4)中任一项所述的传感器芯片，其中，
两个所述全局控制电路布置在所述逻辑基板中，一个所述全局控制电路的所述驱动元件连接到所述信号线的一侧的一半部分的中心，并且另一个所述全局控制电路的所述驱动元件连接到所述信号线的另一侧的一半部分的中心。
(11)根据(1)至(4)中任一项所述的传感器芯片，其中，
针对每一列所述传感器元件布置的所述信号线在所述像素阵列单元的大致中心处被分割，并且
两个所述全局控制电路布置在所述逻辑基板，一个所述全局控制电路的所述驱动元件连接到所述信号线的一侧的中心，并且另一个所述全局控制电路的所述驱动元连接到所述信号线的另一侧的中心。
(12)根据(11)所述的传感器芯片，其中，
所述信号线被分割成三条以上的信号线，并且分别对应的三个以上的所述全局控制电路的所述驱动元件连接在每条所述信号线的大致中心处。
(13)根据(1)至(12)中任一项所述的传感器芯片，其中，
所述信号线被分割成多个部分，在所述逻辑基板中布置有至少一个所述全局控制电路，并且布置有与所述信号线的分割数对应的多个缓冲电路。
(14)根据(1)至(12)中任一项所述的传感器芯片的，其中，
所述传感器芯片通过堆叠三个以上的半导体基板来构造。
(15)一种包括传感器芯片的电子设备，所述传感器芯片包括：
像素阵列单元，所述像素阵列单元具有矩形区域，在所述矩形区域中，多个传感器元件以阵列模式布置；和
全局控制电路，在所述全局控制电路中，用于同时驱动所述传感器元件的驱动元件布置在一个方向上，并且所述驱动元件分别连接到针对每一列所述传感器元件设置的控制线，所述全局控制电路的纵向方向沿着所述像素阵列单元的长边布置。
注意，实施例不限于上述实施例，而是可以在不脱离本公开的概念的范围内进行各种改变。另外，这里说明的效果仅仅是示例，并且效果不限于此，并因此可以获得任何其他效果。
本领域技术人员应当理解，可根据设计要求和其它因素，进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们处于所附权利要求或其等同物的范围内。
[附图标记列表]
11 传感器芯片
12 像素阵列单元
13 全局控制电路
14 滚动控制电路
15 列ADC
16 输入/输出单元
17 逻辑电路
21 控制线
31 内部缓冲器
32 驱动元件
41、42 内部缓冲器
43 寄存器
44 驱动元件
45 解码器
46 与门
51 传感器基板
52 逻辑基板
53、54 TSV区域
55 缓冲电路
61 存储器

Claims (15)

1.一种传感器芯片，所述传感器芯片包括：
像素阵列单元，所述像素阵列单元具有矩形区域，在所述矩形区域中，多个传感器元件以阵列模式布置；和
全局控制电路，在所述全局控制电路中，用于同时驱动所述传感器元件的驱动元件布置在一个方向上，并且所述驱动元件分别连接到针对每一列所述传感器元件设置的控制线，所述全局控制电路的纵向方向沿着所述像素阵列单元的长边布置。
2.根据权利要求1所述的传感器芯片，其中，
沿着所述像素阵列单元的纵向方向在所述像素阵列单元的两侧布置有两个所述全局控制电路，并且
每个所述全局控制电路的所述驱动元件连接到所述控制线的两端。
3.根据权利要求2所述的传感器芯片，其中，
针对每一列所述传感器元件布置的所述信号线在所述像素阵列单元的大致中心处被分割，并且
在分别布置在所述像素阵列单元的两侧的两个所述全局控制电路的所述驱动元件之中，一侧的所述驱动元件连接到一侧的经分割的所述信号线，且另一侧的所述驱动元件连接到另一侧的经分割的所述信号线。
4.根据权利要求1所述的传感器芯片，其中，所述传感器芯片具有堆叠结构，布置有所述像素阵列单元的传感器基板和布置有所述全局控制电路的逻辑基板堆叠在所述堆叠结构中。
5.根据权利要求4所述的传感器芯片，其中，
布置在所述逻辑基板的所述全局控制电路中的所述驱动元件通过设置在如下区域的周边处的连接部连接到所述信号线的一个端部，所述区域为所述像素阵列单元在所述传感器基板中的布置区域。
6.根据权利要求4所述的传感器芯片，其中，
两个所述全局控制电路沿着所述像素阵列单元的纵向方向以对应于所述像素阵列单元的两侧的方式布置在所述逻辑基板中，并且
在布置在所述逻辑基板中的所述两个全局控制电路中分别布置的所述驱动元件通过设置在如下区域的周边的彼此面对的两侧处的连接部连接到所述信号线的两个端部，所述区域为所述像素阵列单元在所述传感器基板中的布置区域。
7.根据权利要求4所述的传感器芯片，其中，
针对每一列所述传感器元件布置的所述信号线在所述像素阵列单元的大致中心处被分割，并且
在以分别对应于所述像素阵列单元的两侧的方式布置在所述逻辑基板中的两个所述全局控制电路的所述驱动元件之中，一侧的所述驱动元件连接到一侧的经分割的所述信号线，并且另一侧的所述驱动元件连接到另一侧的经分割的所述信号线。
8.根据权利要求4所述的传感器芯片，其中，
所述全局控制电路布置在所述逻辑基板的大致中心处，并且布置在所述逻辑基板的所述全局控制电路中的所述驱动元件通过连接部连接到所述信号线的大致中心，所述连接部设置成在平面图中与所述像素阵列单元重叠。
9.根据权利要求4所述的传感器芯片，其中，
针对每一列所述传感器元件布置的所述信号线在所述像素阵列单元的大致中心处被分割，并且
在所述全局控制电路中针对每一列所述传感器元件布置有两个所述驱动元件，一侧的所述驱动元件连接到所述信号线的一侧的位于所述像素阵列单元的中心侧的端部，并且另一侧的所述驱动元件连接到所述信号线的另一侧的位于所述像素阵列单元的所述中心侧的端部。
10.根据权利要求4所述的传感器芯片，其中，
两个所述全局控制电路布置在所述逻辑基板中，一个所述全局控制电路的所述驱动元件连接到所述信号线的一侧的一半部分的中心，并且另一个所述全局控制电路的所述驱动元件连接到所述信号线的另一侧的一半部分的中心。
11.根据权利要求4所述的传感器芯片，其中，
针对每一列所述传感器元件布置的所述信号线在所述像素阵列单元的大致中心处被分割，并且
两个所述全局控制电路布置在所述逻辑基板中，一个所述全局控制电路的所述驱动元件连接到所述信号线的一侧的中心，并且另一个所述全局控制电路的所述驱动元连接到所述信号线的另一侧的中心。
12.根据权利要求11所述的传感器芯片，其中，
所述信号线被分割成三条以上的信号线，并且分别对应的三个以上的所述全局控制电路的所述驱动元件连接在每条所述信号线的大致中心处。
13.根据权利要求12所述的传感器芯片，其中，
所述信号线被分割成多个部分，在所述逻辑基板中布置有至少一个所述全局控制电路，并且布置有与所述信号线的分割数对应的多个缓冲电路。
14.根据权利要求4所述的传感器芯片，其中，
所述传感器芯片通过堆叠三个以上的半导体基板来构造。
15.一种包括传感器芯片的电子设备，所述传感器芯片包括：
像素阵列单元，所述像素阵列单元具有矩形区域，在所述矩形区域中，多个传感器元件以阵列模式布置；和
全局控制电路，在所述全局控制电路中，用于同时驱动所述传感器元件的驱动元件布置在一个方向上，并且所述驱动元件分别连接到针对每一列所述传感器元件设置的控制线，所述全局控制电路的纵向方向沿着所述像素阵列单元的长边布置。
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