CN111510649B - 传感器和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传感器和系统，该传感器包括第一基板和第二基板，所述第一基板包括：第一像素，所述第一像素包括第一光电二极管，所述第一光电二极管产生与入射光量对应的像素信号，所述第二基板包括：信号处理单元，所述信号处理单元对所述像素信号进行信号处理，其中，所述第一基板和所述第二基板彼此堆叠在一起。本发明能够适用于车载成像装置。

Description

传感器和系统

本申请是申请日为2017年5月31日、发明名称为“传感器和系统”的申请号为202010098725.4专利申请的分案申请。

此外，申请号为202010098725.4的分案申请为申请日为2017年5月31日、发明名称为“光检测装置、先进驾驶辅助系统和自主驾驶系统”的申请号为201910716721.5专利申请的分案申请。

此外，申请号为201910716721.5的分案申请是第201780029245.9号专利申请(下文称“母案”)的分案申请，该母案的申请日是2017年5月31，发明名称是“成像装置及成像方法、相机模块、和电子设备”。

技术领域

本发明涉及一种成像装置及成像方法、相机模块、和电子设备，更特别地，涉及一种能够检测器件故障的成像装置及成像方法、相机模块、和电子设备，该器件具有堆叠多个基板的结构。

背景技术

采集图像的成像器件尺寸变得越来越小，并且现在用于各种目的。

近年来，具有驾驶辅助功能的车辆变得常见。通过驾驶辅助功能，采集车辆前方的场景，并且根据采集的图像识别车辆行驶车道、车辆前方行驶的车辆、冲向车道的行人等。能够以此避免危险。

然而，在作为其中一种功能的成像器件中，在有故障时会进行错误检测。因此，不能提供适当的驾驶辅助。因此，有这样的可能性：通过驾驶辅助可能无法避免危险。

为此，要求用于车辆的成像器件具有这样的功能：根据ISO 26262(产出汽车的电气和/或电子系统的功能安全性所用的国际标准)，检测模拟电路工作期间的故障。

在这种要求下，已经提出了这样的技术：检测与成像器件中水平信号线的断开相关的故障(参见专利文献1和2)。

引用列表

专利文献

专利文献1：特开第2009-118427号日本专利申请

专利文献2：特开第2009-284470号日本专利申请

发明内容

本发明要解决的技术问题

同时，在近年来变得常见的成像装置中，堆叠并电连接第一基板和第二基板，第一基板包括光电二极管，其产生与入射光量对应的像素信号，第二基板包括信号处理单元等，其对光电二极管产生的像素信号进行信号处理。

然而，通过上面提到的用于检测故障的技术，不可能检测具有堆叠多个基板这一结构的成像装置中的故障。

鉴于以上情况，做出本发明，特别地，本发明意在能够检测具有堆叠多个基板这一结构的成像装置中的故障。

技术问题的解决方案

根据本发明的第一方面的成像装置是这样的成像装置，其包括：第一基板，第一基板包括像素和像素控制线；和第二基板，第一基板和第二基板彼此堆叠在一起。在成像装置中，第二基板包括行驱动单元和故障检测器。像素控制线的一端经由第一连接电极连接至行驱动单元，且像素控制线的另一端经由第二连接电极连接至故障检测器。行驱动单元经由第一连接电极将用于控制像素的操作的控制信号供给至像素控制线。故障检测器根据经由第一连接电极、像素控制线和第二连接电极供给的控制信号而检测故障。

第一连接电极和第二连接电极可以由穿过第一基板和第二基板的贯通电极构成，且第一基板和第二基板可以堆叠，并且通过贯通电极电连接。

像素可以以阵列布置。成像装置还可以包括控制单元，控制单元输出关于像素中的当前目标的地址信息以及关于地址信息所指定的像素被控制的时间的信息。故障检测器可以包括：行驱动单元，其供给用于控制像素的操作的控制信号，该行驱动单元由从控制单元输出的地址信息指定；检测器，其检测用于控制像素的操作的控制信号，并且输出检测信号，该控制信号由被从控制单元输出的地址信息指定的行驱动单元供给；和脉冲输出故障检测器，其根据当检测器在被地址信息指定的像素被控制的时间检测到用于控制由被从控制单元输出的地址信息指定的像素的操作的控制信号时是否输出检测信号，来检测控制信号的脉冲输出的故障。

检测器可以包括开关栅极，该开关栅极检测用于控制像素的操作的控制信号，该开关栅极由从控制单元输出的地址信息指定，且检测器可以将电力仅供给至由从控制单元输出的地址信息指定的开关栅极。当检测到用于控制像素的操作的控制信号时，开关栅极可以将Hi信号输出至针对各控制信号设置的总线。脉冲输出故障检测器可以包括多个保持单元，该保持单元保持用于各控制信号的值，该值对应于输出至针对各控制信号设置的总线的信号和表明由地址信息指定的像素被控制的时间的信号，并且该脉冲输出故障检测器根据保持单元保持的值来检测控制信号的脉冲输出的故障。

多个保持单元可以保持用于各控制信号的值，该值对应于输出至针对各控制信号设置的总线的信号和表明由地址信息指定的像素处于被控状态的固定信号。脉冲输出故障检测器可以根据保持单元保持的值来检测控制信号的脉冲输出的故障。

行驱动单元和第一基板可以通过由贯通电极构成的第一连接电极连接，且检测器和第一基板可以通过由与贯通电极不同的另一个贯通电极构成的第二连接电极电连接。

控制单元可以将关于像素中的当前目标的地址信息输出至行驱动单元和检测器。行驱动单元可以输出关于行驱动单元的地址的选择信息，该选择信息对应于地址信息。检测器可以输出关于检测器的地址的选择信息，该选择信息对应于地址信息。故障检测器可以包括地址选择功能故障检测器，其将关于行驱动单元的地址的选择信息和关于检测器的地址的选择信息分别与从控制单元输出的地址信息进行比较，并且根据比较的结果，检测行驱动单元和检测器的地址选择功能的故障。

根据本发明的第一方面的成像方法是实现于成像装置的成像方法，该成像装置包括：第一基板，第一基板包括像素和像素控制线；和第二基板，第一基板和第二基板彼此堆叠在一起。第二基板包括行驱动单元和故障检测器。像素控制线的一端经由第一连接电极连接至行驱动单元，且像素控制线的另一端经由第二连接电极连接至故障检测器。该成像方法包括以下步骤：行驱动单元经由第一连接电极将用于控制像素的操作的控制信号供给至像素控制线；和故障检测器根据经由第一连接电极、像素控制线和第二连接电极供给的控制信号而检测故障。

根据本发明的第一方面的相机模块是这样的相机模块，其包括：第一基板，第一基板包括像素和像素控制线；和第二基板，第一基板和第二基板彼此堆叠在一起。在相机模块中，第二基板包括行驱动单元和故障检测器。像素控制线的一端经由第一连接电极连接至行驱动单元，且像素控制线的另一端经由第二连接电极连接至故障检测器。行驱动单元经由第一连接电极将用于控制像素的操作的控制信号供给至像素控制线。故障检测器根据经由第一连接电极、像素控制线和第二连接电极供给的控制信号而检测故障。

根据本发明的第一方面的电子设备是这样的电子设备，其包括：第一基板，第一基板包括像素和像素控制线；和第二基板，第一基板和第二基板彼此堆叠在一起。在电子设备中，第二基板包括行驱动单元和故障检测器。像素控制线的一端经由第一连接电极连接至行驱动单元，且像素控制线的另一端经由第二连接电极连接至故障检测器。行驱动单元经由第一连接电极将用于控制像素的操作的控制信号供给至像素控制线。故障检测器根据经由第一连接电极、像素控制线和第二连接电极供给的控制信号而检测故障。

根据本发明的第一方面，第一基板和第二基板彼此堆叠在一起，第一基板包括像素和像素控制线，第二基板包括行驱动单元和故障检测器。像素控制线的一端经由第一连接电极连接至行驱动单元，且像素控制线的另一端经由第二连接电极连接至故障检测器。行驱动单元经由第一连接电极将用于控制像素的操作的控制信号供给至像素控制线，且故障检测器根据经由第一连接电极、像素控制线和第二连接电极供给的控制信号而检测故障。

根据本发明的第二方面的成像装置是这样的成像装置，其包括：第一基板，第一基板包括像素和连接至像素的垂直信号线；和第二基板，第一基板和第二基板彼此堆叠在一起。在成像装置中，第二基板包括信号供给电路、模拟数字转换电路和故障检测器。垂直信号线的一端经由第一连接电极连接至信号供给电路，且垂直信号线的另一端经由第二连接电极连接至模拟数字转换电路。信号供给电路经由第一连接电极将伪像素信号供给至垂直信号线。模拟数字转换电路根据伪像素信号输出数字信号。故障检测器根据数字信号检测故障。

根据本发明的第二方面，第一基板包括像素和连接至像素的垂直信号线，且第二基板和第一基板堆叠在一起。第二基板包括信号供给电路、模拟数字转换电路和故障检测器。垂直信号线的一端经由第一连接电极连接至信号供给电路，且垂直信号线的另一端经由第二连接电极连接至模拟数字转换电路。信号供给电路经由第一连接电极将伪像素信号供给至垂直信号线。模拟数字转换电路根据伪像素信号输出数字信号，且故障检测器根据数字信号检测故障。

根据本发明的第三方面的成像装置是这样的成像装置，其包括：安装有像素的第一基板；和安装有信号处理单元的第二基板，该信号处理单元对像素拍摄的图像进行信号处理。第一基板和第二基板堆叠并且电连接，且信号处理单元通过信号处理而检测故障。

根据本发明的第三方面，第一基板和第二基板彼此堆叠在一起且电连接，第一基板上安装有像素，第二基板上安装有对像素采集的图像进行信号处理的信号处理单元，且信号处理单元通过信号处理检测故障。

本发明的有益效果

根据本发明，可以检测具有堆叠多个基板这一结构的成像器件中的故障。

附图说明

图1是根据本发明的车辆的示例性构造的说明图。

图2是图1所示的前相机模块的示例性构造的说明图。

图3是用于说明待由图1所示的车辆进行的驾驶辅助处理的流程图。

图4是用于说明形成图2所示的成像器件和前相机ECU的硬件的示例性构造的图。

图5是用于说明形成图2所示的成像器件和前相机ECU的功能的第一实施例的示例性构造的图。

图6是用于说明待由图4所示的成像器件和前相机ECU进行的故障检测处理的图。

图7是用于说明待由图4所示的成像器件和前相机ECU进行的行地址选择功能故障检测处理的流程图。

图8是用于说明待由图4所示的成像器件和前相机ECU进行的行地址选择功能故障检测处理的图。

图9是用于说明图4所示的控制线栅极的示例性构造的图。

图10是用于说明图4所示的脉冲输出故障检测器的示例性构造的图。

图11是用于说明待由图4所示的控制线栅极进行的控制线栅极管理处理的流程图。

图12是用于说明待由图4所示的脉冲输出故障检测器进行的脉冲输出故障检测处理的流程图。

图13是用于说明待由图4所示的脉冲输出故障检测器进行的脉冲输出故障检测处理的图。

图14是用于说明脉冲输出故障检测器的变型例的图，该变形例作为形成第一实施例的功能的第一变型例。

图15是用于说明待由图14所示的脉冲输出故障检测器进行的脉冲输出故障检测处理的图。

图16是用于说明成像器件和前相机ECU的变型例的图，该变形例作为形成第一实施例的功能的第二变型例。

图17是用于说明待由图16所示的成像器件和前相机ECU进行的像素控制线故障检测处理的流程图。

图18是用于说明图2所示的成像器件和前相机ECU的第二实施例的示例性构造的图。

图19是用于说明待由图18所示的成像器件和前相机ECU进行的ADC+TCV故障检测处理的图。

图20是用于说明待由图18所示的成像器件和前相机ECU进行的ADC+TCV故障检测处理的第一操作试验的图。

图21是用于说明待由图18所示的成像器件和前相机ECU进行的ADC+TCV故障检测处理的第二操作试验的图。

图22是用于说明待由图18所示的成像器件和前相机ECU进行的ADC+TCV故障检测处理的第三操作试验的图。

图23是用于说明待由图18所示的成像器件和前相机ECU进行的ADC+TCV故障检测处理的第四操作试验的图。

图24是用于说明待由图19所示的成像器件和前相机ECU进行的ADC+TCV故障检测处理的流程图

图25是用于说明形成第二实施例的功能的第一变型例的图。

图26是用于说明形成第三实施例的功能的示例性构造的图。

图27是用于说明图26所示的校正单元的示例性构造的图。

图28是用于说明以行为单位和以列为单位校正像素信号的方法的图。

图29是用于说明待由图27所示的校正单元进行的校正处理的流程图。

图30是用于说明待由图27所示的校正单元进行的校正处理的流程图。

图31是用于说明形成第四实施例的示例性构造的图。

图32是用于说明堆叠三个芯片来形成第五实施例的第一示例性构造的图。

图33是用于说明堆叠三个芯片来形成第五实施例的第二示例性构造的图。

图34是用于说明堆叠三个芯片来形成第五实施例的第三示例性构造的图。

图35是用于说明堆叠三个芯片来形成第五实施例的第四示例性构造的图。

图36是用于说明堆叠三个芯片来形成第五实施例的第五示例性构造的图。

图37是用于说明比较器和计数器布置在同一芯片中的情况下的像素信号TSV的示例性构造的图。

图38是用于说明比较器和计数器布置在不同芯片中的情况下的像素信号TSV的示例性构造的图。

图39是用于说明列ADC的示例性构造的图。

图40是用于说明区域ADC的示例性构造的图。

图41是用于说明在通过WCSP形成具有双层结构的成像器件的情况下的示意性示例性结构的图。

图42是用于说明图41所示的成像器件的示例性电路布局构造的图。

图43是用于说明图41所示的成像器件的示例性断面结构的图。

图44是用于说明在使用图41的成像器件的另一上下配线连接结构的情况下的示例性电路布局的图。

图45是用于详细说明图41的成像器件的结构的图。

图46是用于说明图41所示的成像器件的第一变型例的图。

图47是用于说明图41所示的成像器件的第二变型例的图。

图48是用于说明图41所示的成像器件的第三变型例的图。

图49是用于说明在通过WCSP形成具有三层结构的成像器件的情况下的示意性示例性结构的图。

图50是用于说明通过WCSP形成具有三层结构的成像器件的情况下的示意性示例性结构的图。

图51是示意了作为电子设备的成像装置的示例性构造的框图，该电子设备使用根据本发明的前相机模块。

图52是用于说明应用本发明技术的前相机模块的使用例的图。

图53是示意性地示意了车辆控制系统的示例性构造的框图。

图54是示意了成像单元的安装位置的示例的说明图。

具体实施方式

下面是本发明的优选实施例的参照附图的详细说明。应注意，在本说明书和附图中，使用相同的附图标记来标注具有大致相同功能构造的部件，将不再重复它们的说明。

此外，在下面的说明中，将以下面的顺序进行说明。

1.第一实施例

2.第二实施例

3.第三实施例

4.第四实施例

5.第五实施例

6.像素信号TSV

7.ADC的类型

8.WCSP的示例性结构

9.应用于电子设备的应用例

10.成像器件的使用例

11.应用于运动物体的应用例

<<1.第一实施例>>

<本发明的车辆的示例性构造>

参照图1，说明根据本发明的车辆的示例性构造。

根据本发明的车辆11包括ECU 31、前相机模块32、方向盘33、前照灯34、电动机35、发动机36、制动器37和显示单元38。

电子控制单元(ECU：electronic control unit)31控制车辆11的与电子控制相关的整体操作。例如，ECU 31根据从前相机模块32、方向盘33、前照灯34、电动机35、发动机36、制动器37和显示单元38供给的信息，执行与各种类型的驾驶相关的操作，并且辅助驾驶员的驾驶。

前相机模块32包括成像器件，并且采集车辆11前方的场景的图像，或更特别地，正在行驶的车辆11前方的场景。根据采集的图像，前相机模块32识别车辆11当前行驶的车道、前方行驶的车辆、行人等，并将识别结果供给至ECU 31。前相机模块32也检测内置成像器件的故障等。在检测到故障的情况下，前相机模块32通知ECU 31该情况。通过该处理，ECU 31使用以前相机模块32采集的图像为基础的识别结果停止与驾驶以及驾驶辅助相关的操作，也使显示单元38显示该情况的消息。

方向盘33被设计用于控制行驶方向，并且通常由作为用户的驾驶员操作。然而，在一些情况下，方向盘33由ECU 31控制。具体地，例如，在前相机模块32检测到行驶车辆前方有行人或车辆且可能发生碰撞的情况下，提供驾驶辅助，以便方向盘33由ECU 31做出的决定控制，从而避免碰撞。

前照灯34是这样的前照灯：特别是在驾驶员在夜间等难以使用他/她自身的眼睛看清的情形下，照亮车辆11前方的空间。开关等(未被图示)通常由驾驶员操作，以控制近光灯和远光灯的接通和断开。前照灯34在一些情况下也由ECU 31控制。例如，实现了下面的驾驶辅助。在前相机模块32检测到迎面而来的车辆的情况下，ECU 31决定将灯光从远光灯切换成近光灯。在不再检测到任何迎面而来的车辆的情况下，进行控制以将灯光切换回远光灯。

电动机35和发动机36是用于驱动车辆11的动力源。电动机35由电力驱动，且发动机36由诸如汽油或轻油等的燃料驱动。电动机35和发动机36也由ECU 31控制。具体地，例如，在类似开始行驶时，发动机36的效率差且燃料效率低的情形下，仅驱动电动机35。此外，在发动机36的效率高时，例如，取决于行驶状况来进行控制以停止驱动电动机35，且驱动发动机36。此外，在前相机模块32检测到在车辆前方行驶的车辆或行人的情况下，提供驾驶辅助，以便停止电动机35和发动机36的操作，从而辅助避免危机。

制动器37由驾驶员操作，以停止行驶的车辆11。因此，车辆11停止。在一些情况下，制动器37也由ECU 31控制。具体地，例如，在前相机模块32检测到在车辆11前方行驶的车辆或行人且需要紧急避让的情况下，提供驾驶辅助，以便制动器37待由ECU 31做出的决定操作，从而做出紧急停止。

显示单元38通过液晶显示器(LCD)等形成。例如，与全球定位系统(GPS)设备(未被图示)协作，显示单元38实现导航功能，以显示诸如到目的地的路径引导等信息。此外，显示单元38由触摸面板等形成，且也起到操作输入单元的作用。此外，在根据前相机模块32采集的图像而操作方向盘33、电动机35、发动机36、制动器37等来执行紧急避让行为的情况下，例如，显示单元38显示有关情况的消息。当检测到前相机模块32的故障并且停止基于采集的图像的驾驶辅助时，显示单元38也显示表明驾驶辅助停止的信息。

<前相机模块的示例性构造>

现在参照图2，说明前相机模块32的示例性构造。

前相机模块32与方向盘33、前照灯34、电动机35、发动机36、制动器37和显示单元38同样地经由总线51连接至ECU 31，以便这些部件能够彼此交换数据和信号。

此外，前相机模块32包括透镜71、成像器件72、前相机ECU 73和模块控制单元(MCU：module control unit)74。

透镜71收集车辆11前方的成像方向的入射光，并将物体的图像形成在成像器件72的成像面上。

成像器件72由互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器等形成。成像器件72采集由收集光且形成车辆11前方物体的图像的透镜71形成的图像，并且将采集的图像供给至前相机ECU 73。

根据成像器件72采集的车辆11前方物体的图像，例如，前相机电子控制单元(ECU：electronic control unit)73进行图像处理、图像分析处理等，诸如车道检测、行人检测、车辆检测、前照灯检测、信号识别处理和图像控制等。前相机ECU 73将处理的结果供给至MCU 74。除了这些处理以外，前相机ECU 73也检测成像器件72的故障。在检测到故障的情况下，前相机ECU 73停止输出处理的结果，并且输出表明已经检测到故障的信息。

MCU 74将图像处理结果转换成能够由ECU 31等识别的信息，并将产生的信息输出至ECU 31。注意，在表明已经检测到成像器件72的故障的信息从本级的前相机ECU 73输出的情况下，MCU 74将对应的信息供给至ECU 31。在这种情况下，ECU 31停止使用从前相机模块32供给的图像处理结果的驾驶辅助，并且使显示单元38等显示信息，表明使用图像处理结果的驾驶辅助因成像器件72的故障而停止。以此方式，使驾驶员认识到驾驶辅助不再被提供。

<驾驶辅助处理>

现在参照图3的流程图，说明待由车辆11进行的驾驶辅助处理。

在步骤S11中，例如，前相机ECU 73判断显示单元38是否形成为触摸面板，以及驾驶辅助开始指令是否通过操作触摸面板而被发出。前相机ECU 73重复类似的处理，直至驾驶辅助开始指令被发出。然后，如果在步骤S11中，驾驶辅助开始指令被发出，那么处理转到步骤S12，并且开始驾驶辅助处理。

在步骤S12中，前相机ECU 73对前相机模块32进行故障检测处理。这里，故障检测处理例如可以是后面说明的行地址选择功能故障检测处理(图7)、脉冲输出故障检测处理(图12或15)、像素控制线故障检测处理(图17)、ADC+TCV故障检测处理(图24)或一些其他故障检测处理。可以在成像期间进行本示例的故障检测处理，或者当通过接通车辆电源而激活驾驶辅助系统时、当车辆经受装运前检验时或当在工厂中淘汰有缺陷的产品时可以进行本示例的故障检测处理。

在步骤S13中，前相机ECU 73判断是否通过故障检测处理检测到故障。如果判断出没有检测到任何故障，那么处理转到步骤S14。

在步骤S14中，前相机ECU 73控制成像器件72采集图像，并且获取采集的图像。

在步骤S15中，前相机ECU 73分析采集的图像。具体地，前相机ECU 73进行图像处理、图像分析处理等，诸如车道检测、行人检测、车辆检测、前照灯检测、信号识别处理和图像质量控制等，并且将处理结果供给至ECU 31。

在步骤S16中，根据分析处理结果，ECU 31控制方向盘33、前照灯34、电动机35、发动机36、制动器37和显示单元38，以进行各种类型的驾驶辅助处理。

在步骤S17中，前相机ECU 73判断驾驶是否结束。如果驾驶还没有结束，那么处理返回到步骤S12，并且重复其后的处理。然后，如果在步骤S17中判断出驾驶已经结束，那么处理结束。

另一方面，如果在步骤S13中判断出有故障，那么处理转到步骤S18。

在步骤S18中，前相机ECU 73通知ECU 31：成像器件72中已经发生故障。ECU 31终止驾驶辅助处理，并使显示单元38显示图像，以使驾驶员认识到驾驶辅助已经结束且不再被提供。

与上述的处理一样，在根据成像器件72采集的图像而待进行的驾驶辅助处理中，如果由于在成像器件72中检测到的故障而不能适当地进行驾驶辅助处理，那么驾驶辅助处理立即结束。因此，可以防止由于不适当的驾驶辅助处理而造成的事故等。

<硬件的示例性构造>

现在参照图4，说明前相机ECU和成像器件的硬件的构造。前相机ECU和成像器件的硬件具有这样的构造：堆叠有下部芯片91和上部芯片92。注意，图4的下半部分示意了下部芯片91的硬件构造的平面图，图4的上半部分示意了上部芯片92的硬件构造的平面图。

芯片贯通孔(TCV：through chip via)93-1和93-2设置在下部芯片91和上部芯片92各自在图中的左右端部，并且穿过下部芯片91和上部芯片92，以将下部芯片91和上部芯片92电连接。在下部芯片91中，行驱动单元102(图5)布置到TCV 93-1在图中的右边，且电连接至TCV93-1。前相机ECU 73的控制线栅极143(图5)布置到TCV 93-2在图中的左边，且电连接至TCV 93-2。注意，将在下面参照图5详细说明行驱动单元102和控制线栅极143。

此外，TCV 93-11和93-12设置在下部芯片91和上部芯片92各自在图中的上下端部，并且穿过下部芯片91和上部芯片92，以将下部芯片91和上部芯片92电连接。在下部芯片91中，列模拟数字转换器(ADC)111-1布置在TCV 93-11在图中的下方，且电连接至TCV 93-11。列模拟数字转换器(ADC)111-2布置在TCV 93-12在图中的上方，且电连接至TCV 93-12。

数字模拟转换器(DAC)112设置在列ADC 111-1和111-2的右端部之间且在控制线栅极143的左边，并且将斜坡电压输出至列ADC 111-1和111-2，如图中的箭头C1和C2所示。注意，列ADC 111-1、111-2和DAC 112对应于图5所示的图像信号输出单元103。此外，DAC112优选将具有相同特性的斜坡电压输出至列ADC 111-1和111-2，且因此，优选位于与列ADC 111-1和111-2相距相同的距离处。此外，尽管仅一个DAC 112设置在图4所示的示例中，但是DAC可以针对列ADC 111-1和111-2分别设置。即，可以设置具有相同特性的总共两个DAC，以分别用于列ADC 111-1和111-2。注意，将在下面参照图5详细说明图像信号输出单元103。

此外，信号处理电路113设置在上方列ADC 111-1和下方列ADC111-2之间且在行驱动单元102和DAC 112之间，并且形成与图5所示的控制单元121、图像处理单元122、输出单元123和故障检测器124对应的功能。

在上部芯片92中，由设置在上下左右端部的TCV 93-1、93-2、93-11和93-12围绕的矩形区域的大致整个表面由像素阵列101构成。

根据由行驱动单元102经由像素控制线L(图5)从TCV 93-1供给的控制信号，像素阵列101经由TCV 93-11将像素信号中的图中上半部分像素的像素信号输出至下部芯片91，经由TCV 93-12将图中下半部分像素的像素信号输出至下部芯片91。

如图中的箭头B1所示，控制信号经由TCV 93-1、经由上部芯片92的像素阵列的像素控制线L从实施为行驱动单元102的信号处理电路113传输至控制线栅极143(图5)。控制线栅极143依赖于经由作为来自控制单元121(图5)的命令信息的行地址所用的像素控制线L从行驱动单元102(图5)输出的控制信号来输出信号，通过将从控制线栅极输出的该信号和与从控制单元121供给的行地址对应的控制信号的检测脉冲进行比较，控制线栅极143(图5)检测因像素控制线L和TCV 93-1、93-2的断开而造成的故障的有/无。然后，如图中的箭头B2所示，控制线栅极143将关于故障的有/无的信息输出至由信号处理电路113形成的故障检测器124。

如图中的箭头A1所示，列ADC 111-1以列为单位将像素阵列101在图中的上半部分的像素的经由TCV 93-11供给的像素信号转换成数字信号，并将数字信号输出至信号处理电路113。此外，如图中的箭头A2所示，列ADC 111-2以列为单位将像素阵列101在图中下半部分的像素的经由TCV 93-12供给的像素信号转换成数字信号，并将数字信号输出至信号处理电路113。

通过两层结构，由于上部芯片92仅包括像素阵列101，因此，能够引入像素专用的半导体工艺。例如，因为上部芯片92中不存电路晶体管，所以不需要关注由于1000℃退火处理等造成的特性波动，且因此，能够引入用于防止白点的高温处理等。因此，能够提高特性。

此外，故障检测器124布置在下部芯片91中，使得能够检测到通过TCV 93-1和93-2从下部芯片91到上部芯片92和从上部芯片92到下部芯片91的信号。因此，能够进行适当的故障检测。

<前相机ECU和成像器件的具体示例性构造>

现在参照图5，说明由图4所示的硬件形成的前相机ECU 73和成像器件72的功能的具体示例性构造。

成像器件72包括像素阵列101、行驱动单元102和图像信号输出单元103。

在像素阵列101中，依赖于入射光而产生像素信号的像素以阵列布置。

行驱动单元102产生将在垂直方向上传输的控制信号，以复位和累积来自像素阵列101各像素的像素信号并且读取像素信号的复位电平和信号电平。行驱动单元102经由像素控制线L将控制信号供给至各像素，以便以像素为单位复位和读取像素信号。

注意，在这种情况下，在各像素中从像素信号中读取处于经受光电转换的任何信号不被累积的状态下的复位电平和处于经受光电转换的信号被累积的状态下的信号电平。即，每个像素被读取两次，且信号电平和复位电平之间的差值被设定为像素信号。因此，以下，像素信号将是信号电平和复位电平之间的差值。

图像信号输出单元103在行驱动单元102的控制下将经由TCV 93-11和93-12从像素阵列101读出的模拟信号的像素信号转换成数字信号，并将数字信号作为像素信号供给至前相机ECU 73的图像处理单元122。

前相机ECU 73包括控制单元121、图像处理单元122、输出单元123、故障检测器124和控制线栅极143。

控制单元121控制整个前相机ECU 73的操作。在行地址选择功能故障检测处理中，控制单元121也将用于指定预定行地址的命令信息供给至行驱动单元102和故障检测器124(的控制线栅极143)。

在脉冲输出故障检测处理中，控制单元121也控制行驱动单元102产生控制信号，以用于控制像素阵列101各像素的像素信号的累积和读取。控制单元121还在行驱动单元102输出控制信号时产生用于各控制信号的故障检测的脉冲，并将脉冲供给至故障检测器124。

故障检测器124包括行地址选择功能故障检测器141、脉冲输出故障检测器142和控制线栅极143。行地址选择功能故障检测器141进行行地址选择功能故障检测处理，且脉冲输出故障检测器142进行脉冲输出故障检测处理，以检测故障的有/无且将检测结果供给至输出单元123。

更具体地，行地址选择功能故障检测器141通过进行行地址选择功能故障检测处理而检测行驱动单元102和控制线栅极143的行地址选择功能故障的有/无。

脉冲输出故障检测器142也通过进行脉冲输出故障检测处理而检测经由预定行地址的像素控制线L从行驱动单元102供给的控制信号的脉冲输出故障的有/无。

根据包含从成像器件72的图像信号输出单元103供给的图像信号的这一图像，图像处理单元122进行图像信号处理和图像分析处理，例如，诸如车道检测、行人检测、车辆检测、前照灯检测、信号识别处理和图像控制等，并且将分析处理结果供给至输出单元123。

输出单元123将来自图像处理单元122的各种类型的处理结果和来自故障检测器124的故障检测处理结果输出至ECU 31。

此外，图5所示的成像器件72和前相机ECU 73具有这样的结构：用作第一芯片(其形成能够接收来自物体的入射光的面)的上部芯片92和用作第二芯片(其堆叠在上部芯片92的下方)的下部芯片91通过芯片贯通孔(TCV)93-1、93-2、93-11和93-12电连接。

更具体地，在图中布置在上部芯片92中的像素阵列101的左端部与布置在下部芯片91中的行驱动单元102通过TCV 93-1电连接。此外，在图中布置在上部芯片92中的像素阵列101的右端部与布置在下部芯片91中的控制线栅极143通过TCV 93-2电连接。此外，在图中布置在上部芯片92中的像素阵列101的下端部与布置在下部芯片91中的图像信号输出单元103通过TCV 93-11和93-12电连接。

在上部芯片92中，仅布置有成像器件72的像素阵列101。成像器件72的行驱动单元102和图像信号输出单元103，以及构成前相机ECU 73的控制单元121、图像处理单元122、输出单元123和故障检测器124布置在下部芯片91中。

<故障检测器进行的故障检测处理>

接着，参照图6说明故障检测器124的行地址选择功能故障检测器141进行的行地址选择功能故障检测处理，以及脉冲输出故障检测器142进行的脉冲输出故障检测处理。

行地址选择功能故障检测器141由控制单元121控制，并且获取从控制单元121供给的行地址命令信息。控制单元121也将与供给到行地址选择功能故障检测器141相同的行地址命令信息供给到行驱动单元102和控制线栅极143。

根据从控制单元121供给的行地址命令信息，行驱动单元102和控制线栅极143将选择信息输出至行地址选择功能故障检测器141和脉冲输出故障检测器142，该选择信息是关于待被选为当前控制目标的行地址的信息。

行地址选择功能故障检测器141将从控制单元121供给的行地址命令信息与从行驱动单元102和控制线栅极143供给的行地址选择信息进行比较。如果行地址命令信息与行地址选择信息匹配，那么行地址选择功能故障检测器141确定行驱动单元102和控制线栅极143的行地址选择功能无故障。如果行地址命令信息与行地址选择信息不匹配，那么行地址选择功能故障检测器141确定行地址选择功能有故障。

控制线栅极143依赖于经由作为来自控制单元121的命令信息的行地址所用的像素控制线L从行驱动单元102输出的控制信号来输出信号，通过将从控制线栅极输出的该信号和与从控制单元121供给的行地址对应的控制信号的检测脉冲进行比较，脉冲输出故障检测器142检测因像素控制线L和TCV 93的断开而造成的故障的有/无。将在下面参照图9和10详细说明控制线栅极143和脉冲输出故障检测器142的构造。

注意，图6所示的控制单元121和故障检测器124的功能通过图5所示的信号处理电路113实现。

<行地址选择功能故障检测处理>

现在参照图7的流程图，说明待由控制单元121，和故障检测器124的行地址选择功能故障检测器141进行的行地址选择功能故障检测处理。

在步骤S21中，控制单元121将用于指定预定行地址的命令信息供给至行驱动单元102和故障检测器124。

通过该处理，在步骤S31中，故障检测器124的行地址选择功能故障检测器141获取关于从控制单元121供给的预定行地址的命令信息。此外，同样，通过步骤S51中的处理，行驱动单元102获取关于从控制单元121供给的预定行地址的命令信息。

即，步骤S21和S31的处理是通过图8所示的路径R1的处理，且步骤S21和S51的处理是通过图8所示的路径R2的处理。注意，在图8中，用于传输关于预定行地址的信息的路径由粗线和箭头标示。

在步骤S52中，根据获取的关于预定行地址的命令信息，行驱动单元102将选择信息供给至故障检测器124，该选择信息是关于待被选为当前目标的行地址的信息。

在步骤S32中，行地址选择功能故障检测器141获取作为从行驱动单元102供给的选择信息的行地址信息。

即，步骤S52和S32的处理是通过图8所示的路径R3的处理。

在步骤S33中，行地址选择功能故障检测器141判断行地址命令信息与选择信息是否匹配。如果在步骤S33中，行地址命令信息与选择信息匹配，那么判断出行驱动单元102的行地址选择功能无故障，且处理结束。

另一方面，如果在步骤S33中，行地址命令信息与选择信息不匹配，那么判断出行地址选择功能已经发生故障，且处理转到步骤S34。

在步骤S34中，行地址选择功能故障检测器141检测到行驱动单元102的行地址选择功能发生故障，并将检测结果输出至输出单元123。

通过以上处理，行地址选择功能故障检测器141根据关于作为从行驱动单元102供给的选择信息的行地址的信息与作为来自控制单元121的命令信息的行地址是否匹配的判断，检测行驱动单元102的行地址选择功能的故障的有/无。

注意，行地址选择功能故障检测器141和控制线栅极143的行地址选择功能检测处理类似于图7所示的处理，且因此，这里不进行其说明。换言之，控制线栅极143可以进行与图7的步骤S51至S53的处理类似的处理，以进行类似的故障检测处理。

在这种情况下，步骤S21和S31的处理是通过图8所示的路径R1的处理，且步骤S21和S51的处理是通过图8所示的路径R4的处理。此外，步骤S52和S32的处理是通过图8所示的路径R5的处理。

<控制线栅极的示例性构造>

现在参照图9，说明控制线栅极143的示例性构造。

在控制线栅极143中，设有地址解码器161、快门地址锁存器162和读取地址锁存器163。此外，在各行中，针对像素信号的累积和读取所需的各自类型的控制信号，设置有用于检测控制信号的供给的有/无的开关栅极164至168。例如，各种类型的部件，诸如图9所示的时钟反相器或运算放大器等，能够用作开关栅极。

这里，待被处理的控制信号是下面的五种类型的信号：像素阵列各行的快门传输信号Shutter_TRG，各行的快门复位信号Shutter_RST，各行的读取选择信号Read_SEL，各行的读取复位信号Read_RST，和各行的读取传输信号Read_TRG。

快门传输信号Shutter_TRG是用于导通传输栅极的控制信号，这从光电二极管释放通过光电转换而累积的像素信号。快门复位信号Shutter_RST是这样的控制信号：当释放累积于光电二极管中的像素信号时，导通复位栅极且将光电二极管设定为复位电平。读取选择信号Read_SEL是这样的控制信号：当将累积于FD中的像素信号输出至垂直传输线(VSL：vertical transfer line)时，导通选择栅极。读取复位信号Read_RST是这样的控制信号：当将FD设定为复位电平时，导通复位栅极。读取传输信号Read_TRG是这样的控制信号：当传输累积于光电二极管中的像素信号且将FD设定为信号电平时，导通传输栅极。

更具体地，开关栅极164检测快门传输信号Shutter_TRG。开关栅极165检测快门复位信号Shutter_RST。开关栅极166检测读取选择信号Read_SEL。开关栅极167检测读取复位信号Read_RST。开关栅极168检测读取传输信号Read_TRG。此外，在各行中，设有将负电力供给至开关栅极164和165的负电源端子的反相器169，和将负电力供给至开关栅极166至168的负电源端子的反相器170。

地址解码器161根据作为从控制单元121供给的命令信息的地址信息而解码地址，并且地址解码器161将解码结果供给至快门地址锁存器162和读取地址锁存器163。

当确定解码结果是其自身的行地址时，快门地址锁存器162将正电力供给至开关栅极164和165的正电源端子，且也将电力供给至反相器169。在此阶段，反相器169将正电力转换成负电力，并将负电力供给至开关栅极164和165的负电源端子。结果，使开关栅极164和165进入可工作状态。

在此阶段，如果开关栅极164根据作为对应的命令信息的行地址而检测来自行驱动单元102的快门传输信号Shutter_TRG作为Hi信号，那么开关栅极164经由STRG总线B5将对应的Hi信号输出至脉冲输出故障检测器142。

此外，如果开关栅极165检测来自行驱动单元102的快门复位信号Shutter_RST作为Hi信号，那么开关栅极165经由SRST总线B4将对应的Hi信号输出至脉冲输出故障检测器142。

当确定解码结果是其自身的行地址时，读取地址锁存器163将正电力供给至开关栅极166至168的正电源端子，且也将电力供给至反相器170。在此阶段，反相器170将正电力转换成负电力，且将负电力供给至开关栅极166至168的负电源端子。结果，使开关栅极166至168进入可工作状态。

在此阶段，如果开关栅极166根据作为对应的命令信息的行地址而检测来自行驱动单元102的读取选择信号Read_SEL作为Hi信号，那么开关栅极166经由SEL总线B1将对应的Hi信号输出至脉冲输出故障检测器142。

此外，如果开关栅极167检测读取复位信号Read_RST作为Hi信号，那么开关栅极167经由RRST总线B2将对应的Hi信号输出至脉冲输出故障检测器142。

此外，如果开关栅极168检测读取传输信号Read_TRG作为Hi信号，那么开关栅极168经由RTRG总线B3将对应的Hi信号输出至脉冲输出故障检测器142。

即，当从行驱动单元102正确地供给与被指定为命令信息的行地址对应的各种类型的控制信号时，在由与行地址有关的命令信息指定的时间从对应的总线B1至B5输出Hi信号。

注意，图9所示的控制单元121和脉冲输出故障检测器142的功能通过图4的信号处理电路113实现。

<脉冲输出故障检测器的示例性构造>

现在参照图10，说明脉冲输出故障检测器142的具体示例性构造。

脉冲输出故障检测器142包括故障判断单元181和锁存器182至186。当来自STRG总线B5的输出信号和来自控制单元121的用于检测快门传输信号STRG的脉冲均进入Hi信号状态时，锁存器182将Hi信号输出至故障判断单元181，直至复位。当来自SRST总线B4的输出信号和来自控制单元121的用于检测快门复位信号SRST的脉冲均进入Hi信号状态时，锁存器183将Hi信号输出至故障判断单元181，直至复位。

当来自RTRG总线B3的输出信号和来自控制单元121的用于检测读取传输信号RTRG的脉冲均进入Hi信号状态时，锁存器184将Hi信号输出至故障判断单元181，直至复位。当来自RRST总线B2的输出信号和来自控制单元121的用于检测读取传输信号RRST的脉冲均进入Hi信号状态时，锁存器185将Hi信号输出至故障判断单元181，直至复位。当来自SEL总线B1的输出信号和来自控制单元121的用于检测读取选择信号SEL的脉冲均进入Hi信号状态时，锁存器186将Hi信号输出至故障判断单元181，直至复位。

当锁存器182至186各自的输出信号不是Hi信号时，故障判断单元181检测到故障。

具体地，在锁存器182至186均输出Hi信号的状态下，控制单元121使行驱动单元102输出预定控制信号，该预定控制信号指示被指定为命令信息的行地址。在控制信号被适当地输出的状态下，对应的控制信号作为Hi信号通过总线B1至B5而从控制线栅极143输出至脉冲输出故障检测器142。

此时，控制单元121也将用于检测对应的控制信号的脉冲供给至脉冲输出故障检测器142，该脉冲的脉冲宽度大于待被供给至行驱动单元102的用于产生控制信号的命令信号的脉冲的脉冲宽度。因此，如果几乎同一时间供给这些脉冲，那么锁存器182至186均输出Hi信号。因此，只要输出Hi信号，故障判断单元181就能够判断出无故障。

如果在这种状态下，锁存器182至186中的一者停止输出Hi信号，那么未在指定的时间输出被指定为命令信号的行地址处的控制信号。因此，能够确定在像素控制线L的一者或TCV 93的一者等中已经发生因断开而造成的故障。

因此，在此过程中没有检测到任何故障的情况下，能够确认像素阵列101的像素控制线L没有断开，且也能够确认TCV 93没有发生断开。

注意，在锁存器182至186的各者中，设有从控制单元121接收复位信号的端子，且当在工作前接收到复位信号时，使锁存值复位。

注意，图10所示的控制单元121和脉冲输出故障检测器142的功能通过图4的信号处理电路113实现。

<脉冲输出故障检测处理中的控制线栅极管理处理>

现在参照图11的流程图，说明待由控制单元121和脉冲输出故障检测器124进行的脉冲输出故障检测处理中的控制线栅极管理处理。

具体地，在步骤S61中，控制单元121将复位信号供给至脉冲输出故障检测器142中的所有锁存器182至186，以复位锁存信息。注意，尽管这里仅说明了各行中的处理，但是能够在各列中进行一次锁存器182至186的复位。尽管这里仅说明了各行中的处理，但是也能够通过重复在读取一个行时检测故障且在复位后读取下一个行的处理而对所有行进行故障检测。

在步骤S62中，控制单元121将待从行驱动单元102输出的下一个控制信号及其行地址供给至控制线栅极143。注意，当用于控制快门的控制信号(Shutter_TRG和Shutter_RST)和用于控制读取的控制信号(Read_SEL、Read_RST和Read_TRG)输出至像素阵列101的各像素时，该处理是待被单独进行的处理。

在步骤S71中，控制线栅极143的地址解码器161获取从控制单元121供给的控制信号和行地址信息。

在步骤S72中，控制线栅极143的地址解码器161解码从控制单元121供给的行地址信息，并将解码结果供给至各行的快门地址锁存器162和读取地址锁存器163。

在步骤S73中，对应行地址的快门地址锁存器162和读取地址锁存器163均将电力供给至对应的开关栅极164至168，并且使开关栅极164至168进入可工作状态。更具地体，快门地址锁存器162和读取地址锁存器163均将正电压施加于对应行地址的开关栅极164至168的正电压端子。快门地址锁存器162和读取地址锁存器163也均经由反相器169和170而使负电压产生，并且将负电压施加于开关栅极164至168的负电压端子。即，由于正电压和负电压分别施加于正电压端子和负电压端子，因此使开关栅极164至168进入可工作状态。

这里，在步骤S63中，控制单元121控制行驱动单元102，使得在预定时间输出与行地址相同的行地址处的快门传输信号Shutter_TRG、快门复位信号Shutter_RST、读取选择信号Read_SEL、读取复位信号Read_RST和读取传输信号Read_TRG。

另一方面，在步骤S74中，开关栅极164至168判断是否已经供给对应的快门传输信号Shutter_TRG、对应的快门复位信号Shutter_RST、对应的读取选择信号Read_SEL、对应的读取复位信号Read_RST和对应的读取传输信号Read_TRG。如果已经供给了这些信号，那么开关栅极164至168将Hi信号输出至对应的总线B1至B5。注意，为了便于说明，在该处理中，开关栅极164至168相互独立地判断控制信号的有/无。然而，当检测到控制栅极时，开关栅极164至168工作，以输出Hi信号，但是实际上不判断控制信号的有/无。因此，步骤S74中的处理只是表明开关栅极164至168输出Hi信号的工作条件。

即，当包括快门传输信号Shutter_TRG、快门复位信号Shutter_RST、读取选择信号Read_SEL、读取复位信号Read_RST和读取传输信号Read_TRG的控制信号被供给至指定的行地址时，开关栅极164至168检测到这些控制信号，并且分别从STRG总线B5、SRST总线B4、SEL总线B1、RRST总线B2和RTRG总线B3输出Hi信号。

另一方面，如果在步骤S74中，还没有供给快门传输信号Shutter_TRG、快门复位信号Shutter_RST、读取选择信号Read_SEL、读取复位信号Read_RST和读取传输信号Read_TRG，那么处理转到步骤S76。

在步骤S76中，开关栅极164至168分别将Low(低)信号输出至对应的总线B1至B5。

然后，在步骤S64中，控制单元121将STRG检测脉冲供给至锁存器182，将SRST检测脉冲供给至锁存器183，将SEL检测脉冲供给至锁存器186，将RRST检测脉冲供给至锁存器185，且将RTRG检测脉冲供给至锁存器184。STRG检测脉冲、SRST检测脉冲、SEL检测脉冲、RRST检测脉冲和RTRG检测脉冲作为检测快门传输信号Shutter_TRG、快门复位信号Shutter_RST、读取选择信号Read_SEL、读取复位信号Read_RST和读取传输信号Read_TRG的脉冲被供给。

通过以上处理，在控制单元121的控制下，行驱动单元102经由预定行地址的像素控制线L供给控制信号，该控制信号是快门传输信号Shutter_TRG、快门复位信号Shutter_RST、读取选择信号Read_SEL、读取复位信号Read_RST和读取传输信号Read_TRG。此时，控制单元121在对应的时间将STRG检测脉冲供给至锁存器182，将SRST检测脉冲供给至锁存器183，将SEL检测脉冲供给至锁存器186，将RRST检测脉冲供给至锁存器185，且将RTRG检测脉冲供给至锁存器184。STRG检测脉冲、SRST检测脉冲、SEL检测脉冲、RRST检测脉冲和RTRG检测脉冲作为检测快门传输信号Shutter_TRG、快门复位信号Shutter_RST、读取选择信号Read_SEL、读取复位信号Read_RST和读取传输信号Read_TRG的脉冲被供给。

<脉冲输出故障检测处理>

接着，参照图12的流程图说明待由脉冲输出故障检测器142进行的与上述的控制线栅极管理处理对应的脉冲输出故障检测处理。

在步骤S91中，锁存器182至186判断被供给到各自的各检测脉冲是否是Hi信号。具体地，锁存器182判断STRG检测脉冲是否是Hi信号，锁存器183判断SRST检测脉冲是否是Hi信号，锁存器186判断SEL检测脉冲是否是Hi信号，锁存器185判断RRST检测脉冲是否是Hi信号，且锁存器184判断RTRG检测脉冲是否是Hi信号。然后，如果判断出检测脉冲是Hi信号，那么处理转到步骤S92。

在步骤S92中，锁存器182至186判断总线B5、B4、B3、B2和B1上的信号是否是Hi信号。具体地，锁存器182判断从STRG总线B5供给的信号是否是Hi信号，锁存器183判断从SRST总线B4供给的信号是否是Hi信号，锁存器186判断从SEL总线B1供给的信号是否是Hi信号，锁存器185判断从RRST总线B2供给的信号是否是Hi信号，且锁存器184判断从RTRG总线B3供给的信号是否是Hi信号。然后，如果总线B5、B4、B3、B2和B1上的信号是Hi信号，那么处理转到步骤S93。

在步骤S93中，锁存器182至186输出Hi信号。

具体地，如果总线B1至B5上的信号是在如图13的从t1至t2的时间段(在该时间段内，检测脉冲为Hi信号)内由从t11至t12的时间段所示的Hi信号，那么在适当的时间，适当地供给经由像素阵列101的预定行地址的像素控制线L供给的用于传输像素信号的控制信号。因此，可以确定既没有因像素控制线L和TCV 93-1、93-2的断开等造成的故障，也没有可能造成时间常数等异常的故障。因此，锁存器182至186输出表明无故障的Hi信号。

另一方面，如果在步骤S91或S92中，确定其中一个信号不是Hi信号，那么处理转到步骤S94，且锁存器182至186输出Low信号。即，确定已经检测到因像素控制线L的断开而造成的故障，或造成时间常数等异常的故障，且锁存器182至186输出表明有故障的Low信号。

在步骤S95中，故障判断单元181判断从锁存器182至186供给的信号是否是Hi信号。如果这些信号不是Hi信号，或如果这些信号是Low信号，那么在步骤S96中，检测到发生故障。

另一方面，如果在步骤S95中，从锁存器182至186供给的信号是Hi信号，那么确定无故障，且跳过步骤S96中的处理。

通过以上处理，能够检测到脉冲输出故障的有/无。换言之，可以检查由控制单元121指定的预定行地址的控制信号是否已经在指定的时间输出至指定的行地址。如果不能确认控制信号的输出，那么能够检测到发生故障。

此时，也可以检查像素控制线L的断开的有/无，各种类型的时间常数的异常等的有/无，和其中各种控制信号固定为Hi信号的状态的有/无。

此外，仅成像器件72的像素阵列101设置在上部芯片92中，成像器件72的其他部件和前相机ECU 73设置在下部芯片91中，且上部芯片92和下部芯片91堆叠并且经由TCV 93-1和93-2电连接。通过该结构，也可以检查TCV 93-1和93-2的断开的有/无。

注意，在图12的步骤S91和S92的处理中，锁存器182至186判断供给的信号是否是Hi信号。然而，锁存器182至186实际上不判断信号是否是Hi信号。即，锁存器182至186仅被设计为：在来自总线B1至B5的信号是Hi信号且各种检测脉冲是Hi信号时，输出Hi信号。因此，图12的步骤S91和S92的处理只是表明锁存器182至186输出Hi信号的工作条件。

<第一实施例的第一变型例>

在上述的示例中，脉冲输出故障检测处理是这样的处理：在将各种控制信号从控制单元121输出至控制线栅极143的时间，将检测脉冲输出至脉冲输出故障检测器142，且仅在控制线栅极143的各种控制信号的时间与来自总线B1至B5的输出信号的时间匹配的情况下，锁存器182至186输出表明无故障的Hi信号。然而，所有检测脉冲可以是固定Hi信号，且可以检查来自总线B1至B5的信号的有/无，以便以更简单的方式检测仅因像素控制线L和TCV 93-1、93-2的断开而造成的故障。

图14示意了具有简化结构的脉冲输出故障检测器142的示例性构造。注意，在图14所示的脉冲输出故障检测器142的构造中，由相同的参考标号和符号来标示具有与图10所示的脉冲输出故障检测器142中的部件相同功能的部件，并且这些部件具有与图10中相同的名称。因此，在下面将适当地不再重复它们的说明。

具体地，图14的脉冲输出故障检测器142与图10的脉冲输出故障检测器142的不同之处在于：设置具有相同结构的锁存器191至195，以替代锁存器182至186；检测脉冲在锁存器191至195之间共享，并被供给为固定Hi信号。此外，控制单元121在水平方向上的一行的每次处理中将复位脉冲(RST脉冲)一次供给至锁存器191至195，且因此，使各锁存器复位。

通过该构造，根据总线B1至B5的Hi信号或Low信号(其表明经由像素控制线L和TCV93-1、93-2供给的控制信号的有/无)，通过上述的控制线栅极管理处理，能够以简单的方式检测因断开等造成的脉冲输出故障。

注意，图14所示的控制单元121和脉冲输出故障检测器142的功能通过图4的信号处理电路113实现。

<图14的脉冲输出故障检测器进行的脉冲输出故障检测处理>

现在参照图15的流程图，说明图14所示的脉冲输出故障检测器进行的脉冲输出故障检测处理。注意，下面将基于进行参照图11的流程图所述的控制线栅极管理处理的假设而说明本处理。然而，在本示例中，图11的步骤S63中的处理的检测脉冲不是在预定时间针对各控制信号输出的，而是固定地输出为Hi信号。

在步骤S111中，锁存器191至195判断从对应的总线B5、B4、B3、B2和B1供给的信号是否是Hi信号，或判断信号是否表明控制信号已经供给至这些锁存器。如果在步骤S111中，确定已经供给Hi信号，那么处理转到步骤S112。

在步骤S112中，因为检测脉冲是固定的Hi信号，且从对应的总线B5、B4、B3、B2和B1供给的信号是Hi信号，所以锁存器191至195锁存表明还没有检测到故障的Hi信号，并且输出Hi信号。

另一方面，如果在步骤S111中，对应的总线B5、B4、B3、B2和B1供给的信号是Low信号，由于未供给控制信号，因此确定已经检测到故障，诸如断开等。然后，处理转到步骤S113。

在步骤S113中，锁存器191至195锁存且输出Low信号，表明已经检测到故障。

在步骤S114中，故障判断单元181判断是否已经从锁存器191至195的任一者供给Low信号。然后，如果在步骤S114中，确定已经供给Low信号，那么处理转到步骤S115。

在步骤S115中，故障判断单元181确定已经检测到故障，并且输出信息，表明已经发生故障。

通过以上处理，可以使用简单的构造检测与像素阵列101中的像素控制线L和TCV93-1、93-2的断开有关的故障。

<第一实施例的第二变型例>

在上述的示例中，行驱动单元102和控制线栅极143经由TCV 93-1和93-2连接，行驱动单元102和控制线栅极143之间插入有像素阵列101。然而，可以最小化设有TCV 93的面积，以减小上部芯片92和下部芯片91的总面积。

在这种情况下，如图16的左部所示，例如，控制线栅极143可以布置在像素阵列101和行驱动单元102之间，且TCV 93可以仅设置在像素阵列101和控制线栅极143之间。

通过该构造，能够减小设有TCV 93的部分，且因此，能够减小与TCV 93相关的面积。此外，控制线栅极143中的处理能够实现与图4所示的情况下的处理类似的处理，且因此，可以检查从行驱动单元102输出的控制信号是否在预定时间输出至预定行地址。

然而，仅采用上述构造，不可能检查像素阵列101中的像素控制线L和TCV 93的断开的有/无。

因此，在图16所示的像素阵列101中，由黑色像素(光学黑体像素)形成的故障检测列201设置在右端部，且读取常规像素信号所需的一系列控制信号被供给用于预定行地址。以此方式，预定的像素值产生，并且被输出至设在故障检测器124中的像素控制线故障检测器202。根据从故障检测列201供给的信号，像素控制线故障检测器202检测与像素控制线L和TCV 93的断开相关的故障。

更具体地，如图16的右部所示，故障检测列201由不包括任何光电二极管的光学黑体(OPB：optical black)像素形成。当供给由预定行地址指定的一系列控制信号时，输出与黑色像素对应的预定像素信号。在图16中，通过以虚线形式的光电二极管电路符号来标示通常布置有光电二极管的部分，这表明未设置任何光电二极管。

更具体地，故障检测列201包括传输晶体管211、复位晶体管212、浮动扩散(FD：floating diffusion)213、放大晶体管214、选择晶体管215和AD转换器216。

在常规像素电路中，设置有传输晶体管211、复位晶体管212、放大晶体管213和选择晶体管215，并且这些晶体管通过上面已经说明的快门传输信号Shutter_TRG、快门复位信号Shutter_RST、读取选择信号Read_SEL、读取复位信号Read_RST和读取传输信号Read_TRG来工作。

此外，从选择晶体管215输出的黑色像素的像素信号输出至AD转换器216。AD转换器216对像素信号进行模拟数字转换，并将像素信号输出至像素控制线故障检测器202。

取决于从故障检测列201供给的像素信号是否表明预定黑色像素的像素值，像素控制线故障检测器202检测与像素阵列101中的像素控制线L和TCV 93的断开相关的故障的有/无。

注意，尽管已经将不包括任何光电二极管的示例性构造作为故障检测列201的构造进行说明，但是原理上可以采用任何构造，只要当读出像素信号时，输出固定的像素值即可。例如，光电二极管可以布置在如图16中的虚线所示的部分，以遮挡光。黑色像素的像素电路可以此方式形成。

注意，图16所示的控制单元121和故障检测器124的功能通过图4所示的信号处理电路113实现。

<像素控制线故障检测处理>

现在参照图17的流程图，说明待由图16所示的像素阵列101的故障检测列201与像素控制线故障检测器202进行的控制线故障检测处理。

在步骤S131中，根据控制信号，诸如快门传输信号Shutter_TRG、快门复位信号Shutter_RST、读取选择信号Read_SEL、读取复位信号Read_RST和读取传输信号Read_TRG等，故障检测列201中的晶体管211至214将作为不具有任何光电二极管的OPB像素的黑色像素的像素信号输出至AD转换器216。

在步骤S132中，AD转换器216将通过模拟信号形成的像素信号转换成数字信号，并将数字信号输出至像素控制线故障检测器202。

在步骤S133中，像素控制线故障检测器202判断由黑色像素形成的像素信号的像素值是否是预定的像素值。如果在步骤S133中，确定像素值不是预定的像素值，那么处理转到步骤S134。

在步骤S134中，像素控制线故障检测器202确定已经在像素阵列101的像素控制线L或TCV 93等中检测到由于断开等而造成的故障，并将结果输出至输出单元123。

具体地，当像素控制线L或TCV 93断开时，晶体管211至214不能通过控制信号来工作，控制信号诸如是快门传输信号Shutter_TRG、快门复位信号Shutter_RST、读取选择信号Read_SEL、读取复位信号Read_RST和读取传输信号Read_TRG等。因此，确定还没有输出预定的像素值，且已经检测到故障。

另一方面，如果在步骤S133中，检测到预定的像素值，那么跳过步骤S134中的处理。具体地，检测到预定黑色像素，这是因为晶体管211至214能够通过控制信号来工作，控制信号诸如是快门传输信号Shutter_TRG、快门复位信号Shutter_RST、读取选择信号Read_SEL、读取复位信号Read_RST和读取传输信号Read_TRG等。因此，确定还没有检测到任何故障。

通过以上处理在减小TCV 93占据的面积的同时，可以根据控制信号从行驱动单元102输出的输出时间和行地址来进行故障检测。此外，此时，可以检测因像素阵列101中的像素控制线L和TCV 93的断开而造成的故障。

<<2.第二实施例>>

在上述的示例中，检测行地址选择功能故障、脉冲输出故障以及像素控制线和TCV的断开故障。然而，可以检测模拟数字转换电路(ADC)的故障，从而也检测TCV的断开故障。

图18用于说明被设计为检测ADC和TCV的断开故障的成像器件72和前相机ECU 73的示例性构造，或更特别地，用于说明像素阵列101、图像信号输出单元103和故障检测器124的示例性构造。注意，在图18所示的部件中，具有与参照图4所述的功能相同的功能的部件被给予与图4所示的名称相同的名称和相同的参考标号，并且这里，适当地不再对它们进行说明。这里未特别提到的部件与图4所示的相同。

具体地，图18所示的像素阵列101、图像信号输出单元103和故障检测器124与图4所示的构造的不同之处在于：具体示意了构成像素阵列101的各像素的像素电路的构造，和像素信号输出单元103的构造，并且将ADC+TCV故障检测器271添加至故障检测器124。

形成像素阵列101的以阵列布置的各像素221的像素电路包括光电二极管230、传输晶体管231、复位晶体管232、浮动扩散(FD)233、放大晶体管234、选择晶体管235和垂直传输线VSL。

此外，垂直传输线VSL设有DSF电路250，DSF电路250包括开关晶体管251和DSF晶体管252。注意，包括开关晶体管251和DSF晶体管252的DSF电路250不是布置在上部芯片92的像素阵列101中，而是布置在下部芯片91中，并且经由TCV 93连接至垂直传输线VSL。

由光电二极管230、传输晶体管231、复位晶体管232、浮动扩散(FD)233、放大晶体管234和选择晶体管235形成的构造类似于常规像素电路的构造，并且类似于形成上述像素阵列101中的以阵列布置的各像素的像素电路的构造。

具体地，光电二极管230累积与入射光的量对应的电荷，并且将电荷输出为像素信号。传输晶体管231通过上述的快门传输信号Shutter_TRG和读取传输信号Read_TRG来工作，并且将累积于光电二极管230中的电荷传输至FD 233，或与复位晶体管232协作，以将光电二极管230和FD 233复位至复位电平。与此同时，复位晶体管232通过上述的快门复位信号Shutter_RST和读取复位信号Read_RST来工作，以将FD 233设定为复位电平，或将光电二极管230设定为复位电平。

FD 233被设定为从光电二极管230供给的像素信号的信号电平或被复位晶体管232设定为复位电平，并且连接至放大晶体管234的栅极。

放大晶体管234根据FD 233中的累积电荷的电压来放大电源电压，以输出像素信号。选择晶体管235通过读取选择信号Read_SEL来工作，并且，当被选作行地址时，使从放大晶体管234输出的像素信号传输至垂直传输线VSL。

在本示例中，还在垂直传输线VSL中设有包括开关晶体管251和DSF晶体管252的DSF电路250。DSF电路250输出像素信号或伪像素信号。更具地体，伪源级跟随器电路(DSF：Dummy Source Follower circuit)晶体管252是用于为垂直传输线VSL供给伪像素信号的晶体管，伪像素信号通过固定信号而非像素信号而形成。开关晶体管251在将像素信号从选择晶体管235输出至垂直传输线VSL和将伪像素信号从DSF晶体管252输出至垂直传输线VSL之间切换。

注意，DSF晶体管252导通时输出的伪像素信号是由预定像素值形成的像素信号。然而，可以设有多个DSF晶体管252，从而以切换的方式输出多个由预定像素值形成的像素信号。在下面的说明中，针对由各种类型的像素值形成的各像素信号设有图中未示出的多个DSF晶体管252；并且，这些像素信号能够被选择性地切换和输出。

图像信号输出单元103包括负载MOS 241、ADC 242和水平传输单元243。

负载MOS 241将经由像素阵列101的垂直传输线VSL供给的像素信号从电流值转换至电压值，并将转换而成的值供给至ADC 242。

ADC 242将由从负载MOS 241供给的模拟信号形成的像素信号转换成数字信号，并将数字信号输出至水平传输单元243。

更具体地，ADC 242包括比较器261、计数器262和数字模拟转换器(DAC：digital-to-analog converter)263。

比较器261进行斜坡电压(Ramp)和像素信号之间的比较，该斜坡电压(Ramp)从DAC263供给而来且与来自计数器262的时钟同步地以预定的步幅间隔变化，并且该像素信号由从负载MOS 241输入的模拟信号形成。然后，比较器261将比较结果供给至计数器262。

计数器262重复地进行计数，并且将比较器261中的比较结果反转时的计数值作为数字信号输出到水平传输单元243。计数器262也将时钟信号供给至DAC 263。

DAC 263通过与来自计数器262的时钟信号同步地以预定的步幅改变斜坡电压来产生斜坡电压(Ramp)，并将斜坡电压供给至比较器261。注意，DAC 263对应于图4的平面图中的DAC 112。

水平传输单元243为图像处理单元122供给从ADC 242供给的被转换成数字信号的像素信号，并且也将像素信号供给至故障检测器124中的ADC+TVC故障检测器271。

ADC+TVC故障检测器271控制DSF电路250例如在消隐期间内输出伪像素信号，并且将通过ADC 242而转换成数字信号的像素信号与预先设定为伪像素信号的预定像素信号进行比较。根据转换而成的像素信号是否与预定像素信号匹配，ADC+TCV故障检测器271检测ADC 242的故障，或因像素控制线L和TCV 93等的断开的有无而造成的故障。

更具体地，如图19所示，例如，下部芯片91被分成由下部芯片91-1和91-2构成的两个区域，且ADC 242-1和242-2以列布置。此外，下部芯片91-1和91-2分别经由TCV 93-11和93-12电连接至设有图18所示的像素阵列101的上部芯片92。这里，图19所示的ADC 242-1和242-2对应于图4的列ADC 111-1和111-2。

此外，像素221的输出由行控制线282-1，282-2……控制。行驱动单元272进行控制，使得输出预定行的像素221的像素信号。从像素221输出的像素信号通过列信号线281-1，281-2……传输，并且输出至列ADC242-1和242-2。

与此同时，DSF电路250-1(250-1-1，250-1-2……)设在下部芯片91-1中，并且经由TCV 93-11、93-12和像素阵列101将伪像素信号供给至另一下部芯片91-2的ADC 242-2(242-2-1，242-2-2……)。同样，DSF电路250-2(250-2-1，250-2-2……)设在下部芯片91-2中，并且经由TCV93-11、93-12和像素阵列101将伪像素信号供给至另一下部芯片91-1的ADC242-1(242-1-1，242-1-2……)。注意，下部芯片91的分区数量可以是两个或以上。在这种情况下，与分区数量相同数量的ADC 242和相同数量的DSF电路250设在对应的分区区域中。

ADC 242-1(242-1-1，242-1-2……)分别使用比较器261-1(261-1-1，261-1-2……)将从像素阵列101输出的像素信号的大小与从DAC 263-1供给的斜坡电压的大小进行比较，并且将二进制结果给到计数器262-1(262-1-1，262-1-2……)。

ADC 242-2(242-2-1，242-2-2……)分别使用比较器261-2(261-2-1，261-2-2……)将从像素阵列101输出的像素信号的大小与从DAC 263-2供给的斜坡电压的大小进行比较，并且将二进制结果给到计数器262-2(262-2-1，262-2-2……)。

比较器261-1和261-2具有自动归零(Auto zero)电路，并且将偏置设定为零，该自动归零电路使用从时序控制电路273供给的PSET信号作为触发器，该偏置是从像素221供给的像素信号与斜坡电压之间的电平差。

计数器262-1和262-2根据从时序控制电路273供给的计数器控制信号进行计数操作。计数器时钟被比较器261-1和261-2的输出掩盖，以便能够获得与像素信号的电平对应的数字信号。

总线缓冲器274-1(274-1-1，274-1-2……)被设计用于控制输出，并且包括锁存器电路。根据来自列扫描电路275-1的选择信号，总线缓冲器274-1各者将值输出到水平输出线276-1。

总线缓冲器274-2(274-2-1，274-2-2……)被设计用于控制输出，并且包括锁存器电路。根据来自列扫描电路275-2的选择信号，总线缓冲器274-2各者值输出到水平输出线276-2。

使用作为工作时间参考的主时钟MCK，时序控制电路273控制成像器件72中的整体工作序列。

ADC+TVC故障检测器271控制DSF电路250-1和250-2经由像素阵列101和TCV 93-11、93-12输出伪像素信号，并且ADC+TVC故障检测器271使ADC 242-1和242-2将像素信号转换成数字信号。根据像素信号是否由预定的像素值形成，ADC+TCV故障检测器271检测ADC242-1和242-2的异常和因TCV 93-11和93-12的断开而造成的故障。

更具体地，ADC+TVC故障检测器271控制下部芯片91-1的DSF电路250-1，使得伪像素信号经由像素阵列101和TCV 93-11、93-12输出至下部芯片91-2的ADC 242-2，且ADC242-2将像素信号转换成数字信号。根据像素信号是否由预定的像素值形成，ADC+TCV故障检测器271检测ADC 242-2的异常和因TCV 93-11和93-12的断开而造成的故障。

同样，ADC+TVC故障检测器271控制下部芯片91-2的DSF电路250-2，使得伪像素信号经由像素阵列101和TCV 93-11、93-12输出至下部芯片91-1的ADC 242-1，且ADC 242-1将像素信号转换成数字信号。根据像素信号是否由预定的像素值形成，ADC+TCV故障检测器271检测ADC 242-1的异常和因TCV 93-11和93-12的断开而造成的故障。

此外，还可以在ADC 242和TCV 93无异常的前提下，实施安装上的操作试验，以将故障检测为工作异常。

<第一操作试验>

如图20所示，例如，ADC+TVC故障检测器271控制DSF电路250，以实现下面的一系列工作：产生由处于复位电平的电位V1形成的伪像素信号，且ADC 242获得处于复位电平的像素信号；和产生由处于针对DSF电路250的电位的预定信号电平的电位V2形成的伪像素信号，且获得处于信号电平的像素信号。ADC+TCV故障检测器271可以通过检查作为信号电平和复位电平之差的像素信号是否输出为预定的像素信号来检测操作故障。

以此方式，可以根据在通过相关双采样进行的像素信号读取方面是否已经发生异常来进行故障检测。

注意，在图20中，实线表示通过控制DSF电路250而输出的伪像素信号的像素值，虚线表示斜坡(Ramp)电压的变化。在时间t0和时间t2之间，处于复位电平的电位V1输出为伪像素信号，且斜坡电位在此期间内变低。在时间t0和时间t1之间的由圆形所示的时间，来自比较器261的比较结果反转。因此，此时，基于处于与复位电平的电位V1对应的斜坡电压的计数器值来获得由处于复位电平的数字信号形成的像素信号。

此外，在时间t3，DSF电路250受到控制，且与电位V2对应的伪像素信号输出为处于信号电平的像素信号。斜坡电压在时间t4复位，并且在时间t4和时间t5之间再次下落。当来自比较器261的比较结果在时间t4和t5之间的由圆形所示的时间反转时，在此时输出由处于信号电平的数字信号形成的像素信号。

如果以此方式获得的复位电平和信号电平之间的差值被获得为像素值，且像素值是预先已经设定的预定像素值，那么不存在因ADC 242和TCV 93的断开而造成的故障。此外，也可以确认在通过CDS进行的像素信号读取处理中已经发生的任何操作故障。

注意，由图20中的实线所示且通过DSF电路250的控制而输出的伪像素信号的像素值从图4的平面图中的像素阵列101输出。此外，由图20中的虚线所示的斜坡电压由图4的平面图中的DAC 111输出。即，DAC 263对应于DAC 111。

<第二操作试验>

可以改变模拟数字转换的增益以获得AD转换结果，并且可以检测因增益误差而造成的操作故障。

如图21所示，改变斜坡电压的步幅宽度，并使计数器的值乘以模拟增益。以此方式，检查AD转换结果。

具体地，如图21所示，改变作为斜坡电压的变化率的步幅宽度，并且检查各AD转换结果，以判断是否已经将各信号转换成预定数字信号。例如，在时间t3，控制DSF电路250的工作，使得输出与电位V2对应的伪像素信号。

在此时，根据通过例如由图21中的虚线所示的0-dB斜坡电压的变化而在时间t11获得的被转换成数字信号的像素信号和通过例如由点划线所示的30-dB斜坡电压的变化而在时间t12获得的被转换成数字信号的像素信号与预先已经设定的对应像素信号是否匹配，可以检测因增益误差而造成的操作故障。

注意，由图21中的实线所示且通过DSF电路250的控制而输出的伪像素信号的像素值从图4的平面图中的像素阵列101输出。此外，由图21中的虚线所示的斜坡电压由图4的平面图中的DAC 111输出。即，DAC 263对应于DAC 111。

<第三操作试验>

为了检测操作故障，可以进行用以判断是否进行用于太阳黑子校正处理的操作的检查。

在太阳黑子出现的情况下，不能获得处于复位电平的像素信号。在这种情况下，信号电平通过将计数器的值计数到最大值来校正像素信号。

因此，如图22所示，在用于确定复位电平的t1-t2期间之前的时间t21处，DSF电路250的工作受到控制，从而输出由不能被设定为处于复位电平的电位V11形成的伪像素信号。此后，在于时间t4后检测到处于信号电平的像素信号的情况下，如将在下面示意，即使比较器在时间t22反转，也在时间t23进行检查，以根据是否进行将计数器的值向上计数到最大值的操作，来判断是否要进行太阳黑子校正处理。以此方式，检测操作故障。

注意，由图22中的实线所示且通过DSF电路250的控制而输出的伪像素信号的像素值从图4的平面图中的像素阵列101输出。此外，由图22中的虚线所示的斜坡电压由图4的平面图中的DAC 111输出。即，DAC 263对应于DAC 111。

<第四操作试验>

为了检测操作故障，可以进行用以判断是否进行暗电流钳位时的钳位操作的检查。

具体地，在存在因暗电流而造成的噪声的情况下，对用于斜坡电压的值进行钳位，钳位的量等于由因暗电流而造成的噪声形成的像素信号。因此，校正像素信号。

因此，如图23所示，在检测到时间t2时的复位电平后，将伪像素信号设定为像素信号V21，使得能够检测到具有最大钳位值Cmax的像素信号。然后，可以根据是否获得预定数字信号和是否要进行钳位操作，来检测操作故障。

注意，由图23中的实线所示且通过DSF电路250的控制而输出的伪像素信号的像素值从图4的平面图中的像素阵列101输出。此外，由图23中的虚线所示的斜坡电压由图4的平面图中的DAC 111输出。即，DAC 263对应于DAC 111。

<ADC+TCV故障检测处理>

现在参照图24中的流程图，说明待由ADC+TCV故障检测器271进行的ADC+TCV故障检测处理。

在步骤S151中，ADC+TCV故障检测器271判断图像处理中的消隐期间是否开始，并且重复类似的处理，直至消隐期间开始。然后，如果在步骤S151中，消隐期间已经开始，那么处理转到步骤S152。

在步骤S152中，ADC+TCV故障检测器271操作预定列地址的DSF电路250-1，使得伪像素信号在时间序列上变化的同时被输出，以符合上述的第一至第四操作试验中的一者。

在步骤S153中，ADC 242-2将输出为伪像素信号的像素信号转换成数字信号，并且将数字信号顺序地供给至ADC+TCV故障检测器271。

在步骤S154中，根据从ADC 242-2供给的已经被输出为伪像素信号且已经被转换成数字信号的像素信号的时间序列变化，ADC+TCV故障检测器271判断是否已经根据上述的第一至第四操作试验中的操作试验获得预定操作结果。如果在步骤S154中，还没有根据第一至第四操作试验中的操作试验获得预定操作结果，那么处理转到步骤S155。

在步骤S155中，ADC+TCV故障检测器271检测ADC 242-2的操作异常和TCV 93-11、93-12的断开故障，或检测与通过第一至第四操作试验检查出的操作相关的操作故障，并且将检测结果供给至输出单元123。

另一方面，如果在步骤S154中，已经根据根据第一至第四操作试验中的操作试验获得预定工作结果，那么确定既没有ADC 242-2和TCV93-11、、93-12的断开故障，也没有发生与通过第一至第四操作试验中的操作试验检查出的操作相关的操作故障。因此，跳过步骤S155中的处理。

通过上述的处理，可以检测ADC 242操作异常的有/无，TCV 93断开的有/无，和通过第一至第四操作试验检查出的操作故障的有/无。

注意，在上述的示例中，在消隐期间内实施上述的第一至第四操作试验中的一者。然而，例如，可以每当消隐期间开始时顺序地切换且进行第一至第四操作试验，或可以在一个消隐期间内进行两者或以上这些操作试验。

此外，在上述的示例中，DSF电路250-1受到控制，以产生伪像素信号，并且使像素信号经受ADC 242-2进行的AD转换。然而，当然可以控制DSF电路250-2，以产生伪像素信号，并且使像素信号经受ADC242-1进行的AD转换。

<第二实施例的第一变型例>

在上述的示例中，在各列的垂直传输线VSL中，将能够由DSF电路250控制的伪像素信号的设定电位设定为同一电位。然而，可以设定不同的像素电位。例如，如图25所示，可以将彼此相邻的列中的由虚线表示的VSL和由实线表示的VSL中的伪像素信号交替设定为第一电位和高于第一电位的第二电位。当在这种构造中，相邻的垂直传输线VSL之间发生短路时，通过ADC 242而转换成数字信号的像素信号的像素值变化。因此，能够检测到垂直传输线VSL之间的短路。

注意，在上述的示例中，像素阵列101、行驱动单元102和图像信号输出单元103设置为成像器件72的部件，而控制单元121、图像处理单元122、输出单元123、故障检测器124和控制线栅极143设置为前相机ECU 73的部件。然而，除了像素阵列101、行驱动单元102和图像信号输出单元103以外，控制单元121(或其功能中的仅与故障检测相关的功能)、故障检测器124和控制线栅极143也可以设置为成像器件72的部件。当以此方式将成像器件72制作为具有前相机ECU 73的功能中的一些功能时，能够单独由成像器件72进行故障检测。此外，也可以使用本发明的成像器件72替换常规的成像器件。因此，即使在以往不具有能够检测故障的成像器件的机器中，故障检测也变得可能。

<<3.第三实施例>>

在第一实施例所述的示例中，当通过驾驶辅助处理检测到故障时，结束驾驶辅助。然而，即使检测到故障，也可以校正或以类似方式处理出故障的部分，使得能够继续驾驶辅助。

具体地，ADC 242以列为单位形成。因此，在列发生故障的情况下，噪声被包括在出故障的行或列的像素信号中，导致垂直条纹噪声或水平条纹噪声。

为了应对这种情况下的状况，使用无故障的行或列的像素信号校正已经检测到故障的行或列的像素信号。以此方式，可以通过校正来解决故障发生，以便能够继续驾驶辅助处理。

图26示意了这样的成像器件72的示例性构造，该成像器件72设计为能够在因以列为单位进行AD转换的ADC 242中的异常而造成垂直条纹噪声或水平条纹噪声已经出现的情况下，进行校正和输出。注意，图26的成像器件72的构造未示意与控制相关的诸如行驱动单元102等部件。

具体地，图26的成像器件72包括像素阵列101、图像信号输出单元103和校正单元301。尽管图26示意了一个列的构造，但是实际上，针对所有列设有ADC 242，并且对应列的像素信号由ADC 242转换成数字信号。然后，数字信号输出至校正单元301。注意，在图26所示的图像信号输出单元103中，以简化的方式示意了上面参照图18所述的ADC242的构造，且仅示意了一个列的构造。

校正单元301通过检测水平条纹噪声和垂直条纹噪声的有/无来检测故障发生的有/无。在有故障的情况下，校正单元301将表明发生误差的信号从误差引脚输出至MCU 74。

此外，在已经检测到水平条纹噪声或垂直条纹噪声的情况下，校正单元301使正常行的像素信号和正常列的像素信号用于校正造成水平条纹噪声和垂直条纹噪声的行的像素信号和列的像素信号，以便输出校正过的像素信号。注意，将参照图27详细说明校正单元301的示例性构造。

<校正单元的示例性构造>

现在参照图27，说明校正单元301的示例性构造。

校正单元301包括缓冲器330、水平条纹校正处理单元331、垂直条纹校正处理单元332、选择单元333和选择器334。

缓冲器330存储从图像信号输出单元103供给的像素信号，并将像素信号存储为一个图像。

水平条纹校正处理单元331逐行地将缓冲器330中存储的像素信号设定为当前目标行。水平条纹校正处理单元331读取包括当前目标行和当前目标行前、后行这三行的像素的像素信号，并且计算这三行中各行的平均值。然后，水平条纹校正处理单元331计算当前目标行的像素信号的平均值与其他两行的像素信号的平均值之间的差值，并且通过判断该差值是否大于预定值来判断是否有水平条纹噪声。水平条纹校正处理单元331将判断结果输出至选择单元333，且如果有水平条纹噪声，那么水平条纹校正处理单元331通过使用当前目标行前、后行的像素值的平均值替换当前目标行的各像素值来进行校正。

垂直条纹校正处理单元332逐列地将水平条纹校正处理单元331的缓冲器354中存储的像素信号设定为当前目标列。垂直条纹校正处理单元332读取包括当前目标列和当前目标列前、后列这三列的像素的像素信号，并且计算这三列的各列的平均值。然后，垂直条纹校正处理单元332计算当前目标列的像素信号的平均值与其他两列的像素信号的平均值之间的差值，并且通过判断该差值是否大于预定值来判断是否有垂直条纹噪声。垂直条纹校正处理单元332将判断结果输出至选择单元333，且如果有垂直条纹噪声，那么垂直条纹校正处理单元332通过使用前目标列前、后列的像素值的平均值替换当前目标列的各像素值来进行校正。

根据表明是否有水平条纹噪声或垂直条纹噪声的判断结果，选择单元333为选择器334供给选择信号，用以选择待被选择器334选择且输出的像素信号。如果有水平条纹噪声或垂直条纹噪声，那么选择单元333将误差信号从误差引脚输出至MCU 74。

更具体地，在不需要校正的情况下，或在不校正地输出缓冲器330中的像素信号的情况下，将“0”输出至选择器334。在需要校正的情况下，将“1”输出至选择器334。

根据从选择单元333供给的选择信号，选择器334不校正地输出缓冲器330中的像素信号，或输出来自垂直条纹校正处理单元332的缓冲器374的校正过的像素值。

更具体地，水平条纹校正处理单元331包括逐行平均值计算单元351、水平条纹阈值判定单元352、水平条纹校正单元353和缓冲器354。

逐行平均值计算单元351将缓冲器330中存储的图像的未处理行设定为当前目标行，读取包括当前目标行和当前目标行前、后行这三行的像素信号，计算这三行的各行的平均值，并且将平均值输出至水平条纹阈值判定单元352。

水平条纹阈值判定单元352计算当前目标行的像素值的平均值与当前目标行前、后行的像素值的平均值之间的差值，并将该差值与预定阈值进行比较。然后，水平条纹阈值判定单元352根据该差值是否大于预定阈值以及当前目标行的值是否与其他两行的值很大地不同，来判断是否有水平条纹噪声。如果水平条纹阈值判定单元352确定有水平条纹噪声，那么水平条纹阈值判定单元352将表明有水平条纹噪声且已经检测到故障的这一信息输出至选择单元333，并且控制水平条纹校正单元353，使得水平条纹校正单元353计算校正值。

在被指示校正当前目标行的像素值时，水平条纹校正单元353通过使用位于当前目标行前、后行的各对应位置处的像素值的平均值替换当前目标行的各像素的像素值来进行校正。然后，水平条纹校正单元353将校正过的像素值输出且存储至缓冲器354中。

更具体地，例如，如图28的右部所示，在检测到水平条纹噪声、当前目标行L2是由异常像素值形成的异常输出行且当前目标行L2前、后的行L1和L3是由正常像素值形成的正常输出行的情况下，水平条纹校正单元353使用行L1和L3的对应像素的平均值替换当前目标行L2的像素值。

与此同时，垂直条纹校正处理单元332包括逐列平均值计算单元371、垂直条纹阈值判定单元372、垂直条纹校正单元373和缓冲器374。

逐列平均值计算单元371将平条纹校正处理单元331的缓冲器354中存储的图像的未处理列设定为当前目标列，读取包括当前目标列和当前目标列前、后列这三列的像素信号，计算这三列的各列的平均值，并且将平均值输出至垂直条纹阈值判定单元372。

垂直条纹阈值判定单元372计算当前目标列的像素值的平均值与当前目标列前、后列的像素值的平均值之间的差值，并将该差值与预定阈值进行比较。然后，垂直条纹阈值判定单元372根据该差值是否大于预定阈值以及当前目标列的值是否与其他两列的值很大地不同，来判断是否有垂直条纹噪声。如果垂直条纹阈值判定单元372确定有垂直条纹噪声，那么垂直条纹阈值判定单元372将表明有垂直条纹噪声且已经检测到故障的这一信息输出至选择单元333，并且控制垂直条纹校正单元373，使得垂直条纹校正单元373计算校正值。

在被指示校正当前目标列的像素值时，垂直条纹校正单元373通过使用当前目标列前、后列的像素值的平均值替换当前目标列的各像素的像素值来进行校正。然后，垂直条纹校正单元373将校正过的像素值输出且存储至缓冲器374中。

更具体地，例如，如图28的左部所示，在检测到垂直条纹噪声、当前目标列R2是由异常像素值形成的异常输出列且当前目标列R2前、后的列R1和R3是由正常像素值形成的正常输出列的情况下，垂直条纹校正单元373使用列R1和R3的对应像素的平均值替换当前目标列R2的像素值。

<图27中由校正单元进行的校正处理>

现在参照图29和30所示的流程图，说明待由图27所示的校正单元301进行的校正处理。

在步骤S151中，缓冲器330存储从图像信号输出单元103供给的像素信号，并将像素信号存储为一个图像。

在步骤S152中，校正单元301将对行和列进行计数的计数器n和m初始化为1。

在步骤S153中，水平条纹校正处理单元331的逐行平均值计算单元351读取缓冲器330中存储的图像的总共三行的像素信号，或作为当前目标行的第n行的像素信号和当前目标行前、后行的像素信号。然后，逐行平均值计算单元351计算这三行的各行的平均值，并将平均值输出至水平条纹阈值判定单元352。

在步骤S154中，水平条纹阈值判定单元352计算作为当前目标行的第n行的像素值的平均值与当前目标行前、后行的像素值的平均值之间的差值，并且将该差值与预定阈值进行比较。然后，水平条纹阈值判定单元352根据该差值是否大于预定阈值以及当前目标行的像素值是否与其他两行的像素值很大地不同，来判断是否有水平条纹噪声。

在步骤S154中，如果作为当前目标行的第n行的像素值的平均值与当前目标行前、后行的像素值的平均值之间的差值大于预定阈值，且检测到水平条纹噪声，那么处理转到步骤S155。

在步骤S155中，水平条纹阈值判定单元352将表明有水平条纹噪声且已经检测到故障的这一信息输出至选择单元333，并且指示水平条纹校正单元353计算校正值。这里，选择单元333存储这样的信息，该信息表明已经对作为当前目标行的第n行的像素信号进行了校正。

在步骤S156中，水平条纹校正单元353通过使用当前目标行前、后行的像素值的平均值替换作为当前目标行的第n行的像素值来进行校正，并将校正过的值存储到缓冲器354中。然后，处理转到S158。

另一方面，如果在步骤S154中，确定无水平条纹噪声，那么处理转到步骤S157。

在步骤S157中，进行检查，以判断计数器n是否是最大值N。如果计数器n不是最大值N，那么处理转到步骤S158。

在步骤S158中，校正单元301使计数器n增加1，且然后，处理返回到步骤S153。

即，重复步骤S153至S158中的处理，以判断是否有水平条纹噪声。如果有水平条纹噪声，那么重复与上述的处理类似的处理，直至对所有行进行了缓冲像素值的处理，这些像素值是使用前、后行校正过的。

然后，如果已经对所有行进行了处理，且在步骤S157中，确定计数器n是最大值N，那么处理转到步骤S159。

在步骤S159中，垂直条纹校正处理单元332的逐列平均值计算单元371读取水平条纹校正处理单元331的缓冲器354中存储的图像的总共三列的像素信号，或作为当前目标列的第m列的像素信号和当前目标列左右两侧的列的像素信号。然后，逐列平均值计算单元371计算这三列的各列的平均值，并且将平均值输出至垂直条纹阈值判定单元372。

在步骤S160中，垂直条纹阈值判定单元372计算当前目标列的像素值的平均值与左右列的像素值的平均值之间的差值，并且将该差值与预定阈值进行比较。然后，垂直条纹阈值判定单元372根据该差值是否大于预定阈值以及当前目标列的值是否与其他两列的值很大地不同，来判断是否有垂直条纹噪声。

在步骤S160中，如果当前目标列的像素值的平均值与左右列的像素值的平均值之间的差值大于预定阈值，且已经检测到垂直条纹噪声，那么处理转到步骤S161。

在步骤S161中，垂直条纹阈值判定单元372将表明有垂直条纹噪声且已经检测到故障的这一信息输出至选择单元333，并且指示垂直条纹校正单元373计算校正值。这里，选择单元333存储这样的信息，该信息表明已经对作为当前目标列的第m列的像素信号进行了校正。

在步骤S162中，垂直条纹校正单元373通过使用左右列的像素值的平均值替换作为当前目标列的第m列的像素值来进行校正，并且将校正过的值存储到缓冲器374中。然后，处理转到S163。

另一方面，如果在步骤S161中，确定无垂直条纹噪声，那么处理转到步骤S163。

在步骤S163中，进行检查，以判断计数器m是否是最大值M。如果计数器m不是最大值M，那么处理转到步骤S164。

在步骤S164中，校正单元301使计数器m增加1，且然后，处理返回到步骤S159。

即，重复步骤S159至S164中的处理，以判断是否有垂直条纹噪声。如果有垂直条纹噪声，那么对使用左右列校正过的像素值进行缓冲。如果无垂直条纹噪声，那么重复与上述的处理类似的处理，直至对所有列进行了缓冲像素值的处理，这些像素值未进行任何校正。

然后，如果已经对所有列进行了处理，且在步骤S163中，确定计数器m是最大值M，那么处理转到步骤S165。

即，在通过步骤S153至S158中的处理进行水平条纹校正处理后，通过步骤S159至S164中的处理进行垂直条纹校正处理。在该处理中，对已经经受水平条纹校正处理的图像进行垂直条纹校正处理。因此，垂直条纹校正处理单元332中的缓冲器374存储经受垂直条纹校正处理和水平条纹校正处理的图像的各像素。

在步骤S165(图30)中，选择单元333将构成待被读取的图像的像素中的未处理像素设定为当前目标像素(m，n)。

在步骤S166中，选择单元333根据校正信息，判断当前目标像素(m，n)所属的第n行或第m列是否有误差。在步骤S166中，如果确定当前目标像素(m，n)有误差，那么处理转到步骤S167。

在步骤S167中，选择单元333将信号“1”输出至选择器334。信号“1”是这样的选择信号：用于读取垂直条纹校正处理单元332的缓冲器374中存储的校正过的当前目标像素的像素值。根据选择信号，选择器334读取且输出垂直条纹校正处理单元332的缓冲器374中存储的校正过的当前目标像素的像素值。

另一方面，在步骤S166中，如果确定当前目标像素无误差，那么理转到步骤S168。

在步骤S168中，选择单元333将信号“0”输出至选择器334。信号“0”是这样的选择信号：用于读取缓冲器330中存储的未校正的当前目标像素的原始像素值。根据选择信号，选择器334读取且输出缓冲器330中存储的未校正的当前目标像素的原始像素值。

在步骤S169中，选择单元333判断是否有未处理像素。如果有未处理像素，那么处理返回到步骤S165。即，重复步骤S165至S169中的处理，直至根据误差的有/无，从所有像素有选择性读取校正过的像素值或未校正过的原始像素值。

然后，在步骤S169中，如果确定不再有未处理像素，那么处理结束。

由于进行上面的处理，即使在列中的ADC 242已经发生故障的情况下，也能够以列为单位或以行为单位进行校正。因此，能够继续驾驶辅助处理。

注意，即使当列ADC 242中有故障时，也从Error(误差)引脚输出误差信号。因此，MCU 74能够识别哪一列ADC 242有故障，并且发出故障发生通知。然而，即使列ADC 242中有故障，且有垂直条纹误差或水平条纹误差，也能够校正图像信号，且因此，能够继续驾驶辅助处理。即，即使有垂直条纹误差或水平条纹误差，也不是以图3的流程图的步骤S13进行当已经检测到故障时要进行的处理，而是由于步骤S14至S17中的处理才能够继续驾驶辅助处理。

此外，在上述的示例中，校正单元301设在成像器件72中。然而，校正单元301可以设在前相机ECU 73中，使得能够进行与上述类似的处理。

此外，在上述的如图27所示的校正单元301的示例性构造中，在水平条纹校正处理单元331进行水平条纹校正处理后，垂直条纹校正处理单元332进行垂直条纹校正处理。然而，可以颠倒处理顺序，使得在垂直条纹校正处理单元332进行垂直条纹校正处理后，水平条纹校正处理单元331再进行水平条纹校正处理。

此外，可以并行地进行由水平条纹校正处理单元331进行的水平条纹校正处理和由垂直条纹校正处理单元332进行的垂直条纹校正处理，且选择器334可以根据已经发生的误差的类型有选择性地输出三种类型的像素值。这三种类型的像素值是原始像素值，经受水平条纹校正处理的像素，和经受垂直条纹校正处理的像素值。在选择三种类型的像素值的情况下，例如，可以有选择性地输出经受垂直条纹校正处理和水平条纹校正处理这二者的像素中的经受水平条纹校正处理的像素值。

<<4.第四实施例>>

在上述的示例中，已经说明了这样的结构：成像器件72和前相机ECU 73被设计为使得作为第一芯片的上部芯片92和堆叠在上部芯片92下方的作为第二芯片的下部芯片91通过TCV 93-1、93-2、93-11和93-12电连接。然而，Cu配线可以设在彼此面对的位置处，且Cu配线可以彼此直接接合(Cu-Cu接合)使得上部芯片92和下部芯片91电连接。

图31示意了包括多层半导体芯片432的成像器件431的示例性构造，在多层半导体芯片432中，其中形成有像素阵列434的第一半导体芯片单元426和其中形成有逻辑电路455的第二半导体芯片单元428彼此粘合。注意，图31的成像器件431对应于上述的成像器件72和前相机ECU73，第一半导体芯片单元426对应于上部芯片92，且第二半导体芯片单元428对应于下部芯片91。

在第一半导体芯片单元426中，半导体阱区430形成在通过薄硅膜形成的第一半导体基板433中。在半导体阱区430中，形成有像素阵列434。在像素阵列434中，多个像素二维地布置在列中，每个像素均包括用作光电转换部的光电二极管PD以及多个像素晶体管Tr1和Tr2。光电二极管PD形成在构成像素阵列434的有效像素阵列442和光学黑体区域441中。构成对像素阵列434进行控制的控制电路(未示出)的多个MOS晶体管也形成在半导体基板433中。在半导体基板433的正面433a侧，形成有多级配线层437。在多级配线层437中，经由层间绝缘膜453布置有通过多个(在本示例中，五个)金属层M1至M5形成的配线435(435a至435d)和配线436。通过双镶嵌技术形成的铜(Cu)配线用作配线435和436。在半导体基板433的背面侧，经由绝缘膜438形成有包括光学黑体区域441上部的遮光膜439，且滤色器444和透镜阵列445经由平坦化膜443形成在有效像素阵列442上。透镜阵列445也能够形成在光学黑体区域441上。

在第一半导体芯片单元426的多级配线层437中，对应的像素晶体管和配线435，以及相邻的上下配线435经由导电过孔452连接。此外，第五金属层M5的连接配线436形成为面对与第二半导体芯片单元428接合的面440。连接配线436经由导电过孔452连接至第四金属层M4的预定配线线435d1。

在第二半导体芯片单元428中，半导体阱区450形成在包括硅的第二半导体基板454中，且用作周边电路的逻辑电路455形成在半导体阱区450中。逻辑电路455由包括CMOS晶体管在内的多个MOS晶体管Tr11至Tr14形成。在图31所示的第二半导体基板454的正面侧，形成有多级配线层459。在多级配线层459中，经由层间绝缘膜456布置有通过多个(在本示例中，四个)金属层M11至M14形成的配线457[457a至457c]和配线458。通过双镶嵌技术形成的铜(Cu)配线用作配线457和458。

在第二半导体芯片单元428的多级配线层459中，MOS晶体管Tr11至Tr14和配线457，以及相邻的上下配线457经由导电过孔464连接。此外，第四金属层M14的连接配线458形成为面对与第一半导体芯片单元426接合的面440。连接配线458经由导电过孔464连接至第三金属层M13的预定配线457c。

面对接合面440的连接配线436和458彼此直接接合，使得多级配线层437和459彼此面对。以此方式，第一半导体芯片单元426和第二半导体芯片单元428电连接。通过Cu配线形成的连接配线436和458之间的直接接合通过热扩散接合来实现。作为另一方法，也可以将薄绝缘膜(未示出)形成在多级配线437和459的表面上，且多级配线437和459可以通过等离子接合等来接合。通过Cu配线形成的连接配线436和458之间的直接接合形成了Cu-Cu接合。

<<5.第五实施例>>

<5-1.堆叠有三个芯片的第一示例性构造>

在上述的示例中，通过堆叠由下部芯片91和上部芯片92形成的两个芯片来形成成像器件72和前相机ECU 73。然而，可以通过堆叠更多数量的芯片来形成成像器件72和前相机ECU 73，例如，诸如堆叠三个芯片等。

图32示意了通过堆叠三个芯片而形成的成像器件72和前相机ECU73的示例性构造。

图32示意了通过从上依次堆叠第一层芯片501、第二层芯片502和第三层芯片503而形成的成像器件72和前相机ECU 73的平面图。从上依次示意了第一层芯片501、第二层芯片502和第三层芯片503各自的平面图。

像素阵列(像素阵列)511布置在第一层芯片501的中心，且行控制信号穿硅通孔(TSV：through silicon via)(用于行驱动器的TSV)512-12沿着像素阵列511的第一侧(在本实施例中，像素阵列511的右侧)布置。

与此同时，第二层芯片502的行驱动单元(行解码器)522经由行控制信号TSV 512-12将用于驱动像素的行控制信号传输至第一层芯片501中的各像素行的各像素。此外，行控制信号线连接至各像素行的各像素，且行控制信号线经由行控制信号TSV 512-12连接至第二层芯片502的行驱动单元522。

用于将来自各像素的光电转换而成的像素信号与布置在第三层芯片503中的多个模拟数字(AD)转换器540-1和540-2的各比较器541-1和541-2连接的像素信号TSV 512-1和512-2沿着像素阵列511的第二和第四侧(在本示例的图中，像素阵列511的上侧和下侧)布置。

此外，AD转换器540-1和540-2分别包括比较器541-1和541-2和计数器542-1和542-2，并且将从像素阵列511供给的像素信号转换成数字信号。

注意，包括比较器541-1和541-2和计数器542-1和542-2的AD转换器540-1和540-2可以布置在第二层芯片502中。

像素信号TSV(用于比较器的TSV)512-1和512-2连接至对应像素的垂直信号线。此外，在用于行控制信号线的故障检测器521布置在第二层芯片502中的情况下，用于故障检测器521的TSV(用于故障检测器的TSV)512-11沿着像素阵列511的第三侧(在本实施例中，像素阵列511的左侧)布置。注意，用于故障检测器521的TSV(用于故障检测器的TSV)512-11优选布置在像素阵列511的与行控制信号线TSV(用于行驱动器的TSV)512-12相对的侧。

在第二层芯片502中，多个DRAM 523布置在中心处，且行驱动单元522沿着DRAM523的第一侧(在本实施例中，在DRAM 523的右侧)布置。此外，在比较器541-1和541-2布置在第三层芯片503中的情况下，用于传输像素信号的像素信号TSV 512-1和512-2沿着DRAM523的第二和第四侧(在本实施例的图中，像素阵列511的上侧和下侧)布置。

注意，在AD转换器540-1和540-2的比较器541-1和541-2形成在第二层芯片502中且计数器542-1和542-2形成在第三层芯片503中的情况下，比较器541-1和541-2布置在第二层芯片502中的DRAM 523的上侧和下侧，且多个比较器541-1和541-2的下侧还布置有像素信号TSV512-1和512-2，该像素信号TSV 512-1和512-2用于将来自比较器541-1和541-2的信号传输至第三层芯片503中的计数器542-1和542-2。此外，故障检测器521布置在DRAM523的第三侧(在本实施例的图中，DRAM523的左侧)。行驱动单元522优选布置在DRAM 523的与故障检测器521相对的侧。

在第三层芯片503中，用于控制DRAM 523的DRAM控制电路(DRAM控制器)545布置在DRAM 523的正下方，并且布置有DRAM控制信号TSV(用于DRAM的TSV)544，该DRAM控制信号TSV 544用于将来自DRAM控制电路545的控制信号传输至DRAM 523。此外，在AD转换器540-1和540-2的比较器541-1和541-2形成在第二层芯片502中且计数器542-1和542-2形成在第三层芯片503中的情况下，来自比较器541-1和541-2的信号经由TSV 512-1和512-2传输至计数器542-1和542-2。

此外，在第三层芯片503中存在多个AD转换器540-1和540-2的情况下，与第二层芯片502的像素信号TSV 512-1和512-2连接的第三层芯片503的像素信号TSV 512-1和512-2分别布置在AD转换器540-1和540-2的上侧和下侧。此外，SRAM存储器543布置在计数器542-2的图中的上侧。注意，尽管图32示意了多个AD转换器540-1和540-2设在上部和下部中的构造，然而，AD转换器可以集成，以形成图32的上部或下部中的一个AD转换器540，且AD转换器540被设计为读取所有的像素信号。此外，故障检测器TSV布置在故障检测器521的正下方，该故障检测器TSV用于将来自故障检测器521的检测信号传输至信号处理电路(未示出)。

注意，用于将上述的第一层芯片501、第二层芯片502和第三层芯片503进行电连接的各TSV 512可以是Cu-Cu接合。此外，这里，像素阵列511对应于像素阵列101，且TSV 512对应于TCV 93。

<5-2.堆叠有三个芯片的第二示例性构造>

在上述的示例中，故障检测器521设在第二层芯片502中。然而，故障检测器521可以设在第三层芯片503中。

图33示意了故障检测器521设在第三层芯片503中的示例性构造。注意，在图33中，由与图32所示的标号相同的参考标号来标示与图32所示的部件具有相同功能的部件，并且将适当地不再重复说明它们。

具体地，在图33中，故障检测器521布置在第三层芯片503的图中的左端部。由此，故障检测器TSV 512-11设在第二层芯片502的DRAM523的左侧。

<5-3.堆叠有三个芯片的第三示例性构造>

在上述的示例中，行驱动单元522设在第二层芯片502中。然而，行驱动单元522可以设在第三层芯片503中。

图34的平面图是这样的示例性构造：图32的第二层芯片502中的行驱动单元522设在第三层芯片503中。在这种情况下，第三层芯片503中的行驱动单元522需要将控制信号传输至像素阵列511中的各像素。因此，替代行驱动单元522，驱动单元TSV 512-12设在第二层芯片502中的DRAM 523的右侧。

<5-4.堆叠有三个芯片的第四示例性构造>

在上述的示例中，行驱动单元522设在第三层芯片503中。然而，故障检测器521也可以设在第三层芯片503中。

图35的平面图是这样的示例性构造：图32的第二层芯片502中的行驱动单元522和故障检测器521都设在第三层芯片503中。在这种情况下，第三层芯片503中的故障检测器521和行驱动单元522需要将控制信号传输至像素阵列511中的各像素，并且需要从像素阵列511中的各像素接收控制信号。因此，替代故障检测器521和行驱动单元522，故障检测器TSV 512-11和行驱动单元TSV 512-12分别设在第二层芯片502中的DRAM 523的左侧和右侧。

<5-5.堆叠有三个芯片的第五示例性构造>

在上述的示例中，DRAM 523设在第二层芯片502中。然而，例如，图35所示的第二层芯片502的平面图中的构造和第三层芯片503的平面图中的构造可以彼此替换。

图36示意了这样的示例性构造：图35所示的第二层芯片502中的DRAM 523设在第三层芯片503中，且第三层芯片503中的AD转换器540-1和540-2、TSV 544、DRAM控制单元545和DAC 546设在第二层芯片502中。

然而，由于故障检测器521和行驱动单元522设在第二层芯片502中，第三层芯片503不需要包括故障检测器TSV 512-11和行驱动单元TSV 512-12。

<<6.像素信号TSV>>

<6-1.比较器和计数器布置在同一芯片中的情况下的像素信号TSV>

接着，说明像素信号TSV的示例性构造。

在上面的如参照图32至35所述的堆叠有三个芯片的示例中，构成AD转换器540-1和540-2的比较器541-1、541-2和计数器542-1、542-2形成在同一第三层芯片503中。

因此，像素阵列511中的各像素的像素信号从第一层芯片501直接传输至第三层芯片503，不需要通过第二层芯片502。

鉴于此，像素信号TSV 512-1和512-2例如被设计为如图37所示。

在图37中，像素信号TSV 512-1和512-2通过触点而形成，第一层芯片501和第三层芯片503通过触点而电连接。形成像素信号TSV 512-1和512-2的触点连接至第一层芯片501的触点且连接至第三层芯片503的铝焊盘。

构成第一层芯片501中的像素阵列511的像素的像素信号经由如图37所示的设计的像素信号TSV 512-1和512-2传输至第三层芯片503的AD转换器540-1和540-2。

注意，尽管上面已经说明了像素信号TSV 512-1和512-2，但是在故障检测器521和行驱动单元522设在第三层芯片503中的情况下，故障检测器TSV 512-11和行驱动单元TSV512-12也可以被设计为类似于图37所示的像素信号TSV 512-1和512-2。

<6-2.比较器和计数器布置在不同芯片中的情况下的像素信号TSV>

在上述的示例中，构成AD转换器540-1和540-2的比较器541-1和541-2和计数器542-1和542-2形成在同一第三层芯片503中。然而，比较器541-1和541-2和计数器542-1和542-2可以形成在不同的芯片中。

具体地，在比较器541-1和541-2设在第二层芯片502中，计数器542-1和542-2设在第三层芯片503中，并且形成有AD转换器540-1和54-2的情况下，例如，来自形成在第一层芯片501中的像素阵列511的各像素的像素信号输出至第二层芯片502的比较器541-1和541-2，且来自比较器541-1和541-2的比较结果传输至第三层芯片503的计数器542-1和542-2。

因此，例如，如图38所示，像素信号TSV 512-1和512-2包括由将第一层芯片501和第二层芯片502进行电连接的触点形成的像素信号TSV 512a-1和512a-2，以及由将第二层芯片502和第三层芯片503进行电连接的触点形成的像素信号TSV 512b-1和512b-2。

在这样的构造中，来自形成在第一层芯片501中的像素阵列511的各像素的像素信号经由像素信号TSV 512a-1和512a-2输出至第二层芯片502的比较器541-1和541-2。与此同时，来自比较器541-1和541-2的比较结果经由像素信号TSV 512b-1和512b-2传输至第三层芯片503的计数器542-1和542-2。

注意，尽管上面已经说明了像素信号TSV 512-1和512-2，但是在故障检测器521设在第二层芯片502中的情况下，故障检测器TSV 512-11也可以设计为类似于图38所示的像素信号TSV 512-1和512-2。

<<7.ADC的类型>>

<7-1.列ADC>

接着，说明ADC的类型。参照图39，首先说明ADC中的列ADC。

图39示意了成像器件的示例性构造，用以说明列ADC。图39的成像器件701包括像素阵列单元711和驱动单元712。此外，驱动单元712包括行驱动单元721-1和行驱动单元721-2，模拟数字(AD)转换单元722，测试电压产生单元723，参考信号产生单元724，控制单元725，信号处理单元726，和故障检测器727。

在像素阵列单元711中，产生与照射的光对应的图像信号的像素741以矩阵形式布置。此外，在像素阵列单元711中，针对各行设置将控制信号传输至像素741的信号线713，并且信号线被各行中布置的像素741共享。各信号线713包括用于传送传输控制信号的传输控制信号线、用于传送复位控制信号的复位控制信号线和用于控制从像素741的图像信号的输出的像素选择控制信号线。此外，在像素阵列单元711中，针对各列设置用于传送由像素741产生的图像信号的信号线742，并且该信号线被各列中布置的像素741共享。

此外，在像素阵列单元711中，针对各行设置测试信号产生单元743，该测试信号产生单元743产生用于检测信号线713故障的测试信号。测试信号产生单元743布置在各行的两端，并且与像素741一样，设有信号线742和713。用于传送测试电压的信号线714还连接至测试信号产生单元743。这里，测试电压是用于检测上述的传输控制信号线和复位控制信号线的故障的信号。测试信号产生单元743产生作为测试信号的传输测试信号和复位测试信号。传输测试信号根据测试电压和传输控制信号而产生，且复位测试信号根据测试电压和复位控制信号而产生。

行驱动单元721-1和721-2产生用于像素741的控制信号，并且经由信号线713输出控制信号。行驱动单元721-1和721-2产生作为控制信号的上述的传输控制信号、上述的复位控制信号和像素选择控制信号。行驱动单元721-1和721-2也产生同一控制信号，并且将控制信号同时输出至信号线713。这将在控制信号的产生中提供冗余性。

模拟数字转换单元722将像素741产生的图像信号转换成数字图像信号。在模拟数字转换单元722中，针对像素阵列单元711的各列设置进行模拟数字转换的模拟数字转换器731，且信号线742连接至各自的模拟数字转换器731。此外，在模拟数字转换单元722中，还设有用于对测试信号产生单元743等产生的测试信号进行模拟数字转换的模拟数字转换器731。通过模拟数字转换而产生的数字图像信号输出至信号处理单元726。与此同时，数字测试信号输出至故障检测器727。

测试电压产生单元723产生测试电压，并且经由信号线714将测试电压输出至测试信号产生单元743。测试电压产生单元723产生作为测试电压的传输测试电压和复位测试电压。传输测试电压和复位测试电压是具有不同电压的测试电压。传输测试电压是当在测试信号产生单元743等产生传输测试信号时产生的测试电压，且复位测试电压是当在测试信号产生单元743等产生复位测试信号时产生的测试电压。

参考信号产生单元724产生参考信号，并将参考信号输出至模拟数字转换单元722。该参考信号经由信号线715输出。具有以斜坡方式压降的信号能够用作参考信号。参考信号产生单元724与模拟数字转换的开始同步地开始参考信号的产生。

控制单元725控制整个成像器件701。控制单元725产生用于控制行驱动单元721-1和721-2的共同控制信号，并且经由信号线716将控制信号输出至行驱动单元721-1和721-2。控制单元725也产生用于控制布置在模拟数字转换单元722中的模拟数字转换器731的共同控制信号，并且经由信号线717将控制信号输出至所有模拟数字转换器731。

根据从测试信号产生单元743等输出的故障信号，故障检测器727检测信号线713的故障。根据传输测试信号和复位测试信号，故障检测器727检测传输测试信号线、复位测试信号线和像素选择控制信号线的故障。可以通过将从测试信号产生单元743等输出的测试信号与正常状态下产生的测试信号进行比较来检测故障。将在下面详细说明故障检测器727的构造。

在图中的成像器件701中，像素阵列单元711和驱动单元712形成在不同的半导体芯片中。像素阵列单元711以相对高的电源电压进行工作，以产生图像信号。另一方面，驱动单元712进行数字信号处理。因此，要求驱动单元712进行高速处理，并且驱动单元712供给有相对低的电源电压。以此方式，像素阵列单元711和驱动单元712由具有不同性质的电路形成。因此，像素阵列单元711和驱动单元712是分开的，并且形成在由适于对应单元的工艺而制造的半导体芯片中。其后，这些半导体芯片彼此接合，以便形成成像器件701。以此方式，能够提高成像器件701的性价比。在这种情况下，信号线742、713和714在不同半导体芯片之间进行信号传输。

注意，像素阵列单元711、行驱动单元721-1、721-2、模拟数字转换单元722、测试电压产生单元723、参考信号产生单元724、控制单元725、信号处理单元726和故障检测器727构成成像器件701。

此外，在图39所示的示例中，设有行驱动单元721-1和721-2，且具有相同功能的两个行驱动单元721设在成像器件701中。然而，成像器件701可以仅包括一个行驱动单元721。

此外，信号处理单元726处理从模拟数字转换器731输出的数字图像信号。在该处理中，例如，可以进行水平传输，用以顺序地传输从多个模拟数字转换器731输出的数字图像信号。

在图39的成像器件701的模拟数字转换单元722中，针对像素阵列单元711的各列设置进行模拟数字转换的多个模拟数字转换器731，并且以行为单位对图像信号进行模拟数字转换。这些模拟数字电路被称为列ADC电路。

本发明的图4的列ADC 111、图5的图像信号输出单元103和图18的ADC 242可以通过上面参照图39所述的列ADC电路形成。此外，图32和图35至图38中的AD转换器540可以是列ADC电路。

<7-2.区域ADC>

现在参照图40，说明区域ADC。图40示意了成像器件701的示例性构造，用以说明区域ADC。注意，在图40中，由与如图39所示的标号相同的参考标号来标示与图39所示的成像器件701的部件具有相同功能的部件，并且将适当地不再重复说明它们。具体地，图40的成像器件701与图39的成像器件701的不同之处在于包括多个模拟数字转换单元781。

在图40的成像器件701的像素阵列单元711中，替代像素741，像素单元771以矩阵形式布置。此外，替代测试信号产生单元743，针对各行设置故障检测单元772设置。此外，与参照图39所述的像素阵列单元711一样，信号线713和714连接至像素单元771和故障检测单元772。

在图40的成像器件701中，针对布置在像素阵列单元711中的各像素单元771和各故障检测单元772设置模拟数字转换单元781，对图像信号等进行模拟数字转换，并且将各转换过的图像信号等输出至信号处理单元726或故障检测器727。像素单元771和故障检测单元772，以及对应的模拟数字转换单元781由信号线742单独地连接。

注意，在图40所示的示例中，设有行驱动单元721-1和721-2，且具有相同功能的两个行驱动单元721设在成像器件701中。然而，成像器件701可以仅包括一个行驱动单元721。

与图40的成像器件701的模拟数字转换单元781一样，针对由预定区域内的多个像素形成的各像素单元771来设置模拟数字转换电路，并且以区域为单位对图像信号进行模拟数字转换。这些模拟数字转换电路被称为区域ADC电路。

替代本发明的图4的列ADC 111、图5的图像信号输出单元103和图18的ADC 242，可以使用参照图40所述的区域ADC电路。此外，图32和图35至图38的AD转换器540可以是区域ADC电路。

注意，在像素单元771均由一个像素形成的情况下，模拟数字转换单元781特指像素ADC电路。即，在这种情况下，模拟数字转换单元781以像素为单位形成。

<<8.WCSP的示例性结构>>

<8-1.WCSP的概况的示例性结构>

图41将采用晶圆级芯片尺寸封装(WCSP：wafer-level chip size package)的情况下的示例性结构示意性地示意为成像器件，该成像器件为根据本发明的半导体器件。

图41所示的成像器件801将从图中的箭头所示的方向进入器件的光或电磁波转换成电信号。在本发明的下面的说明中，为了便于说明，光是待被转换成电信号的当前对象，并且将光转换成电信号的装置被作为示例说明。

成像器件801包括：堆叠有第一结构851和第二结构852的堆叠结构853；外部端子854；和形成在第一结构851上侧的保护基板858。注意，在下面的说明中，为了方便起见，在图41中，将入射面这侧(光通过该侧进入器件)称为上侧，且将位于与入射面相对这侧的另一面这侧称为下侧。鉴于此，将第一结构851称为上侧结构851，将第二结构852称为下侧结构852。

如将在下面所述，以下面的方式形成成像器件801。以晶圆级彼此接合形成上侧结构851一部分的半导体基板(晶圆)、形成下侧结构852一部分的半导体基板(晶圆)与保护基板858。然后，将产生的结构划分成单独的成像器件801。

被划分成单独的器件前的上侧结构851是这样的结构：用于将入射光转换成电信号的像素形成在半导体基板(晶圆)中。例如，像素均包括：光电二极管(PD)，用于光电转换；和多个像素晶体管，其控制光电转换操作和光电转换而成的电信号的读取操作。在一些情况下，被包括在划分后的成像器件801中的上侧结构851可以被称为上部芯片、图像传感器基板或图像传感器芯片。

被包括在成像器件801中的像素晶体管例如优选是MOS晶体管。

在上侧结构851的上面，例如，形成有红(R)、绿(G)或蓝(B)的滤色器855和片上透镜856。在片上透镜856的上侧，布置有保护基板858，其用于保护成像器件801中的部件，特别是片上透镜856和滤色器855。例如，保护基板858是透明玻璃基板。保护基板858的硬度越高于片上透镜856的硬度，保护片上透镜856的效果越强。

划分前的下侧结构852是这样的结构：包括晶体管和配线的半导体电路形成在半导体基板(晶圆)中。在一些情况下，被包括在划分后的成像器件801中的下侧结构852可以被称为下部芯片、信号处理基板或信号处理芯片。在下侧结构852中，形成有多个外部端子854，其用于电连接至器件外部的配线(未示出)。例如，外部端子854是焊料球。

成像器件801具有这样的无腔(cavity-less)结构：保护基板858经由设在片上透镜856上的玻璃密封树脂857固定在上侧结构851的上侧或片上透镜856的上侧。玻璃密封树脂857的硬度低于保护基板858的硬度。因此，相比于没有密封树脂情况，能够使从成像器件801的外部施加于保护基板858并且传送至器件的内部的应力更小。

注意，成像器件801可以具有与无腔结构不同的结构，或具有这样的有腔结构：柱状或类似墙状的结构形成在上侧结构851的上面，且保护基板858由上述的柱状或类似墙状的结构固定，以便在片上透镜856上方留下一些空间。

<8-2.成像器件中的示例性电路布局>

以下是成像器件801中的电路布局的说明，或如何将图41所示的成像器件801中的各模块划分成上侧结构851和下侧结构852的说明。

图42示意了成像器件801中的电路布局的示例性构造。

在示例性电路布局中，通过以阵列布置的多个像素871形成的像素阵列单元864布置在上侧结构851中。

在成像器件801包括的像素周边电路单元中，行驱动单元862的一部分布置在上侧结构851中，且行驱动单元862的一部分布置在下侧结构852中。例如，在行驱动单元862中，行驱动电路单元布置在上侧结构851中，且行解码单元布置在下侧结构852中。

布置在上侧结构851中的行驱动单元862位于像素阵列单元864的在行方向上的外部，且布置在下侧结构852中的行驱动单元862的至少一部分位于被包括在上侧结构851中的行驱动单元862的下方。

在成像器件801包括的像素周边电路单元中，列信号处理单元865的一部分布置在上侧结构851中，且列信号处理单元865的一部分布置在下侧结构852中。例如，在列信号处理单元865中，负载电路单元、放大电路单元、噪声处理单元和ADC比较器单元布置在上侧结构851中，且ADC计数器单元布置在下侧结构852中。

布置在上侧结构851中的列信号处理单元865在列方向上位于像素阵列单元864的外部，且布置在下侧结构852中的列信号处理单元865的至少一部分位于被包括在上侧结构851中的列信号处理单元865的下方。

用于连接两个行驱动单元862的配线的配线连接单元869设在被布置在上侧结构851中的行驱动单元862的外侧和被布置在下侧结构852中的行驱动单元862的外侧。

用于连接两个列信号处理单元865的配线的配线连接单元869也设在被布置在上侧结构851中的列信号处理单元865的外侧和被布置在下侧结构852中的列信号处理单元865的外侧。将在下面参照图43所述的配线连接结构被用于这些配线连接单元869。

图像信号处理单元866布置在被布置在下侧结构852中的行驱动单元862和列信号处理单元865的内侧。

在下侧结构852中，输入/输出电路单元889布置在位于上侧结构851中的像素阵列单元864的下方的区域中。

输入/输出电路单元889是均包括输入电路单元和/或输出电路单元的电路单元。在输入/输出电路单元889均由输入电路单元和输出电路单元这二者形成的情况下，多个输入/输出电路单元889设置用于各自的外部端子854，并且布置在下侧结构852中。在输入/输出电路单元889均仅由输入电路单元形成的情况下，多个输入电路单元设置用于各自的外部端子854(输入端子)，并且布置在下侧结构852中。在输入/输出电路单元889均仅由输出电路单元形成的情况下，多个输出电路单元设置用于各自的外部端子854(输出端子)，并且布置在下侧结构852中。图像信号处理单元布置在被划分成多个的各个输入/输出电路单元889周围。换言之，输入/输出电路单元889布置在其中布置有图像信号处理单元的区域中。

注意，在下侧结构852中，输入/输出电路单元889可以布置在这样的区域中，该区域位于上侧结构851中的行驱动单元862的下方或上侧结构851中的列信号处理单元865的下方。

换言之，输入/输出电路单元889能够布置在这样的任何适当区域中：位于下侧结构852的其上形成有外部端子854的这侧，且位于上侧结构851的像素阵列单元864的区域下方，或上侧结构851的像素周边电路单元(图43所示的像素周边电路区域1013内的形成在上侧结构851中的电路单元)的下方。

<8-3.成像器件的断面结构>

参照图43进一步说明根据本实施例的成像器件801的断面结构和电路布局。

图43示意了沿着图42限定的线A-A'获得的成像器件801的断面结构。

在包括成像器件801的上侧结构851的部分和上侧结构851的上方的部分处，布置有像素阵列单元864，在该像素阵列单元中，以阵列布置多个像素871(图42)，像素871均包括片上透镜856、滤色器855、像素晶体管和光电二极管891。在像素阵列单元864的区域(像素阵列区域)中，也形成有像素晶体管区域1001。各像素晶体管区域1001是这样的区域：形成有传输晶体管、放大晶体管和复位晶体管中的至少一个像素晶体管。

多个外部端子854布置在这样的区域中：位于被包括在下侧结构852中的半导体基板921的下侧表面，并且位于被包括在上侧结构851中的像素阵列单元864的下方。

注意，在参照图43的说明中，将“位于被包括在下侧结构852中的半导体基板921的下侧表面且位于被包括在上侧结构851中的像素阵列单元864的下方的区域”称为第一特定区域，并将“位于被包括在下侧结构852中的半导体基板921的上侧表面且位于被包括在上侧结构851中的像素阵列单元864的下方的区域”称为第二特定区域。

布置在第一特定区域中的多个外部端子854的至少一部分是信号输入端子，其用于将来自外部的信号输入至成像器件801，或者是信号输出端子854B，其用于将来自成像器件801的信号输出至外部。换言之，信号输入端子854A和信号输出端子854B是从外部端子854中排除了电源端子和接地端子的外部端子854。该信号输入端子854A或信号输出端子854B被称为信号输入/输出端子854C。

穿过半导体基板921的贯通孔928布置在第一特定区域中，并且布置在信号输入/输出端子854C的附近。注意，穿过半导体基板921的过孔和形成在过孔中的通过配线也被统称为贯通孔928。

该贯通孔优选被设计为从半导体基板921的下侧表面延伸至导电焊盘1022(以下也被称为过孔焊盘1022)，该导电焊盘1022是布置在半导体基板921的上侧表面的上方的多级配线层922的一部分，并且该导电焊盘1022形成贯通孔的终端(底部)。

布置在第一特定区域中的信号输入/输出端子854C电连接至也布置在第一特定区域中的贯通孔928(更具体地，形成在贯通孔中的通过配线)。

包括输入电路单元或输出电路单元的输入/输出电路单元889布置在第二特定区域中，并且布置在信号输入/输出端子854C和贯通孔附近的区域中。

布置在第一特定区域中的信号输入/输出端子854C经由贯通孔928和过孔焊盘1022，或多级配线层922的一部分电连接至输入/输出电路单元889。

布置有输入/输出电路单元889的区域被称为输入/输出电路区域1011。信号处理电路区域1012与输入/输出电路区域1011相邻地形成在被包括在下侧结构852中的半导体基板921的上侧表面。信号处理电路区域1012是形成有图像信号处理单元的区域。

布置有像素周边电路单元的区域被称为像素周边电路区域1013，像素周边电路单元包括行驱动单元和列信号处理单元中的所有或一些，行驱动单元用于驱动像素阵列单元864的各像素。在被包括在上侧结构851中的半导体基板941的下侧表面和在被包括在下侧结构852中的半导体基板921的上侧表面上，像素周边电路区域1013形成在像素阵列单元864外部的区域中。

信号输入/输出端子854C可以布置在位于形成在下侧结构852中的输入/输出电路区域1011下方的区域中，或可以布置在位于信号处理电路区域1012下方的区域中。非此即彼，信号输入/输出端子854C可以布置在被布置在下侧结构852中的诸如行驱动单元或列信号处理单元等像素周边电路单元的下方。

用于将被包括在上侧结构851的多级配线层942中的配线和被包括在下侧结构852的多级配线层922中的配线进行连接的配线连接结构也被称为上下配线连接结构，且布置有该结构的区域也被称为上下配线连接区域1014。

上下配线连接结构由以下部件形成：第一贯通电极(穿硅通孔)949，其从上侧结构851的上侧表面穿过半导体基板941到达多级配线层942；第二贯通电极(芯片通孔)945，其从上侧结构851的上侧表面穿过半导体基板941和多级配线层942到达下侧结构852的多级配线层922；和贯通电极连接配线946，其用于连接这两种类型的贯通电极(穿硅通孔：TSV)。这样的上下配线连接结构也被称为双触点结构。

上下配线连接区域1014形成在像素周边电路区域1013的外部。

在本实施例中，像素周边电路区域1013形成在上侧结构851和下侧结构852中。然而，像素周边电路区域1013可以仅形成在一个结构中。

此外，上下配线连接区域1014形成在像素阵列单元864的外部和像素周边电路区域1013的外侧。然而，上下配线连接区域1014可以形成在像素阵列单元864的外侧和像素周边电路区域1013的内侧。

此外，将穿硅通孔949和芯片通孔945这两种类型的贯通电极进行连接的双触点结构用作将上侧结构851的多级配线层942和下侧结构852的多级配线层922进行电连接的结构。

例如，将上侧结构851的配线层943和下侧结构852的配线层923连接至单个贯通电极的共享触点结构可以用作将上侧结构851的多级配线层942和下侧结构852的多级配线层922进行电连接的结构。

<8-4.在使用不同的上下配线连接结构的情况下的成像器件中的电路布局>

现在参照图44说明在使用其他一些上下配线连接结构的情况下的成像器件801的电路布局和断面结构。

图44示意了在使用与图43所示的上下配线连接结构不同的结构的情况下的沿着图42限定的线A-A'获得的成像器件801的断面结构。

在图44的像素周边电路区域1013中，上侧结构851的多级配线层942中的一个配线布置在多级配线层942的最下面中，或换言之，布置在上侧结构851和下侧结构852之间的接合面中。下侧结构852的多级配线层922中的一个配线也布置在多级配线层922的最上面中，或换言之，布置在上侧结构851和下侧结构852之间的接合面中。此外，多级配线层942的一个配线和多级配线层922的一个配线以大致相同的位置布置在接合面中，并且彼此电连接。用于电连接配线的模式可以是使两个配线彼此直接接触的模式，或者是使薄绝缘膜或薄高阻膜形成在两个配线之间的模式，且形成的膜的一部分是导电的。非此即彼，薄绝缘膜或薄高阻膜可以形成在两个配线之间，且两个配线可以通过电容耦合来传输电信号。

在上侧结构851的多级配线层942的一个配线和下侧结构852的多级配线层922的一个配线以大致相同的位置形成在上述的接合面的位置的情况下，将两个配线进行电连接的结构通常被称为上下配线直接连接结构或被简称为配线直接连接结构。

大致相同位置的具体示例例如是这样的位置：在平面图中，在从上方观看成像器件801的情况下，在该位置处，电连接的两个配线至少部分地彼此重叠。在例如将铜(Cu)用作连接的两个配线的材料的情况下，连接结构可以被称为Cu-Cu直接接合结构或被简称为Cu-Cu接合结构。

在使用上下配线直接连接结构的情况下，该连接结构能够布置在像素阵列单元864的外部。非此即彼，该连接结构能够布置在上侧结构851中的像素周边电路区域1013的内部和下侧结构852中的像素周边电路区域1013的内部。更具地体，在构成上下配线直接连接结构的配线中，上侧结构851这侧的布置在接合面中的配线能够布置在上侧结构851的像素周边电路区域1013包括的电路的下方。此外，在构成上下配线直接连接结构的配线中，下侧结构852这侧的布置在接合面中的配线能够布置在下侧结构852的像素周边电路区域1013包括的电路的上方。非此即彼，布置在像素阵列单元864(像素晶体管区域1001)中的配线可以用作上侧结构851的配线，且通过这些配线和下侧结构852的配线形成的上下配线直接连接结构可以布置在像素阵列单元864(像素晶体管区域1001)的下方。

<8-5.成像器件的详细结构>

现在参照图45，详细说明成像器件801的结构。图45是具有双触点结构的成像器件801的外周边附近这一部分的放大断面图。

在下侧结构852中，例如，多级配线层922形成在包括硅(Si)的半导体基板921的上侧(上侧结构851这侧)。多级配线层922形成图42所示的输入/输出电路区域1011、信号处理电路区域1012(未被示意在图45中)和像素周边电路区域1013等。

多级配线层922包括多个配线层923以及形成在配线层923之间的层间绝缘膜924。配线层923包括与上侧结构851最接近的最上配线层923a，中间配线层923b，和与半导体基板921最接近的最下配线层923c等。

例如，多个配线层923由铜(Cu)、铝(Al)或钨(W)等形成。例如，层间绝缘膜924由氧化硅膜或氮化硅膜等形成。多个配线层923和层间绝缘膜924中的各者可以由用于所有的层的相同的材料形成，或可以由用于不同的层的两种或以上材料形成。

在半导体基板921的预定位置处，形成有穿过半导体基板921的硅贯通孔925，连接导体927埋入在硅贯通孔925的内壁中，连接导体927和硅贯通孔925之间插入有绝缘膜926，以形成贯通孔(穿硅通孔：TSV)928。例如，绝缘膜926可以使用SiO2膜或SiN膜等形成。在本实施例中，贯通孔928具有这样的反向锥形的形状：配线层923这侧的平面面积小于外部端子854这侧的平面面积。然而，贯通孔928可以具有这样的前向锥形的形状：外部端子854这侧的平面面积较小，或可以具有这样的非锥形的形状：外部端子854这侧的面积与配线层923这侧的面积大致相等。

贯通孔928的连接导体927连接至形成在半导体基板921的下面侧上的再配线930，且再配线930连接至外部端子854。例如，连接导体927和再配线930可以使用铜(Cu)、钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、钛钨合金(TiW)或多晶硅等形成。

此外，在半导体基板921的下面侧，形成有焊料掩膜(阻焊剂)931，以便在除了形成有外部端子854的区域外的区域覆盖再配线930和绝缘膜926。

与此同时，在上侧结构851中，例如，多级配线层942形成在包括硅(Si)的半导体基板941的下侧(下侧结构852这侧)。像素871的电路由该多级配线层942形成。

多级配线层942包括多个配线层943以及形成在配线层943之间的层间绝缘膜944。配线层943包括与半导体基板941最接近的最上配线层943a，中间配线层943b，和与下侧结构852最接近的最下配线层943c等。

用于多个配线层943和层间绝缘膜944的材料可以与上述的配线层923和层间绝缘膜924的材料相同。此外，与上述的配线层923和层间绝缘膜924一样，多个配线层943和层间绝缘膜944可以使用一种或多种材料形成。

注意，在图45所示的示例中，上侧结构851的多级配线层942由五个配线层943形成，且下侧结构852的多级配线层922由四个配线层923形成。然而，配线层的总数量不限于此，且多级配线层均能够由任何适当数量的配线层形成。

在半导体基板941中，由PN结形成的光电二极管891针对各像素871而形成。

尽管未在图中具体示意，但是诸如传输晶体管和放大晶体管等多个像素晶体管以及浮动扩散(FD)等也形成在多级配线层942和半导体基板941中。

与上侧结构851的预定配线层943连接的硅贯通电极949和与下侧结构852的预定配线层923连接的芯片贯通电极945形成在半导体基板941中的不形成滤色器855和片上透镜856的预定位置处。

芯片贯通电极945和硅贯通电极949由形成在半导体基板941的上表面中的连接配线946连接。绝缘膜947也形成在硅贯通电极949和芯片贯通电极945各者与半导体基板941之间。

平坦化膜948形成在半导体基板941中的光电二极管891和滤色器855之间，且平坦化膜950也形成在片上透镜856和玻璃密封树脂857之间。

如上所述，图41所示的成像器件801的堆叠结构853是这样的堆叠结构：下侧结构852的多级配线层922和上侧结构851的多级配线层942彼此接合。在图45中，下侧结构852的多级配线层922和上侧结构851的多级配线层942之间的接合面由点划线表示。

此外，在成像器件801的堆叠结构853中，上侧结构851的配线层943和下侧结构852的配线层923由硅贯通电极949和芯片贯通电极945这两个贯通电极连接。下侧结构852的配线层923与外部端子(背面电极)854由贯通孔928和再配线930连接。因此，上侧结构851的像素871产生的像素信号传输至下侧结构852，在下侧结构852中经受信号处理，并且从外部端子854输出至器件的外部。

<8-6.变型例>

<第一变型例>

下面参照图46，说明成像器件801的第一变型例。

图46的A是根据第一变型例的成像器件801的外周边附近的这一部分的断面图。图46的B是第一变型例的成像器件801的在外部端子854这侧的平面图。

在第一变型例中，如图46的A所示，外部端子854形成在贯通孔928的正上方，以便在平面图中与贯通孔928的位置重叠。由此，在成像器件801的背侧形成再配线930的面积变得不必要，如图46的B所示。因此，能够避免用于形成输入/输出单元的面积的不足。

<第二变型例>

下面参照图47，说明成像器件801的第二变型例。

在第二变型例的堆叠结构853中，上侧结构851的配线层943和下侧结构852的配线层923由硅贯通电极949和芯片贯通电极945这两个贯通电极连接。下侧结构852的配线层923和焊料球(背面电极)854由贯通孔(硅贯通孔)928和再配线930连接。使用该布置，能够使成像器件801的平面面积最小化。

此外，堆叠结构853和玻璃保护基板858之间的部分变成无腔结构，且堆叠结构853和保护基板858使用玻璃密封树脂857彼此接合。因此，也能够减小高度。

因此，使用图41所示的成像器件801，能够获得较小的半导体器件(半导体封装)。

<第三变型例>

下面参照图48，说明成像器件801的第三变型例。

如图48所示，不一定需要贯通孔928，并且贯通孔928可以填充有焊料掩膜(阻焊剂)931，且可以在贯通孔928的形成位置进行分割。

焊料掩膜(阻焊剂)931和再配线930通过绝缘膜926b彼此绝缘。然而，只要焊料掩膜(阻焊剂)931和再配线930彼此绝缘，就可以使用绝缘膜926b以外的部件，且例如，可以使用玻璃密封树脂857进行填充。

此外，玻璃密封树脂857、绝缘膜926b和焊料掩膜(阻焊剂)931可以全部使用相同的材料形成，或它们中的一些可以使用相同的材料形成。

此外，虽然配线层923c和再配线930电连接，但是再配线930可以连接至任何配线层。

注意，在图48所示的示例中，间隔件1112设置在堆叠结构853和玻璃保护基板858之间，以便形成腔(空洞或空隙)1111。然而，不一定需要设置间隔件1112，且腔1111可以由玻璃密封树脂857形成。非此即彼，腔1111和间隔件1112的空间可以填充有玻璃密封树脂857，以获得无腔结构。

此外，在图41至图48的各成像器件801中，上侧结构851和下侧结构852对应于图4和图5中的上部芯片92和下部芯片91。因此，成像器件72和前相机ECU 73可以由作为参照图41至图48所述的WCSP的成像器件801形成。

<8-7.三层堆叠结构的示例>

在上述的各示例中，成像器件801的堆叠结构853由两个层形成：下侧结构852和上侧结构851。然而，堆叠结构853可以由三个或以上层形成。

下面参照图49和图50，说明由三个层形成的堆叠结构853的示例。在堆叠结构853中，第三结构1211设置在下侧结构852和上侧结构851之间。

图49示意了这样的构造：像素阵列单元864具有像素共享结构。

在像素共享结构中，像素871均包括光电二极管(PD)891和传输晶体管892，但是浮动扩散(FD)893、放大晶体管895、复位晶体管894和选择晶体管896被多个像素共享。

图49示意了这样的共享单元1220：包括行方向的两个像素和列方向的两个像素的四个像素(2×2)共享FD 893、放大晶体管895、复位晶体管894和选择晶体管896。

在行方向上延伸的传输晶体管驱动信号线1221逐个连接至四个传输晶体管892的栅极电极。连接至四个传输晶体管892的栅极电极且在行方向上延伸的四个传输晶体管驱动信号线1221在列方向上并列布置。

FD 893经由配线(未示出)连接至放大晶体管895的栅极电极和复位晶体管894的扩散层。在行方向上延伸的复位晶体管驱动信号线1222连接至复位晶体管894的栅极电极。

在行方向上延伸的选择晶体管驱动信号线1223连接至选择晶体管896的栅极电极。在一些情况下，可以省去选择晶体管896。

图49所示的具有三层堆叠结构853的成像器件801包括下侧结构852和上侧结构851之间的第三结构1211中的区域信号处理单元1231。

区域信号处理单元1231包括：读取信号处理单元1232，其包括噪声处理单元和ADC；和数据保持单元1233，其保持经受AD转换的数字数据。

例如，在共享单元1220的像素871均输出AD转换后的由16位表示的数据的情况下，数据保持单元1233包括64位的诸如锁存器和移位寄存器等数据保持器件，以保持数据。

区域信号处理单元1231还包括输出信号配线1237，其用于将数据保持单元1233中保持的数据输出至区域信号处理单元1231的外部。例如，输出信号配线可以是这样的64位信号线：并行地输出数据保持单元1233中保持的64位数据；可以是这样的16位信号线：逐像素地输出数据保持单元1233中保持的四个像素的数据；或可以是用于输出一个像素的一半数据的8位信号线或用于输出两个像素的数据的32位信号线。非此即彼，输出信号配线可以逐位地读取数据保持单元1233中保持的数据的1位信号线。

在图49所示的成像器件801中，上侧结构851的一个共享单元1220连接至第三结构1211的一个区域信号处理单元1231。换言之，共享单元1220和区域信号处理单元1231具有一一对应的关系。因此，如图49所示，第三结构1211具有这样的区域信号处理单元阵列1234：多个区域信号处理单元1231布置在行方向和列方向上。

第三结构1211也包括行地址控制单元1235，其读取在行方向和列方向上多个地布置的各区域信号处理单元1231所包括的数据保持单元1233中的数据。与常规的半导体存储器件一样，行地址控制单元1235确定行方向上的读取位置。

区域信号处理单元阵列1234的在行方向上布置的区域信号处理单元1231连接至从行地址控制单元1235起在行方向上延伸的控制信号线，且区域信号处理单元1231的操作由行地址控制单元1235控制。

区域信号处理单元阵列1234的在列方向上布置的区域信号处理单元1231连接至在列方向上延伸的列读取信号线1237，且列读取信号线连接至布置在区域信号处理单元阵列1234前方的列读取单元1236。

对于区域信号处理单元阵列1234的各区域信号处理单元1231的数据保持单元1233中保持的数据，布置在行方向上的所有区域信号处理单元1231的数据保持单元1233中的数据可以同时被读出至列读取单元1236，或可以仅由列读取单元1236指定的特定区域信号处理单元1231中的数据被读出。

用于将从区域信号处理单元1231读取的数据输出至第三结构1211的外部的配线连接至列读取单元1236。

下侧结构852包括读取单元1241，其用于接收从列读取单元1236输出的数据，来自第三结构1211的列读取单元1236的配线连接至读取单元1241。

下侧结构852也包括图像信号处理单元，该图像信号处理单元用于对从第三结构1211接收的数据进行图像信号处理。

下侧结构852还包括输入/输出单元861，用以输出从第三结构1211经由图像信号处理单元接收的数据，或输出还未经过图像信号处理单元的数据。输入/输出单元861可以不仅包括输出电路单元，而且可以包括输入电路单元，该输入电路单元用于例如将待用于像素阵列单元864的时序信号和待用于图像信号处理单元的特性数据从成像器件801的外部输入至该器件。

如图50的B所示，形成在上侧结构851中的各共享单元1220连接至布置在共享单元1220正下方的第三结构1211的区域信号处理单元1231。例如，上侧结构851和第三结构1211之间的配线连接能够通过图44所示的Cu-Cu直接接合结构来实现。

此外，如图50的B所示，形成在第三结构1211中的位于区域信号处理单元阵列1234外部的列读取单元1236连接至布置在列读取单元1236正下方的下侧结构852的读取单元1241。例如，第三结构1211和下侧结构852之间的配线连接能够通过图44所示的Cu-Cu直接接合结构或图43所示的双触点结构来实现。

因此，如图50的A所示，形成在上侧结构851中的各共享单元1220的像素信号输出至第三结构1211的对应的区域信号处理单元1231。区域信号处理单元1231的数据保持单元1233中保持的数据从列读取单元1236输出，并且供给至下侧结构852的读取单元1241。接着，在图像信号处理单元中，对数据进行各种类型的信号处理(例如，声调曲线校正处理)，并且将产生的数据从输入/输出单元861输出至器件的外部。

注意，在具有三层堆叠结构853的成像器件801中，形成在下侧结构852中的输入/输出单元861可以布置在第三结构1211的行地址控制单元1235的下方。

此外，在具有三层堆叠结构853的成像器件801中，形成在下侧结构852中的输入/输出单元861可以布置在第三结构1211的区域信号处理单元1231的下方。

此外，在具有三层堆叠结构853的成像器件801中，形成在下侧结构852中的输入/输出单元861可以布置在上侧结构851的像素阵列单元864的下方。

注意，图49和图50所示的具有由下侧结构852、上侧结构851和第三结构1211形成的三层堆叠结构853的成像器件801对应于图32至图35所示的第一至第三层芯片501至503。因此，具有图32至图35所示的三个堆叠芯片的成像器件72和前相机ECU 73可以由成像器件801形成，该成像器件801作为由以上参照图49和图50说明的三层堆叠结构853形成的WCSP。

注意，能够适当地组合上面的实施例。具体地，例如，参照第四实施例说明的Cu-Cu接合也能够应用于其他实施例中的TSV 512，诸如堆叠有三个芯片的第五实施例的平面图等。

<<9.应用于电子设备的应用例>>

上述的图5和图18所示的成像器件72和前相机ECU 73或包括前相机ECU 73的一些功能且能够独立进行故障检测的成像器件72能够用于各种类型的电子设备，例如，诸如类似数码照相机和数字摄影机的成像装置，具有成像功能的便携式电话设备，和具有成像功能的其他装置等。

图51是示意了作为应用本发明的电子设备的成像装置的示例性构造的框图。

图51所示的成像装置2001包括光学系统2002、快门器件2003、固态成像器件2004、控制电路2005、信号处理电路2006、监视器2007和存储器2008，并且能够拍摄静态图像和动态图像。

光学系统2002包括一个或多个透镜，以将来自物体的光(入射光)引导至固态成像器件2004，并将图像形成在固态成像器件2004的光接收面上。

快门器件2003放置在光学系统2002和固态成像器件2004之间，并且在控制电路2005的控制下，控制用于固态成像器件2004的光照射时段和光遮挡时段。

固态成像器件2004由包含上述固态成像器件的封装形成。根据经由光学系统2002和快门器件2003被照射以将图像形成在光接收面上的光，固态成像器件2004在一定的时间段内累积信号电荷。根据从控制电路2005供给的驱动信号(时序信号)，传输累积在固态成像器件2004中的信号电荷。

控制电路2005输出用于控制固态成像器件2004的传输操作和快门器件2003的快门操作的驱动信号，以驱动固态成像器件2004和快门器件2003。

信号处理电路2006对从固态成像器件2004输出的信号电荷进行各种类型的信号处理。通过信号处理电路2006进行信号处理而获得的图像(图像数据)供给至并显示在监视器2007，或供给至并存储(记录)在存储器2008中。

在如上设计的成像装置2001中，图5和图18所示的成像器件72和前相机ECU 73也能够用于替代上述的固态成像器件2004和信号处理电路2006，或包括前相机ECU 73的一些功能且能够独立进行故障检测的成像器件72也能够用于替代固态成像器件2004。因此，成像装置2001变得能够独立进行故障检测。

<<10.成像器件的使用例>>

图52示意了图5和图18所示的成像器件72和前相机ECU 73，或包括前相机ECU 73的一些功能且能够独立进行故障检测的成像器件72的使用例。

例如，上述的相机模块能够用于对诸如可见光、红外光、紫外光或X射线等光进行感测的各种情况，如下所述。

-用于拍摄观赏活动所用图像的设备，诸如数码相机和具有相机功能的便携式设备等。

-用于交通用途的设备，诸如：车载传感器，其用于拍摄汽车前方、后方、周围和内部等的图像，以进行自动停车等安全驾驶、识别驾驶员状况等；监视相机，其用于监视行驶车辆和道路；和测距传感器，其用于测量车辆之间的距离等。

-与诸如电视机、冰箱和空调等家用电器协同使用的设备，以拍摄用户的手势的图像并且根据该手势来操作家用电器。

-用于医疗护理用途和健康护理用途的设备，诸如内窥镜和用于接收红外光以进行血管造影的设备等。

-用于安全用途的设备，诸如用于预防犯罪的监视相机和用于身份认证的相机等。

-用于美容护理用途的设备，诸如用于对皮肤进行成像的皮肤测量设备和用于对头皮进行成像的显微镜等。

-用于运动用途的设备，诸如动作相机和用于运动等的可穿戴相机等。

-用于农业用途的设备，诸如用于监视农田和农作物的状况的相机等。

<<11.应用于运动物体的应用例>>

根据本发明的技术(本技术)能够应用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以体现到安装在任何类型的运动物体上的装置，该运动物体诸如是汽车、电动车辆、混动车辆、机动车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船或机器人等。

图53是示意性地示意了能够应用根据本发明的技术的作为运动物体控制系统的示例的车辆控制系统的示例性构造的框图。

车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图53所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、本体系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和整体控制单元12050。微计算机12051、声音/图像输出单元12052和车载网络接口(I/F：interface)12053也被示意为整体控制单元12050的功能部件。

驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统相关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元12010起到控制设备的作用，该控制设备诸如是例如内燃机或驱动电机等用于产生车辆的驱动力的驱动力产生设备、用于将驱动力传输至车轮的驱动力传输机构、用于对车辆的转向角度进行调整的转向机构和用于产生车辆的制动力的制动设备等。

本体系统控制单元12020根据各种程序控制安装在车辆本体上的各种设备的操作。例如，本体系统控制单元12020起到无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗设备或诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向信号灯和雾灯等各种灯的控制设备的作用。在这种情况下，本体系统控制单元12020能够接收从取代钥匙的便携式设备传输的无线电波，或来自各种开关的信号。本体系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的车锁设备、电动窗设备和灯等。

车外信息检测单元12030检测配备有车辆控制系统12000的车辆的外部信息。例如，成像单元12031连接至车外信息检测单元12030。车外信息检测单元12030使成像单元12031拍摄车辆的外部的图像，并且接收拍摄的图像。根据接收的图像，车外信息检测单元12030可以进行用于检测人、车辆、障碍物、指示牌或路面上的文字等物体检测处理，或进行距离检测处理。

成像单元12031是光传感器，其接收光且输出与接收的光量对应的电信号。成像单元12031能够将电信号作为图像输出，或将电信号作为距离测量信息输出。此外，待被成像单元12031接收的光可以是可见光，或可以是诸如红外光等的不可见光。

车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。例如，检测驾驶员状态的驾驶员状态检测器12041连接至车内信息检测单元12040。驾驶员状态检测器12041例如包括采集驾驶员图像的相机，并且根据从驾驶员状态检测器12041输入的检测到的信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或精力集中程度，或可以判断驾驶员是否打瞌睡。

根据车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车外/车内信息，微计算机12051能够计算驱动力产生设备、转向机构或刹车设备的控制目标值，并将控制命令输出至驱动系统控制单元12010。例如，微计算机12051能够进行协作控制，以实现先进驾驶辅助系统(ADAS：advanced driver assistance system)的功能，该功能包括车辆碰撞避免或冲击缓和、基于车辆之间距离的跟随行进、车速保持行进、车辆碰撞警告或车道偏离警告等。

微计算机12051也能够通过根据由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的关于车辆周围的信息来控制驱动力产生设备、转向机构或刹车设备等，由此进行协作控制，以实施不依赖于驾驶员的操作而自主运行的自动驾驶等。

微计算机12051也能够根据车外信息检测单元12030获取的车外信息而将控制命令输出至本体系统控制单元12020。例如，微计算机12051根据车外信息检测单元12030检测到的前行车辆或对向车辆的位置来控制前照灯，并且进行协作控制以通过从远光灯切换至近光灯来实现防炫目效果等。

声音/图像输出单元12052将音频输出信号和/或图像输出信号传输至输出设备，该输出设备能够在视觉或听觉上将信息通知给车辆的乘客或通知到车辆的外部。在图53所示的示例中，将音频扬声器12061、显示单元12062和仪表盘12063示意为输出设备。例如，显示单元12062可以包括车载显示器和/或平视显示器。

图54示意了成像单元12031的安装位置的示例。

在图54中，包括作为成像单元12031的成像单元12101、12102、12103、12104和12105。

成像单元12101、12102、12103、12104和12105例如设置在下面的位置：车辆12100的前端边缘、侧镜、后挡、后门、车辆内部的前挡风玻璃上部等。设置在前端边缘的成像单元12101和设置在车辆内部的前挡风玻璃的上部的成像单元12105主要拍摄车辆12100前方的图像。设置在侧镜的成像单元12102和12103主要拍摄车辆12100侧面的图像。设置在后挡或后门的成像单元12104主要拍摄车辆12100后方的图像。设置在车辆内部的前挡风玻璃的上部的成像单元12105主要用于检测车辆前方行驶的车辆、行人、障碍物、交通信号、交通指示牌或车道等。

注意，图54示意了成像单元12101至12104的成像范围的示例。成像范围12111表示设置在前端边缘的成像单元12101的成像范围，成像范围12112和12113表示分别设置在侧镜的成像单元12102和12103的成像范围，且成像范围12114表示设置在后挡或后门的成像单元12104的成像范围。例如，将成像单元12101至12104拍摄的图像数据进行彼此叠加，以便获得从上观看的车辆12100的鸟瞰图像。

成像单元12101至12104中的至少一者具有获取距离信息的功能。例如，成像单元12101至12104中的至少一者可以是包括多个成像器件的立体相机，或可以是具有用于相位差检测的像素的成像器件。

例如，根据从成像单元12101至12104获得的距离信息，微计算机12051计算与成像范围12111至12114内的各三维物体相距的距离，以及距离的时域变化(相对于车辆12100的速度)。以此方式，能够将车辆12100行进路径上的最接近三维物体且在与车辆12100大致相同方向上以预定速度(例如，0km/h或以上)行进的三维物体提取为车辆12100前方行驶的车辆。此外，微计算机12051能够事先设定在车辆12100前方行驶的车辆之前待被保持的车间距，并且能够进行自动制动控制(其包括跟随行进停止控制)和自动加速控制(其包括跟随行进起步控制)等。以此方式，可以进行协作控制，以实施不依赖于驾驶员的操作而自主行进的自动驾驶等。

例如，根据从成像单元12101至12104获得的距离信息，微计算机12051能够提取关于在两轮车辆、常规车辆、大型车辆、行人和电线杆等类别下的三维物体的三维物体数据，并且在自动避开障碍物中使用三维物体数据。例如，微计算机12051将车辆12100附近的障碍物分成车辆12100的驾驶员可见的障碍物和难以靠视觉识别的障碍物。然后，微计算机12051确定碰撞风险，该风险表示与各障碍物碰撞的风险。如果碰撞风险等于或高于设定值，且存在碰撞的可能性，那么微计算机12051经由音频扬声器12061和显示单元12062将警告输出至驾驶员，或能够通过经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或避开转向来进行用于避免碰撞的驾驶辅助。

成像单元12101至12104中的至少一者可以是检测红外光的红外相机。例如，微计算机12051能够通过判断成像单元12101至12104拍摄的图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过下面的处理实施该行人识别：从作为红外相机的成像单元12101至12104拍摄的图像中提取特征点，并且对表示物体轮廓的一系列特征点进行模式匹配，然后判断是否存在行人。如果微计算机12051确定成像单元12101至12104拍摄的图像中存在行人，且识别出行人，那么声音/图像输出单元12052控制显示单元12062显示矩形轮廓线，以叠加的方式强调识别出的行人。声音/图像输出单元12052也可以控制显示单元12062在期望的位置显示表示行人的图标等。

上面已经说明了能够应用根据本发明的技术的车辆控制系统的示例。根据本发明的技术能够应用于上述构造中的成像单元12031和车外信息检测单元12030。具体地，图5和图18所示的成像器件72和前相机ECU 73，或包括前相机ECU 73的一些功能且能够独立进行故障检测的成像器件72能够用作成像单元12031和车外信息检测单元12030。当根据本发明的技术应用于成像单元12031和车外信息检测单元12030时，可以检测故障。因此，可以根据来自其中有故障的成像单元12031或其中有故障的车外信息检测单元12030的信息来停止驾驶辅助。因此，可以避免由基于错误信息的错误驾驶辅助而造成的危险情形。

应注意，本发明也可以体现为下述的构造。

<1>一种成像装置，其包括：

第一基板，第一基板包括像素和像素控制线；和

第二基板，第一基板和第二基板彼此堆叠在一起，其中，

第二基板包括行驱动单元和故障检测器，

像素控制线的一端经由第一连接电极连接至行驱动单元，

像素控制线的另一端经由第二连接电极连接至故障检测器，

行驱动单元经由第一连接电极将用于控制像素的操作的控制信号供给至像素控制线，且

故障检测器根据经由第一连接电极、像素控制线和第二连接电极供给的控制信号而检测故障。

<2>根据<1>所述的成像装置，其中，

第一连接电极和第二连接电极由穿过第一基板和第二基板的贯通电极构成，且

第一基板和第二基板堆叠，并且通过贯通电极电连接。

<3>根据<1>或<2>所述的成像装置，其中，

像素以阵列布置，

成像装置还包括控制单元，控制单元输出关于像素中的当前目标的地址信息以及关于地址信息所指定的像素被控制的时间的信息，且

故障检测器包括：

检测器，检测器检测用于控制像素的操作的控制信号，并且输出检测信号，控制信号由被从控制单元输出的地址信息指定的行驱动单元供给；和

脉冲输出故障检测器，脉冲输出故障检测器根据当检测器在被地址信息指定的像素被控制的时间检测到用于控制由被从控制单元输出的地址信息指定的像素的操作的控制信号时是否输出检测信号，来检测控制信号的脉冲输出的故障。

<4>根据<3>所述的成像装置，其中，

检测器

包括开关栅极，开关栅极检测用于控制像素的操作的控制信号，开关栅极由从控制单元输出的地址信息指定，且

将电力仅供给至由从控制单元输出的地址信息指定的开关栅极，

当检测到用于控制像素的操作的控制信号时，开关栅极将Hi信号输出至针对各控制信号设置的总线，且

脉冲输出故障检测器

包括多个保持单元，保持单元保持用于各控制信号的值，值对应于输出至针对各控制信号设置的总线的信号和表明由地址信息指定的像素被控制的时间的信号，且

根据保持单元保持的值来检测控制信号的脉冲输出的故障。

<5>根据<4>所述的成像装置，其中，

多个保持单元保持用于各控制信号的值，该值对应于输出至针对各控制信号设置的总线的信号和表明由地址信息指定的像素处于被控状态的固定信号，且

脉冲输出故障检测器根据保持单元保持的值来检测控制信号的脉冲输出的故障。

<6>根据<3>所述的成像装置，其中，行驱动单元和第一基板通过由贯通电极构成的第一连接电极连接，且检测器和第一基板通过由与贯通电极不同的另一个贯通电极构成的第二连接电极电连接。

<7>根据<3>所述的成像装置，其中，

控制单元将关于像素中的当前目标的地址信息输出至行驱动单元和检测器，

行驱动单元输出与地址信息相对应的关于行驱动单元的地址的选择信息，

检测器输出与地址信息相对应的关于检测器的地址的选择信息，

故障检测器包括地址选择功能故障检测器，地址选择功能故障检测器将关于行驱动单元的地址的选择信息和关于检测器的地址的选择信息分别与从控制单元输出的地址信息进行比较，并且根据比较的结果，检测行驱动单元和检测器的地址选择功能的故障。

<8>一种实现于成像装置的成像方法，成像装置包括：

第一基板，第一基板包括像素和像素控制线；和

第二基板，第一基板和第二基板彼此堆叠在一起，

第二基板包括行驱动单元和故障检测器，

像素控制线的一端经由第一连接电极连接至行驱动单元，

像素控制线的另一端经由第二连接电极连接至故障检测器，

成像方法包括以下步骤：

行驱动单元经由第一连接电极将用于控制像素的操作的控制信号供给至像素控制线；和

故障检测器根据经由第一连接电极、像素控制线和第二连接电极供给的控制信号而检测故障。

<9>一种相机模块，其包括：

第一基板，第一基板包括像素和像素控制线；和

第二基板，第一基板和第二基板彼此堆叠在一起，其中，

第二基板包括行驱动单元和故障检测器，

像素控制线的一端经由第一连接电极连接至行驱动单元，

像素控制线的另一端经由第二连接电极连接至故障检测器，

行驱动单元经由第一连接电极将用于控制像素的操作的控制信号供给至像素控制线，且

故障检测器根据经由第一连接电极、像素控制线和第二连接电极供给的控制信号而检测故障。

<10>一种电子设备，其包括：

第一基板，第一基板包括像素和像素控制线；和

第二基板，第一基板和第二基板彼此堆叠在一起，其中，

第二基板包括行驱动单元和故障检测器，

像素控制线的一端经由第一连接电极连接至行驱动单元，

像素控制线的另一端经由第二连接电极连接至故障检测器，

行驱动单元经由第一连接电极将用于控制像素的操作的控制信号供给至像素控制线，且

故障检测器根据经由第一连接电极、像素控制线和第二连接电极供给的控制信号而检测故障。

<11>一种成像装置，其包括：

第一基板，第一基板包括像素和连接至像素的垂直信号线；和

第二基板，第一基板和第二基板彼此堆叠在一起，其中，

第二基板包括信号供给电路、模拟数字转换电路和故障检测器，

垂直信号线的一端经由第一连接电极连接至信号供给电路，

垂直信号线的另一端经由第二连接电极连接至模拟数字转换电路，

信号供给电路经由第一连接电极将伪像素信号供给至垂直信号线，

模拟数字转换电路根据伪像素信号输出数字信号，且

故障检测器根据数字信号检测故障。

<12>一种成像装置，其包括：

安装有像素的第一基板；和

安装有信号处理单元的第二基板，信号处理单元对像素拍摄的图像进行信号处理，其中，

第一基板和第二基板堆叠，并且电连接，且

信号处理单元通过信号处理而检测故障。

附图标记的列表

11 车辆

31 ECU

32 前相机模块

33 方向盘

34 前照灯

35 电动机

36 发动机

37 制动器

38 显示单元

71 透镜

72 成像器件

73 前相机ECU

74 MCU

91 下部芯片

92 上部芯片

93、93-1、93-2、93-11、93-12 TCV

101 像素阵列

102 行驱动单元

103 图像信号输出单元

121 控制单元

122 图像处理单元

123 输出单元

124 故障检测器

141 行地址选择功能故障检测器

142 脉冲输出故障检测器

143 控制线栅极

161 地址解码器

162 快门地址锁存器

163 读取地址锁存器

164至168 开关栅极

169、170 反相器

181 故障判断单元

182至186 锁存器

191至195 锁存器

201 故障检测列

202 像素控制线故障检测器

230 光电二极管

231 传输晶体管

232 复位晶体管

233 FD

234 放大晶体管

235 选择晶体管

241 负载MOS

242 ADC

243 水平传输单元

250 DSF电路

251 开关晶体管

252 DSF晶体管

261 比较器

262 计数器

263 DAC

271 ADC+TCV故障检测器

Claims (15)

1.一种成像装置，其包括：

第一基板，所述第一基板包括：

第一像素，所述第一像素包括第一光电二极管，所述第一光电二极管产生与入射光量对应的像素信号；和

第二基板，所述第二基板包括：

行驱动单元，所述行驱动单元向所述第一像素提供控制信号；

故障检测电路，所述故障检测电路包括基于所述控制信号输出检测信号的检测器；和

控制单元，所述控制单元控制所述行驱动单元产生所述控制信号，且使用命令信息使所述行驱动单元与所述故障检测电路的控制线栅极产生选择信息，其中，

所述第一基板和所述第二基板彼此堆叠在一起，且

所述控制单元将所述命令信息提供给所述检测器、所述行驱动单元和所述控制线栅极，所述检测器比较所述命令信息和所述选择信息，从而检测故障。

2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，在所述第一基板上设置有第一芯片贯通孔，在所述第二基板上设置有第二芯片贯通孔，所述第一芯片贯通孔和所述第二芯片贯通孔将所述第一基板和所述第二基板电连接。

3.根据权利要求1所述的成像装置，所述第一基板还包括像素控制线，所述像素控制线与所述第一像素耦合。

4.根据权利要求2所述的成像装置，所述故障检测电路检测通过所述第一芯片贯通孔和所述第二芯片贯通孔的信号，从而检测故障。

5.根据权利要求4所述的成像装置，其中，所述第二基板还包括模拟数字转换器，所述模拟数字转换器构造为基于所述像素信号输出第一数字信号。

6.根据权利要求5所述的成像装置，其中，所述故障检测电路耦合至所述模拟数字转换器。

7.根据权利要求5所述的成像装置，其中，所述故障检测电路构造为基于所述第一数字信号检测所述故障。

8.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述故障检测电路构造为基于所述像素信号检测故障。

9.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述第一基板还包括第二像素，所述第二像素包含第二光电二极管和第一像素晶体管。

10.根据权利要求9所述的成像装置，其中，所述第一像素包含第二像素晶体管。

11.根据权利要求10所述的成像装置，其中，所述第一像素相对于入射光被遮挡。

12.根据权利要求3所述的成像装置，其中，所述故障检测电路构造为检测所述像素控制线的故障。

13.根据权利要求9所述的成像装置，其中，所述第一像素晶体管包含第一传输晶体管、第一放大晶体管、第一复位晶体管和第一选择晶体管。

14.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述第一基板和所述第二基板通过第一金属焊盘和第二金属焊盘结合。

15.一种系统，其包括：

光学系统；

如权利要求1-14中任一项所述的成像装置；和

应用处理器，所述应用处理器构造为处理来自所述成像装置的输出。

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