CN115022559A - 摄像装置及电子设备 - Google Patents

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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

本公开涉及摄像装置及电子设备。提供一种容易进行池化处理的摄像装置。在摄像装置中，像素区域包括多个池化模块及输出电路，池化模块包括池化电路及比较模块，池化电路包括多个像素及运算电路，比较模块包括多个比较电路及判定电路。像素可以通过光电转换而取得第一信号，以任意倍率对第一信号进行乘法而生成第二信号。池化电路通过运算电路对多个第二信号进行加法而生成第三信号，比较模块通过比较多个第三信号而将最大的第三信号输出到判定电路，判定电路具有判定最大的第三信号而使其二值化，并生成第四信号。池化模块根据像素的数量进行池化处理，并输出进行了池化处理的数据。

Description

摄像装置及电子设备
本申请是2018年6月5提交的、PCT申请号为PCT/IB2018/053999、于2019年12月12日进入中国国家阶段、国家申请号为201880039316.8、发明名称为“摄像装置及电子设备”的申请之分案申请
技术领域
本发明的一个方式涉及一种摄像装置及电子设备。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。尤其是，本发明的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、它们的驱动方法或它们的制造方法。
另外，在本说明书等中，半导体装置是指通过利用半导体特性而能够工作的元件、电路或装置等。作为一个例子，晶体管和二极管等半导体元件是半导体装置。作为另一个例子，包含半导体元件的电路是半导体装置。作为另一个例子，具备包含半导体元件的电路的装置是半导体装置。
背景技术
随着IoT(Internet of things：物联网)及AI(Artificial Intelligence：人工智能)等信息技术的发展，被处理的数据量有增大的倾向。为了在电子设备中利用IoT及AI等信息技术，需要分散地管理大量数据。
在车载用电子设备的图像处理系统及监视移动的对象物的图像处理系统等中，利用AI的图像识别处理速度的提高受到关注。例如，专利文献1公开了对摄像装置赋予运算功能的技术。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2016-123087号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
随着技术的发展，在包括CMOS图像传感器等固态摄像元件的摄像装置中，能够容易拍摄高品质的图像。需要在下一代摄像装置中还安装更高智能性的功能。
为了从图像数据识别对象物，需要高度图像处理。在高度图像处理中，使用滤波处理、比较运算处理等用来分析图像的各种分析处理。在用来进行图像处理的分析处理中，处理的像素数越多，运算量越多，并且运算量越多，处理时间越长。例如，在车载用图像处理系统等中，有处理时间的增大影响到安全性的问题。此外，在图像处理系统中，有运算量越多，功耗越大的问题。
鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的摄像装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有神经网络的池化处理功能的摄像装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够抑制运算量而缩短处理时间的具有新颖结构的摄像装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够减少功耗的具有新颖结构的摄像装置。
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。此外，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。上述目的以外的目的从说明书、附图、权利要求书等的记载中看来是显而易见的，并且可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中抽取上述目的以外的目的。
注意，本发明的一个方式的目的不局限于上述目的。上述目的并不妨碍其他目的的存在。此外，其他目的是上面没有提到而将在下面的记载中进行说明的目的。所属技术领域的普通技术人员可以从说明书或附图等的记载中导出并适当抽出该上面没有提到的目的。此外，本发明的一个方式实现上述记载及/或其他目的中的至少一个目的。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种包括像素区域及第一电路的摄像装置，其中，像素区域包括池化模块及输出电路，池化模块包括多个池化电路及比较模块，池化电路包括多个像素及运算电路，比较模块包括多个比较电路及判定电路，像素具有通过光电转换而取得第一信号的功能，像素具有以任意倍率对第一信号进行乘法而生成第二信号的功能，池化电路具有通过运算电路对多个第二信号进行加法而生成第三信号的功能，比较模块具有通过比较多个第三信号而选择最大的第三信号，并将其输出到判定电路的功能，判定电路具有判定最大的第三信号而使其二值化，并生成第四信号的功能，第一电路控制将第四信号输出到输出电路的时序，池化模块根据像素的数量进行池化处理，并且，池化模块输出通过池化处理而生成的第四信号。
在上述结构的摄像装置中，优选的是，还包括第二电路、第三电路、第一布线、第二布线及第三布线，其中像素包括第一输出端子，运算电路包括第一晶体管、第二晶体管及第三晶体管，第二电路通过第一布线电连接于在行方向上延伸的多个像素，第三电路通过第二布线电连接于在列方向上延伸的多个像素，第三布线电连接于第一晶体管的源极和漏极中的一个、第二晶体管的源极和漏极中的一个及第三晶体管的源极和漏极中的一个，第一晶体管的栅极电连接于第一晶体管的源极和漏极中的另一个、第二晶体管的栅极、第三晶体管的栅极及池化电路所包括的像素的第一输出端子，第三电路具有将选择信号输出到第二布线的功能，第二电路具有通过第一布线将像素设定为任意倍率的功能，第一晶体管具有与第二晶体管和第三晶体管相同的沟道长度，第二晶体管具有通过具有与第一晶体管的沟道宽度相同的宽度而输出对多个第二信号进行加法的第三信号的功能，并且第三晶体管具有第一晶体管的沟道宽度除以池化电路所包括的像素的数量而得到的长度，由此具有输出第三信号的大小除以像素的数量而得到的大小的第五信号的功能。
在上述结构的摄像装置中，优选的是，比较模块包括第一比较电路、第二比较电路及电流镜电路，第一比较电路包括第四晶体管至第九晶体管、第一输入端子、第二输入端子、第二输出端子及第四布线，第一比较电路的第二输出端子通过电流镜电路电连接于第二比较电路的第一输入端子，第一输入端子电连接于第五晶体管的源极和漏极中的一个、第七晶体管的源极和漏极中的一个、第四晶体管的栅极、第五晶体管的栅极及第六晶体管的栅极，第二输入端子电连接于第八晶体管的源极和漏极中的一个、第六晶体管的源极和漏极中的一个、第七晶体管的栅极、第八晶体管的栅极及第九晶体管的栅极，第二输出端子电连接于第四晶体管的源极和漏极中的一个及第九晶体管的源极和漏极中的一个，第四晶体管至第九晶体管具有相同的沟道长度，第四晶体管的沟道宽度优选与第五晶体管的沟道宽度相同，第六晶体管的沟道宽度优选为第五晶体管的沟道宽度的两倍，第四晶体管至第六晶体管形成第一电流镜电路，第九晶体管的沟道宽度优选与第八晶体管的沟道宽度相同，第七晶体管的沟道宽度优选为第八晶体管的沟道宽度的两倍，第七晶体管至第九晶体管形成第二电流镜电路，第一比较电路的第一输入端子被供应第六信号，第一比较电路的第二输入端子被供应第七信号，第一比较电路的第二输出端子作为第八信号输出第六信号和第七信号中的更大的一个，第二比较电路的第一输入端子被供应第八信号，第二比较电路的第二输入端子被供应第九信号，第二比较电路的第二输出端子作为第十信号将第八信号和第九信号中的更大的一个输出到判定电路，判定电路具有判定第十信号而使其二值化，并生成第四信号的功能，并且第一电路具有控制将第四信号输出到输出电路的时序的功能。
在上述结构的摄像装置中，优选的是，多个像素配置为矩阵状并在相邻的像素之间具有被遮光的区域。
在上述结构的摄像装置中，优选的是，像素还包括光电转换元件、第十晶体管、第十一晶体管、第十二晶体管、第十三晶体管及第一电容器，光电转换元件的一个电极与第十晶体管的源极和漏极中的一个电连接，第十晶体管的源极和漏极中的另一个与第十一晶体管的源极和漏极中的一个电连接，第十一晶体管的源极和漏极中的一个与第十二晶体管的栅极电连接，第十二晶体管的栅极与第一电容器的一个电极电连接，第十二晶体管的源极和漏极中的一个与第一输出端子电连接，第一电容器的另一个电极与第十三晶体管的源极和漏极中的一个电连接，第十三晶体管的源极和漏极中的另一个与第一布线电连接，第十三晶体管的栅极与第二布线电连接，并且第十晶体管及第十二晶体管在沟道形成区域中包含金属氧化物。
在上述结构的摄像装置中，优选的是，金属氧化物包含In、Zn和M(M为Al、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)。
在上述结构的摄像装置中，优选的是，光电转换元件包含硒或含有硒的化合物。
发明效果
鉴于上述问题，本发明的一个方式可以提供一种具有新颖结构的摄像装置。此外，本发明的一个方式可以提供一种具有神经网络的池化处理功能的摄像装置。此外，本发明的一个方式可以提供一种能够抑制运算量而缩短处理时间的具有新颖结构的摄像装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够减少功耗的具有新颖结构的摄像装置。
注意，本发明的一个方式的效果不局限于上述效果。上述效果并不妨碍其他效果的存在。此外，其他效果是上面没有提到而将在下面的记载中进行说明的效果。所属技术领域的普通技术人员可以从说明书或附图等的记载中导出并适当抽出该上面没有提到的效果。此外，本发明的一个方式实现上述效果及/或其他效果中的至少一个效果。由此，本发明的一个方式根据情况有时不包括以上举出的效果。
附图说明
[图1]说明摄像装置的方框图。
[图2]说明摄像装置的方框图。
[图3](A)说明摄像装置的方框图。(B)说明摄像装置的电路图。
[图4]说明像素的电路图。
[图5](A)说明摄像装置的方框图。(B)说明摄像装置的工作的时序图。
[图6]说明摄像装置的方框图。
[图7]说明像素的电路图。
[图8]说明摄像装置的像素的结构的图。
[图9]说明摄像装置的像素的结构的图。
[图10]说明摄像装置的像素的结构的图。
[图11](A)说明摄像装置的像素的结构的图。(B)示出摄像装置的结构的截面图。
[图12]说明摄像装置的像素的结构的图。
[图13]说明摄像装置的像素的结构的图。
[图14]收纳摄像装置的封装及模块的立体图。
[图15]示出电子设备的结构实例的图。
具体实施方式
(实施方式1)
在本实施方式中，参照图1至图7说明高效地进行神经网络的池化处理的摄像装置。
首先，参照图1说明摄像装置10的方框图。摄像装置10包括像素区域、驱动器11、驱动器12、驱动器13、多个布线111、多个布线112(未图示)及多个布线113a(未图示)。像素区域包括多个池化模块200、多个模拟数字转换电路250及输出电路251。池化模块200包括多个池化电路210及比较模块220，池化电路210包括多个像素100及运算电路212(未图示)。比较模块220包括多个比较电路230(未图示)及判定电路221(未图示)。
像素100可以将光转换为电信号而取得第一信号，并且像素100可以以任意倍率对第一信号进行乘法而生成第二信号。第一信号及第二信号作为电流被输出。任意倍率是指用于神经网络的池化处理的权重数据的值。
池化电路210可以通过运算电路212对多个第二信号进行加法而生成第三信号。另外，运算电路212可以使多个第二信号平均化而生成第五信号。
比较模块220可以通过比较多个第三信号而选择最大的第三信号，并将其输出到判定电路221。判定电路221可以判定最大的第三信号而使其二值化，并生成第四信号。
池化模块200可以根据池化模块200所包括的像素数进行池化处理。就是说，池化模块200可以从池化模块200所包括的多个像素取得第一信号，对该第一信号进行池化处理来生成第四信号，而输出该第四信号。
驱动器11可以根据供应到布线111的选择信号而控制将第四信号输出到输出电路251的时序。虽然未图示，但是输出电路251可以对控制摄像装置10的神经网络输出第四信号。当利用摄像装置10对第一数据进行池化处理时，抽取数据的特征的数据被输入到神经网络。因此，神经网络只要对被抽取的数据的特征进行处理即可，由此可以减少需要处理的数据量。因此，从摄像元件到神经网络的数据转送时间得到减少，并且可以减少神经网络的运算量。通过减少神经网络的运算量，可以减小功耗。
池化模块200优选包括多个池化电路210。图1示出池化模块200包括四个池化电路210的例子。池化模块200所包括的池化电路210的数量可以为1以上且n以下(n为2以上的自然数)。当具有多个池化电路时，容易抽取数据的特征。此外，在池化电路210所具有的像素数增多时，数据的压缩率变高，由此神经网络的运算量得到减少。因此，神经网络的功耗进一步得到减少。
在图2中，参照方框图说明池化电路210的一个例子。池化电路210包括多个像素100、运算电路212、开关203、开关204、多个布线112、多个布线113a、布线114、布线115及布线210a。像素100包括第一输出端子，运算电路212包括晶体管212a、晶体管212b及晶体管212c。注意，说明图2所示的池化电路210包括四个像素的例子。
驱动器12通过布线112电连接于在行方向上延伸的多个像素100，驱动器13通过布线113a电连接于在列方向上延伸的多个像素100。
布线114电连接于晶体管212a的源极和漏极中的一个、晶体管212b的源极和漏极中的一个及晶体管212c的源极和漏极中的一个。晶体管212a的栅极电连接于晶体管212a的源极和漏极中的另一个、晶体管212b的栅极及晶体管212c的栅极。晶体管212a的栅极还电连接于池化电路210所包括的多个像素100的输出端子100a。
晶体管212b的源极和漏极中的另一个与开关203的一个电极电连接，晶体管212c的源极和漏极中的另一个与开关204的一个电极电连接。开关203的另一个电极通过布线210a电连接于开关204的另一个电极及比较模块220。
驱动器13可以将选择信号输出到布线113a。驱动器12可以通过布线112将像素100设定为任意倍率作为权重数据。晶体管212a具有与晶体管212b和晶体管212c相同的沟道长度，晶体管212b具有与晶体管212a相同的沟道宽度，由此可以输出对多个第二信号进行加法的第三信号。晶体管212c具有晶体管212a的沟道宽度除以池化电路210所包括的像素100的数量而得到的沟道宽度，由此可以输出第三信号的大小除以像素100的数量而得到的大小的第五信号。第三信号及第五信号由电流控制。开关203及开关204优选处于互补关系。
开关203及开关204由供应到布线115的第一切换信号控制。图2示出在开关203中使用p沟道型晶体管且在开关204中使用n沟道型晶体管的例子。
在第一切换信号为“L”的情况下，池化电路210可以通过布线210a将第三信号输出到比较模块220。
在第一切换信号为“H”的情况下，池化电路210可以通过布线210a将第五信号输出到比较模块220。
例如，在车载用图像处理系统中，需要瞬时判断高速移动的车辆的周围状况。因此，通过将具有池化模块200的摄像装置10专门用于从摄像数据检测特征，可以抑制运算量而缩短处理时间。
注意，图2示出对池化电路210所包括的各像素100供应不同的权重数据的例子。此外，能够以池化电路210或池化模块200为一个单位供应权重数据。因此，能够以池化电路210或池化模块200为一个单位使布线112及布线113a电连接。通过减少布线112及布线113a，可以提高摄像装置10的集成度。
在图3的(A)图中，参照方框图说明比较模块220的一个例子。比较模块220包括多个比较电路230、多个电流镜电路222及判定电路221。各比较电路230包括输入端子231a、输入端子231b及输出端子231c。判定电路221包括输入端子221a、输入端子221b及输出端子221c。电流镜电路222包括输入端子224a及输出端子224b。
在图3的(A)图中，将输出信号从四个池化电路210供应到比较模块220的例子。此外，比较模块220通过布线210a(i，j)至布线210a(i+1，j+1)电连接于四个不同的池化电路210。优选根据输入的信号数具备比较电路230。在图3的(A)图所示的例子中，比较模块220包括比较电路230a、比较电路230b、比较电路230c、电流镜电路222a、电流镜电路222b及判定电路221。
接着，说明比较电路230a、比较电路230b、比较电路230c、电流镜电路222a、电流镜电路222b及判定电路221的连接实例。比较电路230a的输入端子231a与布线210a(i，j)电连接，输入端子231b与布线210a(i+1，j)电连接，输出端子231c与电流镜电路222a的输入端子224a电连接，电流镜电路222a的输出端子224b与比较电路230b的输入端子231a电连接。
比较电路230b的输入端子231b与布线210a(i，j+1)电连接，输出端子231c与电流镜电路222b的输入端子224a电连接，电流镜电路222b的输出端子224b与比较电路230c的输入端子231a电连接。比较电路230c的输入端子231b与布线210a(i+1，j+1)电连接，输出端子231c与判定电路221的输入端子221a电连接。
电流镜电路222包括晶体管223a及晶体管223b。晶体管223a及晶体管223b优选为p沟道型晶体管。晶体管223a的源极和漏极中的一个电连接于晶体管223b的源极和漏极中的一个及布线114。晶体管223a的栅极电连接于晶体管223a的源极和漏极中的另一个及晶体管223b的栅极。
比较电路230a的输入端子231a通过布线210a(i，j)被供应信号a1。输入端子231b通过布线210a(i+1，j)被供应信号a2。从输出端子231c作为信号a3输出信号a1和信号a2中的更大的一个，该信号被供应到电流镜电路222a的输入端子224a。信号a3通过电流镜电路222a成为与信号a3相同的大小的信号b1，信号b1被供应到电流镜电路的输出端子224b。因此，比较电路230b的输入端子231a被供应与信号a3相同的大小的信号b1。注意，信号a3和信号b1方向不同。
比较电路230b的输入端子231b通过布线210a(i，j+1)被供应信号b2，从输出端子231c作为信号b3输出信号b1和信号b2中的更大的一个。比较电路230c的输入端子231a通过电流镜电路222b被供应信号c1，输入端子231b通过布线210a(i+1，j+1)被供应信号c2，从输出端子231c作为信号c3将信号c1和信号c2中的更大的一个输出到判定电路221。信号a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2及c3的每一个优选为模拟信号。
因此，判定电路221判定输入到输入端子221a的信号c3而使其二值化并生成第四信号，由此可以将其输出到输出端子221c。驱动器11可以根据供应到布线111的选择信号而控制通过布线211将第四信号输出到输出电路251的时序。
在图3的(B)图中，说明比较电路230的电路图。比较电路230包括晶体管241至晶体管246、输入端子231a、输入端子231b、输出端子231c及布线232。
输入端子231a电连接于晶体管242的源极和漏极中的一个、晶体管244的源极和漏极中的一个、晶体管241的栅极、晶体管242的栅极及晶体管243的栅极。输入端子231b电连接于晶体管245的源极和漏极中的一个、晶体管243的源极和漏极中的一个、晶体管244的栅极、晶体管245的栅极及晶体管246的栅极。输出端子231c电连接于晶体管241的源极和漏极中的一个及晶体管246的源极和漏极中的一个。布线232电连接于晶体管241至晶体管246的源极和漏极中的另一个。
此外，晶体管241至晶体管246具有相同大小的沟道长度。
另外，晶体管241的沟道宽度优选与晶体管242的沟道宽度相同，晶体管243的沟道宽度优选为晶体管242的沟道宽度的两倍。晶体管241至晶体管243形成第一电流镜电路。
另外，晶体管246的沟道宽度优选与晶体管245的沟道宽度相同，晶体管244的沟道宽度优选为晶体管245的沟道宽度的两倍。晶体管244至晶体管246形成第二电流镜电路。
接着，说明比较电路230的工作。注意，输入端子231a及输入端子231b作为模拟信号被供应电流，输出端子231c作为模拟信号吸收电流。例如，当输入到输入端子231a的信号大于输入到输入端子231b的信号时，供应到输入端子231b的信号被吸收到晶体管243。作为不同的例子，在输入到输入端子231b的信号大于输入到输入端子231a的信号时，输入到输入端子231a的信号被吸收到晶体管244。因此，输出端子231c可以通过第一电流镜电路和第二电流镜电路中的任一个吸收其大小与输入到输入端子231a或输入端子231b的信号中的更大的一个相同的信号。
注意，在输入端子231a及输入端子231b的输入信号的大小相同时，晶体管242和晶体管245所吸收的信号的大小为该信号的一半程度。因此，输出端子231c吸收合成晶体管241和晶体管246的信号而成的大小的信号。由此，输出端子231c可以吸收与输入端子231a及输入端子231b相同的大小的信号。布线232优选是能够吸收信号的低电位。
因此，在图3的(A)图中，作为信号c3，供应到比较模块220的信号a1、a2、b2及c2中最大的信号被供应到判定电路221。判定电路221可以判定信号c3而使其二值化，并生成第四信号。驱动器11可以通过布线111将选择信号供应到判定电路221而在输出电路251中输出判定结果。
在图4中，参照电路图说明像素100的一个例子。像素100包括光电转换元件101、晶体管102、晶体管103、电容器104、晶体管105、晶体管106及输出端子100a。另外，像素100电连接于布线112、布线113a、布线113b、布线117、布线118及布线119。
光电转换元件101的一个电极与晶体管102的源极和漏极中的一个电连接。晶体管102的源极和漏极中的另一个电连接于晶体管103的源极和漏极中的一个、晶体管105的栅极及电容器104的一个电极。晶体管105的源极和漏极中的一个与输出端子100a电连接，电容器104的另一个电极与晶体管106的源极和漏极中的一个电连接。晶体管106的源极和漏极中的另一个与布线112电连接，晶体管106的栅极与布线113a电连接。晶体管102的栅极与布线113b电连接。晶体管103的栅极与布线113c电连接。晶体管103的源极和漏极中的另一个与布线118电连接。光电转换元件101的另一个电极与布线117电连接。晶体管105的源极和漏极中的另一个与布线119电连接。
通过连接晶体管102的源极和漏极中的另一个、晶体管103的源极和漏极中的一个、晶体管105的栅极及电容器104的一个电极来形成节点FN。注意，可以具有不设置电容器104的结构。
可以根据供应到布线113c的信号使晶体管103成为开启状态。由此，可以根据供应到布线118的复位电位使节点FN初始化。可以根据供应到布线113b的信号使晶体管102成为开启状态。因此，可以使用通过晶体管102对节点FN的数据进行光电转换而成的摄像数据更新光电转换元件101。此外，可以根据供应到布线113b的信号使晶体管102成为关闭状态。节点FN可以通过使晶体管102成为关闭状态来保持摄像数据。就是说，第一信号是指在对晶体管105的栅极供应摄像数据时流过的电流。
图4示出作为晶体管105使用n沟道型晶体管的例子，但是还可以使用p沟道型晶体管。注意，在晶体管105为n沟道型晶体管的情况下，供应到布线119的电位优选为低电位，在晶体管105为p沟道型晶体管的情况下，供应到布线119的电位也优选为低电位。
此外，可以根据供应到布线113a的信号使晶体管106成为开启状态。可以从布线112通过晶体管106将权重数据供应到电容器104。优选的是，节点FN在晶体管102及晶体管103处于关闭状态时为浮动节点。因此，晶体管102及晶体管103优选使用关态电流(off-statecurrent)小的晶体管。关态电流小的晶体管优选使用在沟道形成区域中包含金属氧化物的晶体管(OS晶体管)。关于OS晶体管，将在实施方式2中详细地说明。
对保持在节点FN中的摄像数据通过电容器104加上权重数据。就是说，晶体管105的栅极被供应对摄像数据加上权重数据的数据电压。因此，晶体管105可以使用晶体管105的电阻以权重数据的任意倍率进行乘法。就是说，第二信号是指在对摄像数据加上权重数据的数据电压被供应到晶体管105的栅极时流过的电流。
在图5中，说明池化模块200的工作方法的一个例子。在图5的(A)图中，为了简化起见，说明池化模块200包括四个池化电路210及比较模块220的例子。此外，示出池化电路210包括四个像素的例子。但是，对摄像装置10所包括的池化模块200的数量没有限制。
图5的(B)图是示出图5的(A)图的池化模块200的工作方法的一个例子的时序图。虽然未图示，但是图5的(B)图所示的时序图示出对布线115供应L信号，池化电路210对多个像素100的第一信号进行加法处理的例子。
在T1中，通过对布线113c供应H信号，使各像素100所包括的晶体管103成为开启状态。因此，使用供应到布线118的电位使节点FN复位。此外，布线113a被供应选择信号，通过布线112被供应权重数据的初始值Res。
在T2中，对布线113b供应H信号，各像素100通过光电转换元件101进行光电转换(sensing)，使用该摄像数据更新节点FN。
在T3中，对布线113b供应L信号，确定节点FN的摄像数据。此外，对布线113a(1)供应选择信号，通过布线112(1)至布线112(4)设定像素100(1)、像素100(2)、像素100(5)及像素100(6)的权重数据。
在T4中，对布线113a(2)供应选择信号，通过布线112(1)至布线112(4)设定像素100(3)、像素100(4)、像素100(7)及像素100(8)的权重数据。
在T5中，对布线113a(3)供应选择信号，通过布线112(1)至布线112(4)设定像素100(9)、像素100(10)、像素100(13)及像素100(14)的权重数据。另外，池化电路210(1，1)将对摄像数据加上权重数据的数据信号a1输出到布线210a(1，1)。此外，池化电路210(2，1)将对摄像数据加上权重数据的信号a2输出到布线210a(2，1)。
在T6中，对布线113a(4)供应选择信号，通过布线112(1)至布线112(4)设定像素100(11)、像素100(12)、像素100(15)及像素100(16)的权重数据。
在T7中，池化电路210(1，1)将对摄像数据加上权重数据的数据信号b2输出到布线210a(1，2)。另外，池化电路210(2，2)将对摄像数据加上权重数据的信号c2输出到布线210a(2，2)。
在T8中，比较模块220检测出a1、a2、b2及c2中最大的信号。比较模块220所包括的判定电路221判定所检测的最大的信号而使其二值化，并将数字信号out输出到布线211。数字信号out被供应到输出电路251。为了在神经网络中容易处理，输出电路251对数字信号out进行结合，将其作为任意数据宽度的数字数据输出。
在图6中，参照方框图说明具有与图2不同的结构的池化电路210的例子。图6的与图2不同之处在于：池化电路210包括多个布线113d、布线211a及布线211b；像素100包括输出端子100b。
布线113d与在列方向上延伸的多个像素电连接。布线211a与在行方向上延伸的像素100的输出端子100b电连接。布线211a或布线211b被输出摄像数据。摄像数据通过布线211a及布线211b被输出到模拟数字转换电路250。
图7说明具有与图4不同的结构的像素100的例子。图7的与图4不同之处在于包括晶体管107及晶体管108。
晶体管107的栅极与节点FN电连接。晶体管107的源极和漏极中的一个与晶体管108的源极和漏极中的一个电连接。晶体管108的源极和漏极中的另一个与输出端子100b电连接。晶体管108的栅极与布线113d电连接。晶体管107的源极和漏极中的另一个与布线119电连接。
晶体管107可以根据保持在节点FN中的摄像数据的电位使电流流过。晶体管108可以根据供应到布线113d的选择信号将摄像数据输出到输出端子100b。注意，当在电容器104中设定权重数据时，输出对摄像数据加上权重数据且根据晶体管105的电阻而得到的乘法结果。
通过具有池化模块200，摄像装置10容易进行池化处理。因此，通过减少对神经网络传送的数据量及运算量，可以减小功耗。
以上，本实施方式所示的结构、方法可以与其他实施方式所示的结构、方法适当地组合而使用。
(实施方式2)
在本实施方式中，参照图8至图14说明用于摄像装置10的光电转换元件101。
<像素电路的结构实例>
图8的(A)图例示出具有上述像素电路的像素的结构。图8的(A)图示出像素具有层61及层62的叠层结构的例子。
层61包括光电转换元件101。如图8的(C)图所示，光电转换元件101可以为层65a、层65b与层65c的叠层。
图8的(C)图所示的光电转换元件101是pn结型光电二极管，例如，作为层65a使用p+型半导体、作为层65b使用n型半导体、作为层65c使用n+型半导体。或者，也可以作为层65a使用n+型半导体、作为层65b使用p型半导体、作为层65c使用p+型半导体。另外，光电转换元件101也可以使用作为层65b使用i型半导体的pin结型光电二极管。
上述pn结型光电二极管或pin结型光电二极管可以使用单晶硅而形成。另外，pin结型光电二极管可以使用非晶硅、微晶硅、多晶硅等薄膜而形成。
另外，如图8的(D)图所示，层61所包括的光电转换元件101也可以为层66a、层66b、层66c与层66d的叠层。图8的(D)图所示的光电转换元件101是雪崩光电二极管的一个例子，层66a、层66d相当于电极，层66b、66c相当于光电转换部。
层66a优选使用低电阻的金属层等。例如，可以使用铝、钛、钨、钽、银或其叠层。
层66d优选使用对可见光(Light)具有高透光性的导电层。例如，可以使用铟氧化物、锡氧化物、锌氧化物、铟锡氧化物、镓锌氧化物、铟镓锌氧化物或石墨烯等。另外，可以省略层66d。
光电转换部的层66b、66c例如可以具有硒类材料作为光电转换层的pn结型光电二极管的结构。优选的是，作为层66b使用p型半导体的硒类材料，作为层66c使用n型半导体的镓氧化物等。
使用硒类材料的光电转换元件对可见光具有高外部量子效率。该光电转换元件可以是利用雪崩倍增而增加相对于入射光量的电子放大量。另外，硒类材料具有高光吸收系数，所以例如可以以薄膜制造光电转换层，因此从生产的观点来看有利。硒类材料的薄膜可以通过真空蒸镀法或溅射法等形成。
作为硒类材料可以使用单晶硒及多晶硒等结晶性硒、非晶硒、铜、铟、硒的化合物(CIS)或者铜、铟、镓、硒的化合物(CIGS)等。
n型半导体优选由带隙宽且对可见光具有透光性的材料形成。例如，可以使用锌氧化物、镓氧化物、铟氧化物、锡氧化物或者上述物质混在一起的氧化物等。另外，这些材料也具有空穴注入阻挡层的功能，可以减少暗电流。
作为图8的(A)图所示的层62，例如可以使用硅衬底。该硅衬底上设置有Si晶体管等，除了上述像素电路以外还可以设置用来驱动该像素电路的电路、图像信号的读出电路、图像处理电路等。
另外，如图8的(B)图所示，像素也可以具有层61、层63与层62的叠层结构。
层63可以包括OS晶体管(例如，像素电路的晶体管102、103)。此时，层62优选包括Si晶体管(例如，像素电路的晶体管107、108)。
通过采用该结构，可以使构成像素电路的要素分散到多个层，并且将该要素重叠而设置，所以可以减小摄像装置的面积。另外，在图8的(B)图的结构中，也可以将层62作为支撑衬底且在层61及层63设置像素100及外围电路。
<OS晶体管>
作为用于OS晶体管的半导体材料，可以使用能隙为2eV以上，优选为2.5eV以上，更优选为3eV以上的金属氧化物。典型地，可以使用包含铟的氧化物半导体等，例如可以使用在后面说明的CAC-OS等。
作为半导体层例如可以采用包含铟、锌及M(铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕或铪等金属)的以“In-M-Zn类氧化物”表示的膜。
当构成半导体层的氧化物半导体为In-M-Zn类氧化物时，优选用来沉积形成In-M-Zn氧化物膜的溅射靶材的金属元素的原子数比满足In≥M及Zn≥M。这种溅射靶材的金属元素的原子数比优选为In:M:Zn＝1:1:1、In:M:Zn＝1:1:1.2、In:M:Zn＝3:1:2、In:M:Zn＝4:2:3、In:M:Zn＝4:2:4.1、In:M:Zn＝5:1:6、In:M:Zn＝5:1:7、In:M:Zn＝5:1:8等。注意，所沉积形成的半导体层的原子数比分别可以在上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的±40％的范围内变动。
作为半导体层，可以使用载流子密度低的氧化物半导体。例如，作为半导体层可以使用载流子密度为1×1017/cm3以下，优选为1×1015/cm3以下，更优选为1×1013/cm3以下，进一步优选为1×1011/cm3以下，更进一步优选为小于1×1010/cm3且为1×10-9/cm3以上的载流子密度的氧化物半导体。将这样的氧化物半导体称为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。由此，因为杂质浓度及缺陷能级密度低，可以说是具有稳定的特性的氧化物半导体。
注意，本发明不局限于上述记载，可以根据所需的晶体管的半导体特性及电特性(场效应迁移率、阈值电压等)来使用具有适当的组成的材料。另外，优选适当地设定半导体层的载流子密度、杂质浓度、缺陷密度、金属元素与氧的原子数比、原子间距离、密度等，以得到所需的晶体管的半导体特性。
当构成半导体层的氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时，氧缺陷增加，会变为n型。因此，半导体层中的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为2×1018atoms/cm3以下，优选为2×1017atoms/cm3以下。
另外，有时当碱金属及碱土金属与氧化物半导体键合时生成载流子，而使晶体管的关态电流增大。因此，半导体层的碱金属或碱土金属的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为1×1018atoms/cm3以下，优选为2×1016atoms/cm3以下。
另外，当构成半导体层的氧化物半导体含有氮时生成作为载流子的电子，载流子密度增加而容易n型化。其结果是，使用具有含有氮的氧化物半导体的晶体管容易变为常开特性。因此，半导体层的氮浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)优选为5×1018atoms/cm3以下。
另外，半导体层例如也可以具有非单晶结构。非单晶结构例如包括具有c轴取向的结晶的CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor或者C-AxisAligned and A-B-plane Anchored Crystalline Oxide Semiconductor)、多晶结构、微晶结构或非晶结构。在非单晶结构中，非晶结构的缺陷能级密度最高，而CAAC-OS的缺陷能级密度最低。
非晶结构的氧化物半导体膜例如具有无秩序的原子排列且不具有结晶成分。或者，非晶结构的氧化物膜例如是完全的非晶结构且不具有结晶部。
此外，半导体层也可以为具有非晶结构的区域、微晶结构的区域、多晶结构的区域、CAAC-OS的区域和单晶结构的区域中的两种以上的混合膜。混合膜有时例如具有包括上述区域中的两种以上的区域的单层结构或叠层结构。
下面，对非单晶半导体层的一个方式的CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS的构成进行说明。
CAC-OS例如是指包含在氧化物半导体中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在氧化物半导体中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域以0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状。
氧化物半导体优选至少包含铟。尤其是，优选包含铟及锌。除此之外，也可以还包含选自铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种。
例如，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中，尤其可以将In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)是指材料分成铟氧化物(以下，称为InOX1(X1为大于0的实数)。)或铟锌氧化物(以下，称为InX2ZnY2OZ2(X2、Y2及Z2为大于0的实数)。)以及镓氧化物(以下，称为GaOX3(X3为大于0的实数))或镓锌氧化物(以下，称为GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4及Z4为大于0的实数)。)等而成为马赛克状，且马赛克状的InOX1或InX2ZnY2OZ2均匀地分布在膜中的构成(以下，也称为云状)。
换言之，CAC-OS是具有以GaOX3为主要成分的区域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域混在一起的构成的复合氧化物半导体。在本说明书中，例如，当第一区域的In与元素M的原子个数比大于第二区域的In与元素M的原子个数比时，第一区域的In浓度高于第二区域。
注意，IGZO是通称，有时是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作为典型例子，可以举出以InGaO3(ZnO)m1(m1为自然数)或In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1，m0为任意数)表示的结晶性化合物。
上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或CAAC结构。CAAC结构是多个IGZO的纳米晶具有c轴取向性且在a-b面上以不取向的方式连接的结晶结构。
另一方面，CAC-OS与氧化物半导体的材料构成有关。CAC-OS是指如下构成：在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中，一部分中观察到以Ga为主要成分的纳米粒子状区域，一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域，并且，这些区域分别以马赛克状无规律地分散。因此，在CAC-OS中，结晶结构是次要因素。
CAC-OS不包含组成不同的两种以上的膜的叠层结构。例如，不包含由以In为主要成分的膜与以Ga为主要成分的膜的两层构成的结构。
注意，有时观察不到以GaOX3为主要成分的区域与以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域之间的明确的边界。
在CAC-OS中包含选自铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下，CAC-OS是指如下构成：一部分中观察到以该元素为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域以马赛克状无规律地分散。
CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行意图性的加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下，作为成膜气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的一种或多种。另外，成膜时的成膜气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，氧气体的流量比设定为0％以上且低于30％，优选为0％以上且10％以下。
CAC-OS具有如下特征：通过根据X射线衍射(XRD：X-ray diffraction)测量法之一的Out-of-plane法利用θ/2θ扫描进行测量时，观察不到明确的峰值。也就是说，根据X射线衍射，可知在测量区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。
另外，在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米束)而取得的CAC-OS的电子衍射图案中，观察到环状的亮度高的区域以及在该环状区域内的多个亮点。由此，根据电子衍射图案，可知CAC-OS的结晶结构具有在平面方向及截面方向上没有取向的nc(nano-crystal)结构。
另外，例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根据通过能量分散型X射线分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析图像(EDX-mapping)，可确认到：具有以GaOX3为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域不均匀地分布而混合的构成。
CAC-OS的结构与金属元素均匀地分布的IGZO化合物不同，具有与IGZO化合物不同的性质。换言之，CAC-OS具有以GaOX3等为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域互相分离且以各元素为主要成分的区域为马赛克状的构成。
在此，以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域的导电性高于以GaOX3等为主要成分的区域。换言之，当载流子流过以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域时，呈现氧化物半导体的导电性。因此，当以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域在氧化物半导体中以云状分布时，可以实现高场效应迁移率(μ)。
另一方面，以GaOX3等为主要成分的区域的绝缘性高于以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域。换言之，当以GaOX3等为主要成分的区域在氧化物半导体中分布时，可以抑制泄漏电流而实现良好的开关工作。
因此，当将CAC-OS用于半导体元件时，通过起因于GaOX3等的绝缘性及起因于InX2ZnY2OZ2或InOX1的导电性的互补作用可以实现高通态电流(Ion)及高场效应迁移率(μ)。
另外，使用CAC-OS的半导体元件具有高可靠性。因此，CAC-OS适用于各种半导体装置的构成材料。
图9的(A)图是说明图8的(A)图所示的像素的截面的一个例子的图。作为光电转换元件101，层61包括以硅用作光电转换层的pn结型光电二极管。层62包括构成像素电路的Si晶体管等。
在光电转换元件101中，可以将层65a为p+型区域、将层65b为n型区域且将层65c为n+型区域。另外，层65b设置有使电源线与层65c连接的区域36。例如，区域36可以为p+型区域。
在图9的(A)图中，示出Si晶体管具有在硅衬底40具有沟道形成区域的平面型结构，但是如图12的(A)图、图12的(B)图所示，也可以采用在硅衬底40包括鳍型半导体层的结构。图12的(A)图相当于沟道长度方向的截面，图12的(B)图相当于沟道宽度方向的截面。
另外，如图12的(C)图所示，也可以采用包括硅薄膜的半导体层45的晶体管。例如，半导体层45可以使用在硅衬底40上的绝缘层46上形成的单晶硅(SOI(Silicon onInsulator：绝缘体上硅))。
在此，图9的(A)图示出通过贴合技术使层61的构成要素与层62的构成要素电连接的例子。
层61上设置有绝缘层42、导电层33及导电层34。导电层33及导电层34具有埋入绝缘层42的区域。导电层33与层65a电连接。导电层34与区域36电连接。另外，以其高度都一致的方式绝缘层42、导电层33以及导电层34的表面被平坦化。
层62上设置有绝缘层41、导电层31及导电层32。导电层31及导电层32具有埋入绝缘层41的区域。导电层32与电源线电连接。导电层31与晶体管102的源极和漏极中的一个电连接。另外，以其高度都一致的方式绝缘层41、导电层31以及导电层32的表面被平坦化。
在此，导电层31及导电层33的主要成分优选为相同的金属元素。导电层32及导电层34的主要成分优选为相同的金属元素。另外，绝缘层41及绝缘层42优选由相同的成分构成。
例如，作为导电层31、32、33、34可以使用Cu、Al、Sn、Zn、W、Mo、Ag、Pt或Au等。从接合的容易性的观点来看，优选使用Cu、Al、W或Au。另外，绝缘层41、42可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮化钛等。
换言之，优选的是，作为导电层31和导电层33的组合以及导电层32和导电层34的组合都使用与上述金属材料相同的金属材料。另外，优选的是，作为绝缘层41及绝缘层42都使用与上述绝缘材料相同的绝缘材料。通过采用上述结构，可以进行以层61和层62的边界为贴合位置的贴合。
通过上述贴合工序，可以获得导电层31与导电层33的组合及导电层32与导电层34的组合的各电连接。另外，可以获得绝缘层41与绝缘层42的有机械强度的连接。
当接合金属层时，可以利用表面活化接合法。在该方法中，通过溅射处理等去除表面的氧化膜及杂质吸附层等并使清洁化且活化了的表面接触而接合。或者，可以利用并用温度及压力使表面接合的扩散接合法等。上述方法都可以发生原子级的结合，因此可以获得电气上和机械上都优异的接合。
另外，当接合绝缘层时，可以利用亲水性接合法等，在该方法中，在通过抛光等获得高平坦性之后，使利用氧等离子体等进行过亲水性处理的表面接触而暂时接合，利用热处理进行脱水，由此进行正式接合。亲水性接合法也发生原子级的结合，因此可以获得机械上优异的接合。
在贴合层61与层62的情况下，由于在各接合面绝缘层与金属层是混合的，所以，例如，组合表面活化接合法及亲水性接合法即可。
例如，可以采用在进行抛光之后使表面清洁化，对金属层的表面进行防氧处理，然后进行亲水性处理来进行接合的方法等。另外，也可以作为金属层的表面使用Au等难氧化性金属，进行亲水性处理。另外，也可以使用上述方法以外的接合方法。
图9的(B)图是作为图8的(A)图所示的像素的层61使用以硒类材料用作光电转换层的pn结型光电二极管时的截面图。作为一个电极包括层66a，作为光电转换层包括层66b、66c，作为另一个电极包括层66d。
在此情况下，层61可以直接设置在层62上。层66a与晶体管102的源极或漏极电连接。层66d通过导电层37与电源线电连接。
图10的(A)图是说明图8的(B)图所示的像素的截面的一个例子的图。作为光电转换元件101，层61包括以硅用作光电转换层的pn结型光电二极管。层62包括Si晶体管等。层63包括OS晶体管等。图10的(A)图示出贴合层61和层63来电连接的结构实例。
图10的(A)图示出OS晶体管为自对准结构，但是如图12的(D)图所示，也可以为非自对准结构的晶体管。
虽然示出晶体管102包括背栅极35的结构，但是也可以采用包括背栅极的结构。如图12的(E)图所示，背栅极35有时电连接于与其相对的晶体管的前栅极。或者，也可以采用可以对背栅极35供应与前栅极不同的固定电位的结构。
在形成OS晶体管的区域和形成Si晶体管的区域之间设置具有防止氢的扩散的功能的绝缘层43。设置在晶体管107、108的沟道形成区域附近的绝缘层中的氢使硅的悬空键终结。另一方面，设置在晶体管102的沟道形成区域附近的绝缘层中的氢有可能成为在氧化物半导体层中生成载流子的原因之一。
通过设置绝缘层43将氢封闭在一个层中，可以提高晶体管107、108的可靠性。同时，由于能够抑制氢从一个层扩散到另一个层，所以可以提高晶体管102的可靠性。
绝缘层43例如可以使用氧化铝、氧氮化铝、氧化镓、氧氮化镓、氧化钇、氧氮化钇、氧化铪、氧氮化铪、氧化钇稳定氧化锆(YSZ)等。
图10的(B)图是说明作为图8的(B)图所示的像素的层61使用以硒类材料用作光电转换层的pn结型光电二极管的情况的截面图。层61可以直接设置在层63上。层61、62、63的详细内容可以参照上述说明。
图11的(A)图是说明图10的结构的图。传感器区域由具有光电转换元件101的层61和具有OS晶体管的层63构成。运算区域由具有Si晶体管等的层63构成。运算区域包括像素中的晶体管107、108以及实施方式1的池化电路、驱动器11、12、13等的电路。通过具有传感器区域和运算区域的叠层结构，可以减小电路面积。
图11的(B)图是传感器区域的截面照片及运算区域的截面照片。传感器区域由以硒类材料为光电转换层的pn结型光电二极管和OS晶体管(OSFET)构成，运算区域由Si晶体管(SiFET)构成各种电路。
<其他像素的构成要素>
图13的(A)图是示出在本发明的一个方式的摄像装置的像素上附加滤色片等的例子的立体图。该立体图还示出多个像素的截面。在形成光电转换元件101的层61上形成绝缘层80。绝缘层80可以使用对可见光具有高透光性的氧化硅膜等。此外，也可以作为钝化膜采用层叠氮化硅膜的结构。另外，也可以作为抗反射膜采用层叠氧化铪等的介电膜的结构。
在绝缘层80上也可以形成有遮光层81。遮光层81具有防止透过上部的滤色片的光的混合的功能。作为遮光层81，可以使用铝、钨等金属层。另外，也可以层叠该金属层与具有抗反射膜的功能的介电膜。
在绝缘层80及遮光层81上也可以设置被用作平坦化膜的有机树脂层82。另外，在每个像素中形成滤色片83(滤色片83a、83b、83c)。例如，使滤色片83a、83b及83c具有R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)、Y(黄色)、C(青色)和M(品红色)等的颜色，由此可以获得彩色图像。
在滤色片83上也可以设置对可见光具有透光性的绝缘层86等。
此外，如图13的(B)图所示，也可以使用光学转换层85代替滤色片83。通过采用这种结构，可以形成能够获得各种各样的波长区域内的图像的摄像装置。
例如，当作为光学转换层85使用阻挡可见光线的波长以下的光的滤色片时，可以获得红外线摄像装置。当作为光学转换层85使用阻挡近红外线的波长以下的光的滤色片时，可以获得远红外线摄像装置。另外，当作为光学转换层85使用阻挡可见光线的波长以上的光的滤色片，可以获得紫外线摄像装置。可以组合可见光的滤色片与红外线或紫外线的滤色片。
另外，通过将闪烁体用于光学转换层85，可以形成用于X射线摄像装置等的获得使辐射强度可视化的图像的摄像装置。当透过拍摄对象的X射线等辐射入射到闪烁体时，由于光致发光现象而转换为可见光线或紫外光线等的光(荧光)。通过由光电转换元件101检测该光来获得图像数据。此外，也可以将该结构的摄像装置用于辐射探测器等。
闪烁体含有：当闪烁体被照射X射线或伽马射线等放射线时吸收放射线的能量而发射可见光或紫外线的物质。例如，可以使用将Gd2O2S：Tb、Gd2O2S：Pr、Gd2O2S：Eu、BaFCl：Eu、NaI、CsI、CaF2、BaF2、CeF3、LiF、LiI、ZnO等分散到树脂或陶瓷中的材料。
另外，在使用硒类材料的光电转换元件101中，由于可以将X射线等的放射线直接转换为电荷，因此可以不使用闪烁体。
另外，如图13的(C)图所示，在滤色片83上也可以设置有微透镜阵列84。透过微透镜阵列84所具有的各透镜的光经由设置在其下的滤色片83而照射到光电转换元件101。此外，也可以在图13的(B)图所示的光学转换层85上设置有微透镜阵列84。
<封装、模块的结构实例〉
以下，说明收纳图像传感器芯片的封装及相机模块的一个例子。作为该图像传感器芯片可以使用上述摄像装置的结构。
图14的(A1)图是收纳图像传感器芯片的封装的顶面一侧的外观立体图。该封装包括使图像传感器芯片450固定的封装衬底410、玻璃盖板420及贴合它们的粘合剂430等。
图14的(A2)图是该封装的底面一侧的外观立体图。在封装的底面包括以焊球为凸块440的BGA(Ball grid array；球栅阵列)。注意，不局限于BGA，也可以包括LGA(Land gridarray：地栅阵列)、PGA(Pin Grid Array：针栅阵列)等。
图14的(A3)图是省略玻璃盖板420及粘合剂430的一部分而图示的封装的立体图。在封装衬底410上形成电极焊盘460，电极焊盘460通过通孔与凸块440电连接。电极焊盘460通过引线470与图像传感器芯片450电连接。
另外，图14的(B1)图是将图像传感器芯片收纳在透镜一体型封装的相机模块的顶面一侧的外观立体图。该相机模块包括使图像传感器芯片451固定的封装衬底411、透镜盖421及透镜435等。另外，在封装衬底411与图像传感器芯片451之间设置有具有摄像装置的驱动电路及信号转换电路等的功能的IC芯片490，具有作为SiP(System in package：系统封装)的结构。
图14的(B2)是该相机模块的底面一侧的外观立体图。封装衬底411的底面及侧面具有设置有收纳用连接盘441的QFN(Quad flat no-lead package：四侧无引脚扁平封装)的结构。注意，该结构是一个例子，也可以设置QFP(Quad flat package：四侧引脚扁平封装)或上述BGA。
图14的(B3)图是省略透镜盖421及透镜435的一部分而图示的模块的立体图。连接盘441与电极焊盘461电连接，电极焊盘461通过引线471与图像传感器芯片451或IC芯片490电连接。
通过将图像传感器芯片收纳在上述那样的方式的封装，容易安装在印刷电路板等，由此可以将图像传感器芯片组装在各种半导体装置、电子设备。
以上，本实施方式所示的结构、方法可以与其他实施方式所示的结构、方法适当地组合而使用。
(实施方式3)
作为可以使用根据本发明的一个方式的摄像装置的电子设备，可以举出显示装置、个人计算机、具备记录媒体的图像存储装置及图像再现装置、移动电话、包括便携式的游戏机、便携式数据终端、电子书阅读器、拍摄装置诸如视频摄像机或数码照相机等、护目镜型显示器(头戴式显示器)、导航系统、音频再现装置(汽车音响系统、数字音频播放器等)、复印机、传真机、打印机、多功能打印机、自动柜员机(ATM)以及自动售货机等。图15示出这些电子设备的具体例子。
图15的(A)图是监控摄像机，该监控摄像机包括支架951、照相单元952及保护罩953等。在照相单元952中设置旋转机构等，通过设置在天花板可以拍摄周围。作为在该照相单元中用来取得图像的构件中的一个，可以具备本发明的一个方式的摄像装置。注意，“监控摄像机”是一般名称，不局限于其用途。例如，具有监控摄像机的功能的装置被称为摄影机或视频摄像机。
图15的(B)图是视频摄像机，该视频摄像机包括第一外壳971、第二外壳972、显示部973、操作键974、透镜975、连接部976等。操作键974及透镜975设置在第一外壳971中，显示部973设置在第二外壳972中。作为在该视频摄像机中用来取得图像的构件中的一个，可以具备本发明的一个方式的摄像装置。
图15的(C)图是数码照相机，包括外壳961、快门按钮962、麦克风963、发光部967以及透镜965等。作为在该数码照相机中用来取得图像的构件中的一个，可以具备本发明的一个方式的摄像装置。
图15的(D)图是手表型信息终端，该手表型信息终端包括、显示部932、外壳兼腕带933以及照相机939等。显示部932也可以包括用来进行信息终端的操作的触摸面板。显示部932及外壳兼腕带933具有柔性，并且适合佩戴于身体。作为在该信息终端中用来取得图像的构件中的一个，可以具备本发明的一个方式的摄像装置。
图15的(E)图是移动电话机的一个例子，包括外壳981、显示部982、操作按钮983、外部连接接口984、扬声器985、麦克风986、照相机987等。该移动电话机在显示部982具有触摸传感器。通过用手指或触屏笔等触摸显示部982可以进行打电话或输入文字等各种操作。作为在该移动电话机中用来取得图像的构件中的一个，可以具备本发明的一个方式的摄像装置。
图15的(F)图是便携式数据终端，包括外壳911、显示部912、照相机919等。通过显示部912所具有的触摸面板功能可以输入且输出信息。作为在该便携式数据终端中用来取得图像的构件中的一个，可以具备本发明的一个方式的摄像装置。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
另外，在本说明书等中，显示元件、作为包括显示元件的装置的显示装置、发光元件以及作为包括发光元件的装置的发光装置可以采用各种方式或者包括各种元件。显示元件、显示装置、发光元件或发光装置例如包括EL(电致发光)元件(包含有机物及无机物的EL元件、有机EL元件、无机EL元件)、LED芯片(白色LED芯片、红色LED芯片、绿色LED芯片、蓝色LED芯片等)、晶体管(根据电流而发光的晶体管)、等离子体显示器面板(PDP)、电子发射元件、使用碳纳米管的显示元件、液晶元件、电子墨水、电润湿元件、电泳元件、使用MEMS(微电子机械系统)的显示元件(例如，光栅光阀(GLV)、数字微镜装置(DMD)、DMS(数字微镜设备)、MIRASOL(在日本注册的商标)、IMOD(干涉调制)元件、快门方式的MEMS显示元件、光干涉方式的MEMS显示元件、压电陶瓷显示器等)和量子点等中的至少一个。除此以外，显示元件、显示装置、发光元件或发光装置也可以具有其对比度、亮度、反射率、透射率等因电或磁作用而变化的显示媒体。作为使用EL元件的显示装置的例子，有EL显示器等。作为使用电子发射元件的显示装置的例子，有场致发射显示器(FED)或SED方式平面型显示器(SED：Surface-conduction Electron-emitter Display：表面传导电子发射显示器)等。作为使用液晶元件的显示装置的例子，有液晶显示器(透射式液晶显示器、半透射式液晶显示器、反射式液晶显示器、直观式液晶显示器、投射式液晶显示器)等。作为使用电子墨水、电子粉流体(日本的注册商标)或电泳元件的显示装置的例子，有电子纸等。作为在各像素中使用量子点的显示装置的一个例子，有量子点显示器等。量子点可以不用作显示元件而用作背光的一部分。通过使用量子点，可以进行色纯度高的显示。注意，当实现半透射型液晶显示器或反射式液晶显示器时，使像素电极的一部分或全部具有作为反射电极的功能即可。例如，使像素电极的一部分或全部包含铝、银等即可。并且，此时也可以将SRAM等存储电路设置在反射电极下方。由此，可以进一步降低功耗。注意，当使用LED芯片时，也可以在LED芯片的电极或氮化物半导体下配置石墨烯或石墨。石墨烯或石墨也可以为层叠有多个层的多层膜。如此，通过设置石墨烯或石墨，可以更容易地在其上形成氮化物半导体，如具有结晶的n型GaN半导体层等。并且，在其上设置具有结晶的p型GaN半导体层等，由此能够构成LED芯片。另外，也可以在石墨烯或石墨与具有结晶的n型GaN半导体层之间设置AlN层。此外，LED芯片所包括的GaN半导体层也可以通过MOCVD形成。注意，也可以通过设置石墨烯，以溅射法形成LED芯片所包括的GaN半导体层。另外，在使用MEMS的显示元件中，通过在显示元件被密封的空间(例如，设置有显示元件的元件衬底与对置于元件衬底的对置衬底之间)中配置干燥剂，可以防止MEMS等由于水分导致发生故障或劣化。
注意，本实施方式可以与本说明书所示的其他实施方式适当地组合。
(关于本说明书等的记载的附记)
下面，对上述实施方式中的各结构及说明附加注释。
〈关于实施方式中所示的本发明的一个方式的附记〉
各实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而构成本发明的一个方式。另外，当在一个方式中示出多个结构实例时，可以适当地组合结构实例。
另外，可以将某一实施方式中说明的内容(或其一部分)应用/组合/替换成该实施方式中说明的其他内容(或其一部分)和另一个或多个其他实施方式中说明的内容(或其一部分)中的至少一个内容。
注意，实施方式中说明的内容是指各实施方式中利用各种附图所说明的内容或者利用说明书所记载的文章而说明的内容。
另外，通过将某一实施方式中示出的附图(或其一部分)与该附图的其他部分、该实施方式中示出的其他附图(或其一部分)和另一个或多个其他实施方式中示出的附图(或其一部分)中的至少一个附图组合，可以构成更多图。
<关于序数词的附记>
在本说明书等中，“第一”、“第二”、“第三”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附加上的。因此，其不是为了限定构成要素的个数而附加上的。此外，其不是为了限定构成要素的顺序而附加上的。另外，例如，本说明书等的实施方式之一中附有“第一”的构成要素有可能在其他的实施方式或权利要求书中附有“第二”的序数词。另外，例如，本说明书等的实施方式之一中附有“第一”的构成要素有可能在其他的实施方式或权利要求书中被省略“第一”。
〈关于说明附图的记载的附记〉
参照附图对实施方式进行说明。但是，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是实施方式可以以多个不同形式来实施，其方式和详细内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在实施方式所记载的内容中。注意，在实施方式中的发明的结构中，在不同的附图中共同使用相同的附图标记来显示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反复说明。
在本说明书等中，为方便起见，使用了“上”、“下”等显示配置的词句，以参照附图说明构成要素的位置关系。构成要素的位置关系根据描述各构成要素的方向适当地改变。因此，显示配置的词句不局限于本说明书中所示的记载，根据情况可以适当地更换表达方式。
此外，“上”或“下”这样的用语不限定构成要素的位置关系为“正上”或“正下”且直接接触的情况。例如，当记载为“绝缘层A上的电极B”时，不一定必须在绝缘层A上直接接触地形成有电极B，也可以包括绝缘层A与电极B之间包括其他构成要素的情况。
在附图中，为便于清楚地说明，有时夸大显示大小、层的厚度或区域。因此，本发明并不一定限定于上述尺寸。附图是为了明确起见而示出任意的大小的，而不局限于附图所示的形状或数值等。例如，可以包括噪声或定时偏差等所引起的信号、电压或电流的不均匀等。
在立体图等的附图中，为了明确起见，有时省略部分构成要素的图示。
在附图中，有时使用同一附图标记显示同一构成要素、具有相同功能的构成要素、由同一材料构成的构成要素或者同时形成的构成要素等，并且有时省略重复说明。
〈关于可以改称的记载的附记〉
在本说明书等中，在说明晶体管的连接关系时，将源极和漏极中的一方记为“源极和漏极中的一个”(第一电极或第一端子)，将源极和漏极中的另一方记为“源极和漏极中的另一个”(第二电极或第二端子)。这是因为晶体管的源极和漏极根据晶体管的结构或工作条件等而互换的缘故。可以将晶体管的源极和漏极根据情况适当地改称为源极(漏极)端子、源极(漏极)电极等。另外，在本说明书等中，有时将栅极以外的两个端子称为第一端子及第二端子或第三端子及第四端子。另外，在本说明书等中记载的晶体管具有两个以上的栅极时(有时将该结构称为双栅极结构)，有时将该栅极称为第一栅极、第二栅极、前栅极或背栅极。尤其是，可以将“前栅极”只换称为“栅极”。此外，可以将“背栅极”只换称为“栅极”。此外，“底栅极”是指在形成晶体管时在形成沟道形成区域之前形成的端子，“顶栅极”是指在形成晶体管时在形成沟道形成区域之后形成的端子。
晶体管包括栅极、源极以及漏极这三个端子。栅极被用作控制晶体管的导通状态的控制端子。在用作源极或漏极的两个输入输出端子中，根据晶体管的类型或者供应到各端子的电位电平将一个端子用作源极而将另一个端子用作漏极。因此，在本说明书等中，“源极”和“漏极”可以互相调换。
注意，在本说明书等中，“电极”或“布线”这样的词语不在功能上限定其构成要素。例如，有时将“电极”用作“布线”的一部分，反之亦然。再者，“电极”或“布线”这样的词语还包括多个“电极”或“布线”被形成为一体的情况等。
另外，在本说明书等中，可以适当地调换电压和电位。电压是指与基准电位之间的电位差，例如在基准电位为接地电位时，可以将电压换称为电位。接地电位不一定意味着0V。注意，电位是相对的，对布线等供应的电位有时根据基准电位而变化。
在本说明书等中，根据情况或状态，可以互相调换“膜”和“层”等词句。例如，有时可以将“导电层”变换为“导电膜”。此外，有时可以将“绝缘膜”变换为“绝缘层”。另外，根据情况或状态，可以使用其他词句代替“膜”和“层”等词句。例如，有时可以将“导电层”或“导电膜”变换为“导电体”。此外，例如有时可以将“绝缘层”或“绝缘膜”变换为“绝缘体”。
在本说明书等中，根据情况或状态，可以互相调换“布线”、“信号线”及“电源线”等词句。例如，有时可以将“布线”变换为“信号线”。此外，例如有时可以将“布线”变换为“电源线”。反之亦然，有时可以将“信号线”或“电源线”变换为“布线”。有时可以将“电源线”变换为“信号线”。反之亦然，有时可以将“信号线”变换为“电源线”。另外，根据情况或状态，可以互相将施加到布线的“电位”变换为“信号”。反之亦然，有时可以将“信号”变换为“电位”。
〈关于词句的定义的附记〉
下面，对上述实施方式中涉及到的词句的定义进行说明。
《关于半导体的杂质》
半导体的杂质例如是构成半导体层的主要成分之外的物质。例如，浓度低于0.1atomic％的元素是杂质。有时由于包含杂质而例如发生在半导体中形成DOS(Densityof States：态密度)、载流子迁移率降低或结晶性降低等情况。在半导体是氧化物半导体时，作为改变半导体的特性的杂质，例如有第一族元素、第二族元素、第十三族元素、第十四族元素、第十五族元素或主要成分之外的过渡金属等，特别是，例如有氢(也包含在水中)、锂、钠、硅、硼、磷、碳、氮等。在半导体是氧化物半导体时，例如有时氢等杂质的混入导致氧缺陷的产生。此外，在半导体是硅层时，作为改变半导体的特性的杂质，例如有氧、除了氢之外的第一族元素、第二族元素、第十三族元素、第十五族元素等。
《晶体管》
在本说明书中，晶体管是指至少包括栅极、漏极以及源极这三个端子的元件。晶体管在漏极(漏极端子、漏区域或漏电极)与源极(源极端子、源区域或源电极)之间具有沟道形成区域。通过对栅极与源极之间供应超过阈值电压的电压，可以在沟道形成区域中形成沟道而使电流流过源极与漏极之间。
另外，在使用极性不同的晶体管的情况或电路工作中的电流方向变化的情况等下，源极及漏极的功能有时相互调换。因此，在本说明书等中，“源极”和“漏极”可以互相调换。
《开关》
在本说明书等中，开关是指具有通过变为导通状态(开启状态)或非导通状态(关闭状态)来控制是否使电流流过的功能的元件。或者，开关是指具有选择并切换电流路径的功能的元件。
例如，可以使用电开关或机械开关等。换言之，开关只要可以控制电流就不局限于特定的开关。
电开关的例子包括晶体管(例如双极晶体管或MOS晶体管)、二极管(例如PN二极管、PIN二极管、肖特基二极管、金属-绝缘体-金属(MIM)二极管、金属-绝缘体-半导体(MIS)二极管或者二极管接法的晶体管)或者组合这些元件的逻辑电路。
当作为开关使用晶体管时，晶体管的“导通状态”是指晶体管的源电极与漏电极在电性上短路的状态。另外，晶体管的“非导通状态”是指晶体管的源电极与漏电极在电性上断开的状态。当仅将晶体管用作开关时，对晶体管的极性(导电型)没有特别的限制。
作为机械开关的一个例子，可以举出像数字微镜装置(DMD)那样的利用MEMS(微电子机械系统)技术的开关。该开关具有以机械方式可动的电极，并且通过移动该电极来控制导通和非导通而进行工作。
《连接》
注意，在本说明书等中，当记载为“X与Y连接”时，包括如下情况：X与Y电连接的情况；X与Y在功能上连接的情况；以及X与Y直接连接的情况。因此，不局限于附图或文中所示的连接关系等规定的连接关系，还包括附图或文中所示的连接关系以外的连接关系。
这里使用的X和Y为对象物(例如，装置、元件、电路、布线、电极、端子、导电膜和层等)。
作为X和Y电连接的情况的一个例子，可以在X和Y之间连接一个以上的能够电连接X和Y的元件(例如开关、晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管、显示元件、发光元件、负载等)。另外，开关具有控制开启和关闭的功能。换言之，通过使开关处于导通状态(开启状态)或非导通状态(关闭状态)来控制是否使电流流过。
作为X和Y在功能上连接的情况的一个例子，可以在X和Y之间连接一个以上的能够在功能上连接X和Y的电路(例如，逻辑电路(反相器、NAND电路、NOR电路等)、信号转换电路(DA转换电路、AD转换电路、γ(伽马)校正电路等)、电位电平转换电路(电源电路(升压电路、降压电路等)、改变信号的电位电平的电平转换器电路等)、电压源、电流源、切换电路、放大电路(能够增大信号振幅或电流量等的电路、运算放大器、差动放大电路、源极跟随电路、缓冲器电路等)、信号产生电路、存储电路、控制电路等)。注意，例如，即使在X与Y之间夹有其他电路，当从X输出的信号传送到Y时，也可以说X与Y在功能上是连接着的。
此外，当明确地记载为“X与Y电连接”时，包括如下情况：X与Y电连接的情况(换言之，以中间夹有其他元件或其他电路的方式连接X与Y的情况)；X与Y在功能上连接的情况(换言之，以中间夹有其他电路的方式在功能上连接X与Y的情况)；以及X与Y直接连接的情况(换言之，以中间不夹有其他元件或其他电路的方式连接X与Y的情况)。换言之，当明确记载有“电连接”时，与只明确记载有“连接”的情况相同。
注意，例如，在晶体管的源极(或第一端子等)通过Z1(或没有通过Z1)与X电连接，晶体管的漏极(或第二端子等)通过Z2(或没有通过Z2)与Y电连接的情况下以及在晶体管的源极(或第一端子等)与Z1的一部分直接连接，Z1的另一部分与X直接连接，晶体管的漏极(或第二端子等)与Z2的一部分直接连接，Z2的另一部分与Y直接连接的情况下，可以显示为如下。
例如，可以表达为“X、Y、晶体管的源极(或第一端子等)及晶体管的漏极(或第二端子等)互相电连接，并按X、晶体管的源极(或第一端子等)、晶体管的漏极(或第二端子等)及Y的顺序电连接”。或者，可以表达为“晶体管的源极(或第一端子等)与X电连接，晶体管的漏极(或第二端子等)与Y电连接，并以X、晶体管的源极(或第一端子等)、晶体管的漏极(或第二端子等)、Y的顺序依次电连接”。或者，可以表达为“X通过晶体管的源极(或第一端子等)及晶体管的漏极(或第二端子等)与Y电连接，X、晶体管的源极(或第一端子等)、晶体管的漏极(或第二端子等)、Y依次设置为相互连接”。通过使用与这种例子相同的表达方法规定电路结构中的连接顺序，可以区别晶体管的源极(或第一端子等)与晶体管的漏极(或第二端子等)而决定技术范围。注意，这些表达方法只是一个例子而已，不局限于上述表达方法。在此，X、Y、Z1及Z2为对象物(例如，装置、元件、电路、布线、电极、端子、导电膜及层等)。
另外，即使在电路图上独立的构成要素彼此电连接，也有时一个构成要素兼有多个构成要素的功能。例如，在布线的一部分用作电极时，一个导电膜兼有布线和电极的两个构成要素的功能。因此，本说明书中的“电连接”的范畴内还包括这种一个导电膜兼有多个构成要素的功能的情况。
《平行、垂直》
在本说明书中，“平行”是指两条直线形成的角度为-10°以上且10°以下的状态。因此也包括该角度为-5°以上且5°以下的状态。“大致平行”是指两条直线形成的角度为-30°以上且30°以下的状态。另外，“垂直”是指两条直线形成的角度为80°以上且100°以下的状态。因此也包括该角度为85°以上且95°以下的状态。另外，“大致垂直”是指两条直线形成的角度为60°以上且120°以下的状态。
[符号说明]
10：摄像装置、11：驱动器、12：驱动器、13：驱动器、31：导电层、32：导电层、33：导电层、34：导电层、35：背栅极、36：区域、37：导电层、40：硅衬底、41：绝缘层、42：绝缘层、43：绝缘层、45：半导体层、46：绝缘层、80：绝缘层、81：遮光层、82：有机树脂层、83：滤色片、83a：滤色片、83b：滤色片、83c：滤色片、84：微透镜阵列、85：光学转换层、86：绝缘层、100：像素、100a：输出端子、100b：输出端子、101：光电转换元件、102：晶体管、103：晶体管、104：电容器、105：晶体管、106：晶体管、107：晶体管、108：晶体管、111：布线、112：布线、113a：布线、113b：布线、113c：布线、113d：布线、114：布线、115：布线、117：布线、118：布线、119：布线、200：池化模块、203：开关、204：开关、210：池化电路、210a：布线、211：布线、211a：布线、211b：布线、212：运算电路、212a：晶体管、212b：晶体管、212c：晶体管、220：比较模块、221：判定电路、221a：输入端子、221b：输入端子、221c：输出端子、223a：晶体管、223b：晶体管、224a：输入端子、224b：输出端子、230：比较电路、230a：比较电路、230b：比较电路、230c：比较电路、231a：输入端子、231b：输入端子、231c：输出端子、232：布线、236：晶体管、241：晶体管、242：晶体管、243：晶体管、244：晶体管、245：晶体管、246：晶体管、250：模拟数字转换电路、251：输出电路、410：封装衬底、411：封装衬底、420：玻璃盖板、421：透镜盖、430：粘合剂、435：透镜、440：凸块、441：连接盘、450：图像传感器芯片、451：图像传感器芯片、460：电极焊盘、461：电极焊盘、470：引线、471：引线、490：IC芯片、911：外壳、912：显示部、919：照相机、932：显示部、933：外壳兼腕带、939：照相机、951：支架、952：照相单元、953：保护罩、961：外壳、962：快门按钮、963：麦克风、965：透镜、967：发光部、971：外壳、972：外壳、973：显示部、974：操作键、975：透镜、976：连接部、981：外壳、982：显示部、983：操作按钮、984：外部连接端口、985：扬声器、986：麦克风、987：照相机

Claims (1)

1.一种摄像装置，包括：
像素区域；以及
第一电路，
其中，所述像素区域包括池化模块及输出电路，
所述池化模块包括多个池化电路及比较模块，
所述池化电路包括多个像素及运算电路，
所述比较模块包括多个比较电路及判定电路，
所述像素具有通过光电转换而取得第一信号的功能，
所述像素具有以任意倍率对所述第一信号进行乘法而生成第二信号的功能，
所述池化电路具有通过所述运算电路对多个所述第二信号进行加法而生成第三信号的功能，
所述比较模块具有通过比较多个所述第三信号而选择最大的所述第三信号，并将其输出到所述判定电路的功能，
所述判定电路具有判定最大的所述第三信号而使其二值化，并生成第四信号的功能，
所述第一电路控制将所述第四信号输出到所述输出电路的时序，
所述池化模块根据所述像素的数量进行池化处理，
并且，所述池化模块输出通过所述池化处理而生成的所述第四信号。
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