JP2010093747A - 固体撮像素子及び信号処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】画素部から読み出される画素信号を、光信号により高速伝送を可能とすると共に、光通信に起因する熱の影響を抑えた固体撮像素子を提供する。
【解決手段】固体撮像素子１Ａは、光を電気信号に変換する画素部１０Ａと、画素部１０Ａが形成される基板１８と、画素部１０Ａから読み出される信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１１Ａと、Ａ／Ｄ変換部１１Ａでディジタル化された信号を、光信号に変換して出力する光通信部１２Ａとを備え、単一または複数の光通信部１２Ａが、画素部１０Ａの周囲で基板１８の周辺部に集合配置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光の像を電気信号に変換する固体撮像素子及びこの固体撮像素子を備えた信号処理システムに関する。詳しくは、固体撮像素子から読み出される画素信号を、光信号で出力できるようにしたものである。

回路基板の高速化、高集積化が進み、信号遅延、ＥＭＩの発生等の問題への対応が急務になってきている。電気配線により問題になっていた信号遅延、信号劣化、及び配線から放射される電磁干渉ノイズについて解決され、かつ高速伝送が可能である光配線技術が注目されている。

このような光配線技術を利用して、カメラ本体部に着脱可能に構成されたレンズに固体撮像素子を備えると共に、固体撮像素子から出力される信号を光でカメラ本体部に伝達できるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、固体撮像素子で発生する熱を抑えるために、画素出力の必要が無いタイミングでは出力部を駆動しないように電源供給を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−１９６９７２号公報 特開２００４−１１２４２２号公報

光配線技術を利用することで、信号の高速伝送が可能である。しかし、特許文献１に記載の技術では、固体撮像素子が実装されている基板に発光素子が実装される構成が開示されるのみで、発光素子の配置について記載されていない。これにより、固体撮像素子と発光素子との位置関係に起因する熱に関する課題が解決されていない。また、特許文献２に記載の技術のように、固体撮像素子が発生する熱ではなく、発光素子から発生する熱が固体撮像素子に与える影響について考慮されていない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、画素部から読み出される画素信号を、光信号により高速伝送を可能とすると共に、光通信に起因する熱の影響を抑えた固体撮像素子及び信号処理システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の固体撮像素子は、光を電気信号に変換する画素部と、画素部が形成される基板と、画素部から読み出される信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部でディジタル化された信号を、光信号に変換して出力する光通信部とを備え、単一または複数の光通信部が、画素部の周囲で基板の周辺部に集合して配置されるものである。

本発明の固体撮像素子は、光を電気信号に変換する画素部と、画素部が形成される基板と、画素部から読み出される信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部でディジタル化された信号を、光信号に変換して出力する光通信部とを備え、単一の光通信部が、画素部の周囲で基板の周辺部に分散して配置されるものである。

本発明の固体撮像素子は、光を電気信号に変換する画素部と、画素部が形成される基板と、画素部から読み出される信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部でディジタル化された信号を、光信号に変換して出力する光通信部とを備え、複数の光通信部が、画素部の周囲で基板の周辺部に分散して集合配置されるものである。

本発明の信号処理システムは、上述した固体撮像素子を備えるものである。すなわち、入射された光を電気信号に変換する固体撮像素子及び固体撮像素子に光を入射させる光学素子を有した光学装置と、光学装置が接続される信号処理装置を備え、固体撮像素子は、光を電気信号に変換する画素部と、画素部が形成される基板と、画素部から読み出される信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部でディジタル化された信号を、光信号に変換して出力する光通信部とを備え、単一または複数の光通信部が、画素部の周囲で基板の周辺部に集合して配置されるか、単一の光通信部が、画素部の周囲で基板の周辺部に分散して配置されるか、または、複数の光通信部が、画素部の周囲で基板の周辺部に分散して集合配置されるものである。

本発明では、画素部に光が入射することで光電変換された電気信号が読み出され、Ａ／Ｄ変換部に入力される。Ａ／Ｄ変換部に入力された信号はディジタル信号に変換され、信号配線を伝送されて光通信部に入力される。光通信部に入力されたディジタル信号は光信号に変換され、信号光が出力される。光通信部は、伝送チャネル数や負荷等に応じて熱の発生源を集めて一括冷却する構成、熱を分散させる構成等、熱の管理に基づく配置が選択され、基板の周辺部に集合配置、分散配置、または分散集合配置される。

本発明によれば、画素部から読み出された信号の伝送を光信号で行うこととし、かつ、光通信部を、集合配置、分散配置、または分散集合配置することとした。これにより、光通信部から発生する熱や電磁ノイズ、偽光信号について、光通信部の配置に応じた最適化が可能で、ノイズ成分の効率的除去が可能となる。

また、光通信部の配置の自由度が向上することで、光通信部の冷却部の配置の自由度が向上する。例えば、光通信部を集合させて配置し、一括して冷却する方式や、光通信部を分散させて配置し、熱の発生源を分散させて冷却する方式等、様々な冷却方式を採用することができる。

更に、光通信部の配置の自由度が向上することで、例えば、パラレル伝送、データ線に同期信号とクロック信号を重畳シリアル伝送、シリアル化したデータ線とクロック信号の複数伝送等、様々な信号伝送方式を採用することができる。

また、画素部からの読み出し方式に応じて光通信部を配置できることから、読み出し方式毎に最適な光通信部の配置が可能で、また、読み出しデータ量等に応じた構成を選択できるので、固体撮像素子の信号読み出し方式の自由度が増える。

以下、図面を参照して本発明の固体撮像素子、固体撮像素子を備えた光学装置、光学装置が接続される信号処理装置、光学装置と信号処理装置を備えた信号処理システムの実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態の固体撮像素子の構成例＞
（１−１）光通信部が集合配置された固体撮像素子の構成例
図１は、光通信部が集合配置された固体撮像素子の一例を示す模式的な平面図、図２は、各実施の形態における固体撮像素子を実現する機能の一例を示す機能ブロック図である。

光通信部が集合配置された固体撮像素子１Ａは、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ、またはＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサで構成される。固体撮像素子１Ａは、光を電気信号に変換して出力する画素部１０Ａを備える。画素部１０Ａは、光を電気に変換する画素が２次元または１次元に配列され、入射された光の強度に応じた電気信号が出力される。

固体撮像素子１Ａは、画素部１０Ａから出力される電気信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１１Ａと、Ａ／Ｄ変換部１１Ａでディジタル化された電気信号を、光信号に変換して出力する光通信部１２Ａを備える。

光通信部１２Ａは、電気信号を光信号に変換する光出力部１２０Ａを、１個または複数備える。光通信部１２Ａは、光出力部１２０Ａの第１の実施の形態として、電圧の印加で発光する例えば半導体レーザ（ＬＤ）等の自発光型の発光素子を有する。半導体レーザ等の発光素子は、印加される電圧の変化等による電気信号で光の変調が可能である。これにより、光通信部１２Ａは、自発光する光を、Ａ／Ｄ変換部１１Ａでディジタル信号に変換された電気信号に基づき変調することで、画素部１０Ａから読み出される画素データに基づく信号光Ｌｓを出力する。

また、光通信部１２Ａは、光出力部１２０Ａの第２の実施の形態として、外部から入力されて透過または反射する光を、電圧の変化等による電気信号に基づいて外部変調する光変調器を有する。光通信部１２Ａでは、外部からの一定の光が光変調器に入力されると共に、Ａ／Ｄ変換部１１Ａでディジタル信号に変換された電気信号が光変調器に入力される。これにより、光通信部１２Ａは、外部から入力された光を、Ａ／Ｄ変換部１１Ａから入力された電気信号に基づいて変調することで、画素部１０Ａから読み出される画素データに基づく信号光Ｌｓを出力する。

固体撮像素子１Ａは、動作モードに応じた駆動クロック（ＣＬＫ）を生成し、画素部１０Ａ、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ及び光通信部１２Ａの各機能ブロックに供給するタイミングジェネレータ（ＴＧ）１３Ａを備える。また、固体撮像素子１Ａは、制御信号等の入出力が行われる制御Ｉ／Ｏ１４Ａと、電源を供給するＤＣ−ＤＣ部１５Ａと、画素データの読み出しを制御する制御部１６Ａを備える。制御部１６ＡとＤＣ−ＤＣ部１５Ａとタイミングジェネレータ１３Ａは、バス１７に接続されて、制御信号やデータの送受が行われる。

制御部１６Ａは、ＤＣ−ＤＣ部１５Ａを制御して、固体撮像素子１Ａの電源のオンとオフを切り替える。また、制御部１６Ａは、駆動クロックをタイミングジェネレータ１３Ａで生成して画素部１０ＡとＡ／Ｄ変換部１１Ａと光通信部１２Ａに供給し、駆動クロックに同期させて画素部１０ＡとＡ／Ｄ変換部１１Ａと光通信部１２Ａを動作させる。

画素部１０ＡとＡ／Ｄ変換部１１Ａと光通信部１２Ａは、タイミングジェネレータ１３Ａから供給される駆動クロックで、信号の入出力を同期させる。画素部１０Ａでは、入射される光の像に応じた画素データが、電気信号として読み出される。Ａ／Ｄ変換部１１Ａでは、画素部１０Ａから読み出された画素データが入力され、ディジタル信号に変換されて出力される。光通信部１２Ａでは、画素部１０Ａから読み出され、Ａ／Ｄ変換部１１Ａでディジタル信号に変換された電気信号が入力され、画素データに基づく光信号に変換されて、信号光Ｌｓが出力される。

固体撮像素子１Ａは、画素部１０Ａと、Ａ／Ｄ変換部１１Ａと、光通信部１２Ａと、タイミングジェネレータ１３Ａと、ＤＣ−ＤＣ部１５Ａと、制御部１６Ａが、シリコン（Ｓｉ）で構成される基板１８上に集積形成される。固体撮像素子１Ａは、半導体の製造プロセスを利用してこれら構成要素が集積形成されて１チップ化されている。

固体撮像素子１Ａは、基板１８の一方の面に画素部１０Ａが形成される。画素部１０Ａは、基板１８の一方の面側から光が入射される。また、固体撮像素子１Ａは、画素部１０Ａとの間で電気信号及び電源の入出力が行われるＡ／Ｄ変換部１１Ａと、ＤＣ−ＤＣ部１５Ａと、制御部１６Ａが、基板１８の一方の面に形成される。更に、固体撮像素子１Ａは、光通信部１２Ａが基板の一方の面に形成される。また、固体撮像素子１は、制御Ｉ／Ｏ１４Ａとして、基板１８の裏面に電源供給線１４０と制御線１４１が形成される。なお、電源供給線１４０と制御線１４１は、基板１８の表面に形成される構成でも良い。

図３は、単一の伝送チャネルを実現する光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。また、図４〜図６は、複数の伝送チャネルを実現する光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。

固体撮像素子１Ａは、図３に示すように、１個の光出力部１２０Ａを有した光通信部１２Ａを１個備えることで、光による信号伝送を１本のチャネルで行う構成となる。また、固体撮像素子１Ａは、図４及び図５に示すように、複数の光出力部１２０Ａがアレイ化された光通信部１２Ａを１個または複数備えることで、光による信号伝送を複数のチャネルで行う構成となる。更に、図６に示すように、１個の光出力部１２０Ａを有した光通信部１２Ａを複数備えることでも、光による信号伝送を複数のチャネルで行う構成となる。

固体撮像素子１Ａは、Ａ／Ｄ変換部１１Ａから出力される例えばｎビット（ｎ＞１）のディジタル信号を、後述するようにシリアル伝送する構成では、光による信号伝送を、１本のチャネルで行うことが可能となる。

例えば、データ信号に同期信号とクロック信号が重畳されてシリアル化されたディジタル信号を生成することで、１本のチャネルで信号伝送が可能となる。これにより、固体撮像素子１Ａは、図３に示すように、１個の光出力部１２０Ａを有した１個の光通信部１２Ａを備えることで、シリアル伝送が実現される。

また、固体撮像素子１Ａは、シリアル化されたデータ信号とクロック信号を独立したチャネルで伝送する構成では、光による信号伝送を、複数（２本）のチャネルで行うことが可能となる。

固体撮像素子１Ａは、１個の光出力部１２０Ａを有した光通信部１２Ａを２個備えることで、クロック信号を独立して伝送するシリアル伝送が実現される。または、２個の光出力部１２０Ａがアレイ化された光通信部１２Ａを１個備えることでも、同様にクロック信号を独立して伝送するシリアル伝送が実現される。

更に、固体撮像素子１Ａは、Ａ／Ｄ変換部１１Ａから出力されるｎビットのディジタル信号を、後述するようにパラレル伝送する構成では、光による信号伝送を、複数のチャネルで行うことが可能となる。

固体撮像素子１Ａは、伝送チャネル数分の光出力部１２０Ａがアレイ化された光通信部１２Ａを１個備えることで、パラレル伝送が実現される。例えば、８ビットのディジタル信号をパラレル伝送する構成では、固体撮像素子１Ａは、図４に示すように、８個の光出力部１２０Ａがアレイ化された光通信部１２Ａを１個備えれば良い。

または、固体撮像素子１Ａは、複数の光出力部１２０Ａがアレイ化された光通信部１２Ａを、光出力部１２０Ａが伝送チャネル数分となる複数備えることで、パラレル伝送が実現される。例えば、８ビットのディジタル信号をパラレル伝送する構成では、固体撮像素子１Ａは、図５に示すように、４個の光出力部１２０Ａがアレイ化された光通信部１２Ａを２個備えれば良い。

あるいは、固体撮像素子１Ａは、１個の光出力部１２０Ａを有した光通信部１２Ａを伝送チャネル数分備えることで、パラレル伝送が実現される。例えば、８ビットのディジタル信号をパラレル伝送する構成では、固体撮像素子１Ａは、図６に示すように１個の光出力部１２０Ａを有した光通信部１２Ａを８個備えれば良い。

図１に示す固体撮像素子１Ａは、例えば複数の光出力部１２０Ａがアレイ化された光通信部１２Ａが、基板１８の１箇所に配置される。このように、複数の光出力部１２０Ａを１箇所に集合させる光通信部１２Ａの配置を集合配置と称す。

また、図５に示すように、複数の光出力部１２０Ａがアレイ化された光通信部１２Ａを複数備え、基板１８の１箇所に集合させて配置した形態も集合配置である。同様に、図６に示すように、１個の光出力部１２０Ａを有した光通信部１２Ａを複数備え、基板１８の１箇所に集合させて配置した形態も集合配置である。なお、図４に示すように、１個の光出力部１２０Ａを有した１個の光通信部１２Ａを、基板１８の１箇所に配置した形態も集合配置に含められる。

固体撮像素子１Ａにおいて、単一のＡ／Ｄ変換部１１Ａの後段に複数の光通信部１２Ａを接続する構成では、Ａ／Ｄ変換部１１Ａと各光通信部１２Ａが信号配線１８０で接続される。光通信部１２Ａが集合配置された固体撮像素子１Ａでは、単一のＡ／Ｄ変換部１１Ａの後段に、全ての光通信部１２Ａを近づけるような配置として、Ａ／Ｄ変換部１１Ａと各光通信部１２Ａとの間の信号配線１８０の配線長が、短くなるように構成される。

（１−２）光通信部が集合配置された固体撮像素子の効果例
光通信部１２Ａが集合配置された固体撮像素子１Ａでは、熱の発生源となる光通信部１２Ａを１箇所に集めることができる。これにより、光通信部１２Ａで発生する熱を局所的に冷却することができる。例えば、光通信部１２Ａに冷却部２００を備えることで、光通信部１２Ａで発生する熱を画素部１０Ａに到達させずに、外部に放熱できる構成とすることができる。なお、集合配置における冷却部の詳細は後述する。

また、光通信部１２Ａが基板１８の１箇所に集合していることから、Ａ／Ｄ変換部１１Ａの後段に光通信部１２Ａを備えて、全ての光通信部１２ＡをＡ／Ｄ変換部１１Ａに近づけて配置できる。これにより、Ａ／Ｄ変換された後のディジタル信号を、電気信号で長い距離にわたり引き回す必要がなく、電気配線を短くできる。従って、電気信号の伝送による電磁ノイズの発生、信号の劣化を抑えることができる。

また、伝送チャネル数分の光出力部１２０Ａを有した光通信部１２Ａを別に製作して組み立てるような製造工程とすれば、高集積化と製造容易性の向上の両立を図ることができる。

（２−１）光通信部が分散配置された固体撮像素子の構成例
図７は、光通信部が分散配置された固体撮像素子の一例を示す模式的な平面図である。図７に示す固体撮像素子１Ｂは、１個の光出力部１２０Ａを有した複数の光通信部１２Ａが、基板１８の複数箇所に分散して配置される。このように、１個の光出力部１２０Ａを複数個所に分散させる光通信部１２Ａの配置を分散配置と称す。

光通信部１２Ａが分散配置された固体撮像素子１Ｂは、光通信部１２Ａ同士の距離がなるべく長くなるように、各光通信部１２Ａの配置が決められる。通常、固体撮像素子は四角形であり、基板１８の周辺部、例えば対向する２辺に光通信部１２Ａが配置される。

なお、光通信部１２Ａが分散配置された固体撮像素子１Ｂでは、複数の光通信部１２Ａを同期させてディジタル信号がパラレル伝送される構成である。

（２−２）光通信部が分散配置された固体撮像素子の効果例
光通信部１２Ａが分散配置された固体撮像素子１Ｂでは、個々の光通信部１２Ａは、パラレル伝送の１ビット分の信号伝送を担当する形態となる。このため、個々の光通信部１２Ａで出力される信号の伝送量は小さくすることができる。これにより、個々の光通信部１２Ａで発生する熱は、１つの光通信部１２Ａ内において光出力部がアレイ化された光通信部に比べて小さくなる。

このような光通信部１２Ａが基板１８に分散配置されることで、光通信部１２Ａで発生する熱を、固体撮像素子１Ｂの全体に分散させることができる。これにより、各光通信部１２Ａで発生する熱が画素部１０Ａに与える影響を非常に小さくすることができる。また、光通信部１２Ａにおける発熱量が少なく、画素部に与える影響も少ないことから、光通信部１２Ａを冷却する冷却部が不要となる。

（３−１）光通信部が分散集合配置された固体撮像素子の構成例
図８は、光通信部が分散集合配置された固体撮像素子の一例を示す模式的な平面図である。図８に示す固体撮像素子１Ｃは、複数の光出力部１２０Ａを有した複数の光通信部１２Ａが、基板１８の複数箇所に分散して配置される。このように、複数の光出力部１２０Ａを複数個所に分散させる光通信部１２Ａの配置を分散集合配置と称す。

また、図５に示すように、複数の光出力部１２０Ａがアレイ化された光通信部１２Ａを複数備え、基板１８の複数個所に分散させて配置した形態も分散集合配置である。同様に、図６に示すように、１個の光出力部１２０Ａを有した光通信部１２Ａを複数備え、基板１８の複数個所に分散させて配置した形態も分散集合配置である。

（３−２）光通信部が分散集合配置された固体撮像素子の効果例
光通信部１２Ａが分散集合配置された固体撮像素子１Ｃでは、複数の光通信部を集合配置することによる製作容易性及び配線容易性と、複数の光通信部を分散配置することによる熱均一性確保等を両立させることができる。

固体撮像素子では、画素部１０Ａを構成する各画素の特性や、画素の位置等に応じて分けられた単位毎に信号の読み出しを行うため、多線による信号の読み出しが行われる構成のものがある。

このような固体撮像素子では、画素部１０Ａから複数の信号線で信号が読み出され、信号が読み出される各信号線に対して、それぞれＡ／Ｄ変換部１１Ａが接続される。このため、全ての光通信部１２Ａを基板１８の１箇所に集める集合配置とすると、各Ａ／Ｄ変換部１１Ａから１箇所の光通信部１２Ａまで、長い距離にわたり電気信号の信号配線を形成する必要が生じる。

そこで、複数の光出力部１２０Ａがアレイ化された複数の光通信部１２Ａ、または、１つの光出力部１２０Ａを有した複数の光通信部１２Ａを、基板１８の複数個所に分散して配置する。そして、各Ａ／Ｄ変換部１１Ａの後段に、それぞれ光通信部１２Ａを近づけて配置する。これにより、Ａ／Ｄ変換された後のディジタル信号を、電気信号で長い距離にわたり引き回す必要がなく、電気配線を短くできる。従って、電気信号の伝送による電磁ノイズの発生、信号の劣化を抑えることができる。

また、複数の光通信部１２Ａ毎に基板１８の複数個所に分散させて配置することで、各光通信部１２Ａで発生する熱を固体撮像素子１Ｃの全体に分散させることができる。また、分散配置された各箇所の複数の光通信部１２Ａ毎に冷却部２００を備えることで、光通信部１２Ａが分散配置された各箇所毎に冷却が可能である。なお、分散集合配置における冷却部の詳細も後述する。

＜固体撮像素子の光通信部の構成例＞
図９は、固体撮像素子の光通信部の一例を示す構成図である。各実施の形態の固体撮像素子１Ａ〜１Ｃ（以下、固体撮像素子１とも称す）の光通信部１２Ａは、光出力部１２０Ａとして自発光型の発光素子を備える。自発光型の発光素子としては、例えば、基板の面に対して垂直方向に光を出力する面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）１２１Ａが用いられる。

面発光型半導体レーザ１２１Ａは、ｐ型電極５００ａとｎ型電極５００ｂの間に、上方ブラック反射ミラー（ＤＢＲミラー）５００ｃと、活性層５００ｄと、下方ブラック反射ミラー（ＤＢＲミラー）５００ｅと、ｎ型半導体基板５００ｆが積層される。面発光型半導体レーザ１２１Ａは、活性層５００ｄの上下に、誘電体多層膜で構成された上方ブラック反射ミラー５００ｃと下方ブラック反射ミラー５００ｅが形成されることで、ミラー間で共振器が構成される。

次に、面発光型半導体レーザ１２１Ａの動作原理について説明する。
（１）ｐ型電極５００ａとｎ型電極５００ｂに電圧を印加し外部から電流を流すことにより、活性層５００ｄにおけるエネルギー準位において、反転分布状態を生じさせる。
（２）活性層５００ｄにおいて、エネルギーギャップに対応するエネルギーを持つ光子が自然放出し、そのホトンが誘導放出を引き起こすことにより、光を増幅する。
（３）活性層５００ｄの上下のミラーにより光は反射され、その一部は再び活性層５００ｄ内へ導かれ、誘導放出により増幅される。
（４）増幅された光の一部がｐ型電極５００ａ側の端面を通過して外部に出射される。

これにより、Ａ／Ｄ変換部１１Ａから出力されるディジタル信号の１と０を、電圧のオンとオフに対応付けることで光のオンとオフとなり、変調が実現される。なお、自発光型の発光素子としては、端面発光型の半導体レーザでも良い。

図１０は、固体撮像素子の光通信部の他の例を示す構成図、図１１は、印加電圧と光の吸収量の関係を示すグラフである。固体撮像素子１の光通信部１２Ａは、光出力部１２０Ａとして外部変調型の光変調器を備える。外部変調型の光変調器としては、電界吸収型光変調器１２１Ｂを備える。電界吸収型光変調器１２１Ｂは、量子井戸と呼ばれる半導体の微細構造に電界を印加すると、半導体のバンド構造が変化し、光の吸収量が変化する現象を利用している。

電界吸収型光変調器１２１Ｂは、多重量子井戸構造を有する導波路層５０１を、Ｐ層５０２ａとＮ層５０２ｂで挟む構成である。電界吸収型光変調器１２１Ｂにおける導波路層５０１の光吸収量は、バイアス電圧によって、図１１に示すように吸収帯域がシフトする。これにより、例えばλ２の波長の光を導波路層５０１に入力した場合、印加電圧があると光が吸収され、印加電圧が無いと光が透過し、導波路層５０１に入力された光が、印加される電圧に応じて損失が変化することで強度変調される。

固体撮像素子１Ａでは、Ａ／Ｄ変換部１１Ａから出力される電気信号に応じた電圧を電界吸収型光変調器１２１Ｂに印加することで、光の変調を実現する。そこで、固体撮像素子１Ａの光通信部１２Ａは、Ａ／Ｄ変換部１１Ａでディジタル信号に変換されて出力される電気信号による電圧が、電界吸収型光変調器１２１ＢのＰ層５０２ａとＮ層５０２ｂに印加されるように構成される。

これにより、固体撮像素子１Ａの光通信部１２Ａは、外部から入力された一定の光が、画素部１０Ａから読み出されてディジタル化された電気信号Ｄｓに基づき変調され、信号光Ｌｓとして出力される。

図１２は、固体撮像素子の光通信部の他の例を示す構成図である。固体撮像素子１Ａの光通信部１２Ａは、外部変調型の光変調器の他の例として、マッハツェンダ型光変調器１２１Ｃを備える。マッハツェンダ型光変調器１２１Ｃは、電圧を印加することによって屈折率が変わる電気光学効果（ポッケルス効果）を利用している。電気光学効果を利用した光変調器では、印加する電圧によって、光の位相を変調することができる。

マッハツェンダ型光変調器１２１Ｃでは、電気光学効果で生じる光の位相差を利用して、マッハツェンダ干渉計を構成する２本の導波路で光路長差を生じさせることで光を干渉させ、光のオンとオフを実現している。

マッハツェンダ型光変調器１２１Ｃは、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）等の強誘電体結晶の基板５０３に、分岐部５０４ａと結合部５０４ｂにより第１の導波路５０５ａと第２の導波路５０５ｂに分岐結合される光導波路５０５を備える。また、電圧を印加する電極５０６を備える。なお、マッハツェンダ型光変調器１２１Ｃは、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）やＩｎＰ（インジウムリン）等の半導体材料を用いて構成しても良い。半導体材料によるマッハツェンダ型光変調器１２１Ｃは、半導体プロセスによりＩｎＰ基板上に作成され、ＬｉＮｂＯ_３によるマッハツェンダ型変調器に比べて、より小型化が可能である。

マッハツェンダ型光変調器１２１Ｃは、第１の導波路５０５ａと第２の導波路５０５ｂを通過する光の位相がπだけずれるような電圧Ｖ１を印加すると、分岐部５０４ａで分岐した光は、位相がπだけずれて結合部５０４ｂで合波される。位相がπだけずれて合波した光は、干渉により互いに打ち消しあい、出力は０となる。

一方、第１の導波路５０５ａと第２の導波路５０５ｂを通過する光の位相にずれが生じないような電圧Ｖ０を印加すると、分岐部５０４ａで分岐した光は、同位相で結合部５０４ｂで合波される。同位相で合波した光は、干渉により強めあい、出力は１となる。

このように、マッハツェンダ型光変調器１２１Ｃは、位相がπずれる電圧を印加することで、光のオン／オフ制御が実現される。

固体撮像素子１Ａでは、Ａ／Ｄ変換部１１Ａから出力される電気信号に応じた電圧をマッハツェンダ型光変調器１２１Ｃに印加することで、光の変調を実現する。そこで、固体撮像素子１Ａの光通信部１２Ａは、Ａ／Ｄ変換部１１Ａでディジタル信号に変換されて出力される電気信号による電圧が、マッハツェンダ型光変調器１２１Ｃの電極５０６に印加されるように構成される。

これにより、固体撮像素子１Ａの光通信部１２Ａは、外部から入力された一定の光Ｌが、画素部１０Ａから読み出されてディジタル化された電気信号Ｄｓに基づき変調され、信号光Ｌｓとして出力される。

図１３は、固体撮像素子の光通信部の他の例を示す構成図である。固体撮像素子１Ａの光通信部１２Ａは、光変調部として、ミラー部１２１Ｄを備える。ミラー部１２１Ｄは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用して形成されたマイクロミラーデバイス（DMD; Digital Micromirror Device）である。

ミラー部１２１Ｄは、例えばシリコン（Ｓｉ）の基板５０７上に、反射ミラー５０８と、反射ミラー５０８に取り付けられるヨーク５０９と、反射ミラー５０８をヨーク５０９に固定するミラーサポートホスト５１０を備える。反射ミラー５０８とヨーク５０９は、ヒンジ５１１により基板５０７に支持される。ヨーク５０９の先端には緩衝板５０９ａが形成される。ヒンジ５１１は、変形かつ復元する弾性を有する。基板５０７にはアドレス電極５１２が形成される。アドレス電極５１２は、ヨーク５０９及び反射ミラー５０８と対向する。ヨーク５０９と反射ミラー５０８は、バイアスリセットバス５１３に機械的及び電気的に接続される。

ミラー部１２１Ｄは、バイアス電圧を印加すると共に、アドレス電極５１２に電圧を印加すると、静電引力が反射ミラー５０８とアドレス電極５１２の間、及びヨーク５０９とアドレス電極５１２の間に作用して静電トルクを発生する。これにより、反射ミラー５０８とヨーク５０９は、緩衝板５０９ａが着地、停止するまで回転して、反射ミラー５０８が傾けられる。バイアス電圧が無印加の場合には、ヒンジ５１１の復元力で、反射ミラー５０８とヨーク５０９は水平位置で安定する。

このように、ミラー部１２１Ｄは、反射ミラー５０８に入力される光が反射される方向が、電圧の印加の有無で変化し、受光側では、反射ミラー５０８の角度によって受光量が変わるので、光のオン／オフ制御が実現される。

固体撮像素子１Ａでは、Ａ／Ｄ変換部１１Ａから出力される電気信号に応じた電圧をミラー部１２１Ｄに印加することで、光の変調を実現する。そこで、固体撮像素子１Ａの光通信部１２Ａは、Ａ／Ｄ変換部１１Ａでディジタル信号に変換されて出力される電気信号による電圧が、ミラー部１２１Ｄに印加されるように構成される。

これにより、固体撮像素子１Ａの光通信部１２Ａは、外部から入力された一定の光Ｌが、画素部１０Ａから読み出されてディジタル化された電気信号Ｄｓに基づき変調され、信号光Ｌｓとして出力される。

＜各実施の形態の固体撮像素子の光通信部を構成する要素の内部の配置例＞
各実施の形態の固体撮像素子では、光通信部は、光出力部として自発光型の発光素子または外部変調型の光変調器と、発光素子または光変調器の駆動部等を備えている。次に、発光素子または光変調器と、駆動部の好適な配置例について説明する。

（１）自発光型の光出力部を１個備えた配置例
図１４及び図１５は、光通信部を構成する要素の第１の配置例を示し、図１４は、光通信部を構成する要素の第１の配置例を示す模式的な平面図、図１５は、光通信部を構成する要素の第１の配置例を示す模式的な側面図である。

図１４及び図１５に示す例では、固体撮像素子１の光通信部１２Ａは、自発光型の発光素子を１個備えた構成で、光出力部１２０Ａとして、端面発光型の半導体レーザで構成される発光部１２１Ｅを備えた構成である。

発光部１２１Ｅは、一方の側端面が発光面であり、信号光Ｌｓが矢印で示す方向に出力される。なお、発光部１２１Ｅは、発光面と反対側の側端面から、若干量の漏れ光Ｌｎが矢印で示す方向に出力される。

光出力部１２０Ａは、発光部１２１Ｅを駆動する駆動部１２０Ｔ備える。駆動部１２０Ｔは、発光部１２１Ｅにおける信号光Ｌｓの出力方向に対して直列させて、漏れ光Ｌｎが出力される側端面と対向する側に、発光部１２１Ｅと並べて配置される。駆動部１２０Ｔは、直列する発光部１２１Ｅと反対側から、例えば矢印で示す向きの駆動信号線１２０Ｓｇによって、ディジタル信号に変換された電気信号が供給される。なお、光出力部１２０Ａは、発光部１２１Ｅと駆動部１２０Ｔが独立した素子で形成された構成では、駆動部１２０Ｔと発光部１２１Ｅの間は、ボンディングワイヤ１２０Ｗで接続されて、電気信号が供給される。また、光出力部１２０Ａは、発光部１２１Ｅと駆動部１２０Ｔが集積された構成では、駆動部１２０Ｔと発光部１２１Ｅの間は、半導体内でアルミニウムやタングステン等による配線層で接続されて、電気信号が供給される。

光通信部１２Ａは、発光部１２１Ｅから出力される漏れ光Ｌｎを遮光する遮光部２４０Ａを備える。遮光部２４０Ａは、少なくとも発光部１２１Ｅにおける発振波長の光は透過しない材質で構成され、発光部１２１Ｅに対して、漏れ光Ｌｎが出力される側端面と対向して配置される。

本例では、駆動部１２０Ｔが発光部１２１Ｅと直列に配置されるため、遮光部２４０Ａは、発光部１２１Ｅと直列に配置される駆動部１２０Ｔに対して、発光部１２１Ｅの反対側に配置される。これにより、発光部１２１Ｅから出力される漏れ光Ｌｎを、遮光部２４０Ａで遮光することができる。

図１４及び図１５に示す例では、発光部１２１Ｅで光が出力される向きに対して直列して駆動部１２０Ｔを配置した。これにより、光出力部１２０Ａをアレイ化する場合には、発光部１２１Ｅと駆動部１２０Ｔが直列する方向に対して発光部１２１Ｅを並列させれば、隣り合う発光部１２１Ｅの間に駆動部１２０Ｔが配置されず、小型化が可能となる。

（２）自発光型の光出力部を１個備えた他の配置例
図１６及び図１７は、光通信部を構成する要素の第２の配置例を示し、図１６は、光通信部を構成する要素の第２の配置例を示す模式的な平面図、図１７は、光通信部を構成する要素の第２の配置例を示す模式的な側面図である。

図１６及び図１７に示す例では、固体撮像素子１の光通信部１２Ａは、自発光型の発光素子を１個備えた構成で、光出力部１２０Ａとして、図９に示すような面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）で構成される発光部１２１Ｆを備えた構成である。

発光部１２１Ｆは、上面が発光面であり、信号光Ｌｓが矢印で示す方向に出力される。なお、発光部１２１Ｆは、発光面と反対側の下面から、若干量の漏れ光が出力される。

光出力部１２０Ａは、発光部１２１Ｆを駆動する駆動部１２０Ｔ備える。駆動部１２０Ｔは、発光部１２１Ｆと直列に配置される。駆動部１２０Ｔは、直列する発光部１２１Ｆと反対側から、例えば矢印で示す向きの駆動信号線１２０Ｓｇによって、ディジタル信号に変換された電気信号が供給される。なお、光出力部１２０Ａは、発光部１２１Ｆと駆動部１２０Ｔが独立した素子で形成された構成では、駆動部１２０Ｔと発光部１２１Ｆの間は、ボンディングワイヤ１２０Ｗで接続されて、電気信号が供給される。また、光出力部１２０Ａは、発光部１２１Ｆと駆動部１２０Ｔが集積された構成では、駆動部１２０Ｔと発光部１２１Ｆの間は、半導体内でアルミニウムやタングステン等による配線層で接続されて、電気信号が供給される。

光通信部１２Ａは、発光部１２１Ｆから出力される漏れ光Ｌｎを遮光する遮光部２４０Ｂを備える。遮光部２４０Ｂは、少なくとも発光部１２１Ｆにおける発振波長の光は透過しない材質で構成され、発光部１２１Ｆに対して、漏れ光が出力される下面に配置される。これにより、発光部１２１Ｆから出力される漏れ光を、遮光部２４０Ｂで遮光することができる。

図１６及び図１７に示す例でも、発光部１２１Ｆに直列して駆動部１２０Ｔを配置した。これにより、光出力部１２０Ａをアレイ化する場合には、発光部１２１Ｆと駆動部１２０Ｔが直列する方向に対して発光部１２１Ｆを並列させれば、隣り合う発光部１２１Ｆの間に駆動部１２０Ｔが配置されず、小型化が可能となる。

（３）自発光型の光出力部をアレイ化した配置例
図１８は、光通信部を構成する要素の第３の配置例を示す模式的な平面図である。図１８に示す例では、発光素子として、端面発光型の半導体レーザで構成される発光部１２１Ｅを備え、発光部１２１Ｅと駆動部１２０Ｔを備えた光出力部１２０Ａをアレイ化した構成である。

上述したように、発光部１２１Ｅで光が出力される向きに対して直列して駆動部１２０Ｔが配置される。光出力部１２０Ａをアレイ化する場合には、発光部１２１Ｅと駆動部１２０Ｔが直列する方向に対して発光部１２１Ｅを並列させる。

これにより、複数の発光部１２１Ｅ同士及び駆動部１２０Ｔ同士が隣り合って集積され、隣り合う発光部１２１Ｅの間に駆動部１２０Ｔが配置されず、光通信部１２Ａの小型化が可能となる。なお、図１８の構成で、端面発光型の半導体レーザを面発光型の半導体レーザに置き換えても同様の効果が得られる。

図１８の構成では、光通信部１２Ａは、複数本の信号光Ｌｓが並列されて出力される形態となる。信号光Ｌｓのピッチは、駆動部１２０Ｔの配置に制約されずに決めることができるので、アレイ化する光のピッチの自由度が増加する。

（４）外部変調型の光出力部を１個備えた配置例
図１９は、光通信部を構成する要素の第４の配置例を示す模式的な平面図である。図１９に示す例では、固体撮像素子１の光通信部１２Ａは、光出力部１２０Ａとして外部変調型の光変調部１２１Ｇを１個備えた構成で、光変調部１２１Ｇは、図１０で説明した電界吸収型光変調器１２１Ｂまたは図１２で説明したマッハツェンダ型光変調器１２１Ｃで構成される。

光出力部１２０Ａは、光変調部１２１Ｇの一方の端面側が光の入力端、反対側の他方の端部が光の出力端となり、光導波路等で構成される入光部１２０Ｊが入力端に接続される。また、光導波路等で構成される出光部１２０Ｋが出力端に接続される。

光変調部１２１Ｇは、外部からの一定の光Ｌが、矢印で示す方向から入光部１２０Ｊに入力される。また、変調された信号光Ｌｓが、入力される光Ｌとは反対側へ、出光部１２０Ｋから矢印で示す方向に出力される。

光通信部１２Ａは、光変調部１２１Ｇを駆動する駆動部１２０Ｔ備える。駆動部１２０Ｔは、光変調部１２１Ｇに入力する光Ｌ及び出力する信号光Ｌｓに対して直交するような位置で、光変調部１２１Ｇの側部に並べて配置される。これにより、光変調部１２１Ｇに入力する光Ｌ及び出力する信号光Ｌｓを、駆動部１２０Ｔで遮らないような構成としている。駆動部１２０Ｔは、例えば矢印で示す向きの駆動信号線１２０Ｓｇによって、ディジタル信号に変換された電気信号が供給される。なお、光出力部１２０Ａは、光変調部１２１Ｇと駆動部１２０Ｔが独立した素子で形成された構成では、駆動部１２０Ｔと光変調部１２１Ｇの間は、ボンディングワイヤ１２０Ｗで接続されて、電気信号が供給される。また、光出力部１２０Ａは、光変調部１２１Ｇと駆動部１２０Ｔが集積された構成では、駆動部１２０Ｔと光変調部１２１Ｇの間は、半導体内でアルミニウムやタングステン等による配線層で接続されて、電気信号が供給される。

（５）外部変調型の光出力部を１個備えた他の配置例
図２０及び図２１は、光通信部を構成する要素の第５の配置例を示し、図２０は、光通信部を構成する要素の第５の配置例を示す模式的な側面図、図２１は、光通信部を構成する要素の第５の配置例を示す模式的な平面図である。

図２０及び図２１に示す例では、固体撮像素子１の光通信部１２Ａは、上述したように外部変調型の光変調部１２１Ｇを１個備えた構成で、光変調部１２１Ｇに接続された入光部１２０Ｊと出光部１２０Ｋに遮光部２４０Ｃを備える。

光変調部１２１Ｇは、外部からの光Ｌが、入光部１２０Ｊに対して水平方向から入力される。また、変調された信号光Ｌｓが、出光部１２０Ｋから水平方向に出力される。遮光部２４０Ｃは、入光部１２０Ｊの外部からの光の入力部分と、出光部１２０Ｋの外部への光の出力部分が形成される端面を除いて、入光部１２０Ｊ及び出光部１２０Ｋの側面と上面の全体を覆う構成とする。

なお、入光部１２０Ｊ及び出光部１２０Ｋの下面の全体も覆う構成として、光通信部１２Ａを構成する基板への光の漏れを防止できるようにしても良い。更に、入光部１２０Ｊ及び出光部１２０Ｋと、光変調部１２１Ｇとの接続箇所からの光の漏れを防止するため、光変調部１２１Ｇを含めて入光部１２０Ｊと出光部１２０Ｋを遮光部２４０Ｃで覆うようにしても良い。

これにより、入光部１２０Ｊに入力されて光変調部１２１Ｇへ導波される光Ｌが、入光部１２０Ｊから漏れることを防止できる。また、光変調部１２１Ｇから出力されて出光部１２０Ｋを導波される信号光Ｌｓが、出光部１２０Ｋの出力部分以外から漏れることを防止できる。

（６）外部変調型の光出力部を１個備えた他の配置例
図２２及び図２３は、光通信部を構成する要素の第６の配置例を示し、図２２は、光通信部を構成する要素の第６の配置例を示す模式的な側面図、図２３は、光通信部を構成する要素の第６の配置例を示す模式的な平面図である。

図２２及び図２３に示す例では、固体撮像素子１の光通信部１２Ａは、上述したように外部変調型の光変調部１２１Ｇを１個備えた構成で、光変調部１２１Ｇに接続された入光部１２０Ｊと出光部１２０Ｋに遮光部２４０Ｄを備える。

入光部１２０Ｊは、外部からの光の入力部分に４５度の反射面１２０Ｎが形成され、外部からの光Ｌが、入光部１２０Ｊに対して垂直方向から入力される。出光部１２０Ｋも同様に、外部への光の入力部分に４５度の反射面１２０Ｎが形成され、変調された信号光Ｌｓが、出光部１２０Ｋから垂直方向に出力される。

遮光部２４０Ｄは、入光部１２０Ｊの外部からの光の入力部分と、出光部１２０Ｋの外部への光の出力部分が形成される上面の一部を除いて、入光部１２０Ｊ及び出光部１２０Ｋの端面と側面と下面の全体、上面の残部を覆う構成とする。

なお、入光部１２０Ｊ及び出光部１２０Ｋと、光変調部１２１Ｇとの接続箇所からの光の漏れを防止するため、光変調部１２１Ｇを含めて入光部１２０Ｊと出光部１２０Ｋを遮光部２４０Ｄで覆うようにしても良い。

これにより、入光部１２０Ｊに入力されて光変調部１２１Ｇへ導波される光Ｌが、反射等により入光部１２０Ｊから漏れることを防止できる。また、光変調部１２１Ｇから出力されて出光部１２０Ｋを導波される信号光Ｌｓが、反射等により出光部１２０Ｋの出力部分以外から漏れることを防止できる。

（７）外部変調型の光出力部をアレイ化した配置例
図２４は、光通信部を構成する要素の第７の配置例を示す模式的な平面図である。図２４に示す例では、固体撮像素子１の光通信部１２Ａは、上述したように外部変調型の光変調部１２１Ｇを備え、光変調部１２１Ｇと駆動部１２０Ｔを備えた光出力部１２０Ａをアレイ化した構成である。

光変調部１２１Ｇは、上述したように対向する端面の一方に入光部１２０Ｊが接続され、他方に出光部１２０Ｋが接続されるので、駆動部１２０Ｔが光変調部１２１Ｇの側部に配置される。光出力部１２０Ａをアレイ化する場合には、光変調部１２１Ｇに入力する光Ｌ及び出力する信号光Ｌｓに対して直交する方向に、光変調部１２１Ｇが並列され、光変調部１２１Ｇと駆動部１２０Ｔが交互に並ぶ配置となる。

（８）外部変調型の光出力部を１個備えた他の配置例
図２５及び図２６は、光通信部を構成する要素の第８の配置例を示し、図２５は、光通信部を構成する要素の第８の配置例を示す模式的な平面図、図２６は、光通信部を構成する要素の第８の配置例を示す模式的な斜視図である。

図２５及び図２６に示す例では、固体撮像素子１の光通信部１２Ａは、外部変調型の光変調部１２１Ｐを１個備えた構成で、光変調部１２１Ｐは、図１３で説明したマイクロミラーデバイスであるミラー部１２１Ｄで構成される。

光変調部１２１Ｐは、外部からの光Ｌを反射する際に、反射方向を切り替えることで信号光Ｌｓを出力する。図２６（ａ）では、例えば、図１３で説明した反射ミラー５０８が、光通信部１２Ａを構成する基板１３０に対して垂直方向に立てられた形態で、光が基板１３０に対して水平方向から入出射する。このため、光変調部１２１Ｐに入力する光Ｌ及び反射して出力される信号光Ｌｓが、光変調部１２１Ｐから所定の方向以外に漏れないように、光変調部１２１Ｐの周囲に遮光部２４０Ｅを備える。光変調部１２１Ｐの駆動部１２０Ｔは、例えば遮光部２４０Ｅの裏側に配置される。図２６（ｂ）では、例えば図１３で説明した反射ミラー５０８が、基板１３０に対して水平で、光が基板１３０に対して垂直方向から入出射する。このため、光変調部１２１Ｐに入力する光Ｌ及び反射して出力される信号光Ｌｓが、光変調部１２１Ｐから所定の方向以外に漏れないように、光変調部１２１Ｐの周囲に所定の高さで遮光部２４０Ｅを備える。また、光変調部１２１Ｐに入力されなかった光を遮光する周辺遮光部２４０Ｆを、光変調部１２１Ｐの周囲の下部に備える。

＜光通信部の構成及び配置に応じた冷却部の構成例＞
固体撮像素子１において、光通信部１２Ａで発生する熱が、画素部１０Ａ、各走査回路等のアナログ処理部、及びＡ／Ｄ変換部１１Ａ等の撮像部に影響を与える可能性がある。そこで、光通信部１２Ａを局所的に冷却すると共に、光通信部１２Ａで発生した熱を画素部１０Ａとは逆方向へ放出されるように放熱部を配置して熱の影響を除去できるようにする。これにより、光通信部１２Ａで発生する熱を冷却する。

（１）自発光型で集合配置された光通信部における冷却部の構成例
図２７は、自発光型で集合配置された光通信部における冷却部の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。固体撮像素子１は、基板１８の周辺部の１箇所の角部に１つの光通信部１２Ａが集合配置される。光通信部１２Ａは、例えば端面発光型の半導体レーザを備える。

端面発光型の半導体レーザは、一方の端面から信号光Ｌｓが出力される。一方、反対側の端面からも若干の光が出力される。そこで、端面発光型の半導体レーザを備える光通信部１２Ａでは、信号光Ｌｓの出力端と反対側の端面が画素部１０Ａに向かない方向に傾斜させて配置される。これにより、漏れ光Ｌｎが画素部１０Ａに入射することを防ぐ。

固体撮像素子１は、光通信部１２Ａの周囲に冷却部２１０Ａを備える。冷却部２１０Ａは、基板１８に比較して熱伝導性の高い材質で構成され、光通信部１２Ａで発生した熱を、基板１８に伝搬させずに放熱する機能を有する。

このため、冷却部２１０Ａは、発光素子として、端面発光型の半導体レーザを使用する構成では、光通信部１２Ａの発光面を除いて、例えば板状の部材で光通信部１２Ａの下面及び側面を覆い、周囲を囲む構成とする。ここで、光通信部１２Ａの周囲で、画素部１０Ａと対向する基板１８の内側を向いた面には、冷却部２１０Ａが形成されるように構成される。これにより、画素部１０Ａ等が形成される基板１８の内側に向けて熱が伝搬されないようにする。また、冷却部２１０Ａは、固体撮像素子１の外形より外側となる基板１８の外側に一部を突出させて、放熱部２１１Ａが形成される。

このように、基板１８の１箇所に集合して光通信部１２Ａが形成された固体撮像素子１において、冷却部２１０Ａを備えることで、光通信部１２Ａを駆動することで発生する熱が、基板１８ではなく冷却部２１０Ａに伝搬される。これにより、光通信部１２Ａで発生する熱を画素部１０Ａの形成位置とは逆方向に伝搬させて画素部１０Ａに到達しないようにして、光通信部１２Ａで発生する熱が画素部１０Ａに及ぼす影響を大幅に減少できる。また、冷却部２１０Ａは、固体撮像素子１の外形より外側に放熱部２１１Ａが形成されることで、光通信部１２Ａから伝搬される熱を、固体撮像素子１の外へ放熱することができる。

ここで、図２７では、光通信部１２Ａを１個備えた例で説明したが、図４及び図５で説明したように、複数の光出力部１２０Ａがアレイ化された光通信部１２Ａを１個または複数備えた構成で、冷却部２１０Ａを備えても良い。同様に、図６で説明したように、１個の光出力部１２０Ａを有した光通信部１２Ａを複数備えた構成で、冷却部２１０Ａを備えても良い。これにより、複数の光通信部１２Ａで発生する熱を、１個の冷却部２１０Ａで局所的に冷却することができる。

（２）自発光型で集合配置された光通信部における冷却部の他の構成例
図２８は、自発光型で集合配置された光通信部における冷却部の他の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。固体撮像素子１は、基板１８の周辺部の１箇所の角部に１つの光通信部１２Ａが集合配置される。光通信部１２Ａは、例えば端面発光型の半導体レーザを備える。図２８に示す例では、信号光Ｌｓが出力される向きが基板１８の辺に対して略垂直となる向きで光通信部１２Ａが配置される。

固体撮像素子１は、光通信部１２Ａの周囲に冷却部２１０Ｂを備える。冷却部２１０Ｂは、基板１８に比較して熱伝導性の高い材質で構成され、光通信部１２Ａで発生した熱を、基板１８に伝搬させずに放熱する機能を有する。

このため、冷却部２１０Ｂは、発光素子として、端面発光型の半導体レーザを使用する構成では、光通信部１２Ａの発光面を除いて、例えば板状の部材で光通信部１２Ａの下面及び側面を覆い、周囲を囲む構成とする。ここで、光通信部１２Ａの周囲で、画素部１０Ａと対向する基板１８の内側を向いた２面には、冷却部２１０Ｂが形成されるように構成される。これにより、画素部１０Ａ等が形成される基板１８の内側に向けて熱が伝搬されないようにする。また、冷却部２１０Ｂは、固体撮像素子１の外形より外側となる基板１８の外側に一部を突出させて、放熱部２１１Ｂが形成される。

固体撮像素子１は、光通信部１２Ａの周囲に遮光部２５０Ｂを備える。遮光部２５０Ｂは、少なくとも発振波長の光は透過しない材質で構成される。遮光部２５０Ｂは、発光素子として端面発光型の半導体レーザを使用する構成では、信号光Ｌｓの出力端と反対側の端面と対向する位置に形成される。これにより、光通信部１２Ａからの漏れ光Ｌｎが画素部１０Ａに入射することを防ぐ。

このように、基板１８の１箇所に集合して光通信部１２Ａが形成された固体撮像素子１において、冷却部２１０Ｂと遮光部２５０Ｂを備えることで、光通信部１２Ａを駆動することで発生する熱が、基板１８ではなく冷却部２１０Ｂに伝搬される。これにより、光通信部１２Ａで発生する熱を画素部１０Ａの形成位置とは逆方向に伝搬させて画素部１０Ａに到達しないようにして、光通信部１２Ａで発生する熱が画素部１０Ａに及ぼす影響を大幅に減少できる。また、冷却部２１０Ｂは、固体撮像素子１の外形より外側に放熱部２１１Ｂが形成されることで、光通信部１２Ａから伝搬される熱を、固体撮像素子１の外へ放熱することができる。

更に、光通信部１２Ａから漏れる光を遮光部２５０Ｂで遮光して、光通信部１２Ａからの漏れ光Ｌｎが、迷光となって画素部に１０Ａに入射することを防ぐことができる。

（３）自発光型で分散集合配置された光通信部における冷却部の構成例
図２９は、自発光型で分散集合配置された光通信部における冷却部の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。固体撮像素子１は、基板１８の周辺部の２箇所の角部に複数の光通信部１２Ａが分散して集合配置される。光通信部１２Ａは、例えば端面発光型の半導体レーザを備える。図２９に示す例では、信号光Ｌｓが出力される向きが基板１８の辺に対して略垂直となる向きで各光通信部１２Ａが配置される。

固体撮像素子１は、光通信部１２Ａの周囲に冷却部２１０Ｃを備える。冷却部２１０Ｃは、基板１８に比較して熱伝導性の高い材質で構成され、光通信部１２Ａで発生した熱を、基板１８に伝搬させずに放熱する機能を有する。

このため、冷却部２１０Ｃは、発光素子として、端面発光型の半導体レーザを使用する構成では、各光通信部１２Ａの発光面を除いて、例えば板状の部材で光通信部１２Ａの下面及び側面を覆い、集合配置された複数の光通信部１２Ａの周囲を囲む構成とする。ここで、光通信部１２Ａの周囲で、画素部１０Ａと対向する基板１８の内側を向いた２面には、冷却部２１０Ｃが形成されるように構成される。これにより、画素部１０Ａ等が形成される基板１８の内側に向けて熱が伝搬されないようにする。また、冷却部２１０Ｃは、固体撮像素子１の外形より外側となる基板１８の外側に一部を突出させて、放熱部２１１Ｃが形成される。

固体撮像素子１は、光通信部１２Ａの周囲に遮光部２５０Ｂを備える。遮光部２５０Ｂは、少なくとも発振波長の光は透過しない材質で構成される。遮光部２５０Ｂは、発光素子として端面発光型の半導体レーザを使用する構成では、各光通信部１２Ａで信号光Ｌｓの出力端と反対側の端面と対向する位置に形成される。これにより、光通信部１２Ａからの漏れ光Ｌｎが画素部１０Ａに入射することを防ぐ。

このように、基板１８の複数箇所に分散集合して光通信部１２Ａが形成された固体撮像素子１において、冷却部２１０Ｃと遮光部２５０Ｂを備えることで、光通信部１２Ａを駆動することで発生する熱が、基板１８ではなく冷却部２１０Ｃに伝搬される。これにより、分散集合配置された各光通信部１２Ａで発生する熱を画素部１０Ａの形成位置とは逆方向に伝搬させて画素部１０Ａに到達しないようにして、光通信部１２Ａで発生する熱が画素部１０Ａに及ぼす影響を大幅に減少できる。また、冷却部２１０Ｃは、固体撮像素子１の外形より外側に放熱部２１１Ｃが形成されることで、光通信部１２Ａから伝搬される熱を、固体撮像素子１の外へ放熱することができる。

更に、光通信部１２Ａから漏れる光を遮光部２５０Ｂで遮光して、光通信部１２Ａからの漏れ光Ｌｎが、迷光となって画素部に１０Ａに入射することを防ぐことができる。

（４）自発光型で分散配置された光通信部における冷却部の構成例
図３０は、自発光型で分散配置された光通信部における冷却部の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。固体撮像素子１は、基板１８の周辺部の４箇所の角部に１個ずつの光通信部１２Ａが分散配置される。光通信部１２Ａは、例えば端面発光型の半導体レーザを備える。図３０に示す例では、信号光Ｌｓが出力される向きが基板１８の辺に対して略垂直となる向きで各光通信部１２Ａが配置される。

固体撮像素子１は、光通信部１２Ａの周囲に冷却部２１０Ｂを備える。冷却部２１０Ｂは、基板１８に比較して熱伝導性の高い材質で構成され、光通信部１２Ａで発生した熱を、基板１８に伝搬させずに放熱する機能を有する。

このため、冷却部２１０Ｂは、発光素子として、端面発光型の半導体レーザを使用する構成では、光通信部１２Ａの発光面を除いて、例えば板状の部材で光通信部１２Ａの下面及び側面を覆い、分散配置された各光通信部１２Ａの周囲を囲む構成とする。ここで、光通信部１２Ａの周囲で、画素部１０Ａと対向する基板１８の内側を向いた２面には、冷却部２１０Ｂが形成されるように構成される。これにより、画素部１０Ａ等が形成される基板１８の内側に向けて熱が伝搬されないようにする。また、冷却部２１０Ｂは、固体撮像素子１の外形より外側となる基板１８の外側に一部を突出させて、放熱部２１１Ｂが形成される。

固体撮像素子１は、光通信部１２Ａの周囲に遮光部２５０Ｂを備える。遮光部２５０Ｂは、少なくとも発振波長の光は透過しない材質で構成される。遮光部２５０Ｂは、発光素子として端面発光型の半導体レーザを使用する構成では、各光通信部１２Ａで信号光Ｌｓの出力端と反対側の端面と対向する位置に形成される。これにより、光通信部１２Ａからの漏れ光Ｌｎが画素部１０Ａに入射することを防ぐ。

このように、基板１８の複数箇所に分散して光通信部１２Ａが形成された固体撮像素子１において、冷却部２１０Ｂと遮光部２５０Ｂを備えることで、光通信部１２Ａを駆動することで発生する熱が、基板１８ではなく冷却部２１０Ｂに伝搬される。これにより、分散配置された各光通信部１２Ａで発生する熱を画素部１０Ａの形成位置とは逆方向に伝搬させて画素部１０Ａに到達しないようにして、光通信部１２Ａで発生する熱が画素部１０Ａに及ぼす影響を大幅に減少できる。また、冷却部２１０Ｂは、固体撮像素子１の外形より外側に放熱部２１１Ｂが形成されることで、光通信部１２Ａから伝搬される熱を、固体撮像素子１の外へ放熱することができる。

更に、光通信部１２Ａから漏れる光を遮光部２５０Ｂで遮光して、光通信部１２Ａからの漏れ光Ｌｎが、迷光となって画素部に１０Ａに入射することを防ぐことができる。

（５）外部変調型で分散集合配置された光通信部における冷却部の構成例
図３１は、外部変調型で分散集合配置された光通信部における冷却部の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。固体撮像素子１は、基板１８の周辺部の２箇所の角部に複数の光通信部１２Ａが分散して集合配置される。光通信部１２Ａは、図２２及び図２３で説明したような構成で外部変調型の光変調部を備える。

固体撮像素子１は、光通信部１２Ａの周囲に冷却部２１０Ｄを備える。冷却部２１０Ｄは、基板１８に比較して熱伝導性の高い材質で構成され、光通信部１２Ａで発生した熱を、基板１８に伝搬させずに放熱する機能を有する。

このため、冷却部２１０Ｄは、光出力部として外部変調型の光変調部を使用する構成では、各光変調部への光の入力部分及び出力部分を除いて、例えば板状の部材で光通信部１２Ａの下面及び側面を覆う。これにより、光通信部１２Ａに入力される光Ｌと出力される信号光Ｌｓを冷却部２１０Ｄが遮らないようにして、集合配置された複数の光通信部１２Ａの周囲を囲む構成とする。なお、図中に矢印で示す光の入出力方向は模式的なものである。ここで、光通信部１２Ａの周囲で、画素部１０Ａと対向する基板１８の内側を向いた面には、冷却部２１０Ｄが形成されるように構成される。これにより、画素部１０Ａ等が形成される基板１８の内側に向けて熱が伝搬されないようにする。また、冷却部２１０Ｄは、固体撮像素子１の外形より外側となる基板１８の外側に一部を突出させて、放熱部２１１Ｄが形成される。

固体撮像素子１は、光通信部１２Ａの周囲に遮光部２５０Ｃを備える。遮光部２５０Ｃは、光通信部１２Ａに入力される波長の光は透過しない材質で構成される。遮光部２５０Ｃは、光出力部として外部変調型の光変調部を使用する構成では、図２２及び図２３に示すように、光変調部への光の入出力部分以外の導波路経路の周囲に形成される。これにより、光通信部１２Ａからの漏れ光が画素部１０Ａに入射することを防ぐ。

このように、基板１８の複数箇所に分散集合して光通信部１２Ａが形成された固体撮像素子１において、冷却部２１０Ｄと遮光部２５０Ｃを備えることで、光通信部１２Ａを駆動することで発生する熱が、基板１８ではなく冷却部２１０Ｄに伝搬される。これにより、分散集合配置された各光通信部１２Ａで発生する熱を画素部１０Ａの形成位置とは逆方向に伝搬させて画素部１０Ａに到達しないようにして、光通信部１２Ａで発生する熱が画素部１０Ａに及ぼす影響を大幅に減少できる。また、冷却部２１０Ｄは、固体撮像素子１の外形より外側に放熱部２１１Ｄが形成されることで、光通信部１２Ａから伝搬される熱を、固体撮像素子１の外へ放熱することができる。

更に、光通信部１２Ａから漏れる光を遮光部２５０Ｃで遮光して、光通信部１２Ａからの漏れ光が、迷光となって画素部に１０Ａに入射することを防ぐことができる。

（６）外部変調型で分散配置された光通信部における冷却部の構成例
図３２は、外部変調型で分散配置された光通信部における冷却部の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。固体撮像素子１は、基板１８の周辺部の４箇所の角部に１個ずつの光通信部１２Ａが分散配置される。光通信部１２Ａは、図２２及び図２３で説明したような構成で外部変調型の光変調部を備える。

固体撮像素子１は、光通信部１２Ａの周囲に冷却部２１０Ｅを備える。冷却部２１０Ｅは、基板１８に比較して熱伝導性の高い材質で構成され、光通信部１２Ａで発生した熱を、基板１８に伝搬させずに放熱する機能を有する。

このため、冷却部２１０Ｅは、光出力部として外部変調型の光変調部を使用する構成では、各光変調部への光の入力部分及び出力部分を除いて、例えば板状の部材で光通信部１２Ａの下面及び側面を覆う。これにより、光通信部１２Ａに入力される光Ｌと出力される信号光Ｌｓを冷却部２１０Ｅが遮らないようにして、分散配置された各光通信部１２Ａの周囲を囲む構成とする。なお、図中に矢印で示す光の入出力方向は模式的なものである。ここで、光通信部１２Ａの周囲で、画素部１０Ａと対向する基板１８の内側を向いた２面には、冷却部２１０Ｅが形成されるように構成される。これにより、画素部１０Ａ等が形成される基板１８の内側に向けて熱が伝搬されないようにする。また、冷却部２１０Ｅは、固体撮像素子１の外形より外側となる基板１８の外側に一部を突出させて、放熱部２１１Ｅが形成される。

固体撮像素子１は、光通信部１２Ａの周囲に遮光部２５０Ｃを備える。遮光部２５０Ｃは、光通信部１２Ａに入力される波長の光は透過しない材質で構成される。遮光部２５０Ｃは、光出力部として外部変調型の光変調部を使用する構成では、図２２及び図２３に示すように、光変調部への光の入出力部分以外の導波路経路の周囲に形成される。これにより、光通信部１２Ａからの漏れ光が画素部１０Ａに入射することを防ぐ。

このように、基板１８の複数箇所に分散して光通信部１２Ａが形成された固体撮像素子１において、冷却部２１０Ｅと遮光部２５０Ｃを備えることで、光通信部１２Ａを駆動することで発生する熱が、基板１８ではなく冷却部２１０Ｅに伝搬される。これにより、分散集合配置された各光通信部１２Ａで発生する熱を画素部１０Ａの形成位置とは逆方向に伝搬させて画素部１０Ａに到達しないようにして、光通信部１２Ａで発生する熱が画素部１０Ａに及ぼす影響を大幅に減少できる。また、冷却部２１０Ｅは、固体撮像素子１の外形より外側に放熱部２１１Ｅが形成されることで、光通信部１２Ａから伝搬される熱を、固体撮像素子１の外へ放熱することができる。

更に、光通信部１２Ａから漏れる光を遮光部２５０Ｃで遮光して、光通信部１２Ａからの漏れ光が、迷光となって画素部に１０Ａに入射することを防ぐことができる。

（７）外部変調型で分散配置された光通信部における冷却部の他の構成例
図３３は、外部変調型で分散配置された光通信部における冷却部の他の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。固体撮像素子１は、基板１８の周辺部の４箇所の角部に１個ずつの光通信部１２Ａが分散配置される。光通信部１２Ａは、図２５及び図２６で説明したような構成で外部変調型の光変調部を備える。

固体撮像素子１は、光通信部１２Ａの周囲に冷却部２１０Ｆを備える。冷却部２１０Ｆは、基板１８に比較して熱伝導性の高い材質で構成され、光通信部１２Ａで発生した熱を、基板１８に伝搬させずに放熱する機能を有する。

このため、冷却部２１０Ｆは、光出力部として反射型の光変調部を使用する構成では、各変調部への光の入出力の方向と反対側に配置される。ここで、光通信部１２Ａの周囲で、画素部１０Ａと対向する基板１８の内側を向いた面には、冷却部２１０Ｆが形成されるように構成される。これにより、画素部１０Ａ等が形成される基板１８の内側に向けて熱が伝搬されないようにする。また、冷却部２１０Ｆは、固体撮像素子１の外形より外側となる基板１８の外側に一部を突出させて、放熱部２１１Ｆが形成される。

このように、基板１８の複数箇所に分散して光通信部１２Ａが形成された固体撮像素子１において、冷却部２１０Ｆを備えることで、光通信部１２Ａを駆動することで発生する熱が、基板１８ではなく冷却部２１０Ｆに伝搬される。これにより、分散集合配置された各光通信部１２Ａで発生する熱を画素部１０Ａの形成位置とは逆方向に伝搬させて画素部１０Ａに到達しないようにして、光通信部１２Ａで発生する熱が画素部１０Ａに及ぼす影響を大幅に減少できる。また、冷却部２１０Ｆは、固体撮像素子１の外形より外側に放熱部２１１Ｆが形成されることで、光通信部１２Ａから伝搬される熱を、固体撮像素子１の外へ放熱することができる。

なお、各実施の形態の固体撮像素子１では、冷却部として、光通信部１２Ａと基板１８との間に熱の伝搬を遮蔽する断熱部材を備えても良い。また、ヒートパイプ等の媒体を介した熱の移動あるいはペルチェ素子等による熱の移動で、光通信部１２Ａで発生した熱を伝搬できるようにした冷却部を備えても良い。

＜固体撮像素子を備えた信号処理システムの概要＞
図３４は、固体撮像素子を備えた信号処理システムの概要を示す機能ブロック図で、まず、固体撮像素子を備えた光学装置の概要について説明する。光学装置２Ａは、上述した固体撮像素子１と、レンズ部２０と、固体撮像素子１とレンズ部２０等が実装されるハウジング２１を備え、例えばカメラシステムのレンズユニットを構成する。レンズ部２０は光学素子の一例で、１枚のレンズまたは複数枚のレンズを組み合わせて構成される。

光学装置２Ａは、固体撮像素子１の画素部１０Ａが、レンズ部２０の焦点位置に合うように構成され、レンズ部２０から入射した光の像が、固体撮像素子１の画素部１０Ａに結像される。

光学装置２Ａは、撮像対象物との距離によらず、レンズ部２０の焦点位置を固体撮像素子１の画素部１０Ａに合わせるため、例えば、固体撮像素子１に対してレンズ部２０を光軸方向に移動させる焦点合わせ機構を備えている。

次に、光学装置が接続される信号処理装置の概要について説明する。信号処理装置３Ａは、光信号を電気信号に変換する光通信部３０Ａと、制御信号等の入出力が行われる制御Ｉ／Ｏ３１Ａを備え、例えばカメラシステムのカメラ本体部を構成する。信号処理装置３Ａは、光学装置２Ａが接続されると、光通信部３０Ａが固体撮像素子１の光通信部１２Ａと光学的に結合される。また、制御Ｉ／Ｏ３１Ａが固体撮像素子１の制御Ｉ／Ｏ１４Ａと接続される。

信号処理装置３Ａは、ユーザによる操作を受ける操作部３２Ａと、操作部３２Ａでの操作に基づいて、光学装置２Ａの固体撮像素子１に画素データの読み出しを指示する読み出し制御部３３Ａを備える。

信号処理装置３Ａは、制御Ｉ／Ｏ３１Ａから光学装置２Ａの固体撮像素子１に画素データの読み出しを指示し、自機の光通信部３０Ａと固体撮像素子１の光通信部１２Ａとの間で光通信を行って、固体撮像素子１から画素データを取得する。

光通信部３０Ａは、受光部としてフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子を有し、固体撮像素子１の光通信部１２Ａから出力される信号光Ｌｓが入力されて、光信号で入力される画素データを電気信号に変換して出力する。

なお、固体撮像素子１の光通信部１２Ａが外部光を変調する光変調部を備える構成では、信号処理装置３Ａの光通信部３０Ａは、固体撮像素子１の光変調部に入力される光を出力する発光部を備える。発光部は半導体レーザ等の発光素子を有し、一定の連続した光Ｌを出力する。

信号処理装置３Ａは、固体撮像素子１と光通信を行って取得した画素データに所定の信号処理を行い、画像データを生成する信号処理部３４Ａを備える。また、信号処理装置３Ａは、固体撮像素子１から取得した画素データを保持するデータ保持部３５Ａと、信号処理部３４Ａで生成された画像データから画像を表示する表示部３６Ａを備える。

信号処理装置３Ａは、自機及び光学装置２Ａに電源を供給する電源３７Ａと、電源の供給を制御する電源制御部３８Ａを備える。電源制御部３８Ａは、信号処理装置３Ａの電源をオンとする操作、及び電源をオフとする操作に基づき、信号処理装置３Ａに対する電源の供給の有無と、光学装置２Ａに対する電源の供給の有無を、所定の順番で切り替える電源供給制御を行う。

次に、光学装置と信号処理装置を備えた信号処理システムの概要について説明する。
信号処理システム４Ａは、上述した光学装置２Ａと信号処理装置３Ａを備え、例えばカメラシステムを構成する。カメラシステムでは、レンズユニットを構成する光学装置２Ａが、カメラ本体部を構成する信号処理装置３Ａに対して着脱可能で交換できるように構成される。

信号処理システム４Ａは、信号処理装置３Ａに光学装置２Ａが接続されると、信号処理装置３Ａの光通信部３０Ａと、光学装置２Ａを構成する固体撮像素子１の光通信部１２Ａが光学的に結合される。また、信号処理装置３Ａの制御Ｉ／Ｏ３１Ａと、固体撮像素子１の制御Ｉ／Ｏ１４Ａが接続される。

これにより、信号処理システム４Ａは、固体撮像素子１の光通信部１２Ａと、信号処理装置３Ａの光通信部３０Ａによって、光学装置２Ａと信号処理装置３Ａとの間でデータが光信号で入出力される。

また、信号処理システム４Ａは、信号処理装置３Ａの制御Ｉ／Ｏ３１Ａと、固体撮像素子１の制御Ｉ／Ｏ１４Ａによって、信号処理装置３Ａと光学装置２Ａとの間で制御信号が入出力される。更に、信号処理システム４Ａは、信号処理装置３Ａの制御Ｉ／Ｏ３１Ａと、固体撮像素子１の制御Ｉ／Ｏ１４Ａによって、信号処理装置３Ａと光学装置２Ａとの間で電源の供給が行われる。

信号処理システム４Ａは、信号処理装置３Ａの操作部３２Ａでユーザの操作を受け、操作部３２Ａでの操作に基づいて、信号処理装置３Ａの読み出し制御部３３Ａが、画素データの読み出しを指示する制御信号を出力する。

信号処理システム４Ａは、信号処理装置３Ａの制御Ｉ／Ｏ３１Ａと、光学装置２Ａの制御Ｉ／Ｏ１４Ａによって、画素データの読み出しを指示する制御信号が光学装置２Ａの固体撮像素子１に入力される。

信号処理システム４Ａは、画素データの読み出しを指示する制御信号が光学装置２Ａの固体撮像素子１に入力されると、固体撮像素子１の制御部１６Ａが、タイミングジェネレータ１３Ａで駆動クロックを生成する。

タイミングジェネレータ１３Ａで生成された駆動クロックは、画素部１０ＡとＡ／Ｄ変換部１１Ａと光通信部１２Ａに供給され、画素部１０Ａでは画素データが電気信号として読み出される。Ａ／Ｄ変換部１１Ａでは、画素部１０Ａから読み出された画素データが入力され、ディジタル信号に変換されて出力される。光通信部１２Ａでは、Ａ／Ｄ変換部１１Ａでディジタル信号に変換された電気信号が入力され、画素データが信号光Ｌｓに変換されて出力される。なお、固体撮像素子１の光通信部１２Ａが外部光を変調する光変調器を備える構成では、光通信部１２Ａでは、信号処理装置３Ａから入力された一定の光が、Ａ／Ｄ変換部１１Ａでディジタル信号に変換された電気信号に基づき変調され、信号光Ｌｓが出力される。

信号処理システム４Ａは、固体撮像素子１の光通信部１２Ａと、信号処理装置３Ａの光通信部３０Ａによって、固体撮像素子１で読み出された画素データが、光通信で信号処理装置３Ａに入力される。

信号処理システム４Ａは、固体撮像素子１で読み出された画素データが、光通信で信号処理装置３Ａに入力されると、信号処理装置３Ａの光通信部３０Ａが、光信号で入力される画素データを電気信号に変換して出力する。

信号処理システム４Ａは、信号処理装置３Ａの光通信部３０Ａで電気信号に変換された画素データに、信号処理装置３Ａの信号処理部３４Ａが所定の信号処理を行って画像データを生成し、例えば表示部３６Ａに画像を表示する。

＜信号処理システムの具体例＞
図３５は、信号処理システムの応用例としてのカメラシステムの一例を示す模式的な斜視図、図３６は、カメラシステムを構成するレンズユニットの模式的な正面図である。図３４で説明した信号処理システム４Ａの一例として、カメラシステム４０１Ａが構成される。

カメラシステム４０１Ａは、図３４で説明した光学装置２Ａとしてレンズユニット４０２Ａを備えると共に、信号処理装置３Ａとしてカメラ本体部４０３Ａを備える。レンズユニット４０２Ａは、レンズ部２０と、レンズ鏡筒２２を備えると共に、上述した固体撮像素子１を備える。固体撮像素子１は、画素部１０Ａのサイズが、図３６に示すように、レンズユニット４０２Ａのレンズ部２０で規定される。

カメラ本体部４０３Ａは、レンズユニット４０２Ａが例えば交換可能に取り付けられ、信号処理基板３５０を備える。信号処理基板３５０は、図３４等で説明した信号処理装置３Ａを構成し、レンズユニット４０２Ａが取り付けられると、固体撮像素子１の光通信部１２Ａと光通信部３０Ａが光学的に結合される。また、固体撮像素子１の制御Ｉ／Ｏ１４Ａと制御Ｉ／Ｏ３１Ａが接続される。

固体撮像素子１は、上述したように、基板１８の表面側に光通信部１２Ａが備えられる。固体撮像素子１が、光通信部１２Ａとして、端面発光型の半導体レーザを備えた構成では、信号光は基板１８の面と水平な方向に出力される。これにより、レンズユニット４０２Ａがカメラ本体部４０３Ａに取り付けられたときに、固体撮像素子１の側方に例えば水平方向に並列して信号処理基板３５０が備えられていれば良い。

図３７は、信号処理システムの応用例としてのカメラシステムの他の例を示す模式的な斜視図、図３８は、カメラシステムを構成するレンズユニットの模式的な正面図である。図３４で説明した信号処理システム４Ａの一例として、カメラシステム４０１Ｂが構成される。

カメラシステム４０１Ｂは、図３４で説明した光学装置２Ａとしてレンズユニット４０２Ｂを備えると共にカメラ本体部４０３Ｂを備える。レンズユニット４０２Ｂは、レンズ部２０と、レンズ鏡筒２２を備えると共に、上述した固体撮像素子１を備える。固体撮像素子１は、画素部１０Ａのサイズが、図３８に示すように、レンズユニット４０ＢＡのレンズ部２０で規定される。

カメラ本体部４０３Ｂは、レンズユニット４０２Ａが例えば交換可能に取り付けられ、信号処理基板３５０を備える。信号処理基板３５０は、図３４等で説明した信号処理装置３Ａを構成し、レンズユニット４０２Ａが取り付けられると、固体撮像素子１の光通信部１２Ａと光通信部３０Ａが光学的に結合される。また、固体撮像素子１の制御Ｉ／Ｏ１４Ａと制御Ｉ／Ｏ３１Ａが接続される。

固体撮像素子１は、上述したように、基板１８の表面側に光通信部１２Ａが備えられる。固体撮像素子１が、光通信部１２Ａとして、面発光型の半導体レーザを備えた構成では、信号光は基板１８の面と垂直な方向に出力される。これにより、レンズユニット４０２Ａがカメラ本体部４０３Ａに取り付けられたときに、固体撮像素子１の垂直方向に縦向きに信号処理基板３５０が備えられていれば良い。

このように、光通信部１２Ａの構成に応じて、固体撮像素子１が接続される信号処理基板３５０の向き等を決めることができるので、カメラ本体部、固体撮像素子が接続される信号処理装置の自由度が向上する。例えば、レンズユニットとカメラ本体部を一体型とし、レンズユニット内に信号処理基板を収容するような構成も可能である。

＜各実施の形態の固体撮像素子の具体例＞
図３９は、各実施の形態の固体撮像素子の具体例を示す機能ブロック図である。図３９に示す固体撮像素子１は、ＣＭＯＳイメージセンサで構成される。

ＣＭＯＳイメージセンサを構成する固体撮像素子１の画素部１０Ａは、画素１００が２次元配列される画素アレイ１０１と、画素データを読み出す画素１００をＸＹアドレス方式で選択する垂直走査回路１０２及び水平走査回路１０３を備える。

垂直走査回路（Row Decoder/Driver）１０２は、画素アレイ１０１の行方向において画素データを読み出す画素１００を選択する。また、動作モード毎に行の選択パターンを生成して、生成された選択パターンに基づき画素データを読み出す画素１００を選択する。

水平走査回路（Column Decoder/Driver）１０３は、画素アレイ１０１の列方向において画素データを読み出す画素１００を選択する。また、動作モード毎に列の選択パターンを生成して、生成された選択パターンに基づき画素データを読み出す画素１００を選択する。更に、水平方向の画素加算等の演算を行って、各画素１００から出力された信号の並びを並列直列変換する。

固体撮像素子１は、画素データからノイズを除去するカラム（Column）ＣＤＳ回路１０４を備える。ＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関２重サンプリング）回路とは、信号の中に含まれる基準（リセット）レベルと信号レベルをサンプリングし、減算を行って差分を算出する動作を行う回路である。カラムＣＤＳ回路１０４は、画素アレイ１０１から画素データを出力する列信号線１０５に接続されたＣＤＳ回路で、画素１００毎に増幅等のばらつきを除去する。カラムＣＤＳ回路１０４では、回路内部でアナログ信号のまま処理が行われる。

固体撮像素子１は、画素部１０Ａの上述した垂直走査回路１０２と水平走査回路１０３がバス１７に接続される。また、上述したＡ／Ｄ変換部１１Ａと、光通信部１２Ａと、タイミングジェネレータ１３Ａと、ＤＣ−ＤＣ部１５Ａと、制御部１６Ａがバス１７に接続される。

そして、タイミングジェネレータ１３Ａで生成される駆動クロックφｈが水平走査回路１０３とカラムＣＤＳ回路１０４に供給される。また、駆動クロックφＡＤＣがＡ／Ｄ変換部１１Ａに供給される。更に、駆動クロックφＯｐｔが光通信部１２Ａに供給される。

図４０及び図４１では、各画素の構成と画素信号の読み出し構成を示し、図４０は、画素アレイの具体例を示す回路構成図、図４１は、各画素の構造モデル例を示す断面構造図である。画素１００は、光を電気（信号電荷）に変換するフォトダイオード（ＰＤ）１０６と、電気信号を増幅するＦＤアンプ１０７と、行選択スイッチを構成する行選択トランジスタ（Ｔｒ）１０８を備える。各画素１００は、垂直走査回路１０２により行選択線１０９で行選択トランジスタ１０８のオンとオフが切り替えられ、ＦＤアンプ１０７で増幅された電気信号が列信号線１０５に出力される。

ＦＤアンプ１０７は、電荷検出部（ＦＤ）１１０と、リセットトランジスタ１１１と、増幅トランジスタ１１２を備え、蓄積期間の間に光電変換された電荷の増幅機能を持つ。

すなわち、ＦＤアンプ１０７は、蓄積期間が完了すると、信号を出力する前に電荷検出部１１０がリセットゲート（Ｒｓｔ）を構成するリセット線１１３でリセットされる。リセットされた電荷検出部１１０の電圧が、増幅トランジスタ１１２のゲートに接続されているので、信号の無い状態であるリセットレベルが、増幅トランジスタ１１２のソースから列信号線１０５に出力される。

その直後にフォトダイオード１０６から読み出しゲート（Ｒｄ）を構成する行読み出し線１１４により電荷検出部１１０に信号電荷が読み出され、転送を終えてから行読み出し線１１４が閉じられると、電荷検出部１１０の電圧が、フォトダイオード１０６に入射した光の強さに相当する分変化するので、信号のある状態である信号レベルが、増幅トランジスタ１１２から列信号線１０５に出力される。

なお、図４１に示すフォトダイオード１０６は、Ｎ層領域１０６ａの表面にＰ層領域１０６ｂが形成される埋め込みフォトダイオードと称される構成で、Ｐ層領域１０６ｂが暗電流の発生を抑制し、暗電流によるＦＰＮ（Fixed Pattern Noise）が改善されている。

＜各実施の形態の固体撮像素子の光通信部の配置例＞
図４２〜図４５は、各実施の形態の固体撮像素子における光通信部の配置例を示す機能ブロック図である。図４２〜図４５に示す固体撮像素子１は、ＣＭＯＳイメージセンサで構成される。また、バス等の信号線は図示していない。ここで、図４２〜図４５では、四角形の基板１８において、水平走査回路１０３及びカラムＣＤＳ回路１０４が形成されている側を上側、反対側を下側と称す。また、垂直走査回路１０２が形成されている側を左側、反対側を右側と称す。

図４２の例では、光通信部１２Ａと、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ及びタイミングジェネレータ１３Ａが、基板１８の上側に形成されるカラムＣＤＳ回路１０４の近傍で、基板１８の右上角部に配置されている。このような配置では、カラムＣＤＳ回路１０４とＡ／Ｄ変換部１１Ａ、及びＡ／Ｄ変換部１１Ａと光通信部１２Ａが近づけて配置され、画素部１０Ａから読み出される電気信号が通る配線長を短くできる。

図４３の例では、光通信部１２Ａと、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ及びタイミングジェネレータ１３Ａが、カラムＣＤＳ回路１０４と反対の下側で、基板１８の右下角部に配置されている。また、図４４の例では、光通信部１２Ａと、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ及びタイミングジェネレータ１３Ａが、基板１８の上下の中央付近で、右端部に配置されている。図４３及び図４４に示すような配置では、熱源となる光通信部１２Ａを、カラムＣＤＳ回路１０４等から離すことができる。

図４５の例では、光通信部１２Ａと、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ及びタイミングジェネレータ１３Ａが、基板１８の上側に形成されるカラムＣＤＳ回路１０４の近傍で、基板１８の左上角部に配置されている。このような配置では、熱源となる光通信部１２Ａを垂直走査回路１０２の外側に配置して、画素部１０Ａから離すことができる。

＜各単位画素自体の構成に応じた光通信部の配置例＞
固体撮像素子１の画素部１０Ａにおいて、特性が近い画素単位で読み出しを行う等、多線で画素データの読み出しを行う場合がある。多線で読み出される画素データを１つの光通信部で伝送する場合、画素部１０Ａからの各読み出し線でＡ／Ｄ変換後の高速パラレル信号が伝送される信号線を、光通信部まで長い距離にわたって配線する必要が生じる。このような電気配線を行った場合、電磁ノイズが多く発生し、伝送路における信号劣化が激しくなる可能性がある。

そこで、光通信部までの電気信号の伝送経路の最短化を図る。つまり、多線読み出しに対応する各カラムＣＤＳ回路の後段にＡ／Ｄ変換部を備え、Ａ／Ｄ変換部の出力に対して光通信部を配置する構成として、光通信部までの伝送距離を最短化する。

これにより、光通信部を例えば固体撮像素子の一方の端部側に集合させるような配置とすることができる。従って、光通信部で発生する熱を効率的に冷却及び放熱が可能となるような構成とすることが可能となる。

（１）画素構成に応じた多線読み出し時の光通信部の配置例
図４６は、画素構成に応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。固体撮像素子１は、カラーで撮像するために各画素にカラーフィルタを備える構成のものがある。例えば、画素１００（１），１００（２），１００（３），１００（４）は、それぞれ異なる波長に対応したカラーフィルタを備えている。カラーフィルタとしては、ＲＧＢに対応したもの、赤外線フィルタ、紫外線フィルタ等がある。図４６の例では、色を種別軸として、例えば画素フィルタに応じて光通信部を配置する。

画素部１０Ａは、異なる色の画素フィルタを備えた画素１００（１）〜（４）に対応して、本例では４個のカラムＣＤＳ回路１０４（１），１０４（２），１０４（３），１０４（４）を備える。また、各カラムＣＤＳ回路１０４（１）〜１０４（４）の後段に、それぞれＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）〜１１Ａ（４）を備える。更に、各Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）〜１１Ａ（４）の出力に、それぞれ光通信部１２Ａ（１）〜１２Ａ（４）を備える。

カラムＣＤＳ回路１０４（１），１０４（２）が形成される位置を基板１８の上側、カラムＣＤＳ回路１０４（３），１０４（４）が形成される位置を基板１８の下側と称す。また、垂直走査回路１０２が形成される位置を基板１８の左側と称す。

Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）は、カラムＣＤＳ回路１０４（１）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（１）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の右側に配置される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の間、及びＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）と光通信部１２Ａとの間は、それぞれ電気配線による信号線で接続される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）及び光通信部１２Ａ（１）は、基板１８の表面に形成されることから、各要素間の電気配線は、基板１８の表面に形成可能である。

同様に、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（２）は、カラムＣＤＳ回路１０４（２）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（２）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（２）の右側に配置される。Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（３）は、カラムＣＤＳ回路１０４（３）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（３）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（３）の右側に配置される。Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（４）は、カラムＣＤＳ回路１０４（４）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（４）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（４）の右側に配置される。

これにより、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）〜１１Ａ（４）から光通信部１２Ａ（１）〜１２Ａ（４）までの伝送距離が最短化される。また、光通信部１２Ａ（１）〜１２Ａ（４）を固体撮像素子１の右側端部に集合させる配置とすることができる。

なお、図４６の説明では、画素構成としてカラーフィルタによる種別を軸とした。画素構成としては、これ以外に、画素を構成するフォトダイオードに応じた種別を軸としても良い。例えば、画素を構成するフォトダイオードの材質、受光感度、強度波長プロファイルなどを種別軸としても良いし、画素埋め込み型ＰＤ、積層型ＰＤ等の構造を種別軸としても良い。

（２）電子シャッタタイミングに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例
図４７は、電子シャッタタイミングに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。また、図４８は、電子シャッタのタイミングと露光時間を示すタイムチャートである。

固体撮像素子１は、画素１００（１）〜１００（４）で、図４８に示すように、電子シャッタのタイミングを異ならせて、画素毎に露光時間を調整できるようにしたものがある。そこで、図４７の例では、露光時間に応じた種別で光通信部を配置する。

画素部１０Ａは、同じ露光時間の画素１００（１）〜（４）に対応して、本例では４個のカラムＣＤＳ回路１０４（１）〜１０４（４）を備える。また、各カラムＣＤＳ回路１０４（１）〜１０４（４）の後段に、それぞれＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）〜１１Ａ（４）を備える。更に、各Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）〜１１Ａ（４）の出力に、それぞれ光通信部１２Ａ（１）〜１２Ａ（４）を備える。

Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）は、カラムＣＤＳ回路１０４（１）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（１）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の右側に配置される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の間、及びＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）と光通信部１２Ａとの間は、それぞれ電気配線による信号線で接続される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）及び光通信部１２Ａ（１）は、基板１８の表面に形成されることから、各要素間の電気配線は、基板１８の表面に形成可能である。

同様に、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（２）は、カラムＣＤＳ回路１０４（２）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（２）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（２）の右側に配置される。Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（３）は、カラムＣＤＳ回路１０４（３）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（３）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（３）の右側に配置される。Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（４）は、カラムＣＤＳ回路１０４（４）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（４）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（４）の右側に配置される。

これにより、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）〜１１Ａ（４）から光通信部１２Ａ（１）〜１２Ａ（４）までの伝送距離が最短化される。また、光通信部１２Ａ（１）〜１２Ａ（４）を固体撮像素子１の右側端部に集合させる配置とすることができる。

（３）画素の読み出し速度に応じた多線読み出し時の光通信部の配置例
図４９は、画素の読み出し速度に応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。固体撮像素子１は、画素１００（１）〜１００（４）で、画素の容量や形状等に応じて読み出し速度が変えられたものがある。

画素部１０Ａは、同じ読み出し速度の画素１００（１）〜（４）に対応して、本例では４個のカラムＣＤＳ回路１０４（１）〜１０４（４）を備える。また、各カラムＣＤＳ回路１０４（１）〜１０４（４）の後段に、それぞれＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）〜１１Ａ（４）を備える。更に、各Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）〜１１Ａ（４）の出力に、それぞれ光通信部１２Ａ（１）〜１２Ａ（４）を備える。

Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）は、カラムＣＤＳ回路１０４（１）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（１）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の右側に配置される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の間、及びＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）と光通信部１２Ａとの間は、それぞれ電気配線による信号線で接続される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）及び光通信部１２Ａ（１）は、基板１８の表面に形成されることから、各要素間の電気配線は、基板１８の表面に形成可能である。

同様に、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（２）は、カラムＣＤＳ回路１０４（２）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（２）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（２）の右側に配置される。Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（３）は、カラムＣＤＳ回路１０４（３）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（３）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（３）の右側に配置される。Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（４）は、カラムＣＤＳ回路１０４（４）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（４）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（４）の右側に配置される。

これにより、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）〜１１Ａ（４）から光通信部１２Ａ（１）〜１２Ａ（４）までの伝送距離が最短化される。また、光通信部１２Ａ（１）〜１２Ａ（４）を固体撮像素子１の右側端部に集合させる配置とすることができる。

なお、光通信部の配置を種別する画素構成としては、以上の例以外に、各画素に備える増幅器（ＦＤアンプ）、各画素に備えるレンズ、導波構造等に応じたものでも良い。

以上のように、画素の特性等に応じて分けられた単位毎に画素の読み出しを行うことで、後段の処理では、同じ特性毎に同じ補正を行うことができる。そして、画素部１０Ａから多線で読み出しを行う構成で、各カラムＣＤＳ回路の後段にＡ／Ｄ変換部を配置し、Ａ／Ｄ変換部の出力に光通信部を配置すれば、電気配線の配線長を最短化できる。

＜画素読み出し方式に応じた光通信部の配置例＞
固体撮像素子１の画素部１０Ａにおいて、画素部１０Ａを複数のエリアに分けて、エリア毎に読み出しを行う場合も、多線で画素データの読み出しが行われる。多線で読み出される画素データを１つのＡ／Ｄ変換部と１つの光通信部で伝送する場合、長い距離にわたるアナログ伝送、あるいは長い距離にわたる高速パラレルディジタル伝送を行う必要がある。このような電気配線を行った場合、電磁ノイズが多く発生し、伝送路における信号劣化が激しくなる可能性がある。

そこで、光通信部を画素部の周囲に配置することで、伝送距離の最適化を行う。つまり、多線読み出しに対応する各カラムＣＤＳ回路の後段にＡ／Ｄ変換部を備え、Ａ／Ｄ変換部の出力に対して光通信部を配置する構成として、光通信部までの伝送距離を最短化する。

これにより、光通信部を例えば固体撮像素子の周辺部に分散させるような配置とすることができる。従って、光通信部で発生する熱及び電磁ノイズの影響を全体に分散させることが可能となる。

（１）エリア読み出しに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例
図５０は、エリア読み出しに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。固体撮像素子１は、画素部１０Ａを複数のエリア、本例では４つエリア（１）〜（４）に分割して、読み出しが行われる構成である。画素部１０Ａは、読み出しエリア（１）〜（４）に対応して、４個の垂直走査回路１０２（１）〜１０２（４）と、４個の水平走査回路１０３（１）〜１０３（４）を備える。

また、４個のカラムＣＤＳ回路１０４（１）〜１０４（４）を備える。更に、各カラムＣＤＳ回路１０４（１）〜１０４（４）の後段に、それぞれＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）〜１１Ａ（４）を備える。また、各Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）〜１１Ａ（４）の出力に、それぞれ光通信部１２Ａ（１）〜１２Ａ（４）を備える。

Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）は、カラムＣＤＳ回路１０４（１）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（１）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の上側に配置される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の間、及びＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）と光通信部１２Ａとの間は、それぞれ電気配線による信号線で接続される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）及び光通信部１２Ａ（１）は、基板１８の表面に形成されることから、各要素間の電気配線は、基板１８の表面に形成可能である。

同様に、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（２）は、カラムＣＤＳ回路１０４（２）の左側に配置され、光通信部１２Ａ（２）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（２）の上側に配置される。Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（３）は、カラムＣＤＳ回路１０４（３）の左側に配置され、光通信部１２Ａ（３）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（３）の下側に配置される。Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（４）は、カラムＣＤＳ回路１０４（４）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（４）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（４）の下側に配置される。

これにより、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）〜１１Ａ（４）から光通信部１２Ａ（１）〜１２Ａ（４）までの伝送距離が最短化される。また、固体撮像素子１の右側に配置されるカラムＣＤＳ回路１０４（１），１０４（４）に対して、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１），１１Ａ（４）と光通信部１２Ａ（１），１２Ａ（４）を右側の側部に配置する。これに対して、固体撮像素子１の左側に配置されるカラムＣＤＳ回路１０４（２），１０４（３）に対して、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（２），１１Ａ（３）と光通信部１２Ａ（２），１２Ａ（３）を左側の側部に配置する。これにより、光通信部１２Ａ（１）〜１２Ａ（４）を固体撮像素子１の周辺の端部側、例えば４箇所の角部に分散させる配置とすることができる。

（２）観音読み出しに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例
図５１は、観音読み出しに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。固体撮像素子１は、画素部１０Ａを左右の２つエリア（１），（２）に分割して、読み出しが行われる構成である。このような読み出しを観音読み出しと称している。画素部１０Ａは、読み出しエリア（１），（２）に対応して、２個の水平走査回路１０３（１），１０３（２）を備える。

また、２個のカラムＣＤＳ回路１０４（１），１０４（２）を備える。更に、各カラムＣＤＳ回路１０４（１），１０４（２）の後段に、それぞれＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１），１１Ａ（２）を備える。また、各Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１），１１Ａ（２）の出力に、それぞれ光通信部１２Ａ（１），１２Ａ（２）を備える。

Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）は、カラムＣＤＳ回路１０４（１）の左側に配置され、光通信部１２Ａ（１）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の上側に配置される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の間、及びＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）と光通信部１２Ａとの間は、それぞれ電気配線による信号線で接続される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）及び光通信部１２Ａ（１）は、基板１８の表面に形成されることから、各要素間の電気配線は、基板１８の表面に形成可能である。

同様に、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（２）は、カラムＣＤＳ回路１０４（２）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（２）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（２）の上側に配置される。

これにより、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１），１１Ａ（２）から光通信部１２Ａ（１），１２Ａ（２）までの伝送距離が最短化される。また、固体撮像素子１の左側に配置されるカラムＣＤＳ回路１０４（１）に対して、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）と光通信部１２Ａ（１）を左側の側部に配置する。これに対して、固体撮像素子１の右側に配置されるカラムＣＤＳ回路１０４（２）に対して、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（２）と光通信部１２Ａ（２）を右側の側部に配置する。これにより、光通信部１２Ａ（１）〜１２Ａ（４）を固体撮像素子１の周辺の端部側、例えば上側の両端に分散させる配置とすることができる。

（３）フィールド読み出しに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例
図５２は、フィールド読み出しに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。固体撮像素子１は、画素部１０Ａの偶数ライン２ｎと奇数ライン２ｎ−１で独立して読み出しが行われる構成である。このような読み出しをフィールド読み出しと称している。画素部１０Ａは、偶数フィールドと奇数フィールドに対応して、２個の垂直走査回路１０２（１），１０２（２）と、２個の水平走査回路１０３（１），１０３（２）を備える。

また、２個のカラムＣＤＳ回路１０４（１），１０４（２）を備える。更に、各カラムＣＤＳ回路１０４（１），１０４（２）の後段に、それぞれＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１），１１Ａ（２）を備える。そして、各Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１），１１Ａ（２）の出力に、それぞれ光通信部１２Ａ（１），１２Ａ（２）を備える。

Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）は、カラムＣＤＳ回路１０４（１）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（１）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の右側に配置される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の間、及びＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）と光通信部１２Ａとの間は、それぞれ電気配線による信号線で接続される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）及び光通信部１２Ａ（１）は、基板１８の表面に形成されることから、各要素間の電気配線は、基板１８の表面に形成可能である。

同様に、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（２）は、カラムＣＤＳ回路１０４（２）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（２）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（２）の右側に配置される。

これにより、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１），１１Ａ（２）から光通信部１２Ａ（１），１２Ａ（２）までの伝送距離が最短化される。また、固体撮像素子１の画素部１０Ａを挟んで例えば下側に配置されるカラムＣＤＳ回路１０４（１）に対して、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）を右側の側部に配置する。同様に、固体撮像素子１の上側に配置されるカラムＣＤＳ回路１０４（２）に対して、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（２）を右側の側部に配置する。これにより、光通信部１２Ａ（１），１２Ａ（２）を固体撮像素子１の周辺の端部側、例えば右端に分散させる配置とすることができる。

（４）４画素加算読み出しに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例
図５３は、４画素加算読み出しに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。固体撮像素子１は、カラー化のために画素部１０ＡにＲ，Ｇｂ，Ｇｒ，Ｂのカラーフィルタを備えた構成で、特定の波長（色）に対応する画素について、画素信号を加算して読み出しが行われる構成である。４画素加算読み出しでは、画素の間引きと、周囲で画素加算による平均化を行い、実際に読み出しが行われる画素数の削減が行われる。画素１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの中で、（ｎ，ｋ），（ｎ，ｋ＋２），（ｎ＋２，ｋ），（ｎ＋２，ｋ＋２）の位置にある画素１００Ｂから読み出される画素信号が加算して出力される。また、画素１００Ｒ及び画素１００Ｇから読み出される画素信号が加算して出力される。画素１００Ｒ及び画素１００Ｂと、画素１００Ｇ（Ｇｂ，Ｇｒ）に対応して、２個の水平走査回路１０３（１），１０３（２）を備える。

また、２個のカラムＣＤＳ回路１０４（１），１０４（２）を備える。更に、カラムＣＤＳ回路１０４（１）の後段に、加算器１９０とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）を備え、カラムＣＤＳ回路１０４（２）の後段に、加算器１９０とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（２）を備える。また、各Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１），１１Ａ（２）の出力に、それぞれ光通信部１２Ａ（１），１２Ａ（２）を備える。

Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）は、カラムＣＤＳ回路１０４（１）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（１）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の右側に配置される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）と加算器１９０とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）の間、及びＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）と光通信部１２Ａとの間は、それぞれ電気配線による信号線で接続される。カラムＣＤＳ回路１０４（１）と加算器１９０とＡ／Ｄ変換部１１Ａ（１）及び光通信部１２Ａ（１）は、基板１８の表面に形成されることから、各要素間の電気配線は、基板１８の表面に形成可能である。

同様に、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（２）は、カラムＣＤＳ回路１０４（２）の右側に配置され、光通信部１２Ａ（２）はＡ／Ｄ変換部１１Ａ（２）の右側に配置される。

これにより、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１），１１Ａ（２）から光通信部１２Ａ（１），１２Ａ（２）までの伝送距離が最短化される。また、固体撮像素子１の画素部１０Ａを挟んで例えば下側に配置されるカラムＣＤＳ回路１０４（１）に対して、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（１）を右側の側部に配置する。同様に、固体撮像素子１の上側に配置されるカラムＣＤＳ回路１０４（２）に対して、Ａ／Ｄ変換部１１Ａ（２）を右側の側部に配置する。これにより、光通信部１２Ａ（１），１２Ａ（２）を固体撮像素子１の周辺の端部側、例えば右端に分散させる配置とすることができる。

＜信号伝送の形態に応じた光通信部の実装形態例＞
固体撮像素子１では、図２等で説明したＡ／Ｄ変換部１１ＡでのＡ／Ｄ変化後の出力信号は、Ａ／Ｄ変換部の分解能で規定されるビット数分の並列信号となる。このような複数ビットの信号伝送を光通信で実現するため、信号伝送に応じた光通信部の最適な実施形態について説明する。

（１）光通信部をアレイ化することによるパラレル伝送例
図５４は、アレイ化された光通信部の一例を示す機能ブロック図で、次に、パラレル伝送に応じた光通信部の最適な実装形態について説明する。

固体撮像素子１の光通信部１２Ａは、自発光型の発光素子または外部変調型の光変調器で構成される光出力部１２０Ｘが並列された光出力部アレイ１２０Ｙを備える。光出力部アレイ１２０Ｙは、Ａ／Ｄ変換部１１Ａでディジタル信号に変換された画素データDATA_TXが出力されるデータ線と、クロック信号CLK_TXが出力されるクロック線で構成される光信号線の数に合わせて光出力部１２０Ｘが並列されてアレイ化される。

固体撮像素子１は、上述したように、図３４で説明した信号処理装置３Ａの光通信部３０Ａとの間で光通信が行われる。このため、信号処理装置３Ａの光通信部３０Ａは、固体撮像素子１から出力される光信号線の数に合わせて光受信部３００Ａが並列されてアレイ化される。

固体撮像素子１は、図３９で説明したＡ／Ｄ変換部１１ＡでＡ／Ｄ変換された画素データDATA_TXと、タイミングジェネレータ１３Ａで生成されるクロック信号CLK_TXが、光通信部１２Ａに入力される。ディジタル信号に変換された画素データDATA_TXとクロック信号CLK_TXは、光出力部アレイ１２０Ｙのそれぞれ対応する光出力部１２０Ｘで信号光に変換されて出力される。

固体撮像素子１の光通信部１２Ａから出力された光信号は、信号処理装置３Ａの光通信部３０Ａに入力され、それぞれ対応する光受信部３００Ａで電気信号に変換されて画素データDATA_RXと、クロック信号CLK_RXが出力される。

図５５は、パラレル伝送を行う光通信部の配置例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。光通信部を１個で構成する場合、光通信部の動作周波数が非常に高くなる。また、データをシリアル化する処理部が必要で、コストが高くなる場合がある。そこで、図５５に示す例では、複数の光出力部１２０Ａがアレイ化された光通信部１２Ａを備える。画素データをパラレル伝送とすることで、シリアルインタフェース等の処理部が不要となる。また、各光出力部１２０Ａの動作周波数はシリアル伝送の場合と比較して低く抑えられるので、負荷を下げることができる。これにより、熱及び電磁ノイズの発生を抑えることができ、通信品質の向上を図ることができる。また、光出力部１２０Ａをアレイ化することで、１度に集積形成が可能であり、コストを下げることができる。

（２）データをシリアル化することによるシリアル伝送例
図５６は、画素データをシリアル化して光通信する光通信部の一例を示す機能ブロック図で、次に、シリアル伝送に応じた光通信部の最適な実装形態について説明する。

Ａ／Ｄ変換部１１Ａでディジタル信号に変換された画素データをパラレル伝送する構成では、Ａ／Ｄ変換部のビット数や数で規定される画素データのビット数分のチャネルが発生する。このため、画素数の増加に合わせて画素データのビット数が増加すると、光通信部の数が増大する可能性がある。光通信部の数の増大は、コスト増につながる。また、画素データの多ビット化に対応して、上述したように光出力部をアレイ化した光通信部を備える構成では、光通信部での熱の発生量が多くなる。一方、１個の光出力部を有した光通信部を、基板の周辺部に分散配置する構成とすれば、１個の光通信部で発生する熱及び電磁ノイズの影響を小さくできる。但し、熱及び電磁ノイズの発生源が分散することで、熱及び電磁ノイズの管理が難しくなる可能性がある。

そこで、信号伝送の並列度、実装可能な光通信部の数に応じてデータのシリアル化を行って、光通信部への配線と、配置及び構造を決定する。これにより、光通信部の数を削減して、熱及び電磁ノイズの発生を抑えられるようにする。

すなわち、図５６（ａ）に示す例の固体撮像素子１の光通信部１２Ａは、図３９で説明したＡ／Ｄ変換部１１Ａでディジタル信号に変換された画素データをシリアルデータに変換するシリアルインタフェース（Ｉ／Ｆ）１２２Ａを備える。

シリアルインタフェース１２２Ａは、Ａ／Ｄ変換部１１ＡでＡ／Ｄ変換された画素データDATAと、タイミングジェネレータ１３Ａで生成された同期信号を重畳するエンコード部１２４を備える。エンコード部１２４は、タイミングジェネレータ１３Ａで生成されたクロック信号ＣＬＫが入力される。また、タイミングジェネレータ１３Ａで生成され、垂直走査回路１０２を駆動する垂直同期信号φＶと、水平走査回路１０３を駆動する水平同期信号φＨと、フィールドを選択するフィールド信号Ｆが入力される。エンコード部１２４は、例えば８ｂ／１０ｂ方式を採用し、データ線にクロック信号と同期信号を重畳して１本の信号線で送る。

また、シリアルインタフェース１２２Ａは、同期信号が重畳された画素データをスクランブルするデータスクランブル部１２５と、同期信号が重畳されてスクランブルされた画素データをシリアルデータに変換するパラレル／シリアル変換部１２６を備える。更に、光通信部１２Ａは、シリアル化された画素データと同期信号を光信号に変換して出力する光出力部１２０Ａを備える。

図５６（ｂ）に示すように、信号処理装置３Ａの光通信部３０Ａは、シリアル化された画素データと同期信号が光信号として入力され、入力された光信号を電気信号に変換する光受信部３０２を備える。また、光通信部３０Ａは、シリアル化された画素データと同期信号からクロックを再生し、画素データを検出するシリアル／パラレル変換部３０３を備える。更に、光通信部３０Ａは、同期信号が重畳された画素データをデスクランブルするデスクランブル部３０４と、同期信号を検出するデコード部３０５を備える。

画素データをシリアル化して光通信する光通信部１２Ａを備えた固体撮像素子１では、シリアルインタフェース１２２Ａによりデータ線にクロック信号と同期信号が重畳されたシリアル信号が、シリアルインタフェース１２２Ａから光出力部１２０Ａに伝送される。

図５７は、シリアル伝送を行う光通信部の配置例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。図５０で説明したエリア読み出しの例では、１つの画素部１０Ａに対して分割したエリア数分の光通信部１２Ａが用いられる。このため、各光通信部１２Ａでの伝送速度は、画素部全体のデータを１つの光通信部で伝送する場合と比較して、低く抑えられる。

そこで、各Ａ／Ｄ変換部１１Ａの出力に図５６で説明したシリアルインタフェース１２２Ａを備える。シリアルインタフェース１２２Ａでは、データ信号に同期信号とクロック信号が重畳されてシリアル化されたディジタル信号を生成することで、１本のチャネルで信号伝送が可能となる。これにより、各光通信部１２Ａは、１個の光出力部１２０Ａを備えるもので良く、画素数の増大に伴う多ビット化によっても、光出力部１２０Ａの数を減らすことができる。なお、図５６（ｃ）に示すように、シリアルインタフェース１２２Ａを、光通信部１２Ａとは独立した機能ブロックとして備えても良い。

（３）画素データのシリアル化と複数の光出力部を備えることによる複数伝送例
図５８は、画素データをシリアル化して複数の光出力部で光通信する光通信部の一例を示す機能ブロック図で、次に、画素データをシリアル化して、クロック信号との複数伝送に応じた光通信部の最適な実装形態について説明する。

図５８（ａ）に示す例の固体撮像素子１Ａの光通信部１２Ａは、Ａ／Ｄ変換部１１ＡでＡ／Ｄ変換された画素データDATA_TXをシリアルデータに変換するパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１２２Ｂを備える。パラレル／シリアル変換部１２２Ｂは、Ａ／Ｄ変換部１１ＡでＡ／Ｄ変換された画素データDATA_TXと、タイミングジェネレータ１３Ａで生成されるクロック信号CLK_TXが入力される。

また、光通信部１２Ａは、シリアル化された画素データSDATA_TXを、光信号に変換して出力する光出力部１２０Ｓと、クロック信号φSCLK_TXを、光信号に変換して出力する光出力部１２０ＣＬを備える。

信号処理装置３Ａの光通信部３０Ａは、シリアル化され光信号に変換された画素データSDATA_TXが光通信によるデータ線ＬｓＤで入力され、入力された光信号をシリアル化された電気信号としての画素データSDATA_RXに変換する光受信部３００Ｓを備える。また、光通信部３０Ａは、光信号に変換されたクロック信号φSCLK_TXが光通信によるクロック線ＬｓＣＬで入力され、入力された光信号を電気信号としてのクロック信号φSCLK_RXに変換する光受信部３００ＣＬを備える。

更に、光通信部３０Ａは、光受信部３００ＣＬで電気信号に変換されたクロック信号φSCLK_RXで、光受信部３００Ｓで電気信号に変換された画素データSDATA_RXから画素データDATA_RXを検出するシリアル／パラレル変換部３０１Ａを備える。

画素データをシリアル化すると共に、データ線ＬｓＤとクロック線ＬｓＣＬを有して光通信する光通信部１２Ａを備えた固体撮像素子１では、シリアル信号がパラレル／シリアル変換部１２２Ｂから光出力部１２０Ｓに伝送される。また、クロック信号がパラレル／シリアル変換部１２２Ｂから出力部１２０ＣＬに伝送される。

図５９は、シリアル化されたデータ信号とクロック信号を独立したチャネルで伝送する光通信部の配置例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。図５３で説明した４画素加算読み出しの例では、２個の光通信部１２Ａでデータ伝送が行われる。そこで、各Ａ／Ｄ変換部１１Ａの出力に図５８で説明したパラレル／シリアル変換部１２２Ｂを備える。パラレル／シリアル変換部１２２Ｂは、クロック信号の重畳は行われず、回路構成が簡単で安価である。一方、データ信号のシリアル化を行うことで、データ線とクロック線の２本の信号線で伝送が可能である。

このため、２個の光出力部１２０Ｓ，１２０ＣＬを有した光通信部１２Ａを備えることで、データ信号とクロック信号の伝送が可能となる。これにより、光通信部の数が増加することによるコスト増は低く抑えられると共に、光通信部の負荷を下げることが可能となる。なお、図５８（ｂ）に示すように、パラレル／シリアル変換部１２２Ｂを、光通信部１２Ａとは独立した機能ブロックとして備えても良い。

＜光通信部を集合配置、分散配置、分散集合配置した固体撮像素子の効果例＞
各実施の形態の固体撮像素子では、画素部から読み出された画素信号の伝送を光信号で行うこととし、かつ、光通信部を、集合配置、分散配置、または分散集合配置することとした。これにより、光通信部から発生する熱や電磁ノイズ、偽光信号について、光通信部の配置に応じた最適化が可能で、ノイズ成分の効率的除去が可能となる。

また、光通信部の配置の自由度が向上することで、光通信部の冷却部の配置の自由度が向上する。例えば、光通信部を集合させて配置し、一括して冷却する方式や、光通信部を分散させて配置し、熱の発生源を分散させて冷却する方式等、様々な冷却方式を採用することができる。

更に、光通信部の配置の自由度が向上することで、例えば、パラレル伝送、データ線に同期信号とクロック信号を重畳シリアル伝送、シリアル化したデータ線とクロック信号の複数伝送等、様々な信号伝送方式を採用することができる。

また、画素部からの読み出し方式に応じて光通信部を配置できることから、読み出し方式毎に最適な光通信部の配置が可能で、また、読み出しデータ量等に応じた構成を選択できるので、固体撮像素子の信号読み出し方式の自由度が増える。

本発明は、固体撮像素子を備えた光学装置に適用される。

光通信部が集合配置された固体撮像素子の一例を示す模式的な平面図である。 各実施の形態における固体撮像素子を実現する機能の一例を示す機能ブロック図である。 単一の伝送チャネルを実現する光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。 複数の伝送チャネルを実現する光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。 複数の伝送チャネルを実現する光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。 複数の伝送チャネルを実現する光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。 光通信部が分散配置された固体撮像素子の一例を示す模式的な平面図である。 光通信部が分散集合配置された固体撮像素子の一例を示す模式的な平面図である。 固体撮像素子の光通信部の一例を示す構成図である。 固体撮像素子の光通信部の他の例を示す構成図である。 印加電圧と光の吸収量の関係を示すグラフである。 固体撮像素子の光通信部の他の例を示す構成図である。 固体撮像素子の光通信部の他の例を示す構成図である。 光通信部を構成する要素の第１の配置例を示す模式的な平面図である。 光通信部を構成する要素の第１の配置例を示す模式的な側面図である。 光通信部を構成する要素の第２の配置例を示す模式的な平面図である。 光通信部を構成する要素の第２の配置例を示す模式的な側面図である。 光通信部を構成する要素の第３の配置例を示す模式的な平面図である。 光通信部を構成する要素の第４の配置例を示す模式的な平面図である。 光通信部を構成する要素の第５の配置例を示す模式的な側面図である。 光通信部を構成する要素の第５の配置例を示す模式的な平面図である。 光通信部を構成する要素の第６の配置例を示す模式的な側面図である。 光通信部を構成する要素の第６の配置例を示す模式的な平面図である。 光通信部を構成する要素の第７の配置例を示す模式的な平面図である。 光通信部を構成する要素の第８の配置例を示す模式的な平面図である。 光通信部を構成する要素の第８の配置例を示す模式的な斜視図である。 自発光型で集合配置された光通信部における冷却部の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。 自発光型で集合配置された光通信部における冷却部の他の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。 自発光型で分散集合配置された光通信部における冷却部の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。 自発光型で分散配置された光通信部における冷却部の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。 外部変調型で分散集合配置された光通信部における冷却部の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。 外部変調型で分散配置された光通信部における冷却部の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。 外部変調型で分散配置された光通信部における冷却部の他の構成例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。 固体撮像素子を備えた信号処理システムの概要を示す機能ブロック図である。 信号処理システムの応用例としてのカメラシステムの一例を示す模式的な斜視図である。 カメラシステムを構成するレンズユニットの模式的な正面図である。 信号処理システムの応用例としてのカメラシステムの他の例を示す模式的な斜視図である。 カメラシステムを構成するレンズユニットの模式的な正面図である。 各実施の形態の固体撮像素子の具体例を示す機能ブロック図である。 画素アレイの具体例を示す回路構成図である。 各画素の構造モデル例を示す断面構造図である。 各実施の形態の固体撮像素子における光通信部の配置例を示す機能ブロック図である。 各実施の形態の固体撮像素子における光通信部の配置例を示す機能ブロック図である。 各実施の形態の固体撮像素子における光通信部の配置例を示す機能ブロック図である。 各実施の形態の固体撮像素子における光通信部の配置例を示す機能ブロック図である。 画素構成に応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。 電子シャッタタイミングに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。 電子シャッタのタイミングと露光時間を示すタイムチャートである。 画素の読み出し速度に応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。 エリア読み出しに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。 観音読み出しに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。 フィールド読み出しに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。 ４画素加算読み出しに応じた多線読み出し時の光通信部の配置例を示す模式的な平面図である。 アレイ化された光通信部の一例を示す機能ブロック図である。 パラレル伝送を行う光通信部の配置例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。 画素データをシリアル化して光通信する光通信部の一例を示す機能ブロック図である。 シリアル伝送を行う光通信部の配置例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。 画素データをシリアル化して複数の光出力部で光通信する光通信部の一例を示す機能ブロック図である。 シリアル化されたデータ信号とクロック信号を独立したチャネルで伝送する光通信部の配置例を示す固体撮像素子の模式的な平面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ・・・固体撮像素子、１０Ａ・・・画素部、１１Ａ・・・Ａ／Ｄ変換部、１２Ａ・・・光通信部、１３Ａ・・・タイミングジェネレータ、１４Ａ・・・制御Ｉ／Ｏ、１５Ａ・・・ＤＣ−ＤＣ部、１６Ａ・・・制御部、１７・・・バス、１８・・・基板、１００・・・画素、１０１・・・画素アレイ、１０２・・・垂直走査回路、１０３・・・水平走査回路、１０４・・・カラムＣＤＳ回路、１２０Ａ・・・光出力部、１２２Ａ・・・シリアルインタフェース、１２２Ｂ・・・パラレル／シリアル変換部、２１０Ａ〜２１０Ｆ・・・冷却部、２１１Ａ〜２１１Ｆ・・・放熱部

Claims (19)

1. 光を電気信号に変換する画素部と、
   前記画素部が形成される基板と、
   前記画素部から読み出される信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
   前記Ａ／Ｄ変換部でディジタル化された信号を、光信号に変換して出力する光通信部とを備え、
   単一または複数の前記光通信部が、前記画素部の周囲で前記基板の周辺部に集合して配置される
   固体撮像素子。
2. 前記光通信部は、前記Ａ／Ｄ変換部の出力に配置される
   請求項１記載の固体撮像素子。
3. 前記画素部から読み出され、前記Ａ／Ｄ変換部でディジタル化された信号を、シリアルデータに変換するシリアルインタフェースを備え、
   前記光通信部は、前記シリアルインタフェースから出力される信号を光信号に変換して出力する
   請求項１記載の固体撮像素子。
4. 前記画素部は、各画素の特性または各画素の位置に応じて分けられた単位毎に信号の読み出しが行われ、
   前記画素部から信号が読み出される複数の信号線に対して、それぞれ前記Ａ／Ｄ変換部が配置される
   請求項２記載の固体撮像素子。
5. 前記画素部は、各画素の特性または各画素の位置に応じて分けられた単位毎に信号の読み出しが行われ、
   前記画素部から信号が読み出される複数の信号線に対して、それぞれ前記Ａ／Ｄ変換部と前記シリアルインタフェースが配置される
   請求項３記載の固体撮像素子。
6. 前記光通信部は、少なくとも前記画素部に面した周囲に、前記光通信部で発生した熱を冷却する冷却部を備えた
   請求項１記載の固体撮像素子。
7. 光を電気信号に変換する画素部と、
   前記画素部が形成される基板と、
   前記画素部から読み出される信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
   前記Ａ／Ｄ変換部でディジタル化された信号を、光信号に変換して出力する光通信部とを備え、
   単一の前記光通信部が、前記画素部の周囲で前記基板の周辺部に分散して配置される
   固体撮像素子。
8. 前記光通信部は、前記Ａ／Ｄ変換部の出力に配置される
   請求項７記載の固体撮像素子。
9. 前記画素部から読み出され、前記Ａ／Ｄ変換部でディジタル化された信号を、シリアルデータに変換するシリアルインタフェースを備え、
   前記光通信部は、前記シリアルインタフェースから出力される信号を光信号に変換して出力する
   請求項７記載の固体撮像素子。
10. 前記画素部は、各画素の特性または各画素の位置に応じて分けられた単位毎に信号の読み出しが行われ、
    前記画素部から信号が読み出される複数の信号線に対して、それぞれ前記Ａ／Ｄ変換部が配置される
    請求項８記載の固体撮像素子。
11. 前記画素部は、各画素の特性または各画素の位置に応じて分けられた単位毎に信号の読み出しが行われ、
    前記画素部から信号が読み出される複数の信号線に対して、それぞれ前記Ａ／Ｄ変換部と前記シリアルインタフェースが配置される
    請求項９記載の固体撮像素子。
12. 前記光通信部は、少なくとも前記画素部に面した周囲に、前記光通信部で発生した熱を冷却する冷却部を備えた
    請求項７記載の固体撮像素子。
13. 光を電気信号に変換する画素部と、
    前記画素部が形成される基板と、
    前記画素部から読み出される信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
    前記Ａ／Ｄ変換部でディジタル化された信号を、光信号に変換して出力する光通信部とを備え、
    複数の前記光通信部が、前記画素部の周囲で前記基板の周辺部に分散して集合配置される
    固体撮像素子。
14. 前記光通信部は、前記Ａ／Ｄ変換部の出力に配置される
    請求項１３記載の固体撮像素子。
15. 前記画素部から読み出され、前記Ａ／Ｄ変換部でディジタル化された信号を、シリアルデータに変換するシリアルインタフェースを備え、
    前記光通信部は、前記シリアルインタフェースから出力される信号を光信号に変換して出力する
    請求項１３記載の固体撮像素子。
16. 前記画素部は、各画素の特性または各画素の位置に応じて分けられた単位毎に信号の読み出しが行われ、
    前記画素部から信号が読み出される複数の信号線に対して、それぞれ前記Ａ／Ｄ変換部が配置される
    請求項１４記載の固体撮像素子。
17. 前記画素部は、各画素の特性または各画素の位置に応じて分けられた単位毎に信号の読み出しが行われ、
    前記画素部から信号が読み出される複数の信号線に対して、それぞれ前記Ａ／Ｄ変換部と前記シリアルインタフェースが配置される
    請求項１５記載の固体撮像素子。
18. 前記光通信部は、少なくとも前記画素部に面した周囲に、前記光通信部で発生した熱を冷却する冷却部を備えた
    請求項１３記載の固体撮像素子。
19. 入射された光を電気信号に変換する固体撮像素子及び前記固体撮像素子に光を入射させる光学素子を有した光学装置と、
    前記光学装置が接続される信号処理装置を備え、
    前記固体撮像素子は、
    光を電気信号に変換する画素部と、
    前記画素部が形成される基板と、
    前記画素部から読み出される信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
    前記Ａ／Ｄ変換部でディジタル化された信号を、光信号に変換して出力する光通信部とを備え、
    単一または複数の前記光通信部が、前記画素部の周囲で前記基板の周辺部に集合して配置されるか、単一の前記光通信部が、前記画素部の周囲で前記基板の周辺部に分散して配置されるか、または、複数の前記光通信部が、前記画素部の周囲で前記基板の周辺部に分散して集合配置される
    信号処理システム。