JP2022100944A - 光電変換装置、光電変換システム、移動体、半導体基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ２つの信号処理回路を用いて画素信号を読み出す固体撮像装置において、演算処理時の読み出し速度低下や信号処理の煩雑さを抑制する。【解決手段】 第１の画素、第２の画素、第３の画素を含む複数の画素が配された画素アレイを備え、第１の画素と第２の画素は、画素アレイの上面から見た平面視において第１方向に沿って配され、第１の画素は、第２の画素から第１方向の正の向きに離れて位置し、第１の画素と第３の画素は第２方向に沿って配され、第１の画素と前記第３の画素は第１の信号線に接続され、第２の画素は第２の信号線に接続され、第１の信号線は第１の信号処理回路に接続され、第２の信号線は第２の信号処理回路に接続され、第１の信号処理回路と第２の信号処理回路は第１方向に沿って配され、第１の信号処理回路は、第２の信号処理回路から第１方向の負の向きの成分を有する方向に離れて位置することを特徴とする光電変換装置。【選択図】 図３
Description
本発明は、光電変換装置、この光電変換装置を備えた光電変換システム、移動体、半導体基板に関する。
２つの信号処理回路を用いて画素信号を読み出す固体撮像装置が特許文献１に開示されている。
特許文献１に記載の固体撮像装置では、画素信号の水平加算を行う際に、読み出し速度が低下する、もしくは信号処理が煩雑になるという課題があった。
本件は上記課題を鑑みてなされたものであり、２つの信号処理回路を用いて画素信号を読み出す光電変換装置において、アナログもしくはデジタル演算を好適に行うことができる光電変換装置における、読み出し速度の低下もしくは信号処理の煩雑さを抑制する。
本発明の一つの側面は、光電変換装置であって、第１の画素、第２の画素、第３の画素を含む複数の画素が配された画素アレイを備え、前記第１の画素と前記第２の画素は、前記画素アレイの上面から見た平面視において第１方向に沿って配され、前記第１の画素は、前記第２の画素から前記第１方向の正の向きに離れて位置し、第１の画素と第３の画素は第２方向に沿って配され、第１の画素と前記第３の画素は第１の信号線に接続され、第２の画素は第２の信号線に接続され、前記第１の信号線は第１の信号処理回路に接続され、
前記第２の信号線は第２の信号処理回路に接続され、前記第１の信号処理回路と前記第２の信号処理回路は前記第１方向に沿って配され、前記第１の信号処理回路は、前記第２の信号処理回路から前記第１方向の負の向きに離れて位置することを特徴とする。
前記第２の信号線は第２の信号処理回路に接続され、前記第１の信号処理回路と前記第２の信号処理回路は前記第１方向に沿って配され、前記第１の信号処理回路は、前記第２の信号処理回路から前記第１方向の負の向きに離れて位置することを特徴とする。
本発明の別の側面は、他の半導体基板に積層するための半導体基板であって、第１の画素、第２の画素、第３の画素を含む複数の画素が配された画素アレイを備え、前記第１の画素と前記第２の画素は、前記画素アレイの上面から見た平面視において第１方向に沿って配され、前記第１の画素は、前記第２の画素から前記第１方向の正の向きに離れて位置し、第１の画素と第３の画素は第２方向に沿って配され、第１の画素と前記第３の画素は第１の信号線に接続され、第２の画素は第２の信号線に接続され、前記第１の信号線は第１の信号処理回路に接続され、前記第２の信号線は第２の信号処理回路に接続され、前記第１の信号処理回路と前記第２の信号処理回路は前記第１方向に沿って配され、前記第１の信号処理回路は、前記第２の信号処理回路から前記第１方向の負の向きに離れて位置することを特徴とする半導体基板。
本発明によれば、２つの信号処理回路を用いて画素信号を読み出し、アナログもしくはデジタル演算を好適に行うことができる光電変換装置において、読み出し速度低下もしくは信号処理の煩雑さを抑制できる。
以下、図面を参照しながら各実施形態を説明する。
以下に述べる各実施形態では、光電変換装置の一例として、撮像装置を中心に説明する。ただし、各実施形態は、撮像装置に限られるものではなく、光電変換装置の他の例にも適用可能である。例えば、測距装置（焦点検出やＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）を用いた距離測定等の装置）、測光装置（入射光量の測定等の装置）などがある。
（第一の実施形態）
図１、図２、図３は第一の実施形態に係る光電変換装置の概略図である。
図１、図２、図３は第一の実施形態に係る光電変換装置の概略図である。
図１に示す光電変換装置は、画素１０、画素アレイ２０、垂直線３０、垂直線３１、電流源４０、電流源４１、ランプ信号生成回路５０、ランプ信号生成回路５１、比較器６０、比較器６１を含む。さらに第一のメモリ７０、第一のメモリ７１、第二のメモリ８０、第二のメモリ８１、カウンタ９０、カウンタ９１を有する。
画素アレイ２０には複数行及び複数列にわたって複数の画素１０がアレイ状に配されている。
画素アレイ２０の各列には、列方向（図１において縦方向）に延在して、垂直線が配されている。垂直線は、列方向に並ぶ画素１０にそれぞれ接続され、これら画素１０に共通の信号線をなしている。
画素アレイ２０を構成する画素１０の数は、特に限定されるものではない。例えば、一般的なデジタルカメラのように数千行×数千列の画素１０で画素アレイ２０を構成してもよく、１行に並べた複数の画素１０で画素アレイ２０を構成してもよい。
画素１０から読み出された画素信号は、垂直線を介して信号処理回路に入力される。信号処理回路は画素１０から読み出された画素信号をランプ信号生成回路から出力された参照信号と比較する比較器や、信号を保持するメモリ等を含む。画素信号は信号処理回路を介して列毎に順次出力される。
（画素の構成）
本実施形態に係る画素１０の構成について説明する。
本実施形態に係る画素１０の構成について説明する。
図２に画素１０の等価回路の例を示す。画素１０のそれぞれはフォトダイオード４００、転送トランジスタ４１０、フローティングディフュージョン４２０、ソースフォロワトランジスタ４３０、選択トランジスタ４４０、ＧＮＤノード４５０、リセットトランジスタ４５５、電源ノード４６０を有する。
フォトダイオード４００はＧＮＤノード４５０で接地している。フォトダイオード４００は転送トランジスタ４１０に接続される。転送トランジスタ４１０のゲートには制御信号線ＴＸから制御信号が入力される。転送トランジスタ４１０はリセットトランジスタ４５５及びソースフォロワトランジスタ４３０のゲートと共通のノードを有し、該共通のノードがフローティングディフュージョン４２０となる。リセットトランジスタ４５５及びソースフォロワトランジスタ４３０は共に電源ノード４６０に接続される。リセットトランジスタ４５５のゲートにはリセット信号線ＲＥＳからリセット信号が入力される。ソースフォロワトランジスタ４３０は選択トランジスタ４４０に接続され、選択トランジスタ４４０のゲートには選択信号線ＳＥＬから選択信号が入力される。選択トランジスタ４４０は垂直線３０に接続される。
（各要素の機能）
本実施形態に係る光電変換装置の各要素の機能について説明する。
本実施形態に係る光電変換装置の各要素の機能について説明する。
フォトダイオード４００は、入射した光を光電変換し、電荷を発生させる。
フォトダイオード４００で光電変換された電荷は、転送トランジスタ４１０を介してフローティングディフュージョン４２０に転送され、フローティングディフュージョン４２０に付随する寄生容量で信号電圧に変換される。該信号電圧は、ソースフォロワトランジスタ４３０のゲートに入力され、選択トランジスタ４４０を介して垂直線３０へ出力される。ソースフォロワトランジスタ４３０は、図１の電流源４０とともにソースフォロワを構成し、フローティングディフュージョン４２０上の信号電圧は、該ソースフォロワを介して垂直線３０に出力される。
比較器６０は、垂直線３０の信号をランプ信号生成回路５０から出力されるランプ信号と比較する。比較器６０が変化するタイミングで第一のメモリ７０はカウンタ９０からのカウント信号を取り込む。これにより、画素１０の信号はＡＤ変換される。第一のメモリ７０に保持されたデジタル信号は、第二のメモリ８０へ転送された後、チップ外へ出力される。本実施例では複数の回路で共通のカウンタ９０、９１を用いた例を示しているが、共通のカウントクロックを各信号処理回路に供給し、各垂直線に対応する回路ごとにカウンタを配する構成も一般的である。このような構成においても本発明の適用は可能である。
（本実施形態に係る光電変換装置の素子配置）
図３は本実施形態に係る光電変換装置の素子配置の一例を示す概略図である。
図３は本実施形態に係る光電変換装置の素子配置の一例を示す概略図である。
図３に画素基板１００と回路基板１１０を有する積層構造の光電変換装置を示す。
この光電変換装置では、画素アレイ２０を画素基板１００に配置している。垂直線１２０～１２６は画素アレイの奇数列に対応する信号線であり、垂直線１４０～１４６は画素アレイの偶数列に対応する信号線である。以後、垂直線１２０～１２６を垂直線群１、垂直線１４０～１４６を垂直線群２と呼ぶ。
回路基板１１０は２つの信号処理回路２００、２１０を有し、これらの信号処理回路により画素アレイ２０に含まれる画素１０の信号を読み出す。信号処理回路２００、２１０は垂直線群１の信号を読み出す単位回路２２０～２２６と、垂直線群２の信号を読み出す単位回路２４０～２４６とを有する。以後、単位回路２２０～２２６を信号処理回路１、単位回路２４０～２４６を信号処理回路２と呼ぶ。
信号処理回路１及び信号処理回路２は、例えば、図１の電流源４０、比較器６０、第一のメモリ７０、第二のメモリ８０を含む。
図３に示す比較例では、画素基板１００上の垂直線の並ぶ順と、対応する単位回路が回路基板１１０上に並ぶ順とが異なっている。
（素子配置の比較例）
図４に光電変換装置の素子配置の比較例を示す。
図４に光電変換装置の素子配置の比較例を示す。
図３と図４は、垂直線群１（垂直線１２０～１２６）及び垂直線群２（垂直線１４０～１４６）と信号処理回路１（単位回路２２０～２２６）及び信号処理回路２（単位回路２４０～２４６）との結線の関係が異なる。
図４に示す比較例では、画素基板１００上の垂直線の並ぶ順と、垂直線に対応する単位回路が回路基板１１０上に並ぶ順とが一致している。
ところで、一般的な光電変換装置においては、垂直線群１から読み出される画素信号と垂直線群２から読み出される画素信号とは異なる色に対応する。例えば、垂直線群１からレッド画素の信号を読み出す一方、垂直線群２からはグリーン画素の信号を読み出す。各画素は、例えば１画素毎にレッド、グリーン、ブルーの特定の一色の可視光の波長域に対応するカラーフィルターを配されることで色と対応付けられている。また、水平方向に並ぶ画素の信号を加算する場合、レッドとグリーンで加算画素を水平方向にずらすことがある。
例えば、図４において水平方向に並ぶ３行の画素で生じた電荷に基づく信号を加算する場合を考える。垂直線群１である垂直線１２０～１２２から信号を読み出す信号処理回路１である単位回路２２０～２２２の信号同士が加算の対象となるとする。このとき、垂直線群２である垂直線１４１～１４３から信号を読み出す信号処理回路１である単位回路２４１～２４３の信号同士が加算の対象となる。このとき、垂直線群２である垂直線１４０の信号は加算対象とならない。
図４のように、垂直線群１（垂直線１２０～１２６）と信号処理回路１（単位回路２２０～２２６）、垂直線群２（垂直線１４０～１４６）と信号処理回路２（単位回路２４０～２４６）を順次接続する場合、以下で説明するような問題が生じる。
図４においては、加算対象である垂直線群２の垂直線１４１～１４３の信号を処理する信号処理回路２の単位回路２４１～２４３が、２つの信号処理回路２００と２１０に分散して配置される。垂直線群１の垂直線１２３～１２５の信号を処理する信号処理回路１の単位回路２２３～２２５も同様である。この時、単位回路間でデジタル信号の加算を行う際に、２つの信号処理回路２００と２１０の間で信号のやりとりをする必要が生じ、信号処理が煩雑になる。また、ここで例えば、ＡＤ変換前にアナログ信号の加算を行うために、信号処理回路２の単位回路２４１～２４３を接続する横方向の配線を設ける場合は、該配線の配線長が長くなり、寄生容量により処理速度が低下する。
図３においては、垂直線群１（垂直線１２０～１２６）と信号処理回路１（単位回路２２０～２２６）との結線と、垂直線群２（垂直線１４０～１４６）と信号処理回路２（単位回路２４０～２４６）との結線と、が交差する関係になっている。別の言い方をすると、画素アレイの上面から見た平面視において、例えば垂直線群１に含まれる垂直線が垂直線群２に含まれる垂直線の右側にあるなら、信号処理回路１に含まれる単位回路は信号処理回路２に含まれる単位回路の左側にある。これにより、加算対象である垂直線群２の垂直線１４１～１４３の信号を処理する信号処理回路２の単位回路２４１～２４３が、２つの信号処理回路２００と２１０に分散した配置とならない。また、例えば水平方向に３行の画素を加算する場合の加算対象である垂直線群１の垂直線１２３～１２５の信号を処理する信号処理回路１の単位回路２２３～２２５についても同様である。
よって、本実施例においては、２つの信号処理回路を用いて画素信号を読み出す固体撮像装置において、アナログもしくはデジタル水平加算を行う際に、読み出し速度低下もしくは信号処理の煩雑さを抑制することが可能となっている。
なお、図３と図４においては、垂直線と単位回路の間の結線の違いを明確に示すために、結線を模式的に表現している。また、図３と図４には明示されていないが、基板間を信号接続する結合部においては、基板間を貫通するＴＳＶ（ｔｈｒｏｕｇｈ－ｓｉｌｉｃｏｎ ｖｉａ）電極やハイブリッドボンディング等の公知技術が用いられる。例えば後者を用いた場合、接合面には画素基板１００の絶縁体と回路基板１１０の絶縁体の接合部と、画素基板１００の金属と回路基板１１０の金属の接合部とができる。
また、本実施例では積層の形態を例にとって説明したが、光電変換装置の構造はこれに限られない。単一基板の光電変換装置であっても本発明の適用は可能である。
図３に示す光電変換装置では信号処理回路２００と２１０との接合部付近にはいずれの信号処理回路も配されていないが、例えば信号処理回路２００及び２１０のそれぞれに配された信号処理回路を駆動させるための垂直走査回路を配してもよい。
以上の説明では画素信号のアナログ加算を行う場合を例に挙げたが、本実施形態に係る光電変換装置が行う演算処理は加算処理に限られない。例えば差分処理によるエッジ検出やＡＦ信号間の演算、隣接画素を用いた補正処理など、垂直線から読み出される画素信号に対して演算処理を行う場合に適用可能である。以下の実施形態においても同様である。
（第二の実施形態）
図５に第二の実施形態に係る光電変換装置の模式図を示す。以下では、第一の実施形態と共通する説明は省略し、主に図３との相違点についてのみ、説明する。
図５に第二の実施形態に係る光電変換装置の模式図を示す。以下では、第一の実施形態と共通する説明は省略し、主に図３との相違点についてのみ、説明する。
図５に示す光電変換装置においては、図３と異なり、信号処理回路１と信号処理回路２とが混在するように隣接配置しない。信号処理回路１と信号処理回路２とがそれぞれ分離されるように配置している。これにより、垂直線群１である垂直線１２０～１２６と垂直線群２である垂直線１４０～１４６との間に生じる寄生容量を低減し、混色の抑制が可能となっている。
図５において、接合部３２０～３２６は、垂直線群１の垂直線１２０～１２６と信号処理回路１の単位回路２２０～２２６間の基板間接合である。接合部３４０～３４６は、垂直線群２の垂直線１４０～１４６と信号処理回路２の単位回路２４０～２４６間の基板間接合である。垂直線群１（垂直線１２０～１２６）と信号処理回路１（単位回路２２０～２２６）の結線４２０～４２６と、垂直線群２（垂直線１４０～１４６）と信号処理回路２（単位回路２４０～２４６）の結線４４０～４４６と、は左右に逆行する方向成分を有する。つまり、結線方向をｘ成分とｙ成分とに分解したときに一方の結線はｘ成分の正の方向に向かい、他方の結線は負の方向に向かう。言い換えれば、垂直線群１と信号処理回路１との接合部３２０～３２６が配される基板上の位置と、垂直線群２と信号処理回路２との接合部３４０～３４６が配される基板上の位置とが、垂直線の配線方向に離れるよう分離されている。あるいは、接合部３２０～３２６が並ぶ方向に対し、直交する方向に離れて接合部３４０～３４６が並んでいるとも言える。そのため、画素基板を上面から見た平面視において、画素基板上の第一の信号線である垂直線群１に接続された第三の信号線である結線４２０～４２６と、第二の信号線である垂直線群２とが交差する部分を有する。
このような交差部を有する配置により、例えば水平方向に３行の画素の信号を加算する際に、加算対象である垂直線１４１～１４３の信号を処理する単位回路２４１～２４３が２つの信号処理回路２００と２１０にまたがることを防止している。また、加算対象である垂直線１２３～１２５の信号を処理する単位回路２２３～２２５についても同様である。
また、このように接合部３２０～３２６が配される基板上の位置と、接合部３４０～３４６が配される基板上の位置とが、垂直線の配線方向に離れるよう分離されるとき、信号処理回路１と信号処理回路２ともまた基板上で分離して配置され、混色を抑制している。
なお、このような接合部の配置を実現するため、必要に応じてダミー回路２２７、２４７を配することで接合部の位置をずらしている。
よって、本実施例においては、２つの信号処理回路を用いて画素信号を読み出す固体撮像装置において、アナログもしくはデジタル水平加算を行う際に、読み出し速度低下もしくは信号処理の煩雑さを抑制することが可能となっている。
また、本実施例においては、垂直線１２０～１２６と単位回路２２０～２２６の結線４２０～４６０と、垂直線１４０～１４６と単位回路２４０～２４６の結線４４０～４４６と、が交差しないようにしている。これにより、例えば、垂直線１２０～１２６の電位変動が、寄生容量を介して垂直線１４０～１４６へクロストークすることを抑制することが可能である。
さらに、信号処理回路１の単位回路２２０～２２６と信号処理回路２の単位回路２４０～２４６を分離した配置となっているため、単位回路２２０～２２６に含まれる比較器６０と単位回路２４０～２４６に含まれる比較器６０とが分離された配置となっている。これにより、比較器６０の出力が変化する際の干渉による混色の発生を抑制することが可能である。
（第三の実施形態）
本実施形態による光電変換システムについて、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態による光電変換システムの概略構成を示すブロック図である。
本実施形態による光電変換システムについて、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態による光電変換システムの概略構成を示すブロック図である。
上記第一又は第二の実施形態で述べた光電変換装置は、種々の光電変換システムに適用可能である。適用可能な光電変換システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と撮像装置とを備えるカメラモジュールも、光電変換システムに含まれる。図６には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。
図６に例示した光電変換システムは、光電変換装置の一例である撮像装置１００４、被写体の光学像を撮像装置１００４に結像させるレンズ１００２を有する。さらに、レンズ１００２を通過する光量を可変にするための絞り１００３、レンズ１００２の保護のためのバリア１００１を有する。レンズ１００２及び絞り１００３は、撮像装置１００４に光を集光する光学系である。撮像装置１００４は、上記のいずれかの実施形態の光電変換装置であって、レンズ１００２により結像された光学像を電気信号に変換する。
光電変換システムは、また、撮像装置１００４より出力される出力信号の処理を行うことで画像を生成する画像生成部である信号処理部１００７を有する。信号処理部１００７は、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。信号処理部１００７は、撮像装置１００４が設けられた半導体基板に形成されていてもよいし、撮像装置１００４とは別の半導体基板に形成されていてもよい。
光電変換システムは、更に、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部１０１０、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）１０１３を有する。更に光電変換システムは、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体１０１２、記録媒体１０１２に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）１０１１を有する。なお、記録媒体１０１２は、光電変換システムに内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。
更に光電変換システムは、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部１００９、撮像装置１００４と信号処理部１００７に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部１００８を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、光電変換システムは少なくとも撮像装置１００４と、撮像装置１００４から出力された出力信号を処理する信号処理部１００７とを有すればよい。
撮像装置１００４は、撮像信号を信号処理部１００７に出力する。信号処理部１００７は、撮像装置１００４から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。光電変換システムは、この画像データを用いて、画像を生成する。
このように、本実施形態によれば、上記のいずれかの実施形態の光電変換装置（撮像装置）を適用した光電変換システムを実現することができる。
（第四の実施形態）
本実施形態の光電変換システム及び移動体について、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態の光電変換システム及び移動体の構成を示す図である。
本実施形態の光電変換システム及び移動体について、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態の光電変換システム及び移動体の構成を示す図である。
図７（ａ）は、車載カメラに関する光電変換システムの一例を示したものである。光電変換システム３００は、撮像装置３１０を有する。撮像装置３１０は、上記のいずれかの実施形態に記載の光電変換装置（撮像装置）である。光電変換システム３００は、撮像装置３１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部３１２と、光電変換システム３００により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う視差取得部３１４を有する。また、光電変換システム３００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離取得部３１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部３１８と、を有する。ここで、視差取得部３１４や距離取得部３１６は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部３１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
光電変換システム３００は車両情報取得装置３６０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、光電変換システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御部である制御ＥＣＵ３３０が接続されている。また、光電変換システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置３７０とも接続されている。例えば、衝突判定部３１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ３３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置３７０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を光電変換システム３００で撮像する。図７（ｂ）に、車両前方（撮像範囲３５０）を撮像する場合の光電変換システムを示した。車両情報取得装置３６０が、光電変換システム３００ないしは撮像装置３１０に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。
上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。更に、光電変換システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態に含まれる。
また、上記第三の実施形態、第四の実施形態に示した光電変換システムは、光電変換装置を適用しうる光電変換システム例を示したものであって、本発明の光電変換装置を適用可能な光電変換システムは図６及び図７に示した構成に限定されるものではない。
なお、上記実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
１０ 画素
３０ 垂直線
３１ 垂直線
６０ 比較器
６１ 比較器
３０ 垂直線
３１ 垂直線
６０ 比較器
６１ 比較器
本発明の一つの側面は、光電変換装置であって、第１の画素、第２の画素、第３の画素を含む複数の画素が配された画素アレイを備え、前記第１の画素と前記第２の画素は、前記画素アレイの上面から見た平面視において第１方向に沿って配され、前記第１の画素は、前記第２の画素から前記第１方向の正の向きに離れて位置し、第１の画素と第３の画素は第２方向に沿って配され、第１の画素と前記第３の画素は第１の信号線に接続され、第２の画素は第２の信号線に接続され、前記第１の信号線は第１の信号処理回路に接続され、
前記第２の信号線は第２の信号処理回路に接続され、前記第１の信号処理回路と前記第２の信号処理回路は前記第１方向に沿って配され、前記第１の信号処理回路は、前記第２の信号処理回路から前記第１方向の負の向きに離れて位置することを特徴とする。
前記第２の信号線は第２の信号処理回路に接続され、前記第１の信号処理回路と前記第２の信号処理回路は前記第１方向に沿って配され、前記第１の信号処理回路は、前記第２の信号処理回路から前記第１方向の負の向きに離れて位置することを特徴とする。
Claims (18)
- 第１の画素、第２の画素、第３の画素を含む複数の画素が配された画素アレイを備え、
前記第１の画素と前記第２の画素は、前記画素アレイの上面から見た平面視において第１方向に沿って配され、前記第１の画素は、前記第２の画素から前記第１方向の正の向きに離れて位置し、
第１の画素と第３の画素は第２方向に沿って配され、
第１の画素と前記第３の画素は第１の信号線に接続され、
第２の画素は第２の信号線に接続され、
前記第１の信号線は第１の信号処理回路に接続され、
前記第２の信号線は第２の信号処理回路に接続され、
前記第１の信号処理回路と前記第２の信号処理回路は前記第１方向に沿って配され、前記第１の信号処理回路は、前記第２の信号処理回路から前記第１方向の負の向きの成分を有する方向に離れて位置することを特徴とする光電変換装置。 - 前記第１の信号処理回路は第１の比較器を含み、
前記第２の信号処理回路は第２の比較器を含み、
前記第２の比較器から見て前記第１の比較器が前記第１方向の負の向きに離れて位置する
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。 - 第１の画素と、第２の画素とを含む複数の画素が配された画素アレイを備え、
第１の画素は第１の信号線を介して第１の信号処理回路に接続され、
第２の画素は第２の信号線を介して第２の信号処理回路に接続され、
前記画素アレイを上面から見た平面視において、前記第１の信号線から前記第１の信号処理回路に至る第３の信号線が前記第２の信号線と交差する部分を備えることを特徴とする光電変換装置。 - 前記平面視において、前記第２の信号線から前記第２の信号処理回路に至る第４の信号線が前記第１の信号線と交差する部分を備えることを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
- 前記画素アレイ、第１の信号線、第２の信号線が第１の半導体基板に設けられ、
前記第１の信号処理回路と前記第２の信号処理回路が第２の半導体基板に設けられ、
前記第１の信号線と前記第１の信号処理回路は、第１の接合部を介して接続され、
前記第２の信号線と前記第２の信号処理回路は、第２の接合部を介して接続され、
前記第１の接合部と前記第１の信号処理回路の間の第３の信号線が、前記平面視において前記第２の信号線と交差することを特徴とする請求項３または４に記載の光電変換装置。 - 前記画素アレイ、第１の信号線、第２の信号線が第１の半導体基板に設けられ、
前記第１の信号処理回路と前記第２の信号処理回路が第２の半導体基板に設けられ、
前記第１の信号線と前記第１の信号処理回路は、第１の接合部を介して接続され、
前記第２の信号線と前記第２の信号処理回路は、第２の接合部を介して接続され、
前記第１の接合部と前記第１の信号処理回路の間の第３の信号線が、前記平面視において前記第２の信号線と交差し、
前記第２の接合部と前記第２の信号処理回路の間の第４の信号線が、前記平面視において前記第１の信号線と交差することを特徴とする請求項３または４に記載の光電変換装置。 - 前記第１の画素と、前記第２の画素とが並ぶ方向を第１方向の正の向きとしたとき
前記第１の接合部の配される位置と、
前記第２の接合部の配される位置は、一方から他方を見た方向が、前記第１方向の負の向きの成分を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の光電変換装置。 - 前記第一の信号処理回路と、前記第二の信号処理回路とが並ぶ方向が、
前記第１方向に直交する第２方向の成分を含むことを特徴とする請求項７に記載の光電変換装置。 - 前記第１の接合部と前記第２の接合部の各々は、前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板とを貫通する電極を含んで形成されることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載の光電変換装置。
- 前記第１の半導体基板の絶縁体と前記第２の半導体基板の絶縁体とが接合面で接合され、
前記第１の接合部と前記第２の接合部の各々は、前記第１の半導体基板の金属と前記第２の半導体基板の金属とが前記接合面で接合されることによって形成されていることを特徴とする請求項５乃至請求項９のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 前記第１の信号線から読み出される信号と、前記第２の信号線から読み出される信号と、を演算処理することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光電変換装置。
- 前記演算処理は加算処理であることを特徴とする請求項１１に記載の光電変換装置。
- 前記第一の画素を覆う第一のカラーフィルターと、第二の画素を覆う第二のカラーフィルターとが異なる色に対応していることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の光電変換装置。
- 請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置が出力する信号を用いて画像を生成する信号処理部と、を有することを特徴とする光電変換システム。 - 請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の光電変換装置を備える移動体であって、
前記光電変換装置が出力する信号を用いて前記移動体の移動を制御する制御部を有することを特徴とする移動体。 - 第１の画素、第２の画素、第３の画素を含む複数の画素が配された画素アレイを備える半導体基板に積層される半導体基板であって、
前記第１の画素と前記第２の画素は、前記画素アレイの上面から見た平面視において第１方向に沿って配され、前記第１の画素は、前記第２の画素から前記第１方向の正の向きに離れて位置し、
第１の画素と第３の画素は第２方向に沿って配され、
第１の画素と前記第３の画素は第１の信号線に接続され、
第２の画素は第２の信号線に接続され、
前記第１の信号線は第１の信号処理回路に接続され、
前記第２の信号線は第２の信号処理回路に接続され、
前記第１の信号処理回路と前記第２の信号処理回路は前記第１方向に沿って配され、前記第１の信号処理回路は、前記第２の信号処理回路から前記第１方向の負の向きに離れて位置することを特徴とする半導体基板。 - 第１の画素と、第２の画素とを含む複数の画素が配された画素アレイを備える半導体基板に積層される半導体基板であって、
第１の信号処理回路と、第２の信号処理回路とを有し、
第１の画素は第１の信号線を介して第１の信号処理回路に接続され、
第２の画素は第２の信号線を介して第２の信号処理回路に接続され、
前記第１の信号線と前記第２の信号線との交差部を有することを特徴とする半導体基板。 - 第１の画素を含む複数の画素が配された画素アレイと、第１の画素に接続された第１の信号線とを備える半導体基板に積層される半導体基板であって、
第１の信号処理回路と、第２の信号線とを有し、
第１の画素は第１の信号線と第２の信号線とを介して第１の信号処理回路に接続され、
前記第１の信号線と前記第２の信号線とが前記画素アレイを上面から見た平面視において交差することを特徴とする半導体基板。
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