JP2024004796A - 光電変換装置、光電変換システム - Google Patents

光電変換装置、光電変換システム Download PDF

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Abstract

【課題】光電変換装置のノイズと消費電力を低減する。【解決手段】複数の光電変換部が配された第１基板と、前記複数の光電変換部に接続された複数のフローティングディフュージョン部と、前記複数のフローティングディフュージョン部のうち、第１のフローティングディフュージョン部と、第２のフローティングディフュージョン部と、を接続する第１のスイッチと、前記複数のフローティングディフュージョン部の電位に基づく信号を出力する複数の増幅トランジスタと、が配された第２基板と、を有することを特徴とする光電変換装置。【選択図】図２

Description

本発明は、光電変換装置、該光電変換装置を用いた光電変換システムに関する。
特許文献１では、第１基板に光電変換を行う複数の画素、第２基板には前記画素からの信号を出力する読み出し回路、第３基板には画素信号処理するロジック回路を有する３層の積層よりなる固体撮像素子が開示されている。
国際公開第２０２０／１０５７１３号
特許文献１に記載の固体撮像装置において画素信号の加算もしくは平均を行う際には、垂直信号線に読み出した信号を処理する必要があるが、その動作に伴う電力削減の検討がなされていない。
本発明の一つの側面は、複数の光電変換部が配された第１基板と、前記複数の光電変換部に接続された複数のフローティングディフュージョン部と、前記複数のフローティングディフュージョン部のうち、第１のフローティングディフュージョン部と、第２のフローティングディフュージョン部と、を接続する第１のスイッチと、前記複数のフローティングディフュージョン部の電位に基づく信号を出力する複数の増幅トランジスタが配された第２基板と、前記複数の増幅トランジスタのうち第１の増幅トランジスタに接続された第１の信号線と、前記第１の信号線に接続された第１の信号読み出し回路と、前記複数の増幅トランジスタのうち第２の増幅トランジスタに接続された第２の信号線と、前記第２の信号線に接続された第２の信号読み出し回路と、を有し、前記第１のスイッチがオフ状態の場合に第１の信号読み出し回路及び第２の信号読み出し回路は動作状態であり、前記第１のスイッチがオン状態の場合に第１の信号読み出し回路が非動作状態であることを特徴とする光電変換装置。
本発明の別の側面は、複数の光電変換部が配された第１基板と、前記複数の光電変換部に接続された複数のフローティングディフュージョン部と、前記複数のフローティングディフュージョン部のうち、第１のフローティングディフュージョン部と、第２のフローティングディフュージョン部と、を接続する第１のスイッチと、前記複数のフローティングディフュージョン部の電位に基づく信号を出力する複数の増幅トランジスタと、が配された第２基板と、を有することを特徴とする光電変換装置。
本発明によれば、画素信号を加算もしくは平均する場合において、消費電力の低減が可能となる。
第１の実施形態にかかる光電変換装置の概略図である。 第１の実施形態にかかる光電変換装置の等価回路図である。 第１の実施形態に係る光電変換装置の断面図である。 第１の実施形態に係る光電変換装置の平面図である。 第１の実施形態にかかる光電変換装置の通常動作時の状態を示す図である。 第１の実施形態にかかる光電変換装置の加算または平均動作時の状態を示す図である。 第２の実施形態にかかる光電変換装置の加算または平均動作時の状態を示す図である。 第３の実施形態にかかる光電変換装置の回路構成の一例を示す図である。 第３の実施形態にかかる光電変換装置の加算または平均動作時の状態を示す図である。 第４の実施形態にかかる光電変換装置の加算または平均動作時の状態を示す図である。 第５の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。 第６の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。 第７の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。 第８の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。 第９の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を限定するものではない。各図面が示す部材の大きさや位置関係は、説明を明確にするために誇張していることがある。以下の説明において、同一の構成については同一の番号を付して説明を省略することがある。
以下の説明においては、信号電荷が電子である場合を例として説明する。したがって、信号電荷と同じ導電型のキャリアを多数キャリアとする第１導電型の半導体領域とはＮ型半導体領域であり、第２導電型の半導体領域とはＰ型半導体領域である。なお、信号電荷がホールである場合でも本発明は成立する。この場合は、信号電荷と同じ導電型のキャリアを多数キャリアとする第１導電型の半導体領域はＰ型半導体領域であり、第２導電型の半導体領域とはＮ型半導体領域である。
本明細書および請求項において、単に「不純物濃度」という用語が使われた場合、逆導電型の不純物によって補償された正味の不純物濃度を意味している。つまり、「不純物濃度」とは、ＮＥＴドーピング濃度を指す。Ｐ型の添加不純物濃度がＮ型の添加不純物濃度より高い領域はＰ型半導体領域である。反対に、Ｎ型の添加不純物濃度がＰ型の添加不純物濃度より高い領域はＮ型半導体領域である。また、以下に述べる実施形態中に記載される半導体領域、ウエルの導電型や注入されるドーパントは一例であって、実施形態中に記載された導電型、ドーパントのみに限定されるものではない。実施形態中に記載された導電型、ドーパントに対して適宜変更できる。さらに、この変更に伴って、半導体領域、ウエルの電位は適宜変更される。
本明細書において、「平面視」とは、後述する半導体基板の光入射面又は光入射面に対向する面に対して垂直な方向から視ることを指す。また、断面とは、半導体基板の光入射面と垂直な方向における面を指す。なお、微視的に見て半導体基板の光入射面が粗面である場合は、巨視的に見たときの半導体基板の光入射面を基準として平面視を定義する。
本明細書において、深さ方向とは、半導体基板の光入射面（第１面）からトランジスタが配される側の面（第２面）に向かう方向である。
また、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が、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。
また、以下の実施形態では、回路の素子同士の接続を述べることがある。この場合、注目する素子同士の間に別の素子が介在する場合であっても、特に断りのない限り、注目する素子同士は接続されているとして扱う。例えば、複数のノードを持つ容量素子Ｃの一方のノードに素子Ａが接続され、他方のノードに素子Ｂが接続されているとする。このような場合であっても、素子Ａ、素子Ｂは、特に断りのない限り、接続されているものとして扱う。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１から図６までを用いて説明する。図１は本発明に係る光電変換装置４００の概略図である。光電変換装置は、半導体デバイスＩＣである。本実施形態に係る光電変換装置４００とは、例えば、イメージセンサや、測光センサ、測距センサとして用いることができる。以下では、一例として、ＣＭＯＳイメージセンサを説明する。
第１の実施形態に係る光電変換装置４００は第１基板１００、第２基板２００、および第３基板３００の３層を含んで構成される。第１基板１００および第２基板２００は、積層後にウェハをダイシングしてチップ化したチップの状態であってもよいし、ウェハの状態であってもよい。
第１基板１００の半導体層には複数の画素１０１がアレイ状に配置される。図１では簡易的に画素１０１が６列×４行に配された画素アレイの例を示しているが、画素アレイを構成する画素１０１の数はこれ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に用いられるＣＭＯＳイメージセンサのように数千行×数千列の画素１０１を配置してもよく、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。
第２基板２００には、画素回路２０１、信号読み出し回路２０２、垂直信号線２０３および垂直走査回路２０４が配置される。画素１０１で光電変換された電荷対に基づく信号は画素回路２０１および垂直信号線２０３を介して信号読み出し回路２０２へと読み出される。１本の垂直信号線２０３には画素アレイの１列に配された複数の画素１０１が接続され、垂直走査回路２０４により選択された行の画素１０１から信号が読み出される。
第３基板３００には列信号処理回路３０１、水平走査回路３０２、タイミングジェネレータ（ＴＧ）３０３，および出力回路３０４が配置される。第２基板２００に配置される信号読み出し回路２０２の出力は第３基板３００の列信号処理回路３０１へと入力される。列信号処理回路３０１は例えばアナログ－デジタル変換回路（ＡＤ変換回路）である。デジタル変換された信号は水平走査回路３０２の制御により出力回路３０４に順次転送され光電変換装置４００の外部に出力される。ＴＧ３０３は第２基板２００、第３基板３００に配置された回路ブロックの制御信号を生成する。
なお、本実施形態では光電変換装置４００を３層の基板を有する構成としたが、第２基板および第３基板に配置される回路ブロックを同一の基板に配置し、２層の基板からなる構成としてもよい。また、信号読み出し回路２０２、垂直走査回路２０４は第３基板３００に配置されていてもよい。
図２は画素１０１から信号読み出し回路２０２までの経路の等価回路図である。
画素１０１はフォトダイオード１０２と、転送トランジスタ１０３を備えている。画素回路２０１は、フローティングディフュージョン（以下「ＦＤ」と称する。）２０５と、リセットトランジスタ２０６と増幅トランジスタ（ソースフォロアトランジスタ）２０７と選択トランジスタ２０８を備えている。また、トランジスタによって構成される加算スイッチ２０９を備える。
信号読み出し回路２０２は電流源２１０と増幅回路２１１を含んで構成されている。信号増幅を必要としない場合には、電流源２１０のみで構成されていてもよい。
フォトダイオード１０２は光電変換により電荷を生成する。光電変換で生成された電荷は、転送トランジスタ１０３によって電荷を保持するＦＤ２０５に転送される。この電荷によってＦＤ２０５の電位が定まる。ＦＤ２０５は、増幅トランジスタ２０７のゲートに接続される。ＦＤ２０５に保持された電荷に基づく信号が、増幅トランジスタ２０７により増幅され、選択トランジスタ２０８を介して垂直信号線２０３に読み出され、信号読み出し回路２０２へ入力される。またＦＤ２０５にはＦＤの電位をリセットするためのリセットトランジスタ２０６が接続されている。垂直信号線２０３は不図示の電流源トランジスタを介して電流源２１０に接続されており、電流源２１０は増幅トランジスタ２０７とソースフォロア回路を構成している。
図２の等価回路図では平面的に示しているが、図１に示した通り、画素１０１は第１基板１００に配置され、画素回路２０１、垂直出力線２０３および信号読み出し回路２０２は第２基板２００に配置されている。加えて、ある画素回路のＦＤ２０５と、異なる画素列の画素回路が有するＦＤ２０５とを接続する加算スイッチ２０９も第２基板２００に配置されている。加算スイッチ２０９がオンになると、各画素回路のＦＤ２０５で保持する信号電荷が加算され、信号値が平均される加算平均が実施される。
図３は本実施形態の光電変換装置の断面図である。この断面図は、第１基板１００、第２基板２００、第３基板３００において、フォトダイオード１０２、転送トランジスタ１０３のゲートを通る線の断面を示している。半導体領域１０４はフォトダイオード１０２である。つまり、半導体領域１０４は、入射光に応じて信号電荷（本実施形態では電子）を生成し、蓄積する光電変換部である。また、半導体領域１０４はＮ型の不純物領域である。図３の断面図では、１つの断面に現れる２つの画素１０１を示している。
転送トランジスタ１０３の転送ゲート３１１は、半導体領域１０４とＦＤノード２０５の領域である半導体領域３２１との間の導通を制御する。半導体領域３２１はＮ型の半導体領域である。画素分離部３９１は、複数の半導体領域１０４の間に設けられており、複数の半導体領域１０４を電気的に分離している。画素分離部３９１は、シリコン酸化物等の絶縁部を含んで構成されていても良いし、ポテンシャル障壁を形成する半導体領域であっても良い。典型的には、フォトダイオード１０２が蓄積する信号電荷とは反対の極性の電荷を主たるキャリアとする半導体領域である。画素分離部３９１と半導体領域１０４との間には画素分離層２８１が設けられている。画素分離層２８１は、特に画素分離部３９１が絶縁部で設けられている場合、暗電流を低減する役割を持つ。ＦＤノード２０５である半導体領域３２１と増幅トランジスタ２０７のゲート３４１は導電体３０５を介して接続される。導電体３０５はタングステン、銅などの金属を主に含んで構成される。導電体３０５は、第２基板２００の半導体層２１を分離する絶縁体２５１を貫通して形成されている。絶縁体２５１は、複数の読み出し回路２０２を互いに電気的に分離する。また、絶縁体２５１は半導体層２１の第３面から第４面まで貫通して設けられている。第３面とは半導体層１１に対向する面（Ｆ３）であり、第４面とは第３面に対向する面（Ｆ４）である。増幅トランジスタ２０７のゲート３４１は半導体層２１の第４面側に設けられている。
第１基板１００の半導体層１１は入射面側の第１面（Ｆ１）と、第１面に対向する第２面（Ｆ２）を備える。半導体領域２２１は半導体領域１０４の第１面の側（入射面側）の領域に設けられたＰ型の半導体領域である。固定電荷膜２３１は半導体層１１の第１面の上に設けられている。半導体領域２２１、固定電荷膜２３１により、半導体領域１０４に入る暗電流を低減している。
マイクロレンズＭＬは、半導体領域１０４に光を導く。マイクロレンズＭＬと固定電荷膜２３１との間には平坦化層２４１が設けられている。なお、複数の画素１０１の各々にさらにカラーフィルタを設けて色分離を行うようにしても良い。
第１基板１００、第２基板２００、第３基板３００は積層されている。第２基板２００は、第１基板１００と第３基板３００との間に設けられている。第３基板３００の半導体層３１には、トランジスタ３８１が設けられている。接続部３６１を介して、第２基板２００と第３基板３００は電気的に接続されている。接続部３６１は金属で形成される。典型的には接続部３６１は銅を主に含む。また、接続部３６１は銅の拡散を抑制するためのバリアメタル（チタン、ニッケル、タンタルなど）をさらに含んで形成される。
図４は、図１～図３に示した光電変換装置において、図３に示した第１基板１００の第２面を半導体層２１の側から見た平面図と、第２基板２００について第３基板３００の側から見た平面図を合わせて示した図である。図４において、図１～図３に示した部材と同じ機能を有する部材は、図１～図３で示した符号と同じ符号を示している。
フォトダイオード１０２である１つの半導体領域１０４に転送ゲート３１１が設けられている。１つの読み出し回路２０２の増幅トランジスタ２０７のゲート３４１に、１つの半導体領域１０４および１つのＦＤノード２０５である半導体領域３２１が接続されている。
また、第１基板１００の半導体層１１のウエル領域に所定の電位（典型的には接地電位）を与えるウエルコンタクト２６１が設けられている。
第２基板２００の半導体層２１には、増幅トランジスタ２０７のゲート３４１、選択トランジスタ２０８のゲート３５１が設けられている。また、加算スイッチ２０９を構成するトランジスタのゲート３７１、リセットトランジスタ２０６のゲート３３１が設けられている。また、第２基板２００の半導体層２１のウエル領域に所定の電位（典型的には接地電位）を与えるウエルコンタクト２７１が設けられている。
図５、図６を用いて本構成において画素信号の加算または平均を実施する場合の駆動方法を説明する。図５、図６では画素アレイ中の３列の画素列に着目し、各列の回路要素それぞれに対して、列ごとにａ、ｂ、ｃの符号を付している。また、画素１０１は行列状に配置されるが、簡略化のため１行分の画素１０１のみを記載している。
図５は本発明に係る光電変換装置の第１の実施形態に係る光電変換装置の通常動作時の画素回路の状態を示す図である。通常動作とは画素信号の加算または平均が実施されていない場合の回路動作であり、各画素１０１で生じた信号電荷が各画素１０１の画素回路が有するＦＤ２０５によって電圧に変換され、垂直出力線２０３に出力される動作をいう。
図５左端のａ列に配されたフォトダイオード１０２ａは、第１のフローティングディフュージョン部であるＦＤ２０５ａおよび第１の増幅トランジスタである２０７ａを介して第１の信号線２０３ａに接続される。第１の信号線２０３ａは第１の電流源２１０ａ、第１の増幅回路２１１ａを含む第１の信号読み出し回路２０２ａに接続される。第１の信号線２０３ａは不図示の第１の電流源トランジスタを介して第１の電流源２１０ａに接続される。
図５中央のｂ列に配されたフォトダイオード１０２ｂは、第２のフローティングディフュージョン部であるＦＤ２０５ｂ、および第２の増幅トランジスタである２０７ｂを介して第２の信号線２０３ｂに接続される。第２の信号線２０３ｂはさらに第２の電流源２１０ｂ、第２の増幅回路２１１ｂを含む第２の信号読み出し回路２０２ｂに接続される。第２の信号線２０３ｂは不図示の第２の電流源トランジスタを介して第２の電流源２１０ｂに接続される。
同様に、図５右端のｃ列に配されたフォトダイオード１０２ｃは、第３のフローティングディフュージョン部であるＦＤ２０５ｃ、および第３の増幅トランジスタである２０７ｃを介して第３の信号線２０３ｃに接続される。第３の信号線２０３ｃはさらに第３の電流源２１０ｃ、第３の増幅回路２１１ｃを含む第３の信号読み出し回路２０２ｃに接続される。第３の信号線２０３ｃは不図示の第３の電流源トランジスタを介して第３の電流源２１０ｃに接続される。
ａ列にはＦＤ２０５ａとＦＤ２０５ｂとを接続する第１のスイッチである加算スイッチ２０９ａが設けられ、ｂ列にはＦＤ２０５ｂとＦＤ２０５ｃとを接続する第２のスイッチである加算スイッチ２０９ｂが設けられている。加算スイッチ２０９ｃはＦＤ２０５ｃと不図示の画素列の画素１０１に対応するＦＤ２０５とを接続する加算スイッチである。
通常動作においては加算スイッチ２０９ａ、２０９ｂ、および２０９ｃがすべてオフ状態となっており、画素信号の加算あるいは平均は行われない。すなわち、各フォトダイオード１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃで発生した信号電荷はそれぞれ各列の垂直信号線２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃに読み出される。
図６は第１の実施形態に係る光電変換装置が画素信号の加算あるいは平均を行う場合の画素回路の状態を示す図である。ａ列からｃ列までの３列の画素信号について加算あるいは平均を行う場合を例として説明する。
図６に示す例では加算スイッチ２０９ａ、加算スイッチ２０９ｂをオン状態にし、加算スイッチ２０９ｃはオフ状態とする。加算スイッチ２０９ａ、２０９ｂをオン状態にすることにより、ＦＤ２０５ａと、ＦＤ２０５ｂ、ＦＤ２０５ｃが電気的に接続される。ＦＤ２０５ａ、ＦＤ２０５ｂ、ＦＤ２０５ｃが電気的に接続されることにより、それぞれのＦＤに保持された電荷が加算され、増幅トランジスタ２０７を介して信号読み出し回路２０２に読み出される。この時、信号読み出し回路２０２ａ、２０２ｃを非動作状態とし、電流源２１０ａ、２１０ｃから供給される電流量は動作状態よりも少ない状態とすることで、加算された信号は増幅トランジスタ２０７ｂを介して信号読み出し回路２０２ｂに読み出される。電流源２１０から供給される電流量が少ないとは、信号読み取り回路２０２が動作状態にある場合よりも電流量が少なくなっていることを指す。例えば電流源２１０や、不図示の電流源トランジスタを非導通状態にして信号読み取り回路２０２に電流を流さない場合を含む。加算スイッチ２０９を導通しＦＤ２０５の保持電荷を加算する際、信号が読み出される列以外の信号読み出し回路２０２を非動作状態にし、電流源２１０の電流量を少なくすることにより、消費電力を低減することが可能となる。
また、図４に示すように加算スイッチ２０９を第２基板に設けることにより、加算スイッチ２０９を形成するためのゲートコンタクトを第１基板に設ける必要がなくなる。そのため、ゲートコンタクト周辺で発生する迷光を低減する効果が得られる。
上記説明では、加算スイッチ２０９がオン状態の時に、信号読み出し回路２０２ａと２０２ｃを非動作状態としたが、非動作状態とする回路はこれに限られない。非動作状態になるのは電流源２１０のみであったり、増幅回路２１１のみであったりしてもよい。また、本実施形態では３画素おきに加算スイッチ２０９をオフ状態としたが、ＦＤ２０５の保持電荷を加算する画素の数は３画素に限られない。２画素以上の複数の画素部のＦＤを接続できれば、何画素おきに加算スイッチをオフ状態にしてもよい。
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る光電変換装置について図７を用いて説明する。第１の実施形態と説明が共通する部分は省略し、主に第１の実施形態と異なる部分について説明する。
図７は第２の実施形態に係る光電変換装置が画素信号の加算または平均を行う場合の画素回路の状態を示す図である。本実施形態にかかる光電変換装置では、加算スイッチ２０９が画素１０１の要素として備えられている。すなわち、加算スイッチ２０９が第１基板に設けられている。
加算スイッチ２０９を第１基板に設けることにより、画素回路２０１に搭載されている増幅トランジスタ２０７のサイズを大きくすることが可能となる。そのため、第１の実施形態において説明した消費電力の低減に加え、画素１０１、画素回路２０１で発生するＲＴＳ（Ｒａｎｄｏｍ Ｔｅｌｅｇｒａｐｈ Ｓｉｇｎａｌ）ノイズ等のノイズを低減する効果が得られる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る光電変換装置について図８及び図９を用いて説明する。第１の実施形態と説明が共通する部分は省略し、主に第１の実施形態と異なる部分について説明する。第３の実施形態では、水平方向に加え、垂直方向にも画素信号の加算または平均が可能である点で第１の実施形態とは異なっている。
図８は第３の実施形態にかかる光電変換装置の通常動作時の画素回路の状態を示す図である。２次元状に配置された画素１０１と画素回路２０１のうち、３行×３列に配された９個の画素に着目する。
第１のフローティングディフュージョン部であるＦＤ２０５ａが接続された第１の信号線２０３ａに、第４のフローティングディフュージョン部であるＦＤ２０５ｄが接続されている。ＦＤ２０５ａとＦＤ２０５ｄとを接続する第３のスイッチである加算スイッチ２１２ａが設けられている。同様に、３行×３列に配列された画素のそれぞれに各画素回路のＦＤ２０５同士を接続可能な加算スイッチ２１２が設けられている。
図８に示す様に、加算スイッチ２０９、加算スイッチ２１２のそれぞれがオフ状態の時、光電変換装置は通常駆動し、各フォトダイオード１０２で出力された信号電荷は各フォトダイオード１０２の属する画素列に対応する垂直信号線２０３に読み出される。
図９は第３の実施形態に係る光電変換装置において画素信号の加算または平均を行う場合の画素回路の状態を示す図である。３×３配列の画素の信号を加算または平均し、中央の画素列に対応する垂直信号線２０３から出力する場合について説明する。
３×３個の画素のうち、左端の画素列と中央の画素列とに対応する加算スイッチ２１２ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ、２０１ｅ、２０１ｆと、加算スイッチ２０９ａ、２０９ｂがオン状態にされる。加算スイッチ２１２ｇ、２１２ｈ、２１２ｉのそれぞれと、加算スイッチ２０９ｃはオフ状態である。この時、選択トランジスタ２０８ｄ、２０８ｅ、２０８ｆが選択される。
増幅トランジスタ２０７ｅでは、ＦＤ２０５ａ、ＦＤ２０５ｂ、ＦＤ２０５ｃ、ＦＤ２０５ｄ、ＦＤ２０５ｅ、ＦＤ２０５ｆ、ＦＤ２０５ｇ、ＦＤ２０５ｈ、ＦＤ２０５ｉの保持電荷が加算される。加算または平均された保持電荷は、垂直信号線２０３を経由して信号読み出し回路２０２ｂに読み出される。
この時、加算スイッチ２１２及び加算スイッチ２０９は第１基板１００、第２基板２００のどちらに備わっていてもよい。例えば加算スイッチ２１２を第１基板１００に設け、加算スイッチ２０９を第２基板２００に設けるなど、加算スイッチ２１２と加算スイッチ２０９とが別々の基板に備わっていてもよい。また、本実施形態では３行×３列の画素の信号を加算する場合を例としたが、加算または平均される画素の個数はこれに限られない。
本実施形態によれば、消費電力を低減しつつ、水平方向に加え垂直方向に信号の加算または平均を実施する駆動が可能となる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る光電変換装置について図１０を用いて説明する。第１の実施形態と説明が共通する部分は省略し、主に第１の実施形態と異なる部分について説明する。
図１０は第４の実施形態に係る光電変換装置が画素信号の加算または平均を行う場合の画素回路の構成例を示す図である。図１０では、８組の画素１０１及び信号読み出し回路２０２が１行８列に配されている。左端からａ～ｈ列とする。画素１０１のそれぞれは光入射面側にベイヤ配列のカラーフィルタが搭載されている。図１０に示す例では水平方向にのみ画素１０１を配列しているので、各画素に対応してＲＥＤとＧＲＥＥＮのカラーフィルタが交互に並べられる。
本実施形態において、加算スイッチ２０９は同色のカラーフィルタが載っている画素同士が接続されるよう配される。すなわち、加算スイッチ２０９はＲＥＤのカラーフィルタが載っている画素１０１に対応するＦＤ２０５であるＦＤ２０５ａと２０５ｃの間、２０５ｃと２０５ｅの間、２０５ｅと２０５ｇの間に接続される。同様に、ＧＲＥＥＮのカラーフィルタが載っている画素１０１に対応するＦＤ２０５であるＦＤ２０５ｂと２０５ｄの間、２０５ｄと２０５ｆの間、２０５ｆと２０５ｈの間に接続される。
３列ごとに画素信号の加算を行う場合を例とする。加算スイッチ２０９ａ、２０９ｃ、２０９ｇ及び２０９ｄ、２０９ｆをオン状態とし、加算スイッチ２０９ｅ、２０９ｂ、２０９ｈをオフ状態とする。この時読み出し回路２０２ｃ、２０２ｆを動作状態とし、読み出し回路２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｄ、２０２ｅ、２０２ｇ、２０２ｈを非動作状態とする。これにより、加算される３列のＲＥＤ画素は中央の画素列に対応する読み出し回路を介して読み出され、同様に加算される３列のＧＲＥＥＮ画素は中央の画素列に対応する読み出し回路を介して読み出される。また、加算スイッチのオン状態・オフ状態及び読み出し回路の動作状態・非動作状態を上述のように制御することで、信号の読み出しに使用される読み出し回路と、信号の読み出しに使用されない読み出し回路とが均等に配される。言い換えれば、各色の色重心にあたる列回路が動作状態になり、信号の読み出しに用いられる。図１０に示す図では、３列毎にＲＥＤまたはＧＲＥＥＮの動作状態の列回路が均等に配されている。色毎の加算信号または平均信号が出力される間隔が一定であるため、画質の低下が抑えられる。したがって、本実施形態にかかる光電変換装置によれば、消費電力を低減しつつ、画質の向上を図ることができる。
なお、本実施形態では１行８列に配された画素を例として説明したが、第３の実施形態に示したような二次元配列の画素に対して同様に色重心列・色重心行からの信号読み出しを行ってもよい。
（第５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１１を用いて説明する。図１１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１～第６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１１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１１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を備える。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。信号処理部１００７は、撮像信号を用いて、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６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１２を用いて説明する。図１２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１２（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２３００は、撮像装置２３１０を有する。撮像装置２３１０は、上記のいずれかの実施形態に記載の光電変換装置である。光電変換システム２３００は撮像装置２３１０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２３１２と、光電変換システム２３００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２３１４を有する。また、光電変換システム２３００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２３１６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２３１８と、を有する。ここで、視差取得部２３１４や距離取得部２３１６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２３１８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２３００は車両情報取得装置２３２０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２３００は、衝突判定部２３１８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ＥＣＵ２３３０が接続されている。また、光電変換システム２３００は、衝突判定部２３１８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２３４０とも接続されている。例えば、衝突判定部２３１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ２３３０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２３４０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ーに警告を行う。
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２３００で撮像する。図１２（ｂ）に、車両前方（撮像範囲２３５０）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２３２０が、光電変換システム２３００ないしは撮像装置２３１０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。
（第７の実施形態）
本実施形態の光電変換システムについて、図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態の光電変換システムである距離画像センサの構成例を示すブロック図である。
図１３に示すように、距離画像センサ４０１は、光学系４０７、光電変換装置４０８、画像処理回路４０４、モニタ４０５、およびメモリ４０６を備えて構成される。そして、距離画像センサ４０１は、光源装置４１１から被写体に向かって投光され、被写体の表面で反射された光（変調光やパルス光）を受光することにより、被写体までの距離に応じた距離画像を取得することができる。
光学系４０７は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を光電変換装置４０８に導き、光電変換装置４０８の受光面（センサ部）に結像させる。
光電変換装置４０８としては、上述した各実施形態の光電変換装置が適用され、光電変換装置４０８から出力される受光信号から求められる距離を示す距離信号が画像処理回路４０４に供給される。
画像処理回路４０４は、光電変換装置４０８から供給された距離信号に基づいて距離画像を構築する画像処理を行う。そして、その画像処理により得られた距離画像（画像データ）は、モニタ４０５に供給されて表示されたり、メモリ４０６に供給されて記憶（記録）されたりする。
このように構成されている距離画像センサ４０１では、上述した光電変換装置を適用することで、画素の特性向上に伴って、例えば、より正確な距離画像を取得することができる。
（第８の実施形態）
本実施形態の光電変換システムについて、図１４を用いて説明する。図１４は、本実施形態の光電変換システムである内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
図１４では、術者（医師）１１３１が、内視鏡手術システム１１５０を用いて、患者ベッド１１３３上の患者１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１５０は、内視鏡１１００と、術具１１１０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１３４と、から構成される。
内視鏡１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１０１と、鏡筒１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１００を図示しているが、内視鏡１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
鏡筒１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１００には光源装置１２０３が接続されており、光源装置１２０３によって生成された光が、鏡筒１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
カメラヘッド１１０２の内部には光学系及び光電変換装置が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該光電変換装置に集光される。当該光電変換装置によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該光電変換装置としては、前述の各実施形態に記載の光電変換装置を用いることができる。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１３５に送信される。
ＣＣＵ１１３５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１００及び表示装置１１３６の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１３５は、カメラヘッド１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
表示装置１１３６は、ＣＣＵ１１３５からの制御により、当該ＣＣＵ１１３５によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
光源装置１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１００に供給する。
入力装置１１３７は、内視鏡手術システム１１５０に対する入力インターフェースである。ユーザーは、入力装置１１３７を介して、内視鏡手術システム１１５０に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。
処置具制御装置１１３８は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１２の駆動を制御する。
内視鏡１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
また、光源装置１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
また、光源装置１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用する。具体的には、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
（第９の実施形態）
本実施形態の光電変換システムについて、図１５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１５（ａ）は、本実施形態の光電変換システムである眼鏡１６００（スマートグラス）を説明する。眼鏡１６００には、光電変換装置１６０２を有する。光電変換装置１６０２は、上記の各実施形態に記載の光電変換装置である。また、レンズ１６０１の裏面側には、ＯＬＥＤやＬＥＤ等の発光装置を含む表示装置が設けられていてもよい。光電変換装置１６０２は１つでもよいし、複数でもよい。また、複数種類の光電変換装置を組み合わせて用いてもよい。光電変換装置１６０２の配置位置は図１５（ａ）に限定されない。
眼鏡１６００は、制御装置１６０３をさらに備える。制御装置１６０３は、光電変換装置１６０２と上記の表示装置に電力を供給する電源として機能する。また、制御装置１６０３は、光電変換装置１６０２と表示装置の動作を制御する。レンズ１６０１には、光電変換装置１６０２に光を集光するための光学系が形成されている。
図１５（ｂ）は、１つの適用例に係る眼鏡１６１０（スマートグラス）を説明する。眼鏡１６１０は、制御装置１６１２を有しており、制御装置１６１２に、光電変換装置１６０２に相当する光電変換装置と、表示装置が搭載される。レンズ１６１１には、制御装置１６１２内の光電変換装置と、表示装置からの発光を投影するための光学系が形成されており、レンズ１６１１には画像が投影される。制御装置１６１２は、光電変換装置および表示装置に電力を供給する電源として機能するとともに、光電変換装置および表示装置の動作を制御する。制御装置は、装着者の視線を検知する視線検知部を有してもよい。視線の検知は赤外線を用いてよい。赤外発光部は、表示画像を注視しているユーザーの眼球に対して、赤外光を発する。発せられた赤外光の眼球からの反射光を、受光素子を有する撮像部が検出することで眼球の撮像画像が得られる。平面視における赤外発光部から表示部への光を低減する低減手段を有することで、画像品位の低下を低減する。
赤外光の撮像により得られた眼球の撮像画像から表示画像に対するユーザーの視線を検出する。眼球の撮像画像を用いた視線検出には任意の公知の手法が適用できる。一例として、角膜での照射光の反射によるプルキニエ像に基づく視線検出方法を用いることができる。
より具体的には、瞳孔角膜反射法に基づく視線検出処理が行われる。瞳孔角膜反射法を用いて、眼球の撮像画像に含まれる瞳孔の像とプルキニエ像とに基づいて、眼球の向き（回転角度）を表す視線ベクトルが算出されることにより、ユーザーの視線が検出される。
本実施形態の表示装置は、受光素子を有する光電変換装置を有し、光電変換装置からのユーザーの視線情報に基づいて表示装置の表示画像を制御してよい。
具体的には、表示装置は、視線情報に基づいて、ユーザーが注視する第１の視界領域と、第１の視界領域以外の第２の視界領域とを決定される。第１の視界領域、第２の視界領域は、表示装置の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。表示装置の表示領域において、第１の視界領域の表示解像度を第２の視界領域の表示解像度よりも高く制御してよい。つまり、第２の視界領域の解像度を第１の視界領域よりも低くしてよい。
また、表示領域は、第１の表示領域、第１の表示領域とは異なる第２の表示領域とを有し、視線情報に基づいて、第１の表示領域および第２の表示領域から優先度が高い領域を決定されてよい。第１の視界領域、第２の視界領域は、表示装置の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。優先度の高い領域の解像度を、優先度が高い領域以外の領域の解像度よりも高く制御してよい。つまり優先度が相対的に低い領域の解像度を低くしてよい。
なお、第１の視界領域や優先度が高い領域の決定には、ＡＩを用いてもよい。ＡＩは、眼球の画像と当該画像の眼球が実際に視ていた方向とを教師データとして、眼球の画像から視線の角度、視線の先の目的物までの距離を推定するよう構成されたモデルであってよい。ＡＩプログラムは、表示装置が有しても、光電変換装置が有しても、外部装置が有してもよい。外部装置が有する場合は、通信を介して、表示装置に伝えられる。
視認検知に基づいて表示制御する場合、外部を撮像する光電変換装置を更に有するスマートグラスに好ましく適用できる。スマートグラスは、撮像した外部情報をリアルタイムで表示することができる。
［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。
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５の実施形態、第６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１１乃至図１２に示した構成に限定されるものではない。第７の実施形態に示したＴｏＦシステム、第８の実施形態に示した内視鏡、第９の実施形態に示したスマートグラスについても同様である。
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。
また、本開示は以下の構成を含む。
（構成１）複数の光電変換部が配された第１基板と、前記複数の光電変換部に接続された複数のフローティングディフュージョン部と、前記複数のフローティングディフュージョン部のうち、第１のフローティングディフュージョン部と、第２のフローティングディフュージョン部と、を接続する第１のスイッチと、前記複数のフローティングディフュージョン部の電位に基づく信号を出力する複数の増幅トランジスタが配された第２基板と、前記複数の増幅トランジスタのうち第１の増幅トランジスタに接続された第１の信号線と、前記第１の信号線に接続された第１の信号読み出し回路と、前記複数の増幅トランジスタのうち第２の増幅トランジスタに接続された第２の信号線と、前記第２の信号線に接続された第２の信号読み出し回路と、を有し、前記第１のスイッチがオフ状態の場合に第１の信号読み出し回路及び第２の信号読み出し回路は動作状態であり、前記第１のスイッチがオン状態の場合に第１の信号読み出し回路が非動作状態であることを特徴とする光電変換装置。
（構成２）前記第１の信号読み出し回路は電流源に接続された第１の電流源トランジスタを有し、前記第１のスイッチがオン状態の場合に、前記第１の電流源トランジスタがオフ状態であることを特徴とする構成１に記載の光電変換装置。
（構成３）前記第２の信号読み出し回路は電流源に接続された第２の電流源トランジスタを有し、前記第１のスイッチがオン状態の場合に、前記第２の電流源トランジスタがオン状態であることを特徴とする構成１または構成２に記載の光電変換装置。
（構成４）前記第１の信号読み出し回路は第１の増幅回路を有し、前記第１のスイッチがオン状態の場合に、前記第１の増幅回路が非動作状態であることを特徴とする構成１から構成３までのいずれかに記載の光電変換装置。
（構成５）前記第２の信号読み出し回路は第２の増幅回路を有し、前記第１のスイッチがオン状態の場合に、前記第２の増幅回路が動作状態であることを特徴とする構成１から構成４までのいずれかに記載の光電変換装置。
（構成６）前記複数のフローティングディフュージョン部は第３のフローティングディフュージョン部を含み、前記第２のフローティングディフュージョン部と前記第３のフローティングディフュージョン部とを接続する第２のスイッチと、前記複数の増幅トランジスタのうち第３の増幅トランジスタに接続された第３の信号線と、前記第３の信号線に接続された第３の信号読み出し回路と、を有し、垂直走査によって読み出される１行の読み出しにおいて、前記第２のスイッチがオフ状態の場合に第２の信号読み出し回路及び第３の信号読み出し回路は動作状態であり、前記第２のスイッチがオン状態の場合に第３の信号読み出し回路が非動作状態であることを特徴とする構成１から５までのいずれかに記載の光電変換装置。
（構成７）前記第３の信号読み出し回路は電流源に接続された第３の電流源トランジスタを有し、前記第２のスイッチがオン状態の場合に、前記第３の電流源トランジスタが非導通状態あることを特徴とする構成６に記載の光電変換装置。
（構成８）前記第３の信号読み出し回路は第３の増幅回路を有し、
前記第２のスイッチがオン状態の場合に、前記第３の増幅回路が非動作状態であることを特徴とする構成６または構成７に記載の光電変換装置。
（構成９）前記複数の光電変換部はアレイ状に配され、
前記複数の光電変換部の光入射面側に配された複数のカラーフィルタがベイヤ配列を構成することを特徴とする構成１から構成８のいずれかに記載の光電変換装置。
（構成１０）前記第１のフローティングディフュージョン部に接続された光電変換部と、前記第２のフローティングディフュージョン部に接続された光電変換部のそれぞれが有するカラーフィルタが同色であることを特徴とする構成１から構成９のいずれかに記載の光電変換装置。
（構成１１）前記第１のフローティングディフュージョン部に接続された光電変換部と、前記第３のフローティングディフュージョン部に接続された光電変換部のそれぞれが有するカラーフィルタが同色であることを特徴とする構成１０に記載の光電変換装置。
（構成１２）前記第１の信号線に接続された第４のフローティングディフュージョン部を有し、前記第１のフローティングディフュージョン部と、前記第４のフローティングディフュージョン部とを接続する第３のスイッチを有することを特徴とする構成１から構成１１のいずれかに記載の固体撮像装置。
（構成１３）前記第１のスイッチは、前記第１基板に配されることを特徴とする構成１２に記載の光電変換装置。
（構成１４）前記第３のスイッチは、前記第２基板に配されることを特徴とする構成１２または構成１３に記載の光電変換装置。
（構成１５）前記第１基板は第１面と前記第１面に対向する第２面とを有し、
前記第２基板は前記第２面に対向する第３面と、前記第３面に対向する第４面とを有し、
前記複数の増幅トランジスタは前記第４面に形成され、
前記第２基板の前記第４面側に積層される第３基板を有することを特徴とする構成１から構成１４までのいずれかに記載の光電変換装置。
（構成１６）複数の光電変換部が配された第１基板と、前記複数の光電変換部に接続された複数のフローティングディフュージョン部と、前記複数のフローティングディフュージョン部のうち、第１のフローティングディフュージョン部と、第２のフローティングディフュージョン部と、を接続する第１のスイッチと、前記複数のフローティングディフュージョン部の電位に基づく信号を出力する複数の増幅トランジスタと、が配された第２基板と、を有することを特徴とする光電変換装置。
（構成１７）前記複数の増幅トランジスタのうち第１の増幅トランジスタに接続された第１の信号線と、前記第１の信号線に接続された第１の信号読み出し回路と、前記複数の増幅トランジスタのうち第２の増幅トランジスタに接続された第２の信号線と、前記第２の信号線に接続された第２の信号読み出し回路と、を有することを特徴とする構成１６に記載の光電変換装置。
（構成１８）前記第１基板は第１面と前記第１面に対向する第２面とを有し、前記第２基板は前記第２面に対向する第３面と、前記第３面に対向する第４面とを有し、前記複数の増幅トランジスタは前記第４面に形成され、前記第２基板の前記第４面側に積層される第３基板を有することを特徴とする構成１６または構成１７に記載の光電変換装置。
（構成１９）前記第１の信号読み出し回路と前記第２の信号読み出し回路は前記第３基板に設けられることを特徴とする構成１８に記載の光電変換装置。
（構成２０）前記第１のスイッチがオフ状態のときに第１の信号読み出し回路及び第２の信号読み出し回路は動作状態であり、前記第１のスイッチがオン状態のときに第１の信号読み出し回路が非動作状態であることを特徴とする構成１６から構成１９のいずれかに記載の光電変換装置。
（構成２１）構成１から構成２０までのいずれか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。
（構成２２）構成１から構成２０までのいずれか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。
１００ 第１基板
１０２ フォトダイオード
２００ 第２基板
２０２ 信号読み出し回路
２０３ 垂直信号線
２０５ フローティングディフュージョン
２０７ 増幅トランジスタ
２０９ 加算スイッチ

Claims (22)

  1. 複数の光電変換部が配された第１基板と、
    前記複数の光電変換部に接続された複数のフローティングディフュージョン部と、
    前記複数のフローティングディフュージョン部のうち、第１のフローティングディフュージョン部と、第２のフローティングディフュージョン部と、を接続する第１のスイッチと、
    前記複数のフローティングディフュージョン部の電位に基づく信号を出力する複数の増幅トランジスタが配された第２基板と、
    前記複数の増幅トランジスタのうち第１の増幅トランジスタに接続された第１の信号線と、前記第１の信号線に接続された第１の信号読み出し回路と、
    前記複数の増幅トランジスタのうち第２の増幅トランジスタに接続された第２の信号線と、前記第２の信号線に接続された第２の信号読み出し回路と、を有し、
    前記第１のスイッチがオフ状態の場合に第１の信号読み出し回路及び第２の信号読み出し回路は動作状態であり、
    前記第１のスイッチがオン状態の場合に第１の信号読み出し回路が非動作状態であることを特徴とする光電変換装置。
  2. 前記第１の信号読み出し回路は電流源に接続された第１の電流源トランジスタを有し、
    前記第１のスイッチがオン状態の場合に、前記第１の電流源トランジスタがオフ状態であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
  3. 前記第２の信号読み出し回路は電流源に接続された第２の電流源トランジスタを有し、
    前記第１のスイッチがオン状態の場合に、前記第２の電流源トランジスタがオン状態であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
  4. 前記第１の信号読み出し回路は第１の増幅回路を有し、
    前記第１のスイッチがオン状態の場合に、前記第１の増幅回路が非動作状態であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
  5. 前記第２の信号読み出し回路は第２の増幅回路を有し、
    前記第１のスイッチがオン状態の場合に、前記第２の増幅回路が動作状態であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
  6. 前記複数のフローティングディフュージョン部は第３のフローティングディフュージョン部を含み、
    前記第２のフローティングディフュージョン部と前記第３のフローティングディフュージョン部とを接続する第２のスイッチと、
    前記複数の増幅トランジスタのうち第３の増幅トランジスタに接続された第３の信号線と、前記第３の信号線に接続された第３の信号読み出し回路と、を有し、
    垂直走査によって読み出される１行の読み出しにおいて、
    前記第２のスイッチがオフ状態の場合に第２の信号読み出し回路及び第３の信号読み出し回路は動作状態であり、
    前記第２のスイッチがオン状態の場合に第３の信号読み出し回路が非動作状態であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
  7. 前記第３の信号読み出し回路は電流源に接続された第３の電流源トランジスタを有し、
    前記第２のスイッチがオン状態の場合に、前記第３の電流源トランジスタが非導通状態あることを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
  8. 前記第３の信号読み出し回路は第３の増幅回路を有し、
    前記第２のスイッチがオン状態の場合に、前記第３の増幅回路が非動作状態であることを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
  9. 前記複数の光電変換部はアレイ状に配され、
    前記複数の光電変換部の光入射面側に配された複数のカラーフィルタがベイヤ配列を構成することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
  10. 前記第１のフローティングディフュージョン部に接続された光電変換部と、前記第２のフローティングディフュージョン部に接続された光電変換部のそれぞれが有するカラーフィルタが同色であることを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
  11. 前記第１のフローティングディフュージョン部に接続された光電変換部と、前記第３のフローティングディフュージョン部に接続された光電変換部のそれぞれが有するカラーフィルタが同色であることを特徴とする請求項１０に記載の光電変換装置。
  12. 前記第１の信号線に接続された第４のフローティングディフュージョン部を有し、
    前記第１のフローティングディフュージョン部と、前記第４のフローティングディフュージョン部とを接続する第３のスイッチを有することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
  13. 前記第１のスイッチは、前記第１基板に配されることを特徴とする請求項１２に記載の光電変換装置。
  14. 前記第３のスイッチは、前記第２基板に配されることを特徴とする請求項１３に記載の光電変換装置。
  15. 前記第１基板は第１面と前記第１面に対向する第２面とを有し、
    前記第２基板は前記第２面に対向する第３面と、前記第３面に対向する第４面とを有し、
    前記複数の増幅トランジスタは前記第４面に形成され、
    前記第２基板の前記第４面側に積層される第３基板を有することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
  16. 複数の光電変換部が配された第１基板と、
    前記複数の光電変換部に接続された複数のフローティングディフュージョン部と、
    前記複数のフローティングディフュージョン部のうち、第１のフローティングディフュージョン部と、第２のフローティングディフュージョン部と、を接続する第１のスイッチと、前記複数のフローティングディフュージョン部の電位に基づく信号を出力する複数の増幅トランジスタと、が配された第２基板と、を有することを特徴とする光電変換装置。
  17. 前記複数の増幅トランジスタのうち第１の増幅トランジスタに接続された第１の信号線と、前記第１の信号線に接続された第１の信号読み出し回路と、
    前記複数の増幅トランジスタのうち第２の増幅トランジスタに接続された第２の信号線と、前記第２の信号線に接続された第２の信号読み出し回路と、を有することを特徴とする請求項１６に記載の光電変換装置。
  18. 前記第１基板は第１面と前記第１面に対向する第２面とを有し、
    前記第２基板は前記第２面に対向する第３面と、前記第３面に対向する第４面とを有し、
    前記複数の増幅トランジスタは前記第４面に形成され、
    前記第２基板の前記第４面側に積層される第３基板を有することを特徴とする請求項１７に記載の光電変換装置。
  19. 前記第１の信号読み出し回路と前記第２の信号読み出し回路は前記第３基板に設けられることを特徴とする請求項１８に記載の光電変換装置。
  20. 前記第１のスイッチがオフ状態のときに第１の信号読み出し回路及び第２の信号読み出し回路は動作状態であり、
    前記第１のスイッチがオン状態のときに第１の信号読み出し回路が非動作状態であることを特徴とする請求項１６に記載の光電変換装置。
  21. 請求項１から請求項２０までのいずれか一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。
  22. 請求項１から請求項２０までのいずれか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。
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