KR20220134538A - 촬상 장치 및 촬상 방법 - Google Patents

촬상 장치 및 촬상 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220134538A
KR20220134538A KR1020227024946A KR20227024946A KR20220134538A KR 20220134538 A KR20220134538 A KR 20220134538A KR 1020227024946 A KR1020227024946 A KR 1020227024946A KR 20227024946 A KR20227024946 A KR 20227024946A KR 20220134538 A KR20220134538 A KR 20220134538A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
circuit
unit
read
disposed
Prior art date
Application number
KR1020227024946A
Other languages
English (en)
Inventor
카즈토시 코다마
Original Assignee
소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 filed Critical 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
Publication of KR20220134538A publication Critical patent/KR20220134538A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • H04N5/378—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
    • H04N25/707—Pixels for event detection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/772—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/79—Arrangements of circuitry being divided between different or multiple substrates, chips or circuit boards, e.g. stacked image sensors
    • H04N5/3745—
    • H04N5/379—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

[과제] 기판상의 불필요한 영역을 삭감 가능한 촬상 장치를 제공한다.
[해결 수단] 적층되는 복수의 기판을 구비한 촬상 장치는 복수의 광전 변환 소자를 갖는 화소 어레이부가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되고, 상기 복수의 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호의 판독 동작을 행하는 판독 전용 회로와, 상기 판독 전용 회로가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되고, 상기 전기 신호에 의거하여 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로를 구비한다.

Description

촬상 장치 및 촬상 방법
본 개시는 촬상 장치 및 촬상 방법에 관한 것이다.
종래부터, 수직 동기 신호 등의 동기 신호에 동기하여 화상 데이터(프레임)를 촬상하는 동기형의 고체 촬상 소자를 구비한 촬상 장치가 범용적으로 이용되고 있다. 동기형의 고체 촬상 소자에서는, 동기 신호의 주기(예를 들면, 1/60초)마다밖에 화상 데이터를 취득할 수 없기 때문에, 교통이나 로봇 등에 관한 분야에서, 보다 고속의 처리가 요구된 경우에 대응하는 것이 곤란하다. 그래서, 화소 어드레스마다, 그 화소의 광량이 임계치를 초과한 취지를 어드레스 이벤트로서 리얼 타임으로 검출하는 어드레스 이벤트 검출 회로를 화소마다 마련한 비동기형의 고체 촬상 소자가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조.).
일본 특표2016-533140호 공보
상술한 비동기형의 고체 촬상 소자에서는, 동기형의 고체 촬상 소자보다도 훨씬 고속으로 데이터를 생성하여 출력할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, 교통 분야에서, 사람이나 장애물을 화상 인식하는 처리를 고속으로 실행하여, 안전성을 향상시킬 수 있다. 그렇지만, 어드레스 이벤트 검출 회로는 동기형에서의 화소 회로보다도 회로 규모가 크고, 그와 같은 회로를 화소마다 마련하면, 실장 면적이 동기형과 비교하여 증대해 버린다는 문제가 있다.
근래, 반도체의 집적 회로 기술의 진전에 의해, 2장의 기판을 적층하여, 상하의 기판 사이에서 고속으로 신호의 송수(送受)를 행하는 것이 가능해졌다. 따라서, 상술한 어드레스 이벤트 검출 회로를 배치한 기판과, 화소 어레이부를 배치한 기판을 적층하여 촬상 장치를 구성하는 것도 가능하다.
그렇지만, 적층되는 2개의 기판에 실장되는 회로 면적에 현저하게 차이가 있는 경우, 회로 면적이 큰 쪽의 기판의 사이즈에 따라, 고체 촬상 소자의 외형 사이즈가 정해져 버려서, 소형화할 수 없을 우려가 있다. 또한, 고체 촬상 소자를 구성하는 각 회로 부분은 서로 관련되어 있고, 각 회로 부분에 따라 회로 면적이 다르기 때문에, 적층되는 2개의 기판의 실장 면적이 균등해지도록 각 회로 부분을 할당하는 것은 용이하지 않다. 적층되는 2개의 기판의 일방은 회로 면적이 크고, 타방은 회로 면적이 작아서 빈 영역이 많아지는 일도 있을 수 있다. 기판에 빈 영역이 많다는 것은 불필요한 영역이 많은 것을 의미하고, 칩 코스트의 상승에 이어진다.
그래서, 본 개시에서는, 기판상의 불필요한 영역을 삭감 가능한 촬상 장치 및 촬상 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 개시에 의하면, 적층되는 복수의 기판을 구비한 촬상 장치로서,
복수의 광전 변환 소자를 갖는 화소 어레이부가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되고, 상기 복수의 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호의 판독 동작을 행하는 판독 전용 회로와,
상기 판독 전용 회로가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되고, 상기 전기 신호에 의거하여 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로를 구비하는 촬상 장치가 제공된다.
상기 판독 전용 회로는 상기 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호를 전압 신호로 변환하여 게인 조정을 행하는 회로이고,
상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로가 배치되는 상기 기판은 상기 화소 어레이부의 제1 방향으로 배치된 2 이상의 화소군을 단위로 하여 상기 판독 전용 회로로부터 출력된 전압 신호를 디지털 신호로 변환하는 처리와, 상기 디지털 신호에 대한 소정의 신호 처리와, 상기 복수의 광전 변환 소자를 제2 방향으로 배치된 2 이상의 화소군을 단위로 하여 구동하는 처리의 적어도 하나를 행해도 좋다.
상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로 중, 전원 전압이 소정의 기준 전압을 초과하는 회로 부분은 상기 복수의 광전 변환 소자와 같은 기판에 배치되어도 좋다.
상기 화소 어레이부가 배치되는 기판에 배치되고, 상기 판독 전용 회로로부터 판독된 화소 신호를 디지털 변환하는 AD부의 적어도 일부를 구비해도 좋다.
상기 AD부는 상기 화소 어레이부의 제1 방향으로 배치된 2 이상의 화소군을 단위로 하여 상기 판독 전용 회로로부터 판독된 화소 신호를 디지털 변환해도 좋다.
상기 AD부는 상기 화소 어레이부가 배치되는 기판과, 그 이외의 기판으로 나누어서 배치되어도 좋다.
상기 화소 어레이부가 배치되는 기판에 배치되고, 상기 화소 어레이부를 제2 방향으로 배치된 2 이상의 화소군을 단위로 하여 구동하는 화소군 구동부를 구비해도 좋다.
상기 화소군 구동부는 상기 화소 어레이부가 배치되는 기판과, 그 외의 기판으로 나누어서 배치되어도 좋다.
상기 판독 전용 회로가 배치되는 제1 기판과,
상기 제1 기판상에 적층되고, 상기 화소 어레이부가 배치되는 제2 기판과,
상기 제1 기판상의 상기 제2 기판과 동일한 층 높이로 적층되고, 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로의 적어도 일부가 배치되는 제3 기판을 구비해도 좋다.
상기 제1 기판은 상기 제2 기판보다도 크고,
상기 제2 기판은 상기 제3 기판보다도 커도 좋다.
상기 판독 전용 회로가 배치되는 제1 기판과,
상기 제1 기판상에 적층되고, 상기 화소 어레이부가 배치되는 제2 기판과,
상기 제1 기판 아래에 적층되고, 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로의 적어도 일부가 배치되는 제3 기판을 구비해도 좋다.
상기 제3 기판과 동일한 층 높이로 배치되는 제4 기판을 구비하고,
상기 제3 기판 및 상기 제4 기판에는, 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로의 일부씩이 배치되어도 좋다.
상기 제2 기판은 상기 제3 기판 및 상기 제4 기판보다도 커도 좋다.
상기 판독 전용 회로는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 적층 방향에서 평면에서 봤을 때에, 상기 화소 어레이부와 적어도 일부가 겹쳐지도록 상기 제1 기판상에 배치되어도 좋다.
상기 판독 전용 회로는 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각에 대해 하나씩 마련되어도 좋다.
상기 판독 전용 회로는 2개 이상의 상기 광전 변환 소자에 대응시켜서 마련되어도 좋다.
상기 화소 어레이부 및 상기 판독 전용 회로는 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 전기 신호의 변화량이 소정의 임계치를 초과했는지의 여부를 나타내는 검출 신호를 출력하는 변화량 검출부를 가져도 좋다.
상기 화소 어레이부 및 상기 판독 전용 회로는 개개의 상기 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 화소 AD부를 가져도 좋다.
상기가 화소 어레이부 및 상기 판독 전용 회로는 상기 복수의 광전 변환 소자에 입사된 광의 입사 위치 및 입사 시각을 검출하는 광검출부를 가져도 좋다.
상기 화소 어레이부로부터 제1 신호를 출력하는 제1 출력부와,
상기 판독 전용 회로로부터 제2 신호를 출력하는 제2 출력부를 구비해도 좋다.
상기 복수의 기판끼리는 Cu-Cu 접합, TSV(Through Silicon Via) 및 범프 접합의 적어도 하나로 접합되어도 좋다.
상기 기판은 웨이퍼 또는 반도체 칩이라도 좋다.
본 개시의 다른 한 양태에 의하면, 적층되는 복수의 기판을 구비한 촬상 방법으로서,
복수의 광전 변환 소자를 갖는 화소 어레이부가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되는 판독 전용 회로에서, 상기 복수의 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호의 판독 동작을 행하는 스텝과,
상기 판독 전용 회로가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되는 회로에서, 상기 전기 신호에 의거하여 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 스텝을 구비하는 촬상 방법이 제공된다.
도 1은 제1 실시 형태에 의한 촬상 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 2a는 적층되는 일방의 기판의 제1 레이아웃례를 도시하는 도면.
도 2b는 적층되는 타방의 기판의 제1 레이아웃례를 도시하는 도면.
도 3a는 적층되는 일방의 기판의 제2 레이아웃례를 도시하는 도면.
도 3b는 적층되는 타방의 기판의 제2 레이아웃례를 도시하는 도면.
도 4a는 적층되는 일방의 기판의 제3 레이아웃례를 도시하는 도면.
도 4b는 적층되는 타방의 기판의 제3 레이아웃례를 도시하는 도면.
도 5a는 적층되는 일방의 기판의 제4 레이아웃례를 도시하는 도면.
도 5b는 적층되는 타방의 기판의 제4 레이아웃례를 도시하는 도면.
도 6은 화소 어레이부와 화소 AFE부의 위치 관계를 도시하는 도면.
도 7a는 도 2a 및 도 2b의 레이아웃 배치를 채용한 경우의 모식적인 사시도.
도 7b는 도 3a 및 도 3b의 레이아웃 배치를 채용한 경우의 모식적인 사시도.
도 8a는 도 2a의 한 변형례의 레이아웃도.
도 8b는 도 2b의 한 변형례의 레이아웃도.
도 8c는 도 3a의 한 변형례의 레이아웃도.
도 8d는 도 3b의 한 변형례의 레이아웃도.
도 9a는 도 7a의 한 변형례를 도시하는 사시도.
도 9b는 도 7b의 한 변형례를 도시하는 사시도.
도 10a는 각 화소 회로와 각 서브 AFE부의 접속 양태를 도시하는 도면.
도 10b는 각 화소 회로와 각 서브 AFE부의 접속 양태를 도시하는 도면.
도 10c는 각 화소 회로와 각 서브 AFE부의 접속 양태를 도시하는 도면.
도 10d는 각 화소 회로와 각 서브 AFE부의 접속 양태를 도시하는 도면.
도 11은 칼럼 처리부의 내부 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 12는 행 구동부의 내부 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 13a는 CoW 방식의 제2 기판의 레이아웃도.
도 13b는 CoW 방식의 제1 기판의 레이아웃도.
도 14a는 도 13a와는 다른 방향으로 칩을 배치한 제2 기판의 레이아웃도.
도 14b는 도 13a와는 다른 방향으로 칩을 배치한 제1 기판의 레이아웃도.
도 15a는 3층 구조의 제3 기판의 제1 레이아웃도.
도 15b는 3층 구조의 제2 기판의 제1 레이아웃도.
도 15c는 3층 구조의 제1 기판의 제1 레이아웃도.
도 16a는 3층 구조의 제3 기판의 제2 레이아웃도.
도 16b는 3층 구조의 제2 기판의 제2 레이아웃도.
도 16c는 3층 구조의 제1 기판의 제2 레이아웃도.
도 17a는 3층 구조의 제3 기판의 제3 레이아웃도.
도 17b는 3층 구조의 제2 기판의 제3 레이아웃도.
도 17c는 3층 구조의 제1 기판의 제3 레이아웃도.
도 18은 칼럼 처리부를 갖지 않는 촬상 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 19a는 어드레스 이벤트 검출 신호의 생성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 19b는 SPAD 신호의 생성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 19c는 계조 신호의 생성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 20a는 하나의 화소 회로가 하나의 서브 AFE부에 대응하는 예를 도시하는 도면.
도 20b는 복수의 화소 회로가 하나의 서브 AFE부에 대응하는 예를 도시하는 도면.
도 20c는 하나의 화소 회로가 복수의 서브 AFE부에 대응하는 예를 도시하는 도면.
도 21a는 칼럼 처리부를 갖지 않는 경우의 제2 기판의 제1 레이아웃도.
도 21b는 칼럼 처리부를 갖지 않는 경우의 제1 기판의 제1 레이아웃도.
도 22a는 칼럼 처리부를 갖지 않는 경우의 제2 기판의 제2 레이아웃도.
도 22b는 칼럼 처리부를 갖지 않는 경우의 제1 기판의 제2 레이아웃도.
도 23a는 화소 어레이부의 제1 예를 도시하는 도면.
도 23b는 화소 어레이부의 제2 예를 도시하는 도면.
도 23c는 화소 어레이부의 제3 예를 도시하는 도면.
도 24는 어드레스 이벤트 검출 회로의 한 예를 도시하는 블록도.
도 25는 전류 전압 변환 회로의 내부 구성의 한 예를 도시하는 회로도.
도 26은 감산기 및 양자화기의 내부 구성의 한 예를 도시하는 회로도.
도 27은 글로벌 셔터 방식의 촬상 장치에서의 화소 회로의 회로도.
도 28은 롤링 셔터 방식의 촬상 장치에서의 화소 회로의 회로도.
도 29는 화소 영역을 단위로 하여 A/D 변환하는 에어리어 AD 방식의 화소 회로 주변의 회로도.
도 30은 제1 실시 형태에 의한 촬상 장치(1)가 행하는 처리 순서를 도시하는 플로우차트.
도 31은 어드레스 이벤트 검출 회로의 다른 구성례를 도시하는 블록도.
도 32는 제2 구성례에 관한 촬상 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 33은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도.
도 34는 촬상부 및 차외 정보 검출부의 설치 위치의 예를 도시하는 도면.
이하, 도면을 참조하여, 촬상 장치의 실시 형태에 관해 설명한다. 이하에서는, 촬상 장치의 주요한 구성 부분을 중심으로 설명하지만, 촬상 장치에는, 도시 또는 설명되지 않은 구성 부분이나 기능이 존재할 수 있다. 이하의 설명은 도시 또는 설명되지 않은 구성 부분이나 기능을 제외하는 것이 아니다.
(제1 실시 형태)
도 1은 제1 실시 형태에 의한 촬상 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1의 촬상 장치(1)는 화소 어레이부(2)와, 행 구동부(3)와, 칼럼 처리부(4)와, 화소 AFE부(5)와, 열 구동부(6)와, 신호 처리부(7)와, 시스템 제어부(8)를 구비하고 있다. 경우에 따라서는, 도 1의 촬상 장치(1)는 추가의 신호 처리부(9)를 구비해도 좋다.
화소 어레이부(2)는 행방향 및 열방향으로 배치되는 복수의 화소 회로(2a)를 가진다. 각 화소 회로(2a)는 광전 변환 소자와, 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호를 판독하는 판독 회로를 가진다. 판독 회로는 광전 변환된 전기 신호를 후술하는 화소 AFE(Analog Front End)부에 전송하는 회로이다. 보다 구체적으로는, 판독 회로는 전송 트랜지스터 등을 가진다.
행 구동부(3)는 화소 어레이부(2)에서의 각 행을 순차적으로 구동한다. 행 구동부(3)에 의해, 화소 어레이부(2) 내의 각 행에 접속된 복수의 화소 회로(2a)(이하, 화소군)가 행마다 구동된다. 후술하는 바와 같이, 행 구동부(3)는 고전원 전압이 공급되는 회로 부분과, 저전원 전압이 공급되는 회로 부분을 가진다.
칼럼 처리부(4)는 화소 어레이부(2)에서의 각 열에 접속된 복수의 화소 회로(2a)(이하, 화소군)의 출력 신호를 순차적으로 판독하여 아날로그-디지털 변환을 행한다. 후술하는 바와 같이, 칼럼 처리부(4)는 고전원 전압이 공급되는 회로 부분과, 저전원 전압이 공급되는 회로 부분을 가진다.
화소 AFE부(5)는 복수의 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호의 판독 동작을 행한다. 보다 구체적으로는, 화소 AFE부(5)는 각 화소 회로(2a)로부터 출력된 전압 신호를 기준 신호와 비교하여 양자화하는 동작을 행하는 판독 전용 회로이다. 화소 AFE부(5)는 예를 들면 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 선택 트랜지스터 등을 가진다. 화소 회로(2a)에 공급되는 전원 전압과, 화소 AFE부(5)에 공급되는 전원 전압은 달라도 좋고, 예를 들어 화소 AFE부(5)에는, 화소 회로(2a)보다도 낮은 전압 레벨의 전원 전압이 공급되어도 좋다.
화소 AFE부(5)는 화소 어레이부(2)에 대응시켜서 마련된다. 후술하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 화소 어레이부(2)가 배치되는 기판과는 다른 기판에 화소 AFE부(5)를 배치하는 것을 염두에 두고 있고, 화소 AFE부(5)와 화소 어레이부(2)는 상하로 겹쳐지는 위치에 배치된다. 이에 의해, 화소 AFE부(5)와 화소 어레이부(2)를 Cu-Cu 접합, TSV(Through Silicon Via), 마이크로 범프 접합 등으로 접합하여, 고속으로 신호를 송수할 수 있다.
화소 AFE부(5)는 화소 어레이부(2)와 마찬가지로, 행방향 및 열방향으로 배치되는 복수의 서브 AFE부(5a)를 가진다. 각 서브 AFE부(5a)는 대응하는 화소 회로(2a)로부터 출력된 전기 신호를 전압 신호로 변환하여 게인 조정을 행한다. 각 서브 AFE부(5a)는 전압 신호를 양자화하는 처리까지 행해도 좋다.
열 구동부(6)는 화소 AFE부(5)에서의 각 열을 순차적으로 구동한다. 열 구동부(6)에 의해, 화소 AFE부(5) 내의 각 열에 접속된 복수의 서브 AFE부(5a)로부터 출력된 전압 신호 또는 양자화 데이터가 순차적으로 출력되어 신호 처리부(7)에 입력된다. 후술하는 바와 같이, 열 구동부(6)는 고전원 전압이 공급되는 회로 부분과, 저전원 전압이 공급되는 회로 부분을 가진다.
신호 처리부(7)는 화소 AFE부(5)의 출력 신호에 대해 여러 가지 신호 처리를 행한다. 신호 처리부(7)는 예를 들어 CDS(Correlated Double Sampling) 처리나 화상 인식 처리 등을 행한다. 신호 처리부(7)만으로는 모든 신호 처리를 행할 수 없는 경우는 추가의 신호 처리부(9)를 이용하여 더한층의 신호 처리를 행해도 좋다. 또한, 신호 처리부(7) 또는 추가의 신호 처리부(9)가 행한 신호 처리의 결과를 나타내는 데이터를 격납하는 도 1에서는 도시하지 않은 메모리를 구비해도 좋다.
시스템 제어부(8)는 촬상 장치(1) 내의 각 부를 제어한다. 예를 들면, 시스템 제어부(8)는 행 구동부(3)가 화소 어레이부(2)의 각 행을 구동하는 타이밍과, 칼럼 처리부(4)가 화소 어레이부(2)의 각 열의 화소 회로(2a)의 출력을 판독하는 타이밍을 제어한다. 또한, 시스템 제어부(8)는 열 구동부(6)가 화소 AFE부(5)를 구동하는 타이밍과, 신호 처리부(7)가 신호 처리를 행하는 타이밍을 제어한다.
본 실시 형태에 의한 촬상 장치(1) 내의 각 부는 적층되는 복수의 기판으로 나누어서 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 각 기판의 빈 영역을 가능한 한 적게 하는 것에 특징이 있다. 또한, 본 실시 형태에서의 기판이란 웨이퍼라도 좋고, 반도체 칩(이하, 단지 칩이라고 부른다)이라도 좋다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼끼리를 적층하는 WoW(Wafer on Wafer) 방식과, 웨이퍼와 칩을 적층하는 CoW(Chip on Wafer) 방식과, 칩끼리를 적층하는 CoC(Chip on Chip)의 어느 쪽이라도 좋다.
촬상 장치(1)는 그 내부의 각 회로에 의해 사용하는 전원 전압이 다르기 때문에, 예를 들면, 각 회로가 사용하는 전원 전압 레벨에 의해 실장하는 기판을 나누는 것이 생각된다. 예를 들면, 전원 전압이 소정의 기준 전압 레벨보다 높은 회로를 실장하는 기판과, 전원 전압이 기준 전압 레벨 이하의 회로를 실장하는 기판을 나누어도 좋다.
또한, 촬상 장치(1)는 그 내부에 아날로그 신호를 다루는 회로와, 디지털 신호를 다루는 회로를 포함하고 있다. 일반적으로, 아날로그 신호를 다루는 회로는 노이즈 등의 영향을 받기 쉽기 때문에, 미세화하는 것이 곤란하다. 한편, 디지털 신호를 다루는 회로는 미세화해도 전기 특성이 저하될 우려는 적다. 그래서, 아날로그 신호를 다루는 회로가 배치되는 기판과, 디지털 신호를 다루는 회로가 배치된 기판으로 나누어서, 디지털 신호를 다루는 회로가 배치된 기판에 관해서는, 미세화 프로세스를 사용하여 회로를 형성해도 좋다. 회로의 미세화에 의해, 보다 대규모적인 회로를 기판 내에 실장할 수 있음과 함께, 소비 전력을 삭감할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 적층되는 2개의 기판(11, 12)의 제1 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 2b의 기판(11) 위에, 도 2a의 기판(12)을 적층하는 예를 나타내고 있다. 도 2b의 기판(11)은 웨이퍼라도 칩이라도 좋다. 도 2a의 기판(12)은 도 2b의 기판(11)이 웨이퍼인 경우에는 웨이퍼라도 칩이라도 좋지만, 도 2b의 기판(11)이 칩인 경우에는 칩이다. 이와 같이, 도 2b의 기판(11)은 도 2a의 기판(12)과 동일 사이즈나, 또는 그 이상의 사이즈를 가진다.
도 2a의 기판(12)에는, 화소 어레이부(2)와 칼럼 처리부(4)가 배치되어 있다. 도 2a의 기판(12)과 도 2b의 기판(11)은 복수의 접합부(13)에서 접합되어 있다. 접합부(13)는 접착제 등으로 양 기판을 접합해도 좋고, Cu-Cu 접합, TSV, 마이크로 범프 접합 등으로 접합해도 좋다. 도 2b의 기판(11) 위에 도 2a의 기판(12)이 적층되기 때문에, 이하에서는, 도 2b의 기판(11)을 제1 기판(11), 도 2a의 기판(12)을 제2 기판(12)이라고 부르는 일이 있다.
도 2a에서는, 제2 기판(12)의 개략 중앙부에 화소 어레이부(2)를 배치하고, 그 근방에 칼럼 처리부(4)를 배치하는 예를 나타내고 있는데, 화소 어레이부(2)와 칼럼 처리부(4)의 구체적인 배치 장소는 임의이다. 단, 후술하는 바와 같이, 화소 어레이부(2)는 다른 기판에 배치되는 화소 AFE부(5)와의 사이에서 신호의 송수를 행하기 때문에, 화소 어레이부(2)와 화소 AFE부(5)는 가능한 한 가까운 거리에 배치하는 것이 바람직하다. 이상적으로는, 기판(11, 12)끼리를 적층할 때에, 화소 어레이부(2)와 화소 AFE부(5)가 상하로 겹쳐지도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 칼럼 처리부(4)는 화소 어레이부(2)의 근방에 배치하는 것이 기생 용량이나 기생 저항을 줄이는 관점에서 바람직하다.
도 2b의 제1 기판(11)에는, 화소 AFE부(5)와, 열 구동부(6)와, 행 구동부(3)와, 신호 처리부(7)와, 추가의 신호 처리부(9)가 배치되어 있다. 추가의 신호 처리부(9)는 생략되는 경우도 있을 수 있다.
화소 AFE부(5)는 2개의 기판(11, 12)을 적층한 상태에서, 기판면의 법선 방향에서 평면에서 본 경우에, 화소 어레이부(2)와 상하로 겹쳐지는 위치에 배치된다. 화소 AFE부(5)의 제1 단면(端面)을 따라 행 구동부(3)가 배치되고, 화소 AFE부(5)의 제2 단면을 따라 열 구동부(6)가 배치되고, 화소 AFE부(5)의 제3 단면을 따라 신호 처리부(7)가 배치되고, 화소 AFE부(5)의 제4 단면을 따라 추가의 신호 처리부(9)가 배치되어 있다. 또한, 화소 AFE부(5)의 모서리부를 따라 시스템 제어부(8)가 배치되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 신호 처리부(7)는 칼럼 처리부(4)의 출력을 이용하여 신호 처리를 행하기 때문에, 도 2b의 제1 기판(11) 내의 신호 처리부(7)는 도 2a의 제2 기판(12) 내의 칼럼 처리부(4)와 상하로 겹쳐지는 위치에 배치되어 있다. 그리고, 신호 처리부(7)와 칼럼 처리부(4)는 Cu-Cu 접합, TSV 또는 마이크로 범프 접합 등에 의해 접합되어, 각종 신호의 송수를 행한다. 이에 의해, 칼럼 처리부(4)와 신호 처리부(7)가 다른 기판에 배치되어 있어도, 신호 처리부(7)는 기생 용량이나 기생 저항의 영향을 받는 일 없이, 칼럼 처리부(4)의 출력을 이용하여 신속하게 신호 처리를 행할 수 있다.
이와 같이, 도 2a의 제1 기판(11)에, 화소 어레이부(2)뿐만 아니라, 칼럼 처리부(4)를 배치함으로써, 제1 기판(11)의 빈 영역을 줄일 수 있고, 제1 기판(11)의 회로 실장 면적을 제2 기판(12)의 회로 실장 면적에 접근할 수 있다. 또한, 제2 기판(12)의 회로 실장 면적을 줄일 수 있기 때문에, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 모두 기판 사이즈를 축소할 수 있고, 촬상 장치(1)의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 기판(11, 12)은 모두 신호가 흐르는 순서를 따라, 각 회로를 배치하고 있기 때문에, 신호의 전반(傳搬) 지연 시간을 단축할 수 있고, 노이즈의 영향도 받기 어려워진다.
도 3a 및 도 3b는 적층되는 2개의 기판(11, 12)의 제2 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 칼럼 처리부(4)는 열마다 A/D 변환 처리를 행하기 때문에, 복수의 비교기, 카운터, 스위치, 메모리 등이 필요해진다. 이 때문에, 칼럼 처리부(4)의 회로 규모는 열 수가 많을수록 커진다. 또한, 칼럼 처리부(4) 내의 비교기와 카운터에서는, 사용하는 전원 전압이 다른 경우가 있다. 그래서, 칼럼 처리부(4)를 2개로 나누어서, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 각각에 부분적으로 배치한다. 보다 구체적으로는, 칼럼 처리부(4) 중 비교기 등의 높은 전원 전압을 이용하는 회로 부분은 제2 기판(12)에 배치하고, 카운터 등의 낮은 전원 전압을 이용하는 회로 부분은 제1 기판(11)에 배치한다. 이에 의해, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 각각에 공급하는 전원 전압의 종류를 줄일 수 있다.
신호 처리부(7)는 화소 AFE부(5)와 칼럼 처리부(4)의 쌍방에서 신호를 수령하기 때문에, 도 3b에서는, 제1 기판(11)상의 화소 AFE부(5)와 칼럼 처리부(4) 사이에 신호 처리부(7)를 배치하고 있다.
이와 같이, 도 3a 및 도 3b의 제2 레이아웃례에서는, 칼럼 처리부(4)의 회로 규모가 큰 경우나, 칼럼 처리부(4)가 그 내부의 회로에 의해 사용하는 전원 전압 레벨이 다른 경우에는, 칼럼 처리부(4)를 제1 기판(11)과 제2 기판(12)으로 나누어서 배치하기 때문에, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 회로 실장 면적의 편차를 억제할 수 있음과 함께, 기판마다 공급되는 전원 전압을 나눌 수 있다. 또한, 신호 처리부(7)를 화소 AFE부(5)와 칼럼 처리부(4) 사이에 배치함으로써, 신호 처리부(7)와 칼럼 처리부(4)의 신호의 송수와, 신호 처리부(7)와 화소 AFE부(5)의 신호의 송수를 고속화할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 적층되는 2개의 기판(11, 12)의 제3 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 제3 레이아웃례에서는, 행 구동부(3)를 구성하는 회로 중, 레벨 시프터 등의 고전압으로 구동되는 회로 부분(예를 들어 레벨 시프터 등)과, 저전압으로 구동되는 회로 부분을 다른 기판에 배치한다.
도 4a의 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 상하로 겹쳐지는 위치에 행 구동부(3)가 마련된다. 제2 기판(12) 내의 행 구동부(3)는 레벨 시프터 등의 고전압으로 구동되는 회로 부분을 포함하고, 제1 기판(11) 내의 행 구동부(3)는 시프트 레지스터 등의 저전압으로 구동되는 회로 부분을 포함한다. 각 기판의 행 구동부(3)끼리는 Cu-Cu 접합, TSV 또는 마이크로 범프 접합 등으로 접합된다.
또한, 도 4a 및 도 4b에서는, 칼럼 처리부(4)를 제2 기판(12)에 배치하고 있는데, 도 3a 및 도 3b와 마찬가지로, 칼럼 처리부(4)를 제1 기판(11)과 제2 기판(12)로 나누어서 배치해도 좋다. 또는, 칼럼 처리부(4)를 제2 기판(12)이 아니라, 제1 기판(11)에 배치해도 좋다.
도 5a 및 도 5b는 적층되는 2개의 기판(11, 12)의 제4 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 제4 레이아웃례에서는, 행 구동부(3)와 칼럼 처리부(4)를 제2 기판(12)에 배치하고 있다. 이에 의해, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 회로 실장 면적의 차이를 보다 적게 할 수 있다.
상술한 제1∼제4 레이아웃례 이외에도 여러 가지 레이아웃례가 생각된다. 상술한 제1∼제4 레이아웃에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제2 기판(12)상의 화소 어레이부(2)와 제1 기판(11)상의 화소 AFE부(5)가 상하로 겹쳐지는 위치에 배치되어 있는 점에서 공통된다. 이에 의해, 화소 어레이부(2)의 각 화소로부터의 판독을 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 화소 어레이부(2)와 화소 AFE부(5)는 각각의 일부가 상하로 겹쳐지고 있으면 좋고, 반드시 전체가 상하로 겹쳐지고 있을 필요는 없다. 또한, 화소 어레이부(2)와 화소 AFE부(5)의 회로 실장 면적은 반드시 동일할 필요는 없다.
도 7a는 도 2a 및 도 2b의 레이아웃 배치를 채용한 경우의 모식적인 사시도이다. 도 2a 및 도 2b인 경우, 제2 기판(12)에 칼럼 처리부(4)가 배치되고, 제1 기판(11)에 신호 처리부(7)가 배치된다. 도 7a에 도시하는 바와 같이, 칼럼 처리부(4)와 신호 처리부(7)는 상하로 겹쳐지는 위치에 배치되어 있다. 이 때문에, 칼럼 처리부(4)에서 A/D 변환한 디지털 화소 데이터를 Cu-Cu 접합 등을 통하여 최단 거리로 제2 기판(12) 내의 신호 처리부(7)에 송신할 수 있고, 신호 배선의 기생 용량이나 기생 저항의 영향을 받는 일 없이, 신속하게 신호 처리를 행할 수 있다. 또한, 도 7a의 레이아웃 배치에서는, 제2 기판(12)에서는 주로 아날로그 신호를 다루고, 제1 기판(11)에서는 주로 디지털 신호를 다루기 때문에, 제1 기판(11)상의 회로를 미세 프로세스로 형성할 수 있다.
도 7b는 도 3a 및 도 3b의 레이아웃 배치를 채용한 경우의 모식적인 사시도이다. 도 3a 및 도 3b인 경우, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 쌍방에 칼럼 처리부(4)가 배치되기 때문에, 예를 들면, 칼럼 처리부(4)의 고전원 전압을 이용하는 전반 부분의 처리를 제2 기판(12) 내의 칼럼 처리부(4)에서 행하고, 저전원 전압을 이용하는 후반 부분의 처리를 제1 기판(11) 내의 칼럼 처리부(4)에서 행할 수 있다. 도 7b에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(11)의 칼럼 처리부(4)와 제2 기판(12)의 칼럼 처리부(4)는 상하로 겹쳐지는 위치에 배치되어 있기 때문에, 양 기판의 칼럼 처리부(4) 끼리로 신속하게 신호의 송수를 행할 수 있다.
상술한 제1∼제4 레이아웃례에서는, 제2 기판(12)의 개략 중앙부에 화소 어레이부(2)를 배치하고 있는데, 화소 어레이부(2)의 배치 장소는 임의이다. 또한, 접합부(13)의 수나 배치 장소도 임의이다.
도 8a 및 도 8b는 도 2a 및 도 2b의 한 변형례이다. 도 8c 및 도 8d는 도 3a 및 도 3b의 한 변형례이다. 도 8a 및 도 8c에 도시하는 제2 기판(12)에서는, 화소 어레이부(2)가 제2 기판(12)의 한 단변(端邊)을 따라 배치되고, 이 단변에 대향하는 다른 단변을 따라 접합부(13)가 배치되어 있다. 도 8b 및 도 8d에 도시하는 제1 기판(11)에서는, 제2 기판(12)의 화소 어레이부(2)와 상하로 겹쳐지도록 화소 AFE부(5)가 배치되고, 접합부(13)도 제1 기판(11)과 제2 기판(12)에서 상하로 겹쳐지도록 배치되어 있다.
상술한 바와 같이, 제1 기판(11)과 제2 기판(12) 내의 각 회로의 레이아웃 배치에는, 여러 가지 변형례가 생각된다.
도 9a는 도 7a의 한 변형례를 도시하는 사시도, 도 9b는 도 7b의 한 변형례를 도시하는 사시도이다. 도 9a에서는, 제2 기판(12)의 칼럼 처리부(4)를 2개로 나누어서, 제2 기판(12)의 대향하는 2개의 단변을 따라 배치하고 있다. 이하에서는, 이들 2개의 분할된 칼럼 처리부(4)를 분할 칼럼 처리부(4a)라고 부른다. 이에 맞추어서, 제1 기판(11)의 신호 처리부(7)도 2개로 나누어서, 제1 기판(11)의 대향하는 2개의 단변을 따라 배치하고 있다. 이하에서는, 이들 2개의 분할된 신호 처리부(7)를 분할 신호 처리부(7a)라고 부른다. 각 단변측의 분할 칼럼 처리부(4a)와 분할 신호 처리부(7a)는 상하로 겹쳐지도록 배치되어 있다. 분할 칼럼 처리부(4a)와 분할 신호 처리부(7a)는 Cu-Cu 접합, TSV, 또는 마이크로 범프 접합 등에 의해 접합되어, 각종 신호의 송수를 행한다.
도 9b도 도 9a와 마찬가지이고, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 어느 쪽에서도 대향하는 2개의 단변을 따라 2개의 분할 칼럼 처리부(4a)가 배치되어 있다.
이와 같이, 칼럼 처리부(4)를 2개로 분할하여, 제2 기판(12)의 대향하는 2개의 단변을 따라 배치함에 의해, 화소 어레이부(2)로부터 칼럼 처리부(4)까지의 거리를 가능한 한 균등하게 할 수 있다. 마찬가지로, 신호 처리부(7)를 2개로 분할하여, 제2 기판(12)의 대향하는 2개의 단변을 따라 배치함에 의해, 화소 AFE부(5)로부터 신호 처리부(7)까지의 거리를 가능한 한 균등하게 할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 화소 어레이부(2)와 화소 AFE부(5)를 다른 기판의 상하로 겹쳐지는 위치에 배치하고, 화소 어레이부(2)와 화소 AFE부(5)에서, 신속하게 각종 신호의 송수를 행하도록 하고 있다. 화소 어레이부(2)와 화소 AFE부(5)는 Cu-Cu 접합, TSV 또는 마이크로 범프 접합에 의해 각종 신호를 송수한다.
도 10a, 도 10b, 도 10c 및 도 10d는 화소 어레이부(2) 내의 각 화소 회로(2a)와 화소 AFE부(5) 내의 각 서브 AFE부(5a)의 접속 양태를 도시하는 도면이다. 도 10a의 접속 양태에서는, 화소 어레이부(2) 내의 각 화소 회로(2a)와, 화소 AFE부(5) 내의 대응하는 하나의 서브 AFE부(5a)가 각종 신호를 송수하는 예를 나타내고 있다. 도 10b는 화소 어레이부(2) 내의 복수의 화소 회로(2a)와, 화소 AFE부(5) 내의 대응하는 하나의 서브 AFE부(5a)가 각종 신호를 송수하는 예를 나타내고 있다. 도 10c는 화소 어레이부(2) 내의 각 화소 회로(2a)와, 화소 AFE부(5) 내의 대응하는 복수의 서브 AFE부(5a)가 각종 신호를 송수하는 예를 나타내고 있다. 도 10d는 화소 어레이부(2) 내의 일부의 화소 회로(2a)만과, 화소 AFE부(5) 내의 대응하는 하나의 서브 AFE부(5a)가 각종 신호를 송수하는 예를 나타내고 있다.
화소 어레이부(2)와 화소 AFE부(5)의 접속 양태는 도 10a∼도 10d의 어느 것이라도 좋다. 도 10d와 같이, 화소 어레이부(2) 내의 화소 회로(2a)에 따라서는, 화소 AFE부(5)와 신호의 송수를 행하지 않도록 해도 좋다.
도 11은 칼럼 처리부(4)의 내부 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 칼럼 처리부(4)는 열방향으로 늘어나는 칼럼 신호선마다, 비교기(21)와, 업/다운 카운터(이하, 단지 카운터라고 부른다)(23)와, 메모리(24)를 가진다. 또한, 칼럼 처리부(4)에는, DAC(22)가 마련되어 있다.
DAC(22)는 참조 신호를 생성한다. 비교기(21)는 칼럼 신호선상의 전압 신호와 참조 신호를 비교한다. 카운터(23)는 비교기(21)에 의한 비교 결과가 반전하기까지의 기간에 걸쳐 계수치를 카운트한다. 카운터(23)의 계수치는 메모리(24)에 유지된다. 메모리(24)에 유지된 카운터(23)의 계수치를 나타내는 디지털 신호는 신호 처리부(7)에 보내진다.
칼럼 처리부(4)에서의 도 11의 파선(Ln1)보다 위의 회로 부분(비교기(21) 등)에는 고전원 전압이 공급됨에 대해, 파선(Ln1)보다 아래의 회로 부분(카운터(23)와 메모리(24) 등)에는 저전원 전압이 공급된다. 이 때문에, 상술한 도 2a나 도 3a 등에서는, 칼럼 처리부(4)의 일부인 고전원 전압 공급 회로 부분(비교기(21) 등)을 제2 기판(12)에 배치하고 있다.
도 12는 행 구동부(3)의 내부 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 행 구동부(3)는 어드레스 선택 논리부(25)와, 복수의 디코더(26)와, 복수의 메모리(27)와, 복수의 레벨 시프터(28)와, 복수의 드라이버(29)를 가진다. 각 드라이버(29)는 화소 어레이부(2)의 각 행 선택선에 접속되어 있다.
어드레스 선택 논리부(25)는 시스템 제어부(8)로부터 송신된 어드레스 신호를 각 디코더(26)에 보낸다. 디코더(26)는 어드레스 신호를 디코드한다. 디코더(26)에서 디코드된 신호는 메모리(27)에 일단 기억된다. 레벨 시프터(28)는 메모리(27)에 기억된 데이터의 전압 레벨을 레벨 시프트하여, 드라이버(29)에 공급한다. 드라이버(29)는 어드레스 신호에 응한 타이밍에서, 대응하는 열 선택선을 구동한다. 복수의 드라이버(29)와 복수의 메모리(27)끼리로 신호의 송수를 행해도 좋다.
행 구동부(3)에서의 어드레스 선택 논리부(25)와, 디코더(26)와, 메모리(27)에는 저전원 전압이 공급된다. 또한, 레벨 시프터(28)와 드라이버(29)에는 고전원 전압이 공급된다. 이 때문에, 상술한 도 4a 등에서는, 열 구동부(6)의 일부를 제2 기판(12)에 배치하고 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서의 기판은 웨이퍼나 칩이다. 기판을 칩으로 구성하는 경우, 복수의 칩을 동일한 층 높이로 배치해도 좋다. 보다 구체적으로는, 제1 기판(11)을 웨이퍼로 하고, 제2 기판(12)을 복수의 칩으로 하고, 웨이퍼상에, CoW(Chip on Wafer)로, 복수의 칩을 적층해도 좋다.
도 13a 및 도 13b는 CoW의 한 예를 도시하는 레이아웃도이다. 도 13a는 제2 기판(12)의 레이아웃, 도 13b는 제1 기판(11)의 레이아웃을 도시하고 있다. 제1 기판(11)은 베이스가 되는 웨이퍼이다. 제1 기판(11)에는, 화소 AFE부(5)와, 행 구동부(3)와, 열 구동부(6)와, 칼럼 처리부(4)와, 신호 처리부(7)와, 시스템 제어부(8)가 배치되어 있다. 제2 기판(12)은 2개의 칩으로 구성되어 있다. 일방의 칩(이하, 제1 칩)(15)에는, 화소 어레이부(2)가 배치되어 있다. 타방의 칩(이하, 제2 칩)(16)에는, 신호 처리부(7)가 배치되어 있다. 제2 칩(16)상의 신호 처리부(7)는 제1 기판(11)의 신호 처리부(7)와 상하로 겹쳐지는 위치에 배치되어 있다. 마찬가지로, 제1 칩(15)상의 화소 어레이부(2)는 제1 기판(11)의 화소 AFE부(5)와 상하로 겹쳐지는 위치에 배치되어 있다. 제1 칩(15)에는 아날로그 신호를 다루는 화소 어레이부(2)가 배치됨에 대해, 제2 칩(16)에는 디지털 신호를 다루는 신호 처리부(7)가 배치되어 있다. 따라서, 제2 칩(16)은 미세 프로세스로 신호 처리부(7)를 형성할 수 있고, 신호 처리부(7)의 회로 규모가 커도, 제1 칩(15)보다도 소사이즈의 제2 칩(16)에 실장할 수 있다. 또한, 제1 칩(15)과 제2 칩(16)에 공급되는 전원 전압의 종류를 상위(相違)하게 할 수도 있다.
제1 기판(11)을 구성하는 제1 칩(15)과 제2 칩(16)의 배치 장소나 사이즈는 임의이다. 도 14a 및 도 14b는 도 13a 및 도 13b와는 다른 방향으로 제1 칩(15)과 제2 칩(16)을 배치한 예를 도시하는 레이아웃도이다. 도 14a 및 도 14b 내의 제1 기판(11) 및 제2 기판(12)의 레이아웃은 도 13a 및 도 13b와 같다.
상술한 설명에서는, 적층된 2개의 기판(11, 12)으로 촬상 장치(1)를 구성하는 예를 나타냈는데, 3개 이상의 기판을 적층하여 촬상 장치(1)를 구성해도 좋다. 도 15a, 도 15b 및 도 15c는 3층 구조의 촬상 장치(1)의 제1 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 15a는 최상층의 제3 기판(14)의 레이아웃 배치를 도시하고, 도 15b는 2단계째의 제2 기판(12)의 레이아웃 배치를 도시하고, 도 15c는 최하층의 제1 기판(11)의 레이아웃 배치를 도시하고 있다.
제3 기판(14)에는 화소 어레이부(2)가 배치되어 있다. 제2 기판(12)에는, 화소 어레이부(2)와 상하로 겹쳐지는 위치에 화소 AFE부(5)가 배치되어 있다. 제1 기판(11)에는, 행 구동부(3)와, 열 구동부(6)와, 칼럼 처리부(4)와, 신호 처리부(7)와, 시스템 제어부(8)가 배치되어 있다. 제1 레이아웃례에서는, 제1 기판(11)의 빈 영역이 가장 많고, 다음으로 제2 기판(12)의 빈 영역이 많다. 이와 같이, 제1∼제3 기판(14)에서, 빈 영역에 편차가 있다.
도 16a, 도 16b 및 도 16c는 3층 구조의 촬상 장치(1)의 제2 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 제2 레이아웃례에서는, 도 16b에 도시하는 바와 같이, 제1 레이아웃례에서 제1 기판(11)에 배치되어 있던 행 구동부(3)와 칼럼 처리부(4)가 제2 기판(12)에 배치되어 있다. 이에 의해, 제2 기판(12)과 제3 기판(14)의 빈 영역의 편차를 억제할 수 있다. 또한, 칼럼 처리부(4)와 열 구동부(6)는 고전원 전압을 사용하기 때문에, 고전원 전압을 사용하는 회로 부분을 제2 기판(12)에 집약시키는 한편으로, 제1 기판(11)은 로직 회로만을 배치할 수 있고, 제1 기판(11)을 미세한 프로세스로 형성할 수 있기 때문에, 저소비 전력화를 도모할 수 있다.
도 17a, 도 17b 및 도 17c는 3층 구조의 촬상 장치(1)의 제3 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 제3 레이아웃례에서는, 제1 기판(11)을 제1 칩(15)과 제2 칩(16)으로 구성하고 있다. 제1 칩(15)에는 칼럼 처리부(4)가 배치되고, 제2 칩(16)에는 신호 처리부(7)와 시스템 제어부(8)가 배치되어 있다. 제3 레이아웃례에서는, 고전원 전압을 사용하는 칼럼 처리부(4)와 행 구동부(3)를 제2 기판(12)에 배치하는 빈 영역이 없는 경우에, 제1 기판(11)을 2개의 칩으로 나누어서, 제1 칩(15)에는 고전원 전압을 사용하는 칼럼 처리부(4)를 배치하고, 제2 칩(16)에는 로직 회로 부분만을 배치할 수 있다. 이에 의해, 제2 칩(16)을 미세한 프로세스로 형성할 수 있고, 소비 전력을 삭감할 수 있다.
상술한 설명에서는, 칼럼 처리부(4)를 갖는 촬상 장치(1)의 예를 들었는데, 칼럼 처리부(4)를 갖지 않는 촬상 장치(1)도 생각된다. 이와 같은 촬상 장치(1)에도 본 실시 형태는 적용 가능하다.
도 18은 칼럼 처리부(4)를 갖지 않는 촬상 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 도 18의 촬상 장치(1)는, 도 1로부터 칼럼 처리부(4)를 생략한 구성으로 되어 있다. 도 18의 화소 어레이부(2)는 행 구동부(3)에 의해 행마다 구동된다. 각 행에 접속된 복수의 화소 회로(2a)에서 광전 변환된 전기 신호는 순차적으로 화소 AFE부(5)에 보내진다. 또한, 화소 회로(2a) 내에, 후술하는 어드레스 이벤트 검출 회로가 마련되어 있는 경우, 어드레스 이벤트 검출부에서 검출된 이벤트 검출 신호도, 화소 AFE부(5)에 보내진다.
화소 어레이부(2)는 촬상 목적으로 이용되는 경우 외에 어드레스 이벤트 검출용이나, 광신호의 수광 위치 및 수광 타이밍 검출용이나, 화소마다 A/D 변환하는 용도 등에 이용된다.
도 19a는 화소 어레이부(2)를 어드레스 이벤트 검출용에 이용하는 경우의 어드레스 이벤트 검출 신호(이하, DVS: Dynamic Vision Sensor) 신호라고 부른다)의 생성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 화소 어레이부(2) 내의 어드레스 이벤트 검출용의 화소 회로(2b)(이하, DVS용 화소 회로(2b)라고 부른다)에서 어드레스 이벤트가 검출되면, 화소 AFE부(5)로부터 DVS 신호가 출력된다.
도 19b는 화소 어레이부(2)를 광신호의 수광 위치 및 수광 타이밍 검출용에 이용하는 경우의 SPAD(Single Photon Avalanche Diode) 신호의 생성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 화소 어레이부(2) 내의 SPAD용 화소 회로(2c)에서 광신호가 검출되면, 화소 AFE부(5)로부터 디지털화된 SPAD 신호가 출력된다. 화소 AFE부(5)에서는, A/D 변환 처리가 행해진다.
도 19c는 화소 어레이부(2)를 화소마다 A/D 변환하는 경우의 계조 신호의 생성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 화소 어레이부(2) 내의 적어도 일부에는, 예를 들어 위상차 검출용의 화소(2d)가 마련된다. 위상차 검출용의 화소(2d)는 하나의 화소를 좌우로 분할한 구성으로 되어 있고, 분할 화소마다 광전 변환하고, 양쪽의 분할 화소에서 광전 변환된 전기 신호의 차분량을 검출한다. 이 차분량은 디포커스량에 상당하고, 자동 초점 조절 등에 이용할 수 있다. 상술한 차분량 또는 계조 신호는 화소 AFE부(5)에 A/D 변환되어 출력된다.
칼럼 처리부(4)를 갖지 않는 경우의 화소 어레이부(2) 내의 각 화소 회로(2a)와, 화소 AFE부(5) 내의 각 서브 AFE부(5a)의 대응 관계에는 여러 가지가 생각된다. 도 20a는 화소 어레이부(2) 내의 하나의 화소 회로(2a)가 화소 AFE부(5) 내의 하나의 서브 AFE부(5a)에 대응하는 예를 도시하고 있다. 도 20b는 화소 어레이부(2) 내의 복수의 화소 회로(2a)가 화소 AFE부(5) 내의 하나의 서브 AFE부(5a)에 대응하는 예를 도시하고 있다. 도 20c는 화소 어레이부(2) 내의 하나의 화소 회로(2a)가 화소 AFE부(5) 내의 복수의 서브 AFE부(5a)에 대응하는 예를 도시하고 있다.
도 21a 및 도 21b는 칼럼 처리부(4)를 갖지 않는 촬상 장치(1)의 제1 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 21a는 제2 기판(12)의 레이아웃 배치를 도시하고, 도 21b는 제1 기판(11)의 레이아웃 배치를 도시하고 있다. 제1 기판(11)에는, 화소 AFE부(5)와, 행 구동부(3)와, 열 구동부(6)와, 신호 처리부(7)와, 시스템 제어부(8)가 배치되어 있다. 제2 기판(12)은 제1 칩(15)과 제2 칩(16)을 가진다. 제1 칩(15)에는, 화소 어레이부(2)가 배치되어 있다. 제2 칩(16)에는, 신호 처리부(7)가 배치되어 있다. 제2 칩(16) 내의 신호 처리부(7)는 제1 기판(11)상의 신호 처리부(7)와 상하로 겹쳐지는 위치에 배치되어 있다. 제2 칩(16)은 미세 프로세스로 형성할 수 있기 때문에, 제2 칩(16)의 사이즈는 제1 칩(15)보다도 작게 할 수 있다.
도 22a 및 도 22b는 칼럼 처리부(4)를 갖지 않는 촬상 장치(1)의 제2 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 22a에 도시하는 제2 기판(12) 내의 제2 칩(16)에 배치되는 신호 처리부(7)에 메모리(27)가 배치되어 있는 점에서, 도 21a와 다르고, 그 외는 제1 기판(11)의 레이아웃도 포함하여 도 21a 및 도 21b와 공통된다. 제2 칩(16)에 미세 프로세스를 이용함으로써, 메모리(27)와 같은 큰 실장 면적이 필요한 회로도, 비교적 작은 칩으로 실현할 수 있다.
화소 어레이부(2)의 적어도 일부에, DVS용 화소 회로(2b)를 마련하거나, 또는 SPAD용 화소 회로(2c)를 마련하거나, 화소 단위로 A/D 변환하는 화소 회로(2a)를 마련할 수 있다. 즉, 화소 어레이부(2)에는, 촬상용의 화소 회로(2a)와, DVS용 화소 회로(2b)와, SPAD용 화소 회로(2c)와, 화소 A/D용 화소 회로(2d)의 적어도 2개가 혼재하고 있어도 좋다. 화소 어레이부(2) 내의 화소 회로의 종류에 응하여, 화소 AFE부(5)의 내부 구성도 변할 수 있다.
도 23a는 화소 어레이부(2)의 제1 예를 도시하는 도면이다. 도 23a의 화소 어레이부(2)는 촬상용의 화소 회로(2a)의 일부에 DVS용 화소 회로(2b)를 마련하는 예를 도시하고 있다. 이 경우, DVS용 화소 회로(2b)에서 어드레스 이벤트가 검출되면, 화소 AFE부(5)로부터 어드레스 이벤트 검출 신호(DVS 신호)가 출력된다.
도 23b는 화소 어레이부(2)의 제2 예를 도시하는 도면이다. 도 23b의 화소 어레이부(2)는 촬상용의 화소 회로(2a)의 일부에 SPAD용 화소 회로(2c)를 마련하는 예를 도시하고 있다. 이 경우, SPAD용 화소 회로(2c)에서 광신호가 검출되면, 검출 장소 및 검출 타이밍을 나타내는 SPAD 신호가 화소 AFE부(5)로부터 출력된다.
도 23c는 화소 어레이부(2)의 제3 예를 도시하는 도면이다. 도 23c의 화소 어레이부(2)는 촬상용의 화소 회로(2a)의 일부에 화소 단위로 A/D 변환하는 화소 회로(2a)를 마련하는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 화소 단위로 A/D 변환하는 화소 회로(2a)에서 광전 변환된 전기 신호는 화소 AFE부(5)에 보내져서, A/D 변환된 디지털 화소 데이터가 출력된다.
화소 어레이부(2)와 화소 AFE부(5)에서 어드레스 이벤트를 검출하는 경우, 화소 어레이부(2)와 화소 AFE부(5)의 적어도 일방에 어드레스 이벤트 검출 회로가 마련된다.
도 24는 어드레스 이벤트 검출 회로(300)의 한 예를 도시하는 블록도이다. 도 24의 어드레스 이벤트 검출 회로(300)는 전류 전압 변환 회로(310), 버퍼(320), 감산기(330), 양자화기(340) 및 전송 회로(350)를 구비한다.
전류 전압 변환 회로(310)는 대응하는 포토 다이오드(221)로부터의 광 전류를 전압 신호로 변환하는 것이다. 이 전류 전압 변환 회로(310)는 전압 신호를 버퍼(320)에 공급한다.
버퍼(320)는 전류 전압 변환 회로(310)로부터의 전압 신호를 보정하는 것이다. 이 버퍼(320)는 보정 후의 전압 신호를 감산기(330)에 출력한다.
감산기(330)는 행 구동 회로(251)로부터의 행 구동 신호에 따라 버퍼(320)로부터의 전압 신호의 레벨을 저하시키는 것이다. 이 감산기(330)는 저하 후의 전압 신호를 양자화기(340)에 공급한다.
양자화기(340)는 감산기(330)로부터의 전압 신호를 디지털 신호로 양자화하여 검출 신호로서 전송 회로(350)에 출력하는 것이다.
전송 회로(350)는 열 구동 회로(252)로부터의 열 구동 신호에 따라, 검출 신호를 양자화기(340)로부터 신호 처리 회로(240)에 전송하는 것이다.
도 24의 전류 전압 변환 회로(310)와 버퍼(320)는 예를 들어 화소 어레이부(2)에 실장되고, 감산기(330), 양자화기(340) 및 전송 회로(350)는 화소 AFE부(5)에 실장된다.
도 25는 전류 전압 변환 회로(310)의 내부 구성의 한 예를 도시하는 회로도이다. 도 25의 전류 전압 변환 회로(310)는 N형 트랜지스터(311 및 313)와 P형 트랜지스터(312)를 구비한다. 이들 트랜지스터로서, 예를 들면, MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) 트랜지스터가 이용된다.
N형 트랜지스터(311)의 소스는 포토 다이오드(221)의 캐소드에 접속되고, 드레인은 전원 단자에 접속된다. P형 트랜지스터(312) 및 N형 트랜지스터(313)는 전원 단자와 접지 단자 사이에서, 직렬로 접속된다. 또한, P형 트랜지스터(312) 및 N형 트랜지스터(313)의 접속점은 N형 트랜지스터(311)의 게이트와 버퍼(320)의 입력 단자에 접속된다. 또한, P형 트랜지스터(312)의 게이트에는, 소정의 바이어스 전압(Vbias1)이 인가된다.
N형 트랜지스터(311 및 313)의 드레인은 전원측에 접속되어 있고, 이와 같은 회로는 소스 팔로워라고 불린다. 이들 루프형상으로 접속된 2개의 소스 팔로워에 의해, 포토 다이오드(221)로부터의 광 전류는 전압 신호로 변환된다. 또한, P형 트랜지스터(312)는 일정한 전류를 N형 트랜지스터(313)에 공급한다.
또한, 수광 칩(201)의 그라운드와 검출 칩(202)의 그라운드는 간섭 대책을 위해 서로 분리되어 있다.
도 26은 감산기(330) 및 양자화기(340)의 내부 구성의 한 예를 도시하는 회로도이다. 감산기(330)는 콘덴서(331 및 333)와, 컴퍼레이터(332)와, 스위치(334)를 구비하고 있다.
콘덴서(331)의 일단은 버퍼(320)의 출력 단자에 접속되고, 타단은 인버터(332)의 입력 단자에 접속된다. 콘덴서(333)는 인버터(332)에 병렬로 접속된다. 스위치(334)는 콘덴서(333)의 양단을 접속하는 경로를 행 구동 신호에 따라 개폐하는 것이다.
인버터(332)는 콘덴서(331)를 통하여 입력된 전압 신호를 반전하는 것이다. 이 인버터(332)는 반전한 신호를 컴퍼레이터(332)의 비반전 입력 단자(+)에 출력한다.
그런데, 롤링 셔터 방식의 촬상 장치(1)에서는, 화소 어레이부(2)를 행마다 주사하면서, 광전 변환 결과를 전송하기 때문에, 움직임이 빠른 물체가 왜곡되어 시인되는 화상이 얻어진다. 이 때문에, 1프레임분의 광전 변환 결과를 메모리(27)에 축적해 두고, 메모리(27)로부터 판독하여 촬상 화상을 생성하는 글로벌 셔터 방식의 촬상 장치(1)가 제안되어 있다.
도 27은 글로벌 셔터 방식의 촬상 장치(1)에서의 화소 회로(2a)의 회로도이다. 도 27의 화소 회로(2a)는 광전 변환 소자(31)와, 전송 트랜지스터(32)와, 리셋 트랜지스터(33)와, 버퍼(34)와, 메모리(35)를 가진다. 메모리(35)는 P상 기억부(35a)와, D상 기억부(35b)를 가진다.
P상 기억부(35a)에는, 리셋 시의 전위가 기억된다. D상 기억부(35b)에는, 광전 변환된 전기 신호에 응한 전위가 기억된다. P상 기억부(35a)에 기억된 전위와, D상 기억부(35b)에 기억된 전위의 차분을 검출함으로써, 전위의 변동분을 상쇄할 수 있다. P상 기억부(35a)와 D상 기억부(35b) 내의 전위는 촬상 때마다 다시 기억된다.
본 실시 형태에서는, 도 27의 파선보다도 좌측, 즉, 광전 변환 소자(31), 전송 트랜지스터(32), 리셋 트랜지스터(33)를 제2 기판(12)의 화소 어레이부(2)에 배치하고, 파선보다도 우측, 즉, 메모리(35)를 제1 기판(11) 내의 화소 AFE부(5)에 배치한다.
도 28은 롤링 셔터 방식의 촬상 장치(1)에서의 화소 회로(2a)의 회로도이다. 도 28의 화소 회로(2a)는 광전 변환 소자(31)와, 전송 트랜지스터(32)와, 리셋 트랜지스터(33)와, 증폭 트랜지스터(36)와, 선택 트랜지스터(37)를 가진다.
본 실시 형태에서는, 도 28의 파선보다도 좌측, 즉, 광전 변환 소자(31)와 전송 트랜지스터(32)를 제2 기판(12)의 화소 어레이부(2)에 배치하고, 파선보다도 우측, 즉, 리셋 트랜지스터(33), 증폭 트랜지스터(36) 및 선택 트랜지스터(37)를 제1 기판(11) 내의 화소 AFE부(5)에 배치한다.
도 29는 화소 영역을 단위로 하여 A/D 변환하는 에어리어 AD 방식의 화소 회로(2a) 주변의 회로도이다. 도 29의 화소 회로(2a)는 하나의 A/D 변환기(이하, ADC)에 복수의 화소 회로(2a)가 접속되어 있다. 각 화소 회로(2a)는 광전 변환 소자(31)와, 전송 트랜지스터(32)와, 리셋 트랜지스터(33)와, 증폭 트랜지스터(36)와, 선택 트랜지스터(37)를 가진다.
본 실시 형태에서는, 도 29의 파선보다도 좌측을 제2 기판(12)의 화소 어레이부(2)에 배치하고, 파선보다도 우측의 ADC를 제1 기판(11) 내의 화소 AFE부(5)에 배치한다.
도 30은 제1 실시 형태에 의한 촬상 장치(1)가 행하는 처리 순서를 도시하는 플로우차트이다. 우선, 복수의 광전 변환 소자(31)를 갖는 화소 어레이부(2)가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되는 화소 AFE부(5)(판독 전용 회로)에서, 복수의 광전 변환 소자(31)에서 광전 변환된 전기 신호의 판독 동작을 행한다(스텝 S1).
다음으로, 화소 AFE부(5)가 배치되는 기판과는 다른 기판 내의 회로에서, 화소 AFE부(5)의 동작 이외의 동작을 행한다(스텝 S2).
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 화소 어레이부(2)와 화소 AFE부(5)를 별개의 기판에 배치하고, 촬상 장치(1) 내의 화소 AFE부(5) 이외의 동작을 행하는 회로를 화소 AFE부(5)가 배치되는 기판과는 별개의 기판에 배치한다. 이에 의해, 각 기판에 배치되는 회로 실장 면적의 편차를 억제할 수 있고, 각 기판의 빈 영역을 삭감할 수 있고, 소비 전력의 삭감을 도모할 수 있다.
예를 들면, 고전원 전압을 사용하는 회로가 배치되는 기판과, 저전원 전압을 사용하는 회로가 배치되는 기판을 나눔으로써, 각 기판에 공급되는 전원 전압의 종류를 줄일 수 있고, 전원 전압을 공급하는 배선 패턴을 짧게 할 수 있고, 전원 노이즈를 삭감할 수 있다. 보다 구체적으로는, 칼럼 처리부(4), 행 구동부(3), 열 구동부(6) 등 고전원 전압을 사용하는 회로 부분과, 저전원 전압을 사용하는 회로 부분을 포함하는 회로에 관해서는, 각 회로 부분을 복수의 기판으로 나누어서 배치함으로써, 기판 사이즈나 소비 전력의 삭감을 도모할 수 있다.
또한, 신호의 송수를 행하는 복수의 회로 부분을 복수의 기판으로 나누어서 배치하는 경우, 각 회로 부분을 상하로 겹쳐지는 위치에 배치하고, Cu-Cu 접합, TSV, 마이크로 범프 접합 등으로 각 회로 부분을 접합하기 때문에, 기생 저항이나 기생 용량의 영향을 받기 어려워지고, 신호 전반 지연 시간도 단축할 수 있다.
또한, 아날로그 회로를 포함하는 회로가 배치되는 기판과, 디지털 회로가 배치되는 기판을 나눔으로써, 디지털 회로가 배치되는 기판에 관해서는, 최첨단의 미세 프로세스를 이용하여 회로를 형성할 수 있고, 기판 사이즈를 축소할 수 있음과 함께, 기판에서의 소비 전력을 삭감할 수 있다.
화소 어레이부(2)는 촬상 목적뿐만 아니라, 어드레스 이벤트를 검출하는 목적이나, 광신호의 수광 위치 및 수광 타이밍을 검출하는 목적이나, 화소 단위로 A/D 변환하는 목적 등에 이용할 수 있고, 각 목적에 맞추어서, 촬상 장치(1)를 구성하는 각 회로를 복수의 기판에 배분할 수 있다.
(제2 실시 형태)
상술한 제1 실시 형태에서는, 예를 들어 도 24의 어드레스 이벤트 검출 회로(300)를 구비한 촬상 장치(1)에 관해 설명했지만, 어드레스 이벤트 검출 회로(300)의 내부 구성은 반드시 도 24로 한정되지 않는다. 도 31은 어드레스 이벤트 검출 회로(300)의 다른 구성례를 도시하는 블록도이다. 도 31의 구성례에 관한 어드레스 이벤트 검출 회로(300)는 전류 전압 변환 회로(310), 버퍼(320), 감산기(330), 양자화기(340) 및 전송 회로(350) 외에, 기억부(360) 및 제어부(370)를 구비하고 있다. 이하에서는, 도 24의 어드레스 이벤트 검출 회로(300)를 구비하는 촬상 장치(1)를 제1 구성례라고 부르고, 도 31의 어드레스 이벤트 검출 회로(300)를 구비하는 촬상 장치(1)를 제2 구성례라고 부른다.
기억부(360)는 양자화기(340)와 전송 회로(350) 사이에 마련되어 있고, 제어부(370)로부터 공급되는 샘플 신호에 의거하여, 양자화기(340)의 출력, 즉, 양자화기(340) 내의 컴퍼레이터(3341)의 비교 결과를 축적한다. 기억부(360)는 스위치, 플라스틱, 용량 등의 샘플링 회로라도 좋고, 래치나 플립플롭 등의 디지털 메모리 회로라도 좋다.
제어부(370)는 컴퍼레이터(3341)의 반전(-) 입력 단자에 대해 소정의 임계치 전압(Vth)을 공급한다. 제어부(370)로부터 컴퍼레이터(3341)에 공급되는 임계치 전압(Vth)은 시분할로 다른 전압치라도 좋다. 예를 들면, 제어부(370)는 광 전류의 변화량이 상한의 임계치를 초과한 취지를 나타내는 온 이벤트에 대응하는 임계치 전압(Vth1) 및 그 변화량이 하한의 임계치를 하회한 취지를 나타내는 오프 이벤트에 대응하는 임계치 전압(Vth2)을 다른 타이밍에서 공급함으로써, 하나의 컴퍼레이터(3341)로 복수 종류의 어드레스 이벤트의 검출이 가능해진다.
기억부(360)는 예를 들면 제어부(370)로부터 컴퍼레이터(3341)의 반전(-) 입력 단자에, 오프 이벤트에 대응하는 임계치 전압(Vth2)이 공급되어 있는 기간에, 온 이벤트에 대응하는 임계치 전압(Vth1)을 이용한 컴퍼레이터(3341)의 비교 결과를 축적하도록 해도 좋다. 또한, 기억부(360)는 화소(216)의 내부에 있어도 좋고, 화소(216)의 외부에 있어도 좋다. 또한, 기억부(360)는 어드레스 이벤트 검출 회로(300)의 필수의 구성 요소가 아니다. 즉, 기억부(360)는 없어도 된다.
[제2 구성례에 관한 촬상 장치(1)(스캔 방식)]
상술한 도 24에 도시하는 어드레스 이벤트 검출 회로(300)의 제1 구성례를 구비한 촬상 장치(210)는 비동기형의 판독 방식으로 이벤트를 판독하는 비동기형의 촬상 장치(1)이다. 단, 이벤트의 판독 방식으로서는, 비동기형의 판독 방식으로 한정되는 것이 아니고, 동기형의 판독 방식이라도 좋다. 동기형의 판독 방식이 적용되는 촬상 장치(1)는 소정의 프레임 레이트로 촬상을 행하는 통상의 촬상 장치(1)와 같은 스캔 방식의 촬상 장치(1)이다.
도 32는 본 개시에 관한 기술이 적용되는 촬상 시스템에서의 촬상 장치(210)로서 사용되는, 제2 구성례에 관한 촬상 장치(1), 즉, 스캔 방식의 촬상 장치(1)의 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다.
도 32에 도시하는 바와 같이, 본 개시의 촬상 장치(1)로서의 제2 구성례에 관한 촬상 장치(210)는 화소 어레이부(211), 신호 처리부(212), 구동부(213), 판독 영역 선택부(214) 및 신호 생성부(215)를 구비하는 구성으로 되어 있다.
화소 어레이부(211)는 복수의 화소(216)를 포함한다. 복수의 화소(216)는 판독 영역 선택부(214)의 선택 신호에 응답하여 출력 신호를 출력한다. 복수의 화소(216)의 각각에 관해서는, 예를 들어 도 24에 도시하는 바와 같이, 화소 내에 양자화기를 갖는 구성으로 할 수도 있다. 복수의 화소(216)는 광의 강도의 변화량에 대응하는 출력 신호를 출력한다. 복수의 화소(216)는 도 32에 도시하는 바와 같이 행렬형상으로 2차원 배치되어 있어도 좋다.
구동부(213)는 복수의 화소(216)의 각각을 구동하여, 각 화소(216)에서 생성된 화소 신호를 신호 처리부(212)에 출력시킨다. 또한, 구동부(213) 및 신호 처리부(212)에 관해서는, 계조 정보를 취득하기 위한 회로부이다. 따라서, 이벤트 정보만을 취득하는 경우는 구동부(213) 및 신호 처리부(212)는 없어도 된다.
판독 영역 선택부(214)는 화소 어레이부(211)에 포함되는 복수의 화소(216) 중의 일부를 선택한다. 예를 들면, 판독 영역 선택부(214)는 화소 어레이부(211)에 대응하는 2차원 행렬의 구조에 포함되는 행 중의 어느 하나 또는 복수의 행을 선택한다. 판독 영역 선택부(214)는 미리 설정된 주기에 응하여 1개 또는 복수의 행을 순차적으로 선택한다. 또한, 판독 영역 선택부(214)는 화소 어레이부(211)의 각 화소(216)로부터의 리퀘스트에 응하여 선택 영역을 결정해도 좋다.
신호 생성부(215)는 판독 영역 선택부(214)에 의해 선택된 화소의 출력 신호에 의거하여, 선택된 화소 중의 이벤트를 검출한 활성 화소에 대응하는 이벤트 신호를 생성한다. 이벤트는 광의 강도가 변화하는 이벤트이다. 활성 화소는 출력 신호에 대응하는 광의 강도의 변화량이 미리 설정된 임계치를 초과하는, 또는, 하회하는 화소이다. 예를 들면, 신호 생성부(215)는 화소의 출력 신호를 기준 신호와 비교하고, 기준 신호보다도 큰 또는 작은 경우에 출력 신호를 출력하는 활성 화소를 검출하고, 당해 활성 화소에 대응하는 이벤트 신호를 생성한다.
신호 생성부(215)에 관해서는, 예를 들면, 신호 생성부(215)에 들어오는 신호를 조정하는 열 선택 회로를 포함하는 구성으로 할 수 있다. 또한, 신호 생성부(215)에 관해서는, 이벤트를 검출한 활성 화소의 정보의 출력뿐만 아니라, 이벤트를 검출하지 않는 비활성 화소의 정보도 출력하는 구성으로 할 수 있다.
신호 생성부(215)로부터는, 출력선(218)을 통과하여, 이벤트를 검출한 활성 화소의 어드레스 정보 및 타임 스탬프 정보(예를 들면, (X, Y, T))가 출력된다. 단, 신호 생성부(215)로부터 출력되는 데이터에 관해서는, 어드레스 정보 및 타임 스탬프 정보뿐만 아니라, 프레임 형식의 정보(예를 들면, (0, 0, 1, 0, …))라도 좋다.
[칼럼 처리부의 구성례]
도 11에서는, 칼럼 처리부(4) 내에, 화소 어레이부(2)의 화소열에 대해, 1대 1의 대응 관계로, 비교기(21), 카운터(23) 및 메모리(27)로 이루어지는 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 배치하는 구성례를 예시했지만, 이 구성례로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 복수의 화소열을 단위로 하여 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 배치하고, 당해 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 복수의 화소열 사이에서 시분할로 이용하는 구성으로 할 수도 있다.
아날로그-디지털 변환기(ADC)는 수직 신호선(VSL)을 통하여 공급되는 아날로그의 화소 신호(SIG)를 선술한 어드레스 이벤트의 검출 신호보다도 비트 수가 많은 디지털 신호로 변환한다. 예를 들면, 어드레스 이벤트의 검출 신호를 2비트로 하면, 화소 신호는 3비트 이상(16비트 등)의 디지털 신호로 변환된다. 아날로그-디지털 변환기(ADC)는 아날로그-디지털 변환으로 생성한 디지털 신호를 신호 처리부(212)에 공급한다.
[노이즈 이벤트에 관해]
그런데, 제1 구성례에 관한 촬상 장치(1)는 화소 어드레스마다 그 화소의 광량이 소정의 임계치를 초과한 취지를 어드레스 이벤트로서 리얼 타임으로 검출하는 검출부(즉, 어드레스 이벤트 검출 회로(300))를 적어도 일부의 화소 회로(2a)에 마련하는 것이 가능한 비동기형의 촬상 장치(1)이다.
이 비동기형의 제1 구성례에 관한 촬상 장치(1)에서는, 본래 장면(scene) 중에서 어떠한 이벤트(즉, 진정한 이벤트)가 발생했을 때, 당해 진정한 이벤트의 발생에 기인하는 데이터의 취득이 행해진다. 그러나, 비동기형의 촬상 장치(1)에서는, 진정한 이벤트의 발생이 없는 장면이라도, 센서 노이즈 등의 노이즈 이벤트(위조 이벤트)에 기인하여, 불필요하게, 데이터의 취득이 행해지는 경우가 있다. 이에 의해, 노이즈 신호가 판독되어 버릴 뿐만 아니라, 신호 출력의 스루 풋을 저하시키게 된다.
<본 개시에 관한 기술의 적용례>
본 개시에 관한 기술은 다양한 제품에 적용할 수 있다. 이하에, 보다 구체적인 적용례에 관해 설명한다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇, 건설 기계, 농업 기계(트랙터) 등의 어느 한 종류의 이동체에 탑재되는 거리 측정 장치로서 실현되어도 좋다.
[이동체]
도 33은 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템(7000)의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다. 차량 제어 시스템(7000)은 통신 네트워크(7010)를 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 33에 도시한 예에서는, 차량 제어 시스템(7000)은 구동계 제어 유닛(7100), 바디계 제어 유닛(7200), 배터리 제어 유닛(7300), 차외 정보 검출 유닛(7400), 차내 정보 검출 유닛(7500) 및 통합 제어 유닛(7600)을 구비한다. 이들 복수의 제어 유닛을 접속하는 통신 네트워크(7010)는 예를 들면 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), LAN(Local Area Network) 또는 FlexRay(등록 상표) 등의 임의의 규격에 준거한 차량 탑재 통신 네트워크라도 좋다.
각 제어 유닛은 각종 프로그램에 따라 연산 처리를 행하는 마이크로 컴퓨터와, 마이크로 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 또는 각종 연산에 이용되는 파라미터 등을 기억하는 기억부와, 각종 제어 대상의 장치를 구동하는 구동 회로를 구비한다. 각 제어 유닛은 통신 네트워크(7010)를 통하여 다른 제어 유닛과의 사이에서 통신을 행하기 위한 네트워크 I/F를 구비함과 함께, 차내외의 장치 또는 센서 등과의 사이에서, 유선 통신 또는 무선 통신에 의해 통신을 행하기 위한 통신 I/F를 구비한다. 도 33에서는, 통합 제어 유닛(7600)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(7610), 범용 통신 I/F(7620), 전용 통신 I/F(7630), 측위부(測位部)(7640), 비컨 수신부(7650), 차내 기기 I/F(7660), 음성 화상 출력부(7670), 차량 탑재 네트워크 I/F(7680) 및 기억부(7690)가 도시되어 있다. 다른 제어 유닛도 마찬가지로, 마이크로 컴퓨터, 통신 I/F 및 기억부 등을 구비한다.
구동계 제어 유닛(7100)은 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(7100)은 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구 및 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다. 구동계 제어 유닛(7100)은 ABS(Antilock Brake System) 또는 ESC(Electronic Stability Control) 등의 제어 장치로서의 기능을 가져도 좋다.
구동계 제어 유닛(7100)에는, 차량 상태 검출부(7110)가 접속된다. 차량 상태 검출부(7110)에는, 예를 들면, 차체의 축 회전 운동의 각속도를 검출하는 자이로 센서, 차량의 가속도를 검출하는 가속도 센서, 또는, 액셀 페달의 조작량, 브레이크 페달의 조작량, 스티어링 휠의 조타각, 엔진 회전수 또는 차륜의 회전 속도 등을 검출하기 위한 센서 중의 적어도 하나가 포함된다. 구동계 제어 유닛(7100)은 차량 상태 검출부(7110)로부터 입력되는 신호를 이용하여 연산 처리를 행하고, 내연 기관, 구동용 모터, 전동 파워 스티어링 장치 또는 브레이크 장치 등을 제어한다.
바디계 제어 유닛(7200)은 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 바디계 제어 유닛(7200)은 키레스 엔트리 시스템, 스마트키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그 램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(7200)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 바디계 제어 유닛(7200)은 이들 전파 또는 신호의 입력을 접수하고, 차량의 도어 로크 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
배터리 제어 유닛(7300)은 각종 프로그램에 따라 구동용 모터의 전력 공급원인 2차 전지(7310)를 제어한다. 예를 들면, 배터리 제어 유닛(7300)에는, 2차 전지(7310)를 구비한 배터리 장치로부터, 배터리 온도, 배터리 출력 전압 또는 배터리의 잔존 용량 등의 정보가 입력된다. 배터리 제어 유닛(7300)은 이들 신호를 이용하여 연산 처리를 행하고, 2차 전지(7310)의 온도 조절 제어 또는 배터리 장치에 구비된 냉각 장치 등의 제어를 행한다.
차외 정보 검출 유닛(7400)은 차량 제어 시스템(7000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(7400)에는, 촬상부(7410) 및 차외 정보 검출부(7420) 중의 적어도 일방이 접속된다. 촬상부(7410)에는, ToF(Time Of Flight) 카메라, 스테레오 카메라, 단안(單眼) 카메라, 적외선 카메라 및 그 외의 카메라 중의 적어도 하나가 포함된다. 차외 정보 검출부(7420)에는, 예를 들면, 현재의 날씨 또는 기상을 검출하기 위한 환경 센서, 또는, 차량 제어 시스템(7000)을 탑재한 차량의 주위의 다른 차량, 장애물 또는 보행자 등을 검출하기 위한 주위 정보 검출 센서 중의 적어도 하나가 포함된다.
환경 센서는 예를 들면 우천을 검출하는 빗방울 센서, 안개를 검출하는 안개 센서, 일조 정도를 검출하는 일조 센서 및 강설을 검출하는 눈 센서 중의 적어도 하나라도 좋다. 주위 정보 검출 센서는, 초음파 센서, 레이더 장치 및 LIDAR(Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging) 장치 중의 적어도 하나라도 좋다. 이들 촬상부(7410) 및 차외 정보 검출부(7420)는 각각 독립한 센서 내지 장치로서 구비되어도 좋고, 복수의 센서 내지 장치가 통합된 장치로서 구비되어도 좋다.
여기서, 도 34는 촬상부(7410) 및 차외 정보 검출부(7420)의 설치 위치의 예를 도시한다. 촬상부(7910, 7912, 7914, 7916, 7918)는 예를 들면 차량(7900)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실내의 프런트글라스의 상부 중의 적어도 하나의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(7910) 및 차실내의 프런트글라스의 상부에 구비되는 촬상부(7918)는 주로 차량(7900)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(7912, 7914)는 주로 차량(7900)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(7916)는 주로 차량(7900)의 후방의 화상을 취득한다. 차실내의 프런트글라스의 상부에 구비되는 촬상부(7918)는 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 이용된다.
또한, 도 34에는, 각각의 촬상부(7910, 7912, 7914, 7916)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(a)는 프런트 노우즈에 마련된 촬상부(7910)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(b, c)는 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(7912, 7914)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(d)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(7916)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(7910, 7912, 7914, 7916)에서 촬상된 화상 데이터가 맞겹쳐짐에 의해, 차량(7900)을 상방에서 본 부감(俯瞰) 화상이 얻어진다.
차량(7900)의 프런트, 리어, 사이드, 코너 및 차실내의 프런트글라스의 상부에 마련되는 차외 정보 검출부(7920, 7922, 7924, 7926, 7928, 7930)는 예를 들어 초음파 센서 또는 레이더 장치라도 좋다. 차량(7900)의 프런트 노우즈, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실내의 프런트글라스의 상부에 마련되는 차외 정보 검출부(7920, 7926, 7930)는 예를 들어 LIDAR 장치라도 좋다. 이들 차외 정보 검출부(7920∼7930)는 주로 선행 차량, 보행자 또는 장애물 등의 검출에 이용된다.
도 33에 돌아가 설명을 계속한다. 차외 정보 검출 유닛(7400)은 촬상부(7410)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상 데이터를 수신한다. 또한, 차외 정보 검출 유닛(7400)은 접속되어 있는 차외 정보 검출부(7420)로부터 검출 정보를 수신한다. 차외 정보 검출부(7420)가 초음파 센서, 레이더 장치 또는 LIDAR 장치인 경우에는, 차외 정보 검출 유닛(7400)은 초음파 또는 전자파 등을 발신시킴과 함께, 수신된 반사파의 정보를 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(7400)은 수신한 정보에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행해도 좋다. 차외 정보 검출 유닛(7400)은 수신한 정보에 의거하여, 강우, 안개 또는 노면 상황 등을 인식하는 환경 인식 처리를 행해도 좋다. 차외 정보 검출 유닛(7400)은, 수신한 정보에 의거하여, 차외의 물체까지의 거리를 산출해도 좋다.
또한, 차외 정보 검출 유닛(7400)은 수신한 화상 데이터에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등을 인식하는 화상 인식 처리 또는 거리 검출 처리를 행해도 좋다. 차외 정보 검출 유닛(7400)은 수신한 화상 데이터에 대해 왜(歪) 보정(distortion correction) 또는 위치 맞춤(alignment) 등의 처리를 행함과 함께, 다른 촬상부(7410)에 의해 촬상된 화상 데이터를 합성하여, 부감 화상 또는 파노라마 화상을 생성해도 좋다. 차외 정보 검출 유닛(7400)은 다른 촬상부(7410)에 의해 촬상된 화상 데이터를 이용하여, 시점(視點) 변환 처리를 행해도 좋다.
차내 정보 검출 유닛(7500)은 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(7500)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(7510)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(7510)는 운전자를 촬상하는 카메라, 운전자의 생체 정보를 검출하는 생체 센서 또는 차실내의 음성을 집음하는 마이크 등을 포함해도 좋다. 생체 센서는 예를 들면 좌면 또는 스티어링 휠 등에 마련되고, 좌석에 앉은 탑승자 또는 스티어링 휠을 쥐는 운전자의 생체 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(7500)은 운전자 상태 검출부(7510)로부터 입력되는 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 좋고, 운전자가 앉아서 졸고 있지 않은지를 판별해도 좋다. 차내 정보 검출 유닛(7500)은 집음된 음성 신호에 대해 노이즈 캔슬링 처리 등의 처리를 행해도 좋다.
통합 제어 유닛(7600)은 각종 프로그램에 따라 차량 제어 시스템(7000) 내의 동작 전반을 제어한다. 통합 제어 유닛(7600)에는, 입력부(7800)가 접속되어 있다. 입력부(7800)는 예를 들면 터치 패널, 버튼, 마이크로폰, 스위치 또는 레버 등 탑승자에 의해 입력 조작될 수 있는 장치에 의해 실현된다. 통합 제어 유닛(7600)에는, 마이크로폰에 의해 입력되는 음성을 음성 인식함에 의해 얻은 데이터가 입력되어도 좋다. 입력부(7800)는 예를 들면 적외선 또는 그 외의 전파를 이용한 리모트 컨트롤 장치라도 좋고, 차량 제어 시스템(7000)의 조작에 대응한 휴대 전화 또는 PDA(Personal Digital Assistant) 등 외부 접속 기기라도 좋다. 입력부(7800)는 예를 들어 카메라라도 좋고, 그 경우 탑승자는 제스처에 의해 정보를 입력할 수 있다. 또는, 탑승자가 장착한 웨어러블 장치의 움직임을 검출함으로써 얻어진 데이터가 입력되어도 좋다. 또한, 입력부(7800)는 예를 들면 상기 입력부(7800)를 이용하여 탑승자 등에 의해 입력된 정보에 의거하여 입력 신호를 생성하고, 통합 제어 유닛(7600)에 출력하는 입력 제어 회로 등을 포함해도 좋다. 탑승자 등은 이 입력부(7800)를 조작함에 의해, 차량 제어 시스템(7000)에 대해 각종의 데이터를 입력하거나 처리 동작을 지시하거나 한다.
기억부(7690)는 마이크로 컴퓨터에 의해 실행되는 각종 프로그램을 기억하는 ROM(Read Only Memory) 및 각종 파라미터, 연산 결과 또는 센서값 등을 기억하는 RAM(Random Access Memory)을 포함하고 있어도 좋다. 또한, 기억부(7690)는 HDD(Hard Disc Drive) 등의 자기 기억 디바이스, 반도체 기억 디바이스, 광기억 디바이스 또는 광자기 기억 디바이스 등에 의해 실현해도 좋다.
범용 통신 I/F(7620)는 외부 환경(7750)에 존재하는 다양한 기기와의 사이의 통신을 중개하는 범용적인 통신 I/F이다. 범용 통신 I/F(7620)는 GSM(등록 상표)(Global System of Mobile communications), WiMAX, LTE(Long Term Evolution) 또는 LTE-A(LTE-Advanced) 등의 셀룰러 통신 프로토콜, 또는 무선 LAN(Wi-Fi(등록 상표)라고도 한다), Bluetooth(등록 상표) 등의 그 외의 무선 통신 프로토콜을 실장해도 좋다. 범용 통신 I/F(7620)는, 예를 들면, 기지국 또는 액세스 포인트를 통하여, 외부 네트워크(예를 들면, 인터넷, 클라우드 네트워크 또는 사업자 고유의 네트워크)상에 존재하는 기기(예를 들면, 어플리케이션 서버 또는 제어 서버)에 접속해도 좋다. 또한, 범용 통신 I/F(7620)는 예를 들어 P2P(Peer To Peer) 기술을 이용하여, 차량의 근방에 존재하는 단말(예를 들면, 운전자, 보행자 또는 점포의 단말, 또는 MTC(Machine Type Communication) 단말)과 접속해도 좋다.
전용 통신 I/F(7630)는 차량에서의 사용을 목적으로 하여 책정된 통신 프로토콜을 서포트하는 통신 I/F이다. 전용 통신 I/F(7630)는 예를 들면 하위 레이어인 IEEE802. 11p와 상위 레이어인 IEEE1609의 조합인 WAVE(Wireless Access in Vehicle Environment), DSRC(Dedicated Short Range Communications), 또는 셀룰러 통신 프로토콜이라는 표준 프로토콜을 실장해도 좋다. 전용 통신 I/F(7630)는 전형적으로는 차와 차 사이(Vehicle to Vehicle) 통신, 도로와 차 사이(Vehicle to Infrastructure) 통신, 차량과 집 사이(Vehicle to Home)의 통신 및 보행자와 차 사이(Vehicle to Pedestrian) 통신 중의 하나 이상을 포함하는 개념인 V2X 통신을 수행한다.
측위부(7640)는 예를 들면 GNSS(Global Navigation Satellite System) 위성으로부터의 GNSS 신호(예를 들면, GPS(Global Positioning System) 위성으로부터의 GPS 신호)를 수신하여 측위를 실행하고, 차량의 위도, 경도 및 고도를 포함하는 위치 정보를 생성한다. 또한, 측위부(7640)는 무선 액세스 포인트와의 신호의 교환에 의해 현재 위치를 특정해도 좋고, 또는 측위 기능을 갖는 휴대 전화, PHS 또는 스마트폰이라는 단말로부터 위치 정보를 취득해도 좋다.
비컨 수신부(7650)는 예를 들면 도로상에 설치된 무선국 등으로부터 발신되는 전파 또는 전자파를 수신하고, 현재 위치, 정체, 통행 금지 또는 소요 시간 등의 정보를 취득한다. 또한, 비컨 수신부(7650)의 기능은 상술한 전용 통신 I/F(7630)에 포함되어도 좋다.
차내 기기 I/F(7660)는 마이크로 컴퓨터(7610)와 차내에 존재하는 다양한 차내 기기(7760)와의 사이의 접속을 중개하는 통신 인터페이스이다. 차내 기기 I/F(7660)는 무선 LAN, Bluetooth(등록 상표), NFC(Near Field Communication) 또는 WUSB(Wireless USB)라는 무선 통신 프로토콜을 이용하여 무선 접속을 확립해도 좋다. 또한, 차내 기기 I/F(7660)는 도시하지 않은 접속 단자(및 필요하면 케이블)를 통하여, USB(Universal Serial Bus), HDMI(등록 상표)(High-Definition Multimedia Interface), 또는 MHL(Mobile High-definition Link) 등의 유선 접속을 확립해도 좋다. 차내 기기(7760)는 예를 들면 탑승자가 갖는 모바일 기기 또는 웨어러블 기기, 또는 차량에 반입되고 또는 부착되는 정보 기기 중의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다. 또한, 차내 기기(7760)는 임의의 목적지까지의 경로 탐색을 행하는 내비게이션 장치를 포함하고 있어도 좋다. 차내 기기 I/F(7660)는 이들 차내 기기(7760)와의 사이에서, 제어 신호 또는 데이터 신호를 교환한다.
차량 탑재 네트워크 I/F(7680)는 마이크로 컴퓨터(7610)와 통신 네트워크(7010) 사이의 통신을 중개하는 인터페이스이다. 차량 탑재 네트워크 I/F(7680)는 통신 네트워크(7010)에 의해 서포트되는 소정의 프로토콜에 의거하여, 신호 등을 송수신한다.
통합 제어 유닛(7600)의 마이크로 컴퓨터(7610)는 범용 통신 I/F(7620), 전용 통신 I/F(7630), 측위부(7640), 비컨 수신부(7650), 차내 기기 I/F(7660) 및 차량 탑재 네트워크 I/F(7680) 중의 적어도 하나를 통하여 취득되는 정보에 의거하여, 각종 프로그램에 따라, 차량 제어 시스템(7000)을 제어한다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(7610)는 취득되는 차내외의 정보에 의거하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(7100)에 대해 제어 지령을 출력해도 좋다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(7610)는 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거하는 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행해도 좋다. 또한, 마이크로 컴퓨터(7610)는 취득되는 차량의 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 의하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행해도 좋다.
마이크로 컴퓨터(7610)는 범용 통신 I/F(7620), 전용 통신 I/F(7630), 측위부(7640), 비컨 수신부(7650), 차내 기기 I/F(7660) 및 차량 탑재 네트워크 I/F(7680) 중의 적어도 하나를 통하여 취득되는 정보에 의거하여, 차량과 주변의 구조물이나 인물 등의 물체와의 사이의 3차원 거리 정보를 생성하여, 차량의 현재 위치의 주변 정보를 포함하는 로컬 지도 정보를 작성해도 좋다. 또한, 마이크로 컴퓨터(7610)는 취득되는 정보에 의거하여, 차량의 충돌, 보행자 등의 근접 또는 통행 금지의 도로에의 진입 등의 위험을 예측하고, 경고용 신호를 생성해도 좋다. 경고용 신호는 예를 들면 경고음을 발생시키거나, 경고 램프를 점등시키거나 하기 위한 신호라도 좋다.
음성 화상 출력부(7670)는 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 33의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(7710), 표시부(7720) 및 인스트루먼트 패널(7730)이 예시되어 있다. 표시부(7720)는 예를 들면 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다. 표시부(7720)는 AR(Augmented Reality) 표시 기능을 가지고 있어도 좋다. 출력 장치는 이들 장치 이외의 헤드폰, 탑승자가 장착하는 안경형 디스플레이 등의 웨어러블 디바이스, 프로젝터 또는 램프 등의 다른 장치라도 좋다. 출력 장치가 표시 장치인 경우, 표시 장치는 마이크로 컴퓨터(7610)가 행한 각종 처리에 의해 얻어진 결과 또는 다른 제어 유닛으로부터 수신된 정보를 텍스트, 이미지, 표, 그래프 등 다양한 형식으로 시각적으로 표시한다. 또한, 출력 장치가 음성 출력 장치인 경우, 음성 출력 장치는 재생된 음성 데이터 또는 음향 데이터 등으로 이루어지는 오디오 신호를 아날로그 신호로 변환하여 청각적으로 출력한다.
또한, 도 33에 도시한 예에서, 통신 네트워크(7010)를 통하여 접속된 적어도 2개의 제어 유닛이 하나의 제어 유닛으로서 일체화되어도 좋다. 또는, 개개의 제어 유닛이 복수의 제어 유닛에 의해 구성되어도 좋다. 또한, 차량 제어 시스템(7000)이 도시되지 않은 다른 제어 유닛을 구비해도 좋다. 또한, 상기 설명에서, 어떠한 제어 유닛이 담당하는 기능의 일부 또는 전부를 다른 제어 유닛에 주어도 좋다. 즉, 통신 네트워크(7010)를 통하여 정보의 송수신이 되도록 되어 있으면, 소정의 연산 처리가 어느 하나의 제어 유닛에서 행해지도록 되어도 좋다. 마찬가지로, 어느 하나의 제어 유닛에 접속되어 있는 센서 또는 장치가 다른 제어 유닛에 접속됨과 함께, 복수의 제어 유닛이 통신 네트워크(7010)를 통하여 서로 검출 정보를 송수신해도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은 이상 설명한 구성 중 예를 들면 촬상부(7910, 7912, 7914, 7916, 7918)나, 차외 정보 검출부(7920, 7922, 7924, 7926, 7928, 7930)나, 운전자 상태 검출부(7510) 등에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 이들 촬상부나 검출부에 대해, 본 개시의 촬상 장치(1)를 갖는 도 1의 촬상 시스템(10)을 적용할 수 있다. 그리고, 본 개시에 관한 기술을 적용함에 의해, 센서 노이즈 등의 노이즈 이벤트의 영향을 완화하고, 진정한 이벤트의 발생을 확실하게, 또한, 신속하게 감지할 수 있기 때문에, 안전한 차량 주행을 실현하는 것이 가능해진다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성을 취할 수 있다.
(1)
적층되는 복수의 기판을 구비한 촬상 장치로서,
복수의 광전 변환 소자를 갖는 화소 어레이부가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되고, 상기 복수의 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호의 판독 동작을 행하는 판독 전용 회로와,
상기 판독 전용 회로가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되고, 상기 전기 신호에 의거하여 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로를 구비하는 촬상 장치.
(2)
상기 판독 전용 회로는 상기 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호를 전압 신호로 변환하여 게인 조정을 행하는 회로이고,
상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로가 배치되는 상기 기판은 상기 화소 어레이부의 제1 방향으로 배치된 2 이상의 화소군을 단위로 하여 상기 판독 전용 회로로부터 출력된 전압 신호를 디지털 신호로 변환하는 처리와, 상기 디지털 신호에 대한 소정의 신호 처리와, 상기 복수의 광전 변환 소자를 제2 방향으로 배치된 2 이상의 화소군을 단위로 하여 구동하는 처리의 적어도 하나를 행하는 (1)에 기재된 촬상 장치.
(3)
상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로 중, 전원 전압이 소정의 기준 전압을 초과하는 회로 부분은 상기 복수의 광전 변환 소자와 같은 기판에 배치되는 (1) 또는 (2)에 기재된 촬상 장치.
(4)
상기 화소 어레이부가 배치되는 기판에 배치되고, 상기 판독 전용 회로로부터 판독된 화소 신호를 디지털 변환하는 AD부의 적어도 일부를 구비하는 (3)에 기재된 촬상 장치.
(5)
상기 AD부는 상기 화소 어레이부의 제1 방향으로 배치된 2 이상의 화소군을 단위로 하여 상기 판독 전용 회로로부터 판독된 화소 신호를 디지털 변환하는 (4)에 기재된 촬상 장치.
(6)
상기 AD부는 상기 화소 어레이부가 배치되는 기판과, 그 이외의 기판으로 나누어서 배치되는 (4) 또는 (5)에 기재된 촬상 장치.
(7)
상기 화소 어레이부가 배치되는 기판에 배치되고, 상기 화소 어레이부를 제2 방향으로 배치된 2 이상의 화소군을 단위로 하여 구동하는 화소군 구동부를 구비하는 (4) 내지 (6)의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(8)
상기 화소군 구동부는 상기 화소 어레이부가 배치되는 기판과, 그 이외의 기판으로 나누어서 배치되는 (7)에 기재된 촬상 장치.
(9)
상기 판독 전용 회로가 배치되는 제1 기판과,
상기 제1 기판상에 적층되고, 상기 화소 어레이부가 배치되는 제2 기판과,
상기 제1 기판상의 상기 제2 기판과 동일한 층 높이로 적층되고, 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로의 적어도 일부가 배치되는 제3 기판을 구비하는 (1) 내지 (8)의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(10)
상기 제1 기판은 상기 제2 기판보다도 크고,
상기 제2 기판은 상기 제3 기판보다도 큰 (9)에 기재된 촬상 장치.
(11)
상기 판독 전용 회로가 배치되는 제1 기판과,
상기 제1 기판상에 적층되고, 상기 화소 어레이부가 배치되는 제2 기판과,
상기 제1 기판 아래에 적층되고, 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로의 적어도 일부가 배치되는 제3 기판을 구비하는 (1) 내지 (8)의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(12)
상기 제3 기판과 동일한 층 높이로 배치되는 제4 기판을 구비하고,
상기 제3 기판 및 상기 제4 기판에는, 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로의 일부씩이 배치되는 (11)에 기재된 촬상 장치.
(13)
상기 제2 기판은 상기 제3 기판 및 상기 제4 기판보다도 큰 (12)에 기재된 촬상 장치.
(14)
상기 판독 전용 회로는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 적층 방향에서 평면에서 보았을 때에, 상기 화소 어레이부와 적어도 일부가 겹쳐지도록 상기 제1 기판상에 배치되는 (9) 내지 (13)의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(15)
상기 판독 전용 회로는 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각에 대해 하나씩 마련되는 (9) 내지 (14)의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(16)
상기 판독 전용 회로는 2개 이상의 상기 광전 변환 소자에 대응시켜서 마련되는 (9) 내지 (14)의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(17)
상기 화소 어레이부 및 상기 판독 전용 회로는 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 전기 신호의 변화량이 소정의 임계치를 초과했는지의 여부를 나타내는 검출 신호를 출력하는 변화량 검출부를 갖는 (1) 내지 (16)의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(18)
상기 화소 어레이부 및 상기 판독 전용 회로는 개개의 상기 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 화소 AD부를 갖는 (1) 내지 (16)의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(19)
상기 화소 어레이부 및 상기 판독 전용 회로는 상기 복수의 광전 변환 소자에 입사된 광의 입사 위치 및 입사 시각을 검출하는 광검출부를 갖는 (1) 내지 (16)의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(20)
상기 화소 어레이부로부터 제1 신호를 출력하는 제1 출력부와,
상기 판독 전용 회로로부터 제2 신호를 출력하는 제2 출력부를 구비하는 (1) 내지 (19)의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(21)
상기 복수의 기판끼리는 Cu-Cu 접합, TSV(Through Silicon Via) 및 범프 접합의 적어도 하나로 접합되는 (1) 내지 (20)의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(22)
상기 기판은 웨이퍼 또는 반도체 칩인 (1) 내지 (21)의 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(23)
적층되는 복수의 기판을 구비한 촬상 방법으로서,
복수의 광전 변환 소자를 갖는 화소 어레이부가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되는 판독 전용 회로에서, 상기 복수의 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호의 판독 동작을 행하는 스텝과,
상기 판독 전용 회로가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되는 회로에서, 상기 전기 신호에 의거하여 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 스텝을 구비하는 촬상 방법.
본 개시의 양태는 상술한 개개의 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 당업자가 상도할 수 있는 여러 가지 변형도 포함하는 것이고, 본 개시의 효과도 상술한 내용으로 한정되지 않는다. 즉, 특허 청구의 범위에 규정된 내용 및 그 균등물로부터 도출되는 본 개시의 개념적인 사상과 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 추가, 변경 및 부분적 삭제가 가능하다.
1: 촬상 장치
2: 화소 어레이부
3: 행 구동부
4: 칼럼 처리부
5: 화소 AFE부
6: 열 구동부
7: 신호 처리부
8: 시스템 제어부
9: 신호 처리부
11: 제1 기판
12: 제2 기판
21: 비교기
23: 업/다운 카운터
24: 메모리
25: 어드레스 선택 논리부
26: 디코더
27: 메모리
28: 레벨 시프터
29: 드라이버
300: 어드레스 이벤트 검출 회로
31: 광전 변환 소자
32: 전송 트랜지스터
33: 리셋 트랜지스터
36: 증폭 트랜지스터
37: 선택 트랜지스터
210: 촬상 장치
211: 화소 어레이부
212: 신호 처리부
213: 구동부
214: 판독 영역 선택부
215: 신호 생성부
310: 전류 전압 변환 회로
320: 버퍼
330: 감산기
340: 양자화기
350: 전송 회로
400: 어드레스 이벤트 검출부
410: 전류 전압 변환부
420: 버퍼
430: 감산기
431, 433: 콘덴서
432: 인버터
434: 스위치
440: 양자화기
441: 컴퍼레이터
450: 전송부
12031: 촬상부

Claims (23)

  1. 적층되는 복수의 기판을 구비한 촬상 장치로서,
    복수의 광전 변환 소자를 갖는 화소 어레이부가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되고, 상기 복수의 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호의 판독 동작을 행하는 판독 전용 회로와,
    상기 판독 전용 회로가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되고, 상기 전기 신호에 의거하여 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판독 전용 회로는 상기 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호를 전압 신호로 변환하여 게인 조정을 행하는 회로이고,
    상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로가 배치되는 상기 기판은 상기 화소 어레이부의 제1 방향으로 배치된 2 이상의 화소군을 단위로 하여 상기 판독 전용 회로로부터 출력된 전압 신호를 디지털 신호로 변환하는 처리와, 상기 디지털 신호에 대한 소정의 신호 처리와, 상기 복수의 광전 변환 소자를 제2 방향으로 배치된 2 이상의 화소군을 단위로 하여 구동하는 처리의 적어도 하나를 행하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로 중, 전원 전압이 소정의 기준 전압을 초과하는 회로 부분은 상기 복수의 광전 변환 소자와 같은 기판에 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 화소 어레이부가 배치되는 기판에 배치되고, 상기 판독 전용 회로로부터 판독된 화소 신호를 디지털 변환하는 AD부의 적어도 일부를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 AD부는 상기 화소 어레이부의 제1 방향으로 배치된 2 이상의 화소군을 단위로 하여 상기 판독 전용 회로로부터 판독된 화소 신호를 디지털 변환하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 AD부는 상기 화소 어레이부가 배치되는 기판과, 그 이외의 기판으로 나누어서 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 화소 어레이부가 배치되는 기판에 배치되고, 상기 화소 어레이부를 제2 방향으로 배치된 2 이상의 화소군을 단위로 하여 구동하는 화소군 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 화소군 구동부는 상기 화소 어레이부가 배치되는 기판과, 그 이외의 기판으로 나누어서 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 판독 전용 회로가 배치되는 제1 기판과,
    상기 제1 기판상에 적층되고, 상기 화소 어레이부가 배치되는 제2 기판과,
    상기 제1 기판상의 상기 제2 기판과 동일한 층 높이로 적층되고, 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로의 적어도 일부가 배치되는 제3 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 제2 기판보다도 크고,
    상기 제2 기판은 상기 제3 기판보다도 큰 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 판독 전용 회로가 배치되는 제1 기판과,
    상기 제1 기판상에 적층되고, 상기 화소 어레이부가 배치되는 제2 기판과,
    상기 제1 기판 아래에 적층되고, 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로의 적어도 일부가 배치되는 제3 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3 기판과 동일한 층 높이로 배치되는 제4 기판을 구비하고,
    상기 제3 기판 및 상기 제4 기판에는, 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 회로의 일부씩이 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 기판은 상기 제3 기판 및 상기 제4 기판보다도 큰 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 판독 전용 회로는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 적층 방향에서 평면에서 보았을 때에, 상기 화소 어레이부와 적어도 일부가 겹쳐지도록 상기 제1 기판상에 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 판독 전용 회로는 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각에 대해 하나씩 마련되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 판독 전용 회로는 2개 이상의 상기 광전 변환 소자에 대응시켜서 마련되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 화소 어레이부 및 상기 판독 전용 회로는 상기 복수의 광전 변환 소자의 각각의 상기 전기 신호의 변화량이 소정의 임계치를 초과했는지의 여부를 나타내는 검출 신호를 출력하는 변화량 검출부를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 화소 어레이부 및 상기 판독 전용 회로는 개개의 상기 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 화소 AD부를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 화소 어레이부 및 상기 판독 전용 회로는 상기 복수의 광전 변환 소자에 입사된 광의 입사 위치 및 입사 시각을 검출하는 광검출부를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 화소 어레이부로부터 제1 신호를 출력하는 제1 출력부와,
    상기 판독 전용 회로로부터 제2 신호를 출력하는 제2 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 기판끼리는 Cu-Cu 접합, TSV(Through Silicon Via) 및 범프 접합의 적어도 하나로 접합되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 웨이퍼 또는 반도체 칩인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  23. 적층되는 복수의 기판을 구비한 촬상 방법으로서,
    복수의 광전 변환 소자를 갖는 화소 어레이부가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되는 판독 전용 회로에서, 상기 복수의 광전 변환 소자에서 광전 변환된 전기 신호의 판독 동작을 행하는 스텝과,
    상기 판독 전용 회로가 배치되는 기판과는 다른 기판에 배치되는 회로에서, 상기 전기 신호에 의거하여 상기 판독 전용 회로의 동작 이외의 동작을 행하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
KR1020227024946A 2020-01-31 2021-01-14 촬상 장치 및 촬상 방법 KR20220134538A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2020-015168 2020-01-31
JP2020015168 2020-01-31
PCT/JP2021/001050 WO2021153254A1 (ja) 2020-01-31 2021-01-14 撮像装置及び撮像方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220134538A true KR20220134538A (ko) 2022-10-05

Family

ID=77078846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227024946A KR20220134538A (ko) 2020-01-31 2021-01-14 촬상 장치 및 촬상 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230047180A1 (ko)
EP (1) EP4099684A4 (ko)
JP (1) JPWO2021153254A1 (ko)
KR (1) KR20220134538A (ko)
CN (1) CN114930807A (ko)
TW (1) TW202137540A (ko)
WO (1) WO2021153254A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023058283A1 (ja) * 2021-10-06 2023-04-13 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 センサ装置
EP4192003B1 (en) * 2021-12-02 2024-03-27 Gpixel NV High dynamic range image sensor
WO2023120317A1 (ja) * 2021-12-22 2023-06-29 キヤノン株式会社 半導体デバイス、光電変換システム、移動体

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016533140A (ja) 2013-09-16 2016-10-20 クロノカム 動的な、単一光ダイオードの画素回路およびその作動方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5930158B2 (ja) * 2011-11-21 2016-06-08 オリンパス株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の制御方法、および撮像装置
JP6320272B2 (ja) * 2013-11-29 2018-05-09 キヤノン株式会社 撮像素子、撮像装置及び携帯電話機
DE112018005712T5 (de) * 2017-10-30 2020-07-23 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state bildaufnahmeelement
US11108323B2 (en) * 2017-11-06 2021-08-31 Sony Semiconductor Solutions Corporation Voltage conversion circuit, solid-state imaging element, and method of controlling voltage conversion circuit
WO2019130702A1 (ja) * 2017-12-27 2019-07-04 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置
JP2019134271A (ja) * 2018-01-31 2019-08-08 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、撮像装置、および、固体撮像素子の制御方法
JP6704944B2 (ja) * 2018-02-09 2020-06-03 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、移動体

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016533140A (ja) 2013-09-16 2016-10-20 クロノカム 動的な、単一光ダイオードの画素回路およびその作動方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114930807A (zh) 2022-08-19
WO2021153254A1 (ja) 2021-08-05
US20230047180A1 (en) 2023-02-16
TW202137540A (zh) 2021-10-01
EP4099684A1 (en) 2022-12-07
EP4099684A4 (en) 2023-07-05
JPWO2021153254A1 (ko) 2021-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021153254A1 (ja) 撮像装置及び撮像方法
US11895398B2 (en) Imaging device and imaging system
US20220172488A1 (en) Imaging system, method for controlling imaging system, and object recognition system
US11683606B2 (en) Imaging device and electronic equipment
TWI788818B (zh) 攝像裝置及攝像方法
US20230276141A1 (en) Imaging device and imaging method
WO2020195822A1 (ja) 撮像システム
JP7488195B2 (ja) 撮像装置及び電子機器
US20230217127A1 (en) Imaging device and imaging method
WO2021153428A1 (ja) 撮像装置、電子機器及び撮像方法
WO2021235323A1 (ja) 撮像装置及び撮像方法
US20240080587A1 (en) Solid-state imaging device and electronic instrument
WO2023248855A1 (ja) 光検出装置及び電子機器
WO2024070523A1 (ja) 光検出素子及び電子機器
WO2022065032A1 (ja) 撮像装置及び撮像方法
WO2022209256A1 (ja) 撮像素子、撮像装置及び撮像素子の制御方法
CN113647089B (zh) 成像系统
WO2024075492A1 (ja) 固体撮像装置及び比較装置
WO2024106169A1 (ja) 光検出素子及び電子機器
WO2022186040A1 (ja) 撮像装置、その駆動方法、および電子機器
WO2023243527A1 (en) Solid-state image-capturing device, and image-capturing apparatus
WO2024038828A1 (ja) 光検出装置
JP2023072098A (ja) 撮像装置及び撮像方法