特許 6986046 光電変換装置および機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6986046

(24)【登録日】2021年11月30日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】光電変換装置および機器

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/369 20110101AFI20211213BHJP

   H01L 27/146 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H04N5/369

   H01L27/146 F

【請求項の数】12

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-101488(P2019-101488)

(22)【出願日】2019年5月30日

(65)【公開番号】特開2020-195118(P2020-195118A)

(43)【公開日】2020年12月3日

【審査請求日】2020年5月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】特許業務法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 秀央

(72)【発明者】

【氏名】乾 文洋

(72)【発明者】

【氏名】吉田 大介

【審査官】 大室 秀明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０５５０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１２５６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１１７８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０３２４９１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１７−１０３５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８５９９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ２１／３３９

Ｈ０１Ｌ２７／１４−２７／１４８

Ｈ０１Ｌ２７／３０

Ｈ０１Ｌ２９／７６２

Ｈ０４Ｎ ５／３０−５／３７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

画素アレイを有する第１基板と、
前記画素アレイから信号を読み出す読出回路を有する第２基板と、
駆動電位が外部から与えられる駆動端子と、を備え、
前記画素アレイの中に導電線および第１接合部が配置され、前記第２基板に第２接合部が配置され、前記第１接合部および前記第２接合部は相互に接合され、
前記読出回路は、前記駆動端子から前記画素アレイの中に配置された前記導電線および前記第１接合部、ならびに、前記第２基板に配置された前記第２接合部を介して前記駆動電位が供給される第１ノードと、前記駆動端子から前記画素アレイを介することなく前記駆動電位が供給される第２ノードとを有する、
ことを特徴とする光電変換装置。

【請求項2】

画素アレイを有する第１基板と、
前記画素アレイから信号を読み出す読出回路を有する第２基板と、
駆動電位が外部から与えられる駆動端子と、を備え、
前記読出回路は、前記駆動端子から前記画素アレイに配置された導電線を介して前記駆動電位が供給される第１ノードと、前記駆動端子から前記画素アレイを介することなく前記駆動電位が供給される第２ノードとを有し、
前記読出回路は、前記画素アレイからの信号が与えられる信号入力ノードを有し、前記画素アレイから前記信号入力ノードに与えられる信号の電位がノイズによって変化する方向と前記第１ノードに与えられる前記駆動電位が前記ノイズによって変化する方向とが同じである、
ことを特徴とする光電変換装置。

【請求項3】

前記駆動電位は、接地電位である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置。

【請求項4】

画素アレイを有する第１基板と、
前記画素アレイから信号を読み出す読出回路を有する第２基板と、
駆動電位として接地電位が外部から与えられる駆動端子と、を備え、
前記読出回路は、前記駆動端子から前記画素アレイに配置された導電線を介して前記駆動電位が供給される第１ノードと、前記駆動端子から前記画素アレイを介することなく前記駆動電位が供給される第２ノードとを有し、
前記読出回路は、第１入力端子および第２入力端子を有する差動増幅器と、前記画素アレイの列信号線と前記第２ノードとを接続する経路に配置された電流源と、前記列信号線と前記第１入力端子とを接続する経路に配置された第１キャパシタと、前記第１ノードと前記第２入力端子とを接続する経路に配置された第２キャパシタと、前記第２入力端子に参照電位を供給する供給源と、を含む、
ことを特徴とする光電変換装置。

【請求項5】

前記供給源は、前記参照電位としてランプ信号を発生し、前記ランプ信号が第３キャパシタを介して前記第２入力端子に供給される、
ことを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。

【請求項6】

前記供給源は、前記参照電位として固定電位を発生し、前記固定電位がスイッチを介して前記第２入力端子に供給される、
ことを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。

【請求項7】

画素アレイを有する第１基板と、
前記画素アレイから信号を読み出す読出回路を有する第２基板と、
駆動電位として接地電位が外部から与えられる駆動端子と、を備え、
前記読出回路は、前記駆動端子から前記画素アレイに配置された導電線を介して前記駆動電位が供給される第１ノードと、前記駆動端子から前記画素アレイを介することなく前記駆動電位が供給される第２ノードとを有し、
前記読出回路は、第１入力端子および第２入力端子を有する差動増幅器と、前記画素アレイの列信号線に接続された電流源と、前記列信号線と前記第１入力端子とを接続する経路に配置された第１キャパシタと、前記第１ノードと前記第２入力端子とを接続する経路に配置された第２キャパシタと、前記第２入力端子に参照電位を供給する供給源と、を含み、前記第２ノードから前記差動増幅器に前記駆動電位が供給される、
ことを特徴とする光電変換装置。

【請求項8】

前記駆動電位は、電源電位である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。

【請求項9】

前記駆動端子は、前記第２基板に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置。

【請求項10】

前記導電線を含む複数の導電線と、前記複数の導電線を相互に接続する接続線とを備え、前記第１基板に対する正射影において、前記接続線が前記画素アレイの外側に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光電変換装置。

【請求項11】

前記第１基板は、前記画素アレイの外側に配置された第３接合部を有し、前記第２基板は、前記駆動端子から前記駆動電位が供給され、前記第３接合部に接合された第４接合部を有し、
前記画素アレイに配置された前記導電線は、前記第３接合部まで延びていて、
前記第１基板は、前記画素アレイに配置され前記導電線に接続された第５接合部を有し、前記第２基板は、前記第５接合部に接合され、かつ、前記第１ノードに接続された第６接合部を有し、
前記画素アレイの外側における前記導電線の抵抗値は、前記画素アレイにおける前記導電線のうち前記画素アレイの端部と前記第５接合部との間の抵抗値より大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。

【請求項12】

請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置に接続された装置と、
を備えることを特徴とする機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光電変換装置および機器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、第１の半導体基板、絶縁体および第２の半導体基板が積層された構造を有する固体撮像装置が記載されている。第１の半導体基板には、画素、行選択信号線、垂直シフトレジスタ、垂直信号線、グラウンド配線、グラウンドパッド等が配置され、第２の半導体基板には、差動増幅回路および保持容量等が配置されている。第１の半導体基板に設けられた配線と第２の半導体基板に設けられた配線とを接続するために、第１のビアおよび第２のビアが設けられている。第１のビアは、第１の半導体基板の画素アレイに配置された垂直信号線と第２の半導体基板の差動増幅回路との間の電気的経路に配されている。第２のビアは、第１の半導体基板の画素アレイに配置されたグラウンド配線と第２の半導体基板の保持容量の１つの端子との間の電気的経路に配されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８−１２５６２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

１つの基板の画素アレイに配置された接地線等の導電線から他の基板に配置された読出回路に接地電位等の電位を供給する構成では、該導電線の電位変化によってシェーディングが発生する可能性がある。

【0005】

本発明は、シェーディングの低減に有利な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の１つの側面は、光電変換装置に係り、前記光電変換装置は、画素アレイを有する第１基板と、前記画素アレイから信号を読み出す読出回路を有する第２基板と、駆動電位が外部から与えられる駆動端子と、を備え、前記画素アレイの中に導電線および第１接合部が配置され、前記第２基板に第２接合部が配置され、前記第１接合部および前記第２接合部は相互に接合され、前記読出回路は、前記駆動端子から前記画素アレイの中に配置された前記導電線および前記第１接合部、ならびに、前記第２基板に配置された前記第２接合部を介して前記駆動電位が供給される第１ノードと、前記駆動端子から前記画素アレイを介することなく前記駆動電位が供給される第２ノードとを有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、シェーディングの低減に有利な技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の光電変換装置を構成する第１基板の構成を例示する図。

【図2】実施形態の光電変換装置を構成する第２基板の構成を例示する図。

【図3】実施形態の光電変換装置の構成を模式的に示す図。

【図4】実施形態の光電変換装置における画素の構成を例示する図。

【図5】実施形態の光電変換装置を構成する第２基板の構成を例示する図。

【図6】実施形態の機器の構成を示す図。

【図7】他の実施形態の機器の構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0010】

以下の説明において、「駆動電位」は、接地電位、または、接地電位よりも電位が高い電源電位を意味し、「駆動端子」は、駆動電位を与えるために設けられた端子を意味する。また、「接続」は、電気的な接続を意味する。また、２つの要素の接続（電気的な接続）は、該２つの要素を直接に接続することの他、他の要素を介して接続することを含みうる。また、「接合」は、電気的な接続を提供する。

【0011】

図１、図２、図３、図４を参照しながら実施形態の光電変換装置１について説明する。図３に模式的に示されるように、実施形態の光源変換装置１は、第１基板１０と第２基板２０とを積層して構成されうる。第１基板１０に設けられた接合部１３０と第２基板２０に設けられた接合部１３１とは相互に接合されうる。接合部１３０、１３１には、駆動端子から駆動電位が与えられうる。第１基板１０に設けられた接合部１６０と第２基板２０に設けられた接合部１６１とは相互に接合されうる。接合部１６０、１６１には、駆動端子から画素アレイ内の導電線を介して駆動電位が与えられうる。

【0012】

図１には、第１基板１０の構成例が模式的に示され、図２には、第２基板２０の構成例が模式的に示されている。第１基板１０は、複数行および複数列を構成するように複数の画素１００を有する画素アレイ１１０を有する。第２基板２０は、第１基板１０の画素アレイ１１０から信号を読み出す読出回路２００を有する。画素アレイ１１０には、複数の列信号線１７０が配置されている。各列信号線１７０には、画素アレイ１１０における行数に対応する個数の画素１００が接続されうる。

【0013】

列信号線１７０は、接合部１２０に接続されている。接合部１２０は、第２基板２０に設けられた接合部１２１と接続される。図３では、接合部１２０および接合部１２１は不図示であるが、接合部１６０と接合部１６１との接合と同様の形態で、接合部１２０と接合部１２１とが接合される。接合部１２０および接合部１２１は、第１基板１０の画素アレイ１１０の列信号線１７０と第２基板２０の読出回路２００とを接続するために使用されうる。第１基板１０は、駆動電位の一例としての接地電位が与えられる接合部１３０と、駆動電位の一例としての接地電位が与えられる接合部１６０とを有しうる。第２基板２０は、駆動電位の一例としての接地電位が与えられる接合部１３１と、駆動電位の一例としての接地電位が与えられる接合部１６１とを有しうる。第１基板１０の接合部１３０と第２基板２０の接合部１３１とは相互に接続されうる。第１基板１０の接合部１６０と第２基板２０の接合部１６１とは相互に接続されうる。

【0014】

接合部１３０は、画素アレイ１１０の外側に配置され導電線（接地線）１４０に接続され、接合部１６０は、画素アレイ１１０に配置され導電線１４０に接続されている。つまり、接合部１３０と接合部１６０とは、導電線１４０によって相互に接続されている。導電線１４０には、抵抗１８０および抵抗１８４が寄生しうる。抵抗１８０は、画素アレイ１１０の外側における導電線１４０の抵抗であり、抵抗１８４は、画素アレイ１１０における導電線１４０のうち画素アレイ１１０の端部と接合部１６０との間の抵抗である。第１基板１０は、複数の導電線１４０を相互に接続する接続線１５０を備えうる。接続線１５０は、第１基板１０に対する正射影（平面視）において、画素アレイ１１０の外側に配置されうる。

【0015】

第２基板２０は、画素アレイ１１０から信号を読み出す読出回路２００を有し、読出回路２００は、１つの列信号線１７０に１つの列回路ＣＣが対応するように設けられた複数の列回路ＣＣを有しうる。図２では、１つの列回路ＣＣのみが示されている。第２基板２０は、接合部１３１に駆動電位としての接地電位を外部から与えるための駆動端子（パッド）１９０を備えうる。ここで、１つの接合部１３１に１つの駆動端子１９０が対応するように複数の駆動端子１９０が設けられうる。

【0016】

読出回路２００（列回路ＣＣ）は、画素１００から列信号線１７０、接合部１２０および接合部１２１を介して信号を読み出すように構成されうる。他の観点において、読出回路２００（列回路ＣＣ）は、画素１００から列信号線１７０、接合部１２０および接合部１２１を介して与えられる信号を処理するように構成されうる。読出回路２００（列回路ＣＣ）は、駆動端子１９０から画素アレイ１１０に配置された導電線１４０（および接合部１３１、１３０、１６０、１６１）を介して駆動電位（接地電位）が供給される第１ノードＮ１を有しうる。また、読出回路２００は、駆動端子１９０から画素アレイ１１０を介することなく駆動電位（接地電位）が供給される第２ノードＮ２を有しうる。

【0017】

読出回路２００は、例えば、画素１００から列信号線１７０、接合部１２０および接合部１２１を介して与えられる信号（アナログ信号）に対応するデジタル信号を生成するＡＤ変換器として動作するように構成されうる。読出回路２００は、例えば、電流源２１０、差動増幅器（比較器）２２０、第１キャパシタ２３０、第２キャパシタ２５０、第３キャパシタ２４０を含みうる。読出回路２００は、参照電位としてのランプ信号を各列回路ＣＣに供給する供給源２６０を含みうる。

【0018】

差動増幅器２２０は、第１入力端子ＩＮ１および第２入力端子ＩＮ２を有する。電流源２１０は、画素アレイ１１０の列信号線１７０（に接続された接合部１２１）と接合部１３１とを接続する経路に配置されている。一例において、電流源２１０は、画素アレイ１１０の列信号線１７０に接続された接合部１２１と接合部１３１とを直接に接続するように配置されている。第１キャパシタ２３０は、列信号線１７０（に接続された接合部１２１）と第１入力端子ＩＮ１とを接続する経路に配置される。第２キャパシタ２５０は、第１ノードＮ１と第２入力端子ＩＮ２とを接続する経路に配置される。供給源２６０は、差動増幅器２２０の第２入力端子ＩＮ２に参照電位としてのランプ信号を供給しうる。ここで、参照信号としてのランプ信号は、第３キャパシタ２４０を介して第２入力端子ＩＮ２に供給されうる。図示されていないが、読出回路２００は、ＡＤ変換の開始時にカウントを開始し、カウント値を生成するカウンタを有する。また、列回路ＣＣは、差動増幅器（比較器）２２０の出力端子に接続されるとともに、該カウンタからカウント値が入力されるメモリを有する。該メモリは、差動増幅器（比較器）２２０の出力の反転に応じて、カウント値を保持する。このカウント値は、画素１００の信号に対応するデジタル信号となる。なお、ＡＤ変換器の構成は、この例に限定されるものではなく、例えば、列回路ＣＣのそれぞれに、差動増幅器（比較器）２２０の出力端子に接続されたカウンタを設けるようにしてもよい。この場合、カウンタは、差動増幅器（比較器）２２０の出力の反転に応じて、カウントを停止する。これにより、カウンタによって、画素１００の信号に対応するデジタル信号が生成される。

【0019】

図４には、第１基板１０の画素アレイ１１０に配置される１つの画素１００の構成例が示されている。画素１００は、例えば、光電変換素子４００、転送トランジスタ４１０、電荷電圧変換部（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およびリセットトランジスタ４６０を含みうる。光電変換素子４００は、例えば、アノードが接地線４５０に接続されたフォトダイオードで構成され、入射した光を光電変換し、発生した電荷を蓄積しうる。転送トランジスタ４１０は、不図示の行駆動回路によって駆動される読出信号ＲＥＡＤがアクティブレベルになると、光電変換素子４００に蓄積された電荷を電荷電圧変換部４２０に転送しうる。電荷電圧変換部４２０には、転送された電荷の量に応じた電位が現れる。ソースフォロワトランジスタ４３０は、列信号線１７０に接続された電流源２１０とともにソースフォロワ回路を構成し、電荷電圧変換部４２０の電位に応じた信号を列信号線１７０に出力する。ソースフォロワトランジスタ４３０は、電源線４７０と列信号線１７０とを接続するように配置されている。リセットトランジスタ４６０は、行駆動回路によって駆動されるリセット信号ＲＥＳがアクティブレベルになると、電荷電圧変換部４２０の電位をリセットする。

【0020】

画素１００は、選択トランジスタ４４０を更に含みうる。選択トランジスタ４４０は、行駆動回路によって駆動される選択信号ＳＥＬがアクティブレベルになると（つまり、画素１００が選択されると）オンして、ソースフォロワトランジスタ４３０による列信号線１７０の駆動を可能にする。選択トランジスタ４４０は、省略可能であり、選択トランジスタ４４０が省略される場合には、リセットトランジスタ４６０によってリセットされる電荷電圧変換部４２０の電位を制御することによって画素１００の選択状態または非選択状態に制御することができる。

【0021】

図２を参照しながら画素１００からの信号の読出動作を説明する。列信号線１７０に現れる画素１００の信号は、接合部１２０および接合部１２１を介して列回路ＣＣの第１キャパシタ２３０に供給される。一方、供給源２６０が発生する参照電位としてのランプ信号は、列回路ＣＣの第３キャパシタ２４０に供給される。差動増幅器２２０は、比較器として動作する。供給源２６０から列回路ＣＣに供給されるランプ信号の傾きは、第２キャパシタ２５０と第３キャパシタ２４０との容量比に依存する。第３キャパシタ２４０の容量に対して第２キャパシタ２５０の容量が大きいほど、差動増幅器２２０に供給されるランプ信号の傾きが大きくなる。換言すると、第３キャパシタ２４０の容量に対して第２キャパシタ２５０の容量が大きいほど、ＡＤ変換のゲインが大きくなる。第２キャパシタ２５０および／または第３キャパシタ２４０の容量値を変更可能にすることによって、ＡＤ変換のゲインを変更可能にしてもよい。

【0022】

一例において、ランプ信号は、その電位が徐々に低下するように生成され、第２入力端子ＩＮ２の電位が第１入力端子ＩＮ１の電位を下回ると、比較器としての差動増幅器２２０の出力信号が反転し、これにより前述のカウンタによるカウントが停止する。これにより、画素１００の信号がデジタル信号として読み出される。

【0023】

以下、駆動電位の一例としての接地電位の供給形態について説明する。駆動端子１９０は、第２基板２０に配置されうる。駆動端子１９０に供給された接地電位は、接合部１３１および接合部１３０を介して第１基板１０の導電線（接地線）１４０に供給されうる。ここで、複数の駆動端子１９０を配置することができ、これに応じて複数の接合部１３１、複数の接合部１３０および複数の導電線１４０が設けられうる。複数の導電線１４０は、接続部１５０によって相互に接続されうる。第１基板１０の導電線１４０に供給された接地電位は、画素１００の接地線４５０（図４参照）に供給される。また、画素アレイ１１０に供給された接地電位は、更に、接合部１６０および接合部１６１を介して第２基板２０に供給され、読出回路２００の各列回路ＣＣの第２キャパシタ２５０の一端に供給される。

【0024】

この構成によれば、磁気ノイズにより導電線１４０に誘起される電位変化が画素アレイ１１０を介して列信号線１７０に現れる際に、接合部１６０、１６１、第２キャパシタ２５０を介して差動増幅器２２０の第２入力端子ＩＮ２にも同様の電位変化が現れる。つまり、磁気ノイズによって差動増幅器２２０の第１入力端子ＩＮ１に現れる電位変化の影響が該磁気ノイズによって差動増幅器２２０の第１入力端子ＩＮ１に現れる電位変化によって低減される。以上のように、第１基板１０の導電線１４０を介して読出回路２００の第２キャパシタ２５０に接地電位を供給することによって磁気ノイズの影響を低減し、これによりシェーディングを低減することができる。

【0025】

磁気ノイズによる影響を低減する観点では、画素アレイ１１０の外側における導電線１４０の抵抗１８０の抵抗値は、画素アレイ１１０における導電線１４０の抵抗１８４の抵抗値より大きいことが望ましい。この理由は、次のとおりである。磁気ノイズによって抵抗１８０に誘起される起電力（ノイズ）は、画素アレイ１１０の全ての行の画素１００と読出回路２００に影響を与えるので、どの行の画素１００の信号の読み出しにおいても、磁気ノイズの影響を低減することができる。一方、画素アレイ１１０における抵抗１８４に誘起される起電力は、画素１００が配置された行毎に異なるため、行間で磁気ノイズの影響が異なる。そこで、行間における磁気ノイズの影響の差を低減するために、画素アレイ１１０における抵抗１８４に誘起される起電力をなるべく小さくするべきである。

【0026】

図２に示された例では、電流源２１０に対する接地電位の供給は、第１基板１０の導電線１４０を介することなく、駆動端子１９０から第２基板２０の導電線を介してなされる。これにより、電流源２１０を流れる電流が第１基板１０の導電線１４０を流れることを避けることができる。したがって、抵抗１８４によって導電線１４０の電位が変化することを防止することができる。また、抵抗１８０の抵抗値を大きくすることができるので、磁気ノイズの影響を低減するために有利である。

【0027】

ここでは、電流源２１０に対して、第１基板１０の導電性１４０を介することなく、駆動端子１９０から第２基板２０の導電線を介して接地電位を供給する例を説明したが、これは一例に過ぎない。例えば、差動増幅器２２０に対して、第１基板１０の導電性１４０を介することなく、駆動端子１９０から第２基板２０の導電線を介して接地電位を供給しても同様な効果が得られる。図１および図２に示された例では、複数列毎に接合部１６０、１６１が配置されているが、各列に接合部１６０、１６１が配置されてもよい。電流源２１０に接地電位を供給するための駆動端子１９０と導電線１４０に接地電位を供給するための駆動端子１９０とを共通化することで、駆動端子１９０の数を削減することができる。

【0028】

駆動端子１９０は、第１基板１０に設けられてもよいが、第２基板２０に設けられる方がよい。後者は、電流源２１０に接地電位を供給する接地線の電位を安定させ、磁気ノイズの影響を低減するために有利である。この理由は、画素アレイ１１０の外側の接合部１３０、１３１で発生する寄生抵抗は、抵抗１８０の増加と等価であるからである。一方、画素アレイ１１０における接合部１６０、１６１の寄生抵抗は、磁気ノイズによる影響の低減に寄与しないため、接合部１６０、１６１の寄生抵抗は、接合部１３０、１３１の寄生抵抗よりも小さくされるべきである。例えば、接合部の寄生抵抗は、例えば、接合部の個数および／またはサイズを増加させることによって低減することができる。

【0029】

複数の導電線１４０を接続する接続部１５０は、画素アレイ１１０内の画素１００から見える接地線の抵抗が列の位置に応じて異なることを防ぐために有利である。また、接続部１５０を第１基板１０に設けることは、第２基板２０における駆動端子１９０の配置の自由度を向上させるために有利である。例えば、複数の駆動端子１９０に間に異なる接地端子および／または電源端子を配置することが容易になる。

【0030】

電流源２１０と第１キャパシタ２３０とを接続するノードは、画素アレイ１１０から読出回路２００（列回路ＣＣ）の信号入力ノードとして理解することができる。実施形態の思想は、読出回路２００の信号入力ノードに与えられる信号の電位がノイズによって変化する方向と第１ノードＮ１に与えられる駆動電位（接地電位）が該ノイズによって変化する方向とを同じにするものとして理解されてもよい。

【0031】

図５には、実施形態の他の構成例が示されている。図５に示された構成例では、読出回路２００は、ゲインアンプとして構成されている。具体的には、読出回路２００は、差動増幅器５３０と、電流源２１０と、第１キャパシタ５４０と、第２キャパシタ５２０と、第３キャパシタ５５０と、スイッチ５１０とを含む。差動増幅器５３０は、第１入力端子ＩＮ１および第２入力端子ＩＮ２を有する。電流源２１０は、画素アレイ１１０の列信号線１７０に接続されている。第１キャパシタ（入力容量）５４０は、列信号線１７０と第１入力端子ＩＮとを接続する経路に配置されている。第２キャパシタ（ホールド容量）５２０は、第１ノードＮ１と第２入力端子ＩＮ２とを接続する経路に配置されている。第３キャパシタ（フィードバック容量）５５０は、第１入力端子ＩＮ１と差動増幅器５３０の出力端子との間の経路に配置される。供給源５００は、第２入力端子ＩＮ２に参照電位を供給する。電流源２１０には、駆動端子１９０から第２基板２０に配置された導電線を介して接地電位が供給される。供給源５００は、参照電位として固定電位を発生し、該固定電位がスイッチ５１０を介して第２入力端子ＩＮ２に供給される。差動増幅器５３０、第１キャパシタ５４０および第３キャパシタ５５０は、ゲインアンプを構成する。

【0032】

参照電位が第２キャパシタ５２０によってホールドされた状態で、列信号線１７０から接合部１２１（信号入力ノード）に与えられる信号は、差動増幅器５３０、第１キャパシタ５４０および第３キャパシタ５５０で構成されるゲインアンプによって増幅される。この構成において、磁気ノイズにより導電線１４０に誘起される電位変化が画素アレイ１１０を介して列信号線１７０に現れる際に、接合部１６０、１６１、第２キャパシタ５２０を介して差動増幅器５３０の第２入力端子ＩＮ２にも同様の電位変化が現れる。つまり、磁気ノイズによって差動増幅器２２０の第１入力端子ＩＮ１に現れる電位変化の影響が該磁気ノイズによって差動増幅器２２０の第１入力端子ＩＮ１に現れる電位変化によって低減される
上記の実施形態に代表される光電変換装置１は、光学像または光強度分布を電気的な画像信号をとして検出する撮像装置として構成されうる。以下、撮像装置として構成される光電変換装置１の応用例として、該撮像装置が組み込まれたカメラやスマートフォン、汎用コンピュータなどの電子機器、自動車などの輸送機器について例示的に説明する。ここで、カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータやタブレットのような携帯端末など）も含まれる。なお、撮像装置が組み込まれた機器は、複写機やスキャナ等の事務機器、放射線診断や内視鏡観察を行う医療機器、産業用ロボットなどの産業機器、電子顕微鏡等の分析機器であってもよい。

【0033】

図６は、撮像装置ＩＳＤとして構成される光電変換装置１を搭載した機器ＥＱＰの模式図である。機器ＥＱＰの一例は、カメラやスマートフォンなどの電子機器（情報機器）、自動車や船舶、飛行機などの輸送機器である。撮像装置ＩＳＤは、半導体基板（半導体チップ）を含む半導体デバイスＩＣの他に、半導体デバイスＩＣを収容するパッケージＰＫＧを含みうる。パッケージＰＫＧは、半導体デバイスＩＣが固定された基体と、半導体デバイスＩＣに対向するガラス等の蓋体と、基体に設けられた端子と半導体デバイスＩＣに設けられた端子とを接続するボンディングワイヤやバンプ等の接続部材と、を含みうる。機器ＥＱＰは、光学系ＯＰＴ、制御装置ＣＴＲＬ、処理装置ＰＲＣＳ、表示装置ＤＳＰＬ、記憶装置ＭＭＲＹの少なくともいずれかをさらに備え得る。光学系ＯＰＴは撮像装置ＩＳＤに光学像を形成するものであり、例えばレンズやシャッタ、ミラーである。制御装置ＣＴＲＬは撮像装置ＩＳＤの動作を制御するものであり、例えばＡＳＩＣなどの半導体デバイスである。処理装置ＰＲＣＳは撮像装置ＩＳＤから出力された信号を処理するものであり、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）あるいはＤＦＥ（デジタルフロントエンド）を構成するための、ＣＰＵやＡＳＩＣなどの半導体デバイスである。表示装置ＤＳＰＬは撮像装置ＩＳＤで得られた情報（画像）を表示する、ＥＬ表示装置や液晶表示装置である。記憶装置ＭＭＲＹは、撮像装置ＩＳＤで得られた情報（画像）を記憶する、磁気デバイスや半導体デバイスである。記憶装置ＭＭＲＹは、ＳＲＡＭやＤＲＡＭなどの揮発性メモリ、あるいは、フラッシュメモリやハードディスクドライブなどの不揮発性メモリである。機械装置ＭＣＨＮはモーターやエンジン等の可動部あるいは推進部を有する。カメラにおける機械装置ＭＣＨＮはズーミングや合焦、シャッタ動作のために光学系ＯＰＴの部品を駆動することができる。機器ＥＱＰでは、撮像装置ＩＳＤから出力された信号を表示装置ＤＳＰＬに表示したり、機器ＥＱＰが備える通信装置（不図示）によって外部に送信したりする。そのために、機器ＥＱＰは、撮像装置ＩＳＤが組み込まれうる制御／信号処理回路などに含まれる記憶回路部や演算回路部とは別に、記憶装置ＭＭＲＹや処理装置ＰＲＣＳを更に備えていてもよい。

【0034】

上述したように、光電変換装置１は、シェーディング低減に有利である。したがって、光電変換装置１が組み込まれたカメラは、監視カメラや、自動車や鉄道車両などの輸送機器に搭載される車載カメラなどに好適である。ここでは、光電変換装置１が組み込まれたカメラを輸送機器に適用した例を説明する。輸送機器２１００は、例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示す車載カメラシステム２１０１を備えた自動車でありうる。図７（ａ）は、輸送機器２１００の外観と主な内部構造を模式的に示している。輸送機器２１００は、光電変換装置２１０２、撮像システム用集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２１０３、警報装置２１１２、制御装置２１１３を備える。

【0035】

光電変換装置２１０２には、上述の光電変換装置１が用いられる。警報装置２１１２は、撮像システム、車両センサ、制御ユニットなどから異常を示す信号を受けたときに、運転手へ向けて警告を行う。制御装置２１１３は、撮像システム、車両センサ、制御ユニットなどの動作を統括的に制御する。なお、輸送機器２１００が制御装置２１１３を備えていなくてもよい。この場合、撮像システム、車両センサ、制御ユニットが個別に通信インターフェースを有して、それぞれが通信ネットワークを介して制御信号の送受を行う（例えばＣＡＮ規格）。

【0036】

図７（ｂ）は、輸送機器２１００のシステム構成を示すブロック図である。輸送機器２１００は、第１の光電変換装置２１０２と第２の光電変換装置２１０２とを含む。つまり、本実施形態の車載カメラはステレオカメラである。光電変換装置２１０２には、光学部２１１４により被写体像が結像される。光電変換装置２１０２から出力された画素信号は、画像前処理部２１１５によって処理され、そして、撮像システム用集積回路２１０３に伝達される。画像前処理部２１１５は、Ｓ−Ｎ演算や、同期信号付加などの処理を行う。上述の信号処理部９０２は、画像前処理部２１１５および撮像システム用集積回路２１０３の少なくとも一部に相当する。

【0037】

撮像システム用集積回路２１０３は、画像処理部２１０４、メモリ２１０５、光学測距部２１０６、視差演算部２１０７、物体認知部２１０８、異常検出部２１０９、および、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部２１１６を備える。画像処理部２１０４は、光電変換装置２１０２のそれぞれの画素から出力される信号を処理して画像信号を生成する。また、画像処理部２１０４は、画像信号の補正や異常画素の補完を行う。メモリ２１０５は、画像信号を一時的に保持する。また、メモリ２１０５は、既知の光電変換装置２１０２の異常画素の位置を記憶していてもよい。光学測距部２１０６は、画像信号を用いて被写体の合焦または測距を行う。視差演算部２１０７は、視差画像の被写体照合（ステレオマッチング）を行う。物体認知部２１０８は、画像信号を解析して、輸送機器、人物、標識、道路などの被写体の認知を行う。異常検出部２１０９は、光電変換装置２１０２の故障、あるいは、誤動作を検知する。異常検出部２１０９は、故障や誤動作を検知した場合には、制御装置２１１３へ異常を検知したことを示す信号を送る。外部Ｉ／Ｆ部２１１６は、撮像システム用集積回路２１０３の各部と、制御装置２１１３あるいは種々の制御ユニット等との間での情報の授受を仲介する。

【0038】

輸送機器２１００は、車両情報取得部２１１０および運転支援部２１１１を含む。車両情報取得部２１１０は、速度・加速度センサ、角速度センサ、舵角センサ、測距レーダ、圧力センサなどの車両センサを含む。

【0039】

運転支援部２１１１は、衝突判定部を含む。衝突判定部は、光学測距部２１０６、視差演算部２１０７、物体認知部２１０８からの情報に基づいて、物体との衝突可能性があるか否かを判定する。光学測距部２１０６や視差演算部２１０７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。

【0040】

運転支援部２１１１が他の物体と衝突しないように輸送機器２１００を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。

【0041】

輸送機器２１００は、さらに、エアバッグ、アクセル、ブレーキ、ステアリング、トランスミッション、エンジン、モーター、車輪、プロペラ等の、移動あるいはその補助に用いられる駆動装置を具備する。また、輸送機器２１００は、それらの制御ユニットを含む。制御ユニットは、制御装置２１１３の制御信号に基づいて、対応する駆動装置を制御する。

【0042】

本実施形態に用いられた撮像システムは、自動車や鉄道車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの機器にも適用することができる。加えて、輸送機器に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）など、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。

【0043】

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

【符号の説明】

【0044】

１０：第１基板、２０：第２基板、１１０：画素アレイ、２００：読出回路、１９０：駆動端子、Ｎ１：第１ノード、Ｎ２：第２ノード、７９０：駆動端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】