JP7504802B2 - 固体撮像素子、固体撮像装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
本開示は、固体撮像素子、固体撮像装置及び電子機器に関する。
小型化するとともに画素の開口率を向上させるため、画素が配置された画素基板と、周辺回路が実装されたロジック基板とを積層して構成された撮像装置が知られている。
例えば、画素基板には画素が２次元格子状に配置されており、画素から出力された画素信号を処理するアナログデジタル変換器をロジック基板に配置する撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
しかしながら、上記の従来技術では、画素とアナログデジタル変換器とが異なる基板に配置されているため、画素とアナログデジタル変換器とを接続する配線が長くなる。アナログの画素信号は信号レベルが比較的弱いため、配線を伝達する際にノイズの影響を受けやすい。そのため、ノイズの影響を軽減することのできる技術が望まれている。
そこで、本開示では、ノイズの影響を軽減することのできる固体撮像素子、固体撮像装置及び電子機器を提案する。
上記の課題を解決するために、本開示に係る一形態の固体撮像素子は、画素に入射された光を光電変換部によって光電変換することで画素信号を生成し、前記画素信号を増幅する第１トランジスタが配置された画素回路を備え、前記画素回路は、参照信号発生部から参照信号が入力される第２トランジスタと、前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタとに、バイアス電流を出力する第３トランジスタと、を有する。
以下に、本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
また、以下に示す項目順序に従って本開示を説明する。
１．実施形態
１－１．固体撮像素子の構成
１－２．固体撮像素子の積層構造
１－３．画素回路の構成
２．第１変形例
３．第２変形例
４．第３変形例
５．第４変形例
６．第５変形例
７．第６変形例
８．固体撮像装置への適用例
９．内視鏡手術システムへの応用例
１０．移動体への応用例
１．実施形態
１－１．固体撮像素子の構成
１－２．固体撮像素子の積層構造
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７．第６変形例
８．固体撮像装置への適用例
９．内視鏡手術システムへの応用例
１０．移動体への応用例
（１．実施形態）
［１－１．固体撮像素子の構成］
図１を用いて、本開示の実施形態に係る固体撮像素子の構成要素について説明する。図１は、本開示の実施形態に係る固体撮像素子の構成要素の一例を示すブロック図である。本開示の実施形態に係る固体撮像素子は、デジタルカメラなどを搭載する種々の電子機器に適用することができる。
［１－１．固体撮像素子の構成］
図１を用いて、本開示の実施形態に係る固体撮像素子の構成要素について説明する。図１は、本開示の実施形態に係る固体撮像素子の構成要素の一例を示すブロック図である。本開示の実施形態に係る固体撮像素子は、デジタルカメラなどを搭載する種々の電子機器に適用することができる。
図１に示すように、固体撮像素子１は、画素アレイ部１１０と、画素駆動回路２２０と、ＤＡＣ２３０と、垂直駆動回路２４０と、タイミング生成回路２５０と、出力部２６０とを備える。
画素アレイ部１１０には、複数の画素１１１が２次元アレイ状に配列されている。画素１１１の構成については後述する。
画素駆動回路２２０は、例えば、画素１１１内の図３に示される画素回路を駆動する。
ＤＡＣ２３０は、例えば、時間経過に応じて電圧が単調減少する参照信号ＲＥＦを生成する。ＤＡＣ２３０は、例えば、生成した参照信号ＲＥＦを画素１１１に出力する。
垂直駆動回路２４０は、例えば、画素１１１内で生成されたデジタルの画素信号を、タイミング生成回路２５０から供給されるタイミング信号に基づいて、所定の順番で出力部２６０に出力させる制御を行う。
タイミング生成回路２５０は、例えば、各種のタイミング信号を生成する。タイミング生成回路２５０は、例えば、生成した各種のタイミング信号を、画素駆動回路２２０、ＤＡＣ２３０及び垂直駆動回路２４０などに出力する。
［１－２．固体撮像素子の積層構造］
図２を用いて、本開示の実施形態に係る固体撮像素子の積層構造について説明する。図２は、本開示の実施形態に係る固体撮像素子の積層構造を説明するための模式図である。
図２を用いて、本開示の実施形態に係る固体撮像素子の積層構造について説明する。図２は、本開示の実施形態に係る固体撮像素子の積層構造を説明するための模式図である。
図２に示すように、固体撮像素子１は、第１基板１００と、第２基板２００とが積層された構造を有している。固体撮像素子１は、例えば、画素アレイ部１１０と、ロジック回路２１０と、画素駆動回路２２０と、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）２３０と、垂直駆動回路２４０と、タイミング生成回路２５０と、出力部２６０とを備える。
第１基板１００と、第２基板２００とは、例えば、第１基板１００及び第２基板２００をそれぞれチップに個片化した後、これら個片化された第１基板１００及び第２基板２００を貼り合わせる、いわゆるＣｏＣ（Chip on Chip）方式で貼り合わせればよい。また、第１基板１００と第２基板２００とのうち一方（例えば、第１基板１００）をチップに個片化した後、この個片化された第１基板１００を個片化前（すなわち、ウエハ状態）の第２基板２００に貼り合わせる、いわゆるＣｏＷ（Chip on Wafer）方式で貼り合わせてもよい。さらに、第１基板１００と第２基板２００とを共にウエハの状態で、いわゆるＷｏＷ（Wafer on Wafer）方式で貼り合わせてもよい。
第１基板１００と第２基板２００との接合方法には、例えば、プラズマ接合等を使用することができる。ただし、これに限定されず、種々の接合方法が用いられてよい。
第１基板１００と、第２基板２００とのサイズは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。第１基板１００と、第２基板２００とは、例えば、シリコン基板などの半導体基板である。
第１基板１００には、例えば、画素アレイ部１１０が配置されている。
第２基板２００には、例えば、ロジック回路２１０と、画素駆動回路２２０と、ＤＡＣ２３０と、垂直駆動回路２４０と、タイミング生成回路２５０と、出力部２６０とを備える。
図３を用いて、本実施形態に係る画素１１１について説明する。図３は、本実施形態に係る画素１１１の構成を示すブロック図である。
図３に示すように、画素１１１は、画素回路２０と、カレントミラー回路３０とを備える。
画素回路２０は、具体的には後述するが、例えば、受光した光の光量に応じた電荷信号を生成し、かつ蓄積する光電変換部を有し、アナログの画素信号を生成する。また、画素回路２０は、例えば、生成したアナログの画素信号をデジタルの画素信号に変換する機能を有している。すなわち、画素回路２０は、生成したアナログの画像信号を、自らデジタルの画像信号に変換する。具体的には、画素回路２０には、ＤＡＣ２３０から参照信号ＲＥＦが入力されるトランジスタと、バイアス電流が入力されるトランジスタとを備えている。
カレントミラー回路３０は、画素信号ＳＩＧが参照信号ＲＥＦよりも大きい場合に、所定の信号を周辺回路２７０に出力する。
［１－３．画素回路の構成］
図４を用いて、本開示の実施形態に係る画素回路の構成について説明する。図４は、本開示の実施形態に係る画素回路の構成を示す回路図である。
図４を用いて、本開示の実施形態に係る画素回路の構成について説明する。図４は、本開示の実施形態に係る画素回路の構成を示す回路図である。
図４に示すように、画素回路２０は、光電変換部２１と、排出トランジスタ２２と、転送トランジスタ２３と、リセットトランジスタ２４と、浮遊拡散層（ＦＤ）２５と、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とを備える。すなわち、本実施形態は、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とが、画素回路２０の内部に配置されている。言い換えれば、本実施形態は、画素回路２０の内部に、参照信号の電流源と、バイアス電流の電流源とが配置されている。
カレントミラー回路３０は、トランジスタ３１と、トランジスタ３２とを有している。トランジスタ３１と、トランジスタ３２とは、例えば、ＰＭＯＳトランジスタで構成される。
光電変換部２１は、例えば、光を受光して光電変換を実行し、受光した光の光量に応じた電荷を生成する。光電変換部２１は、例えば、フォトダイオードで実現することができる。
排出トランジスタ２２は、露光期間を調整する場合に使用される。具体的には、露光期間を任意のタイミングで開始したいときに排出トランジスタをオンにすると、それまでの間に光電変換部２１に蓄積されていた電荷が、オーバーフロードレイン４１に排出される。そのため、排出トランジスタ２２が次にオフされた以降から、露光期間が開始されることになる。
転送トランジスタ２３は、光電変換部２１で生成された電荷を浮遊拡散層２５に転送する。
リセットトランジスタ２４は、浮遊拡散層２５に保持されている電荷をリセットする。
増幅トランジスタ２６のゲートは、浮遊拡散層２５に接続されている。このため、増幅トランジスタ２６は、浮遊拡散層２５から出力される電荷信号を増幅する。増幅トランジスタ２６のソースは、バイアストランジスタ２８のドレインと接続されている。ここで、増幅トランジスタのソースと、バイアストランジスタ２８とのドレインとは、引き回し配線６１によって接続されている。増幅トランジスタ２６のドレインは、トランジスタ３２のドレインと接続されている。
参照トランジスタ２７は、増幅トランジスタ２６と差動対を構成している。すなわち、画素回路２０には、差動増幅部の一部が設けられている。具体的には、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８と、カレントミラー回路３０とで差動増幅部として機能する。参照トランジスタ２７のゲートには、ＤＡＣ２３０から出力された参照信号ＲＥＦが入力される。参照トランジスタ２７のソースは、バイアストランジスタ２８のドレインと接続されている。ここで、参照トランジスタ２７のソースと、バイアストランジスタ２８のドレインとは、引き回し配線６１によって接続されている。参照トランジスタ２７のドレインは、トランジスタ３１及びトランジスタ３２のゲートと接続されている。また、参照トランジスタ２７のドレインは、トランジスタ３１のドレインと接続されている。
バイアストランジスタ２８のゲートは、図示しない電流源に接続されている。そして、バイアストランジスタ２８のゲートには、電流源から電流信号を出力する。バイアストランジスタ２８のソースはＧＮＤに接続されている。このため、バイアストランジスタ２８は、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７とに対し、バイアス電流Ｖｂを出力する。
上述したように、画素回路２０は、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とを有している。そのため、画素回路２０の内部において、アナログの画素信号を、デジタルの画素信号に変換することができる。その結果、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とを接続する引き回し配線６１を短くすることができる。これにより、ノイズの影響を低減することができる。
図５を用いて、画素回路２０内における各トランジスタの配置例について説明する。図５は、本開示の実施形態に係る各トランジスタの配置の一例を示す模式図である。
光電変換部２１には、第１排出トランジスタ２１－１と、第２排出トランジスタ２１－２と、転送トランジスタ２３と接続されている。この場合、第１排出トランジスタ２１－１は、第１オーバーフロードレイン４１－１に、光電変換部２１に蓄積されている電荷を排出する。具体的には、第１排出トランジスタ２１－１は、光電変換部２１において、第２排出トランジスタ２１－２よりも第１排出トランジスタ２１－１側に蓄積されている電荷を排出する。第２排出トランジスタ２１－２は、第２オーバーフロードレイン４１－２に、光電変換部２１に蓄積されている電荷を排出する。具体的には、第２排出トランジスタ２１－２は、光電変換部２１において、第１排出トランジスタ２１－１よりも第２排出トランジスタ２１－２側に蓄積されている電荷を排出する。このように、光電変換部２１に２つの排出トランジスタを接続することで、光電変換部２１に蓄積された電荷を効率的に排出することができる。
光電変換部２１には、第１排出トランジスタ２１－１と、第２排出トランジスタ２１－２との２つのトランジスタに接続されているが、これは例示であり、本開示を限定するものではない。光電変換部２１に接続されている排出トランジスタの数は、１つであってもよいし、３個以上であってもよい。すなわち、光電変換部２１には、少なくとも１つの排出トランジスタが接続されていればよい。また、光電変換部２１に複数の排出トランジスタを接続する場合には、それぞれを同じ辺に接続してもよいし、異なる辺に接続してもよい。
転送トランジスタ２３は、上述したように、光電変換部２１で生成された電荷を浮遊拡散層２５に転送する。浮遊拡散層２５は、グランドパッドＧＮＤと、増幅トランジスタ２６に接続されている。なお、画素回路２０にいて、グランドはＳＵＢパットにより決められる。
リセットトランジスタ２４と、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７は、直線状に配置されている。リセットトランジスタ２４と、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７は、第１拡散層５１によって電気的に接続されている。端子ＣＵＬと、端子ＣＵＲとは、増幅トランジスタ２６や、参照トランジスタ２７の出力信号を周辺回路に出力させるための端子である。
バイアストランジスタ２８は、第１拡散層５１とは異なる第２拡散層５２と電気的に接続されている。ここで、第１拡散層５１と、第２拡散層５２とは、電気的に接続されていない。そのため、バイアストランジスタ２８と、増幅トランジスタ２６及び参照トランジスタ２７との間を引き回し配線６１で電気的に接続している。
上述のとおり、本実施形態では、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とを画素回路２０に配置し、引き回し配線６１によって、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とを電気的に接続している。これにより、定電流源として機能するバイアストランジスタ２８が画素回路２０の外部に配置されている場合と比較して、引き回し配線の長さを短くすることができる。これにより、ノイズの影響が軽減される。
図６は、実施形態に係る画素の断面の構成を示す模式図である。図６には、第１基板上に形成された、光電変換部２１と、排出トランジスタ２２と、転送トランジスタ２３と、リセットトランジスタ２４と、浮遊拡散層２５とが示されている。排出トランジスタ２２の左部には、ドナーが比較的多くドープされたＮ＋層が形成されている。光電変換部２１は、排出トランジスタ２２と、転送トランジスタ２３との間に設けられており、Ｎ型の半導体の上部にＰ＋層を積層することで構成されている。浮遊拡散層２５は、Ｎ＋層で形成されている。また、第１基板１００と、第２基板２００とは、例えば、それぞれに形成されているＮ＋層間を繋ぐように設けられた接続配線７０によって接続されている。
（２．第１変形例）
図７を用いて、本実施形態の第１変形例に係る画素内のトランジスタの配置について説明する。図７は、本実施形態の第１変形例に係る画素内のトランジスタの配置を示す模式図である。
図７を用いて、本実施形態の第１変形例に係る画素内のトランジスタの配置について説明する。図７は、本実施形態の第１変形例に係る画素内のトランジスタの配置を示す模式図である。
図７に示すように、リセットトランジスタ２４と、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７は、直線状に配置されている。リセットトランジスタ２４と、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７は、第１拡散層５１によって電気的に接続されている。バイアストランジスタ２８は、第１拡散層５１とは異なる第２拡散層５２と電気的に接続されている。
ここで、画素回路２０Ａにおいて、第１拡散層５１に沿って、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とは、この順で配置されている。これにより、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とを電気的に接続する引き回し配線６１の長さをより短くすることができる。その結果、ノイズの影響をより軽減することができる。
第１変形例において、参照トランジスタ２７のソースと、バイアストランジスタ２８のドレインが接続されているグランドノードとが隣接していることが好ましい。参照トランジスタ２７のソースを、グランドに隣接させることで暗電流を抑制することができる。
（３．第２変形例）
図８を用いて、本実施形態の第２変形例に係る画素内のトランジスタの配置について説明する。図８は、本実施形態の第２変形例に係る画素内のトランジスタの配置を示す模式図である。
図８を用いて、本実施形態の第２変形例に係る画素内のトランジスタの配置について説明する。図８は、本実施形態の第２変形例に係る画素内のトランジスタの配置を示す模式図である。
図８に示すように、リセットトランジスタ２４と、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とは、同一の第３拡散層５３によって、電気的に接続されている。すなわち、リセットトランジスタ２４と、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とは、拡散層を共有している。具体的には、第３拡散層には、バイアストランジスタ２８のドレインが接続されている。そのため、第２変形例では、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とを電気的に接続する引き回し配線６１を設ける必要がなくなる。これにより、第２変形例は、例えば、コストを削減することができる。また、引き回し配線６１の引き回しパターンを考慮しなくともよいため、設計が容易になる。
（４．第３変形例）
図９を用いて、本実施形態の第３変形例に係る画素内のトランジスタの配置について説明する。図９は、本実施形態の第３変形例に係る画素内のトランジスタの配置を示す模式図である。
図９を用いて、本実施形態の第３変形例に係る画素内のトランジスタの配置について説明する。図９は、本実施形態の第３変形例に係る画素内のトランジスタの配置を示す模式図である。
図９には、第１画素回路２０Ｃ－１と、第２画素回路２０Ｃ－２とが示されている。第１画素回路２０Ｃ－１は、図５に示した画素回路２０と同様の構成を有している。第２画素回路２０Ｃ－２は、バイアストランジスタ２８を備えていない点で図５に示した画素回路２０とは異なっている。
図９に示すように、第１画素回路２０Ｃ－１と、第２画素回路２０Ｃ－２とは、第１画素回路２０Ｃ－１が備えるバイアストランジスタ２８を共有している。具体的には、第２画素回路２０Ｃ－２と、バイアストランジスタ２８とは、第１画素回路２０Ｃ－１と、第２画素回路２０Ｃ－２との間に設けられた引き回し配線６１によって接続されている。この場合、バイアストランジスタ２８は、第１画素回路２０Ｃ－１及び第２画素回路２０Ｃ－２それぞれの増幅トランジスタ２６及び参照トランジスタ２７にバイアス電流を出力する。これにより、固体撮像素子の全体で使用するバイアストランジスタ２８の個数を少なくすることができる。その結果、コストを削減することができる。
なお、図９では、バイアストランジスタを２つの画素回路で共有している構成について説明したが、これは例示であり、本開示を限定するものではない。本開示は、３個以上の画素回路で、バイアストランジスタを共有してもよい。この場合、例えば、複数の画素に渡って引き回し配線も設ければよい。さらに、本開示では、バイアストランジスタを備えた複数の画素回路と、バイアストランジスタを備えていない複数の画素回路とを組み合わせてもよい。
（５．第４変形例）
図１０を用いて、本実施形態の第４変形例に係る画素内のトランジスタの配置について説明する。図１０は、本実施形態の第４変形例に係る画素内のトランジスタの配置を示す模式図である。
図１０を用いて、本実施形態の第４変形例に係る画素内のトランジスタの配置について説明する。図１０は、本実施形態の第４変形例に係る画素内のトランジスタの配置を示す模式図である。
図１０には、第１画素回路２０Ｄ－１と、第２画素回路２０Ｄ－２とは、それぞれ、バイアストランジスタ２８を備えていない点で図５に示した画素回路２０とは異なっている。
第４変形例では、バイアストランジスタ２８は、例えば、画素アレイ部の周辺回路に搭載されている。すなわち、第４変形例では、増幅トランジスタ２６及び参照トランジスタ２７は第１画素回路２０Ｄ－１及び第２画素回路２０Ｄ－２内に配置されているが、バイアストランジスタ２８は外部に配置されている。
第１画素回路２０Ｄ－１と、第２画素回路２０Ｄ－２とは、外部に配置されたバイアストランジスタ２８を共有している。具体的には、第１画素回路２０Ｄ－１と、第２画素回路２０Ｄ－２とは、例えば、引き回し配線６１によって、バイアストランジスタ２８と電気的に接続されている。この場合、バイアストランジスタ２８は、第１画素回路２０Ｄ－１及び第２画素回路２０Ｄ－２それぞれの増幅トランジスタ２６及び参照トランジスタ２７にバイアス電流を入力する。これにより、固体撮像素子の全体で使用するバイアストランジスタ２８の個数を少なくすることができる。その結果、コストを削減することができる。
なお、図１０では同じ基板内の画素回路間でバイアストランジスタ２８を共有するものとして説明したが、これは例示であり、本開示を限定するものではない。本開示は、例えば、異なる基板に配置されている画素回路間でバイアストランジスタ２８を共有してもよい。
図１１は、異なる基板内に設けられた画素回路間でバイアストランジスタ２８を共有する例を示す模式図である。図１１に示すように、バイアストランジスタ２８は、例えば、第１画素回路２０Ｄ－１が配置されている基板と、第２画素回路２０Ｄ－２が配置されている基板との、間の基板に設けられていてもよい。また、図１１において、バイアストランジスタ２８は、例えば、第１画素回路２０Ｄ－１や、第２画素回路２０Ｄ－２に配置されていてもよい。さらに、図１１において、２層以上の複数の基板に設けられた画素回路間で、バイアストランジスタ２８を共有してもよい。
図１２は、本実施形態の第４変形例に係る画素回路を示す回路図である。図１２に示すように、第１画素回路２０Ｄ－１と、第２画素回路２０Ｄ－２とは、バイアストランジスタ２８が外部に設けられている点を除き、図４に示した画素回路２０と同様の回路構成を有している。また、第４変形例では、第１画素回路２０Ｄ－１は第１カレントミラー回路３０－１と接続され、第２画素回路２０Ｄ－２は第２カレントミラー回路３０－２と接続されている。
なお、図１０～図１２では、２つの画素回路間で、画素回路の外部に設けられた１つのバイアストランジスタを共有する構成について説明したが、これは例示であり、本開示を限定するものではない。本開示では、外部に設けられた１つのバイアストランジスタを３個以上の画素回路で共有してもよい。また、外部に設けられた２つ以上のバイアストランジスタを、複数の画素回路で共有してもよい。バイアストランジスタを２つ以上設けることで、複数の画素回路は、安定してバイアス電流を受けることができるようになる。
（６．第５変形例）
図１３を用いて、本実施形態の第５変形例に係る画素内のトランジスタの配置について説明する。図１３は、本実施形態の第５変形例に係る画素内のトランジスタの配置を示す模式図である。
図１３を用いて、本実施形態の第５変形例に係る画素内のトランジスタの配置について説明する。図１３は、本実施形態の第５変形例に係る画素内のトランジスタの配置を示す模式図である。
図１３に示すように、本実施形態に係る画素回路２０Ｅは、バイアストランジスタ２８が、画素回路２０Ｅが設けられている基板とは異なる基板に設けられている点で、図５に示した画素回路２０とは異なっている。
図１４は、画素回路２０Ｅの断面の一例を示す模式図である。図１４に示す例では、例えば、画素回路２０Ｅは、第１基板１００に配置されているものとする。そして、第１基板１００に積層された第２基板２００Ａには、例えば、画素領域８０と、ロジック領域９０とを有しているものとする。この場合、例えば、バイアストランジスタ２８は、第１基板１００とは異なる第２基板２００Ａの画素領域８０に設けられており、図１４には図示されていない、増幅トランジスタ２６及び参照トランジスタ２７にバイアス電流を供給する。なお、バイアストランジスタ２８は、例えば、ロジック領域９０に配置されていてもよい。図１４において、第１基板１００の構成は、図６と同様なので説明は省略する。
（７．第６変形例）
図１５を用いて、本実施形態の第６変形例に係る画素内のトランジスタの配置について説明する。図１５は、本実施形態の第６変形例に係る画素内のトランジスタの配置を示す模式図である。
図１５を用いて、本実施形態の第６変形例に係る画素内のトランジスタの配置について説明する。図１５は、本実施形態の第６変形例に係る画素内のトランジスタの配置を示す模式図である。
図１５に示すように、本実施形態に係る画素回路２０Ｆは、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とが、画素回路２０Ｆが設けられている基板とは異なる基板に設けられている点で、図５に示した画素回路２０とは異なっている。
第６変形例の断面は、例えば、図１４に示した第５変形例の画素回路２０Ｅと同様の構成を有している。この場合、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とは、例えば、画素領域８０に配置されている。なお、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とは、ロジック領域９０に配置されていてもよい。また、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とは、画素領域８０と、ロジック領域９０とに分かれて配置されていてもよい。
また、第６変形例では、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とは、例えば、３つ以上の基板に分かれて配置されていてもよい。図１６は、画素回路２０Ｆの断面の一例を示す模式図である。図１６に示す例では、第１基板１００と、第２基板２００Ｂと、第３基板３００とが示されている。ここで、画素回路２０Ｆは、例えば、第１基板１００に配置されているものとする。そして、第２基板２００Ｂは、ロジック回路などの周辺回路が配置されているロジック基板であるものとする。また、第１基板１００と、第２基板２００Ｂとの間に位置する第３基板３００は、画素基板であるものとする。
図１６に示す例の場合、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７と、バイアストランジスタ２８とは、例えば、第２基板２００Ｂと、第３基板３００とに分かれて配置されている。この場合、例えば、増幅トランジスタ２６と、参照トランジスタ２７とを第２基板２００Ｂに配置して、バイアストランジスタ２８を第３基板３００配置するようにすればよい。この場合、第１基板１００と、第３基板３００とは、例えば、それぞれに形成されているＮ＋層間を繋ぐように設けられた接続配線７０－１によって接続されている。また、第２基板２００Ｂと、第３基板３００とは、例えば、それぞれに形成されているＮ＋層間を繋ぐように設けられた接続配線７０－２によって接続されている。
（８．固体撮像装置への適用例）
また、上述したような、各固体撮像素子は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
また、上述したような、各固体撮像素子は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
図１７を用いて、電子機器に搭載される固体撮像装置の構成例について説明する。図１７は、電子機器に搭載される固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
図１７に示すように、固体撮像装置１０１０は、光学系１０２０と、固体撮像素子１０３０と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０４０を備えている。ＤＳＰ１０４０は、バス１０７０を介して、表示装置１０５０と、操作系１０６０と、メモリ１０８０と、記録装置１０９０と、電源系１１００とが接続されて構成されている。このような構造を有しているので、固体撮像装置１０１０は、静止画像および動画像を撮像可能である。
光学系１０２０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）を固体撮像素子１０３０に導き、固体撮像素子１０３０の受光面（センサ部）に結像させる。
固体撮像素子１０３０とはしては、上述した各固体撮像素子が適用される。固体撮像素子１０３０には、光学系１０２０を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電子が蓄積される。そして、固体撮像素子１０３０に蓄積された電子に応じた信号がＤＳＰ１０４０に供給される。
ＤＳＰ１０４０は、固体撮像素子１０３０からの信号に対して各種の信号処理を施して画像を取得し、その画像のデータを、メモリ１０８０に一時的に記憶させる。メモリ１０８０に記憶された画像のデータは、記録装置１０９０に記録されたり、表示装置１０５０に供給されて画像が表示されたりする。また、操作系１０６０は、ユーザによる各種の操作を受け付けて固体撮像装置１０１０の各ブロックに操作信号を供給し、電源系１１００は、固体撮像装置１０１０の各ブロックの駆動に必要な電力を供給する。
（９．内視鏡手術システムへの応用例）
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
図１８は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得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１８では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２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１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０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１１２００と、から構成される。
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００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１１１０１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１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１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１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００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１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、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撮像素子に集光される。当該撮像素子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）１１２０１に送信される。
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２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１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１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１１２０３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１１１００に供給する。
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００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。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
処置具制御装置１１２０５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１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３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１１２０３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１１１０２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１１２０３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１１１０２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１１２０３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して、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、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。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（自家蛍光観察）、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１１２０３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。
図１９は、図１８に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ Ｗｈｉｔｅ Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば撮像部１１４０２に適用され得る。例えば、図１の固体撮像素子１は、撮像部１０４０２に適用することができる。
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
（１０．移動体への応用例）
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図２０は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２０に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２０の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図２１は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図２１では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図２１には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図１の固体撮像素子１は、撮像部１２０３１に適用することができる。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
画素に入射された光を光電変換部によって光電変換することで画素信号を生成し、前記画素信号を増幅する第１トランジスタが配置された画素回路を備え、
前記画素回路は、
参照信号発生部から参照信号が入力される第２トランジスタと、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタとに、バイアス電流を出力する第３トランジスタと、を有する、
固体撮像素子。
（２）
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのソースは、前記第３トランジスタのドレインと接続され、
前記第２トランジスタのゲートに前記参照信号発生部が接続され、
前記第３トランジスタのソースはグランドに接続されている、
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのドレインは、外部のカレントミラー回路に接続されている、
前記（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとは、この順で直線状に配置されている、
前記（１）～（３）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（５）
前記第２トランジスタのソースと、前記第３トランジスタのドレインが接続されているグランドノードとが、隣接して配置されている、
前記（４）に記載の固体撮像素子。
（６）
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとは、拡散層を共有している、
前記（１）～（５）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（７）
前記第３トランジスタは、複数の前記画素回路で共有されている、
前記（１）～（６）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（８）
前記第３トランジスタは、複数の前記画素回路に渡って形成された引き回し配線によって共有されている、
前記（７）に記載の固体撮像素子。
（９）
複数の前記画素回路は、積層された複数の半導体基板に渡って設けられており、
前記第３トランジスタは、複数の前記半導体基板に渡って設けられた複数の前記画素回路で共有されている、
前記（７）または（８）に記載の固体撮像素子。
（１０）
前記画素回路が配置された第１半導体基板と、
前記第１半導体基板に積層され、前記画素回路が配置されていない第２半導体基板とを備え、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとのうち、少なくとも前記第３トランジスタは、前記第２半導体基板の前記画素に配置されている、
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（１１）
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタとは、前記第２半導体基板の前記画素に配置されている、
前記（１０）に記載の固体撮像素子。
（１２）
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとが、前記画素回路が配置された基板とは異なる基板に配置されている、
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（１３）
画素に入射された光を光電変換部によって光電変換することで画素信号を生成し、前記画素信号を増幅する第１トランジスタが配置された画素回路を備え、
前記画素回路は、
参照信号発生部から参照信号が入力される第２トランジスタと、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタとに、バイアス電流を出力する第３トランジスタと、を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に、被写体からの入射光を導く光学系と、を有する、
固体撮像装置。
（１４）
画素に入射された光を光電変換部によって光電変換することで画素信号を生成し、前記画素信号を増幅する第１トランジスタが配置された画素回路を備え、
前記画素回路は、
参照信号発生部から参照信号が入力される第２トランジスタと、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタとに、バイアス電流を出力する第３トランジスタと、を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に、被写体からの入射光を導く光学系と、を含む、固体撮像装置を搭載した、
電子機器。
（１）
画素に入射された光を光電変換部によって光電変換することで画素信号を生成し、前記画素信号を増幅する第１トランジスタが配置された画素回路を備え、
前記画素回路は、
参照信号発生部から参照信号が入力される第２トランジスタと、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタとに、バイアス電流を出力する第３トランジスタと、を有する、
固体撮像素子。
（２）
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのソースは、前記第３トランジスタのドレインと接続され、
前記第２トランジスタのゲートに前記参照信号発生部が接続され、
前記第３トランジスタのソースはグランドに接続されている、
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのドレインは、外部のカレントミラー回路に接続されている、
前記（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとは、この順で直線状に配置されている、
前記（１）～（３）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（５）
前記第２トランジスタのソースと、前記第３トランジスタのドレインが接続されているグランドノードとが、隣接して配置されている、
前記（４）に記載の固体撮像素子。
（６）
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとは、拡散層を共有している、
前記（１）～（５）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（７）
前記第３トランジスタは、複数の前記画素回路で共有されている、
前記（１）～（６）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（８）
前記第３トランジスタは、複数の前記画素回路に渡って形成された引き回し配線によって共有されている、
前記（７）に記載の固体撮像素子。
（９）
複数の前記画素回路は、積層された複数の半導体基板に渡って設けられており、
前記第３トランジスタは、複数の前記半導体基板に渡って設けられた複数の前記画素回路で共有されている、
前記（７）または（８）に記載の固体撮像素子。
（１０）
前記画素回路が配置された第１半導体基板と、
前記第１半導体基板に積層され、前記画素回路が配置されていない第２半導体基板とを備え、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとのうち、少なくとも前記第３トランジスタは、前記第２半導体基板の前記画素に配置されている、
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（１１）
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタとは、前記第２半導体基板の前記画素に配置されている、
前記（１０）に記載の固体撮像素子。
（１２）
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとが、前記画素回路が配置された基板とは異なる基板に配置されている、
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（１３）
画素に入射された光を光電変換部によって光電変換することで画素信号を生成し、前記画素信号を増幅する第１トランジスタが配置された画素回路を備え、
前記画素回路は、
参照信号発生部から参照信号が入力される第２トランジスタと、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタとに、バイアス電流を出力する第３トランジスタと、を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に、被写体からの入射光を導く光学系と、を有する、
固体撮像装置。
（１４）
画素に入射された光を光電変換部によって光電変換することで画素信号を生成し、前記画素信号を増幅する第１トランジスタが配置された画素回路を備え、
前記画素回路は、
参照信号発生部から参照信号が入力される第２トランジスタと、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタとに、バイアス電流を出力する第３トランジスタと、を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に、被写体からの入射光を導く光学系と、を含む、固体撮像装置を搭載した、
電子機器。
１ 固体撮像素子
２０ 画素回路
２１ 光電変換部
２２ 排出トランジスタ
２３ 転送トランジスタ
２４ リセットトランジスタ
２５ 浮遊拡散層（ＦＤ）
２６ 増幅トランジスタ（第１トランジスタ）
２７ 参照トランジスタ（第２トランジスタ）
２８ バイアストランジスタ（第３トランジスタ）
３０ カレントミラー回路
３１，３２ トランジスタ
１００ 第１基板
１１０ 画素アレイ部
１１１ 画素
２００ 第２基板
２１０ ロジック回路
２２０ 画素駆動回路
２３０ ＤＡＣ
２４０ 垂直駆動回路
２５０ タイミング生成回路
２６０ 出力部
２７０ 周辺回路
３００ 第３基板
１０１０ 固体撮像装置
１１０００ 内視鏡手術システム
１２０００ 車両制御システム
２０ 画素回路
２１ 光電変換部
２２ 排出トランジスタ
２３ 転送トランジスタ
２４ リセットトランジスタ
２５ 浮遊拡散層（ＦＤ）
２６ 増幅トランジスタ（第１トランジスタ）
２７ 参照トランジスタ（第２トランジスタ）
２８ バイアストランジスタ（第３トランジスタ）
３０ カレントミラー回路
３１，３２ トランジスタ
１００ 第１基板
１１０ 画素アレイ部
１１１ 画素
２００ 第２基板
２１０ ロジック回路
２２０ 画素駆動回路
２３０ ＤＡＣ
２４０ 垂直駆動回路
２５０ タイミング生成回路
２６０ 出力部
２７０ 周辺回路
３００ 第３基板
１０１０ 固体撮像装置
１１０００ 内視鏡手術システム
１２０００ 車両制御システム
Claims (8)
- 画素に入射された光を光電変換部によって光電変換することで画素信号を生成し、前記画素信号を増幅する第１トランジスタが配置された画素回路を備え、
前記画素回路は、
参照信号発生部から参照信号が入力される第２トランジスタと、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタとに、バイアス電流を出力する第３トランジスタと、を有し、
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのソースは、前記第３トランジスタのドレインと接続され、
前記第２トランジスタのゲートに前記参照信号発生部が接続され、
前記第３トランジスタのソースはグランドに接続され、
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのドレインは、外部のカレントミラー回路に接続されており、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとは、この順で直線状に隣接するように配置されており、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとは、拡散層を共有している、
固体撮像素子。 - 前記第２トランジスタのソースと、前記第３トランジスタのドレインが接続されているグランドノードとが、隣接して配置されている、
請求項１に記載の固体撮像素子。 - 前記第３トランジスタは、複数の前記画素回路で共有されている、
請求項１又は２に記載の固体撮像素子。 - 前記第３トランジスタは、複数の前記画素回路に渡って形成された引き回し配線によって共有されている、
請求項３に記載の固体撮像素子。 - 複数の前記画素回路は、積層された複数の半導体基板に渡って設けられており、
前記第３トランジスタは、複数の前記半導体基板に渡って設けられた複数の前記画素回路で共有されている、
請求項３又は４に記載の固体撮像素子。 - 前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとは、前記画素が配置された基板とは異なる基板に配置されている、
請求項１又は２に記載の固体撮像素子。 - 画素に入射された光を光電変換部によって光電変換することで画素信号を生成し、前記画素信号を増幅する第１トランジスタが配置された画素回路を備え、
前記画素回路は、
参照信号発生部から参照信号が入力される第２トランジスタと、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタとに、バイアス電流を出力する第３トランジスタと、を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に、被写体からの入射光を導く光学系と、を有し、
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのソースは、前記第３トランジスタのドレインと接続され、
前記第２トランジスタのゲートに前記参照信号発生部が接続され、
前記第３トランジスタのソースはグランドに接続され、
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのドレインは、外部のカレントミラー回路に接続されており、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとは、この順で直線状に隣接するように配置されており、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとは、拡散層を共有している、
固体撮像装置。 - 画素に入射された光を光電変換部によって光電変換することで画素信号を生成し、前記画素信号を増幅する第１トランジスタが配置された画素回路を備える固体撮像装置を搭載した電子機器であって、
前記画素回路は、
参照信号発生部から参照信号が入力される第２トランジスタと、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタとに、バイアス電流を出力する第３トランジスタと、を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に、被写体からの入射光を導く光学系と、を含み、
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのソースは、前記第３トランジスタのドレインと接続され、
前記第２トランジスタのゲートに前記参照信号発生部が接続され、
前記第３トランジスタのソースはグランドに接続され、
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのドレインは、外部のカレントミラー回路に接続されており、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとは、この順で直線状に隣接するように配置されており、
前記第１トランジスタと、前記第２トランジスタと、前記第３トランジスタとは、拡散層を共有している、
電子機器。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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