(57)【要約】【課題】距離の測定に係る処理の分解能に起因して生じる誤差の影響をより低減可能とする。【解決手段】光源から投光され被写体で反射した反射光を受光して、所定の検出期間ごとに当該検出期間内における当該反射光の受光量を検出する受光部と、前記受光量に基づいて前記被写体までの距離を測定する測定部と、制御に係る分解能が互いに異なる第１の遅延量及び第２の遅延量のうちの少なくともいずれかを、前記受光部が前記受光量を検出する第１のタイミングの制御に適用することで、当該第１のタイミングと前記光源が光を投光する第２のタイミングとの間の相対的な時間差を、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量に応じて、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれの前記分解能よりも細かい分解能で制御する制御部と、を備える、センサチップ。【選択図】図３０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から投光され被写体で反射した反射光を受光して、所定の検出期間ごとに当該検出期間内における当該反射光の受光量を検出する受光部と、
前記受光量に基づいて前記被写体までの距離を測定する測定部と、
制御に係る分解能が互いに異なる第１の遅延量及び第２の遅延量のうちの少なくともいずれかを、前記受光部が前記受光量を検出する第１のタイミングの制御に適用することで、当該第１のタイミングと前記光源が光を投光する第２のタイミングとの間の相対的な時間差を、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量に応じて、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれの前記分解能よりも細かい分解能で制御する制御部と、
を備える、センサチップ。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２のタイミングの制御に適用される前記第２の遅延量に応じて、前記第１のタイミングの制御に適用する前記第１の遅延量を制御することで、前記時間差を制御する、請求項１に記載のセンサチップ。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１のタイミングの制御に適用する前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれを制御することで、前記時間差を制御する、請求項１に記載のセンサチップ。
【請求項４】
光源と、
前記光源から投光され被写体で反射した反射光を受光して、所定の検出期間ごとに当該検出期間内における当該反射光の受光量を検出する受光部と、
前記受光量に基づいて前記被写体までの距離を測定する測定部と、
制御に係る分解能が互いに異なる第１の遅延量及び第２の遅延量のそれぞれを、前記受光部が前記受光量を検出する第１のタイミングと、前記光源が光を投光する第２のタイミングと、のうちのいずれかの制御に適用することで、当該第１のタイミングと当該第２のタイミングとの間の相対的な時間差を、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれの前記分解能よりも細かい分解能で制御する制御部と、
を備える、電子機器。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量のうち、一方を前記第１のタイミングの制御に適用し、他方を前記第２のタイミングの制御に適用することで、前記時間差を制御する、請求項４に記載の電子機器。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量の双方を、前記第１のタイミングの制御と前記第２のタイミングの制御とのいずれかに適用することで、前記時間差を制御する、請求項４に記載の電子機器。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれを制御することで、前記時間差を制御する、請求項４に記載の電子機器。
【請求項８】
第１の駆動信号及び第２の駆動信号を生成する生成回路を備え、
前記第１の駆動信号に基づき前記受光部が駆動され、
前記第２の駆動信号に基づき前記光源が駆動される、
請求項４に記載の電子機器。
【請求項９】
前記制御部は、前記第１の遅延量及び第２の遅延量それぞれに基づき、生成された前記第１の駆動信号または前記第２の駆動信号を遅延させることで、前記時間差を制御する、請求項８に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記生成回路は、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量に応じて、前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号を生成し、
生成された当該第１の駆動信号及び当該第２の駆動信号に基づき、前記光源及び前記受光部の駆動が制御されることで、前記時間差が制御される、
請求項８に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記制御部は、
入力信号に対して前記第１の遅延量に応じた遅延を施す第１の遅延回路と、
入力信号に対して前記第２の遅延量を応じた遅延を施す第２の遅延回路と、
を備え、
前記第１の遅延回路と前記第２の遅延回路とは、それぞれが備える遅延素子の付加容量、前記遅延素子の負荷抵抗、前記遅延素子の接続段数、及び前記遅延素子に適用されるトランジスタのサイズの少なくともいずれかが異なる、
請求項４に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記受光量の検出結果に応じて距離の測定に係る誤差を算出する誤差演算部を備え、
前記制御部は、前記誤差の算出結果に応じて、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量のうち少なくともいずれかを制御する、請求項４に記載の電子機器。
【請求項１３】
光源と、
前記光源から投光され被写体で反射した反射光を受光して、所定の検出期間ごとに当該検出期間内における当該反射光の受光量を検出する受光部と、
前記受光量に基づいて前記被写体までの距離を測定する測定部と、
制御に係る分解能が互いに異なる第１の遅延量及び第２の遅延量のそれぞれを、前記受光部が前記受光量を検出する第１のタイミングと、前記光源が光を投光する第２のタイミングと、のうちのいずれかの制御に適用することで、当該第１のタイミングと当該第２のタイミングとの間の相対的な時間差を、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれの前記分解能よりも細かい分解能で制御する制御部と、
を備える、装置。
【請求項１４】
光源と、前記光源から投光され被写体で反射した反射光を受光して、所定の検出期間ごとに当該検出期間内における当該反射光の受光量を検出する受光部と、のそれぞれの動作を制御する制御部を備え、
前記制御部は、制御に係る分解能が互いに異なる第１の遅延量及び第２の遅延量のそれぞれを、前記受光部が前記受光量を検出する第１のタイミングと、前記光源が光を投光する第２のタイミングと、のうちのいずれかの制御に適用することで、当該第１のタイミングと当該第２のタイミングとの間の相対的な時間差を、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれの前記分解能よりも細かい分解能で制御し、
前記受光量に基づいて前記被写体までの距離が測定される、
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、センサチップ、電子機器、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、CMOS（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサや、ToF（Time  of  Flight）センサ、蛍光発光検出センサなどのセンサチップでは、高速に制御を行うことが求められている。例えば、1MHzの変調周波数を超えるような高速駆動が求められセンサチップでは、サブμ秒または１０ｎ秒のオーダで制御信号のパルスを制御することが必要となる。【０００３】
例えば、特許文献１には、測定情報をランダムに出力することにより、三次元画像で測定されているオブジェクトを追跡する信号処理などを、すぐに遂行することができるToFセンサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０４９５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記ToFセンサを利用して測距を行う場合には、測距の対象となる物体（被写体）に対する光の投光に係る動作と、当該物体で反射した光の検出に係る動作とを同期させる場合がある。このような場合においては、距離の測定に際し、当該同期に係る処理の分解能に起因して生じる誤差が測距結果の誤差として顕在化し、ひいては当該測定の精度に影響を及ぼす場合がある。【０００６】
そこで、本開示では、距離の測定に係る処理の分解能に起因して生じる誤差の影響をより低減可能とする技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、光源から投光され被写体で反射した反射光を受光して、所定の検出期間ごとに当該検出期間内における当該反射光の受光量を検出する受光部と、前記受光量に基づいて前記被写体までの距離を測定する測定部と、制御に係る分解能が互いに異なる第１の遅延量及び第２の遅延量のうちの少なくともいずれかを、前記受光部が前記受光量を検出する第１のタイミングの制御に適用することで、当該第１のタイミングと前記光源が光を投光する第２のタイミングとの間の相対的な時間差を、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量に応じて、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれの前記分解能よりも細かい分解能で制御する制御部と、を備える、センサチップが提供される。【０００８】
また、本開示によれば、光源と、前記光源から投光され被写体で反射した反射光を受光して、所定の検出期間ごとに当該検出期間内における当該反射光の受光量を検出する受光部と、前記受光量に基づいて前記被写体までの距離を測定する測定部と、制御に係る分解能が互いに異なる第１の遅延量及び第２の遅延量のそれぞれを、前記受光部が前記受光量を検出する第１のタイミングと、前記光源が光を投光する第２のタイミングと、のうちのいずれかの制御に適用することで、当該第１のタイミングと当該第２のタイミングとの間の相対的な時間差を、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれの前記分解能よりも細かい分解能で制御する制御部と、を備える、電子機器が提供される。【０００９】
また、本開示によれば、光源と、前記光源から投光され被写体で反射した反射光を受光して、所定の検出期間ごとに当該検出期間内における当該反射光の受光量を検出する受光部と、前記受光量に基づいて前記被写体までの距離を測定する測定部と、制御に係る分解能が互いに異なる第１の遅延量及び第２の遅延量のそれぞれを、前記受光部が前記受光量を検出する第１のタイミングと、前記光源が光を投光する第２のタイミングと、のうちのいずれかの制御に適用することで、当該第１のタイミングと当該第２のタイミングとの間の相対的な時間差を、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれの前記分解能よりも細かい分解能で制御する制御部と、を備える、装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本開示によれば、距離の測定に係る処理の分解能に起因して生じる誤差の影響をより低減可能とする技術が提供される。【００１１】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本技術を適用したセンサチップの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】グローバル制御回路の構成例を示す図である。
【図３】ローリング制御回路の構成例を示す図である。
【図４】図１のセンサチップの第１の変形例を示すブロック図である。
【図５】図１のセンサチップの第２の変形例を示すブロック図である。
【図６】センサチップの第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図７】センサチップの第３の実施の形態の構成例を示す斜視図である。
【図８】センサチップの第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図９】図８のセンサチップの第１の変形例を示すブロック図である。
【図１０】図８のセンサチップの第２の変形例を示すブロック図である。
【図１１】センサチップの第４の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図１２】センサチップの第５の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図１３】センサチップの第６の実施の形態の構成例を示す斜視図である。
【図１４】センサチップの第６の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図１５】図１４のセンサチップの第１の変形例を示すブロック図である。
【図１６】図１４のセンサチップの第２の変形例を示すブロック図である。
【図１７】図１４のセンサチップの第３の変形例を示すブロック図である。
【図１８】図１４のセンサチップの第４の変形例を示すブロック図である。
【図１９】図１４のセンサチップの第５の変形例を示すブロック図である。
【図２０】図１４のセンサチップの第６の変形例を示すブロック図である。
【図２１】図１４のセンサチップの第７の変形例を示すブロック図である。
【図２２】図１４のセンサチップの第８の変形例を示すブロック図である。
【図２３】センサチップの第７の実施の形態の構成例を示す斜視図である。
【図２４】図２３のセンサチップの第１の変形例を示す斜視図である。
【図２５】図２３のセンサチップの第２の変形例を示す斜視図である。
【図２６】センサチップの第８の実施の形態の構成例、および、その変形例を示すブロック図である。
【図２７】撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２８】間接ＴｏＦによる測距の原理について概要を説明するための説明図である。
【図２９】比較例に係る距離画像センサの動作制御の一例について説明するための説明図である。
【図３０】本開示の一実施形態に係る距離画像センサの制御の基本思想について説明するための説明図である。
【図３１】同実施形態に係る距離画像センサの第１の制御例について説明するための説明図である。
【図３２】同実施形態に係る距離画像センサの第１の制御例について説明するための説明図である。
【図３３】同実施形態に係る距離画像センサの第２の制御例について説明するための説明図である。
【図３４】同実施形態に係る距離画像センサの第２の制御例について説明するための説明図である。
【図３５】同実施形態に係る距離画像センサに適用可能な可変遅延回路の概略的な構成の一例を示した図である。
【図３６】同実施形態に係る距離画像センサに適用可能な可変遅延回路の概略的な構成の一例を示した図である。
【図３７】同実施形態に係る距離画像センサに適用可能な可変遅延回路の概略的な構成の一例を示した図である。
【図３８】同実施形態に係る距離画像センサに適用可能な可変遅延回路の概略的な構成の一例を示した図である。
【図３９】同実施形態に係る距離画像センサの第１の構成例について示した機能ブロック図である。
【図４０】同実施形態に係る距離画像センサの第２の構成例について示した機能ブロック図である。
【図４１】同一実施形態に係る距離画像センサの第３の構成例について示した機能ブロック図である。
【図４２】イメージセンサを使用する使用例を示す図である。
【図４３】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４４】カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【図４５】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図４６】車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．構成例
２．ＴｏＦの概要
３．技術的特徴
４．使用例及び応用例
５．むすび
【００１５】
＜＜１．構成例＞＞
まず、本開示の一実施形態に係る距離画像センサに適用されるセンサチップの構成の一例と、当該距離画像センサの構成の一例と、についてそれぞれ説明する。
【００１６】
＜センサチップの第１の構成例＞
図１は、本技術を適用したセンサチップの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示すように、センサチップ１１は、ピクセルアレイ部１２、グローバル制御回路１３、ローリング制御回路１４、カラムADC（Analog-to-Digital  Converter）１５、および、入出力部１６が、半導体基板に配置されて構成される。
【００１８】
ピクセルアレイ部１２は、センサチップ１１の機能に応じた様々なセンサ素子が、例えば、光を光電変換する光電変換素子が、アレイ状に配置された矩形形状の領域である。図１に示す例では、ピクセルアレイ部１２は、横方向に長辺が設けられ、縦方向に短辺が設けられた横長の長方形の領域となっている。
【００１９】
グローバル制御回路１３は、ピクセルアレイ部１２に配置される複数のセンサ素子が略同一のタイミングで一斉に（同時的に）駆動するように制御するグローバル制御信号を出力する制御回路である。図１に示す構成例では、グローバル制御回路１３は、その長手方向がピクセルアレイ部１２の長辺に沿うように、ピクセルアレイ部１２の上辺側に配置される。従って、センサチップ１１では、グローバル制御回路１３から出力されるグローバル制御信号をピクセルアレイ部１２のセンサ素子に供給する制御線２１は、ピクセルアレイ部１２に行列状に配置されるセンサ素子の列ごとに、ピクセルアレイ部１２の上下方向に向かって配置される。
【００２０】
ローリング制御回路１４は、ピクセルアレイ部１２に配置される複数のセンサ素子が行ごとに次々と順番に（逐次的に）駆動するように制御するローリング制御信号を出力する制御回路である。図１に示す構成例では、ローリング制御回路１４は、その長手方向がピクセルアレイ部１２の短辺に沿うように、ピクセルアレイ部１２の右辺側に配置される。
【００２１】
カラムADC１５は、ピクセルアレイ部１２のセンサ素子から出力されるアナログのセンサ信号を列ごとに並列的にデジタル値にAD（Analog-to-Digital）変換する。このとき、カラムADC１５は、例えば、センサ信号に対してCDS(Correlated  Double  Sampling：相関２重サンプリング)処理を施すことによって、センサ信号に含まれるリセットノイズを除去することができる。
【００２２】
入出力部１６には、センサチップ１１と外部回路との間で入出力を行うための端子が設けられており、例えば、入出力部１６を介して、グローバル制御回路１３の駆動に必要な電力がセンサチップ１１に入力される。図１に示す構成例では、入出力部１６は、グローバル制御回路１３に隣接するように、グローバル制御回路１３に沿って配置される。例えば、グローバル制御回路１３は消費電力が大きいことより、IRドロップ（電圧降下）の影響を低減するために、入出力部１６はグローバル制御回路１３の近傍に配置することが好ましい。
【００２３】
このようにセンサチップ１１は構成されており、グローバル制御回路１３がピクセルアレイ部１２の長辺に沿うように配置されるレイアウトが採用される。これにより、センサチップ１１は、グローバル制御回路１３から制御線２１の遠端（図１の例では下端）に配置されるセンサ素子までの距離を、例えば、グローバル制御回路１３がピクセルアレイ部１２の短辺に沿うように配置されるレイアウトよりも短くすることができる。
【００２４】
従って、センサチップ１１は、グローバル制御回路１３から出力されるグローバル制御信号に発生する遅延量およびスルーレートを改善することができるため、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。特に、センサチップ１１がグローバルシャッタ駆動を行うイメージセンサである場合、画素に供給する転送信号やリセット信号、オーバーフローゲート信号などの高速制御が可能となる。また、センサチップ１１がToFセンサである場合には、MIX信号の高速制御が可能となる。
【００２５】
例えば、ToFセンサや蛍光発光検出センサなどでは、グローバル制御信号のスルーレートや、駆動素子からの距離に応じて発生するグローバル制御信号の遅延量などが、センサ素子ごとに違うものになると、検出誤差となってしまう。これに対し、センサチップ１１は、上述したように、グローバル制御信号に発生する遅延量およびスルーレートを改善することができるので、そのような検出誤差を抑制することができる。
【００２６】
また、センサチップ１１がToFセンサや蛍光発光検出センサなどである場合、露光期間に100回を超えるような複数回のオン／オフ制御が必要になるだけでなく、トグル周波数が高いため消費電流が大きくなってしまう。これに対し、センサチップ１１は、上述したように入出力部１６をグローバル制御回路１３の近傍に配置して、電源を独立した配線とすることができる。
【００２７】
また、センサチップ１１では、露光期間において、グローバル制御回路１３が動作することが多いのに対し、ローリング制御回路１４は停止している。一方、センサチップ１１では、読み出し期間において、ローリング制御回路１４が動作しているのに対し、グローバル制御回路１３が停止していることが多い。そのため、センサチップ１１では、グローバル制御回路１３とローリング制御回路１４とを独立して制御することが求められる。さらに、センサチップ１１では、面内同時性を担保するために、グローバル制御回路１３において、後述の図２Ｃに示すようなクロックツリー構造を採用することが一般的であるため、ローリング制御回路１４とは独立して配置することが好ましい。
【００２８】
従って、センサチップ１１のように、より高速な制御を行うことが求められる場合、グローバル制御回路１３とローリング制御回路１４とを独立して個別に配置するレイアウトとすることで、より良好な制御を行うことができる。なお、グローバル制御回路１３とローリング制御回路１４とが独立して個別に配置されていれば、同一方向に沿うようなレイアウト、および、互いに直交するようなレイアウトのどちらを採用してもよい。
【００２９】
なお、本実施の形態では、図示する構成例に従って、図の上側をピクセルアレイ部１２の上辺とし、図の下側をピクセルアレイ部１２の下辺として説明するが、例えば、グローバル制御回路１３は、ピクセルアレイ部１２の長辺に沿うように配置されていれば、その上辺側および下辺側のどちらに配置されていても同様の作用効果を得ることができる。また、ピクセルアレイ部１２およびカラムADC１５についても同様である。
【００３０】
図２を参照して、グローバル制御回路１３の構成について説明する。
【００３１】
図２Ａには、グローバル制御回路１３の第１の構成例が示されており、図２Ｂには、グローバル制御回路１３の第２の構成例が示されており、図２Ｃには、グローバル制御回路１３の第３の構成例が示されている。なお、グローバル制御回路１３は、ピクセルアレイ部１２に配置されるセンサ素子の列数に応じたグローバル制御信号を同時的に出力するように構成されているが、図２においては、その一部として、８つのグローバル制御信号を同時的に出力する構成が概略的に図示されている。
【００３２】
図２Ａに示すグローバル制御回路１３は、１個の内部バッファ３１と、８個の駆動素子３２ａ乃至３２ｈとを備えて構成される。
【００３３】
図示するように、グローバル制御回路１３は、長手方向に沿って設けられる内部配線の一端に内部バッファ３１が接続され、図１の制御線２１の位置に応じて一方向に向かって、駆動素子３２ａ乃至３２ｈが内部配線に接続される接続構成となっている。従って、グローバル制御回路１３に入力されるグローバル制御信号は、内部バッファ３１を介して内部配線の一端側（図２の例では左側）から駆動素子３２ａ乃至３２ｈに供給され、それぞれに接続される制御線２１に同時的に出力される。
【００３４】
図２Ｂに示すグローバル制御回路１３Ａは、２個の内部バッファ３１ａおよび３１ｂと、８個の駆動素子３２ａ乃至３２ｈとを備えて構成される。
【００３５】
図示するように、グローバル制御回路１３Ａは、グローバル制御回路１３Ａの長手方向に沿って設けられる内部配線の両端に内部バッファ３１ａおよび３１ｂが接続され、図１の制御線２１の位置に応じて一方向に向かって、駆動素子３２ａ乃至３２ｈが内部配線に接続される接続構成となっている。従って、グローバル制御回路１３Ａに入力されるグローバル制御信号は、内部バッファ３１ａおよび３１ｂを介して内部配線の両端から駆動素子３２ａ乃至３２ｈに供給され、それぞれに接続される制御線２１に同時的に出力される。
【００３６】
図２Ｃに示すグローバル制御回路１３Ｂは、７個の内部バッファ３１ａ乃至３１ｇと、８個の駆動素子３２ａ乃至３２ｈとを備えて構成される。
【００３７】
図示するように、グローバル制御回路１３Ｂは、内部バッファ３１ａ乃至３１ｇによりクロックツリー構造が構成され、最終段において、制御線２１の位置に応じて一方向に向かって配置される駆動素子３２ａ乃至３２ｈに接続される接続構成となっている。例えば、クロックツリー構造は、１段目において、１つの内部バッファ３１の出力が２つの内部バッファ３１に入力され、２段目において、それらの２つの内部バッファ３１の入力が４つの内部バッファ３１に入力されるという構成が、複数段において繰り返される構造である。従って、グローバル制御回路１３Ｂに入力されるグローバル制御信号は、内部バッファ３１ａ乃至３１ｇからなるクロックツリー構造を介して駆動素子３２ａ乃至３２ｈに供給され、それぞれに接続される制御線２１に同時的に出力される。
【００３８】
このような構成のグローバル制御回路１３Ｂは、駆動素子３２ａ乃至３２ｈどうしの間における遅延の発生を回避することができ、例えば、グローバル制御回路１３および１３Ａと比較して、面内均一性を担保することができる。即ち、グローバル制御回路１３Ｂは、駆動素子３２が並ぶ方向に亘って、同時性が強く求められる用途に採用することが好適である。
【００３９】
図３を参照して、ローリング制御回路１４の構成について説明する。
【００４０】
図３Ａには、ローリング制御回路１４の第１の構成例が示されており、図３Ｂには、ローリング制御回路１４の第２の構成例が示されている。なお、ローリング制御回路１４は、ピクセルアレイ部１２に配置されるセンサ素子の行数に応じたローリング制御信号を逐次的に出力するように構成されているが、図３においては、その一部として、８つのローリング制御信号を逐次的に出力する構成が概略的に図示されている。
【００４１】
図３Ａに示すローリング制御回路１４は、シフトレジスタ方式を採用しており、２個の内部バッファ４１および４２、８個のレジスタ４３ａ乃至４３ｈ、並びに８個の駆動素子４４ａ乃至４４ｈを備えて構成される。なお、簡易化のため、２個の内部バッファ４１および４２が配置されている構成例を示しているが、内部バッファの配線長などに応じて、複数個の内部バッファを配置する構成を採用してもよい。
【００４２】
図示するように、ローリング制御回路１４は、長手方向に沿って設けられる内部配線の一端に内部バッファ４１が接続され、ピクセルアレイ部１２に配置されるセンサ素子の行の位置に応じて、その内部配線にレジスタ４３ａ乃至４３ｈが接続される接続構成となっている。また、ローリング制御回路１４は、内部バッファ４２がレジスタ４３ａに接続され、レジスタ４３ａ乃至４３ｈが順次接続されるとともに、レジスタ４３ａ乃至４３ｈに駆動素子４４ａ乃至４４ｈがそれぞれ接続される接続構成となっている。
【００４３】
従って、ローリング制御回路１４では、内部バッファ４２を介してレジスタ４３ａに供給されるスタートパルスが、内部バッファ４１を介して供給されるクロックに従って、レジスタ４３ａ乃至４３ｈに順次シフトされ、レジスタ４３ａ乃至４３ｈそれぞれに接続される駆動素子４４ａ乃至４４ｈからローリング制御信号として逐次的に出力される。
【００４４】
図３Ｂに示すローリング制御回路１４Ａは、デコーダ方式を採用しており、２個の内部バッファ４１および４２、デコーダ４５、８個のＡＮＤゲート４６ａ乃至４６ｈ、並びに８個の駆動素子４４ａ乃至４４ｈを備えて構成される。なお、デコーダ４５には、ラッチを含む方式、および、ラッチを含まない方式のどちらを用いてもよい。例えば、デコーダ４５が、信号をラッチする方式では、アドレスを１度で送る方式や、アドレスを分割して送る方式などを採用することができる。
【００４５】
図示するように、ローリング制御回路１４Ａは、内部バッファ４１がデコーダ４５に接続されており、内部バッファ４２がＡＮＤゲート４６ａ乃至４６ｈの入力端に接続されるとともに、デコーダ４５が行ごとにＡＮＤゲート４６ａ乃至４６ｈの入力端に接続される。そして、ローリング制御回路１４Ａは、ＡＮＤゲート４６ａ乃至４６ｈの出力端が、それぞれ駆動素子４４ａ乃至４４ｈに接続される接続構成となっている。
【００４６】
従って、ローリング制御回路１４Ａでは、内部バッファ４２を介してＡＮＤゲート４６ａ乃至４６ｈに供給されるパルスが、内部バッファ４１を介してデコーダ４５に供給されるアドレスで指定された行の駆動素子４４ａ乃至４４ｈからローリング制御信号として逐次的に出力される。
【００４７】
図２および図３を参照して説明したように、グローバル制御回路１３およびローリング制御回路１４は、それぞれ異なる回路構成となっている。
【００４８】
図４は、図１に示したセンサチップ１１の第１の変形例を示すブロック図である。なお、図４に示すセンサチップ１１−ａを構成するブロックのうち、図１のセンサチップ１１と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
即ち、図４に示すように、センサチップ１１−ａは、ピクセルアレイ部１２、ローリング制御回路１４、カラムADC１５、および、入出力部１６の配置は、図１のセンサチップ１１と共通する構成となっている。
【００５０】
一方、センサチップ１１−ａは、２個のグローバル制御回路１３−１および１３−２がピクセルアレイ部１２の上辺および下辺にそれぞれ沿うように配置されており、制御線２１の両端に駆動素子３２−１および３２−２が接続される点で、図１のセンサチップ１１と異なる構成となっている。即ち、センサチップ１１−ａは、グローバル制御回路１３−１が有する駆動素子３２−１が制御線２１の上端からグローバル制御信号を供給し、グローバル制御回路１３−２が有する駆動素子３２−２が制御線２１の下端からグローバル制御信号を供給するように構成される。
【００５１】
このように構成されるセンサチップ１１−ａは、２個の駆動素子３２−１および駆動素子３２−２間のスキューを抑制することができ、制御線２１を介して伝播されるグローバル制御信号に発生する遅延時間のバラツキを解消することができる。これにより、センサチップ１１−ａでは、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。なお、センサチップ１１−ａでは、貫通電流が発生することがないようにグローバル制御信号の出力の遅延差が大きくなることを回避するように制御を行う必要がある。
【００５２】
図５は、図１に示したセンサチップ１１の第２の変形例を示すブロック図である。なお、図５に示すセンサチップ１１−ｂを構成するブロックのうち、図１のセンサチップ１１と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
即ち、図５に示すように、センサチップ１１−ｂは、ピクセルアレイ部１２、ローリング制御回路１４、カラムADC１５、および、入出力部１６の配置は、図１のセンサチップ１１と共通する構成となっている。
【００５４】
一方、センサチップ１１−ｂは、２個のグローバル制御回路１３−１および１３−２がピクセルアレイ部１２の上辺および下辺にそれぞれ沿うように配置されるとともに、ピクセルアレイ部１２に行列状に配置されるセンサ素子の列の中央で分離されるように、２本の制御線２１−１および２１−２が配置される点で、図１のセンサチップ１１と異なる構成となっている。そして、センサチップ１１−ｂでは、制御線２１−１の上端に駆動素子３２−１が接続され、制御線２１−２の下端に駆動素子３２−２が接続されている。
【００５５】
従って、センサチップ１１−ｂは、ピクセルアレイ部１２の中央より上側に配置されるセンサ素子には、グローバル制御回路１３−１が有する駆動素子３２−１が制御線２１−１の上端からグローバル制御信号を供給するように構成される。また、センサチップ１１−ｂは、ピクセルアレイ部１２の中央より下側に配置されるセンサ素子には、グローバル制御回路１３−２が有する駆動素子３２−２が制御線２１−２の下端からグローバル制御信号を供給するように構成される。
【００５６】
このように構成されるセンサチップ１１−ｂは、駆動素子３２−１から制御線２１−１の遠端（図５の例では下端）に配置されるセンサ素子までの距離、および、駆動素子３２−２から制御線２１−２の遠端（図５の例では上端）に配置されるセンサ素子までの距離を、例えば、図１のセンサチップ１１よりも短くすることができる。これにより、センサチップ１１−ｂは、グローバル制御回路１３−１および１３−２から出力されるグローバル制御信号に発生する遅延量およびスルーレートをさらに低減することができるため、さらに高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。
【００５７】
＜センサチップの第２の構成例＞
図６を参照して、本技術を適用したセンサチップの第２の実施の形態について説明する。なお、図６に示すセンサチップ１１Ａを構成するブロックのうち、図１のセンサチップ１１と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
図６に示すように、センサチップ１１Ａは、ピクセルアレイ部１２Ａ、グローバル制御回路１３Ａ、ローリング制御回路１４Ａ、カラムADC１５Ａ、および、入出力部１６Ａが、半導体基板に配置されて構成される。
【００５９】
そして、センサチップ１１Ａでは、ピクセルアレイ部１２Ａが、縦方向に長辺が設けられ、横方向に短辺が設けられた縦長の長方形の領域となっている点で、図１のセンサチップ１１と異なる構成となっている。従って、センサチップ１１Ａでは、グローバル制御回路１３Ａおよび入出力部１６Ａが、ピクセルアレイ部１２Ａの長辺に沿うように、ピクセルアレイ部１２Ａの左辺側に配置される。これに伴い、制御線２１Ａは、ピクセルアレイ部１２Ａに行列状に配置されるセンサ素子の行ごとに、ピクセルアレイ部１２Ａの左右方向に向かって配置される。
【００６０】
また、センサチップ１１Ａでは、ローリング制御回路１４Ａが、ピクセルアレイ部１２Ａの長辺に沿うように、ピクセルアレイ部１２Ａの右辺側（グローバル制御回路１３Ａと対向する側）に配置されている。なお、グローバル制御回路１３Ａおよびピクセルアレイ部１２Ａを、ピクセルアレイ部１２Ａに対して同一側に配置してもよいが、この場合、いずれか一方の配線長が長くなることが想定されるため、図示するような配置とすることが好ましい。
【００６１】
また、センサチップ１１Ａでは、カラムADC１５Ａが、ピクセルアレイ部１２Ａの短辺に沿うように、ピクセルアレイ部１２Ａの下辺側に配置される。このように、ローリング制御回路１４Ａに対して直交する方向にカラムADC１５Ａが配置されているのは、カラムADC１５Ａは、１つのＡＤコンバータに接続されるセンサ素子を１つずつオンする必要があるためであり、それぞれの配線が重なるようなレイアウトとなるのを回避している。
【００６２】
このように構成されるセンサチップ１１Ａは、図１のセンサチップ１１と同様に、グローバル制御回路１３Ａがピクセルアレイ部１２Ａの長辺に沿うように配置されるレイアウトにより、制御線２１Ａの配線長を短くすることができる。従って、センサチップ１１Ａは、図１のセンサチップ１１と同様に、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。
【００６３】
＜センサチップの第３の構成例＞
図７乃至１０を参照して、本技術を適用したセンサチップの第３の実施の形態について説明する。なお、図７乃至１０に示すセンサチップ１１Ｂを構成するブロックのうち、図１のセンサチップ１１と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６４】
図７には、センサチップ１１Ｂの斜視図が示されており、図８には、センサチップ１１Ｂのブロック図が示されている。
【００６５】
図７に示すように、センサチップ１１Ｂは、ピクセルアレイ部１２が形成されるセンサ基板５１と、グローバル制御回路１３が形成されるロジック基板５２とが積層される積層構造となっている。そして、センサチップ１１Ｂは、平面的に見たときにピクセルアレイ部１２と重ならないセンサチップ１１Ｂの周辺領域において、センサ基板５１の制御線２１と、ロジック基板５２のグローバル制御回路１３とが接続される接続構成となっている。即ち、図７に示す例では、センサチップ１１Ｂは、ピクセルアレイ部１２に行列状に配置されるセンサ素子の列方向に沿って配置される複数の制御線２１が、センサ基板５１の上辺側においてグローバル制御回路１３側に接続されている。
【００６６】
従って、センサチップ１１Ｂでは、グローバル制御回路１３から出力されるグローバル制御信号は、図７において白抜きの矢印で示すように、センサ基板５１の上辺側からピクセルアレイ部１２のセンサ素子に供給される。このとき、グローバル制御回路１３の長手方向が、ピクセルアレイ部１２の長辺に沿うように配置されており、センサチップ１１Ｂは、グローバル制御回路１３からピクセルアレイ部１２のセンサ素子まで最短距離となるような構成となっている。
【００６７】
図８を参照して、センサチップ１１Ｂの構成について、さらに説明する。
【００６８】
センサ基板５１には、ピクセルアレイ部１２、および、TSV（Through  Silicon  Via）領域５３−１乃至５３−３が配置されている。ロジック基板５２には、グローバル制御回路１３、ローリング制御回路１４、カラムADC１５、ロジック回路１７、およびTSV領域５４−１乃至５４−３が配置されている。例えば、センサチップ１１Ｂでは、ピクセルアレイ部１２のセンサ素子から出力されるセンサ信号はカラムADC１５でAD変換され、ロジック回路１７において各種の信号処理が施された後、外部に出力される。
【００６９】
TSV領域５３−１乃至５３−３およびTSV領域５４−１乃至５４−３は、センサ基板５１およびロジック基板５２を電気的に接続するための貫通電極が形成される領域であり、例えば、制御線２１ごとに貫通電極が配置されている。従って、TSV領域５３−１乃至５３−３およびTSV領域５４−１乃至５４−３は、センサ基板５１およびロジック基板５２を積層したときに重なり合うように配置される。なお、TSV領域５４において貫通電極を利用して接続を行う他、例えば、マイクロバンプや銅（Cu-Cu）接続などを利用することができる。
【００７０】
このように構成されるセンサチップ１１Ｂは、図１のセンサチップ１１と同様に、グローバル制御回路１３がピクセルアレイ部１２の長辺に沿うように配置されるレイアウトにより、制御線２１の配線長を短くすることができる。従って、センサチップ１１Ｂは、図１のセンサチップ１１と同様に、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。
【００７１】
図９は、図８に示したセンサチップ１１Ｂの第１の変形例を示すブロック図である。なお、図９に示すセンサチップ１１Ｂ−ａを構成するブロックのうち、図８のセンサチップ１１Ｂと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７２】
即ち、図９に示すように、センサチップ１１Ｂ−ａは、ピクセルアレイ部１２が形成されるセンサ基板５１と、グローバル制御回路１３が形成されるロジック基板５２とが積層される積層構造となっている点で、図８のセンサチップ１１Ｂと共通する構成となっている。
【００７３】
一方、センサチップ１１Ｂ−ａは、２個のグローバル制御回路１３−１および１３−２がピクセルアレイ部１２の上辺および下辺にそれぞれ沿うようにロジック基板５２に配置されるとともに、ピクセルアレイ部１２に行列状に配置されるセンサ素子の列の中央で分離されるように、２本の制御線２１−１および２１−２が配置される点で、図８のセンサチップ１１Ｂと異なる構成となっている。
【００７４】
即ち、センサチップ１１Ｂ−ａは、図５に示したセンサチップ１１−ｂと同様に、制御線２１−１の上端に駆動素子３２−１が接続され、制御線２１−２の下端に駆動素子３２−２が接続されている。従って、センサチップ１１Ｂ−ａは、ピクセルアレイ部１２の中央より上側に配置されるセンサ素子には、グローバル制御回路１３−１が有する駆動素子３２−１が制御線２１−１の上端からグローバル制御信号を供給するように構成される。また、センサチップ１１Ｂ−ａは、ピクセルアレイ部１２の中央より下側に配置されるセンサ素子には、グローバル制御回路１３−２が有する駆動素子３２−２が制御線２１−２の下端からグローバル制御信号を供給するように構成される。
【００７５】
このように構成されるセンサチップ１１Ｂ−ａは、駆動素子３２−１から制御線２１−１の遠端（図９の例では下端）に配置されるセンサ素子までの距離、および、駆動素子３２−２から制御線２１−２の遠端（図９の例では上端）に配置されるセンサ素子までの距離を、例えば、図８のセンサチップ１１Ｂよりも短くすることができる。これにより、センサチップ１１Ｂ−ａは、グローバル制御回路１３−１および１３−２から出力されるグローバル制御信号に発生する遅延量およびスルーレートをさらに低減することができるため、さらに高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。
【００７６】
図１０は、図８に示したセンサチップ１１Ｂの第２の変形例を示すブロック図である。なお、図１０に示すセンサチップ１１Ｂ−ｂを構成するブロックのうち、図８のセンサチップ１１Ｂと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７７】
即ち、図１０に示すように、センサチップ１１Ｂ−ｂは、ピクセルアレイ部１２が形成されるセンサ基板５１と、グローバル制御回路１３が形成されるロジック基板５２とが積層される積層構造となっている点で、図８のセンサチップ１１Ｂと共通する構成となっている。
【００７８】
一方、センサチップ１１Ｂ−ｂは、２個のグローバル制御回路１３−１および１３−２がピクセルアレイ部１２の上辺および下辺にそれぞれ沿うようにロジック基板５２に配置されるとともに、制御線２１の両端に駆動素子３２−１および３２−２が接続される点で、図８のセンサチップ１１Ｂと異なる構成となっている。
【００７９】
即ち、センサチップ１１Ｂ−ｂは、図４に示したセンサチップ１１−ａと同様に、グローバル制御回路１３−１が有する駆動素子３２−１が制御線２１の上端からグローバル制御信号を供給し、グローバル制御回路１３−２が有する駆動素子３２−２が制御線２１の下端からグローバル制御信号を供給するように構成される。
【００８０】
このように構成されるセンサチップ１１Ｂ−ｂは、２個の駆動素子３２−１および駆動素子３２−２間のスキューを抑制することができ、制御線２１を介して伝播されるグローバル制御信号に発生する遅延時間のバラツキを解消することができる。これにより、センサチップ１１Ｂ−ｂでは、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。なお、センサチップ１１Ｂ−ｂでは、貫通電流が発生することがないようにグローバル制御信号の出力の遅延差が大きくなることを回避するように制御を行う必要がある。
【００８１】
以上のように構成されるセンサチップ１１Ｂでは、ロジック基板５１およびセンサ基板５２が積層されたスタック構造において、図１のセンサチップ１１と同様に、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。
【００８２】
なお、図８乃至図１０に示した構成例では、カラムADC１５は、下辺に配置されているTSV領域５３−３およびTSV領域５４−３を介してピクセルアレイ部１２の下端側からセンサ信号を読み出すように構成されている。このような構成の他、例えば、２個のカラムADC１５を上辺近傍および下辺近傍に配置して、それぞれピクセルアレイ部１２の上端側および下端側からセンサ信号を読み出すように構成してもよい。
【００８３】
＜センサチップの第４の構成例＞
図１１を参照して、本技術を適用したセンサチップの第４の実施の形態について説明する。なお、図１１に示すセンサチップ１１Ｃを構成するブロックのうち、図８のセンサチップ１１Ｂと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８４】
即ち、図１１に示すように、センサチップ１１Ｃは、ピクセルアレイ部１２が形成されるセンサ基板５１と、グローバル制御回路１３が形成されるロジック基板５２とが積層される積層構造となっている点で、図８のセンサチップ１１Ｂと共通する構成となっている。
【００８５】
一方、センサチップ１１Ｃは、図６に示したセンサチップ１１Ａのピクセルアレイ部１２Ａと同様に、ピクセルアレイ部１２Ｃが、縦長の長方形の領域となっている点で、図８のセンサチップ１１Ｂと異なる構成となっている。従って、センサチップ１１Ｃでは、グローバル制御回路１３Ｃが、ピクセルアレイ部１２Ｃの長辺に沿うように、ロジック基板５２の左辺側に配置される。これに伴い、制御線２１Ｃは、ピクセルアレイ部１２Ｃに行列状に配置されるセンサ素子の行ごとに、ピクセルアレイ部１２Ｃの左右方向に向かって配置される。
【００８６】
また、センサチップ１１Ｃでは、ローリング制御回路１４Ｃが、ピクセルアレイ部１２Ｃの長辺に沿うように、ロジック基板５２の右辺側（グローバル制御回路１３Ｃと対向する側）に配置されている。なお、グローバル制御回路１３Ｃおよびピクセルアレイ部１２Ｃを、ロジック基板５２の同一側に配置してもよいが、この場合、いずれか一方の配線長が長くなることが想定されるため、図示するような配置とすることが好ましい。
【００８７】
また、センサチップ１１Ｃでは、カラムADC１５Ｃが、ピクセルアレイ部１２Ｃの短辺に沿うように、ロジック基板５２の下辺側に配置される。このように、ローリング制御回路１４Ｃに対して直交する方向にカラムADC１５Ｃが配置されているのは、カラムADC１５Ｃは、１つのＡＤコンバータに接続されるセンサ素子を１つずつオンする必要があるためであり、それぞれの配線が重なるようなレイアウトとなるのを回避している。
【００８８】
このように構成されるセンサチップ１１Ｃは、図８のセンサチップ１１Ｂと同様に、グローバル制御回路１３Ｃがピクセルアレイ部１２Ｃの長辺に沿うように配置されるレイアウトにより、制御線２１Ｃの配線長を短くすることができる。従って、センサチップ１１Ｃは、図８のセンサチップ１１Ｂと同様に、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。
【００８９】
＜センサチップの第５の構成例＞
図１２を参照して、本技術を適用したセンサチップの第５の実施の形態について説明する。なお、図１２に示すセンサチップ１１Ｄを構成するブロックのうち、図８のセンサチップ１１Ｂと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９０】
即ち、図１２に示すように、センサチップ１１Ｄは、ピクセルアレイ部１２が形成されるセンサ基板５１と、グローバル制御回路１３が形成されるロジック基板５２とが積層される積層構造となっている点で、図８のセンサチップ１１Ｂと共通する構成となっている。
【００９１】
一方、センサチップ１１Ｄは、ロジック基板５２において、センサ基板５１のピクセルアレイ部１２が形成される領域に対応して、複数のADC１５が、図１２の例では、１２個のADC１５−１乃至１５−１２が配置されている点で、図８のセンサチップ１１Ｂと異なる構成となっている。
【００９２】
例えば、センサチップ１１Ｄは、ピクセルアレイ部１２の所定領域ごとに、ADC１５が配置されて構成される。図示するように１２個のADC１５−１乃至１５−１２を使用する場合には、ピクセルアレイ部１２を１２等分した領域ごとに、ADC１５が配置され、それぞれの領域に設けられるセンサ素子から出力されるセンサ信号のＡＤ変換が並列的に行われる。なお、ピクセルアレイ部１２の所定領域ごとにADC１５を配置する構成の他、例えば、ピクセルアレイ部１２が有する１つのセンサ素子ごとに１個のADC１５を配置する構成としてもよい。
【００９３】
このように構成されるセンサチップ１１Ｄは、図８のセンサチップ１１Ｂと同様に、グローバル制御回路１３がピクセルアレイ部１２の長辺に沿うように配置されるレイアウトにより、制御線２１の配線長を短くすることができる。従って、センサチップ１１Ｄは、図８のセンサチップ１１Ｂと同様に、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。
【００９４】
さらに、センサチップ１１Ｄは、ローリング制御回路１４とADC１５との位置関係は、図８に示したカラムADC１５のような制約に限定されることがなくなる。例えば、図１２に示すセンサチップ１１Ｄでは、ロジック基板５２の右辺側にローリング制御回路１４が配置されているが、ローリング制御回路１４は、上辺側または下辺側のどちらに配置してもよい。つまり、センサチップ１１Ｄに対するピクセルアレイ部１２の配置位置（例えば、光学的な中心に対するセンサチップ１１Ｄの中心位置）などの制限がなければ、ローリング制御回路１４をどこに配置してもよい。
【００９５】
または、例えば、光学的な中心とセンサチップ１１Ｄの中心位置とに強い制限がある場合には、グローバル制御回路１３に対してADC１５が配置されている領域の反対側となる位置にローリング制御回路１４を配置することで、レイアウトをバランス良くすることができる。これにより、センサチップ１１Ｄの特性を向上させることができる。
【００９６】
＜センサチップの第６の構成例＞
図１３乃至２２を参照して、本技術を適用したセンサチップの第６の実施の形態について説明する。なお、図１３乃至２２に示すセンサチップ１１Ｅを構成するブロックのうち、図７および図８のセンサチップ１１Ｂと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９７】
図１３に示すように、センサチップ１１Ｅは、図７に示したセンサチップ１１Ｂと同様に、ピクセルアレイ部１２が形成されるセンサ基板５１と、グローバル制御回路１３が形成されるロジック基板５２とが積層される積層構造となっている。そして、センサチップ１１Ｅは、平面的に見たときにピクセルアレイ部１２の中央に重なるようにグローバル制御回路１３が配置されており、ピクセルアレイ部１２の中央部においてグローバル制御回路１３が制御線２１に接続される接続構成となっている。
【００９８】
例えば、センサチップ１１Ｅは、配線を構成する銅（Ｃｕ）どうしの接続や、マイクロバンプまたはTSVを利用した接続などにより、ピクセルアレイ部１２において接続可能である場合、駆動素子３２から制御線２１の遠端に配置されるセンサ素子までの距離を短くすることができる。
【００９９】
図１４を参照して、センサチップ１１Ｅの構成について、さらに説明する。
【０１００】
図１４に示すように、センサ基板５１において、ピクセルアレイ部１２は、横方向に長辺が設けられ、縦方向に短辺が設けられた横長の長方形の領域となっている。従って、ロジック基板５２において、グローバル制御回路１３は、その長手方向がピクセルアレイ部１２の長辺に沿うように配置される。そして、グローバル制御回路１３の駆動素子３２から出力される配線が、ピクセルアレイ部１２の上下方向に向かって配置される制御線２１の中央に接続されるように、グローバル制御回路１３がロジック基板５２の略中央に配置される。なお、平面的に見て、グローバル制御回路１３から直接的にピクセルアレイ部１２に向かって、駆動素子３２から出力される配線が基板を貫通するような構成としてもよい。
【０１０１】
このように構成されるセンサチップ１１Ｅでは、駆動素子３２から制御線２１の両端に配置されるセンサ素子までの距離を短くすることができる。従って、センサチップ１１Ｅは、グローバル制御信号の遅延量およびスルーレートを改善することができるため、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。
【０１０２】
また、センサチップ１１Ｅに示すような構成は、例えば、ToFセンサに適用するのに好適である。
【０１０３】
図１５は、図１４に示したセンサチップ１１Ｅの第１の変形例を示すブロック図である。なお、図１５に示すセンサチップ１１Ｅ−ａを構成するブロックのうち、図１４のセンサチップ１１Ｅと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０４】
即ち、図１５に示すように、センサチップ１１Ｅ−ａは、ピクセルアレイ部１２が形成されるセンサ基板５１と、グローバル制御回路１３が形成されるロジック基板５２とが積層される積層構造となっている点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと共通する構成となっている。
【０１０５】
一方、センサチップ１１Ｅ−ａは、センサ基板５１において、ピクセルアレイ部１２に行列状に配置されるセンサ素子の１行に対し、中央で分割された２本の制御線２１−１および２１−２が配置される点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと異なる構成となっている。また、センサチップ１１Ｅ−ａは、ロジック基板５２において、グローバル制御回路１３が、センサ素子の１行に対して２個の駆動素子３２−１および３２−２を備える点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと異なる構成となっている。
【０１０６】
そして、センサチップ１１Ｅ−ａでは、制御線２１−１の中央側の端部に駆動素子３２−１が接続されるとともに、制御線２１−２の中央側の端部に駆動素子３２−２が接続される接続構成となっている。即ち、センサチップ１１Ｅ−ａは、ピクセルアレイ部１２の１行に配置される複数のセンサ素子のうち、中央より上側に配置されるセンサ素子は制御線２１−１を介して駆動素子３２−１により駆動され、中央より下側に配置されるセンサ素子は制御線２１−２を介して駆動素子３２−２により駆動されるように構成される。
【０１０７】
このように構成されるセンサチップ１１Ｅ−ａは、図１４のセンサチップ１１Ｅと同様に、駆動素子３２−１から制御線２１−１の遠端に配置されるセンサ素子までの距離、および、駆動素子３２−２から制御線２１−２の遠端に配置されるセンサ素子までの距離を短くすることができる。従って、センサチップ１１Ｅ−ａは、図１４のセンサチップ１１Ｅと同様に、グローバル制御信号の遅延量およびスルーレートを改善することができる。
【０１０８】
さらに、センサチップ１１Ｅ−ａは、１個の駆動素子３２あたりの負荷を削減することができるので、図１４のセンサチップ１１Ｅよりも、駆動素子３２のサイズを小型化することができる。さらに、センサチップ１１Ｅ−ａは、センサ素子の１列に対して２個の駆動素子３２を配置する構成とすることで、駆動素子３２のレイアウトが一カ所に集積されることになり、全体のレイアウト構造を簡易化することができる。
【０１０９】
図１６は、図１４に示したセンサチップ１１Ｅの第２の変形例を示すブロック図である。なお、図１６に示すセンサチップ１１Ｅ−ｂを構成するブロックのうち、図１４のセンサチップ１１Ｅと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１０】
即ち、図１６に示すセンサチップ１１Ｅ−ｂは、ピクセルアレイ部１２が形成されるセンサ基板５１と、グローバル制御回路１３が形成されるロジック基板５２とが積層される積層構造となっている点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと共通する構成となっている。
【０１１１】
一方、センサチップ１１Ｅ−ｂは、センサ基板５１において、ピクセルアレイ部１２に行列状に配置されるセンサ素子の１行に対し、中央で分割された２本の制御線２１−１および２１−２が配置されている点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと異なる構成となっている。また、センサチップ１１Ｅ−ｂは、ロジック基板５２において、２個のグローバル制御回路１３−１および１３−２が配置される点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと異なる構成となっている。
【０１１２】
そして、センサチップ１１Ｅ−ｂでは、制御線２１−１の中央に駆動素子３２−１が接続されるとともに、制御線２１−２の中央に駆動素子３２−２が接続される接続構成となっている。即ち、センサチップ１１Ｅ−ｂは、ピクセルアレイ部１２の１行に配置される複数のセンサ素子のうち、中央より上側に配置されるセンサ素子は制御線２１−１を介して駆動素子３２−１により駆動され、中央より下側に配置されるセンサ素子は制御線２１−２を介して駆動素子３２−２により駆動されるように構成される。
【０１１３】
このように構成されるセンサチップ１１Ｅ−ｂは、図１４のセンサチップ１１Ｅと比較して、駆動素子３２−１から制御線２１−１の遠端に配置されるセンサ素子までの距離、および、駆動素子３２−２から制御線２１−２の遠端に配置されるセンサ素子までの距離を短くすることができる。これにより、センサチップ１１Ｅ−ｂは、図１４のセンサチップ１１Ｅよりも、より高速な駆動が可能となり、グローバル制御信号の遅延量およびスルーレートのさらなる改善を図ることができる。
【０１１４】
また、図１６に示すように、センサチップ１１Ｅ−ｂでは、グローバル制御回路１３−１および１３−２を分割して配置することができるので、それらの間となる中央箇所にロジック回路１７を配置することができる。なお、図示しないが、グローバル制御回路１３−１および１３−２の間となる中央箇所にカラムADC１５を配置してもよい。
【０１１５】
また、センサチップ１１Ｅ−ｂに示すような構成は、例えば、ToFセンサに適用するのに好適である。
【０１１６】
図１７は、図１４に示したセンサチップ１１Ｅの第３の変形例を示すブロック図である。なお、図１７に示すセンサチップ１１Ｅ−ｃを構成するブロックのうち、図１４のセンサチップ１１Ｅと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１７】
即ち、図１７に示すセンサチップ１１Ｅ−ｃは、ピクセルアレイ部１２が形成されるセンサ基板５１と、グローバル制御回路１３が形成されるロジック基板５２とが積層される積層構造となっている点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと共通する構成となっている。
【０１１８】
一方、センサチップ１１Ｅ−ｃは、センサ基板５１において、ピクセルアレイ部１２に行列状に配置されるセンサ素子の１行に対し、中央で分割された２本の制御線２１−１および２１−２が配置されている点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと異なる構成となっている。また、センサチップ１１Ｅ−ｃは、ロジック基板５２において、２個のグローバル制御回路１３−１および１３−２が配置される点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと異なる構成となっている。
【０１１９】
そして、センサチップ１１Ｅ−ｃでは、図１６のセンサチップ１１Ｅ−ｂと同様に、制御線２１−１の中央に駆動素子３２−１が接続されるとともに、制御線２１−２の中央に駆動素子３２−２が接続される接続構成となっている。従って、センサチップ１１Ｅ−ｃは、図１６のセンサチップ１１Ｅ−ｂと同様に、図１４のセンサチップ１１Ｅよりも、より高速な駆動が可能となり、グローバル制御信号の遅延量およびスルーレートのさらなる改善を図ることができる。
【０１２０】
さらに、センサチップ１１Ｅ−ｃは、ロジック基板５２の上辺側にカラムADC１５−１が配置されるとともに、ロジック基板５２の下辺側にカラムADC１５−２が配置されている。このように構成されるセンサチップ１１Ｅ−ｃは、レイアウトを上下に対象となる構造となり対称性が向上する結果、センサチップ１１Ｅ−ｃの特性を向上させることができる。
【０１２１】
図１８は、図１４に示したセンサチップ１１Ｅの第４の変形例を示すブロック図である。なお、図１８に示すセンサチップ１１Ｅ−ｄを構成するブロックのうち、図１４のセンサチップ１１Ｅと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１２２】
即ち、図１８に示すセンサチップ１１Ｅ−ｄは、ピクセルアレイ部１２が形成されるセンサ基板５１と、グローバル制御回路１３が形成されるロジック基板５２とが積層される積層構造となっている点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと共通する構成となっている。
【０１２３】
一方、センサチップ１１Ｅ−ｄは、ロジック基板５２において、２個のグローバル制御回路１３−１および１３−２が配置されており、グローバル制御回路１３−１が制御線２１の上側半分の略中央に接続されるとともに、グローバル制御回路１３−２が制御線２１の下側半分の略中央に接続されるような接続構成となっている点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと異なる構成となっている。つまり、センサチップ１１Ｅ−ｄは、図１７の制御線２１−１および２１−２が接続された１本の制御線２１が用いられる構成となっている。
【０１２４】
このように構成されるセンサチップ１１Ｅ−ｄは、２個の駆動素子３２−１および駆動素子３２−２間のスキューを抑制することができ、制御線２１を介して伝播されるグローバル制御信号に発生する遅延時間のバラツキを解消することができる。これにより、センサチップ１１Ｅ−ｄでは、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。なお、センサチップ１１Ｅ−ｄでは、貫通電流が発生することがないようにグローバル制御信号の出力の遅延差が大きくなることを回避するように制御する必要がある。
【０１２５】
図１９は、図１４に示したセンサチップ１１Ｅの第５の変形例を示すブロック図である。なお、図１９に示すセンサチップ１１Ｅ−ｅを構成するブロックのうち、図１４のセンサチップ１１Ｅと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、図１９に示すセンサチップ１１Ｅ−ｅでは、図が煩雑になることを回避するために、センサチップ１１Ｅ−ｅを構成する一部のブロックの図示が省略されている。
【０１２６】
即ち、図１９に示すセンサチップ１１Ｅ−ｅは、ピクセルアレイ部１２が形成されるセンサ基板５１と、グローバル制御回路１３が形成されるロジック基板５２とが積層される積層構造となっている点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと共通する構成となっている。
【０１２７】
一方、センサチップ１１Ｅ−ｅは、センサ基板５１において、ピクセルアレイ部１２に行列状に配置されるセンサ素子の１行に対し、４分割された制御線２１−１乃至２１−４が配置されている点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと異なる構成となっている。また、センサチップ１１Ｅ−ｅは、ロジック基板５２において、４個のグローバル制御回路１３−１乃至１３−４が配置される点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと異なる構成となっている。
【０１２８】
そして、センサチップ１１Ｅ−ｅでは、制御線２１−１乃至２１−４それぞれの中央にグローバル制御回路１３−１乃至１３−４の駆動素子３２−１乃至３２−４が接続される接続構成となっている。従って、センサチップ１１Ｅ−ｅは、駆動素子３２−１乃至３２−４それぞれから制御線２１−１乃至２１−４の遠端に配置されるセンサ素子までの距離を、さらに短くすることができる。これにより、センサチップ１１Ｅ−ｅは、センサ素子に対する制御のさらなる高速化を図ることができる。なお、センサチップ１１Ｅ−ｅでは、カラムADC１５Ａやロジック回路１７などが分離されて配置されることが想定されるが、そのような場合でも特性に影響を与えないようなレイアウトを採用することが必要となる。
【０１２９】
なお、図１９に示す構成例では、４本に分割された制御線２１−１乃至２１−４を用いて説明を行っているが、制御線２１を３本に分割したり、５本以上に分割したりしてもよい。そして、分割された制御線２１の略中央に、それぞれ対応するグローバル制御回路１３が接続されるような構成とすることができる。
【０１３０】
図２０は、図１４に示したセンサチップ１１Ｅの第６の変形例を示すブロック図である。なお、図２０に示すセンサチップ１１Ｅ−ｆを構成するブロックのうち、図１４のセンサチップ１１Ｅと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１３１】
即ち、図２０に示すセンサチップ１１Ｅ−ｆは、ピクセルアレイ部１２が形成されるセンサ基板５１と、グローバル制御回路１３が形成されるロジック基板５２とが積層される積層構造となっている点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと共通する構成となっている。
【０１３２】
一方、センサチップ１１Ｅ−ｆは、ロジック基板５２において、４個のグローバル制御回路１３−１乃至１３−４が配置されており、グローバル制御回路１３−１乃至１３−４が、制御線２１に対して均等な間隔で接続されるような接続構成となっている点で、図１４のセンサチップ１１Ｅと異なる構成となっている。つまり、センサチップ１１Ｅ−ｄは、図１９の制御線２１−１乃至２１−４が接続された１本の制御線２１が用いられる構成となっている。
【０１３３】
このように構成されるセンサチップ１１Ｅ−ｆは、４個の駆動素子３２−１乃至３２−４間のスキューを抑制することができ、制御線２１を介して伝播されるグローバル制御信号に発生する遅延時間のバラツキを解消することができる。これにより、センサチップ１１Ｅ−ｆでは、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。なお、センサチップ１１Ｅ−ｆでは、貫通電流が発生することがないようにグローバル制御信号の出力の遅延差が大きくなることを回避するように制御する必要がある。
【０１３４】
図２１は、図１４に示したセンサチップ１１Ｅの第７の変形例を示すブロック図である。なお、図２１に示すセンサチップ１１Ｅ−ｇを構成するブロックのうち、図１９のセンサチップ１１Ｅ−ｅと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１３５】
即ち、センサチップ１１Ｅ−ｇは、１個のグローバル制御回路１３を備えて構成され、図１９のセンサチップ１１Ｅ−ｅのグローバル制御回路１３−２乃至１３−４に替えて、バッファ回路５５−１乃至５５−３を備えて構成される。バッファ回路５５−１乃至５５−３は、それぞれバッファ５６−１乃至５６−３を有しており、グローバル制御回路１３の駆動素子３２の出力がバッファ５６−１乃至５６−３それぞれで分岐されて、４分割された制御線２１−１乃至２１−４に接続されている。
【０１３６】
このように構成されるセンサチップ１１Ｅ−ｇにおいても、図１９のセンサチップ１１Ｅ−ｅと同様に、センサ素子に対する制御のさらなる高速化を図ることができる。
【０１３７】
図２２は、図１４に示したセンサチップ１１Ｅの第８の変形例を示すブロック図である。なお、図２２に示すセンサチップ１１Ｅ−ｈを構成するブロックのうち、図２０のセンサチップ１１Ｅ―ｆと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１３８】
即ち、センサチップ１１Ｅ−ｇは、１個のグローバル制御回路１３を備えて構成され、図２０のセンサチップ１１Ｅ―ｆのグローバル制御回路１３−２乃至１３−４に替えて、バッファ回路５５−１乃至５５−３を備えて構成される。バッファ回路５５−１乃至５５−３は、それぞれバッファ５６−１乃至５６−３を有しており、グローバル制御回路１３の駆動素子３２の出力がバッファ５６−１乃至５６−３それぞれで分岐されて、制御線２１に接続されている。
【０１３９】
このように構成されるセンサチップ１１Ｅ−ｈにおいても、図２０のセンサチップ１１Ｅ―ｆと同様に、センサ素子に対する制御のさらなる高速化を図ることができる。
【０１４０】
＜センサチップの第７の構成例＞
図２３乃至２５を参照して、本技術を適用したセンサチップの第７の実施の形態について説明する。なお、図２３乃至２５に示すセンサチップ１１Ｆを構成するブロックのうち、図１３のセンサチップ１１Ｅと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１４１】
即ち、図２３に示すセンサチップ１１Ｆは、センサ基板５１と、２枚のロジック基板５２−１および５２−２とが積層される積層構造となっている。即ち、本技術は、３枚の半導体基板が積層される構造に適用することができる。
【０１４２】
図２３に示すように、センサチップ１１Ｆは、１層目のセンサ基板５１にピクセルアレイ部１２が形成され、２層目のロジック基板５２−１に、グローバル制御回路１３と、メモリ６１−１および６１−２とが形成され、３層目のロジック基板５２−２に、例えば、図示しないカラムADC１５やロジック回路１７などが形成されて構成される。
【０１４３】
このように構成されるセンサチップ１１Ｆにおいても、センサ基板５１のピクセルアレイ部１２の長手方向に沿って、ロジック基板５２−１にグローバル制御回路１３を配置することで、図１３のセンサチップ１１Ｅと同様に、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。
【０１４４】
また、センサ基板５１、ロジック基板５２−１、およびロジック基板５２−２の順番で積層されるセンサチップ１１Ｆは、グローバル制御回路１３は、センサ基板５１およびロジック基板５２−２の間に積層されるロジック基板５２−１の中央に配置することが好ましい。これにより、グローバル制御回路１３から制御線２１の遠端に配置されるセンサ素子までの距離を短くすることができる。もちろん、グローバル制御回路１３から制御線２１の遠端に配置されるセンサ素子までの距離を短くすることができれば、図２３に示すようなレイアウトに限定されることはない。
【０１４５】
図２４は、図２３に示したセンサチップ１１Ｆの第１の変形例を示す斜視図である。
【０１４６】
図２４に示すように、センサチップ１１Ｆ−ａでは、１層目のセンサ基板５１にピクセルアレイ部１２が形成され、２層目のロジック基板５２−１に、メモリ６１−１および６１−２が形成され、３層目のロジック基板５２−２に、例えば、グローバル制御回路１３や、図示しないカラムADC１５およびロジック回路１７などが形成されて構成される。
【０１４７】
このように構成されるセンサチップ１１Ｆ−ａにおいても、センサ基板５１のピクセルアレイ部１２の長手方向に沿って、ロジック基板５２−２にグローバル制御回路１３を配置することで、図１３のセンサチップ１１Ｅと同様に、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。
【０１４８】
図２５は、図２３に示したセンサチップ１１Ｆの第２の変形例を示す斜視図である。
【０１４９】
図２５に示すように、センサチップ１１Ｆ−ｂでは、１層目のセンサ基板５１にピクセルアレイ部１２が形成され、２層目のロジック基板５２−１に、メモリ６１が形成され、３層目のロジック基板５２−２に、例えば、グローバル制御回路１３や、図示しないカラムADC１５およびロジック回路１７などが形成されて構成される。なお、センサチップ１１Ｆ−ｂでは、例えば、図８のセンサチップ１１Ｂと同様に、センサチップ１１Ｆ−ｂの周辺領域に形成されるTSV領域を利用して、グローバル制御回路１３に制御線２１が接続される接続構成となっている。
【０１５０】
このように構成されるセンサチップ１１Ｆ−ｂにおいても、センサ基板５１のピクセルアレイ部１２の長手方向に沿って、ロジック基板５２−２にグローバル制御回路１３を配置することで、図１３のセンサチップ１１Ｅと同様に、より高速にセンサ素子に対する制御を行うことができる。
【０１５１】
なお、例えば、３枚以上の半導体基板を積層してもよく、上述の図１６に示したように２カ所にグローバル制御回路１３を配置したり、２カ所以上の複数個所にグローバル制御回路１３を配置したりしてもよい。この場合、メモリ６１が配置される半導体基板や、メモリ６１の配置位置または分割数を、グローバル制御回路１３の配置に応じて適切にレイアウトすることができる。
【０１５２】
例えば、１層目の半導体基板にピクセルアレイ部１２を配置し、２層目の半導体基板にカラムADC１５やロジック回路１７などを配置し、３層目の半導体基板にメモリ６１を配置する構成を採用してもよい。このような構成においても、２層目の半導体基板にグローバル制御回路１３を配置することで、配線長を短くすることができるが、メモリ６１が配置される半導体基板にグローバル制御回路１３を配置してもよい。
【０１５３】
＜センサチップの第８の構成例＞
図２６を参照して、本技術を適用したセンサチップの第８の実施の形態について説明する。なお、図２６に示すセンサチップ１１Ｇを構成するブロックのうち、図１４のセンサチップ１１Ｅと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１５４】
即ち、センサチップ１１におけるグローバル制御回路１３の配置は、上述した各実施の形態で説明したものに限定されることなく、図２６に示すような様々なレイアウトを採用することができる。もちろん、いずれの配置においても、ピクセルアレイ部１２の長辺に沿うようにグローバル制御回路１３が配置されていれば、図示されていないようなレイアウトを採用してもよい。
【０１５５】
図２６Ａに示すように、センサチップ１１Ｇは、センサ基板５１にピクセルアレイ部１２およびグローバル制御回路１３が配置され、ロジック基板５２にローリング制御回路１４、カラムADC１５、およびロジック回路１７が配置されたレイアウトとなっている。そして、センサチップ１１Ｇでは、グローバル制御回路１３は、ピクセルアレイ部１２の長辺に沿うように、ピクセルアレイ部１２の下辺側に配置されている。
【０１５６】
図２６Ｂに示すように、センサチップ１１Ｇ−ａは、センサ基板５１にピクセルアレイ部１２およびグローバル制御回路１３が配置され、ロジック基板５２にローリング制御回路１４、カラムADC１５、およびロジック回路１７が配置されたレイアウトとなっている。そして、センサチップ１１Ｇ−ａでは、グローバル制御回路１３は、ピクセルアレイ部１２の長辺に沿うように、ピクセルアレイ部１２の上辺側に配置されている。
【０１５７】
図２６Ｃに示すように、センサチップ１１Ｇ−ｂは、センサ基板５１にピクセルアレイ部１２、並びに、グローバル制御回路１３−１および１３−２が配置され、ロジック基板５２にローリング制御回路１４、カラムADC１５、およびロジック回路１７が配置されたレイアウトとなっている。そして、センサチップ１１Ｇ−ｂでは、グローバル制御回路１３−１および１３−２は、ピクセルアレイ部１２の長辺に沿うように、ピクセルアレイ部１２の上辺側および下辺側にそれぞれ配置されている。
【０１５８】
図２６Ｄに示すように、センサチップ１１Ｇ−ｃは、センサ基板５１にピクセルアレイ部１２、並びに、グローバル制御回路１３−１および１３−２が配置され、ロジック基板５２にローリング制御回路１４、カラムADC１５、およびロジック回路１７が配置されたレイアウトとなっている。そして、センサチップ１１Ｇ−ｃでは、グローバル制御回路１３−１および１３−２は、ピクセルアレイ部１２の長辺に沿うように、ピクセルアレイ部１２の上辺側および下辺側にそれぞれ配置されているとともに、ピクセルアレイ部１２に行列状に配置されるセンサ素子の列の中央で分離されるように、２本の制御線２１−１および２１−２が配置されている。
【０１５９】
図２６Ｅに示すように、センサチップ１１Ｇ−ｄは、センサ基板５１にピクセルアレイ部１２、並びに、グローバル制御回路１３−１および１３−２が配置され、ロジック基板５２にローリング制御回路１４、カラムADC１５、およびロジック回路１７が配置されたレイアウトとなっている。さらに、センサチップ１１Ｇ−ｄでは、ピクセルアレイ部１２の長辺に沿うように、ロジック基板５２に入出力部１６が配置されている。
【０１６０】
例えば、センサチップ１１Ｇ−ｄは、入出力部１６からTSV領域５４−１およびTSV領域５３−１を介してグローバル制御回路１３へ電源を供給するように構成される。なお、TSVを利用する他、配線を構成する銅（Ｃｕ）どうしの接続や、マイクロバンプなどを利用して、グローバル制御回路１３へ電源を供給するようにしてもよい。また、グローバル制御回路１３へ電力を供給する配線は、制御線２１と同一の接続方法を用いてもよいし、他の組み合わせの接続方法を用いてもよい。また、２層の半導体基板が積層される構成の他、３層の半導体基板が積層される構成であっても同様に、入出力部１６の近傍にグローバル制御回路１３を配置することが好ましい。
【０１６１】
なお、図２６に示した各種のレイアウトでは、カラムADC１５はロジック基板５２の片側に配置された例が示されているが、カラムADC１５がロジック基板５２の上下両側に配置されるレイアウトを採用してもよい。また、カラムADC１５やロジック回路１７の位置は、図２６に示したような配置に限定されることはない。
【０１６２】
以上のように、センサチップ１１に積層型の構造を適用することで、グローバル制御回路１３を様々なレイアウトで配置することができ、レイアウトの自由度が増すとともに、グローバル制御回路１３とローリング制御回路１４とを個別に制御する効果が大きくなる。
【０１６３】
＜距離画像センサの構成例＞
【０１６４】
図２７は、センサチップ１１を利用した電子機器である距離画像センサの構成例を示すブロック図である。
【０１６５】
図２７に示すように、距離画像センサ２０１は、光学系２０２、センサチップ２０３、画像処理回路２０４、モニタ２０５、およびメモリ２０６を備えて構成される。そして、距離画像センサ２０１は、光源装置２１１から被写体に向かって投光され、被写体の表面で反射された光（変調光やパルス光）を受光することにより、被写体までの距離に応じた距離画像を取得することができる。
【０１６６】
光学系２０２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）をセンサチップ２０３に導き、センサチップ２０３の受光面（センサ部）に結像させる。
【０１６７】
センサチップ２０３としては、上述した各実施の形態のセンサチップ１１が適用され、センサチップ２０３から出力される受光信号（APD  OUT）から求められる距離を示す距離信号が画像処理回路２０４に供給される。
【０１６８】
画像処理回路２０４は、センサチップ２０３から供給された距離信号に基づいて距離画像を構築する画像処理を行い、その画像処理により得られた距離画像（画像データ）は、モニタ２０５に供給されて表示されたり、メモリ２０６に供給されて記憶（記録）されたりする。
【０１６９】
このように構成されている距離画像センサ２０１では、上述したセンサチップ１１を適用することで、より高速な制御を行うことによって、例えば、より正確な距離画像を取得することができる。
【０１７０】
なお、距離画像センサ２０１と光源装置２１１とが一体的に構成されていてもよい。この場合には、距離画像センサ２０１と光源装置２１１とが一体的に構成されたモジュールが、上記センサチップ１１を利用した電子機器の一例に相当し得る。
【０１７１】
＜＜２．ＴｏＦの概要＞＞
本開示の一実施形態に係る距離画像センサを利用した測距に適用可能な技術の一例として、「ＴｏＦ（time  of  flight）」と称される技術の概要について説明する。ＴｏＦとは、距離画像センサから投光された光が被写体で反射し、当該距離画像センサに戻ってくるまでの時間を何らかの方法により求めることで測距を行う技術である。ＴｏＦとしては、例えば、直接ＴｏＦ（Direct  ToF）と称される技術と、間接ＴｏＦ（InDirect  ToF）と称される技術とが挙げられる。なお、以降の説明では、距離画像センサから投光された光が被写体で反射し、当該距離画像センサに戻ってくるまでの時間を、便宜上「光の飛行時間」または単に「ＴｏＦ」とも称する。
【０１７２】
直接ＴｏＦと称される技術は、光の飛行時間を直接計測することで、被写体までの距離を測定する手法である。具体的には、直接ＴｏＦでは、距離画像センサに設けられた光源（または、距離画像センサと共に設けられた光源）からごく短時間だけ発光するパルス光を被写体に投光し、当該光が被写体で反射して当該距離画像センサに設けられたセンサチップにより受光されるまでの時間を直接計測する。このようにして計測された時間の１／２に光速を乗ずることで、距離画像センサと被写体との間の距離を求めることが可能となる。このような特性から、直接ＴｏＦによる測距精度は、距離画像センサによる時間の計測に係る分解能に依存する場合がある。
【０１７３】
これに対して、間接ＴｏＦとは、光の飛行時間に依存した物理量の変化を測定することで当該光の飛行時間を間接的に計測し、当該計測結果に基づき被写体までの距離を測定する手法である。
【０１７４】
間接ＴｏＦの具体的な一例として、距離画像センサから投光された光が被写体で反射し、当該距離画像センサに戻ってくるまでの時間の遅れを位相差として検出する方法が挙げられる。例えば、図２８は、間接ＴｏＦによる測距の原理について概要を説明するための説明図である。なお、図２８に示す距離画像センサ２０１は、図２７を参照して説明した距離画像センサ２０１を模式的に示した図である。即ち、図２８に示す参照符号２１１及び２０３は、図２７に示す距離画像センサ２０１における光源装置２１１及びセンサチップ２０３に相当する。
【０１７５】
図２８に示すように、距離画像センサ２０１は、光源装置２１１に被写体に向かって光（変調光やパルス光）を投光させ、被写体で反射された当該光をセンサチップ２０３に検出させる。なお、以降の説明では、便宜上、光源装置２１１からパルス光が投光される場合に着目して説明するが、当該パルス光を変調光に置き換えることも可能である。
【０１７６】
具体的には、距離画像センサ２０１は、光源装置２１１からパルス光Ｐ１１を周期的に投光し、当該パルス光Ｐ１１が投光される周期に同期して駆動するようにセンサチップ２０３の動作を制御する（換言すると、シャッターを切る）。これにより、センサチップ２０３の各センサ素子は、光源装置２１１から投光され被写体で反射したパルス光Ｐ１３を受光し、上記周期に同期して当該パルス光Ｐ１３の受光量を検出する（即ち、蓄積された電荷を読み出す）こととなる。換言すると、センサチップ２０３の各センサ素子が被写体で反射されたパルス光Ｐ１３を検出する期間（以下、「検出期間」とも称する）が、上記周期に同期して設定されることとなる。
【０１７７】
このような構成に基づき、距離画像センサ２０１は、センサチップ２０３の各センサ素子に、被写体で反射されたパルス光Ｐ１３を、光源装置２１１からパルス光Ｐ１１が投光される上記周期に応じた位相ごとの検出期間それぞれにおいて個別に検出させる。上記周期に応じた位相ごとの検出期間としては、例えば、所定の位相を０度として、０度から１８０度までの検出期間と、１８０度から３６０度までの検出期間とが設定される。また、９０度から２７０度までの検出期間と、２７０度から９０度までの検出期間とが設定されてもよい。即ち、上記周期に応じた位相ごとに設定された検出期間それぞれにおいて、被写体で反射されたパルス光Ｐ１３が個別に検出されることとなる。
【０１７８】
光源装置２１１から被写体に向けて投光されたパルス光Ｐ１１（照射光）と、被写体で反射されたパルス光Ｐ１３（反射光）との間には、距離画像センサ２０１と被写体との間の距離に応じた位相差が生じる。このとき、位相ごとに検出期間に蓄積される電荷量（即ち、受光量）の差（換言すると、位相ごとに検出期間に蓄積される電荷量の比率）は、照射光（パルス光Ｐ１１）と反射光（パルス光Ｐ１３）との間の位相差（換言すると、遅延時間）に依存する。
【０１７９】
即ち、間接ＴｏＦでは、位相ごとの検出期間に個別に蓄積される電荷量の差（即ち、位相間における電荷量の比率）に応じて光の飛行時間を間接的に計測し、当該計測結果に基づき距離画像センサと被写体との間の距離を求める。このような特性から、間接ＴｏＦによる測距精度は、例えば、光源から投光されるパルス光の周期（換言すると、パルス光のパルス幅）に依存し、基本的には当該周期が短いほど測距精度がより向上する傾向にある。
【０１８０】
なお、以降の説明では、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの特徴をよりわかりやすくするために、特に説明が無い限りは、間接ＴｏＦにより測距が行われるものとする。
【０１８１】
＜＜３．技術的特徴＞＞
続いて、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの技術的特徴について、特に、測距に係る構成に制御に着目して説明する。
【０１８２】
前述したように、間接ＴｏＦにより測距を行う場合には、光源装置からパルス光が投光される周期に同期するよう、被写体で反射した当該パルス光（反射光）を検出するセンサチップを駆動させる。そのため、間接ＴｏＦにより測距が行われる場合においては、上記光源装置がパルス光を投光する動作（以下、単に「光源装置の動作」とも称する）と、上記センサチップが被写体で反射した当該パルス光を検出する動作（以下、単に「センサチップの動作」とも称する）とを同期させるための制御が行われる場合がある。なお、光源装置がパルス光を投光するタイミングが「第２のタイミング」の一例に相当する。また、センサチップが被写体で反射した当該パルス光を検出するタイミングが「第１のタイミング」の一例に相当する。即ち、上記制御により、第１のタイミングと第２のタイミングとの間の相対的な時間差が制御され、ひいては当該第１のタイミングと当該第２のタイミングとの同期が行われることとなる。
【０１８３】
＜比較例＞
ここで、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの特徴をよりわかりやすくするために、まず、比較例に係る距離画像センサの動作制御の一例について、特に、光源装置の動作とセンサチップの動作とを同期させるための制御に着目して説明する。例えば、図２９は、比較例に係る距離画像センサの動作制御の一例について説明するための説明図である。図２９に示す例では、センサチップの各センサ素子を駆動するための駆動信号（以下、「画素駆動信号」とも称する）を遅延させることで、光源装置の動作とセンサチップの動作との同期が行われる。
【０１８４】
具体的には、図２９に示す例では、画素駆動信号の遅延調整に係る分解能はｔｄ１となる。即ち、図２９に示す例では、画素駆動信号の遅延を調整するための最小単位（ＬＳＢ：Least−Significant  Bit）はｔｄ１となり、換言すると当該遅延の調整はｔｄ１単位で行われることとなる。なお、図２９に示す例では、画素駆動信号に対して遅延量が１ＬＳＢ〜３ＬＳＢの遅延が施された遅延信号をあわせて示している。
【０１８５】
また、図２９において参照符号Ｔ１１は、光源駆動信号に基づき光源装置が駆動された場合に、光源装置を駆動するための駆動回路等による遅延により、実際に光源装置が発光するタイミングを模式的に示している。即ち、参照符号Ｒ２は、光源装置を駆動するための駆動回路等による遅延の遅延量を模式的に示している。即ち、図２９に示す例では、光源装置の発光タイミングＴ１１に同期してセンサチップのセンサ素子が受光動作を行うように、画素駆動信号に対してｔｄ１単位で遅延を施すことで、光源装置の動作とセンサチップの動作との同期が行われる。
【０１８６】
一方で、図２９に示すように、比較例に係る距離画像センサにおいては、画素駆動信号の遅延がｔｄ１単位で調整されるという特性から、光源装置の動作とセンサチップの動作との間の同期を、ｔｄ１よりも細かい分解能で調整することが困難である。そのため、比較例に係る距離画像センサにおいては、光源装置から被写体に向けて投光されるパルス光（照射光）と、被写体で反射した当該パルス光（反射光）と、の間の位相差に、画素駆動信号と光源駆動信号との間の同期時の誤差（即ち、光源装置の動作とセンサチップの動作との同期時に生じる誤差）が重畳することとなる。このような誤差は、例えば、測距結果の誤差として顕在化する可能性があり、即ち、測距精度の低下の一要因となる可能性がある。換言すると、比較例に係る距離画像センサは、画素駆動信号と光源駆動信号との同期に伴い上記位相差に重畳される誤差を解消するための補正に係る分解能（以下、「位相調整分解能」とも称する）を、画素駆動信号の遅延の調整に係る分解能ｔｄ１（以下、「遅延調整分解能ｔｄ１」とも称する）よりも細かく設定することが困難である。そのため、比較例に係る距離画像センサにおいては、画素駆動信号と光源駆動信号との同期に伴い上記位相差に重畳される誤差のうち、遅延調整分解能ｔｄ１よりも細かい誤差を解消することが困難な場合がある。
【０１８７】
上述した問題を解決するための一手段として、遅延の調整に係る分解能ｔｄ１がより細かい遅延回路を適用する方法が挙げられる。しかしながら、この場合には、遅延回路に適用される遅延素子としてより微小な素子（例えば、容量、抵抗等）を採用する必要が生じ、要求される分解能によっては実現が困難な場合がある。
【０１８８】
このような背景から、距離をより高い精度で測定するために、光源装置の動作とセンサチップの動作との同期に伴い、照射光と反射光との間の位相差に重畳される誤差をより高い分解能で補正することを可能とする仕組みの実現が求められている。そこで、本開示では、位相調整分解能をより向上させることで、測距に係る精度をより向上させることを可能とする技術の一例について提案する。より具体的には、本開示では、光源装置の動作とセンサチップの動作との間の相対的な遅延（即ち、光源装置及びセンサチップそれぞれの動作タイミングの相対的な時間差）の制御を、当該遅延の制御に適用される遅延回路自体の分解能よりも細かい分解能で制御可能とする技術の一例について提案する。
【０１８９】
＜基本思想＞
まず、図３０を参照して、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの制御の基本思想について概要を説明する。図３０は、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの制御の基本思想について説明するための説明図である。
【０１９０】
本開示の一実施形態に係る距離画像センサでは、被写体に投光する光としてパルス光や変調光等のように所定のパターンが周期的に繰り返される光を使用し、照射光と反射光との間の位相差を測定する。また、本開示の一実施形態に係る距離画像センサでは、光源装置の動作とセンサチップの動作との間の相対的な遅延を制御することで、当該光源装置の動作と当該センサチップの動作とを同期させる。このような前提の基で、本開示の一実施形態に係る距離画像センサでは、分解能（遅延調整分解能）の異なる複数の遅延回路それぞれによる遅延を、画素駆動信号または光源駆動信号に適用することで、光源装置の動作とセンサチップの動作との間の相対的な遅延を制御する。なお、画素駆動信号が「第１の駆動信号」の一例に相当し、光源駆動信号が「第２の駆動信号」の一例に相当する。
【０１９１】
例えば、図３０に示す例では、画素駆動信号と光源駆動信号とのそれぞれを遅延調整分解能の異なる遅延回路により遅延させることで、センサチップの画素を駆動するタイミングと、光源装置を駆動するタイミングとを独立して調整（制御）している。換言すると、図３０に示す例では、センサチップの画素を駆動するタイミングの制御と、光源装置を駆動するタイミングの制御と、のそれぞれに対して、遅延調整分解能の異なる遅延量が適用されている。例えば、図３０に示す例では、画素駆動信号の遅延調整に係る分解能がｔｄ１であるのに対して、光源駆動信号の遅延調整に係る分解能がｔｄ２となっている。なお、本制御については、「第１の制御例」として詳細を別途後述する。
【０１９２】
また、他の一例として、遅延調整分解能の異なる複数の遅延回路による複数の遅延を画素駆動信号と光源駆動信号とのいずれかに対して適用することで、センサチップの画素を駆動するタイミングと、光源装置を駆動するタイミングとのいずれかを調整（制御）してもよい。換言すると、センサチップの画素を駆動するタイミングの制御と、光源装置を駆動するタイミングの制御と、のいずれかに対して、遅延調整分解能の異なる複数の遅延量を適用してもよい。なお、本制御については、「第２の制御例」として詳細を別途後述する。
【０１９３】
＜第１の制御例＞
まず、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第１の制御例について説明する。例えば、図３１及び図３２は、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第１の制御例について説明するための説明図である。
【０１９４】
まず、図３１を参照して、本制御例に係る遅延制御の概要について説明する。本制御例では、互いに異なる複数の駆動信号それぞれを遅延調整分解能の異なる遅延回路により遅延させることで、当該複数の駆動信号間の相対的な遅延量を制御する。例えば、図３１において、入力信号Ｉ１１及びＩ１２は、位相差が調整される前の駆動信号にそれぞれ相当し、出力信号Ｏ１１及びＯ１２は、入力信号Ｉ１１及びＩ１２間の位相差が調整された後の駆動信号にそれぞれ相当する。参照符号１０１０は、入力された複数の駆動信号それぞれに対して遅延を施すことで、当該複数の駆動信号間の相対的な遅延量を制御する構成（以下、「位相調整回路」とも称する）に相当する。
【０１９５】
位相調整回路１０１０は、互い遅延調整分解能の異なる第１可変遅延回路１０１１と第２可変遅延回路１０１３とを含む。なお、第１可変遅延回路１０１１の遅延調整分解能をｔｄ１とし、第２可変遅延回路１０１３の遅延調整分解能をｔｄ２とする。このような構成の基で、第１可変遅延回路１０１１は、入力信号Ｉ１１に対して遅延を施し、出力信号Ｏ１１として出力する。このとき、第１可変遅延回路１０１１が入力信号Ｉ１１に対して施す遅延の遅延量は、遅延制御信号Ｄ１１に基づきｔｄ１単位で制御される。また、第２可変遅延回路１０１３は、入力信号Ｉ１２に対して遅延を施し、出力信号Ｏ１２として出力する。このとき、第２可変遅延回路１０１３が入力信号Ｉ１２に対して施す遅延の遅延量は、遅延制御信号Ｄ１２に基づきｔｄ２単位で制御される。なお、入力信号Ｉ１１及びＩ１２のうち、いずれか一方が、遅延が施される前の光源駆動信号に相当し、他方が、遅延が施される前の画素駆動信号に相当し得る。
【０１９６】
図３１において、参照符号Ｒ１１は、入力信号Ｉ１１及びＩ１２間の相対的な遅延の遅延量を模式的に示している。また、参照符号Ｒ１３は、出力信号Ｏ１１及びＯ１２間の相対的な遅延の遅延量を模式的に示している。遅延量Ｒ１１及びＲ１３を比較するとわかるように、位相調整回路１０１０により入力される複数の駆動信号（即ち、入力信号Ｉ１１及びＩ１２）に対して遅延が施されることで、当該位相調整回路１０１０から出力される駆動信号（即ち、出力信号Ｏ１１及びＯ１２）間の相対的な遅延量が変化することとなる。即ち、第１可変遅延回路１０１１によりｔｄ１単位で入力信号Ｉ１１に施される遅延量と、第２可変遅延回路１０１３によりｔｄ２単位で入力信号Ｉ１２に施される遅延量との差が、入力信号Ｉ１１及びＩ１２間の相対的な遅延の調整量（以下、「位相調整量」とも称する）となる。
【０１９７】
ここで、図３２を参照して、図３１に示す例において入力信号Ｉ１１及びＩ１２それぞれに遅延を施した場合における、当該入力信号Ｉ１１及びＩ１２間の位相調整量について具体的な例を挙げて説明する。図３２に示す例では、入力信号Ｉ１１及びＩ１２と、当該入力信号Ｉ１１及びＩ１２に対して遅延が施された後の遅延信号（即ち、出力信号Ｏ１１及びＯ１２）とを示している。なお、図３２に示す例では、入力信号Ｉ１１及びＩ１２それぞれに対応する遅延信号として、当該入力信号（即ち、入力信号Ｉ１１及びＩ１２）に対して対応する遅延回路により遅延量が１ＬＳＢ〜３ＬＳＢの遅延が施された遅延信号を示している。
【０１９８】
図３２において、参照符号Ｒ２１は、入力信号Ｉ１１に対して遅延量が１ＬＳＢの遅延が施された遅延信号と、入力信号Ｉ１２に対して遅延量が１ＬＳＢの遅延が施された遅延信号と、の間の相対的な遅延の遅延量（換言すると、位相調整量）を模式的に示している。このとき、入力信号Ｉ１１及びＩ１２が同期している場合には、位相調整量Ｒ２１は、ｔｄ１−ｔｄ２で表されることとなる。
【０１９９】
また、参照符号Ｒ２３は、入力信号Ｉ１１に対して遅延量が２ＬＳＢの遅延が施された遅延信号と、入力信号Ｉ１２に対して遅延量が２ＬＳＢの遅延が施された遅延信号と、の間の相対的な遅延の遅延量（換言すると、位相調整量）を模式的に示している。このとき、入力信号Ｉ１１及びＩ１２が同期している場合には、位相調整量Ｒ２３は、２＊ｔｄ１−２＊ｔｄ２で表されることとなる。
【０２００】
ここで、Δｔｄ＝ｔｄ１−ｔｄ２とし、かつｔｄ２＜ｔｄ１とした場合に、Δｔｄ＜ｔｄ２＜ｔｄ１の関係が成り立つことがわかる。即ち、上述のような位相調整回路１０１０の特性を利用することで、例えば、光源駆動信号と画素駆動信号との間の位相差（換言すると、相対的な遅延）を、各駆動信号に対して施される遅延の調整に係る分解能ｔｄ１及びｔｄ２よりも細かい分解能で調整することが可能となる。これにより、本開示の一実施形態に係る距離画像センサに依れば、各駆動信号に対して遅延を施す遅延回路の分解能よりも細かい分解能で、光源駆動信号と画素駆動信号との間の位相差を調整する（即ち、光源駆動信号と画素駆動信号との同期をとる）ことが可能となる。
【０２０１】
なお、本制御例において、第１可変遅延回路１０１１が「第１の遅延回路」の一例に相当し、当該第１可変遅延回路１０１１により駆動信号（換言すると、当該回路への入力信号）に施される遅延の遅延量（即ち、遅延調整分解能がｔｄ１の遅延量）が「第１の遅延量」の一例に相当する。また、第２可変遅延回路１０１３が「第２の遅延回路」の一例に相当し、当該第２可変遅延回路１０１３により駆動信号に施される遅延の遅延量（即ち、遅延調整分解能がｔｄ２の遅延量）が「第２の遅延量」の一例に相当する。
【０２０２】
以上、図３１及び図３２を参照して、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第１の制御例について説明した。
【０２０３】
＜第２の制御例＞
続いて、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第２の制御例について説明する。例えば、図３３及び図３４は、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第２の制御例について説明するための説明図である。
【０２０４】
まず、図３３を参照して、本制御例に係る遅延制御の概要について説明する。本制御例では、互いに異なる複数の駆動信号のうちいずれかを遅延調整分解能の異なる複数の遅延回路により遅延させることで、当該複数の駆動信号間の相対的な遅延を制御する。例えば、図３３において、入力信号Ｉ２１及びＩ２２は、位相差が調整される前の駆動信号にそれぞれ相当し、出力信号Ｏ２１及びＯ２２は、入力信号Ｉ２１及びＩ２２間の位相差が調整された後の駆動信号にそれぞれ相当する。参照符号１０２０は、図３１に示す例における位相調整回路１０１０に相当する。本制御例において、位相調整回路１０２０は、入力された複数の駆動信号のうちのいずれかに対して複数種類の遅延を施すことで、当該複数の駆動信号間の位相差（即ち、相対的な遅延の遅延量）を制御する。
【０２０５】
位相調整回路１０２０は、互い遅延調整分解能の異なる第１可変遅延回路１０２１と第２可変遅延回路１０２３とを含む。なお、第１可変遅延回路１０２１の遅延調整分解能をｔｄ１とし、第２可変遅延回路１０２３の遅延調整分解能をｔｄ２とする。このような構成の基で、第１可変遅延回路１０２１及び第２可変遅延回路１０２３のそれぞれは、例えば、入力信号Ｉ２１に対して遅延を施し、出力信号Ｏ２１として出力する。このとき、第１可変遅延回路１０２１が入力信号Ｉ２１に対して施す遅延の遅延量は、遅延制御信号Ｄ２１に基づきｔｄ１単位で制御される。また、第２可変遅延回路１０２３が入力信号Ｉ２１に対して施す遅延の遅延量は、遅延制御信号Ｄ２２に基づきｔｄ２単位で制御される。なお、入力信号Ｉ１１及びＩ１２のうち、いずれか一方が、遅延が施される前の光源駆動信号に相当し、他方が、遅延が施される前の画素駆動信号に相当する。
【０２０６】
図３１において、参照符号Ｒ３１は、入力信号Ｉ２１及びＩ２２間の相対的な遅延の遅延量（即ち、位相調整量）を模式的に示している。また、参照符号Ｒ３３は、出力信号Ｏ２１及びＯ２２間の相対的な遅延の遅延量を模式的に示している。遅延量Ｒ３１及びＲ３３を比較するとわかるように、位相調整回路１０２０により入力される複数の駆動信号（即ち、入力信号Ｉ２１及びＩ２２）のうちのいずれかに対して遅延が施されることで、当該位相調整回路１０２０から出力される駆動信号（即ち、出力信号Ｏ１１及びＯ１２）間の相対的な遅延量が変化することとなる。このとき、第１可変遅延回路１０１１によりｔｄ１単位で入力信号Ｉ２１に施される遅延量と、第２可変遅延回路１０１３によりｔｄ２単位で入力信号Ｉ２１に施される遅延量とに基づき、入力信号Ｉ２１及びＩ２２間の相対的な遅延の調整量（位相調整量）が決定される。
【０２０７】
ここで、図３４を参照して、図３３に示す例において入力信号Ｉ２１に対して第１可変遅延回路１０２１及び第２可変遅延回路１０２３それぞれにより適用される遅延量を制御した場合における、当該制御間における位相調整量について具体的な例を挙げて説明する。図３４の上側に示した例は、入力信号Ｉ２１に対して、第１可変遅延回路１０２１により遅延量が１ＬＳＢの遅延が施され、その後、第２可変遅延回路１０２３により遅延量が２ＬＳＢの遅延が施された場合の一例を示している。これに対して、図３４の下側に示した例は、入力信号Ｉ２１に対して、第１可変遅延回路１０２１により遅延量が２ＬＳＢの遅延が施され、その後、第２可変遅延回路１０２３により遅延量が１ＬＳＢの遅延が施された場合の一例を示している。
【０２０８】
図３４において、参照符号Ｒ４１は、上側に示した例と、下側に示した例と、の間の相対的な遅延の遅延量を模式的に示している。このとき、当該遅延量Ｒ４１は、（２＊ｔｄ１＋ｔｄ２）−（ｔｄ１＋２＊ｔｄ２）＝ｔｄ１−ｔｄ２で表されることとなる。
【０２０９】
ここで、Δｔｄ＝ｔｄ１−ｔｄ２とし、かつｔｄ２＜ｔｄ１とした場合に、Δｔｄ＜ｔｄ２＜ｔｄ１の関係が成り立つことがわかる。即ち、上述のような位相調整回路１０２０の特性を利用することで、光源駆動信号と画素駆動信号とうちのいずれかの遅延を、各遅延回路により施される遅延の調整に係る分解能ｔｄ１及びｔｄ２よりも細かい分解能で調整することが可能となる。これにより、本開示の一実施形態に係る距離画像センサに依れば、光源駆動信号及び画素駆動信号のいずれかに対して遅延を施す各遅延回路の分解能よりも細かい分解能で、光源駆動信号と画素駆動信号との間の位相差を調整する（即ち、光源駆動信号と画素駆動信号との同期をとる）ことが可能となる。
【０２１０】
なお、本制御例において、第１可変遅延回路１０２１が「第１の遅延回路」の一例に相当し、当該第１可変遅延回路１０２１により駆動信号に施される遅延の遅延量（即ち、遅延調整分解能がｔｄ１の遅延量）が「第１の遅延量」の一例に相当する。また、第２可変遅延回路１０２３が「第２の遅延回路」の一例に相当し、当該第２可変遅延回路１０２３により駆動信号に施される遅延の遅延量（即ち、遅延調整分解能がｔｄ２の遅延量）が「第２の遅延量」の一例に相当する。
【０２１１】
以上、図３３及び図３４を参照して、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第２の制御例について説明した。
【０２１２】
＜遅延回路の構成例＞
続いて、本開示の一実施形態に係る距離画像センサにおいて、光源装置やセンサチップの駆動信号を遅延させるための可変遅延回路（例えば、第１の可変遅延回路及び第２の可変遅延回路）の一例について説明する。例えば、図３５〜図３８のそれぞれは、本開示の一実施形態に係る距離画像センサに適用可能な可変遅延回路の概略的な構成の一例を示した図である。
【０２１３】
図３５は、第１の遅延回路と第２の遅延回路とのそれぞれの負荷容量に差をつけることで、当該第１の遅延回路と当該第２の遅延回路との間で遅延差を設ける場合の一例について示している。即ち、図３５に示す例では、第１の遅延回路の負荷容量Ｃ１と、第２の遅延回路の負荷容量Ｃ２とが、Ｃ１≠Ｃ２の関係となるように各遅延回路を構成している。これにより、第１の遅延回路の遅延時間ｔｄ１（換言すると、遅延調整分解能ｔｄ１）と、第２の遅延回路の遅延時間ｔｄ２（換言すると、遅延調整分解能ｔｄ２）とが、ｔｄ１≠ｔｄ２の関係を満たすように、各遅延回路を構成することが可能となる。
【０２１４】
図３６は、第１の遅延回路と第２の遅延回路とのそれぞれの負荷抵抗に差をつけることで、当該第１の遅延回路と当該第２の遅延回路との間で遅延差を設ける場合の一例について示している。即ち、図３６に示す例では、第１の遅延回路の負荷抵抗Ｒ１と、第２の遅延回路の負荷抵抗Ｒ２とが、Ｒ１≠Ｒ２の関係となるように各遅延回路を構成している。これにより、第１の遅延回路の遅延時間ｔｄ１（換言すると、遅延調整分解能ｔｄ１）と、第２の遅延回路の遅延時間ｔｄ２（換言すると、遅延調整分解能ｔｄ２）とが、ｔｄ１≠ｔｄ２の関係を満たすように、各遅延回路を構成することが可能となる。
【０２１５】
図３７は、第１の遅延回路と第２の遅延回路とのそれぞれを構成する遅延素子の段数に差をつけることで、当該第１の遅延回路と当該第２の遅延回路との間で遅延差を設ける場合の一例について示している。即ち、図３６に示す例では、第１の遅延回路を構成する遅延素子の段数Ｎ１と、第２の遅延回路を構成する遅延素子の段数Ｎ２とが、Ｎ１≠Ｎ２の関係となるように各遅延回路を構成している。これにより、第１の遅延回路の遅延時間ｔｄ１（換言すると、遅延調整分解能ｔｄ１）と、第２の遅延回路の遅延時間ｔｄ２（換言すると、遅延調整分解能ｔｄ２）とが、ｔｄ１≠ｔｄ２の関係を満たすように、各遅延回路を構成することが可能となる。
【０２１６】
図３８は、第１の遅延回路と第２の遅延回路とのそれぞれを構成する遅延素子（例えば、トランジスタ）のサイズに差をつけることで、当該第１の遅延回路と当該第２の遅延回路との間で遅延差を設ける場合の一例について示している。即ち、図３７に示す例では、第１の遅延回路を構成する遅延素子のサイズＷ１と、第２の遅延回路を構成する遅延素子のサイズＷ２とが、Ｗ１≠Ｗ２の関係となるように各遅延回路を構成している。これにより、第１の遅延回路の遅延時間ｔｄ１（換言すると、遅延調整分解能ｔｄ１）と、第２の遅延回路の遅延時間ｔｄ２（換言すると、遅延調整分解能ｔｄ２）とが、ｔｄ１≠ｔｄ２の関係を満たすように、各遅延回路を構成することが可能となる。
【０２１７】
なお、図３５〜図３８を参照して説明した例はあくまで一例であり、必ずしも本開示の一実施形態に係る距離画像センサに適用される遅延回路（例えば、第１の遅延回路及び第２の遅延回路）の構成を限定するものではない。即ち、第１の遅延回路と第２の遅延回路との間で遅延差を設ける（即ち、遅延調整分解能に差を設ける）ことが可能であれば、当該第１の遅延回路及び当該第２の遅延回路それぞれの構成は特に限定されない。より具体的な一例として、図３５〜図３８のそれぞれに示す例のうち複数の例が組み合わせて使用されてもよい。また、図３５〜図３８のそれぞれに示す例とは異なる思想に基づき、第１の遅延回路と第２の遅延回路との間に遅延差が設けられてもよい。
【０２１８】
＜距離画像センサの第１の構成例＞
続いて、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第１の構成例として、当該距離画像センサの機能構成の一例について説明する。例えば、図３９は、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第１の構成例について示した機能ブロック図であり、特に、当該距離画像センサに適用されるセンサチップの構成の一例について示している。なお、以降の説明では、便宜上、第１の構成例に係る距離画像センサを、他の構成例と区別するために、「距離画像センサ１１００」と称する場合がある。
【０２１９】
図３９において、参照符号１１０１は、距離画像センサ１１００に適用されるセンサチップを示しており、例えば、図２７を参照して説明した距離画像センサ２０１におけるセンサチップ２０３に相当する。また、図３９において、光源１１７１及び光源駆動回路１１７３は、例えば、図２７を参照して説明した光源装置２１１の光源及び光源駆動回路に相当する。
【０２２０】
センサチップ１１０１は、画素アレイ１１１１と、画素駆動回路１１１３と、読み出し回路１１１５と、ＰＬＬ（Phase−Locked  Loop）１１２０と、入出力部（Ｉ／Ｏ）１１３０と、駆動信号生成回路１１４０と、位相調整回路１１５０と、制御回路１１６０とを含む。また、駆動信号生成回路１１４０は、画素駆動パルス生成回路１１４１と、光源駆動パルス生成回路１１４３とを含む。
【０２２１】
画素アレイ１１１１は、前述したセンサチップ１１におけるピクセルアレイ部１２に相当する。また、画素駆動回路１１１３は、画素アレイ１１１１の各画素を駆動する回路に相当し、例えば、前述したセンサチップ１１におけるグローバル制御回路１３やローリング制御回路１４に相当する。また、読み出し回路１１１５は、画素アレイ１１１１の各画素からセンサ信号を読み出す回路に相当し、例えば、前述したセンサチップ１１におけるカラムADC１５等が該当する。そのため、画素アレイ１１１１、画素駆動回路１１１３、及び読み出し回路１１１５については詳細な説明は省略する。
【０２２２】
ＰＬＬ１１２０は、センサチップ１１０１の各構成の動作タイミングを制御するための基準となる基準信号（クロックパルス）を生成する。即ち、センサチップ１１０１内の各構成は、ＰＬＬ１１２０により生成されたクロックパルスに同期して動作することとなる。ＰＬＬ１１２０は、生成したクロックパルスを、駆動信号生成回路１１４０と制御回路１１６０とに供給する。
【０２２３】
画素駆動パルス生成回路１１４１は、ＰＬＬ１１２０から供給されるクロックパルスに基づき、画素駆動回路１１１３の駆動タイミングを制御するためのパルス信号（即ち、画素駆動信号）を生成する。画素駆動パルス生成回路１１４１は、生成した画素駆動信号を後段に位置する位相調整回路１１５０に出力する。また、光源駆動パルス生成回路１１４３は、ＰＬＬ１１２０から供給されるクロックパルスに基づき、光源駆動回路１１７３の駆動タイミングを制御するためのパルス信号（即ち、光源駆動信号）を生成する。光源駆動パルス生成回路１１４３は、生成した光源駆動信号を後段に位置する位相調整回路１１５０に出力する。なお、画素駆動パルス生成回路１１４１及び光源駆動パルス生成回路１１４３それぞれが動作するタイミングは、制御回路１１６０により制御される。
【０２２４】
位相調整回路１１５０は、画素駆動パルス生成回路１１４１から出力される画素駆動信号と、光源駆動パルス生成回路１１４３から出力される光源駆動信号と、のうちの少なくともいずれかを遅延させることで、当該画素駆動信号と当該光源駆動信号との間の位相差を調整する。そして、位相調整回路１１５０は、位相調整後の光源駆動信号を光源駆動回路１１７３に供給する。これにより、光源駆動回路１１７３が光源１１７１を駆動するタイミング、即ち、光源１１７１がパルス光を投光するタイミングが、位相調整回路１１５０から供給される光源駆動信号に基づき制御される。また、位相調整回路１１５０は、位相調整後の画素駆動信号を画素駆動回路１１１３に供給する。これにより、画素駆動回路１１１３が画素アレイ１１１１の各画素を駆動するタイミング、即ち、画素アレイ１１１１の各画素が被写体で反射した上記パルス光を検出するタイミングが、位相調整回路１１５０から供給される画素駆動信号に基づき制御される。以上により、光源１１７１の動作とセンサチップ１１０１（特に、画素アレイ１１１１及び読み出し回路１１１５）の動作とを同期させることが可能となる。
【０２２５】
なお、位相調整回路１１５０による画素駆動信号と光源駆動信号との間の位相差の調整に係る制御については、例えば、第１の制御例及び第２の制御例として前述したとおりである。即ち、位相調整回路１１５０は、画素駆動信号や光源駆動信号を遅延させる遅延回路の遅延調整分解能よりも細かい分解能で、画素駆動信号と光源駆動信号との間の位相差を調整することが可能である。
【０２２６】
これにより、例えば、光源駆動回路１１７３の動作と画素駆動回路１１１３の動作とが同期するように制御される。即ち、光源１１７１がパルス光を投光する動作と、画素アレイ１１１１の各画素（各センサ素子）が被写体で反射した当該パルス光を検出する動作と、が同期するように制御される。なお、位相調整回路１１５０が動作するタイミングは、制御回路１１６０により制御される。
【０２２７】
制御回路１１６０は、センサチップ１１０１内の各構成の動作を制御する。例えば、制御回路１１６０は、ＰＬＬ１１２０から出力されるクロックパルスに基づき、駆動信号生成回路１１４０及び位相調整回路１１５０の動作タイミングを制御する。
【０２２８】
また、制御回路１１６０は、読み出し回路１１１５による画素アレイ１１１１の各画素からのセンサ信号（即ち、各画素に蓄積された電荷量の）の読み出し結果に基づき、被写体との距離を測定してもよい。この場合には、制御回路１１６０は、入出力部１１３０を介して距離の測定結果に応じた情報をセンサチップ１１０１の外部に出力してもよい。
【０２２９】
入出力部１１３０は、センサチップ１１０１が外部の構成との間で情報の送受信を行うための入出力インタフェースである。例えば、読み出し回路１１１５による画素アレイ１１１１の各画素からのセンサ信号の読み出し結果に応じた情報は、入出力部１１３０を介してセンサチップ１１０１の外部に出力されてもよい。また、制御回路１１６０による各種演算結果に応じた情報が、入出力部１１３０を介してセンサチップ１１０１の外部に出力されてもよい。例えば、前述したように、制御回路１１６０による被写体との間の距離の測定結果に応じた情報が、入出力部１１３０を介してセンサチップ１１０１の外部に出力されてもよい。
【０２３０】
なお、画素アレイ１１１１及び読み出し回路１１１５が、被写体までの距離の測定における「受光部」の一例に相当し、光源１１７１が、被写体までの距離の測定における「光源」の一例に相当する。また、位相調整回路１１５０が、受光部（画素アレイ１１１１の各画素）が受光量を検出する第１のタイミングと、光源が光を投光する第２のタイミングと、の間の相対的な時間差（換言すると、位相差）を制御する「制御部」の一例に相当する。また、読み出し回路１１１５による画素アレイ１１１１の各画素から読み出されたセンサ信号に基づき被写体までの距離を測定する構成が「測定部」の一例に相当し、例えば、制御回路１１６０が該当し得る。
【０２３１】
また、上述した機能構成はあくまで一例であり、各構成の動作が実現されれば、距離画像センサ１１００の構成は必ずしも図３９に示す例のみには限定されない。具体的な一例として、センサチップ１１０１と、光源装置に相当する構成（即ち、光源１１７１及び光源駆動回路１１７３）とが一体的に構成されていてもよい。
【０２３２】
また、センサチップ１１０１が、前述した積層構造を有していてもよい。この場合には、センサチップ１１０１の各構成のうち、一部の構成と、当該一部の構成とは異なる他の構成とが、互いに異なる基板に設けられていてもよい。より具体的な一例として、センサチップ１１０１の各構成のうち、画素アレイ１１１１と、当該画素アレイ１１１１以外の他の構成とが、互いに異なる基板に設けられていてもよい。
【０２３３】
また、センサチップ１１０１の各構成のうち、一部の構成がセンサチップ１１０１の外部に設けられていてもよい。具体的な一例として、ＰＬＬ１１２０、駆動信号生成回路１１４０、位相調整回路１１５０、及び制御回路１１６０が、センサチップ１１０１の外部（例えば、制御用に設けられた他のチップ、電子機器、または装置等）に設けられていてもよい。
【０２３４】
また、位相調整回路１１５０のうち、画素駆動信号に対して遅延を適用する部分と、光源駆動信号に対して遅延を適用する部分とが互いに異なるチップ、互いに異なる電子機器、または互いに異なる装置に設けられていてもよい。具体的な一例として、光源駆動信号に対して遅延を適用する部分がセンサチップ１１０１の外部（例えば、光源装置側）に設けられていてもよい。なお、この場合には、例えば、画素駆動信号に対して遅延を適用する部分と、光源駆動信号に対して遅延を適用する部分とが連動することにより、上記位相調整回路１１５０の機能が実現され得る。具体的な一例として、光源駆動信号に対して適用される遅延に応じて、画素駆動信号に対して適用される遅延が制御されることで、当該画素駆動信号と当該光源駆動信号との間の位相差を、各遅延の遅延調整分解能よりも細かい分解能で制御することが可能となる。
【０２３５】
以上、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第１の構成例として、図３９を参照して、当該距離画像センサの機能構成の一例について説明した。
【０２３６】
＜距離画像センサの第２の構成例＞
続いて、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第２の構成例として、当該距離画像センサの機能構成の他の一例について説明する。例えば、図４０は、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第２の構成例について示した機能ブロック図であり、特に、当該距離画像センサに適用されるセンサチップの構成の一例について示している。なお、以降の説明では、便宜上、第２の構成例に係る距離画像センサを、他の構成例と区別するために、「距離画像センサ１２００」と称する場合がある。
【０２３７】
図４０において、参照符号１２０１は、距離画像センサ１２００に適用されるセンサチップを示しており、例えば、図２７を参照して説明した距離画像センサ２０１におけるセンサチップ２０３に相当する。また、図４０において、光源１２７１及び光源駆動回路１２７３は、例えば、図２７を参照して説明した光源装置２１１の光源及び光源駆動回路に相当する。
【０２３８】
センサチップ１２０１は、画素アレイ１２１１と、画素駆動回路１２１３と、読み出し回路１２１５と、ＰＬＬ１２２０と、入出力部（Ｉ／Ｏ）１２３０と、駆動信号生成回路１２４０と、位相調整回路１２５０と、制御回路１２６０とを含む。また、駆動信号生成回路１２４０は、画素駆動パルス生成回路１２４１と、光源駆動パルス生成回路１２４３とを含む。なお、画素アレイ１２１１、画素駆動回路１２１３、読み出し回路１２１５、ＰＬＬ１２２０、及び入出力部１２３０については、図３９を参照して説明した距離画像センサ１１００における画素アレイ１１１１、画素駆動回路１１１３、読み出し回路１１１５、ＰＬＬ１１２０、及び入出力部１１３０と実質的に同様である。そこで、以降では、距離画像センサ１２００の機能構成について、前述した距離画像センサ１１００と異なる部分に着目して説明し、当該距離画像センサ１１００と実質的に同様の部分については詳細な説明は省略する。
【０２３９】
ＰＬＬ１２２０は、センサチップ１２０１の各構成の動作タイミングを制御するための基準となる基準信号（クロックパルス）を生成し、当該クロックパルスを位相調整回路１２５０と制御回路１２６０とに出力する。
【０２４０】
位相調整回路１２５０は、ＰＬＬ１２２０から供給されるクロックパルスを、後段に位置する画素駆動パルス生成回路１２４１及び光源駆動パルス生成回路１２４３のそれぞれに個別に供給する。なお、以降の説明では、便宜上、画素駆動パルス生成回路１２４１に供給されるクロックパルスを「第１のクロックパルス」とも称し、光源駆動パルス生成回路１２４３に供給されるクロックパルスを「第２のクロックパルス」とも称する。このとき位相調整回路１２５０は、第１のクロックパルス及び第２のクロックパルスのうちの少なくともいずれかを遅延させることで、当該第１のクロックパルス及び当該第２のクロックパルス間の位相差を調整する。即ち、位相が調整された第１のクロックパルス及び第２のクロックパルスが、光源駆動パルス生成回路１２４３及び画素駆動パルス生成回路１２４１にそれぞれ供給されることとなる。
【０２４１】
なお、位相調整回路１２５０による第１のクロックパルスと第２のクロックパルスとの間の位相差の調整に係る制御については、例えば、第１の制御例及び第２の制御例として前述したとおりである。即ち、位相調整回路１２５０は、ＰＬＬ１２２０から供給されるクロックパルスを遅延させる遅延回路の遅延調整分解能よりも細かい分解能で、第１のクロックパルスと第２のクロックパルスとの間の位相差を調整することが可能である。
【０２４２】
画素駆動パルス生成回路１２４１は、位相調整回路１２５０から供給される第１のクロックパルスに基づき、画素駆動回路１２１３の駆動タイミングを制御するためのパルス信号（即ち、画素駆動信号）を生成する。画素駆動パルス生成回路１１４１は、生成した画素駆動信号を画素駆動回路１２１３に出力する。また、光源駆動パルス生成回路１２４３は、位相調整回路１２５０から供給される第２のクロックパルスに基づき、光源駆動回路１２７３の駆動タイミングを制御するためのパルス信号（即ち、光源駆動信号）を生成する。光源駆動パルス生成回路１２４３は、生成した光源駆動信号を光源駆動回路１２７３に出力する。
【０２４３】
なお、前述したように、位相調整回路１２５０により、第１のクロックパルス及び第２のクロックパルス間の位相差が調整されている。そのため、第１のクロックパルスに基づき生成される光源駆動信号と、第２のクロックパルスに基づき生成される画素駆動信号との間の位相差が、当該第１のクロックパルス及び当該第２のクロックパルス間の位相差にあわせて調整されることとなる。即ち、光源駆動信号と画素駆動信号との間の上記位相差（換言すると、第１のクロックパルス及び第２のクロックパルス間の位相差）に応じて、光源１１７１がパルス光を投光するタイミングと、画素アレイ１１１１の各画素が被写体で反射した上記パルス光を検出するタイミングと、を同期させることも可能となる。
【０２４４】
位相調整回路１２５０及び駆動信号生成回路１２４０それぞれの動作タイミングは、制御回路１２６０により、ＰＬＬ１２２０から出力されるクロックパルスに基づき制御される。また、制御回路１２６０は、読み出し回路１２１５による画素アレイ１２１１の各画素からのセンサ信号（即ち、各画素に蓄積された電荷量の）の読み出し結果に基づき、被写体との距離を測定してもよい。この場合には、制御回路１２６０は、入出力部１２３０を介して距離の測定結果に応じた情報をセンサチップ１１０１の外部に出力してもよい。
【０２４５】
また、図３９を参照して説明した例と同様に、上述した機能構成はあくまで一例であり、各構成の動作が実現されれば、距離画像センサ１２００の構成は必ずしも図４０に示す例のみには限定されない。
【０２４６】
以上、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第２の構成例として、図４０を参照して、当該距離画像センサの機能構成の他の一例について説明した。
【０２４７】
＜距離画像センサの第３の構成例＞
続いて、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第３の構成例として、当該距離画像センサの機能構成の他の一例について説明する。例えば、図４１は、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第３の構成例について示した機能ブロック図であり、特に、当該距離画像センサに適用されるセンサチップの構成の一例について示している。なお、以降の説明では、便宜上、第３の構成例に係る距離画像センサを、他の構成例と区別するために、「距離画像センサ１３００」と称する場合がある。
【０２４８】
図４１において、参照符号１３０１は、距離画像センサ１３００に適用されるセンサチップを示しており、例えば、図２７を参照して説明した距離画像センサ２０１におけるセンサチップ２０３に相当する。また、図４１において、光源１３７１及び光源駆動回路１３７３は、例えば、図２７を参照して説明した光源装置２１１の光源及び光源駆動回路に相当する。
【０２４９】
センサチップ１３０１は、画素アレイ１３１１と、画素駆動回路１３１３と、読み出し回路１３１５と、ＰＬＬ１３２０と、入出力部（Ｉ／Ｏ）１３３０と、駆動信号生成回路１３４０と、位相調整回路１３５０と、制御回路１３６０と、距離誤差演算回路１３８０とを含む。なお、画素アレイ１３１１、画素駆動回路１３１３、読み出し回路１３１５と、ＰＬＬ１３２０、入出力部１３３０、及び駆動信号生成回路１３４０は、図３９を参照して説明した距離画像センサ１１００における画素アレイ１１１１、画素駆動回路１１１３、読み出し回路１１１５、ＰＬＬ１１２０、入出力部１１３０、及び駆動信号生成回路１１４０と実質的に同様である。そこで、以降では、距離画像センサ１３００の機能構成について、前述した距離画像センサ１１００と異なる部分に着目して説明し、当該距離画像センサ１１００と実質的に同様の部分については詳細な説明は省略する。
【０２５０】
距離誤差演算回路１３８０は、読み出し回路１２１５による画素アレイ１２１１の各画素からのセンサ信号（即ち、各画素に蓄積された電荷量の）の読み出し結果に基づき、被写体までの距離の測定に係る誤差を算出し、当該誤差の算出結果を位相調整回路１３５０にフィードバックする。具体的な一例として、距離誤差演算回路１３８０は、距離の測定に係るセンサ信号の読み出し結果の理想値を制御回路１３６０から取得し、読み出し回路１２１５から出力されるセンサ信号の読み出し結果と、取得した当該理想値と、の間の誤差を算出する。そして、距離誤差演算回路１３８０は、算出した当該誤差を位相調整回路１３５０に出力する。この場合には、位相調整回路１３５０は、距離誤差演算回路１３８０からフィードバックされる誤差に基づき、当該誤差がより小さくなるように（即ち、センサ信号の読み出し結果が理想値により近づくように）、光源駆動信号と画素駆動信号との間の位相差を制御する。このとき、位相調整回路１３５０は、光源駆動信号や画素駆動信号を遅延させる遅延回路の遅延調整分解能よりも細かい分解能で、光源駆動信号と画素駆動信号との間の位相差を調整することが可能である。
【０２５１】
なお、制御回路１３６０が、上記理想値を導出する方法については特に限定されない。例えば、距離の測定結果を補正するモード等のように、距離が既知の被写体が撮像される場合において、当該既知の距離に応じた情報を上記理想値として距離誤差演算回路１３８０に出力してもよい。また、他の一例として、制御回路１３６０は、ＧＰＳ等のような他の検知デバイスによる検知結果を利用することで上記理想値を算出してもよい。もちろん、上記はあくまで一例であり、上記理想値を導出または決定することが可能であれば、その方法は特に限定されない。また、距離誤差演算回路１３８０が、「誤差演算部」の一例に相当する。
【０２５２】
なお、上記では、図３９に示す距離画像センサ１１００に対して距離誤差演算回路１３８０を追加することで、各画素からのセンサ信号の読み出し結果に応じて、被写体までの距離の測定に係る誤差を位相調整回路１３５０にフィードバックする場合の一例について説明した。一方で、図４０に示す距離画像センサ１２００についても同様に、距離誤差演算回路１３８０を追加することで、各画素からのセンサ信号の読み出し結果に応じて、被写体までの距離の測定に係る誤差を位相調整回路１２５０にフィードバックすることが可能である。
【０２５３】
また、図３９を参照して説明した例と同様に、上述した機能構成はあくまで一例であり、各構成の動作が実現されれば、距離画像センサ１３００の構成は必ずしも図４１に示す例のみには限定されない。
【０２５４】
以上、本開示の一実施形態に係る距離画像センサの第３の構成例として、図４１を参照して、当該距離画像センサの機能構成の他の一例について説明した。
【０２５５】
＜＜４．使用例及び応用例＞＞
続いて、本開示に係る技術の使用例及び応用例について説明する。
【０２５６】
＜イメージセンサの使用例＞
図４２は、上述のイメージセンサ（撮像素子）を使用する使用例を示す図である。
【０２５７】
上述したイメージセンサは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
【０２５８】
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
【０２５９】
また、本開示の一実施形態に係る距離画像センサについては、例えば、ＴｏＦ等の測距技術を利用して各種機能を提供するような様々な装置に使用することが可能である。当該装置の一例として、例えば、スマートフォン、ウェアラブルデバイス（例えば、腕時計型やメガネ型のデバイス）、ＨＭＤ（Head  Mounted  Display）等のように、ユーザにより保持されることが移動可能に構成された装置が挙げられる。また、上記装置の他の一例として、車両等の移動体、ドローン、ロボット（例えば、産業用ロボット、自律的に行動可能なロボット等）、ＦＡ（Factory  Automation）機器、農業用機器等のように、それ自体が移動可能に構成された装置が挙げられる。もちろん上記はあくまで一例であり、本開示の一実施形態に係る距離画像センサによる測距結果を利用可能な装置であれば、当該距離画像センサが適用される装置は特に限定されない。
【０２６０】
＜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。
【０２６１】
図４３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。
【０２６２】
図４３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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
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。
【０２６７】
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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
図４４は、図４３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。
【０２７５】
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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
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、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２（の撮像部１１４０２）、ＣＣＵ１１２０１（の画像処理部１１４１２）等に適用され得る。
【０２９２】
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。
【０２９３】
＜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。
【０２９４】
図４５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。
【０２９５】
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４５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。
【０２９６】
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。
【０２９７】
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。
【０２９８】
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。
【０２９９】
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。
【０３００】
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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
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。
【０３０３】
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。
【０３０４】
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４５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。
【０３０５】
図４６は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０３０６】
図４６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。
【０３０７】
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。
【０３０８】
なお、図４６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。
【０３０９】
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。
【０３１０】
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。
【０３１１】
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。
【０３１２】
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。
【０３１３】
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等に適用され得る。
【０３１４】
＜＜５．むすび＞＞
以上説明したように、本開示の一実施形態に係る距離画像センサにおいて、受光部は、光源から投光され被写体で反射した反射光を受光して、所定の検出期間ごとに当該検出期間内における当該反射光の受光量を検出する。また、測定部は、上記受光量に基づいて上記被写体までの距離を測定する。また、制御部は、制御に係る分解能が互いに異なる第１の遅延量及び第２の遅延量のそれぞれを、上記受光部が受光量を検出する第１のタイミングと、上記光源が光を投光する第２のタイミングと、のうちのいずれかの制御に適用する。このような構成に基づき、上記制御部は、上記第１のタイミングと上記第２のタイミングとの間の相対的な時間差を、上記第１の遅延量及び上記第２の遅延量それぞれの上記分解能よりも細かい分解能で制御する。
【０３１５】
以上のような構成により、第１の遅延量及び第２の遅延量のいずれかのみに基づき、第１のタイミングと第２のタイミングとの間の相対的な時間差が制御される場合に比べて、光源の動作と受光部の動作とをより高い精度で同期させることが可能となる。即ち、本開示の一実施形態に係る距離画像センサに依れば、距離の測定に係る処理の分解能に起因して生じる誤差の影響をより低減することが可能となり、ひいては距離の測定に係る精度をより向上させる効果を期待することも可能となる。
【０３１６】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０３１７】
具体的な一例として、受光部が受光量を検出するタイミングや光源が光を投光するタイミングの制御に適用される遅延量の種類は必ずしも２つには限定されない。即ち、遅延調整分解が互いに異なる３種類以上の遅延量のそれぞれが、受光部が受光量を検出するタイミングの制御や光源が光を投光するタイミングの制御に適用されてもよい。より具体的な一例として、受光部が受光量を検出するタイミングと、光源が光を投光するタイミングと、の間の相対的な時間差の制御に要求される分解能に応じて、当該制御に利用される遅延量の種類の数が決定されてもよい。
【０３１８】
また、３種類以上の遅延量を利用する場合においては、前述した第１の制御例及び第２の制御例を組み合わせて利用することも可能である。具体的な一例として、遅延調整分解が互いに異なる第１の遅延量〜第３の遅延量を利用する場合において、第１の遅延量及び第２の遅延量を受光部が受光量を検出するタイミングの制御に適用し、第３の遅延量を光源が光を投光するタイミングの制御に適用してもよい。
【０３１９】
また、他の一例として、遅延調整分解が互いに異なる遅延のそれぞれが適用される信号の種類は必ずしも２つには限定されない。即ち、３種類以上の異なる信号（例えば、駆動信号）が、上述した遅延に係る制御の対象となってもよい。なお、この場合においては、例えば、遅延に係る制御の対象となる信号の種類の数に応じて、当該制御に利用される遅延量の種類の数が決定されてもよい。
【０３２０】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０３２１】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
光源から投光され被写体で反射した反射光を受光して、所定の検出期間ごとに当該検出期間内における当該反射光の受光量を検出する受光部と、
前記受光量に基づいて前記被写体までの距離を測定する測定部と、
制御に係る分解能が互いに異なる第１の遅延量及び第２の遅延量のうちの少なくともいずれかを、前記受光部が前記受光量を検出する第１のタイミングの制御に適用することで、当該第１のタイミングと前記光源が光を投光する第２のタイミングとの間の相対的な時間差を、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量に応じて、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれの前記分解能よりも細かい分解能で制御する制御部と、
を備える、センサチップ。
（２）
前記制御部は、前記第２のタイミングの制御に適用される前記第２の遅延量に応じて、前記第１のタイミングの制御に適用する前記第１の遅延量を制御することで、前記時間差を制御する、前記（１）に記載のセンサチップ。
（３）
前記制御部は、前記第１のタイミングの制御に適用する前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれを制御することで、前記時間差を制御する、前記（１）に記載のセンサチップ。
（４）
光源と、
前記光源から投光され被写体で反射した反射光を受光して、所定の検出期間ごとに当該検出期間内における当該反射光の受光量を検出する受光部と、
前記受光量に基づいて前記被写体までの距離を測定する測定部と、
制御に係る分解能が互いに異なる第１の遅延量及び第２の遅延量のそれぞれを、前記受光部が前記受光量を検出する第１のタイミングと、前記光源が光を投光する第２のタイミングと、のうちのいずれかの制御に適用することで、当該第１のタイミングと当該第２のタイミングとの間の相対的な時間差を、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれの前記分解能よりも細かい分解能で制御する制御部と、
を備える、電子機器。
（５）
前記制御部は、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量のうち、一方を前記第１のタイミングの制御に適用し、他方を前記第２のタイミングの制御に適用することで、前記時間差を制御する、前記（４）に記載の電子機器。
（６）
前記制御部は、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量の双方を、前記第１のタイミングの制御と前記第２のタイミングの制御とのいずれかに適用することで、前記時間差を制御する、前記（４）に記載の電子機器。
（７）
前記制御部は、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれを制御することで、前記時間差を制御する、前記（４）〜（６）のいずれか一項に記載の電子機器。
（８）
第１の駆動信号及び第２の駆動信号を生成する生成回路を備え、
前記第１の駆動信号に基づき前記受光部が駆動され、
前記第２の駆動信号に基づき前記光源が駆動される、
前記（４）〜（７）のいずれか一項に記載の電子機器。
（９）
前記制御部は、前記第１の遅延量及び第２の遅延量それぞれに基づき、生成された前記第１の駆動信号または前記第２の駆動信号を遅延させることで、前記時間差を制御する、前記（８）に記載の電子機器。
（１０）
前記生成回路は、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量に応じて、前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号を生成し、
生成された当該第１の駆動信号及び当該第２の駆動信号に基づき、前記光源及び前記受光部の駆動が制御されることで、前記時間差が制御される、
前記（８）に記載の電子機器。
（１１）
前記制御部は、
入力信号に対して前記第１の遅延量に応じた遅延を施す第１の遅延回路と、
入力信号に対して前記第２の遅延量を応じた遅延を施す第２の遅延回路と、
を備え、
前記第１の遅延回路と前記第２の遅延回路とは、それぞれが備える遅延素子の付加容量、前記遅延素子の負荷抵抗、前記遅延素子の接続段数、及び前記遅延素子に適用されるトランジスタのサイズの少なくともいずれかが異なる、
前記（４）〜（１０）のいずれか一項に記載の電子機器。
（１２）
前記受光量の検出結果に応じて距離の測定に係る誤差を算出する誤差演算部を備え、
前記制御部は、前記誤差の算出結果に応じて、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量のうち少なくともいずれかを制御する、前記（４）〜（１１）のいずれか一項に記載の電子機器。
（１３）
光源と、
前記光源から投光され被写体で反射した反射光を受光して、所定の検出期間ごとに当該検出期間内における当該反射光の受光量を検出する受光部と、
前記受光量に基づいて前記被写体までの距離を測定する測定部と、
制御に係る分解能が互いに異なる第１の遅延量及び第２の遅延量のそれぞれを、前記受光部が前記受光量を検出する第１のタイミングと、前記光源が光を投光する第２のタイミングと、のうちのいずれかの制御に適用することで、当該第１のタイミングと当該第２のタイミングとの間の相対的な時間差を、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれの前記分解能よりも細かい分解能で制御する制御部と、
を備える、装置。
（１４）
光源と、前記光源から投光され被写体で反射した反射光を受光して、所定の検出期間ごとに当該検出期間内における当該反射光の受光量を検出する受光部と、のそれぞれの動作を制御する制御部を備え、
前記制御部は、制御に係る分解能が互いに異なる第１の遅延量及び第２の遅延量のそれぞれを、前記受光部が前記受光量を検出する第１のタイミングと、前記光源が光を投光する第２のタイミングと、のうちのいずれかの制御に適用することで、当該第１のタイミングと当該第２のタイミングとの間の相対的な時間差を、前記第１の遅延量及び前記第２の遅延量それぞれの前記分解能よりも細かい分解能で制御し、
前記受光量に基づいて前記被写体までの距離が測定される、
装置。
【符号の説明】
【０３２２】
２０１    距離画像センサ
２０２    光学系
２０３    センサチップ
２０４    画像処理回路
２０５    モニタ
２０６    メモリ
２１１    光源装置
１０１０、１０２０  位相調整回路
１０１１、１０２１  第１可変遅延回路
１０１３、１０２３  第２可変遅延回路
１１００  距離画像センサ
１１０１  センサチップ
１１１１  画素アレイ
１１１３  画素駆動回路
１１１５  読み出し回路
１１２０  ＰＬＬ
１１３０  入出力部
１１４０  駆動信号生成回路
１１４１  画素駆動パルス生成回路
１１４３  光源駆動パルス生成回路
１１５０  位相調整回路
１１６０  制御回路
１１７１  光源
１１７３  光源駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【国際調査報告】
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