(57)【要約】【課題】  撮像装置において、ＳＮ比を向上させることができる。【解決手段】  実施例の撮像装置は、第１の光電変換部、および、前記第１の光電変換部で生じた電荷に基づく信号を出力する第１のトランジスタをそれぞれが含む複数の第１の画素の配された第１の基板と、第２の光電変換部、および、前記第２の光電変換部で生じた電荷に基づく信号を出力する第２のトランジスタをそれぞれが含む複数の第２の画素の配された第２の基板と、を備える。前記第１の基板と前記第２の基板とは間に絶縁膜を介して積層される。入射光の光軸に沿った視線で見たときに、前記第１の基板と前記絶縁膜との界面に平行な面への前記第１の光電変換部の正射影と、前記面への前記第２の光電変換部の正射影とは、少なくとも部分的に重なる。前記第１のトランジスタの入力ノードと、前記第２のトランジスタの入力ノードとは、互いに電気的に分離されている。【選択図】  図３
2018085645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光電変換部、および、前記第１の光電変換部で生じた電荷に基づく信号を出力する第１のトランジスタをそれぞれが含む複数の第１の画素の配された第１の基板と、
第２の光電変換部、および、前記第２の光電変換部で生じた電荷に基づく信号を出力する第２のトランジスタをそれぞれが含む複数の第２の画素の配された第２の基板と、を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板とは間に絶縁膜を介して積層され、
前記第１の基板と前記絶縁膜との界面に平行な面への前記第１の光電変換部の正射影と、前記面への前記第２の光電変換部の正射影とは、少なくとも部分的に重なり、
前記第１のトランジスタの入力ノードと、前記第２のトランジスタの入力ノードとは、互いに電気的に分離されている、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記複数の第１の画素に接続された第１の出力線と、
前記複数の第２の画素に接続された第２の出力線と、
前記第２の基板に配され、前記第１のトランジスタから前記第１の出力線へ出力された第１の信号、および、前記第２のトランジスタから前記第２の出力線へ出力された第２の信号を処理する信号処理回路と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記信号処理回路は、前記第１の信号と前記第２の信号とを加算または平均化する
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記信号処理回路は、前記第１の信号と前記第２の信号とを互いに独立に外部へ出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の信号と前記第２の信号とは互いに異なる用途に用いられる
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
第１のモードにおいて、前記信号処理回路は、前記第１の信号と前記第２の信号とを加算または平均化し、
第２のモードにおいて、前記信号処理回路は、前記第１の信号と前記第２の信号とを互いに独立に外部へ出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記信号処理回路は、前記第１の信号および前記第２の信号のそれぞれに対してアナログデジタル変換を行う
ことを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
入射光は、前記第１の基板の前記第１の光電変換部に入射し、
前記第１の光電変換部に入射した前記入射光の一部が、前記第１の光電変換部を通過して、前記第２の基板の前記第２の光電変換部に入射する
ことを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第１の出力線および前記第２の出力線は、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配され、
前記絶縁膜の一部が、前記第１の出力線と前記第１の基板の一部との間に配され、
前記絶縁膜の別の一部が、前記第１の出力線と前記第２の基板の一部との間に配される
ことを特徴とする請求項２乃至請求項８のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第１の出力線と前記信号処理回路とを接続する配線経路に、前記第１の基板の配線と前記第２の基板の配線とが接続された接続部が含まれる
ことを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記複数の第１の画素に接続された第１の出力線と、
前記第１の基板に配され、前記第１のトランジスタから前記第１の出力線へ出力された第１の信号を処理する第１の信号処理回路と、
前記複数の第２の画素に接続された第２の出力線と、
前記第２の基板に配され、前記第２のトランジスタから前記第２の出力線へ出力された第２の信号を処理する第２の信号処理回路と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記第１の信号と前記第２の信号とは互いに異なる用途に用いられる
ことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記第１の信号処理回路によって処理された前記第１の信号と、前記第２の信号処理回路によって処理された前記第２の信号とが、加算または平均化される、
ことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記第１の信号処理回路は、前記第１の信号に対してアナログデジタル変換を行い、
前記第２の信号処理回路は、前記第２の信号に対してアナログデジタル変換を行う
ことを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１５】
入射光は、前記第１の基板の前記第１の光電変換部に入射し、
前記第１の光電変換部に入射した前記入射光の一部が、前記第１の光電変換部を通過して、前記第２の基板の前記第２の光電変換部に入射する
ことを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記第１の出力線および前記第２の出力線は、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配され、
前記絶縁膜の一部が、前記第１の出力線と前記第１の基板の一部との間に配され、
前記絶縁膜の別の一部が、前記第１の出力線と前記第２の基板の一部との間に配される
ことを特徴とする請求項１１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記第１の信号処理回路と前記第２の信号処理回路とを接続する配線経路に、前記第１の基板の配線と前記第２の基板の配線とが接続された接続部が含まれる
ことを特徴とする請求項９のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１８】
第１の光電変換部、および、前記第１の光電変換部で生じた電荷に基づく信号を出力する第１のトランジスタをそれぞれが含む複数の第１の画素の配された第１の基板と、
第２の光電変換部、および、前記第２の光電変換部で生じた電荷に基づく信号を出力する第２のトランジスタをそれぞれが含む複数の第２の画素の配された第２の基板と、を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板とは間に絶縁膜を介して積層され、
前記第１の光電変換部に入射した入射光の一部が、前記第１の光電変換部を通過して、前記第２の基板の前記第２の光電変換部に入射し、
前記第１のトランジスタの入力ノードと、前記第２のトランジスタの入力ノードとは、互いに電気的に分離されている、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力された信号を処理して画像信号を取得する処理装置と、を備えた撮像システム。
【請求項２０】
移動体であって、
請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力された信号に対して処理を行う処理装置と、
前記処理の結果に基づいて前記移動体を制御する制御手段と、を有することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置、撮像システム、および、移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、２つの基板を積層した撮像装置が開示されている。第１の基板に第１のフォトダイオードが形成され、第２の基板に第２のフォトダイオードが形成されている。２つのフォトダイオードは、２つのパッドを介して、電気的に接続されている。特許文献１は、このような構成により、高い量子効率を実現することができると述べている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１４−５２３１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の撮像装置によれば、２つのフォトダイオードで生じた電荷は、それぞれ、画素の増幅部を構成するトランジスタの入力ノードに転送される。そして、当該入力ノードにおいて、転送された電荷が電圧信号に変換される。しかし、特許文献１の撮像装置においては、入力ノードが２つの基板の接続部、つまり、２つのパッドを含んでいる。そのため、入力ノードの容量が大きくなりやすい。結果として、電荷電圧変換効率が低下し、ＳＮ比が低下する可能性がある。
【０００５】
上記の課題に鑑み、本発明は、ＳＮ比を向上することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの側面に係る実施例の撮像装置は、第１の光電変換部、および、前記第１の光電変換部で生じた電荷に基づく信号を出力する第１のトランジスタをそれぞれが含む複数の第１の画素の配された第１の基板と、第２の光電変換部、および、前記第２の光電変換部で生じた電荷に基づく信号を出力する第２のトランジスタをそれぞれが含む複数の第２の画素の配された第２の基板と、を備え、前記第１の基板と前記第２の基板とは間に絶縁膜を介して積層され、前記第１の基板と前記絶縁膜との界面に平行な面への前記第１の光電変換部の正射影と、前記面への前記第２の光電変換部の正射影とは、少なくとも部分的に重なり、前記第１のトランジスタの入力ノードと、前記第２のトランジスタの入力ノードとは、互いに電気的に分離されている。
【０００７】
本発明の別の側面に係る実施例の撮像装置は、第１の光電変換部、および、前記第１の光電変換部で生じた電荷に基づく信号を出力する第１のトランジスタをそれぞれが含む複数の第１の画素の配された第１の基板と、第２の光電変換部、および、前記第２の光電変換部で生じた電荷に基づく信号を出力する第２のトランジスタをそれぞれが含む複数の第２の画素の配された第２の基板と、を備え、前記第１の基板と前記第２の基板とは間に絶縁膜を介して積層され、前記第１の光電変換部に入射した入射光の一部が、前記第１の光電変換部を通過して、前記第２の基板の前記第２の光電変換部に入射し、前記第１のトランジスタの入力ノードと、前記第２のトランジスタの入力ノードとは、互いに電気的に分離されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＳＮ比を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】撮像装置の全体構成を模式的に示す図。
【図２】撮像装置の画素の等価回路を示す図。
【図３】撮像装置の断面構造を模式的に示す図。
【図４】撮像装置の全体構成を模式的に示す図。
【図５】撮像装置の全体構成を模式的に示す図。
【図６】撮像装置の断面構造を模式的に示す図。
【図７】撮像装置の動作を模式的に示す図。
【図８】撮像装置の全体構成を模式的に示す図。
【図９】撮像装置の全体構成を模式的に示す図。
【図１０】撮像装置の列読み出し回路の等価回路を示す図。
【図１１】撮像装置の動作を模式的に示す図。
【図１２】撮像装置の画素の等価回路を示す図。
【図１３】撮像システムの実施例のブロック図。
【図１４】移動体の実施例のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施例１］
実施例１について説明する。図１は、実施例１に係る撮像装置の構成を模式的に示している。撮像装置は、第１の基板と第２の基板とを含む。図１（ａ）が、第１の基板および第２の基板のそれぞれの構成を模式的に示している。第１の基板および第２の基板のそれぞれが、画素アレイと、垂直走査回路、水平走査回路、列読み出し回路、および、出力回路などを含む信号処理回路とを含む。平面視において、換言すると、入射光の光軸に沿って見たときに、第１の基板の光電変換部と第２の基板の光電変換部とが互いに重なるように、第１の基板と第２の基板とが積層される。
【００１１】
図１（ｂ）は、第１の基板および第２の基板のそれぞれの画素アレイ、および、列読み出し回路、および、出力回路の構成を模式的に示している。図１（ｂ）に関する説明は、第１の基板、および、第２の基板に対して共通である。
【００１２】
画素アレイ３００は、複数の画素３０１を含む。複数の画素３０１は、複数の列および複数の行を成すように配置される。１つの列に属する複数の画素３０１が１つの列出力線１０６に接続される。１つの行に属する複数の画素３０１は、共通の制御線に接続される。制御線には、垂直走査回路からの制御信号が供給される。
【００１３】
列出力線１０６（２０６）には、電流源１０７（２０７）および列読み出し回路３０２が接続される。列読み出し回路３０２は、列出力線１０６または列出力線２０６に出力された信号に対して、信号処理を行う。列読み出し回路３０２の行う信号処理は、例えば、信号の保持、信号のサンプルホールド、信号の増幅、信号からのノイズ除去、信号に対するアナログデジタル変換（以下、ＡＤ変換）、複数の信号の加算、複数の信号の平均化を含む。列読み出し回路３０２は、これらの信号処理のいずれか１つを行ってもよいし、複数の信号処理を行ってもよい。
【００１４】
水平走査回路は、複数の列読み出し回路３０２からの信号を、順次、第２出力線３０３に出力する。出力回路３０４は、第２出力線３０３の信号を撮像装置の外部に出力する。
【００１５】
図２は、本実施例の画素３０１の等価回路を示す。本実施例の撮像装置は、第１の基板と第２の基板とに、それぞれ画素３０１を有する。第１の基板の画素３０１と第２の基板の画素３０１とは、同じ等価回路で示される。
【００１６】
第１の基板の画素３０１は、光電変換部１００、転送トランジスタ１０１、リセットトランジスタ１０２、増幅トランジスタ１０３、および、選択トランジスタ１０４を有している。光電変換部１００は、例えば、フォトダイオードである。リセットトランジスタ１０２のドレインおよび増幅トランジスタ１０３のドレインは、電源ＶＤＤを供給する電源線に接続される。転送トランジスタ１０１は、光電変換部１００で生じた信号電荷を浮遊拡散部１０５（以下、ＦＤ部１０５）へ転送する。ＦＤ部１０５は、増幅トランジスタ１０３のゲート電極に接続されている。増幅トランジスタ１０３と、列出力線１０６に接続された電流源１０７は、ソースフォロワ回路を構成する。このような構成により、増幅トランジスタ１０３は、ＦＤ部１０５の電圧に応じた出力を、選択トランジスタ１０４を介して、列出力線１０６へ出力する。つまり、ＦＤ部１０５は増幅トランジスタ１０３の入力ノードを構成する。リセットトランジスタ１０２は、増幅トランジスタ１０３のゲート、すなわちＦＤ部１０５を、既定の電位（リセット電位）にリセットする。垂直走査回路（不図示）が、信号を出力する行を選択する。
【００１７】
第２の基板の画素３０１は、光電変換部２００、転送トランジスタ２０１、リセットトランジスタ２０２、増幅トランジスタ２０３、および、選択トランジスタ２０４を有している。光電変換部２００は、例えば、フォトダイオードである。リセットトランジスタ２０２のドレインおよび増幅トランジスタ２０３のドレインは、電源ＶＤＤを供給する電源線に接続される。転送トランジスタ２０１は、光電変換部２００で生じた信号電荷をＦＤ部２０５へ転送する。ＦＤ部２０５は、増幅トランジスタ２０３のゲート電極に接続されている。増幅トランジスタ２０３と、列出力線２０６に接続された電流源２０７は、ソースフォロワ回路を構成する。このような構成により、増幅トランジスタ２０３は、ＦＤ部２０５の電圧に応じた出力を、選択トランジスタ２０４を介して、列出力線２０６へ出力する。つまり、ＦＤ部２０５は増幅トランジスタ２０３の入力ノードを構成する。リセットトランジスタ２０２は、増幅トランジスタ２０３のゲート、すなわちＦＤ部２０５を、既定の電位（リセット電位）にリセットする。垂直走査回路（不図示）が、信号を出力する行を選択する。
【００１８】
なお、便宜的に第１の基板の画素３０１に含まれる要素と、第２の基板の画素３０１に含まれる要素とに別の符号を付している。しかし、同じ名称の要素は、同じ機能を有する。
【００１９】
次に、撮像装置の断面構造を説明する。図３は、撮像装置の断面構造を模式的に示す。第１の基板は、シリコンなどで形成された半導体基板１５１と、半導体基板１５１の上に配された配線およびゲート電極を含む。第２の基板は、シリコンなどで形成された半導体基板２５１と、半導体基板２５１の上に配された配線およびゲート電極を含む。
【００２０】
第１の基板と第２の基板とは積層されている。図３の点線ＡＢが２つの基板の接触面を表している。本実施例では、第１の基板および第２の基板が、それぞれ、配線を覆う層間絶縁膜１５２、および、層間絶縁膜２５２を含む。そして、第１の基板の層間絶縁膜１５２と第２の基板の層間絶縁膜２５２とが互いに接している。このような構成により、層間絶縁膜１５２および層間絶縁膜２５２により構成された絶縁膜を介して、第１の基板と第２の基板とが積層される。
【００２１】
図３は、第１の基板の上に配された配線として列出力線１０６、および、第２の基板の上に配された配線として列出力線２０６を示している。列出力線１０６および列出力線２０６は、半導体基板１５１と半導体基板２５１との間に配されている。列出力線１０６と半導体基板１５１とはコンタクトプラグを介して接続され、一方で、列出力線１０６の一部と半導体基板１５１の一部との間には層間絶縁膜１５２の一部が配される。列出力線２０６と半導体基板２５１とはコンタクトプラグを介して接続され、一方で、列出力線２０６の一部と半導体基板２５１の一部との間には層間絶縁膜２５２の一部が配される。
【００２２】
また、光が入射する面に、マイクロレンズＭＬおよびカラーフィルタＣＦなどの光学部材が配される。本実施例では、第１の基板に光が入射する。そのため、第１の基板にだけ、マイクロレンズＭＬおよびカラーフィルタＣＦが配される。しかし、第２の基板にも、マイクロレンズＭＬおよびカラーフィルタＣＦなどの光学部材が配されてもよい。
【００２３】
半導体基板１５１には、光電変換部１００を構成する半導体領域が配される。半導体基板２５１には、光電変換部２００を構成する半導体領域が配される。半導体基板１５１、および、半導体基板２５１には、それぞれ、トランジスタのソースまたはドレインあるいはＦＤ部を構成する半導体領域（図３の１０５、１１０、２０５、２１０）が配される。また、半導体基板１５１、および、半導体基板２５１には、それぞれ、半導体領域を互いに分離するための分離部１１１および分離部２１１が配される。
【００２４】
本実施例においては、平面視において、第１の基板の画素３０１に含まれる光電変換部１００と、第２の基板の画素３０１に含まれる光電変換部２００とが、少なくとも部分的に重なる。平面とは、例えば、半導体基板１５１と層間絶縁膜１５２との界面に平行な面である。つまり、光電変換部１００の当該界面に平行な面へ正射影と、光電変換部２００の当該界面に平行な面へ正射影とが、少なくとも部分的に重なる。正射影とは、法線に沿った射影を意味する。
【００２５】
別の観点では、入射光の光軸に沿った方向で見たときに、第１の基板の画素３０１に含まれる光電変換部１００と、第２の基板の画素３０１に含まれる光電変換部２００とが、少なくとも部分的に重なる。図３は入射光の光軸Ｏを示している。光軸Ｏは、例えば、入射面に対する法線である。図３が示すように、断面で見たときに、入射光の光軸Ｏが光電変換部１００と光電変換部２００との両方を通過する。半導体基板１５１と層間絶縁膜１５２との界面が平坦ではない実施例では、このように光軸に沿って光電変換部１００と光電変換部２００とが配列される。
【００２６】
入射光の光軸に沿って見たときに、光電変換部１００の形と光電変換部２００の形とが互いに一致していてもよい。あるいは、光電変換部１００および光電変換部２００の一方が他方を内包していてもよい。あるいは、光電変換部１００の一部が、光電変換部２００の一部と重なっていてもよい。
【００２７】
撮像装置に入射した光の一部は、第１の基板の画素３０１に含まれる光電変換部１００において電荷に変換される。光電変換部１００を通過した光は、第２の基板の画素３０１に含まれる光電変換部２００に入射し、そして、光電変換部２００において電荷に変換される。このように、入射光の一部が光電変換部１００で電荷に変換され、入射光の別の一部が光電変換部２００で電荷に変換される。これらの電荷は、それぞれ、第１の基板の画素３０１に含まれる増幅トランジスタ１０３と、第２の基板の画素３０１に含まれる増幅トランジスタ２０３とによって、互いに独立に読み出される。
【００２８】
本実施例では、増幅トランジスタ１０３の入力ノード（ＦＤ部１０５）と、増幅トランジスタ２０３の入力ノード（ＦＤ部２０５）とは、互いに電気的に分離されている。換言すると、撮像装置は、増幅トランジスタ１０３の入力ノード（ＦＤ部１０５）と増幅トランジスタ２０３の入力ノード（ＦＤ部２０５）とがショートしていない状態を持つ。そのため、ＦＤ部１０５の容量およびＦＤ部２０５の容量を小さくすることが可能である。
【００２９】
光電変換部１００と光電変換部２００で光電変換された電荷は、それぞれ、ＦＤ部１０５及びＦＤ部２０５で電圧信号に変換される。Ｖ＝Ｑ／Ｃの関係式にしたがって、容量が小さいほど、変換ゲインは高くなる。
【００３０】
光電変換部１００と光電変換部２００とがＦＤ部を共有した場合、ＦＤ部の容量が大きくなりやすい。結果として、電圧信号の振幅は圧縮されてしまう。その場合、後段の回路でゲインを大きくかける必要があり、ノイズ成分も大きくなる。つまり、画質が低下する可能性がある。
【００３１】
これに対し、本実施例では、光電変換部１００と光電変換部２００は、１つのＦＤ部を共有していない。代わりに、光電変換部１００と光電変換部２００のそれぞれに対して、別個のＦＤ部１０５及びＦＤ部２０５が割り当てられる。そのため、より大きな振幅を持つ電圧信号が、増幅トランジスタに入力される。結果として、ＳＮ比を向上することが可能である。
【００３２】
第１の基板の光電変換部１００で生じた電荷に基づく信号（以下、第１の信号と呼ぶ）と、第２の基板の光電変換部２００で生じた電荷に基づく信号（以下、第２の信号と呼ぶ）とは、例えば、異なる波長帯の光についての情報を持つ。第１の基板が入射面を持つため、第１の信号は相対的に短い波長の光についての情報を含み、第２の信号が相対的に長い波長の光についての情報を含む。カラーフィルタＣＦを設けないことにより、可視光の中で異なる色の光を個別に検知することができる。あるいは、可視光の中の所定の波長帯の光と、赤外光を透過するカラーフィルタＣＦを用いることで、可視光と赤外光とを個別に検知することができる。このような構成により、本実施例の撮像装置は、高精細にカラー画像を撮像することができる。あるいは、本実施例の撮像装置は、可視光による画像と赤外光による画像とを同時に取得することができる。これらの例では、第１の信号と第２の信号は同一の用途に用いられる。
【００３３】
一方、第１の信号と第２の信号とが、互いに異なる用途に用いられてもよい。例えば、第１の信号を撮像に用い、第２の信号を焦点検出に用いることができる。他にも、例えば、第１の信号を撮像に用い、第２の信号をＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）法による測距に用いることができる。このような構成により、本実施例の撮像装置は、撮像動作と、焦点検出などの撮像動作以外の動作とを同時に行うことができる。
【００３４】
図１（ａ）が示すように、本実施例では、第１の基板と第２の基板とがそれぞれ信号処理回路を含んでいる。第１の基板の信号処理回路は、第１の基板の光電変換部１００で生じた電荷に基づく信号（第１の信号）を処理する。第２の基板の信号処理回路は、第２の基板の光電変換部２００で生じた電荷に基づく信号（第２の信号）を処理する。図１（ａ）に示された構成によれば、第１の信号と第２の信号とは、それぞれ、別の出力回路によって撮像装置の外部に出力される。
【００３５】
外部に出力された第１の信号および第２の信号が、外部の信号処理装置によって加算されてもよい。また、変形例として、撮像装置の内部で、第１の信号と第２の信号とが加算または平均化されてもよい。そのために、第１の基板の信号処理回路と第２の基板の信号処理回路とが電気的に接続されうる。２つの信号処理回路を接続する配線経路に、第１の基板の配線と第２の基板の配線とを接続する接続部が含まれる。例えば、列読み出し回路３０２がＡＤ変換を行う場合には、デジタル信号を伝達する信号線の配線経路に接続部が含まれる。あるいは、列読み出し回路３０２がアナログの増幅回路を含む場合には、増幅されたアナログ信号を伝達する信号線の配線経路に接続部が含まれる。
【００３６】
本実施例では、異なる基板で生じた２つの信号を加算または平均化することで、感度を向上させることができる。あるいは、本実施例では、異なる基板で生じた２つの信号を加算または平均化することで、従来技術では得ることができなかった新たな信号を取得することができる。
【００３７】
以上に説明した通り、本実施例では、増幅トランジスタ１０３の入力ノード（ＦＤ部１０５）と、増幅トランジスタ２０３の入力ノード（ＦＤ部２０５）とは、互いに電気的に分離されている。このような構成によれば、ＳＮ比を向上させることが可能である。
【００３８】
［実施例２］
実施例２について説明する。実施例２の撮像装置は、信号処理回路の一部が第２の基板にのみ配されている点で、実施例１の撮像装置と異なる。そこで、以下では主として実施例１と異なる部分を説明し、実施例１と同様の部分についての説明を省略する。
【００３９】
図４は、実施例２に係る撮像装置の構成を模式的に示している。撮像装置は、第１の基板と第２の基板とを含む。図４は、第１の基板および第２の基板のそれぞれの構成を模式的に示している。第１の基板および第２の基板のそれぞれが、画素アレイと、垂直走査回路とを含む。信号処理回路に含まれる水平走査回路、列読み出し回路、および、出力回路は、第２の基板だけに配されている。平面視において、換言すると、入射光の光軸に沿って見たときに、第１の基板の光電変換部と第２の基板の光電変換部とが互いに重なるように、第１の基板と第２の基板とが積層される。
【００４０】
図４は、さらに、第１の基板の配線と第２の基板の配線とを接続する接続部４０１を示している。第１の基板の列出力線１０６は、接続部４０１を介して、第２の基板に配された信号処理回路に接続されている。換言すると、第１の基板の列出力線１０６と第２の基板に配された信号処理回路とを接続する配線経路に、接続部４０１が含まれる。このような構成により、第１の基板と第２の基板とが、第２の基板に配された信号処理回路（水平走査回路、列読み出し回路、および、出力回路）を共有している。
【００４１】
図５（ａ）は、第１の基板の信号処理回路の構成を模式的に示している。図１（ｂ）の要素と同じ機能を有する部分には、図１（ｂ）と同じ符号が付されている。図１（ｂ）と同じ機能を有する要素については、図１（ｂ）についての説明が全て適用される。
【００４２】
図５（ａ）が示す通り、列出力線１０６は、電流源１０７および接続部４０１に接続される。第１の基板には、列読み出し回路３０２、水平走査回路、出力回路３０４が配されていない。
【００４３】
図５（ｂ）は、第２の基板の信号処理回路の構成を模式的に示している。図１（ｂ）の要素と同じ機能を有する部分には、図１（ｂ）と同じ符号が付されている。図１（ｂ）と同じ機能を有する要素については、図１（ｂ）についての説明が全て適用される。
【００４４】
本実施例においては、第１の基板の列出力線１０６、および、第２の基板の列出力線２０６が、１つの列読み出し回路３０２に接続される。第１の基板の列出力線１０６は、接続部４０１を介して、第２の基板に配された列読み出し回路３０２に接続される。列読み出し回路３０２は、列出力線１０６の信号と列出力線２０６の信号とを選択する選択手段を含んでいてもよい。
【００４５】
本実施例の画素３０１の等価回路は、実施例１の画素３０１の等価回路と同じである。すなわち、図２は、本実施例の画素３０１の等価回路を示す。画素３０１の等価回路についての説明は省略する。
【００４６】
次に、撮像装置の断面構造を説明する。図６は、撮像装置の断面構造を模式的に示す。図３に示された要素と同じ機能を有する部分には、図３と同じ符号を付してある。図３と同じ機能を持つ部分については、図３についての説明が全て適用される。
【００４７】
第１の基板と第２の基板とは積層されている。図６の点線ＡＢが２つの基板の接触面を表している。本実施例では、第１の基板および第２の基板が、それぞれ、配線を覆う層間絶縁膜１５２、および、層間絶縁膜２５２を含む。そして、第１の基板の層間絶縁膜１５２と第２の基板の層間絶縁膜２５２とが互いに接している。このような構成により、層間絶縁膜１５２および層間絶縁膜２５２により構成された絶縁膜を介して、第１の基板と第２の基板とが積層される。
【００４８】
図６は、第１の基板の上に配された配線として列出力線１０６、および、第２の基板の上に配された配線として列出力線２０６を示している。列出力線１０６および列出力線２０６は、半導体基板１５１と半導体基板２５１との間に配されている。列出力線１０６と半導体基板１５１とはコンタクトプラグを介して接続され、一方で、列出力線１０６の一部と半導体基板１５１の一部との間には層間絶縁膜１５２の一部が配される。列出力線２０６と半導体基板２５１とはコンタクトプラグを介して接続され、一方で、列出力線２０６の一部と半導体基板２５１の一部との間には層間絶縁膜２５２の一部が配される。
【００４９】
半導体基板１５１には、光電変換部１００を構成する半導体領域が配される。半導体基板２５１には、光電変換部２００を構成する半導体領域が配される。半導体基板１５１、および、半導体基板２５１には、それぞれ、トランジスタのソースまたはドレインあるいはＦＤ部を構成する半導体領域（図６の１１０、２１０）が配される。また、半導体基板１５１、および、半導体基板２５１には、それぞれ、半導体領域を互いに分離するための分離部１１１および分離部２１１が配される。
【００５０】
本実施例においては、平面視において、第１の基板の画素３０１に含まれる光電変換部１００と、第２の基板の画素３０１に含まれる光電変換部２００とが、少なくとも部分的に重なる。平面とは、例えば、半導体基板１５１と層間絶縁膜１５２との界面に平行な面である。つまり、光電変換部１００の当該界面に平行な面へ正射影と、光電変換部２００の当該界面に平行な面へ正射影とが、少なくとも部分的に重なる。正射影とは、法線に沿った射影を意味する。
【００５１】
別の観点では、入射光の光軸に沿った方向で見たときに、第１の基板の画素３０１に含まれる光電変換部１００と、第２の基板の画素３０１に含まれる光電変換部２００とが、少なくとも部分的に重なる。図６は入射光の光軸Ｏを示している。光軸Ｏは、例えば、入射面に対する法線である。図６が示すように、断面で見たときに、入射光の光軸Ｏが光電変換部１００と光電変換部２００との両方を通過する。半導体基板１５１と層間絶縁膜１５２との界面が平坦ではない実施例では、このように光軸に沿って光電変換部１００と光電変換部２００とが配列される。
【００５２】
入射光の光軸に沿って見たときに、光電変換部１００の形と光電変換部２００の形とが互いに一致していてもよい。あるいは、光電変換部１００および光電変換部２００の一方が他方を内包していてもよい。あるいは、光電変換部１００の一部が、光電変換部２００の一部と重なっていてもよい。
【００５３】
撮像装置に入射した光の一部は、第１の基板の画素３０１に含まれる光電変換部１００において電荷に変換される。光電変換部１００を通過した光は、第２の基板の画素３０１に含まれる光電変換部２００に入射し、そして、光電変換部２００において電荷に変換される。このように、入射光の一部が光電変換部１００で電荷に変換され、入射光の別の一部が光電変換部２００で電荷に変換される。これらの電荷は、それぞれ、第１の基板の画素３０１に含まれる増幅トランジスタ１０３と、第２の基板の画素３０１に含まれる増幅トランジスタ２０３とによって、互いに独立に読み出される。
【００５４】
本実施例では、第１の基板の列出力線１０６が、接続部４０１を介して、第２の基板の列読み出し回路３０２を構成するトランジスタに接続される。接続部４０１は、２層の配線が接触している構造を有している。このような構成により、第２の基板に配された信号処理回路は、第１の基板の光電変換部１００で生じた電荷に基づく信号（以下、第１の信号と呼ぶ）と、第２の基板の光電変換部２００で生じた電荷に基づく信号（以下、第２の信号と呼ぶ）との両方を処理する。具体的に、第２の基板に配された列読み出し回路３０２は、第１の信号に対して、信号の保持、信号のサンプルホールド、信号の増幅、信号からのノイズ除去、信号に対するＡＤ変換、複数の信号の加算、複数の信号の平均化などの信号処理を行う。また、第２の基板に配された列読み出し回路３０２は、第２の信号に対して、信号の保持、信号のサンプルホールド、信号の増幅、信号からのノイズ除去、信号に対するＡＤ変換、複数の信号の加算、複数の信号の平均化などの信号処理を行う。列読み出し回路３０２は、第１の信号と第２の信号とのどちらに対して信号処理を行うかを選択することができる。
【００５５】
図７は、本実施例の撮像装置の動作を模式的に示している。図７（ａ）に示された動作では、まず、第１の基板の画素アレイのうち、ｎ行目の画素３０１の信号（第１の信号）が読み出される。次に、第２の基板の画素アレイのうち、ｎ行目の画素３０１の信号（第２の信号）が読み出される。その後、第１の基板の画素アレイのうち、ｎ＋１行目の画素３０１の信号（別の第１の信号）が読み出される。以降、同様の読み出しが繰り返される。
【００５６】
ここで、ｎ行目の第１の基板の読み出し時間には、各列の信号を水平転送する時間が含まれてもよい。さらには、列読み出し回路３０２のメモリ等に信号を保持することで、第１の信号の水平転送時間と、第２の信号の読み出し時間の一部とを重ねることができる。
【００５７】
なお、図７（ｂ）が示すように、第１の基板のｎ行目の画素３０１から第１の信号が読み出され、そのあとに、第２の基板のｍ行目（ｍ≠ｎ）の画素３０１から第２の信号が読み出されてもよい。
【００５８】
第１の信号と第２の信号の用途は、実施例１と同様である。例えば、第１の信号と第２の信号とは、互いに異なる波長帯の光についての情報を持つ。あるいは、第１の信号と第２の信号とが、互いに異なる用途に用いられてもよい。
【００５９】
本実施例においては、第２の基板に配された信号処理回路が、第１の基板の列出力線に出力された第１の信号と、第２の基板の列出力線２０６に出力された第２の信号との両方を処理する。このように、第１の信号の処理および第２の信号の処理に、共通の信号処理回路を使用することで、列読み出し回路３０２の数を減らすことができる。結果として、撮像装置のサイズを小さくすることが可能である。また、図７に示されるように、順次信号を読み出すことにより、消費電力を低減する効果が得られる。
【００６０】
また、実施例１と同様に、本実施例では、増幅トランジスタ１０３の入力ノード（ＦＤ部１０５）と、増幅トランジスタ２０３の入力ノード（ＦＤ部２０５）とは、互いに電気的に分離されている。このような構成によれば、ＳＮ比を向上させることが可能である。
【００６１】
［実施例３］
実施例３について説明する。本実施例の撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが出力回路３０４のみを共有している点で、実施例１の撮像装置、および、実施例２の撮像装置とことなる。そこで、以下では主として実施例１および実施例２と異なる部分を説明し、実施例１または実施例２と同様の部分についての説明を省略する。
【００６２】
図８は、実施例３に係る撮像装置の構成を模式的に示している。撮像装置は、第１の基板と第２の基板とを含む。第１の基板および第２の基板のそれぞれが、画素アレイと、垂直走査回路と、列読み出し回路と、保持容量回路と、水平走査回路を含む。信号処理回路に含まれる出力回路は、第２の基板だけに配されている。平面視において、換言すると、入射光の光軸に沿って見たときに、第１の基板の光電変換部と第２の基板の光電変換部とが互いに重なるように、第１の基板と第２の基板とが積層される。
【００６３】
列読み出し回路３０２の後段に、保持容量回路３１３が接続される。保持容量回路３１３は、列読み出し回路３０２から出力された信号を保持する。水平走査回路は、保持容量回路３１３に保持された信号を、順次、第２出力線３０３に出力する。出力回路３０４は、第２出力線３０３の信号を撮像装置の外部に出力する。
【００６４】
図８は、さらに、第１の基板の配線と第２の基板の配線とを接続する接続部４０２を示している。第１の基板の保持容量回路３１３は、接続部４０２を介して、第２の基板に配された信号処理回路に接続されている。換言すると、第１の基板の保持容量回路３１３と第２の基板に配された信号処理回路とを接続する配線経路に、接続部４０２が含まれる。図視されていないが、接続部４０２は、２層の配線が接触している構造を有している。このような構成により、第１の基板と第２の基板とが、第２の基板に配された信号処理回路（出力回路）を共有している。
【００６５】
図９（ａ）は、第１の基板の信号処理回路の構成を模式的に示している。図９（ｂ）は、第２の基板の信号処理回路の構成を模式的に示している。図１（ｂ）の要素と同じ機能を有する部分には、図１（ｂ）と同じ符号が付されている。図１（ｂ）と同じ機能を有する要素については、図１（ｂ）についての説明が全て適用される。
【００６６】
第１の基板に配された保持容量回路３１３、および、第２の基板に配された保持容量回路３１３は、それぞれ、容量素子３０６と転送スイッチ３０７とを含む。水平走査回路からの制御信号が、転送スイッチ３０７のゲートに入力される。第１の基板の転送スイッチ３０７は、容量素子３０６と接続部４０２とを接続する。そして、第１の基板の保持容量回路３１３は、接続部４０２を介して第２出力線３０３に接続される。第２の基板の転送スイッチ３０７は、容量素子３０６と第２出力線とを接続する。第２出力線３０３の信号は、出力回路３０４に入力される。
【００６７】
本実施例の画素３０１の等価回路は、実施例１の画素３０１の等価回路と同じである。すなわち、図２は、本実施例の画素３０１の等価回路を示す。画素３０１の等価回路についての説明は省略する。
【００６８】
上述の通り、本実施例では、第１の基板と第２の基板とが、第２出力線および出力回路３０４を共有している。第２の基板に配された出力回路３０４は、第１の基板の光電変換部１００で生じた電荷に基づく信号（第１の信号）と、第２の基板の光電変換部２００で生じた電荷に基づく信号（第２の信号）とを、撮像装置の外部へ出力する。このような構成により、回路規模を小さくすることができ、消費電力の低減効果を得ることができる。
【００６９】
また、実施例１と同様に、本実施例では、増幅トランジスタ１０３の入力ノード（ＦＤ部１０５）と、増幅トランジスタ２０３の入力ノード（ＦＤ部２０５）とは、互いに電気的に分離されている。このような構成によれば、ＳＮ比を向上させることが可能である。
【００７０】
［実施例４］
実施例４について説明する。本実施例の撮像装置は、列読み出し回路３０２の機能および構成が異なる点を除いて、実施例２の撮像装置と同じである。そこで、以下では主として、実施例２と異なる部分を説明し、実施例２と同様の部分についての説明を適宜省略する。
【００７１】
本実施例に係る撮像装置の構成は、実施例２の撮像装置と同じである。すなわち、図４および図５は、本実施例の撮像装置の構成を模式的に示している。図４および図５についての説明は、全て本実施例に適用される。
【００７２】
本実施例の列読み出し回路３０２は、第１の基板の光電変換部１００で生じた電荷に基づく信号（以下、第１の信号と呼ぶ）と、第２の基板の光電変換部２００で生じた電荷に基づく信号（以下、第２の信号と呼ぶ）とを加算する。列読み出し回路３０２について、詳細に説明する。
【００７３】
図１０は、列読み出し回路３０２の等価回路を示す。列読み出し回路３０２は、第１容量素子８００、第２容量素子８０１、オペアンプ８０２、帰還回路８０３、および、サンプルホールド回路８０４を含む。
【００７４】
第１の基板の列出力線１０６は、接続部４０１および第１容量素子８００を介して、オペアンプ８０２の反転入力ノードに接続される。第１容量素子８００の一端が接続部４０１に接続され、第１容量素子８００の他端がオペアンプ８０２の反転入力ノードに接続される。第２の基板の列出力線２０６は、第２容量素子８０１を介して、オペアンプ８０２の反転入力ノードに接続される。第２容量素子８０１の一端が列出力線２０６に接続され、第２容量素子８０１の他端がオペアンプ８０２の反転入力ノードに接続される。オペアンプ８０２の非反転入力ノードには、所定の参照電圧が供給される。
【００７５】
帰還回路８０３は、帰還容量と、帰還容量へ直列に接続された帰還スイッチと、帰還容量に並列に接続されたリセットスイッチとを含む。帰還回路８０３は、オペアンプ８０２の出力ノードと反転入力ノードとの間に負帰還ループを形成する。サンプルホールド回路８０４は、サンプリングスイッチと保持容量素子と転送スイッチと、を含む
列読み出し回路３０２が加算を行うための動作を説明する。まず、リセットスイッチをオンすることで、オペアンプ８０２の反転入力ノードをリセットする。リセットスイッチをオフにした後に、帰還スイッチをオンにする。続いて、第１の信号と第２の信号とが、それぞれ、第１容量素子８００と第２容量素子８０１に入力される。これにより、オペアンプ８０２は、第１の信号の振幅と第２の信号の振幅との和に相当する振幅を持つ信号を出力する。
【００７６】
図１１は、本実施例の撮像装置の動作を模式的に表している。図１１において、１つの読み出し期間として示された期間に、上述のオペアンプのリセットおよび第１の信号と第２の信号との加算が行われる。まず、第１の基板の画素アレイのうち、ｎ行目の画素３０１の信号（第１の信号）が読み出される。同時に、第２の基板の画素アレイのうち、ｎ行目の画素３０１の信号（第２の信号）が読み出される。そのため、第１の信号と第２の信号とが、同時に、読み出し回路３０２に入力され、そして、加算される。続いて、ｎ＋１行目の画素３０１の読み出しを行う。以降、同様の動作を繰り返す。
【００７７】
このような構成により、信号のＳＮ比を向上させることができる。例えば、一般的な光電変換部では、長波長の光の変換効率が低い。そのため、第１の基板の光電変換部１００に入射した光の一部が、第１の基板を通過する可能性がある。本実施例によれば、第１の基板を通過した光が、第２の基板の光電変換部２００に入射し、信号電荷に変換される。そして、列読み出し回路３０２が、第１の基板の光電変換部１００で生じた電荷に基づく信号（第１の信号）と、第２の基板の光電変換部２００で生じた電荷に基づく信号（第２の信号）とを加算する。このように、実質的に光の変換効率を向上させることが可能である。
【００７８】
異なる基板で生じた電荷を、電荷の状態で加算するためには、加算が行われるノードの寄生容量が大きくなりやすい。特許文献１のように、異なる基板の半導体領域が接続部を介して接続されるためである。そのため、実効的な光の変換効率を向上させても、電荷電圧変換効率が低下するため、ＳＮ比を向上させることが困難である。これに対して、本実施例では、実施例１〜３と同様に、増幅トランジスタ１０３の入力ノード（ＦＤ部１０５）と、増幅トランジスタ２０３の入力ノード（ＦＤ部２０５）とは、互いに電気的に分離されている。そのため、高い変換効率で電荷を電圧信号に変換することができる。結果として、ＳＮ比を向上させることができるのである。
【００７９】
なお、本実施例では第１の信号と第２の信号とが加算されるが、変形例では、第１の信号と第２の信号とが平均化される。平均化を行うことによっても、本実施例と同様に、ＳＮ比の向上の効果を得ることができる。
【００８０】
［実施例５］
実施例５について説明する。本実施例の撮像装置は、信号処理回路が第１の信号と第２の信号を加算するモードと、信号処理回路が第１の信号と第２の信号とを独立に出力するモードとを持つ点で、実施例４の撮像装置と異なる。そこで、以下では主として、実施例４と異なる部分を説明し、実施例４と同様の部分についての説明を適宜省略する。
【００８１】
図１２は、実施例にかかる撮像装置の画素３０１の等価回路を示す。各画素３０１の構成は、実施例１〜４と同じである。つまり、図２についての説明が、全て、本実施例に適用される。
【００８２】
まず、第１の基板の光電変換部１００で生じた電荷に基づく信号（以下、第１の信号と呼ぶ）と、第２の基板の光電変換部２００で生じた電荷に基づく信号（以下、第２の信号と呼ぶ）とを加算する加算モードを説明する。加算モードでは、図１２の一番上の行に示されているように、第１の基板の選択トランジスタ１０４と、第２の基板の選択トランジスタ２０４とが、同時にオンする。これにより、第１の信号と第２の信号とが同時に列読み出し回路３０２に入力される。列読み出し回路３０２の機能および構成は、実施例４の列読み出し回路３０２と同様であるため、説明は省略する。
【００８３】
次に、第１の信号と第２の信号とを独立に出力する非加算モードを説明する。非加算モードでは、図１２の中段の行、あるいは、一番下の行に示されるように、第１の基板の選択トランジスタ１０４と、第２の基板の選択トランジスタ２０４との一方オンし、他方がオフする。これにより、列読み出し回路３０２には、第１の信号と第２の信号とが順次入力される。列読み出し回路３０２は、第１の信号と第２の信号とを個別に出力する。
【００８４】
本実施例では、画素３０１の色によって、第１の信号と第２の信号を加算して読みだすか、加算せずに読みだすかを使い分ける。例えば、赤のカラーフィルタＣＦを有する画素３０１においては、第１の信号と第２の信号とを加算する。一方、青のカラーフィルタＣＦが配置された画素３０１は、非加算モードで読み出す。青色など短波長の光が入射する場合は、入射光の大部分が第１の基板の光電変換部１００で変換される。そのため、第２の基板の画素３０１からは信号を読み出さないことで、消費電力の低減が可能となる。
【００８５】
このように、本実施例の撮像装置によれば、実施例１〜４の撮像装置で得られる効果に加えて、消費電力を低減することができる。
【００８６】
［実施例６］
撮像システムの実施例について説明する。撮像システムとして、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、カメラヘッド、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などがあげられる。図１３に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
【００８７】
図１３において、１００１はレンズの保護のためのバリアである。１００２は被写体の光学像を撮像装置１００４に結像させるレンズである。１００３はレンズ１００２を通った光量を可変するための絞りである。撮像装置１００４には、上述の各実施例で説明した撮像装置が用いられる。
【００８８】
１００７は撮像装置１００４より出力された画素信号に対して、補正やデータ圧縮などの処理を行い、画像信号を取得する信号処理部である。そして、図１３において、１００８は撮像装置１００４および信号処理部１００７に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、１００９はデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御部である。１０１０は画像データを一時的に記憶する為のフレームメモリ部である。１０１１は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース部である。１０１２は撮像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体である。１０１３は外部コンピュータ等と通信する為のインターフェース部である。
【００８９】
なお、撮像システムは少なくとも撮像装置１００４と、撮像装置１００４から出力された画素信号を処理する信号処理部１００７とを有すればよい。その場合、他の構成は撮像システムの外部に配される。
【００９０】
以上に説明した通り、撮像システムの実施例において、撮像装置１００４には、実施例１乃至実施例５のいずれかの撮像装置が用いられる。このような構成によれば、撮像装置から出力される信号のＳＮ比を向上させることができる。
【００９１】
［実施例７］
移動体の実施例について説明する。本実施例の移動体は、車載カメラを備えた自動車である。図１４（ａ）は、自動車２１００の外観と主な内部構造を模式的に示している。自動車２１００は、撮像装置２１０２、撮像システム用集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）２１０３、警報装置２１１２、主制御部２１１３を備える。
【００９２】
撮像装置２１０２には、上述の各実施例で説明した撮像装置が用いられる。警報装置２１１２は、撮像システム、車両センサ、制御ユニットなどから異常を示す信号を受けたときに、運転手へ向けて警告を行う。主制御部２１１３は、撮像システム、車両センサ、制御ユニットなどの動作を統括的に制御する。なお、自動車２１００が主制御部２１１３を備えていなくてもよい。この場合、撮像システム、車両センサ、制御ユニットが個別に通信インターフェースを有して、それぞれが通信ネットワークを介して制御信号の送受を行う（例えばＣＡＮ規格）。
【００９３】
図１４（ｂ）は、自動車２１００のシステム構成を示すブロック図である。自動車２１００は、第１の撮像装置２１０２と第２の撮像装置２１０２を含む。つまり、本実施例の車載カメラはステレオカメラである。撮像装置２１０２には、光学部２１１４により被写体像が結像される。撮像装置２１０２から出力された画素信号は、画像前処理部２１１５によって処理され、そして、撮像システム用集積回路２１０３に伝達される。画像前処理部２１１５は、Ｓ−Ｎ演算や、同期信号付加などの処理を行う。
【００９４】
撮像システム用集積回路２１０３は、画像処理部２１０４、メモリ２１０５、光学測距部２１０６、視差演算部２１０７、物体認知部２１０８、異常検出部２１０９、および、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部２１１６を備える。画像処理部２１０４は、画素信号を処理して画像信号を生成する。また、画像処理部２１０４は、画像信号の補正や異常画素の補完を行う。メモリ２１０５は、画像信号を一時的に保持する。また、メモリ２１０５は、既知の撮像装置２１０２の異常画素の位置を記憶していてもよい。光学測距部２１０６は、画像信号を用いて被写体の合焦または測距を行う。視差演算部２１０７は、視差画像の被写体照合（ステレオマッチング）を行う。物体認知部２１０８は、画像信号を解析して、自動車、人物、標識、道路などの被写体の認知を行う。異常検出部２１０９は、撮像装置２１０２の故障、あるいは、誤動作を検知する。異常検出部２１０９は、故障や誤動作を検知した場合には、主制御部２１１３へ異常を検知したことを示す信号を送る。外部Ｉ／Ｆ部２１１６は、撮像システム用集積回路２１０３の各部と、主制御部２１１３あるいは種々の制御ユニット等との間での情報の授受を仲介する。
【００９５】
自動車２１００は、車両情報取得部２１１０および運転支援部２１１１を含む。車両情報取得部２１１０は、速度・加速度センサ、角速度センサ、舵角センサ、測距レーダ、圧力センサなどの車両センサを含む。
【００９６】
運転支援部２１１１は、衝突判定部を含む。衝突判定部は、光学測距部２１０６、視差演算部２１０７、物体認知部２１０８からの情報に基づいて、物体との衝突可能性があるか否かを判定する。光学測距部２１０６や視差演算部２１０７は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。
【００９７】
運転支援部２１１１が他の物体と衝突しないように自動車２１００を制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。
【００９８】
自動車２１００は、さらに、エアバッグ、アクセル、ブレーキ、ステアリング、トランスミッション等の走行に用いられる駆動部を具備する。また、自動車２１００は、それらの制御ユニットを含む。制御ユニットは、主制御部２１１３の制御信号に基づいて、対応する駆動部を制御する。
【００９９】
本実施例に用いられた撮像システムは、自動車に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
【０１００】
以上に説明した通り、自動車の実施例において、撮像装置２１０２には、実施例１乃至実施例５のいずれかの撮像装置が用いられる。このような構成によれば、撮像装置から出力される信号のＳＮ比を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１００  第１の基板の光電変換部
１０４  第１の基板の増幅トランジスタ
２００  第２の基板の光電変換部
２０４  第２の基板の増幅トランジスタ
３０１  画素
３０２  列読み出し回路
【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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