專利名稱：固態(tài)圖像拾取設(shè)備和信號(hào)處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，并且還涉及包括固態(tài)
圖像拾取設(shè)備的信號(hào)處理系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明涉及這樣的技術(shù)，其用于允許從固態(tài)圖像拾 取設(shè)備讀出的像素信號(hào)作為光信號(hào)輸出。
背景技術(shù)：
在配置為將入射光的圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出該電信號(hào)的固態(tài)圖像拾取設(shè)備 中，從圖像傳感器讀出的電信號(hào)通過電配線(electrical wiring)(如配線接合(wire bonding))向外部輸出。 對(duì)這樣的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，提出了這樣的技術(shù)，該技術(shù)允許圖像傳感器通過布 置在信號(hào)處理設(shè)備的下表面上的Peltier元件冷卻，所述下表面是在其上形成圖像傳感器 的表面(例如，見日本未審專利申請(qǐng)公開No. 2006-191465)。 隨著電路板的速度和集成程度的增加，已經(jīng)變得必須對(duì)如信號(hào)延遲和電磁干擾 (EMI)的問題快速地響應(yīng)。光互連技術(shù)已經(jīng)吸引注意，該技術(shù)不僅允許高速傳輸，而且也解 決與電配線相關(guān)聯(lián)的問題。與電配線相關(guān)聯(lián)的問題包括信號(hào)延遲、信號(hào)劣化以及從配線輻 射的電磁干擾噪聲。 提出了基于上述光互連技術(shù)的技術(shù)。在所提出的技術(shù)中，配置為可附接到相機(jī)主 體并可從相機(jī)主體移除的透鏡提供有固態(tài)圖像拾取設(shè)備，并且從固態(tài)圖像拾取設(shè)備輸出的 信號(hào)可以光學(xué)地傳輸?shù)较鄼C(jī)主體(例如，見日本未審專利申請(qǐng)公開No. 2006-196972)。

發(fā)明內(nèi)容
在日本未審專利申請(qǐng)公開No. 2006-191465中描述的技術(shù)中，從圖像傳感器讀出 的電信號(hào)通過電配線(如配線接合)向外部輸出。因此，隨著信號(hào)傳輸?shù)乃俣仍黾?，由電?噪聲等導(dǎo)致的信號(hào)劣化的水平增加。 使用光互連技術(shù)使得可能實(shí)現(xiàn)從固態(tài)圖像拾取設(shè)備輸出的信號(hào)的高速傳輸。然 而，光互連技術(shù)中使用的發(fā)光元件發(fā)熱。日本未審專利申請(qǐng)公開No. 2006-196972公開了這 樣的配置，在該配置中，發(fā)光元件安裝在其上安裝固態(tài)圖像拾取設(shè)備的基底上，但是未給出 關(guān)于用來冷卻發(fā)光元件的技術(shù)的描述。因此難于考慮從發(fā)光元件產(chǎn)生的熱量可能如何影響 固態(tài)圖像拾取設(shè)備。 因此，希望提供一種固態(tài)圖像拾取設(shè)備，該固態(tài)圖像拾取設(shè)備能夠允許從像素單 元讀出的像素信號(hào)作為光信號(hào)以高速傳輸，并且降低由光通信導(dǎo)致的熱量的影響；以及還 希望提供一種包括該固態(tài)圖像拾取設(shè)備的信號(hào)處理系統(tǒng)。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備包括像素單元，配置為將光轉(zhuǎn)換為電 信號(hào)；基底，具有其上形成像素單元的第一側(cè)和與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)；光通信單元，布置 在基底的第一側(cè)上，并且配置為將從像素單元讀出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并且輸出該光信 號(hào)；以及冷卻單元，布置在基底的第二側(cè)上，并且至少在光通信單元的形成區(qū)域的下方，所述形成區(qū)域是形成光通信單元的區(qū)域，并且該冷卻單元配置為冷卻或消散在光通信單元中 產(chǎn)生并通過基底傳送的熱量。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的信號(hào)處理系統(tǒng)包括如上所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備。 即，該信號(hào)處理系統(tǒng)包括光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置包括將入射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的固態(tài)圖像拾 取設(shè)備、以及導(dǎo)致光入射到固態(tài)圖像拾取設(shè)備上的光學(xué)設(shè)備；以及信號(hào)處理裝置，光學(xué)裝置 連接到該信號(hào)處理裝置。該固態(tài)圖像拾取設(shè)備包括像素單元，配置為將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)； 基底，具有其上形成像素單元的第一側(cè)以及與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)；光通信單元，布置在基 底的第一側(cè)上，并且配置為將從像素單元讀出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并且輸出該光信號(hào)；以 及冷卻單元，布置在基底的第二側(cè)上，并且至少在光通信單元的形成區(qū)域的下方，該形成區(qū) 域是形成光通信單元的區(qū)域，并且該冷卻單元配置為冷卻或消散在光通信單元中產(chǎn)生并通 過基底傳送的熱量。 根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，由入射到像素單元上的光的光電轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)被 讀出，輸入到光通信單元，轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并且作為信號(hào)光輸出。光通信單元中產(chǎn)生的熱量 通過基底傳送到冷卻單元，并且由冷卻單元冷卻或消散，該冷卻單元布置在基底緊下方。
在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備中，光通信單元布置在基底的前側(cè)， 該前側(cè)是形成像素單元的側(cè)，而冷卻單元布置在基底的背側(cè)。因?yàn)橄袼貑卧?、光通信單元?及用于讀出信號(hào)的信號(hào)配線和處理單元在基底的前側(cè)形成，所以提供希望的冷卻效率級(jí)別 的冷卻單元可以根據(jù)光通信單元等的排列布置在基底的背側(cè)。 因此，基底前側(cè)上的光通信單元中產(chǎn)生的熱量可以由在基底的背側(cè)上以大面積布
置的冷卻單元有效地冷卻。此外，當(dāng)冷卻單元布置在基底的整個(gè)背側(cè)上時(shí)，因?yàn)槔鋮s單元位
于像素單元的形成區(qū)域的下方，所以可能均勻地冷卻像素單元，因此提供均勻的像素特性。 另外，因?yàn)楦纳屏死鋮s單元的排列的自由程度，所以可能采用各種冷卻方法，如以
集中的方式排列并一起冷卻光通信單元的方法、以及以分布的方式排列光通信單元使得熱
源被分開和冷卻的方法。 附示

圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的例子的示意性截面 圖。
圖2是圖1中圖示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示意性平面圖。 圖3是圖示用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的功能配置 的例子的功能方塊圖。 圖4是圖示根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的第一修改的示意性截面圖。
圖5是圖示根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的第二修改的示意性截面圖。
圖6是圖5中圖示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示意性平面圖。 圖7是圖示根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的第三修改的示意性截面圖。
圖8是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的例子的示意性截面 圖。 圖9是圖示包括在圖8的固態(tài)圖像拾取設(shè)備中的基底的前側(cè)的示意性平面圖。
圖10是圖示圖9的基底的背側(cè)的示意性平面圖。 圖11是圖示根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的第一修改的示意性截面圖。
圖12是圖示根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的第二修改的示意性截面圖。
圖13是圖12中圖示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示意性平面圖。 圖14是圖示根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的第三修改的示意性截面圖。
圖15是圖示根據(jù)本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的修改的示意性截面 圖。 圖16是固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示意性截面圖，該截面示用于以集中方式排列 的光通信單元的冷卻單元的示例性配置。 圖17是圖示包括在圖16的固態(tài)圖像拾取設(shè)備中的基底的前側(cè)的示意性平面圖。
圖18是圖示圖17的基底的背側(cè)的示意性平面圖。 圖19是固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示意性截面圖，該截面示用于以分布方式排列 的光通信單元的冷卻單元的示例性配置。 圖20是圖示包括在圖19的固態(tài)圖像拾取設(shè)備中的基底的前側(cè)的示意性平面圖。
圖21是固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示意性截面圖，該截面示用于光通信單元組的 冷卻單元的示例性配置，所述各組以分布方式排列。 圖22是圖示包括在圖21的固態(tài)圖像拾取設(shè)備中的基底的前側(cè)的示意性平面圖。
圖23是圖示包括固態(tài)圖像拾取設(shè)備的信號(hào)處理系統(tǒng)的概要的功能方塊圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，參考附圖，將給出關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備、包括 固態(tài)圖像拾取設(shè)備的光學(xué)裝置、光學(xué)裝置所連接的信號(hào)處理裝置、以及包括光學(xué)裝置和信 號(hào)處理裝置的信號(hào)處理系統(tǒng)的描述。(第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示例性配置) 圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的例子的示意性截面
圖。圖2是圖1中圖示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示意性平面圖。圖3是圖示用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本
發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的功能配置的例子的功能方塊圖。 第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器
或電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A包括將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并且輸
出該電信號(hào)的像素單元IOA。在像素單元10A中，將光轉(zhuǎn)換為電的像素是二維或一維排列
的。像素單元10A輸出對(duì)應(yīng)于入射到像素上的光LI的強(qiáng)度的電信號(hào)。 固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A包括模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器11A和光通信單元12A。 A/D轉(zhuǎn)換器
11A將從像素單元10A輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。光通信單元12A將從A/D轉(zhuǎn)換器11A
作為數(shù)字信號(hào)輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并且輸出該光信號(hào)。 光通信單元12A包括將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)光輸出部分。作為光輸 出部分的第一實(shí)施例，光通信單元12A包括響應(yīng)于對(duì)其施加的電壓而發(fā)光的自發(fā)光發(fā)光元 件，如半導(dǎo)體激光器(LD)。如半導(dǎo)體激光器的發(fā)光元件能夠用通過施加的電壓等的變化而 產(chǎn)生的電信號(hào)調(diào)制光。因此，光通信單元12A根據(jù)由A/D轉(zhuǎn)換器11A轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電 信號(hào)，調(diào)制自身發(fā)射的光，并且根據(jù)從像素單元10A讀出的像素?cái)?shù)據(jù)輸出信號(hào)光Ls。
作為光輸出部分的第二實(shí)施例，光通信單元12A包括光調(diào)制器。根據(jù)由電壓等的 變化產(chǎn)生的電信號(hào)，光調(diào)制器外部地調(diào)制光，該光從外部輸入并且透射或反射。在光通信單元12A中，一定量的外部光輸入到光調(diào)制器，并且由A/D轉(zhuǎn)換器11A轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電信 號(hào)也輸入到光調(diào)制器。因此，光通信單元12A根據(jù)從A/D轉(zhuǎn)換器IIA輸入的電信號(hào)調(diào)制外 部輸入的光，并且根據(jù)從像素單元10A讀出的像素?cái)?shù)據(jù)輸出信號(hào)光Ls。
固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A包括產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于操作模式的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘(CLK)的時(shí)序發(fā)生器 (TG) 13A。時(shí)序發(fā)生器13A將驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘提供給每個(gè)功能塊，即提供給像素單元10A、A/D轉(zhuǎn)換 器IIA和光通信單元12A。固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A還包括輸入和輸出控制信號(hào)等的控制輸 入/輸出(I/O)單元14A;提供電源的直流到直流(DC-DC)單元15A;以及控制像素?cái)?shù)據(jù)的 讀出的控制單元16A。控制單元16A、 DC-DC單元15A和時(shí)序發(fā)生器13A連接到總線17，以 發(fā)送和接收控制信號(hào)和數(shù)據(jù)。 控制單元16A控制DC-DC單元15A打開和關(guān)閉固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A的電源?？?制單元16A使得時(shí)序發(fā)生器13A產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘，并且提供驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘給像素單元IOA、 A/D轉(zhuǎn) 換器11A和光通信單元12A，使得像素單元IOA、 A/D轉(zhuǎn)換器11A和光通信單元12A與驅(qū)動(dòng) 時(shí)鐘同步操作。 像素單元10A、A/D轉(zhuǎn)換器IIA和光通信單元12A使用從時(shí)序發(fā)生器13A提供的驅(qū) 動(dòng)時(shí)鐘以同步輸入和輸出的信號(hào)。在像素單元10A中，對(duì)應(yīng)于入射光的圖像的像素?cái)?shù)據(jù)作 為電信號(hào)讀出。A/D轉(zhuǎn)換器IIA輸入從像素單元IOA讀出的像素?cái)?shù)據(jù)，將像素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號(hào)，并且輸出數(shù)字信號(hào)。光通信單元12A輸入從像素單元10A讀出并由A/D轉(zhuǎn)換器 llA轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電信號(hào)，根據(jù)像素?cái)?shù)據(jù)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并且輸出信號(hào)光Ls。
固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A包括硅(Si)基底18，在該基底18上以集成方式形成像素單 元10A、A/D轉(zhuǎn)換器11A、光通信單元12A、時(shí)序發(fā)生器13A、DC-DC單元15A和控制單元16A。 固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A在半導(dǎo)體制造工藝中生產(chǎn)為單芯片，在該芯片上以集成方式形成上 述組件。 在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A中，像素單元10A布置在基底18的一側(cè)(第一側(cè))。光從 基底18的第一側(cè)入射到像素單元IOA。在基底18的第一側(cè)上布置A/D轉(zhuǎn)換器IIA、 DC-DC 單元15A和控制單元16A，它們輸入電信號(hào)和電源到像素單元IOA并從像素單元IOA輸出電 信號(hào)和電源。光通信單元12A也布置在基底18的第一側(cè)上。 在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A中，在基底18的前側(cè)布置處理單元，使得電信號(hào)傳輸全部 在基底18的前側(cè)進(jìn)行。在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A中，光通信單元12A布置在A/D轉(zhuǎn)換器11A 的輸出端。A/D轉(zhuǎn)換器11A和光通信單元12A通過信號(hào)配線180互相連接。因此，可以縮短 配線的長度，由A/D轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)作為電信號(hào)通過該配線傳輸。
在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A中，從像素單元IOA作為電信號(hào)讀出的像素信號(hào)由A/D轉(zhuǎn) 換器IIA轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并且通過信號(hào)配線180提供給光通信單元12A。從像素單元10A 讀出的像素信號(hào)由光通信單元12A轉(zhuǎn)換為信號(hào)光Ls并輸出。 因此，在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A中，根據(jù)光通信可以由傳輸信道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)線，轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號(hào)的像素信號(hào)通過該數(shù)據(jù)線傳輸，因此可以實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)傳輸。例如，通過疊加 同步信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)到像素信號(hào)產(chǎn)生串行化的數(shù)字信號(hào)，這使得可能在單信道上實(shí)現(xiàn)光信 號(hào)傳輸。使用串行化的像素和時(shí)鐘信號(hào)在獨(dú)立信道上傳輸?shù)呐渲?，光信?hào)傳輸可以在多個(gè) (兩個(gè))信道上執(zhí)行。 在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A中，在基底18的前側(cè)形成用作電極單元并連接到控制1/O單元14A的電極襯墊140A。因?yàn)橄袼匦盘?hào)通過光通信傳輸，所以沒必要提供用于外部傳 輸作為電信號(hào)的像素信號(hào)的電極襯墊給固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A。因此，電極襯墊140A至少包 括三條線電源線、GND線和控制線。 固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A包括在基底18的整個(gè)背側(cè)上的冷卻單元200A。冷卻單元 200A由比基底18等具有更高熱傳導(dǎo)率的材料制成。冷卻單元200A向外部消散在光通信單 元12A等中產(chǎn)生并且傳送到基底18的熱量，從而允許光通信單元12A等自然地冷卻。冷卻 單元200A能夠使用電扇等強(qiáng)制地冷卻光通信單元12A等。 在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A中，如上所述，處理單元布置在基底18的前側(cè)，使得電信 號(hào)傳輸在基底18的前側(cè)執(zhí)行。這意味著配置固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A，使得在基底18的背 側(cè)不提供處理單元和信號(hào)配線。例如，依賴于如何安裝固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A，在基底18的 整個(gè)背側(cè)上的冷卻單元200A可以具有與基底18的形狀相同的形狀，或者可延伸超出基底 18的每側(cè)。 在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A中，冷卻單元200A布置在基底18的整個(gè)背側(cè)。這意味著 冷卻單元200A布置在光通信單元12A的正下方并且在光通信單元12A的形成區(qū)域的整個(gè) 背側(cè)上，所述形成區(qū)域是形成光通信單元12A的區(qū)域。此外，因?yàn)槔鋮s單元200A與基底18 的整個(gè)背側(cè)接觸，所以冷卻單元200A和基底18在光通信單元12A的形成區(qū)域的整個(gè)背側(cè) (即在光通信單元12A正下方的位置)互相接觸。 光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量從光通信單元12A傳送到基底18。因?yàn)榛?8和 冷卻單元200A在光通信單元12A的正下方互相接觸，所以從光通信單元12A傳送到基底18 的熱量進(jìn)一步傳送到光通信單元12A正下方的冷卻單元200A。 因此，光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量可以有效地傳送到基底18背側(cè)的冷卻單元 200A，并且可以提高冷卻光通信單元12A的效率。因此可能阻止光通信單元12A中產(chǎn)生的 熱量通過基底18到達(dá)像素單元IOA。 同時(shí)，冷卻單元200A布置在像素單元10A的正下方，使得基底18的背側(cè)與在像素 單元10A的整個(gè)形成區(qū)域的正下方的冷卻單元200A接觸。因此，像素單元10A中產(chǎn)生的熱 量通過基底18從像素單元10A的整個(gè)形成區(qū)域傳送到冷卻單元200A。因此，可以均勻地冷 卻像素單元10A或消散像素單元10A中的熱量，因此提供均勻的像素特性。
(第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的修改) 圖4是圖示根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的第一修改的示意性截面圖。在 根據(jù)第一實(shí)施例的第一修改的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1B中，如第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè) 備1A的情況，如像素單元IOA和光通信單元12A的處理單元布置在基底18的前側(cè)。同時(shí)， 冷卻單元200A布置在基底18的整個(gè)背側(cè)。 固態(tài)圖像拾取設(shè)備1B包括熱傳導(dǎo)部分211A，該熱傳導(dǎo)部分211A將在基底18的前 側(cè)形成的光通信單元12A和像素單元10A連接到在基底18的背側(cè)形成的冷卻單元200A。 基底18提供有通孔(through hole)，該通孔從光通信單元12A和像素單元10A的底部延伸 到冷卻單元200A。熱傳導(dǎo)部分211A通過用高熱傳導(dǎo)率材料對(duì)通孔金屬化而形成。
在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1B中，因?yàn)楣馔ㄐ艈卧?2A、像素單元10A和冷卻單元200A 與熱傳導(dǎo)部分211A接觸，所以光通信單元12A和像素單元10A熱連接到冷卻單元200A 。
—個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)部分211A在光通信單元12A下形成并且連接到冷卻單元200A。光通信單元12A下的一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)部分211A中的至少一個(gè)位于光通信單元12A的熱 源的正下方。在像素單元10A的情況下，例如多個(gè)熱傳導(dǎo)部分211A被均勻地布置在像素單 元10A的整個(gè)形成區(qū)域上并連接到冷卻單元200A。 因此，光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量可以通過熱傳導(dǎo)部分211A有效地傳送到基底 18的背側(cè)上的冷卻單元200A，并且可以提高冷卻光通信單元12A的效率。因此，可能阻止 光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量通過基底18到達(dá)像素單元IOA。同時(shí)，像素單元10A中產(chǎn)生 的熱量可以有效地傳送到基底18的背側(cè)上的冷卻單元200A，并且可以均勻地提高冷卻像 素單元10A的效率。 圖5是圖示根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的第二修改的示意性截面圖。圖 6是圖5中圖示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示意性平面圖。在根據(jù)第一實(shí)施例的第二修改的固 態(tài)圖像拾取設(shè)備1C中，冷卻單元210A布置在基底18的前側(cè)上的光通信單元12A周圍。
冷卻單元210A由比基底18等具有更高熱傳導(dǎo)率的材料制造。冷卻單元210A向 外部消散光通信單元12A等中產(chǎn)生的熱量，以允許光通信單元12A等自然地冷卻。當(dāng)光通 信單元12A包括表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器作為發(fā)光元件時(shí)，冷卻單元210A例如配置為板狀 體，其覆蓋光通信單元12A的下表面和側(cè)表面，以便除了作為光通信單元12A的發(fā)光表面的 上表面外，包圍該光通信單元12A。當(dāng)光通信單元12A包括底到面(end-face)發(fā)射半導(dǎo)體 激光器作為發(fā)光元件時(shí)，冷卻單元210A例如配置為板狀體，其覆蓋光通信單元12A的下表 面和三個(gè)側(cè)表面，以便除了作為光通信單元12A的發(fā)光表面的一個(gè)側(cè)表面外，包圍該光通 信單元12A。配置冷卻單元210A以在光通信單元12A的內(nèi)表面上形成，所述內(nèi)表面面向基 底18的內(nèi)部、與像素單元IOA相對(duì)。冷卻單元210A能夠用風(fēng)扇等強(qiáng)制地冷卻光通信單元 12A。 光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量從光通信單元12A傳送到冷卻單元210A，并且部分 地從冷卻單元210A消散到基底18的外面。光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量的剩余部分傳送 到基底18。因?yàn)榛?8與在光通信單元12A正下方的冷卻單元200A接觸，所以從光通信單 元12A傳送到基底18的熱量還從基底18傳送到光通信單元12A正下方的冷卻單元200A。
因此，光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量可以由基底18前側(cè)上的冷卻單元210A消散， 并且有效地傳送到基底18的背側(cè)上的冷卻單元200A，并且可以提高冷卻光通信單元12A的 效率。因此，可能阻止光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量通過基底18到達(dá)像素單元IOA。
圖7是圖示根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的第三修改的示意性截面圖。在 根據(jù)第一實(shí)施例的第三修改的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1D中，上述冷卻單元210A布置在基底18 的前側(cè)上的光通信單元12A周圍。另外，固態(tài)圖像拾取設(shè)備1D包括熱傳導(dǎo)部分211A，該熱 傳導(dǎo)部分211A將基底18的前側(cè)上形成的冷卻單元210A連接到基底18的背側(cè)上形成的冷 卻單元200A。熱傳導(dǎo)部分211A也將像素單元10A連接到冷卻單元200A。
在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1D中，光通信單元12A的下表面上形成的冷卻單元210A通 過熱傳導(dǎo)部分211A連接到基底18的背側(cè)上的冷卻單元200A。因此，光通信單元12A中產(chǎn) 生的熱量可以有效地從冷卻單元210A通過熱傳導(dǎo)部分211A傳送到基底18的背側(cè)上的冷 卻單元200A，并且可以提高冷卻光通信單元12A的效率。因此，可能阻止光通信單元12A中 產(chǎn)生的熱量通過基底18到達(dá)像素單元IOA。
(第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示例性配置)
圖8是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的例子的示意性截面 圖。圖9是圖示包括在圖8的固態(tài)圖像拾取設(shè)備中的基底的前側(cè)的示意性平面圖。圖10 是圖示圖9的基底的背側(cè)的示意性平面圖。 在第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備IE中，如圖3中圖示的像素單元IOA和光通信 單元12A的處理單元布置在基底18的前側(cè)上。各處理單元之間的電信號(hào)傳輸在基底18的 前側(cè)上執(zhí)行。在固態(tài)圖像拾取設(shè)備IE中，光通信單元12A布置在A/D轉(zhuǎn)換器11A的輸出端。 A/D轉(zhuǎn)換器11A和光通信單元12A通過信號(hào)配線180互相連接。因此，可以縮短配線的長 度，由A/D轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)作為電信號(hào)通過該配線傳輸。 在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1E中，從像素單元IOA作為電信號(hào)讀出的像素信號(hào)由A/D轉(zhuǎn) 換器11A轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并且由光通信單元12A轉(zhuǎn)換為信號(hào)光Ls并輸出。因此，在固態(tài) 圖像拾取設(shè)備1E中，根據(jù)光通信可以由傳輸信道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)線，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的像素信號(hào) 通過該數(shù)據(jù)線傳輸，因此可以實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)傳輸。 在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1E中，在基底18的背側(cè)上形成連接到控制1/0單元14A的 電極襯墊140B。因?yàn)橄袼匦盘?hào)通過光通信傳輸，所以不必要提供用于向外傳輸作為電信號(hào) 的像素信號(hào)的電極襯墊給固態(tài)圖像拾取設(shè)備1E。因此，電極襯墊140B至少包括三條線電 源線、GND線和控制線。 電極襯墊140B由基底18中形成的貫穿(through)電極(未顯示)連接到基底18 的前側(cè)上的處理單元。例如，基底18的背側(cè)上的電極襯墊140B的形成位置沿基底18的一 側(cè)。電極襯墊140B在除了光通信單元12A正下方以及像素單元10A正下方的區(qū)域以外的 區(qū)域中形成。因此，在基底18的背側(cè)上，光通信單元12A正下方以及像素單元10A正下方 的區(qū)域中不提供信號(hào)配線。 固態(tài)圖像拾取設(shè)備1E包括在基底18的背側(cè)上的冷卻單元200B。冷卻單元200B由 比基底18等具有更高熱傳導(dǎo)率的材料制造。冷卻單元200B向外部消散在光通信單元12A 等中產(chǎn)生并傳送到基底18的熱量，以便冷卻光通信單元12A等。冷卻單元200B能夠使用 電扇等強(qiáng)制地冷卻光通信單元12A等。 在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1E中，處理單元布置在基底18的前側(cè)上，并且信號(hào)傳輸在基 底18的前側(cè)上進(jìn)行。這意味著配置固態(tài)圖像拾取設(shè)備1E，使得除了電極襯墊140B，在基 底18的背側(cè)上不提供處理單元以及信號(hào)配線。配置在基底18的背側(cè)上的冷卻單元200B 以覆蓋光通信單元12A和像素單元10A的形成區(qū)域的整個(gè)背側(cè)，但是不覆蓋電極襯墊140B 的形成位置。 在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1E中，冷卻單元200B布置在除了電極襯墊140B的形成位置 以外的基底18的整個(gè)背側(cè)上。這意味著冷卻單元200B布置在光通信單元12A的正下方， 并且在光通信單元12A的形成區(qū)域的整個(gè)背側(cè)上。此外，因?yàn)槔鋮s單元200B與除了電極襯 墊140B的形成位置以外的基底18的整個(gè)背側(cè)接觸，所以冷卻單元200B和基底18在光通 信單元12A的形成區(qū)域的整個(gè)背側(cè)(即在光通信單元12A正下方的位置)互相接觸。
在光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量從光通信單元12A傳送到基底18。因?yàn)榛?8 和冷卻單元200B在光通信單元12A的正下方互相接觸，所以從光通信單元12A傳送到基底 18的熱量還傳送到光通信單元12A正下方的冷卻單元200B。 因此，在光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量可以有效地傳送到基底18的背側(cè)上的冷卻單元200B，并且可以提高冷卻光通信單元12A的效率。因此可能阻止在光通信單元12A中 產(chǎn)生的熱量通過基底18到達(dá)像素單元10A。 同時(shí)，冷卻單元200B布置在像素單元10A的正下方，使得基底18的背側(cè)與像素單 元10A的整個(gè)形成區(qū)域的正下方的冷卻單元200B接觸。因此，像素單元10A中產(chǎn)生的熱量 從像素單元10A的整個(gè)形成區(qū)域通過基底18傳送到冷卻單元200B。因此，可能均勻地冷卻 像素單元10A或消散像素單元10A中的熱量，因此提供均勻的像素特性。
(第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的修改) 圖11是圖示根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的第一修改的示意性截面圖。 根據(jù)第二實(shí)施例的第一修改的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1F包括熱傳導(dǎo)部分211A，該熱傳導(dǎo)部分 211A將在基底18的前側(cè)上形成的光通信單元12A和像素單元10A連接到在基底18的背 側(cè)上形成的冷卻單元200B。提供通孔給基底18，該通孔從光通信單元12A和像素單元10A 的底部延伸到冷卻單元200B。熱傳導(dǎo)部分211A通過用高熱傳導(dǎo)率材料對(duì)通孔金屬化而形 成。 在固態(tài)圖像拾取設(shè)備IF中，因?yàn)楣馔ㄐ艈卧?2A、像素單元10A和冷卻單元200B 與熱傳導(dǎo)部分211A接觸，所以光通信單元12A和像素單元10A 熱連接到冷卻單元 200B。 —個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)部分211A在光通信單元12A下形成并且連接到冷卻單元200B。 光通信單元12A下的一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)部分211A中的至少一個(gè)位于光通信單元12A的熱 源的正下方。在像素單元10A的情況下，多個(gè)熱傳導(dǎo)部分211A例如均勻地排列在像素單元 10A的整個(gè)形成區(qū)域上并連接到冷卻單元200B。 因此，光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量可以通過熱傳導(dǎo)部分211A有效地傳送到基底 18的背側(cè)上的冷卻單元200B，并且可以提高冷卻光通信單元12A的效率。因此可能阻止光 通信單元12A中產(chǎn)生的熱量通過基底18到達(dá)像素單元IOA。同時(shí)，像素單元10A中產(chǎn)生的 熱量可以有效地傳送到基底18的背側(cè)上的冷卻單元200B，并且可以均勻地提高冷卻像素 單元10A的效率。 圖12是圖示根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的第二修改的示意性截面圖。 圖13是圖12中圖示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示意性平面圖。在根據(jù)第二實(shí)施例的第二修改 的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1G中，冷卻單元210A布置在基底18的前側(cè)上的光通信單元12A周圍。
冷卻單元210A由比基底18等具有更高熱傳導(dǎo)率的材料制造。冷卻單元210A向 外部消散光通信單元12A等中產(chǎn)生的熱量，以允許光通信單元12A等冷卻。如上所述，以依 賴于光通信單元12A的形式的方式，配置冷卻單元210A，以便除了光通信單元12A的發(fā)光表 面外圍繞光通信單元12A。同時(shí)，配置冷卻單元210A以在光通信單元12A的內(nèi)表面形成，該 內(nèi)表面面向基底18的內(nèi)部、與像素單元IOA相對(duì)。 在光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量從光通信單元12A傳送到冷卻單元210A，并且部 分地從冷卻單元210A消散到基底18的外部。在光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量的剩余部分 傳送到基底18。因?yàn)榛?8與光通信單元12A正下方的冷卻單元200B接觸，所以從光通 信單元12A傳送到基底18的熱量還傳送到光通信單元12A正下方的冷卻單元200B。
因此，光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量可以由基底18前側(cè)上的冷卻單元210A消散， 并有效地傳送到基底18背側(cè)上的冷卻單元200B，并且可以提高冷卻光通信單元12A的效率。因此可能阻止光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量通過基底18到達(dá)像素單元10A。 圖14是圖示根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的第三修改的示意性截面圖。
在根據(jù)第二實(shí)施例的第三修改的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1H中，上述冷卻單元210A布置在基底
18的前側(cè)上的光通信單元12A周圍。另外，固態(tài)圖像拾取設(shè)備1H包括熱傳導(dǎo)部分211A，該
熱傳導(dǎo)部分211A將基底18的前側(cè)上形成的冷卻單元210A連接到基底18的背側(cè)上形成的
冷卻單元200B。熱傳導(dǎo)部分211A也連接像素單元10A到冷卻單元200B。 在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1H中，光通信單元12A的下表面形成的冷卻單元210A通過
熱傳導(dǎo)部分211A連接到基底18的背側(cè)上的冷卻單元200B。因此，光通信單元12A中產(chǎn)生
的熱量可以有效地從冷卻單元210A通過熱傳導(dǎo)部分211A傳送到基底18的背側(cè)上的冷卻
單元200B，并且可以提高冷卻光通信單元12A的效率。因此可能阻止光通信單元12A中產(chǎn)
生的熱量通過基底18到達(dá)像素單元IOA。(每個(gè)實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的修改) 圖15是圖示根據(jù)本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的修改的示意性截面 圖。根據(jù)本發(fā)明每個(gè)實(shí)施例的修改的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1J包括基底18和冷卻單元200(A 或B)之間的熱傳導(dǎo)體212。 類似于冷卻單元200，熱傳導(dǎo)體212由高熱傳導(dǎo)率材料制造，使用該熱傳導(dǎo)體212 填充基底18和冷卻單元200之間的縫隙。基底18的前側(cè)上形成的冷卻單元210A和光通 信單元12A的非發(fā)光表面之間的縫隙也可以用熱傳導(dǎo)體212填充。熱傳導(dǎo)體212由具有 高熱傳導(dǎo)率、高熱阻和高阻光性質(zhì)的材料制造，該高阻光性質(zhì)可以阻止光從光通信單元12A 泄漏。例如，熱傳導(dǎo)體212由高熱傳導(dǎo)率環(huán)氧樹脂制造。因此，從光通信單元12A傳送到基 底18的熱量可以有效地傳送到冷卻單元200。
(每個(gè)實(shí)施例的冷卻單元的示例性配置) 根據(jù)本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例的冷卻單元可以是任何類型的強(qiáng)制冷卻設(shè)備。強(qiáng)制冷卻 設(shè)備的例子包括如風(fēng)冷設(shè)備，如風(fēng)扇；吹干燥的空氣的空氣冷卻設(shè)備；驅(qū)動(dòng)設(shè)備，包括熱 電轉(zhuǎn)換元件，如Peltier元件；以及使如水的液體循環(huán)的液體冷卻設(shè)備。替代地，根據(jù)本發(fā) 明的每個(gè)實(shí)施例的冷卻單元可以是用于自然冷卻的設(shè)備，或者可以是散熱片或熱導(dǎo)管。
(用于光通信單元的每個(gè)排列的冷卻單元的示例性配置)
(1)用于以集中方式排列的光通信單元的冷卻單元的示例性配置
圖16是固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示意性截面圖，該截面示用于以集中方式排列 的光通信單元的冷卻單元的示例性配置。圖17是圖示包括在圖16的固態(tài)圖像拾取設(shè)備中 的基底的前側(cè)的示意性平面圖。圖18是圖示圖17的基底的背側(cè)的示意性平面圖。
在圖17的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1中，在基底18的一個(gè)角以集中方式排列一個(gè)光通 信單元12A。固態(tài)圖像拾取設(shè)備1包括在基底18的背側(cè)上以及在光通信單元12A正下方 的冷卻單元200C。冷卻單元200C由比基底18等具有更高熱傳導(dǎo)率的材料制造。冷卻單 元200C向外部消散光通信單元12A等中產(chǎn)生并傳送到基底18的熱量，從而允許光通信單 元12A等自然地冷卻。冷卻單元200C能夠使用風(fēng)扇等強(qiáng)制地冷卻光通信單元12A等。
固態(tài)圖像拾取設(shè)備1包括在除了冷卻單元200C的形成位置以外的基底18的整個(gè) 背側(cè)上的散熱板220A。散熱板220A由比基底18等具有更高熱傳導(dǎo)率的材料制造。如上 所述，在基底18的背側(cè)上，不提供處理單元以及信號(hào)配線。配置基底18的背側(cè)上的散熱板220A以覆蓋像素單元10A的整個(gè)形成區(qū)域。散熱板220A部分地延伸超出固態(tài)圖像拾取設(shè) 備1的輪廓，從而在基底18外部形成外部散熱部分221A。在這個(gè)例子中，散熱板220A的三 側(cè)向外延伸以形成外部散熱部分221A。 固態(tài)圖像拾取設(shè)備1包括冷卻單元200C和散熱板220A之間的熱傳導(dǎo)體213。類 似于冷卻單元200C和散熱板220A，熱傳導(dǎo)體213由高熱傳導(dǎo)率的材料制造，冷卻單元200C 和散熱板220A之間的縫隙由該熱傳導(dǎo)體213填充。熱傳導(dǎo)體213由具有高熱傳導(dǎo)率和高熱 阻的材料制造。例如，熱傳導(dǎo)體213由高熱傳導(dǎo)率環(huán)氧樹脂制造。因此，從光通信單元12A 傳送到冷卻單元200C的熱量可以有效地傳送到散熱板220A。 當(dāng)冷卻單元200C和散熱板220A包括在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1中時(shí)，在該固態(tài)圖像
拾取設(shè)備1中光通信單元12A以集中方式排列，光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量傳送到冷卻
單元200C。傳送到冷卻單元200C的熱量還傳送到散熱板220A，并且通過外部散熱部分221A
消散到外部，如圖17中的箭頭所指示。同時(shí)，在像素單元IOA等中產(chǎn)生的熱量傳送到散熱
板220A，并且還通過外部散熱部分221A消散到外部，如圖17中的箭頭所指示。 因此，光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量在基底18的背側(cè)上可以消散到固態(tài)圖像拾取
設(shè)備1的外部。在基底18的前側(cè)上的像素單元10A等中產(chǎn)生的熱量也可以傳送到基底18
的背側(cè)并消散到固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的外部。因此，可能顯著減小光通信單元12A中產(chǎn)生
的熱量對(duì)像素單元10A的影響。另外，因?yàn)槔鋮s單元200C和散熱板220A之間的縫隙用熱
傳導(dǎo)體213填充，所以與由空氣傳送熱量的配置相比，可以獲得更高的散熱效率。 (2)用于以分布方式排列的光通信單元的冷卻單元的示例性配置 圖19是固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示意性截面圖，該截面示用于以分布方式排列
的光通信單元的冷卻單元的示例性配置。圖20是圖示包括在圖19的固態(tài)圖像拾取設(shè)備中的基底的前側(cè)的示意性平面圖。 在圖20的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1中，四個(gè)光通信單元12A以分布方式分別排列在基 底18的四個(gè)角。固態(tài)圖像拾取設(shè)備1包括在基底18的整個(gè)背側(cè)上的冷卻單元200D。冷卻 單元200D由比基底18等具有更高熱傳導(dǎo)率的材料制造。冷卻單元200D向外部消散在光 通信單元12A等中產(chǎn)生并傳送到基底18的熱量，從而允許光通信單元12A等自然地冷卻。 冷卻單元200D能夠使用風(fēng)扇等強(qiáng)制地冷卻光通信單元12A等。 如上所述，配置固態(tài)圖像拾取設(shè)備l，使得在基底18的背側(cè)上不提供信號(hào)處理單 元以及信號(hào)配線。依賴于如何安裝固態(tài)圖像拾取設(shè)備l，基底18整個(gè)背側(cè)上的冷卻單元 200D例如可以具有與基底18的形狀相同的形狀，或者可以延伸超出基底18的每側(cè)。
在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1中，冷卻單元200D布置在基底18的整個(gè)背側(cè)上。這意味 著冷卻單元200D布置在以分布方式排列的光通信單元12A的正下方，并且在光通信單元 12A的形成區(qū)域的整個(gè)背側(cè)。此外，因?yàn)槔鋮s單元200D與基底18的整個(gè)背側(cè)接觸，所以冷 卻單元200D和基底18在光通信單元12A的形成區(qū)域的整個(gè)背側(cè)(即在每個(gè)光通信單元 12A正下方的位置)互相接觸。 固態(tài)圖像拾取設(shè)備1包括各光通信單元12A周圍的冷卻單元210B。冷卻單元210B 由比基底18具有更高熱傳導(dǎo)率的材料制造。冷卻單元210B向外部消散光通信單元12A中 產(chǎn)生的熱量，以允許光通信單元12A自然地冷卻。冷卻單元210B能夠使用風(fēng)扇等強(qiáng)制地冷 卻光通信單元12A等。配置每個(gè)冷卻單元210B以在對(duì)應(yīng)的光通信單元12A的內(nèi)表面上形成，所述內(nèi)表面面向基底18的內(nèi)部、與像素單元10A相對(duì)。這是為了阻止熱量傳送到基底 18的內(nèi)部，在該基底18上形成像素單元10A等。 如上所述，在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1中提供冷卻單元200D和冷卻單元210B，在該固 態(tài)圖像拾取設(shè)備1中光通信單元12A以分布方式排列。每個(gè)光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量 傳送到基底18。因?yàn)榛?8和冷卻單元200D在每個(gè)光通信單元12A的正下方互相接觸， 所以從每個(gè)光通信單元12A傳送到基底18的熱量還從基底18傳送到每個(gè)光通信單元12A 正下方的冷卻單元200D。 因此，以分布方式排列的光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量可以有效地傳送到基底18 的背側(cè)上的冷卻單元200D，并且可以提高冷卻光通信單元12A的效率。因此可能阻止光通 信單元12A中產(chǎn)生的熱量通過基底18到達(dá)像素單元IOA。 同時(shí)，冷卻單元200D布置在像素單元IOA正下方，使得基底18的背側(cè)與像素單元 10A的整個(gè)形成區(qū)域的正下方的冷卻單元200D接觸。因此，像素單元10A中產(chǎn)生的熱量從 像素單元10A的整個(gè)形成區(qū)域通過基底18傳送到冷卻單元200D。因此，可能均勻地冷卻像 素單元10A或消散像素單元10A中的熱量，因此提供均勻的像素特性。
另外，因?yàn)槔鋮s單元210B在基底18的前側(cè)上的各光通信單元12A周圍形成，所 以光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量部分地傳送到冷卻單元210B。因此，以分布方式排列的每 個(gè)光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量在與像素單元10A相反的方向傳送，并且不到達(dá)像素單元 IOA。因此，可能顯著地減小光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量對(duì)像素單元10A的影響。
(3)用于以分布方式排列的光通信單元組的冷卻單元的示例性配置
圖21是固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示意性截面圖，該截面示用于光通信單元組的 冷卻單元的示例性配置，所述組以分布方式排列。圖22是圖示包括在圖21的固態(tài)圖像拾 取設(shè)備中的基底的前側(cè)的示意性平面圖。 在圖22的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1中，互相鄰近的兩組光通信單元12A以分布方式分 別排列在基底18的兩個(gè)角。固態(tài)圖像拾取設(shè)備1包括兩組光通信單元12A各自周圍的冷卻 單元210C。冷卻單元210C由比基底18具有更高熱傳導(dǎo)率的材料制造。冷卻單元210C向 外消散光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量，以允許光通信單元12A自然地冷卻。冷卻單元210C 能夠使用風(fēng)扇等強(qiáng)制地冷卻光通信單元12A等。配置每個(gè)冷卻單元210B以在對(duì)應(yīng)的光通 信單元12A的內(nèi)表面形成，該內(nèi)表面面向基底18的內(nèi)部、與像素單元IOA相對(duì)。這是為了 阻止熱量傳送到基底18的內(nèi)部，在該基底18上形成像素單元10A等。
固態(tài)圖像拾取設(shè)備1包括在基底18的整個(gè)背側(cè)上的散熱板220B作為冷卻單元。 散熱板220B由比基底18等具有更高熱傳導(dǎo)率的材料制造。散熱板220B向外部消散光通 信單元12A等中產(chǎn)生并傳送到基底18的熱量，從而允許光通信單元12A等自然地冷卻。
如上所述，配置固態(tài)圖像拾取設(shè)備l，使得在基底18的背側(cè)上不提供處理單元以 及信號(hào)配線。散熱板220B布置在基底18的整個(gè)背側(cè)上。散熱板220B部分地延伸超出固 態(tài)圖像拾取設(shè)備1的輪廓，以在基底18之外形成外部散熱部分221B。在這個(gè)例子中，散熱 板220B的四側(cè)向外延伸以形成外部散熱部分221B。 在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1中，散熱板220B布置在基底18的整個(gè)背側(cè)上。這意味著 散熱板220B布置在兩組光通信單元12A中的每個(gè)的正下方，所述兩組以分布方式排列，并 且在光通信單元12A的形成區(qū)域的整個(gè)背側(cè)上。此外，因?yàn)樯岚?20B與基底18的整個(gè)背側(cè)接觸，所以散熱板220B和基底18在光通信單元12A的形成區(qū)域的整個(gè)背側(cè)(即在兩組光通信單元12A中的每個(gè)的正下方的位置)互相接觸。 固態(tài)圖像拾取設(shè)備1包括熱傳導(dǎo)部分211B，該熱傳導(dǎo)部分211B將基底18的前側(cè)上形成的光通信單元12A和像素單元10A連接到基底18的背側(cè)上形成的散熱板220B。提供通孔給基底18，該通孔從光通信單元12A和像素單元10A的底部延伸到散熱板220B。熱傳導(dǎo)部分211B通過用高熱傳導(dǎo)率材料對(duì)通孔金屬化而形成。 在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1中，因?yàn)楣馔ㄐ艈卧?2A、像素單元10A和散熱板220B與熱傳導(dǎo)部分211B接觸，所以光通信單元12A和像素單元10A熱連接到散熱板220B。
—個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)部分211B在每個(gè)光通信單元12A下形成并且連接到散熱板220B。每個(gè)光通信單元12A下的一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)部分211B中的至少一個(gè)位于光通信單元12A的熱源的正下方。在像素單元10A的情況下，多個(gè)熱傳導(dǎo)部分211B例如均勻地排列在像素單元10A的整個(gè)形成區(qū)域上并連接到散熱板220B。當(dāng)冷卻單元210C在光通信單元12A的下表面上形成時(shí)，冷卻單元210C連接到熱傳導(dǎo)部分211B。 如上所述，在互相鄰近的各組光通信單元12A以分布方式排列的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1中，存在冷卻單元210C、散熱板220B和熱傳導(dǎo)部分211B。因此，每個(gè)光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量傳送到對(duì)應(yīng)的冷卻單元210C。因?yàn)槊總€(gè)光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量在與像素單元IOA相反的方向傳送并且不到達(dá)像素單元IOA，所以可能顯著地減小光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量對(duì)像素單元10A的影響。 因此，光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量可以通過熱傳導(dǎo)部分211B有效地傳送到基底18背側(cè)的散熱板220B，并且可以提高冷卻光通信單元12A的效率。因此可能阻止光通信單元12A中產(chǎn)生的熱量通過基底18到達(dá)像素單元IOA。同時(shí)，像素單元10A中產(chǎn)生的熱量可以有效地傳送到基底18背側(cè)上的散熱板220B，并且可以均勻地提高冷卻像素單元10A的效率。(包括固態(tài)圖像拾取設(shè)備的信號(hào)處理系統(tǒng)的概要) 圖23是圖示包括固態(tài)圖像拾取設(shè)備的信號(hào)處理系統(tǒng)的概要的功能方塊圖。首先，將描述包括固態(tài)圖像拾取設(shè)備的光學(xué)裝置的概要。光學(xué)裝置2A包括上述固態(tài)圖像拾取設(shè)備1 (固態(tài)圖像拾取設(shè)備1A到1J之一 )、透鏡組件20和外殼21，固態(tài)圖像拾取設(shè)備1和透鏡組件20安裝在該外殼21上。例如，光學(xué)裝置2A構(gòu)成照相機(jī)系統(tǒng)的透鏡單元。透鏡組件20是光學(xué)設(shè)備的例子，并且包括一個(gè)或多個(gè)透鏡。 配置光學(xué)裝置2A，使得固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的像素單元10A與透鏡組件20的焦點(diǎn)對(duì)齊。在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的像素單元10A中形成從透鏡組件20入射的光的圖像。
不管到要拾取其圖像的對(duì)象的距離，為將透鏡組件20的焦點(diǎn)與固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的像素單元IOA對(duì)齊，光學(xué)裝置2A具有例如焦點(diǎn)定位機(jī)制，該機(jī)制在光軸的方向相對(duì)于固態(tài)圖像拾取設(shè)備1移動(dòng)透鏡組件20。 接下來，將描述光學(xué)裝置所連接的信號(hào)處理裝置的概要。信號(hào)處理裝置3A包括將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光通信單元30A、以及輸入和輸出控制信號(hào)的控制I/O單元31A等。例如，信號(hào)處理裝置3A構(gòu)成相機(jī)系統(tǒng)的相機(jī)主體。當(dāng)光學(xué)裝置2A連接到信號(hào)處理裝置3A時(shí)，光通信單元30A光耦合到固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的光通信單元12A。同時(shí)，控制1/0單元31A連接到固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的控制I/O單元14A。
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信號(hào)處理裝置3A包括操作單元32A，接受用戶操作；以及讀出控制單元33A，給出讀出像素?cái)?shù)據(jù)的指令給光學(xué)裝置2A的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1。 讀出像素?cái)?shù)據(jù)的指令從信號(hào)處理裝置3A的控制I/O單元31A給到光學(xué)裝置2A的固態(tài)圖像拾取設(shè)備l。通過信號(hào)處理裝置3A的光通信單元30A和固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的光通信單元12A之間的光通信，信號(hào)處理裝置3A從固態(tài)圖像拾取設(shè)備1獲得像素?cái)?shù)據(jù)。
光通信單元30A包括如光電二極管(PD)的光檢測元件，該光檢測元件用作光檢測單元。從固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的光通信單元12A輸出的信號(hào)光Ls輸入到光通信單元30A。光通信單元30A將作為光信號(hào)輸入的像素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并且輸出電信號(hào)。
在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的光通信單元12A包括調(diào)制外部光的光調(diào)制器的配置中，信號(hào)處理裝置3A的光通信單元30A包括發(fā)光單元，該發(fā)光單元輸出輸入到固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的光調(diào)制器的光。發(fā)光單元包括發(fā)光元件，如半導(dǎo)體激光器，并且輸出一系列恒定的光束L。 信號(hào)處理裝置3A包括信號(hào)處理單元34A，該信號(hào)處理單元34A對(duì)通過與固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的光通信獲得的像素?cái)?shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定的信號(hào)處理，以便產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。信號(hào)處理裝置3A還包括數(shù)據(jù)保持單元35A，保持從固態(tài)圖像拾取設(shè)備1獲得的像素?cái)?shù)據(jù)；以及顯示單元36A，顯示對(duì)應(yīng)于由信號(hào)處理單元34A產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的圖像。 信號(hào)處理裝置3A還包括電源37A，給信號(hào)處理裝置3A和光學(xué)裝置2A供電；以及控制供電的電源控制單元38A。響應(yīng)于用于開啟或關(guān)閉信號(hào)處理裝置3A的操作，電源控制單元38A執(zhí)行供電控制，從而以預(yù)定的順序執(zhí)行對(duì)信號(hào)處理裝置3A的供電的開始和停止之間以及對(duì)光學(xué)裝置2A的供電的開始和停止之間的切換。 接下來，將描述包括光學(xué)裝置和信號(hào)處理裝置的信號(hào)處理系統(tǒng)的概要。信號(hào)處理系統(tǒng)4A包括上述光學(xué)裝置2A和信號(hào)處理裝置3A，并且例如構(gòu)成相機(jī)系統(tǒng)。配置相機(jī)系統(tǒng)，使得構(gòu)成透鏡單元的光學(xué)裝置2A是可替代的，并且可從構(gòu)成相機(jī)主體的信號(hào)處理裝置3A移除。 在信號(hào)處理系統(tǒng)4A中，當(dāng)光學(xué)裝置2A連接到信號(hào)處理裝置3A時(shí)，信號(hào)處理裝置3A的光通信單元30A光耦合到包括在光學(xué)裝置2A中的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的光通信單元12A。同時(shí)，信號(hào)處理裝置3A的控制1/0單元31A連接到固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的控制I/O單元14A。 因此，在信號(hào)處理系統(tǒng)4A中，固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的光通信單元12A和信號(hào)處理裝置3A的光通信單元30A輸入和輸出數(shù)據(jù)，作為光學(xué)裝置2A和信號(hào)處理裝置3A之間的光信號(hào)。 另外，在信號(hào)處理系統(tǒng)4A中，信號(hào)處理裝置3A的控制I/O單元31A和固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的控制I/O單元14A輸入和輸出在信號(hào)處理裝置3A和光學(xué)裝置2A之間的控制信號(hào)。此外，在信號(hào)處理系統(tǒng)4A中，信號(hào)處理裝置3A的控制1/0單元31A和固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的控制I/O單元14A允許從信號(hào)處理裝置3A給光學(xué)裝置2A供電。
在信號(hào)處理系統(tǒng)4A中，根據(jù)由信號(hào)處理裝置3A的操作單元32A接受的用戶操作，信號(hào)處理裝置3A的讀出控制單元33A輸出控制信號(hào)，從而給出讀出像素?cái)?shù)據(jù)的指令。
在信號(hào)處理系統(tǒng)4A中，給出讀出像素?cái)?shù)據(jù)的指令的控制信號(hào)從信號(hào)處理裝置3A的控制I/O單元31A輸出，并且通過光學(xué)裝置2A的控制I/O單元14A，輸入到光學(xué)裝置2A的固態(tài)圖像拾取設(shè)備l。 在信號(hào)處理系統(tǒng)4A中，當(dāng)給出讀出像素?cái)?shù)據(jù)的指令的控制信號(hào)輸入到光學(xué)裝置2A的固態(tài)圖像拾取設(shè)備1時(shí)，固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的控制單元16A使得時(shí)序發(fā)生器13A產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘。 由時(shí)序發(fā)生器13A產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘提供給像素單元10A、A/D轉(zhuǎn)換器IIA和光通信單元12A。在像素單元10A中，像素?cái)?shù)據(jù)讀出為電信號(hào)。從像素單元10A讀出的像素?cái)?shù)據(jù)輸入到A/D轉(zhuǎn)換器11A，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并且輸出。由A/D轉(zhuǎn)換器11A轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電信號(hào)輸入到光通信單元12A，使得像素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信號(hào)光Ls并且輸出。在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1的光通信單元12A包括調(diào)制外部光的光調(diào)制器的配置中，光通信單元12A根據(jù)由A/D轉(zhuǎn)換器11A轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電信號(hào)，調(diào)制從信號(hào)處理裝置3A輸入的一定量的光，并且輸出信號(hào)光Ls。 在信號(hào)處理系統(tǒng)4A中，固態(tài)圖像拾取設(shè)備1中讀出的像素?cái)?shù)據(jù)從光通信單元12A輸出，并且通過光通信輸入到信號(hào)處理裝置3A的光通信單元30A。 在信號(hào)處理系統(tǒng)4A中，在固態(tài)圖像拾取設(shè)備1中讀出的像素?cái)?shù)據(jù)通過光通信輸入到信號(hào)處理裝置3A之后，光通信單元30A將作為光信號(hào)輸入的像素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并且輸出電信號(hào)。 在信號(hào)處理系統(tǒng)4A中，信號(hào)處理裝置3A的信號(hào)處理單元34A對(duì)由光通信單元30A轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的像素?cái)?shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定的信號(hào)處理，因此產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的圖像例如顯示在顯示單元36A上。(包括布置在基底背側(cè)的冷卻單元的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示例性效果) 在根據(jù)本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備中，光通信單元布置在基底的前
側(cè)，該前側(cè)是形成像素單元的側(cè)，而冷卻單元布置在基底的背側(cè)。因?yàn)橄袼貑卧?、光通信?br> 元以及用于讀出信號(hào)的信號(hào)配線和處理單元在基底的前側(cè)形成，所以根據(jù)光通信單元等的
排列，可以在基底的背側(cè)布置提供希望的冷卻效率級(jí)別的冷卻單元。 因此，基底前側(cè)上的光通信單元中產(chǎn)生的熱量可以由基底背側(cè)上以大面積布置的冷卻單元有效地冷卻。此外，當(dāng)冷卻單元布置在基底的整個(gè)背側(cè)上時(shí)，因?yàn)槔鋮s單元位于像素單元的形成區(qū)域的正下方，所以可能均勻地冷卻像素單元，因此提供均勻的像素特性。
另外，因?yàn)楦纳屏死鋮s單元的排列的自由程度，所以可能采用各種冷卻方法，如以集中的方式排列并一起冷卻光通信單元的方法、以及以分布的方式排列光通信單元使得熱源被分開和冷卻的方法。 本申請(qǐng)包含涉及于2008年10月10日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP 2008-264582中公開的主題，在此通過引用并入其全部內(nèi)容。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依賴于設(shè)計(jì)需求和其他因素可以出現(xiàn)各種修改、組合、子組合和更改，只要它們?cè)跈?quán)利要求或其等效物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種固態(tài)圖像拾取設(shè)備，包括像素單元，配置為將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；基底，具有其上形成像素單元的第一側(cè)和與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)；光通信單元，布置在基底的第一側(cè)上，并且配置為將從像素單元讀出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并且輸出該光信號(hào)；以及冷卻單元，布置在基底的第二側(cè)上，并且至少在光通信單元的形成區(qū)域的下方，所述形成區(qū)域是形成光通信單元的區(qū)域，并且該冷卻單元配置為冷卻或消散在光通信單元中產(chǎn)生并通過基底傳送的熱量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中冷卻單元成形為整體覆蓋光通信單 元的形成區(qū)域的底部以及像素單元的形成區(qū)域的底部，所述形成區(qū)域是形成像素單元的區(qū) 域，并且該冷卻單元配置為冷卻或消散在光通信單元和像素單元中產(chǎn)生并通過基底傳送的 熱量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，還包括通過基底形成的熱傳導(dǎo)部分，并 且該熱傳導(dǎo)部分配置為將光通信單元和像素單元連接到冷卻單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，還包括布置在基底的第一側(cè)上的電極單 元，并且用于控制從像素單元讀出信號(hào)的控制信號(hào)和電源提供給該電極單元，其中冷卻單元布置在基底的整個(gè)第二側(cè)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，還包括布置在基底的第二側(cè)上的電極單 元，并且用于控制從像素單元讀出信號(hào)的控制信號(hào)和電源提供給該電極單元，其中冷卻單元布置在除了電極單元的形成位置外的基底的整個(gè)第二側(cè)上，所述形成位 置是形成電極單元的位置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，還包括布置在像素單元的形成區(qū)域下的 散熱板，所述形成區(qū)域是形成像素單元的區(qū)域，并且該散熱板配置為自然消散通過基底傳 送的熱量；以及傳導(dǎo)體，配置為將所述散熱板連接到冷卻單元。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，還包括布置在基底的第一側(cè)上的另一冷 卻單元，該另一冷卻單元配置為冷卻或消散在光通信單元中產(chǎn)生的熱量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中在像素單元外部并且沿基底的周 線，以集中方式排列一個(gè)或多個(gè)光通信單元；以及冷卻單元布置在以集中方式排列的一個(gè)或多個(gè)光通信單元的形成區(qū)域的下方。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中在像素單元外部并且沿基底的周 線，以分布方式分開排列多個(gè)光通信單元；以及冷卻單元布置在以分布方式排列的多個(gè)光通信單元的形成區(qū)域的下方。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中在像素單元外部并且沿基底的周 線，以分布方式排列互相鄰近的多組光通信單元；以及冷卻單元布置在互相鄰近的多組光通信單元的形成區(qū)域的下方，所述各組以分布方式 排列。
11. 一種信號(hào)處理系統(tǒng)，包括 光學(xué)裝置，包括固態(tài)圖像拾取設(shè)備，將入射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以及 光學(xué)設(shè)備，導(dǎo)致光入射到固態(tài)圖像拾取設(shè)備上；以及 信號(hào)處理裝置，光學(xué)裝置連接到該信號(hào)處理裝置， 其中該固態(tài)圖像拾取設(shè)備包括像素單元，配置為將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；基底，具有其上形成像素單元的第一側(cè)以及與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)； 光通信單元，布置在基底的第一側(cè)上，并且配置為將從像素單元讀出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并且輸出該光信號(hào)；以及冷卻單元，布置在基底的第二側(cè)上，并且至少在光通信單元的形成區(qū)域的下方，該形成區(qū)域是形成光通信單元的區(qū)域，并且該冷卻單元配置為冷卻或消散在光通信單元中產(chǎn)生并通過基底傳送的熱量。
全文摘要
一種固態(tài)圖像拾取設(shè)備，包括像素單元，配置為將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；基底，包括其上形成像素單元的第一側(cè)和與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)；光通信單元，布置在基底的第一側(cè)上，并且配置為將從像素單元讀出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并且輸出該光信號(hào)；以及冷卻單元，布置在基底的第二側(cè)上并且至少在光通信單元的形成區(qū)域的下方，該形成區(qū)域是形成光通信單元的區(qū)域，并且該冷卻單元配置為冷卻或消散在光通信單元中產(chǎn)生并通過基底傳送的熱量。
文檔編號(hào)H04N5/225GK101729803SQ200910204698
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
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