JP2009094632A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常の固体撮像装置とほぼ同一の製造プロセスにより製造可能な、複数の解像度領域を有する固体撮像装置を提供する。
【解決手段】基板の撮像領域１０に行列状に形成され、それぞれが光電変換素子を含む複数の画素１１と、撮像領域のうちの第１領域１０ａの上に形成され、各々所定の偏光子配列を有する複数の第１偏光フィルタ要素２１ａが配列された第１偏光フィルタ２０ａと、撮像領域のうちの第２領域１０ｂの上に形成され、各々所定の偏光子配列を有する複数の第２偏光フィルタ要素２１ｂが配列された第２偏光フィルタ２０ｂとを備える。各第１偏光フィルタ要素を透過した光がそれぞれ入射する画素の個数は、各第２偏光フィルタ要素を透過した光がそれぞれ入射する画素の個数よりも多い。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像装置に関し、特に複数の解像度領域を備えた固体撮像装置に関する。

カメラを用いて車両前方を監視し、前方の路面状態（積雪、凍結、湿潤など）による危険を事前に警告する車両前方監視センサが、車両事故防止のために注目されている。車両前方監視センサにおいて監視をすべき領域は、車両の速度及び方向等の車両自身の状態、並びに気温及び天候等の車両のおかれている状態によって大きく変化する。

このような、要求に応える路面状態の検出方法として、例えば、水平偏光フィルタと垂直偏光フィルタを用いたカメラにより、路面上の水分量を偏光方向が９０度異なる２画面間の輝度比を比較することによって、路面状態（乾燥、湿潤、凍結、積雪）を判別する方法が、例えば、特許文献１に開示されている。

また、前方監視用として超高解像度カメラを用いて、遠方と近傍とを同時に監視する手法が知られている。しかし、カメラを２台用意する場合には、コストがかかると共に小型化が困難である。また、超高解像度カメラを用いる場合には、カメラのコストがかかると共に、すべての領域を超高解像度で撮影することになるため、高速な画像処理が困難になるという問題がある。

このため、画像処理に負担をかけることなく、１台のカメラで路面状態を検出しながら遠方と近傍との両方を監視すべく、固体撮像装置を２つの領域に分割して、画素が高密度に配置された高解像度領域と比較的疎に配置された低解像度領域とを設ける方法が、例えば、特許文献２に開示されている。この方法によれば、高解像度領域において遠方の小さな対象物について高精度に画像処理し、低解像度領域において近傍の比較的大きな対象物について高速に画像処理することが可能となる。
特開平１０−１１５６８４号公報 特開平１０−７５３９７号公報

しかしながら、上記従来の固体撮像装置は、基板における光電変換素子の形成密度を、領域によって異ならせる必要があり、一般的な固体撮像装置と比べて、複雑なマスクを使用するプロセスにより製造しなければならないという問題がある。このため、固体撮像装置の設計及び製造が困難であり、固体撮像装置の製造コストが増大してしまう。

本発明は、前記従来の問題を解決し、通常の固体撮像装置とほぼ同一の製造プロセスにより製造可能な、複数の解像度領域を有する固体撮像装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明に係る固体撮像装置は、基板の撮像領域に行列状に形成され、それぞれが光電変換素子を含む複数の画素と、前記撮像領域のうちの第１領域の上に形成され、各々所定の偏光子配列を有する複数の第１偏光フィルタ要素が配列された第１偏光フィルタと、前記撮像領域のうちの第２領域の上に形成され、各々所定の偏光子配列を有する複数の第２偏光フィルタ要素が配列された第２偏光フィルタとを備え、前記各第１偏光フィルタ要素を透過した光がそれぞれ入射する画素の個数は、前記各第２偏光フィルタ要素を透過した光がそれぞれ入射する画素の個数よりも多いことを特徴とする。

上記構成の本発明に係る固体撮像装置によれば、各第１偏光フィルタ要素を透過した光がそれぞれ入射する画素の個数は、各第２偏光フィルタ要素を透過した光がそれぞれ入射する画素の個数よりも多いため、各偏光フィルタ要素ごとに複数の画素の信号をまとめて扱うことにより、各偏光フィルタに覆われた部分ごとに解像度を異ならせることができる。また、光電変換素子の構成及び配置を変更することなく、偏光フィルタ要素のサイズの変更のみによって、解像度を変化させることができるので、通常の１つの解像度のみを有する固体撮像装置とほぼ同一のプロセスにより製造可能で、複数の解像度領域を有する固体撮像装置を実現できる。

本発明の固体撮像装置は、上記構成を基本として、以下のとおりの多様な形態をとることができる。

例えば、本発明の固体撮像装置は、前記複数の画素を行単位で順次選択する垂直シフトレジスタと、前記垂直シフトレジスタが選択した各画素の信号電荷を順次出力する信号出力部とをさらに備え、前記各第１偏光フィルタ要素を透過した光は、互いに隣接して形成された２以上の画素にそれぞれ入射し、前記信号出力部は、前記各第１偏光フィルタ要素に対応する前記２以上の画素ごとに前記信号電荷をまとめて出力する構成とすることができる。このような構成とすることにより、低解像度領域における画像信号の読み出しを高速に行うことができる。これにより、画像処理の負担を低減され、高速な画像処理が可能となる。

この場合において、複数のフローティングディフュージョン部をさらに備え、前記フローティングディフュージョン部はそれぞれが、前記２以上の画素と電気的に接続され、前記２以上の画素の信号電荷をまとめて蓄積する構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、一の偏光フィルタに覆われた２以上の画素を擬似的に１つの画素として取り扱うことが可能となり、出力部の構成を簡略化することができる。また、さらに高速な駆動が可能となる。

また、前記信号出力部は、前記第１領域に形成された各画素の信号電荷を出力する第１出力部と、前記第２領域に形成された各画素の信号電荷を出力する第２出力部とを含むことが好ましい。このような構成とすることにより、解像度が異なる複数の解像度領域を同時に読み出すことができるため、高速に処理することが可能となる。

この場合において、前記第１出力部は、前記第１領域に形成された画素を列単位で選択する第１水平シフトレジスタを有し、前記第２出力部は、前記第２領域に形成された画素を列単位で選択する第２水平シフトレジスタを有し、前記第１水平シフトレジスタと前記第２水平シフトレジスタとは、互いに異なるクロック信号により駆動されることが好ましい。このような構成とすることにより、各解像度領域の解像度及び用途等に応じて最適な感度及び処理速度等を実現することができる。

また、前記第１出力部は、前記第１領域に形成された各画素の信号電荷を蓄積する時間を制御する第１電子シャッタ回路を有し、前記第２出力部は、前記第２領域に形成された各画素の信号電荷を蓄積する時間を制御する第２電子シャッタ回路を有し、前記第２電子シャッタ回路と前記第２電子シャッタ回路とは、前記信号電荷を蓄積する時間を互いに異ならせるように動作することが好ましい。このような構成とすることによっても、感度及び処理速度の最適化を図ることができる。

また、本発明の固体撮像装置において、前記複数の画素を行単位で順次選択する複数段からなる垂直シフトレジスタと、前記複数の画素を列単位で順次選択する複数段からなる水平シフトレジスタとをさらに備え、前記垂直シフトレジスタ及び水平シフトレジスタは、それぞれ複数段のうちの一部を選択的に駆動可能に構成されており、前記垂直シフトレジスタ及び水平シフトレジスタの選択的な駆動により、前記複数の画素のうち前記垂直シフトレジスタ及び水平シフトレジスタによって選択された画素の信号電荷のみを出力することが好ましい。このような構成とすることにより、必要とする部分のみを高速に処理したり、ズーム機能を実現したりすることができる。

また、本発明の固体撮像装置において、前記所定の偏光子配列は、垂直偏光子と水平偏光子を組み合わせた配列であることが好ましい。

以下に、本発明の実施形態における固体撮像装置について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る固体撮像装置の回路構成の概略を示す。図１に示すように本実施形態の固体撮像装置においては、基板（図示せず）の上に撮像領域１０が、画素１１を行列状に配置することにより形成されている。図１においては、説明を簡略化するため、画素１１がＡ行〜Ｈ行及び１列〜８列の８行８列に配列された例が示されているが、行及び列の数は任意に設定することができる。撮像領域１０は、低解像度領域１０ａと高解像度領域１０ｂとの２つの領域に分割されている。

撮像領域１０の周辺には、垂直シフトレジスタ１２と、第１出力部１３ａと、第２出力部１３ｂが形成されている。垂直シフトレジスタ１２は、撮像領域１０の行ごとに設けられた水平選択線１４のそれぞれと接続され、画素１１を行ごとに選択する動作を行う。第２及び第２出力部１３ａ、１３ｂは、列ごとに設けられた垂直信号線１５のそれぞれと接続され、選択された行の画素１１の信号を順次出力する動作を行う。第１出力部１３ａは、低解像度領域１０ａの信号を出力し、第２出力部１３ｂは、高解像度領域１０ｂの信号を出力する。

第１出力部１３ａは、第１水平シフトレジスタ１６ａと、第１出力アンプ１７ａと、第１スイッチトランジスタ１８ａと、第１水平出力線１９ａとを有する。第１水平出力線１９ａは、各垂直信号線１５とそれぞれ、第１スイッチトランジスタ１８ａを介在させて接続されている。第１水平出力線１９ａはまた、第１出力アンプ１７ａに接続されている。第１水平シフトレジスタ１６ａは、各第１スイッチトランジスタ１８ａを駆動する。同様に、第２出力部１３ｂは、第２水平シフトレジスタ１６ｂと、第２出力アンプ１７ｂと、第２スイッチトランジスタ１８ｂと、第２水平出力線１９ｂとを有する。

各画素１１は、例えば図２に示すように、光電変換素子２２と、スイッチングトランジスタ２３とにより構成すればよい。また、アンプトランジスタ、リセットトランジスタ及び選択トランジスタ等を含んでいる構成としてもよい。

撮像領域１０は、低解像度領域１０ａと高解像度領域１０ｂとの２つの領域に分割されている。各領域１１ａ、１１ｂはそれぞれ、第１偏光フィルタ２０ａ及び第２偏光フィルタ２０ｂにより覆われている。第１偏光フィルタ２０ａ及び第２偏光フィルタ２０ｂはそれぞれ、後述する水平及び垂直の偏光子配列を有する第１、第２偏光フィルタ要素２１ａ、２１ｂが複数配列された構成を有する。

本実施形態においては、低解像度領域１０ａを覆う第１偏光フィルタ２０ａでは、各第１偏光フィルタ要素２１ａが互いに隣接する２行２列に配置された４つの画素１１をそれぞれ覆っており、１つの第１偏光フィルタ要素２１ａを透過した光は４つの画素１１に入射する。従って、第１偏光フィルタ要素２１ａには、４画素単位で、図３に示すような偏光子配列２４又は２５が形成されている。一方、高解像度領域１０ｂを覆う第２偏光フィルタ２０ｂでは、各第２偏光フィルタ要素２１ｂが１つの画素１１をそれぞれ覆っており、第２偏光フィルタ要素２１ｂには、１画素単位で図３に示すような偏光子配列２４又は２５が形成されている。

なお、図示を省略したが、第１偏光フィルタ要素２１ａあるいは第２偏光フィルタ要素２１ｂごとに異なる色フィルタが配置される。

図３（ａ）に示す偏光子配列２４は、水平偏光子と垂直偏光子を列配列にした構成を有する。図３（ｂ）に示す偏光子配列２５は、水平偏光子と垂直偏光子を千鳥配列にした構成を有する。例えば、路面状態を判別するには、水平偏光子と垂直偏光子の輝度比を求めることによって路面水分に関する情報を抽出することができることから、偏光方向が９０度異なる隣接した偏光子を通過した光量を比較すれば良い。その場合には、比較する対象となる偏光子が多いほど検出精度が高くなるので、水平偏光子に対して垂直偏光子が上下左右に隣接する偏光子配列２５が、検出精度及び垂直解像度の点で有利である。

上記構成における第１、第２偏光フィルタ要素２１ａ、２１ｂを構成するために用いる偏光子としては、図４に示すような、自己クローニング法により作製されたフォトニック結晶により形成された偏光子を用いることができる。図４は、フォトニック結晶を用いた偏光子の例を示す斜視図である。

基板３０は、リソグラフィー技術により、表面に周期的な凹部３１が形成されている。この基板３０上に、膜面内の周期性を保持しながら屈折率の異なる膜を交互に積層することで、周期構造を形成する。屈折率の異なる膜は、例えば、低屈折率層３２としてＳｉ、Ｔａ₂Ｏ₅等の膜を、高屈折率層３３としてＳｉＯ₂等の膜を用いて形成することができる。

以下に、本実施形態に係る固体撮像装置の駆動例について、図面を参照して説明する。図５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第１出力部１３ａ及び第２出力部１３ｂから出力される信号の内容を示している。

図５（ａ）に示すように、低解像度領域１０ａに配置された各画素１１の信号を出力する第１出力部１３ａからは、水平転送クロックの１パルスごとに１つの第１偏光フィルタ要素２１ａに覆われた４つの画素１１の信号が１つにまとめられて出力される。すなわち、例えば先頭の水平転送クロックでは、画素Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の信号がまとめて出力され、次の水平転送クロックでは、画素Ａ３、Ａ４、Ｂ３、Ｂ４の信号がまとめて出力される。

４つの画素１１の信号を１つにまとめて出力する方法は種々採用することができるが、例えば、各垂直信号線及び水平出力線に電荷蓄積用の容量素子が設けられた回路とすればよい。図６に示す一例では、図１のＡ行１、２列目の画素Ａ１、Ａ２、Ｂ行１、２列目の画素Ｂ１、Ｂ２が拡大して示されている。図６に示すように、１列目の垂直信号線１５には容量素子２６ａが接続され、２列目の垂直信号線１５には容量素子２６ｂが接続されている。また、第１水平出力線１９ａには容量素子２６ｃが接続されている。

この場合において、垂直シフトレジスタ１２により４つの画素Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を選択して画素Ａ１、Ｂ１の電荷を１列目の容量素子２６ａに蓄積し、画素Ａ２、Ｂ２の電荷を２列目の容量素子２６ｂに蓄積する。次に、第１水平シフトレジスタ１６ａにより、１列目及び２列目の第１スイッチトランジスタ１８ａをオン状態とすることにより、１列目の容量素子２６ａに蓄積された電荷及び２列目の容量素子２６ｂに蓄積された電荷を容量素子２６ｃに蓄積する。その後、第１出力アンプ１７ａを通して出力する。これにより、画素Ａ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２の２行２列の４つの画素の信号を、１つにまとめて出力することができる。

一方、図５（ｂ）に示すように高解像度領域１０ｂにおいては、各画素１１の信号が１行ごとに読み出されて通常通り順次出力される。

従って、低解像度領域１０ａにおける解像度は、高解像度領域１０ｂの解像度の４分の１となる。しかし、１つの水平転送パルスにより４つの画素１１の信号を読み出すことになるため、読み出し速度は４倍となる。また、４つの画素１１の信号が合算されるため、感度も４倍となる。

図５には、第１水平シフトレジスタ１６ａ及び第２水平シフトレジスタ１６ｂが、同一の水平転送クロックにより駆動される例を示したが、異なる水平転送クロックにより駆動される構成とすることもできる。例えば、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１水平シフトレジスタ１６ａの水平転送クロックの周波数を、第２水平シフトレジスタ１６ｂの水平転送クロックの周波数の２分の１とする。それにより、低解像度領域１０ａの読み出し速度は、高解像度領域１０ｂの読み出し速度の２倍となる。しかし低解像度領域１０ａにおける感度を、高解像度領域１０ｂにおける感度の８倍とすることができる。

また、逆に第１水平シフトレジスタ１６ａの水平転送クロックの周波数を、第２水平シフトレジスタ１６ｂの水平転送クロックの周波数の２倍とすれば、低解像度領域１０ａにおける感度は高解像度領域１０ｂにおける感度の２倍となるが、フレームの読み出し速度を８倍にすることができる。

本実施形態の固体撮像装置を車両前方監視装置に用いて、低解像度領域１０ａを用いて近傍を監視し、高解像度領域１０ｂを用いて遠方を監視すれば、近傍の大きな路面の監視は、比較的低解像度で行い、遠方の小さな路面の監視は高解像度で行うことができる。このため、遠方の路面監視性能を損なうことなく、画像処理の負担を低減することが可能となる。

また、水平転送クロックの周波数を変更するだけで、感度と読み出し速度とを調整することができ、夜間等の高感度が必要な場合にも容易に対応することができる。さらに、解像度の設定は、第１、第２偏光フィルタ要素２１ａ、２１ｂのサイズによって行うことができるので、基板に形成する光電変換素子２２のサイズを変更する必要がない。従って、通常の固体撮像装置とほぼ同じプロセスにより製造することが可能である。また、低解像度領域１０ａと高解像度領域１０ｂの割り振りも自由に行うことができる。

なお、上述の例の固体撮像装置では、出力部を２つ設け、低解像度領域１０ａと高解像度領域１０ｂとを別々に読み出せるようにしたが、出力部を共通としてもよい。この場合には、固体撮像装置の出力を画像処理する際に低解像度領域１０ａと高解像度領域１０ｂとを切り分ければよい。また、垂直シフトレジスタ１２を共通としたが、低解像度領域１０ａ用と高解像度領域１０ｂ用の２つの垂直シフトレジスタ１２を設けてもよい。

また、低解像度領域１０ａにおいて、１つの第１偏光フィルタ要素２１ａが２行２列に配置された４つの画素１１を覆うように構成したが、ｎ行ｍ列のｎ×ｍ個（但し、ｎ及びｍは２以上の整数である。）の画素を覆うようにしてもよい。また、高解像度領域１０ｂにおいて１つの第２偏光フィルタ要素２１ｂが覆う画素１１の数は１つに限らず、低解像度領域１０ａにおいて１つの第１偏光フィルタ要素２１ａが覆う画素１１の数よりも少なければよい。

また図１には、低解像度領域１０ａと高解像度領域１０ｂが同数の画素１１をそれぞれ含んでいる構成が示されているが、低解像度領域１０ａと高解像度領域１０ｂとに含まれる画素１１の数はそれぞれ必要に応じて任意に変更してよい。また、解像度が異なる領域を３つ以上設けてもよい。さらに、本実施形態においては、低解像度領域１０ａと高解像度領域１０ｂとを水平方向の境界で分割したが、垂直方向の境界で分割することも可能である。

なお、上述の固体撮像装置の構成は、ＭＯＳセンサの場合を一例として説明されているが、図８に示すようなＣＣＤイメージセンサの場合に適用することもできる。なお、図８において、図１と同様の要素については同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。

図８の構成では、各画素１１に蓄積された電荷は、垂直ＣＣＤ４０により、第１水平ＣＣＤ４１ａ、または第２水平ＣＣＤ４１ｂに転送される。さらに、第１水平ＣＣＤ４１ａおよび第２水平ＣＣＤ４１ｂによりそれぞれ、第１出力アンプ４３ａおよび第２出力アンプ４３ｂに転送される。

各画素１１に蓄積された電荷の読み出し及び転送は、図１に示した構成と同様、第１、第２偏光フィルタ要素２１ａ、２１ｂの配置との対応関係に従って行われる。

（第１の実施形態の第１変形例）
第１の実施形態の構成の第１変形例について、図面を参照して説明する。図９は、第１変形例に係る固体撮像装置の要部における回路構成の概略を示す。本変形例の固体撮像装置の基本的な構成は、第１の実施形態の固体撮像装置と同じである。

本変形例が上述の固体撮像装置と相違する点は、図９に示すように本変形例では、低解像度領域１０ａにおいて隣接する２行２列に配置され、１つの第１偏光フィルタ要素２１ａに覆われた４つの画素１１の出力部が、１つのフローティングディフュージョン（ＦＤ）部２７と接続されていることである。ＦＤ部２７は、トランジスタ２８、２９を用いた従来周知の構成により垂直信号線１５に接続されている。

本変形例の固体撮像装置によれば、１つの第１偏光フィルタ要素２１ａに覆われた４つの画素１１の信号がＦＤ部２７に一旦蓄積された後、垂直信号線１５に出力される。従ってＦＤ部２７に接続された４つの画素１１を擬似的に１つの画素として扱うことができる。そのため、第１出力部１３ａの構成を簡略化することができる。また、本変形例の固体撮像装置の低解像度領域１０ａにおいては、垂直信号線１５を１列おきに設け、水平選択線１４を１行おきに設ければよい。

（第１の実施形態の第２変形例）
第１の実施形態の構成の第２変形例について、図面を参照して説明する。本変形例に係る固体撮像装置は、垂直ライン（行）ごとに、リセットパルスが印加されてから読み出しパルスが印加されるまでの期間に電荷を蓄積して、蓄積した電荷を出力するローリングシャッタ機能を持つための電子シャッタ回路を有している。また、低解像度領域１０ａと高解像度領域１０ｂとは、互いに異なるタイミングパルスによって駆動される。

図１０（ａ）及び（ｂ）は、本変形例に係る固体撮像装置に与えるリセットパルス（電子シャッタパルス）と読み出しパルスのタイミングの一例である。（ａ）は低解像度領域１０ａに与えるリセットパルス及び読み出しパルスを示し、（ｂ）は高解像度領域１０ｂに与えるリセットパルス及び読み出しパルスを示す。

図１０（ａ）に一例を示すように低解像度領域１０ａにおいては、リセットパルスが印加されてから２．５フレームの期間の電荷を蓄積する。一方、図１０（ｂ）に示すように高解像度領域１０ｂにおいては、リセットパルスが印加されてから読み出しパルスが印加されるまでの電荷蓄積時間は０．５フレームとなっている。これにより、低解像度領域１０ａにおける電荷蓄積時間は、高解像度領域１０ｂの電荷蓄積時間の５倍となるため、低解像度領域１０ａの感度は、高解像度領域１０ｂの感度の２０倍とすることができる。

なお、本変形例の固定撮像装置の構成は、ＭＯＳセンサの場合を一例として説明されているが、図８に示したようなＣＣＤイメージセンサの場合に適用することもできる。

（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態に係る固体撮像装置の回路構成の概略を示している。同図において、図１と同様の要素については同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。図１１にハッチングで示されるように、本実施形態の固体撮像装置は、垂直シフトレジスタ１２及び第２水平シフトレジスタ１６ｂの一部のみでの駆動を行うことが可能である。

例えば、垂直シフトレジスタ１２はＦ行及びＧ行のみを駆動し、第２水平シフトレジスタ１６ｂは６列及び７列のみを駆動する。これにより、高解像度領域１０ｂの画素のうち、Ｆ行６列、Ｆ行７列、Ｇ行６列、及びＧ行７列の４つの画素のみから選択的に出力することができる。

車両の走行速度及び周囲の状況等によっては、高解像度領域１０ｂのすべての情報を必要としない場合がある。本実施形態の固体撮像装置は、このような場合に、高解像度領域１０ｂのうちの必要とする部分の信号のみを出力することができる。これにより、画像処理の負担を低減することができる。また、必要な部分だけを抽出するズーム機能として用いることもできる。

垂直シフトレジスタ１２及び第２水平シフトレジスタ１６ｂの一部のみを駆動するためには、例えば、垂直シフトレジスタ１２及び第２水平シフトレジスタ１６ｂをそれぞれ、複数のシフトレジスタユニットが直列に接続された構成とすればよい。そして、一部のみを駆動する際には、所定のシフトレジスタユニットのみを動作させる。

本実施形態においては、高解像度領１１ｂについて画素を選択する例を示したが、低解像度領域１０ａについて、一部の画素を選択できる構成とすることも可能である。

なお、本実施形態の固体撮像装置は、ＭＯＳセンサの場合を一例として説明されているが、図８に示したようなＣＣＤイメージセンサの場合に適用することも可能である。その場合、例えば必要とする画素領域より上下に位置する画素信号は、垂直ブランキング期間中に垂直ＣＣＤ４０を使った掃き出し転送によって、ＣＣＤイメージセンサの中にあるドレインに捨て、左右の信号は信号処理回路によってカットすればよい。

本発明の固体撮像装置は、通常の固体撮像装置とほぼ同一の製造プロセスにより製造可能で、複数の解像度領域を有する構造を容易に実現でき、例えば車両前方の路面状態監視用の固体撮像装置等として有用である。

本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の回路構成を示すブロック図 同固体撮像装置の画素の回路構成を示す回路図 同固体撮像装置の偏光フィルタの配列例を示す配列図 同固体撮像装置の偏光フィルタ要素を構成するための偏光子の構造例を示す斜視図 同固体撮像装置の駆動例を示すタイミング図 同固体撮像装置の回路構成の一部を示す回路図 同固体撮像装置の他の駆動例を示すタイミング図 同固体撮像装置の他の回路構成を示すブロック図 同固体撮像装置の第１変形例の要部を示す回路図 同固体撮像装置の第２変形例による駆動例を示すタイミング図 本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の回路構成を示すブロック図

符号の説明

１０ 撮像領域
１０ａ 低解像度領域
１０ｂ 高解像度領域
１１ 画素
１２ 垂直シフトレジスタ
１３ａ 第１出力部
１３ｂ 第２出力部
１４ 水平選択線
１５ 垂直信号線
１６ａ 第１水平シフトレジスタ
１６ｂ 第２水平シフトレジスタ
１７ａ 第１出力アンプ
１７ｂ 第２出力アンプ
１８ａ 第１スイッチングトランジスタ
１８ｂ 第２スイッチングトランジスタ
１９ａ 第１水平出力線
１９ｂ 第２水平出力線
２０ａ 第１偏光フィルタ
２０ｂ 第２偏光フィルタ
２１ａ、２１ｂ 偏光フィルタ要素
２２ 光電変換素子
２３ スイッチングトランジスタ
２４ 偏光子配列
２５ 偏光子配列
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 容量素子
２７ フローティングディフュージョン部
２８、２９ トランジスタ
３０ 基板
３１ 凹部
３２ 低屈折率層
３３ 高屈折率層
４０ 垂直ＣＣＤ
４１ａ 第１水平ＣＣＤ
４１ｂ 第２水平ＣＣＤ
４３ａ 第１出力アンプ
４３ｂ 第２出力アンプ

Claims (8)

1. 基板の撮像領域に行列状に形成され、それぞれが光電変換素子を含む複数の画素と、
   前記撮像領域のうちの第１領域の上に形成され、各々所定の偏光子配列を有する複数の第１偏光フィルタ要素が配列された第１偏光フィルタと、
   前記撮像領域のうちの第２領域の上に形成され、各々所定の偏光子配列を有する複数の第２偏光フィルタ要素が配列された第２偏光フィルタとを備え、
   前記各第１偏光フィルタ要素を透過した光がそれぞれ入射する画素の個数は、前記各第２偏光フィルタ要素を透過した光がそれぞれ入射する画素の個数よりも多いことを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記複数の画素を行単位で順次選択する垂直シフトレジスタと、
   前記垂直シフトレジスタが選択した各画素の信号電荷を順次出力する信号出力部とをさらに備え、
   前記各第１偏光フィルタ要素を透過した光は、互いに隣接して形成された２以上の画素にそれぞれ入射し、
   前記信号出力部は、前記各第１偏光フィルタ要素に対応する前記２以上の画素ごとに前記信号電荷をまとめて出力する請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 複数のフローティングディフュージョン部をさらに備え、
   前記フローティングディフュージョン部はそれぞれが、前記２以上の画素と電気的に接続され、前記２以上の画素の信号電荷をまとめて蓄積するように構成された請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 前記信号出力部は、
   前記第１領域に形成された各画素の信号電荷を出力する第１出力部と、
   前記第２領域に形成された各画素の信号電荷を出力する第２出力部とを含む請求項２又は３に記載の固体撮像装置。
5. 前記第１出力部は、前記第１領域に形成された画素を列単位で選択する第１水平シフトレジスタを有し、
   前記第２出力部は、前記第２領域に形成された画素を列単位で選択する第２水平シフトレジスタを有し、
   前記第１水平シフトレジスタと前記第２水平シフトレジスタとは、互いに異なるクロック信号により駆動される請求項４に記載の固体撮像装置。
6. 前記第１出力部は、前記第１領域に形成された各画素の信号電荷を蓄積する時間を制御する第１電子シャッタ回路を有し、
   前記第２出力部は、前記第２領域に形成された各画素の信号電荷を蓄積する時間を制御する第２電子シャッタ回路を有し、
   前記第２電子シャッタ回路と前記第２電子シャッタ回路とは、前記信号電荷を蓄積する時間を互いに異ならせるように動作する請求項４又は５に記載の固体撮像装置。
7. 前記複数の画素を行単位で順次選択する複数段からなる垂直シフトレジスタと、
   前記複数の画素を列単位で順次選択する複数段からなる水平シフトレジスタとをさらに備え、
   前記垂直シフトレジスタ及び水平シフトレジスタは、それぞれ複数段のうちの一部を選択的に駆動可能に構成されており、
   前記垂直シフトレジスタ及び水平シフトレジスタの選択的な駆動により、前記複数の画素のうち前記垂直シフトレジスタ及び水平シフトレジスタによって選択された画素の信号電荷のみを出力する請求項１に記載の固体撮像装置。
8. 前記所定の偏光子配列は、垂直偏光子と水平偏光子を組み合わせた配列である請求項１から７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。

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