JP2017157803A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(撮像装置の全体的構成)
図1は、本発明に係る測距画素および撮像画素を有する撮像装置100のブロック図である。画素領域121と、垂直走査回路122と、2つの読み出し回路123と、2つの水平走査回路124と、2つの出力アンプ125を備えている。画素領域121以外の領域は周辺回路領域である。画素領域121には、多数の測距画素と撮像画素が2次元状に配列されている。周辺回路領域には、読み出し回路123、例えば、列アンプ、相関二重サンプリング(CDS)回路、加算回路等が設けられ、垂直走査回路122によって選択された行の画素から垂直信号線を介して読み出された信号に対して増幅、加算等を行う。水平走査回路124は、読み出し回路123から画素信号に基づく信号を順番に読み出すための信号を生成する。出力アンプ125は、水平走査回路124によって選択された列の信号を増幅して出力する。
図2は、測距画素800と撮像画素900の断面図と平面図を示したものである。本実施形態では、信号電荷として電子を用いる場合であり、第1導電型をn型、第2導電型をp型とするが、ホールを信号電荷として用いてもよい。ホールを信号電荷として用いる場合には、信号電荷が電子の場合に対して各半導体領域の導電型を逆の導電型にすればよい。
図4は、本実施形態の変形例を示したものである。図4(A)と(B)は、測距画素800の平面図であり、図4(C)と(D)は、撮像画素900の平面図である。図2(B)に示されているゲート電極841同士は、y方向に平行な軸に対して対称な位置に設けられていたが、図4(A)に示されたゲート電極841同士はy方向に平行な軸に対して対称な位置に設けられていない。換言すれば、図4(A)では、2つのゲート電極841は画素Pの対向する角部に配されている。
図5は、測距画素である第1の画素410と、第2の画素420の構成例を示したものである。第1の画素410には第1のマイクロレンズ(不図示)が設けられ、第2の画素420には第2のマイクロレンズ(不図示)が設けられている。実施形態1では、1つの測距画素は2つの光電変換部を有していたが、図5に示すように、第1の画素410と、第2の画素420とに、それぞれ光電変換部を1つ有する形態であってもよい。
図6(A)は、測距用の光電変換部801と802、撮像用の光電変換部803の全てを画素Pに配置した形態を示すものである。実施形態1および2では、測距画素と撮像画素とは別の画素であり、測距画素の中央部には、光電変換部が設けられていなかった。しかし、本実施形態のように、測距用の構成と撮像用の構成を1つの画素に設けることも可能である。また、図6(A)では、光電変換部801および802から電荷を転送する転送トランジスタのゲート電極841と、光電変換部803から電荷を転送する転送トランジスタのゲート電極842は、画素Pの上部と下部に振り分けられて配置されている。図6(B)は、図6(A)の構造をより詳しく記載したものであり、n型の半導体領域であるフローティングディフュージョン領域500、510、520が配されている。フローティングディフュージョン領域には、コンタクトプラグが配され、また、各ゲート電極にはトランジスタを駆動するための駆動線が配されることになる。仮に、ゲート電極841と842を上部または下部のどちらかだけに配置してしまうと、駆動線などが密集してしまい、配線レイアウトが制限される可能性がある。本形態によれば、自由度の高い配線レイアウトが可能になるというメリットがある。
上記実施形態では、表面照射型の撮像装置を例示して説明したが、本発明は裏面照射型の撮像装置にも適用可能である。
本実施形態は、上記実施形態で説明した測距画素および撮像画素を含む撮像装置を用いた、撮像システムの実施形態である。撮像システムとしては、例えば車載カメラがある。
図11は、車戴カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム1000は、本発明に係る測距画素および撮像画素を有している。撮像システム1000は、撮像装置1010により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部1030と、撮像システム1000により取得された複数の画像データから視差(視差画像の位相差)の算出を行う視差算出部1040を有する。また、撮像システム1000は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離計測部1050と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部1060と、を有する。ここで、視差算出部1040や距離計測部1050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1060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。また、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)などによって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
801 第1の光電変換部
802 第2の光電変換部
803 第3の光電変換部
900 撮像画素
Claims (13)
- 基板の上に2次元状に配列された複数の画素を有する撮像装置であって、
第1の画素の一方の端部に配されている第1の光電変換部と、
前記第1の光電変換部に対して第1の方向に対向し、前記第1の画素の他方の端部に配されている第2の光電変換部と、
第2の画素の中央部に配されている第3の光電変換部と、を有し
前記第1の方向に直交する方向である第2の方向において、前記第3の光電変換部の長さは、前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部の長さよりも小さいことを特徴とする撮像装置。 - 前記第1の方向において、前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部の幅は、前記第3の光電変換部の幅よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記第1の画素に設けられているマイクロレンズと、前記第2の画素に設けられているマイクロレンズは、別のマイクロレンズであることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
- 前記第1の画素と前記第2の画素には共通のマイクロレンズが設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
- 前記第1の画素と前記第2の画素は同一の画素であることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記第1の画素は測距に用いる画素であり、前記第2の画素は撮像に用いる画素であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第1の光電変換部と、前記第2の光電変換部と、前記第3の光電変換部は、第1導電型の半導体領域を有することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第3の光電変換部の面積は、前記第1の光電変換部の面積と前記第2の光電変換部の面積の和よりも小さいことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第2の方向において、前記第3の光電変換部の長さは、前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部の長さに対して、1/3以下であることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第1の方向において、前記第1の光電変換部の幅および前記第2の光電変換部の幅は、前記第1の画素の幅に対して、1/4以下であることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第1の光電変換部で生じる電荷を転送する第1の転送トランジスタのゲート電極と、前記第2の光電変換部で発生する電荷を転送する第2の転送トランジスタのゲート電極と、前記第3の光電変換部で発生する電荷を転送する第3の転送トランジスタのゲート電極と、を有し、
前記第1の方向において、前記第3の転送トランジスタのゲート電極は、前記第1の転送トランジスタのゲート電極と前記第2の転送トランジスタのゲート電極の間に配され、
前記第2の方向において、前記第3の光電変換部は、前記第3の転送トランジスタのゲート電極と前記第1の転送トランジスタのゲート電極との間に配されていることを特徴とする請求項4または5に記載の撮像装置。 - 第1の方向に沿って複数のマイクロレンズが配されることによって構成されたマイクロレンズ群が、前記第1の方向に直交する第2の方向に沿って複数配されたマイクロレンズアレイと、
前記複数のマイクロレンズのそれぞれに、平面視において重なるように配置された、複数の光電変換部と、を有する撮像装置であって、
前記マイクロレンズは、
第1の端部と、
前記第1の端部に対し、前記マイクロレンズの中心を挟んで前記第1の方向に配された第2の端部と、を有し、
前記複数の光電変換部は、
前記第1の端部に重なるように配置された第1の光電変換部と、
前記第2の端部に重なるように配置された第2の光電変換部と、
前記マイクロレンズの中心に重なるように配置された第3の光電変換部と、を有し、
前記第2の方向において、前記第3の光電変換部の長さは、前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部の長さよりも小さいことを特徴とする撮像装置。 - 移動体であって、
請求項1から12のいずれかに記載の撮像装置と、
前記撮像装置からの信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報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。
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