JP2019193171A - アレイアンテナ、固体撮像装置および電子機器 - Google Patents

アレイアンテナ、固体撮像装置および電子機器 Download PDF

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卓哉 市原
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Abstract

【課題】画像を撮像する固体撮像装置において、そのサイズを小型化する。【解決手段】固体撮像装置は、アレイアンテナを具備する。アレイアンテナには、複数の整流アンテナ回路が配列される。複数の整流アンテナ回路のそれぞれは、整流アンテナと、画素信号生成部とを備える。画素信号生成部は、浮遊拡散層と、転送信号に従って整流アンテナからの電荷を前記浮遊拡散層に転送する転送トランジスタと、リセット信号に従って浮遊拡散層の電荷量を初期化するリセットトランジスタと、浮遊拡散層に蓄積された電荷量に応じた電圧を増幅する増幅トランジスタと、選択信号に従って前記増幅された電圧の信号を画素信号として出力する選択トランジスタとを備える。【選択図】図2

Description

本技術は、アレイアンテナ、固体撮像装置および電子機器に関する。詳しくは、整流アンテナを配列したアレイアンテナ、固体撮像装置および電子機器に関する。
従来より、フォトダイオードにより光電変換を行って画像データを撮像する固体撮像装置が撮像機能を持つ電子機器において用いられている。例えば、画素毎に、マイクロレンズ、カラーフィルタやフォトダイオードを配置した固体撮像装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2015−153975号公報
上述の従来技術では、通過させる光の波長域が異なる複数のカラーフィルタを配置することにより、R(Red)、G(Green)やB(Blue)の画素信号を生成してカラーの画像データを撮像することができる。しかしながら、上述の固体撮像装置では、画素数の増大に応じて面積が大きくなってしまう。面積の増大を抑制する方法として、積層構造にする方法が考えられるが、積層構造では、厚みが大きくなってしまう。このように、上述の固体撮像装置では、固体撮像装置全体のサイズを小型化することが困難である。
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、画像を撮像する固体撮像装置において、そのサイズを小型化することを目的とする。
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第1の側面は、第1の整流アンテナと、上記第1の整流アンテナと形状の異なる第2の整流アンテナとを具備するアレイアンテナである。これにより、波長の異なる光が電気信号に変換されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記第1および第2の整流アンテナは、所定平面に配列されてもよい。これにより、所定平面に照射された光が電気信号に変換されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記第1および上記第2の整流アンテナと形状の異なる第3の整流アンテナをさらに具備することもできる。これにより、波長の異なる3つの光が電気信号に変換されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記第1、第2および第3の整流アンテナと形状の異なる第4の整流アンテナをさらに具備することもできる。これにより、波長の異なる4つの光が電気信号に変換されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記第1、第2、第3および第4の整流アンテナと形状の異なる第5の整流アンテナをさらに具備することもできる。これにより、波長の異なる5つの光が電気信号に変換されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記アレイアンテナは、第1の単位アレイと第2の単位アレイとに分割され、上記第1および第2の整流アンテナのそれぞれは、一対のロッドを備え、上記第1および第2の整流アンテナは、上記第1および第2の単位アレイのそれぞれに配置され、上記第1の単位アレイにおいて、上記一対のロッドは、所定方向に沿って配列され、上記第2の単位アレイにおいて、上記一対のロッドは、上記所定方向に垂直な方向に配列されてもよい。これにより、偏光された光が電気信号に変換されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記アレイアンテナは矩形であり、上記所定方向は、上記アレイアンテナの一辺に平行な方向であってもよい。これにより、水平方向および垂直方向に偏光された光が電気信号に変換されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記アレイアンテナは矩形であり、上記所定方向の上記アレイアンテナの一辺に対する角度は、45度であってもよい。これにより、隙間なく整流アンテナが配列されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記第1および第2の単位アレイの少なくとも一方において、上記第2の整流アンテナが少なくとも2個配置され、上記第1の整流アンテナは、上記第2の整流アンテナのそれぞれより長く、上記第2の整流アンテナの間に配置されてもよい。これにより、高い面積効率により整流アンテナが配列されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記第1および第2の単位アレイの一方の形状は、矩形であり、他方の形状は三角形であってもよい。これにより、フォトダイオード等を配置するための空き領域が設けられるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記第1および第2の単位アレイのそれぞれの形状は、三角形であってもよい。これにより、フォトダイオード等を配置するための空き領域が設けられるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、整流アンテナが配置されない空き領域がさらに設けられ、上記空き領域の形状は、三角形であってもよい。これにより、三角形の空き領域にフォトダイオード等が配置されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、整流アンテナが配置されない空き領域がさらに設けられ、上記空き領域の形状は、矩形であってもよい。これにより、矩形の空き領域にフォトダイオード等が配置されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記第1および上記第2の整流アンテナと形状の異なる第3の整流アンテナをさらに具備し、上記第1の整流アンテナは、赤色の光を受光し、上記第2の整流アンテナは、緑色の光を受光し、上記第3の整流アンテナは、青色の光を受光し、上記第1、第2および第3の整流アンテナは、ベイヤー配列により配列されてもよい。これにより、ベイヤー配列の画像データが撮像されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記第1および上記第2の整流アンテナと形状の異なる第3の整流アンテナと、白色の光を受光する画素回路とをさらに具備し、上記第1の整流アンテナは、赤色の光を受光し、上記第2の整流アンテナは、緑色の光を受光し、上記第3の整流アンテナは、青色の光を受光することもできる。これにより、赤、緑、青および白の画素信号が生成されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記アレイアンテナは、複数の単位ブロックに分割され、上記第1、第2および第3の整流アンテナと上記画素回路とは、複数の単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列されてもよい。これにより、同じ個数の赤、緑、青および白の画素信号が生成されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記アレイアンテナは、複数の第1単位ブロックと複数の第2単位ブロックとに分割され、上記第1および第3の整流アンテナと、一対の上記画素回路とは、上記複数の第1単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列され、一対の上記第2の整流アンテナと、一対の上記画素回路とは、上記複数の第2単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列されてもよい。これにより、異なる個数の赤、緑、青および白の画素信号が生成されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記アレイアンテナは、複数の第1単位ブロックと複数の第2単位ブロックと複数の第3単位ブロックとに分割され、一対の上記第1の整流アンテナと、一対の上記画素回路とは、上記複数の第1単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列され、一対の上記第2の整流アンテナと、一対の上記画素回路とは、上記複数の第2単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列され、一対の上記第3の整流アンテナと、一対の上記画素回路とは、上記複数の第3単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列されてもよい。これにより、異なる個数の赤、緑、青および白の画素信号が生成されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、白色の光を受光する画素回路をさらに具備し、上記アレイアンテナは、複数の単位ブロックに分割され、上記第1の整流アンテナは、赤色の光を受光し、上記第2の整流アンテナは、青色の光を受光し、上記第1および第2の整流アンテナと一対の上記画素回路とは、上記複数の単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列されてもよい。これにより、赤、青および白の画素信号が生成されるという作用をもたらす。
また、本技術の第2の側面は、所定数の整流アンテナを配列したアレイアンテナを具備する固体撮像装置である。これにより、整流アンテナにより光が電気信号に変換されるという作用をもたらす。
また、この第2の側面において、上記アレイアンテナには、複数の整流アンテナ回路が配列され、上記複数の整流アンテナ回路のそれぞれは、上記整流アンテナと、画素信号生成部とを備え、上記画素信号生成部は、電荷を蓄積して電荷量に応じた電圧を生成する浮遊拡散層と、転送信号に従って上記整流アンテナから上記浮遊拡散層へ上記電荷を転送する転送トランジスタと、リセット信号に従って上記浮遊拡散層の上記電荷量を初期化するリセットトランジスタと、上記電圧を増幅する増幅トランジスタと、選択信号に従って上記増幅された電圧の信号を画素信号として出力する選択トランジスタとを備えてもよい。これにより、画素信号が生成されるという作用をもたらす。
また、本技術の第3の側面は、複数の整流アンテナ回路を配列したアレイアンテナと、上記複数の整流アンテナ回路のそれぞれにより生成された画素信号を処理する信号処理部とを具備する電子機器である。これにより、複数の整流アンテナ回路により画像が撮像されるという作用をもたらす。
本技術によれば、画像を撮像する固体撮像装置において、そのサイズを小型化するという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術の第1の実施の形態における電子機器の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第1の実施の形態における固体撮像装置の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第1の実施の形態におけるレクテナアレイの一構成例を示すブロック図である。 本技術の第1の実施の形態におけるRレクテナ回路の一構成例を示す回路図である。 本技術の第1の実施の形態におけるレクテナアレイの平面図の一例である。 本技術の第1の実施の形態における水平単位アレイおよび垂直単位アレイの拡大図の一例である。 本技術の第1の実施の形態におけるRレクテナ回路、Gレクテナ回路およびBレクテナ回路の断面図の一例である。 本技術の第1の実施の形態におけるレクテナアレイの断面図の一例である。 本技術の第1の実施の形態の変形例におけるレクテナアレイの平面図の一例である。 本技術の第2の実施の形態における水平単位アレイおよび垂直単位アレイの拡大図の一例である。 本技術の第3の実施の形態における水平単位アレイおよび垂直単位アレイの拡大図の一例である。 本技術の第4の実施の形態におけるレクテナアレイの平面図の一例である。 本技術の第4の実施の形態におけるW(White)画素回路の一構成例を示す回路図である。 本技術の第4の実施の形態における水平単位アレイの一部を空けたレクテナアレイの平面図の一例である。 本技術の第4の実施の形態の第1の変形例におけるレクテナアレイの平面図の一例である。 本技術の第4の実施の形態の第1の変形例におけるIR(Infra Red)レクテナを追加したレクテナアレイの平面図の一例である。 本技術の第4の実施の形態の第2の変形例におけるレクテナアレイの平面図の一例である。 本技術の第4の実施の形態の第2の変形例における矩形の空き領域を設けたレクテナアレイの平面図の一例である。 本技術の第5の実施の形態におけるレクテナアレイの平面図の一例である。 本技術の第5の実施の形態の第1の変形例におけるレクテナアレイの平面図の一例である。 本技術の第5の実施の形態の第2の変形例におけるレクテナアレイの平面図の一例である。 本技術の第5の実施の形態の第2の変形例における配列を変更したレクテナアレイの平面図の一例である。 本技術の第5の実施の形態の第2の変形例における配列をさらに変更したレクテナアレイの平面図の一例である。 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。 撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
以下、本技術を実施するための形態(以下、実施の形態と称する)について説明する。説明は以下の順序により行う。
1.第1の実施の形態(レクテナを配列する例)
2.第2の実施の形態(レクテナを配列して可視光および紫外光を受光する例)
3.第3の実施の形態(レクテナを配列して赤外光、可視光および紫外光を受光する例)
4.第4の実施の形態(レクテナを配列して赤、緑、青および白の光を受光する例)
5.第5の実施の形態(ベイヤー配列によりレクテナを配列する例)
6.移動体への応用例
<1.第1の実施の形態>
[電子機器の構成例]
図1は、本技術の第1の実施の形態における電子機器100の一構成例を示すブロック図である。この電子機器100は、画像データを撮像するための機器であり、光学部111、固体撮像装置200、画像処理部112、表示部113、コーデック処理部114、記憶部115、出力部116および通信部117を具備する。また、電子機器100は、操作部120、制御部130、ドライブ140およびリムーバブルメディア150を備える。電子機器100としては、カメラ、スマートフォンやパーソナルコンピュータなどが想定される。
光学部111は、被写体からの光を集光して固体撮像装置200に導くものである。固体撮像装置200は、制御部130の制御に従って画像データを撮像するものである。この固体撮像装置200は、撮像した画像データを画像処理部112に供給する。
画像処理部112は、画像データに対して画像処理を行うものである。この画像処理部112は、画像データに対し、例えば、混色補正や、黒レベル補正、ホワイトバランス調整、デモザイク処理、マトリックス処理、ガンマ補正、およびYC変換等の各種画像処理を施す。そして、画像処理部112は、画像処理を施した画像データを表示部113に供給する。表示部113は、画像データを表示するものである。
コーデック処理部114は、画像処理部112からの画像データに対して、所定の方式の符号化処理を施し、得られた符号化データを記憶部115に供給するものである。また、コーデック処理部114は、記憶部115に記録されている符号化データを読み出し、復号して復号画像データを生成し、その復号画像データを画像処理部112に供給する。
また、コーデック処理部114は、必要に応じて、符号化データや復号画像データを出力部116に供給し、電子機器100の外部に出力させる。また、コーデック処理部114は、必要に応じて、符号化データや復号画像データを通信部117に供給し、外部に伝送させる。あるいは、コーデック処理部114は、通信部117からのデータに符号化や復号を行って、記憶部115、出力部116や画像処理部112に供給する。
操作部120は、例えば、ダイヤル、キー、ボタンやタッチパネル等の任意の入力デバイスにより構成され、例えばユーザ等による操作入力を受け、その操作入力に対応する信号を制御部130に供給する。
制御部130は、電子機器100内の点線内の各処理部(固体撮像装置200など)と、操作部120およびドライブ140の動作を制御するものである。
ドライブ140は、リムーバブルメディア150にアクセスするものである。このドライブ140は、リムーバブルメディア150からプログラムやデータ等の各種情報を読み出し、それを制御部130に供給する。また、ドライブ140は、制御部130からの各種情報をリムーバブルメディア150に記憶させる。リムーバブルメディア150は、着脱可能な記録媒体である。
[固体撮像装置の構成例]
図2は、本技術の第1の実施の形態における固体撮像装置200の一構成例を示すブロック図である。この固体撮像装置200は、垂直走査部210、レクテナアレイ300、タイミング制御部220、AD変換部230および信号処理部240を備える。
ここで、固体撮像装置200では、そのサイズを小型化するために、フォトダイオードを含む画素回路の代わりにレクテナ回路が用いられる。このレクテナ回路は、レクテナと、アナログの画素信号を生成する画素信号生成部とを備える。レクテナは、整流アンテナの略称であり、ダイオードの整流作用により、電磁波を直流電流に変換するアンテナ素子である。画像データを生成するため、固体列像素子200では、複数のレクテナ回路がレクテナアレイ300に配列される。このように、複数のアンテナ素子(レクテナ)を配列した、レクテナアレイ300などの回路は、アレイアンテナとも呼ばれる。なお、レクテナアレイ300は、特許請求の範囲に記載のアレイアンテナの一例である。
垂直走査部210は、レクテナアレイ300内のレクテナ回路を順に駆動して画素信号を出力させるものである。
タイミング制御部220は、制御部130の制御に従って、垂直走査部210、AD変換部230および信号処理部240のそれぞれの動作タイミングを制御するものである。
AD(Analog to Digital)変換部230は、レクテナアレイ300からのアナログの画素信号をデジタル信号に変換するものである。このAD変換部230は、デジタル信号を信号処理部240に供給する。
信号処理部240は、AD変換部230からのデジタル信号に対して、CDS(Correlated Double Sampling)処理などの各種の信号処理を実行するものである。信号処理部240は、信号処理後のデジタル信号からなる画像データを画像処理部112に供給する。
[レクテナアレイの構成例]
図3は、本技術の第1の実施の形態におけるレクテナアレイ300の一構成例を示すブロック図である。このレクテナアレイ300には、複数のRレクテナ回路310と、複数のGレクテナ回路320と、複数のBレクテナ回路330とが配列される。
Rレクテナ回路310は、垂直走査部210の制御に従って赤色の光を電気信号に変換するものである。Gレクテナ回路320は、垂直走査部210の制御に従って緑色の光を電気信号に変換するものである。Bレクテナ回路330は、垂直走査部210の制御に従って青色の光を電気信号に変換するものである。これらのRレクテナ回路310、Gレクテナ回路320およびBレクテナ回路330は、変換した電気信号を画素信号としてAD変換部230に出力する。
[レクテナ回路の構成例]
図4は、本技術の第1の実施の形態におけるRレクテナ回路310の一構成例を示す回路図である。このRレクテナ回路310は、Rレクテナ311および画素信号生成部314を備える。
Rレクテナ311は、赤色の光を受光して直流電流に変換するものである。このRレクテナ311は、ダイポールアンテナ312と、ショットキーダイオード313とを備える。ダイポールアンテナ312は、一対のロッドからなるアンテナであり、ロッドの長さに応じた所定波長の光に共振(言い換えれば、受光)して電流を生成する。ロッドは細長く、その寸法が長いほど、共振(受光)する光の波長が長くなる。ここでは、赤色の波長に応じた長さのロッドが用いられる。
ショットキーダイオード313は、ダイポールアンテナ312が生成した電流を整流するものである。
画素信号生成部314は、Rレクテナ311が生成した直流電流から画素信号を生成するものである。この画素信号生成部314は、転送トランジスタ315、リセットトランジスタ316、浮遊拡散層317、増幅トランジスタ318および選択トランジスタ319を備える。
転送トランジスタ315は、垂直走査部210からの転送信号TRGに従って、Rレクテナ311から浮遊拡散層317へ電荷を転送するものである。
浮遊拡散層317は、電荷を蓄積して電荷量に応じた電圧を生成するものである。
リセットトランジスタ316は、垂直走査部210からのリセット信号RSTに従って、浮遊拡散層317の電荷を電源に引き抜いて、その電荷量を初期化するものである。
増幅トランジスタ318は、浮遊拡散層317に生じた電圧を増幅するものである。選択トランジスタ319は、垂直走査部210からの選択信号SELに従って、増幅された電圧の信号を画素信号としてAD変換部230に垂直信号線309を介して供給するものである。
なお、Gレクテナ回路320およびBレクテナ回路330の構成は、レクテナの形状(すなわち、長さ)が異なる点以外は、Rレクテナ回路310と同様である。なお、Rレクテナ回路310、Gレクテナ回路320およびBレクテナ回路330は、特許請求の範囲に記載の整流アンテナ回路の一例である。
また、4つのトランジスタを画素信号生成部314に配置しているが、画素信号を生成することができるのであれば、この構成に限定されない。例えば、1つの浮遊拡散層を複数のレクテナ回路で共有することもできる。この場合には、それぞれのレクテナ回路内にレクテナおよび転送トランジスタが設けられ、複数のレクテナ回路により、浮遊拡散層と、転送トランジスタ以外の3つのトランジスタとが共有される。
図5は、本技術の第1の実施の形態におけるレクテナアレイ300の平面図の一例である。レクテナアレイ300は、光学部111の光軸方向から見て矩形であり、光軸に垂直な所定平面を有する。そして、レクテナアレイ300の平面上に複数の水平単位アレイ301と複数の垂直単位アレイ302とが配列される。水平単位アレイ301および垂直単位アレイ302のそれぞれの形状は、矩形(ひし形など)である。
以下、矩形のレクテナアレイ300の一辺に平行な方向をX方向とし、光軸方向をZ方向とする。また、X方向およびZ方向に垂直な方向をY方向とする。そのX方向に対して45度の角度をなす斜め方向に沿って、水平単位アレイ301と垂直単位アレイ302とが交互に配列される。
また、水平単位アレイ301のそれぞれには、複数(例えば、5つ)のレクテナが配列され、それらのレクテナにおいて一対のロッドは、X方向に沿って配列される。垂直単位アレイ302のそれぞれには、複数(5つなど)のレクテナが配列され、それらのレクテナにおいて一対のロッドは、Y方向に沿って配列される。
図6は、本技術の第1の実施の形態における水平単位アレイ301および垂直単位アレイ302の拡大図の一例である。水平単位アレイ301には、1個のRレクテナ311と、2個のGレクテナ321と、2個のBレクテナ331とが配列される。
Gレクテナ321は、Gレクテナ回路320内のレクテナであり、Bレクテナ331は、Bレクテナ回路330内のレクテナである。実際には、Rレクテナ回路310、Gレクテナ回路320およびBレクテナ回路330のそれぞれに、図4に例示したようにレクテナおよび画素信号生成部が配置されている。しかし、記載の便宜上、図6では、各レクテナ回路の画素信号生成部は省略されている。
また、前述したように、レクテナの長さ寸法は、受光する光の波長が長いほど、大きな値に設定される。このため、青色を受光するBレクテナ331より、緑色を受光するGレクテナ321の方が長く、Gレクテナ321より赤色を受光するRレクテナ311の方が長い。これらのレクテナを効率的に配置するため、例えば、短い方のレクテナの間に、長い方のレクテナが配置される。例えば、最も短い2個のBレクテナ331の間に、2個のGレクテナ321とRレクテナ311とが配置され、それらのGレクテナ321の間に、最も長いRレクテナ311が配置される。言い換えれば、Rレクテナ311の両側にGレクテナ321が配置され、Rレクテナ311およびGレクテナ321の両側にBレクテナ331が配置される。また、これらのレクテナの中心点の位置は、X方向において略同一である。この配置により、水平単位アレイ301の形状は、ひし形となる。
垂直単位アレイ302にも、1個のRレクテナ311と、2個のGレクテナ321と、2個のBレクテナ331とが配列される。これらのレクテナの配列方法は、一対のロッドがY方向に沿って配列される点以外は、水平単位アレイ301と同様である。
なお、Rレクテナ311は、特許請求の範囲に記載の第1の整流アンテナの一例である。Gレクテナ321は、特許請求の範囲に記載の第2の整流アンテナの一例である。Bレクテナ331は、特許請求の範囲に記載の第3の整流アンテナの一例である。水平単位アレイ301は、特許請求の範囲に記載の第1の単位アレイの一例であり、垂直単位アレイ302は、特許請求の範囲に記載の第2の単位アレイの一例である。
また、水平単位アレイ301および垂直単位アレイ302のそれぞれに、1個のRレクテナ311と、2個のGレクテナ321と、2個のBレクテナ331とを配置しているが、レクテナのそれぞれの個数は、1個や2個に限定されない。例えば、Rレクテナ311を2個配置することもできる。また、Gレクテナ321やBレクテナ331を4個配置することもできる。これらの場合においても、面積効率を高くするため、短い方のレクテナの間に長い方のレクテナが配置される。
図7は、本技術の第1の実施の形態におけるRレクテナ回路310、Gレクテナ回路320およびBレクテナ回路330の断面図の一例である。同図におけるaは、Y方向から見たRレクテナ回路310の断面図の一例であり、同図におけるbは、Y方向から見たGレクテナ回路320の断面図の一例である。同図におけるcは、Y方向から見たBレクテナ回路330の断面図の一例である。なお、同図において、ショットキーダイオードが記載されているが、これはダイポールアンテナとの接続関係を示すために便宜的に記載されているのであり、実際の実装箇所を示すものではない。
同図におけるaに例示するように、二酸化シリコン層402の受光面においてメタル401がX方向に沿って配線される。そのメタル401は途中からZ方向に沿って二酸化シリコン層402を貫通して配線され、残りは、二酸化シリコン層402とポリシリコン基板404との境界に沿って配線される。また、受光面においてメタル405は、X方向に沿って配線され、途中からZ方向に沿って二酸化シリコン層402およびポリシリコン基板404を貫通して配線され、残りは、ポリシリコン基板404の表面に沿って配線される。
受光面において、X方向に配線されたメタル401および405は、ダイポールアンテナ312として機能する。このダイポールアンテナの長さ、すなわちメタル401の端部からメタル405の端部までの長さLrは、例えば、300ナノメートル(nm)程度である。また、Z方向に沿って配線されるメタル401および405の間に生じる容量403と、配線抵抗とを含む回路は、ローパスフィルタとして機能する。ローパスフィルタとして用いられるZ方向における配線の長さ(言い換えれば、深さ)は、例えば、100乃至200ナノメートル(nm)程度である。
また、同図におけるbに例示するように、Gレクテナ回路320では、Rレクテナ回路310よりもロッドが短く、ダイポールアンテナの長さLgは、200乃至250ナノメートル(nm)程度である。また、同図におけるcに例示するようにBレクテナ回路330では、Gレクテナ回路320よりもロッドが短く、ダイポールアンテナの長さLbは、150乃至200ナノメートル(nm)程度である。
上述したように、Rレクテナ回路310等のレクテナ回路では、レクテナの長さの調整により、所望の波長を選択的に受光することができるため、カラーフィルタを要しない。
また、水平単位アレイ301において、ロッドがX方向に配列されているため、X方向を水平方向とすると、水平偏波した光に対する感度が高くなる。一方、垂直単位アレイ302において、ロッドがY方向に配列されているため、Y方向を垂直方向とすると、垂直偏波した光に対する感度が高くなる。このため、垂直方向や水平方向に偏波(すなわち、偏光)した光を透過するための偏光フィルタが不要となる。
このため、カラーフィルタや偏光フィルタとフォトダイオードとによりカラー画像を生成する固体撮像装置と比較して、それらのフィルタが不要の分、Z方向の厚みを小さくする(すなわち、薄型化する)ことができる。
さらに、カラーフィルタや偏光フィルタなどの光学フィルタを設けなくてよい分、固体撮像装置の製造コストを低減することができる。
図8は、本技術の第1の実施の形態におけるレクテナアレイ300の断面図の一例である。この断面図は、図5のX1−X2の線分に沿って切断したレクテナアレイ300をY方向から見た断面図である。
Rレクテナ311は、単位アレイごとに1個配置されるため、隣接する2個のRレクテナ311のそれぞれの中心間の距離(すなわち、ピッチ)は、一定であり、その値はPrである。
一方、Gレクテナ321およびBレクテナ331は、単位アレイごとに2個ずつ配置される。このため、隣接する2個の単位アレイにおいて、相対的な位置が同一のGレクテナ321およびBレクテナ331のピッチは一定であり、それらの値はPgおよびPbである。例えば、隣接する2個の垂直単位アレイのうち左側においてRレクテナ311の左側のGレクテナ321に着目する。また、2個の垂直単位アレイのうち右側においてRレクテナ311の左側のGレクテナ321にも着目する。これらのGレクテナ321は、それぞれの単位アレイにおいて相対位置が同一である。このため、これらのGレクテナ321のピッチはPgとなる。
ピッチを周期とし、相対位置を位相とすると、それぞれの単位アレイにおいてRレクテナ311の周期および位相は一定である。一方、それぞれの単位アレイにおいて周期が同一で、位相が異なる2個のGレクテナ321が存在する。Bレクテナ331についても同様である。
このように、位相の異なる2個のGレクテナ321やBレクテナ331を単位アレイごとに配置することにより、レクテナアレイ300に照射される緑色や青色の光を効率的に受光することができる。
レクテナのピッチ(言い換えれば、画素ピッチ)は、受光する光の波長以下にすることができる。例えば、最も長い波長の赤色の波長で考えても1マイクロメートル(μm)に満たない。このため、レクテナを用いることにより、画素ピッチを1マイクロメートル(μm)未満にすることができる。一方、フォトダイオードを用いる一般的な固体撮像装置では、画素ピッチは1マイクロメートル(μm)程度である。このため、Rレクテナ311等のレクテナを用いることにより、フォトダイオードを用いる場合と比較して、画素ピッチを狭くし、固体撮像装置200の面積を小さくすることができる。
このように、本技術の第1の実施の形態によれば、所定数のレクテナを配列したレクテナアレイ300を固体撮像装置200内に配置したため、フォトダイオードを配列する場合と比較して光学フィルタが不要となる。また、フォトダイオードを配列する場合と比較して画素ピッチを狭くすることができる。これにより、固体撮像装置200のサイズを小型化することができる。
[変形例]
上述の第1の実施の形態では、レクテナアレイ300の一辺に平行なX方向と、X方向に垂直なY方向とのそれぞれに沿ってRレクテナ311などのレクテナを配置していた。しかし、この配置方法では、レクテナアレイ300の4隅に、レクテナが配置されない空き領域が生じ、その分、面積効率が低下する。この第1の実施の形態の変形例における固体撮像装置200は、X方向に対して45度の方向にレクテナを配置して面積効率を向上させた点において第1の実施の形態と異なる。
図9は、本技術の第1の実施の形態の変形例におけるレクテナアレイ300の平面図の一例である。この第1の実施の形態の変形例のレクテナアレイ300は、水平単位アレイ301および垂直単位アレイ302の代わりに、単位アレイ303および304が配列される点において、第1の実施の形態と異なる。
単位アレイ303においては、X方向に対し、−45度の斜め方向に沿って一対のロッドが配列される。また、単位アレイ304においては、X方向に対し、+45度の斜め方向に沿って一対のロッドが配列される。この配列により、単位アレイ303および304の形状は、正方形となる。これらの単位アレイは、二次元格子状に配列され、X方向およびY方向において、単位アレイ303と単位アレイ304とが交互に配列される。
このように、本技術の第1の実施の形態の変形例では、レクテナアレイ300の一辺に平行なX方向に対し、45度の斜め方向に沿って一対のロッドが配列されるため、レクテナアレイ300の4隅に空き領域が生じない。これにより、面積効率を向上させることができる。
<第2の実施の形態>
上述の第1の実施の形態では、固体撮像装置200は、赤色、緑色および青色などの可視光をレクテナにより受光していたが、紫外光は、可視光と波長域が異なるため、可視光に対応する長さのレクテナでは受光することができない。この第2の実施の形態の固体撮像装置200は、紫外光の波長に対応する長さのレクテナをさらに配置した点において第1の実施の形態と異なる。
図10は、本技術の第2の実施の形態における水平単位アレイ301および垂直単位アレイ302の拡大図の一例である。この第2の実施の形態の水平単位アレイ301は、Rレクテナ311を2個に増やし、2個のUV(Ultra Violet)レクテナ341をさらに配置した点において第1の実施の形態と異なる。
UVレクテナ341は、紫外光を受光するUVレクテナ回路内のレクテナである。実際には、UVレクテナ回路において図4に例示したようにUVレクテナおよび画素信号生成部が配置されている。しかし、記載の便宜上、図10では、画素信号生成部は省略されている。
紫外光の波長は、可視光より短い。このため、UVレクテナ341の長さは、Bレクテナ331の長さに満たない。面積効率を高くするため、2個のUVレクテナ341は、Bレクテナ331の両側に配置され、X方向における中心点の位置は、他のレクテナと略同一である。なお、UVレクテナ341は、特許請求の範囲に記載の第4の整流アンテナの一例である。
なお、垂直単位アレイ302の配列方法は、一対のロッドがY方向に沿って配列される点以外は、水平単位アレイ301と同様である。
このように、本技術の第2の実施の形態によれば、紫外光の波長に対応する長さのUVレクテナ341をさらに配置したため、紫外光をさらに受光することができる。
<第3の実施の形態>
上述の第2の実施の形態では、固体撮像装置200は、可視光および紫外光をレクテナにより受光していたが、赤外光は、可視光や紫外光と波長域が異なるため、可視光および紫外光に対応する長さのレクテナでは受光することができない。この第2の実施の形態の固体撮像装置200は、赤外光の波長に対応する長さのレクテナをさらに配置した点において第1の実施の形態と異なる。
図11は、本技術の第3の実施の形態における水平単位アレイ301および垂直単位アレイ302の拡大図の一例である。この第3の実施の形態の水平単位アレイ301は、1個のIRレクテナ351をさらに配置した点において第1の実施の形態と異なる。
IRレクテナ351は、赤外光を受光するIRレクテナ回路内のレクテナである。実際には、IRレクテナ回路において図4に例示したようにIRレクテナおよび画素信号生成部が配置されている。しかし、記載の便宜上、図11では、画素信号生成部は省略されている。
赤外光の波長は、可視光より長い。このため、IRレクテナ351の長さは、Rレクテナ311の長さを超える。面積効率を高くするため、IRレクテナ351は、2個のRレクテナ311の間に配置され、X方向における中心点の位置は、他のレクテナと略同一である。なお、IRレクテナ351は、特許請求の範囲に記載の第5の整流アンテナの一例である。
なお、垂直単位アレイ302の配列方法は、一対のロッドがY方向に沿って配列される点以外は、水平単位アレイ301と同様である。
また、UVレクテナ341およびIRレクテナ351の両方を配置しているが、これらのうちIRレクテナ351のみを配置することもできる。また、赤外光、可視光や紫外光と波長域の異なる電磁波(マイクロ波など)の波長に対応する長さのレクテナをさらに配置することもできる。
このように、本技術の第3の実施の形態によれば、赤外光の波長に対応する長さのIRレクテナ351をさらに配置したため、赤外光をさらに受光することができる。
<第4の実施の形態>
上述の第1の実施の形態では、水平単位アレイ301および垂直単位アレイ302の両方の形状をひし形にして斜め方向に隙間なく配列していた。しかし、白色の光をさらに受光する場合には、フォトダイオードの配置が必要となり、そのための領域を確保することが困難となる。この第4の実施の形態の固体撮像装置200は、単位アレイの面積を削減して、空き領域を設けた点において第1の実施の形態と異なる。
図12は、本技術の第4の実施の形態におけるレクテナアレイ300の平面図の一例である。この第4の実施の形態のレクテナアレイ300は、垂直単位アレイ302内のGレクテナ321およびBレクテナ331のそれぞれの個数が2個から1個に削減されている点において第1の実施の形態と異なる。垂直単位アレイ302において、Rレクテナ311の左側にGレクテナ321が配置され、そのGレクテナ321の左側にBレクテナ331が配置される。また、Y方向における、これらのレクテナの中心点の位置は、略同一である。この配列により、垂直単位アレイ302の形状は、三角形となり、その右側に三角形の空き領域305が生じる。
空き領域305には、例えば、W画素回路360が配置される。このW画素回路360は、白色の光を受光して画素信号を生成するものである。なお、W画素回路360は、特許請求の範囲に記載の画素回路の一例である。
なお、空き領域305には、W画素回路360に加えて、Rレクテナ回路310などのレクテナ回路内のトランジスタをさらに配置することもできる。
図13は、本技術の第4の実施の形態におけるW画素回路360の一構成例を示す回路図である。このW画素回路360は、フォトダイオード361、転送トランジスタ362、リセットトランジスタ363、浮遊拡散層364、増幅トランジスタ365および選択トランジスタ366を備える。W画素回路360内の素子の接続構成は、Rレクテナ311の代わりにフォトダイオード361が配置される点以外は、Rレクテナ回路310と同様である。
なお、垂直単位アレイ302の面積を削減しているが、図14に例示するように、水平単位アレイ301の面積を削減することもできる。
このように、本技術の第4の実施の形態によれば、垂直単位アレイ302の面積を削減して空き領域305にW画素回路360を配置したため、白色の光をさらに受光することができる。
[第1の変形例]
上述の第4の実施の形態では、可視光をレクテナにより受光していたが、紫外光は、可視光と波長域が異なるため、可視光に対応する長さのレクテナでは受光することができない。この第4の実施の形態の第1の変形例における固体撮像装置200は、紫外光の波長に対応する長さのレクテナをさらに配置した点において第4の実施の形態と異なる。
図15は、本技術の第4の実施の形態の第1の変形例におけるレクテナアレイ300の平面図の一例である。この第4の実施の形態の第1の変形例の水平単位アレイ301は、Rレクテナ311を2個に増やし、2個のUVレクテナ341をさらに配置した点において第4の実施の形態と異なる。また、垂直単位アレイ302には、1個のUVレクテナ341がさらに配置される。
なお、図16に例示するように、さらにIRレクテナ351を配置することもできる。また、UVレクテナ341およびIRレクテナ351のうち、IRレクテナ351のみを配置することもできる。また、垂直単位アレイ302の代わりに水平単位アレイ301の面積を削減することもできる。
このように、本技術の第4の実施の形態の第1の変形例によれば、紫外光の波長に対応する長さのUVレクテナ341をさらに配置したため、紫外光をさらに受光することができる。
[第2の変形例]
上述の第4の実施の形態では、垂直単位アレイ302の面積を削減して空き領域305を確保していたが、この空き領域305では面積が不足し、十分な面積のフォトダイオードを配置することができないおそれがある。この第4の実施の形態の第2の変形例における固体撮像装置200は、垂直単位アレイ302に加えて水平単位アレイ301の面積も削減して、空き領域305の面積を拡大した点において第4の実施の形態と異なる。
図17は、本技術の第4の実施の形態の第2の変形例におけるレクテナアレイ300の平面図の一例である。この第4の実施の形態の第2の変形例の水平単位アレイ301は、垂直単位アレイ302に加えて水平単位アレイ301の面積をさらに削減した点において第4の実施の形態と異なる。これにより、空き領域305の面積は第4の実施の形態と比較して2倍になる。空き領域305には、画素回路360などが配置される。また、空き領域305の形状は左上を直角とする直角2等辺三角形である。なお、左下、右上や右下を直角とする直角2等辺三角形となるように配置することもできる。また、図18に例示するように、空き領域305の形状を矩形にすることもできる。
なお、第4の実施の形態の第2の変形例において、さらにIRレクテナ351を配置することもできる。また、UVレクテナ341およびIRレクテナ351のうち、IRレクテナ351のみを配置することもできる。
このように、本技術の第4の実施の形態の第2の変形例によれば、垂直単位アレイ302および水平単位アレイ301の面積を削減したため、空き領域305の面積を拡大することができる。
<第5の実施の形態>
上述の第1の実施の形態では、面積効率向上のため、Bレクテナ回路330の間にGレクテナ回路320を配置し、Gレクテナ回路320の間にRレクテナ回路310を配置していた。しかしながら、この配列は、ベイヤー配列などの一般的な固体撮像装置の画素配列と異なるため、デモザイク処理などの画像処理において、ベイヤー配列等に並べ替える処理が必要となってしまう。この第5の実施の形態の固体撮像装置200は、Rレクテナ回路310、Gレクテナ回路320およびBレクテナ回路330をベイヤー配列により配列した点において第1の実施の形態と異なる。
図19は、本技術の第5の実施の形態におけるレクテナアレイ300の平面図の一例である。この第5の実施の形態のレクテナアレイ300は、Rレクテナ回路310、Gレクテナ回路320およびBレクテナ回路330がベイヤー配列により配列される点において第1の実施の形態と異なる。このベイヤー配列では、レクテナアレイ300は、それぞれが2行×2列の複数の単位ブロック306により分割される。単位ブロック306内の左下および右上にGレクテナ回路320が配置され、残りにRレクテナ回路310およびBレクテナ回路330が配置される。
このように、本技術の第5の実施の形態によれば、Rレクテナ回路310、Gレクテナ回路320およびBレクテナ回路330をベイヤー配列により配列したため、ベイヤー配列に並べ替える処理が不要となる。
[第1の変形例]
上述の第5の実施の形態では、固体撮像装置200は、赤色、緑色および青色の光を、波長に応じた長さのレクテナにより選択的に受光していたが、白色の光は、波長域が広いため、1つのレクテナにより受光することが困難である。この第5の実施の形態の第1の変形例における固体撮像装置200は、フォトダイオードを用いるW画素回路360をさらに配置した点において第5の実施の形態と異なる。
図20は、本技術の第5の実施の形態の第1の変形例におけるレクテナアレイ300の平面図の一例である。この第5の実施の形態の第1の変形例のレクテナアレイ300は、W画素回路360がさらに配置される点において第5の実施の形態と異なる。単位ブロック306において、Rレクテナ回路310、Gレクテナ回路320およびBレクテナ回路330およびW画素回路360は、1つずつ配置される。
このように、本技術の第5の実施の形態の第1の変形例によれば、フォトダイオードを用いるW画素回路360を配置したため、白色の光をさらに受光することができる。
[第2の変形例]
上述の第5の実施の形態の第1の変形例では、固体撮像装置200は、Rレクテナ回路310、Gレクテナ回路320、Bレクテナ回路330およびW画素回路360のそれぞれの個数を同一にしていた。この配置では、画像データの明るさが不足するおそれがある。この第5の実施の形態の第2の変形例における固体撮像装置200は、W画素回路360の個数を2倍にした点において第5の実施の形態の第1の変形例と異なる。
図21は、本技術の第5の実施の形態の第2の変形例におけるレクテナアレイ300の平面図の一例である。この第5の実施の形態の第2の変形例のレクテナアレイ300は、Rレクテナ回路310、Gレクテナ回路320およびBレクテナ回路330のそれぞれよりも多くのW画素回路360を配置した点において第5の実施の形態の第1の変形例と異なる。
レクテナアレイ300は、2行×2列の複数の単位ブロック306と、2行×2列の複数の単位ブロック307とに分割される。単位ブロック306内の左下および右上にGレクテナ回路320が配置され、残りにW画素回路360が配置される。また、単位ブロック307内の左下および右上にRレクテナ回路310およびBレクテナ回路330が配置され、残りにW画素回路360が配置される。なお、単位ブロック306は、特許請求の範囲に記載の第1単位ブロックの一例であり、単位ブロック307は、特許請求の範囲に記載の第2単位ブロックの一例である。
なお、図22に例示するように、2行×2列の複数の単位ブロック306と、2行×2列の複数の単位ブロック307と、2行×2列の複数の単位ブロック308とに分割することもできる。単位ブロック306内の左下および右上にW画素回路360が配置され、残りにBレクテナ回路330が配置される。また、単位ブロック307内の左下および右上にW画素回路360が配置され、残りにGレクテナ回路320が配置される。単位ブロック308内の左下および右上にW画素回路360が配置され、残りにRレクテナ回路310が配置される。なお、単位ブロック308は、特許請求の範囲に記載の第3単位ブロックの一例である。
また、図23に例示するように、2行×2列の複数の単位ブロック306に分割することもできる。単位ブロック306内の左下および右上にW画素回路360が配置され、残りにRレクテナ回路310およびBレクテナ回路330が配置される。
このように、本技術の第5の実施の形態の第2の変形例によれば、W画素回路360の個数を2倍にしたため、画像データを明るさを増大させることができる。
<6.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。
図24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。
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24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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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24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。
図25は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
図25では、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。
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。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。
なお、図25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。
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。
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。
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。
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。
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、撮像部12031に適用され得る。具体的には、図1の電子機器100は、撮像部12031に適用することができる。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、撮像部12031を小型化することができる。
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)第1の整流アンテナと、
前記第1の整流アンテナと形状の異なる第2の整流アンテナと
を具備するアレイアンテナ。
(2)前記第1および第2の整流アンテナは、所定平面に配列される
前記(1)記載のアレイアンテナ。
(3)前記第1および前記第2の整流アンテナと形状の異なる第3の整流アンテナをさらに具備する
前記(1)または(2)に記載のアレイアンテナ。
(4)前記第1、第2および第3の整流アンテナと形状の異なる第4の整流アンテナをさらに具備する
前記(3)記載のアレイアンテナ。
(5)前記第1、第2、第3および第4の整流アンテナと形状の異なる第5の整流アンテナをさらに具備する
前記(4)記載のアレイアンテナ。
(6)前記アレイアンテナは、第1の単位アレイと第2の単位アレイとに分割され、
前記第1および第2の整流アンテナのそれぞれは、一対のロッドを備え、
前記第1および第2の整流アンテナは、前記第1および第2の単位アレイのそれぞれに配置され、
前記第1の単位アレイにおいて、前記一対のロッドは、所定方向に沿って配列され、
前記第2の単位アレイにおいて、前記一対のロッドは、前記所定方向に垂直な方向に配列される
前記(1)から(5)のいずれかに記載のアレイアンテナ。
(7)前記アレイアンテナは矩形であり、
前記所定方向は、前記アレイアンテナの一辺に平行な方向である
前記(6)記載のアレイアンテナ。
(8)前記アレイアンテナは矩形であり、
前記所定方向の前記アレイアンテナの一辺に対する角度は、45度である
前記(6)記載のアレイアンテナ。
(9)前記第1および第2の単位アレイの少なくとも一方において、
前記第2の整流アンテナが少なくとも2個配置され、
前記第1の整流アンテナは、前記第2の整流アンテナのそれぞれより長く、前記第2の整流アンテナの間に配置される
前記(6)から(8)のいずれかに記載のアレイアンテナ。
(10)前記第1および第2の単位アレイの一方の形状は、矩形であり、他方の形状は三角形である
前記(6)から(9)のいずれかに記載のアレイアンテナ。
(11)前記第1および第2の単位アレイのそれぞれの形状は、三角形である
前記(6)から(9)のいずれかに記載のアレイアンテナ。
(12)整流アンテナが配置されない空き領域がさらに設けられ、
前記空き領域の形状は、三角形である
前記(11)記載のアレイアンテナ。
(13)整流アンテナが配置されない空き領域がさらに設けられ、
前記空き領域の形状は、矩形である
前記(11)記載のアレイアンテナ。
(14)前記第1および前記第2の整流アンテナと形状の異なる第3の整流アンテナをさらに具備し、
前記第1の整流アンテナは、赤色の光を受光し、
前記第2の整流アンテナは、緑色の光を受光し、
前記第3の整流アンテナは、青色の光を受光し、
前記第1、第2および第3の整流アンテナは、ベイヤー配列により配列される
前記(1)に記載のアレイアンテナ。
(15)前記第1および前記第2の整流アンテナと形状の異なる第3の整流アンテナと、
白色の光を受光する画素回路と
をさらに具備し、
前記第1の整流アンテナは、赤色の光を受光し、
前記第2の整流アンテナは、緑色の光を受光し、
前記第3の整流アンテナは、青色の光を受光する
前記(1)記載のアレイアンテナ。
(16)前記アレイアンテナは、複数の単位ブロックに分割され、
前記第1、第2および第3の整流アンテナと前記画素回路とは、複数の単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列される
前記(15)記載のアレイアンテナ。
(17)前記アレイアンテナは、複数の第1単位ブロックと複数の第2単位ブロックとに分割され、
前記第1および第3の整流アンテナと、一対の前記画素回路とは、前記複数の第1単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列され、
一対の前記第2の整流アンテナと、一対の前記画素回路とは、前記複数の第2単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列される
前記(15)記載のアレイアンテナ。
(18)前記アレイアンテナは、複数の第1単位ブロックと複数の第2単位ブロックと複数の第3単位ブロックとに分割され、
一対の前記第1の整流アンテナと、一対の前記画素回路とは、前記複数の第1単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列され、
一対の前記第2の整流アンテナと、一対の前記画素回路とは、前記複数の第2単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列され、
一対の前記第3の整流アンテナと、一対の前記画素回路とは、前記複数の第3単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列される
前記(15)記載のアレイアンテナ。
(19)白色の光を受光する画素回路をさらに具備し、
前記アレイアンテナは、複数の単位ブロックに分割され、
前記第1の整流アンテナは、赤色の光を受光し、
前記第2の整流アンテナは、青色の光を受光し、
前記第1および第2の整流アンテナと一対の前記画素回路とは、前記複数の単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列される
前記(1)に記載のアレイアンテナ。
(20)所定数の整流アンテナを配列したアレイアンテナを具備する固体撮像装置。
(21)前記アレイアンテナには、複数の整流アンテナ回路が配列され、
前記複数の整流アンテナ回路のそれぞれは、
前記整流アンテナと、
画素信号生成部と
を備え、
前記画素信号生成部は、
電荷を蓄積して電荷量に応じた電圧を生成する浮遊拡散層と、
転送信号に従って前記整流アンテナから前記浮遊拡散層へ前記電荷を転送する転送トランジスタと、
リセット信号に従って前記浮遊拡散層の前記電荷量を初期化するリセットトランジスタと、
前記電圧を増幅する増幅トランジスタと、
選択信号に従って前記増幅された電圧の信号を画素信号として出力する選択トランジスタと
を備える前記(20)記載の固体撮像装置。
(22)複数の整流アンテナ回路を配列したアレイアンテナと、
前記複数の整流アンテナ回路のそれぞれにより生成された画素信号を処理する信号処理部と
を具備する電子機器。
100 電子機器
111 光学部
112 画像処理部
113 表示部
114 コーデック処理部
115 記憶部
116 出力部
117 通信部
120 操作部
130 制御部
140 ドライブ
150 リムーバブルメディア
200 固体撮像装置
210 垂直走査部
220 タイミング制御部
230 AD変換部
240 信号処理部
300 レクテナアレイ
310 Rレクテナ回路
311 Rレクテナ
312 ダイポールアンテナ
313 ショットキーダイオード
314 画素信号生成部
315、362 転送トランジスタ
316、363 リセットトランジスタ
317、364 浮遊拡散層
318、365 増幅トランジスタ
319、366 選択トランジスタ
320 Gレクテナ回路
321 Gレクテナ
330 Bレクテナ回路
331 Bレクテナ
341 UVレクテナ
351 IRレクテナ
360 W画素回路
361 フォトダイオード
401 メタル
402 二酸化シリコン層
403 容量
404 ポリシリコン基板

Claims (22)

  1. 第1の整流アンテナと、
    前記第1の整流アンテナと形状の異なる第2の整流アンテナと
    を具備するアレイアンテナ。
  2. 前記第1および第2の整流アンテナは、所定平面に配列される
    請求項1記載のアレイアンテナ。
  3. 前記第1および前記第2の整流アンテナと形状の異なる第3の整流アンテナをさらに具備する
    請求項1記載のアレイアンテナ。
  4. 前記第1、第2および第3の整流アンテナと形状の異なる第4の整流アンテナをさらに具備する
    請求項3記載のアレイアンテナ。
  5. 前記第1、第2、第3および第4の整流アンテナと形状の異なる第5の整流アンテナをさらに具備する
    請求項4記載のアレイアンテナ。
  6. 前記アレイアンテナは、第1の単位アレイと第2の単位アレイとに分割され、
    前記第1および第2の整流アンテナのそれぞれは、一対のロッドを備え、
    前記第1および第2の整流アンテナは、前記第1および第2の単位アレイのそれぞれに配置され、
    前記第1の単位アレイにおいて、前記一対のロッドは、所定方向に沿って配列され、
    前記第2の単位アレイにおいて、前記一対のロッドは、前記所定方向に垂直な方向に配列される
    請求項1記載のアレイアンテナ。
  7. 前記アレイアンテナは矩形であり、
    前記所定方向は、前記アレイアンテナの一辺に平行な方向である
    請求項6記載のアレイアンテナ。
  8. 前記アレイアンテナは矩形であり、
    前記所定方向の前記アレイアンテナの一辺に対する角度は、45度である
    請求項6記載のアレイアンテナ。
  9. 前記第1および第2の単位アレイの少なくとも一方において、
    前記第2の整流アンテナが少なくとも2個配置され、
    前記第1の整流アンテナは、前記第2の整流アンテナのそれぞれより長く、前記第2の整流アンテナの間に配置される
    請求項6記載のアレイアンテナ。
  10. 前記第1および第2の単位アレイの一方の形状は、矩形であり、他方の形状は三角形である
    請求項6記載のアレイアンテナ。
  11. 前記第1および第2の単位アレイのそれぞれの形状は、三角形である
    請求項6記載のアレイアンテナ。
  12. 整流アンテナが配置されない空き領域がさらに設けられ、
    前記空き領域の形状は、三角形である
    請求項11記載のアレイアンテナ。
  13. 整流アンテナが配置されない空き領域がさらに設けられ、
    前記空き領域の形状は、矩形である
    請求項11記載のアレイアンテナ。
  14. 前記第1および前記第2の整流アンテナと形状の異なる第3の整流アンテナをさらに具備し、
    前記第1の整流アンテナは、赤色の光を受光し、
    前記第2の整流アンテナは、緑色の光を受光し、
    前記第3の整流アンテナは、青色の光を受光し、
    前記第1、第2および第3の整流アンテナは、ベイヤー配列により配列される
    請求項1記載のアレイアンテナ。
  15. 前記第1および前記第2の整流アンテナと形状の異なる第3の整流アンテナと、
    白色の光を受光する画素回路と
    をさらに具備し、
    前記第1の整流アンテナは、赤色の光を受光し、
    前記第2の整流アンテナは、緑色の光を受光し、
    前記第3の整流アンテナは、青色の光を受光する
    請求項1記載のアレイアンテナ。
  16. 前記アレイアンテナは、複数の単位ブロックに分割され、
    前記第1、第2および第3の整流アンテナと前記画素回路とは、複数の単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列される
    請求項15記載のアレイアンテナ。
  17. 前記アレイアンテナは、複数の第1単位ブロックと複数の第2単位ブロックとに分割され、
    前記第1および第3の整流アンテナと、一対の前記画素回路とは、前記複数の第1単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列され、
    一対の前記第2の整流アンテナと、一対の前記画素回路とは、前記複数の第2単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列される
    請求項15記載のアレイアンテナ。
  18. 前記アレイアンテナは、複数の第1単位ブロックと複数の第2単位ブロックと複数の第3単位ブロックとに分割され、
    一対の前記第1の整流アンテナと、一対の前記画素回路とは、前記複数の第1単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列され、
    一対の前記第2の整流アンテナと、一対の前記画素回路とは、前記複数の第2単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列され、
    一対の前記第3の整流アンテナと、一対の前記画素回路とは、前記複数の第3単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列される
    請求項15記載のアレイアンテナ。
  19. 白色の光を受光する画素回路をさらに具備し、
    前記アレイアンテナは、複数の単位ブロックに分割され、
    前記第1の整流アンテナは、赤色の光を受光し、
    前記第2の整流アンテナは、青色の光を受光し、
    前記第1および第2の整流アンテナと一対の前記画素回路とは、前記複数の単位ブロックのそれぞれに二次元格子状に配列される
    請求項1記載のアレイアンテナ。
  20. 所定数の整流アンテナを配列したアレイアンテナを具備する固体撮像装置。
  21. 前記アレイアンテナには、複数の整流アンテナ回路が配列され、
    前記複数の整流アンテナ回路のそれぞれは、
    前記整流アンテナと、
    画素信号生成部と
    を備え、
    前記画素信号生成部は、
    電荷を蓄積して電荷量に応じた電圧を生成する浮遊拡散層と、
    転送信号に従って前記整流アンテナから前記浮遊拡散層へ前記電荷を転送する転送トランジスタと、
    リセット信号に従って前記浮遊拡散層の前記電荷量を初期化するリセットトランジスタと、
    前記電圧を増幅する増幅トランジスタと、
    選択信号に従って前記増幅された電圧の信号を画素信号として出力する選択トランジスタと
    を備える請求項20記載の固体撮像装置。
  22. 複数の整流アンテナ回路を配列したアレイアンテナと、
    前記複数の整流アンテナ回路のそれぞれにより生成された画素信号を処理する信号処理部と
    を具備する電子機器。
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