JP2021002778A - Image sensor - Google Patents

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JP2021002778A
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博保 伊藤
Hiroyasu Ito
博保 伊藤
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Imaging Device Tech Co Ltd
Imaging Device Technologies Co Ltd
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Imaging Device Tech Co Ltd
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Abstract

To provide an image sensor that can automatically switch different filters according to an imaging environment.SOLUTION: The image sensor includes a light-receiving element having a light receiving unit, an optical element disposed on the light receiving unit and having first, second, and third regions with different optical characteristics adjacent to each other, and a control mechanism for controlling into the first state in which the light receiving unit and the first region overlap, the second state in which the light receiving unit and the second region overlap, and the third state in which the light receiving unit and the third region overlap, by shifting the optical element. A first filter is provided in the second region. The third region is provided with a second filter different from the first filter.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の一実施形態はイメージセンサに関する。特に、本発明の一実施形態は異なる光学特性を備えた可動フィルタが設けられたイメージセンサに関する。 One embodiment of the present invention relates to an image sensor. In particular, one embodiment of the present invention relates to an image sensor provided with a movable filter having different optical characteristics.

近年、固体撮像装置を備えた電子機器が広く普及している。例えば、携帯電話、スマートフォン、ノート型のパーソナルコンピュータ、タブレット型のパーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載カメラなど、固体を撮像するための機能を有する電子機器にはイメージセンサが備えられている。イメージセンサは、撮像した固体の画像をデジタル情報に変換する。イメージセンサによって変換及び出力されたデジタル情報に基づいて、撮像した固体の画像が電子データとして記憶装置に記憶される。 In recent years, electronic devices equipped with a solid-state image sensor have become widespread. For example, electronic devices having a function for capturing a solid body, such as a mobile phone, a smartphone, a notebook personal computer, a tablet personal computer, a digital camera, a digital video camera, and an in-vehicle camera, are equipped with an image sensor. .. The image sensor converts the captured solid image into digital information. Based on the digital information converted and output by the image sensor, the captured solid image is stored in the storage device as electronic data.

一般的なイメージセンサでは、急激な光量の変化に起因して撮像画像が真っ白になってしまう現象(以下、「白飛び」という場合がある)が発生する。例えば、車がトンネルの中から外に出たときに、車載用カメラに搭載されたイメージセンサに太陽光などの外光が入射されることによって白飛びが発生してしまう。 In a general image sensor, a phenomenon occurs in which an captured image becomes pure white due to a sudden change in the amount of light (hereinafter, may be referred to as “blown out”). For example, when a car goes out of a tunnel, whiteout occurs due to external light such as sunlight incident on an image sensor mounted on an in-vehicle camera.

このような問題に対応するために、例えば上方から入射される太陽光など、一定の偏光を有する光をカットすることで防眩効果を得る技術が知られている。例えば、偏光フィルタを用いて防眩効果を得る技術が知られている。従来、防眩効果を得るための偏光フィルタをレンズに取り付ける構成が一般的であり、偏光フィルタを機能させるためには手動で偏光フィルタを動かす必要があった。偏光フィルタを手動で動かす手間を省くために、例えば特許文献1のように、偏光フィルタを自動的に動作させる構成のイメージセンサが開発されている。 In order to deal with such a problem, there is known a technique for obtaining an antiglare effect by cutting light having a constant polarized light, such as sunlight incident from above. For example, a technique for obtaining an antiglare effect by using a polarizing filter is known. Conventionally, it has been common to attach a polarizing filter to a lens to obtain an antiglare effect, and it is necessary to manually move the polarizing filter in order for the polarizing filter to function. In order to save the trouble of manually moving the polarizing filter, for example, as in Patent Document 1, an image sensor having a configuration in which the polarizing filter is automatically operated has been developed.

特表2012−513607号公報Special Table 2012-513607

しかしながら、特許文献1に記載された技術は、単にフィルタをON/OFFする制御をするだけであって、撮像環境に応じて自動的に異なるフィルタを切り換えるような高度なフィルタ切り替えを行うことはできなかった。 However, the technique described in Patent Document 1 merely controls turning the filter on and off, and can perform advanced filter switching such as automatically switching a different filter according to the imaging environment. There wasn't.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、撮像環境に応じて自動的に異なるフィルタを切り替え可能なイメージセンサを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image sensor capable of automatically switching different filters according to an imaging environment.

本発明の一実施形態におけるイメージセンサは、受光部を有する受光素子と、前記受光部上に配置され、互いに異なる光学特性を備えた第1領域、第2領域、及び第3領域が隣接して配置された光学素子と、前記光学素子をシフトさせ、前記受光部と前記第1領域とが重なる第1状態、前記受光部と前記第2領域とが重なる第2状態、及び前記受光部と前記第3領域とが重なる第3状態に制御する制御機構と、を有する。前記第2領域には第1フィルタが設けられており、前記第3領域には前記第1フィルタとは異なる第2フィルタが設けられている。 In the image sensor according to the embodiment of the present invention, a light receiving element having a light receiving portion and a first region, a second region, and a third region arranged on the light receiving portion and having different optical characteristics are adjacent to each other. The arranged optical element and the optical element are shifted, the first state in which the light receiving portion and the first region overlap, the second state in which the light receiving portion and the second region overlap, and the light receiving portion and the said It has a control mechanism that controls a third state in which the third region overlaps. A first filter is provided in the second region, and a second filter different from the first filter is provided in the third region.

前記第1フィルタと前記第2フィルタとは、偏光特性が異なる偏光フィルタであってもよい。 The first filter and the second filter may be polarizing filters having different polarization characteristics.

前記光学素子は、遮光フィルタが設けられた第4領域をさらに有してもよい。 The optical element may further have a fourth region provided with a light blocking filter.

前記制御機構は、MEMSを含んでもよい。 The control mechanism may include MEMS.

前記光学素子は、異なる濃度のNDフィルタが設けられた第5領域及び第6領域をさらに有してもよい。 The optical element may further have a fifth region and a sixth region provided with ND filters having different densities.

前記光学素子は、第1光学素子及び第2光学素子を含み、前記第1光学素子と前記第2光学素子とは平面視で重ねて配置され、前記第1光学素子は、前記第1フィルタを有し、前記第2光学素子は、前記第2フィルタを有してもよい。 The optical element includes a first optical element and a second optical element, and the first optical element and the second optical element are arranged so as to overlap each other in a plan view, and the first optical element has the first filter. The second optical element may have the second filter.

撮像した画像において白を示す画素の数に基づいて第1判定を実行する判定部をさらに有し、前記判定部が前記第1判定において白を示す画素の数がしきい値を超えると判定した場合、前記制御機構は複数の前記第1フィルタを前記受光部に重ね、前記判定部は、前記第1フィルタが前記受光部に重なった状態で撮像した画像において白を示す画素の数に基づいて第2判定を実行し、前記判定部が前記第2判定において白を示す画素の数がしきい値を超えると判定した場合、前記制御機構は複数の前記第2フィルタを前記受光部に重ね、前記判定部は、前記第2フィルタが前記受光部に重なった状態で撮像した画像において白を示す画素の数に基づいて第3判定を実行し、前記第2判定及び前記第3判定に基づいて撮像異常の有無を判定してもよい。 It further has a determination unit that executes the first determination based on the number of pixels indicating white in the captured image, and the determination unit determines that the number of pixels indicating white in the first determination exceeds the threshold value. In the case, the control mechanism superimposes a plurality of the first filters on the light receiving unit, and the determination unit is based on the number of pixels showing white in an image captured with the first filter overlapping the light receiving unit. When the second determination is executed and the determination unit determines in the second determination that the number of pixels showing white exceeds the threshold value, the control mechanism superimposes a plurality of the second filters on the light receiving unit. The determination unit executes a third determination based on the number of pixels showing white in the image captured with the second filter overlapping the light receiving unit, and based on the second determination and the third determination. The presence or absence of imaging abnormality may be determined.

本発明の一実施形態によれば、撮像環境に応じて自動的に異なるフィルタを切り替え可能なイメージセンサを提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide an image sensor capable of automatically switching different filters according to an imaging environment.

本発明の一実施形態に係るイメージセンサの光学素子及び受光素子を個別に示す平面図である。It is a top view which shows the optical element and the light receiving element of the image sensor which concerns on one Embodiment of this invention individually. 本発明の一実施形態に係るイメージセンサの光学素子及び受光素子を重ねた状態で示す平面図である。It is a top view which shows the optical element and the light receiving element of the image sensor which concerns on one Embodiment of this invention in a superposed state. 本発明の一実施形態に係るイメージセンサの概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of the image sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るイメージセンサの概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of the image sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るイメージセンサの光学素子を受光素子に対して第1方向にずらした状態の平面図である。It is a top view of the state which the optical element of the image sensor which concerns on one Embodiment of this invention is shifted in the 1st direction with respect to a light receiving element. 本発明の一実施形態に係るイメージセンサの光学素子を受光素子に対して第2方向にずらした状態の平面図である。It is a top view of the state which the optical element of the image sensor which concerns on one Embodiment of this invention is shifted in the 2nd direction with respect to a light receiving element. 本発明の一実施形態に係るイメージセンサの光学素子を受光素子に対して第1方向及び第2方向にずらした状態の平面図である。It is a top view of the state which the optical element of the image sensor which concerns on one Embodiment of this invention is shifted in the 1st direction and the 2nd direction with respect to a light receiving element. 本発明の一実施形態に係るイメージセンサの受光素子及び光学素子を個別に示す平面図である。It is a top view which shows the light receiving element and the optical element of the image sensor which concerns on one Embodiment of this invention individually. 本発明の一実施形態に係るイメージセンサの概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of the image sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るイメージセンサの受光素子及び光学素子を個別に示す平面図である。It is a top view which shows the light receiving element and the optical element of the image sensor which concerns on one Embodiment of this invention individually. 本発明の一実施形態に係るイメージセンサの概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of the image sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るイメージセンサの画素回路を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the pixel circuit of the image sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るイメージセンサの撮像異常判定における動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation flow in the image pickup abnormality determination of the image sensor which concerns on one Embodiment of this invention.

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎない。つまり、当業者が、発明の主旨を保ちつつ適宜変更することで容易に想到し得る構成は、当然に本発明の範囲に含有される構成である。図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合がある。しかし、これらはあくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号の後に大文字のアルファベットを付して、詳細な説明を適宜省略することがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The disclosure is just an example. That is, a configuration that can be easily conceived by a person skilled in the art by appropriately changing the invention while maintaining the gist of the invention is naturally included in the scope of the present invention. In order to clarify the explanation, the drawings may be schematically represented by the width, thickness, shape, etc. of each part as compared with the actual embodiment. However, these are merely examples and do not limit the interpretation of the present invention. Further, in the present specification and each figure, the same elements as those described above with respect to the above-mentioned figures may be accompanied by the same reference numerals with uppercase alphabets, and detailed description thereof may be omitted as appropriate.

本明細書および特許請求の範囲において、第1構造体の上に第2構造体が配置された態様を表現する際に、単に「上」又は「上方」と表記する場合、特に断りの無い限りは、第1構造体に接するように、第1構造体の直上に第2構造体が配置される場合と、第1構造体の上方に、さらに別の第3構造体を介して第2構造体が配置される場合と、の両方を含むものと定義される。なお、以下の説明において、受光素子から光学素子に向かう方向を「上」又は「上方」といい、その逆の方向を「下」又は「下方」という。 In the present specification and claims, when the aspect in which the second structure is arranged on the first structure is expressed, when it is simply described as "above" or "above", unless otherwise specified. Is when the second structure is arranged directly above the first structure so as to be in contact with the first structure, and when the second structure is placed above the first structure via yet another third structure. It is defined to include both when the body is placed and when it is placed. In the following description, the direction from the light receiving element to the optical element is referred to as "up" or "upward", and the opposite direction is referred to as "down" or "downward".

以下の説明において、受光素子として、光によって起電力が発生する光電変換素子が用いられた構成について例示するが、この構成に限定されない。例えば、受光素子として、光によって電気伝導度が変化する光電変換素子が用いられてもよい。又は、受光素子として、受光した光の特性(例えば、光の波長)を電気的な信号に変換するタイプの光電変換素子が用いられてもよい。又は、受光素子として、受光した光を電気的な情報ではない情報に変換する素子が用いられてもよい。 In the following description, a configuration in which a photoelectric conversion element in which an electromotive force is generated by light is used as the light receiving element will be illustrated, but the present invention is not limited to this configuration. For example, as the light receiving element, a photoelectric conversion element whose electric conductivity changes with light may be used. Alternatively, as the light receiving element, a photoelectric conversion element of a type that converts the characteristics of the received light (for example, the wavelength of light) into an electrical signal may be used. Alternatively, as the light receiving element, an element that converts the received light into information other than electrical information may be used.

本明細書において「αはA、B又はCを含む」、「αはA,B及びCのいずれかを含む」、「αはA,B及びCからなる群から選択される一つを含む」、といった表現は、特に明示が無い限り、αがA〜Cの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。 In the present specification, "α includes A, B or C", "α contains any of A, B and C", and "α includes one selected from the group consisting of A, B and C". , Etc., unless otherwise specified, does not exclude the case where α includes a plurality of combinations of A to C. Furthermore, these expressions do not exclude cases where α contains other elements.

なお、以下の各実施形態は、技術的な矛盾を生じない限り、互いに組み合わせることができる。 The following embodiments can be combined with each other as long as there is no technical contradiction.

〈第1実施形態〉
[イメージセンサ10の構成]
図1〜7を用いて、第1実施形態に係るイメージセンサ10の概要について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの光学素子及び受光素子を個別に示す平面図である。図1に示すように、イメージセンサ10は、光学素子100及び受光素子200を有する。光学素子100及び受光素子200はそれぞれ複数設けられている。複数の光学素子100及び受光素子200は、それぞれ同じ間隔で配置されている。換言すると、光学素子100の大きさと受光素子200の大きさは略同一である。図1の例では、複数の光学素子100及び複数の受光素子200の各々は、マトリックス状に同じピッチで配置されている。
<First Embodiment>
[Configuration of image sensor 10]
The outline of the image sensor 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. 1 is a plan view showing individually the optical element and the light receiving element of the image sensor according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the image sensor 10 has an optical element 100 and a light receiving element 200. A plurality of optical elements 100 and a plurality of light receiving elements 200 are provided. The plurality of optical elements 100 and the light receiving elements 200 are arranged at the same intervals. In other words, the size of the optical element 100 and the size of the light receiving element 200 are substantially the same. In the example of FIG. 1, each of the plurality of optical elements 100 and the plurality of light receiving elements 200 are arranged in a matrix at the same pitch.

光学素子100は、互いに異なる光学特性を備えた第1領域101、第2領域103、第3領域105、及び第4領域107を有する。第1領域101は、偏光フィルタが設けられていない領域である。なお、本実施形態では、第1領域101には光学的なフィルタは設けられておらず、光学素子100の反射又は吸収などの影響を除き、第1領域101に入射された光は光学素子100を透過する。第2領域103は、D1方向に延びた第1偏光フィルタが設けられた領域である。第3領域105は、D2方向に延びた第2偏光フィルタが設けられた領域である。 The optical element 100 has a first region 101, a second region 103, a third region 105, and a fourth region 107 having different optical characteristics from each other. The first region 101 is a region in which a polarizing filter is not provided. In the present embodiment, no optical filter is provided in the first region 101, and the light incident on the first region 101 is the optical element 100 except for the influence of reflection or absorption of the optical element 100. Is transparent. The second region 103 is a region provided with a first polarizing filter extending in the D1 direction. The third region 105 is a region provided with a second polarizing filter extending in the D2 direction.

第1偏光フィルタ及び第2偏光フィルタは偏光特性が異なる。本実施形態では、D2方向はD1方向に直交する方向である。つまり、第1偏光フィルタ及び第2偏光フィルタは偏光軸が異なる偏光フィルタである。なお、D1方向とD2方向とは交差する方向であればよく、直交する方向でなくてもよい。本実施形態では、第1偏光フィルタ及び第2偏光フィルタの各々が直線偏光のフィルタである構成を例示したが、円偏光フィルタなどの他の偏光フィルタが用いられてもよい。 The first polarizing filter and the second polarizing filter have different polarization characteristics. In this embodiment, the D2 direction is a direction orthogonal to the D1 direction. That is, the first polarizing filter and the second polarizing filter are polarizing filters having different polarization axes. It should be noted that the D1 direction and the D2 direction may be directions that intersect with each other, and may not be orthogonal to each other. In the present embodiment, the configuration in which each of the first polarizing filter and the second polarizing filter is a linearly polarized filter is illustrated, but other polarizing filters such as a circular polarizing filter may be used.

第4領域107は、光を遮光する遮光フィルタが設けられた領域である。第1偏光フィルタは、D2方向の偏光を遮蔽し、D1方向の偏光だけを透過する。第2偏光フィルタは、D1方向の偏光を遮蔽しD2方向の偏光だけを透過する。換言すると、光学素子100は、互いに異なる光学特性を備えた複数のフィルタ(第1偏光フィルタ、第2偏光フィルタ、及び遮光フィルタ)を有する。 The fourth region 107 is a region provided with a light-shielding filter that blocks light. The first polarizing filter shields the polarized light in the D2 direction and transmits only the polarized light in the D1 direction. The second polarizing filter shields the polarized light in the D1 direction and transmits only the polarized light in the D2 direction. In other words, the optical element 100 has a plurality of filters (first polarizing filter, second polarizing filter, and light-shielding filter) having different optical characteristics from each other.

受光素子200は受光部201及び遮光部203を有する。受光部201は遮光部203から露出された領域である。受光部201に入射した光の強度によって起電力が生成される。遮光部203は、受光素子200を構成する回路の上に遮光部材が設けられた領域であり、遮光部203に入射した光が反射して受光部201に入射されることを抑制する。詳細は後述するが、受光素子200はトランジスタ及び容量素子などの複数の機能素子、並びにこれらの機能素子を接続する配線を含む。遮光部203は、機能素子及び配線を構成する金属層による反射を抑制する。 The light receiving element 200 has a light receiving unit 201 and a light emitting unit 203. The light receiving unit 201 is a region exposed from the light shielding unit 203. An electromotive force is generated by the intensity of the light incident on the light receiving unit 201. The light-shielding unit 203 is a region in which a light-shielding member is provided on the circuit constituting the light-receiving element 200, and prevents light incident on the light-shielding unit 203 from being reflected and incident on the light-receiving unit 201. Although the details will be described later, the light receiving element 200 includes a plurality of functional elements such as a transistor and a capacitive element, and wiring for connecting these functional elements. The light-shielding portion 203 suppresses reflection by the metal layer constituting the functional element and the wiring.

第1領域101、第2領域103、第3領域105、及び第4領域107の大きさは略同一である。受光部201の大きさは、上記の4つの領域の各々より小さい。 The sizes of the first region 101, the second region 103, the third region 105, and the fourth region 107 are substantially the same. The size of the light receiving unit 201 is smaller than that of each of the above four regions.

図2は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの光学素子及び受光素子を重ねた状態で示す平面図である。図2は、イメージセンサ10の使用時の一態様における光学素子100及び受光素子200の位置関係を示す図である。上記のように光学素子100及び受光素子200は同じピッチで配置されているので、ある光学素子100の第1領域101が受光部201に重なっているとき、他の光学素子100の第1領域101も、それぞれに対応する受光部201に重なる。上記のように受光部201の大きさは第1領域101の大きさより小さいため、図2に示す状態において、受光部201の外縁は第1領域101の外縁によって囲まれている。図2の状態は、受光部201と偏光フィルタ又は遮光フィルタとが重なっていないため、フィルタがかけられていない状態である。図2のように受光部201と第1領域101とが重なる状態を「第1状態」という場合がある。 FIG. 2 is a plan view showing the optical element and the light receiving element of the image sensor according to the embodiment of the present invention in a stacked state. FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between the optical element 100 and the light receiving element 200 in one aspect when the image sensor 10 is used. Since the optical element 100 and the light receiving element 200 are arranged at the same pitch as described above, when the first region 101 of a certain optical element 100 overlaps the light receiving portion 201, the first region 101 of another optical element 100 Also overlaps the light receiving unit 201 corresponding to each. Since the size of the light receiving unit 201 is smaller than the size of the first region 101 as described above, the outer edge of the light receiving unit 201 is surrounded by the outer edge of the first region 101 in the state shown in FIG. The state of FIG. 2 is a state in which the light receiving unit 201 and the polarizing filter or the light blocking filter do not overlap, so that the filter is not applied. A state in which the light receiving unit 201 and the first region 101 overlap as shown in FIG. 2 may be referred to as a “first state”.

図3は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの概略を示す断面図である。図3は、イメージセンサ10の使用時の一態様における光学素子100及び受光素子200の位置関係を示す図である。図3に示すように、イメージセンサ10は光学素子100及び受光素子200に加えて、プリント配線基板110、カラーフィルタ120、マイクロレンズアレイ130、及びMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ユニット300を有している。光学素子100は受光素子200の上に設けられている。受光素子200はプリント配線基板110の上に設けられている。受光素子200とプリント配線基板110とはワイヤボンディング111で接続されている。受光素子200の上にカラーフィルタ120及びマイクロレンズアレイ130が設けられている。受光素子200の上にMEMSユニット300が設けられている。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing an outline of an image sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between the optical element 100 and the light receiving element 200 in one aspect when the image sensor 10 is used. As shown in FIG. 3, the image sensor 10 has a printed wiring board 110, a color filter 120, a microlens array 130, and a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) unit 300 in addition to the optical element 100 and the light receiving element 200. There is. The optical element 100 is provided on the light receiving element 200. The light receiving element 200 is provided on the printed wiring board 110. The light receiving element 200 and the printed wiring board 110 are connected by wire bonding 111. A color filter 120 and a microlens array 130 are provided on the light receiving element 200. A MEMS unit 300 is provided on the light receiving element 200.

MEMSユニット300は、第1可動ユニット310、第2可動ユニット320、第3可動ユニット330(図4参照)、及びカバー部材390を有する。カバー部材390は受光素子200に対して平面視における位置が固定されている。カバー部材390として、例えば樹脂で形成された枠部材を用いることができる。カバー部材390の上面側において、上方から見て光学素子100、カラーフィルタ120、及びマイクロレンズアレイ130と重なる位置にカバーガラス391が設けられている。カバーガラス391はカバー部材390の上方に接着されている。なお、カバーガラス391の代わりに、例えば樹脂や石英など、ガラス以外の材料を用いたカバーが用いられてもよい。カバー部材390の内側には第1可動ユニット310、第2可動ユニット320、及び第3可動ユニット330(図4参照)が設けられている。第1可動ユニット310はカバー部材390に固定されている。第2可動ユニット320は光学素子100に接続されており、第1可動ユニット310及びカバー部材390に対して、光学素子100と共に移動する。第1可動ユニット310及び第2可動ユニット320はMEMSによって構成されている。なお、MEMSを用いた可動ユニットとして一般的なMEMSを用いることができるので、詳細な説明は省略する。 The MEMS unit 300 includes a first movable unit 310, a second movable unit 320, a third movable unit 330 (see FIG. 4), and a cover member 390. The position of the cover member 390 in a plan view is fixed with respect to the light receiving element 200. As the cover member 390, for example, a frame member made of resin can be used. On the upper surface side of the cover member 390, the cover glass 391 is provided at a position overlapping the optical element 100, the color filter 120, and the microlens array 130 when viewed from above. The cover glass 391 is adhered above the cover member 390. Instead of the cover glass 391, a cover made of a material other than glass, such as resin or quartz, may be used. A first movable unit 310, a second movable unit 320, and a third movable unit 330 (see FIG. 4) are provided inside the cover member 390. The first movable unit 310 is fixed to the cover member 390. The second movable unit 320 is connected to the optical element 100 and moves together with the optical element 100 with respect to the first movable unit 310 and the cover member 390. The first movable unit 310 and the second movable unit 320 are configured by MEMS. Since a general MEMS can be used as a movable unit using MEMS, detailed description thereof will be omitted.

図4は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの概略を示す平面図である。図4は、イメージセンサ10の使用時の一態様における光学素子100及び受光素子200の位置関係を示す図である。図4に示すように、第3可動ユニット330は光学素子100に固定されている。第1可動ユニット310と第2可動ユニット320とが相互作用することによって、光学素子100、第2可動ユニット320、及び第3可動ユニット330がカバー部材390(又は光学素子100)に対してD2方向に動く。第2可動ユニット320と第3可動ユニット330とが相互作用することによって、光学素子100及び第3可動ユニット330がカバー部材390(又は受光素子200)に対してD1方向に動く。上記のように、光学素子100は、MEMSユニット300によって受光素子200に対してD1方向及びD2方向にシフトする。MEMSユニット300は光学素子100の動きを制御するため、MEMSユニット300を制御機構という場合がある。 FIG. 4 is a plan view showing an outline of an image sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between the optical element 100 and the light receiving element 200 in one aspect when the image sensor 10 is used. As shown in FIG. 4, the third movable unit 330 is fixed to the optical element 100. The interaction between the first movable unit 310 and the second movable unit 320 causes the optical element 100, the second movable unit 320, and the third movable unit 330 to move in the D2 direction with respect to the cover member 390 (or the optical element 100). Move to. By the interaction between the second movable unit 320 and the third movable unit 330, the optical element 100 and the third movable unit 330 move in the D1 direction with respect to the cover member 390 (or the light receiving element 200). As described above, the optical element 100 is shifted in the D1 direction and the D2 direction with respect to the light receiving element 200 by the MEMS unit 300. Since the MEMS unit 300 controls the movement of the optical element 100, the MEMS unit 300 may be referred to as a control mechanism.

なお、本実施形態では、制御機構としてMEMSユニット300が用いられた構成を例示するが、この構成に限定されない。制御機構は、受光素子200に対する光学素子100の位置を可動に制御できる機構であればよく、MEMS以外の構成が用いられてもよい。 In this embodiment, a configuration in which the MEMS unit 300 is used as the control mechanism is illustrated, but the configuration is not limited to this configuration. The control mechanism may be any mechanism as long as it can movably control the position of the optical element 100 with respect to the light receiving element 200, and a configuration other than MEMS may be used.

図5は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの光学素子を受光素子に対して第1方向にずらした状態の平面図である。図3及び図4に示したMEMSユニット300を用いて光学素子100をD1方向に移動させることで、受光部201と第2領域103(第1偏光フィルタ)とを重ねる。本実施形態では、図4の第2可動ユニット320と第3可動ユニット330とが相互作用することによって光学素子100をD1方向に移動させることができる。図5の状態において、D2方向に偏光した光は第1偏光フィルタによって遮蔽され、受光部201にD1方向に偏光した光だけが入射される。図5のように受光部201と第2領域103とが重なる状態を「第2状態」という場合がある。 FIG. 5 is a plan view showing a state in which the optical element of the image sensor according to the embodiment of the present invention is displaced in the first direction with respect to the light receiving element. By moving the optical element 100 in the D1 direction using the MEMS unit 300 shown in FIGS. 3 and 4, the light receiving unit 201 and the second region 103 (first polarizing filter) are overlapped with each other. In the present embodiment, the optical element 100 can be moved in the D1 direction by the interaction between the second movable unit 320 and the third movable unit 330 of FIG. In the state of FIG. 5, the light polarized in the D2 direction is shielded by the first polarizing filter, and only the light polarized in the D1 direction is incident on the light receiving unit 201. A state in which the light receiving unit 201 and the second region 103 overlap as shown in FIG. 5 may be referred to as a “second state”.

自動車の車載カメラに搭載されたイメージセンサにおいて、例えば夜間の運転中に他の自動車のライトからの光によって白飛びが発生する場合がある。このような場合において、イメージセンサに入射される光は横方向(D2方向)に入射されるので、入射される光の偏光成分はD2方向の偏光成分が主である。このような場合、第1偏光フィルタによってD2方向に偏光した光を遮蔽することで、白飛びを抑制することができる。 In an image sensor mounted on an in-vehicle camera of an automobile, for example, overexposure may occur due to light from the light of another automobile while driving at night. In such a case, since the light incident on the image sensor is incident in the lateral direction (D2 direction), the polarization component of the incident light is mainly the polarization component in the D2 direction. In such a case, overexposure can be suppressed by shielding the light polarized in the D2 direction by the first polarizing filter.

図6は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの光学素子を受光素子に対して第2方向にずらした状態の平面図である。図3及び図4に示したMEMSユニット300を用いて光学素子100をD2方向に移動させることで、受光部201と第3領域105(第2偏光フィルタ)とを重ねる。本実施形態では、図4の第1可動ユニット310と第2可動ユニット320とが相互作用することによって光学素子100をD2方向に移動させることができる。図6の状態において、D1方向に偏光した光は第2偏光フィルタによって遮蔽され、受光部201にD2方向に偏光した光だけが入射される。図6のように受光部201と第3領域105とが重なる状態を「第3状態」という場合がある。 FIG. 6 is a plan view showing a state in which the optical element of the image sensor according to the embodiment of the present invention is displaced in the second direction with respect to the light receiving element. By moving the optical element 100 in the D2 direction using the MEMS unit 300 shown in FIGS. 3 and 4, the light receiving unit 201 and the third region 105 (second polarizing filter) are overlapped with each other. In the present embodiment, the optical element 100 can be moved in the D2 direction by the interaction between the first movable unit 310 and the second movable unit 320 in FIG. In the state of FIG. 6, the light polarized in the D1 direction is shielded by the second polarizing filter, and only the light polarized in the D2 direction is incident on the light receiving unit 201. A state in which the light receiving unit 201 and the third region 105 overlap as shown in FIG. 6 may be referred to as a “third state”.

自動車の車載カメラに搭載されたイメージセンサにおいて、例えばトンネルの中から外に出たときに、外光によって白飛びが発生する場合がある。このような場合において、イメージセンサに入射される光は縦方向(D1方向)に入射されるので、入射される光の偏光成分はD1方向の偏光成分が主である。このような場合、第1偏光フィルタによってD1方向に偏光した光を遮蔽することで、白飛びを抑制することができる。 In an image sensor mounted on an in-vehicle camera of an automobile, for example, when going out of a tunnel, whiteout may occur due to external light. In such a case, since the light incident on the image sensor is incident in the vertical direction (D1 direction), the polarization component of the incident light is mainly the polarization component in the D1 direction. In such a case, overexposure can be suppressed by shielding the light polarized in the D1 direction by the first polarizing filter.

図7は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの光学素子を受光素子に対して第1方向及び第2方向にずらした状態の平面図である。図3及び図4に示したMEMSユニット300を用いて光学素子100をD1方向及びD2方向に移動させることで、受光部201と第4領域107(遮光フィルタ)とを重ねる。本実施形態では、図4の第2可動ユニット320と第3可動ユニット330とが相互作用することによって光学素子100をD1方向に移動させることができ、第1可動ユニット310と第2可動ユニット320とが相互作用することによって光学素子100をD2方向に移動させることができる。図7の状態において、遮光フィルタによって光が遮蔽されるため、受光部201に光は入射しない。図7のように受光部201と第4領域107とが重なる状態を「第4状態」という場合がある。 FIG. 7 is a plan view showing a state in which the optical element of the image sensor according to the embodiment of the present invention is displaced in the first direction and the second direction with respect to the light receiving element. By moving the optical element 100 in the D1 direction and the D2 direction using the MEMS unit 300 shown in FIGS. 3 and 4, the light receiving unit 201 and the fourth region 107 (light shielding filter) are overlapped with each other. In the present embodiment, the optical element 100 can be moved in the D1 direction by the interaction between the second movable unit 320 and the third movable unit 330 in FIG. 4, and the first movable unit 310 and the second movable unit 320 can be moved. The optical element 100 can be moved in the D2 direction by interacting with. In the state of FIG. 7, since the light is shielded by the light blocking filter, the light does not enter the light receiving unit 201. A state in which the light receiving unit 201 and the fourth region 107 overlap as shown in FIG. 7 may be referred to as a “fourth state”.

上記の遮光フィルタは、イメージセンサの黒レベルを較正するためなどに用いられる。 The above shading filter is used for calibrating the black level of an image sensor and the like.

上記のように、MEMSユニット300(制御機構)は、光学素子100をシフトさせ、上記の第1状態、第2状態、及び第3状態に制御する。 As described above, the MEMS unit 300 (control mechanism) shifts the optical element 100 and controls the first state, the second state, and the third state.

以上のように、本実施形態のイメージセンサ10によると、MEMSユニット300によって光学素子100の位置が制御され、受光部201に異なるフィルタを重ねることで、状況に応じて白飛びなどの撮像異常を抑制することができる。 As described above, according to the image sensor 10 of the present embodiment, the position of the optical element 100 is controlled by the MEMS unit 300, and by superimposing a different filter on the light receiving unit 201, an imaging abnormality such as overexposure may occur depending on the situation. It can be suppressed.

〈第2実施形態〉
図8を用いて、第2実施形態に係るイメージセンサ10Aの概要について説明する。図8は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの受光素子及び光学素子を個別に示す平面図である。第2実施形態に係るイメージセンサ10Aは、第1実施形態に係るイメージセンサ10に類似しているが、イメージセンサ10Aの光学素子100A及び受光素子200Aの構成がイメージセンサ10の光学素子100及び受光素子200の構成と相違する。
<Second Embodiment>
The outline of the image sensor 10A according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a plan view showing the light receiving element and the optical element of the image sensor according to the embodiment of the present invention individually. The image sensor 10A according to the second embodiment is similar to the image sensor 10 according to the first embodiment, but the configuration of the optical element 100A and the light receiving element 200A of the image sensor 10A is the optical element 100 and the light receiving element of the image sensor 10. It differs from the configuration of the element 200.

光学素子100Aは、第1領域101A、第2領域103A、第3領域105A、第4領域107A、第5領域141A、第6領域143A、第7領域145A、第8領域147A、及び第9領域149Aを有する。第1領域101A〜第4領域107Aは、図1の第1領域101〜第4領域107と同様なので、説明を省略する。 The optical element 100A includes a first region 101A, a second region 103A, a third region 105A, a fourth region 107A, a fifth region 141A, a sixth region 143A, a seventh region 145A, an eighth region 147A, and a ninth region 149A. Has. Since the first region 101A to the fourth region 107A are the same as the first region 101 to the fourth region 107 in FIG. 1, the description thereof will be omitted.

第5領域141Aは、第1ND(Neutral Density)フィルタが設けられた領域である。第6領域143Aは、第2NDフィルタが設けられた領域である。第7領域145Aは、第3NDフィルタが設けられた領域である。第2NDフィルタは第1NDフィルタよりも高濃度のフィルタである。第3NDフィルタは第2NDフィルタよりも高濃度のフィルタである。つまり、第2NDフィルタは第1NDフィルタよりも光量の減少量が大きく、第3NDフィルタは第2NDフィルタよりも光量の減少量が大きい。上記のように、光学素子100Aは、異なる濃度のNDフィルタを備えている。 The fifth region 141A is a region provided with a first ND (Neutral Density) filter. The sixth region 143A is a region provided with the second ND filter. The seventh region 145A is a region provided with a third ND filter. The second ND filter is a filter having a higher concentration than the first ND filter. The third ND filter is a filter having a higher concentration than the second ND filter. That is, the second ND filter has a larger reduction in the amount of light than the first ND filter, and the third ND filter has a larger reduction in the amount of light than the second ND filter. As described above, the optical element 100A includes ND filters having different densities.

第8領域147Aは、右上から左下に延びる斜め方向の第3偏光フィルタが設けられた領域である。第9領域149Aは、左上から右下に延びる斜め方向の第4偏光フィルタが設けられた領域である。第4偏光フィルタの偏光方向は第3偏光フィルタの偏光方向と直交する。 The eighth region 147A is a region provided with a third polarizing filter in the oblique direction extending from the upper right to the lower left. The ninth region 149A is a region provided with a fourth polarizing filter in the oblique direction extending from the upper left to the lower right. The polarization direction of the fourth polarizing filter is orthogonal to the polarization direction of the third polarizing filter.

図8に示すように、受光素子200Aの受光部201Aは、第1領域101Aに対応する位置に設けられている。偏光フィルタが設けられていない第1領域101Aを中心に、各偏光フィルタ、各NDフィルタ、及び遮光フィルタが設けられていることで、光学素子100AがD1方向及びD2方向の各々のプラス方向又はマイナス方向に移動するだけで8種類のフィルタを受光部201Aに重ねることができる。 As shown in FIG. 8, the light receiving portion 201A of the light receiving element 200A is provided at a position corresponding to the first region 101A. By providing each polarizing filter, each ND filter, and a light-shielding filter around the first region 101A in which the polarizing filter is not provided, the optical element 100A has a positive direction or a negative direction in each of the D1 direction and the D2 direction. Eight types of filters can be superimposed on the light receiving unit 201A simply by moving in the direction.

以上のように、本実施形態のイメージセンサ10Aによると、第1実施形態のイメージセンサ10と同様の効果を得ることができる。また、第1実施形態のイメージセンサ10よりも多くの種類のフィルタを用いることができる。 As described above, according to the image sensor 10A of the present embodiment, the same effect as that of the image sensor 10 of the first embodiment can be obtained. In addition, more types of filters can be used than the image sensor 10 of the first embodiment.

〈第3実施形態〉
図9を用いて、第3実施形態に係るイメージセンサ10Bの概要について説明する。図9は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの概略を示す断面図である。第3実施形態に係るイメージセンサ10Bは、第1実施形態に係るイメージセンサ10に類似しているが、イメージセンサ10Bの光学素子100B及びMEMSユニット300Bの構成がイメージセンサ10の光学素子100及びMEMSユニット300の構成と相違する。
<Third Embodiment>
The outline of the image sensor 10B according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view showing an outline of an image sensor according to an embodiment of the present invention. The image sensor 10B according to the third embodiment is similar to the image sensor 10 according to the first embodiment, but the configuration of the optical element 100B and the MEMS unit 300B of the image sensor 10B is the optical element 100 and the MEMS of the image sensor 10. It differs from the configuration of the unit 300.

図9に示すように、イメージセンサ10Bの光学素子100Bは、第1光学素子150B及び第2光学素子160Bを含む。第1光学素子150Bと第2光学素子160Bとは平面視で重ねて配置される。第1光学素子150B及び第2光学素子160Bの各々の動きは、MEMSユニット300Bによって制御される。詳細は後述するが、第1光学素子150Bは、第1光学特性の第1フィルタを有する。第2光学素子160Bは、第1光学特性とは異なる特性である第2光学特性の第2フィルタを有する。その他の構成は図3に示す構成と同様なので、詳細な説明は省略する。 As shown in FIG. 9, the optical element 100B of the image sensor 10B includes a first optical element 150B and a second optical element 160B. The first optical element 150B and the second optical element 160B are arranged so as to be overlapped with each other in a plan view. The movement of each of the first optical element 150B and the second optical element 160B is controlled by the MEMS unit 300B. Although details will be described later, the first optical element 150B has a first filter having first optical characteristics. The second optical element 160B has a second filter having a second optical characteristic, which is a characteristic different from the first optical characteristic. Since other configurations are the same as those shown in FIG. 3, detailed description thereof will be omitted.

図10は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの受光素子及び光学素子を個別に示す平面図である。図10に示すように、第1光学素子150Bは第1領域101B−1及び第2領域103Bを有する。第2光学素子160Bは第1領域101B−2及び第3領域105Bを有する。第1領域101B−1、101B−2、第2領域103B、及び第3領域105Bは、それぞれ図1の第1領域101、第2領域103、及び第3領域105と同様の機能を有するので、説明を省略する。 FIG. 10 is a plan view showing individually the light receiving element and the optical element of the image sensor according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the first optical element 150B has a first region 101B-1 and a second region 103B. The second optical element 160B has a first region 101B-2 and a third region 105B. Since the first region 101B-1, 101B-2, the second region 103B, and the third region 105B have the same functions as the first region 101, the second region 103, and the third region 105 in FIG. 1, respectively, The explanation is omitted.

図10に示すように、受光素子200Bの受光部201Bは、第1光学素子150Bの第1領域101B−1及び第2光学素子160Bの第1領域101B−2に対応する位置に設けられている。受光部201Bは受光素子200Bの約半分の領域を占めている。第1領域101B−1は第1光学素子150Bの約半分の領域を占めている。第1領域101B−2は第2光学素子160Bの約半分の領域を占めている。 As shown in FIG. 10, the light receiving portion 201B of the light receiving element 200B is provided at a position corresponding to the first region 101B-1 of the first optical element 150B and the first region 101B-2 of the second optical element 160B. .. The light receiving unit 201B occupies about half the area of the light receiving element 200B. The first region 101B-1 occupies about half of the region of the first optical element 150B. The first region 101B-2 occupies about half the region of the second optical element 160B.

第1光学素子150B及び第2光学素子160Bの各々は、MEMSユニット300によってD2方向に移動する。第1光学素子150BだけがD2方向に移動した場合、受光部201Bと第2領域103Bの第1偏光フィルタとが重なる。したがって、D2方向に偏光した光は第1偏光フィルタによって遮蔽され、受光部201BにD1方向に偏光した光だけが入射される。第2光学素子160BだけがD2方向に移動した場合、受光部201Bと第3領域105Bの第2偏光フィルタとが重なる。したがって、D1方向に偏光した光は第2偏光フィルタによって遮蔽され、受光部201BにD2方向に偏光した光だけが入射される。第1光学素子150B及び第2光学素子160Bの両方がD2方向に移動した場合、受光部201Bと第1偏光フィルタ及び第2偏光フィルタの両方が重なる。したがって、受光部201Bに光は入射しない。 Each of the first optical element 150B and the second optical element 160B is moved in the D2 direction by the MEMS unit 300. When only the first optical element 150B moves in the D2 direction, the light receiving unit 201B and the first polarizing filter in the second region 103B overlap. Therefore, the light polarized in the D2 direction is shielded by the first polarizing filter, and only the light polarized in the D1 direction is incident on the light receiving unit 201B. When only the second optical element 160B moves in the D2 direction, the light receiving unit 201B and the second polarizing filter in the third region 105B overlap. Therefore, the light polarized in the D1 direction is shielded by the second polarizing filter, and only the light polarized in the D2 direction is incident on the light receiving unit 201B. When both the first optical element 150B and the second optical element 160B move in the D2 direction, the light receiving unit 201B and both the first polarizing filter and the second polarizing filter overlap. Therefore, no light is incident on the light receiving unit 201B.

上記のように、2つの光学素子を重ねて配置し、これらを組み合わせることで偏光フィルタの機能及び遮光フィルタの機能の両方の機能を実現させることができる。このような構成によって、受光部201Bの面積を大きくすることができるため、受光感度を向上させることができる。 As described above, by arranging the two optical elements on top of each other and combining them, both the functions of the polarizing filter and the functions of the light-shielding filter can be realized. With such a configuration, the area of the light receiving unit 201B can be increased, so that the light receiving sensitivity can be improved.

なお、本実施形態では、光学素子100Bは2つの光学素子が上下に重ねられた構成である例を示したが、この構成に限定されない。例えば、光学素子100Bは3つ以上の光学素子が上下に重ねられた構成であってもよい。また、本実施形態では、光学素子100Bを構成する2つの光学素子(150B、160B)がいずれも偏光フィルタを備えた構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、上記の2つの光学素子又は3つ以上の光学素子として、偏光フィルタ、遮光フィルタ、NDフィルタ、及びカラーフィルタの各々が用いられてもよい。例えば、光学素子100Bが3つの光学素子で構成される場合、上記の第1光学素子150B(第1偏光フィルタ)及び第2光学素子160B(第2偏光フィルタ)に加えてNDフィルタが用いられてもよい。 In the present embodiment, the optical element 100B shows an example in which two optical elements are vertically stacked, but the present invention is not limited to this configuration. For example, the optical element 100B may have a configuration in which three or more optical elements are stacked one above the other. Further, in the present embodiment, the configuration in which the two optical elements (150B and 160B) constituting the optical element 100B are both provided with a polarizing filter is illustrated, but the configuration is not limited to this configuration. For example, as the above two optical elements or three or more optical elements, each of a polarizing filter, a light blocking filter, an ND filter, and a color filter may be used. For example, when the optical element 100B is composed of three optical elements, an ND filter is used in addition to the above-mentioned first optical element 150B (first polarizing filter) and second optical element 160B (second polarizing filter). May be good.

〈第4実施形態〉
図11を用いて、第1実施形態〜第3実施形態に係るイメージセンサの全体構成について説明する。上記の第1実施形態〜第3実施形態に係るイメージセンサ10〜10Bは、以下の第4実施形態に係るイメージセンサ10Cの各画素回路400Cに相当する。
<Fourth Embodiment>
The overall configuration of the image sensor according to the first to third embodiments will be described with reference to FIG. The image sensors 10 to 10B according to the first to third embodiments described above correspond to each pixel circuit 400C of the image sensor 10C according to the following fourth embodiment.

[イメージセンサ10Cの回路構成]
図11は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの概略を示す平面図である。図11に示すように、イメージセンサ10Cは、画素回路400C、行選択走査回路500C、読み出し回路600C、及び信号処理回路700Cを有する。イメージセンサ10Cは、撮像領域401C及び周辺領域403Cに区分される。撮像領域401Cは、画素回路400Cが配置された領域である。周辺領域403Cは撮像領域401Cに周辺の領域であり、行選択走査回路500C、読み出し回路600C、及び信号処理回路700Cが配置された領域である。なお、図11の1つの画素回路400Cが図1の1つの受光素子200に相当する。図11では、図1の光学素子100は省略されている。
[Circuit configuration of image sensor 10C]
FIG. 11 is a plan view showing an outline of an image sensor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the image sensor 10C includes a pixel circuit 400C, a row selection scanning circuit 500C, a readout circuit 600C, and a signal processing circuit 700C. The image sensor 10C is divided into an imaging region 401C and a peripheral region 403C. The imaging area 401C is an area in which the pixel circuit 400C is arranged. The peripheral region 403C is a peripheral region around the imaging region 401C, and is an region in which the row selection scanning circuit 500C, the readout circuit 600C, and the signal processing circuit 700C are arranged. One pixel circuit 400C in FIG. 11 corresponds to one light receiving element 200 in FIG. In FIG. 11, the optical element 100 of FIG. 1 is omitted.

画素回路400Cは、矩形の撮像領域401Cにマトリクス状に配列されている。画素回路400CはN行M列のマトリクス状に配列される。図11の例ではN=M=10であるが、N及びMはこの値に限定されない。画素回路400Cは、光電変換素子を有している。光電変換素子は、撮像した画像によって電力を生成する。画素回路400Cは、生成された電力に対応した信号(例えば階調信号)を生成する。画素回路400Cの詳細な回路構成は後述する。 The pixel circuits 400C are arranged in a matrix in a rectangular imaging region 401C. The pixel circuits 400C are arranged in a matrix of N rows and M columns. In the example of FIG. 11, N = M = 10, but N and M are not limited to this value. The pixel circuit 400C has a photoelectric conversion element. The photoelectric conversion element generates electric power based on the captured image. The pixel circuit 400C generates a signal (for example, a gradation signal) corresponding to the generated electric power. The detailed circuit configuration of the pixel circuit 400C will be described later.

行選択走査回路500Cは、周辺領域403Cのうち撮像領域401Cに対して行方向に隣接する位置に配置されている。行選択走査回路500Cには水平信号線510Cが接続されている。水平信号線510Cは、行選択走査回路500Cから撮像領域401Cに向かって行方向に延びている。水平信号線510Cは、同じ行に配列された複数の画素回路400Cに接続されている。詳細は後述するが、水平信号線510Cには、各画素回路400Cを制御する制御信号が入力される。当該制御信号は、各行の水平信号線510C毎に順次入力される。例えば、当該制御信号は、1行目、2行目、3行目、・・・のように、各行の水平信号線510C毎に順次入力される。ただし、当該制御信号は、上記のように順次的に入力されず、ランダムに入力されてもよい。 The row selection scanning circuit 500C is arranged at a position adjacent to the imaging region 401C in the row direction in the peripheral region 403C. A horizontal signal line 510C is connected to the row selection scanning circuit 500C. The horizontal signal line 510C extends in the row direction from the row selection scanning circuit 500C toward the imaging region 401C. The horizontal signal line 510C is connected to a plurality of pixel circuits 400C arranged in the same line. Although details will be described later, a control signal for controlling each pixel circuit 400C is input to the horizontal signal line 510C. The control signal is sequentially input for each horizontal signal line 510C of each line. For example, the control signal is sequentially input for each horizontal signal line 510C of each line, such as the first line, the second line, the third line, and so on. However, the control signal may not be input sequentially as described above, but may be input randomly.

読み出し回路600Cは、周辺領域403Cのうち撮像領域401Cに対して列方向に隣接する位置に配置されている。読み出し回路600Cには垂直信号線610Cが接続されている。垂直信号線610Cは、読み出し回路600Cから撮像領域401Cに向かって列方向に延びている。垂直信号線610Cは、同じ列に配列された複数の画素回路400Cに接続されている。詳細は後述するが、垂直信号線610Cには、行選択走査回路500Cによって選択された行に配置された画素回路400Cから信号が供給される。具体的には、各画素回路400Cに備えられた光電変換素子によって生成された電力に対応した階調信号(電圧)が垂直信号線610Cに供給される。垂直信号線610Cに供給された階調信号は、読み出し回路600Cによってデジタル信号に変換される。 The readout circuit 600C is arranged at a position adjacent to the imaging region 401C in the column direction in the peripheral region 403C. A vertical signal line 610C is connected to the readout circuit 600C. The vertical signal line 610C extends in the column direction from the readout circuit 600C toward the imaging region 401C. The vertical signal line 610C is connected to a plurality of pixel circuits 400C arranged in the same row. Although details will be described later, a signal is supplied to the vertical signal line 610C from the pixel circuit 400C arranged in the line selected by the line selection scanning circuit 500C. Specifically, a gradation signal (voltage) corresponding to the electric power generated by the photoelectric conversion element provided in each pixel circuit 400C is supplied to the vertical signal line 610C. The gradation signal supplied to the vertical signal line 610C is converted into a digital signal by the readout circuit 600C.

読み出し回路600Cは、比較回路620C、カウンタ回路630C、及び水平転送走査回路640Cを有する。比較回路620C及びカウンタ回路630Cは、各列に対応して設けられている。つまり、比較回路620C及びカウンタ回路630Cは、行方向にM個ずつ配列されている。 The readout circuit 600C includes a comparison circuit 620C, a counter circuit 630C, and a horizontal transfer scanning circuit 640C. The comparison circuit 620C and the counter circuit 630C are provided corresponding to each row. That is, M comparison circuits 620C and M counter circuits 630C are arranged in the row direction.

比較回路620Cは、その入力端子に接続された垂直信号線610Cを介して受信した階調信号とランプ波形623Cとに基づき、出力信号を出力する。ランプ波形623Cはランプ波形発生回路621Cで生成された波形である。図11のように、ランプ波形623Cは三角波形であり、当該三角波形の傾斜部は、一定の傾斜角で傾斜している。比較回路620Cは、当該三角波形と上記階調信号とを比較し、両者の電圧が一致したときに出力信号を切り替える(例えば、出力信号をLowレベルからHighレベルに切り替える)。 The comparison circuit 620C outputs an output signal based on the gradation signal received via the vertical signal line 610C connected to the input terminal and the lamp waveform 623C. The lamp waveform 623C is a waveform generated by the lamp waveform generation circuit 621C. As shown in FIG. 11, the lamp waveform 623C is a triangular waveform, and the inclined portion of the triangular waveform is inclined at a constant inclination angle. The comparison circuit 620C compares the triangular waveform with the gradation signal and switches the output signal when the voltages of both match (for example, the output signal is switched from the Low level to the High level).

カウンタ回路630Cは、クロック発生回路631Cで生成されたクロック波形633C及び比較回路620Cからの出力信号に基づき、上記三角波形の開始から比較回路620Cの出力信号の切り替わりまでをカウントする。上記のように、比較回路620Cの出力信号の切り替え及びカウンタ回路630Cのカウントによって、上記階調信号は階調デジタル信号に変換される。換言すると、読み出し回路600CはA/D変換の機能を有する。 The counter circuit 630C counts from the start of the triangular waveform to the switching of the output signal of the comparison circuit 620C based on the output signals from the clock waveform 633C and the comparison circuit 620C generated by the clock generation circuit 631C. As described above, the gradation signal is converted into a gradation digital signal by switching the output signal of the comparison circuit 620C and counting the counter circuit 630C. In other words, the read circuit 600C has an A / D conversion function.

水平転送走査回路640Cは、カウンタ回路630Cによってカウントされた階調デジタル信号を列毎に順次読み出す。水平転送走査回路640Cが1行分の階調デジタル信号を読み出すことで、行選択走査回路500Cによって選択された行の階調信号を階調デジタル信号として読み出すことができる。 The horizontal transfer scanning circuit 640C sequentially reads out the gradation digital signals counted by the counter circuit 630C for each column. When the horizontal transfer scanning circuit 640C reads out the gradation digital signal for one row, the gradation signal of the row selected by the row selection scanning circuit 500C can be read out as the gradation digital signal.

信号処理回路700Cは、読み出し回路600Cの水平転送走査回路640Cに接続されている。詳細は後述するが、信号処理回路700Cは、それぞれ異なる状態で撮像された画像に対する第1判定機能、第2判定機能、及び第3判定機能を備えた判定部を有している。また、信号処理回路700Cは第1判定及び第2判定の結果に基づいて光学素子100Cを動作させてフィルタをかける又は切り換える機能を備えている。また、信号処理回路700Cは、水平転送走査回路640Cから受信した、各画素回路400Cに対応する階調デジタル信号に対して、ノイズ除去処理を行う。例えば、信号処理回路700Cは、特定の行又は列の画素回路400Cに対応する階調デジタル信号の値が異常値を示す現象、いわゆる「横筋」又は「縦筋」を除去する処理を行う。その他にも、信号処理回路700Cは、欠陥画素の補正やランダムノイズの低減などの処理を行う。信号処理回路700Cは、ノイズ除去処理が行われた信号を外部機器に送信する。 The signal processing circuit 700C is connected to the horizontal transfer scanning circuit 640C of the reading circuit 600C. Although the details will be described later, the signal processing circuit 700C has a determination unit having a first determination function, a second determination function, and a third determination function for images captured in different states. Further, the signal processing circuit 700C has a function of operating the optical element 100C to filter or switch based on the results of the first determination and the second determination. Further, the signal processing circuit 700C performs noise removal processing on the gradation digital signal corresponding to each pixel circuit 400C received from the horizontal transfer scanning circuit 640C. For example, the signal processing circuit 700C performs a process of removing a phenomenon in which the value of the gradation digital signal corresponding to the pixel circuit 400C of a specific row or column shows an abnormal value, that is, a so-called “horizontal streak” or “vertical streak”. In addition, the signal processing circuit 700C performs processing such as correction of defective pixels and reduction of random noise. The signal processing circuit 700C transmits the noise-removed signal to an external device.

図11では、画素回路が撮像領域401Cだけに配置された構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、画素回路400Cと同じ構成又は類似した構成のダミー画素回路が周辺領域403Cに設けられていてもよい。この場合、当該ダミー画素回路は画素回路400Cに隣接した位置において、画素回路400Cが接続された水平信号線510C又は垂直信号線610Cに接続されていてもよい。なお、ダミー画素回路には光電変換素子が配置されていてもよく、画素回路400Cにおいて光電変換素子が配置される位置に対応するノードがオープン状態であってもよい。ダミー画素回路に光電変換素子が配置される場合は、当該光電変換素子は遮光されてもよい。光学素子100Cがダミー画素回路に対して設けられていてもよい。 In FIG. 11, a configuration in which the pixel circuit is arranged only in the imaging region 401C is illustrated, but the configuration is not limited to this configuration. For example, a dummy pixel circuit having the same or similar configuration as the pixel circuit 400C may be provided in the peripheral region 403C. In this case, the dummy pixel circuit may be connected to the horizontal signal line 510C or the vertical signal line 610C to which the pixel circuit 400C is connected at a position adjacent to the pixel circuit 400C. The photoelectric conversion element may be arranged in the dummy pixel circuit, and the node corresponding to the position where the photoelectric conversion element is arranged in the pixel circuit 400C may be in an open state. When the photoelectric conversion element is arranged in the dummy pixel circuit, the photoelectric conversion element may be shielded from light. The optical element 100C may be provided for the dummy pixel circuit.

図11では、画素回路400Cがマトリクス状に配置された構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、画素回路400Cが図11に示すマトリクス状とは異なる周期性を有する形状で配置されていてもよく、不規則に配置されていてもよい。また、図11では、撮像領域401Cが矩形である構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、撮像領域401Cは多角形であってもよく、円形(真円及び楕円を含む)であってもよく、湾曲形状であってもよい。 In FIG. 11, a configuration in which the pixel circuits 400C are arranged in a matrix is illustrated, but the configuration is not limited to this configuration. For example, the pixel circuits 400C may be arranged in a shape having a periodicity different from the matrix shape shown in FIG. 11, or may be arranged irregularly. Further, in FIG. 11, a configuration in which the imaging region 401C is rectangular is illustrated, but the configuration is not limited to this configuration. For example, the imaging region 401C may be polygonal, circular (including a perfect circle and an ellipse), or curved.

[画素回路及び出力回路の回路構成]
図12を用いて、本実施形態に用いられる画素回路及び出力回路の回路構成について説明する。図12は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの画素回路を示す回路構成図である。以下に詳細を示すが、図12に示す画素回路900Cは、本実施形態の複数の画素回路400Cに共通する回路構成である。以下の説明において、図12の光電変換素子903Cが設けられた領域が図1の受光部201に相当し、光電変換素子903C以外の素子が設けられた領域が図1の遮光部203に相当する。図12に示す出力回路920Cは、各画素回路400Cに対して設けられていてもよく、複数の画素回路400Cに対して設けられていてもよい。なお、図12に示す画素回路は一例であり、本発明はこの画素回路に限定されない。
[Circuit configuration of pixel circuit and output circuit]
The circuit configuration of the pixel circuit and the output circuit used in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a circuit configuration diagram showing a pixel circuit of an image sensor according to an embodiment of the present invention. Although details will be shown below, the pixel circuit 900C shown in FIG. 12 has a circuit configuration common to the plurality of pixel circuits 400C of the present embodiment. In the following description, the region provided with the photoelectric conversion element 903C of FIG. 12 corresponds to the light receiving portion 201 of FIG. 1, and the region provided with the element other than the photoelectric conversion element 903C corresponds to the light shielding portion 203 of FIG. .. The output circuit 920C shown in FIG. 12 may be provided for each pixel circuit 400C, or may be provided for a plurality of pixel circuits 400C. The pixel circuit shown in FIG. 12 is an example, and the present invention is not limited to this pixel circuit.

画素回路900Cは、読み出しトランジスタ901C、光電変換素子903C、転送トランジスタ905C、リセットトランジスタ907C、保持容量909C、及び選択トランジスタ913Cを有する。読み出しトランジスタ901Cの第1端子901Caと第1電源線410Cとの間には寄生容量911Cが形成されている。読み出しトランジスタ901Cの第2端子901Cbは第1電源線410Cに接続されている。光電変換素子903Cの第1端子903Caは、転送トランジスタ905Cを介して第1端子901Caに接続されている。光電変換素子903Cの第2端子903Cbは第1電源線410Cとは異なる電圧が供給される第2電源線990Cに接続されている。リセットトランジスタ907Cは第1端子901Caと第1電源線410Cとの間に配置されている。保持容量909Cは第1端子901Caと第2電源線990Cとの間に配置されている。選択トランジスタ913Cは読み出しトランジスタ901Cの第3端子901Ccに接続されている。換言すると、選択トランジスタ913Cは、読み出しトランジスタ901Cと出力端子950Cとの間に配置されている。 The pixel circuit 900C includes a read transistor 901C, a photoelectric conversion element 903C, a transfer transistor 905C, a reset transistor 907C, a holding capacitance 909C, and a selection transistor 913C. A parasitic capacitance 911C is formed between the first terminal 901Ca of the readout transistor 901C and the first power supply line 410C. The second terminal 901Cb of the read transistor 901C is connected to the first power supply line 410C. The first terminal 903Ca of the photoelectric conversion element 903C is connected to the first terminal 901Ca via the transfer transistor 905C. The second terminal 903Cb of the photoelectric conversion element 903C is connected to the second power supply line 990C to which a voltage different from that of the first power supply line 410C is supplied. The reset transistor 907C is arranged between the first terminal 901Ca and the first power supply line 410C. The holding capacity 909C is arranged between the first terminal 901Ca and the second power supply line 990C. The selection transistor 913C is connected to the third terminal 901Cc of the readout transistor 901C. In other words, the selection transistor 913C is arranged between the read transistor 901C and the output terminal 950C.

出力回路920Cは、読み出しトランジスタ901C、選択トランジスタ913C、及び定電流回路921Cを有する。読み出しトランジスタ901C及び選択トランジスタ913Cは、画素回路900C及び出力回路920Cに共通するトランジスタである。定電流回路921Cは第2電源線990Cと出力端子950Cとの間に配置されている。 The output circuit 920C includes a read transistor 901C, a selection transistor 913C, and a constant current circuit 921C. The readout transistor 901C and the selection transistor 913C are transistors common to the pixel circuit 900C and the output circuit 920C. The constant current circuit 921C is arranged between the second power supply line 990C and the output terminal 950C.

[イメージセンサ10Cの動作フロー]
図13は、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの撮像異常判定における動作フローを示す図である。上記のように、信号処理回路700Cの判定部は、それぞれ異なる状態で撮像された画像に対する第1判定機能、第2判定機能、及び第3判定機能を備えている。図13に示すように、撮像が開始されると、まず第1判定が行われる(ステップS701)。
[Operation flow of image sensor 10C]
FIG. 13 is a diagram showing an operation flow in determining an imaging abnormality of an image sensor according to an embodiment of the present invention. As described above, the determination unit of the signal processing circuit 700C has a first determination function, a second determination function, and a third determination function for images captured in different states. As shown in FIG. 13, when the imaging is started, the first determination is first performed (step S701).

第1判定機能は、図2に示す状態(偏光フィルタが受光部201に重なっていない状態)で、撮像した画像において白を示す画素の数がしきい値を超えるか否かを判定する機能である。信号処理回路700Cは、当該第1判定によって白を示す画素の数がしきい値を超えると判断した場合(ステップS701の「NG」の場合)、光学素子100Cを動作させて受光部201Cに1番目のフィルタ(例えば、図5に示すように第1領域103の第1偏光フィルタ)を重ねるように設定する(ステップS703)。一方、信号処理回路700Cは、上記第1判定によって白を示す画素の数がしきい値を超えないと判断した場合(ステップS701の「OK」の場合)、当該判定機能を終了する。 The first determination function is a function for determining whether or not the number of pixels showing white in the captured image exceeds the threshold value in the state shown in FIG. 2 (the state in which the polarizing filter does not overlap the light receiving unit 201). is there. When the signal processing circuit 700C determines that the number of pixels indicating white exceeds the threshold value by the first determination (in the case of “NG” in step S701), the optical element 100C is operated to cause the light receiving unit 201C to be 1 The second filter (for example, the first polarizing filter in the first region 103 as shown in FIG. 5) is set to overlap (step S703). On the other hand, when the signal processing circuit 700C determines that the number of pixels showing white does not exceed the threshold value by the first determination (in the case of "OK" in step S701), the signal processing circuit 700C terminates the determination function.

第2判定機能は、図5に示す状態で撮像した画像において白を示す画素の数がしきい値を超えるか否かを判定する機能である。信号処理回路700Cは、当該第2判定によって白を示す画素の数がしきい値を超えると判断した場合(ステップS705の「NG」の場合)、光学素子100Cを動作させて受光部201Cに2番目のフィルタ(例えば、図6に示すように第2領域105の第2偏光フィルタ)を重ねるように設定する(ステップS707)。一方、信号処理回路700Cは、上記第2判定によって白を示す画素の数がしきい値を超えないと判断した場合(ステップS705の「OK」の場合)、ステップS711の撮像異常判定に進む。 The second determination function is a function for determining whether or not the number of pixels showing white in the image captured in the state shown in FIG. 5 exceeds the threshold value. When the signal processing circuit 700C determines that the number of pixels indicating white exceeds the threshold value by the second determination (in the case of “NG” in step S705), the optical element 100C is operated to cause the light receiving unit 201C to have 2 The second filter (for example, the second polarizing filter in the second region 105 as shown in FIG. 6) is set to overlap (step S707). On the other hand, when the signal processing circuit 700C determines that the number of pixels showing white does not exceed the threshold value by the second determination (in the case of "OK" in step S705), the signal processing circuit 700C proceeds to the imaging abnormality determination in step S711.

第3判定機能は、図6に示す状態で撮像した画像において白を示す画素の数がしきい値を超えるか否かを判定する機能である。信号処理回路700Cは、当該第3判定によって白を示す画素の数がしきい値を超えるか否かの判定(ステップS709)の結果に基づいて、ステップS711の撮像異常判定を行う。 The third determination function is a function for determining whether or not the number of pixels showing white in the image captured in the state shown in FIG. 6 exceeds the threshold value. The signal processing circuit 700C determines the imaging abnormality in step S711 based on the result of the determination (step S709) as to whether or not the number of pixels showing white exceeds the threshold value by the third determination.

上記の動作フローにおいて、ステップS701の第1判定において「OK」の判定がなされた場合、撮像した画像に白飛びのような撮像異常はないと判定され、当該判定機能は終了する。一方、ステップS701の第1判定において「NG」の判定がなされた場合は、一方向からの外光による白飛びが発生している又は白い対象物を撮像している、のいずれかであることが予想される。上記のような白飛びによって白を示す画素の数がしきい値を超えた場合、上記の第1偏光フィルタが設定された状態での第2判定、又は第2偏光フィルタが設定された状態での第3判定によって「OK」の判定がなされる。一方、白い対象物を撮像することによって白を示す画素の数がしきい値を超えた場合、第2判定及び第3判定のいずれの判定でも「NG」の判定がなされる。つまり、第2判定及び第3判定に基づいてステップS711において白飛び発生(撮像異常)の有無を判定することができる。 In the above operation flow, when the determination of "OK" is made in the first determination of step S701, it is determined that the captured image does not have an imaging abnormality such as overexposure, and the determination function ends. On the other hand, when the determination of "NG" is made in the first determination of step S701, it means that overexposure due to external light from one direction has occurred or that a white object has been imaged. Is expected. When the number of pixels indicating white exceeds the threshold value due to overexposure as described above, the second determination with the above-mentioned first polarizing filter set, or the state with the second polarizing filter set. The judgment of "OK" is made by the third judgment of. On the other hand, when the number of pixels indicating white exceeds the threshold value by imaging a white object, the determination of "NG" is made in both the second determination and the third determination. That is, it is possible to determine the presence or absence of overexposure (imaging abnormality) in step S711 based on the second determination and the third determination.

上記の撮像異常の有無の判定は、1フレーム全体に対してなされてもよく、1フレームの一部の領域に対してなされてもよい。 The determination of the presence or absence of the above-mentioned imaging abnormality may be made for the entire frame or a part of a region of the frame.

以上、本発明について図面を参照しながら説明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、各実施形態のイメージセンサを基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。さらに、上述した各実施形態は、相互に矛盾がない限り適宜組み合わせが可能であり、各実施形態に共通する技術事項については、明示の記載がなくても各実施形態に含まれる。 Although the present invention has been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention. For example, a person skilled in the art who appropriately adds, deletes, or changes the design of a component based on the image sensor of each embodiment is also included in the scope of the present invention as long as it has the gist of the present invention. Further, the above-described embodiments can be appropriately combined as long as there is no contradiction with each other, and technical matters common to the respective embodiments are included in the respective embodiments even if there is no explicit description.

また、上記の実施形態において、光学素子に設けられた各領域にフィルタが配置された構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、各領域に液晶を用いたシャッタなど、フィルタ以外の機能部材が配置されてもよい。また、上記の実施形態では、各実施形態における光学素子の各領域に偏光フィルタ、遮光フィルタ、及びNDフィルタが用いられた構成を例示したが、例えばカラーフィルタなど、上記以外のフィルタが用いられた構成であってもよい。また、上記の実施形態において、光学素子の下方又は上方に、例えば格子状部材、スリット、及びマイクロレンズアレイなどの構造物が設けられていてもよい。 Further, in the above embodiment, the configuration in which the filter is arranged in each region provided in the optical element has been illustrated, but the configuration is not limited to this configuration. For example, a functional member other than the filter may be arranged in each region, such as a shutter using a liquid crystal. Further, in the above-described embodiment, a configuration in which a polarizing filter, a light-shielding filter, and an ND filter are used in each region of the optical element in each embodiment is illustrated, but a filter other than the above such as a color filter is used. It may be a configuration. Further, in the above embodiment, structures such as a grid member, a slit, and a microlens array may be provided below or above the optical element.

また、上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。 In addition, even if other effects different from the effects brought about by the above-described embodiments of the above-described embodiments, those that are clear from the description of the present specification or those that can be easily predicted by those skilled in the art are referred to. Naturally, it is understood that it is brought about by the present invention.

10:イメージセンサ、 100:光学素子、 101:第1領域、 103:第2領域、 105:第3領域、 107:第4領域、 110:プリント配線基板、 111:ワイヤボンディング、 120:カラーフィルタ、 130:マイクロレンズアレイ、 141A:第5領域、 143A:第6領域、 145A:第7領域、 147A:第8領域、 149A:第9領域、 150B:第1光学素子、 160B:第2光学素子、 200:受光素子、 201:受光部、 203:遮光部、 300:MEMSユニット、 310:第1可動ユニット、 320:第2可動ユニット、 330:第3可動ユニット、 390:カバー部材、 391:カバーガラス、 400C:画素回路、 401C:撮像領域、 403C:周辺領域、 410C:第1電源線、 500C:行選択走査回路、 510C:水平信号線、 600C:読み出し回路、 610C:垂直信号線、 620C:比較回路、 621C:ランプ波形発生回路、 623C:ランプ波形、 630C:カウンタ回路、 631C:クロック発生回路、 633C:クロック波形、 640C:水平転送走査回路、 700C:信号処理回路、 900C:画素回路、 901C:トランジスタ、 901Ca:第1端子、 901Cb:第2端子、 901Cc:第3端子、 903C:光電変換素子、 903Ca:第1端子、 903Cb:第2端子、 905C:転送トランジスタ、 907C:リセットトランジスタ、 909C:保持容量、 911C:寄生容量、 913C:選択トランジスタ、 920C:出力回路、 921C:定電流回路、 950C:出力端子、 990C:第2電源線 10: Image sensor, 100: Optical element, 101: 1st region, 103: 2nd region, 105: 3rd region, 107: 4th region, 110: Printed wiring board, 111: Wire bonding, 120: Color filter, 130: Microlens array, 141A: 5th region, 143A: 6th region, 145A: 7th region, 147A: 8th region, 149A: 9th region, 150B: 1st optical element, 160B: 2nd optical element, 200: Light receiving element, 201: Light receiving part, 203: Light shielding part, 300: MEMS unit, 310: First movable unit, 320: Second movable unit, 330: Third movable unit, 390: Cover member, 391: Cover glass , 400C: pixel circuit, 401C: imaging area, 403C: peripheral area, 410C: first power supply line, 500C: line selection scanning circuit, 510C: horizontal signal line, 600C: readout circuit, 610C: vertical signal line, 620C: comparison Circuit, 621C: Lamp waveform generation circuit, 623C: Lamp waveform, 630C: Counter circuit, 631C: Clock generation circuit, 633C: Clock waveform, 640C: Horizontal transfer scanning circuit, 700C: Signal processing circuit, 900C: Pixel circuit, 901C: Transistor, 901Ca: 1st terminal, 901Cb: 2nd terminal, 901Cc: 3rd terminal, 903C: Photoelectric conversion element, 903Ca: 1st terminal, 903Cb: 2nd terminal, 905C: Transfer transistor, 907C: Reset transistor, 909C: Retention capacity, 911C: Parasitic capacity, 913C: Selective transistor, 920C: Output circuit, 921C: Constant current circuit, 950C: Output terminal, 990C: Second power supply line

Claims (7)

受光部を有する受光素子と、
前記受光部上に配置され、互いに異なる光学特性を備えた第1領域、第2領域、及び第3領域が隣接して配置された光学素子と、
前記光学素子をシフトさせ、前記受光部と前記第1領域とが重なる第1状態、前記受光部と前記第2領域とが重なる第2状態、及び前記受光部と前記第3領域とが重なる第3状態に制御する制御機構と、
を有し、
前記第2領域には第1フィルタが設けられており、
前記第3領域には前記第1フィルタとは異なる第2フィルタが設けられているイメージセンサ。
A light receiving element having a light receiving part and
An optical element arranged on the light receiving portion and having a first region, a second region, and a third region adjacent to each other having different optical characteristics.
The optical element is shifted, the first state in which the light receiving portion and the first region overlap, the second state in which the light receiving portion and the second region overlap, and the second state in which the light receiving portion and the third region overlap. A control mechanism that controls three states and
Have,
A first filter is provided in the second region.
An image sensor in which a second filter different from the first filter is provided in the third region.
前記第1フィルタと前記第2フィルタとは、偏光特性が異なる偏光フィルタである、請求項1に記載のイメージセンサ。 The image sensor according to claim 1, wherein the first filter and the second filter are polarizing filters having different polarization characteristics. 前記光学素子は、遮光フィルタが設けられた第4領域をさらに有する、請求項1又は2に記載のイメージセンサ。 The image sensor according to claim 1 or 2, wherein the optical element further includes a fourth region provided with a light-shielding filter. 前記制御機構は、MEMSを含む、請求項1乃至3のいずれか一に記載のイメージセンサ。 The image sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the control mechanism includes MEMS. 前記光学素子は、異なる濃度のNDフィルタが設けられた第5領域及び第6領域をさらに有する、請求項1乃至4のいずれか一に記載のイメージセンサ。 The image sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical element further has a fifth region and a sixth region provided with ND filters having different densities. 前記光学素子は、第1光学素子及び第2光学素子を含み、
前記第1光学素子と前記第2光学素子とは平面視で重ねて配置され、
前記第1光学素子は、前記第1フィルタを有し、
前記第2光学素子は、前記第2フィルタを有する、請求項1乃至5のいずれか一に記載のイメージセンサ。
The optical element includes a first optical element and a second optical element.
The first optical element and the second optical element are arranged so as to overlap each other in a plan view.
The first optical element has the first filter.
The image sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the second optical element has the second filter.
撮像した画像において白を示す画素の数に基づいて第1判定を実行する判定部をさらに有し、
前記判定部が前記第1判定において白を示す画素の数がしきい値を超えると判定した場合、前記制御機構は複数の前記第1フィルタを前記受光部に重ね、
前記判定部は、前記第1フィルタが前記受光部に重なった状態で撮像した画像において白を示す画素の数に基づいて第2判定を実行し、
前記判定部が前記第2判定において白を示す画素の数がしきい値を超えると判定した場合、前記制御機構は複数の前記第2フィルタを前記受光部に重ね、
前記判定部は、前記第2フィルタが前記受光部に重なった状態で撮像した画像において白を示す画素の数に基づいて第3判定を実行し、前記第2判定及び前記第3判定に基づいて撮像異常の有無を判定する、請求項1乃至5のいずれか一に記載のイメージセンサ。
It further has a determination unit that executes the first determination based on the number of pixels showing white in the captured image.
When the determination unit determines in the first determination that the number of pixels showing white exceeds the threshold value, the control mechanism superimposes a plurality of the first filters on the light receiving unit.
The determination unit executes the second determination based on the number of pixels showing white in the image captured with the first filter overlapping the light receiving unit.
When the determination unit determines in the second determination that the number of pixels showing white exceeds the threshold value, the control mechanism superimposes a plurality of the second filters on the light receiving unit.
The determination unit executes a third determination based on the number of pixels showing white in the image captured with the second filter overlapping the light receiving unit, and based on the second determination and the third determination. The image sensor according to any one of claims 1 to 5, which determines the presence or absence of an imaging abnormality.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022202053A1 (en) * 2021-03-23 2022-09-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Imaging element, imaging device, and method for controlling imaging element

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