JP3906202B2 - 固体撮像装置およびそれを利用した撮像システム - Google Patents
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図1は、この発明の一実施形態にしたがった、CMOSイメージセンサ(固体撮像装置)の基本構成を示すものである。ここでは、n画素×(n+m)画素からなる1単位分の撮像用画素の数を“4(この場合、n=2,m=0)”とし、その4つの撮像用画素と少なくとも1つの奥行き情報取得用画素とによって、1つの単位繰り返しセル構造が構成されている場合を例に説明する。
Claims (5)
- 半導体基板上に、前記基板の垂直方向のn画素×前記基板の水平方向の(n+m)画素を1単位として設けられ、被写体の二次元カラー画像を撮像する複数の撮像用画素と、
前記半導体基板上に、前記複数の撮像用画素とは独立して前記1単位ごとに設けられた、前記被写体の奥行き値を取得するための、少なくとも1つの奥行き情報取得用画素と、
前記半導体基板上に設けられ、前記被写体に光を照射した際の、前記少なくとも1つの奥行き情報取得用画素の出力と、前記被写体に光を照射しない際の、前記少なくとも1つの奥行き情報取得用画素の出力との差分により、前記被写体の奥行き値を算出する差分回路と
を具備し、
前記少なくとも1つの奥行き情報取得用画素が、
前記被写体の光学像を電気信号として蓄積する第1の光電変換蓄積部と、
前記第1の光電変換蓄積部に蓄積された前記電気信号を読み出す第1および第2のリード用トランジスタと、
前記第1のリード用トランジスタによって前記第1の光電変換蓄積部より読み出された、前記被写体に光を照射しない際の、前記電気信号を蓄積するための第1の電荷蓄積部と、
前記第2のリード用トランジスタによって前記第1の光電変換蓄積部より読み出された、前記被写体に光を照射した際の、前記電気信号を蓄積するための第2の電荷蓄積部と、
前記第1および第2の電荷蓄積部に共通に接続された出力用トランジスタと
を備えてなることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記少なくとも1つの奥行き情報取得用画素は、
さらに、
前記出力用トランジスタに転送された前記電気信号を増幅する第1の増幅用トランジスタと、
前記第1の増幅用トランジスタの制御電極の電位に応じた出力を出力信号線に出力させるための第1の選択用トランジスタと、
前記第1の増幅用トランジスタの制御電極の電位をリセットする第1のリセット用トランジスタと
を備えることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の撮像用画素は、
それぞれ、
前記被写体の光学像を電気信号として蓄積する第2の光電変換蓄積部と、
前記第2の光電変換蓄積部に蓄積された前記電気信号を読み出す第3のリード用トランジスタと、
前記第3のリード用トランジスタによって前記第2の光電変換蓄積部より読み出された前記電気信号を増幅する第2の増幅用トランジスタと、
前記第2の増幅用トランジスタの制御電極の電位に応じた出力を出力信号線に出力させるための第2の選択用トランジスタと、
前記第2の増幅用トランジスタの制御電極の電位をリセットする第2のリセット用トランジスタと
を備えてなることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記半導体基板上には、前記複数の撮像用画素が前記基板の垂直方向のn画素×前記基板の水平方向の(n+m)画素を1単位として前記基板の水平方向に配置され、かつ、前記基板の垂直方向のn画素×前記基板の水平方向の(n+m)画素を1単位とする前記複数の撮像用画素および前記少なくとも1つの奥行き情報取得用画素が前記基板の垂直方向に交互に配置されるとともに、
さらに、
前記基板の垂直方向に交互に配置された、前記複数の撮像用画素を選択的に駆動する第1の垂直駆動回路と、
前記基板の垂直方向に交互に配置された、前記少なくとも1つの奥行き情報取得用画素を選択的に駆動する第2の垂直駆動回路と、
前記基板の水平方向に配置された、前記複数の撮像用画素を選択的に駆動する第1の水平駆動回路と、
前記第1,第2の垂直駆動回路および前記第1の水平駆動回路を制御するタイミング回路と
が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 被写体に光を照射するための光源と、
半導体基板上に、前記基板の垂直方向のn画素×前記基板の水平方向の(n+m)画素を1単位として設けられ、前記被写体の二次元カラー画像を撮像する複数の撮像用画素と、
前記半導体基板上に、前記複数の撮像用画素とは独立して前記1単位ごとに設けられた、前記被写体の奥行き値を取得するための、少なくとも1つの奥行き情報取得用画素と、
前記半導体基板上に設けられ、前記被写体に前記光源からの光を照射した際の、前記少なくとも1つの奥行き情報取得用画素の出力と、前記被写体に前記光源からの光を照射しない際の、前記少なくとも1つの奥行き情報取得用画素の出力との差分により、前記被写体の奥行き値を算出する差分回路と、
前記複数の撮像用画素によって撮像された前記被写体の二次元カラー画像と前記差分回路により算出された前記被写体の奥行き値とを合成し、前記被写体の三次元カラー画像を得る合成回路と
を具備し、
前記少なくとも1つの奥行き情報取得用画素が、
前記被写体の光学像を電気信号として蓄積する第1の光電変換蓄積部と、
前記第1の光電変換蓄積部に蓄積された前記電気信号を読み出す第1および第2のリード用トランジスタと、
前記第1のリード用トランジスタによって前記第1の光電変換蓄積部より読み出された、前記被写体に前記光源からの光を照射しない際の、前記電気信号を蓄積するための第1の電荷蓄積部と、
前記第2のリード用トランジスタによって前記第1の光電変換蓄積部より読み出された、前記被写体に前記光源からの光を照射した際の、前記電気信号を蓄積するための第2の電荷蓄積部と、
前記第1および第2の電荷蓄積部に共通に接続された出力用トランジスタと
を備えてなることを特徴とする撮像システム。
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