JP2017157804A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第1の遮光部材を備えた第1の画素と、第2の遮光部材を備えた第2の画素を有し、これらの画素は位相差検出を行う。第3の遮光部材を備えた第3の画素は撮像を行う。第3の遮光部材の第3の開口部は第3の画素の中央部に配されている。所定の方向において、第3の開口部の長さは、第1の遮光部材の第1開口部の長さおよび第2の遮光部材の第2開口部の長さよりも小さい。
【選択図】 図2
Description
(撮像装置の全体的構成)
図1は、本発明に係る測距画素と撮像画素を有する撮像装置100のブロック図である。画素領域121と、垂直走査回路122と、2つの読み出し回路123と、2つの水平走査回路124と、2つの出力アンプ125を備えている。画素領域121以外の領域は周辺回路領域である。画素領域121には、多数の測距画素と撮像画素が2次元状に配列されている。周辺回路領域には、読み出し回路123、例えば、列アンプ、相関二重サンプリング(CDS)回路、加算回路等が設けられ、垂直走査回路122によって選択された行の画素から垂直信号線を介して読み出された信号に対して増幅、加算等を行う。水平走査回路124は、読み出し回路123から画素信号に基づく信号を順番に読み出すための信号を生成する。出力アンプ125は、水平走査回路124によって選択された列の信号を増幅して出力する。信号電荷として電子を用いる構成を例示するが、信号電荷として正孔を用いることも可能である。
図2は、測距画素800と撮像画素900の断面図と平面図を示したものである。本実施形態では、信号電荷として電子を用いる場合であり、第1導電型をn型、第2導電型をp型とするが、ホールを信号電荷として用いてもよい。ホールを信号電荷として用いる場合には、信号電荷が電子の場合に対して各半導体領域の導電型を逆の導電型にすればよい。
図4は、本実施形態の変形例を示したものである。図4(A)は、測距画素800の平面図である。このように、遮光部材802の開口部は矩形状ではなく、楕円形であってもよい。また、図4(B)、4(C)は、撮像画素900の平面図である。このように、遮光部材803の開口部は矩形状であっても、楕円形状であってもよい。また、遮光部材803の開口部は、四角形だけでなく、五角形や八角形などの多角形であってもよい。
図5(A)は測距画素800の断面図、図5(B)は撮像画素900の断面図を示したものである。本実施形態では、導波路400が配線構造810の内部に設けられている。導波路400は、配線構造810が有する絶縁層の屈折率よりも高い屈折率を有する材料によって構成されている。また、遮光部材801と802が、画素領域の配線層の第1層目ではなく、導波路400よりも上層に設けられている。ここで、画素領域とは、光電変換部、転送トランジスタ、増幅トランジスタ等が設けられている領域である。また、周辺領域とは、画素領域の周囲に配されている画素領域以外の領域のことである。周辺領域における配線層を形成する工程と同一工程で、画素領域における遮光部材801と802を形成してもよい。また、本実施形態では、1つの画素に複数の光電変換部、すなわち、光電変換部841と光電変換部842が設けられている。例えば、図5(A)の右側に配されている測距画素800において、光電変換部842のみから信号を読み出せば、両方の光電変換部841および842から信号を読み出すよりも、測距精度を向上させることが可能である。図5(A)に示すように、x方向(第1の方向)において、遮光部材801の開口部の幅は、光電変換部841の幅および光電変換部842の幅よりも小さい。同様に、遮光部材802の開口部の幅も、光電変換部841の幅および光電変換部842の幅よりも小さい。さらに、図5(B)に示すように、遮光部材803の開口部の幅も、光電変換部841の幅および光電変換部842の幅よりも小さい。
図6(A)と(B)は、測距画素800の平面図と断面図である。図2および図4で示した測距画素は、遮光部材の開口部が1つの画素について1つであったが、本実施形態では、遮光部材804には2つの開口部が設けられている。また、2つの開口部に対応して、光電変換部841と842が設けられている。図6(B)に示すように、x方向(第1の方向)において、遮光部材804の第1の開口部と第2の開口部の幅は、光電変換部841と842の幅よりも小さい。撮像画素については、図2(D)および(E)で説明した素子を用いてもよいし、また、図2(D)および(E)の光電変換部として、2つの光電変換部を設けた素子を用いてもよい。
図6(C)と(D)は、測距機能と撮像機能の両方を有する画素の平面図と断面図である。遮光部材805の中央部には撮像用に用いる1つの開口が設けられている。また、遮光部材805の両端部には、2つの開口が設けられている。また、合計3つの開口部に対応して、光電変換部841、842、843が設けられている。図6(D)において、x方向(第1の方向)において、遮光部材805の第1から第3の開口部の幅は、光電変換部841から843の幅よりも小さい。
上記実施形態では、表面照射型の撮像装置を例示して説明したが、本発明は裏面照射型の撮像装置にも適用可能である。また、上記実施形態では、半導体領域からなる光電変換部を用いたが、有機化合物を含む光電変換層を光電変換部として用いてもよい。この場合、画素電極と対向電極で光電変換層を挟持し、透明電極からなる対向電極の上に上記で説明した遮光部材を形成すればよい。
本実施形態は、上記実施形態で説明した測距画素および撮像画素を含む撮像装置を用いた、撮像システムの実施形態である。撮像システムとしては、例えば車載カメラがある。
図11は、車戴カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム1000は、本発明に係る測距画素および撮像画素を含む撮像システムである。撮像システム1000は、撮像装置1010により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部1030と、撮像システム1000により取得された複数の画像データから視差(視差画像の位相差)の算出を行う視差算出部1040を有する。また、撮像システム1000は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離計測部1050と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部1060と、を有する。ここで、視差算出部1040や距離計測部1050は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部1060はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)などによって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
801 第1の遮光部材
802 第2の遮光部材
803 第3の遮光部材
900 撮像画素
Claims (9)
- 基板の上に2次元状に配列された複数の画素を有する撮像装置であって、
第1の開口部を有する第1の遮光部材を備えた第1の画素と、
第2の開口部を有する第2の遮光部材を備え、前記第1の画素に対して第1の方向に配され、前記第1の画素と共に位相差検出を行う第2の画素と、
第3の開口部を有する第3の遮光部材を備え、撮像を行うための第3の画素と、を有し、
前記第3の開口部は前記第3の画素の中央部に配されており、
前記第1の方向に直交する方向である第2の方向において、前記第3の開口部の長さは、前記第1の開口部の長さおよび前記第2の開口部の長さよりも小さいことを特徴とする撮像装置。 - 前記第1の方向において、前記第1の開口部および前記第2の開口部の幅は、前記第3の開口部の幅よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記第1の方向において、前記第3の開口部の幅は、前記第1の開口部と前記第2の開口部の間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
- 前記第1の画素に設けられているマイクロレンズと、前記第2の画素に設けられているマイクロレンズは、別のマイクロレンズであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第3の開口部の面積は、前記第1の光電変換部の面積と前記第2の光電変換部の面積の和よりも小さいことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第1の画素、前記第2の画素、前記第3の画素は、それぞれ複数の光電変換部を有することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第1の方向において、前記第1の開口部の幅および前記第2の開口部の幅は、前記光電変換部の幅よりも小さいことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
- 第1の方向に沿って複数のマイクロレンズが配されることによって構成されたマイクロレンズ群が、前記第1の方向に直交する第2の方向に沿って複数配されたマイクロレンズアレイと、
前記複数のマイクロレンズの各々に、平面視において重なるように配置された、複数の光電変換部と、
前記マイクロレンズと前記光電変換部との間に配された遮光部材と、を有する撮像装置であって、
前記マイクロレンズは、
第1の端部と、
前記第1の端部に対し、前記マイクロレンズの中心を挟んで前記第1の方向に配された第2の端部と、を有し、
前記遮光部材は複数の開口部を有し、前記複数の開口部は、
前記第1の端部に重なるように配置された第1の開口部と、
前記第2の端部に重なるように配置された第2の開口部と、
前記マイクロレンズの中心に重なるように配置された第3の開口部と、を有し、
前記第2の方向において、
前記第3の開口部の長さは、前記第1の開口部および前記第2の開口部の長さよりも小さいことを特徴とする撮像装置。 - 移動体であって、
請求項1から8のいずれかに記載の撮像装置と、
前記撮像装置からの信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と、を有することを特徴とする移動体。
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