JP2019129375A - 撮像装置、撮像システム及び移動体 - Google Patents
撮像装置、撮像システム及び移動体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019129375A JP2019129375A JP2018008967A JP2018008967A JP2019129375A JP 2019129375 A JP2019129375 A JP 2019129375A JP 2018008967 A JP2018008967 A JP 2018008967A JP 2018008967 A JP2018008967 A JP 2018008967A JP 2019129375 A JP2019129375 A JP 2019129375A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- conversion unit
- pixel
- electrode
- pixel electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 120
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 127
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 39
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 20
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 62
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
- H01L27/14667—Colour imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
- H04N25/704—Pixels specially adapted for focusing, e.g. phase difference pixel sets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14645—Colour imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
- H04N23/672—Focus control based on electronic image sensor signals based on the phase difference signals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14621—Colour filter arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
Abstract
【課題】撮像光学系による像の歪みを抑制し、測距精度を向上させる。【解決手段】複数の画素が基板に2次元状に配された撮像装置であって、前記複数の画素のうちの1つ以上の画素は、位相差を検出するために第1方向に沿って並んで配置される第1光電変換部及び第2光電変換部と、前記第1方向において前記第1光電変換部と前記第2光電変換部の間に配置される第3光電変換部と、を有し、平面視において、前記第1光電変換部と前記第2光電変換部と前記第3光電変換部とは、それぞれ点対称でない形状である。【選択図】図3
Description
本発明は、撮像装置、撮像システム及び移動体に関するものである。
従来、撮像装置として、光電変換層が基板の上に設けられた受光部を含む画素を備えた構成が知られている。また、撮影時のフォーカス調整を自動的に行うオートフォーカス(AF)機能を備える撮像システムが広く普及している。特許文献1には、無機または有機で形成される光電変換膜と、光電変換膜を挟むように設けられた上部電極及び下部電極とを有する光電変換部が記載されている。また、特許文献1には、下部電極を複数に分けることで、光電変換部を複数にして、位相差方式によって焦点検出を行う撮像システムについて記載されている。この位相差方式は、レンズの瞳上の異なる領域(瞳領域)を通過した光束による視差画像の位相差から、三角測距の原理でデフォーカス量や被写体までの距離を求めるものである。
ところで、車載用の、撮像画像も取得可能な測距カメラにおいては、自立移動用の情報取得を目的として、高い測距精度も取得可能な撮像装置が適用されることが望まれている。
そして、測距カメラの小型化のために、撮像光学系として、レンズとミラーを組み合わせた反射屈折光学系を用いることが考えられる。しかしながら、反射屈折光学系により非対称な光学系となった場合、像が非対称に歪んでしまうため、測距精度が低下してしまうことが懸念される。
そして、測距カメラの小型化のために、撮像光学系として、レンズとミラーを組み合わせた反射屈折光学系を用いることが考えられる。しかしながら、反射屈折光学系により非対称な光学系となった場合、像が非対称に歪んでしまうため、測距精度が低下してしまうことが懸念される。
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、撮像光学系による像の歪みを抑制し、測距精度を向上させることを目的とする。
本発明の第1態様は、
複数の画素が基板に2次元状に配された撮像装置であって、
前記複数の画素のうちの1つ以上の画素は、
位相差を検出するために第1方向に沿って並んで配置される第1光電変換部及び第2光電変換部と、
前記第1方向において前記第1光電変換部と前記第2光電変換部の間に配置される第3光電変換部と、を有し、
平面視において、前記第1光電変換部と前記第2光電変換部と前記第3光電変換部とは、それぞれ点対称でない形状である
ことを特徴とする撮像装置を提供する。
複数の画素が基板に2次元状に配された撮像装置であって、
前記複数の画素のうちの1つ以上の画素は、
位相差を検出するために第1方向に沿って並んで配置される第1光電変換部及び第2光電変換部と、
前記第1方向において前記第1光電変換部と前記第2光電変換部の間に配置される第3光電変換部と、を有し、
平面視において、前記第1光電変換部と前記第2光電変換部と前記第3光電変換部とは、それぞれ点対称でない形状である
ことを特徴とする撮像装置を提供する。
本発明の第2態様は、
複数の画素が基板に2次元状に配された撮像装置であって、
前記複数の画素のうちの1つ以上の画素は、
位相差を検出するために第1方向に沿って並んで配置される第1光電変換部及び第2
光電変換部と、
前記第1方向において前記第1光電変換部と前記第2光電変換部の間に配置される第3光電変換部と、を有し、
前記第1光電変換部の重心の位置と、前記第2光電変換部の重心の位置とは、前記基板の表面に平行な面内で前記第1方向に垂直な第2方向において、前記画素の中心から同じ側にずれており、
前記第3光電変換部の重心の位置は、前記第2方向において、前記画素の中心から、前記第1光電変換部の重心の位置と前記第2光電変換部の重心の位置とは逆側にずれていることを特徴とする撮像装置を提供する。
複数の画素が基板に2次元状に配された撮像装置であって、
前記複数の画素のうちの1つ以上の画素は、
位相差を検出するために第1方向に沿って並んで配置される第1光電変換部及び第2
光電変換部と、
前記第1方向において前記第1光電変換部と前記第2光電変換部の間に配置される第3光電変換部と、を有し、
前記第1光電変換部の重心の位置と、前記第2光電変換部の重心の位置とは、前記基板の表面に平行な面内で前記第1方向に垂直な第2方向において、前記画素の中心から同じ側にずれており、
前記第3光電変換部の重心の位置は、前記第2方向において、前記画素の中心から、前記第1光電変換部の重心の位置と前記第2光電変換部の重心の位置とは逆側にずれていることを特徴とする撮像装置を提供する。
本発明によれば、撮像光学系による像の歪みを抑制し、測距精度を向上させることが可能となる。
以下、図面を参照して本発明に係る撮像装置の具体的な実施形態の一例を説明する。撮像装置は、光を電気信号に変換する画素を複数有する半導体デバイスであり、固体撮像素子やイメージセンサとも呼ばれるものである。撮像装置には、CCDイメージセンサ、CMOSイメージセンサなどが含まれる。なお、本実施形態で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用できる。また、本実施形態に記載されている構成部品の材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
(実施例1)
〈撮像システムの全体的構成〉
図1は、撮像システム1の構成を示す概略図である。
撮像システム1は、図1に示すように、撮像装置10、撮像光学系11、レンズ制御部12、CPU15、撮像装置制御部16、画像処理部17、表示部18、操作スイッチ19、記録媒体20を備える。
〈撮像システムの全体的構成〉
図1は、撮像システム1の構成を示す概略図である。
撮像システム1は、図1に示すように、撮像装置10、撮像光学系11、レンズ制御部12、CPU15、撮像装置制御部16、画像処理部17、表示部18、操作スイッチ19、記録媒体20を備える。
撮像光学系11は、被写体の光学像を形成するための光学系であり、本実施例では、レンズとミラーを組み合わせた非対称な反射屈折光学系を示す。非対称な反射屈折光学系を用いることで、例えば車載用のカメラを小型化することができる。レンズとミラーは、光軸方向に沿って進退可能に保持されており、これらの連動した動作によって変倍機能(ズーム機能)や焦点調節機能を実現する。撮像光学系11は、撮像システムに一体化されて
いてもよいし、撮像システムへの装着が可能な撮像レンズでもよい。
撮像光学系11の像空間には、その撮像面が位置するように撮像装置10が配置されている。撮像装置10は、後述するように、CMOSセンサ(画素領域121)とその周辺回路(周辺回路領域)とを含んで構成される。撮像装置10は、複数の光電変換部を有する画素が2次元配置され、これらの画素に対してカラーフィルタが配置されることで、2次元単板カラーセンサを構成している。撮像装置10は、撮像光学系11により結像された被写体像を光電変換し、画像信号や焦点検出信号として出力する。
いてもよいし、撮像システムへの装着が可能な撮像レンズでもよい。
撮像光学系11の像空間には、その撮像面が位置するように撮像装置10が配置されている。撮像装置10は、後述するように、CMOSセンサ(画素領域121)とその周辺回路(周辺回路領域)とを含んで構成される。撮像装置10は、複数の光電変換部を有する画素が2次元配置され、これらの画素に対してカラーフィルタが配置されることで、2次元単板カラーセンサを構成している。撮像装置10は、撮像光学系11により結像された被写体像を光電変換し、画像信号や焦点検出信号として出力する。
レンズ制御部12は、撮像光学系11を制御して変倍操作や焦点調節を行うためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や処理装置により構成されている。
CPU15は、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内の制御装置であり、演算部、ROM、RAM、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、通信インターフェイス回路等を含む。CPU15は、ROM等に記憶されたコンピュータプログラムに従ってカメラ内の各部の動作を制御し、被写体との距離測定、撮像光学系11の焦点状態の検出(焦点検出)を含むAF、撮像、画像処理、記録等の一連の撮影動作を実行する。CPU15は、信号処理部でもある。
撮像装置制御部16は、撮像装置10の動作を制御するとともに、撮像装置10から出力された画素信号(撮像信号)をA/D変換してCPU15に送信するためのものであり、それら機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。A/D変換機能は、撮像装置10が備えていてもかまわない。
CPU15は、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内の制御装置であり、演算部、ROM、RAM、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、通信インターフェイス回路等を含む。CPU15は、ROM等に記憶されたコンピュータプログラムに従ってカメラ内の各部の動作を制御し、被写体との距離測定、撮像光学系11の焦点状態の検出(焦点検出)を含むAF、撮像、画像処理、記録等の一連の撮影動作を実行する。CPU15は、信号処理部でもある。
撮像装置制御部16は、撮像装置10の動作を制御するとともに、撮像装置10から出力された画素信号(撮像信号)をA/D変換してCPU15に送信するためのものであり、それら機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。A/D変換機能は、撮像装置10が備えていてもかまわない。
画像処理部17は、A/D変換された信号に対してγ変換やカラー補間等の画像処理を行って画像信号を生成するためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。
表示部18は、液晶表示装置(LCD)等の表示装置であり、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態等を表示する。操作スイッチ19は、電源スイッチ、レリーズ(撮影トリガ)スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。記録媒体20は、撮影済み画像等を記録するためのものであり、撮像システムに内蔵されたものでもよいし、メモリカード等の着脱可能なものでもよい。
表示部18は、液晶表示装置(LCD)等の表示装置であり、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態等を表示する。操作スイッチ19は、電源スイッチ、レリーズ(撮影トリガ)スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。記録媒体20は、撮影済み画像等を記録するためのものであり、撮像システムに内蔵されたものでもよいし、メモリカード等の着脱可能なものでもよい。
(撮像装置の全体的構成)
図2は、本実施例に係る、測距画素および撮像画素を有する撮像装置10を表すブロック図である。
撮像装置10は、画素領域121、垂直走査回路122、2つの読み出し回路123、2つの水平走査回路124、2つの出力アンプ125を備えている。垂直走査回路122、2つの読み出し回路123、2つの水平走査回路124、2つの出力アンプ125は、画素領域121以外の領域である周辺回路領域に備えられている。
図2は、本実施例に係る、測距画素および撮像画素を有する撮像装置10を表すブロック図である。
撮像装置10は、画素領域121、垂直走査回路122、2つの読み出し回路123、2つの水平走査回路124、2つの出力アンプ125を備えている。垂直走査回路122、2つの読み出し回路123、2つの水平走査回路124、2つの出力アンプ125は、画素領域121以外の領域である周辺回路領域に備えられている。
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。読み出し回路123には、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。
なお、以下の説明では、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。
また、本実施例では、画素が配される基板表面に平行な面内に、互いに直交するxy軸をとり、基板表面に垂直な方向にz軸をとって説明する。また、z軸の正方向を上といい、z軸の負方向を下という場合もある。
なお、以下の説明では、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。
また、本実施例では、画素が配される基板表面に平行な面内に、互いに直交するxy軸をとり、基板表面に垂直な方向にz軸をとって説明する。また、z軸の正方向を上といい、z軸の負方向を下という場合もある。
(各画素の素子構成)
図3(A)は、本実施例の画素200のxz面を模式的に示す断面図である。
図3(A)において、部材210は、半導体基板、配線層、読み出し回路等が配置される部分を模式的に示したものである。部材210の上には、下部電極となる電極201(第1画素電極)と電極202(第3画素電極)と電極203(第2画素電極)が設けられている。
電極201と電極202と電極203の上には、光電変換層220が設けられ、光電変換層220の上には上部電極(対向電極)230が設けられている。上部電極230の上には、カラーフィルタ240が設けられている。カラーフィルタ240の上方にはマイクロレンズ250が設けられている。カラーフィルタ240とマイクロレンズ250の間に平坦化層が設けられていてもよい。
ここで、光電変換層220と上部電極230のうち、電極201の形状に対応したそれぞれの領域と、電極201とが第1光電変換部を構成する。また、光電変換層220と上部電極230のうち、電極202の形状に対応したそれぞれの領域と、電極202とが第3光電変換部を構成する。また、光電変換層220と上部電極230のうち、電極203の形状に対応したそれぞれの領域と、電極203とが第2光電変換部を構成する。第1光電変換部と第2光電変換部は、位相差を検出するためのものである。
図3(A)は、本実施例の画素200のxz面を模式的に示す断面図である。
図3(A)において、部材210は、半導体基板、配線層、読み出し回路等が配置される部分を模式的に示したものである。部材210の上には、下部電極となる電極201(第1画素電極)と電極202(第3画素電極)と電極203(第2画素電極)が設けられている。
電極201と電極202と電極203の上には、光電変換層220が設けられ、光電変換層220の上には上部電極(対向電極)230が設けられている。上部電極230の上には、カラーフィルタ240が設けられている。カラーフィルタ240の上方にはマイクロレンズ250が設けられている。カラーフィルタ240とマイクロレンズ250の間に平坦化層が設けられていてもよい。
ここで、光電変換層220と上部電極230のうち、電極201の形状に対応したそれぞれの領域と、電極201とが第1光電変換部を構成する。また、光電変換層220と上部電極230のうち、電極202の形状に対応したそれぞれの領域と、電極202とが第3光電変換部を構成する。また、光電変換層220と上部電極230のうち、電極203の形状に対応したそれぞれの領域と、電極203とが第2光電変換部を構成する。第1光電変換部と第2光電変換部は、位相差を検出するためのものである。
電極201と電極202と電極203は、アルミニウムや銅など導電性部材から形成された電極である。電極201と電極202と電極203は、光電変換層220の各領域で発生した電荷を分離して捕集するためのものである。光電変換層220は、入射光の光量に応じた電荷を発生する無機化合物または有機化合物の材料で構成される。
上部電極230は、光電変換層220に電圧を印加し、光電変換層220に電界を生じさせるための電極である。上部電極230は、光電変換層220よりも光の入射面側に設けられているため、上部電極230は入射光に対して透明なITO(Indium Tin Oxide)等の導電性材料で構成される。
カラーフィルタ240は、R(赤)、G(緑)、B(青)、あるいはC(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)の光を透過するフィルタである。また、カラーフィルタ240は、白色のカラーフィルタでも良い。マイクロレンズ250は、樹脂などの材料を用いて形成される。
上部電極230は、光電変換層220に電圧を印加し、光電変換層220に電界を生じさせるための電極である。上部電極230は、光電変換層220よりも光の入射面側に設けられているため、上部電極230は入射光に対して透明なITO(Indium Tin Oxide)等の導電性材料で構成される。
カラーフィルタ240は、R(赤)、G(緑)、B(青)、あるいはC(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)の光を透過するフィルタである。また、カラーフィルタ240は、白色のカラーフィルタでも良い。マイクロレンズ250は、樹脂などの材料を用いて形成される。
図3(B)は、画素200において電極201、202、203をxy面で切断したときの切断面を模式的に示す断面図である。以下の説明では、図3(B)に示すような画素のxy面を上方から見た図を平面視という場合がある。
電極201と電極203は、x方向(第1方向)において画素200の両端付近に配置されている。また、電極201と電極203の間に電極202が配されている。
電極201、202、203が並ぶx方向が位相差検出方向となる。電極201と電極203から得られる信号に基づいて、距離計測が行われる。電極202から得られる信号のみ、または電極201、202、203からの信号を合成して得られる信号に基づいて、撮像画像の取得が行われる。なお、例えば1つのマイクロレンズが設けられている領域が、1画素であると画定することができる。
電極201と電極203は、x方向(第1方向)において画素200の両端付近に配置されている。また、電極201と電極203の間に電極202が配されている。
電極201、202、203が並ぶx方向が位相差検出方向となる。電極201と電極203から得られる信号に基づいて、距離計測が行われる。電極202から得られる信号のみ、または電極201、202、203からの信号を合成して得られる信号に基づいて、撮像画像の取得が行われる。なお、例えば1つのマイクロレンズが設けられている領域が、1画素であると画定することができる。
図3(B)に示す平面視において、x方向と垂直な方向をy方向(第2方向)とする。
本実施例の特徴として、平面視において、電極201の重心位置261と、電極203の重心位置263は、y方向において画素中心Cから−y方向にずれて位置している。また、電極202の重心位置262は、y方向において画素中心Cから、重心位置261と重心位置263とは逆側、すなわち、+y方向にずれて位置している。
そして、電極201、202、203の形状はそれぞれ、平面視において、点対称(2回対称)ではない形状であり、互いに異なる形状で構成されている。
本実施例の特徴として、平面視において、電極201の重心位置261と、電極203の重心位置263は、y方向において画素中心Cから−y方向にずれて位置している。また、電極202の重心位置262は、y方向において画素中心Cから、重心位置261と重心位置263とは逆側、すなわち、+y方向にずれて位置している。
そして、電極201、202、203の形状はそれぞれ、平面視において、点対称(2回対称)ではない形状であり、互いに異なる形状で構成されている。
以下、本実施例の画素200について、比較例の画素1000と比較して説明する。
図4(A)は、比較例の画素1000のxz面を模式的に示す断面図である。図4(B)は、比較例の画素1000の電極1001、1002、1003のxy面を模式的に示す断面図である。
図4(A)に示す部材1010、電極1001、1002、1003、上部電極1030、光電変換層1020は、図3(A)に示す部材210、電極201、202、203、上部電極230、光電変換層220に対応する。また、図4(A)に示すカラーフィルタ1040、マイクロレンズ1050は、図3(A)に示すカラーフィルタ240、マイクロレンズ250に対応する。光電変換層1020のうち、電極1001、1002、1003の形状に対応した領域が分割された光電変換部となる。
比較例では図4(B)に示すように、平面視において、電極1001の重心位置1061、電極1002の重心位置1062、電極1003の重心位置1063は、y方向における画素中心Cと同じ位置にある。そして、電極1001、1002、1003の形状はそれぞれ、平面視において、点対称な形状である。
図4(A)は、比較例の画素1000のxz面を模式的に示す断面図である。図4(B)は、比較例の画素1000の電極1001、1002、1003のxy面を模式的に示す断面図である。
図4(A)に示す部材1010、電極1001、1002、1003、上部電極1030、光電変換層1020は、図3(A)に示す部材210、電極201、202、203、上部電極230、光電変換層220に対応する。また、図4(A)に示すカラーフィルタ1040、マイクロレンズ1050は、図3(A)に示すカラーフィルタ240、マイクロレンズ250に対応する。光電変換層1020のうち、電極1001、1002、1003の形状に対応した領域が分割された光電変換部となる。
比較例では図4(B)に示すように、平面視において、電極1001の重心位置1061、電極1002の重心位置1062、電極1003の重心位置1063は、y方向における画素中心Cと同じ位置にある。そして、電極1001、1002、1003の形状はそれぞれ、平面視において、点対称な形状である。
図5(A)は、図1に示す非対称な撮像光学系11における、比較例の画素1000と、被写体330と、射出瞳1120の関係について説明するための図である。
図1に示す撮像光学系11では光軸は折り返されているが、図5(A)では、説明の便宜のため模式的に、画素1000と、射出瞳1120と、被写体330を一列に並べて示している。図5(B)は、射出瞳1120のxy面を模式的に示す図である。図中、x方向を瞳分割方向とし、分割された射出瞳1120のそれぞれの領域を瞳領域1121、1122、1123とする。射出瞳1120と光電変換層1020は、マイクロレンズ1050を介して共役関係にある。
図1に示す撮像光学系11では光軸は折り返されているが、図5(A)では、説明の便宜のため模式的に、画素1000と、射出瞳1120と、被写体330を一列に並べて示している。図5(B)は、射出瞳1120のxy面を模式的に示す図である。図中、x方向を瞳分割方向とし、分割された射出瞳1120のそれぞれの領域を瞳領域1121、1122、1123とする。射出瞳1120と光電変換層1020は、マイクロレンズ1050を介して共役関係にある。
瞳領域1121を通過した光が画素1000に入射すると、光電変換層1020のうち、電極1001の上に位置する部分で電荷が発生する。また、瞳領域1122を通過した光が画素1000に入射すると、光電変換層1020のうち、電極1002の上に位置する部分で電荷が発生する。また、瞳領域1123を通過した光が画素1000に入射すると、光電変換層1020のうち、電極1003の上に位置する部分で電荷が発生する。
図5(A)に示す比較例の構成では、電極1001によって捕集される信号電荷と、電極1003によって捕集される信号電荷から2つの視差情報を取得し、三角測距の原理を用いて距離計測を可能としている。また、電極1002からの信号のみ、または電極1001、1002、1003からの信号を合成して得られる信号に基づいて、撮像画像が取得される。
非対称な撮像光学系11を通して、射出瞳1120に投影される画素1000の光電変換部(電極1001、1002、1003)の像は、図5(B)に示す瞳領域1121、1122、1123のように非対称な形状となる。ここで、本明細書において、非対称な形状とは、2回対称でない形状をいう。
瞳領域1121と1123が、非対称な歪んだ形状になると、瞳領域1121の重心位置1124と、瞳領域1123の重心位置1125の間の距離L2が短くなり、測距精度が低下してしまうことが懸念される。また、電極1002からの信号に基づいて取得される撮像画像は、歪んだ瞳領域1122を透過する光により形成されるため、像が歪んでしまうことが懸念される。
非対称な撮像光学系11を通して、射出瞳1120に投影される画素1000の光電変換部(電極1001、1002、1003)の像は、図5(B)に示す瞳領域1121、1122、1123のように非対称な形状となる。ここで、本明細書において、非対称な形状とは、2回対称でない形状をいう。
瞳領域1121と1123が、非対称な歪んだ形状になると、瞳領域1121の重心位置1124と、瞳領域1123の重心位置1125の間の距離L2が短くなり、測距精度が低下してしまうことが懸念される。また、電極1002からの信号に基づいて取得される撮像画像は、歪んだ瞳領域1122を透過する光により形成されるため、像が歪んでしまうことが懸念される。
そこで、本実施例では、図3(B)に示すような、光電変換部(電極201、202、203)を非対称な形状とした画素200を、撮像システム1に適用することで、撮像光学系11による像の歪みを抑制する。
図6(A)は、図1に示す非対称な撮像光学系11における、本実施例の画素200と、射出瞳320と、被写体330との関係を説明するための図である。図1に示す撮像光学系11では光軸は折り返されているが、図6(A)では、説明の便宜のため模式的に、画素200と、射出瞳320と、被写体330を一列に並べて示している。
図6(B)は、射出瞳320のxy面を模式的に示す図である。図中、x方向を瞳分割方向とし、分割された射出瞳320のそれぞれの領域を瞳領域321、322、323とする。射出瞳320と光電変換層220は、マイクロレンズ250を介して共役関係にある。
図6(B)は、射出瞳320のxy面を模式的に示す図である。図中、x方向を瞳分割方向とし、分割された射出瞳320のそれぞれの領域を瞳領域321、322、323とする。射出瞳320と光電変換層220は、マイクロレンズ250を介して共役関係にある。
瞳領域321を通過した光が画素200に入射すると、光電変換層220のうち、電極201の上に位置する部分で電荷が発生する。また、瞳領域322を通過した光が画素200に入射すると、光電変換層220のうち、電極202の上に位置する部分で電荷が発生する。また、瞳領域323を通過した光が画素200に入射すると、光電変換層220のうち、電極203の上に位置する部分で電荷が発生する。図6(A)に示す本実施例の構成では、電極201によって捕集される信号電荷と、電極203によって捕集される信号電荷から2つの視差情報を取得し、三角測距の原理を用いて距離計測を可能としている。また、電極202からの信号のみ、または電極201、202、203からの信号を合成して得られる信号から撮像画像が取得される。
図1に示すような非対称な撮像光学系11であっても、本実施例の画素200を適用することにより、図6に示す瞳領域321、322、323は点対称な形状となる。
これにより、瞳領域321の重心位置324と、瞳領域323の重心位置325との間の距離L1を、図5(B)に示す比較例の距離L2よりも長く保つことができる。
また、本実施例の画素200においては、画素200の端付近に電極201、203が配置されているため、図6(A)、図6(B)の瞳領域321、323も、射出瞳320の端付近に位置することになる。その結果、各視差に対応する瞳領域321、323の重心間距離L1が長くなり(視差が大きくなり)、三角測距の原理より距離精度をより向上することができる。また、点対称な形状の瞳領域322を透過する光により形成される撮像画像は、比較例の瞳領域1122を透過する光により形成される撮像画像に比べて、歪まず取得することができる。
これにより、瞳領域321の重心位置324と、瞳領域323の重心位置325との間の距離L1を、図5(B)に示す比較例の距離L2よりも長く保つことができる。
また、本実施例の画素200においては、画素200の端付近に電極201、203が配置されているため、図6(A)、図6(B)の瞳領域321、323も、射出瞳320の端付近に位置することになる。その結果、各視差に対応する瞳領域321、323の重心間距離L1が長くなり(視差が大きくなり)、三角測距の原理より距離精度をより向上することができる。また、点対称な形状の瞳領域322を透過する光により形成される撮像画像は、比較例の瞳領域1122を透過する光により形成される撮像画像に比べて、歪まず取得することができる。
ここで、測距のため瞳領域321、323を透過する光の信号を取得するためには、撮像光学系11の絞りを開放F値とすることが必要となる。しかし、撮像画像を取得する際に、瞳領域321、322、323をそれぞれ通過した光を全て用い、電極201、202、203からの信号を合成して得られる信号から撮像画像を取得しようとすると、被写界深度が浅くなることが懸念される。
そこで、測距のため撮像光学系11の絞りを開放F値とした場合に、撮像画像を取得する際には、瞳領域322を透過した光のみを用いることとし、電極202からの信号のみを取得するとよい。
これにより、撮像光学系11の絞りを開放F値としても、図6(A)、図6(B)のx方向において絞られた瞳領域322の像を得ることができ、射出瞳320全体を透過する光を用いる場合に比べ、被写界深度が深い撮像画像を取得することができる。
そこで、測距のため撮像光学系11の絞りを開放F値とした場合に、撮像画像を取得する際には、瞳領域322を透過した光のみを用いることとし、電極202からの信号のみを取得するとよい。
これにより、撮像光学系11の絞りを開放F値としても、図6(A)、図6(B)のx方向において絞られた瞳領域322の像を得ることができ、射出瞳320全体を透過する光を用いる場合に比べ、被写界深度が深い撮像画像を取得することができる。
図7(A)、図7(B)は、光電変換層220内の光電変換部271、272、273の大きさが、電極201、202、203と上部電極230との間の電圧の大きさによって変わることを説明するための図である。
図7(A)に対し、図7(B)は電圧を大きくした場合を示しており、図7(A)、図7(B)に示すように、電圧を大きくすることによって、光電変換部271、272、273の領域を大きくすることができる。また逆に、電極201、202、203と上部電極230の間の電圧を小さくすると、光電変換部271、272、273の領域を小さく
することができる。
また、電極201、202、203それぞれにかける電圧の大きさを変えることで、光電変換部271、272、273の大きさをそれぞれ変えることもできる。例えば、画素領域121の中心から周辺に向かって徐々に、光電変換部271、272、273の大きさの比率を変え、感度領域を変えることもできる。画素領域121の周辺付近では、光が斜めに入射するため、光電変換部271、272、273の境界位置を変え、斜めに入射する光に対応させることもできる。
図7(A)に対し、図7(B)は電圧を大きくした場合を示しており、図7(A)、図7(B)に示すように、電圧を大きくすることによって、光電変換部271、272、273の領域を大きくすることができる。また逆に、電極201、202、203と上部電極230の間の電圧を小さくすると、光電変換部271、272、273の領域を小さく
することができる。
また、電極201、202、203それぞれにかける電圧の大きさを変えることで、光電変換部271、272、273の大きさをそれぞれ変えることもできる。例えば、画素領域121の中心から周辺に向かって徐々に、光電変換部271、272、273の大きさの比率を変え、感度領域を変えることもできる。画素領域121の周辺付近では、光が斜めに入射するため、光電変換部271、272、273の境界位置を変え、斜めに入射する光に対応させることもできる。
また、電極201、203は光電変換部271、273で蓄積された信号電荷を読み出し、電極202は光電変換部272で蓄積された信号電荷を排出する構成としても良い。
これにより、図7(A)、図7(B)の光電変換部271と273の領域を明確に分けることができ、図6(A)、図6(B)に示す瞳領域321と323を明確に分け離すことができる。その結果、測距精度を向上することができる。
また、電極201、203は光電変換部271、273で蓄積された信号電荷を排出し、電極202は光電変換部272で蓄積された信号電荷を読み出す構成としても良い。
これにより、画素200の中心付近の光電変換部272の領域を明確にすることができ、図6(A)、図6(B)に示す瞳領域322を明確にすることができる。このとき、電極202にかける電圧の大きさを変えることで、光電変換部272の大きさが変わり、図6(A)、図6(B)の瞳領域322の大きさも変えることができる。その結果、撮像光学系11の絞りを開放にしたまま、自由に瞳領域322の大きさを変えることができ、実効的な絞りの大きさを変えることができる。
これにより、図7(A)、図7(B)の光電変換部271と273の領域を明確に分けることができ、図6(A)、図6(B)に示す瞳領域321と323を明確に分け離すことができる。その結果、測距精度を向上することができる。
また、電極201、203は光電変換部271、273で蓄積された信号電荷を排出し、電極202は光電変換部272で蓄積された信号電荷を読み出す構成としても良い。
これにより、画素200の中心付近の光電変換部272の領域を明確にすることができ、図6(A)、図6(B)に示す瞳領域322を明確にすることができる。このとき、電極202にかける電圧の大きさを変えることで、光電変換部272の大きさが変わり、図6(A)、図6(B)の瞳領域322の大きさも変えることができる。その結果、撮像光学系11の絞りを開放にしたまま、自由に瞳領域322の大きさを変えることができ、実効的な絞りの大きさを変えることができる。
以上説明したように、本実施例では、平面視において、電極201の重心位置261と、電極203の重心位置263は、y方向において画素中心Cから−y方向にずれて位置している。そして、電極202の重心位置262は、y方向において画素中心Cから+y方向にずれて位置している。また、電極201、202、203の形状はそれぞれ、平面視において、点対称ではない形状である。
このような構成により、撮像光学系による像の歪みを抑制し、測距精度を向上させた撮像装置を提供することが可能となる。
また、撮像光学系11の絞りを開放F値としても、図6(A)、図6(B)のx方向において絞られた瞳領域322の像を得ることができるので、射出瞳320全体を透過する光を用いる場合に比べ、被写界深度が深い撮像画像を取得することができる。
また、電極201、202、203それぞれにかける電圧の大きさを変えることで、光電変換部271、272、273の大きさをそれぞれ変えることで、感度領域を適宜変更することができ、高感度の撮像装置を提供することができる。
また、撮像装置10を適用した撮像システム1を構成することにより、高性能の撮像システムを実現することができる。
このような構成により、撮像光学系による像の歪みを抑制し、測距精度を向上させた撮像装置を提供することが可能となる。
また、撮像光学系11の絞りを開放F値としても、図6(A)、図6(B)のx方向において絞られた瞳領域322の像を得ることができるので、射出瞳320全体を透過する光を用いる場合に比べ、被写界深度が深い撮像画像を取得することができる。
また、電極201、202、203それぞれにかける電圧の大きさを変えることで、光電変換部271、272、273の大きさをそれぞれ変えることで、感度領域を適宜変更することができ、高感度の撮像装置を提供することができる。
また、撮像装置10を適用した撮像システム1を構成することにより、高性能の撮像システムを実現することができる。
(実施例2)
以下に、実施例2について説明する。
図8(A)は、本実施例の画素500のxz面を模式的に示す断面図である。図8(B)は、画素500において電極201、402、203のxy面を模式的に示す断面図である。
実施例2の画素500の構成は、実施例1の画素200に対して、画素の中心付近にある電極の大きさが異なっている。すなわち、図8(B)に示すように、本実施例の電極402は、図3(B)に示す実施例1の電極202に対して、y方向の長さが短い形状となっている。そして、本実施例の電極402の重心位置562は、y方向において画素中心Cから+y方向にずれて位置している。また、電極201の重心位置261と、電極203の重心位置263は、実施例1同様、y方向において画素中心Cから−y方向にずれて位置している。
以下に、実施例2について説明する。
図8(A)は、本実施例の画素500のxz面を模式的に示す断面図である。図8(B)は、画素500において電極201、402、203のxy面を模式的に示す断面図である。
実施例2の画素500の構成は、実施例1の画素200に対して、画素の中心付近にある電極の大きさが異なっている。すなわち、図8(B)に示すように、本実施例の電極402は、図3(B)に示す実施例1の電極202に対して、y方向の長さが短い形状となっている。そして、本実施例の電極402の重心位置562は、y方向において画素中心Cから+y方向にずれて位置している。また、電極201の重心位置261と、電極203の重心位置263は、実施例1同様、y方向において画素中心Cから−y方向にずれて位置している。
図9(A)は、図1に示す非対称な撮像光学系11における、本実施例の画素500と、被写体330と、射出瞳320の関係について説明するための図である。図9では、実施例1の図6(A)同様、説明の便宜のため模式的に、画素500と、射出瞳320と、被写体330を一列に並べて示している。
図9(B)は、本実施例の射出瞳320のxy面を模式的に示す図である。本実施例においては、分割された射出瞳320のそれぞれの領域を瞳領域321、622、323としている。
図9(B)は、本実施例の射出瞳320のxy面を模式的に示す図である。本実施例においては、分割された射出瞳320のそれぞれの領域を瞳領域321、622、323としている。
射出瞳320と光電変換層220は共役関係にあるため、図9(B)の瞳領域622は、実施例1の図6(B)の瞳領域322に対して、y方向において短くなる。本実施例では、x方向に加え、y方向においても、撮像画像に用いる光束が通過する瞳領域を光軸近傍に限定するものである。
このような構成にすることによって、撮像光学系11の絞りを例えば開放F値に設定した場合であっても、x方向とy方向において被写界深度が浅くならない撮像装置を提供することができる。したがって、撮像光学系による像の歪みを抑制し、測距精度を向上させることができ、さらにx方向とy方向において深い被写界深度の撮像画像を取得することが可能な撮像装置を提供することができる。
このような構成にすることによって、撮像光学系11の絞りを例えば開放F値に設定した場合であっても、x方向とy方向において被写界深度が浅くならない撮像装置を提供することができる。したがって、撮像光学系による像の歪みを抑制し、測距精度を向上させることができ、さらにx方向とy方向において深い被写界深度の撮像画像を取得することが可能な撮像装置を提供することができる。
ここで、画素に4つ以上の電極が配置される形態について、図10(A)、図10(B)を用いて説明する。
図10(A)は、画素700において電極701〜709のxy面を模式的に示す断面図である。
図10(A)に示す電極は、図3(B)に示す電極201、202、203をそれぞれy方向に3つに分割したような形態となっている。図10(A)の画素700の電極701、704、707の信号を同時に読み出すことは、図8(B)の画素500における電極201の信号を読み出すことに対応している。また、図10(A)の画素700の電極703、706、709の信号を同時に読み出すことは、図8(B)の画素500における電極203の信号を読み出すことに対応している。電極701、704、707の重心位置は720であり、電極703、706、709の重心位置は721であり、平面視において、y方向において画素中心Cから−y方向にずれて位置している。
また、図10(A)の画素700において、画素の中心付近の電極705の信号を読み出すことは、図8(B)の画素500における電極402の信号を読み出すことに対応している。電極705の重心位置722は、平面視において、y方向において画素中心Cから+y方向にずれて位置している。
図10(A)は、画素700において電極701〜709のxy面を模式的に示す断面図である。
図10(A)に示す電極は、図3(B)に示す電極201、202、203をそれぞれy方向に3つに分割したような形態となっている。図10(A)の画素700の電極701、704、707の信号を同時に読み出すことは、図8(B)の画素500における電極201の信号を読み出すことに対応している。また、図10(A)の画素700の電極703、706、709の信号を同時に読み出すことは、図8(B)の画素500における電極203の信号を読み出すことに対応している。電極701、704、707の重心位置は720であり、電極703、706、709の重心位置は721であり、平面視において、y方向において画素中心Cから−y方向にずれて位置している。
また、図10(A)の画素700において、画素の中心付近の電極705の信号を読み出すことは、図8(B)の画素500における電極402の信号を読み出すことに対応している。電極705の重心位置722は、平面視において、y方向において画素中心Cから+y方向にずれて位置している。
図10(A)に示す画素700においても、図8(A)、図8(B)の画素500と同様に、撮像光学系による像の歪みを抑制し、高い測距精度と、x方向とy方向において深い被写界深度の撮像画像の両方を達成可能な撮像装置を提供することができる。
また、図10(A)に示すように画素700を構成することで、y方向にも電極が分割されて配置されているため、x方向だけでなくy方向においても測距することが可能となる。また、電極701〜709で読み出す信号は自由に選ぶことができ、xy面に対して斜め方向に測距することも可能となる。
また、図10(A)に示すように画素700を構成することで、y方向にも電極が分割されて配置されているため、x方向だけでなくy方向においても測距することが可能となる。また、電極701〜709で読み出す信号は自由に選ぶことができ、xy面に対して斜め方向に測距することも可能となる。
なお、画素に4つ以上の電極が配置される形態は、図10(A)に示す形態に限るものではない。
図10(B)は、画素710において電極201、711、712、203のxy面を模式的に示す断面図である。
図10(B)は、図3(B)に示す電極201、202、203に対して、画素の中心付近にある電極202をx方向に2つの電極711、712に分割した形態となっている
。
このような形態により、図6における瞳領域322、または図9の瞳領域622をx方向に2つに分割することも可能となる。このとき、電極201の信号と電極711の信号を同時に読み出し、電極203の信号と電極712の信号を同時に読み出すと、射出瞳320を右半分、左半分に分けてそれぞれの信号を得ることもできる。これにより、測距する範囲の自由度を上げることができる。
図10(B)は、画素710において電極201、711、712、203のxy面を模式的に示す断面図である。
図10(B)は、図3(B)に示す電極201、202、203に対して、画素の中心付近にある電極202をx方向に2つの電極711、712に分割した形態となっている
。
このような形態により、図6における瞳領域322、または図9の瞳領域622をx方向に2つに分割することも可能となる。このとき、電極201の信号と電極711の信号を同時に読み出し、電極203の信号と電極712の信号を同時に読み出すと、射出瞳320を右半分、左半分に分けてそれぞれの信号を得ることもできる。これにより、測距する範囲の自由度を上げることができる。
(実施例3)
以下に、実施例3について説明する。
図11(A)は、本実施例の画素800のxz面を模式的に示す断面図である。図11(B)は、画素800において光電変換部801、802、803のxy面を模式的に示す断面図である。
上述した実施例1、2では、光電変換部は、下部電極(電極201,202,203)と上部電極230と、下部電極と上部電極230に挟まれた光電変換層220で構成されるものであった。
これに対して本実施例の光電変換部801、802、803は、半導体基板804に不純物を導入することで形成される。
以下に、実施例3について説明する。
図11(A)は、本実施例の画素800のxz面を模式的に示す断面図である。図11(B)は、画素800において光電変換部801、802、803のxy面を模式的に示す断面図である。
上述した実施例1、2では、光電変換部は、下部電極(電極201,202,203)と上部電極230と、下部電極と上部電極230に挟まれた光電変換層220で構成されるものであった。
これに対して本実施例の光電変換部801、802、803は、半導体基板804に不純物を導入することで形成される。
半導体基板804の上には、絶縁膜805、カラーフィルタ821、マイクロレンズ830が配されている。また、図11(B)に示すように、光電変換部801、802、803にそれぞれ対応して、転送トランジスタのゲート電極811、812、813が配されている。転送トランジスタのゲート電極811、812、813は、光電変換部801、802、803で発生した電荷をフローティングディフュージョン領域814に転送する。
図11(B)に示す光電変換部801、802、803の形状は、平面視において、非対称な形状である。そして、光電変換部801の重心位置861と、光電変換部803の重心位置863は、平面視において、y方向において、画素中心Cから−y方向にずれて位置している。光電変換部802の重心位置862は、平面視において、y方向において画素中心Cから+y方向にずれて位置している。
図11(B)に示す光電変換部801、802、803の形状は、平面視において、非対称な形状である。そして、光電変換部801の重心位置861と、光電変換部803の重心位置863は、平面視において、y方向において、画素中心Cから−y方向にずれて位置している。光電変換部802の重心位置862は、平面視において、y方向において画素中心Cから+y方向にずれて位置している。
本実施例の画素800とすることで、実施例1と同様に、撮像光学系による像の歪みを抑制し、測距精度を向上させた撮像装置を提供することが可能となる。
なお、本実施例では、いわゆる裏面照射型の画素800の場合を記載しているが、絶縁膜805の内部に配線層を配した表面照射型の画素としても良い。
なお、本実施例では、いわゆる裏面照射型の画素800の場合を記載しているが、絶縁膜805の内部に配線層を配した表面照射型の画素としても良い。
(実施例4)
以下に、実施例4による撮像システム及び移動体について、図12(A)、図12(B)を用いて説明する。図12(A)、図12(B)は、本実施例による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
以下に、実施例4による撮像システム及び移動体について、図12(A)、図12(B)を用いて説明する。図12(A)、図12(B)は、本実施例による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
図12(A)は、車載カメラに関する撮像システム900の一例を示したものである。撮像システム900は、撮像装置910を有する。撮像装置910は、上述の第1乃至第3実施形態に記載の撮像装置10のいずれかである。撮像システム900は、撮像装置910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912と、撮像装置910により取得された複数の画像データから視差(例えば、視差画像の位相差)の算出を行う視差取得部914を有する。また、撮像システム900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取得部916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918と、を有する。ここで、視差取得部914や距離取得部916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918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)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等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。
情報である。衝突判定部918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)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等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。
撮像システム900は、車両情報取得装置920と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム900は、衝突判定部918での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ECU930が接続されている。すなわち、制御ECU930は、距離情報に基づいて移動体を制御する移動体制御手段の一例である。また、撮像システム900は、衝突判定部918での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置940とも接続されている。例えば、衝突判定部918の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ECU930はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置940は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム900で撮像する。図12(B)に、車両前方(撮像範囲950)を撮像する場合の撮像システム900を示した。車両情報取得装置920は、撮像システム900を動作させ撮像を実行させるように指示を送る。上述の実施例1乃至実施例3の撮像装置10を撮像装置910として用いることにより、本実施形態の撮像システム900は、測距の精度をより向上させることができる。
以上の説明では、他の車両と衝突しないように制御する例を述べたが、他の車両に追従して自動運転する制御、車線からはみ出さないように自動運転する制御等にも適用可能である。更に、撮像システムは、自動車等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体(移動装置)に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム(ITS)等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
10…撮像装置、200…画素、210…部材、201、202、203…電極、220…光電変換層、230…上部電極
Claims (12)
- 複数の画素が基板に2次元状に配された撮像装置であって、
前記複数の画素のうちの1つ以上の画素は、
位相差を検出するために第1方向に沿って並んで配置される第1光電変換部及び第2光電変換部と、
前記第1方向において前記第1光電変換部と前記第2光電変換部の間に配置される第3光電変換部と、を有し、
平面視において、前記第1光電変換部と前記第2光電変換部と前記第3光電変換部とは、それぞれ点対称でない形状である
ことを特徴とする撮像装置。 - 複数の画素が基板に2次元状に配された撮像装置であって、
前記複数の画素のうちの1つ以上の画素は、
位相差を検出するために第1方向に沿って並んで配置される第1光電変換部及び第2光電変換部と、
前記第1方向において前記第1光電変換部と前記第2光電変換部の間に配置される第3光電変換部と、を有し、
前記第1光電変換部の重心の位置と、前記第2光電変換部の重心の位置とは、前記基板の表面に平行な面内で前記第1方向に垂直な第2方向において、前記画素の中心から同じ側にずれており、
前記第3光電変換部の重心の位置は、前記第2方向において、前記画素の中心から、前記第1光電変換部の重心の位置と前記第2光電変換部の重心の位置とは逆側にずれていることを特徴とする撮像装置。 - 前記画素は、
少なくとも3つの画素電極と、
前記3つの画素電極の上に設けられた光電変換層と、
前記光電変換層の上に設けられた対向電極と、を有し、
前記第1光電変換部は、第1画素電極と前記光電変換層と前記対向電極とからなり、
前記第2光電変換部は、第2画素電極と前記光電変換層と前記対向電極とからなり、
前記第3光電変換部は、第3画素電極と前記光電変換層と前記対向電極とからなる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 - 平面視において、前記第1画素電極と前記第2画素電極と前記第3画素電極とは、互いに異なる形状である
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 前記第1画素電極と前記第2画素電極と前記第3画素電極とのうち少なくともいずれかは、前記基板の表面に平行な面内で前記第1方向に垂直な第2方向に沿って配される複数の電極からなる
ことを特徴とする請求項3または4に記載の撮像装置。 - 前記第3画素電極は、前記第1方向に沿って配される複数の電極からなる
ことを特徴とする請求項3または4に記載の撮像装置。 - 前記第1光電変換部で発生した電荷は、前記第1画素電極で読み出され、
前記第2光電変換部で発生した電荷は、前記第2画素電極で読み出され、
前記第3光電変換部で発生した電荷は、前記第3画素電極で排出される
ことを特徴とする請求項3乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第1光電変換部で発生した電荷は、前記第1画素電極で排出され、
前記第2光電変換部で発生した電荷は、前記第2画素電極で排出され、
前記第3光電変換部で発生した電荷は、前記第3画素電極で読み出される
ことを特徴とする請求項3乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第1光電変換部と前記第2光電変換部と前記第3光電変換部とは、前記基板の内部に形成される
ことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記複数の画素のそれぞれに対応して複数のマイクロレンズが配されている
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部と、
を有することを特徴とする撮像システム。 - 移動体であって、
請求項1〜10のいずれか1項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置の前記画素から出力される信号から、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。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018008967A JP2019129375A (ja) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | 撮像装置、撮像システム及び移動体 |
US16/249,322 US20190228534A1 (en) | 2018-01-23 | 2019-01-16 | Image pickup device, image pickup system, and moving apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018008967A JP2019129375A (ja) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | 撮像装置、撮像システム及び移動体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019129375A true JP2019129375A (ja) | 2019-08-01 |
Family
ID=67300079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018008967A Pending JP2019129375A (ja) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | 撮像装置、撮像システム及び移動体 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190228534A1 (ja) |
JP (1) | JP2019129375A (ja) |
-
2018
- 2018-01-23 JP JP2018008967A patent/JP2019129375A/ja active Pending
-
2019
- 2019-01-16 US US16/249,322 patent/US20190228534A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20190228534A1 (en) | 2019-07-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6755679B2 (ja) | 撮像装置 | |
WO2017150553A1 (ja) | 撮像装置 | |
JP2018077190A (ja) | 撮像装置及び自動制御システム | |
JP6981410B2 (ja) | 固体撮像装置、電子機器、レンズ制御方法および車両 | |
JP7098790B2 (ja) | 撮像制御装置及び移動体 | |
JP6789643B2 (ja) | 撮像装置 | |
US10652496B2 (en) | Photoelectric conversion device, photoelectric conversion system, and movable body | |
US11417695B2 (en) | Photoelectric conversion apparatus, imaging system, and moving body | |
US10708556B2 (en) | Imaging device and imaging system | |
JP7281895B2 (ja) | 撮像素子および電子機器 | |
JP7271127B2 (ja) | 光電変換装置 | |
US11404456B2 (en) | Photoelectric conversion device | |
JP2019212737A (ja) | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法、撮像システム | |
US10819931B2 (en) | Photoelectric conversion device, imaging system and mobile body | |
JP2021132095A (ja) | 光電変換装置、撮像システム、移動体 | |
JP2019129375A (ja) | 撮像装置、撮像システム及び移動体 | |
JP7305343B2 (ja) | 光電変換素子、光電変換素子の製造方法 | |
JP7005331B2 (ja) | 撮像装置及び撮像システム | |
JP7346071B2 (ja) | 光電変換装置、撮像システム、および、移動体 | |
JP2017168971A (ja) | 撮像素子、撮像装置、測距装置及び移動体 | |
JP2020170784A (ja) | 光電変換装置 | |
JP2021197667A (ja) | 固体撮像素子および撮像装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20181116 |