(57)【要約】【課題】立体イメージセンサのピクセルアレイを提供する。【解決手段】カラーピクセルと距離測定ピクセルとを含む単位ピクセル・パターンがアレイ状に配列されている立体イメージセンサのピクセルアレイである。該単位ピクセル・パターンは、隣接する単位ピクセル・パターンと、距離測定ピクセルとが互いに隣接するように配される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーピクセルと距離測定ピクセルとを含む単位ピクセル・パターンがアレイ状に配列されており、前記単位ピクセル・パターンは、隣接する前記単位ピクセル・パターンと前記距離測定ピクセルとが互いに隣接するように配された立体イメージセンサのピクセルアレイ。
【請求項２】
前記隣接するように配された前記距離測定ピクセルは４個であり、前記４個の距離測定ピクセルは、正方形状に配されたことを特徴とする請求項１に記載の立体イメージセンサのピクセルアレイ。
【請求項３】
前記カラーピクセルは、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ），マゼンタピクセル（Ｍｇ），シアンピクセル（Ｃｙ），イエローピクセル（Ｙ），ホワイトピクセル（Ｗ）のうち、選択された少なくとも２つのピクセルを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体イメージセンサのピクセルアレイ。
【請求項４】
前記カラーピクセルと前記距離測定ピクセルは、実質的に同一サイズに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の立体イメージセンサのピクセルアレイ。
【請求項５】
隣接したＮ個の第１カラーピクセルを含む第１カラーピクセル・パターンと、隣接したＮ個の第２カラーピクセルを含む第２カラーピクセル・パターンと、隣接したＮ個の第３カラーピクセルを含む第３カラーピクセル・パターンと、距離測定ピクセル・パターンとを含み、前記Ｎは、２より大きい自然数である立体イメージセンサのピクセルアレイ。
【請求項６】
前記第１カラーピクセルないし第３カラーピクセルは、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ），マゼンタピクセル（Ｍｇ），シアンピクセル（Ｃｙ），イエローピクセル（Ｙ），ホワイトピクセル（Ｗ）のうち、選択されたピクセルであることを特徴とする請求項５に記載の立体イメージセンサのピクセルアレイ。
【請求項７】
前記距離測定用ピクセル・パターンは、隣接したＮ個の距離測定ピクセルを具備し、
前記カラーピクセルと前記距離測定ピクセルは、実質的に同じサイズに形成されたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の立体イメージセンサのピクセルアレイ。
【請求項８】
前記距離測定用ピクセルは、前記カラーピクセルのＮ倍のサイズに形成されたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の立体イメージセンサのピクセルアレイ。
【請求項９】
複数の隣接したカラーピクセルを含むカラーピクセル・パターンと、前記カラーピクセル・パターンと実質的に同じサイズを有する距離測定ピクセル・パターンとを具備した立体イメージセンサのピクセルアレイ。
【請求項１０】
前記距離測定ピクセル・パターンは、複数の距離測定ピクセルを具備したことを特徴とする請求項９に記載のピクセルアレイ。
【請求項１１】
前記距離測定ピクセル・パターンは、前記カラーピクセル・パターンと実質的に同じサイズを有する距離測定ピクセルを具備したことを特徴とする請求項９に記載の立体イメージセンサのピクセルアレイ。
【請求項１２】
前記カラーピクセル・パターンは、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ），マゼンタピクセル（Ｍｇ），シアンピクセル（Ｃｙ），イエローピクセル（Ｙ），ホワイトピクセル（Ｗ）のうち、選択された少なくとも２つのピクセルを含むことを特徴とする請求項９ないし請求項１１のうちいずれか１項に記載の立体イメージセンサのピクセルアレイ。
【請求項１３】
カラーピクセルと距離測定ピクセルとを含む単位ピクセル・パターンがアレイ状に配列されており、前記単位ピクセル・パターンは、隣接する前記単位ピクセル・パターンと前記距離測定用ピクセルとが互いに隣接するように配されたピクセルアレイと、
前記各ピクセルに対応するように形成されたマイクロレンズとを具備し、
前記マイクロレンズは、実質的に同じサイズに形成された立体イメージセンサ。
【請求項１４】
前記隣接するように配された前記距離測定ピクセルは４個であり、前記４個の距離測定ピクセルは、正方形状に配されたことを特徴とする請求項１３に記載の立体イメージセンサ。
【請求項１５】
前記カラーピクセルは、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ），マゼンタピクセル（Ｍｇ），シアンピクセル（Ｃｙ），イエローピクセル（Ｙ），ホワイトピクセル（Ｗ）のうち、選択された少なくとも２つのピクセルを含むことを特徴とする請求項１３に記載の立体イメージセンサ。
【請求項１６】
前記カラーピクセルと前記距離測定ピクセルは、実質的に同一サイズに形成されたことを特徴とする請求項１３ないし請求項１５のうちいずれか１項に記載の立体イメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体カラーイメージセンサのピクセルアレイに係り、特に、隣接するように配置された複数の距離測定ピクセルを、選択的にそれぞれ、または統合して距離を測定する立体イメージセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
立体イメージセンサは、物体のカラーイメージと物体との距離とを測定し、立体的に物体のカラーを再現するセンサである。立体イメージセンサは、カラー測定用ピクセルと距離測定ピクセルとを具備する。カラー測定用ピクセル（「カラーピクセル」とも称する）は、レッドピクセル、グリーンピクセル及びブルーピクセルを具備し、それらカラーピクセルと距離測定ピクセルは、アレイ状に配列される。
【０００３】
カラーピクセルは、小サイズ、例えば、２ミクロン以下のサイズに形成されうるが、一般的な距離測定ピクセルは、カラーピクセルより大きく形成される。これによって、カラーピクセルでのマイクロレンズと距離測定ピクセルで使われるマイクロレンズとのサイズが変わり、また、光電変換素子、例えば、フォトダイオードの基板での位置が異なることになるために、製造工程上、立体イメージセンサを製造し難いという点がある。
【０００４】
一方、一般的な従来の立体イメージセンサは、照度によって感度（sensitivity）が低くありうる。
【０００５】
特許文献１には、ダイナミックレンジ（dynamic range）の拡大のために、１つのカラーフィルタに４個のピクセルを配し、１つの単位ピクセルとして使用する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６５２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、照度によって距離測定ピクセルの領域を変更できる立体イメージセンサのピクセルアレイを提供する。
【０００８】
本発明は、ピクセルアレイ上に形成されたマイクロレンズのサイズが同一であって、光電変換部の位置が同一である立体イメージセンサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイは、カラーピクセルと距離測定ピクセルとを含む単位ピクセル・パターンがアレイ状に配列されており、前記単位ピクセル・パターンは、隣接する前記単位ピクセル・パターンと前記距離測定ピクセルとが互いに隣接するように配される。
【００１０】
前記隣接するように配された前記距離測定ピクセルは４個であり、前記４個の距離測定ピクセルは、正方形状に配されうる。
【００１１】
前記カラーピクセルは、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ），マゼンタピクセル（Ｍｇ），シアンピクセル（Ｃｙ），イエローピクセル（Ｙ），ホワイトピクセル（Ｗ）のうち、選択された少なくとも２つのピクセルを含む。
【００１２】
前記カラーピクセルと前記距離測定ピクセルは、実質的に同一サイズに形成される。
【００１３】
本発明の他の実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイは、隣接したＮ個の第１カラーピクセルを含む第１カラーピクセル・パターンと、隣接したＮ個の第２カラーピクセルを含む第２カラーピクセル・パターンと、隣接したＮ個の第３カラーピクセルを含む第３カラーピクセル・パターンと、距離測定ピクセル・パターンとを含み、前記Ｎは、２より大きい自然数である。
【００１４】
前記第１カラーピクセルないし第３カラーピクセルは、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ），マゼンタピクセル（Ｍｇ），シアンピクセル（Ｃｙ），イエローピクセル（Ｙ），ホワイトピクセル（Ｗ）のうち、選択されたピクセルである。
【００１５】
本発明の一局面によれば、前記距離測定用ピクセル・パターンは、隣接したＮ個の距離測定ピクセルを具備し、前記カラーピクセルと前記距離測定ピクセルは、実質的に同じサイズに形成されうる。
【００１６】
本発明の他の局面によれば、前記距離測定用ピクセルは、前記カラーピクセルのＮ倍のサイズに形成される。
【００１７】
本発明のまた他の実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイは、複数の隣接したカラーピクセルを含むカラーピクセル・パターンと、前記カラーピクセル・パターンと実質的に同じサイズを有する距離測定ピクセル・パターンとを具備する。
【００１８】
本発明の一局面によれば、前記距離測定ピクセル・パターンは、複数の距離測定ピクセルを具備する。
【００１９】
本発明の他の局面によれば、前記距離測定ピクセル・パターンは、前記カラーピクセル・パターンと実質的に同じサイズを有する距離測定ピクセルを具備する。
【００２０】
本発明の実施形態による立体イメージセンサは、カラーピクセルと距離測定ピクセルとを含む単位ピクセル・パターンがアレイ状に配列されており、前記単位ピクセル・パターンは、隣接する前記単位ピクセル・パターンと前記距離測定用ピクセルとが互いに隣接するように配されたピクセルアレイと、前記各ピクセルに対応するように形成されたマイクロレンズとを具備し、前記マイクロレンズは、実質的に同じサイズに形成される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイは、複数の距離測定ピクセルが互いに隣接するように配され、照度によって、それぞれまたは統合して距離を測定できるので、必要によってイメージ解像度または感度を向上させることができる。
【００２２】
また、同じマイクロレンズと基板とに同じ深さに形成された光電変換素子を具備するので、その製造工程が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイを概略的に示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切り取った断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイを概略的に示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切り取った断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態による立体イメージセンサの構成を示すブロック図の一例である。
【図６】図５のピクセルの等価回路図である。
【図７】図１及び図３に図示された距離測定ピクセルの等価回路図である。
【図８】図７の距離測定ピクセルを具備した立体イメージセンサのブロック図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態による立体イメージセンサの構成を示すブロック図である。
【図１０】図９のピクセルの等価回路図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態による立体イメージセンサの距離測定ピクセルの等価回路図である。
【図１２】図１１のブロック図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態によるイメージセンサのブロック図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態によるイメージセンサのブロック図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイを概略的に示す平面図である。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿って切り取った断面図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイを概略的に示す平面図である。
【図１８】図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿って切り取った断面図である。
【図１９】本発明のさらに他の実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイの構造を概略的に示す平面図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ線に沿って切り取った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイについて詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイ１００を概略的に示す平面図である。
【００２６】
図１を参照すれば、立体イメージセンサのピクセルアレイ１００は、カラーピクセルであるレッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ）と、距離測定ピクセル（Ｚ）とを具備する。該ピクセル（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｚ）は、１つの四角形状をなしつつ、アレイ状に配列される。各ピクセルは、実質的に同じサイズに形成されうる。
【００２７】
互いに隣接するように配された複数、例えば、４個の単位ピクセル・パターン１０２の４個の距離測定ピクセル（Ｚ）は、互いに隣接して配され、四角形状をなすように配されている。距離測定ピクセル（Ｚ）は、赤外線波長を有した光度を測定し、他のカラーピクセルの波長の光と比較して照度が低い場合、光の検出感度が低い。
【００２８】
カラーピクセルは、図１では、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ）を含むが、必ずしもそれらに限定されるものではない。例えば、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ），マゼンタピクセル（Ｍｇ），シアンピクセル（Ｃｙ），イエローピクセル（Ｙ），ホワイトピクセル（Ｗ）のうち、少なくとも２つのピクセルを含んでなされうる。
【００２９】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切り取った断面図である。図２を参照すれば、基板１２０、例えば、ｐ型シリコン基板に、グリーンピクセル（Ｇ），レッドピクセル（Ｒ）と、距離測定ピクセル（Ｚ）とが形成されている。グリーンピクセル（Ｇ）は、マイクロレンズ１３０とグリーンフィルタ１３１と光電変換素子１３２とを具備する。レッドピクセル（Ｒ）は、マイクロレンズ１４０とレッドフィルタ１４１と光電変換素子１４２とを具備する。光電変換素子１３２，１４２はｎ型領域であって、ｐ型基板１２０と共に、ｐ−ｎ接合フォトダイオードを形成できる。
【００３０】
距離測定ピクセル（Ｚ）は、マイクロレンズ１５０と赤外線フィルタ１５１と光電変換素子１５２とを具備する。光電変換素子１５２はｎ型領域であって、ｐ型基板と共に、ｐ−ｎ接合フォトダイオードを形成できる。
【００３１】
光電変換素子１３２，１４２，１５２は、以下では、フォトダイオードとも称することも可能である。また、カラーフィルタは、レッドフィルタ、グリーンフィルタ、ブルーフィルタだけではなく、赤外線フィルタを指すことも可能である。
【００３２】
マイクロレンズ１３０，１４０，１５０は、実質的に同じサイズに形成されうる。光電変換素子１３２，１４２，１５２は、マイクロレンズ１３０，１４０，１５０から集束された光を受け、マイクロレンズ１３０，１４０，１５０が実質的に同じサイズに形成されるので、光電変換素子１３２，１４２，１５２は、基板１２０の表面から実質的に同じ深さに形成されうる。また、図２には図示されていないが、ブルーピクセル（Ｂ）も、グリーンピクセル（Ｇ），レッドピクセル（Ｒ）及び距離測定ピクセル（Ｚ）と実質的にその構造が同一でありうる。
【００３３】
従って、本発明の実施形態によるイメージセンサは、従来の半導体工程を使用して容易に、基板１２０で同じ位置に光電変換素子を形成し、エッチングによって同じサイズのマイクロレンズを製造するので、その製造工程が容易でありうる。
【００３４】
図３は、本発明の他の実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイ２００を概略的に示す平面図である。
【００３５】
図３を参照すれば、ピクセルアレイ２００は、レッドピクセル・パターン２０２，グリーンピクセル・パターン２０４，ブルーピクセル・パターン２０６からなるカラーピクセル・パターンと、距離測定ピクセル・パターン２０８とを具備する。各ピクセル・パターン２０２，２０４，２０６と距離測定ピクセル・パターン２０８は、実質的に同じサイズに形成されうる。
【００３６】
レッドピクセル・パターン２０２，グリーンピクセル・パターン２０４，ブルーピクセル・パターン２０６は、それぞれ４個のレッドピクセル（Ｒ）、４個のグリーンピクセル（Ｇ）及び４個のブルーピクセル（Ｂ）を含む。図３には、各カラーピクセル・パターンが４個のカラーピクセルを具備したところを図示しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、各カラーピクセル・パターンは、複数個、例えば、２，３個によって形成されうる。
【００３７】
カラーピクセル・パターンは、図３では、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ）を含むが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ），マゼンタピクセル（Ｍｇ），シアンピクセル（Ｃｙ），イエローピクセル（Ｙ），ホワイトピクセル（Ｗ）のうち、少なくとも３個のピクセルを含んでなされうる。
【００３８】
距離測定ピクセル・パターン２０８は複数個、例えば、４個の距離測定ピクセル（Ｚ）を含む。それら４個の距離測定ピクセル（Ｚ）は、互いに隣接するように配されている。距離測定ピクセル（Ｚ）は赤外線波長を有した光度を測定し、他のカラーピクセルの波長の光と比較して照度が低い場合、光の検出感度が低い。
【００３９】
各カラーピクセルＲ，Ｇ，Ｂも、４個の同種のピクセルが互いに隣接するように配されている。
【００４０】
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切り取った断面図である。図４を参照すれば、基板２２０、例えば、ｐ型シリコン基板上にレッドピクセル（Ｒ）と距離測定ピクセル（Ｚ）とが形成されている。レッドピクセル（Ｒ）は、マイクロレンズ２３０とレッドフィルタ２３１と光電変換素子２３２とを具備する。光電変換素子２３２はｎ型領域であって、ｐ型基板２２０と共に、ｐ−ｎ接合フォトダイオードを形成できる。
【００４１】
距離測定ピクセル（Ｚ）は、マイクロレンズ２４０と赤外線フィルタ２４１と光電変換素子２４２とを具備する。光電変換素子２４２はｎ型領域であって、ｐ型基板と共に、ｐ−ｎ接合フォトダイオードを形成できる。光電変換素子は、以下では、フォトダイオードとも称することも可能である。また、カラーフィルタは、レッドフィルタ、グリーンフィルタ、ブルーフィルタだけではなく、赤外線フィルタを指すこともできる。
【００４２】
マイクロレンズ２３０，２４０は、実質的に同じサイズに形成されうる。光電変換素子２３２，２４２は、マイクロレンズ２３０，２４０から集束された光を受け、マイクロレンズ２３０，２４０が実質的に同じサイズに形成されるので、光電変換素子２３２，２４２は、基板２２０の表面から実質的に同じ深さに形成されうる。また、図４には図示されていないが、グリーンピクセル（Ｇ）及びブルーピクセル（Ｂ）も、レッドピクセル（Ｒ）及び距離測定ピクセル（Ｚ）と実質的にその構造が同一でありうる。
【００４３】
従って、本発明の他の実施形態によるイメージセンサは、従来の半導体工程を使用して容易に、基板２２０で同じ位置に光電変換素子を形成し、エッチングによって同じサイズのマイクロレンズを製造するので、その製造工程が容易でありうる。
【００４４】
図５は、本発明のさらに他の実施形態による立体イメージセンサの構成を示すブロック図の一例である。
【００４５】
図５を参照すれば、図４でのように、隣接した４個の同じカラーピクセルＰ１〜Ｐ４と、それぞれのピクセルＰ１〜Ｐ４と連結された４個の増幅器ＡＭＰと、前記４個の増幅器ＡＭＰからの電気的信号が入力される統合器ＩＮＴとを具備する。各ピクセルＰ１〜Ｐ４と各増幅器ＡＭＰとの間には、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４が設けられる。
【００４６】
カラーピクセルＰ１〜Ｐ４は、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ），マゼンタピクセル（Ｍｇ），シアンピクセル（Ｃｙ），イエローピクセル（Ｙ），ホワイトピクセル（Ｗ）のうち、一つでありうる。
【００４７】
スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４がいずれもターンオンされれば、ピクセルＰ１〜Ｐ４からの信号は統合器ＩＮＴに統合され、統合器ＩＮＴからの信号は、比較器２５０及び判断器２６０に入力される。比較器２５０は、入力された信号を基準値ＶＨｉｇｈと比較し、前記基準値ＶＨｉｇｈ以下であるならば、判断器２６０に「１」信号を出力し、そうでなければ、「０」信号を出力する。これによって判断器２６０は、前記信号が「１」であるならば、第１パスゲート２６１をオープンし、「０」であるならば、第２パスゲート２６２をオープンする。第１パスゲート２６１には、統合器ＩＮＴからの統合されたアナログ信号が入力され、該信号は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される。
【００４８】
第２パスゲート２６２がオープンされる場合、第１スイッチング素子ＳＷ１〜第４スイッチング素子ＳＷ４は、順次に開閉され、第１ピクセルＰ１〜第４ピクセルＰ４からの電気信号は、統合器ＩＮＴに順次に入力され、従って、それらの信号は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に順次に入力される。
【００４９】
比較器２５０及び判断器２６０は信号制御部２６９を形成し、照度によって、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される信号を選択する。
【００５０】
アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力された信号は、アナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２８０に入ってデジタル信号に変わり、次に、イメージ信号処理部２９０に入力される。
【００５１】
図６は、図５のピクセルの等価回路図である。
【００５２】
図６を参照すれば、各ピクセルＰ１〜Ｐ４は、トランスファトランジスタＴＲＦ、リセットトランジスタＲＳＴ、ドライブトランジスタＤＲＶ、選択トランジスタＳＥＬを具備する。第１ピクセルＰ１〜第４ピクセルＰ４の出力ライン（選択トランジスタＳＥＬの一端に連結された出力ラインＯＵＴ）は、統合出力ライン２９１に並列に連結される。
【００５３】
フローティング拡散領域ＦＤは、ドライブトランジスタＤＲＶのゲート及びリセットトランジスタＲＳＴに連結され、ドライブトランジスタＤＲＶは、選択トランジスタＳＥＬを介して統合出力ライン２９１に、フローティング拡散領域ＦＤからの信号を出力する。
【００５４】
図５の第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４は、第１選択トランジスタＳＥＬ〜第４選択トランジスタＳＥＬでありうる。また、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４は、第１選択トランジスタＳＥＬ〜第４選択トランジスタＳＥＬと統合出力ライン２９１との間にそれぞれ形成されたスイッチ（図示せず）でありうる。
【００５５】
図５の統合器ＩＮＴは、統合出力ライン２９１であって、第１ピクセルＰ１〜第４ピクセルＰ４からの信号がいずれも統合されるためには、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４をいずれも同時にターンオンさせねばならない。そして、各ピクセルＰ１〜Ｐ４からの信号をそれぞれ得るためには、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４を順次にターンオンさせる。
【００５６】
図５の各増幅器ＡＭＰは、当該ピクセルのドライブトランジスタＤＲＶと選択トランジスタＳＥＬとによって構成されうる。
【００５７】
図５及び図６によるピクセル構造では、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される信号が１つの信号であるから、アナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２８０の数が減ることが可能である。
【００５８】
本発明の一実施形態に立体イメージセンサ２００は、照度が低いときは、４個のピクセル領域に照射された光の和で１つのピクセルデータを算出し、各ピクセルのデータとして使用でき、従って、感度を向上させることができる。また、照度が高い場合には、各ピクセルを独立的に使用してイメージデータとして使用するので、イメージ解像度を上昇させることができる。
【００５９】
図７は、図１及び図３に図示された距離測定ピクセルの等価回路図である。前記実施形態の構成要素と実質的に同じ構成要素には、同じ参照番号を使用して詳細な説明は省略する。
【００６０】
図７を参照すれば、互いに隣接する４個の距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４は、それぞれ１つのフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤからの電荷が位相差を有して移動する第１回路及び第２回路を具備する。第１回路は、トランスファトランジスタＴＲＦ１、リセットトランジスタＲＳＴ１、ドライブトランジスタＤＲＶ１、選択トランジスタＳＥＬ１を具備する。第２回路は、トランスファトランジスタＴＲＦ２、リセットトランジスタＲＳＴ２、ドライブトランジスタＤＲＶ２、選択トランジスタＳＥＬ２を具備する。第１距離測定ピクセルＺ１〜第４距離測定ピクセルＺ４の第１回路出力ラインＯＵＴ１は、第１統合出力ライン２９３に並列に連結され、第２回路出力ラインＯＵＴ２は、第２統合出力ライン２９４に並列に連結される。図７では、第２距離測定ピクセルＺ２〜第４距離測定ピクセルＺ４の一部構成を省略した。
【００６１】
第１フローティング拡散領域ＦＤ１及び第２フローティング拡散領域ＦＤ２は、それぞれドライブトランジスタＤＲＶ１，ＤＲＶ２のゲート及びリセットトランジスタＲＳＴ１，ＲＳＴ２に連結され、ドライブトランジスタＤＲＶ１，ＤＲＶ２は、選択トランジスタＳＥＬ１，ＳＥＬ２を介して、それぞれ第１統合出力ライン２９３及び第２統合出力ライン２９４に、第１フローティング拡散領域ＦＤ１及び第２フローティング拡散領域ＦＤ２からの信号を出力する。
【００６２】
被写体の照度を測定するためには、第１統合出力ライン２９３または第２統合出力ライン２９４を使用でき、照度の強度から４個の距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４を統合して１つの信号として使用することと、それぞれの距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４を別個の信号として使用することとが決定されうる。
【００６３】
一方、フォトダイオードＰＤ及びトランスファトランジスタＴＲＦ１，ＴＲＦ２間には、フォトゲートがさらに形成され、便宜上図７では、省略されている。
【００６４】
図８は、図７の距離測定ピクセルを具備した立体イメージセンサのブロック図である。図５の構成要素と実質的に同じ構成要素には、同じ参照番号を使用して詳細な説明は省略する。
【００６５】
図８を参照すれば、距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４は、図５の距離測定ピクセルと比較し、第５スイッチング素子ＳＷ５〜第８スイッチング素子ＳＷ８と、スイッチング素子ＳＷ５〜ＳＷ８にそれぞれ連結された増幅器ＡＭＰ’と、前記増幅器ＡＭＰ’からの信号が入力される統合器ＩＮＴ’とをさらに具備する。統合器ＩＮＴ’からの信号は、第３パスゲート２６３及び第４パスゲート２６４に入力され、それらパスゲート２６３，２６４からの信号は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０、アナログ・デジタルコンバータ２８０及びイメージ信号処理部２９０に入力される。
【００６６】
図８の第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４は、第１距離測定ピクセルＺ１〜第４距離測定ピクセルＺ４の選択トランジスタＳＥＬ１であって、第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８は、第１距離測定ピクセルＺ１〜第４距離測定ピクセルＺ４の第２選択トランジスタＳＥＬ２でありうる。また、第１スイッチＳＷ１〜第８スイッチＳＷ８は、選択トランジスタＳＥＬ１，ＳＥＬ２と第１統合出力ライン２９３及び第２統合出力ライン２９４との間にそれぞれ形成されたスイッチ（図示せず）でありうる。
【００６７】
図８の統合器ＩＮＴ，ＩＮＴ’は、それぞれ第１統合出力ライン２９１及び第２統合出力ライン２９２でありうる。図８の各増幅器ＡＭＰ，ＡＭＰ’は、当該ピクセルのドライブトランジスタＤＲＶ１，ＤＲＶ２と選択トランジスタＳＥＬ１，ＳＥＬ２とから構成されうる。
【００６８】
スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４がいずれもターンオンされれば、距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４からの信号は、統合器ＩＮＴに統合され、統合器ＩＮＴからの信号は、比較器２５０及び判断器２６０に入力される。比較器２５０は、入力された信号を基準値ＶＨｉｇｈと比較し、前記基準値ＶＨｉｇｈ以下であるならば、判断器２６０に「１」信号を出力し、そうでなければ、「０」信号を出力する。これによって判断器２６０は、前記信号が「１」であるならば、第１パスゲート２６１及び第３パスゲート２６３をオープンし、「０」であるならば、第２パスゲート２６２及び第４パスゲート２６４をオープンする。
【００６９】
比較器２５０及び判断器２６０は、信号制御部２６９を形成し、照度によってアナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される信号を選択する。
【００７０】
前記信号が「１」である場合、すなわち、被写体の照度が低い場合、第１パスゲート２６１には、統合器ＩＮＴからの統合されたアナログ信号が入力され、該信号は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される。第３パスゲート２６３には、統合器ＩＮＴ’からの統合されたアナログ信号が入力され、該信号は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される。第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４と第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８とは、それぞれ位相差を有していずれもターンオンされ、それによって、第１距離測定ピクセルＺ１〜第４距離測定ピクセルＺ４からの信号が位相差を有した２つの信号として、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される。
【００７１】
前記信号が「０」である場合、すなわち、被写体の照度が高い場合、第２パスゲート２６２及び第４パスゲート２６４がオープンされ、第１スイッチング素子ＳＷ１〜第４スイッチング素子ＳＷ４は順次に開閉され、第１距離測定ピクセルＺ１〜第４距離測定ピクセルＺ４からの電気信号は統合器ＩＮＴに順次に入力され、従って、それらの信号は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に順次に入力される。また、第５スイッチング素子ＳＷ５〜第８スイッチング素子ＳＷ８も、それぞれ対応する第１スイッチング素子ＳＷ１〜第４スイッチング素子ＳＷ４と位相差を有するように順次に開閉され、これによって、第１距離測定ピクセルＺ１〜第４距離測定ピクセルＺ４からの電気信号は統合器ＩＮＴ’に順次に入力される。統合器ＩＮＴ，ＩＮＴ’からの位相差を有した信号は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に順次に入力される。
【００７２】
アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力された信号は、アナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２８０に入ってデジタル信号に変わり、次に、イメージ信号処理部２９０に入力される。
【００７３】
位相差を有した信号で被写体の距離を測定するロジックは、一般的に公知であるので、詳細な説明は省略する。
【００７４】
図９は、本発明のさらに他の実施形態による立体イメージセンサの構成を示すブロック図である。
【００７５】
図９を参照すれば、隣接した４個のカラーピクセルＰ１〜Ｐ４と、それぞれのカラーピクセルＰ１〜Ｐ４と連結された第１スイッチング素子ＳＷ１〜第４スイッチング素子ＳＷ４と、前記第１スイッチング素子ＳＷ１〜第４スイッチング素子ＳＷ４と連結され、前記カラーピクセルＰ１〜Ｐ４からの信号が入力される統合器ＩＮＴと、前記統合器ＩＮＴからの信号が入力される増幅器ＡＭＰとを具備する。
【００７６】
カラーピクセルＰ１〜Ｐ４は、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ），マゼンタピクセル（Ｍｇ），シアンピクセル（Ｃｙ），イエローピクセル（Ｙ），ホワイトピクセル（Ｗ）のうち、一つでありうる。
【００７７】
スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４がいずれもオンになれば、統合器ＩＮＴからの信号は、比較器２５０及び判断器２６０に入力される。比較器２５０は、入力された信号を基準値ＶＨｉｇｈと比較し、前記基準値ＶＨｉｇｈ以下であるならば、判断器２６０に「１」信号を出力し、そうでなければ、「０」信号を出力する。これによって判断器２６０は、前記信号が「１」であるならば、第１パスゲート２６１をオープンし、「０」であるならば、第２パスゲート２６２をオープンする。第１パスゲート２６１には、統合器ＩＮＴからの統合されたアナログ信号が入力され、該信号は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される。
【００７８】
第２パスゲート２６２がオープンされる場合、時分割器２９５は、第１スイッチング素子ＳＷ１〜第４スイッチング素子ＳＷ４を順次に開閉し、第１ピクセルＰ１〜第４ピクセルＰ４からの電気信号は、統合器ＩＮＴに順次に入力され、従って、それらの信号は、第２パスゲート２６２を経てアナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に順次に入力される。時分割器２９５は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される信号が、ピクセルＰ１〜Ｐ４のうち、いずれからの信号であるかを知らせる同期信号をアナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力させる。比較器２５０及び判断器２６０は、信号制御部２６９を形成し、照度によって、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される信号を選択する。
【００７９】
アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力された信号は、アナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２８０に入ってデジタル信号に変わり、次に、イメージ信号処理部２９０に入力される。
【００８０】
図１０は、図９のピクセルの等価回路図である。
【００８１】
図１０を参照すれば、各ピクセルＰ１〜Ｐ４は、それぞれフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４と、トランスファトランジスタＴＲＦ１〜ＴＲＦ４とを具備する。各トランスファトランジスタＴＲＦ１〜ＴＲＦ４は、その一端がフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に連結され、その他端がフローティング拡散領域ＦＤに並列に連結される。
【００８２】
ピクセルは、前記フローティング拡散領域ＦＤと連結されたリセットトランジスタＲＳＴと、フローティング拡散領域ＦＤにゲートが連結されたドライブトランジスタＤＲＶと、選択トランジスタＳＥＬとをさらに具備する。
【００８３】
ドライブトランジスタＤＲＶ及び選択トランジスタＳＥＬは、増幅器ＡＭＰを構成する。
【００８４】
図９の第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４は、第１トランスファトランジスタＴＲＦ１〜第４トランスファトランジスタＴＲＦ４でありうる。また、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４は、第１トランスファトランジスタＴＲＦ１〜第４トランスファトランジスタＴＲＦ４とフローティング拡散領域ＦＤとの間にそれぞれ形成されたスイッチ（図示せず）でありうる。
【００８５】
図９の統合器ＩＮＴは、図１０のフローティング拡散領域ＦＤであって、第１ピクセルＰ１〜第４ピクセルＰ４からの信号がいずれも統合されるためには、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４をいずれも同時にターンオンさせねばならない。そして、各ピクセルＰ１〜Ｐ４からの信号をそれぞれ得るためには、時分割器２９５を使用して第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４を順次にターンオンさせる。
【００８６】
図９及び図１０によるピクセル構造は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される信号が一つになるので、アナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２８０の数が減らすことができる。また、４個のピクセルＰ１〜Ｐ４に必要な増幅器ＡＭＰが一つであるから、トランジスタの数が大幅に減ることになる。
【００８７】
図１１は、本発明のさらに他の実施形態による立体イメージセンサの距離測定ピクセルの等価回路図であり、図１２は、図１１のブロック図である。
【００８８】
図１１及び図１２を参照すれば、隣接した４個の距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４それぞれは、１つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４と、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４からの電荷が位相差を有して移動する第１トランスファトランジスタＴＲＦ１及び第２トランスファトランジスタＴＲＦ２とを具備する。
【００８９】
距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４の第１トランスファトランジスタらＴＲＦ１は、第１フローティング拡散領域ＦＤ１に並列に連結され、第２トランスファトランジスタＴＲＦ２は、第２フローティング拡散領域ＦＤ２に並列に連結される。
【００９０】
隣接する４個の距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４は、第１フローティング拡散領域ＦＤ１と連結されたリセットトランジスタＲＳＴ１、第１フローティング拡散領域ＦＤ１にゲートが連結されたドライブトランジスタＤＲＶ１；選択トランジスタＳＥＬ１；第２フローティング拡散領域ＦＤ２と連結されたリセットトランジスタＲＳＴ２、第２フローティング拡散領域ＦＤ２にゲートが連結されたドライブトランジスタＤＲＶ２；選択トランジスタＳＥＬ２をさらに具備する。
【００９１】
一方、フォトダイオードＰＤ及びトランスファトランジスタＴＲＦ１，ＴＲＦ２間には、フォトゲートがさらに形成され、便宜上図１１では、省略されている。
【００９２】
隣接する４個の距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４は、図９のカラーピクセルと比較し、第５スイッチング素子ＳＷ５〜第８スイッチング素子ＳＷ８と、スイッチング素子ＳＷ５〜ＳＷ８に連結された統合器ＩＮＴ’と、統合器ＩＮＴ’からの信号が入力される増幅器ＡＭＰ’とをさらに具備する。統合器ＩＮＴ’からの信号は、第３パスゲート２６３及び第４パスゲート２６４に入力され、該パスゲート２６３，２６４からの信号は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０、アナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２８０及びイメージ信号処理部２９０に入力される。
【００９３】
被写体の照度を測定するためには、統合器ＩＮＴまたは統合器ＩＮＴ’を使用でき、便宜上図１２では、統合器ＩＮＴからの信号のみを利用して照度を判断する。測定された照度判断によって、４個のピクセルを統合して１つの信号として使用することと、それぞれのピクセルを別個の信号として使用することとが決定されうる。
【００９４】
図１２の第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４は、第１ピクセル〜第４ピクセルの第１トランスファトランジスタＴＲＦ１であって、第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８は、第１ピクセル〜第４ピクセルの第２トランスファトランジスタＴＲＦ２でありうる。また、第１スイッチＳＷ１〜第８スイッチＳＷ８は、トランスファトランジスタＴＲＦ１，ＴＲＦ２と、第１フローティング拡散領域ＦＤ１及び第２フローティング拡散領域ＦＤ２との間にそれぞれ形成されたスイッチ（図示せず）でありうる。
【００９５】
第１距離測定ピクセルＺ１〜第４距離測定ピクセルＺ４からの信号がいずれも統合されるためには、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４と第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８とがそれぞれ位相差を有していずれも同時にオンさせねばならない。そして、各距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４からの信号をそれぞれ得るためには、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４と対応する第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８を、順次に位相差を有して時分割器２９５を使用してターンオンさせねばならない。時分割器２９５は、ターンオンさせたスイッチＳＷ１〜ＳＷ８を知らせる信号をアナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力させる。
【００９６】
図１２の各増幅器ＡＭＰ，ＡＭＰ’は、当該ピクセルのドライブトランジスタＤＲＶ１，ＤＲＶ２と選択トランジスタＳＥＬ１，ＳＥＬ２とから構成されうる。
【００９７】
図１３は、本発明のさらに他の実施形態によるイメージセンサのブロック図である。
【００９８】
図１３を参照すれば、イメージセンサは、図５のブロック図と比較して、被写体の照度を判断する手段としての照度メータ３００と時分割器２９５とをさらに具備する。照度メータ３００は赤外線光を照射し、被写体から反射された赤外線光を受光し、その電気的信号を判断部３６０に出力する。判断部３６０は、入力された信号が所定の値以下であると判断されれば、第１パスゲート２６１を開き、所定の値より大きいに判断すれば、第２パスゲート２６２を開く。第１パスゲート２６１がオープンされる場合、時分割器２９５は、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４をいずれもオンにし、第１パスゲート２６１には、統合器ＩＮＴからの統合されたアナログ信号が入力され、該信号は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される。
【００９９】
第２パスゲート２６２がオープンされる場合、時分割器２９５は、第１スイッチング素子ＳＷ１〜第４スイッチング素子ＳＷ４を順次に開閉し、第１ピクセルＰ１〜第４ピクセルＰ４からの電気信号は、統合器ＩＮＴに順次に入力され、従って、それらの信号は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に順次に入力される。時分割器２９５は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される信号が、ピクセルＰ１〜Ｐ４のうち、いずれの信号からのものであるかを知らせる同期信号ＳＹＮＣをアナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力する。
【０１００】
アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力された信号は、アナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２８０に入ってデジタル信号に変わり、次に、イメージ信号処理部２９０に入力される。
【０１０１】
図１４は、本発明のさらに他の実施形態によるイメージセンサのブロック図である。
【０１０２】
図１４を参照すれば、イメージセンサは、図９のブロック図と比較して、被写体の照度を判断する手段として照度メータ３００を直接具備する。照度メータ３００は、被写体に赤外線光を照射し、被写体から反射された光を受光し、その電気的信号を判断部３６０に出力する。判断部３６０は、入力された信号が所定の値以下であると判断されれば、第１パスゲート２６１を開け、所定の値より大きいと判断すれば、第２パスゲート２６２を開く。時分割器２９５は、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４をいずれもオンにし、第１パスゲート２６１には、統合器ＩＮＴからの統合されたアナログ信号が入力され、該信号は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力される。
【０１０３】
第２パスゲート２６２がオープンされる場合、時分割器２９５は、第１スイッチング素子ＳＷ１〜第４スイッチング素子ＳＷ４を順次に開閉し、第１ピクセルＰ１〜第４ピクセルＰ４からの電気信号は、統合器ＩＮＴに順次に入力され、従って、それらの信号は、アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に順次に入力される。
【０１０４】
アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）２７０に入力された信号は、アナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２８０に入ってデジタル信号に変わり、次に、イメージ信号処理部２９０に入力される。
【０１０５】
図１３及び図１４の照度メータ３００は、図８及び図１２の立体イメージセンサにも適用され、詳細な説明は省略する。
【０１０６】
図１５は、本発明のさらに他の実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイ４００を概略的に示す平面図である。
【０１０７】
図１５を参照すれば、立体イメージセンサのピクセルアレイ４００は、カラーピクセル・パターン４１２と、距離測定ピクセル・パターン４１４とを具備する。それらカラーピクセル・パターン４１２と距離測定ピクセル・パターン４１４は、アレイ状に配列される。図１５では、複数、例えば、３個のカラーピクセル・パターン４１２が１つの距離測定ピクセル・パターン４１４に対応するように配列されているが、本発明の実施形態は、必ずしもこれに限定されるものではない。
【０１０８】
カラーピクセル・パターン４１２は、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ）を含む。カラーピクセル・パターンは、図１５では、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ）を含むが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ），マゼンタピクセル（Ｍｇ），シアンピクセル（Ｃｙ），イエローピクセル（Ｙ），ホワイトピクセル（Ｗ）のうち、少なくとも２個のピクセルを含んでなされうる。
【０１０９】
距離測定ピクセル・パターン４１４は、例えば、複数の第１距離測定ピクセルＺ１〜第４距離測定ピクセルＺ４から構成されている。レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ）と各距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４は、実質的に同じサイズに形成されうる。
【０１１０】
図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿って切り取った断面図である。図１６を参照すれば、基板４２０、例えば、ｐ型シリコン基板上に、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ）と距離測定ピクセル（Ｚ１，Ｚ２）とが形成されている。レッドピクセル（Ｒ）は、マイクロレンズ４３０とレッドカラーフィルタ４３１と光電変換素子４３２とを具備する。光電変換素子４３２はｎ型領域であって、ｐ型基板４２０と共に、ｐ−ｎ接合フォトダイオードを形成できる。
【０１１１】
グリーンピクセル（Ｇ）は、マイクロレンズ４４０とグリーンカラーフィルタ４４１と光電変換素子４４２とを具備する。光電変換素子４４２はｎ型領域であって、ｐ型基板４２０と共に、ｐ−ｎ接合フォトダイオードを形成できる。
【０１１２】
距離測定ピクセル（Ｚ１，Ｚ２）は、マイクロレンズ４５０と赤外線フィルタ４５１と光電変換素子４５２とを具備する。光電変換素子４５２はｎ型領域であって、ｐ型基板と共に、ｐ−ｎ接合フォトダイオードを形成できる。
【０１１３】
ブルーピクセル（Ｂ）も、グリーンピクセル（Ｇ）及びレッドピクセル（Ｒ）と同じ構造を有し、詳細な説明は省略する。
【０１１４】
光電変換素子４３２，４４２，４５２は、基板４２０に表面から実質的に同じ深さに形成できる。また、マイクロレンズ４３０，４４０，４５０は、実質的に同じサイズに形成されうる。
【０１１５】
従って、本発明によるピクセルアレイ４００を具備したイメージセンサは、従来の半導体工程を使用して容易に、基板４２０で同じ位置に光電変換素子を形成し、エッチングによって同じサイズのマイクロレンズを製造するので、その工程が容易でありうる。
【０１１６】
本発明の実施形態によるピクセルアレイ４００を具備した立体イメージセンサは、照度が低いときは、距離測定時に４個の距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４からの信号を集めて１つの信号データとして使用するので、距離測定感度を向上させることができる。また、照度が高い場合には、距離測定ピクセル（Ｚ）を独立的に、各距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４のデータとして使用するので、距離測定解像度を上昇させることができる。そして、カラーピクセルは、それぞれ独立的に配されるので、カラーイメージ解像度が上昇しうる。
【０１１７】
前記距離測定ピクセル・パターン４１４は、図７及び図８、図１１及び図１２に開示された構造を有することができ、詳細な説明は省略する。
【０１１８】
図１７は、本発明のさらに他の実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイ５００を概略的に示す平面図である。
【０１１９】
図１７を参照すれば、立体イメージセンサのピクセルアレイ５００は、レッドピクセル・パターン５１１，グリーンピクセル・パターン５１２，ブルーピクセル・パターン５１３からなるカラーピクセル・パターンと、距離測定ピクセル・パターン５１４とを具備する。各ピクセル・パターン５１１，５１２，５１３と距離測定ピクセル・パターン５１４は、実質的に同じサイズに形成されうる。
【０１２０】
レッドピクセル・パターン５１１，グリーンピクセル・パターン５１２，ブルーピクセル・パターン５１３は、それぞれ４個のレッドピクセル（Ｒ），４個のグリーンピクセル（Ｇ），４個のブルーピクセル（Ｂ）を含む。図１７には、各カラーピクセル・パターンが４個のカラーピクセルを具備していると図示しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、各カラーピクセル・パターンは、複数個、例えば、２，３個のカラーピクセルによって形成されもする。
【０１２１】
カラーピクセル・パターンは、図１７ではレッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ）を含むが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ），マゼンタピクセル（Ｍｇ），シアンピクセル（Ｃｙ），イエローピクセル（Ｙ），ホワイトピクセル（Ｗ）のうち、３個のピクセルを含んでなされうる。
【０１２２】
距離測定ピクセル・パターン５１４は、一般的に赤外線光の感度が低く、かつその面積が広いことを考慮し、１つの距離測定ピクセル（Ｚ）によってなっている。
【０１２３】
図１８は、図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿って切り取った断面図である。図１８を参照すれば、基板５２０、例えば、ｐ型シリコン基板上にレッドピクセル・パターン５１１と距離測定ピクセル・パターン５１４とが形成されている。レッドピクセル・パターン５１１は、４個のレッドピクセル（Ｒ）にそれぞれ対応する光電変換素子５３２と、レッドフィルタ５３１と、レッドピクセル・パターン５１１に対応する１つのマイクロレンズ５３０とを具備する。グリーンピクセル・パターン５１２及びブルーピクセル・パターン５１３も、レッドピクセル・パターン５１１と同じ構造によってなっており、詳細な説明は省略する。
【０１２４】
距離測定ピクセル・パターン５１４は、マイクロレンズ５４０と赤外線フィルタ５４１と光電変換素子５５２とを具備する。
【０１２５】
光電変換素子５３２，５４２は、基板５２０に表面から実質的に同じ深さに形成されうる。また、マイクロレンズ５３０，５４０は、実質的に同じサイズに形成できる。
【０１２６】
従って、本発明の実施形態によるピクセルアレイ５００を具備したイメージセンサは、従来の半導体工程を使用して容易に、基板５２０で同じ位置に光電変換素子を形成し、エッチングによって同じサイズのマイクロレンズを製造するので、その工程が容易でありうる。
【０１２７】
本発明の実施形態によるピクセルアレイ５００を具備したイメージセンサは、照度が低いときは、カラー測定時に、各カラーに対して４個のピクセルからの信号を集めて１つの信号データとして使用するので、カラー感度を向上させることができる。また、照度が高い場合には、４個のピクセルをそれぞれ独立的に使用し、カラーデータとして使用するので、カラー解像度を上昇させることができる。
【０１２８】
前記カラーピクセル・パターンで、ピクセルの構造は、図５、図６、図９及び図１０に開示された構造を有することができ、詳細な説明は省略する。
【０１２９】
図１９は、本発明のさらに他の実施形態による立体イメージセンサのピクセルアレイ６００の構造を概略的に示す平面図である。
【０１３０】
図１９を参照すれば、ピクセルアレイ６００は、カラーピクセル・パターン６１１と、距離測定ピクセル・パターン６１４とを具備する。それらカラーピクセル・パターン６１１と距離測定ピクセル・パターン６１４は、アレイ状に配列される。図１９では、複数、例えば、３個のカラーピクセル・パターン６１１が１つの距離測定ピクセル・パターン６１４に対応するように配列されているが、本発明の実施形態は、必ずしもこれに限定されるものではない。
【０１３１】
カラーピクセル・パターン６１１は、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ）を含む。カラーピクセル・パターン６１１は、図１９ではレッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ）を含むが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、レッドピクセル（Ｒ），グリーンピクセル（Ｇ），ブルーピクセル（Ｂ），マゼンタピクセル（Ｍｇ），シアンピクセル（Ｃｙ），イエローピクセル（Ｙ），ホワイトピクセル（Ｗ）のうち、少なくとも２個のピクセルを含んでなされうる。
【０１３２】
距離測定ピクセル・パターン６１４は、１つの距離測定ピクセル（Ｚ）によって構成されている。距離測定ピクセル（Ｚ）は、カラーピクセル・パターン６１１と実質的に同じサイズに形成されうる。一般的に、距離測定ピクセル（Ｚ）は、赤外線光の感度が低く、かつその面積が広いことを考慮し、カラーピクセルより大きく形成されうる。
【０１３３】
図２０は、図１９のＸＸ−ＸＸ線に沿って切り取った断面図である。図２０を参照すれば、基板６２０、例えば、ｐ型シリコン基板上にカラーピクセル・パターン６１１と距離測定ピクセル・パターン６１４とが配列されている。カラーピクセル・パターン６１１及び距離測定ピクセル・パターン６１４には、それぞれ１つのマイクロレンズ６３０，６５０が配され、各マイクロレンズ６３０，６５０は、実質的に同じサイズに形成されうる。
【０１３４】
カラーピクセル・パターン６１１のグリーンピクセル（Ｇ）とブルーピクセル（Ｂ）とが図２０に図示されており、他のグリーンピクセル（Ｇ）とレッドピクセル（Ｒ）は、図２０に図示されていないが、その構造は、図示されたグリーンピクセル（Ｇ）並びにブルーピクセル（Ｂ）と同一である。
【０１３５】
１つのマイクロレンズ６３０の下部には、２つのグリーンフィルタ６３１と、１つのレッドフィルタ（図示せず）と、１つのブルーフィルタ６４１とが配される。各フィルタの下部には、対応する光電変換素子６３２，６４２が配される。
【０１３６】
マイクロレンズ６５０の下部には、１つの距離測定フィルタ６５１が配され、距離測定フィルタの下部には、光電変換素子６５２が配される。
【０１３７】
光電変換素子６３２，６４２，６５２は、基板６２０の表面から実質的に同じ深さに形成されうる。また、マイクロレンズ６３０，６５０は、実質的に同じサイズに形成されうる。
【０１３８】
従って、本発明によるイメージセンサ６００は、従来の半導体工程を使用して容易に、基板６２０で同じ位置に光電変換素子を形成し、エッチングによって同じサイズのマイクロレンズを製造するので、その工程が容易でありうる。
【０１３９】
以上、本発明の望ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更させることができるということを理解することが可能であろう。
【符号の説明】
【０１４０】
１００，２００，４００，５００，６００  立体イメージセンサのピクセルアレイ
１０２  単位ピクセル・パターン
２０２，４３１，５１１，５３１  レッドピクセル・パターン
２０４，５１２  グリーンピクセル・パターン
２０６，５１３  ブルーピクセル・パターン
２０８，４１４，５１４，６１４  距離測定ピクセル・パターン
１２０，２２０，４２０，５２０，６２０  基板
１３０，１４０，１５０，２３０，２４０，４３０，４４０，４５０，５３０，５４０，６３０，６５０  マイクロレンズ
１３１，２３１，４４１，６３１  グリーンフィルタ
１３２，１４２，１５２，２３２，２４２，４３２，４４２，４５２，５３２，５４２，６３２，６４２，６５２  光電変換素子
１４１，２３１  レッドフィルタ
１５１，２４１，４５１，５４１  赤外線フィルタ
２５０  比較器
２６０  判断器
２６１  第１パスゲート
２６２  第２パスゲート
２６３  第３パスゲート
２６４  第４パスゲート
２６９  信号処理部
２７０  アナログシグナル処理部（ＡＳＰ）
２８０  アナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）
２９０  イメージ信号処理部
２９１  統合出力ライン
２９３  第１統合出力ライン
２９４  第２統合出力ライン
２９５  時分割器
３００  照度メータ
３６０  判断部
４１２，６１１  カラーピクセル・パターン
５４１，６５１  距離測定フィルタ
６４１  ブルーフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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