(57)【要約】【課題】画像の歪曲を抑えるとともに、小型、低コスト、低消費電力で実現することができる固体撮像装置および撮像システムを提供する。【解決手段】半導体基板内に形成され、入射光の受光量に応じた輝度情報を蓄積する受光部１と、受光部１が２次元状に複数配置された撮像部３とを備え、受光部１は、撮像部３の中心から外周に向かって、配列の間隔を変化させて配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板内に形成され、入射光の受光量に応じた輝度情報を蓄積する受光部と、
前記受光部が２次元状に複数配置された撮像部とを備え、
前記受光部は、前記撮像部の中心から外周に向かって、配列の間隔を変化させて配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
半導体基板内に形成され、入射光の受光量に応じた輝度情報を蓄積する受光部と、
前記受光部が２次元状に複数配置された撮像部と、
前記受光部から信号を読み出すよう制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記受光部から選択的に読み出す信号の間隔が、前記撮像部の中心から外周方向に向かって変化するよう、読み出し制御を行うことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記受光部の配列間隔は、
前記撮像部の中心が密であり、前記撮像部外周方向に向かって疎となるよう変化させている請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記受光部の配列間隔は、
前記撮像部の中心が疎であり、前記撮像部外周方向に向かって密となるよう変化させている請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記受光部から信号として読み出す間隔が、前記撮像部の中心が密であり、前記撮像部の外周方向に向かって疎となるよう変化させている請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記受光部から信号として読み出す間隔が、前記撮像部の中心が疎であり、前記撮像部の外周方向に向かって密となるよう変化させている請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記受光部からの信号を読み出す間隔を調整する制御端子を、さらに備え、
前記制御端子に入力される制御信号に応じて、前記受光部から読み出す信号の間隔を変化させることを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれかに記載の固体撮像装置が搭載されていることを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ収差などの改善が可能な固体撮像装置および撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、監視用、車載用カメラにおいては、低背化（薄型化）が進み、レンズ収差の影響など、画質面での品質確保が困難となってきている。特に車載用カメラにおいては、自動車周辺の情報収集能力を上げるため広角撮像が要求されている。このような状況において、もっとも影響が出やすい画質劣化の内容として、歪曲収差が挙げられる。レンズ設計における収差には、ザイデルの５収差と呼ばれる球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差が存在し、この全てを最適化する光学系は存在しない。
【０００３】
一般的なレンズ設計においては球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲を最適化し、歪曲収差については犠牲にされる場合が多い。この歪曲収差とは、光学条件によっても異なるが、正方方眼を撮像した場合、樽型歪曲収差と呼ばれる楕円状に膨張（若しくは四頂点が縮小）する集光状態と、糸巻型と呼ばれる四辺が縮小（もしくは四頂点が膨張）する集光状態になる。これは、撮像面中央に入射する光路に対して、撮像面外周に入射する光路のずれが大きくなるためである。
【０００４】
この歪曲収差の対策としては、一般的に、
（１）．レンズを対称系にする。すなわち、前玉（被写体に近いレンズ）と後玉（固体撮像装置に近いレンズ）を同じ種類のレンズを使用する。
【０００５】
（２）．合わせレンズにする。すなわち、凹レンズには凸レンズを合わせ、凸レンズには凹レンズを合わせる。
【０００６】
（３）．画像処理ＬＳＩを使用し計算で補正する。
などの改善手段がとられる。通常、上記３手段でほぼ歪曲収差を抑圧することは可能である。
【０００７】
しかしながら、上記（１）、（２）については、レンズ枚数の増加により、低背化の阻害要素となるとともに、カメラシステム全体の価格上昇の原因となる。また、上記（３）についても、画像処理ＬＳＩが別途必要であるため、消費電力増加と価格上昇の原因となる。このようにレンズ枚数、画像処理ＬＳＩを減らし低価格化と小型化を両立しつつ、歪曲収差を改善できる方法の実現が重要な課題となっている。
【０００８】
以下、図面を参照しながら歪曲収差と従来の対策について説明する。
【０００９】
図７は、歪曲収差の状態を示している。図７（ａ）は入射される光を後玉レンズ７０１を介して、撮像素子のセンサー部７０４へ光が照射される状態を示している。図７（ａ）に示すように、後玉レンズ７０１が凸レンズで構成されているとともに、後玉レンズ７０１の前で一度焦点を結ぶ（以下、前側焦点と称する、）構成の場合、前側焦点から後玉レンズ７０１に入射する際、後玉レンズ７０１周辺に進んだ光はコマ収差によって、理想集光光路７０３から外れ、レンズ中心に対して外側の光路７０２に沿って進む。従って、センサー部７０４に投影された被写体の光学画像は、中央から外側ほど理想集光光路７０３から外側に外れた位置で集光するため、画像が樽型に歪んでしまう。このような画像の歪みは、樽型歪曲収差と呼ばれる。
【００１０】
また、図７（ｂ）に示す構成は、後玉レンズ７０５が凹レンズで構成されている。このような構成は、広角で撮像した被写体の光学画像を、そのままセンサー部７０８上に縮小投影する目的で設計される場合が多い。図７（ｂ）の構成において、後玉レンズ７０５に入射する光は、図７（ａ）の原理と同様で、後玉レンズ７０５周辺に進んだ光はコマ収差によって理想集光光路７０７から外れ、レンズ中心に対して内側の光路７０６に沿って進む。従って、センサー部７０８に投影された被写体の光学画像は、中央から外側ほど理想集光光路７０７から内側に外れた位置で集光するため、画像が糸巻き型に歪んでしまう。このような画像の歪みは、糸巻き型歪曲収差と呼ばれる。
【００１１】
なお、広角画像を撮像する目的で設計されるレンズのほとんどは、図７（ａ）に示すような凸レンズで構成されている。
【００１２】
図８は、歪曲収差によって生じる具体的な影響を説明するための図である。図８（ａ）に示す被写体８０１（正方方眼）を、凹レンズを介して撮像した場合、画像８０２に示すように糸巻き型歪曲収差が発生する。また、被写体８０１を、凸レンズを介して撮像した場合、画像８０３に示すように樽型歪曲収差が発生する。このように、歪曲収差が発生するレンズを含む撮像システムを実用化した場合、撮影された画像が歪むため、実用性が損なわれてしまう。
【００１３】
図８（ｂ）は、自動車が後退する際に、自動車の後方を撮影可能な車載用後方撮影システムによって撮影された画像を示している。図８（ｂ）に示すように、自動車後部に装着されている撮像装置において樽型歪曲収差が生じる場合、撮影された画像の周縁近傍において被写体の歪みが発生し、遠近感が得にくいという問題が発生する。
【００１４】
このような歪曲収差を改善するための、従来の方法について説明する。
【００１５】
図９は、歪曲収差を改善するために複数のレンズの組み合わせる構成を示している。まず、図９（ａ）に示す構成は、凸レンズで構成された後玉レンズ９０３と同種のレンズ９０１を、絞り９０２を介して、後玉レンズ９０３の被写体側（図中上側）に配置する構成である。この構成では、後玉レンズ９０３のコマ収差をレンズ９０１で相殺させることで、センサー部９０５に入射する光の光路９０４を理想集光光路に略一致させて、画像の歪曲収差を抑えている。
【００１６】
また、図示はしないが、レンズ自身を「非球面レンズ」と呼ばれる曲率がレンズ中央とレンズ周辺で異なるレンズを用いれば、更にコマ収差の改善とともに歪曲収差も改善することができる。
【００１７】
また、図９（ｂ）に示すように、レンズ９０６と後玉レンズ９０８とを凹レンズで構成し、絞り９０７を挟んで、両レンズの凹部を互いに対向させて配置させることで、センサー部９１０に入射する光の光路９０９を理想集光光路に略一致させることができ、画像の歪曲収差を抑えることができる。
【００１８】
また、歪曲収差が生じている画像を、計算によって補正する方法も提案されている。これは、特許文献１及び２などで開示されているように、歪曲収差量自身を正しく把握し、係数として保持し、これを補正計算に展開することで正しい補正画像を得る方法である。
【特許文献１】特開２０００−００４３９１号公報
【特許文献２】特開平０９−２９４２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら図９に示す構成の場合、後玉レンズ９０３（または９０６）と同種のレンズ９０１（または９０６）が必要となるため、撮像装置全体が大型化してしまうという問題がある。
【００２０】
また、特許文献１及び２に開示されているように、信号処理によって歪曲収差を補正する方法では、補正計算用集積回路（ＬＳＩ）もしくはＤＳＰ（ディジタル信号処理ＬＳＩ）が必要となり、カメラシステム全体の消費電力が上昇してしまうとともに、コストアップにつながってしまうという問題がある。
【００２１】
本発明は、上記問題点に鑑み、画像の歪曲を抑えるとともに、小型、低コスト、低消費電力で実現することができる固体撮像装置および撮像システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記目的を達成するために本発明の固体撮像装置の第１の構成は、半導体基板内に形成され、入射光の受光量に応じた輝度情報を蓄積する受光部と、前記受光部が２次元状に複数配置された撮像部とを備え、前記受光部は、前記撮像部の中心から外周に向かって、配列の間隔を変化させて配置しているものである。
【００２３】
また、本発明の固体撮像装置の第２の構成は、半導体基板内に形成され、入射光の受光量に応じた輝度情報を蓄積する受光部と、前記受光部が２次元状に複数配置された撮像部と、前記受光部から信号を読み出すよう制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記受光部から選択的に読み出す信号の間隔が、前記撮像部の中心から外周方向に向かって変化するよう、読み出し制御を行うものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の固体撮像装置および撮像システムにおいては、カメラの薄型化、低消費電力、低価格化を両立しつつ、撮像時の歪曲収差を効果的に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の固体撮像装置の第１の構成は、前記受光部の配列間隔は、前記撮像部の中心が密であり、前記撮像部外周方向に向かって疎となるよう変化させている構成としてもよい。
【００２６】
また、前記受光部の配列間隔は、前記撮像部の中心が疎であり、前記撮像部外周方向に向かって密となるよう変化させている構成としてもよい。
【００２７】
また、本発明の固体撮像装置の第２の構成は、前記受光部から信号として読み出す間隔が、前記撮像部の中心が密であり、前記撮像部の外周方向に向かって疎となるよう変化させている構成としてもよい。
【００２８】
また、前記受光部から信号として読み出す間隔が、前記撮像部の中心が疎であり、前記撮像部の外周方向に向かって密となるよう変化させている構成としてもよい。
【００２９】
また、前記受光部からの信号を読み出す間隔を調整する制御端子を、さらに備え、前記制御端子に入力される制御信号に応じて、前記受光部から読み出す信号の間隔を変化させる構成としてもよい。
【００３０】
この受光部の配列の間隔は、前記撮像部内において、中央部が密に配置されており、前記撮像部外周に向かって疎となる場合と、逆に中央部が疎に配置されており、前記撮像部外周に向かって密となる場合が考えられる。この関係は、レンズの特性によって最適化することを想定しており、また、疎密の度合、中央の間隔に対する最外周の間隔の比率、中央から最外周にかけての間隔変化仕様（例えば、線形性もしくは対数性など）について特に限定するものではない。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における固体撮像装置の一例を説明するための図である。図１（ａ）は正方方眼で構成されている被写体５を示している。図１（ｂ）は、被写体の光学画像５ａが投影されている状態の撮像部３の平面図である。実施の形態１では、図７（ａ）に示すように凸レンズで構成されている後玉レンズで集光させる構成を採用しているため、図１（ｂ）に示すように撮像部３に投影される被写体の光学画像５ａには、樽型歪曲収差が発生する。図１（ｃ）は、撮像部３で撮像された画像を示している。
【００３２】
図１において、撮像部３には、受光部１と無効領域２とが配置されている。受光部１は、撮像部３に到達した光を電荷に変換して蓄積し、電気信号として出力する領域である。無効領域２は、撮像部３に到達した光の輝度情報に反応しない領域である。実施の形態１では、受光部１と無効領域２の間隔が、撮像部３の中心から外側に向かって徐々に異なるように配置されている。具体的には、撮像部３の中央近傍においては無効領域２が少なく、受光部１が密に配置されている。また、撮像部３の中央から外周に向かうに従い、受光部１の間隔が疎になり、無効領域２が増加するように配置されている。
【００３３】
なお、受光部１と無効領域２との間隔の具体例としては、例えば、歪曲率（歪曲収差が生じている画像と被写体像とのずれ率）が２０％の凸レンズが搭載されている場合、撮像部３の最外周においては、無効領域２が、受光部１のサイズの２０％の大きさになるように受光部１及び無効領域２が配置されている。また、撮像部３の中央から最外周の間においては、無効領域２の受光部１のサイズに対する割合が、線形変化するように受光部１及び無効領域２が配置されている。すなわち、撮像部３の最外周（無効領域２の割合が２０％）から中心に向かうにしたがい、無効領域２の割合が徐々に低下するように、無効領域２のサイズを異ならせている。
【００３４】
図１（ｂ）に示すように構成された撮像部３に、樽型歪曲した光学画像５ａが入射されると、受光部１で受光及び光電変換され、撮像部３から電気信号が出力される。撮像部３から出力される電気信号は、別途設けられた画像信号処理回路に入力され、画像情報が生成される。ここで、図１（ｂ）に示すように受光部１が配置されていることにより、画像信号処理回路からは、図１（ｃ）に示すように歪曲収差が低減された画像情報６が得られる。
【００３５】
以上のように本実施の形態によれば、撮像部３における受光部１が、撮像部３の中央では密に配置され、撮像部３の外周部に向かうにしたがい疎に配置されていることにより、樽型歪曲収差を低減させることができる。
【００３６】
なお、受光部１の間隔について、撮像部３の最外周での受光部１と無効領域２の比率、撮像部３の中央から最外周までの途中における、受光部１と無効領域２の比率の変化方法については、上記に限定されるものではない。
【００３７】
（実施の形態２）
前述したように実施の形態１では、撮像部３の中央近傍においては無効領域２が少なく、すなわち受光部１が密に配置され、撮像部３の中央から外周に向かうに従い、受光部１が疎に配置され、無効領域２が増加するよう配置されている。実施の形態２は、撮像部の中央近傍においては無効領域が多く、すなわち受光部が疎に配置され、撮像部の中央から外周に向かうに従い、受光部の間隔を密にし、無効領域が減少するように配置されている。なお、実施の形態２の撮像部の構成については、便宜上、図示は省略する。
【００３８】
このような構成にすることで、図７（ｂ）に示すように凹レンズ７０５が搭載されている際に発生する糸巻き型歪曲収差（図８（ａ）の画像８０３参照）を、低減させることができる。
【００３９】
なお、受光部１の間隔について、撮像部３の最外周での受光部１と無効領域２との比率、撮像部３の中央から撮像部３の最外周の途中における受光部１と無効領域２との比率の変化方法については。上記に限定されるものではない。
【００４０】
（実施の形態３）
図２は、実施の形態３における固体撮像装置の一例を示す図である。図２（ａ）は正方方眼で構成されている被写体を示している。図２（ｂ）は、被写体の光学画像が投影されている状態の撮像部の平面図である。なお、実施の形態３では、図７（ａ）に示すように凸レンズで構成されている後玉レンズが搭載されているため、図２（ｂ）に示すように撮像部１３に投影される被写体の光学画像１５ａには、樽型歪曲収差が発生する。図２（ｃ）は、撮像部１３で撮像された画像を示している。
【００４１】
図２において、撮像部１３には、受光部１１と無効領域１２とが配置されている。受光部１は、撮像部３に到達した光を電荷に変換して蓄積し、電気信号として出力する領域である。無効領域１２は、撮像部１３に到達した光の輝度情報に反応しない領域である。実施の形態３においては、受光部１１のみで構成されたブロックと、無効領域１２のみで構成されたブロックと、受光部１１と無効領域１２とが所定の割合で含まれたブロックとが配置されている。具体的には、撮像部１３の中央近傍においては、受光部１１が多く含まれた（すなわち無効領域１２が少ない）ブロックが配されている。また、撮像部１３の中央から外周に向かうに従い、受光部１１が疎に配され、無効領域１２のブロックが含まれる割合が徐々に増加するブロックが配置されている。
【００４２】
受光部１１と無効領域１２との間隔の具体例としては、例えば、歪曲率（歪曲収差後画像の被写体像とのずれ率）が２０％の凸レンズが搭載されている場合、まず、撮像部１３を水平方向、垂直方向ともに２００分割してブロックを形成した時、撮像部１３の中央においては受光部１１が１００％含まれるブロックが配され、撮像部１３の最外周においては、受光部１１が８０％で、無効領域１２が２０％含まれるブロックが配される。なお、撮像部３の中央から最外周の間におけるブロックにおいては、各ブロック内で受光部１１と無効領域１２との比率を、撮像部３の中央からの距離に応じて、線形変化させて各ブロック内の無効領域１３の比率を変化させる。なお、上記「ブロック」とは、複数の受光部を一纏めにした単位を意味しており、光電変換動作や電気信号の出力は各受光部ごとに行われる。
【００４３】
図２（ｂ）に示すように構成された撮像部１３に、樽型歪曲した光学画像１５ａが入射されると、受光部１１で受光及び光電変換され、撮像部１３から電気信号が出力される。撮像部１３から出力される電気信号は、別途設けられた画像信号処理回路に入力され、画像情報が生成される。ここで、図２（ｂ）に示すように受光部１１が配置されていることにより、画像信号処理回路からは、図２（ｃ）に示すように歪曲収差が低減された画像情報１６が得られる。
【００４４】
以上のように本実施の形態によれば、撮像部１３における受光部１１が、撮像部１３の中央では密に配置され、撮像部１３の外周部に向かうにしたがい疎に配置されていることにより、樽型歪曲収差を低減させることができる。
【００４５】
また、実施の形態２と実施の形態１との差は、受光部１のサイズ単位で変化させるか、撮像部１３をブロックとして分割したブロックサイズ単位で変化させるかの差である。実施の形態２による効果としては、撮像部１３の外周付近での解像度低下を抑えることができる。
【００４６】
なお、各ブロック内の受光部１１と無効領域１２との間隔、もしくは撮像部１３の最外周における各ブロック内の受光部１１と無効領域１２との比率、撮像部１３の中央から最外周までの途中における比率変化方法については、上記に限定されるものではない。
【００４７】
（実施の形態４）
前述の実施の形態３においては、撮像部１３の中央近傍において無効領域１２のブロックを少なく、すなわち受光部１１のブロックが密に配置され、撮像部１３中央から外周に向かうに従い、受光部１１のブロックが疎に配され、無効領域１２のブロックが増加するように配置されている。
【００４８】
実施の形態４では、撮像部１３の中央近傍において無効領域１２のブロックを多く、すなわち受光部１１のブロックの間隔が疎に配置され、撮像部１３の中央から外周に向かうに従い、受光部１１のブロックの間隔が密に配され、無効領域１２のブロックが減少するよう配置されている。なお、上記「ブロック」とは、複数の受光部を一纏めにした単位を意味しており、光電変換動作や電気信号の出力は各受光部ごとに行われる。図示および詳細説明は省略するが、本構成においては、糸巻き型歪曲収差を低減させることができる。
【００４９】
なお、受光部１１のブロックの間隔について、撮像部１３の最外周での受光部１１のブロックと無効領域１２とのブロックの比率、撮像部１３の中央から撮像部１３最外周までの途中における受光部１１のブロックと無効領域１２のブロックとの比率変化方法については、限定しないのは同様である。
【００５０】
（実施の形態５）
図３は、実施の形態５における固体撮像装置の一例を示す図である。図３（ａ）は正方方眼で構成されている被写体を示している。図３（ｂ）は、被写体の光学画像が投影されている状態の撮像部の平面図である。なお、実施の形態５では、図７（ａ）に示すように凸レンズで構成されている後玉レンズが搭載されているため、図３（ｂ）に示すように撮像部３３に投影される被写体の光学画像３５ａには、樽型歪曲収差が発生している。図３（ｃ）は、撮像部３３で撮像された画像を示している。
【００５１】
図３において、撮像部３３には、受光部３１及び３２がマトリクス状に配置されている。受光部３１は、撮像部３３に到達した光を電荷に変換して蓄積し、電気信号として出力する領域である。受光部３２は、構造上、受光部３１と同じ構成であるが、電気信号を出力しない領域である。なお、実施の形態５では、受光部３１と受光部３２の間隔を変化させて配置させている。具体的には、撮像部３３の中央近傍においては、垂直または水平方向に受光部３１の間隔が密に配されている。また、撮像部３３の中央から外周に向かうに従い、受光部３１の間隔が疎に配され、受光部３２が増加するように配置されている。
【００５２】
例えば、歪曲率（歪曲収差後画像の被写体像とのずれ率）が２０％の凸レンズが搭載される場合、まず、撮像部３３を水平方向、垂直方向とも２００分割してブロックを形成した時、撮像部３３の中央においては受光部３１が１００％含まれるブロックが配され、撮像部３３の最外周においては、受光部３１が８０％で受光部３２が２０％含まれるブロックが配置される。また、撮像部３３の中央から最外周の間におけるブロックにおいては、各ブロック内で受光部３１と受光部３２との比率を、撮像部３３の中央からの距離に応じて、線形変化させて各ブロック内の受光部３２の比率を変化させる。なお、上記「ブロック」とは、複数の受光部を一纏めにした単位を意味しており、光電変換動作や電気信号の出力は各受光部ごとに行われる。
【００５３】
このような構成によって得られる実際の画像情報は、図３（ｃ）に示す画像情報３６のように、受光部３１で光電変換されて出力された電気信号のみが集まったものとなり、樽型歪曲収差が低減されている。
【００５４】
以上のように本実施の形態によれば、光電変換を行い電気信号を出力する受光部３１と、受光部３１と同様の構成でありながら光電変換を行わない受光部３２とを備え、撮像部３３の中央付近では受光部３１が密に配され、撮像部３３の外周に向かうにしたがい受光部３１が疎に配されることにより、樽型歪曲収差が低減された画像情報３６を得ることができる。
【００５５】
なお、受光部３１と受光部３２の間隔、変化率については、前述の実施の形態１〜４と同様で、特に限定されるものではない。
【００５６】
（実施の形態６）
実施の形態６は、実施の形態５で示した受光部３１と受光部３２の間隔を制御するための構成である。
【００５７】
図４は、受光部を動作制御する構成を示す回路図である。本実施の形態における固体撮像装置の構成は、Ｘ−Ｙアドレス型のＭＯＳ型固体撮像装置の場合を一例にあげている。図４において、受光部４０は、光電変換を行うフォトダイオード４１と、フォトダイオード４１の行選択（Ｙアドレス）を行う制御信号が入力される垂直制御線４２と、フォトダイオード４１から出力される電気信号（以下、画素信号と称する）を伝達する垂直信号線４３とから構成されている。
【００５８】
また、受光部４０を駆動させるために、水平信号選択スイッチ４４、論理和回路４５、反転回路４６、水平シフトレジスタ４７、垂直シフトレジスタ４８、駆動パルス入力端子４９、垂直出力間隔制御端子５０、論理和回路５１、反転回路５２、出力アンプ５３、出力端子５４、水平出力間隔制御端子５５、駆動パルス入力端子５６とを備えている。すなわち、駆動パルス入力端子４９から入力される駆動パルスに基づいて受光部４０を駆動する垂直シフトレジスタ４８と、垂直信号線４３の信号を水平信号選択スイッチ４４をオン／オフ動作させて制御する水平シフトレジスタ４７とを有し、水平信号選択スイッチ４４より得られた信号を最終出力するための出力アンプ５３を有する。従来の固体撮像装置では、駆動パルス入力端子４９と駆動パルス入力端子５６に各々駆動パルスを入力することによって、すべての受光部４０の信号を全部出力する構成となっていたが、本実施の形態においては、垂直出力間隔制御端子５０、水平出力間隔制御端子５５を介して入力される制御信号に基づいて、受光部４０を選択的に動作させることを特徴としている。
【００５９】
まず、垂直出力間隔制御端子５０の役割から説明する。
【００６０】
垂直出力間隔制御端子５０には、垂直シフトレジスタ４８からの出力信号と論理和演算を実施する論理和回路５１が接続され、論理和回路５１の出力信号が受光部４０に伝達される回路としている。通常、垂直出力間隔制御端子５０にＨｉｇｈ電圧が入力されていれば、垂直シフトレジスタ４８の出力信号は垂直制御線４２を介して受光部４０へ入力され、垂直信号線４３から画素信号が出力される。一方、垂直出力間隔制御端子５０にＬｏｗ電圧が入力された場合、垂直シフトレジスタ４８の出力信号は受光部４０に伝達されない。すなわち、垂直出力間隔制御端子５０にＬｏｗ電圧を入力させることで、画素信号が出力されない行を作ることができる。
【００６１】
また、論理和回路５１の出力端子には、反転回路５２が接続されている。したがって、受光部４０への入力がＬｏｗ電圧であった場合、反転回路５２からはＨｉｇｈ電圧が出力され、この出力が垂直シフトレジスタ４８に返される。垂直シフトレジスタ４８は、反転回路５２から出力されるＨｉｇｈ電圧が入力されると、強制的に制御対象を次の行へ移行させる。総じて、垂直出力間隔制御端子５０にＬｏｗ電圧が入力された場合、該当する行はまったく無い行とみなされ、次の行へ移ることになる。
【００６２】
同様に、水平出力間隔制御端子５５、論理和回路４５、反転回路４６の組み合わせにおいても、水平方向に同様の動作を実現する。
【００６３】
図５に、本実施の形態における固体撮像装置の駆動タイミングを示す。
【００６４】
図５（ａ）は、駆動パルス入力端子４９へ入力される垂直シフトレジスタ駆動パルスを示している。図５（ｂ）は、垂直出力間隔制御端子５０へ入力される垂直出力間隔制御パルスを示している。図５（ｃ）は、駆動パルス入力端子５６へ入力される水平シフトレジスタ駆動パルスを示している。図５（ｄ）は、水平出力間隔制御端子５５へ入力される水平出力間隔制御パルスを示している。図５（ｅ）は、出力端子５４から出力される信号を示している。
【００６５】
まず、垂直シフトレジスタ４８は、図５（ａ）に示すように１垂直期間毎に入力される垂直シフトレジスタ駆動パルスによって駆動し、同タイミングで論理和回路５１の入力端子へＨｉｇｈ信号を出力している。また、垂直出力間隔制御端子５０へは、図５（ｂ）に示す垂直出力間隔制御パルスが入力され、垂直出力間隔制御パルスは論理和回路５１の一方の入力端子へ入力されている。なお、よって、論理和回路５１は、垂直制御線４２へ、図５（ｂ）に示すタイミングでＨｉｇｈ信号を出力している。本実施の形態では、垂直出力間隔制御パルスは、期間Ｖ１、Ｖ４、Ｖ６、・・・がＨｉｇｈとなっている。図示しないが、垂直出力間隔制御パルスは、１画像分の期間内で、期間中程において周期が短く、期間の前側及び後側に向かって周期が長くなるパルスとなっている。
【００６６】
また、水平シフトレジスタ４７は、図５（ｃ）に示すように１水平期間毎に入力される水平シフトレジスタ駆動パルスによって駆動し、同タイミングで論理和回路４５の入力端子へＨｉｇｈ信号を出力している。また、水平出力間隔制御端子５０へは、図５（ｄ）に示す水平出力間隔制御パルスが入力され、水平出力間隔制御パルスは論理和回路４５の一方の入力端子へ入力されている。よって、論理和回路４５は、図５（ｄ）に示すタイミングでスイッチ４４がオンになるよう制御している。なお、本実施の形態では、水平出力間隔制御パルスは、各垂直期間内で、期間中程において周期が短く、期間の前側及び後側に向かって周期が長くなるパルスとなっている。
【００６７】
図５（ｂ）に示すように、垂直出力間隔制御パルスがＨｉｇｈの期間において、図５（ｄ）に示すように水平出力間隔制御パルスがＨｉｇｈになった期間のみ、図５（ｅ）に示すように出力端子５４から信号が出力される。この時、出力アンプ５３によって１画像分の信号が蓄積され、各垂直期間毎に周期が一定になった信号が出力される。本実施の形態では、出力端子５４からは、期間Ｖ１、Ｖ４、Ｖ６・・・の各期間において、水平出力間隔制御パルスに同期したタイミングの信号が出力される。
【００６８】
なお、図５では動作原理を簡略化するため、垂直シフトレジスタ駆動パルスおよび水平シフトレジスタ駆動パルスは、行数及び列数を全部入力するような図示をしているが、実際は出力する行数および列数、すなわち図５（ｂ）に示す垂直出力間隔制御パルスと、図５（ｄ）に示す水平出力間隔制御パルスの数を入力すればよい。
【００６９】
このように、出力間隔制御端子５０を設け、外部制御することにより任意の間隔で画素信号を出力する受光部（図３の受光部３１）と、画素信号を出力しない受光部（図３の受光部３２）を、選択的に動作制御できる。
【００７０】
また、本実施の形態においては、水平走査、垂直走査をシフトレジスタ型のものとしたが、図６に示すようにデコーダ型のものでも同様に実現できる。図６に示すようなデコーダ型の場合、あらかじめタイミング発生回路６３に、図３に示す受光部３１と受光部３２の出力間隔のテーブルを、記憶もしくはハード的に固定した数種のパターンを準備しておき、出力間隔制御端子６１に入力される制御信号に基づいて、そのテーブルの選択もしくはパターンの切り替えを実施する。タイミング発生回路６３から出力されるタイミング信号に基づいて、垂直デコーダ６４が各垂直制御線４２に所定のパルス（図５（ｂ）参照）を出力して受光部４０を動作させる。また、水平デコーダ６５は、タイミング発生回路６３から出力されるタイミング信号に基づいて、スイッチ４４のオン／オフを切り換えるよう制御する。例えば、図５（ｄ）に示すパルスにおいてＨｉｇｈ期間にスイッチ４４をオンにするよう制御する。
【００７１】
また、図４及び図６に示すように、出力間隔を制御する一例を取り上げたが、同様な概念にて設計された回路構成、実現方法であれば、特に図示の構成に限定されるものではない。
【００７２】
本発明の固体撮像装置としては、輝度情報を蓄積する受光部、および受光部が２次元状に複数配置された撮像部を有した固体撮像装置であれば、各画素および駆動回路の回路形式について限定されるものではない。例えば、画素内の出力回路が増幅器を備えたアンプ回路であるアクティブ型、および画素内の出力回路に増幅器を備えていないパッシブ型のいずれの増幅型固体撮像装置であっても、ＣＣＤ型（Charge Coupled Device：電荷結合素子）固体撮像装置でも良い。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明の固体撮像装置および撮像システムは、従来の改善方法（対称系レンズ増加、信号処理による補正）による大型化、コストアップ、消費電力増を伴うことなく、効果的に歪曲収差を改善することが可能である。このため、カメラの小型、薄型化を要求され、かつ歪曲収差が画像情報を使用する上で障害となる分野にはすべて使用可能である。
【００７４】
例えば、車載用後方撮影カメラ、車内監視用カメラ、車内用バックミラーの代替としてのカメラ、携帯電話機用カメラなどにも利用可能である。また、人工衛星などに使用される広角撮像用カメラなどにも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施形態１、２に係る固体撮像装置の平面図
【図２】本発明の実施形態３、４に係る固体撮像装置の平面図
【図３】本発明の実施形態５に係る固体撮像装置の平面図
【図４】本発明の実施形態６に係る固体撮像装置の回路図
【図５】本発明の実施形態６に係る固体撮像装置の動作を示すタイミングチャート
【図６】本発明の実施形態６の別の実現方法に係るブロック図
【図７】歪曲収差を説明するための模式図
【図８】歪曲収差の影響を示す模式図
【図９】従来の歪曲収差対策の一例を示す模式図
【符号の説明】
【００７６】
１  受光部
２  無効領域
３  撮像部
４０  受光部
４１  フォトダイオード
４２  垂直制御線
４３  垂直信号線
４４  スイッチ
４５、５１  論理和回路
４６，５２  反転回路
４７  水平シフトレジスタ
４８  垂直シフトレジスタ
４９、５６  駆動パルス入力端子
５０  垂直出力間隔制御端子
５３  出力アンプ
５５  水平出力間隔制御端子
【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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