(57)【要約】【課題】距離情報を高精度かつ効率よく算出することができる映像信号を出力する固体撮像装置を提供する。【解決手段】本発明に係る固体撮像装置は、行列状に配置された複数の光電変換素子１１１を備え、入射光に応じた映像信号を出力する撮像領域１１０及び撮像領域１２０と、撮像領域１１０へ光を入射する第１光入射部１５０と、第１光入射部１５０と離間して設けられ、撮像領域１２０へ光を入射する第２光入射部１５１と、行方向に並ぶ光電変換素子１１１から得られる信号の転送を制御するための第１制御信号と、列方向に並ぶ光電変換素子１１１から得られる信号の転送を制御するための第２制御信号と、露光時間を制御するための第３制御信号とを、撮像領域１１０及び撮像領域１２０に共通に出力する制御部１３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置された複数の光電変換素子を備え、入射光に応じた映像信号を出力する第１撮像部及び第２撮像部と、
前記第１撮像部へ光を入射する第１光入射部と、
前記第１光入射部と離間して設けられ、前記第２撮像部へ光を入射する第２光入射部と、
行方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第１制御信号と、列方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第２制御信号と、露光時間を制御するための第３制御信号とを、前記第１撮像部及び前記第２撮像部に共通に出力する駆動手段とを備える
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、さらに、
列方向に並ぶ複数の前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出し、列方向に転送する複数の垂直転送手段と、
前記複数の垂直転送手段が転送した信号電荷を行方向に転送する水平転送手段と、
前記水平転送手段が転送した信号電荷を電圧又は電流に変換し、変換した電圧又は電流を前記映像信号として出力する出力手段とを備え、
前記第１制御信号は、前記水平転送手段の転送を駆動する水平転送パルスであり、
前記第２制御信号は、前記複数の垂直転送手段の転送を駆動する垂直転送パルスであり、
前記第３制御信号は、前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を排出させる信号電荷排出パルスである
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、さらに、
前記行列状に配置された複数の光電変換素子の行を順次選択する行選択手段と、
前記行列状に配置された複数の光電変換素子の列を順次選択する列選択手段と、
前記行選択手段に行を選択され、かつ前記列選択手段に列を選択された光電変換素子に蓄積された信号電荷を電圧又は電流に変換し、変換した電圧又は電流を前記映像信号として出力する出力手段とを備え、
前記第１制御信号は、前記行選択手段の行の選択を開始させる垂直同期信号であり、
前記第２制御信号は、前記列選択手段の列の選択を開始させる水平同期信号であり、
前記第３制御信号は、前記第１制御信号の駆動タイミングを制御する電荷蓄積制御信号である
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
行列状に配置された複数の光電変換素子と
列方向に並ぶ複数の前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出し、列方向に転送する複数の垂直転送手段と、
前記複数の垂直転送手段が転送した信号電荷を行方向に転送する水平転送手段と、
前記水平転送手段が転送した信号電荷を電圧又は電流に変換し、変換した電圧又は電流を前記映像信号として出力する出力手段とを備え、入射光に応じた映像信号を出力する第１撮像部及び第２撮像部と、
前記第１撮像部へ光を入射する第１光入射部と、
前記第１光入射部と離間して設けられ、前記第２撮像部へ光を入射する第２光入射部と、
前記水平転送手段の転送を駆動する水平転送パルスと、前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を排出させる信号電荷排出パルスとを前記第１撮像部及び前記第２撮像部に共通に出力し、前記複数の垂直転送手段の転送を駆動する第１垂直転送パルスを前記第１撮像部及び第２撮像部に個別に出力する駆動手段を備える
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１撮像部と、前記第２撮像部とは、水平方向に配置され、
前記固体撮像装置は、さらに、
前記第１撮像部が出力する映像信号の画像に対する、前記第２撮像部が出力する映像信号の画像の垂直方向の画素のズレを示す値であるズレ値を保持するズレ値保持手段を備え、
前記駆動手段は、前記第１撮像領域及び前記第２撮像領域に、前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記垂直転送手段に読み出す読み出しパルスを印加し、その後、前記第１撮像部及び前記第２撮像部のうち、同一の被写体に対する映像信号の出力タイミングが遅い方に、前記ズレ値に応じた回数の垂直転送パルスを印加し、その後、前記第１撮像領域及び前記第２撮像領域に同一の垂直転送パルスを印加する
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１撮像部と、前記第２撮像部とは、水平方向に配置され、
前記固体撮像装置は、さらに、
前記第１撮像部が出力する映像信号の画像に対する、前記第２撮像部が出力する映像信号の画像の垂直方向の画素のズレを示す値であるズレ値を保持するズレ値保持手段と、
前記ズレ値保持手段が保持する前記ズレ値に応じた行から、前記行選択手段の行選択を開始させる行制御信号を生成する行制御手段とを備える
ことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記固体撮像装置は、さらに、
前記第１撮像部及び前記第２撮像部が出力する映像信号から、前記ズレ値を算出するズレ値算出手段を備え、
前記ズレ値保持手段は、前記ズレ値算出手段が算出した前記ズレ値を保持する
ことを特徴とする請求項５又は６記載の固体撮像装置。
【請求項８】
行列状に配置された複数の光電変換素子を備え、入射光に応じた映像信号を出力する第１撮像部及び第２撮像部と、
前記第１撮像部へ光を入射する第１光入射部と、
前記第１光入射部と離間して設けられ、前記第２撮像部へ光を入射する第２光入射部と、
行方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第１制御信号と、列方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第２制御信号とを、前記第１撮像部及び前記第２撮像部に共通に出力し、露光時間を制御するための第３制御信号を前記第１撮像部及び第２撮像部に個別に出力する駆動手段を備える
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項９】
前記第１光入射部は、
第１の周波数帯域の光を前記第１撮像部に集光する第１集光手段と、
前記第１撮像部上に形成され、前記第１の周波数帯域に含まれる第３の周波数帯域の光を透過する第１のフィルタとを備え、
前記第２光入射部は、
前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域の光を前記第２撮像部に集光する第２集光手段と、
前記第２撮像部上に形成され、前記第２の周波数帯域に含まれる第４の周波数帯域の光を透過する第２のフィルタとを備える
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記固体撮像装置は、さらに、
複数の光電変換素子を備える第３撮像部と、
前記第３撮像部へ光を入射する第３光入射部とを備え、
前記第３光入射部は、
前記第１の周波数帯域及び前記第２の周波数帯域を含む第５の周波数帯域の光を前記第３撮像部に集光する第３集光手段と、
前記第３撮像部上に形成される第３のフィルタを備え、
前記第３のフィルタは、
前記第３撮像部が備える前記複数の光電変換素子に含まれる複数の第１の光電変換素子上に形成され、前記第３の周波数帯域の光を透過する第４のフィルタと、
前記第３撮像部が備える前記複数の光電変換素子に含まれる複数の第２の光電変換素子上に形成され、前記第４の周波数帯域の光を透過する第５のフィルタとを含む
ことを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記固体撮像装置は、さらに、
前記複数の第１の光電変換素子が光電変換した信号の平均値である第１平均値と、前記複数の第２の光電変換素子が光電変換した信号の平均値である第２平均値とを算出する平均値算出手段と、
前記平均値算出手段が算出した前記第１平均値及び第２平均値の比に基づき、前記第１撮像部及び前記第２撮像部が出力する映像信号を補正する補正手段とを備える
ことを特徴とする請求項１０記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記第１のフィルタ、前記第２のフィルタ、前記第４のフィルタ及び前記第５のフィルタのうち１以上は、
異なる誘電体で構成される複数の層を積層した第１誘電体層及び第２誘電体層と、
前記第１誘電体層と前記第２誘電体層との間に形成される絶縁体で構成される絶縁体層とを備え、
前記絶縁体層の光学膜厚は、前記第１誘電体層及び前記第２誘電体層の光学膜厚と異なる
ことを特徴とする請求項１０記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記固体撮像装置は、さらに、
前記第１周波数帯域及び前記第２周波数帯域を含む周波数帯域の光を被写体に照射する光源を備える
ことを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記第１周波数帯域及び前記第２周波数帯域は、近赤外領域に含まれる
ことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記固体撮像装置は、さらに、
被写体までの距離を、前記第１撮像部及び第２撮像部が出力する前記映像信号から算出する距離算出手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、複数の外部入力端子を備える１つのパッケージで形成され、
前記第１撮像部及び前記第２撮像部の第１制御信号、第２制御信号、及び第３制御信号が入力される入力パッドのうち少なくとも１つは共通の前記外部入力端子と接続される
ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、異なる半導体基板に形成され、同一の基板上に配置される
ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、同一の半導体基板に形成される
ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の固体撮像装置を備える
ことを特徴とするカメラ。
【請求項２０】
請求項１９記載のカメラを備える
ことを特徴とする車両。
【請求項２１】
請求項１９記載のカメラを備える
ことを特徴とする監視装置。
【請求項２２】
行列状に配置された複数の光電変換素子を備え、入射光に応じた映像信号を出力する第１撮像部及び第２撮像部と、
前記第１撮像部へ光を入射する第１光入射部と、
前記第１光入射部と離間して設けられ、前記第２撮像部へ光を入射する第２光入射部とを備える固体撮像装置の駆動方法であって、
行方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第１制御信号と、列方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第２制御信号と、露光時間を制御するための第３制御信号とを、前記第１撮像部及び前記第２撮像部に共通に供給する
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、カメラ、車両、監視装置及び固体撮像装置の駆動方法に関し、特に、独立した光入射経路を有する２つの撮像領域を備える固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体映像の撮像、又は、距離情報を伴った映像情報を得るために、２つの撮像領域を備えるカメラが用いられている。距離情報を伴う映像情報を出力するカメラは、車載用カメラとして用いることで、前方の障害の大きさ及び距離の検知し、ドライバに警告を発することができる。さらに、障害物の検知にともない、自動的にエンジン、ブレーキ及びステアリング等を制御することで、障害物への衝突を回避することができる。さらに、車内に設けたカメラにより、乗員の大きさ（大人又は子供等）、及び乗員の頭部の位置等を検知し、エアバックのＯｐｅｎスピード及び圧力等を制御することができる。
【０００３】
また、距離情報を伴う映像情報を出力するカメラは、監視カメラ及びＴＶ電話等のカメラとして用いた場合には、所定の距離内の被写体のみを撮像及び表示することで、映像情報のデータ量の削減及び視認性の向上を実現することができる。
【０００４】
従来の立体映像の撮像を行うカメラとしては、２台のカメラを備えるステレオカメラが知られている。
【０００５】
図２４は、従来の立体映像を撮像する固体撮像装置であるステレオカメラの構成を示す図である。
【０００６】
図２４に示す固体撮像装置１０００は、カメラ１００１及び１００２を備える。カメラ１００１及び１００２は所定の距離を隔てて設置される。カメラ１００１及び１００２が撮像した映像信号より、立体映像が生成される。
【０００７】
図２４に示す従来の固体撮像装置１０００は、２台のカメラ１００１及び１００２を用いるため、カメラ１００１及び１００２における製造ばらつき等の影響により、十分なエピポーラ性を保てない（２台のカメラが撮像した映像信号に位置的なズレが生じる）という問題と、２台のカメラ１００１及び１００２の撮像特性が同一ではないという問題と、２台のカメラから出力される信号の出力タイミングに時間的遅延が生じるという問題とにより、距離情報を算出するために多大な調整工数及び信号処理工程を必要とする。
【０００８】
上記問題に対して、１チップのＬＳＩ（Large Scale Integration）として、２つの撮像領域を備えるステレオカメラが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
特許文献１記載のステレオカメラは、被写体を撮像する２つの撮像領域を１チップ化することにより、２つの撮像領域の製造ばらつきの影響を低減することができる。
【特許文献１】特開平９−７４５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ステレオカメラ等の立体映像の撮像、又は、距離情報を伴った映像情報を出力するカメラにおいては、エピポーラ性、２つのカメラの撮像特性の同一性、及び信号出力タイミングの同期性等を向上させることで、距離情報を高精度かつ効率よく算出できることが望まれる。
【００１１】
そこで、本発明は、距離情報を高精度かつ効率よく算出することができる映像信号を出力する固体撮像装置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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、行列状に配置された複数の光電変換素子を備え、入射光に応じた映像信号を出力する第１撮像部及び第２撮像部と、前記第１撮像部へ光を入射する第１光入射部と、前記第１光入射部と離間して設けられ、前記第２撮像部へ光を入射する第２光入射部と、行方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第１制御信号と、列方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第２制御信号と、露光時間を制御するための第３制御信号とを、前記第１撮像部及び前記第２撮像部に共通に出力する駆動手段とを備える。
【００１３】
この構成によれば、第１撮像部及び第２撮像部に供給する第１制御信号及び第２制御信号を共通とすることで、第１撮像部及び第２撮像部における信号電荷の読出し処理（信号電荷の転送処理）を同期して行うことができるので、距離情報を算出するための信号処理を効率よく実行できる。また、第３制御信号を共通とすることで第１撮像部及び第２撮像部の電荷蓄積時間（露光時間）を同一にすることができる。これにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号の信号レベルのばらつきを低減することができる。以上より、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号から、撮像した被写体への距離を高精度かつ効率よく算出することができる。
【００１４】
また、前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、さらに、列方向に並ぶ複数の前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出し、列方向に転送する複数の垂直転送手段と、前記複数の垂直転送手段が転送した信号電荷を行方向に転送する水平転送手段と、前記水平転送手段が転送した信号電荷を電圧又は電流に変換し、変換した電圧又は電流を前記映像信号として出力する出力手段とを備え、前記第１制御信号は、前記水平転送手段の転送を駆動する水平転送パルスであり、前記第２制御信号は、前記複数の垂直転送手段の転送を駆動する垂直転送パルスであり、前記第３制御信号は、前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を排出させる信号電荷排出パルスであってもよい。
【００１５】
この構成によれば、第１撮像部及び第２撮像部に供給する垂直転送パルス及び水平転送パルスを共通とすることで、第１撮像部及び第２撮像部における信号電荷の読出し処理（信号電荷の転送処理）を同期して行うことができるので、距離情報を算出するための信号処理を効率よく実行できる。また、信号電荷排出パルスを共通とすることで第１撮像部及び第２撮像部の電荷蓄積時間を同一にすることができる。これにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号の信号レベルのばらつきを低減することができる。以上より、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号から、撮像した被写体への距離を高精度かつ効率よく算出することができる。
【００１６】
また、前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、さらに、前記行列状に配置された複数の光電変換素子の行を順次選択する行選択手段と、前記行列状に配置された複数の光電変換素子の列を順次選択する列選択手段と、前記行選択手段に行を選択され、かつ前記列選択手段に列を選択された光電変換素子に蓄積された信号電荷を電圧又は電流に変換し、変換した電圧又は電流を前記映像信号として出力する出力手段とを備え、前記第１制御信号は、前記行選択手段の行の選択を開始させる垂直同期信号であり、前記第２制御信号は、前記列選択手段の列の選択を開始させる水平同期信号であり、前記第３制御信号は、前記第１制御信号の駆動タイミングを制御する電荷蓄積制御信号であってもよい。
【００１７】
この構成によれば、第１撮像部及び第２撮像部に供給する垂直同期信号及び水平同期信号を共通とすることで、第１撮像部及び第２撮像部における信号電荷の読出し処理（信号電荷の転送処理）を同期して行うことができるので、距離情報を算出するための信号処理を効率よく実行できる。また、電荷蓄積制御信号を共通とすることで第１撮像部及び第２撮像部の電荷蓄積時間を同一にすることができる。これにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号の信号レベルのばらつきを低減することができる。以上より、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号から、撮像した被写体への距離を高精度かつ効率よく算出することができる。
【００１８】
また、本発明に係る固体撮像装置は、行列状に配置された複数の光電変換素子と列方向に並ぶ複数の前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出し、列方向に転送する複数の垂直転送手段と、前記複数の垂直転送手段が転送した信号電荷を行方向に転送する水平転送手段と、前記水平転送手段が転送した信号電荷を電圧又は電流に変換し、変換した電圧又は電流を前記映像信号として出力する出力手段とを備え、入射光に応じた映像信号を出力する第１撮像部及び第２撮像部と、前記第１撮像部へ光を入射する第１光入射部と、前記第１光入射部と離間して設けられ、前記第２撮像部へ光を入射する第２光入射部と、前記水平転送手段の転送を駆動する水平転送パルスと、前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を排出させる信号電荷排出パルスとを前記第１撮像部及び前記第２撮像部に共通に出力し、前記複数の垂直転送手段の転送を駆動する第１垂直転送パルスを前記第１撮像部及び第２撮像部に個別に出力する駆動手段を備えてもよい。
【００１９】
この構成によれば、第１撮像部及び第２撮像部に異なる垂直転送パルスを供給することができる。これにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号の垂直方向にズレが生じている場合には、ズレを補正する異なる垂直転送パルスを供給することで、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号の垂直方向にズレを補正することができる。これにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号のエピポーラ性を向上させることができる。第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号のエピポーラ性が向上することにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号から、撮像した被写体への距離を高精度かつ効率よく算出することができる。
【００２０】
また、前記第１撮像部と、前記第２撮像部とは、水平方向に配置され、前記固体撮像装置は、さらに、前記第１撮像部が出力する映像信号の画像に対する、前記第２撮像部が出力する映像信号の画像の垂直方向の画素のズレを示す値であるズレ値を保持するズレ値保持手段を備え、前記駆動手段は、前記第１撮像領域及び前記第２撮像領域に、前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記垂直転送手段に読み出す読み出しパルスを印加し、その後、前記第１撮像部及び前記第２撮像部のうち、同一の被写体に対する映像信号の出力タイミングが遅い方に、前記ズレ値に応じた回数の垂直転送パルスを印加し、その後、前記第１撮像領域及び前記第２撮像領域に同一の垂直転送パルスを印加してもよい。
【００２１】
この構成によれば、ズレ値保持手段が保持するズレ値に応じて、駆動手段は、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号の垂直方向にズレを補正する異なる垂直転送パルスを供給する。これにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号の垂直方向にズレを補正することができる。よって、エピポーラ性が保たれた第１撮像部及び第２撮像部の映像信号を同期させて出力することができる。
【００２２】
また、前記第１撮像部と、前記第２撮像部とは、水平方向に配置され、前記固体撮像装置は、さらに、前記第１撮像部が出力する映像信号の画像に対する、前記第２撮像部が出力する映像信号の画像の垂直方向の画素のズレを示す値であるズレ値を保持するズレ値保持手段と、前記ズレ値保持手段が保持する前記ズレ値に応じた行から、前記行選択手段の行選択を開始させる行制御信号を生成する行制御手段とを備えてもよい。
【００２３】
この構成によれば、行選択手段は、ズレ値保持手段が保持するズレ値に応じた行から行選択を開始する。これにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号の垂直方向にズレを補正することができる。よって、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号のエピポーラ性を向上させることができる。
【００２４】
また、前記固体撮像装置は、さらに、前記第１撮像部及び前記第２撮像部が出力する映像信号から、前記ズレ値を算出するズレ値算出手段を備え、前記ズレ値保持手段は、前記ズレ値算出手段が算出した前記ズレ値を保持してもよい。
【００２５】
この構成によれば、製品出荷後の、任意のタイミング（電源投入時、所定の時間毎、又は外部操作に応じたタイミング等）で、ズレ値を算出し、算出したズレ値に応じた補正を行うことができる。これにより、設置環境等による動作条件の変化、及び経時変化等により特性（ズレ値）が変化した場合にも、最適な補正を行うことができる。
【００２６】
また、本発明に係る固体撮像装置は、行列状に配置された複数の光電変換素子を備え、入射光に応じた映像信号を出力する第１撮像部及び第２撮像部と、前記第１撮像部へ光を入射する第１光入射部と、前記第１光入射部と離間して設けられ、前記第２撮像部へ光を入射する第２光入射部と、行方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第１制御信号と、列方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第２制御信号とを、前記第１撮像部及び前記第２撮像部に共通に出力し、露光時間を制御するための第３制御信号を前記第１撮像部及び第２撮像部に個別に出力する駆動手段とを備えてもよい。
【００２７】
この構成によれば、第１撮像部及び第２撮像部における電荷蓄積時間が異なる。これにより、第１撮像部及び第２撮像部の出力する映像信号のダイナミックレンジが異なる。例えば、第１撮像部及び第２撮像部の出力する映像信号を合成することで、ダイナミックレンジの広い映像信号を生成することができる。
【００２８】
また、前記第１光入射部は、第１の周波数帯域の光を前記第１撮像部に集光する第１集光手段と、前記第１撮像部上に形成され、前記第１の周波数帯域に含まれる第３の周波数帯域の光を透過する第１のフィルタとを備え、前記第２光入射部は、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域の光を前記第２撮像部に集光する第２集光手段と、前記第２撮像部上に形成され、前記第２の周波数帯域に含まれる第４の周波数帯域の光を透過する第２のフィルタとを備えてもよい。
【００２９】
この構成によれば、第１集光手段により集光された第１の周波数帯域の光は、第２のフィルタにより遮断されるので、第２撮像部には照射されない。よって、第２撮像部に対する第１の周波数帯域の光の干渉を低減することができる。また、第２集光手段により集光された第２の周波数帯域の光は、第１のフィルタにより遮断されるので、第１撮像部には照射されない。よって、第１撮像部に対する第２の周波数帯域の光の干渉を低減することができる。また、第１のフィルタ及び第２のフィルタを備えることで、遮光板等を設けなくともよいので、構造を簡略化することができる。さらに、１チップの半導体集積回路に第１撮像部及び第２撮像部を形成した場合でも、容易に不要な周波数帯域の光を遮光することができる。
【００３０】
また、前記固体撮像装置は、さらに、複数の光電変換素子を備える第３撮像部と、前記第３撮像部へ光を入射する第３光入射部とを備え、前記第３光入射部は、前記第１の周波数帯域及び前記第２の周波数帯域を含む第５の周波数帯域の光を前記第３撮像部に集光する第３集光手段と、前記第３撮像部上に形成される第３のフィルタを備え、前記第３のフィルタは、前記第３撮像部が備える前記複数の光電変換素子に含まれる複数の第１の光電変換素子上に形成され、前記第３の周波数帯域の光を透過する第４のフィルタと、前記第３撮像部が備える前記複数の光電変換素子に含まれる複数の第２の光電変換素子上に形成され、前記第４の周波数帯域の光を透過する第５のフィルタとを含んでもよい。
【００３１】
この構成によれば、第３撮像部は、第３の周波数帯域の光を光電変換した信号と、第４の周波数帯域の光を光電変換した信号とを出力する。ここで、第１のフィルタ及び第２のフィルタを設け、第１撮像部と第２撮像部とに異なる周波数帯域の光を入射した場合、第１撮像部と第２撮像部とが出力する映像信号の信号レベルに差が生じる。第３の撮像領域が出力する第１の周波数帯域の光を光電変換した信号と、第２の周波数帯域の光を光電変換した信号との比を用いて、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号を補正することで、周波数帯域の差による信号レベルの差を低減することができる。
【００３２】
また、前記固体撮像装置は、さらに、前記複数の第１の光電変換素子が光電変換した信号の平均値である第１平均値と、前記複数の第２の光電変換素子が光電変換した信号の平均値である第２平均値とを算出する平均値算出手段と、前記平均値算出手段が算出した前記第１平均値及び第２平均値の比に基づき、前記第１撮像部及び前記第２撮像部が出力する映像信号を補正する補正手段とを備えてもよい。
【００３３】
この構成によれば、補正手段は、平均値算出手段が算出した第１平均値と第２平均値との比を用いて、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号を補正する。これにより、第１撮像部及び第２撮像部に入射する光の周波数帯域の差による、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号の信号レベルの差を低減することができる。
【００３４】
また、前記第１のフィルタ、前記第２のフィルタ、前記第３のフィルタ及び前記第４のフィルタのうち１以上は、異なる誘電体で構成される複数の層を積層した第１誘電体層及び第２誘電体層と、前記第１誘電体層と前記第２誘電体層との間に形成される絶縁体で構成される絶縁体層とを備え、前記絶縁体層の光学膜厚は、前記第１誘電体層及び前記第２誘電体層の光学膜厚と異なってもよい。
【００３５】
この構成によれば、第１のフィルタ、第２のフィルタ、第３のフィルタ及び第４のフィルタのうち１以上に、耐光性及び耐熱性に優れた多層膜干渉フィルタが用いられる。これにより、無機材料のみを用いてフィルタを構成することができる。フィルタを無機材料のみで構成することで、高温及び高照射下で使用しても退色現象を生じない。よって、車載用途として車両の外部、エンジンルーム内又は車室内等の場所にも搭載することができる。
【００３６】
また、前記固体撮像装置は、さらに、前記第１周波数帯域及び前記第２周波数帯域を含む周波数帯域の光を被写体に照射する光源を備えてもよい。
【００３７】
この構成によれば、光源が被写体に照射した光の反射光を第１撮像部及び第２撮像部で受光することができる。これにより、夜間及び暗所での撮像を行うことができる。
【００３８】
また、前記第１周波数帯域及び前記第２周波数帯域は、近赤外領域に含まれてもよい。
この構成によれば、近赤外領域の光を用いて、被写体の撮像を行うことができる。これにより、車載カメラ等として本発明の固体撮像装置を用いた場合に、視認性の向上と、対向車両及び歩行者に対する眩惑の防止とを実現することができる。
【００３９】
また、前記固体撮像装置は、さらに、被写体までの距離を、前記第１撮像部及び第２撮像部が出力する前記映像信号から算出する距離算出手段を備えてもよい。
【００４０】
この構成によれば、固体撮像装置は、第１撮像部及び第２撮像部で撮像した映像信号と、映像信号の被写体までの距離の情報とを外部に出力することができる。
【００４１】
また、前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、複数の外部入力端子を備える１つのパッケージで形成され、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の第１制御信号、第２制御信号、及び第３制御信号が入力される入力パッドのうち少なくとも１つは共通の前記外部入力端子と接続されてもよい。
【００４２】
この構成によれば、外部入力端子の数を減少させることができる。
また、前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、異なる半導体基板に形成され、同一の基板上に配置されてもよい。
【００４３】
この構成によれば、第１撮像部及び第２撮像部は、異なるチップで形成される。よって、第１撮像部と第２撮像部とが配置される距離を容易に広くすることができる。これにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号に基づく被写体までの距離の算出の精度を向上させることができる。
【００４４】
また、前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、同一の半導体基板に形成されてもよい。
この構成によれば、第１撮像部及び第２撮像部は、１チップの半導体集積回路に形成されるので、第１撮像部と第２撮像部との特性のばらつきを低減することができる。これにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号におけるエピポーラ性を向上させることができる。さらに、第１撮像部及び第２撮像部の配置のズレ等によるエピポーラ性の低減を防止することができる。
【００４５】
また、本発明に係るカメラは、行列状に配置された複数の光電変換素子を備え、入射光に応じた映像信号を出力する第１撮像部及び第２撮像部と、前記第１撮像部へ光を入射する第１光入射部と、前記第１光入射部と離間して設けられ、前記第２撮像部へ光を入射する第２光入射部と、行方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第１制御信号と、列方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第２制御信号と、露光時間を制御するための第３制御信号とを、前記第１撮像部及び前記第２撮像部に共通に出力する駆動手段とを備える。
【００４６】
この構成によれば、第１撮像部及び第２撮像部に供給する第１制御信号及び第２制御信号を共通とすることで、第１撮像部及び第２撮像部における信号電荷の読出し処理（信号電荷の転送処理）を同期して行うことができるので、距離情報を算出するための信号処理を効率よく実行できる。また、第３制御信号を共通とすることで第１撮像部及び第２撮像部の電荷蓄積時間（露光時間）を同一にすることができる。これにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号の信号レベルのばらつきを低減することができる。以上より、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号から、撮像した被写体への距離を高精度かつ効率よく算出することができる。
【００４７】
また、本発明に係る車両は、行列状に配置された複数の光電変換素子を備え、入射光に応じた映像信号を出力する第１撮像部及び第２撮像部と、前記第１撮像部へ光を入射する第１光入射部と、前記第１光入射部と離間して設けられ、前記第２撮像部へ光を入射する第２光入射部と、行方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第１制御信号と、列方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第２制御信号と、露光時間を制御するための第３制御信号とを、前記第１撮像部及び前記第２撮像部に共通に出力する駆動手段と有するカメラを備える。
【００４８】
この構成によれば、第１撮像部及び第２撮像部に供給する第１制御信号及び第２制御信号を共通とすることで、第１撮像部及び第２撮像部における信号電荷の読出し処理（信号電荷の転送処理）を同期して行うことができるので、距離情報を算出するための信号処理を効率よく実行できる。また、第３制御信号を共通とすることで第１撮像部及び第２撮像部の電荷蓄積時間（露光時間）を同一にすることができる。これにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号の信号レベルのばらつきを低減することができる。以上より、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号から、撮像した被写体への距離を高精度かつ効率よく算出することができる。
【００４９】
また、本発明に係る監視装置は、行列状に配置された複数の光電変換素子を備え、入射光に応じた映像信号を出力する第１撮像部及び第２撮像部と、前記第１撮像部へ光を入射する第１光入射部と、前記第１光入射部と離間して設けられ、前記第２撮像部へ光を入射する第２光入射部と、行方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第１制御信号と、列方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第２制御信号と、露光時間を制御するための第３制御信号とを、前記第１撮像部及び前記第２撮像部に共通に出力する駆動手段と有するカメラを備える。
【００５０】
この構成によれば、第１撮像部及び第２撮像部に供給する第１制御信号及び第２制御信号を共通とすることで、第１撮像部及び第２撮像部における信号電荷の読出し処理（信号電荷の転送処理）を同期して行うことができるので、距離情報を算出するための信号処理を効率よく実行できる。また、第３制御信号を共通とすることで第１撮像部及び第２撮像部の電荷蓄積時間（露光時間）を同一にすることができる。これにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号の信号レベルのばらつきを低減することができる。以上より、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号から、撮像した被写体への距離を高精度かつ効率よく算出することができる。
【００５１】
また、本発明に係る固体撮像装置の駆動方法は、行列状に配置された複数の光電変換素子を備え、入射光に応じた映像信号を出力する第１撮像部及び第２撮像部と、前記第１撮像部へ光を入射する第１光入射部と、前記第１光入射部と離間して設けられ、前記第２撮像部へ光を入射する第２光入射部とを備える固体撮像装置の駆動方法であって、行方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第１制御信号と、列方向に並ぶ前記光電変換素子から得られる信号の転送を制御するための第２制御信号と、露光時間を制御するための第３制御信号とを、前記第１撮像部及び前記第２撮像部に共通に供給する。
【００５２】
この構成によれば、第１撮像部及び第２撮像部に供給する第１制御信号及び第２制御信号を共通とすることで、第１撮像部及び第２撮像部における信号電荷の読出し処理（信号電荷の転送処理）を同期して行うことができるので、距離情報を算出するための信号処理を効率よく実行できる。また、第３制御信号を共通とすることで第１撮像部及び第２撮像部の電荷蓄積時間（露光時間）を同一にすることができる。これにより、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号の信号レベルのばらつきを低減することができる。以上より、第１撮像部及び第２撮像部が出力する映像信号から、撮像した被写体への距離を高精度かつ効率よく算出することができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明は、距離情報を容易、かつ高精度に算出することができる映像信号を出力する固体撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明に係る固体撮像装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５５】
（実施の形態１)
本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置は、２つの撮像領域に同一の制御信号を供給する。これにより、２つの撮像領域が撮像した映像信号から距離情報を高精度かつ効率よく算出することができる。
【００５６】
まず、本実施の形態に係る固体撮像装置の構成を説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【００５７】
図１に示す固体撮像装置１００は、撮像の被写体１７０の映像情報及び距離情報を出力する。固体撮像装置１００は、例えば、車両に搭載された近赤外領域の光（以下、「近赤外光」と記す。）を用いた暗視機能を有するカメラである。固体撮像装置１００は、撮像領域１１０及び１２０と、制御部１３０と、信号処理部１４０と、レンズ１５０及び１５１と、光源１６０とを備える。
【００５８】
光源１６０は、近赤外光（波長７００ｎｍ〜１１００ｎｍ）を被写体１７０に照射する。光源１６０は、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）又は半導体レーザで構成される。
【００５９】
レンズ１５０は、被写体１７０からの反射光を撮像領域１１０に集光する。レンズ１５１は、レンズ１５０と離間して設けられ、被写体１７０からの反射光を撮像領域１２０に集光する。
【００６０】
撮像領域１１０及び１２０は、ＣＣＤイメージセンサであり、入射光に応じた映像信号を出力する。撮像領域１１０及び１２０は、それぞれ被写体１７０からの反射光を電気信号に変換し、変換した電気信号を映像信号として出力する。
【００６１】
図２は、撮像領域１１０及び１２０の構成を示す図である。図２に示す撮像領域１１０は、複数の光電変換素子１１１と、複数の垂直転送部１１２と、水平転送部１１３と、電荷検出部１１４と、Ａ／Ｄ変換部１１５とを備える。
【００６２】
複数の光電変換素子１１１は、半導体基板上に行列状に配置される。複数の光電変換素子１１１は、受光量に応じた信号電荷を蓄積する。
【００６３】
各垂直転送部１１２は、列方向に並ぶ複数の光電変換素子１１１に蓄積された信号電荷を読み出し、読出した信号電荷を垂直方向（列方向）に転送する。
【００６４】
水平転送部１１３は、複数の垂直転送部１１２が転送した信号電荷を水平方向（行方向）に転送する。
【００６５】
電荷検出部１１４は、水平転送部１１３が転送した信号電荷を、電圧又は電流に変換する。Ａ／Ｄ変換部１１５は、電荷検出部１１４により変換された電圧又は電流値をデジタルの映像信号に変換し、変換した映像信号を出力する。
【００６６】
なお、撮像領域１２０の構成は、撮像領域１１０の構成と同様である。また、撮像領域１１０と、撮像領域１２０とは、行列状に配置された複数の光電変換素子１１１の行方向（水平方向）に配置される。また、例えば、撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１、複数の垂直転送部１１２、水平転送部１１３及び電荷検出部１１４は同一の半導体基板に形成された１チップの半導体集積回路である。
【００６７】
制御部１３０は、複数の垂直転送部１１２の垂直転送を駆動する垂直転送パルスと、水平転送部１１３の水平転送を駆動する水平転送パルスと、複数の光電変換素子１１１に蓄積された信号電荷を半導体基板に排出させる信号電荷基板排出パルスとを生成する。信号電荷基板排出パルスは、複数の光電変換素子１１１の電荷蓄積時間（露光時間）を制御するための信号である。制御部１３０は、撮像領域１１０及び１２０に共通の垂直転送パルス、水平転送パルス及び信号電荷基板排出パルスを供給する。
【００６８】
信号処理部１４０は、被写体までの距離情報を、撮像領域１１０及び１２０が出力する映像信号から算出し、映像信号及び距離情報を外部に出力する。
【００６９】
図３は、撮像領域１１０及び１２０と、レンズ１５０及び１６０との断面構造を模式的に示す図である。図３に示すように、固体撮像装置１００は、さらに、フィルタ１５２、１５３、１５４及び１５５を備える。フィルタ１５２、１５３、１５４及び１５５は、例えば、多層膜干渉フィルタである。
【００７０】
被写体１７０からの反射光は、フィルタ１５２、レンズ１５０及びフィルタ１５４からなる光入射経路により、撮像領域１１０に入射される。また、被写体１７０からの反射光は、フィルタ１５３、レンズ１５１及びフィルタ１５５からなる光入射経路により、撮像領域１２０に入射される。フィルタ１５２は、レンズ１５０の上部に形成され、第１の周波数帯域の光のみを透過する。すなわち、フィルタ１５２及びレンズ１５０により、第１の周波数帯域の光は撮像領域１１０に集光される。フィルタ１５３は、レンズ１５１の上部に形成され、第２の周波数帯域の光のみを透過する。すなわち、フィルタ１５３及びレンズ１５１により、第２の周波数帯域の光は撮像領域１２０に集光される。フィルタ１５４は、撮像領域１１０上に形成され、第１の周波数帯域の光のみを透過する。フィルタ１５５は、撮像領域１２０上に形成され、第２の周波数帯域の光のみを透過する。ここで、第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域は、近赤外領域（波長７００ｎｍ〜１１００ｎｍ）内の、互いに重複しない異なる周波数帯域である。例えば、第１の周波数帯域は、波長７５０ｎｍ〜８５０ｎｍの周波数帯域であり、第２の周波数帯域は、波長９５０ｎｍ〜１０５０ｎｍの周波数帯域である。
【００７１】
図４は、フィルタ１５２の断面構造を模式的に示す図である。なお、フィルタ１５３〜１５５の断面構造も図４と同様である。
【００７２】
図４（ａ）に示すフィルタ１５２は、上部反射層１６１と、スペーサ層１６２と、下部反射層１６３とを備える。スペーサ層１６２は下部反射層１６３上に積層され、上部反射層１６１は、スペーサ層１６２上に積層される。
【００７３】
上部反射層１６１及び下部反射層１６３は、３層の高屈折率材料で構成される層１６４と、３層の低屈折率材料で構成される層１６５とを、交互に積層した構造である。高屈折率材料で構成される層１６４は、例えば、酸化チタンＴｉＯ2（屈折率２．５）で構成される。低屈折率材料で構成される層１６５は、例えば、酸化シリコンＳｉＯ2（屈折率１．４５）で構成される。スペーサ層１６２は、高屈折率材料で構成され、例えば、酸化チタンＴｉＯ2（屈折率２．５）で構成される。また、フィルタ１５２は、スペーサ層１６２を中心にして、光学膜厚λ／４（λ：設定中心波長）の多層膜構造の上部反射層１６１及び下部反射層１６３が対称となるように配置される。このような層構造により、反射帯域中に透過帯域領域が選択的に形成され、さらにスペーサ層１６２の膜厚を変化させることによって、その透過ピーク波長を変化させることができる。
【００７４】
図５は、図４（ａ）に示すフィルタ１５２の光の波長に対する光の透過率の計算結果を示す図である。なお、透過率の計算には誘電体多層膜干渉フィルタにおいて広く知られている特性マトリクス法を用いた。図５に示すように、例えば、ＴｉＯ2層１６４を９０ｎｍとし、ＳｉＯ2層１６５を１５５ｎｍとすることで、実線１７４で示す特性の設定中心波長９００ｎｍの多層膜干渉フィルタを構成することができる。また、ＴｉＯ2層１６４を９９ｎｍとし、ＳｉＯ2層１６５を１７１ｎｍとすることで、破線１７５で示す設定中心波長１０００ｎｍの多層膜干渉フィルタを構成することができる。ここで、スペーサ層１６２は、光学膜厚をλ／２としている。また、図５に示すように、図４（ａ）に示すフィルタ１５２は、短波長帯（波長８００ｎｍ以下）の光を透過する特性を有するが、短波長カット光学フィルタ（例えば朝日分光（株）ＬＩＯ８４０等：図５の二点鎖線１７６）を併用することで、波長９００ｎｍ又は１０００ｎｍの光のみを透過することができる。
【００７５】
なお、フィルタ１５２の構成は、図４（ｂ）に示すように、所定の膜厚及び層数のＴｉＯ2層とＳｉＯ2層とを積層した、上部反射層１６６と、スペーサ層１６７と、下部反射層１６８とを構成してもよい。
【００７６】
図６は、図４（ｂ）に示すフィルタ１５２の光の波長に対する光の透過率の計算結果を示す図である。図６に示すように、上部反射層１６６と、スペーサ層１６７と、下部反射層１６８との膜厚及び層数を最適化することにより、実線１７７で示す特性の設定中心波長８００ｎｍの多層膜干渉フィルタ及び破線１７８で示す設定中心波長１０００ｎｍの多層膜干渉フィルタを構成することができる。
【００７７】
なお、高屈折率材料で構成される層１６４は、酸化チタンＴｉＯ2で構成されるとしたが、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、又は酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）等で構成してもよい。また、低屈折率材料で構成される層１６５は、酸化シリコンＳｉＯ2で構成されるとしたが用いたが、高屈折率材料として用いる誘電体と比較して屈折率が低ければ、酸化シリコンＳｉＯ2以外の材料を用いてもよい。
【００７８】
また、上述した設定中心波長、スペーサ層の膜厚、ペア数は１例であり、所望の分光特性に合わせて設定すればよい。
【００７９】
このように、誘電体多層膜干渉フィルタを用いることで、フィルタを通常の半導体プロセスで作製可能となり、従来の顔料フィルタのように固体撮像装置の受光部や配線部などを形成した後に、通常の半導体プロセスとは異なる工程、いわゆるオンチッププロセスでフィルタを形成する必要がない。よって、プロセスの安定化、及び生産性向上に伴う低コスト化を実現することができる。
【００８０】
さらに、誘電体多層膜干渉フィルタを用いることにより、無機材料のみを用いてフィルタを構成することができる。これにより、高温及び高照射下で使用しても退色現象を生じないことから、車載用途として車両の外部、エンジンルーム内又は車室内等の場所にも搭載することができる。
【００８１】
次に、本実施の形態に係る固体撮像装置１００の動作を説明する。
光源１６０から照射された近赤外光は、被写体１７０で反射される。被写体１７０で反射した反射光は、フィルタ１５２により第１の周波数帯域の光のみが透過し、レンズ１５０で集光され、フィルタ１５４を介して撮像領域１１０に照射される。また、被写体１７０で反射した反射光は、フィルタ１５３により第２の周波数帯域の光のみが透過し、レンズ１５１で集光され、フィルタ１５５を介して撮像領域１２０に照射される。ここで、撮像領域１１０及び１２０上にフィルタ１５４及び１５５を備えることにより、フィルタ１５２を介してレンズ１５０で集光された光は、フィルタ１５５で遮断されるので撮像領域１２０には入射せず撮像領域１１０のみに入射する。また、フィルタ１５３を介してレンズ１５１で集光された光は、フィルタ１５４で遮断されるので撮像領域１１０には入射せず、撮像領域１２０のみに入射する。すなわち、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００は、撮像領域１１０及び１２０に入射する光の干渉を防止することができる。また、フィルタ１５２〜１５４を備えることで、遮光板等を設けなくともよいので、構造を簡略化することができる。さらに、１チップの半導体集積回路に撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１、複数の垂直転送部１１２、水平転送部１１３及び電荷検出部１１４を形成した場合でも、容易に不要な周波数帯域の光を遮光することができる。
【００８２】
撮像領域１１０及び１２０の複数の光電変換素子１１１は、入射光量に応じた信号電荷を蓄積する。制御部１３０は、撮像領域１１０及び１２０の垂直転送部１１２による光電変換素子１１１に蓄積された信号電荷の垂直転送を制御する垂直転送パルスを生成する。また、制御部１３０は、撮像領域１１０及び１２０の水平転送部１１３による垂直転送部１１２により垂直転送された信号電荷の水平転送を制御する水平転送パルスを生成する。制御部１３０は、共通の垂直転送パルス及び水平転送パルスを撮像領域１１０及び１２０に供給する。さらに、制御部１３０は、半導体基板の電圧を制御することで、光電変換素子１１１に蓄積された信号電荷を半導体基板に排出させる共通の信号電荷基板排出パルスを撮像領域１１０及び１２０に出力する。このように、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００は、撮像領域１１０及び１２０に共通の垂直転送パルス、水平転送パルス及び信号電荷基板排出パルスを供給する。これにより、撮像領域１１０及び１２０における信号電荷の読出し処理（信号電荷の転送処理）を同期して行うことができる。よって、撮像領域１１０及び１２０が出力する映像信号の時間的なばらつきを低減し、撮像領域１１０及び１２０の撮像特性の同一性と、信号出力タイミングの高い同期性とを実現することができる。また、信号電荷基板排出パルスを共通とすることで撮像領域１１０及び１２０の電荷蓄積時間を同一にすることができる。これにより、撮像領域１１０及び１２０が出力する映像信号の信号レベルのばらつきを低減することができる。
【００８３】
撮像領域１１０及び１２０の電荷検出部１１４は、水平転送部１１３により水平転送された信号電荷を電圧又は電流に変換する。撮像領域１１０及び１２０のＡ／Ｄ変換部１１５は、電荷検出部１１４により変換された電圧又は電流値をデジタルの映像信号に変換し、変換した映像信号を出力する。
【００８４】
図７は、撮像領域１１０及び１２０が出力する映像信号の画像の一例を示す図である。図７において、画像１７１ａ及び１７１ｂは、撮像領域１１０で撮像された左画像であり、画像１７２ａ及び１７２ｂは、撮像領域１２０で撮像された右画像である。例えば、被写体１７０を撮像した場合、撮像領域１１０及び１２０は、図７（ａ）に示す画像１７１ａ及び１７２ａを出力する。
【００８５】
信号処理部１４０は、被写体１７０の距離情報を、撮像領域１１０及び１２０が出力する映像信号から算出する。
【００８６】
図８は、図７（ａ）に示す画像に対する信号処理部１４０の処理を説明するための図である。信号処理部１４０は、左画像１７１ａと、右画像１７２ａから被写体１７０の視差ｄを算出する。視差ｄは、左画像１７１ａと、右画像１７２ａにおける被写体１７０の水平方向のズレ（差分）である。例えば、信号処理部１４０は、左画像１７１ａと、右画像１７２ａの各行のデータを比較し、一致するか否かを判定する。次に、右画像１７２ａの各行のデータを右側にシフトさせ、シフトさせたデータが左画像１７１ａと一致するか否かを判定する。右画像１７２ａの各行のデータを右側にシフトする動作及び左画像１７１ａと一致を判定する処理を繰り返す。信号処理部１４０は、各行の左画像１７１ａと右画像１７２ａがもっとも類似したときの右画像１７２ａのシフト数を視差ｄとして算出する。なお、視差ｄを算出する処理は、各行のデータ毎に行ってもよいし、複数の行単位のデータ毎に行ってもよい。具体的には、信号処理部１４０は右画像のｍ行（ｍ：１以上の整数）の画素を行方向に所定の画素分（通常１画素）ずらす処理を所定の回数繰り返す。そして、所定の回数の処理毎に、ずらしたｍ行の右画像と、左画像のｍ行とに含まれる各画素の信号レベルの差分の絶対値を算出する。信号処理部１４０は、所定の回数の処理毎に、算出した差分の絶対値、ｎ列（ｎ：１以上の整数）毎の和を算出する。信号処理部１４０は、所定の回数の前記処理毎に、算出した和が、それまで保持していた和より小さい場合に、算出した和と、ずらし処理が実行された回数とを新たに保持する。そして所定の回数のずらし処理が終了した後に、保持されたずらし処理の実行回数を、視差として外部に出力する。例えば、ずらし処理によるずらし量（通常１画素）をｎ画素とし、ずらし処理が実行された回数をＮ回とし、画素ピッチをＰｘとした場合には、視差ＺはＺ＝ｎ×Ｎ×Ｐｘで算出される。信号処理部１４０は、左画像１７１ａと、右画像１７２ａと、算出した視差ｄの情報とを外部に出力する。なお、信号処理部１４０は、左画像１７１ａ又は右画像１７２ａに視差ｄの情報を付与して出力してもよい。さらに、左画像１７１ａ及び右画像１７２ａを合成して出力してもよい。さらに、信号処理部１４０は、視差ｄと、撮像領域１１０と撮像領域１２０との距離とから固体撮像装置１００から被写体１７０への距離を算出し出力してもよい。なお、視差の算出方法は、例えば、特開２００３−１４３４５９号公報に記載されている。
【００８７】
ここで、図７（ｂ）に示すように、左画像１７１ｂと、右画像１７２ｂとが垂直方向にズレが生じている（エピポーラ性が悪い）場合、一致を比較する各行において、ズレにより画像が一致しないため、信号処理部１４０の視差ｄの算出処理における精度が低下する。本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００では、上述したように、撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１、複数の垂直転送部１１２、水平転送部１１３及び電荷検出部１１４を１チップのＬＳＩとして形成することで、右画像と左画像との垂直方向のズレを低減することができる。これにより、視差ｄの算出精度を向上させることができる。
【００８８】
また、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００は、撮像領域１１０及び１２０に共通の信号電荷基板排出パルスを供給する。これにより、撮像領域１１０と撮像領域１２０との電荷蓄積時間が等しくなり、右画像と左画像との輝度の差を低減することができる。信号処理部１４０による視差ｄの算出処理（画像の一致の判定処理）においては、画像の輝度等により一致が判定される。よって、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００は、撮像領域１１０及び１２０に共通の信号電荷基板排出パルスを供給することで、視差ｄの算出精度を向上させることができる。
【００８９】
また、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００は、撮像領域１１０及び１２０に共通の垂直転送パルス及び水平転送パルスを供給することで、撮像領域１１０及び１２０の動作を同期させることができる。これにより、右画像及び左画像が同期して出力される。よって、撮像領域１１０及び１２０が出力する右画像及び左画像の時間的なばらつきを低減し、撮像領域１１０及び１２０の撮像特性の同一性と、信号出力タイミングの高い同期性とを実現することができる。これにより、視差ｄの算出精度を向上させることができる。また、撮像領域１１０及び１２０が出力する右画像及び左画像を用いる信号処理部１４０の処理を右画像及び左画像が共に出力されるのを待つことなく行うことで、信号処理部１４０の処理を高速かつ効率よく行うことができる。
【００９０】
また、撮像領域１１０及び１２０を複数の外部入出力端子を備える１パッケージで構成する場合には、垂直転送パルス、水平転送パルス及び信号電荷基板排出パルスを共通とすることで、パッケージの端子数を削減することができる。図９は、１パッケージで構成した撮像領域１１０及び１２０の構成を模式的に示す図である。図９に示すように、垂直転送パルス、水平転送パルス及び信号電荷基板排出パルスが入力される入力パッドのうち少なくとも１つを共通の外部入力端子と接続することで、例えば、外部入力端子１８０を削減することができる。なお、図９において１つの外部入力端子のみを削減しているが、共通に供給する信号に対応する複数の外部入力端子を削減してもよい。
【００９１】
また、撮像領域１１０及び１２０として、民生用途のイメージセンサチップを容易に転用することができる。これにより、コストを低減することができる。この場合、特に垂直転送パルス、水平転送パルス及び信号電荷基板排出パルスの入力される入力パッドのうち少なくとも１つを共通の外部入力端子と接続することでパッケージの端子数を削減することができる。
【００９２】
以上、本発明の実施の形態に係る固体撮像装置１００について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【００９３】
例えば、上記説明では、撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１、複数の垂直転送部１１２、水平転送部１１３及び電荷検出部１１４は、１チップのＬＳＩであるとしたが、異なる半導体基板に形成し、同一の基板（例えば、プリント基板又はダイパッド等）上に配置してもよい。すなわち、撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１、複数の垂直転送部１１２、水平転送部１１３及び電荷検出部１１４は、異なるチップで構成されてもよい。撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１、複数の垂直転送部１１２、水平転送部１１３及び電荷検出部１１４を異なるチップで構成することで、撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１を配置する距離を容易に離すことができる。撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１を配置する距離が離れることで、固体撮像装置１００から被写体１７０への距離の算出における精度を向上させることができる。一方、上述したように撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１を１チップで構成した場合には、撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１の距離を離すためには、チップ面積を増加させる必要があり、コスト増加につながる。ただし、撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１、複数の垂直転送部１１２、水平転送部１１３及び電荷検出部１１４を異なるチップで構成した場合には、１チップで構成した場合に比べ、特性のばらつき及び基板上に配置した際の水平方向及び垂直方向のズレが増加するという欠点がある。なお、撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１、複数の垂直転送部１１２、水平転送部１１３及び電荷検出部１１４を異なるチップで構成する場合には、同一の製造プロセスで形成された撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１、複数の垂直転送部１１２、水平転送部１１３及び電荷検出部１１４、好ましくは同一のウェハーに形成された撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１、複数の垂直転送部１１２、水平転送部１１３及び電荷検出部１１４を用いることで、撮像領域１１０と撮像領域１２０との複数の光電変換素子１１１、複数の垂直転送部１１２、水平転送部１１３及び電荷検出部１１４の特性のばらつきを低減することができる。
【００９４】
また、上記説明において、フィルタ１５２はレンズ１５０の上部に形成され、フィルタ１５３は、レンズ１５１の上部に形成されるとしたが、フィルタ１５２はレンズ１５０の下部に形成され、フィルタ１５３は、レンズ１５１の下部に形成されてもよい。
【００９５】
また、上記説明では、第１の周波数帯域と、第２の周波数帯域とは、互いに重複しない異なる周波数帯域であるとしたが、第１の周波数帯域の一部と、第２の周波数帯域の一部とが重複してもよい。例えば、フィルタ１５２が透過する周波数帯域の透過率が５０％以下の領域が、フィルタ１５３が透過する周波数帯域の一部に含まれてもよい。
【００９６】
また、上記説明において、フィルタ１５４は、第１の周波数帯域の光のみを透過するとしたが、第１の周波数帯域に含まれる周波数帯域のみを透過してもよい。すなわち、フィルタ１５２は、第１の周波数帯域（例えば、波長７５０ｎｍ〜８５０ｎｍ）の光のみを透過し、フィルタ１５４は、第１の周波数帯域に含まれる周波数帯域（例えば、波長７７０ｎｍ〜８３０ｎｍ）の光のみを透過してもよい。さらに、フィルタ１５４は、透過率が低い周波数帯域として、第１の周波数帯域に含まれない周波数帯域を透過してもよい。例えば、フィルタ１５４は、透過率３０％以下であれば、第１の周波数帯域（例えば、波長７５０ｎｍ〜８５０ｎｍ）に含まれない帯域を含む広帯域な周波数特性（例えば、波長７００ｎｍ〜９００ｎｍ）を有してもよい。
【００９７】
同様に、フィルタ１５５は、第２の周波数帯域に含まれる周波数帯域のみを透過してもよい。さらに、フィルタ１５５は、透過率が低い周波数帯域として、第２の周波数帯域に含まれない周波数帯域を透過してもよい。
【００９８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置は、２つの撮像領域が撮像した画像の垂直方向のズレを補正する機能を有する。これにより、２つの撮像領域が撮像した画像に垂直方向のズレがある場合でも、高いエピポーラ性を実現することができる。
【００９９】
まず、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の構成を説明する。
図１０は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の構成を示す図である。なお、図１と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【０１００】
図１０に示す固体撮像装置２００は、図１に示す固体撮像装置１００に対して、制御部２３０の構成と、調整値算出部２１０及び調整値保持部２２０を備える点とが異なる。
【０１０１】
調整値算出部２１０は、撮像領域１１０及び１２０が出力する映像信号から、撮像領域１１０及び１２０が出力する映像信号の垂直方向のズレを算出する。具体的には、調整値算出部２１０は、撮像領域１１０が出力する映像信号の画像に対する、撮像領域１２０が出力する映像信号の画像の垂直方向の画素のズレを示す値である調整値２２１を算出する。例えば、図７（ｂ）に示す左画像１７１ｂ及び右画像１７２ｂの例では、調整値算出部２１０は、左画像１７１ｂと右画像１７２ｂとの垂直方向のズレ１７３を算出する。例えば、調整値算出部２１０は、左画像１７１ｂと、右画像１７２ｂとの画像データからそれぞれが一致する特異点を抽出し、画素データのＹアドレスの差分を調整値２２１として出力する。例えば、調整値算出部２１０は、左画像１７１ｂと、右画像１７２ｂのデータを比較し、一致するか否かを判定する。次に、調整値算出部２１０は、右画像１７２ｂのデータを下側にシフトさせ、シフトさせたデータが左画像１７１ｂと一致するか否かを判定する。調整値算出部２１０は、右画像１７２ｂのデータを下側に所定の回数シフトする動作毎に、左画像１７１ｂと一致を判定する処理を行う。次に、調整値算出部２１０は、下側へシフトする前の右画像１７２ｂのデータを上側にシフトさせ、シフトさせたデータが左画像１７１ｂと一致するか否かを判定する。調整値算出部２１０は、右画像１７２ｂのデータを上側に所定の回数シフトする動作毎に、左画像１７１ｂと一致を判定する処理を行う。所定の回数の一致判定処理の後、調整値算出部２１０は、最も画像が一致したシフト回数を調整値２２１として出力する。なお、調整値算出部２１０による左画像１７１ｂ及び右画像１７２ｂの一致判定処理は、左画像１７１ｂ及び右画像１７２ｂの所定の列毎に行ってもよい。
【０１０２】
調整値算出部２１０は、例えば、固体撮像装置２００の電源投入時に上述した調整値２２１の算出処理を行う。なお、調整値算出部２１０は、所定の時間毎、又は外部からの操作に応じて、上述した調整値２２１の算出処理を行ってもよい。
【０１０３】
調整値保持部２２０は、調整値算出部２１０が算出した調整値２２１を保持する。
制御部２３０は、撮像領域１１０及び１２０に共通の水平転送パルス及び信号電荷基板排出パルスを供給する。また、制御部２３０は、個別の垂直転送パルス２３１及び２３２を出力する。
【０１０４】
図１１は、図７（ｂ）に示すように左画像１７１ｂ及び右画像１７２ｂが垂直方向にずれている場合の、制御部２３０が出力する垂直転送パルス２３１及び２３２の一例を示す図である。図７（ｂ）において、撮像領域１１０が出力する左画像１７１ｂが、撮像領域１２０が出力する右画像１７２ｂより上側に１０画素分ずれているとする。
【０１０５】
図１１に示すように、光電変換素子１１１に蓄積された信号電荷を垂直転送部１１２に読み出す読み出しパルス２４０が印加された後、垂直転送パルス２４１のタイミングで、順次垂直転送部１１２により信号電荷の垂直転送が行われる。
【０１０６】
図１１に示すように、制御部２３０は、撮像領域１１０に読み出しパルス２４０を印加した後、期間Ｔ１において、調整値保持部２２０が保持する調整値２２１に対応する数（例えば、１０段）の転送速度の速い垂直転送パルス２４１を印加する。これにより、撮像領域１１０の垂直転送部１１２は、撮像領域１１０の１０行分の信号電荷を高速に転送する。すなわち、撮像領域１１０で撮像される左画像と、撮像領域１２０で撮像される右画像のズレに相当する行数分の信号電荷が高速に転送される。また、図１１に示すように、制御部２３０は、撮像領域１１０に高速に垂直転送パルス２４１を印加する期間Ｔ１において、撮像領域１２０に垂直転送パルス２４１を印加しない。制御部２３０は、期間Ｔ１において、撮像領域１１０に高速の垂直転送パルス２４１を印加した後、期間Ｔ２において撮像領域１１０及び１２０に同期した同一の垂直転送パルス２４１を通常の転送速度（通常の周期）で印加する。すなわち、制御部２３０は、撮像領域１１０及び１２０に、読み出しパルス２４０を印加し、その後、撮像領域１１０及び撮像領域１２０のうち、同一の被写体に対する映像信号の出力タイミングが遅い方に、調整値２２１に応じた回数の垂直転送パルス２４１を印加し、その後、撮像領域１１０及び１２０に、同一の垂直転送パルス２４１を印加する。
【０１０７】
以上のように、図１１に示す垂直転送パルス２３１及び２３２を印加することで、撮像領域１１０及び１２０は、垂直方向のズレを補正した映像信号を出力することができる。よって、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置２００は、例えば、レンズ等の配置のズレにより撮像領域１１０及び１２０が出力する映像信号にズレがある場合でも、映像信号のズレを補正し、エピポーラ性の高い映像信号を出力することができる。これにより、精度の高い視差の情報を算出することができる。
【０１０８】
また、期間Ｔ１において、ズレ補正分の行に対しては、高速な転送速度で垂直転送を行う。これにより、短時間で必要な行の読み出しを開始することができる。
【０１０９】
また、撮像領域１１０及び１２０が出力する映像信号にズレがない場合には、制御部２３０は、上述した実施の形態１に係る固体撮像装置１００と同様の動作を行うので、上述した実施の形態１に係る固体撮像装置１００と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
なお、上記説明において、制御部２３０は、個別の垂直転送パルス２３１及び２３２を出力するとしたが、制御部２３０は、調整値保持部２２０が保持する調整値２２１に応じて、撮像領域１１０及び１２０に共通の垂直転送パルスを出力する状態と、個別の垂直転送パルス２３１及び２３２を出力する状態とを切り替えてもよい。具体的には、制御部２３０は、調整値保持部２２０が保持する調整値２２１がゼロの場合には、撮像領域１１０及び１２０に共通の垂直転送パルスを供給し、調整値保持部２２０が保持する調整値２２１がゼロ以外の場合には、撮像領域１１０及び１２０に個別の垂直転送パルス２３１及び２３２を供給してもよい。さらに、制御部２３０は、調整値２２１が所定の値未満の場合に、撮像領域１１０及び１２０に共通の垂直転送パルスを供給し、調整値２２１が所定の値以上の場合に、撮像領域１１０及び１２０に個別の垂直転送パルス２３１及び２３２を供給してもよい。
【０１１１】
また、上記説明において、調整値算出部２１０が、調整値２２１を算出するとしたが、調整値２２１は、外部から入力されてもよい。例えば、出荷時等に、外部の装置が、固体撮像装置２００から出力された映像信号から調整値２２１を算出し、算出した調整値２２１を固体撮像装置２００に入力し、調整値保持部２２０に保持してもよい。なお、外部から調整値２２１を入力する場合には、固体撮像装置２００は、調整値算出部２１０を備えなくともよい。
【０１１２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置は、２つの撮像領域における電荷蓄積時間を変更する。これにより、２つの撮像領域が出力する映像信号を合成することで、ダイナミックレンジの広い映像信号を得ることができる。
【０１１３】
まず、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の構成を説明する。
図１２は、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の構成を示す図である。なお、図１と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【０１１４】
図１２に示す固体撮像装置３００は、図１に示す実施の形態１に係る固体撮像装置１００に対して制御部３３０の構成と、画像合成部３４０を備える点とが異なる。
【０１１５】
制御部３３０は、撮像領域１１０及び１２０に共通の垂直転送パルス、及び水平転送パルスを供給する。また、制御部３３０は、個別の信号電荷基板排出パルス３３１及び３３２を出力する。
【０１１６】
画像合成部３４０は、撮像領域１１０及び１２０が出力する映像信号を合成し、合成した映像信号を外部に出力する。
【０１１７】
なお、撮像領域１１０と撮像領域１２０との光電変換素子１１１、垂直転送部１１２及び水平転送部１１３を１チップで形成する場合には、撮像領域１１０と撮像領域１２０との光電変換素子１１１、垂直転送部１１２及び水平転送部１１３が形成される半導体基板の領域は、互いに絶縁されているとする。
【０１１８】
次に、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置３００の動作を説明する。
例えば、制御部３３０は、撮像領域１１０の電荷蓄積時間が撮像領域１２０の電荷蓄積時間より長くなるように、撮像領域１１０に信号電荷基板排出パルス３３１を供給し、撮像領域１２０に信号電荷基板排出パルス３３２を供給する。具体的には、制御部３３０は、光電変換素子１１１に蓄積される信号電荷を読み出す読み出しパルスが印加される前の、信号電荷基板排出パルス３３１のパルスのハイ区間が終了するタイミング（ネゲートとなるタイミング）を、信号電荷基板排出パルス３３２パルスのハイ区間が終了するタイミングより早くする。電荷蓄積時間が長い撮像領域１１０は、輝度の低い像を高感度で撮像することができる。すなわち、暗い場所での良好な撮像を行うことができる。また、電荷蓄積時間が長い撮像領域１１０は、輝度が高い像に対しては白とびが発生してしまう。一方、電荷蓄積時間が短い撮像領域１２０は、輝度の高い像を高感度で撮像することができる。すなわち、明るい場所での良好な撮像を行うことができる。また、電荷蓄積時間が短い撮像領域１２０は、輝度が低い像に対しては黒つぶれが発生してしまう。
【０１１９】
画像合成部３４０は、撮像領域１１０及び撮像領域１２０が出力する映像信号を合成し、合成した映像信号を出力する。すなわち、画像合成部３４０は、高感度で撮像できる帯域が異なる映像信号の、高感度な帯域をそれぞれ抽出し合成することで、ダイナミックレンジの広い映像信号を生成することができる。
【０１２０】
以上より、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置３００は、撮像領域１１０及び１２０に異なる信号電荷基板排出パルスを供給することで、ダイナミックレンジの広い映像信号を出力することができる。
【０１２１】
なお、制御部３３０は、撮像領域１１０及び１２０に共通の信号電荷基板排出パルスを出力する状態と、個別の信号電荷基板排出パルス３３１及び３３２を出力する状態とを有してもよい。例えば、制御部３３０は、外部からの操作（コマンド等の入力）に応じて、撮像領域１１０及び１２０に共通の信号電荷基板排出パルスを供給する状態と、個別の信号電荷基板排出パルス３３１及び３３２を供給する状態を切り替えてもよい。
【０１２２】
また、上記説明において、固体撮像装置３００は、画像合成部３４０を備えるとしたが、画像合成部３４０を備えず、撮像領域１１０及び撮像領域１２０が出力する２つの映像信号を外部に出力し、外部の装置が、出力された２つ映像信号を合成し、ダイナミックレンジの広い映像信号を生成してもよい。
【０１２３】
また、上記説明において制御部３３０は、撮像領域１１０及び１２０に共通の垂直転送パルスを供給するとしたが、実施の形態２で示した垂直方向のズレを補正する機能を実現するべく、撮像領域１１０及び１２０に個別の垂直転送パルスを供給してもよい。これにより、垂直方向にズレがある場合の画像合成部３４０の処理の負荷を低減することができる。
【０１２４】
（実施の形態４）
上述した実施の形態１に係る固体撮像装置１００は、異なる波長の光を透過するフィルタ１５２〜１５５を用いることにより、撮像領域１１０及び１２０に入射する光を制御している。しかしながら、２つの撮像領域１１０及び１２０に入射する光は、それぞれ波長が異なるため、出力される映像信号の画像に差が生じる。
【０１２５】
本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置は、２つの撮像領域に加え、さらに、補正を行うための撮像領域を備える。これにより、撮像した映像信号の補正を行い、２つの撮像領域が出力する画像の差を低減することができる。
【０１２６】
まず、本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置の構成を説明する。
図１３は、本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置の構成を示す図である。なお、図１と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【０１２７】
図１３に示す固体撮像装置４００は、図１に示す実施の形態１に係る固体撮像装置１００に対して、さらに、撮像領域４１０と、平均値算出部４２０と、画像補正部４３０と、レンズ４４０とを備える。
【０１２８】
レンズ４４０は、被写体１７０からの反射光を撮像領域４１０に集光する。
撮像領域４１０は、ＣＣＤイメージセンサであり、入射光に応じた信号を出力する。撮像領域４１０、被写体からの反射光を電気信号に変換し、変換した電気信号を出力する。例えば、撮像領域４１０は、図２に示す構成である。また、撮像領域４１０の光電変換素子１１１、垂直転送部１１２及び水平転送部１１３は、撮像領域１１０及び１２０の光電変換素子１１１、垂直転送部１１２及び水平転送部１１３と同一の半導体基板に１チップのＬＳＩとして形成される。
【０１２９】
図１４は、撮像領域１１０、１２０及び４１０の断面構造を模式的に示す図である。なお、撮像領域１１０、１２０、レンズ１５０、１５１及びフィルタ１５２〜１５５の構成は図３に示す実施の形態１の構成と同様であり、詳細な説明は省略する。図１４に示すように、固体撮像装置４００は、さらに、フィルタ４４１及び４４２を備える。また、撮像領域４１０は、撮像領域１１０と撮像領域１２０との間に形成される。
【０１３０】
フィルタ４４１及び４４２は、多層膜干渉フィルタであり、例えば、上述した実施の形態１と同様に図４に示す構造である。被写体１７０からの反射光は、フィルタ４４１、レンズ４４０及びフィルタ４４２からなる光入射経路により、撮像領域４１０に入射される。フィルタ４４１は、レンズ４４０の上部に形成される。フィルタ４４１は、フィルタ１５２及び１５４が透過する第１の周波数帯域（例えば、波長７５０ｎｍ〜８５０ｎｍ）と、フィルタ１５３及び１５５が透過する第２の周波数帯域（例えば、波長９５０ｎｍ〜１０５０ｎｍ）とを含む第３の周波数帯域（例えば、７５０ｎｍ〜１０５０ｎｍ）の光を透過する。すなわち、フィルタ４４１及びレンズ４４０により、第３の周波数帯域の光は撮像領域４１０に集光される。フィルタ４４２は、撮像領域４１０上に形成される。
【０１３１】
図１５は、フィルタ４４２を上面から見た構成を模式的に示す図である。図１５に示すようにフィルタ４４２は、第１の周波数帯域の光を透過するフィルタ４４３と、第２の周波数帯域の光を透過するフィルタ４４４とを含む。フィルタ４４３及び４４４は、例えば、格子状に配置される。なお、フィルタ４４３及び４４４の配置は、格子状に限定されるものではなく、例えば、行方向又は列方向にストライプ状であってもよいし、領域を２分するように配置してもよい（例えば、図１５における右半分にフィルタ４４３を配置し、左半分にフィルタ４４４を配置してもよい。）。また、各フィルタ４４３及び４４４は、撮像領域４１０の複数の光電変換素子１１１にそれぞれ対応し、複数の光電変換素子１１１上にそれぞれ形成されている。
【０１３２】
平均値算出部４２０は、撮像領域４１０が出力する各画素の信号の平均値を算出する。具体的には、平均値算出部４２０は、フィルタ４４３に対応する光電変換素子１１１が光電変換した信号の平均値ｙ１と、フィルタ４４４に対応する光電変換素子１１１が光電変換した信号の平均値ｙ２とを算出する。
【０１３３】
画像補正部４３０は、平均値算出部４２０が算出した平均値ｙ１及びｙ２に基づき、撮像領域１１０及び１２０が出力する映像信号の各画素の信号を補正する。具体的には、画像補正部４３０は、撮像領域１１０が出力する映像信号の各画素の信号Ｙ１に対して、下記（式１）で示される演算を行い補正後の各画素の信号Ｙ１１を算出する。
【０１３４】
Ｙ１１＝Ｙ１×（ｙ２／ｙ１）      ・・・（式１）
【０１３５】
または、画像補正部４３０は、撮像領域１２０が出力する映像信号の各画素の信号Ｙ２に対して、下記（式２）で示される演算を行い補正後の各画素の信号Ｙ２２を算出してもよい。
【０１３６】
Ｙ２２＝Ｙ２×（ｙ１／ｙ２）      ・・・（式２）
【０１３７】
次に、固体撮像装置４００の動作を説明する。
【０１３８】
光源１６０から照射された近赤外光は、被写体１７０で反射される。被写体１７０で反射した反射光は、フィルタ１５２により第１の周波数帯域の光のみが透過し、レンズ１５０で集光され、フィルタ１５４を介して撮像領域１１０に照射される。また、被写体１７０で反射した反射光は、フィルタ１５３により第２の周波数帯域の光のみが透過し、レンズ１５１で集光され、フィルタ１５５を介して撮像領域１２０に照射される。また、被写体１７０で反射した反射光は、フィルタ４４１により第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域を含む第３の周波数帯域の光のみが透過し、レンズ４４０で集光され、フィルタ４４２を介して撮像領域４１０に照射される。
【０１３９】
撮像領域１１０は、第１の周波数帯域の光を光電変換し、映像信号Ｙ１を出力する。撮像領域１２０は、第２の周波数帯域の光を光電変換し、映像信号Ｙ２を出力する。撮像領域４１０のフィルタ４４３の下部に形成された光電変換素子１１１は、第１の周波数帯域の光を光電変換し、信号を出力する。撮像領域４１０のフィルタ４４４の下部に形成された光電変換素子１１１は、第２の周波数帯域の光を光電変換し、信号を出力する。
【０１４０】
平均値算出部４２０は、撮像領域４１０が出力するフィルタ４４３に対応する光電変換素子１１１の信号の平均値ｙ１と、フィルタ４４４に対応する光電変換素子１１１の信号の平均値ｙ２とを算出する。
【０１４１】
画像補正部４３０は、上記（式１）により、平均値算出部４２０が算出した平均値ｙ１及びｙ２とから、撮像領域１１０が出力する映像信号Ｙ１に補正を行い、補正後の映像信号Ｙ１１を出力する。なお、画像補正部４３０は、上記（式１）による補正を行わず、上記（式２）により、平均値算出部４２０が算出した平均値ｙ１及びｙ２とから、撮像領域１２０が出力する映像信号Ｙ２に補正を行い、補正後の映像信号Ｙ２２を出力してもよい。
【０１４２】
信号処理部１４０は、補正後の映像信号Ｙ１１を左画像とし、撮像領域１２０が出力する映像信号Ｙ２を右画像として、左画像と右画像との視差ｄを算出する。なお、信号処理部１４０は、撮像領域１１０が出力する映像信号Ｙ１を左画像とし、補正後の映像信号Ｙ２２を右画像として、左画像と右画像との視差ｄを算出もよい。また、信号処理部１４０における視差ｄの算出は、実施の形態１と同様であり、説明は省略する。信号処理部１４０は、左画像と、右画像と、算出した視差ｄの情報とを外部に出力する。
【０１４３】
以上より、本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置４００は、撮像領域４１０で光電変換した、第１の周波数帯域の光に対応する信号の平均値ｙ１と、第２の周波数帯域の光に対応する信号の平均値ｙ２とを用いて、撮像領域１１０及び１２０で撮像された映像信号に補正を行う。これにより、撮像領域１１０及び１２０に入射される光の周波数帯域の差により生じる、撮像領域１１０及び１２０が出力する映像信号の差を低減することができる。
【０１４４】
なお、上記説明において、撮像領域４１０は、撮像領域１１０と撮像領域１２０との間に形成されるとしたが、撮像領域４１０を形成する位置はこれに限定されるものではない。例えば、図１４における撮像領域１１０の左側、又は、図１４における撮像領域１２０の右側に形成してもよい。また、図１４における撮像領域１１０及び１２０の奥側又は手前側に形成してもよい。
【０１４５】
また、上記説明において、撮像領域１１０と、撮像領域１２０と、撮像領域４１０との光電変換素子１１１、複数の垂直転送部１１２及び水平転送部１１３は、１チップのＬＳＩとして形成されるとしたが、撮像領域４１０の光電変換素子１１１、垂直転送部１１２及び水平転送部１１３は、撮像領域１１０及び１２０の光電変換素子１１１、垂直転送部１１２及び水平転送部１１３と別のチップに形成されてもよい。図１６は、撮像領域４１０と、撮像領域１１０及び１２０と別チップで構成した場合の撮像領域１１０、１２０及び４１０の断面構造を模式的に示す図である。図１６に示すように、例えば、撮像領域４１０と、撮像領域１１０及び１２０と別チップで形成し、遮光板４５０を介して、１パッケージ化してもよい。また、撮像領域４１０と、撮像領域１１０及び１２０とを別パッケージで構成してもよい。
【０１４６】
また、上記説明において、固体撮像装置４００は、レンズ４４０の上部に第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域を含む第３の周波数帯域の光を透過するフィルタ４４１を備えるとしたが、フィルタ４４１はレンズ４４０の下部に形成されてもよい。さらに、フィルタ４４１を備えなくともよい。
【０１４７】
また、上記説明において、画像補正部４３０は、上記（式１）又は（式２）に示す演算を行うとしたが、上記（式１）又は（式２）に示す演算に加え、所定の定数倍及び所定の値の加算のうち少なくとも一方を行ってもよい。
【０１４８】
また、上記説明において、平均値算出部４２０は、撮像領域４１０が出力するフィルタ４４３に対応する光電変換素子１１１の信号の平均値ｙ１と、フィルタ４４４に対応する光電変換素子１１１の信号の平均値ｙ２とを算出するとしたが、平均値算出部４２０は、撮像領域４１０が出力するフィルタ４４３に対応する光電変換素子１１１の信号のうち、最大及び最小の信号を除いた信号の平均値ｙ１１と、フィルタ４４４に対応する光電変換素子１１１の信号のうち、最大及び最小の信号を除いた信号の平均値ｙ２２とを算出してもよい。さらに、画像補正部４３０は、上記（式１）又は（式２）の平均値ｙ１及びｙ２の代わりに最大及び最小の信号を除いた信号の平均値ｙ１１及びｙ２２を用いて演算を行ってもよい。これにより、白キズ，黒キズなどの画素欠陥による精度の低下を低減することができる。
【０１４９】
また、上記説明において、撮像領域４１０の構成は、撮像領域１１０及び１２０と同様であるとしたが、撮像領域４１０の構成は撮像領域１１０及び１２０と異なってもよい。例えば、撮像領域４１０が備える光電変換素子１１１の数は、撮像領域１１０及び１２０が備える光電変換素子１１１の数と異なってもよい。また、撮像領域４１０が備える光電変換素子１１１は、２次元状（行列状）に配置されず、１次元状に配置されてもよい。
【０１５０】
（実施の形態５）
上述した実施の形態１では、ＣＣＤイメージセンサで構成される２つの撮像領域に同一の制御信号を供給する固体撮像装置１００について説明したが、本発明の実施の形態５では、ＣＭＯＳイメージセンサで構成される２つの撮像領域に同一の制御信号を供給する固体撮像装置について説明する。
【０１５１】
まず、本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置の構成を説明する。
図１７は、本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置の構成を示す図である。なお、図１と同様の要素には、同一の符号を付しており詳細な説明は省略する。
【０１５２】
図１７に示す固体撮像装置５００は、被写体１７０の映像情報及び距離情報を出力する。固体撮像装置５００は、例えば、車両に搭載された近赤外光を用いた暗視機能を有するカメラである。固体撮像装置５００は、撮像領域５１０及び５２０と、制御部５３０と、信号処理部１４０と、レンズ１５０及び１５１と、光源１６０とを備える。
【０１５３】
レンズ１５０は、被写体１７０からの反射光を撮像領域５１０に集光する。レンズ１５１は、被写体１７０からの反射光を撮像領域５２０に集光する。
【０１５４】
撮像領域５１０及び５２０は、ＣＭＯＳイメージセンサであり、入射光に応じた映像信号を出力する。撮像領域５１０及び５２０は、それぞれ被写体１７０からの反射光を電気信号に変換し、変換した電気信号を映像信号として出力する。撮像領域５１０及び５２０は、例えば、同一の半導体基板に形成された１チップの半導体集積回路である。
【０１５５】
図１８は、撮像領域５１０及び５２０の構成を示す図である。図１８に示す撮像領域５１０は、複数の光電変換素子５１１と、垂直走査部５１２と、水平走査部５１３と、Ａ／Ｄ変換部５１４とを備える。
【０１５６】
複数の光電変換素子５１１は、半導体基板上に行列状に配置される。複数の光電変換素子５１１は、受光量に応じた信号電荷を蓄積する。
【０１５７】
垂直走査部５１２は、複数の光電変換素子５１１のうち各行に対応する光電変換素子５１１を順次選択する。
【０１５８】
水平走査部５１３は、複数の光電変換素子５１１のうち各列に対応する光電変換素子５１１を順次選択する。
【０１５９】
垂直走査部５１２により行を選択され、かつ水平走査部５１３に列を選択された光電変換素子５１１に蓄積された信号電荷は、電圧又は電流に変換され、Ａ／Ｄ変換部５１４に入力される。Ａ／Ｄ変換部５１４は、入力された電圧又は電流をアナログ信号からデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を映像信号として出力する。
【０１６０】
なお、撮像領域５２０の構成は、撮像領域５１０の構成と同様である。また、撮像領域５１０と、撮像領域５２０とは、行列状に配置された複数の光電変換素子５１１の行方向（水平方向）に配置される。
【０１６１】
制御部５３０は、垂直走査部５１２の行の選択を開始させる垂直同期信号と、水平走査部５１３の列の選択を開始させる水平同期信号と、垂直走査部５１２の駆動タイミングを制御する電荷蓄積制御信号とを生成する。電荷蓄積制御信号は、複数の光電変換素子５１１の電荷蓄積時間（露光時間）を制御するための信号である。制御部５３０は、撮像領域５１０及び５２０に共通の垂直同期信号、水平同期信号及び電荷蓄積制御信号を供給する。
【０１６２】
信号処理部１４０は、撮像領域５１０及び５２０が出力する映像信号から被写体の距離情報を算出し、映像信号及び距離情報を外部に出力する。
【０１６３】
なお、撮像領域５１０及び５２０と、レンズ１５０及び１６０との断面構造は図３と同様であり、詳細な説明は省略する。
【０１６４】
次に、本実施の形態に係る固体撮像装置５００の動作を説明する。
光源１６０から照射された近赤外光は、被写体１７０で反射される。被写体１７０で反射した反射光は、フィルタ１５２により第１の周波数帯域の光のみが透過し、レンズ１５０で集光され、フィルタ１５４を介して撮像領域５１０に照射される。また、被写体１７０で反射した反射光は、フィルタ１５３により第２の周波数帯域の光のみが透過し、レンズ１５１で集光され、フィルタ１５５を介して撮像領域５２０に照射される。ここで、撮像領域１１０及び１２０上にフィルタ１５４及び１５５を備えることにより、フィルタ１５２を介してレンズ１５０で集光された光は、フィルタ１５５で遮断されるので撮像領域５２０には入射せず撮像領域５１０のみに入射する。また、フィルタ１５３を介してレンズ１５１で集光された光は、フィルタ１５４で遮断されるので撮像領域５１０には入射せず、撮像領域５２０のみに入射する。すなわち、本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置５００は、撮像領域５１０及び５２０に入射する光の干渉を防止することができる。
【０１６５】
撮像領域５１０及び５２０の複数の光電変換素子５１１は、入射光量に応じた信号電荷を蓄積する。制御部５３０は、撮像領域５１０及び５２０の垂直走査部５１２の行の選択を開始させる垂直同期信号と、水平走査部５１３の列の選択を開始させる水平同期信号と、垂直走査部５１２の駆動タイミングを制御する電荷蓄積制御信号とを生成する。垂直走査部５１２は、制御部５３０からの垂直同期信号により、行列状に配置された光電変換素子５１１の行を順次選択する。水平走査部５１３は、制御部５３０からの水平同期信号により、行列状に配置された光電変換素子５１１の列を順次選択する。撮像領域５１０及び５２０のＡ／Ｄ変換部５１４は、垂直走査部５１２により行を選択され、かつ水平走査部５１３に列を選択された光電変換素子５１１に蓄積された信号電荷を順次デジタル信号に変換し、デジタル化した映像信号を出力する。
【０１６６】
このように、固体撮像装置５００は、撮像領域５１０及び５２０に共通の垂直同期信号及び水平同期信号を供給する。これにより、撮像領域５１０及び５２０における信号電荷の読出し処理（信号電荷の転送処理）を同期して行うことができる。よって、撮像領域５１０及び５２０が出力する映像信号の時間的なばらつきを低減し、撮像領域５１０及び５２０の撮像特性の同一性と、信号出力タイミングの高い同期性とを実現することができる。また、電荷蓄積制御信号を共通とすることで撮像領域５１０及び５２０の電荷蓄積時間を同一にすることができる。これにより、撮像領域５１０及び５２０が出力する映像信号の信号レベルが同一となり、視差の算出を高精度かつ効率よく行うことができる。
【０１６７】
なお、信号処理部１４０における処理は、実施の形態１と同様であり、説明は省略する。
【０１６８】
以上より、本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置５００は、撮像領域５１０及び５２０を１チップのＬＳＩとして形成することで、右画像（撮像領域５２０が出力する映像信号）と左画像（撮像領域５１０が出力する映像信号）との垂直方向のズレを低減することができる。これにより、視差ｄの算出精度を向上させることができる。
【０１６９】
また、本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置５００は、撮像領域５１０及び５２０に共通の電荷蓄積制御信号を供給する。これにより、撮像領域５１０と撮像領域５２０との電荷蓄積時間が等しくなり、右画像と左画像との輝度の差を低減することができる。信号処理部１４０による視差ｄの算出処理（画像の一致の判定処理）においては、画像の輝度等により一致が判定される。よって、本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置５００は、撮像領域５１０及び５２０に共通の電荷蓄積制御信号を供給することで、視差ｄの算出精度を向上させることができる。
【０１７０】
また、本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置５００は、撮像領域５１０及び５２０に共通の垂直同期信号及び水平同期信号を供給することで、撮像領域５１０及び５２０の動作を同期させることができる。これにより、右画像及び左画像が同期して出力される。よって、撮像領域５１０及び５２０が出力する右画像及び左画像の時間的なばらつきを低減し、撮像領域５１０及び５２０の撮像特性の同一性と、信号出力タイミングの高い同期性とを実現することができる。これにより、視差ｄの算出精度を向上させることができる。また、撮像領域５１０及び５２０が出力する右画像及び左画像を用いる信号処理部１４０の処理を右画像及び左画像が共に出力されるのを待つことなく行うことで、信号処理部１４０の処理を高速かつ効率よく行うことができる。
【０１７１】
また、上述した実施の形態１と同様に、撮像領域５１０及び５２０を１パッケージで構成する場合には、垂直同期信号、水平同期信号及び電荷蓄積制御信号を共通とすることで、パッケージの外部入力端子の数を削減することができる。
【０１７２】
なお、上記説明において、撮像領域５１０及び５２０は、１チップのＬＳＩであるとしたが、異なる半導体基板に形成し、同一の基板（例えば、プリント基板又はダイパッド等）上に配置してもよい。すなわち、撮像領域５１０及び５２０は、異なるチップで構成されてもよい。撮像領域５１０及び５２０を異なるチップで構成することで、撮像領域５１０及び５２０を配置する距離を容易に離すことができる。撮像領域５１０及び５２０を配置する距離が離れることで、固体撮像装置５００から被写体１７０への距離の算出における精度を向上させることができる。一方、上述したように撮像領域５１０及び５２０を１チップで構成した場合には、撮像領域５１０及び５２０の距離を離すためには、チップ面積を増加させる必要があり、コスト増加につながる。ただし、撮像領域５１０及び５２０を異なるチップで構成した場合には、１チップで構成した場合に比べ、特性のばらつき及び基板上に配置した際の水平方向及び垂直方向のズレが増加するという欠点がある。なお、撮像領域５１０及び５２０を異なるチップで構成する場合には、同一の製造プロセスで形成された撮像領域５１０及び５２０、好ましくは同一のウェハーに形成された撮像領域５１０及び５２０を用いることで、撮像領域５１０及び５２０の特性のばらつきを低減することができる。
【０１７３】
また、撮像領域５１０及び５２０の構成は、図１８に限定されるものではない。図１９は、固体撮像装置５００における撮像領域５１０及び５２０の変形例の構成を示す図である。例えば、図１９に示すように、撮像領域５１０及び５２０は、行列状に配置された光電変換素子５１１の各列の信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部５１５と、Ａ／Ｄ変換部５１５により変換されたデジタル信号を映像信号として外部に出力する出力部５１６とを備えてもよい。各列の信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部５１５を備えることにより、高速にＡ／Ｄ変換を行うことができる。
【０１７４】
（実施の形態６）
上述した実施の形態２では、ＣＣＤイメージセンサで構成される２つの撮像領域が撮像した画像の垂直方向のズレを補正する機能を有する固体撮像装置２００について説明したが、本発明の実施の形態６では、ＣＭＯＳイメージセンサで構成される２つの撮像領域が撮像した画像の垂直方向のズレを補正する機能を有する固体撮像装置について説明する。
【０１７５】
図２０は、本発明の実施の形態６に係る固体撮像装置の構成を示す図である。なお、図１０又は図１７と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【０１７６】
図２０に示す固体撮像装置６００は、図１７に示す固体撮像装置５００に対して、制御部６３０の構成と、調整値算出部２１０及び調整値保持部２２０を備える点とが異なる。また、調整値算出部２１０及び調整値保持部２２０は、図１０に示す調整値算出部２１０及び調整値保持部２２０と同様である。
【０１７７】
調整値算出部２１０は、撮像領域５１０及び５２０が出力する映像信号から、撮像領域５１０及び５２０が出力する映像信号の垂直方向のズレを算出する。
【０１７８】
調整値保持部２２０は、調整値算出部２１０が算出した調整値２２１を保持する。
制御部６３０は、撮像領域５１０及び５２０に共通の垂直同期信号、水平同期信号及び電荷蓄積制御信号を供給する。また、制御部６３０は、調整値保持部２２０が保持する調整値２２１に応じた行から、撮像領域５１０の垂直走査部５１２の行選択を開始させる行制御信号６３１と、撮像領域５２０の垂直走査部５１２の行選択を開始させる行制御信号６３２とを生成する。
【０１７９】
図２１は、図７（ｂ）に示すように左画像１７１ｂ及び右画像１７２ｂが垂直方向にずれている場合の、撮像領域５１０及び５２０の垂直走査部５１２による光電変換素子５１１に蓄積された信号電荷を排出するタイミングと、行選択のタイミングとを示す図である。なお、図７（ｂ）において、撮像領域５１０が出力する左画像１７１ｂが、撮像領域５２０が出力する右画像１７２ｂより上側に１０画素分ずれているとする。
【０１８０】
図２１に示すように、撮像領域５１０及び５２０の垂直走査部５１２は、制御部５３０から供給される共通の電荷蓄積制御信号により、各行の光電変換素子５１１が保持する信号電荷が排出されてから当該行が選択されるまでの時間である電荷蓄積時間Ｔ３が同一となるように複数の光電変換素子５１１を制御する。また、撮像領域５１０及び５２０の垂直走査部５１２は、制御部５３０から供給される共通の垂直同期信号により、同一の周期Ｔ４で、各行を選択する。
【０１８１】
図７（ｂ）に示すように、左画像１７１ｂが、撮像領域５２０が出力する右画像１７２ｂより上側に１０画素分ずれている場合、制御部６３０は、撮像領域５１０の垂直走査部５１２に、補正を行わない場合に最初に選択される行であるｙ行（例えば、行列状に配置された光電変換素子５１１の一番上の行）から行選択を開始させる行制御信号６３１を供給し、撮像領域５２０の垂直走査部５１２に、ｙ＋１０行（例えば、行列状に配置された光電変換素子５１１の上から１１番目の行）から行選択を開始させる行制御信号６３２を供給する。これにより、撮像領域５１０の垂直走査部５１２は、ｙ行から選択を開始し、周期Ｔ４毎に１インクリメントした行を選択する。撮像領域５２０の垂直走査部５１２は、ｙ＋１０行から選択を開始し、周期Ｔ４毎に１インクリメントした行を選択する。
【０１８２】
以上のように、本発明の実施の形態６に係る固体撮像装置６００は、撮像領域５１０及び５２０のうち一方の撮像領域において、撮像領域５１０で撮像される左画像と、撮像領域５２０で撮像される右画像のズレに相当する行数分のインクリメントした行から行選択を開始する。これにより、撮像領域５１０及び５２０は、垂直方向のズレを補正した映像信号を出力することができる。よって、本発明の実施の形態６に係る固体撮像装置６００は、例えば、レンズ等の配置のズレにより撮像領域５１０及び５２０が出力する映像信号にズレが生じた場合でも、映像信号のズレを補正し、エピポーラ性の高い映像信号を出力することができる。これにより、精度の高い視差の情報を算出することができる。
【０１８３】
（実施の形態７）
上述した実施の形態３では、ＣＣＤイメージセンサで構成される２つの撮像領域における電荷蓄積時間を変更する固体撮像装置３００について説明したが、本発明の実施の形態７では、ＣＭＯＳイメージセンサで構成される２つの撮像領域における電荷蓄積時間を変更する固体撮像装置について説明する。
【０１８４】
まず、本発明の実施の形態７に係る固体撮像装置の構成を説明する。
図２２は、本発明の実施の形態７に係る固体撮像装置の構成を示す図である。なお、図１２又は図１７と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【０１８５】
図２２に示す固体撮像装置７００は、図１７に示す実施の形態５に係る固体撮像装置５００に対して制御部７３０の構成と、画像合成部３４０を備える点とが異なる。なお、画像合成部３４０は、図１２に示す画像合成部３４０と同様である。
【０１８６】
制御部７３０は、撮像領域５１０及び５２０に共通の垂直同期信号及び水平同期信号を供給する。また、制御部７３０は、撮像領域５１０及び５２０に個別の電荷蓄積制御信号７３１及び７３２を出力する。
【０１８７】
画像合成部３４０は、撮像領域５１０及び５２０が出力する映像信号を合成し、合成した映像信号を外部に出力する。
【０１８８】
次に、本発明の実施の形態７に係る固体撮像装置７００の動作を説明する。
例えば、制御部７３０は、撮像領域５１０の電荷蓄積時間が撮像領域５２０の電荷蓄積時間より長くなるように、撮像領域５１０に電荷蓄積制御信号７３１を供給し、撮像領域５２０に電荷蓄積制御信号７３２を供給する。
【０１８９】
図２３は、撮像領域５１０及び５２０の垂直走査部５１２による光電変換素子５１１に蓄積された信号電荷を排出するタイミングと、行選択のタイミングとを示す図である。図２３に示すように、電荷蓄積制御信号７３１により、例えば、撮像領域５１０において、行選択の６周期に相当する電荷蓄積時間Ｔ５が設定される。また、電荷蓄積制御信号７３２により、例えば、撮像領域５２０において、行選択の３周期に相当する電荷蓄積時間Ｔ６が設定される。電荷蓄積時間が長い撮像領域５１０は、輝度の低い像を高感度で撮像することができる。すなわち、暗い場所での良好な撮像を行うことができる。また、電荷蓄積時間が長い撮像領域５１０は、輝度が高い像に対しては白とびが発生してしまう。一方、電荷蓄積時間が短い撮像領域５２０は、輝度の高い像を高感度で撮像することができる。すなわち、明るい場所での良好な撮像を行うことができる。また、電荷蓄積時間が短い撮像領域５２０は、輝度が低い像に対しては黒つぶれが発生してしまう。
【０１９０】
画像合成部３４０は、撮像領域５１０及び撮像領域５２０が出力する映像信号を合成し、合成した映像信号を出力する。すなわち、画像合成部３４０は、高感度で撮像できる帯域が異なる映像信号の、高感度な帯域をそれぞれ抽出し合成することで、ダイナミックレンジの広い映像信号を生成することができる。
【０１９１】
以上より、本発明の実施の形態７に係る固体撮像装置７００は、撮像領域５１０及び５２０に異なる電荷蓄積制御信号を供給することで、ダイナミックレンジの広い映像信号を出力することができる。
【０１９２】
なお、撮像領域５１０及び５２０に共通の電荷蓄積制御信号を出力する状態と、個別の電荷蓄積制御信号７３１及び７３２を出力する状態とを有してもよい。例えば、制御部７３０は、外部からの操作（コマンド等の入力）に応じて、撮像領域５１０及び５２０に共通の電荷蓄積制御信号を供給する状態と、個別の電荷蓄積制御信号７３１及び７３２を供給する状態とを切り替えてもよい。
【０１９３】
また、上記説明において、固体撮像装置７００は、画像合成部３４０を備えるとしたが、画像合成部３４０を備えず、撮像領域５１０及び撮像領域５２０が出力する２つの映像信号を外部に出力し、外部の装置が、出力された２つ映像信号を合成し、ダイナミックレンジの広い映像信号を生成してもよい。
【０１９４】
また、上記実施の形態６及び７で説明したＣＭＯＳイメージセンサの電子シャッタ方式は、各画素（上記実施の形態の説明では行）毎に、光電変換素子に蓄積された信号電荷を不要電荷として排出し、所望の電荷蓄積時間後に映像信号として読み出す方式である。一方、グローバルシャッタ方式と呼ばれる全画素同時性を実現する電子シャッタ方式を備えるＣＭＯＳイメージセンサも知られている。グローバルシャッタ方式のＣＭＯＳイメージセンサは、各光電変換素子に対応した信号蓄積部を備え、全画素共通の電荷排出パルスによって光電変換素子に蓄積された信号電荷を一斉に読み出し又は排出する。グローバルシャッタ方式のＣＭＯＳイメージセンサは、全画素共通の信号電荷読み出しパルスによって各画素に対応した信号蓄積部に信号電荷を蓄積し、垂直走査部と水平走査部によって順次信号出力する。全画素共通の電荷排出パルスは、ＣＣＤイメージセンサにおける信号電荷基板排出パルス３３１及び３３２に相当し、全画素共通の信号電荷読み出しパルスは、ＣＣＤイメージセンサにおける読み出しパルス２４０に相当するパルスである。グローバルシャッタ方式のＣＭＯＳイメージセンサにおける上記実施の形態６に示した撮像領域５１０及び撮像領域５２０の電荷蓄積時間を同じにするにはＣＣＤイメージセンサと同じく撮像領域５１０及び撮像領域５２０に共通の電荷排出パルスと信号電荷読み出しパルスとを供給すればよい。また、上記実施の形態７に示した撮像領域５１０及び撮像領域５２０について異なる電荷蓄積時間を実現するには、撮像領域５１０及び撮像領域５２０に個別の電荷排出パルスを供給すればよい。すなわち、特に図示しないが本発明の目的とする効果は、グローバルシャッタ方式のＣＭＯＳイメージセンサにも適用することができる。
【０１９５】
また、上述した実施の形態４に係る固体撮像装置４００の撮像領域１１０及び１２０の代わりに、ＣＭＯＳイメージセンサで構成される撮像領域５１０及び５２０を用いてもよい。これにより、実施の形態４に係る固体撮像装置４００と同様の効果を得ることができる。
【０１９６】
また、上記実施の形態１〜７における説明では、本発明を車両に搭載された近赤外光を用いた暗視機能を有するカメラに適用した実施例について説明したが、車両に搭載された近赤外光を用いた暗視機能を有するカメラ以外にも、撮像被写体までの距離情報を出力するカメラとして適用することができる。例えば、本発明に係る固体撮像装置は、監視装置に用いられるカメラ及びＴＶ電話のカメラ等に適用することができる。
【０１９７】
また、上記実施の形態１〜７における説明では、固体撮像装置は、近赤外光を照射する光源１６０を備えるとしたが、光源１６０は、近赤外光以外の光を照射してもよい。例えば、光源１６０は、可視光を照射してもよい。この場合、上述した第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域は、可視光内の、互いに重複しない異なる周波数帯域であればよい。さらに、暗視機能を必要としない場合には、固体撮像装置は、光源１６０を備えなくともよい。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
本発明は、固体撮像装置に適用でき、特に、車載用のカメラ、監視カメラ及びＴＶ電話のカメラ等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の撮像領域の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の撮像領域の断面構造を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置のフィルタの断面構造を模して気的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置のフィルタの光の波長に対する光の透過率を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置のフィルタの光の波長に対する光の透過率を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の撮像領域が出力する映像信号の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の信号処理部の処理を説明するための図である。
【図９】１パッケージで構成した撮像領域の構成を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の制御部が出力する垂直転送パルスの一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置の撮像領域の断面構造を模式的に示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置のフィルタ４４２の構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置の変形例における撮像領域の断面構造を模式的に示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置の撮像領域の構成を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置の撮像領域の変形例の構成を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態６に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態６に係る固体撮像装置の信号電荷を排出するタイミングと、行選択のタイミングとを示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態７に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態７に係る固体撮像装置の信号電荷を排出するタイミングと、行選択のタイミングとを示す図である。
【図２４】従来の固体撮像装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０２００】
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、１０００  固体撮像装置
１１０、１２０、４１０、５１０、５２０  撮像領域
１１１、５１１  光電変換素子
１１２  垂直転送部
１１３  水平転送部
１１４  電荷検出部
１１５、５１４、５１５  Ａ／Ｄ変換部
１３０、２３０、３３０、５３０、６３０、７３０  制御部
１４０  信号処理部
１５０、１５１、４４０  レンズ
１５２、１５３、１５４、１５５、４４１、４４２、４４３、４４４  フィルタ
１６０  光源
１６１、１６６  上部反射層
１６２、１６７  スペーサ層
１６３、１６８  下部反射層
１６４  ＴｉＯ2層
１６５  ＳｉＯ2層
１７１ａ、１７１ｂ  左画像
１７２ａ、１７２ｂ  右画像
１７０  被写体
１８０  外部入力端子
２１０  調整値算出部
２２０  調整値保持部
２２１  調整値
２３１、２３２、２４１  垂直転送パルス
２４０  読み出しパルス
３３１、３３２  信号電荷基板排出パルス
３４０  画像合成部
４２０  平均値算出部
４３０  画像補正部
４５０  遮光板
５１２  垂直走査部
５１３  水平走査部
５１６  出力部
６３１、６３２  行制御信号
７３１、７３２  電荷蓄積制御信号
１００１、１００２  カメラ
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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