(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像すべき所望波長域の光成分を検出するための出力用検出器と、
前記所望波長域の光成分とは異なる光成分を検出するための制御用検出器と、
前記制御用検出器の検出結果に基づいて得られる検出信号と、読み出し対象となる検出器を選択するための選択信号との演算を行い、出力信号を出力するゲート回路と、
前記ゲート回路の出力信号に応じて、前記出力用検出器の検出結果を出力するか否かを切り替えるスイッチと、
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記出力用検出器は、可視光成分を検出するための可視光検出器であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記制御用検出器は、近赤外光成分を検出するための近赤外光検出器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
更に、前記出力用検出器と前記制御用検出器とを支持する支持基板を備え、
前記制御用検出器は、前記基板の基板面に対して、前記出力用検出器とは異なる深さに設置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
撮像すべき所望波長域の光成分を検出するための出力用検出器と、
前記所望波長域の光成分とは異なる光成分を検出するための制御用検出器と、
前記制御用検出器の検出結果に基づいて得られる検出信号と、読み出し対象となる検出器を選択するための選択信号との演算を行い、出力信号を出力するゲート回路と、
前記ゲート回路の出力信号に応じて、前記出力用検出器の検出結果を出力するか否かを切り替えるスイッチと、
を有するブロックを複数個備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
前記複数個のブロックの各々では、前記制御用検出器が、同じブロックに含まれる前記出力用検出器を制御することを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年注目を集めている画像処理技術の例として、画像データから目的の画像を抽出する画像抽出技術が挙げられる。
【０００３】
特許文献１には、顔画像認識装置の例が記載されている。該顔画像認識装置は、人間を被写体とする赤外線画像及び可視光画像からそれぞれ第１画像データ及び第２画像データを取得し、第１画像データに基づいて、人間の顔画像に相当する領域を特定し、第２画像データに、顔画像領域を割り当てる。赤外線の強度は被写体の温度と対応するため、第１画像データは、顔画像領域を特定するのに利用することができる。上記顔画像認識装置はその後、第２画像データの顔画像領域について顔認証処理を行う。
【０００４】
特許文献２には、画像抽出装置の例が記載されている。該画像抽出装置は、対象物体に照射光を照射して反射光を取得し、反射光である第１画像データと、該画像抽出装置への入射光から反射光を除去した第２画像データとを取得し、第１画像データを利用して第２画像データ中の対象物体を抽出する。反射光の強度は発光位置と対象物体との距離や対象物体と撮像位置との距離に依存するため、第１画像データは、背景に比べて近距離にある対象物体を抽出するのに利用することができる。
【０００５】
このような画像抽出処理は例えば、３色分の可視光検出器と近赤外光検出器とを備えるＣＣＤ撮像装置やＣＭＯＳ撮像装置を利用して実行される。
【０００６】
特許文献３には、シアン（Ｃｙ）検出器と、マゼンダ（Ｍｇ）検出器と、イエロー（Ｙｅ）検出器と、近赤外光検出器とを備える撮像装置の例が記載されている。当該撮像装置では、２次元格子状に検出器が配置されており、上記の４つの検出器が２×２画素を構成している。
【０００７】
特許文献４には、青色（Ｂ）検出器と、緑色（Ｇ）検出器と、赤色（Ｒ）検出器と、近赤外光検出器とを備える撮像装置の例が記載されている。当該撮像装置では、光吸収係数の波長依存性を利用して、これらの検出器がそれぞれ異なる深さに設置されている。当該撮像装置では、青色検出器と緑色検出器と赤色検出器が積層型の１画素を構成し、近赤外光検出器が別の１画素を構成する。光吸収係数は波長に応じて増加するため、設置深さは青色検出器、緑色検出器、赤色検出器、近赤外光検出器の順に深くなっている。
【０００８】
さらに、特許文献１には、被写体光を赤外光と可視光とに分光した後、それぞれの光をそれぞれの光に対応する撮像素子で別々に撮像する例が記載されている。
【０００９】
特許文献１や特許文献２に記載の装置は、画像データから目的の画像を抽出することができる。前者の装置によれば「顔」の部分が抽出され、後者の装置によれば「対象物体」の部分が抽出される。しかしながら、これらの装置は、これらの部分の画像のみが必要な場合にも、これらの部分の画像と背景画像とを含む全体画像を取得し、該全体画像を一時保存する必要がある。これらの装置はその後、該全体画像から必要な部分を抽出し、不要な部分を切り捨てる。しかし、このような処理では、記憶容量や処理負担の無駄が問題となる。取得画像が動画の場合には更に、必要な部分が含まれないフレームについても一時保存する必要があり、記憶容量や処理負担の無駄は更に大きくなる。
【００１０】
また、監視カメラによる撮影のように、撮影が継続的に行われる場合には、フレーム内に被写体が存在していない不要な時間域のデータも保存する必要がある。この場合には、画像処理又は人手による編集作業により、当該データから必要なデータ及び不要なデータを取捨選択しなければならなくなる。
【特許文献１】特開２００５−１９７９１４号公報
【特許文献２】特開２００６−１２７５３９号公報
【特許文献３】特開２００２−１４２２２８号公報
【特許文献４】特開２００５−１４３０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、不要な画像データを効率的に排除することが可能な固体撮像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施例は例えば、撮像すべき所望波長域の光成分を検出するための出力用検出器と、前記所望波長域の光成分とは異なる光成分を検出するための制御用検出器と、前記制御用検出器の検出結果に基づいて得られる検出信号と、読み出し対象となる検出器を選択するための選択信号との演算を行い、出力信号を出力するゲート回路と、前記ゲート回路の出力信号に応じて、前記出力用検出器の検出結果を出力するか否かを切り替えるスイッチと、を備えることを特徴とする固体撮像装置である。
【００１３】
本発明の実施例は例えば、撮像すべき所望波長域の光成分を検出するための出力用検出器と、前記所望波長域の光成分とは異なる光成分を検出するための制御用検出器と、前記制御用検出器の検出結果に基づいて得られる検出信号と、読み出し対象となる検出器を選択するための選択信号との演算を行い、出力信号を出力するゲート回路と、前記ゲート回路の出力信号に応じて、前記出力用検出器の検出結果を出力するか否かを切り替えるスイッチと、を有するブロックを複数個備えることを特徴とする固体撮像装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、不要な画像データを効率的に排除することが可能な固体撮像装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。
【００１６】
（第１実施例）
図１は、第１実施例の固体撮像装置１０１の機能ブロック図である。当該固体撮像装置１０１は、波長域の異なる複数の光成分Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｘを検出するための複数の検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｘと、被写体に照射光Ｌを照射するための光源１２１とを具備する。検出器１１１Ａ，Ｂ，及びＣの各々は、撮像すべき所望波長域の光成分を検出するための出力用検出器の例である。検出器１１１Ｘは、上記所望波長域の光成分とは異なる光成分を検出すると共に、当該検出結果に応じて、上記出力用検出器の検出結果の出力を制御する制御用検出器の例である。
【００１７】
検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃは、可視光成分Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを検出するための可視光検出器である。可視光成分Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは例えば、赤色光，緑色光，青色光であり、検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃは例えば、赤色検出器，緑色検出器，青色検出器である。
【００１８】
検出器１１１Ｘは、近赤外光成分Ｌｘを検出するための近赤外光検出器である。検出器１１１Ｘの検出波長域は例えば、波長域７００〜２５００ｎｍの近赤外光を検出すべく、７００〜２５００ｎｍの範囲内で設定される。検出器１１１Ｘの検出波長域は、人が見ることのできない波長域７８０〜２５００ｎｍの近赤外光のみを検出すべく、７８０〜２５００ｎｍの範囲内で設定してもよい。検出器１１１Ｘの検出波長域は、シリコンデバイスによる処理に適した波長域７００〜１５００ｎｍの近赤外光のみを検出すべく、７００〜１５００ｎｍの範囲内で設定してもよい。
【００１９】
検出器１１１Ｘは、被写体を検出するのに利用される。本実施例の固体撮像装置１０１では、光源１２１が、被写体に近赤外光の照射光Ｌを照射し、検出器１１１Ｘが、照射光Ｌの反射光である近赤外光Ｌｘを検出する。照射光が人間の目障りにならぬよう、照射光の波長は７８０〜２５００ｎｍの範囲内で設定してもよい。この場合、検出器１１１Ｘの検出波長域は、７８０〜２５００ｎｍの範囲内で設定することが望ましい。また、検出器１１１Ｘがシリコンデバイスの場合には、照射光の波長は７００〜１５００ｎｍの範囲内で設定してもよい。この場合、検出器１１１Ｘの検出波長域は、７００〜１５００ｎｍの範囲内で設定することが望ましい。本実施例の検出器１１１Ｘの検出波長域は、照射光Ｌの反射光を検出可能なように設定する必要がある。
【００２０】
検出器１１１Ｘは、近赤外光Ｌｘを検出し、近赤外光Ｌｘの検出結果Ｓｘを出力する。近赤外光Ｌｘの検出強度が閾値以上の場合には、近赤外光Ｌｘが検出されたと判定され、検出結果Ｓｘは第１値（ここでは１）となる。一方、近赤外光Ｌｘの検出強度が閾値未満の場合には、近赤外光Ｌｘは検出されなかったと判定され、検出結果Ｓｘは第２値（ここでは０）となる。検出結果Ｓｘは、検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃに供給される。検出結果Ｓｘが１であれば、検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ、可視光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃの検出結果Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃを出力する。一方、検出結果Ｓｘが０であれば、検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ、可視光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃの検出結果Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃを出力しない。
【００２１】
このように、検出器１１１Ｘは、検出器１１１Ｘから出力された検出結果Ｓｘにより、検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃからの検出結果Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃの出力を制御する。その結果、検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃは、被写体部分の画像データ（検出結果Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ）のみを出力するよう制御される。即ち、検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃは、必要な画像データのみを選択的に出力するよう制御される。このように、本実施例では、不要な画像データが効率的に排除される。これにより、画像データの保存や処理の無駄が減少し、記憶容量や処理負担の無駄が抑制される。また、検出結果Ｓｘによる検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃの制御は、近赤外光Ｌｘの検出から信号伝達時間内に行う事が可能であり、近赤外光Ｌｘの検出との同期性に優れる。また、本実施例における検出器１１１Ｘと検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃは、画素配置的に隣接しており、位置の同期性に優れている。
【００２２】
なお、検出器１１１Ｘはここでは、近赤外光検出器であるが、その他の検出器でも構わない。検出器１１１Ｘは例えば、可視光検出器や中赤外光検出器や遠赤外光検出器等でも構わない。
【００２３】
また、図１の固体撮像装置１０１はここでは、４種類の光成分を検出するための４種類の検出器１１１を備えているが、Ｎ種類の光成分を検出するためのＮ種類の検出器１１１を備えていてもよい。但し、Ｎは２以上の整数である。
【００２４】
また、図１の固体撮像装置１０１はここでは、３種類の可視光成分を検出するための３種類の可視光検出器１１１を備えているが、Ｍ種類の可視光成分を検出するためのＭ種類の可視光検出器１１１を備えていてもよい。但し、Ｍは１以上の整数である。図１の固体撮像装置１０１はここでは、カラー撮像装置であるが、モノクロ撮像装置でもよい。図１の固体撮像装置１０１がカラー撮像装置の場合、Ｍは３以上の整数である。
【００２５】
本実施例の固体撮像装置１０１は、被写体との距離と背景との距離との違いを利用して被写体を検出する。そのため、照射光Ｌは、近赤外光以外の光でも構わない。照射光Ｌは例えば、可視光や中赤外光や遠赤外光等でも構わない。但し、近赤外光の照射光Ｌには、照射光Ｌの波長を７８０〜１５００ｎｍの範囲内で設定することで、不可視性とシリコンデバイス適正とを両立できるという利点がある。一方、固体撮像装置１０１は、被写体の温度と背景の温度との違いを利用して被写体を検出してもよい。この場合、制御用検出器１１１Ｘは、遠赤外光検出器とする。
【００２６】
図２は、図１の固体撮像装置１０１の更なる機能ブロック図である。当該固体撮像装置１０１の画素アレイ２０１は、それぞれ複数の検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｘを有する複数の画素ブロック２１１により構成されている（図３，図４を参照）。各画素ブロック２１１は、制御用検出器１１１Ｘと出力用検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃとを含み、各画素ブロック２１１では、制御用検出器１１１Ｘが、同じブロック２１１に含まれる出力用検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃを制御する。図３及び図４の詳細については、後述する。以下、図２の詳細について説明する。
【００２７】
上記固体撮像装置１０１は、垂直走査回路２２１と、ＣＤＳ回路２２２と、Ａ／Ｄ変換回路２２３と、水平走査回路２２４と、信号処理回路２２５とを具備する。
【００２８】
垂直走査回路２２１は、画素アレイ２０１を構成する画素に行ごとに順々に駆動電圧を供給する回路である。垂直走査回路２２１は、画素アレイ２０１を構成する画素に一斉に駆動電圧を供給してもよい。ＣＤＳ回路２２２は、各画素からの撮像データに含まれるノイズを除去するノイズ除去処理を行う回路である。Ａ／Ｄ変換回路２２３は、ＣＤＳ回路２２２から出力された撮像データをＡ／Ｄ変換する回路である。ＣＤＳ回路２２２によるノイズ除去処理とＡ／Ｄ変換回路２２３によるＡ／Ｄ変換の順番は、逆にしてもよい。水平走査回路２２４は、Ａ／Ｄ変換回路２２３から出力された撮像データを列ごとに順々に読み出す回路である。信号処理回路２２５は、撮像データに対して信号処理を行う回路である。これらの回路２２１乃至２２５は、画素アレイ２０１と同じ半導体基板上に設けられていてもよい。
【００２９】
なお、画素アレイ２０１はここでは、２次元アレイであるが、１次元アレイであっても構わない。
【００３０】
図３は、画素ブロック２１１の第１の例を表す。図３の各画素ブロック２１１は、１つの制御用検出器１１１Ｘと、１つの出力用検出器１１１Ａと、１つの出力用検出器１１１Ｂと、１つの出力用検出器１１１Ｃとを含んでいる。図３では、これら４つの検出器１１１が、２×２画素を構成している。
【００３１】
図４は、画素ブロック２１１の第２の例を表す。図４の各画素ブロック２１１は、１つの制御用検出器１１１Ｘと、複数の出力用検出器１１１Ａと、複数の出力用検出器１１１Ｂと、複数の出力用検出器１１１Ｃとを含んでいる。図４では、図３と同様に、１つの検出器１１１が１つの画素を構成している。図４では、画素アレイ２０１が４つの画素ブロック２１１に区分けされており、各画素ブロック２１１のコーナー画素に制御用検出器１１１Ｘが配置されている。
【００３２】
第１の例では、画素アレイ２０１に比較的多数の制御用検出器１１１Ｘが配置される。よって、第１の例には、不要な画像データの除去精度が高くなるという利点がある。
【００３３】
第２の例では、画像アレイ２０１に比較的少数の制御用検出器１１１Ｘが配置される。よって、第２の例には、固体撮像装置１０１が比較的製造しやすいという利点がある。
【００３４】
以下、制御用検出器１１１Ｘによる出力用検出器１１１Ａの制御について説明する。ただし、以下の説明は、制御用検出器１１１Ｘによる出力用検出器１１１Ｂや出力用検出器１１１Ｃの制御にも当てはまる。
【００３５】
図５は、図１の固体撮像装置１０１の回路構成図である。図５には、ＡＮＤ回路に相当するゲート回路３０１と、１本の行選択線３１１と、１本の行リセット線３１２と、２本の列信号線３１３とが図示されている。
【００３６】
ゲート回路３０１は、図５のように、行選択線３１１上に配置されている。ゲート回路３０１には、制御用検出器１１１Ｘの検出結果Ｓｘを保持する検出信号Ｓ１と、読み出し対象となる検出器１１１を行ごとに選択するための行選択信号Ｓ２が供給される。ゲート回路３０１は、検出信号Ｓ１と行選択信号Ｓ２とのＡＮＤ演算を行い、ＡＮＤ演算の結果を保持する出力信号Ｓ３を出力する。出力信号Ｓ３は、出力用検出器１１１Ａに供給される。
【００３７】
検出信号Ｓ１はここでは、上述の通り、正論理の信号である。よって、１フレームの光蓄積時間内に近赤外光Ｌｘが検出された場合、検出信号Ｓ１は「１」となり、当該時間内に近赤外光Ｌｘが検出されなかった場合、検出信号Ｓ１は「０」となる。一方、行選択信号Ｓ２もここでは、正論理の信号とする。よって、行が選択されている場合には、行選択信号Ｓ２は「１」となり、行が選択されていない場合には、行選択信号は「０」となる。
【００３８】
出力用検出器１１１Ａは、出力信号Ｓ３に応じて検出結果Ｓａを出力する。出力用検出器１１１Ａはここでは、出力信号Ｓ３が「１」であれば検出結果Ｓａを出力し、出力信号Ｓ３が「０」であれば検出結果Ｓａを出力しない。
【００３９】
従って、出力用検出器１１１Ａの行が選択されている場合、出力用検出器１１１Ａが検出結果Ｓａを出力するか否かは、検出信号Ｓ１（検出結果Ｓｘ）に依存する。検出信号Ｓ１が「１」の場合、出力信号Ｓ３は「１」となり、出力用検出器１１１Ａは検出結果Ｓａを出力する。一方、検出信号Ｓ１が「０」の場合、出力信号Ｓ３は「０」となり、出力用検出器１１１Ａは検出結果Ｓａを出力しない。前者の場合、検出結果Ｓａは、列信号線３１３に出力される。その後、前者の場合も後者の場合も、検出結果Ｓａは、行リセット線３１２により初期化される（制御用検出器１１１Ｘについても同様）。このような形で、制御用検出器１１１Ｘは、制御用検出器１１１Ｘから出力された検出結果Ｓｘにより、出力用検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃからの検出結果Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃの出力を制御する。
【００４０】
なお、ゲート回路３０１はここでは、ＡＮＤ演算を行うＡＮＤ回路であるが、ＮＡＮＤ演算を行うＮＡＮＤ回路でも構わない。また、検出信号Ｓ１及び行選択信号Ｓ２が負論理の信号の場合には、ゲート回路３０１は、ＯＲ回路やＮＯＲ回路でも構わない。
【００４１】
図６は、図１の固体撮像装置１０１の更なる回路構成図である。図６には、制御用検出器１１１Ｘの構成要素として、フォトダイオード４０１Ｘと、転送トランジスタ４０２Ｘと、リセットトランジスタ４０３Ｘと、増幅トランジスタ４０４Ｘとが図示されている。図６には更に、出力用検出器１１１Ａの構成要素として、フォトダイオード４０１Ａと、転送トランジスタ４０２Ａと、リセットトランジスタ４０３Ａと、増幅トランジスタ４０４Ａと、スイッチの例である選択トランジスタ４０５Ａとが図示されている。
【００４２】
フォトダイオード４０１Ｘ，Ａは、対応する波長の光が入射すると、光電変換を行い、光強度に応じた電荷を生成する。これらの電荷は、転送トランジスタ４０２Ｘ，Ａにより転送され、増幅トランジスタ４０４Ｘ，Ａにより増幅される。増幅トランジスタ４０４Ｘは、検出結果Ｓｘをゲート回路３０１に出力する。一方、増幅トランジスタ４０４Ａは、検出結果Ｓａを選択トランジスタ４０５Ａに出力する。
【００４３】
選択トランジスタ４０５Ａは、出力信号Ｓ３が入力されるゲート部と、検出結果Ｓａが入力されるソース部と、検出結果Ｓａを出力するドレイン部とを備えている。選択トランジスタ４０５Ａは、出力信号Ｓ３に応じて、出力用検出器１１１Ａから検出結果Ｓａを出力するか否かを切り替える。選択トランジスタ４０５Ａは、出力信号Ｓ３が「１」であれば検出結果Ｓａを出力し、出力信号Ｓ３が「０」であれば検出結果Ｓａを出力しない。なお、構成によっては、制御用検出器１１１Ｘからの出力信号Ｓ１を別途配線から読出し、データとして活用してもよい。このような配線の例が、図５にＱで示されている。
【００４４】
なお、本実施例では、選択トランジスタ４０５は、制御用検出器１１１Ｘを除く各検出器１１１ごとに設けられる。一方、ゲート回路３０１は、制御用検出器１１１Ｘを除く各検出器１１１ごとに設けてもよいし、各画像ブロック２１１の各行ごとに設けてもよい。
【００４５】
図７は、図１の固体撮像装置１０１の動作を説明するためのタイムフローである。以下の説明では、必要に応じて、図５や図６に示す符号を参照する。
【００４６】
本実施例の固体撮像装置１０１では、画素処理が各行ごとに実施される。図７の（１）には、画素処理のための行選択期間が示されている。図７には、Ｒ行目の行選択期間と、Ｒ行目の読み出し期間と、Ｒ＋１行目の行選択期間と、Ｒ＋１行目の読み出し期間が例示されている。ここでは、図３のような画素アレイ２０１を想定し、Ｒ行目には制御用検出器１１１Ｘと出力用検出器１１１Ａが、Ｒ＋１行目には出力用検出器１１１Ｂと出力用検出器１１１Ｃが配置されていると想定する。
【００４７】
図７の（２）には、行リセット期間が示されている。リセットトランジスタ４０３は、この期間内においてリセット処理を行う。図７の（３）には、転送期間が示されている。転送トランジスタ４０２は、この期間内において転送処理を行う。これらの処理は、各行ごとに行われる。
【００４８】
図７の（４）には、行選択信号Ｓ２のＯＮ期間が示されている。検出信号Ｓ１と行選択信号Ｓ２とが共にＯＮであれば、ゲート回路（ＡＮＤ回路）３０１の出力信号Ｓ３はＯＮとなる。図７の（５）には、選択トランジスタ４０５のゲート端子のＯＮ期間が示されている。これらの期間は、行選択期間に含まれる。
【００４９】
図７の（６）には、列読み出し期間が示されている。このように、本実施例の固体撮像装置１０１では、撮像データの読み出しが各列ごとに実施される。図７には、Ｃ列目からＣ＋３列目までの列読み出し期間が例示されている。Ｒ行目の読み出し期間には、Ｒ行目の制御用検出器１１１Ｘ及び出力用検出器１１１Ａからの撮像データが読み出され、Ｒ＋１行目の読み出し期間には、Ｒ＋１行目の出力用検出器１１１Ｂ及び出力用検出器１１１Ｃからの撮像データが読み出される。
【００５０】
図８は、図１の固体撮像装置１０１の動作を説明するための信号波形図である。以下の説明では、必要に応じて、図５や図６に示す符号を参照する。
【００５１】
図８には、各フレームの処理期間が示されている。図８における太線は、制御用検出器１１１Ｘに関する信号波形を表す。図８における細線は、出力用検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃに関する信号波形を表す。
【００５２】
図８の（１）は、フォトダイオード４０１における電圧を表す。図８の（２）は、リセットトランジスタ４０３のゲート電圧を表す。図８の（３）は、図６のＰｘやＰａ（信号電荷を電圧に変換する地点）の電圧を表す。図８の（４）は、転送トランジスタ４０２のゲート電圧を表す。
【００５３】
図８の（５）は、検出信号Ｓ１の電圧を表す。フレームαやフレームγの検出信号Ｓ１は、閾値以上（即ち１）であるのに対し、フレームβの検出信号Ｓ１は、閾値未満（即ち０）である事が解る。図８の（６）は、行選択信号Ｓ２の電圧を表す。
【００５４】
図８の（７）は、選択トランジスタ４０５のゲート電圧を表す。フレームαやフレームγのゲート電圧は、Ｈｉｇｈであるのに対し、フレームβのゲート電圧は、Ｌｏｗである事が解る。図８の（８）は、図６のＰｏｕｔの電圧（出力用検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃの出力電圧）を表す。
【００５５】
以下、第２及び第３実施例の固体撮像装置１０１について説明する。第２及び第３実施例は、第１実施例の変形例であり、第２及び第３実施例については、第１実施例との相違点を中心に説明する。なお、第２及び第３実施例では、検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｘを、赤色（Ｒ）検出器，緑色（Ｇ）検出器，青色（Ｂ）検出器，近赤外光（ＮＩＲ）検出器と表記するが、第２及び第３実施例は、このような例に限定されない。
【００５６】
（第２実施例）
図９は、第２実施例の画素アレイ２０１の例を表す。
【００５７】
図９Ａの各画素ブロック２１１は、図３と同様に、１つの近赤外光検出器１１１Ｘと、１つの赤色検出器１１１Ａと、１つの緑色検出器１１１Ｂと、１つの青色検出器１１１Ｃとを含んでいる。図９Ａでは、図３と同様に、これら４つの検出器１１１が、２×２画素を構成している。各近赤外光検出器１１１Ｘは、同じ画素ブロック２１１に含まれる他の３つの検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃの出力を制御する。
【００５８】
一方、図９Ｂの各画像ブロック２１１は、１個の近赤外光検出器１１１Ｘと、１５個の他の検出器１１１Ａ，Ｂ、Ｃとを含んでいる。図９Ｂでは、これら１６個の検出器１１１が、４×４画素を構成している。各近赤外光検出器１１１Ｘは、同じ画素ブロック２１１に含まれる他の１５個の検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃの出力を制御する。
【００５９】
図９Ａ及びＢでは、１つの検出器１１１が１つの画素を構成している。このような構成には、画素アレイ２０１や配線の構造が比較的簡単で、画素アレイ２０１や配線の作製が比較的容易であるという利点がある。
【００６０】
（第３実施例）
図１０は、第３実施例の画素アレイ２０１の例を表す。
【００６１】
図１０Ａは、画素アレイ２０１の側方断面図である。図１０Ａの各画素ブロック２１１は、１つの近赤外光検出器１１１Ｘと、１つの赤色検出器１１１Ａと、１つの緑色検出器１１１Ｂと、１つの青色検出器１１１Ｃとを含んでいる。
【００６２】
図１０Ａでは、これらの検出器１１１が、固体撮像装置１０１を構成する基板５０１内に設置されている。基板５０１はここではシリコン基板であり、これらの検出器１１１はシリコンデバイスに相当する。基板５０１は、これらの検出器１１１を支持する支持基板の例である。図１０Ａには、基板５０１の基板面５１１が示されている。本実施例では、基板面５１１に垂直な方向を深さ方向とする。図１０Ａでは、深さ方向が矢印Ｄで示されている。
【００６３】
図１０Ａでは、光吸収係数の波長依存性を利用して、これらの検出器１１１がそれぞれ異なる深さに設置されている。図１０Ａでは、１つの近赤外光検出器１１１Ｘと、１つの赤色検出器１１１Ａと、１つの緑色検出器１１１Ｂと、１つの青色検出器１１１Ｃとが、積層型の１画素を構成している。長波長の光ほど光吸収係数が低く、深い位置まで進入するため、設置深さは、青色検出器１１１Ｃ、緑色検出器１１１Ｂ、赤色検出器１１１Ａ、近赤外光検出器１１１Ｘの順に深くなっている。
【００６４】
図１０Ａでは、検出器１１１が４層構造を構成しているのに対し、図１０Ｂでは、検出器１１１が２層構造を構成している。図１０Ｂでは、検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃが同じ深さに設置されており、近赤外光検出器１１１Ｘが他の検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃと異なる深さに設置されている。各近赤外光検出器１１１Ｘのサイズはここでは、他の検出器１１１のサイズの２倍となっているが、別のサイズでもよい。各近赤外光検出器１１１Ｘのサイズは、他の検出器１１１のサイズと同じでもよい。この場合、各近赤外光検出器１１１Ｘは例えば、青色検出器１１１Ｃの下部のみに設置してもよい。
【００６５】
図１０Ａ及びＢでは、制御用検出器１１１Ｘが、基板面５１１に対して、出力用検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃと異なる深さに設置されており、制御用検出器１１１Ｘと出力用検出器１１１Ａ，Ｂ，Ｃとが積層構造を構成している。このような構成には、画素アレイ２０１のサイズを縮小しやすい等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第１実施例の固体撮像装置の機能ブロック図である。
【図２】図１の固体撮像装置の更なる機能ブロック図である。
【図３】画素ブロックの第１の例を表す。
【図４】画素ブロックの第２の例を表す。
【図５】図１の固体撮像装置の回路構成図である。
【図６】図１の固体撮像装置の更なる回路構成図である。
【図７】図１の固体撮像装置の動作を説明するためのタイムフローである。
【図８】図１の固体撮像装置の動作を説明するための信号波形図である。
【図９】第２実施例の画素アレイの例を表す。
【図１０】第３実施例の画素アレイの例を表す。
【符号の説明】
【００６７】
１０１  固体撮像装置
１１１  検出器
１２１  光源
２０１  画素アレイ
２１１  画素ブロック
２２１  垂直走査回路
２２２  ＣＤＳ回路
２２３  Ａ／Ｄ変換回路
２２４  水平走査回路
２２５  信号処理回路
３０１  ゲート回路
３１１  行選択線
３１２  行リセット線
３１３  列信号線
４０１  フォトダイオード
４０２  転送トランジスタ
４０３  リセットトランジスタ
４０４  増幅トランジスタ
４０５  選択トランジスタ
５０１  基板
５１１  基板面
【図１】
0005058040.tif 000002
【図２】
0005058040.tif 000003
【図３】
0005058040.tif 000004
【図４】
0005058040.tif 000005
【図５】
0005058040.tif 000006
【図６】
0005058040.tif 000007
【図７】
0005058040.tif 000008
【図８】
0005058040.tif 000009
【図９】
0005058040.tif 000010
【図１０】
0005058040.tif 000011