JP2020113573A

JP2020113573A - 光電変換装置

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Publication number: JP2020113573A
Application number: JP2019001145A
Authority: JP
Inventors: 一也五十嵐; Kazuya Igarashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2020-07-27
Also published as: US20200219916A1; US11404456B2

Abstract

【課題】固体撮像装置の輝度シェーディングや混色を抑制する。【解決手段】光電変換部と、フローティングディフュージョンと、前記光電変換部で発生した電荷の前記フローティングディフュージョンへの転送を制御する転送ゲートとを有する画素が、マトリクス状に配列された画素領域を備える光電変換装置であって、前記画素領域内の位置に応じて前記光電変換部が前記転送ゲートに対して相対的にシフトしており、前記シフトの方向は前記光電変換部から前記フローティングディフュージョンへの電荷転送方向に直交する方向である。【選択図】図２

Description

本発明は、光電変換装置に関する。

近年さまざまな分野で用いられているデジタルカメラは少なくとも撮像レンズと固体撮像装置（光電変換装置）から構成されている。固体撮像装置は撮像領域面内に画素が行列状に配置されているが、撮像領域中央部では入射光の主光線が垂直に入るのに対し、周辺部では入射光の主光線が斜めになるため周辺部画素の出力が下がるシェーディングや隣接画素への混色を引き起こす。

そのため一般的にはマイクロレンズを撮像領域中心側にシフトさせたり、逆に光電変換部を画面周辺側にシフトさせたりして、光が効率よく光電変換部に受光されるような構造が提案されている（特許文献１）。

国際公開第２００６／０４０９６３号

しかしながら光電変換部を画素領域（撮像領域）の周辺側にシフトさせた場合、光電変換部と転送ゲート及びフローティングディフュージョン間の相対的な位置関係が画素領域面内の画素毎に変わってしまう。この影響により、一部の画素で転送不良や飽和電荷量不足などの問題が発生してしまう。

また光電変換部のシフトに合わせて転送ゲート及びフローティングディフュージョンもシフトさせると、それらに接続されるコンタクトホールや配線のパターンも変わって画素レイアウト上の制約が大きくなり、画素性能を最大化することが難しくなる。

本発明では、光電変換部からフローティングディフュージョンへの転送特性や飽和電荷量を面内均一に保ちつつ、光電変換部シフトによるシェーディング改善、混色低減された光電変換装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、光電変換部と、フローティングディフュージョンと、前記光電変換部で発生した電荷の前記フローティングディフュージョンへの転送を制御する転送ゲートとを有する画素が、マトリクス状に配列された画素領域を備える光電変換装置であって、前記画素領域内の位置に応じて前記光電変換部が前記転送ゲートに対して相対的にシフトしており、前記シフトの方向は前記光電変換部から前記フローティングディフュージョンへの電荷転送方向に直交する方向であることを特徴とする。

本発明によって、画素領域面内の転送特性や飽和電荷量を均一に保ちながら、光電変換部シフトによるシェーディング改善、混色低減された光電変換装置を提供することが可能になる。

実施形態１に係る固体撮像装置の画素領域の模式図である実施形態１に係る固体撮像装置を構成する画素の平面図である実施形態１に係る光電変換部のシフト量と方向を示す図である実施形態１に係る光電変換部のシフト量を示す図である実施形態１に係る固体撮像装置を構成する画素の断面図である実施形態２に係る固体撮像装置を構成する画素の断面図である実施形態３に係る固体撮像装置を構成する画素の断面図である実施形態４に係る固体撮像装置の画素領域の模式図である実施形態４に係る固体撮像装置を構成する画素の平面図である実施形態５に係る固体撮像装置を構成する画素の平面図である実施形態６に係る撮像システムの構成例を表す図である実施形態７に係る撮像システムおよび移動体の構成例を表す図である

本発明の光電変換装置（固体撮像装置）の構成について、複数の実施形態を用いて説明を行う。各実施形態は本発明の一部であり適宜変更可能であるためこれに限定されるものではない。また複数の実施形態を組み合わせることも可能である。また、以下の実施形態では、第１導電型がＰ型であり、第２導電型がＮ型である。しかしながら、第１導電型と第２導電型は極性が反対であれば、第１導電型がＮ型であり、第２導電型がＰ型であってもよい。

（実施形態１）
図１は、本実施形態にかかる固体撮像装置において複数の画素がマトリクス状に配列された画素領域（撮像領域）１を示す平面図である。画素領域１を構成する画素は実際には数百万から数千万個存在するが、ここでは説明の便宜上画素数を減らして簡略化している。画素領域１の中央部にある画素を画素１２、周辺部左側の画素を画素１１、周辺部右側の画素を画素１３と称する。

図２Ａ〜図２Ｃは各画素構造を説明するための平面図であり、図２Ａは画素１１を、図２Ｂは画素１２を、図２Ｃは画素１３をそれぞれ説明する図である。いずれの画素も、光電変換部２と、転送ゲート３と、フローティングディフュージョン４を含む。転送ゲート３は転送トランジスタのゲートである。また、光電変換部２は転送トランジスタのソースであり、フローティングディフュージョン４は転送トランジスタのドレインである。本実施形態ではＰウエル中（第１半導体領域中）に形成されたＮ型不純物領域（第２半導体領域）が光電変換部２に相当する。つまり図２の光電変換部２がＮ型不純物領域と等しい。

光電変換部２は光を光電変換して電荷を発生、蓄積させる機能を有する。転送ゲート３は光電変換部２で蓄積された電荷を転送ゲート３直下に形成されるＮ型チャネルを経由させてフローティングディフュージョン４へ転送させる機能を有する。本実施形態では、転送ゲート３からフローティングディフュージョン４への電荷転送方向は全ての画素において同一方向（−Ｙ方向）である。フローティングディフュージョン４は光電変換部２から転送された電荷を電気信号として読み出せるように電圧に変換する機能を有する。

画素１１、画素１２、画素１３を比較すると、転送ゲート３に対する光電変換部２の位置が異なっている。具体的には、各画素内の光電変換部２は、画素領域内での画素位置に応じた量だけ、転送ゲート３に対して相対的にシフトしている。シフト方向は電荷転送方向５に直交するＸ軸方向と平行な方向であり、より具体的には、画素領域周辺側に向かう方向である。例えば画素１１においては画素１２と比較して転送ゲート３に対する光電変換部２の相対位置が−Ｘ方向へシフトしている。また画素１３においては画素１２と比較して転送ゲート３に対する光電変換部２の相対位置が＋Ｘ方向へシフトしている。この時
転送ゲート３やフローティングディフュージョン４はシフトしない。また、光電変換部２はＹ方向にはシフトしない。すなわち、光電変換部２と転送ゲート３およびフローティングディフュージョン４のＹ方向についての相対位置関係は全ての画素で同じである。

本実施形態において、各画素中における転送ゲート３およびフローティングディフュージョン４の位置は同じである。そして、画素内における光電変換部２のＹ方向の位置は、全ての画素において同じであるが、光電変換部２のＸ方向の位置が画素に応じて異なっている。

なお、転送ゲート３およびフローティングディフュージョン４の画素内での配置は画素ごとに異なっていてもよい。この場合も、上述したように、光電変換部２の転送ゲート３およびフローティングディフュージョン４に対する相対位置のうち、Ｘ方向の位置が画素に応じて異なっており、Ｙ方向の位置は全ての画素について同じである。

図３は本実施形態における画素領域内の光電変換部２のシフト方向及びシフト量を模式的に示した図であり、図４は光電変換部２のシフト量の大きさをより詳細に示した図になる。光電変換部２のシフト量の大きさは画素領域中心からのＸ方向距離（絶対値）によって決まるため、図３の光電変換部２のシフト３１が示すように行方向では周辺画素ほど光電変換部２のシフト量が大きい。一方、同じ列に配置される画素における光電変換部２のシフト３１の量は同一である。本実施形態では図４の直線４１に示すように画素領域中央列からのＸ方向距離に比例して線形的にシフト量を大きくさせている。しかし、Ｘ方向距離とシフト量の関係は線形な変化に限定されず、広義単調増加な変化であればよい。すなわち、シフト量は画素領域１の中央列からの距離が離れた画素ほど大きければよく、例えば、直線４２のようにあるＸ方向距離から線形的にシフト量を大きくしても良いし、曲線４３のように非線形的にシフト量を変化させても良い。

また図２には図示していないが、それぞれの画素は転送ゲート３の他にもリセットトランジスタ、増幅トランジスタ、行選択トランジスタを含む。これらのトランジスタは通常、隣接する画素の境界部に配置されるが、光電変換部２のシフト可能範囲を広げられるように、Ｘ方向のＮ型不純物領域間を避けて配置されことが望ましい。換言すると、Ｘ方向に隣接する画素の光電変換部２の間の領域には、トランジスタが配置されないことが望ましい。

図５Ａ〜図５Ｃは図２で示した画素１１〜１３の画素中心Ａ−Ａ′、Ｂ−Ｂ′、Ｃ−Ｃ′におけるＸ方向断面図である。それぞれの画素は、光電変換部２が形成される半導体基板６と、光電変換部上に配置される配線層７・カラーフィルタ８・マイクロレンズ９から構成されている。配線層７には光が光電変換部２に入射できるように開口部が設けられる。カラーフィルタ８は色を分離する。マイクロレンズ９は入射光の集光機能を有する。

画素領域中央の画素１２には垂直方向（−Ｚ方向）に光が入射するが、画素領域周辺の画素１１や画素１３では画素領域中央から周辺へ向かって斜めに光が入射する。そのため配線層７に光が当たらないようにマイクロレンズ９は画素領域中央側へシフトさせている。マイクロレンズ９のシフト方向は画素領域中心方向に放射状になっており、画素領域中心からの距離に比例してマイクロレンズ９のシフト量は大きくなる。

しかし図５Ａ、図５Ｃのように配線層７による光の反射及び吸収を最小化させるべくマイクロレンズ９をシフトした場合、入射光が光電変換部２表面に作るスポット（集光位置）は画素中心よりも画素領域周辺側にシフトする。そこで本実施形態では画素１１及び画素１３の光電変換部２をそれぞれ画素領域周辺方向へシフトさせている。

このように光電変換部２をシフトすることで画素領域周辺部において、入射光１０を効率的に光電変換部２で受光できるようになる。したがって、周辺部での輝度低下（輝度シェーディング）や隣接画素への混色を抑制することが可能となり画質を向上させることが可能になる。

本実施形態において光電変換部２がシフトするのはＸ方向だけであり、光電変換部２からフローティングディフュージョン４への電荷転送方向５（Ｙ方向）において光電変換部２はシフトしない。つまり光電変換部２、転送ゲート３、フローティングディフュージョン４のＹ方向についての相対的位置関係は画素領域を構成する全ての画素で同一である。

ここでもし仮に光電変換部２がＹ軸方向にもシフトした場合の影響について説明する。光電変換部２が＋Ｙ方向、つまり転送ゲート３やフローティングディフュージョン４から離れる方向へシフトした場合、光電変換部２を形成するＮ型不純物領域と転送ゲート３の直下に形成されるＮ型チャネルの間にポテンシャル障壁が生じる。その結果、光電変換部２に蓄積された電荷がポテンシャル障壁に阻まれてフローティングディフュージョン４へ転送できず転送不良、いわゆる黒キズを引き起こしてしまう。

逆に光電変換部２が−Ｙ方向、つまり光電変換部２が転送ゲート３やフローティングディフュージョン４に近づく方向へシフトした場合、光電変換部２を形成するＮ型不純物領域とフローティングディフュージョン４の間のポテンシャル障壁が小さくなる。その結果、光電変換部において蓄積できる飽和電荷量の減少を招いてしまう。以上のような理由から光電変換部のＹ方向シフトは深刻な副作用をもたらす。

一方Ｘ方向のシフトであれば転送ゲート３周辺のポテンシャル分布の変化が無いため、上記のような副作用は発生しない。さらに図５Ａ〜図５Ｃに示されるように光電変換部２は画素領域内の位置に応じてシフトしているだけで断面形状や大きさが変わってはいない。より詳細には、Ｘ方向における光電変換部２の中心を通る断面において、光電変換部２の断面形状は画素領域内のいずれの画素においても均一である。したがって、光電変換部２の電荷転送特性や飽和電荷量へ影響を及ぼすリスクを抑えることが可能となる。

以上の理由から、本実施形態においては、光電変換部２をＹ方向にはシフトさせず、Ｘ方向のみにシフトさせている。

本実施形態では電荷転送方向５をＹ方向、光電変換部シフト方向をＸ方向としているが、特にこの向きに限定されることはなく、電荷転送方向をＸ方向、光電変換部シフト方向をＹ方向としても良い。ただし本実施形態のように画素領域中央から距離が長く入射光角度が大きくなる画素領域長辺方向を光電変換部シフト方向とし、電荷転送方向を短辺方向とした方が輝度シェーディングや混色への対策としてより効果を発揮することができる。

上記構成の固体撮像装置により、光電変換部２からフローティングディフュージョン４への電荷転送特性や飽和電荷量を面内均一に保ちつつ、輝度シェーディングや混色を改善することが可能となる。

（実施形態２）
図６Ａ〜図６Ｃを参照しながら実施形態２について説明する。図６Ａは画素領域周辺部左側の画素、図６Ｂは画素領域中央の画素、図６Ｃは画素領域周辺部右側の画素の断面図である。本実施形態ではＰウエル中に形成されたＮ型不純物領域６１と、隣接する画素のそれぞれのＮ型不純物領域６１間（境界部）にＰウエルよりも不純物濃度の高いＰ型不純物領域（画素分離領域）６２を有するところが実施形態１と異なる。本実施形態ではＮ型不純物領域６１と、Ｐ型不純物領域６２で区画された領域６３が光電変換部２として機能
する。Ｐ型不純物領域６２は、Ｐウエル（第１導電型半導体領域）よりも高いＰ型不純物濃度（第１導電型不純物濃度）を有しており、画素を区画する画素分離領域として機能する。

そのため画素領域周辺部ではＮ型不純物領域６１に合わせてＰ型不純物領域６２もシフトしており、画素領域内でＮ型不純物領域６１がシフトしても近傍のポテンシャル分布が変化しないため光電変換部に係る電荷転送特性や飽和電荷量への影響はない。

上記構成の固体撮像装置により、光電変換部からフローティングディフュージョンへの電荷転送特性や飽和電荷量を面内均一に保ちつつ、輝度シェーディングや混色を改善することが可能となる。

（実施形態３）
図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら実施形態３について説明する。図７Ａは画素領域周辺部左側の画素、図７Ｂは画素領域中央の画素、図７Ｃは画素領域周辺部右側の画素の断面図である。本実施形態ではＰウエル中に形成されたＮ型不純物領域７１と、Ｎ型不純物領域７１を囲うように配置された酸化膜分離部（絶縁部材）７２を有するところが実施形態１と異なる。本実施形態ではＮ型不純物領域７１と、酸化膜分離部７２で区画された領域が光電変換部として機能する。

そのため画素領域周辺部ではＮ型不純物領域７１に合わせて酸化膜分離部７２もシフトしており、画素領域内でＮ型不純物領域７１がシフトしても近傍のポテンシャル分布が変化しないため光電変換部に係る電荷転送特性や飽和電荷量への影響はない。

（実施形態４）
本実施形態では図８に示すように２行１列画素で構成された画素ブロックを複数並べることにより画素領域８０が形成されている。画素領域８０の中央部にある画素ブロックを画素ブロック８２、周辺部左側の画素ブロックを画素ブロック８１、周辺部右側の画素ブロックを画素ブロック８３とする。

それぞれの画素ブロックの構成について図９Ａ〜図９Ｃを用いて説明する。画素の基本的な構成要素は実施形態１と同じく光電変換部２、転送ゲート３、フローティングディフュージョン４である。ただし、本実施形態では上下画素の境界部を境目に線対称な構成になっており、フローティングディフュージョン４は上下の画素で共有されている。

それぞれの画素ブロック８１〜８３は、Ｙ方向に隣接する２つの画素を含み、電荷転送方向が互いに逆向きである。具体的には、いずれの画素ブロック８１〜８３においても上側の画素が−Ｙ方向の電荷転送方向８４、下側の画素が＋Ｙ方向の電荷転送方向８５となっており、向きは互いに反対ではあるが共にＹ軸方向と平行である。そのため電荷転送方向に直交する方向も共にＸ方向となり、光電変換部２を撮像中心からの距離によってＸ方向へシフトすることが可能となる。シフト方向とシフト量は実施形態１において図３及び図４を用いて説明した方法と同じである。

このように画素領域内に複数の電荷転送方向を有する固体撮像装置においても、その電荷転送方向が正反対の向きであれば本発明を適用することが可能である。

（実施形態５）
図１０Ａ〜図１０Ｃは撮像面位相差方式により焦点検出（距離測定）と撮像が可能な画素を示す図である。図１０Ａは画素領域周辺部左側の画素、図１０Ｂは画素領域中央の画素、図１０Ｃは画素領域周辺部右側の画素である。いずれの画素も左側は光電変換部１０４ａ、転送トランジスタ１０５ａ、フローティングディフュージョン１０６ａから構成され、右側は光電変換部１０４ｂ、転送トランジスタ１０５ｂ、フローティングディフュージョン１０６ｂから構成されている。つまりいずれの画素も２つの光検出部を持っていることになる。

図１０Ａ、図１０Ｃの画素は図１０Ｂの画素と比較して、光電変換部１０４ａ、１０４ｂがそれぞれ転送トランジスタ１０５ａ、１０５ｂに対して相対的にシフトしている。シフト方向は共に電荷転送方向５に直交するＸ軸と平行な方向であり、より具体的には、画素領域周辺側に向かう方向である。なお、１画素内での２つの光電変換部１０４ａ、１０４ｂのシフト量は同一とする。

このように１画素内に複数の光電変換部、転送トランジスタ、フローティングディフュージョンを有する固体撮像素子においても、電荷転送方向５が画素内で同一方向であるため本発明が適用可能である。

なお本実施形態において、全ての画素が複数の光電変換部を有する焦点検出が可能な画素である必要はなく、少なくとも一部の画素が複数の光電変換部を有していてもよい。また、ここでは１つの画素が２つの光電変換部を有する例を取り上げているが、１つの画素が３つ以上の光電変換部を有してもよい。また、１つの画素が複数の光電変換部を有する場合に、フローティングディフュージョンを１つのみ有して、複数の光電変換部によって共用されてもよい。

（実施形態６）
本発明の第６実施形態による撮像システムについて、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。

上記第１乃至第５実施形態で述べた固体撮像装置（光電変換装置）は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星、医療用カメラなどの各種の機器が挙げられる。また、レンズなどの光学系と固体撮像装置（光電変換装置）とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図１１にはこれらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。

撮像システム２０００は、図１１に示すように、撮像装置１００、撮像光学系２００２、ＣＰＵ２０１０、レンズ制御部２０１２、撮像装置制御部２０１４、画像処理部２０１６、絞りシャッター制御部２０１８を備える。撮像システム２０００は、また、表示部２０２０、操作スイッチ２０２２、記録媒体２０２４を備える。

撮像光学系２００２は、被写体の光学像を形成するための光学系であり、レンズ群、絞り２００４等を含む。絞り２００４は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行なう機能を備えるほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッターとしての機能も備える。レンズ群及び絞り２００４は、光軸方向に沿って進退可能に保持されており、これらの連動した動作によって変倍機能（ズーム機能）や焦点調節機能を実現する。撮像光学系２００２は、撮像システムに一体化されていてもよいし、撮像システムへの装着が可能な撮像レンズでもよい。

撮像光学系２００２の像空間には、その撮像面が位置するように撮像装置１００が配置されている。撮像装置１００は、第１乃至第５実施形態実施形態で説明した固体撮像装置（光電変換装置）であり、ＣＭＯＳセンサ（画素部）とその周辺回路（周辺回路領域）とを含んで構成される。撮像装置１００は、複数の光電変換部を有する画素が２次元配置され、これらの画素に対してカラーフィルタが配置されることで、２次元単板カラーセンサを構成している。撮像装置１００は、撮像光学系２００２により結像された被写体像を光電変換し、画像信号や焦点検出信号として出力する。

レンズ制御部２０１２は、撮像光学系２００２のレンズ群の進退駆動を制御して変倍操作や焦点調節を行うためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や処理装置により構成されている。絞りシャッター制御部２０１８は、絞り２００４の開口径を変化して（絞り値を可変として）撮影光量を調節するためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や処理装置により構成される。

ＣＰＵ２０１０は、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内の制御装置であり、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を含む。ＣＰＵ２０１０は、ＲＯＭ等に記憶されたコンピュータプログラムに従ってカメラ内の各部の動作を制御し、撮像光学系２００２の焦点状態の検出（焦点検出）を含むＡＦ、撮像、画像処理、記録等の一連の撮影動作を実行する。ＣＰＵ２０１０は、信号処理部でもある。

撮像装置制御部２０１４は、撮像装置１００の動作を制御するとともに、撮像装置１００から出力された信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ２０１０に送信するためのものであり、それら機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。Ａ／Ｄ変換機能は、撮像装置１００が備えていてもかまわない。画像処理部２０１６は、Ａ／Ｄ変換された信号に対してγ変換やカラー補間等の画像処理を行って画像信号を生成する処理装置であり、その機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。表示部２０２０は、液晶表示装置（ＬＣＤ）等の表示装置であり、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態等を表示する。操作スイッチ２０２２は、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。記録媒体２０２４は、撮影済み画像等を記録するためのものであり、撮像システムに内蔵されたものでもよいし、メモリカード等の着脱可能なものでもよい。

このようにして、第１乃至第５実施形態による撮像装置１００を適用した撮像システム２０００を構成することにより、高性能の撮像システムを実現することができる。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態による撮像システム及び移動体について、図１２Ａ及び図１２Ｂを用いて説明する。図１２Ａ及び図１２Ｂは、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。

図１２Ａは、車載カメラに関する撮像システム２１００の一例を示したものである。撮像システム２１００は、撮像装置２１１０を有する。撮像装置２１１０は、上述の第１乃至第６実施形態に記載の固体撮像装置（光電変換装置）のいずれかである。撮像システム２１００は、画像処理部２１１２と視差取得部２１１４を有する。画像処理部２１１２は、撮像装置２１１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う処理装置である。視差取得部２１１４は、撮像装置２１１０により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う処理装置である。また、撮像システム２１００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する処理装置である距離取得部２１１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する処理装置である衝突判定部２１１８と、を有する。ここで、視差取得部２１１４や距離取得部２１１６は、対象物までの距離情報等の情報を取得する情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部２１１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。上述の処理装置は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールに基づいて演算を行う汎用のハードウェアによって実現されてもよい。また、処理装置はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。

撮像システム２１００は、車両情報取得装置２１２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム２１００は、衝突判定部２１１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ２１３０が接続されている。すなわち、制御ＥＣＵ２１３０は、距離情報に基づいて移動体を制御する移動体制御手段の一例である。また、撮像システム２１００は、衝突判定部２１１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置２１４０とも接続されている。例えば、衝突判定部２１１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ２１３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置２１４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。

本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム２１００で撮像する。図１２Ｂに、車両前方（撮像範囲２１５０）を撮像する場合の撮像システム２１００を示した。車両情報取得装置２１２０は、撮像システム２１００を動作させ撮像を実行させるように指示を送る。上述の第１乃至第６実施形態の撮像装置を撮像装置２１１０として用いることにより、本実施形態の撮像システム２１００は、測距の精度をより向上させることができる。

以上の説明では、他の車両と衝突しないように制御する例を述べたが、他の車両に追従して自動運転する制御、車線からはみ出さないように自動運転する制御等にも適用可能である。更に、撮像システムは、自動車等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（輸送機器）に適用することができる。移動体（輸送機器）における移動装置はエンジン、モーター、車輪、プロペラなどの各種の駆動源である。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。

１画素領域２光電変換部３転送ゲート
４フローティングディフュージョン５電荷転送方向

Claims

光電変換部と、フローティングディフュージョンと、前記光電変換部で発生した電荷の前記フローティングディフュージョンへの転送を制御する転送ゲートとを有する画素が、マトリクス状に配列された画素領域を備える光電変換装置であって、
前記画素領域内の位置に応じて前記光電変換部が前記転送ゲートに対して相対的にシフトしており、
前記シフトの方向は前記光電変換部から前記フローティングディフュージョンへの電荷転送方向に直交する方向である
ことを特徴とする光電変換装置。
前記光電変換部は、第１導電型の第１半導体領域中に形成された、前記第１導電型とは極性が反対の第２導電型の第２半導体領域である
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記光電変換部は、
第１導電型の第１半導体領域中に形成された、前記第１導電型とは極性が反対の第２導電型の第２半導体領域と、
隣接する画素の境界部に前記第１半導体領域よりも高い第１導電型不純物濃度を有する画素分離領域で区画された領域と、
を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記光電変換部は、
第１導電型の第１半導体領域中に形成された、前記第１導電型とは極性が反対の第２導電型の第２半導体領域と、
前記第２半導体領域を囲むように設けられた絶縁部材で区画された領域と、
を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記電荷転送方向に直交する方向に隣接する画素の光電変換部の間には、トランジスタが配置されない、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
前記電荷転送方向に直交する方向における前記光電変換部の中心を通る断面において、
前記光電変換部の形状は画素領域内のいずれの画素においても均一である、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
前記光電変換部のシフト量は、前記画素領域の中央列からの距離が離れるほど大きくなる、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
前記画素領域の長辺方向を前記光電変換部のシフト方向とし、前記画素領域の短辺方向を前記電荷転送方向とする、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
前記電荷転送方向は、前記画素領域内のいずれの画素においても同じ方向である、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
前記電荷転送方向は、第１の方向または第１の方向と反対の第２の方向のいずれかであり、
前記第１の方向に隣接する画素の前記電荷転送方向は互いに反対の向きである、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
前記画素領域内の画素のうち、少なくとも一部の画素は、複数の光電変換部を有し、当該複数の光電変換部からの電荷転送方向は同じ方向である、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
前記光電変換部と前記転送ゲートの前記電荷転送方向についての相対位置関係は、画素領域内のいずれの画素においても同じである、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
前記画素の前記光電変換部上には開口部を有する配線層と集光機能を有するマイクロレンズがそれぞれ配置されており、
前記マイクロレンズは画素領域中心からの距離に応じて、画素領域中心方向に放射状にシフトしている、
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の光電変換装置。
請求項１から１３のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力される信号を処理する信号処理部と、
を有することを特徴とする撮像システム。
移動体であって、
請求項１から１３のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
移動装置と、
前記光電変換装置から出力される信号から情報を取得する処理装置と、
前記情報に基づいて前記移動装置を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする移動体。