固体摄像装置以及相机的制作方法

本发明涉及具备配置为矩阵状的受光用的像素的固体摄像装置、以及具备该固体摄像装置的相机。

背景技术：

近年，为了实现数码相机、便携电话等中的画质提高，提出了各种固体摄像装置(例如，参照专利文献1)。

根据专利文献1的固体摄像装置，将构成拜尔排列的一个单元的RGBG像素之中的一个G滤光器置换为IR(红外线：infrared)滤光器，将RGB滤光器分配为第一模式用且将IR滤光器分配为第二模式用而进行信号处理，从而兼顾白天的颜色再现性和夜晚的灵敏度提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2005-6066号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在上述以往的技术中，由于滤光器的光学特性的不完全性等，在各像素中混入无用的成分的光，产生得不到高画质等问题。具体而言，在上述以往的技术中，由于各滤色器的透过特性不完全，各像素中的混色成为问题。例如，在对具有可见光和IR这双方的成分的光源进行了摄影的情况下，在R像素、G像素及B像素中，不仅入射各自的颜色成分的光，一定程度上还入射IR成分的光。此外，在IR像素中，不仅入射IR成分的光，一定程度上还混入R成分等的光。为了校正这样的混色，在数码相机等中，使用表示由固体摄像装置得到的各颜色成分的数字值在软件上进行校正处理，但在这样的后处理中，在画质提高的程度上存在极限。

另外，在将像素用作测距用的传感器的情况下，混色的问题导致测距中的精度的恶化，此外，在将像素用作试样的定性或定量分析用的传感器的情况下，混色的问题导致分析中的精度的恶化。因此，在上述以往的技术中，由于混色，存在信号处理的精度恶化的问题。

因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供能够抑制由于在多个种类的像素中的各个像素中混入无用的成分的光所引起的信号处理的精度恶化的固体摄像装置以及具备该固体摄像装置的相机。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，本发明的一个方式所涉及的固体摄像装置具备：摄像部，由配置为矩阵状且保持与根据电荷积蓄期间中的受光量而积蓄的电荷相应的信号的多个像素构成；行选择电路，控制所述电荷积蓄期间，且从所述多个像素以行为单位选择像素；以及读出电路，从由所述行选择电路选择的所述像素，读出在所述像素中保持的信号并进行输出，构成所述摄像部的多个像素分别被分类为对不同特性的光进行受光的多个种类的像素中的某一个，所述行选择电路针对所述摄像部中的被配置在同一行的像素，对所述电荷积蓄期间进行控制，以使所述多个种类之中的第一种类的像素的电荷积蓄期间成为第一电荷积蓄期间，所述多个种类之中的与所述第一种类不同的第二种类的像素的电荷积蓄期间成为与所述第一电荷积蓄期间不同的第二电荷积蓄期间。

由此，即使是同一行的像素，也能够根据像素的种类而设置独立的电荷积蓄期间，因此通过按像素的每个种类，以与该像素的种类相应的最佳的定时或长度来设置电荷积蓄期间，从而提高信号处理的精度。例如，能够在各像素中在仅入射来自与该像素的种类对应的光源的光的定时使电荷积蓄，信号处理的精度(画质、测距精度或分析精度等)的恶化被抑制。

在此，也可以是所述第一种类的像素是对第一波段的光进行受光的像素，所述第二种类的像素是对与所述第一波段不同的第二波段的光进行受光的像素。

由此，通过与波长不同的光源的种类和发光的定时同步地设定各颜色成分用的像素的电荷积蓄期间，从而抑制像素中的混色。例如，能够设置电荷积蓄期间，以使在IR光的发光期间中，仅IR光用的像素积蓄电荷，可见光用的像素不积蓄电荷。因此，像素中的混色被抑制，信号处理的精度(画质等)的恶化被抑制。

此外，也可以是所述第一波段是可见光的波段，所述第二波段是红外光或紫外光的波段。

由此，可见光用的像素和红外光用的像素中的混色或可见光用的像素和紫外光用的像素中的混色被抑制，画质等的恶化被抑制。

此外，也可以是所述第一种类的像素是对来自第一方向的光进行受光的像素，所述第二种类的像素是对来自与所述第一方向不同的第二方向的光进行受光的像素。

由此，能够根据所接受的光的方向不同的光源的种类而设置独立的电荷积蓄期间，因此通过按像素的每个种类，以与该像素的种类相应的最佳的定时或长度来设置电荷积蓄期间，从而信号处理的精度(使用了基于来自两个方向的光的信号的测距精度)的恶化被抑制。

此外，也可以是所述来自第一方向的光是在所述第一种类的像素中被入射到像素具有的受光区域之中的全部区域的光，所述来自第二方向的光是在所述第二种类的像素中被入射到像素具有的受光区域之中的一部分区域的光。此时，所述第一电荷积蓄期间和所述第二电荷积蓄期间的期间的长度也可以不同。

由此，在各像素中，仅在与入射到各像素的光的强度相应的长度的期间积蓄电荷。例如，能够将光入射到受光区域之中的一部分区域的第二种类的像素的电荷积蓄期间设定得比光入射到受光区域之中的全部区域的第一种类的像素的电荷积蓄期间长。因此，针对对强度弱的光进行受光的第二种类的像素，抑制由于光量不足引起的信号处理的精度恶化。

另外，也可以是所述第一电荷积蓄期间和所述第二电荷积蓄期间是一部分重复的期间。

此外，也可以是所述读出电路在从构成所述摄像部的全部所述第一种类的像素读出了所述信号后，从构成所述摄像部的全部所述第二种类的像素读出所述信号。

由此，即使在第一种类的像素与第二种类的像素中读出方法(电路动作)不同的情况下，直至从同一种类的全部像素的读出结束为止，不需要切换读出方法，其结果，切换读出方法的频度变低，避免电路的动作变得不稳定。

此外，也可以是所述读出电路将从所述第一种类的像素读出的信号以第一倍率进行放大，将从所述第二种类的像素读出的信号以与所述第一倍率不同的第二倍率进行放大。

由此，直至从同一种类的全部像素读出信号结束为止，不变更放大的倍率就行，因此切换放大的倍率的频度变低，避免电路的动作变得不稳定。

此外，为了达成上述目的，本发明的一方式所涉及的相机是具备上述任一种固体摄像装置的相机。

由此，即使是同一行的像素，也能够根据像素的种类而设置独立的电荷积蓄期间，因此通过按像素的每个种类，以与该像素的种类相应的最佳的定时或长度来设置电荷积蓄期间，从而信号处理的精度(画质、测距精度或分析精度等)的恶化被抑制。

发明效果

根据本发明所涉及的固体摄像装置以及相机，抑制由于在多个种类的像素中的各个像素中混入无用的成分的光所引起的信号处理的精度恶化。

附图说明

图1是本发明的实施方式一中的固体摄像装置的电路图。

图2是图1所示的摄像部和读出电路(像素电流源、钳位电路以及S/H电路)的详细的电路图。

图3是构成图1所示的读出电路的列ADC的详细的电路图。

图4是表示图1所示的固体摄像装置的主要的动作的时序图。

图5是表示图1所示的固体摄像装置的电荷积蓄的定时的图。

图6是本发明的实施方式二中的固体摄像装置的电路图。

图7是表示构成图6所示的摄像部的各像素的构造的剖面图以及表示各像素的水平方向与灵敏度的关系的图。

图8是表示图6所示的固体摄像装置的电荷积蓄的定时的图。

图9是表示入射到GL像素以及GR像素的光的强度的差分与至被摄体的距离的关系的图。

图10是本发明的实施方式三中的相机的外观图。

图11是表示图10所示的相机的结构的一例的框图。

具体实施方式

以下，参照附图具体说明本发明的一方式所涉及的固体摄像装置以及相机。

另外，以下说明的实施方式都表示本发明的一具体例。以下的实施方式所示的数值、材料、结构要素、结构要素的配置位置以及连接方式、动作定时等是一例，其意不在于限定本发明。此外，关于以下的实施方式中的结构要素之中表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的结构要素，作为任意的结构要素进行说明。

(实施方式一)

首先，说明本发明的实施方式一中的固体摄像装置。

图1是本发明的实施方式一中的固体摄像装置10的电路图。该固体摄像装置10是输出与来自被摄体的受光量相应的电信号的影像传感器(在本实施方式中，为CMOS影像传感器)，具备摄像部20、行选择电路25以及读出电路30。在本实施方式中，固体摄像装置10是能够同时拍摄可见光图像和红外光图像(包含近红外光图像)这双方的影像传感器。

摄像部20是由配置为矩阵状且保持与根据电荷积蓄期间中的受光量而积蓄的电荷相应的信号的多个像素21构成的电路。构成该摄像部20的多个像素21分别被分类为对不同特性的光进行受光的多个种类的像素(在本实施方式中，为G像素21a、R像素21b、B像素21c、IR像素21d)中的某一个。另外，G像素21a、R像素21b、B像素21c以及IR像素21d分别是具有G(绿)滤光器、R(红)滤光器、B(蓝)滤光器、以及IR(红外)滤光器的像素，如图1所示，以将拜尔排列之中的一个G像素置换为IR像素而成的排列来配置。IR滤光器例如也可以通过将R滤光器和B滤光器层叠来制作。R滤光器和B滤光器都具有透过IR成分的特性，因此穿过R滤光器和B滤光器这双方的光主要成为IR成分的光。

此外，在本实施方式的摄像部20中，按每2列量的像素21，配置有在列方向上配置的一根列信号线22。也就是说，该摄像部20由位于列信号线22的左右的两个像素构成一个单元(也就是说，按在行方向上排列的每2个受光元件设置一个放大晶体管)，具备所谓横2像素1单元的结构。

行选择电路25是对摄像部20中的电荷积蓄期间进行控制，且从构成摄像部20的多个像素21以行为单位选择像素21的电路。该行选择电路25作为摄像部20中的电荷积蓄期间的控制，通过电子快门，针对摄像部20中的被配置在同一行的像素，控制电荷积蓄期间，以使多个种类之中的第一种类的像素的电荷积蓄期间成为第一电荷积蓄期间，多个种类之中的与第一种类不同的第二种类的像素的电荷积蓄期间成为与第一电荷积蓄期间不同的第二电荷积蓄期间。第一种类的像素是对第一波段(在此，为可见光的波段)的光进行受光的像素，在本实施方式中，是G像素21a、R像素21b、B像素21c。此外，第二种类的像素是对与第一波段不同的第二波段(在此，为红外光)的光进行受光的像素，在本实施方式中，是IR像素。

读出电路30是从由行选择电路25选择的像素21，读出在该像素21中保持的信号(像素信号)并进行输出的电路，具有像素电流源31、钳位电路32、S/H(样本保持)电路33、以及列ADC34。像素电流源31是将用于经由列信号线22从像素21读出信号的电流供应至列信号线22的电路。钳位电路32是用于通过相关2重采样来去除在像素21中产生的固定模式噪声的电路。S/H电路33是保持从像素21输出至列信号线22的像素信号的电路。列ADC34是将由S/H电路33进行了样本保持的像素信号转换为数字的电路。

图2是图1所示的摄像部20、及读出电路30的像素电流源31、钳位电路32以及S/H电路33的详细的电路图。另外，在本图中，仅图示了与一根列信号线22关联的电路。此外，关于摄像部20，仅图示了偶数行的像素。

B像素21c具备PD(受光元件)40、FD(浮动扩散)41、复位晶体管42、转送晶体管43、放大晶体管44以及行选择晶体管45。PD(受光元件)40是对所接受的绿色光进行光电转换的元件，产生与该B像素21c的受光量相应的电荷。FD(浮动扩散)41是保持由PD40及46产生的电荷的电容器。复位晶体管42是用于施加用于对PD40及46、以及FD41进行复位的电压的开关晶体管。转送晶体管43是用于将在PD40中积蓄的电荷转送至FD41的开关晶体管。放大晶体管44是对FD41中的电压进行放大的晶体管。行选择晶体管45是用于将放大晶体管44与列信号线22连接，由此将来自该B像素21c的像素信号输出至列信号线22的开关晶体管。

另一方面，IR像素21d具备PD(受光元件)46以及转送晶体管47。PD(受光元件)46是对所接受的近红外光进行光电转换的元件，产生与该IR像素21d的受光量相应的电荷。转送晶体管47是用于将在PD46中积蓄的电荷转送至FD41的开关晶体管。

行选择电路25按摄像部20的每行，作为控制信号，输出复位信号RST、奇数列转送信号TRAN1、偶数列转送信号TRAN2、以及行选择信号SEL。复位信号RST被供应至复位晶体管42的栅极，奇数列转送信号TRAN1被供应至B像素21c的转送晶体管43的栅极，偶数列转送信号TRAN2被供应至IR像素21d的转送晶体管47的栅极，行选择信号SEL被供应至行选择晶体管45的栅极。

另外，在本图中，作为像素21，仅示出了被配置在偶数行的B像素21c以及IR像素21d，关于被配置在奇数行的G像素21a以及R像素21b，也分别具备与G像素21a以及R像素21b相同的结构。

像素电流源31按每条列信号线22，具备与列信号线22连接的电流源晶体管50。电流源晶体管50在从像素21读出像素信号时，对由行选择信号SEL选择的像素21供应固定电流，从而能够从所选择的像素21向列信号线22读出。

钳位电路32按每条列信号线22，具备在列信号线22上连接了一端的钳位电容51、与钳位电容51的另一端连接的钳位晶体管52。该钳位电路32为了在进行从像素21的读出时，求得FD41被复位时的电压(复位电压)与在PD40(46)中积蓄的电荷被转送至FD41后的电压(读取电压)之间的差分作为像素信号(相关2重采样)而设置。因此，在从像素21读出像素信号时，为了将钳位电容51的另一端固定为固定的电位(钳位电位)，钳位晶体管52作为开关晶体管而发挥作用。

S/H电路33按每条列信号线22，具备对由钳位电路32求得的像素信号进行采样的采样晶体管53、和保持采样后的像素信号的保持电容54。

图3是构成图1所示的读出电路30的列ADC34的详细的电路图。列ADC34是按每条列信号线22设置的AD转换器的汇集，具备斜波生成器60、按每条列信号线22设置的比较器61(61a～61c)以及计数器62(62a～62c)。斜波生成器60生成电压以一定的斜率变化的斜波。比较器61将由S/H电路33进行了样本保持的像素信号的电压与斜波生成器60生成的斜波的电压进行比较，将像素信号的电压达到斜波的电压的时刻(比较信号)通知给计数器62。计数器62接受从外部输入的固定频率的时钟信号的供应，对从斜波生成器60开始生成斜波起至从比较器61收取比较信号为止的期间输入的时钟的个数进行计数及闩锁，并进行输出。

另外，斜波生成器60为了将列ADC34中的转换增益设为可变，能够选择性地生成至少两种斜率的斜波。在本实施方式中，从第一种类的像素读出的信号以第一倍率进行放大，从第二种类的像素读出的信号以与第一倍率不同的第二倍率进行放大。具体而言，斜波生成器60为了针对来自G像素21a、R像素21b以及B像素21c的像素信号，以第一倍率(例如，2倍(×2))进行AD转换，生成更平缓的斜率的斜波，另一方面，为了针对来自IR像素21d的像素信号，以第二倍率(例如，1倍(×1))进行AD转换，生成更陡峭的斜率的斜波。

接着，说明以上那样构成的本实施方式中的固体摄像装置10的动作。

图4是表示本实施方式中的固体摄像装置10的主要的动作的时序图。图4(a)表示固体摄像装置10的摄像部20中的电子快门所进行的PD复位的动作，图4(b)表示从固体摄像装置10的摄像部20中的像素的读出动作(像素信号(复位电压和读取电压)的读出)。

如图4(a)所示，在由电子快门进行的PD复位中，根据来自行选择电路25的复位信号RST而成为对象的像素21的复位晶体管42暂时接通，同时，关于奇数列的像素21，根据来自行选择电路25的奇数列转送信号TRAN1而转送晶体管43(关于偶数列的像素21，根据来自行选择电路25的偶数列转送信号TRAN2而转送晶体管47)也暂时接通。由此，该像素21的PD40(或PD46)通过施加一定的电压(图2中的电压V)而被复位，从其紧后起，开始与受光量相应的电荷积蓄。

此外，如图4(b)所示，在从像素的读出动作中，根据来自行选择电路25的行选择信号SEL而行选择晶体管45接通的期间，根据来自行选择电路25的复位信号RST而复位晶体管42暂时接通之后，关于奇数列的像素21，根据来自行选择电路25的奇数列转送信号TRAN1而像素21的转送晶体管43(关于偶数列的像素21，根据来自行选择电路25的偶数列转送信号TRAN2而转送晶体管47)暂时接通。在复位晶体管42接通的期间，FD41被复位，此时的FD41的电压(复位电压)经由放大晶体管44以及行选择晶体管45被读出至列信号线22，在转送晶体管43(47)接通的期间，从PD40(或PD46)向FD41转送电荷，此时的FD41的电压(读取电压)经由放大晶体管44以及行选择晶体管45被读出至列信号线22，在钳位电路32中，求得复位电压与读取电压的差分(像素信号)，该差分(像素信号)通过列ADC34转换为数字值。

图5是表示本实施方式中的固体摄像装置10的电荷积蓄的定时的图。另外，在本图的上部，还一并图示了被摄体中的(或朝向被摄体的)可见用光源(无近红外成分)以及近红外用光源的射出定时。在此，关于可见用光源，示出了在太阳光或照明光下，由被摄体反射的可见光始终入射到固体摄像装置10的情况。另一方面，关于近红外用光源，示出了设置与固体摄像装置10的动作同步地照射近红外光的光源，从该光源在图5所示的定时(脉冲性)向被摄体照射强近红外光，由被摄体反射的近红外光被入射到固体摄像装置10的情况。在此，“强近红外光”意味着入射到固体摄像装置10的近红外光的强度与入射到固体摄像装置10的可见光的强度相比非常大那样的(能够忽略入射到固体摄像装置10的可见光的强度(RBG成分)的程度的)强度的近红外光。

此外，在图5的表示电荷积蓄的定时的图中，纵轴表示构成摄像部20的像素21的行(行1～行n)，横轴表示时间。此外，从左上向右下的方向倾斜走向的单虚线表示IR像素21d中的PD复位(由电子快门进行的PD的复位)的定时，向同样的方向倾斜走向的单实线表示从IR像素21d的读出(像素信号(复位电压和读取电压)的读出)的定时。另一方面，向同样的方向倾斜走向的双虚线表示RGB像素(R像素21b、G像素21a以及B像素21c)中的PD复位(由电子快门进行的PD的复位)的定时，向同样的方向倾斜走向的双实线表示从RGB像素的读出(像素信号(复位电压和读取电压)的读出)的定时。

另外，关于成为从像素读出的对象的摄像部20的行，在从IR像素21d的读出中，仅读出摄像部20中的偶数行的像素，在从RGB像素的读出中，读出摄像部20中的全部行(奇数行以及偶数行)的像素。

如本图所示，在该固体摄像装置10中，IR像素21d的电荷积蓄期间(从IR像素21d的PD复位至读出为止)与RGB像素的电荷积蓄期间(从RGB像素的PD复位至读出为止)相比被设定为较长的期间。并且，IR像素21d的电荷积蓄期间和RGB像素的电荷积蓄期间被设定为一部分重复。

然而，来自近红外用光源的近红外光入射到固体摄像装置10的期间是IR像素21d的电荷积蓄期间之中不是RGB像素的电荷积蓄期间的期间。具体而言，是从RGB像素的读出结束时至RGB像素的PD复位的开始时之内(由两根点划线夹着的区间)的期间。因此，在IR像素21d的电荷积蓄期间中，虽然可见光和近红外光这双方入射到固体摄像装置10，但如上所述，近红外光的强度与可见光相比非常大，能够忽略可见光的强度，因此在IR像素21d中积蓄与近红外光的强度相应的电荷，而基本不会受到可见光的影响。

另一方面，与近红外光相比可见光的强度小，但在RGB像素的电荷积蓄期间中，仅可见光入射到固体摄像装置10，因此在RGB像素中积蓄与可见光的强度相应的电荷，而不会受到近红外光的影响。而且，在本实施方式中，列ADC34在从电荷量相对少的RBG像素读出时，以比从IR像素21d读出时的转换增益(例如，1倍(×1))高的转换增益(例如，2倍(×2))进行AD转换。因此，在列ADC34中，作为相对小的信号的来自RGB像素的像素信号与来自IR像素21d的像素信号相比，以较高的倍率被放大。

这样，在本实施方式的固体摄像装置10中，在第一种类的像素(在本实施方式中，RGB像素)和第二种类的像素(在本实施方式中，IR像素)中，电荷积蓄期间被独立设定，因此对与各自的种类的像素对应的种类的光源的射出定时进行调整的自由度增加，能够实现提高各自的种类的像素的S/N比的摄影。由此，从固体摄像装置10输出的数字信号所示的像素信号的S/N比被提高，信号处理的精度(在此，画质)的恶化被抑制。

另外，根据图5中的IR像素21d的读出定时(单实线)和RGB像素的读出定时(双实线)不重复可知，在本实施方式的固体摄像装置10中，在完成构成摄像部20的全部行的IR像素21d的读出后，进行构成摄像部20的全部行的RBG像素的读出。也就是说，在本实施方式的固体摄像装置10中，读出电路30在从构成摄像部20的全部第一种类的像素读出了信号后，从构成摄像部20的全部第二种类的像素读出信号。由此，避免由于频繁地进行列ADC34的转换增益的切换引起的电路的不稳定的动作。

此外，在通过R滤光器和B滤光器的层叠来制作IR滤光器的情况下，一般来说，这样的IR滤光器中，IR以外的成分也以某种程度透过。也就是说，IR像素中的混色成为问题。在如本实施方式那样，能够使用强到能够忽略可见用光源的强度的程度的近红外用光源的情况下，能够忽略其混色成分，但在不能增大近红外用光源的强度的情况下，IR像素中的混色成为问题。在该情况下，也可以将图5所示的两种光源的射出定时、以及两种像素的电荷积蓄期间进行调换。

也就是说，针对近红外用光源，设定为近红外光始终入射到固体摄像装置10，针对可见用光源，设定为可见光与固体摄像装置10的动作同步地以脉冲性入射到固体摄像装置10。其结果，在RGB像素的电荷积蓄期间之中不是IR像素21d的电荷积蓄期间的期间中，可见光被入射到固体摄像装置10，在IR像素21d的电荷积蓄期间中，仅近红外光被入射到固体摄像装置10。由此，通过IR像素21d，能够得到不受到可见光的影响的仅近红外光的强度，即使不使用强近红外光，IR像素21d中的混色也被抑制。

另外，在本实施方式中，在RGB像素和IR像素中将电荷积蓄期间设定为不同的定时，但不限于这样的设定，也可以依赖于摄影环境或摄影对象，将R像素、G像素、B像素、以及IR像素之中的任一个的电荷积蓄期间设定为不同的定时。

此外，在本实施方式中，摄像部20由RBG像素和IR像素构成，但也可以由RBG像素和UV(紫外光)像素构成。此时，代替近红外光的光源而使用紫外光的光源即可。由此，在UV像素用于试样的分析(紫外分光计等)的情况下，使用了紫外光的信号处理的精度的恶化被抑制，分析精度被提高。

以上那样，本实施方式中的固体摄像装置10具备由配置为矩阵状且保持与根据电荷积蓄期间中的受光量而积蓄的电荷相应的信号的多个像素21构成的摄像部20、控制电荷积蓄期间且从多个像素21以行为单位选择像素21的行选择电路25、以及从由行选择电路25选择的像素21读出在该像素21中保持的信号并进行输出的读出电路30。并且，构成摄像部20的多个像素21分别被分类为对不同特性的光进行受光的多个种类的像素中的某一个，行选择电路25针对摄像部20中的被配置在同一行的像素，控制电荷积蓄期间，以使多个种类之中的第一种类的像素的电荷积蓄期间成为第一电荷积蓄期间，多个种类之中的与第一种类不同的第二种类的像素的电荷积蓄期间成为与第一电荷积蓄期间不同的第二电荷积蓄期间。

由此，即使是同一行的像素，也能够根据像素的种类而设置独立的电荷积蓄期间，因此通过按像素的每个种类，以与该像素的种类相应的最佳的定时或长度来设置电荷积蓄期间，从而信号处理的精度被提高。例如，能够在各像素中在仅入射来自与该像素的种类对应的光源的光的定时使电荷积蓄，信号处理的精度(画质、测距精度或分析精度等)的恶化被抑制。

在此，第一种类的像素21是对第一波段的光进行受光的像素，第二种类的像素21是对与第一波段不同的第二波段的光进行受光的像素。由此，与波长不同的光源的种类和发光的定时同步地设定各颜色成分用的像素的电荷积蓄期间，从而像素中的混色被抑制。例如，能够设置电荷积蓄期间，以使在可见光的发光期间中，仅可见光用的像素积蓄电荷，IR用的像素不积蓄电荷。因此，像素中的混色被抑制，信号处理的精度(画质等)的恶化被抑制。

更详细而言，第一波段是可见光的波段，第二波段是红外光或紫外光的波段。由此，可见光用的像素和红外光用的像素中的混色或可见光用的像素和紫外光用的像素中的混色被抑制，画质等的恶化被抑制。

此外，读出电路30在从构成摄像部20的全部第一种类的像素21读出了信号后，从构成摄像部20的全部第二种类的像素21读出信号。由此，即使在第一种类的像素与第二种类的像素中读出方法(电路动作)不同的情况下，直至结束从同一种类的全部像素的读出为止，不需要切换读出方法，其结果，切换读出方法的频度变低，避免电路的动作变得不稳定。

此外，读出电路30将从第一种类的像素21读出的信号以第一倍率进行放大，将从第二种类的像素21读出的信号以与第一倍率不同的第二倍率进行放大。由此，直至从同一种类的全部像素结束读出信号为止，不变更放大的倍率就可，因此切换放大的倍率的频度变低，避免电路的动作变得不稳定。

(实施方式二)

接着，说明本发明的实施方式二中的固体摄像装置。

图6是本发明的实施方式二中的固体摄像装置10a的电路图。该固体摄像装置10a是输出与来自被摄体的受光量相应的电信号的影像传感器(在本实施方式中，CMOS影像传感器)，具备摄像部20a、行选择电路25a以及读出电路30。在本实施方式中，固体摄像装置10a是具有可见光图像的拍摄和测距功能的影像传感器。另外，关于与实施方式一相同的结构要素赋予同一标号，省略其说明。

构成摄像部20a的多个像素21分别被分类为对不同特性的光进行受光的多个种类的像素(在本实施方式中，G像素21a、R像素21b、B像素21c、GL像素21e、GR像素21f)中的某一个。GL像素21e以及GR像素21f是测距用的G像素。左右并排的一对GL像素21e以及GR像素21f用于算出距这些像素中拍摄到的被摄体的距离。

如本图所示，在该摄像部20a中，以将拜尔排列之中的一个G像素置换为GL像素21e或GR像素21f的排列配置有像素21。另外，在本实施方式中，GL像素21e以及GR像素21f被配置为在行方向以及列方向上隔1个像素而交替排列，但不限于这样的配置，也可以隔2个像素以上而并排配置。此外，也可以以相对于摄像部整体不均匀的密度来配置。

图7是表示构成图6所示的摄像部20a的各像素(G像素21a、R像素21b、B像素21c、GL像素21e、GR像素21f)的构造的剖面图，以及表示各像素的水平方向与灵敏度的关系的图。图7(a)表示G像素21a、R像素21b以及B像素21c的剖面，图7(b)表示GL像素21e的剖面，图7(c)表示GR像素21f的剖面。另外，在图7中，省略了各像素的滤色器的图示。

如图7(a)所示，在G像素21a、R像素21b以及B像素21c中，以嵌入硅基板等基板28的方式形成PD28a，以覆盖PD28a以及基板28的方式形成绝缘层27，在绝缘层27上形成有滤色器(未图示)和微透镜26。

此外，如图7(b)所示，在GL像素21e中，除了图7(a)所示的G像素21a、R像素21b以及B像素21c的结构要素之外，还形成遮挡从左方向入射来的光的遮光部27a。

此外，如图7(c)所示，在GR像素21f中，除了图7(a)所示的G像素21a、R像素21b以及B像素21c的结构要素之外，还形成遮挡从右方向入射来的光的遮光部27b。

在本实施方式中，G像素21a、R像素21b以及B像素21c相当于对来自第一方向的光进行受光的第一种类的像素。在此，来自第一方向的光意味着在第一种类的像素中被入射到像素具有的受光区域之中的全部区域的光。也就是说，第一种类的像素(G像素21a、R像素21b以及B像素21c)是接受被入射到受光区域之中的全部区域的光、也就是说、强度强的光的像素。另一方面，GL像素21e以及GR像素21f相当于对来自与第一方向不同的第二方向的光进行受光的第二种类的像素。在此，来自第二方向的光意味着在第二种类的像素中被入射到像素具有的受光区域之中的一部分区域的光。也就是说，第二种类的像素(GL像素21e以及GR像素21f)是接受被入射到受光区域之中的一部分区域的光、也就是说、由于遮光部27a以及27b而强度弱的光的像素。

行选择电路25a是对摄像部20a中的电荷积蓄期间进行控制，且从构成摄像部20a的多个像素21以行为单位选择像素21的电路。该行选择电路25a作为摄像部20a中的电荷积蓄期间的控制，通过电子快门，针对摄像部20a中的被配置在同一行的像素，对电荷积蓄期间进行控制，以使多个种类之中的第一种类的像素的电荷积蓄期间成为第一电荷积蓄期间，多个种类之中的与第一种类不同的第二种类的像素的电荷积蓄期间成为与第一电荷积蓄期间不同的第二电荷积蓄期间，在上述方面与实施方式一相同。其中，在本实施方式中，第一种类的像素是对来自第一方向的光进行受光的像素(G像素21a、R像素21b、B像素21c)，第二种类的像素是对来自第二方向的光进行受光的像素(GL像素21e以及GR像素21f)。因此，在本实施方式中，行选择电路25a对电荷积蓄期间进行控制，以使第一电荷积蓄期间与第二电荷积蓄期间的长度不同。

具体而言，行选择电路25a如图8所示，对电荷积蓄期间进行控制，以使接受强度弱的光的第二种类的像素(GL像素21e以及GR像素21f)的电荷积蓄期间比接受强度强的光的第一种类的像素(G像素21a、R像素21b、B像素21c)的电荷积蓄期间长。由此，接受由于遮光部27a以及27b而强度弱的光的第二种类的像素(GL像素21e以及GR像素21f)中的光量不足引起的信号处理的精度(在此，测距精度)的恶化被抑制。

另外，使用了左右并排的一对GL像素21e以及GR像素21f的测距利用下面原理(相位差)，通过使用了从固体摄像装置10a输出的数字值的运算来进行。

也就是说，从图7所示的剖面图可知，通过GL像素21e以及GR像素21f，判明从不同的两个方向入射的光的强度。被摄体越处于远方，来自被摄体的光越接近平行光，不被遮光部27a以及27b遮光地入射到GL像素21e以及GR像素21f的PD28a的光量变多。因此，被摄体越处于远方，入射到GL像素21e以及GR像素21f的光的强度的差分(左右的图像信号的差)越接近于零。

图9是表示被入射到GL像素21e以及GR像素21f的光的强度的差分(左右的图像信号的差)与至被摄体的距离的关系的图。利用图9所示的关系，能够根据GL像素21e以及GR像素21f的光量的差分，算出至被摄体的距离。也就是说，检测从同一被摄体射出并分离为左右方向而得到的左右的图像信号的相位差，对检测到的相位差实施规定的运算，从而算出至被摄体的距离。

以上那样，根据本实施方式中的固体摄像装置10a，根据所接受的光的方向不同的光源的种类而设置独立的电荷积蓄期间。也就是说，接受强度弱的光的第二种类的像素(GL像素21e以及GR像素21f)的电荷积蓄期间与接受强度强的光的第一种类的像素(G像素21a、R像素21b、B像素21c)的电荷积蓄期间相比被设定为较长。由此，接受由于遮光部27a以及27b而强度弱的光的第二种类的像素(GL像素21e以及GR像素21f)的光量不足所引起的信号处理的精度(在此，测距精度)的恶化被抑制。

另外，在本实施方式中，测距用的一对像素(GL像素21e以及GR像素21f)左右相离而配置，但也可以上下相离而配置。这是因为能够以与上述同样的原理来测定距离。

这样，本实施方式中的固体摄像装置10a具备由配置为矩阵状且保持与根据电荷积蓄期间中的受光量而积蓄的电荷相应的信号的多个像素21构成的摄像部20a、和控制电荷积蓄期间且从多个像素21以行为单位选择像素21的行选择电路25a、以及从由行选择电路25a选择的像素21读出在该像素21中保持的信号并进行输出的读出电路30。并且，构成摄像部20a的多个像素21分别被分类为对不同特性的光进行受光的多个种类的像素中的某一个，行选择电路25a针对摄像部20a中的被配置在同一行的像素，控制电荷积蓄期间，以使多个种类之中的第一种类的像素的电荷积蓄期间成为第一电荷积蓄期间，多个种类之中的与第一种类不同的第二种类的像素的电荷积蓄期间成为与第一电荷积蓄期间不同的第二电荷积蓄期间。

在此，第一种类的像素21是对来自第一方向的光进行受光的像素，第二种类的像素21是对来自与第一方向不同的第二方向的光进行受光的像素。由此，能够根据所接受的光的方向不同的光源的种类而设置独立的电荷积蓄期间，因此通过按像素的每个种类，以与该像素的种类相应的最佳的定时或长度来设置电荷积蓄期间，从而信号处理的精度(使用了基于来自两个方向的光的信号的测距精度)的恶化被抑制。

更详细而言，来自第一方向的光是在第一种类的像素21中被入射到像素21具有的受光区域之中的全部区域的光，来自第二方向的光是在第二种类的像素21中被入射到像素21具有的受光区域之中的一部分区域的光。与其对应，第一电荷积蓄期间与第二电荷积蓄期间的期间的长度不同。由此，在各像素中，仅与入射到各像素的光的强度相应的长度的期间积蓄电荷。例如，能够将光入射到受光区域之中的一部分区域的第二种类的像素的电荷积蓄期间设定得比光入射到受光区域之中的全部区域的第一种类的像素的电荷积蓄期间更长。因此，关于对强度弱的光进行受光的第二种类的像素，由于光量不足引起的信号处理的精度的恶化被抑制。

(实施方式三)

接着，说明本发明的实施方式三中的相机。

上述的实施方式一以及二中的固体摄像装置10以及10a能够作为摄像机、数字静态相机、或面向便携电话等移动设备的相机模块等摄像装置所具备的摄像设备(图像输入装置)来应用。

图10表示本发明的实施方式三中的相机70的外观图。图11是表示本发明的实施方式三所涉及的相机70的结构的一例的框图。该相机70除了摄像设备72之外，例如具备使入射光(像光)在摄像面上成像的透镜71，作为向该摄像设备72的摄像部导入入射光(对被摄体像进行成像)的光学系统。进而，该相机70具备对摄像设备72进行驱动的控制器74、以及对摄像设备72的输出信号进行处理的信号处理部73。

摄像设备72输出将通过透镜71在摄像面上成像的像光以像素为单位转换为电信号而得到的图像信号。作为该摄像设备72，使用实施方式一或二中的固体摄像装置10或10a。

信号处理部73是对从摄像设备72输出的图像信号，进行包含用于白平衡、测距的运算等的各种信号处理的DSP(数字信号处理器：Digital Signal Processor)等。控制器74是对摄像设备72、信号处理部73进行控制的系统处理器等。

由信号处理部73处理的图像信号例如被记录至存储器等记录介质。被记录至记录介质的图像信息通过打印机等被硬拷贝。此外，由信号处理部73处理后的图像信号在液晶显示器等监视器中作为动态图像被放映。

如上所述，在数字静态相机等摄像装置中，搭载上述的固体摄像装置10或10a作为摄像设备72，从而实现信号处理的精度(画质、测距精度或分析精度)高的相机。

以上，基于实施方式一～三说明本发明所涉及的固体摄像装置以及相机，但本发明不限定于这些实施方式。只要不脱离本发明的主旨，也可以将本领域技术人员想到的各种变形施加于实施方式而成的方式、以及将实施方式中的任意的结构要素组合而实现的其他方式也包含于本发明的范围内。

例如，在实施方式一的摄像部20中，IR像素21d在摄像部20的行方向以及列方向上隔1个像素而配置，但也可以隔2个以上的像素而配置。关于IR像素的配置方式，考虑所要求的IR图像的分辨率适当决定即可。

此外，也可以在一个摄像部中，配置从RGB像素、IR像素、UV像素、以及测距用像素(GL像素以及GR像素)中任意地选择的2个以上的种类的像素。例如，也可以是RGB像素、IR像素、UV像素、以及测距用像素(GL像素以及GR像素)被配置在摄像部。由此，实现能够同时进行基于紫外、可见、红外的摄像(或分析)和测距的高性能的固体摄像装置。此时，关于电荷积蓄期间，也可以设置3个以上的种类的电荷积蓄期间。

此外，在上述实施方式中，摄像部具备横2像素1单元的结构，但不限于此，也可以具备按每1个受光元件设置一个放大晶体管的1像素1单元、按在列方向上并排的每2个受光元件设置一个放大晶体管的纵2像素1单元、按在列方向以及行方向上邻接的每4个受光元件设置一个放大晶体管的4像素1单元的结构。

工业实用性

本发明作为固体摄像装置以及相机，特别能够利用于信号处理的精度高的摄像机、数字静态相机、还有面向便携电话等移动设备的相机等。

标号说明：

10、10a 固体摄像装置

20、20a 摄像部

21 像素

21a G像素

21b R像素

21c B像素

21d IR像素

21e GL像素

21f GR像素

22 列信号线

25、25a 行选择电路

27 绝缘层

27a、27b 遮光部

28 基板

28a PD(受光元件)

30 读出电路

31 像素电流源

32 钳位电路

33 S/H电路

34 列ADC

40、46 PD(受光元件)

41 FD(浮动扩散)

42 复位晶体管

43、47 转送晶体管

44 放大晶体管

45 行选择晶体管

50 电流源晶体管

51 钳位电容

52 钳位晶体管

53 采样晶体管

54 保持电容

60 斜波生成器

61 比较器

62 计数器

70 相机

71 透镜

72 摄像设备

73 信号处理部

74 控制器