專利名稱：固體攝像器件、攝像機、車及監(jiān)視裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及固體攝像器件、攝像機、車及監(jiān)視裝置，特別是涉及對 從獨立的多個光入射路徑入射的光進行攝像并輸出影像信號的固體攝 像器件。
背景技術：
為了得到立體影像的攝像、或伴隨與到被攝體的距離有關的信息(以下記述為"距離信息")的影像信息，使用具備2個攝像區(qū)域的攝 像機。輸出伴隨距離信息的影像信息的攝像機用作車載用攝像機，從而 能夠檢測前方的障礙的大小及距離，并對駕駛者發(fā)出警告。并且，伴隨 障礙物的檢測，自動地控制發(fā)動機、制動器及轉向器等，從而可以回避 對障礙物的沖突。進而，通過設置在車內的攝像機，檢測乘客的大小(大 人或小孩等)及乘客的頭部的位置等，能夠控制氣囊的打開速度及壓力 等。此外，輸出伴隨距離信息的影像信息的攝像機用作監(jiān)視攝像機及TV 電話等的攝像機時，通過僅拍攝及顯示預定距離內的被攝體，從而可以 實現(xiàn)影像信息的數(shù)據(jù)量的削減及辨認性的提高。作為過去的進行立體影像的拍攝的攝像機已知有具備兩臺攝像機 的立體攝像機。圖l是過去的拍攝立體影像的固體攝像器件的結構的圖。圖1所示的固體攝像器件1000是立體攝像機，具備攝像機1001及 1002。攝像機1001及1002設置成隔開預定距離。利用攝像機1001及1002 拍攝的影像信號生成立體影像。 圖1所示的過去的固體攝像器件1000使用兩臺的攝像機1001及 1002，所以由于攝像機1001及1002中的制造偏差等的影響，不能確保充 分的共極性(Epipolar)(兩臺攝像機拍攝的影像信號產生位置性偏移) 的問題、兩臺攝像機1001及1002的攝像特性不相同的問題、及從兩臺攝 像機輸出的信號的輸出定時產生時間性延遲的問題，所以計算距離信息 需要龐大的調節(jié)工序數(shù)量及信號處理工序。對于上述問題，作為一個芯片的LSI (Large Scale Integration) 己知有具備2個攝像區(qū)域的立體攝像機(例如，參照專利文獻l)。專利文獻1所述的立體攝像機通過將拍攝被攝體的2個攝像區(qū)域做 成一個芯片，從而可以降低2個攝像區(qū)域的制造偏差的影響。專利文獻l:(日本)特開平9一74572號公報但是，在立體攝像機等的立體影像的攝像、或輸出伴隨距離信息的 影像信息的攝像機中，通過提高兩臺攝像機的攝像特性的同一性及信號 輸出定時的同步性，從而可以期待高精度且高效地計算距離信息。此外，過去的立體攝像機的攝像區(qū)域和根據(jù)由攝像區(qū)域拍攝的影像 信號來計算出距離信息的信號處理部形成在不同的半導體基板上，攝像 區(qū)域和信號處理部的布線變長。由此，存在影像信號的傳送速度不充分 的問題。并且，由于布線長，存在容易受到噪聲的影響的問題。特別是， 用作車載用的攝像機的情況下，對于噪聲要求較高的抗性。發(fā)明內容因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠高精度且高效地計算出距 離信息、并對噪聲的抗性高的固體攝像器件。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的固體攝像器件包括攝像部，具有在 包含第一攝像區(qū)域和第二攝像區(qū)域的區(qū)域被配置成行列狀的多個光電 變換元件；第一光入射部，引導光而使光入射到上述第一攝像區(qū)域；第 二光入射部，與上述第一光入射部隔開設置，并引導光而使光入射到上 述第二攝像區(qū)域；輸出單元，將由配置在上述第一攝像區(qū)域的多個光電 變換元件進行了光電變換的信號電荷變換為電壓或電流，并將變換的電 壓或電流作為第一影像信號輸出，將由配置在上述第二攝像區(qū)域的多個 光電變換元件進行了光電變換的信號電荷變換為電壓或電流，并將變換 的電壓或電流作為第二影像信號輸出；計算單元，根據(jù)上述輸出單元輸 出的上述第一影像信號及上述第二影像信號，計算與到被攝體的距離有 關的信息；上述攝像部、上述輸出單元和上述計算單元形成于同一半導 體基板。根據(jù)該結構，攝像部和根據(jù)由攝像部拍攝的第一影像信號及第二影 像信號計算與到被攝體的距離有關的信息的計算單元形成于同一半導 體基板。由此，可以縮短攝像部和計算單元之間的布線。因此，可以提 高對噪聲的抗性。并且，可以提高第一影像信號及第二影像信號的傳送 速度。并且，第一影像信號及第二影像信號由單一的攝像部攝像，所以 可以降低第一影像信號和第二影像信號的偏差。由此，計算單元能夠高 精度且高效地計算出與到被攝體的距離有關的信息。并且，可以向外部 輸出第一影像信號及第二影像信號和與到被攝體的距離有關的信息。此外，上述計算單元包括第一保存單元，保存上述輸出單元輸出的上述第一影像信號及上述第二影像信號；視差計算單元，根據(jù)上述第一保存單元保存的上述第一影像信號及上述第二影像信號，計算對于上述被攝體的視差；及第二保存單元，保存上述視差計算單元計算出的上 述視差。根據(jù)該結構，本發(fā)明的固體攝像器件可以向外部輸出第一影像信號 及第二影像信號和視差。此外，上述視差計算單元可以包括錯開單元，重復預定次數(shù)將上 述第一保存單元保存的上述第一影像信號的m (l以上的整數(shù))行的像素沿著行方向錯開預定的像素量的處理；差分計算單元，對每個由上述錯 開單元進行的預定次數(shù)的上述處理，計算上述錯開單元錯開的m行的影 像信號和上述第一保存單元保存的上述第二影像信號的m行中包含的各 像素的信號電平的差分的絕對值；相加單元，對每個由上述錯開單元進
行的預定次數(shù)的上述處理，計算上述差分計算單元計算出的差分的絕對 值的、每n (l以上的整數(shù))列之和；控制單元，對每個由上述錯開單元進行的預定次數(shù)的上述處理，由上述相加單元計算出的和比上述第二保 存單元保存的和小的情況下，將由上述相加單元計算出的和與由上述錯開單元執(zhí)行了上述處理的次數(shù)保存在上述第二保存單元中；在由上述錯 開單元進行的預定次數(shù)的上述處理結束之后，上述第二保存單元將保存 的執(zhí)行了上述處理的次數(shù)作為上述視差輸出。根據(jù)該結構，能計算對于影像信號的每m行Xn列的視差。 此外，上述視差計算單元對于每個從外部輸入的ml (l以上的整數(shù)) 行Xnl (l以上的整數(shù))列計算上述視差；上述錯開單元重復預定次數(shù) 的處理，該處理將上述第一保存單元保存的上述第一影像信號的ml行的 像素沿著行方向錯開預定的像素量；對每個由上述錯開單元進行的預定 次數(shù)的上述處理，上述差分計算單元計算由上述錯開單元錯開的ml行的 影像信號和上述第一保存單元保存的上述第二影像信號的ml行中包含 的各像素的信號電平的差分的絕對值；對每個由上述錯開單元進行的預 定次數(shù)的上述處理，上述相加單元計算上述差分計算單元計算出的差分 絕對值的、每nl列之和。根據(jù)該結構，可以從外部任意地設定進行視差計算的塊單位(ml行 Xnl行)。此外，上述第一光入射部可以包括第一聚光單元，將第一頻帶的 光匯聚到上述第一攝像區(qū)域；及第一濾光器，形成在上述第一攝像區(qū)域 上，透射包含在上述第一頻帶中的第三頻帶的光；第二光入射部包括 第二聚光單元，將與上述第一頻帶不同的第二頻帶的光匯聚到上述第二 攝像區(qū)域；及第二濾光器，形成在上述第二攝像區(qū)域上，透射包含在上 述第二頻帶中的第四頻帶的光。根據(jù)該結構，由第一聚光單元聚光的第一頻帶的光被第二濾光器遮 斷，所以不會照射到第二攝像區(qū)域。因此，可以降低第一頻帶的光對于 第二攝像區(qū)域的干涉。并且，由第二集光單元聚光的第二頻帶的光由第 一濾光器遮斷，所以不會照射到第一攝像區(qū)域。因此，可以減少第二頻 帶的光對第一頻帶的光的干涉。并且，通過具備第一濾光器及第二濾光 器，可以不設置遮光板等，所以可以簡化結構。此外，上述固體攝像器件還具備第三攝像區(qū)域，具備配置成行列 狀的多個光電變換元件；第三光入射部，向上述第三攝像區(qū)域引導光使 其入射；上述第三光入射部包括第三聚光單元，將包含上述第一頻帶 及上述第二頻帶的第五頻帶的光匯聚到上述第三攝像區(qū)域；及第三濾光 器，形成在上述第三攝像區(qū)域上；上述第三濾光器包括第四濾光器， 形成在上述第三攝像區(qū)域具備的上述多個光電變換元件中包含的多個 第一光電變換元件上，遮斷上述第二頻帶的光，透射上述第三頻帶的光； 和第五濾光器，形成在上述第三攝像區(qū)域具備的上述多個光電變換元件 中包含的多個第二光電變換元件上，遮斷上述第一頻帶的光，透射上述 第四頻帶的光。根據(jù)該結構，第三攝像區(qū)域輸出對第一頻帶的光進行光電變換的信 號和對第二頻帶的光進行光電變換的信號。這里，設置第一濾光器及第 二濾光器，向第一攝像區(qū)域和第二攝像區(qū)域入射了不同頻帶的光時，在 第一攝像區(qū)域和第二攝像區(qū)域輸出的影像信號的信號電平中產生差。利 用第三攝像區(qū)域輸出的對第一頻帶的光進行光電變換的信號和對第二 頻帶的光進行光電變換的信號之比，校正第一攝像區(qū)域及第二攝像區(qū)域 輸出的影像信號，從而可以降低由頻帶的差產生的信號電平之差。此外，上述固體攝像器件還包括平均值計算單元，計算由上述多 個第一光電變換元件進行了光電變換的信號的平均值即第一平均值、和 由上述多個第二光電變換元件進行了光電變換的信號的平均值即第二 平均值；校正單元，基于由上述平均值計算單元計算出的上述第一平均 值及第二平均值之比，校正上述第一影像信號及上述第二影像信號。根據(jù)該結構，校正單元利用平均值計算單元計算出的第一平均值和 第二平均值，校正第一影像信號及第二影像信號。由此，可以降低由入 射到第一攝像區(qū)域及第二攝像區(qū)域的光的頻帶之差造成的第一影像信 號和第二影像信號的信號電平之差。并且，上述第一濾光器及上述第二濾光器可以包括第一電介質層、 第二電介質層及絕緣層，該絕緣層由形成在上述第一 電介質層和上述第 二電介質層之間的絕緣體構成，上述絕緣層的光學膜厚與上述第一電介 質層及上述第二電介質層的光學膜厚不同。根據(jù)該結構，第一濾光器及第二濾光器利用抗光性及耐熱性優(yōu)良的 多層膜干涉膜。由此，可以僅用無機材料構成濾光器。通過僅用無機材 料構成濾光器，從而在高溫及高照射下使用也不產生退色現(xiàn)象。因此， 可以作為車載用途搭載在車輛的外部、發(fā)動機腔內或車內等的場所。并且，上述固體攝像器件可以還包括光源，該光源向被攝體照射包 含上述第一頻帶及上述第二頻帶的頻帶的光。根據(jù)該結構，可以在第一攝像區(qū)域及第二攝像區(qū)域接收光源向被攝 體照射的光的反射光。由此，可以進行在夜間及暗處的攝像。此外，上述第一頻帶及上述第二頻帶可以包含在近紅外區(qū)域中。根據(jù)該構成，可以利用近紅外區(qū)域的光進行被攝體的攝像。由此， 使用本發(fā)明的固體攝像器件作為車載攝像等時，可以實現(xiàn)提高辨認性和 防止對于對面的車及步行者的眩暈感。此外，上述輸出單元可以包括多個變換單元，該多個變換單元將由 各列的上述光電變換元件進行了光電變換的信號電荷分別變換成數(shù)字 信號，并作為上述第一影像信號或上述第二影像信號輸出。根據(jù)該結構，可以將累積在各行的光電變換元件中的信號電荷同時 變換成數(shù)字信號(A/D變換)，進行輸出。因此，能夠高速地進行第一 影像信號及第二影像信號的讀取。此外，上述計算單元還包括置換單元，該置換單元比較上述第二保 存單元保存的上述視差和預定的范圍，在上述視差不被包含在預定的范 圍內的情況下，將對應于該視差的上述第一影像信號及上述第二影像信 號置換為預定的圖像進行輸出。根據(jù)該結構，在視差的值為預定的范圍以外的情況下(例如，被攝
體離開的情況下)，將對應的圖像置換為黑塊，從而輸出僅顯示預定距 離內的對象物(被攝體)的圖像。此外，本發(fā)明的攝像機具備上述固體攝像器件。根據(jù)該結構，攝像部和根據(jù)由攝像部拍攝的第一影像信號及第二影 像信號計算與到被攝體的距離有關的信息的計算單元形成于同一半導 體基板。由此，可以提高對噪聲的抗性。并且，第一影像信號及第二影 像信號由單一的攝像部攝像，所以可以降低第一影像信號和第二影像信 號的偏差。由此，計算單元能夠高精度且高效地計算與到被攝體的距離 有關的信息。因此，本發(fā)明可以實現(xiàn)對噪聲的抗性較高、高精度且高效 地計算與到被攝體的距離有關的信息的攝像機。此外，本發(fā)明的車具備上述攝像機。根據(jù)該構成，攝像部和根據(jù)由攝像部拍攝的第一影像信號及第二影 像信號計算與到被攝體的距離有關的信息的計算單元形成于同一半導 體基板。由此，可以提高對噪聲的抗性。并且，第一影像信號及第二影 像信號由單一的攝像部攝像，所以可以降低第一影像信號和第二影像信 號的偏差。由此，計算單元能夠高精度且高效地計算與到被攝體的距離 有關的信息。因此，本發(fā)明可以實現(xiàn)對噪聲的抗性較高、高精度且高效 地計算與到被攝體的距離有關的信息的車。此外，本發(fā)明的監(jiān)視裝置具備上述攝像機。根據(jù)該結構，攝像部和根據(jù)由攝像部拍攝的第一影像信號及第二影 像信號計算與到被攝體的距離有關的信息的計算單元形成于同一半導 體基板。由此，可以提高對噪聲的抗性。并且，第一影像信號及第二影 像信號由單一的攝像部攝像，所以可以降低第一影像信號和第二影像信 號的偏差。由此，計算單元能夠高精度且高效地計算與到被攝體的距離 有關的信息。因此，本發(fā)明可以實現(xiàn)對噪聲的抗性較高、高精度且高效 地計算與到被攝體的距離有關的信息的監(jiān)視裝置。本發(fā)明能夠高精度且高效地計算距離信息，并能夠提供對噪聲的抗 性較高的固體攝像器件。
2006年12月27日提交的日本在先專利申請2006 — 352644的說明 書、附圖及權利要求書以引用方式全部并入本申請。


本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點和特征將在下面結合附圖中圖示的具體列子的詳細說明部分獲悉。圖l是表示過去的固體攝像器件的構成的圖。圖2是本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的構成的圖。圖3是表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件及信號處理部的構成的圖。圖4是示意地表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的攝像部的 截面結構的圖。圖5A是示意地表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的濾光器的截面結構的圖。圖5B是示意地表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的濾光器的變形例的截面結構的圖。圖6是表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的濾光器對于光的 波長的光透射率的圖。圖7是表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的濾光器對于光的 波長的光透射率的圖。圖8A是表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的攝像部輸出的影像信號的一例的圖。圖8B是表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的攝像部輸出的影像信號的一例的圖。圖9是用于說明本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的信號處理部 的處理的圖。圖10是表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的左圖像及右圖 像的光電變換中使用的光電變換元件的配置的一例的圖。
圖ll是表示本發(fā)明的實施方式l的固體攝像器件的信號處理部的 距離信息的計算處理的流程的流程圖。圖12A是用于說明本發(fā)明的實施方式1的由固體攝像器件的距離信息計算部進行的距離信息的計算處理的圖。圖12B是用于說明本發(fā)明的實施方式1的由固體攝像器件的距離信息計算部進行的距離信息的計算處理的圖。圖12C是用于說明本發(fā)明的實施方式1的由固體攝像器件的距離信 息計算部進行的距離信息的計算處理的圖。圖12D是用于說明本發(fā)明的實施方式1的由固體攝像器件的距離信 息計算部進行的距離信息的計算處理的圖。圖12E是用于說明本發(fā)明的實施方式1的由固體攝像器件的距離信 息計算部進行的距離信息的計算處理的圖。圖13A是用于說明本發(fā)明的實施方式1的由固體攝像器件的距離信 息計算部進行的距離信息的計算處理的圖。圖13B是用于說明本發(fā)明的實施方式1的由固體攝像器件的距離信 息計算部進行的距離信息的計算處理的圖。圖13C是用于說明本發(fā)明的實施方式1的由固體攝像器件的距離信 息計算部進行的距離信息的計算處理的圖。圖13D是用于說明本發(fā)明的實施方式1的由固體攝像器件的距離信 息計算部進行的距離信息的計算處理的圖。圖13E是用于說明本發(fā)明的實施方式1的由固體攝像器件的距離信息計算部進行的距離信息的計算處理的圖。圖14A是表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的距離信息計算 部的距離信息的計算處理中保存于距離信息保存部中的數(shù)據(jù)的一例的 圖。圖14B是表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的距離信息計算 部的距離信息的計算處理中保存于距離信息保存部中的數(shù)據(jù)的一例的 圖。
圖14C是表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的距離信息計算 部的距離信息的計算處理中保存于距離信息保存部中的數(shù)據(jù)的一例的 圖。圖14D是表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的距離信息計算 部的距離信息的計算處理中保存于距離信息保存部中的數(shù)據(jù)的一例的 圖。圖14E是表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的距離信息計算 部的距離信息的計算處理中保存于距離信息保存部中的數(shù)據(jù)的一例的 圖。圖15是表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的攝像部及信號處理部的變形例的構成的圖。圖16是表示本發(fā)明的實施方式2的固體攝像器件的攝像部的結構的圖。圖17是表示本發(fā)明的實施方式2的固體攝像器件的攝像部的構成 的圖。圖18是示意地表示本發(fā)明的實施方式2的固體攝像器件的攝像部的截面結構的圖。圖19是表示本發(fā)明的實施方式2的固體攝像器件的濾光器242的結構的圖。
具體實施方式
以下參照附圖詳細說明本發(fā)明的固體攝像器件的實施方式。 (實施方式l)本發(fā)明的固體攝像器件在同一半導體基板上形成攝像部、和根據(jù)由 攝像部拍攝的2個影像信號計算到被攝體的距離的信息的信號處理部。 由此，能夠高精度且高效地計算距離信息，并能夠實現(xiàn)對噪聲的抗性高 的固體攝像器件。首先，說明本實施方式的固體攝像器件的結構。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件的構成的圖。 圖2所示的固體攝像器件100輸出拍攝的被攝體160的影像信息及距 離信息。固體攝像器件100例如是利用了搭載在車上的近紅外區(qū)域的光 (以下，記為"近紅外光")的具有暗視功能的攝像機。固體攝像器件 IOO具備半導體器件IOI、光源140、透鏡150及151。半導體器件101是一 個芯片的半導體集成電路。半導體器件101具備攝像部110、信號處理部 120、控制部130。即，攝像部IIO、信號處理部120、控制部130形成在同一半導體基板上。光源140向被攝體160照射近紅外光(波長700nm 1100nm)。光源 140例如由LED (發(fā)光二極管)或半導體激光器構成。透鏡150及151將來自被攝體160的反射光匯聚到攝像部110。透鏡 150將來自被攝體160的反射光匯聚到第一攝像區(qū)域115。透鏡151將來自 被攝體160的反射光匯聚到第二攝像區(qū)域116。透鏡151與透鏡150沿水平 方向隔開設置。攝像部110是CM0S圖像傳感器，輸出對應于入射光的影像信號。攝 像部110將來自被攝體160的反射光變換成電信號，將變換的電信號作為 2個影像信號(左圖像及右圖像)輸出。具體地，攝像部110將由透鏡150 匯聚的光變換成電信號，將變換的電信號作為左圖像輸出。攝像部uo 將由透鏡151匯聚的光變換成電信號，將變換的電信號作為右圖像輸出。圖3是表示攝像部110及信號處理部120的結構的圖。攝像部110 具備多個光電變換元件111、垂直掃描部112、水平掃描部113、及A /D變換部114。多個光電變換元件111在半導體基板上配置成行列狀。多個光電 變換元件111存儲對應于受光量的信號電荷。多個光電變換元件111 配置在包括第一攝像區(qū)域115和第二攝像區(qū)域116的區(qū)域。例如，包 含在第一攝像區(qū)域115的光電變換元件111和包含在第二攝像區(qū)域116 中的光電變換元件111的數(shù)量相同。包含在第一攝像區(qū)域115中的多 個光電變換元件111對由透鏡150匯聚的光進行光電變換。包含在第
二攝像區(qū)域116中的多個光電變換元件111對由透鏡151匯聚的光進 行光電變換。并且，配置成行列狀的多個光電變換元件111的行方向 對應于水平方向，列方向對應于垂直方向。此外，在圖3中，配置有6 行X 6列的光電變換元件111，但是光電變換元件111的數(shù)量不限于此。垂直掃描部112依次選擇與多個光電變換元件111中的各行對應 的光電變換元件lll。水平掃描部113依次選擇與多個光電變換元件111中的各列對應 的光電變換元件lll。A/D變換部114通過垂直掃描部112選擇行，并且，將由水平掃 描部113選擇了列的光電變換元件111中累積的信號電荷變換為電壓 或電流，將變換的電壓或電流輸出為影像信號。SP， A/D變換部114 將基于累積在光電變換元件111中的信號電荷的模擬信號，變換成數(shù) 字信號輸出為影像信號。并且，A/D變換部114輸出的影像信號包括 與將包含在第一攝像區(qū)域115的光電變換元件111中累積的信號電荷 變換成電壓或電流的左圖像對應的影像信號、和與將包含在第二攝像 區(qū)域116的光電變換元件111中累積的信號電荷變換成電壓或電流的右圖像對應的影像信號。控制部130控制攝像部110及信號處理部120。具體地，控制部130生成開始垂直掃描部112的行的選擇的垂直同步信號、開始水平掃描部 113的列的選擇的水平同步信號、控制垂直掃描部112的驅動定時的電 荷累積控制信號。電荷累積控制信號是用于控制多個光電變換元件111 的電荷累積時間(曝光時間)的信號。信號處理部120根據(jù)攝像部IIO輸出的左圖像和右圖像計算到被攝 體的距離信息，向外部輸出影像信號121及距離信息122。信號處理部 120具備影像信號保存部123、距離信息計算部124、及距離信息保存部 125。影像信號保存部123保存攝像部IIO輸出的影像信號即左圖像及右 圖像。并且，影像信號保存部123向外部輸出保存的影像信號121。
距離信息計算部124根據(jù)影像信號保存部123保存的左圖像及右圖 像，計算到被攝體的距離信息即視差。距離信息保存部125保存距離信息計算部124計算出的距離信息 (視差)。此外，距離信息保存部125向外部輸出保存的距離信息122。圖4是示意地表示攝像部110的第一攝像區(qū)域115及第二攝像區(qū)域 116的截面結構的圖。如圖4所示，固體攝像器件100還具備濾光器152、 153、 154及155。濾光器152、 153、 154及155例如是多層膜干涉濾光 器。來自被攝體160的反射光通過由濾光器152、透鏡150及濾光器154 構成的光入射路徑，入射到第一攝像區(qū)域115。此外，來自被攝體160 的反射光通過由濾光器153、透鏡151及濾光器155構成的光入射路徑， 入射到第二攝像區(qū)域116。濾光器152形成在透鏡150的上部，僅透射 第一頻帶的光。即，通過濾光器152及透鏡150，第一頻帶的光匯聚到 第一攝像區(qū)域115。濾光器153形成在透鏡151的上部，僅透射第二頻 帶的光。即，通過濾光器153及透鏡151，第二頻帶的光匯聚到第二攝 像區(qū)域116。濾光器154形成在第一攝像區(qū)域115上，僅透射第一頻帶 的光。濾光器155形成在第二攝像區(qū)域116上，僅透射第二頻帶的光。 這里，第一頻帶及第二頻帶是近紅外區(qū)域(波長700nm 1100nm)內的、 相互不重復的不同的頻帶。例如，第一頻帶是波長750nm 850nm的頻 帶，第二頻帶是波長950 1050nm的頻帶。圖5A及圖5B是示意地表示濾光器152的截面結構的圖。并且，濾 光器153 155的截面結構也與圖5A或圖5B相同。圖5A所示的濾光器152具備上部反射層161、空間層162、下部反 射層163?？臻g層162層疊在下部反射層163上，上部反射層161層疊 在空間層162上。上部反射層161及下部反射層163是將由3層高折射率材料構成的 層164、和由3層低折射率材料構成的層165交替層疊的結構。由高折 射率材料構成的層164例如由氧化鈦Ti02 (折射率2.5)構成。由低折 射率材料構成的層165例如由氧化硅Si02 (折射率1.45)構成?？臻g層 162由高折射率材料構成，例如由氧化鈦Ti02 (折射率2.5)構成。此 外，濾光器152以空間層162為中心配置成光學膜厚入/4 (入設定 中心波長)的多層膜結構的上部反射層161及下部反射層163對稱。通 過這樣的層結構，在反射頻帶中選擇性地形成透射頻帶，進而通過改變 空間層162的膜厚，從而使其透射峰值波長變化。圖6是表示對于圖5A所示的濾光器152的光的波長的光透射率的 計算結果的圖。并且，透射率的計算中利用了在電介質多層膜干涉膜中 廣泛己知的特性矩陣法。如圖6所示，例如將Ti02層164設為90nm， 將Si02層165設為155nm，從而可以構成以實線174表示的特性的設定 中心波長900nm的多層膜干涉濾光器。并且，將Ti02層164設為99nm， 將Si02層165設為171nm，從而可以構成以虛線175表示的設定中心波 長1000nm的多層膜干涉濾光器。這里，將空間層162的光學膜厚設為 入72。此外，如圖6所示，圖5A所示的濾光器152具有透射短波長帶 (波長800nm以下)的光的特性，但是通過并用短波長遮斷光學濾光器 (例如，朝日分光(株)LI0840等圖6的兩點劃線176),可以僅透 射波長900nm或1000nm的光。并且，濾光器152的結構如圖5B所示可以構成層疊了預定膜厚及 層數(shù)的Ti02和Si02層的、反射層166、反射層167、和多層膜干涉濾光 器168。圖7是表示對于圖5B所示的濾光器152的光的波長的光透射率的 計算結果的圖。并且，圖5B所示的多層膜干涉濾光器168例如是圖5A 所示的結構。通過設定多層膜干涉濾光器168的上部反射層161、空間 層162、下部反射層163的膜厚及層數(shù)，從而構成設定中心波長分別是 800nm、或1000nm的多層膜干涉濾光器。并且，在多層膜干涉濾光器168 上，通過層疊反射層166及167，抑制短波長側的透射特性。由此，可 以構成圖7所示的實線177表示的特性的設定中心波長800nm的多層千 涉濾光器及以虛線178表示的設定中心波長lOOOnm的多層膜干涉濾光
器。例如，將包含在多層膜干涉濾光器168中的Ti02層164設為79nm， 將Si02層165設為137nm，將包含在反射層167中的最上層及最下層的 Ti。2層164設為20醒，將除此以外的m層164設為40nm，將Si。2層 165設為68nm，將包含在反射層166中的最上層及最下層的Ti02層164 設為27nm，將除此以外的Ti02層164設為54nm，將Si02層165設為94nm， 可以構成設定中心波長800nm的多層膜干涉濾光器。并且，將包含在多 層膜干涉濾光器168中的Ti02層164設為99nm，將Si02層165設為 171nm，將包含在反射層167中的最上層及最下層的Ti02層164設為 25nm，將除此以外的TiOz層164設為50nm，將SiOz層165設為86nm， 將包含在反射層166中的最上層及最下層的Ti02層164設為35nm，將 除此以外的Ti02層164設為70nm，將Si02層165設為120nm，可以構成 設定中心波長lOOOran的多層膜干涉濾光器。并且，由高折射率材料構成的層164由氧化鈦Ti02構成，但是， 也可以是氮化硅(SiN)、氧化鉭(Ta205)、或氧化鋯(Zr02)等構成。 并且，由低折射率材料構成的層165使用了由氧化硅Si02構成的材料， 但是若折射率低于用作高折射率材料的電介質，就可以使用氧化硅Si02以外的材料。此外，上述的設定中心波長、空間層的膜厚、對數(shù)是1例，配合 期望的分光特性設定即可。這樣，通過使用電介質多層膜干涉濾光器，從而可以用通常的半 導體工藝制作濾光器，在像過去的彩色濾光器那樣形成了固體攝像器 件的受光部和布線部等之后，不需要通過不同于通常的半導體工藝的 工序、所謂單片工藝形成濾光器。因此，可以實現(xiàn)工藝的穩(wěn)定化及伴 隨生產性提高的低成本化。進而，通過使用電介質多層干涉濾光器，可以僅用無機材料構成 濾光器。由此，即使在高溫及高照射下使用也不產生退色現(xiàn)象，從而 可以作為車載用途搭載在車的外部、發(fā)動機腔內或車內等的場所。下面，說明本實施方式的固體攝像器件ioo的動作。
從光源140照射的近紅外光由被攝體160反射。由被攝體160反射 的反射光，通過濾光器152僅透射第一頻帶的光，用透鏡150匯聚，通 過濾光器154照射到第一攝像區(qū)域115。并且，由被攝體160反射的反 射光，通過濾光器153僅透射第二頻帶的光，用透鏡151匯聚，通過濾 光器155照射到第二攝像區(qū)域116。這里，通過在第一攝像區(qū)域115及 第二攝像區(qū)域116上具備濾光器154及155，通過濾光器152由透鏡150 匯聚的光，用濾光器155遮斷，所以不入射到第二攝像區(qū)域116而僅入 射到第一攝像區(qū)域115。并且，通過濾光器153用透鏡151匯聚的光用 濾光器154遮斷，所以不入射到第一攝像區(qū)域115，而僅入射到第二攝 像區(qū)域116。即，本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件100，可以防止 入射到第一攝像區(qū)域115及第二攝像區(qū)域116的光的干涉。并且，通過 具備濾光器152 154，可以不設置遮光板，所以可以簡化結構。由此， 用單一的CMOS圖像傳感器，不會使從2個透鏡入射的光相互干涉，能 夠容易進行攝像。第一攝像區(qū)域115中包含的多個光電變換元件111累積與由透鏡 150匯聚的第一頻帶的光的入射光量對應的信號電荷。包含在第二攝像 區(qū)域116中的多個光電變換元件111累積與由透鏡151匯聚的第二頻帶 的光的入射光量對應的信號電荷?？刂撇?30生成開始垂直掃描部112 的行的選擇的垂直同步信號、開始水平掃描部113的列的選擇的水平同 步信號、控制垂直掃描部112的驅動定時的電荷累積控制信號。垂直掃 描部112根據(jù)來自控制部130的垂直同步信號，依次選擇配置成行列狀 的光電變換元件lll的行。水平掃描部113根據(jù)來自控制部130的水平 同步信號，依次選擇配置成行列狀的光電變換元件111的列。A/D變換 部114通過垂直掃描部112選擇行，并且，將被水平掃描部113選擇了列的光電變換元件lll中存儲的信號電荷依次變換成數(shù)字信號，輸出數(shù) 字化的影像信號。這樣，本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件100輸出用單一 CMOS 圖像傳感器拍攝的2個影像信號(左圖像及右圖像)。由此，與用不同
的CMOS圖像傳感器拍攝的影像信號相比，可以降低偏差并提高共極性。 這里，所謂共極性高是表示2個影像信號的垂直方向的偏移(差分)小。 圖8A及圖8B是表示攝像部110輸出的影像信號的圖像的一例的圖。 在圖8A及圖8B中，圖像171a及171b是用第一攝像區(qū)域115拍攝的左 圖像，圖像172a及172a是用第二攝像區(qū)域116拍攝的右圖像。例如， 在對被攝體160進行了拍攝的情況下，攝像部110輸出圖8A所示的圖 像171a及172a。影像信號保存部123保存攝像部110輸出的左圖像的影像信號及右 圖像的影像信號。距離信息計算部124根據(jù)影像信號保存部123保存的 左圖像的影像信號及右圖像的影像信號，計算被攝體160的距離信息。圖9是用于說明距離信息計算部124對于圖8A所示的圖像的處理 的圖。距離信息計算部124根據(jù)左圖像171a、右圖像172a計算被攝體 160的視差d。視差d是左圖像171a和右圖像172b中的被攝體160的 水平方向的偏移(差分)。例如，距離信息計算部124比較左圖像171a、 右圖像172a的各行的數(shù)據(jù)，判斷是否一致。接著，將右圖像172a的各 行的數(shù)據(jù)向右側移位，判斷移位的數(shù)據(jù)是否與左圖像171a —致。重復 將右圖像172a的各行的數(shù)據(jù)向右側移位的動作及判斷是否與左圖像 171a —致的處理。信號處理部120將各行的左圖像171a和右圖像172a 最相似吋的右圖像172a的移位數(shù)計算為視差d。具體地，距離信息計算 部124重復預定次數(shù)的處理，該處理將影像信號保存部123保存的左圖 像的m (1以上的整數(shù))行的像素沿著行方向錯開預定的像素量。對每 個預定次數(shù)的處理，距離信息計算部124計算錯開的m行的左圖像和影 像信號保存部123保存的右圖像的m行中包含在各像素的信號電平的差 分的絕對值。對每個預定次數(shù)的處理，距離信息計算部124對計算出的 差分的絕對值的、每n (1以上的整數(shù))列之和進行計算。在對每個預 定次數(shù)的上述處理，距離信息計算部124計算出的和小于距離信息保存 部125保存的和的情況下，將計算出的和與執(zhí)行了錯開處理的次數(shù)保存 在距離信息保存部125中。在由距離信息計算部124進行的預定次數(shù)的 錯開處理結束之后，距離信息保存部125將保存的執(zhí)行了處理的次數(shù)作 為視差向外部輸出。例如，在將基于錯開處理的錯開量(通常1個像素) 作為n像素，將執(zhí)行了錯開處理的次數(shù)設為N次、像素間距設為Px時， 視差Z用Z二nXNXPx計算。并且，基于距離信息計算部124的錯開處 理的錯開量，也可以通過來自外部的輸入設定。由此，能夠設定任意的 錯開量，并任意地設定視差的精度及處理時間。 以下，說明信號處理部120的具體的動作。圖10是用于攝像部110的左圖像及右圖像的光電變換的光電變換 元件111的配置的一例的圖。如圖IO所示，說明如下情況下的信號處 理部120的動作對于24行X24列的光電變換元件111，將從第l列 到第12列作為拍攝左圖像的第一攝像區(qū)域115，將從第13列到第24 列作為拍攝右圖像的第二攝像區(qū)域116。如圖IO所示，多個光電變換元 件111的第1列 第12列對應于左圖像的第1列 第12歹ij，多個光電 變換元件111的第13列 第24列對應于右圖像的第1列 第12列。首先，A/D變換部114對第1行及第2行的光電變換元件111的累 積電荷進行A/D變換，保存在影像信號保存部123中。BP，影像信號 保存部123保存對應于左圖像及右圖像的第1行及第2行的影像信號。接著，距離信息計算部124根據(jù)影像信號保存部123保存的右圖像 及左圖像的第1行及第2行的影像信號計算視差。圖11是表示由信號處理部120進行的視差計算的處理流程的流程 圖。圖12A、圖12B、圖12C、圖12D、圖12E、圖13A、圖13B、圖13C、 圖13D及圖13E是用于說明由距離信息計算部124進行的視差的計算處 理的圖。對如圖12A所示的右圖像及左圖像的影像信號被讀取出來保存 在影像信號保存部123中的情況進行說明。并且，圖中的框內的數(shù)值表 示影像信號的信號電平，例如是對應于入射光的亮度的值。距離信息計算部124例如將2行的影像信號的12列的影像信號分 割為每4列的3個區(qū)域A、 B及C，對于各區(qū)域計算視差。B卩，距離信息 計算部124對于每個2行X4列的像素計算視差。首先，如圖13a所示， 距離信息計算部124計算左圖像的各像素的信號電平301和右圖像的各 像素的信號電平302的差分的絕對值303 (S101)。接著，距離信息計 算部124計算各區(qū)域A、B及C的差分的絕對值303的合計值304(S102)。 例如，如圖13A所示，作為各區(qū)域A、B及C的合計值304計算出"6"、 "14" 、 "14"。距離信息計算部124將計算出的合計值304保存在距 離信息保存部125中(S103)。圖14A、圖14B、圖14C、圖14D及圖14E是在信號處理部120的 視差的計算處理中表示保存在距離信息保存部125中的數(shù)據(jù)的一列的 圖。通過距離信息計算部124計算出圖13A所示的合計值304的情況 下，在距離信息保存部125中作為圖14A所示的時鐘數(shù)311保存"0"， 作為各區(qū)域A、 B及C的合計值304的最小值312保存"6" 、 "14" 及"14"。這里，時鐘數(shù)311對應于進行了左圖像的移位動作的次數(shù)。接著，距離信息計算部124如圖12B所示將左圖像朝左方向(或 將右圖像朝右方向)移位1個像素(S104)。距離信息計算部124計 算右圖像、移位的左圖像的差分的絕對值(S105)。距離信息計算部 124計算各區(qū)域A、 B及C的差分的絕對值303的合計值304 (S106)。 例如，如圖13B所示，作為各區(qū)域A、 B及C的合計值304計算"8"、 "20"及"20"。接著，距離信息計算部124比較保存在距離信息保存部125中的 各區(qū)域A、 B及C的合計值的最小值312 (圖14A)和計算出的合計值 304。計算出的各區(qū)域的合計值"8" 、 "20" 、 "20"大于保存在距 離信息保存部125中的各區(qū)域的合計值"6" 、 "14"及"14" (S107 中"否")，所以距離信息計算部124不變更保存在距離信息保存部 125中的時鐘數(shù)311及差分的合計值的最小值312而進行保存。因此， 在距離信息保存部125中保存圖14A所示的時鐘數(shù)311及差分的合計 值的最小值312 (圖14B)。接著，距離信息計算部124判斷是否進行了預定次數(shù)的移位動作。 并且，這里說明預定次數(shù)為"4"的情況。移位次數(shù)是"1"，未進行
預定次數(shù)(4次)的移位動作(S109中為"否")，距離信息計算部 124如圖12C所示地將左圖像朝左方向移位1個像素(S104)。距離信 息計算部124計算右圖像和移位的左圖像的差分的絕對值(S105)。 距離信息計算部124計算各區(qū)域A、 B及C的差分的絕對值303的合計 值304 (S106)。例如，如圖13C所示，作為各區(qū)域A、 B及C的合計 值304計算出"0" 、 "14"及"20"。接著，距離信息計算部124比較保存在距離信息保存部125中的 各區(qū)域A、 B及C的合計值的最小值312 (圖14B)和計算出的合計值 304。計算出的區(qū)域A的合計值"0"小于保存在距離信息保存部125 中的區(qū)域A的合計值"6" (S107中"是")，所以距離信息計算部 124將保存在距離信息保存部125中的區(qū)域A的時鐘數(shù)311更新為現(xiàn)在 的時鐘數(shù)(移位次數(shù))"2"，將差分的合計值的最小值312更新為計 算出的合計值"0"。此外，計算出的區(qū)域B的合計值"14"等于保存 在距離信息保存部125中的區(qū)域B的合計值"14"，計算出的區(qū)域C 的合計值"20"大于保存在距離信息保存部125中的區(qū)域C的合計值 "14" (S107中"否")，所以距離信息計算部124不變更保存在距 離信息保存部125中的區(qū)域B及C的時鐘數(shù)311及差分的合計值的最 小值312而保存。因此，在距離信息保存部125中，保存圖14C所示 的時鐘數(shù)311及差分的合計值的最小值312。并且，距離信息計算部 124計算出的合計值304和保存在距離信息保存部125中的合計值的最 小值312相等的情況下，可以更新保存在距離信息保存部125中的時 鐘數(shù)3U。移位次數(shù)是"2"，未進行預定次數(shù)(4次)的移位動作(S109中 "否")，距離信息計算部124如圖12D所示地將左圖像朝左方向移 位1個像素(S104)。距離信息計算部124計算右圖像和移位的左圖 像的差分的絕對值(S105)。距離信息計算部124計算各區(qū)域A、 B及 C的差分的絕對值303的合計值304 (S106)。例如，如圖13D所示， 作為各區(qū)域A、 B及C的合計值304計算出"8" 、 "0"及"0"。
接著，距離信息計算部124比較保存在距離信息保存部125中的 各區(qū)域A、 B及C的合計值的最小值312 (圖14C)和計算出的合計值 304。計算出的區(qū)域A的合計值"8"大于保存在距離信息保存部125 中的區(qū)域A的合計值"0" (S107中為"否")，所以距離信息計算部 124不變更保存在距離信息保存部125中的區(qū)域A的時鐘數(shù)311及差分 的合計值的最小值312地進行保存。此外，計算出的區(qū)域B及C的合 計值"0"及"0"小于保存在距離信息保存部125中的區(qū)域B及C的 合計值"14" (S107中"是")，所以距離信息計算部124將保存在 距離信息保存部125中的區(qū)域B及C的時鐘數(shù)311更新為現(xiàn)在的時鐘 數(shù)(移位次數(shù))"3"，將差分的合計值的最小值312更新為計算出的 合計值"0"。因此，在距離信息保存部125中，保存圖14D所示的時 鐘數(shù)311及差分的合計值的最小值312。移位次數(shù)是"3"，未進行預定次數(shù)(4次)的移位動作(S109中 "否")，距離信息計算部124如圖12E所示地將左圖像朝左方向移 位1個像素(S104)。距離信息計算部124計算右圖像和移位的左圖 像的差分的絕對值(S105)。距離信息計算部124計算各區(qū)域A、 B及 C的差分的絕對值303的合計值304 (S106)。例如，如圖13E所示， 作為各區(qū)域A、 B及C的合計值304計算出"13" 、 "20"及"10"。接著，距離信息計算部124比較保存在距離信息保存部125中的 各區(qū)域A、 B及C的合計值的最小值312 (圖14D)和計算出的合計值 304。計算出的各區(qū)域的合計值"13" 、 "20"及"10"大于保存在距 離信息保存部125中的各區(qū)域的合計值"0" 、 "0"及"0" (S107 中為"否")，所以距離信息計算部124不變更保存在距離信息保存 部125中的各區(qū)域的時鐘數(shù)311及差分的合計值的最小值312進行保 存。因此，在距離信息保存部125中，保存圖14E所示的時鐘數(shù)311 及差分的合計值的最小值312。移位數(shù)是"4"，進行了預定次數(shù)(4次)的移位動作(S109中"是")， 距離信息保存部125將保存的時鐘數(shù)311輸出為視差。
接著，信號處理部120讀取右圖像及左圖像的第3行及第4行的 影像信號，對讀取出的影像信號進行同樣的視差計算處理。并且，信 號處理部120讀取出右圖像及左圖像的第5行 第24行的影像信號， 對讀取出的影像信號進行同樣的視差計算處理。通過以上的處理，信號處理部120根據(jù)右圖像及左圖像對每2行 X4列的像素計算視差進行輸出。通過以上,本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件100的攝像部110、 和根據(jù)由攝像部拍攝的第一影像信號及第二影像信號計算有關到被攝 體的距離的信息的信號處理部120形成在同一半導體基板上。由此， 能夠縮短攝像部110和信號處理部120之間的布線。因此，能夠提高 對噪聲的抗性。并且，能夠提高攝像部110輸出的影像信號(右圖像 及左圖像)的傳送速度。并且，右圖像及左圖像由單一的攝像部110 拍攝，所以能夠降低右圖像和左圖像的偏差。由此，信號處理部120 能夠高精度且高效地計算與到被攝體的距離有關的信息。并且，能夠 向外部輸出影像信號(右圖像及左圖像)和與到被攝體的距離有關的 信息(視差)。并且，信號處理部120可以并行地輸出影像信號121及距離信息 122，也可以從共同的端子串行地輸出。并且，信號處理部120單獨地 輸出影像信號121及距離信息(視差)122，但是可以對左圖像或右圖 像賦予視差的信息進行輸出。并且，也可合成左圖像及右圖像來輸出。 進而，信號處理部120根據(jù)計算出的視差計算從固體攝像器件100到 被攝體160的距離，輸出為距離信息122也可以。并且，在上述說明中，說明了配置有24行X24列的光電變換元件 lll的情況，但是光電變換元件lll的數(shù)量(像素數(shù)量)不限于此。并且，在上述說明中，說明了對每個2行X4列的像素計算視差的 例子，但是計算視差的像素的范圍不限于此。并且，在上述說明中，在步驟S101及S105中，計算左圖像和右 圖像的各像素的信號電平的差分的絕對值，在步驟S102及S106中，
計算了各像素的差分的合計值，但是可以置換為以下的處理。對各區(qū)域A、 B及C的每一個將左圖像的多個像素的信號電平相加，置換為上 述的信號電平301。右圖像也同樣地，對各區(qū)域A、 B及C的每一個將 多個像素的信號電平相加，置換為上述信號電平302。也可以對各區(qū)域 A、 B及C的每一個計算差分的絕對值，置換為上述的合計值304，然 后進行同樣的處理。由此，在使用了精細的高像素的攝像元件的情況 下，可以保持一定距離信息的精度的同時削減計算處理量。并且，在上述說明中，在步驟S104進行了一個一個像素進行移位 的處理，但是，也可以進行每個移位多個像素的處理。這里，如圖8B所示，在左圖像171b和右圖像172b沿垂直方向產 生偏移(共極性差)的情況下，在比較一致的各行中，圖像由于偏移 而不一致，所以，距離信息計算部124的視差d的計算處理的精度下 降。并且，在左圖像和右圖像沿水平方向偏移的情況下，視差d的精 度下降相當于偏移的像素量。在本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件 100中，如上所述，通過用單一的CMOS圖像傳感器對右圖像和左圖像 進行拍攝，從而可以降低右圖像和左圖像的水平方向及垂直方向的偏 移。由此，可以提高視差d的計算精度。并且，在攝像面中，得到較 高的共極性的同時，由于右圖像及左圖像的光電變換特性也相同，所 以，可以高精度且容易地計算視差d。并且，在上述說明中，第一攝像區(qū)域115及第二攝像區(qū)域116如 圖3所示地將多個光電變換元件111配置成分割為左右(水平方向)， 但是，也可以配置成分割為上下(垂直方向)。此外，在上述說明中，假設濾光器152形成在透鏡150的上部、 濾光器153形成在透鏡151的上部，但可以是濾光器152形成在透鏡 150的下部，濾光器153形成在透鏡151的下部。并且，在上述說明中，作為攝像部110及信號處理部120的構成， 說明了圖3所示的結構，但是也可以是圖15所示的構成。圖15是表 示本發(fā)明的實施方式1的固體攝像器件100的攝像部110及信號處理
部120的變形例的構成的圖。例如，如圖15所示，攝像部110可以具 備將配置成行列狀的光電變換元件111的各列的光電變換元件111進 行了光電變換的信號電荷分別變換成數(shù)字信號的A/D變換部117。即， A/D變換部117具有對由配置在各行的多個光電變換元件111進行了 光電變換的信號電荷同時進行A/D變換的功能。通過具備將各列的信 號電荷變換成數(shù)字信號的A/D變換部117，從而可以高速地進行A/D 變換。由此，可以高速地進行從攝像部110的讀取處理。并且，能夠 同時讀取各行的信號電荷，所以能夠高效地進行信號處理部120的行 單位的視差計算處理。
并且，在上述說明中，濾光器154僅透射第一頻帶的光，但是也 可以僅透射包含在第一頻帶中的頻帶。即，可以是濾光器152僅透射 第一頻帶(例如，波長750nm 850nm)的光，第一濾光器154僅透射 包含在第一頻帶中的頻帶(例如波長770mn 830nm)。并且，可以是 濾光器154作為透射率低的頻帶僅透射未包含在第一頻帶中的頻帶。 例如，濾光器154若為透射率30%以下，則可以具有包含未包含在第一 頻帶(例如，波長750nm 850nm)中的頻帶的寬頻帶的頻率特性(例 如，波長700腦 900nm)。
同樣地，濾光器155可以僅透射包含在第二頻帶中的頻帶。并且， 濾光器155作為透射率低的頻帶，可以僅透射未包含在第二頻帶中的 頻帶。
并且，在上述說明中，假設第一頻帶和第二頻帶是相互不重復的 不同的頻帶，但也可以是第一頻帶的一部分和第二頻帶的一部分重復。 例如，濾光器152透射的頻帶的透射率為50%以下的區(qū)域可以包含在濾 光器153透射的頻帶的一部分中。
并且，在上述說明中，假設信號處理部120輸出由攝像部110拍 攝的右圖像及左圖像，但也可以基于計算出的視差置換右圖像及左圖 像的一部分輸出。例如，信號處理部120比較距離信息保存部125保 存的視差和預定的范圍，在視差不被包含在預定的范圍內的情況下，
可以將對應于該視差的右圖像及左圖像置換為預定的圖像(預定的像 素信號或固定值(黑或白等))進行輸出。由此，當視差的值為預定 的范圍以外的情況下(例如，被攝體離開的情況)下，將對應的圖像 置換為黑點等，輸出僅顯示預定距離內的對象物(被攝體)的圖像。(實施方式2)上述的實施方式1涉及的固體攝像器件100，通過使用透射不同波 長的光的濾光器152 155來控制入射到第一攝像區(qū)域115及第二攝像 區(qū)域116的光。但是，入射到2個第一攝像區(qū)域115及第二攝像區(qū)域 116的光的波長分別不同，所以在輸出的影像信號的圖像中產生差異。本發(fā)明的實施方式2的固體攝像器件除了 2個攝像區(qū)域以外，還 具備用于進行校正的攝像區(qū)域。由此，進行拍攝的影像信號的校正， 可以降低2個攝像區(qū)域輸出的圖像的差異。首先，說明本發(fā)明的實施方式2的固體攝像器件的結構。圖16是表示本發(fā)明的實施方式2的固體攝像器件的結構的圖。并 且，對與圖2同樣的要素賦予相同的符號，省略詳細的說明。圖16所示的固體攝像器件200與圖2所示的實施方式1的固體攝 像器件100相比不同點在于，半導體器件201的結構和具備透鏡240 的結構。半導體器件201相對于半導體器件101還具備平均值計算部 220和圖像校正部230。此外，半導體器件201相對于半導體器件101， 攝像部210的結構不同。圖17是表示攝像部210的結構的圖。攝像部210具備多個光電變 換元件lll、垂直掃描部U2、水平掃描部113、 A/D變換部114。并 且，對于與圖3同樣的要素賦予相同的符號，省略詳細的說明。多個光電變換元件111包含在第一攝像區(qū)域115、第二攝像區(qū)域 116或第三攝像區(qū)域211中。例如，包含在第一攝像區(qū)域115中的光電 變換元件lll、包含在第二攝像區(qū)域116中的光電變換元件111、及包 含在第三攝像區(qū)域211中的光電變換元件111的數(shù)量相同。包含在第 一攝像區(qū)域115中的多個光電變換元件111對由透鏡150匯聚的光進
行光電變換。包含在第二攝像區(qū)域116中的多個光電變換元件111對 由透鏡151匯聚的光進行光電變換。包含在第三攝像區(qū)域211中的光 電變換元件111對由透鏡240匯聚的光進行光電變換。并且，在圖17 中，配置有6行X6列的光電變換元件111，但是光電變換元件lll的 數(shù)量不限于此。透鏡240將來自被攝體160的反射光匯聚到第三攝像區(qū)域211。圖18是示意地表示第一攝像區(qū)域115、第二攝像區(qū)域116及第三 攝像區(qū)域211的截面結構的圖。并且，第一攝像區(qū)域115、第二攝像區(qū) 域116、透鏡150、 151及濾光器152 155的結構與圖4所示的實施方 式l的結構相同，省略詳細的說明。如圖18所示，固體攝像器件200 還具備濾光器241及242。并且，第三攝像區(qū)域211配置在第一攝像區(qū) 域115和第二攝像區(qū)域116之間。濾光器241及242是多層膜干涉濾光器，例如，與上述實施方式1 同樣地是圖6所示的結構。來自被攝體160的反射光通過由濾光器241、 透鏡240及濾光器242構成的光入射路徑，入射到第三攝像區(qū)域211 。 濾光器241形成在透鏡240的上部。濾光器241透射包含濾光器152 及154透射的第一頻帶(例如，波長750nm 850nm)和濾光器153及 155透射的第二頻帶(例如，波長950nm 1050nm)的第三頻帶(例如， 750nm 1050nm)的光。即，通過濾光器241及透鏡240，第三頻帶的 光匯聚到第三攝像區(qū)域211。濾光器242形成在第三攝像區(qū)域211上。圖19是示意地表示從上面看濾光器242的結構的圖。如圖19所 示，濾光器242包括透射第一頻帶的光的濾光器243和透射第二頻帶 的光的濾光器244。濾光器243及244例如配置成格子狀。并且，濾光 器243及244的配置不限定于格子狀，例如，可以是沿行方向或列方 向為條紋狀，也可以配置成將配置多個光電變換元件111的區(qū)域分為2 部分(例如，可以在圖19的右半部分配置濾光器243，在左半部分配置 濾光器244)。并且，各濾光器243及244分別對應于第三攝像區(qū)域 211的多個光電變換元件111，分別形成在多個光電變換元件111上。
平均值計算部220計算第三攝像區(qū)域211輸出的各像素的信號的 平均值。具體地，平均值計算部220計算對應于濾光器243的光電變 換元件111進行了光電變換的信號的平均值yl和對應于濾光器244的 光電變換元件111進行了光電變換的信號的平均值y2。圖像校正部230基于平均值計算部220計算出的平均值yl及y2， 校正第一攝像區(qū)域115及第二攝像區(qū)域116輸出的影像信號的各像素 的信號。具體地，圖像校正部230對于第一攝像區(qū)域115輸出的影像 信號的各像素的信號Yl,進行下式(式1)所示的運算，計算校正后 的各像素的信號Yll。Y11 = Y1X (y2/yl)……(式1)或者，可以是圖像校正部230對于第二攝像區(qū)域116輸出的影像 信號的各像素的信號Y2進行由下述(式2)表示的運算并計算校正后 的各像素的信號Y22。Y22=Y2X (yl/y2)......(式2)接著，說明固體攝像器件200的動作。從光源140照射的近紅外光由被攝體160反射。由被攝體160反 射的反射光，通過濾光器152僅透射第一頻帶的光，由透鏡150匯聚， 通過濾光器154照射到第一攝像區(qū)域115。并且，由被攝體160反射的 反射光，通過濾光器153僅透射第二頻帶的光，由透鏡151匯聚，通 過濾光器155照射到第二攝像區(qū)域116。并且，由被攝體160反射的反 射光，通過濾光器241僅透射包含第一頻帶及第二頻帶的第三頻帶的 光，由透鏡240匯聚，通過濾光器242照射到第三攝像區(qū)域211。第一攝像區(qū)域115對第一頻帶的光進行光電變換，輸出影像信號 Yl。第二攝像區(qū)域116對第二頻帶的光進行光電變換，輸出影像信號 Y2。在第三攝像區(qū)域211的濾光器243的下部形成的光電變換元件111 對第一頻帶的光進行光電變換，輸出信號。在第三攝像區(qū)域211的濾 光器244的下部形成的光電變換元件111對第二頻帶的光進行光電變 換，輸出信號。
平均值計算部220計算第三攝像區(qū)域211輸出的對應于濾光器243 的光電變換元件111的信號的平均值yl和對應于濾光器244的光電變 換元件lll的信號的平均值y2。圖像校正部230根據(jù)上述(式1)，利用平均值計算部220計算出 的平均值yl及y2，對第一攝像區(qū)域115輸出的影像信號Yl進行校正， 輸出校正后的影像信號Yll。并且。圖像校正部230不進行基于上述(式 1)的校正，可以根據(jù)上述(式2)，利用平均值計算部229計算出的 平均值yl及y2，對第二攝像區(qū)域116輸出的影像信號Y2進行校正， 輸出校正后的影像信號Y22。信號處理部120將校正后的影像信號Yll設為左圖像，將第二攝 像區(qū)域116輸出的影像信號Y2設為右圖像，計算左圖像和右圖像的視 差d。并且，信號處理部120可以將第一攝像區(qū)域115輸出的影像信號 Yl設為左圖像，將校正后的影像信號Y22設為右圖像，計算左圖像和 右圖像的視差d。并且，信號處理部120中的視差d的計算與實施方式 1相同，省略說明。信號處理部120向外部輸出左圖像、右圖像和計算 出的視差d的信息。根據(jù)以上，本發(fā)明的實施方式2的固體攝像器件200利用由第三 攝像區(qū)域211迸行了光電變換的對應于第一頻帶的光的信號的平均值 Yl和對應于第二頻帶的光的信號的平均值y2，對由第一攝像區(qū)域115 及第二攝像區(qū)域116拍攝的影像信號進行校正。由此，可以減小由入 射到第一攝像區(qū)域115及第二攝像區(qū)域116的光的頻帶的差進一步產 生的、第一攝像區(qū)域115及第二攝像區(qū)域116輸出的影像信號之差。并且，在上述說明中，假設第三攝像區(qū)域211形成在第一攝像區(qū) 域115和第二攝像區(qū)域116之間，但是，配置第三攝像區(qū)域211的位 置不限于此。例如，可以形成在圖18中的第一攝像區(qū)域115的左側、 或圖18中的第二攝像區(qū)域116的右側。此外，在上述說明中，說明了第一攝像區(qū)域115、第二攝像區(qū)域 116及第三攝像區(qū)域211形成為單一的CMOS圖像傳感器的例子，但是，
第三攝像區(qū)域可以形成為與包含第一攝像區(qū)域115及第二攝像區(qū)域 116的CMOS圖像傳感器不同的其它CMOS圖像傳感器。此外，在上述說明中，假設固體攝像器件200在透鏡240的上部 具備透射包含第一頻帶及第二頻帶的第三頻帶的光的濾光器241，但是 濾光器241可以形成在透鏡240的下部。進而，也可以不具備濾光器 241。此外，在上述說明中，假設圖像校正部230進行上述(式l)或(式 2)所示的運算，但是，除了上述(式l)或(式2)所示的運算以外， 可以進行預定的常數(shù)倍及相加預定的值中的至少一種。此外，在上述說明中，假設平均值計算部220計算第三攝像區(qū)域 211輸出的對應于濾光器243的光電變換元件111的信號的平均值yl 和對應于濾光器244的光電變換元件111的信號的平均值y2，但是， 平均值計算部220也可以計算第三攝像區(qū)域211輸出的對應于濾光器 243的光電變換元件111的信號中除去最大及最小的信號的信號的平 均值yll、和對應于濾光器244的光電變換元件111的信號中除去最大 及最小的信號的信號的平均值y22。并且，圖像校正部230可以取代上 述(式l)或(式2)的平均值yl及y2，利用除去最大及最小的信號 的信號的平均值yll及y22進行運算。由此，可以降低由白損傷、黑損傷等的圖像缺陷引起的精度下降。并且，在上述說明中，第三攝像區(qū)域211的結構與第一攝像區(qū)域 115及第二攝像區(qū)域116相同，但第三攝像區(qū)域211的結構可以不同于 第一攝像區(qū)域115及第二攝像區(qū)域116。例如，第三攝像區(qū)域211具備 的光電變換元件111的數(shù)量可以不同于第一攝像區(qū)域U5及第二攝像 區(qū)域116具備的光電變換元件111的數(shù)量。并且，第三攝像區(qū)域211 具備的光電變換元件111不配置成二維狀(行列狀)，可以配置成一 維狀。此外，在上述實施方式1及2的說明中，說明了將本發(fā)明應用于 搭載在車上的利用了近紅外光的具有暗視功能的攝像機的實施列，但 是除了搭載在車上的利用近紅外光的具有暗視功能的攝像機以外，也 可以應用于輸出到攝像被攝體的距離信息的攝像機。例如，本發(fā)明的固體攝像器件可以應用于在監(jiān)視裝置中使用的攝像機及TV電話的攝像 機等中。并且，在上述實施方式1及2的說明中，固體攝像器件可以具備 照射近紅外光的光源140，但光源140也可以照射近紅外光以外的光。 例如，光源140可以照射可見光。這時，上述的第一頻帶及第二頻帶 只要是可見光內的不相互重復的不同的頻帶即可。并且，在不需要暗 視功能的情況下，固體攝像器件可以不具備光源140。本發(fā)明能夠應用于固體攝像器件，特別是能夠應用于車載用的攝 像機、監(jiān)視攝像機及TV電話的攝像機等。對于本領域技術人員來說，其他優(yōu)點和變通是很容易聯(lián)想得到的。 因此，本發(fā)明就其較寬方面而言，并不限于本申請給出和描述的具體 細節(jié)和說明性實施例。因此，在不偏離所附權利要求及其等同物定義 的總發(fā)明構思精神或保護范圍的前提下，可以做出各種修改。
權利要求
1.一種固體攝像器件，其特征在于，包括攝像部，具有在包含第一攝像區(qū)域和第二攝像區(qū)域的區(qū)域被配置成行列狀的多個光電變換元件；第一光入射部，引導光而使光入射到上述第一攝像區(qū)域；第二光入射部，與上述第一光入射部隔開設置，并引導光而使光入射到上述第二攝像區(qū)域；輸出單元，將由配置在上述第一攝像區(qū)域的多個光電變換元件進行了光電變換的信號電荷變換為電壓或電流，并將變換的電壓或電流作為第一影像信號輸出，將由配置在上述第二攝像區(qū)域的多個光電變換元件進行了光電變換的信號電荷變換為電壓或電流，并將變換的電壓或電流作為第二影像信號輸出；及計算單元，根據(jù)上述輸出單元輸出的上述第一影像信號及上述第二影像信號，計算與到被攝體的距離有關的信息；上述攝像部、上述輸出單元和上述計算單元形成于同一半導體基板。
2. 如權利要求l所述的固體攝像器件，其特征在于， 上述計算單元包括-第一保存單元，保存上述輸出單元輸出的上述第一影像信號及上述 第二影像信號；視差計算單元，根據(jù)上述第一保存單元保存的上述第一影像信號及 上述第二影像信號，計算對于上述被攝體的視差；及第二保存單元，保存上述視差計算單元計算出的上述視差。
3. 如權利要求2所述的固體攝像器件，其特征在于，上述視差計算單元包括-錯開單元，重復預定次數(shù)的處理，該處理將上述第一保存單元保存的上述第一影像信號的m行的像素沿著行方向錯開預定的像素量，其中m 是l以上的整數(shù)；差分計算單元，對每個由上述錯開單元進行的預定次數(shù)的上述處 理，計算上述錯開單元錯開的m行的影像信號和上述第一保存單元保存 的上述第二影像信號的m行中包含的各像素的信號電平的差分的絕對 值；相加單元，對每個由上述錯開單元進行的預定次數(shù)的上述處理，計 算上述差分計算單元計算出的差分的絕對值的、每n列之和，其中n是l 以上的整數(shù)；及控制單元，在對每個由上述錯開單元進行的預定次數(shù)的上述處理， 由上述相加單元計算出的和小于上述第二保存單元保存的和的情況下， 將由上述相加單元計算出的和與由上述錯開單元執(zhí)行了上述處理的次 數(shù)保存在上述第二保存單元中；在由上述錯開單元進行的預定次數(shù)的上述處理結束之后，上述第二 保存單元將保存的執(zhí)行了上述處理的次數(shù)作為上述視差輸出。
4. 如權利要求3所述的固體攝像器件，其特征在于， 上述視差計算單元對于每個從外部輸入的ml行Xnl列計算上述視差，其中ml、 nl是l以上的整數(shù)；上述錯開單元重復預定次數(shù)的處理，該處理將上述第一保存單元保 存的上述第一影像信號的ml行的像素沿著行方向錯幵預定的像素量；對每個由上述錯開單元進行的預定次數(shù)的上述處理，上述差分計算 單元計算由上述錯開單元錯開的ml行的影像信號和上述第一保存單元 保存的上述第二影像信號的ml行中包含的各像素的信號電平的差分的 絕對值；對每個由上述錯開單元進行的預定次數(shù)的上述處理，上述相加單元 計算上述差分計算單元計算出的差分絕對值的、每nl列之和。
5. 如權利要求l所述的固體攝像器件，其特征在于， 上述第一光入射部包括第一聚光單元，將第一頻帶的光匯聚到上述第一攝像區(qū)域；及 第一濾光器，形成在上述第一攝像區(qū)域上，透射包含在上述第一頻 帶中的第三頻帶的光；上述第二光入射部包括第二聚光單元，將與上述第一頻帶不同的第二頻帶的光匯聚到上述 第二攝像區(qū)域；及第二濾光器，形成在上述第二攝像區(qū)域上，透射包含在上述第二頻 帶中的第四頻帶的光。
6. 如權利要求5所述的固體攝像器件，其特征在于，還包括 第三攝像區(qū)域，具備配置成行列狀的多個光電變換元件；及 第三光入射部，向上述第三攝像區(qū)域引導光使其入射； 上述第三光入射部包括第三聚光單元，將包含上述第一頻帶及上述第二頻帶的第五頻帶的 光匯聚到上述第三攝像區(qū)域；及第三濾光器，形成在上述第三攝像區(qū)域上； 上述第三濾光器包括第四濾光器，形成在上述第三攝像區(qū)域具備的上述多個光電變換元 件中包含的多個第一光電變換元件上，遮斷上述第二頻帶的光，透射上 述第三頻帶的光；及第五濾光器，形成在上述第三攝像區(qū)域具備的上述多個光電變換元 件中包含的多個第二光電變換元件上，遮斷上述第一頻帶的光，透射上 述第四頻帶的光。
7. 如權利要求6所述的固體攝像器件，其特征在于，還包括 平均值計算單元，計算由上述多個第一光電變換元件進行了光電變換的信號的平均值即第一平均值、和由上述多個第二光電變換元件進行 了光電變換的信號的平均值即第二平均值；及校正單元，基于由上述平均值計算單元計算出的上述第一平均值及 第二平均值之比，校正上述第一影像信號及上述第二影像信號。
8. 如權利要求5所述的固體攝像器件，其特征在于， 上述第一濾光器及上述第二濾光器分別包括第一電介質層、第二電介質層及絕緣層，該絕緣層由形成在上述第一電介質層和上述第二電介 質層之間的絕緣體構成，上述絕緣層的光學膜厚與上述第一電介質層及上述第二電介質層 的光學膜厚不同。
9. 如權利要求5所述的固體攝像器件，其特征在于， 還包括光源，該光源向被攝體照射包含上述第一頻帶及上述第二頻帶的頻帶的光。
10. 如權利要求5所述的固體攝像器件，其特征在于， 上述第一頻帶及上述第二頻帶包含在近紅外區(qū)域中。
11. 如權利要求l所述的固體攝像器件，其特征在于， 上述輸出單元包括多個變換單元，該多個變換單元將由各列的上述光電變換元件進行了光電變換的信號電荷分別變換成數(shù)字信號，并作為 上述第一影像信號或上述第二影像信號輸出。
12. 如權利要求2所述的固體攝像器件，其特征在于，上述計算單元還包括置換單元，該置換單元比較上述第二保存單元 保存的上述視差和預定的范圍，在上述視差不被包含在預定的范圍內的 情況下，將對應于該視差的上述第一影像信號及上述第二影像信號置換 為預定的圖像進行輸出。
13. —種攝像機，其特征在于，包括攝像部，具備在包含第一攝像區(qū)域和第二攝像區(qū)域的區(qū)域被配置成 行列狀的多個光電變換元件；第一光入射部，引導光而使光入射到上述第一攝像區(qū)域；第二光入射部，與上述第一光入射部隔開設置，并引導光而使光入 射到上述第二攝像區(qū)域；輸出單元，將由配置在上述第一攝像區(qū)域的多個光電變換元件進行 了光電變換的信號電荷變換為電壓或電流，并將變換的電壓或電流作為第一影像信號輸出，將由配置在上述第二攝像區(qū)域的多個光電變換元件 進行了光電變換的信號電荷變換為電壓或電流，并將變換的電壓或電流作為第二影像信號輸出；及計算單元，根據(jù)上述輸出單元輸出的上述第一影像信號及上述第二影像信號，計算與到被攝體的距離有關的信息；上述攝像部、上述輸出單元和上述計算單元形成于同一半導體基板。
14. —種車，其特征在于，包括攝像部，具備在包含第一攝像區(qū)域和第二攝像區(qū)域的區(qū)域被配置成' 行列狀的多個光電變換元件；第一光入射部，引導光而使光入射到上述第一攝像區(qū)域；第二光入射部，與上述第一光入射部隔開設置，并引導光而使光入 射到上述第二攝像區(qū)域；輸出單元，將由配置在上述第一攝像區(qū)域的多個光電變換元件進行 了光電變換的信號電荷變換為電壓或電流，并將變換的電壓或電流作為 第一影像信號輸出，將由配置在上述第二攝像區(qū)域的多個光電變換元件 進行了光電變換的信號電荷變換為電壓或電流，并將變換的電壓或電流 作為第二影像信號輸出；及計算單元，根據(jù)上述輸出單元輸出的上述第一影像信號及上述第二影像信號，計算與到被攝體的距離有關的信息；上述攝像部、上述輸出單元和上述計算單元形成于同一半導體基板。
15. —種監(jiān)視裝置，其特征在于，包括攝像部，具備在包含第一攝像區(qū)域和第二攝像區(qū)域的區(qū)域被配置成行列狀的多個光電變換元件；第一光入射部，引導光而使光入射到上述第一攝像區(qū)域； 第二光入射部，與上述第一光入射部隔開設置，并引導光而使光入射到上述第二攝像區(qū)域； 輸出單元，將由配置在上述第一攝像區(qū)域的多個光電變換元件進行 了光電變換的信號電荷變換為電壓或電流，并將變換的電壓或電流作為 第一影像信號輸出，將由配置在上述第二攝像區(qū)域的多個光電變換元件 進行了光電變換的信號電荷變換為電壓或電流，并將變換的電壓或電流作為第二影像信號輸出；及計算單元，根據(jù)上述輸出單元輸出的上述第一影像信號及上述第二影像信號，計算與到被攝體的距離有關的信息；上述攝像部、上述輸出單元和上述計算單元形成于同一半導體基板。
全文摘要
本發(fā)明的固體攝像器件包括攝像部，具備在包含第一攝像區(qū)域和第二攝像區(qū)域的區(qū)域配置成行列狀的多個光電變換元件；第一光入射部，引導光入射到第一攝像區(qū)域；第二光入射部，與第一光入射部隔開設置，引導光入射到第二攝像區(qū)域；輸出單元，將配置在第一攝像區(qū)域的多個光電變換元件光電變換了的信號電荷變換為電壓或電流，將變換的電壓或電流作為第一影像信號輸出，將配置在第二攝像區(qū)域的多個光電變換元件光電變換了的信號電荷變換為電壓或電流，將變換的電壓或電流作為第二影像信號輸出；計算單元，根據(jù)輸出單元輸出的第一影像信號及第二影像信號，計算與到被攝體的距離有關的信息；攝像部、輸出單元和計算單元形成于同一半導體基板。
文檔編號H04N5/225GK101212696SQ20071016088
公開日2008年7月2日 申請日期2007年12月27日 優(yōu)先權日2006年12月27日
發(fā)明者武田勝見 申請人:松下電器產業(yè)株式會社