(57)【要約】【課題】照度によって、複数の距離測定ピクセルを１つの距離測定ピクセルとして使用する立体イメージセンサを提供する。【解決手段】立体イメージセンサは、アレイ形態に配列されたカラーピクセルと距離測定ピクセルとを具備する。距離測定ピクセルは、複数のグループの距離測定ピクセルを具備し、各グループの距離測定ピクセルは、互いにコーナーが隣接するように配され、隣接した各グループの複数の距離測定ピクセルは、選択的に１つの距離測定信号を出力する。【選択図】図１
2010081609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ形態に配列されたカラーピクセルと距離測定ピクセルとを具備し、
前記距離測定ピクセルは、複数のグループの距離測定ピクセルを具備し、各グループの距離測定ピクセルは、互いにコーナーが隣接するように配され、該隣接する各グループの距離測定ピクセルは、選択的に１つの距離測定信号を出力することを特徴とする立体イメージセンサ。
【請求項２】
前記カラーピクセルは、互いにコーナーが隣接するように配されることを特徴とする請求項１に記載の立体イメージセンサ。
【請求項３】
カラーピクセル・ロウドライバ及び距離測定ピクセル・ロウドライバを更に具備し、
前記カラーピクセル・ロウドライバ及び前記距離測定ピクセル・ロウドライバは、互いに前記アレイの対面する両側にそれぞれ配されることを特徴とする請求項１に記載の立体イメージセンサ。
【請求項４】
前記アレイの他の対面する両側に、それぞれ前記カラーピクセルのカラム出力ライン及び前記距離測定ピクセルのカラム出力ラインが連結されるアナログ信号処理部を更に具備することを特徴とする請求項３に記載の立体イメージセンサ。
【請求項５】
前記隣接する複数の距離測定ピクセルは、
各ピクセルの第１信号出力ライン及び第２信号出力ラインがそれぞれ並列に連結された第１統合出力ライン及び第２統合出力ラインと、
前記第１信号出力ライン及び前記第１統合出力ラインと、前記第２信号出力ライン及び前記第２統合出力ラインとの間に設けられ、当該ピクセルの出力ラインを選択的に前記統合出力ラインに連結するスイッチング素子と、を更に具備することを特徴とする請求項３に記載の立体イメージセンサ。
【請求項６】
前記スイッチング素子は、当該距離測定ピクセルの選択トランジスタであることを特徴とする請求項５に記載の立体イメージセンサ。
【請求項７】
前記隣接する複数の距離測定ピクセルの各ピクセルは、フォトダイオードの両側で該フォトダイオードとその一端が連結される第１トランスファトランジスタ及び第２トランスファトランジスタを具備し、
前記隣接する複数の距離測定ピクセルは、
前記第１トランスファトランジスタ及び第２トランスファトランジスタの他端と連結された第１フローティング拡散領域及び第２フローティング拡散領域と、
前記フローティング拡散領域及び前記トランスファトランジスタ間で、前記トランスファトランジスタの作動によって前記フォトダイオードからの信号が前記フローティング拡散領域に移動することを選択するスイッチング素子と、を具備し、
前記第１フローティング拡散領域及び第２フローティング拡散領域は、それぞれ第１ドライブトランジスタ及び第２ドライブトランジスタのゲート並びに第１リセットトランジスタ及び第２リセットトランジスタに連結され、前記第１ドライブトランジスタ及び第２ドライブトランジスタは、第１選択トランジスタ及び第２選択トランジスタを介してそれぞれ第１統合出力ライン及び第２統合出力ラインに、前記第１フローティング拡散領域及び第２フローティング拡散領域からの信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の立体イメージセンサ。
【請求項８】
前記スイッチング素子は、当該距離測定ピクセルのトランスファトランジスタであることを特徴とする請求項７に記載の立体イメージセンサ。
【請求項９】
前記第１統合出力ライン及び第２統合出力ラインと連結され、前記第１統合出力ライン又は第２統合出力ラインからの出力信号が第１の値以下であるならば、前記第１統合出力ラインに連結されたスイッチング素子を共にターンオンし、前記第２統合出力ラインに連結されたスイッチング素子を前記第１統合出力ラインに連結されたスイッチング素子と位相差を有して共にターンオンし、前記隣接する複数の距離測定ピクセルの信号として１つの統合された信号を出力し、前記出力信号が第１の値より大きければ、前記各距離測定ピクセルの前記スイッチング素子を位相差を有して順次に駆動して各距離測定ピクセルの信号を順次に出力する信号制御部を更に具備することを特徴とする請求項５又は請求項７に記載の立体イメージセンサ。
【請求項１０】
被写体の明るさを測定する照度メータと、
前記第１統合出力ライン及び第２統合出力ラインと連結され、前記照度メータの前記被写体からの照度が第１の値以下であるならば、前記第１統合出力ラインに連結されたスイッチング素子を共にターンオンし、前記第２統合出力ラインに連結されたスイッチング素子を前記第１統合出力ラインに連結されたスイッチング素子と位相差を有して共にターンオンし、前記隣接する複数の距離測定ピクセルの信号として１つの統合された信号を出力し、前記出力信号が第１の値より大きければ、前記各距離測定ピクセルの前記スイッチング素子を位相差を有して順次に駆動して各距離測定ピクセルの信号を順次に出力する信号制御部と、を更に具備することを特徴とする請求項５又は請求項７に記載の立体イメージセンサ。
【請求項１１】
前記距離測定ピクセル及び前記カラーピクセルは、実質的に同じサイズで形成されることを特徴とする請求項１に記載の立体イメージセンサ。
【請求項１２】
前記カラーピクセルは、レッドピクセル、グリーンピクセル、ブルーピクセル、マゼンタピクセル、シアンピクセル、イエローピクセル、ホワイトピクセルのうちから選択された少なくとも２つのピクセルを含むことを特徴とする請求項１に記載の立体イメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体カラーイメージセンサに関し、より詳細には、複数の距離測定ピクセルが互いに隣接するように配され、選択的に１つの距離測定情報を提供する立体イメージセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
立体カラーイメージセンサは、物体のカラーイメージと物体との距離とを測定し、立体的に物体のカラーを再現するセンサである。立体イメージセンサは、カラーイメージ・ピクセルと距離測定ピクセルとを具備する。カラーイメージ・ピクセルは、レッドピクセル、グリーンピクセル、及びブルーピクセルを具備し、それらのピクセルと距離測定ピクセルは、アレイ形態に配列される。
【０００３】
赤外線波長の光度を測定する距離測定ピクセルは、カラーピクセルと比較して感度が低い。従って、一般的な距離測定ピクセルは、カラーピクセルより大きく形成される。これにより、距離測定ピクセルの感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が上昇しうるが、カラーピクセルの解像度は低下しうる。
【０００４】
一方、距離測定ピクセルのサイズを縮小すると、信号対ノイズ比（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）が低下するので、正確な距離測定情報を得難い。また、照度の低下によって、感度が低下しうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、照度によって、複数の距離測定ピクセルを１つの距離測定ピクセルとして使用する立体イメージセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明の一特徴による立体イメージセンサは、アレイ形態に配列されたカラーピクセルと距離測定ピクセルとを具備し、前記距離測定ピクセルは、複数のグループの距離測定ピクセルを具備し、各グループの距離測定ピクセルは、互いにコーナーが隣接するように配され、該隣接する各グループの複数の距離測定ピクセルは、選択的に１つの距離測定信号を出力する。
本発明の実施形態によれば、前記カラーピクセルは、互いにコーナーが隣接するように配される。
本発明の実施形態によれば、カラーピクセル・ロウドライバ及び距離測定ピクセル・ロウドライバを更に具備し、前記カラーピクセル・ロウドライバ及び前記距離測定ピクセル・ロウドライバは、互いに前記アレイの対面する両側にそれぞれ配される。
前記アレイの他の対面する両側に、それぞれ前記カラーピクセルのカラム出力ライン及び前記距離測定ピクセルのカラム出力ラインが連結されるアナログ信号処理部を更に具備する。
本発明の一実施形態によれば、前記隣接する複数の距離測定ピクセルは、各ピクセルの第１信号出力ライン及び第２信号出力ラインがそれぞれ並列に連結された第１統合出力ライン及び第２統合出力ラインと、前記第１信号出力ライン及び前記第１統合出力ラインと、前記第２信号出力ライン及び前記第２統合出力ラインとの間に設けられ、当該ピクセルの出力ラインを選択的に前記統合出力ラインに連結するスイッチング素子と、を更に具備する。
前記スイッチング素子は、当該距離測定ピクセルの選択トランジスタでありうる。
本発明の他の実施形態によれば、前記隣接する複数の距離測定ピクセルの各ピクセルは、フォトダイオードの両側で該フォトダイオードとその一端が連結される第１トランスファトランジスタ及び第２トランスファトランジスタを具備し、前記隣接する複数の距離測定ピクセルは、前記第１トランスファトランジスタ及び第２トランスファトランジスタの他端と連結された第１フローティング拡散領域及び第２フローティング拡散領域と、前記フローティング拡散領域及び前記トランスファトランジスタ間で、前記トランスファトランジスタの作動によって前記フォトダイオードからの信号が前記フローティング拡散領域に移動することを選択するスイッチング素子と、を具備し、前記第１フローティング拡散領域及び第２フローティング拡散領域は、それぞれ第１ドライブトランジスタ及び第２ドライブトランジスタのゲート並びに第１リセットトランジスタ及び第２リセットトランジスタに連結され、前記第１ドライブトランジスタ及び第２ドライブトランジスタは、第１選択トランジスタ及び第２選択トランジスタを介してそれぞれ第１統合出力ライン及び第２統合出力ラインに、前記第１フローティング拡散領域及び第２フローティング拡散領域からの信号を出力する。
前記スイッチング素子は、当該距離測定ピクセルのトランスファトランジスタでありうる。
本発明の一実施形態によれば、前記第１統合出力ライン及び第２統合出力ラインと連結され、前記第１統合出力ライン又は第２統合出力ラインからの出力信号が第１の値以下であるならば、前記第１統合出力ラインに連結されたスイッチング素子を共にターンオンし、前記第２統合出力ラインに連結されたスイッチング素子を前記第１統合出力ラインに連結されたスイッチング素子と位相差を有して共にターンオンし、前記隣接する複数の距離測定ピクセルの信号として１つの統合された信号を出力し、前記出力信号が第１の値より大きければ、前記各距離測定ピクセルの前記スイッチング素子を位相差を有して順次に駆動して各距離測定ピクセルの信号を順次に出力する信号制御部を更に具備できる。
本発明の他の実施形態によれば、被写体の明るさを測定する照度メータと、前記第１統合出力ライン及び第２統合出力ラインと連結され、前記照度メータの前記被写体からの照度が第１の値以下であるならば、前記第１統合出力ラインに連結されたスイッチング素子を共にターンオンし、前記第２統合出力ラインに連結されたスイッチング素子を前記第１統合出力ラインに連結されたスイッチング素子と位相差を有して共にターンオンし、前記隣接する複数の距離測定ピクセルの信号として１つの統合された信号を出力し、前記出力信号が第１の値より大きければ、前記各距離測定ピクセルの前記スイッチング素子を位相差を有して順次に駆動して各距離測定ピクセルの信号を順次に出力する信号制御部と、を更に具備できる。
前記距離測定ピクセル及び前記カラーピクセルは、実質的に同じサイズで形成されうる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の立体イメージセンサによれば、被写体の照度によって各距離測定ピクセルで距離を測定したり、又は一群の距離測定ピクセル（スーパーピクセル）を１つのピクセルとして距離を測定したりすることによって、照度が弱いときの距離測定感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による立体イメージセンサのアレイを概略的に示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態による立体イメージセンサの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態による距離測定ピクセルＺの等価回路図である。
【図４】図３に示した距離測定ピクセルを具備した立体イメージセンサのブロック図の一例である。
【図５】本発明の他の実施形態による立体イメージセンサの距離測定ピクセルの等価回路図である。
【図６】図５に示した距離測定ピクセルを具備した立体イメージセンサのブロック図の一例である。
【図７】本発明の更に他の実施形態によるイメージセンサのブロック図である。
【図８】本発明の更に他の実施形態によるイメージセンサのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の立体イメージセンサを実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による立体イメージセンサ１００のアレイを概略的に示す平面図である。
【００１１】
図１を参照すると、立体イメージセンサ１００は、アレイ形態に配列された距離測定ピクセルＺとカラーピクセルＣとを具備する。図１で、カラーピクセルＣは、レッドピクセルＲ、グリーンピクセルＧ、及びブルーピクセルＢを具備し、図１から分かるように、グリーンピクセルＧは、２つのピクセルから形成されうる。本発明の実施形態によるカラーピクセルＣは、これに限定されるものではない。例えば、レッドピクセルＲ、グリーンピクセルＧ、ブルーピクセルＢ、マゼンタピクセル（Ｍｇ）、シアンピクセル（Ｃｙ）、イエローピクセル（Ｙ）、ホワイトピクセル（Ｗ）のうちの少なくとも２つのピクセルを含むことができる。
【００１２】
距離測定ピクセルＺとカラーピクセルＣは、それぞれ同じサイズで形成され、交互に配されている。距離測定ピクセルＺは、それぞれのコーナーが互いに隣接するように配されている。そして、カラーピクセルＣもそれぞれのコーナーが互いに隣接するように配されている。
【００１３】
一方、本発明の距離測定ピクセルＺは、図１から分かるように、隣接した４個のピクセルが集まって１つのピクセル、例えば、スーパーピクセル（１グループの距離測定ピクセル）を形成する。
【００１４】
互いに隣接するように配された複数、例えば、４個の距離測定ピクセルＺは、赤外線波長を有した光の強度によって、それぞれ１つの距離測定情報を提供したり、又は４個の距離測定ピクセルで１つの光度として測定して１つの距離測定情報を提供したりできる。複数の距離測定ピクセルが選択的に一つ又は複数の領域の距離測定を選択的に行うための複数の距離測定ピクセルの連結については後述する。
【００１５】
図１では、隣接した４個のピクセルが集まって１つのスーパーピクセルを形成するが、本発明は、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、２個又は３個の距離測定ピクセルが集まって１つのスーパーピクセルを形成することができ、また、５個の距離測定ピクセルが集まって１つのスーパーピクセルを形成することもできる。
【００１６】
カラーピクセル及び距離測定ピクセルの上部には、特定波長を有する光を選択的に透過させるフィルタが配され、フィルタ上には、光を集光するマイクロレンズが更に設けられる。そして、フィルタの下部には、当該フィルタを通過した光の強度を測定するフォトダイオードが形成される。このようなイメージセンサの構造は一般的に周知であるので、詳細な説明は省略する。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態による立体イメージセンサ２００の構成を示す平面図である。
【００１８】
図２を参照すると、アレイ形態に配されたカラーピクセルＣ（図１参照）と距離測定ピクセルＺ（図１参照）は、それぞれカラーピクセル・ロウドライバ２１１、距離測定ピクセル・ロウドライバ２１２に連結される信号入力線２０１と、カラーピクセル・アナログ信号処理部２２１、距離測定ピクセル・アナログ信号処理部２２２に連結されるカラム出力ライン２０２とが互いに分離されている。
【００１９】
カラーピクセルＣのロウドライバ２１１は、アレイ２１０の左側に配されており、距離測定ピクセルＺのロウドライバ２１２はアレイ２１０の右側に配されている。カラーピクセル・ロウドライバ２１１は、６０Ｈｚで作動し、距離測定ピクセル・ロウドライバ２１２は、２０ＭＨｚで作動されうる。
【００２０】
アレイ２１０の上側には、距離測定ピクセルＺのカラム出力ライン２０２が連結される距離測定ピクセル・アナログ信号処理部２２２と、距離測定ピクセル・アナログ信号処理部２２２からの信号が入力される距離測定ピクセル・アナログ／デジタル・コンバータ２３２とが配される。アレイ２１０の下側には、カラーピクセルＣのカラム出力ライン２０２が連結されるカラーピクセル・アナログ信号処理部２２１と、カラーピクセル・アナログ信号処理部２２１からの信号が入力されるカラーピクセル・アナログ／デジタル・コンバータ２３１とが配される。
【００２１】
それぞれのアナログ／デジタル・コンバータ２３１、２３２からのデジタル信号は、イメージ画像処理部２９０（図４参照）に入力される。
【００２２】
本発明において、カラーピクセルＣと距離測定ピクセルＺとからなるアレイの両側に、信号入力線２０１、カラム出力ライン２０２の各信号線が区分されるように配されるのは、信号対ノイズ比を向上させ、また、イメージセンサ・チップのレイアウト設計を容易にできるためである。
【００２３】
図３は、本発明の一実施形態による距離測定ピクセルＺの等価回路図である。上記実施形態の構成要素と実質的に同じ構成要素には、同じ参照符号を使用し、詳細な説明は省略する。
【００２４】
図３を参照すると、互いにコーナーが隣接した４個の距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４は、それぞれ１つのフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤからの電荷が位相差を有して移動する第１回路及び第２回路を具備する。第１回路は、トランスファトランジスタＴＲＦ１、リセットトランジスタＲＳＴ１、ドライブトランジスタＤＲＶ１、選択トランジスタＳＥＬ１を具備する。第２回路は、トランスファトランジスタＴＲＦ２、リセットトランジスタＲＳＴ２、ドライブトランジスタＤＲＶ２、選択トランジスタＳＥＬ２を具備する。第１距離測定ピクセルＺ１〜第４距離測定ピクセルＺ４の第１回路出力ライン（第１信号出力ライン）ＯＵＴ１は、第１統合出力ライン２９１に並列に連結され、第２回路出力ライン（第２信号出力ライン）ＯＵＴ２は、第２統合出力ライン２９２に並列に連結される。第１統合出力ライン２９１及び第２統合出力ライン２９２は、図２に示した距離測定ピクセルＺのカラム出力ライン２０２に該当する。図２に示した信号入力線２０１は、図３に示す選択トランジスタＳＥＬ１、ＳＥＬ２に連結される。
【００２５】
図３では、第２距離測定ピクセルＺ２〜第４距離測定ピクセルＺ４の一部構成を省略した。
【００２６】
第１フローティング拡散領域ＦＤ１及び第２フローティング拡散領域ＦＤ２は、それぞれドライブトランジスタＤＲＶ１、ＤＲＶ２のゲート及びリセットトランジスタＲＳＴ１、ＲＳＴ２に連結され、ドライブトランジスタＤＲＶ１、ＤＲＶ２は、選択トランジスタＳＥＬ１、ＳＥＬ２を介して、それぞれ第１統合出力ライン２９１及び第２統合出力ライン２９２に第１フローティング拡散領域ＦＤ１及び第２フローティング拡散領域ＦＤ２からの信号を出力できる。
【００２７】
一方、距離測定ピクセルＺをそれぞれ１つのピクセルとして使用したり、又は複数の距離測定ピクセルＺを１つのスーパーピクセルとして使用したりするのは、被写体の照度による。即ち、被写体の照度が高い場合には、赤外線波長の光度が高いために、１つの距離測定ピクセルＺでも光の測定が正確になされ、照度が低い場合には、複数の領域での光を集めて測定することによって、距離測定を正確に行える。これのためには、照度判断手段が必要でもある。
【００２８】
第１統合出力ライン２９１又は第２統合出力ライン２９２からの光度に応じた出力レベルで被写体の照度を測定できる。照度の強さから、４個の距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４を統合して１つの信号として使用すること、又はそれぞれの距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４を別個の信号として使用することが決定されうる。
【００２９】
一方、フォトダイオードＰＤ及びトランスファトランジスタＴＲＦ１、ＴＲＦ２間には、それぞれフォトゲートが更に形成されうるが、便宜上図３では省略している。
【００３０】
図４は、図３に示した距離測定ピクセルを具備した立体イメージセンサのブロック図の一例である。
【００３１】
図４を参照すると、１つのスーパーピクセルを形成する隣接した距離測定ピクセルＺ１〜Ｚ４のそれぞれの第１回路には、スイッチング素子（ＳＷ１〜ＳＷ４）及び増幅器ＡＭＰが連結され、増幅器ＡＭＰからの信号は、統合器ＩＮＴで統合される。第２回路には、スイッチング素子（ＳＷ５〜ＳＷ８）及び増幅器ＡＭＰ’が連結され、増幅器ＡＭＰ’からの信号は、統合器ＩＮＴ’で統合される。
【００３２】
統合器ＩＮＴからの信号は、第１パスゲート２６１及び第２パスゲート２６２に入力される。統合器ＩＮＴ’からの信号は、第３パスゲート２６３及び第４パスゲート２６４に入力される。第１パスゲート２３１〜第４パスゲート２６４からの信号は、アナログ信号処理部２７０、アナログ／デジタル・コンバータ２８０、及びイメージ画像処理部２９０に入力される。
【００３３】
第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４は、第１距離測定ピクセルＺ１〜第４距離測定ピクセルＺ４の選択トランジスタＳＥＬ１であり、第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８は、第１ピクセルＺ１〜第４ピクセルＺ４の第２選択トランジスタＳＥＬ２でありうる。また、第１スイッチＳＷ１〜第８スイッチＳＷ８は、選択トランジスタＳＥＬ１、ＳＥＬ２と、第１統合出力ライン２９１及び第２統合出力ライン２９２との間にそれぞれ形成された別途のスイッチ（図示せず）でありうる。
【００３４】
図４に示す統合器ＩＮＴ、ＩＮＴ’は、それぞれ第１統合出力ライン２９１（図３参照）及び第２統合出力ライン２９２（図３参照）でありうる。図４の各増幅器ＡＭＰ、ＡＭＰ’は、当該ピクセルのドライブトランジスタＤＲＶ１、ＤＲＶ２と選択トランジスタＳＥＬ１、ＳＥＬ２とから構成されうる。
【００３５】
図４の構成は、照度判断部が第１統合出力ライン２９１に形成されたものを例示したものである。スイッチング素子（ＳＷ１〜ＳＷ４）がいずれもターンオンされれば、距離測定ピクセルピクセル（Ｚ１〜Ｚ４）からの信号は、統合器ＩＮＴで統合され、統合器ＩＮＴからの信号は、比較器２５０及び判断器２６０に入力される。比較器２５０は、入力された信号を基準値ＶＨｉｇｈと比較し、基準値ＶＨｉｇｈ以下であるならば、判断器２６０で「１」信号を出力し、そうでなければ、「０」信号を出力する。これによって、判断器２６０は、信号が「１」であるならば、第１パスゲート２６１及び第３パスゲート２６３をオープンし、「０」であるならば、第２パスゲート２６２及び第４パスゲート２６４をオープンする。
【００３６】
比較器２５０及び判断器２６０は信号制御部２６９を形成し、照度に応じて、アナログ信号処理部２７０に入力される信号を選択する。
【００３７】
信号が「１」である場合、即ち、被写体の照度が低い場合、第１パスゲート２６１には、統合器ＩＮＴからの統合されたアナログ信号が入力され、この信号は、アナログ信号処理部２７０に入力される。第３パスゲート２６３には、統合器ＩＮＴ’からの統合されたアナログ信号が入力され、この信号は、アナログ信号処理部２７０に入力される。第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４は、同時にターンオンされ、第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８は、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４と位相差を有していずれも同時にターンオンされ、これによって、第１ピクセルＺ１〜第４ピクセルＺ４からの信号が位相差を有した２つの信号としてアナログ信号処理部２７０に入力される。
【００３８】
信号が「０」である場合、即ち被写体の照度が高い場合、第２パスゲート２６２及び第４パスゲート２６４がオープンされ、第１スイッチング素子ＳＷ１〜第４スイッチング素子ＳＷ４は順次に開閉され、第１ピクセルＺ１〜第４ピクセルＺ４からの電気信号は、統合器ＩＮＴに順次に入力される。また、第５スイッチング素子ＳＷ５〜第８スイッチング素子ＳＷ８も、それぞれ対応する第１スイッチング素子ＳＷ１〜第４スイッチング素子ＳＷ４と位相差を有するように順次に開閉され、これによって、第１ピクセルＺ１〜第４ピクセルＺ４からの電気信号は、統合器ＩＮＴ’に順次に入力される。統合器ＩＮＴ、ＩＮＴ’からの位相差を有した対応する２つの信号は、アナログ信号処理部２７０に順次に入力される。
【００３９】
アナログ信号処理部２７０に入力された信号は、アナログ／デジタル・コンバータ２８０に入ってデジタル信号に変わり、次に、イメージ画像処理部２９０に入力される。
【００４０】
位相差を有した信号によって被写体の距離を測定するロジックは、一般的に周知であるので、詳細な説明は省略する。
【００４１】
図５は、本発明の他の実施形態による立体イメージセンサの距離測定ピクセルＺの等価回路図であり、図６は、図５に示した距離測定ピクセルを具備した立体イメージセンサのブロック図の一例である。上記実施形態の構成要素と実質的に同じ構成要素には、同じ参照符号を使用し、詳細な説明は省略する。
【００４２】
図５及び図６を参照すると、隣接する４個の距離測定ピクセル（Ｚ１〜Ｚ４）は、それぞれ１つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４と、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４からの電荷が位相差を有して移動する第１トランスファトランジスタＴＲＦ１及び第２トランスファトランジスタＴＲＦ２とを具備する。
【００４３】
距離測定ピクセル（Ｚ１〜Ｚ４）の第１トランスファトランジスタＴＲＦ１は、第１フローティング拡散領域ＦＤ１に並列に連結され、第２トランスファトランジスタＴＲＦ２は、第２フローティング拡散領域ＦＤ２に並列に連結される。
【００４４】
隣接する４個の距離測定ピクセル（Ｚ１〜Ｚ４）は、第１フローティング拡散領域ＦＤ１と連結されたリセットトランジスタＲＳＴ１と、第１フローティング拡散領域ＦＤ１にゲートが連結されたドライブトランジスタＤＲＶ１と、選択トランジスタＳＥＬ１と、第２フローティング拡散領域ＦＤ２と連結されたリセットトランジスタＲＳＴ２と、第２フローティング拡散領域ＦＤ２にゲートが連結されたドライブトランジスタＤＲＶ２と、選択トランジスタＳＥＬ２とを更に具備する。
【００４５】
一方、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４及びトランスファトランジスタＴＲＦ１、ＴＲＦ２間には、フォトゲートが更に形成されうるが、便宜上図５では省略している。
【００４６】
隣接する４個の距離測定ピクセル（Ｚ１〜Ｚ４）の第１回路には、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４、統合器ＩＮＴ、及び増幅器ＡＭＰが連結され、第２回路には、スイッチング素子ＳＷ５〜ＳＷ８、統合器ＩＮＴ’及び増幅器ＡＭＰ’が連結される。第１回路からの信号は、統合器ＩＮＴで統合された後で増幅器ＡＭＰに入力され、第２回路からの信号は、統合器ＩＮＴ’で統合された後で増幅器ＡＭＰ’に入力される。従って、図４に示した構成と比較し、増幅器の数が減る。
【００４７】
統合器ＩＮＴからの信号は、増幅器ＡＭＰを介して第１パスゲート２６１及び第２パスゲート２６２に入力される。統合器ＩＮＴ’からの信号は、増幅器ＡＭＰ’を介して第３パスゲート２６３及び第４パスゲート２６４に入力される。第１パスゲート２６１〜第４パスゲート２６４からの信号は、アナログ信号処理部２７０、アナログ／デジタル・コンバータ２８０、及びイメージ画像処理部２９０に入力される。
【００４８】
被写体の照度を測定するためには、統合器ＩＮＴ又は統合器ＩＮＴ’を使用でき、便宜上図６では、統合器ＩＮＴからの信号だけを利用して照度を判断する。照度の判断によって、４個のピクセルを統合して１つの信号として使用すること、又はそれぞれのピクセルを別個の信号として使用することが決定されうる。
【００４９】
図６に示す第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４は、第１ピクセルＺ１〜第４ピクセルＺ４の第１トランスファトランジスタＴＲＦ１であり、第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８は、第１ピクセルＺ１〜第４ピクセルＺ４の第２トランスファトランジスタＴＲＦ２でありうる。また、第１スイッチＳＷ１〜第８スイッチＳＷ８は、トランスファトランジスタＴＲＦ１、ＴＲＦ２と、第１フローティング拡散領域ＦＤ１及び第２フローティング拡散領域ＦＤ２との間にそれぞれ形成されたスイッチ（図示せず）でありうる。
【００５０】
第１ピクセルＺ１〜第４ピクセルＺ４からの信号のいずれをも統合させるために、時分割器（２９５）は、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４を同時にターンオンし、第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８を、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４と所定の位相差を有していずれも同時にオンさせる。そして、各距離測定ピクセル（Ｚ１〜Ｚ４）からの信号をそれぞれ得るために、時分割器（２９５）は、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４を順次にターンオンし、第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８を、対応する第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４と位相差を有するようにターンオンさせる。
【００５１】
図６の各増幅器ＡＭＰ、ＡＭＰ’は、当該ピクセルのドライブトランジスタＤＲＶ１、ＤＲＶ２と選択トランジスタＳＥＬ１、ＳＥＬ２とから構成されうる。
【００５２】
図７は、本発明の更に他の実施形態によるイメージセンサのブロック図である。
【００５３】
図７を参照すると、イメージセンサは、図４に示したブロック図と比較し、被写体の照度を判断する手段としての照度メータ３００を具備し、また時分割器２９５を具備する。照度メータ３００は、被写体からの光を受光し、その電気的信号を判断部３６０に出力する。判断部３６０は、入力された信号が所定値以下であると判断すれば、第１パスゲート２６１及び第３パスゲート２６３を開き、時分割器２９５は、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４を同時にターンオンし、第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８を、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４と所定の位相差を有していずれも同時にオンさせる。第１パスゲート２６１及び第３パスゲート２６３には、統合器ＩＮＴ、ＩＮＴ’からの統合されたアナログ信号が入力され、この信号は、アナログ信号処理部２７０に入力される。
【００５４】
判断部３６０は、入力された信号が所定値より大きいと判断すれば、第２パスゲート２６２及び第４パスゲート２６４を開く。第２パスゲート２６２及び第４パスゲート２６４がオープンされる場合、時分割器２９５は、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４を順次にターンオンし、第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８を、対応する第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４と位相差を有するようにターンオンさせる。第１ピクセルＺ１〜第４ピクセルＺ４からの電気信号は、統合器ＩＮＴ、ＩＮＴ’に順次に入力され、従って、統合器ＩＮＴ、ＩＮＴ’からの信号は、アナログ信号処理部２７０に順次に入力される。
【００５５】
時分割器２９５は、アナログ信号処理部２７０に入力される信号が、どの距離測定ピクセル（Ｚ１〜Ｚ４）からの信号であるかを知らせる同期信号をアナログ信号処理部２７０に入力する。
【００５６】
アナログ信号処理部２７０に入力された信号は、アナログ／デジタル・コンバータ２８０に入ってデジタル信号に変わり、次に、イメージ画像処理部２９０に入力される。
【００５７】
図８は、本発明の更に他の実施形態によるイメージセンサのブロック図である。
【００５８】
図８を参照すると、イメージセンサは、図６のブロック図と比較し、被写体の照度を判断する手段として、照度メータ３００を具備する。照度メータ３００は、被写体からの光を受光し、その電気的信号を判断部３６０に出力する。
【００５９】
判断部３６０は、入力された信号が所定値以下であると判断すれば、第１パスゲート２６１及び第３パスゲート２６３を開き、時分割器２９５は、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４を同時にターンオンし、第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８を、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４と所定の位相差を有していずれも同時にオンさせる。第１パスゲート２６１及び第３パスゲート２６３には、統合器ＩＮＴ、ＩＮＴ’からの統合されたアナログ信号が入力され、この信号は、アナログ信号処理部２７０に入力される。
【００６０】
判断部３６０は、入力された信号が所定値より大きいと判断すれば、第２パスゲート２６２及び第４パスゲート２６４を開く。第２パスゲート２６２及び第４パスゲート２６４がオープンされる場合、時分割器２９５は、第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４を順次にターンオンし、第５スイッチＳＷ５〜第８スイッチＳＷ８を、対応する第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４と位相差を有するようにターンオンさせる。第１ピクセルＺ１〜第４ピクセルＺ４からの電気信号は、統合器ＩＮＴ、ＩＮＴ’に順次に入力され、従って、それらの信号は、アナログ信号処理部２７０に順次に入力される。
【００６１】
時分割器２９５は、アナログ信号処理部２７０に入力される信号がどの距離測定ピクセル（Ｚ１〜Ｚ４）からの信号であるかを知らせる同期信号をアナログ信号処理部２７０に入力する。
【００６２】
アナログ信号処理部２７０に入力された信号は、アナログ／デジタル・コンバータ２８０に入ってデジタル信号に変わり、次に、イメージ画像処理部２９０に入力される。
【００６３】
本発明による立体イメージセンサは、被写体の照度によって各距離測定ピクセルで距離を測定したり、又は複数の距離測定ピクセルを１つのピクセルとして距離を測定したりすることによって、照度が弱いときの距離測定感度を向上させることができる。
【００６４】
以上、本発明を、実施形態を参照しながら説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１００、２００    立体イメージセンサ
２０１    信号入力線
２０２    カラム出力ライン
２１０    アレイ（ＡＲＲＡＹ（Ｚ＋Ｃ））
２１１    カラーピクセル・ロウドライバ（Ｃ  ＲＯＷ）
２１２    距離測定ピクセル・ロウドライバ（Ｚ  ＲＯＷ）
２２１    カラーピクセル・アナログ信号処理部（Ｃ  ＡＳＰ）
２２２    距離測定ピクセル・アナログ信号処理部（Ｚ  ＡＳＰ）
２３１    カラーピクセル・アナログ／デジタル・コンバータ（Ｃ  ＡＤＣ）
２３２    距離測定ピクセル・アナログ／デジタル・コンバータ（Ｚ  ＡＤＣ）
２５０    比較器
２６０    判断器
２６１    第１パスゲート
２６２    第２パスゲート
２６３    第３パスゲート
２６４    第４パスゲート
２６９    信号制御部
２７０    アナログ信号処理部（ＡＳＰ）
２８０    アナログ／デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）
２９０    イメージ画像処理部
２９１    第１統合出力ライン
２９２    第２統合出力ライン
２９５    時分割器
３００    照度メータ
３６０    判断部
【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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