(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電位障壁を形成する第１障壁領域、及び第２電位障壁を形成する第２障壁領域の間に設けられた光電変換領域と、
前記第１障壁領域に並設され、前記光電変換領域において生成された第１電荷が転送される第１浮遊拡散領域と、
前記第２障壁領域に並設され、前記光電変換領域において生成された第２電荷が流入し、流入した前記第２電荷の一部を蓄積する第２浮遊拡散領域と、
を備え、
前記第２電位障壁は、前記第１電位障壁より低いことを特徴とする画素。
【請求項２】
前記第１浮遊拡散領域に接続され、前記第１浮遊拡散領域の電位に応じた画像信号を提供する第１出力回路と、
前記第２浮遊拡散領域に接続され、前記第２浮遊拡散領域の電位に応じた通信信号を提供する第２出力回路と、を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の画素。
【請求項３】
前記第２浮遊拡散領域に並設され、第３電位障壁を形成する第３障壁領域と、
前記第３障壁領域に並設され、前記第３電位障壁を越えて前記第２浮遊拡散領域から溢れ出た前記第２電荷が排出される電荷排出領域と、を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の画素。
【請求項４】
前記第３電位障壁は、前記第２電位障壁より低いことを特徴とする請求項３に記載の画素。
【請求項５】
一端が前記電荷排出領域に接続され、他端が前記第１出力回路に接続された第３出力回路、を更に備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の画素。
【請求項６】
前記第３出力回路の前記一端と前記他端との間には、スイッチが設けられていることを特徴とする請求項５に記載の画素。
【請求項７】
前記第１電位障壁は、前記第１電荷の転送時に前記第１障壁領域に印加される転送信号により制御され、
前記第２電位障壁は、所望の固定値に設定されており、
前記第１浮遊拡散領域に転送された前記第１電荷に対応し、前記第１浮遊拡散領域の電位に応じた画像信号が出力され、
前記第２浮遊拡散領域に流入した前記第２電荷に対応し、前記第２浮遊拡散領域の電位に応じた通信信号が出力されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画素。
【請求項８】
二次元状に配置された複数の画素を有する画素アレイと、
前記画素アレイからの画像信号を読み出す読出回路と、
前記画素アレイからの通信信号を受信する受信回路と、
各画素を制御するための制御信号を生成する制御回路と、
を備え、
前記画素は、
第１電位障壁を形成する第１障壁領域、及び第２電位障壁を形成する第２障壁領域の間に設けられた光電変換領域と、
前記第１障壁領域に並設され前記光電変換領域において生成された第１電荷が転送される第１浮遊拡散領域と、
前記第２障壁領域に並設され前記光電変換領域において生成された第２電荷が流入し、流入した前記第２電荷の一部を蓄積する第２浮遊拡散領域と、
前記第１浮遊拡散領域に接続され前記第１浮遊拡散領域の電位に応じた前記画像信号を提供する第１出力回路と、
前記第２浮遊拡散領域に接続され前記第２浮遊拡散領域の電位に応じた前記通信信号を提供する第２出力回路と、
を含み、
前記第２電位障壁は、前記第１電位障壁より低くなるように設定され、
前記画像信号は、前記第１浮遊拡散領域に転送された前記第１電荷に対応し、
前記通信信号は、前記第２浮遊拡散領域に転送された前記第２電荷に対応する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項９】
前記画素アレイからの判別信号を読み出し、前記判別信号に基づいて信号が重畳された光が入射された前記画素を探索する探索回路を更に備え、
前記画素は、第３電位障壁を形成する第３障壁領域と、前記第３障壁領域に並設され前記第３電位障壁を越えて前記第２浮遊拡散領域から溢れ出た前記第２電荷が排出される電荷排出領域と、一端が前記電荷排出領域に接続され、他端が前記第１出力回路に接続された第３出力回路を含み、
前記探索回路は、前記第３出力回路及び前記第１出力回路を経由して、前記電荷排出領域に排出された前記第２電荷に対応する前記判別信号を読み出す、
ことを特徴とする請求項８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、及び固体撮像装置のための画素に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のヘッドライト又はテールライト等の光源としてＬＥＤの採用が進んでいる。ＬＥＤは高速に点滅させることができるので、ＬＥＤの点滅に所望の信号情報を重畳して通信を行うシステムが研究されている。例えば、車車間通信及び路車間通信にＬＥＤを使用するシステムが検討されている。
【０００３】
このようなシステムに関して、特許文献１には光通信装置が記載されている。光通信装置は信号が重畳された光を用いて通信を行う。この光通信装置は、画像信号を取得する画素と、通信信号を取得する画素とを含む固体撮像装置を備えている。また、非特許文献１、２には、固体撮像装置が記載されている。これらの固体撮像装置は、通信信号及び画像信号を検出可能に構成されている。さらに、非特許文献３には、ＣＭＯＳ固体撮像装置が記載されている。この固体撮像装置では信号が重畳された光に対する応答特性が改善されている。この固体撮像装置は、フォトダイオードを不完全蓄積動作させる構造、及び極めて微小な静電容量を有する電荷の検出構造を備える。これらの構造を備える固体撮像装置によれば、屋外環境において１０Ｍｂｐｓの伝送速度が実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９―２７４８０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Y.Oike, et. al., “A smartimage sensor with high-speed feeble ID-beacon detection for augmented realitysystem”,J. Inst. Image Inf. TV Eng., vol. 58, no. 6, pp. 835-841, 2004.
【非特許文献２】山本 他,“部分領域高速読み出し機能を持つ低消費電力ID受信CMOS固体撮像装置を用いた情報家電マルチリモコン「オプトナビ」システムの提案”,映情学誌, 59, 12, pp.1830-1840, 2005.
【非特許文献３】S. Itoh, et. al.,“A CMOS Image Sensor for 10Mb/s 70m Range LED-Based Spatial OpticalCommunication”,Dig. Tech. Papers, IEEE Int. Solid-State Circuits Conf., pp.402-403, 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の光通信装置では、画像信号を取得する画素と通信信号を取得する画素とが互いに異なる別の画素である。そのため、装置に入射された光のうち、一部が画像信号を取得する画素に入射され、残りが通信信号を取得する画素に入射される。画像信号を取得する画素で生成された電荷は光通信信号の取得に用いることができない。また、通信信号を取得する画素で生成された電荷は画像信号の取得に用いることができない。このため、画像信号及び通信信号の取得に用いることができる電荷が減少する。従って、光通信装置の感度が低下するおそれがある。
【０００７】
上記問題点に鑑みて、本発明は、感度を低下させることなく、画像信号の取得及び通信信号の取得が可能な固体撮像装置、及び該固体撮像装置のための画素を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面は、固体撮像装置のための画素である。この画素は、第１電位障壁を形成する第１障壁領域、及び第２電位障壁を形成する第２障壁領域の間に設けられた光電変換領域と、第１障壁領域に並設され、光電変換領域において生成された第１電荷が転送される第１浮遊拡散領域と、第２障壁領域に並設され、光電変換領域において生成された第２電荷が流入し、流入した第２電荷の一部を蓄積する第２浮遊拡散領域と、を備え、第２電位障壁は、第１電位障壁より低い。
【０００９】
この画素によれば、物体からの反射光のように光強度の比較的弱い光が画素に照射されたとき、光電変換領域では電荷が生成される。光電変換領域が第１障壁領域と第２障壁領域との間に設けられているので、電荷は光電変換領域に蓄積される。蓄積された電荷は、蓄積量が少ないために第２浮遊拡散領域に溢れることなく第１浮遊拡散領域に転送されるので、光強度の比較的弱い光に基づく信号を第１浮遊拡散領域から取得できる。一方、光源から照射された直接光のように光強度の比較的強い光が画素に照射されたとき、光電変換領域では多量の電荷が生成される。第２電位障壁が第１電位障壁よりも低く設定されているので、第２電位障壁を上回る電荷が光電変換領域に蓄積されると、第２電位障壁を越えて第２浮遊拡散領域に電荷が流出する。このため、光強度の強い光の照射に第２浮遊拡散領域の電位が応答するので、光強度の強い光に基づく信号を第２浮遊拡散領域から取得できる。すなわち、１つの光電変換領域から、光強度の比較的弱い光に基づく信号と、光強度の比較的強い光に基づく信号とを取得できる。従って、画像検出用及び通信用の二種類の信号の取得に電荷を空間的に効率良く用いることができるので感度の低下が抑制される。
【００１０】
また、本発明の画素は、第１浮遊拡散領域に接続され、第１浮遊拡散領域の電位に応じた画像信号を提供する第１出力回路と、第２浮遊拡散領域に接続され、第２浮遊拡散領域の電位に応じた通信信号を提供する第２出力回路と、を更に備えてもよい。電荷が第１浮遊拡散領域に転送されると、第１浮遊拡散領域の電位が変化する。この電位の変化は、第１浮遊拡散領域に接続された第１出力回路により提供される。これにより、画素から画像信号を取得できる。また、電荷が第２浮遊拡散領域に流出されると、第２浮遊拡散領域の電位が変化する。この電位の変化は、第２浮遊拡散領域に接続された第２出力回路により提供される。これにより、画素から通信信号を取得できる。
【００１１】
また、本発明の画素は、第２浮遊拡散領域に並設され、第３電位障壁を形成する第３障壁領域と、第３障壁領域に並設され、第３電位障壁を越えて第２浮遊拡散領域から溢れ出た第２電荷が排出される電荷排出領域と、を更に備えてもよい。光強度の比較的強い光が光電変換領域に照射されなくなったとき、光電変換領域からの電荷の流出が停止し、且つ第２浮遊拡散領域から電荷排出領域に第２電荷が排出されるので、第２浮遊拡散領域の第２電荷の量が減少する。第２浮遊拡散領域の第２電荷の量が減少すると、第２浮遊拡散領域の電位が変化する。従って、第２浮遊拡散領域の電位を光強度の強い光の点滅に応答させることができ、その点滅に対応した通信信号を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の画素は、第３電位障壁が、第２電位障壁より低くてもよい。このような構成によれば、第２浮遊拡散領域から電荷排出領域に第２電荷を好適に排出させることができる。
【００１３】
また、本発明の画素は、一端が電荷排出領域に接続され、他端が第１出力回路に接続された第３出力回路、を更に備えてもよい。光強度が比較的強い光が画素に照射されると、生成された電位が第２浮遊拡散領域を介して電荷排出領域に排出される。電荷排出領域に第２電荷が排出されると、電荷排出領域の電位が変化する。この電位の変化は、第３出力回路から第１出力回路に出力させることができる。これにより、通信信号の取得に用いる画素を適切に検出させることができる。
【００１４】
また、本発明の画素では、第３出力回路の一端と他端との間に、スイッチが設けられていてもよい。この構成によれば、第１出力回路と、第２出力回路との電気的な接続を切断することができる。これにより、第１出力回路に寄生容量が付加されることを防止できる。
【００１５】
また、本発明の画素は、第１電位障壁は、第１電荷の転送時に第１障壁領域に印加される転送信号により制御され、第２電位障壁は、所望の固定値に設定されており、第１浮遊拡散領域に転送された第１電荷に対応する画像信号が出力され、第２浮遊拡散領域に流入した第２電荷に対応する通信信号が出力されてもよい。この構成によれば、第１電位障壁を転送信号により制御できるので、光電変換領域において生成された電荷を所望の時間間隔をおいて第１浮遊拡散領域に転送できる。これにより、画素から画像信号を取得できる。また、第２電位障壁は第１電位障壁よりも低い所望の固定値に設定されているので、多量に生成された電荷を第２浮遊拡散領域に流出させることができる。これにより、画素から通信信号を取得できる。
【００１６】
本発明の別の側面は、固体撮像装置である。この固体撮像装置は、二次元状に配置された複数の画素を有する画素アレイと、画素アレイからの画像信号を読み出す読出回路と、画素アレイからの通信信号を受信する受信回路と、各画素を制御するための制御信号を生成する制御回路と、を備え、画素は、第１電位障壁を形成する第１障壁領域、及び第２電位障壁を形成する第２障壁領域の間に設けられた光電変換領域と、第１障壁領域に並設され光電変換領域において生成された第１電荷が転送される第１浮遊拡散領域と、第２障壁領域に並設され光電変換領域において生成された第２電荷が流入し、流入した第２電荷の一部を蓄積する第２浮遊拡散領域と、第１浮遊拡散領域に接続され第１浮遊拡散領域の電位に応じた画像信号を提供する第１出力回路と、第２浮遊拡散領域に接続され第２浮遊拡散領域の電位に応じた通信信号を提供する第２出力回路と、を含み、第２電位障壁は、第１電位障壁より低くなるように設定され、画像信号は、第１浮遊拡散領域に転送された第１電荷に対応し、通信信号は、第２浮遊拡散領域に転送された第２電荷に対応する。
【００１７】
この固体撮像装置によれば、物体からの反射光のように光強度の比較的弱い光が画素に照射されたとき、光電変換領域では電荷が生成される。光電変換領域が第１障壁領域と第２障壁領域の間に設けられているので、電荷が光電変換領域に蓄積される。蓄積された電荷は第１浮遊拡散領域に転送されるので、第１出力回路を介して光強度の比較的弱い光に基づく画像信号を取得できる。一方、光源から照射された直接光のように光強度の比較的強い光が画素に照射されたとき、光電変換領域では多量の電荷が生成される。第２電位障壁は第１電位障壁よりも低く設定されている。このために、第２電位障壁を上回る電荷が光電変換領域に蓄積されると、第２電位障壁を越えて第２浮遊拡散領域に電荷が流出する。このため、光強度の比較的強い光の照射に第２浮遊拡散領域の電位が応答するので、第２出力回路を介して光強度の比較的強い光に基づく通信信号を取得できる。これにより、１つの光電変換領域から画像信号及び通信信号の二種類の信号を取得できる。従って、光電変換領域において生成された電荷を空間的に効率良く信号の取得に用いることができるので感度の低下が抑制される。
【００１８】
また、本発明の固体撮像装置は、画素アレイからの判別信号を読み出し、判別信号に基づいて信号が重畳された光が入射された画素を探索する探索回路を更に備え、画素は、第３電位障壁を形成する第３障壁領域と、第３障壁領域に並設され第３電位障壁を越えて第２浮遊拡散領域から溢れ出た第２電荷が排出される電荷排出領域と、一端が電荷排出領域に接続され、他端が第１出力回路に接続された第３出力回路を含み、探索回路は、第３出力回路及び第１出力回路を経由して、電荷排出領域に排出された第２電荷に対応する判別信号を読み出してもよい。この構成によれば、光強度の比較的強い光が固体撮像装置に照射されたとき、光電変換領域において生成された電荷が第２浮遊拡散領域を介して電荷排出領域に排出される。電荷排出領域に電荷が排出されると、電荷排出領域の電位が変化する。この電位の変化は第３出力回路により判別信号として読み出される。判別信号は探索回路に入力される。この判別信号に基づいて通信信号が重畳された光であるか否かを探索回路により判定する。これにより、通信信号が重畳された光を受光した画素の位置を特定できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の固体撮像装置及び固体撮像装置のための画素によれば、感度を低下させることなく、画像信号及び通信信号を取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】２次元イメージセンサである固体撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】固体撮像装置のための画素の構造の一例を示す図面である。
【図３】画素の断面におけるポテンシャル図である。
【図４】画素における通信信号読出部の周波数応答特性を示す図面である。
【図５】固体撮像装置を半導体集積素子として実現した半導体チップを示す図面である。
【図６】固体撮像装置から出力される通信信号の一例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら本発明による固体撮像装置及びそれに内蔵される画素の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
図１は、２次元イメージセンサである固体撮像装置１の構成を示すブロック図である。固体撮像装置１は、画素アレイ２、制御回路３、画像信号処理回路４、信号処理回路６、通信信号処理回路７、探索回路８、及びタイミング生成回路９を含む。
【００２３】
画素アレイ２は、二次元状に配置された複数の画素１０を備える。画素１０には、画像信号線ＧＬ、通信信号線ＣＬ、及び駆動線ＤＬが接続されている。なお、図１では画素アレイ２に９つの画素１０が配置されている構成が示されているが、画素アレイ２に配置される画素１０の数は９つに限定されることはない。画素アレイ２に配置される画素１０の数は、９つ以上であってもよいし９つ以下であってもよい。
【００２４】
図２は、固体撮像装置１に内蔵される画素１０の構造の一例を示す図面である。画素１０は、光電変換領域１１、画像信号読出部１２、通信信号読出部１３、第１出力回路１４、第２出力回路１６、及び第３出力回路１８を含む。画素１０は、例えばｐ型半導体からなる半導体基板１７を含む。半導体基板１７の主面１７ｓ上には、絶縁層１９が設けられている。
【００２５】
光電変換領域１１は、画像信号読出部１２及び通信信号読出部１３の間に設けられている。光電変換領域１１は、画像信号光ＬＧを受光して電荷を生成する。画像信号光ＬＧは、例えば物体から反射される物体の像を現す画像光である。また、光電変換領域１１は、通信信号光ＬＣを受光して電荷を生成する。通信信号光ＬＣは、所定の通信信号が重畳された光である。通信信号光ＬＣは、例えば、ＬＥＤを点滅させることにより生成されて画素１０に直接入射する直接光である。
【００２６】
光電変換領域１１は、埋め込み型フォトダイオードＰＤを含む。埋め込み型フォトダイオードＰＤは、半導体基板１７の主面１７ｓに埋め込まれて設けられている。フォトダイオードＰＤは、半導体基板１７の主面１７ｓに設けられた比較的浅いｐ＋型半導体領域ＡＮと、ｐ＋型半導体領域ＡＮの直下に設けられた比較的深いｎ型半導体領域ＫＤとを含む。ｐ＋型半導体領域ＡＮとｎ型半導体領域ＫＤとはｐｎ接合Ｊを形成する。このｐｎ接合Ｊは半導体基板１７内に位置し埋め込まれているので、フォトダイオードＰＤの暗電流が非常に小さい。ｐ＋型半導体領域ＡＮは、半導体基板１７を介して接地線に接続される。ｎ型半導体領域ＫＤはトランジスタＭ１のソース部と共用されており、これによりフォトダイオードＰＤはトランジスタＭ１に接続されている。
【００２７】
画像信号読出部１２は、光電変換領域１１に隣接して並設されている。画像信号読出部１２は、第１出力回路１４を介して画像信号Ｇ１を画像信号線ＧＬに出力する。画像信号Ｇ１は、光電変換領域１１から第１浮遊拡散領域Ｆ１に転送された電荷に対応する。
【００２８】
画像信号読出部１２は、第１障壁領域２１、第１浮遊拡散領域Ｆ１、第４障壁領域２２、及び第１排出領域Ｄ１を含む。第１障壁領域２１はフォトダイオードＰＤに隣接して並設され、第１浮遊拡散領域Ｆ１は第１障壁領域２１に隣接して並設されている。この第１障壁領域２１は、ｐ型半導体によって形成され、第１電位障壁を形成し、その表面には絶縁層１９を介してゲート電極２４が接続されている。このような構成により、第１電位障壁は、電荷の転送時に第１障壁領域に印加される転送信号ＴＸにより制御される。第１浮遊拡散領域Ｆ１は、ｎ＋型半導体によって形成され、その表面には第１出力回路１４の入力端１４ａが接続されている。このような構成により、フォトダイオードＰＤのｎ型半導体領域ＫＤをソース部、第１浮遊拡散領域Ｆ１をドレイン部、ゲート電極２４をゲート部としたトランジスタＭ１が形成される。さらに、ゲート電極２４は駆動線ＤＬに接続されることにより、トランジスタＭ１が光電変換領域１１から電荷を転送するための転送スイッチとして動作する。すなわち、ゲート電極２４を介して第１障壁領域２１に印加される転送信号ＴＸにより、第１電位障壁が制御される。これにより、フォトダイオードＰＤにおいて生成された電荷が第１浮遊拡散領域Ｆ１に第１電荷として転送される。
【００２９】
第４障壁領域２２は第１浮遊拡散領域Ｆ１に隣接して並設され、第１排出領域Ｄ１は第４障壁領域２２に隣接して並設されている。この第４障壁領域２２は、ｐ型半導体によって形成され、第４電位障壁を形成し、絶縁層１９を介してゲート電極２６が接続されている。第１排出領域Ｄ１は、ｎ＋型半導体によって形成され、その表面には高位電源ＶＤＤが接続されている。このような構成により、第１浮遊拡散領域Ｆ１をソース部、第１排出領域Ｄ１をドレイン部、ゲート電極２６をゲート部としたトランジスタＭ２が形成される。さらに、ゲート電極２６が駆動線ＤＬに接続されることにより、トランジスタＭ２が画像信号読出部１２に転送された電荷をリセットするためのリセットスイッチとして動作する。すなわち、ゲート電極２６を介して第４障壁領域２２に印加されるリセット信号ＴＲにより、第４電位障壁が制御される。これにより、第１浮遊拡散領域Ｆ１に転送された第１電荷が第１排出領域Ｄ１に排出されるので、第１浮遊拡散領域Ｆ１の第１電荷がリセットされる。
【００３０】
第１出力回路１４は、第１浮遊拡散領域Ｆ１の電位に応じた画像信号Ｇ１を提供する。第１出力回路１４は、第１浮遊拡散領域Ｆ１に転送された第１電荷に応答した画像信号Ｇ１を提供する。この第１出力回路１４は、トランジスタＭ３、Ｍ４を含み、いわゆるソースフォロワアンプの回路構成を有する。トランジスタＭ３は、いわゆる読出スイッチである。トランジスタＭ３において、ゲート部は第１浮遊拡散領域Ｆ１に接続され、ドレイン部は高位電源ＶＤＤに接続され、ソース部はトランジスタＭ４のドレイン部に接続されている。トランジスタＭ４は、いわゆる選択スイッチである。トランジスタＭ４において、ゲート部は駆動線ＤＬに接続され、ドレイン部はトランジスタＭ３のソース部に接続され、ソース部は画像信号線ＧＬに接続されている。
【００３１】
通信信号読出部１３は、画像信号読出部１２が設けられた領域の反対側の領域に、光電変換領域１１に隣接して並設されている。通信信号読出部１３は、第３出力回路１６を介して通信信号Ｃ１を通信信号線ＣＬに出力する。通信信号Ｃ１は、光電変換領域１１から第２浮遊拡散領域Ｆ２に流出した電荷に対応する。
【００３２】
通信信号読出部１３は、第２障壁領域２７、第２浮遊拡散領域Ｆ２、第３障壁領域２８、及び第２排出領域（電荷排出領域）Ｄ２を含む。通信信号読出部１３は、半導体基板１７の主面１７ｓに埋設されたｎ型半導体によって形成された半導体領域２９の内部にｐ型或いはｎ型の半導体領域を含んで構成されている。この半導体領域２９は、ｐ型半導体によって形成された半導体基板１７の一部を挟んで、フォトダイオードＰＤのｎ型半導体領域ＫＤから所定の距離Ｌだけ離間している。この半導体領域２９とｎ型半導体領域ＫＤとの間に第２電位障壁が設定された第２障壁領域２７が形成される。一例では、所定の距離Ｌは０．９μｍである。ここで、第２電位障壁の光電変換領域１１との電位差は、転送スイッチが閉じた状態のときにおける第１電位障壁の光電変換領域１１との電位差よりも低く設定される。なお、転送スイッチが閉じた状態とは、例えばゲート電極２４に０Ｖの電圧が印加された状態、すなわち第１電位障壁の光電変換領域１１との電位差が最も大きい状態である。また、半導体領域２９は、フォトダイオードＰＤのｐ型半導体領域ＡＮと互いに接する。
【００３３】
第２障壁領域２７は、フォトダイオードＰＤに隣接して並設され、ｎ＋型半導体によって形成された第２浮遊拡散領域Ｆ２は、ｐ型半導体によって形成された第２障壁領域２７に近接して設けられている。この第２障壁領域２７は第２電位障壁を形成し、第２浮遊拡散領域Ｆ２には第２出力回路１６の入力端１６ａが接続されている。ｐ型半導体によって形成された第３障壁領域２８は、第２浮遊拡散領域Ｆ２に近接して設けられ、ｎ＋型半導体によって形成された第２排出領域Ｄ２は第３障壁領域２８に近接して設けられている。この第３障壁領域２８は、第２電位障壁より低い第３電位障壁を形成する。すなわち、第３電位障壁の光電変換領域１１との電位差は、第２電位障壁の光電変換領域１１との電位差より小さい。そして、第２排出領域Ｄ２には、第３出力回路１８の入力端１８ａが接続されると共に、高位電源ＶＤＤが接続されている。
【００３４】
第２出力回路１６は、トランジスタＭ５、Ｍ６を有し、いわゆるソースフォロワアンプの回路構成を含む。第２出力回路１６は、第２浮遊拡散領域Ｆ２の電位に応じた通信信号Ｃ１を提供する。第２出力回路１６は、第２浮遊拡散領域Ｆ２に流出した第２電荷に応答した通信信号Ｃ１を提供する。この第２出力回路１６は、トランジスタＭ５、Ｍ６を含み、いわゆるソースフォロワアンプの回路構成を有する。トランジスタＭ５は、いわゆる読出しスイッチである。トランジスタＭ５において、ゲート部は第２浮遊拡散領域Ｆ２に接続され、ドレイン部は高位電源ＶＤＤに接続され、ソース部はトランジスタＭ６のドレイン部に接続されている。トランジスタＭ６は、いわゆる選択スイッチである。トランジスタＭ６において、ゲート部は駆動線ＤＬに接続され、ドレイン部はトランジスタＭ５のソース部に接続され、ソース部は通信信号線ＣＬに接続されている。
【００３５】
第３出力回路１８は、一端が第２排出領域Ｄ２に接続され、他端が第１出力回路１４に接続されている。この第３出力回路１８はトランジスタＭ７を含む。トランジスタＭ７のゲート部は駆動線ＤＬに接続されている。ドレイン部は第２排出領域Ｄ２に接続され、ソース部は第１出力回路１４のトランジスタＭ３のゲート部に接続されている。画素１０の動作時には、所定の制御信号がトランジスタＭ７のゲート部に印加され、トランジスタＭ７のソース部とドレイン部との導通が確保されている。これにより、第２排出領域Ｄ２に排出された第２電荷に対応した判別信号Ｈ１が第１出力回路１４から提供される。
【００３６】
ウェル１５は、光電変換領域１１、画像信号読出部１２及び通信信号読出部１３を囲うように設けられている。ウェル１５は、半導体基板１７の主面１７ｓに垂直な方向から見たとき、環状の形状を有する。ウェル１５は高い電位障壁を形成することにより、同一基板上に形成された隣り合う画素１０同士の間の電気的な絶縁性を確保する。
【００３７】
前述したように、半導体基板１７の主面１７ｓ上には、絶縁層１９が設けられている。この絶縁層１９には、第１浮遊拡散領域Ｆ１に対応する位置に開口１９ａ、第１排出領域Ｄ１に対応する位置に開口１９ｂ、第２浮遊拡散領域Ｆ２に対応する位置に開口１９ｃ、及び第２排出領域Ｄ２に対応する位置に開口１９ｄが設けられている。この絶縁層１９は、例えば、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）を用いることができるが、これに限定されることはなく、種々の絶縁性を有する材料からなる膜を用いてよい。
【００３８】
図３は、図２に示した画素１０の断面に沿ったポテンシャル図であり、黒丸は電荷（電子）を示す。図３（ａ）及び図３（ｂ）において、範囲Ａ１はフォトダイオードＰＤが形成された領域に対応し、範囲Ａ２は第１障壁領域２１が形成された領域に対応し、範囲Ａ３は第１浮遊拡散領域Ｆ１が形成された領域に対応し、範囲Ａ４は第４障壁領域２２が形成された領域に対応し、範囲Ａ５は第１排出領域Ｄ１が形成された領域に対応する。さらに、範囲Ａ６は第２障壁領域２７が形成された領域に対応し、範囲Ａ７は第２浮遊拡散領域Ｆ２が形成された領域に対応し、範囲Ａ８は第３障壁領域２８が形成された領域に対応し、範囲Ａ９は第２排出領域Ｄ２が形成された領域に対応する。
【００３９】
範囲Ａ１にはフォトダイオードＰＤのポテンシャル井戸Ｗ１が形成されている。範囲Ａ３には第１浮遊拡散領域Ｆ１のポテンシャル井戸Ｗ２が形成されている。ポテンシャル井戸Ｗ１は、第１電位障壁Ｂ１と第２電位障壁Ｂ２とに挟まれている。すなわち、光電変換領域１１は、第１障壁領域２１及び第２障壁領域２７の間に設けられている。この第１電位障壁Ｂ１は、ゲート電極２４に印加される転送信号ＴＸにより制御される。範囲Ａ５には第１排出領域Ｄ１のドレインＤＲ１が形成されている。ポテンシャル井戸Ｗ２とドレインＤＲ１との間には第４電位障壁Ｂ４が形成されている。この第４電位障壁Ｂ４は、ゲート電極２６に印加されるリセット信号ＴＲにより制御される。また、第２電位障壁Ｂ２は、例えば第２障壁領域２７を形成する半導体の不純物濃度により設定することができる。さらに、第３電位障壁Ｂ３は、例えば完全空乏化電位に基づいて設定することができる。また、第２浮遊拡散領域Ｆ２及び第２排出領域Ｄ２におけるポテンシャルの底の位置は、例えば第２浮遊拡散領域Ｆ２及び第２排出領域Ｄ２を形成する半導体の不純物濃度により設定することができる。
【００４０】
再び図１を参照すると、制御回路３は、画素１０を制御するための制御信号を生成する。制御回路３は、画像行選択回路３ａ、及び通信行選択回路３ｂを含む。この画像行選択回路３ａは画像信号Ｇ１を出力する行を選択する制御信号を生成し、通信行選択回路３ｂは通信信号Ｃ１を出力する行を選択する制御信号を生成する。駆動線ＤＬは、例えば、一又は複数の転送スイッチ駆動線、リセットスイッチ駆動線、及び行選択スイッチ駆動線を含んでいる。行選択スイッチ駆動線は、画像行選択スイッチ駆動線及び信号行選択スイッチ駆動線を含んでいる。この制御回路３は、複数のブロックに分けられて画素アレイ２の周辺に配置される。
【００４１】
画像信号処理回路４は、画素アレイ２中の各画素１０からの画像信号Ｇ１を行ごとに読み出す読出回路４ａを含む。この画像信号処理回路４は、サンプルホールド回路及び／又はノイズキャンセル回路等を含む。サンプルホールド回路はリセットレベルに対応した信号及び信号レベルに対応した信号を保持し、ノイズキャンセル回路はリセットレベルと信号レベルとの差を生成する。このような構成を有する画像信号処理回路４では、画素１０のリセットノイズをキャンセルすることができる。画像信号処理回路４には画像信号線ＧＬが接続され、画像信号線ＧＬを介して画像信号Ｇ１が画像信号処理回路４に入力される。そして、画像信号処理回路４の読出回路４ａから信号処理回路６へ信号Ｓ（ｉｍｇ）が出力される。画像信号Ｇ１は、画素１０の第１浮遊拡散領域に転送された第１電荷に対応する。
【００４２】
信号処理回路６は、読出回路４ａからの信号Ｓ（ｉｍｇ）を受ける。この信号処理回路６は、信号Ｓ（ｉｍｇ）の増幅等のための信号処理回路を含む。信号処理回路６は信号Ｓ（ｉｍｇ）を読み出すための読出信号Ｓ（ＯＵＴ）を生成する。好適な実施例では、画像信号処理回路４の信号Ｓ（ｉｍｇ）は、所定のデジタル形式のデジタル信号である。
【００４３】
通信信号処理回路７は、画素アレイ２中の各画素１０からの通信信号Ｃ１を受信する受信回路７ａを含む。受信回路７ａには、通信信号線ＣＬが接続されている。通信信号Ｃ１は、画素１０の第２浮遊拡散領域に流入された第２電荷に対応する。受信回路７ａは、入力された通信信号Ｃ１に対して所定の信号処理を実施して信号Ｓ（ｃｏｍ）を出力する。所定の信号処理には、例えば同期検波処理がある。
【００４４】
探索回路８は、第３出力回路及び第１出力回路を経由して、第２排出領域に排出された第２電荷に対応する判別信号Ｈ１に基づいて通信信号光ＬＣが入射された画素１０の位置を探索する。探索回路８は、画素アレイ２中の各画素１０からの判別信号Ｈ１を受信する受信回路８ａを含む。受信回路８ａは、入力された判別信号Ｈ１に基づいて、判別信号Ｈ１が通信信号Ｃ１が重畳された光（以下通信信号光ＬＣという）により生成された信号であるか否かを判定する。そして、判別信号Ｈ１が通信信号光ＬＣにより生成された信号であるときには、その判別信号Ｈ１に対応する画素１０を特定することにより、通信信号光ＬＣが入射された画素１０の位置を特定する情報を取得する。画素の位置情報は、通信行選択回路３ｂに出力される。
【００４５】
なお、通信信号光ＬＣが照射された画素１０の探索は、所定の時間間隔をおいて繰り返し実行される。これにより、画素アレイ２において通信信号光ＬＣが照射される画素を追跡することができる。また、通信信号光ＬＣが照射される画素の探索では、通信信号光ＬＣが照射された画素として過去に特定された画素の周囲を優先的に探索してもよい。これにより、通信信号光ＬＣが照射される画素を効率良く探索できるので、探索処理を高速化することができる。さらに、通信信号光ＬＣが照射される画素を追跡した結果から、次に通信信号光ＬＣが照射される画素の移動方向を予測し、該方向の領域を優先的に探索してもよい。これにより、さらに通信信号光ＬＣが照射される画素を効率良く探索できる。
【００４６】
タイミング生成回路９は固体撮像装置１に含まれる回路の動作タイミングを制御するための制御信号、クロック信号等を生成する。
【００４７】
以上説明した固体撮像装置１における画像信号Ｇ１及び通信信号Ｃ１の読み出し動作について説明する。まず、図３（ａ）を参照しながら、画像信号Ｇ１を読み出す工程を説明する。はじめに、転送スイッチ駆動線を介して制御回路３からゲート電極２４に、例えば０Ｖといった低い電圧である転送信号ＴＸが印加される。このとき、第１障壁領域２１では実線Ｂ１ａで示される第１電位障壁Ｂ１が形成される。さらに、リセットスイッチ駆動線を介して制御回路３からゲート電極２６に、例えばプラス５Ｖといった正の電圧であるリセット信号ＴＲが印加される。このとき、第４障壁領域２２では破線Ｂ４ｂで示されるように、第４電位障壁Ｂ４の高さが低下する。これにより、第１浮遊拡散領域Ｆ１に存在する電荷が第１排出領域Ｄ１に転送され、第１浮遊拡散領域Ｆ１がリセットされる。
【００４８】
次に、物体からの反射光が画素１０に入射するとフォトダイオードＰＤにおいて電荷が生成される。電荷はフォトダイオードＰＤのポテンシャル井戸Ｗ１に蓄積される。続いて、転送スイッチ駆動線を介して制御回路３からゲート電極２４に所定の正の電圧である転送信号ＴＸが印加される。このとき、第１障壁領域２１では破線Ｂ１ｂで示されるように第１電位障壁Ｂ１の高さが低下するので、フォトダイオードＰＤのポテンシャル井戸Ｗ１から第１浮遊拡散領域Ｆ１のポテンシャル井戸Ｗ２に第１電荷が転送される。ここで、ポテンシャル井戸Ｗ２の深さはポテンシャル井戸Ｗ１の深さよりも深く形成されているので、ポテンシャル井戸Ｗ１に蓄積された電荷は全てポテンシャル井戸Ｗ２に転送される。これにより第１電荷の完全転送が実現される。第１浮遊拡散領域Ｆ１に第１電荷が転送されると、第１浮遊拡散領域Ｆ１の電位が変化する。そして、画像行選択スイッチ駆動線を介して制御回路３の画像行選択回路３ａからトランジスタＭ４のゲート部に制御信号が印加される。これにより、第１出力回路１４のトランジスタＭ３、Ｍ４を介して第１浮遊拡散領域Ｆ１の電位が画像信号Ｇ１として画像信号線ＧＬに出力される。画像信号Ｇ１は、画像信号線ＧＬを介して、画像信号処理回路４の読出回路４ａに入力される。画像信号処理回路４において、画像信号Ｇ１には所定の処理がなされることにより信号Ｓ（ｉｍｇ）が生成され、信号Ｓ（ｉｍｇ）は信号処理回路６に出力される。画像信号処理回路４では、例えば、画像信号Ｇ１に含まれたノイズをキャンセルする処理がなされる。信号処理回路６では、信号処理回路により信号Ｓ（ｉｍｇ）が増幅された信号Ｓ（ｏｕｔ）が生成され、信号Ｓ（ｏｕｔ）が外部回路に出力される。
【００４９】
次に、図３（ｂ）を参照しながら、通信信号Ｃ１を読み出す工程を説明する。まず、通信信号光ＬＣが入射された画素１０の位置を探索回路８により探索して、通信信号Ｃ１を読み出す画素１０を設定する工程について説明する。画素１０に通信信号光ＬＣが入射されたとき、第２浮遊拡散領域Ｆ２へ第２電荷が溢れ出し、第２浮遊拡散領域Ｆ２に蓄積されて溢れた第２電荷が第２排出領域Ｄ２へ排出される。第２排出領域Ｄ２に第２電荷が排出されると、第２排出領域Ｄ２の電位が変化する。第２排出領域Ｄ２の電位の変化は、行ごとに画像信号線ＧＬを介して探索回路８に判別信号Ｈ１として出力される。通信信号光ＬＣに基づく第２排出領域Ｄ２の電位の変化は、画像信号光ＬＧに基づく第１浮遊拡散領域Ｆ１の電位の変化よりも大きい。このために、探索回路８では、各画素１０から出力された判別信号Ｈ１と、所定の電圧閾値とを、各画素１０ごとに比較する。そして、所定の電圧閾値を超えた電圧値を有する判別信号Ｈ１を通信信号光ＬＣに基づく信号であると判定する。このような工程により、通信信号光ＬＣが入射されている画素１０を探索することができる。通信信号光ＬＣが入射されている画素１０であると判定された画素１０の位置情報は、通信行選択回路３ｂに出力される。通信行選択回路３ｂは入力された位置情報に基づいて、通信信号光ＬＣが入射されている画素１０の第２出力回路１６のトランジスタＭ６に制御信号を印加して、トランジスタＭ６のソース部とドレイン部との導通を確保する。
【００５０】
次に、画素１０から通信信号Ｃ１を読み出す工程を説明する。フォトダイオードＰＤへの通信信号光ＬＣの入射が開始されると、フォトダイオードＰＤにおいて電荷が生成される。この通信信号光ＬＣは例えばＬＥＤといった光源から照射された直接光であるので、画像信号Ｇ１を生成する物体からの反射光の光強度より強い光強度を有する。そのため、通信信号光ＬＣがフォトダイオードＰＤに入射すると、ポテンシャル井戸Ｗ１に多量の電荷が蓄積される。第２障壁領域２７の第２電位障壁Ｂ２は、第１障壁領域２２の第１電位障壁Ｂ１よりも所定の電位差ＤＰ１だけ低く設定されている。そのため、ポテンシャル井戸Ｗ１に多量の電荷が蓄積されたとき、第２障壁領域２７の第２電位障壁Ｂ２を越えて、ポテンシャル井戸Ｗ１から第２浮遊拡散領域Ｆ２に第２電荷が溢れる。溢れた第２電荷は、第２浮遊拡散領域Ｆ２に流入して蓄積される。さらに、第２浮遊拡散領域Ｆ２から溢れた第２電荷は第２排出領域Ｄ２に排出され、不完全蓄積状態を形成する。このとき、第２浮遊拡散領域Ｆ２における電位は下降する。
【００５１】
そして、フォトダイオードＰＤから溢れ出る第２電荷の量と、第２浮遊拡散領域Ｆ２から第２排出領域Ｄ２に排出される第２電荷の量が釣り合ったところで、第２浮遊拡散領域Ｆ２の電位の変化が止まる。そして、フォトダイオードＰＤへの通信信号光ＬＣの入射が停止されると、フォトダイオードＰＤにおける電荷の生成が止まる。さらに、第２浮遊拡散領域Ｆ２から第２排出領域Ｄ２への第２電荷の排出が進むにしたがって、第２浮遊拡散領域Ｆ２の電位が上昇する。
【００５２】
第２浮遊拡散領域Ｆ２の電位は、第２出力回路１６のトランジスタＭ５、Ｍ６を介して通信信号線ＣＬに通信信号Ｃ１として出力される。通信信号Ｃ１は、通信信号線ＣＬを介して通信信号処理回路７の受信回路７ａに入力される。受信回路７ａに入力された通信信号Ｃ１は、通信信号処理回路７において復調処理及びアナログ−デジタル変換処理され、信号Ｓ（ｃｏｍ）が生成される。
【００５３】
このように、第２浮遊拡散領域Ｆ２の電位の変化は通信信号光ＬＣの点滅に応答して下降或いは上昇する。この通信信号Ｃ１を読み出す工程は、画像信号Ｇ１を読み出す工程と異なる。すなわち、通信信号光ＬＣの入射によりフォトダイオードＰＤにおいて多量の電荷が生成されると、第２浮遊拡散領域Ｆ２への第２電荷の溢れ出しが発生して、第２浮遊拡散領域Ｆ２の電位が変化する。そして、フォトダイオードＰＤにおける電荷の生成が止まると、第２浮遊拡散領域Ｆ２の第２電荷が第２排出領域Ｄ２へ排出され、第２浮遊拡散領域Ｆ２の電位が変化する。このような動作により、第２浮遊拡散領域Ｆ２の電位は、通信信号光ＬＣの点滅に対応して、変化することができる。従って、通信信号光ＬＣに重畳された信号の受信手段として画素１０を用いることができる。
【００５４】
ここで、通信信号読出部１３の周波数応答特性をシミュレーションにより確認した。通信信号読出部１３の周波数応答特性は、フォトダイオードＰＤから第２浮遊拡散領域Ｆ２への応答特性、及び第２浮遊拡散領域Ｆ２から第２排出領域Ｄ２への応答特性に基づく。画素１０では、フォトダイオードＰＤの静電容量が比較的大きいので、フォトダイオードＰＤから第２浮遊拡散領域Ｆ２への応答特性が通信信号読出部１３の周波数応答特性に関して支配的である。そのため、通信信号光ＬＣのオンオフに対する通信信号Ｃ１の周波数応答特性は、フォトダイオードＰＤの静電容量及び光電流量により決定される。
【００５５】
図４は、画素１０における通信信号読出部１３の周波数応答特性を示す図面である。図４には、光強度０．１Ｗ／ｃｍ２、波長８７０ｎｍの光パルスを画素１０に照射したときの周波数応答特性が示される。図４を確認すると、光パルスの周波数の対数に反比例して、通信信号Ｃ１の振幅が減少している。例えば、光パルスの周波数が１ＭＨｚのとき、通信信号Ｃ１の振幅は２０ｍＶであった。このような周波数応答特性を有する画素１０は、低いビットレートによる通信に用いることができ、１ＭＨｚ程度での通信動作が可能であることがわかった。
【００５６】
図５は、二次元画像センサである固体撮像装置１を半導体集積素子として実現した半導体チップ３０を示す図面であり、半導体チップ３０のブロック配置が示される。半導体チップ３０は、埋め込み型フォトダイオードについて０．１８μｍのＣＭＯＳ画像センサの技術を用いて実現された。この半導体チップ３０は、水平方向に４００個、垂直方向に４８０個が配置された画素アレイ３１を有している。画素アレイ３１の左半分には、通信信号Ｃ１及び画像信号Ｇ１を出力する２つの出力ポートを備える画素が配置されている。個々の画素のサイズは１５μｍ×７．５μｍである。画像アレイ３１の右半分にはＬＰＲセル及び画像取得のための画素が配置されている。
【００５７】
画素アレイ３１の周囲には、垂直走査回路部３２、水平走査及びカラムＣＤＳ回路部３３、コンパレータ及びラッチ回路部３４、通信行選択回路部３５、マルチプレクサスイッチ回路部３６、ＡＤコンバータ部３７及び増幅回路部３８が設けられている。垂直走査回路部３２は画像行選択回路３ａに対応し、水平走査及びカラムＣＤＳ回路部３３は画像信号処理回路４に対応する。そして、コンパレータ及びラッチ回路部３４は探索回路８に対応し、通信行選択回路部３５は通信行選択回路３ｂに対応する。さらに、マルチプレクサスイッチ回路部３６は通信信号処理回路７に対応し、ＡＤコンバータ部３７及び増幅回路部３８は信号処理回路６に対応する。画像信号は、図５において画素アレイ２の下側に配置された水平走査及びカラムＣＤＳ回路部３３から読み出される。通信信号Ｃ１は、図５において画素アレイ２の上側に配置されたマルチプレクサスイッチ回路部３６から読み出される。
【００５８】
図６は、固体撮像装置から出力される通信信号Ｃ１の一例を示す図面である。図６（ａ）には、画素１０から出力された通信信号Ｃ１のアナログ波形Ｇ１が示されている。アナログ波形Ｇ１の振幅ｖ１は、約１００ｍＶである。この通信信号Ｃ１はランダムシーケンスを用いた基底帯域信号であり、２Ｍｂｐｓの差動マンチェスタ符号化方式を用いて、外部回路により復調される。通信信号光ＬＣを出射するＬＥＤ光源は、変調信号により点滅駆動されている。そして、アナログ波形の通信信号Ｃ１は、高速アナログデジタル変換器を用いてデジタル信号に変換される。図６（ｂ）には、デジタル化された通信信号Ｃ１が示されている。空間光通信に用いられるイメージセンサ通信装置（ＩＳＣ）である固体撮像装置１により、２Ｍｐｂｓの通信速度が実現できることがわかった。
【００５９】
以上説明した固体撮像装置１、或いは固体撮像装置１のための画素１０によれば、物体からの反射光のように光強度の比較的弱い光がフォトダイオードＰＤに照射されたとき、フォトダイオードＰＤでは電荷が生成され蓄積される。蓄積された電荷は第２浮遊拡散領域に溢れることなく第１浮遊拡散領域Ｆ１に転送されるので、第１浮遊拡散領域Ｆ１の電位が変化する。従って、第１出力回路１４から第１浮遊拡散領域Ｆ１の電位の変化に基づく画像信号Ｇ１を取得できる。一方、ＬＥＤから照射された直接光のように光強度の比較的強い通信信号光ＬＣがフォトダイオードＰＤに照射されたとき、フォトダイオードＰＤにおいて多量の電荷が生成される。第２障壁領域２７の第２電位障壁Ｂ２は、第１障壁領域２１の第１電位障壁Ｂ１よりも低く設定されているので、電荷は、第２電位障壁Ｂ２を越えて、第２浮遊拡散領域Ｆ２に蓄積される。このとき、第２浮遊拡散領域Ｆ２の電位は下降する。そして、フォトダイオードＰＤへの通信信号光ＬＣの入射が停止されると、電荷の生成が止まる。第３電位障壁は第２電位障壁よりも低いので、第２浮遊拡散領域Ｆ２から溢れた第２電荷が第２排出領域Ｄ２へ排出される。第２浮遊拡散領域Ｆ２から第２排出領域Ｄ２への第２電荷の排出されるに従って、第２浮遊拡散領域Ｆ２の電位が上昇する。従って、第３出力回路１６から第２浮遊拡散領域Ｆ２の電位の変化に基づく通信信号Ｃ１を取得できる。このように、固体撮像装置１、或いは固体撮像装置のための画素１０によれば、１つのフォトダイオードＰＤにおいて生成された電荷が、第１浮遊拡散領域Ｆ１を介して画像信号Ｇ１、又は第２浮遊拡散領域Ｆ２を介して通信信号Ｃ１として取得される。従って、画像信号Ｇ１又は通信信号Ｃ１の二種類の信号の取得に、フォトダイオードＰＤにおいて生成された電荷を空間的に効率良く用いることができるので感度の低下が抑制される。
【００６０】
また、画素１０において、第１障壁領域２１の第１電位障壁Ｂ１は転送信号ＴＸにより制御されることができるので、所望の時間間隔でフォトダイオードＰＤにより生成された電荷を第１浮遊拡散領域Ｆ１に転送することができる。これにより、第１浮遊拡散領域Ｆ１の電位の変化に基づく画像信号Ｇ１を取得できる。また、第２障壁領域２７の第２電位障壁Ｂ２は第１障壁領域２１の第１電位障壁Ｂ１よりも低い所望の固定値に設定されているので、通信信号光ＬＣにより生成された電荷を第２浮遊拡散領域Ｆ２に流出させることができる。これにより、第２浮遊拡散領域Ｆ２の電位の変化に基づく通信信号Ｃ１を取得でき、通信信号光ＬＣの点滅に対応した通信信号を得ることができる。
【００６１】
また、画素１０において、通信信号光ＬＣを受光して、フォトダイオードＰＤにおいて生成された電荷が第２浮遊拡散領域Ｆ２を介して第２排出領域Ｄ２に流入される。第２排出領域Ｄ２に流入した電荷に基づいて、第２排出領域Ｄ２における電位が変化する。この電位の変化を第２出力回路１８及び第１出力回路１４を介して出力させることにより、通信信号Ｃ１の取得に用いる画素１０を適切に検出させることができる。
【００６２】
また、画素１０において、第２出力回路１８にスイッチであるトランジスタＭ７が設けられている。この構成によれば、トランジスタＭ７のゲート部に印加される制御信号により第１出力回路１４と第２出力回路１８とを電気的に接続、或いは切断することができる。これにより、第１出力回路１４に寄生容量が付加されることを防止できる。
【００６３】
また、固体撮像装置１では、通信信号光ＬＣを受光して、フォトダイオードＰＤにおいて生成された電荷が第２浮遊拡散領域Ｆ２を介して第２排出領域Ｄ２に流入される。第２排出領域Ｄ２に第２電荷が排出されると、第２排出領域Ｄ２における電位が変化する。この電位の変化に基づいて通信信号Ｃ１が重畳された光であるか否かを探索回路８により判定する。これにより、通信信号が重畳された光を受光した画素の位置を特定できる。
【符号の説明】
【００６４】
１０…画素、１１…光電変換領域、２１…第１障壁領域、２７…第２障壁領域、Ｂ１…第１電位障壁、Ｂ２…第２電位障壁、Ｆ１…第１浮遊拡散領域、Ｆ２…第２浮遊拡散領域、ＰＤ…フォトダイオード。
【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６】
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【図５】
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