(57)【要約】【課題】画素共有型の固体撮像素子において、トランジスタの駆動力を向上させる。【解決手段】第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部は、所定方向に配列される。第１転送部は、複数の第１光電変換素子から第１電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる。第２転送部は、複数の第２光電変換素子から第２電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる。第１トランジスタは、第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷の量に応じた信号を出力する。第２トランジスタは、所定方向に第１トランジスタとともに配列されて第１トランジスタに並列に接続される。【選択図】図３
2018207291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に配列された第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部と、
複数の第１光電変換素子と、
前記複数の第１光電変換素子から前記第１電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる第１転送部と、
複数の第２光電変換素子と、
前記複数の第２光電変換素子から前記第２電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる第２転送部と、
前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された前記電荷の量に応じた信号を出力する第１トランジスタと、
前記所定方向に前記第１トランジスタとともに配列されて前記第１トランジスタに並列に接続された第２トランジスタと
を具備する固体撮像素子。
【請求項２】
前記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部は、前記蓄積した電荷の量に応じた電圧を生成し、
前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタは、前記電圧を増幅して前記信号として出力する増幅トランジスタである
請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記所定方向に配列された選択トランジスタおよびリセットトランジスタをさらに具備し、
前記選択トランジスタは、所定の選択信号に従って前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタと所定の信号線との間の経路を開閉し、
前記リセットトランジスタは、前記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部を初期化する
請求項２記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記所定方向に配列された第３トランジスタおよび第４トランジスタをさらに具備し、
前記第３トランジスタは、所定の選択信号に従って前記第１トランジスタと所定の信号線との間の経路を開閉する選択トランジスタであり、
前記第４トランジスタは、前記所定の選択信号に従って前記第３トランジスタと前記所定の信号線との間の経路を開閉する選択トランジスタである
請求項２記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記所定方向に配列されたリセットトランジスタおよびダミートランジスタをさらに具備し、
前記リセットトランジスタは、前記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部を初期化する
請求項４記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記所定方向に配列されたリセットトランジスタおよび第５トランジスタをさらに具備し、
前記リセットトランジスタは、前記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部を初期化する
請求項４記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記第５トランジスタは、前記第１トランジスタおよび第２トランジスタと並列に接続された増幅トランジスタである
請求項６記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記第５トランジスタは、前記第３トランジスタおよび第４トランジスタの一方と並列に接続された選択トランジスタである
請求項６記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記所定方向に配列された増幅トランジスタおよびリセットトランジスタをさらに具備し、
前記第１トランジスタおよび第２トランジスタは、所定の選択信号に従って前記第３トランジスタと所定の信号線との間の経路を開閉する選択トランジスタであり、
前記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部は、前記蓄積した電荷の量に応じた電圧を生成し、
前記増幅トランジスタは、前記電圧を増幅して前記信号として出力し、
前記リセットトランジスタは、前記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部を初期化する
請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタと異なる他のトランジスタをさらに具備し、
前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタの一方と前記他のトランジスタとは、前記所定方向に垂直な方向に配列される
請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタと異なる他のトランジスタをさらに具備し、
前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタと前記他のトランジスタとは、前記所定方向に配列される
請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタに接続された信号線が、前記所定方向に沿って配線された配線層をさらに具備する
請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
所定方向に配列された第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部と、
複数の第１光電変換素子と、
前記複数の第１光電変換素子から前記第１電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる第１転送部と、
複数の第２光電変換素子と、
前記複数の第２光電変換素子から前記第２電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる第２転送部と、
前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された前記電荷の量に応じた信号を出力する第１トランジスタと、
前記所定方向に前記第１トランジスタとともに配列されて前記第１トランジスタに並列に接続された第２トランジスタと
前記信号に対して所定の処理を行う信号処理部と
を具備する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像素子および撮像装置に関する。詳しくは、複数の光電変換素子がトランジスタを共有する固体撮像素子および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、固体撮像素子においては、複数の画素がＦＤ（Floating Diffusion）やトランジスタを共有する画素共有型の構造が、画素当たりのトランジスタ数を削減する目的で用いられている。例えば、選択トランジスタ、増幅トランジスタおよびリセットトランジスタからなるトランジスタ群を８画素が共有する８画素共有型の固体撮像素子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６２７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術では、トランジスタ群を８画素が共有しているため、共有しない場合と比較して画素当たりのトランジスタ数を削減し、その分、光電変換素子の受光面積を大きくすることができる。しかしながら、上述の固体撮像素子では、隣接するフォトダイオードの間にトランジスタを配置しているため、そのトランジスタのゲート幅などのサイズを拡大すると受光面積の削減が必要になるおそれがある。したがって、受光面積を削減せずにトランジスタのゲート幅を広げることが困難である。トランジスタの駆動力はゲート幅に比例するため、ゲート幅が狭いと、その駆動力が不足してしまうという問題がある。トランジスタの駆動力が不足すると、感度などの光学特性が悪化してしまうため好ましくない。この問題は、微細化が進展するほど、画素当たりの面積が小さくなるため、顕著となる。
【０００５】
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、画素共有型の固体撮像素子において、トランジスタの駆動力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、所定方向に配列された第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部と、複数の第１光電変換素子と、上記複数の第１光電変換素子から上記第１電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる第１転送部と、複数の第２光電変換素子と、上記複数の第２光電変換素子から上記第２電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる第２転送部と、上記第１電荷蓄積部および上記第２電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された上記電荷の量に応じた信号を出力する第１トランジスタと、上記所定方向に上記第１トランジスタとともに配列されて上記第１トランジスタに並列に接続された第２トランジスタとを具備する固体撮像素子である。これにより、並列接続されたトランジスタの駆動力が向上するという作用をもたらす。
【０００７】
また、この第１の側面において、上記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部は、上記蓄積した電荷の量に応じた電圧を生成し、上記第１トランジスタおよび上記第２トランジスタは、上記電圧を増幅して上記信号として出力する増幅トランジスタであってもよい。これにより、増幅トランジスタの駆動力が向上するという作用をもたらす。
【０００８】
また、この第１の側面において、上記所定方向に配列された選択トランジスタおよびリセットトランジスタをさらに具備し、上記選択トランジスタは、所定の選択信号に従って上記第１トランジスタおよび上記第２トランジスタと所定の信号線との間の経路を開閉し、上記リセットトランジスタは、上記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部を初期化してもよい。これにより、電荷蓄積部を共有するブロックが対称性を持つという作用をもたらす。
【０００９】
また、この第１の側面において、上記所定方向に配列された第３トランジスタおよび第４トランジスタをさらに具備し、上記第３トランジスタは、所定の選択信号に従って上記第１トランジスタと所定の信号線との間の経路を開閉する選択トランジスタであり、上記第４トランジスタは、上記所定の選択信号に従って上記第３トランジスタと上記所定の信号線との間の経路を開閉する選択トランジスタであってもよい。これにより、選択トランジスタの駆動力が向上するという作用をもたらす。
【００１０】
また、この第１の側面において、上記所定方向に配列されたリセットトランジスタおよびダミートランジスタをさらに具備し、上記リセットトランジスタは、上記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部を初期化してもよい。これにより、電荷蓄積部を共有するブロックが対称性を持つという作用をもたらす。
【００１１】
また、この第１の側面において、上記所定方向に配列されたリセットトランジスタおよび第５トランジスタをさらに具備し、上記リセットトランジスタは、上記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部を初期化してもよい。これにより、電荷蓄積部を共有するブロックが対称性を持つという作用をもたらす。
【００１２】
また、この第１の側面において、上記第５トランジスタは、上記第１トランジスタおよび第２トランジスタと並列に接続された増幅トランジスタであってもよい。これにより、増幅トランジスタの駆動力が向上するという作用をもたらす。
【００１３】
また、この第１の側面において、上記第５トランジスタは、上記第３トランジスタおよび第４トランジスタの一方と並列に接続された選択トランジスタであってもよい。これにより、選択トランジスタの駆動力が向上するという作用をもたらす。
【００１４】
また、この第１の側面において、上記所定方向に配列された増幅トランジスタおよびリセットトランジスタをさらに具備し、上記第１トランジスタおよび第２トランジスタは、所定の選択信号に従って上記第３トランジスタと所定の信号線との間の経路を開閉する選択トランジスタであり、上記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部は、上記蓄積した電荷の量に応じた電圧を生成し、上記増幅トランジスタは、上記電圧を増幅して上記信号として出力し、上記リセットトランジスタは、上記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部を初期化してもよい。これにより、選択トランジスタの駆動力が向上するという作用をもたらす。
【００１５】
また、この第１の側面において、上記第１トランジスタおよび上記第２トランジスタと異なる他のトランジスタをさらに具備し、上記第１トランジスタおよび上記第２トランジスタの一方と上記他のトランジスタとは、上記所定方向に垂直な方向に配列されてもよい。これにより、所定方向に垂直な方向における画素アレイ部のサイズが小さくなるという作用をもたらす。
【００１６】
また、この第１の側面において、上記第１トランジスタおよび上記第２トランジスタと異なる他のトランジスタをさらに具備し、上記第１トランジスタおよび上記第２トランジスタと上記他のトランジスタとは、上記所定方向に配列されてもよい。これにより、所定方向における画素アレイ部のサイズが小さくなるという作用をもたらす。
【００１７】
また、この第１の側面において、上記第１トランジスタおよび上記第２トランジスタに接続された信号線が、上記所定方向に沿って配線された配線層をさらに具備してもよい。これにより、配線数が少なくなるという作用をもたらす。
【００１８】
また、本技術の第２の側面は、所定方向に配列された第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部と、複数の第１光電変換素子と、上記複数の第１光電変換素子から上記第１電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる第１転送部と、複数の第２光電変換素子と、上記複数の第２光電変換素子から上記第２電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる第２転送部と、上記第１電荷蓄積部および上記第２電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された上記電荷の量に応じた信号を出力する第１トランジスタと、上記所定方向に上記第１トランジスタとともに配列されて上記第１トランジスタに並列に接続された第２トランジスタと上記信号に対して所定の処理を行う信号処理部とを具備する撮像装置である。これにより、トランジスタの駆動力により画質が向上した画像データが処理されるという作用をもたらす。
【発明の効果】
【００１９】
本技術によれば、画素共有型の固体撮像素子において、トランジスタの駆動力を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本技術の第１の実施の形態における撮像装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】本技術の第１の実施の形態における固体撮像素子の一構成例を示すブロック図である。
【図３】本技術の第１の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。
【図４】本技術の第１の実施の形態におけるＴｒ共有ブロックの等価回路の一例を示す回路図である。
【図５】比較例におけるＴｒ共有ブロック内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。
【図６】比較例におけるＴｒ共有ブロックの等価回路の一例を示す回路図である。
【図７】本技術の第１の実施の形態における固体撮像素子の断面図の一例を示す図である。
【図８】本技術の第１の実施の形態におけるトランジスタ層の一例を示す平面図である。
【図９】本技術の第１の実施の形態における第１配線層の配線レイアウトの一例を示す平面図である。
【図１０】本技術の第１の実施の形態における第２配線層の配線レイアウトの一例を示す平面図である。
【図１１】本技術の第１の実施の形態における第３配線層の配線レイアウトの一例を示す平面図である。
【図１２】本技術の第２の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。
【図１３】本技術の第２の実施の形態におけるＴｒ共有ブロックの等価回路の一例を示す回路図である。
【図１４】本技術の第３の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。
【図１５】本技術の第３の実施の形態におけるＴｒ共有ブロックの等価回路の一例を示す回路図である。
【図１６】本技術の第４の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。
【図１７】本技術の第４の実施の形態におけるＴｒ共有ブロックの等価回路の一例を示す回路図である。
【図１８】本技術の第５の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。
【図１９】本技術の第５の実施の形態におけるＴｒ共有ブロックの等価回路の一例を示す回路図である。
【図２０】本技術の第６の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。
【図２１】本技術の第７の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。
【図２２】内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【図２３】カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【図２４】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２５】車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（並列接続した２つのトランジスタを垂直方向に配列した例）
２．第２の実施の形態（並列接続した３つの増幅トランジスタのうち２つを垂直方向に配列した例）
３．第３の実施の形態（並列接続した３つの選択トランジスタのうち２つを垂直方向に配列した例）
４．第４の実施の形態（並列接続した２つの増幅トランジスタを垂直方向に配列した例）
５．第５の実施の形態（並列接続した２つの選択トランジスタを垂直方向に配列した例）
６．第６の実施の形態（並列接続した２つの選択トランジスタと他のトランジスタとを垂直方向に配列した例）
７．第７の実施の形態（並列接続した２つの増幅トランジスタと他のトランジスタとを垂直方向に配列した例）
８．内視鏡手術システムへの応用例
９．移動体への応用例
【００２２】
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像装置の構成例］
図１は、本技術の第１の実施の形態における撮像装置１００の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置１００は、画像データを撮像するための装置であり、光学部１１０、固体撮像素子２００、ＤＳＰ（Digital Signal Processing）回路１２０を備える。さらに撮像装置１００は、表示部１３０、操作部１４０、バス１５０、フレームメモリ１６０、記憶部１７０および電源部１８０を備える。撮像装置１００としては、例えば、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラの他、撮像機能を持つスマートフォンやパーソナルコンピュータが想定される。
【００２３】
光学部１１０は、被写体からの光を集光して固体撮像素子２００に導くものである。固体撮像素子２００は、垂直同期信号に同期して、光電変換により画像データを生成するものである。ここで、垂直同期信号は、撮像のタイミングを示す所定周波数の周期信号である。固体撮像素子２００は、生成した画像データをＤＳＰ回路１２０に信号線２０９を介して供給する。
【００２４】
ＤＳＰ回路１２０は、固体撮像素子２００からの画像データに対して所定の信号処理を実行するものである。このＤＳＰ回路１２０は、処理後の画像データをバス１５０を介してフレームメモリ１６０などに出力する。なお、ＤＳＰ回路１２０内の信号処理の少なくとも一部をＤＳＰ回路１２０でなく固体撮像素子２００内で行う構成であってもよい。また、ＤＳＰ回路１２０は、特許請求の範囲に記載の信号処理部の一例である。
【００２５】
表示部１３０は、画像データを表示するものである。表示部１３０としては、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルが想定される。操作部１４０は、ユーザの操作に従って操作信号を生成するものである。
【００２６】
バス１５０は、光学部１１０、固体撮像素子２００、ＤＳＰ回路１２０、表示部１３０、操作部１４０、フレームメモリ１６０、記憶部１７０および電源部１８０が互いにデータをやりとりするための共通の経路である。
【００２７】
フレームメモリ１６０は、画像データを保持するものである。記憶部１７０は、画像データなどの様々なデータを記憶するものである。電源部１８０は、固体撮像素子２００、ＤＳＰ回路１２０や表示部１３０などに電源を供給するものである。
【００２８】
［固体撮像素子の構成例］
図２は、本技術の第１の実施の形態における固体撮像素子２００の一構成例を示すブロック図である。この固体撮像素子２００は、垂直駆動部２１０、画素アレイ部３００、システム制御部２２０、カラム処理部２３０および水平駆動部２４０を備える。
【００２９】
画素アレイ部３００には、複数の画素が二次元格子状に配列される。以下、所定の方向（例えば、水平方向）に配列された画素の集合を「行」と称し、行に垂直な方向に配列された画素の集合を「列」と称する。この画素アレイ部３００は、各々が所定数（例えば、２列×４行の８個）の画素からなる複数のＴｒ共有ブロック３１０に分割される。このＴｒ共有ブロック３１０内の画素のそれぞれは、トランジスタ群を共有している。
【００３０】
垂直駆動部２１０は、画素アレイ部３００内の画素を全画素同時または行単位で駆動するものである。垂直駆動部２１０は、例えば、シフトレジスタやアドレスデコーダにより構成される。また、この垂直駆動部２１０により駆動された画素からの画素信号は、列ごとにカラム処理部２３０に入力される。
【００３１】
カラム処理部２３０は、列ごとに、画素信号に対して、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）処理やＡＤ（Analog to Digital）変換処理などの処理を行うものである。カラム処理部２３０は、処理後の画素データをＤＳＰ回路１２０に出力する。
【００３２】
水平駆動部２４０は、列を順に選択し、カラム処理部２３０に、その列の画素データを出力させるものである。この水平駆動部２４０は、例えば、シフトレジスタやアドレスデコーダなどにより構成される。
【００３３】
システム制御部２２０は、垂直駆動部２１０、カラム処理部２３０および水平駆動部２４０のそれぞれの駆動タイミングを制御するものである。このシステム制御部２２０は、例えば、タイミングジェネレータにより構成される。システム制御部２２０は、タイミングジェネレータにより生成された様々なタイミング信号に基づいて垂直駆動部２１０等を制御する。
【００３４】
なお、垂直駆動部２１０、画素アレイ部３００、システム制御部２２０、カラム処理部２３０および水平駆動部２４０は、同一の半導体基板に設けてもよいし、積層された複数の半導体基板に分散して配置してもよい。
【００３５】
［画素アレイ部の構成例］
図３は、本技術の第１の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック３１０内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。Ｔｒ共有ブロック３１０は、ＦＤ共有ブロック３２０とＦＤ共有ブロック３５０とから構成される。ＦＤ共有ブロック３２０内には、フォトダイオード３２１、３２２、３２６および３２９と、ＦＤ３２５と、トランジスタ群とが配置される。ＦＤ共有ブロック３２０内のトランジスタ群は、転送トランジスタ３２３、３２４、３２７および３２８と、選択トランジスタ３３０と、増幅トランジスタ３３１と、ダミートランジスタ３３２とからなる。
【００３６】
また、ＦＤ共有ブロック３５０内には、フォトダイオード３５１、３５２、３５６および３５９と、ＦＤ３５５と、トランジスタ群とが配置される。ＦＤ共有ブロック３５０内のトランジスタ群は、転送トランジスタ３５３、３５４、３５７および３５８と、選択トランジスタ３６０と、増幅トランジスタ３６１と、リセットトランジスタ３６２とからなる。
【００３７】
ここで、画素アレイ部３００の行数をＮ、列数をＭ（ＮおよびＭは整数）とし、水平方向（行方向）をＸ方向、垂直方向（列方向）をＹ方向とする。また、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な光軸方向をＺ方向とする。そして、画素アレイ部３００におけるｎ行目、ｍ列目のフォトダイオードの座標を（ｎ，ｍ）により表す。ここで、ｎは０乃至Ｎ−１の整数であり、ｍは０乃至Ｍ−１の整数である。
【００３８】
最初に、Ｔｒ共有ブロック３１０内の素子のレイアウトについて説明する。フォトダイオード３２１、３２２、３２６、３２９、３５１、３５２、３５６および３５９は、２列×４行に配列される。フォトダイオード３２１、３２２、３２６および３２９の座標は、例えば、（０，０）、（０，１）、（１，０）および（１，１）である。フォトダイオード３５１、３５２、３５６および３５９の座標は、例えば、（２，０）、（２，１）、（３，０）および（３，１）である。
【００３９】
ＦＤ３２５は、フォトダイオード３２１、３２２、３２６および３２９に囲まれた位置に配置される。ＦＤ３５５は、フォトダイオード３５１、３５２、３５６および３５９に囲まれた位置に配置される。言い換えれば、ＦＤ３２５および３５５は、Ｙ方向に配列されている。なお、Ｙ方向は、特許請求の範囲に記載の所定方向の一例である。
【００４０】
転送トランジスタ３２３は、フォトダイオード３２１とＦＤ３２５との間に配置され、転送トランジスタ３２４は、フォトダイオード３２２とＦＤ３２５との間に配置される。転送トランジスタ３２７は、フォトダイオード３２６とＦＤ３２５との間に配置され、転送トランジスタ３２８は、フォトダイオード３２９とＦＤ３２５との間に配置される。
【００４１】
また、転送トランジスタ３５３は、フォトダイオード３５１とＦＤ３５５との間に配置され、転送トランジスタ３５４は、フォトダイオード３５２とＦＤ３５５との間に配置される。転送トランジスタ３５７は、フォトダイオード３５６とＦＤ３５５との間に配置され、転送トランジスタ３５８は、フォトダイオード３５９とＦＤ３５５との間に配置される。
【００４２】
選択トランジスタ３３０は、フォトダイオード３２６とフォトダイオード３５１との間に配置される。選択トランジスタ３６０は、座標（３，０）のフォトダイオード３５６と、次の行の座標（４，０）のフォトダイオード（不図示）との間に配置される。言い換えれば、選択トランジスタ３３０および３６０は、Ｙ方向に配列される。また、選択トランジスタ３３０および３６０は並列に接続されている。
【００４３】
ダミートランジスタ３３２は、フォトダイオード３２９とフォトダイオード３５２との間に配置される。リセットトランジスタ３６２は、座標（３，１）のフォトダイオード３５９と、次の行の座標（４，１）のフォトダイオード（不図示）との間に配置される。言い換えれば、ダミートランジスタ３３２およびリセットトランジスタ３６２は、Ｙ方向に配列される。
【００４４】
増幅トランジスタ３３１は、選択トランジスタ３３０とダミートランジスタ３３２との間に配置される。増幅トランジスタ３６１は、選択トランジスタ３６０とリセットトランジスタ３６２との間に配置される。言い換えれば、増幅トランジスタ３３１および３６１はＹ方向に配列される。また、選択トランジスタ３３０、増幅トランジスタ３３１およびダミートランジスタ３３２はＸ方向に配列され、選択トランジスタ３６０、増幅トランジスタ３６１およびリセットトランジスタ３６２もＸ方向に配列される。
【００４５】
次に、Ｔｒ共有ブロック３１０内の素子の機能について説明する。フォトダイオード３２１、３２２、３２６、３２９、３５１、３５２、３５６および３５９は、入射光を光電変換して電荷を生成するものである。なお、フォトダイオード３２１、３２２、３２６および３２９は、特許請求の範囲に記載の第１光電変換素子の一例であり、フォトダイオード３５１、３５２、３５６および３５９は、特許請求の範囲に記載の第２光電変換素子の一例である。
【００４６】
転送トランジスタ３２３は、垂直駆動部２１０からの転送信号に従って、フォトダイオード３２１からＦＤ３２５へ電荷を転送するものである。同様に、転送トランジスタ３２４、３２７および３２８は、転送信号に従って、それぞれフォトダイオード３２２、３２６および３２９からＦＤ３２５へ電荷を転送する。また、転送トランジスタ３５３、３５４、３５７および３５８は、転送信号に従って、それぞれフォトダイオード３５１、３５２、３５６および３５９からＦＤ３５５へ電荷を転送する。
【００４７】
なお、転送トランジスタ３２３、３２４、３２７および３２８からなる回路は、特許請求の範囲に記載の第１転送部の一例である。転送トランジスタ３５３、３５４、３５７および３５８からなる回路は、特許請求の範囲に記載の第２転送部の一例である。
【００４８】
ＦＤ３２５および３５５は、転送された電荷を蓄積し、蓄積した電荷量に応じた電圧を生成するものである。なお、ＦＤ３２５は、特許請求の範囲に記載の第１電荷蓄積部の一例であり、ＦＤ３５５は、特許請求の範囲に記載の第２電荷蓄積部の一例である。
【００４９】
増幅トランジスタ３３１は、ＦＤ３２５および３５５の電圧を増幅するものである。この増幅トランジスタ３３１は、増幅した電圧の画素信号を選択トランジスタ３３０に出力する。増幅トランジスタ３６１は、ＦＤ３２５および３５５の電圧を増幅するものである。この増幅トランジスタ３６１は、増幅した電圧の画素信号を選択トランジスタ３６０に出力する。なお、増幅トランジスタ３３１は、特許請求の範囲に記載の第１トランジスタの一例である。また、増幅トランジスタ３６１は、特許請求の範囲に記載の第２トランジスタの一例である。
【００５０】
選択トランジスタ３３０は、垂直駆動部２１０からの選択信号に従って、増幅トランジスタ３３１と垂直信号線（不図示）との間の経路を開閉するものである。この垂直信号線を介して、画素信号は、カラム処理部２３０へ出力される。選択トランジスタ３６０は、選択信号に従って、増幅トランジスタ３６１と垂直信号線（不図示）との間の経路を開閉するものである。なお、選択トランジスタ３３０は、特許請求の範囲に記載の第３トランジスタの一例である。また、選択トランジスタ３６０は、特許請求の範囲に記載の第４トランジスタの一例である。
【００５１】
リセットトランジスタ３６２は、垂直駆動部２１０からのリセット信号に従って、ＦＤ３２５および３５５から電荷を引き抜いて、それらの電荷量を初期化するものである。
【００５２】
ダミートランジスタ３３２は、ＦＤ共有ブロック３２０とＦＤ共有ブロック３５０とに対称性を持たせるために、配置されるトランジスタである。このダミートランジスタ３３２は、駆動させてもよいし、駆動させずに配置するだけでもよい。
【００５３】
上述したように、選択トランジスタ３３０、増幅トランジスタ３３１およびダミートランジスタ３３２と、選択トランジスタ３６０、増幅トランジスタ３６１およびリセットトランジスタ３６２とは、各ＦＤ共有ブロック内の相対位置が同一である。この配置により、ＦＤ共有ブロック３２０とＦＤ共有ブロック３５０とに対称性を持たせることができる。これにより、トランジスタのポリシリコンの密度が画素毎にばらつくことによる影響を軽減し、感度不均一性（ＰＲＮＵ: Photo Response Non-Uniformity）を改善することができる。ここで、「対称」とは、トランジスタやＦＤなどの素子の配置レイアウトが、並進対称や線対称であることを意味する。図３の例では、ＦＤ共有ブロック３２０をＹ方向に沿ってＦＤ共有ブロック３５０の方へ並進させると、ＦＤ共有ブロック３５０と同一のレイアウトとなる。すなわち、並進対称である。なお、後述するようにＦＤ共有ブロック３２０とＦＤ共有ブロック３５０とは線対称であってもよい。
【００５４】
ここで、仮にＦＤ共有ブロックが非対称になるトランジスタ配置にすると、画素毎に感度差が発生してしまう。その原因としては、例えば、次のような理由が考えられる。
【００５５】
裏面から照射される光のうち、ＭＯＳトランジスタの例えばポリシリコンで形成されたゲート付近を通過する光は、ゲート及びシリコン間の界面やゲートの側壁などで反射、吸収される。それゆえ、周辺にＭＯＳトランジスタのゲートが配置されているフォトダイオードと、配置されていないフォトダイオードとの間で出力が異なり、両者の間に出力差が生じる。
【００５６】
また、ＭＯＳトランジスタのソース、ドレインに近いフォトダイオードの領域で光電変換されて発生した電子は、フォトダイオードのポテンシャルより比較的ポテンシャルの深いソース、ドレインに移動しやすい。この場合、周辺にＭＯＳトランジスタのソース、ドレインが配置されているフォトダイオードでは、電子が検出され難くなり、出力が小さくなる。それゆえ、周辺にＭＯＳトランジスタのソース、ドレインが配置されているフォトダイオードと、配置されていないフォトダイオードとの間で出力が異なり、両者の間に出力差が生じる。
【００５７】
図４は、本技術の第１の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック３１０の等価回路の一例を示す回路図である。転送トランジスタ３２３、３２４、３２７、３２８、３５３、３５４、３５７および３５８として、例えば、ｎ型のＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）トランジスタが用いられる。リセットトランジスタ３６２と増幅トランジスタ３３１および３６１と選択トランジスタ３３０および３６０とについても同様に、例えば、ｎ型のＭＯＳトランジスタが用いられる。
【００５８】
転送トランジスタ３２３、３２４、３２７および３２８のそれぞれのゲートは垂直駆動部２１０に接続される。また、これらのトランジスタのソースおよびドレインは、対応するフォトダイオードとＦＤ３２５とに接続される。また、転送トランジスタ３５３、３５４、３５７および３５８のそれぞれのゲートは垂直駆動部２１０に接続される。また、これらのトランジスタのソースおよびドレインは、対応するフォトダイオードとＦＤ３５５とに接続される。
【００５９】
リセットトランジスタ３６２のゲートは、垂直駆動部２１０に接続される。リセットトランジスタ３６２のソースは電源に接続され、ドレインは、ＦＤ３２５および３５５に接続される。
【００６０】
増幅トランジスタ３３１および３６１のゲートは、ＦＤ３２５および３５５に共通に接続される。また、増幅トランジスタ３３１のソースは、電源に接続され、ドレインは、選択トランジスタ３３０に接続される。増幅トランジスタ３６１のソースは、電源に接続され、ドレインは、選択トランジスタ３６０に接続される。言い換えれば、増幅トランジスタ３３１および３６１は、電源に並列に接続される。
【００６１】
選択トランジスタ３３０および３６０のゲートは、垂直駆動部２１０に共通に接続される。また、選択トランジスタ３３０のソースは、増幅トランジスタ３３１に接続され、ドレインは垂直信号線３１９に接続される。選択トランジスタ３６０のソースは、増幅トランジスタ３６１に接続され、ドレインは垂直信号線３１９に接続される。言い換えれば、選択トランジスタ３３０および３６０は、垂直信号線に並列に接続される。この垂直信号線を介して画素信号ＳＩＧがカラム処理部２３０へ出力される。
【００６２】
垂直駆動部２１０は、リセット信号ＲＳＴを供給することによりＦＤ３２５および３５５を初期化する。また、垂直駆動部２１０は、転送信号ＴＧ００、ＴＧ０１、ＴＧ１０、ＴＧ１１、ＴＧ２０、ＴＧ２１、ＴＧ３０およびＴＧ３１を転送トランジスタ３２３、３２４、３２７、３２８、３５３、３５４、３５７および３５８に供給することにより、電荷を転送させる。画素加算しない場合に垂直駆動部２１０は、露光終了時に、転送信号ＴＧ００、ＴＧ０１、ＴＧ１０、ＴＧ１１、ＴＧ２０、ＴＧ２１、ＴＧ３０、ＴＧ３１を順に供給する。一方、画素加算する場合に垂直駆動部２１０は、転送信号ＴＧ００、ＴＧ０１、ＴＧ１０、ＴＧ１１、ＴＧ２０、ＴＧ２１、ＴＧ３０およびＴＧ３１のうち少なくとも２つを同時に供給する。また、垂直駆動部２１０は、選択信号ＳＥＬを選択トランジスタ３３０および３６０に供給することにより、画素信号を垂直信号線３１９へ出力させる。
【００６３】
図５は、比較例におけるＴｒ共有ブロック内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。この比較例では、選択トランジスタおよび増幅トランジスタが１つずつ設けられる。選択トランジスタは、座標（１，０）のフォトダイオードと座標（２，０）のフォトダイオードとの間に配置され、リセットトランジスタは、座標（３，０）のフォトダイオードと座標（４，０）のフォトダイオード（不図示）との間に配置される。増幅トランジスタは、座標（１，１）のフォトダイオードと座標（２，１）のフォトダイオードとの間に配置され、ダミートランジスタは、座標（３，１）のフォトダイオードと座標（４，１）のフォトダイオード（不図示）との間に配置される。
【００６４】
図６は、比較例におけるＴｒ共有ブロックの等価回路の一例を示す回路図である。増幅トランジスタのゲートは、ＦＤに接続され、増幅トランジスタおよび選択トランジスタは、電源と垂直信号線との間に直列に接続される。この比較例の増幅トランジスタのドレイン電流Ｉｓｆは、例えば、次の式により表される。
Ｉｓｆ＝Ｋ・（Ｗ／Ｌ）・（Ｖｉｎ−Ｖ２−Ｖｔｈ）２          ・・・式１
上式において、Ｋは、増幅トランジスタの移動度とゲート容量との積である。Ｗはゲート幅であり、Ｌは増幅トランジスタのゲート長である。Ｖｉｎは、増幅トランジスタのゲート電圧である。Ｖ２は、増幅トランジスタおよび選択トランジスタの接続点の電圧である。ドレイン電流Ｉｓｆの単位は、例えば、アンペア（Ａ）であり、ゲート長Ｌおよびゲート幅Ｗの単位は例えば、メートル（ｍ）である。電圧Ｖｉｎ、Ｖ２およびＶｔｈの単位は、例えば、ボルト（Ｖ）である。
【００６５】
次に、比較例において増幅トランジスタ３３１を２つにして、それらを１つの選択トランジスタに並列に接続した構成を想定する。この構成における増幅トランジスタのドレイン電流Ｉｓｆ'は、例えば、次の式により表される。
Ｉｓｆ'＝Ｋ・（２Ｗ／Ｌ）・（Ｖｉｎ−Ｖ２'−Ｖｔｈ'）２    ・・・式２
上式におけるＶ２'は、増幅トランジスタと選択トランジスタとの間の電圧である。Ｖｔｈ'は、増幅トランジスタの閾値電圧である。
【００６６】
式１および式２より、Ｖ２およびＶｔｈが、Ｖ２'およびＶｔｈ'と等しいものとすると、増幅トランジスタの並列接続により、増幅トランジスタのゲート幅Ｗを２倍にした場合と同一のドレイン電流を得ることができる。
【００６７】
また、ＩｓｆおよびＶｔｈが、Ｉｓｆ'およびＶｔｈ'と等しいものとすると、式１および式２より電圧Ｖ２'は、電圧Ｖ２よりも大きくなる。これは、並列接続により増幅トランジスタの相互コンダクタンスが大きくなり、そのオン抵抗が小さくなったことを意味する。
【００６８】
このように、増幅トランジスタの並列接続により、並列接続しない場合と比較して、それらのトランジスタの相互コンダクタンスを大きくして、ドレイン電流を増大させることができる。選択トランジスタについても同様に並列接続によりドレイン電流を増大させることができる。また、相互コンダクタンスの拡大により、処理速度を速くすることができる。
【００６９】
増幅トランジスタを並列接続せずに、そのゲート幅Ｗを２倍にした場合も、同様の効果が得られるが、２倍のゲート幅Ｗを確保するために、フォトダイオードの受光面積の削減が必要となるおそれがある。そして、受光面積を削減すると、感度などの光学特性が低下してしまう。
【００７０】
これに対して、固体撮像素子２００では、増幅トランジスタ３３１と増幅トランジスタ３６１とを並列に接続しているため、受光面積を維持しつつ、並列接続しない場合と比較して増幅トランジスタのゲート幅Ｗを実質的に拡大することができる。また、選択トランジスタ３３０と選択トランジスタ３６０とを並列に接続しているため、選択トランジスタのゲート幅Ｗも実質的に拡大することができる。
【００７１】
また、並列接続する増幅トランジスタ３３１および３６１は、Ｔｒ共有ブロック３１０内においてＹ方向に配列されている。選択トランジスタ３３０および３６０も同様にＹ方向に配列されている。Ｙ方向への配列により、Ｘ方向に配列した場合と比較して、信号線の配線が容易となる。配線のレイアウトについては後述する。
【００７２】
図７は、本技術の第１の実施の形態における固体撮像素子２００のＹ方向から見た断面図の一例を示す図である。光電変換層４１０の受光面を上面として、その下部にトランジスタ層４２０が設けられる。また、トランジスタ層４２０の下部に第１配線層４３０が設けられ、その下部に第２配線層４４０が設けられる。第２配線層４４０の下部に第３配線層４６０が設けられる。
【００７３】
光電変換層４１０には、フォトダイオード３２１や３２２が二次元格子状に配列される。トランジスタ層４２０には、増幅トランジスタ３３１および３６１や、選択トランジスタ３３０および３６０などのトランジスタが設けられる。第１配線層４３０には、Ｙ方向（垂直方向）に沿って信号線が配線される。第２配線層４４０には、Ｘ方向（水平方向）に沿って信号線が配線される。第３配線層４６０には、Ｙ方向に沿って信号線が配線される。
【００７４】
図８は、本技術の第１の実施の形態におけるトランジスタ層４２０の一例を示す平面図である。トランジスタ層４２０のＴｒ共有ブロック３１０に対応する領域には、８個の転送トランジスタと、選択トランジスタ３３０および３６０と、増幅トランジスタ３３１および３６１と、ダミートランジスタ３３２とリセットトランジスタ３６２とが設けられる。
【００７５】
［配線層の構成例］
図９は、本技術の第１の実施の形態における第１配線層４３０の配線レイアウトの一例を示す平面図である。この第１配線層４３０には、信号線４３１、４３２、４３３および４３４などの信号線がＹ方向に沿って配線される。
【００７６】
信号線４３１は、選択トランジスタ３３０および３６０に接続され、選択信号ＳＥＬを伝送する。信号線４３２は、転送トランジスタ３２３および３２７に接続され、転送信号ＴＧ００やＴＧ１０を伝送する。
【００７７】
信号線４３３は、増幅トランジスタ３３１および３６１に接続され、それらに電源を供給するために用いられる。信号線４３４は、リセットトランジスタ３６２に接続され、リセット信号ＲＳＴを伝送する。
【００７８】
図１０は、本技術の第１の実施の形態における第２配線層４４０の配線レイアウトの一例を示す平面図である。この第２配線層４４０には、信号線４４１、４４２、４４３、４４４、４４５、４４６、４４７、４４８、４４９および４５０などの信号線がＸ方向に沿って配線される。
【００７９】
信号線４４１、４４３、４４６および４４８は、電源電圧ＶＳＳを供給するために用いられる。信号線４４２は、信号線４３２に接続され、垂直駆動部２１０からの転送信号ＴＧを伝送する。信号線４４７も同様に転送信号ＴＧを伝送する。
【００８０】
信号線４４４は、信号線４３１に接続され、垂直駆動部２１０からの選択信号ＳＥＬを伝送する。信号線４４５および４５０は、電源電圧ＶＤＤを供給するために用いられる。
【００８１】
信号線４４９は、信号線４３４に接続され、垂直駆動部２１０からのリセット信号ＲＳＴを伝送する。
【００８２】
上述したように、Ｙ方向に選択トランジスタ３３０および３６０を配列したため、Ｙ方向に沿って配線した１本の信号線４３１により選択信号ＳＥＬを伝送することができる。ここで、仮に、Ｘ方向に選択トランジスタ３３０および３６０を配列すると、第１配線層４３０において、信号線４４４に接続した２本の信号線により選択信号ＳＥＬを伝送しなければならなくなり、配線数が増大してしまう。これに対して、Ｔｒ共有ブロック３１０では、Ｙ方向に選択トランジスタ３３０および３６０を配列しているため、Ｘ方向に配列した場合と比較して第１配線層４３０の配線数を削減して配線を容易にすることができる。
【００８３】
図１１は、本技術の第１の実施の形態における第３配線層４６０の配線レイアウトの一例を示す平面図である。この第３配線層４６０には、信号線４６１、４６２、４６３、４６４および４６５などの信号線がＹ方向に沿って配線される。
【００８４】
信号線４６１および４６５は、電源電圧ＶＤＤを供給するために用いられる。信号線４６２および４６４は、電源電圧ＶＳＳを供給するために用いられる。信号線４６３は、画素信号ＳＩＧを伝送する。図１１における信号線４６３は、図４に例示した等価回路における垂直信号線３１９に該当する。
【００８５】
このように、本技術の第１の実施の形態によれば、増幅トランジスタ３３１および３６１を並列に接続してＹ方向に配列したため、並列接続しない場合よりも増幅トランジスタの駆動力を容易に高くすることができる。また、選択トランジスタ３３０および３６０も並列に接続したため、選択トランジスタの駆動力も高くすることができる。
【００８６】
＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、固体撮像素子２００において増幅トランジスタ３３１および３６１の２つを並列に接続していた。これにより、並列接続しない場合と比較して増幅トランジスタのゲート幅Ｗを実質的に２倍にすることができるが、２倍にしても増幅トランジスタの駆動力が不足することがある。この第２の実施の形態の固体撮像素子２００は、増幅トランジスタの駆動力をさらに向上させた点において第１の実施の形態と異なる。
【００８７】
図１２は、本技術の第２の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック３１０内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。この第２の実施の形態のＴｒ共有ブロック３１０は、ダミートランジスタ３３２の代わりに増幅トランジスタ３３３を設けた点において第１の実施の形態と異なる。また、増幅トランジスタ３３１、３６１および３３３は、並列に接続される。
【００８８】
図１３は、本技術の第２の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック３１０の等価回路の一例を示す回路図である。この第２の実施の形態の等価回路は、増幅トランジスタ３３３がさらに接続される点において第１の実施の形態と異なる。
【００８９】
増幅トランジスタ３３１、３６１および３３３のソースは、電源に共通に接続される。また、増幅トランジスタ３３１および３３３のドレインは、選択トランジスタ３３０に共通に接続される。なお、増幅トランジスタ３３３は、特許請求の範囲に記載の第５トランジスタの一例である。
【００９０】
３つの増幅トランジスタの並列接続により、並列接続しない場合と比較して増幅トランジスタのゲート幅Ｗを実質的に３倍にすることができる。これにより、ドレイン電流を３倍にして増幅トランジスタの駆動力をさらに向上させることができる。
【００９１】
このように、本技術の第２の実施の形態では、増幅トランジスタ３３１、３６１および３３３の３つを並列に接続したため、２つを並列接続する場合と比較して増幅トランジスタの駆動力をさらに向上させることができる。
【００９２】
＜３．第３の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、固体撮像素子２００において選択トランジスタ３３０および３６０の２つを並列に接続していた。これにより、並列接続しない場合と比較して選択トランジスタのゲート幅Ｗを実質的に２倍にすることができるが、２倍にしても選択トランジスタの駆動力が不足することがある。この第３の実施の形態の固体撮像素子２００は、選択トランジスタの駆動力をさらに向上させた点において第１の実施の形態と異なる。
【００９３】
図１４は、本技術の第３の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック３１０内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。この第３の実施の形態のＴｒ共有ブロック３１０は、ダミートランジスタ３３２の代わりに選択トランジスタ３３４を設けた点において第１の実施の形態と異なる。また、選択トランジスタ３３０、３６０および３３４は、並列に接続される。
【００９４】
図１５は、本技術の第３の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック３１０の等価回路の一例を示す回路図である。この第３の実施の形態の等価回路は、選択トランジスタ３３４がさらに接続される点において第１の実施の形態と異なる。
【００９５】
選択トランジスタ３３０、３６０および３３４のゲートは、選択信号ＳＥＬを伝送する信号線に共通に接続され、それらのドレインは垂直信号線３１９に共通に接続される。また、選択トランジスタ３３０および３３４のソースは、増幅トランジスタ３３１に共通に接続される。なお、選択トランジスタ３３４は、特許請求の範囲に記載の第５トランジスタの一例である。
【００９６】
３つの選択トランジスタの並列接続により、並列接続しない場合と比較して選択トランジスタのゲート幅Ｗを実質的に３倍にすることができる。これにより、ドレイン電流を３倍にして選択トランジスタの駆動力をさらに向上させることができる。
【００９７】
このように、本技術の第３の実施の形態では、選択トランジスタ３３０、３６０および３３４の３つを並列に接続したため、２つを並列接続する場合と比較して選択トランジスタの駆動力をさらに向上させることができる。
【００９８】
＜４．第４の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、選択トランジスタ３３０および３６０の２つを並列に接続していた。これにより、並列接続しない場合と比較して選択トランジスタのゲート幅Ｗを実質的に２倍にすることができるが、Ｔｒ共有ブロック３１０内のトランジスタ数が増大して、フォトダイオードの受光面積の拡大が困難となる。この第４の実施の形態の固体撮像素子２００は、選択トランジスタの個数を削減した点において第１の実施の形態と異なる。
【００９９】
図１６は、本技術の第４の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック３１０内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。この第４の実施の形態のＴｒ共有ブロック３１０は、選択トランジスタ３６０およびダミートランジスタ３３２を備えない点において第１の実施の形態と異なる。これらのトランジスタを削減した状態のＦＤ共有ブロック３２０および３５０は対称性を有するため、感度不均一性などの光学特性を改善することができる。また、第４の実施の形態において増幅トランジスタ３３１は、フォトダイオード３２６とフォトダイオード３５１との間に配置される。選択トランジスタ３３０は、フォトダイオード３２９とフォトダイオード３５２との間に配置される。増幅トランジスタ３６１は、座標（３，０）のフォトダイオード３５６と、その次の行の座標（４，０）のフォトダイオード（不図示）との間に配置される。第４の実施の形態におけるリセットトランジスタ３６２の位置は、第１の実施の形態と同様である。
【０１００】
図１７は、本技術の第４の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック３１０の等価回路の一例を示す回路図である。この第４の実施の形態の等価回路は、選択トランジスタ３６０が接続されない点において第１の実施の形態と異なる。また、増幅トランジスタ３６１のドレインは、選択トランジスタ３３０に接続される。
【０１０１】
このように、本技術の第４の実施の形態では、選択トランジスタ３６０およびダミートランジスタ３３２を用いずにＦＤ共有ブロック３２０および３６０に対称性を持たせたため、感度不均一性などの光学特性を改善することができる。
【０１０２】
＜５．第５の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、増幅トランジスタ３３１および３６１の２つを並列に接続していた。これにより、並列接続しない場合と比較して増幅トランジスタのゲート幅Ｗを実質的に２倍にすることができるが、Ｔｒ共有ブロック３１０内のトランジスタ数が増大して、フォトダイオードの受光面積の拡大が困難となる。この第５の実施の形態の固体撮像素子２００は、増幅トランジスタの個数を削減した点において第１の実施の形態と異なる。
【０１０３】
図１８は、本技術の第５の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック３１０内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。この第５の実施の形態のＴｒ共有ブロック３１０は、増幅トランジスタ３６１およびダミートランジスタ３３２を備えない点において第１の実施の形態と異なる。これらのトランジスタを削減した状態のＦＤ共有ブロック３２０および３５０は対称性を有するため、感度不均一性などの光学特性を改善することができる。
【０１０４】
また、第５の実施の形態において増幅トランジスタ３３１は、フォトダイオード３２６とフォトダイオード３５１との間に配置される。選択トランジスタ３３０は、フォトダイオード３２９とフォトダイオード３５２との間に配置される。リセットトランジスタ３６２は、座標（３，０）のフォトダイオード３５６と、その次の行の座標（４，０）のフォトダイオード（不図示）との間に配置される。選択トランジスタ３６０は、座標（３，１）のフォトダイオード３５９と、その次の行の座標（４，１）のフォトダイオード（不図示）との間に配置される。
【０１０５】
なお、選択トランジスタ３３０は、特許請求の範囲に記載の第１トランジスタの一例であり、選択トランジスタ３６０は、特許請求の範囲に記載の第２トランジスタの一例である。
【０１０６】
図１９は、本技術の第５の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック３１０の等価回路の一例を示す回路図である。この第５の実施の形態の等価回路は、増幅トランジスタ３６１が接続されない点において第１の実施の形態と異なる。また、選択トランジスタ３６０のソースは、増幅トランジスタ３３１に接続される。
【０１０７】
このように、本技術の第５の実施の形態では、増幅トランジスタ３６１およびダミートランジスタ３３２を用いずにＦＤ共有ブロック３２０および３６０に対称性を持たせたため、感度不均一性などの光学特性を改善することができる。
【０１０８】
＜６．第６の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態ではＴｒ共有ブロック３１０内において選択トランジスタ３３０などのトランジスタをＸ方向に配列していた。しかし、この配置では、それらのトランジスタをＹ方向に配列する場合と比較して、Ｙ方向における画素アレイ部３００のサイズが大きくなってしまう。また、選択トランジスタ３３０および３６０の並列接続により、Ｔｒ共有ブロック３１０内のトランジスタ数が増大して、フォトダイオードの受光面積の拡大が困難となる。この第６の実施の形態の固体撮像素子２００は、Ｙ方向のサイズと選択トランジスタの個数とを削減した点において第１の実施の形態と異なる。
【０１０９】
図２０は、本技術の第６の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック３１０内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。この第６の実施の形態のＴｒ共有ブロック３１０は、選択トランジスタ３６０およびダミートランジスタ３３２を備えない点において第１の実施の形態と異なる。これらのトランジスタを削減した状態のＦＤ共有ブロック３２０および３５０は対称性を有するため、感度不均一性などの光学特性を改善することができる。
【０１１０】
また、選択トランジスタ３３０、増幅トランジスタ３３１、増幅トランジスタ３６１およびリセットトランジスタ３６２はＹ方向に配列される。選択トランジスタ３３０は、フォトダイオード３２２に隣接する位置に配置され、増幅トランジスタ３３１は、フォトダイオード３２９に隣接する位置に配置される。増幅トランジスタ３６１は、フォトダイオード３５２に隣接する位置に配置され、リセットトランジスタ３６２は、フォトダイオード３５９に隣接する位置に配置される。このような配置により、ＦＤ共有ブロック３２０とＦＤ共有ブロック３５０とは、それらのブロックの境界線に対して線対称となる。なお、選択トランジスタ３３０およびリセットトランジスタ３６２は、特許請求の範囲に記載の他のトランジスタの一例である。
【０１１１】
第６の実施の形態のＴｒ共有ブロック３１０の等価回路は、図１７に例示した第４の実施の形態の等価回路と同様である。
【０１１２】
このように、本技術の第６の実施の形態では、選択トランジスタ３３０、増幅トランジスタ３３１、増幅トランジスタ３６１およびリセットトランジスタ３６２をＹ方向に配列したため、Ｘ方向に配列する場合よりもＹ方向のサイズを削減することができる。また、選択トランジスタ３６０およびダミートランジスタ３３２を用いずにＦＤ共有ブロック３２０および３６０に対称性を持たせたため、感度不均一性などの光学特性を改善することができる。
【０１１３】
＜７．第７の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態ではＴｒ共有ブロック３１０内において選択トランジスタ３３０などのトランジスタをＸ方向に配列していた。しかし、この配置では、それらのトランジスタをＹ方向に配列する場合と比較して、Ｙ方向における画素アレイ部３００のサイズが大きくなってしまう。また、増幅トランジスタ３３１および３６１の並列接続により、Ｔｒ共有ブロック３１０内のトランジスタ数が増大して、フォトダイオードの受光面積の拡大が困難となる。この第７の実施の形態の固体撮像素子２００は、Ｙ方向のサイズと増幅トランジスタの個数とを削減した点において第１の実施の形態と異なる。
【０１１４】
図２１は、本技術の第７の実施の形態におけるＴｒ共有ブロック３１０内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。この第７の実施の形態のＴｒ共有ブロック３１０は、増幅トランジスタ３６１およびダミートランジスタ３３２を備えない点において第１の実施の形態と異なる。これらのトランジスタを削減した状態のＦＤ共有ブロック３２０および３５０は対称性を有するため、感度不均一性などの光学特性を改善することができる。
【０１１５】
また、選択トランジスタ３３０、増幅トランジスタ３３１、選択トランジスタ３６０およびリセットトランジスタ３６２はＹ方向に配列される。選択トランジスタ３３０は、フォトダイオード３２２に隣接する位置に配置され、増幅トランジスタ３３１は、フォトダイオード３２９に隣接する位置に配置される。選択トランジスタ３６０は、フォトダイオード３５２に隣接する位置に配置され、リセットトランジスタ３６２は、フォトダイオード３５９に隣接する位置に配置される。なお、増幅トランジスタ３３１およびリセットトランジスタ３６２は、特許請求の範囲に記載の他のトランジスタの一例である。
【０１１６】
第７の実施の形態のＴｒ共有ブロック３１０の等価回路は、図１９に例示した第５の実施の形態の等価回路と同様である。なお、第１、第２および第３の実施の形態についても、第６および第７の実施の形態のようにトランジスタ群をＹ方向に配列する構成としてもよい。
【０１１７】
このように、本技術の第７の実施の形態では、選択トランジスタ３３０、増幅トランジスタ３３１、選択トランジスタ３６０およびリセットトランジスタ３６２をＹ方向に配列したため、Ｘ方向に配列する場合よりもＹ方向のサイズを削減することができる。また、増幅トランジスタ３６１およびダミートランジスタ３３２をを用いずにＦＤ共有ブロック３２０および３６０に対称性を持たせたため、感度不均一性などの光学特性を改善することができる。
【０１１８】
＜８．内視鏡手術システムへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１１９】
図２２は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【０１２０】
図２２では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
【０１２１】
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
【０１２２】
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
【０１２３】
カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：  Ｃａｍｅｒａ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。
【０１２４】
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
【０１２５】
表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
【０１２６】
光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
【０１２７】
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
【０１２８】
処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
【０１２９】
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
【０１３０】
また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
【０１３１】
また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ  Ｂａｎｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
【０１３２】
図２３は、図２２に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
【０１３３】
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
【０１３４】
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
【０１３５】
撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
【０１３６】
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
【０１３７】
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
【０１３８】
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
【０１３９】
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
【０１４０】
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ  Ｗｈｉｔｅ  Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
【０１４１】
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
【０１４２】
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
【０１４３】
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
【０１４４】
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
【０１４５】
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
【０１４６】
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
【０１４７】
カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
【０１４８】
ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
【０１４９】
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１１４０２に適用され得る。具体的には、図２の固体撮像素子２００を、図２３の撮像部１１４０２に適用することができる。撮像部１０４０２に本開示に係る技術を適用することによって、トランジスタの駆動力を向上させて、より鮮明な術部画像を得ることができるため、術者が術部を確実に確認することが可能になる。
【０１５０】
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
【０１５１】
＜９．移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【０１５２】
図２４は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【０１５３】
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２４に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
【０１５４】
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
【０１５５】
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【０１５６】
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
【０１５７】
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
【０１５８】
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
【０１５９】
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｉｖｅｒ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１６０】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１６１】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
【０１６２】
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２４の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
【０１６３】
図２５は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１６４】
図２５では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０１６５】
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０１６６】
なお、図２５には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【０１６７】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
【０１６８】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１６９】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
【０１７０】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
【０１７１】
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図２の固体撮像素子２００を、図２４の撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することによって、トランジスタの駆動力を向上させて、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
【０１７２】
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【０１７３】
また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標）Disc）等を用いることができる。
【０１７４】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
【０１７５】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）所定方向に配列された第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部と、
複数の第１光電変換素子と、
前記複数の第１光電変換素子から前記第１電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる第１転送部と、
複数の第２光電変換素子と、
前記複数の第２光電変換素子から前記第２電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる第２転送部と、
前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された前記電荷の量に応じた信号を出力する第１トランジスタと、
前記所定方向に前記第１トランジスタとともに配列されて前記第１トランジスタに並列に接続された第２トランジスタと
を具備する固体撮像素子。
（２）前記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部は、前記蓄積した電荷の量に応じた電圧を生成し、
前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタは、前記電圧を増幅して前記信号として出力する増幅トランジスタである
前記（１）記載の固体撮像素子。
（３）前記所定方向に配列された選択トランジスタおよびリセットトランジスタをさらに具備し、
前記選択トランジスタは、所定の選択信号に従って前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタと所定の信号線との間の経路を開閉し、
前記リセットトランジスタは、前記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部を初期化する
前記（２）記載の固体撮像素子。
（４）前記所定方向に配列された第３トランジスタおよび第４トランジスタをさらに具備し、
前記第３トランジスタは、所定の選択信号に従って前記第１トランジスタと所定の信号線との間の経路を開閉する選択トランジスタであり、
前記第４トランジスタは、前記所定の選択信号に従って前記第３トランジスタと前記所定の信号線との間の経路を開閉する選択トランジスタである
前記（２）記載の固体撮像素子。
（５）前記所定方向に配列されたリセットトランジスタおよびダミートランジスタをさらに具備し、
前記リセットトランジスタは、前記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部を初期化する
前記（４）記載の固体撮像素子。
（６）前記所定方向に配列されたリセットトランジスタおよび第５トランジスタをさらに具備し、
前記リセットトランジスタは、前記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部を初期化する
前記（４）記載の固体撮像素子。
（７）前記第５トランジスタは、前記第１トランジスタおよび第２トランジスタと並列に接続された増幅トランジスタである
前記（６）記載の固体撮像素子。
（８）前記第５トランジスタは、前記第３トランジスタおよび第４トランジスタの一方と並列に接続された選択トランジスタである
前記（６）記載の固体撮像素子。
（９）前記所定方向に配列された増幅トランジスタおよびリセットトランジスタをさらに具備し、
前記第１トランジスタおよび第２トランジスタは、所定の選択信号に従って前記第３トランジスタと所定の信号線との間の経路を開閉する選択トランジスタであり、
前記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部は、前記蓄積した電荷の量に応じた電圧を生成し、
前記増幅トランジスタは、前記電圧を増幅して前記信号として出力し、
前記リセットトランジスタは、前記第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部を初期化する
前記（１）記載の固体撮像素子。
（１０）前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタと異なる他のトランジスタをさらに具備し、
前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタの一方と前記他のトランジスタとは、前記所定方向に垂直な方向に配列される
前記（１）から（９）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１１）前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタと異なる他のトランジスタをさらに具備し、
前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタと前記他のトランジスタとは、前記所定方向に配列される
前記（１）から（９）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１２）前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタに接続された信号線が、前記所定方向に沿って配線された配線層をさらに具備する
前記（１）から（１０）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１３）所定方向に配列された第１電荷蓄積部および第２電荷蓄積部と、
複数の第１光電変換素子と、
前記複数の第１光電変換素子から前記第１電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる第１転送部と、
複数の第２光電変換素子と、
前記複数の第２光電変換素子から前記第２電荷蓄積部へ電荷を転送して蓄積させる第２転送部と、
前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された前記電荷の量に応じた信号を出力する第１トランジスタと、
前記所定方向に前記第１トランジスタとともに配列されて前記第１トランジスタに並列に接続された第２トランジスタと
前記信号に対して所定の処理を行う信号処理部と
を具備する撮像装置。
【符号の説明】
【０１７６】
１００  撮像装置
１１０  光学部
１２０  ＤＳＰ回路
１３０  表示部
１４０  操作部
１５０  バス
１６０  フレームメモリ
１７０  記憶部
１８０  電源部
２００  固体撮像素子
２１０  垂直駆動部
２２０  システム制御部
２３０  カラム処理部
２４０  水平駆動部
３００  画素アレイ部
３１０  Ｔｒ共有ブロック
３２０、３５０  ＦＤ共有ブロック
３２１、３２２、３２６、３２９、３５１、３５２、３５６、３５９  フォトダイオード
３２３、３２４、３２７、３２８、３５３、３５４、３５７、３５８  転送トランジスタ
３３０、３３４、３６０  選択トランジスタ
３３１、３３３、３６１  増幅トランジスタ
３３２  ダミートランジスタ
３６２  リセットトランジスタ
４１０  光電変換層
４２０  トランジスタ層
４３０  第１配線層
４４０  第２配線層
４６０  第３配線層
１１４０２、１２０３１  撮像部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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