(57)【要約】【課題】少数のフローティングディフュージョンで、高解像度の画像を取得することができる撮像装置を提供することを課題とする。【解決手段】撮像装置は、光を電荷に変換する第１の光電変換部（３０１ａ）と、光を電荷に変換する第２の光電変換部（３０１ｂ）と、電荷を蓄積する第１のフローティングディフュージョン（３０３ａ）と、電荷を蓄積する第２のフローティングディフュージョン（３０３ｂ）と、第１の光電変換部の電荷を第１のフローティングディフュージョンに転送する第１の転送スイッチ（３０２ａ）と、第１の光電変換部の電荷を第２のフローティングディフュージョンに転送する第２の転送スイッチ（３０２ｂ）と、第２の光電変換部の電荷を第１のフローティングディフュージョンに転送する第３の転送スイッチ（３０２ｃ）と、第２の光電変換部の電荷を第２のフローティングディフュージョンに転送する第４の転送スイッチ（３０２ｄ）とを有する。【選択図】図３
2015186006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電荷に変換する第１の光電変換部と、
光を電荷に変換する第２の光電変換部と、
電荷を蓄積する第１のフローティングディフュージョンと、
電荷を蓄積する第２のフローティングディフュージョンと、
前記第１の光電変換部の電荷を前記第１のフローティングディフュージョンに転送する第１の転送スイッチと、
前記第１の光電変換部の電荷を前記第２のフローティングディフュージョンに転送する第２の転送スイッチと、
前記第２の光電変換部の電荷を前記第１のフローティングディフュージョンに転送する第３の転送スイッチと、
前記第２の光電変換部の電荷を前記第２のフローティングディフュージョンに転送する第４の転送スイッチと
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の転送スイッチは、前記第１の光電変換部の電荷を前記第１のフローティングディフュージョンに転送し、それと同時に、前記第４の転送スイッチは、前記第２の光電変換部の電荷を前記第２のフローティングディフュージョンに転送することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の転送スイッチは、前記第１の光電変換部の電荷を前記第１のフローティングディフュージョンに転送し、その後、前記第２の転送スイッチは、前記第１の光電変換部の電荷を前記第２のフローティングディフュージョンに転送することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
第１のモード及び第２のモードを有し、
前記第１のモードでは、
前記第１の転送スイッチは、前記第１の光電変換部の電荷を前記第１のフローティングディフュージョンに転送し、それと同時、前記第４の転送スイッチは、前記第２の光電変換部の電荷を前記第２のフローティングディフュージョンに転送し、
前記第２のモードでは、
前記第１の転送スイッチは、前記第１の光電変換部の電荷を前記第１のフローティングディフュージョンに転送し、その後、前記第２の転送スイッチは、前記第１の光電変換部の電荷を前記第２のフローティングディフュージョンに転送することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
さらに、前記第２のモードにおいて、被写体にパルス光を投射する発光部を有することを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第２のモードでは、前記第１の転送スイッチがオンし、その後、前記発光部がパルス光の投射を開始し、その後、前記第１の転送スイッチがオフし、前記第２の転送スイッチがオンし、その後、前記発光部がパルス光の投射を終了し、その後、前記第２の転送スイッチがオフすることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【請求項７】
さらに、前記第２のモードの前記第１及び第２のフローティングディフュージョンの電荷を基に前記被写体までの距離を演算する画像処理部を有することを特徴とする請求項５又は６記載の撮像装置。
【請求項８】
さらに、光を電荷に変換する第３の光電変換部と、
光を電荷に変換する第４の光電変換部と、
電荷を蓄積する第３のフローティングディフュージョンと、
電荷を蓄積する第４のフローティングディフュージョンと、
前記第３の光電変換部の電荷を前記第３のフローティングディフュージョンに転送する第５の転送スイッチと、
前記第３の光電変換部の電荷を前記第４のフローティングディフュージョンに転送する第６の転送スイッチと、
前記第４の光電変換部の電荷を前記第３のフローティングディフュージョンに転送する第７の転送スイッチと、
前記第４の光電変換部の電荷を前記第４のフローティングディフュージョンに転送する第８の転送スイッチとを有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
さらに、光を電荷に変換する第３の光電変換部と、
光を電荷に変換する第４の光電変換部と、
電荷を蓄積する第３のフローティングディフュージョンと、
前記第３の光電変換部の電荷を前記第２のフローティングディフュージョンに転送する第５の転送スイッチと、
前記第３の光電変換部の電荷を前記第３のフローティングディフュージョンに転送する第６の転送スイッチと、
前記第４の光電変換部の電荷を前記第２のフローティングディフュージョンに転送する第７の転送スイッチと、
前記第４の光電変換部の電荷を前記第３のフローティングディフュージョンに転送する第８の転送スイッチとを有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
さらに、前記第１〜第４の光電変換部に対応して設けられる複数色のカラーフィルタを有することを特徴とする請求項８又は９記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第２のモードでは、前記発光部が投射するパルス光の波長に応じて、前記第１〜第４の光電変換部のうちの異なる光電変換部の電荷が転送されることを特徴とする請求項１０記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、対象物までの距離を測定する技術として、例えば、ＴＯＦ（Time Of Flight）法がある。ＴＯＦ法は、対象物に対して光を投光し、その光が対象物に当たり、反射して戻ってくるまでの時間を測定して距離を測定する手法である。光の飛行速度は、３×１０8ｍ／ｓと非常に高速であるが、半導体の微細化技術の向上により、これを検出できるデバイスの実現が可能となってきた。
【０００３】
特許文献１には、ＴＯＦ方式を固体撮像素子に応用したＣＭＯＳ固体撮像素子による距離画像センサの技術が開示されている。特許文献１では、撮像素子の単位画素は１つのフォトダイオードに対して２つのフローティングディフュージョンと２つの転送スイッチを有する。投射光のパルスタイミングに同期し、２つの転送スイッチを交互に開閉させることにより、反射光により発生した電荷を１つのフォトダイオードから２つのフローティングディフュージョンへ電荷を振り分ける。その振り分けられた電荷の配分比から被写体までの距離を推定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９４４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述のような電荷振り分け方式のＴＯＦを行う固体撮像素子では、最低でも１画素中に２個の電荷蓄積部が必要になり、フォトダイオードの開口率を稼げない。そのため、感度が低くなってしまう。一方、感度を高くするために画素サイズを大きくすると、今度は多画素化ができなくなり、解像度が低くなってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、少ない数のフローティングディフュージョンで、高解像度の画像を取得することができる撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の撮像装置は、光を電荷に変換する第１の光電変換部と、光を電荷に変換する第２の光電変換部と、電荷を蓄積する第１のフローティングディフュージョンと、電荷を蓄積する第２のフローティングディフュージョンと、前記第１の光電変換部の電荷を前記第１のフローティングディフュージョンに転送する第１の転送スイッチと、前記第１の光電変換部の電荷を前記第２のフローティングディフュージョンに転送する第２の転送スイッチと、前記第２の光電変換部の電荷を前記第１のフローティングディフュージョンに転送する第３の転送スイッチと、前記第２の光電変換部の電荷を前記第２のフローティングディフュージョンに転送する第４の転送スイッチとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少ない数のフローティングディフュージョンで、高解像度の画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態による撮像装置の構成例を示す図である。
【図２】単位画素の構成例を示す図である。
【図３】単位画素の構成例を示す図である。
【図４】撮像素子の構成例を示す図である。
【図５】読み出し回路の構成例を示す図である。
【図６】撮像素子の通常撮影モードのタイミングチャートである。
【図７】撮像素子の距離画像取得モードのタイミングチャートである。
【図８】投射光と反射光のパルスタイミングを説明する図である。
【図９】第２の実施形態による撮像素子の構成例を示す図である。
【図１０】撮像素子の他の構成例を示す図である。
【図１１】撮像素子の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。撮像素子１０１は、ＣＭＯＳ撮像素子であり、撮影レンズを介して撮像された画像信号を生成する。ＡＦＥ１０２は、アナログフロントエンド（Analog Front End）であり、撮像素子１０１からの信号の増幅や黒レベルの調整（ＯＢクランプ）などを行う信号処理回路である。ＡＦＥ１０２は、タイミング発生回路１１０からＯＢクランプタイミングやＯＢクランプ目標レベルなどを入力し、それに従って処理を行う。そして、ＡＦＥ１０２は、上記の処理を行ったアナログ信号をデジタル信号に変換する。ＤＦＥ１０３は、デジタルフロントエンド（Digital Front End）であり、ＡＦＥ１０２で変換された各画素のデジタル信号を入力し、画像信号の補正や画素の並び替え等のデジタル処理などを行う。また、ＤＦＥ１０３は、ＯＢクランプを実施することができる。画像処理装置（画像処理部）１０５は、現像処理を行って、表示回路１０８に画像を表示する。また、画像処理装置１０５は、制御回路１０６を介して記録媒体１０９に画像を記録する。制御回路１０６は、その他、操作部１０７からの指示を入力し、タイミング発生回路１１０に命令を出力する。記録媒体１０９は、コンパクトフラッシュ（登録商標）メモリなどである。メモリ回路１０４は、画像処理装置１０５の現像段階での作業用メモリに使用される。また、メモリ回路１０４は、撮像が続いて行われ、現像処理が間に合わないときのバッファーメモリとして使用される。操作部１０７は、デジタルカメラを起動させるための電源スイッチを有する。また、操作部１０７は、測光処理、測距処理などの撮影準備動作開始やミラー、シャッターを駆動して撮像素子１０１から読み出した信号を処理して記録媒体１０９に書き込む一連の撮像動作の開始を指示するシャッタースイッチなどを有する。発光装置１１１は、制御回路１０６からの命令により、被写体に向かってパルス光を投射する発光部である。
【００１１】
図４は、撮像素子１０１の構成例を示すである。画素領域４０８は、４×３の行列状に配置された複数の単位画素２００を有する。単位画素２００は、上下に２個の画素２００ａを有する。したがって、画素領域４０８は、４×６の画素２００ａを有する。ただし、画素領域４０８は、実際には、数千×数千画素を有する。垂直シフトレジスタ４０１は、信号Ｐｒｅｓ＿ａ（ｎ）、Ｐｒｅｓ＿ｂ（ｎ）、Ｐｓｅｌ＿ａ（ｎ）、Ｐｓｅｌ＿ｂ（ｎ）、Ｐｔｘ＿ａ（ｎ）〜Ｐｔｘ＿ｄ（ｎ）等を画素領域４０８に出力する。ｎは任意の自然数である。
【００１２】
画素２００ａは、左右に接続されている垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂに画素信号を出力する。電流源４０７は、垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂにそれぞれ接続される。画素２００ａは、リセット状態におけるノイズ信号を出力し、非リセット状態における画素信号を出力する。読み出し回路４０２は、垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂの信号を入力し、画素信号をｎチャネルＭＯＳトランジスタ４０３を介して差動増幅器４０５に出力し、ノイズ信号をｎチャネルＭＯＳトランジスタ４０４を介して差動増幅器４０５に出力する。水平シフトレジスタ４０６は、トランジスタ４０３及び４０４のオン／オフを制御する。差動増幅器４０５は、画素信号とノイズ信号との差分を出力する。
【００１３】
図３は、単位画素２００の構成例を示す回路図である。第１のフォトダイオード３０１ａは、撮影レンズによって結像された光を電荷に変換して蓄積する第１の光電変換部である。第２のフォトダイオード３０１ｂは、撮影レンズによって結像された光を電荷に変換して蓄積する第２の光電変換部である。第１の転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａは、第１のフォトダイオード３０１ａの電荷を第１のフローティングディフュージョン（ＦＤ）３０３ａに転送する第１の転送スイッチである。第２の転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｂは、第１のフォトダイオード３０１ａの電荷を第２のフローティングディフュージョン（ＦＤ）３０３ｂに転送する第２の転送スイッチである。第３の転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｃは、第２のフォトダイオード３０１ｂの電荷を第１のＦＤ３０３ａに転送する第３の転送スイッチである。第４の転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｄは、第２のフォトダイオード３０１ｂの電荷を第２のＦＤ３０３ｂに転送する第４の転送スイッチである。フォトダイオード３０１ａに蓄積された電荷は、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａを介してＦＤ３０３ａに転送、又は転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｂを介してＦＤ３０３ｂに転送される。フォトダイオード３０１ｂに蓄積された電荷は、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｃを介してＦＤ３０３ａに転送、又は転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｄを介してＦＤ３０３ｂに転送される。ＦＤ３０３ａ及び３０３ｂは、それぞれ、電荷を蓄積する。
【００１４】
リセットＭＯＳトランジスタ３０４ａ及び３０４ｂは、それぞれ、ＦＤ３０３ａ及び３０３ｂに接続される。ソースフォロワアンプ（ＳＦ）３０５ａ及び３０５ｂのゲートは、それぞれ、ＦＤ３０３ａ及び３０３ｂに接続される。ＳＦ３０５ａ及び３０５ｂのソースは、それぞれ、選択ＭＯＳトランジスタ３０６ａ及び３０６ｂを介して、垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂに接続される。ＦＤ３０３ａ及び３０３ｂは、それぞれ、一時的に電荷を保持し、電荷を電圧に変換し、ＳＦ３０５ａ及び３０５ｂのゲートに出力する。ＳＦ３０５ａ及び３０５ｂは、それぞれ、ＦＤ３０３ａ及び３０３ｂの電圧に応じた信号を、選択ＭＯＳトランジスタ３０６ａ及び３０６ｂを介して、垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂに出力する。リセットＭＯＳトランジスタ３０４ａ、３０４ｂ及びＳＦ３０５ａ、３０５ｂのドレインは、電源電位ＶＤＤのノードに接続される。リセットＭＯＳトランジスタ３０４ａは、ＦＤ３０３ａの電位を電源電位ＶＤＤにリセットし、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａ及び３０２ｃを介してフォトダイオード３０１ａ及び３０１ｂの電位を電源電位ＶＤＤにリセットする。また、リセットＭＯＳトランジスタ３０４ｂは、ＦＤ３０３ｂの電位を電源電位ＶＤＤにリセットし、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｂ及び３０２ｄを介してフォトダイオード３０１ａ及び３０１ｂの電位を電源電位ＶＤＤにリセットする。選択ＭＯＳトランジスタ３０６ａ及び３０６ｂは、それぞれ、ＳＦ３０５ａ及び３０５ｂから出力された画素信号を垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂに出力する。
【００１５】
ｎ行目の単位画素２００の転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａ〜３０２ｄのゲートには、信号Ｐｔｘ＿ａ（ｎ）〜Ｐｔｘ＿ｄ（ｎ）（図４）がそれぞれ印加される。ｎ行目の単位画素２００のリセットＭＯＳトランジスタ３０４ａ及び３０４ｂのゲートには、信号Ｐｒｅｓ＿ａ（ｎ）及びＰｒｅｓ＿ｂ（ｎ）（図４）がそれぞれ印加される。ｎ行目の単位画素２００の選択ＭＯＳトランジスタ３０６ａ及び３０６ｂのゲートには、信号Ｐｓｅｌ＿ａ（ｎ）及びＰｓｅｌ＿ｂ（ｎ）がそれぞれ印加される。
【００１６】
同様に、ｎ＋１行目の単位画素２００には、信号Ｐｔｘ＿ａ（ｎ＋１）〜Ｐｔｘ＿ｄ（ｎ＋１）、Ｐｒｅｓ＿ａ（ｎ＋１）、Ｐｒｅｓ＿ｂ（ｎ＋１）、Ｐｓｅｌ＿ａ（ｎ＋１）、Ｐｓｅｌ＿ｂ（ｎ＋１）がそれぞれ印加される。単位画素２００は、行毎に共通の駆動信号が印加される。
【００１７】
選択ＭＯＳトランジスタ３０６ａ及び３０６ｂのソースは、縦方向に延長して配置される垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂにそれぞれ接続される。同じ列に配置される単位画素２００の選択ＭＯＳトランジスタ３０６ａ及び３０６ｂのソースは、同じ列の共通の垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂにそれぞれ接続される。図４において、垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂは、負荷である定電流源４０７にそれぞれ接続される。
【００１８】
図２は、単位画素２００の構成を説明するための図である。単位画素２００は、２個の画素２００ａを有する。フォトダイオード３０１ａの左右両側には、２つの転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａ及び３０２ｂが配置される。フォトダイオード３０１ａの電荷は、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａ又は３０２ｂにより転送される。同様に、フォトダイオード３０１ｂの左右両側には、２つの転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｃ及び３０２ｄが配置される。フローティングディフュージョン（ＦＤ）３０３ａは、転送ＭＯＳトランジスタ２０２ａ及び２０２ｃに接続される。ＦＤ３０３ｂは、転送ＭＯＳトランジスタ２０２ｂ及び２０２ｄに接続される。マイクロレンズ２０４ａ及び２０４ｂは、フォトダイオード３０１ａ及び３０１ｂ上にそれぞれ配置される。単位画素２００内の２個の画素２００ａは、２個のＦＤ３０３ａ及び３０３ｂを共有する。
【００１９】
図５は、図４の読み出し回路４０２の１列分の構成例を示す図である。破線で囲った部分５０は、垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂの数だけ設けられる。垂直信号線４１１ａ及４１１ｂは、それぞれ別の端子Ｖｏｕｔに接続される。列アンプ５０１は、端子Ｖｏｕｔの信号を増幅する。列アンプ５０１の増幅ゲインは、Ｃ０とＣｆの容量比Ｃ０／Ｃｆで決まる。図５の読み出し回路４０２の動作は、図６及び図７を参照しながら後述する。
【００２０】
図６は、撮像素子１０１の通常撮像モード（第１のモード）の動作例を示すタイミングチャートである。図６を用いて、ｘ行目の画素信号の読み出しを行う動作を説明する（ｘは任意の整数）。時刻ｔ０では、フォトダイオード３０１ａ及び３０１ｂからの電荷の読み出しに先立って、リセットＭＯＳトランジスタ３０４ａ及び３０４ｂのゲートに印加されるリセット信号Ｐｒｅｓ＿ａ（ｘ）及びＰｒｅｓ＿ｂ（ｘ）がハイレベルになる。なお、リセット信号Ｐｒｅｓ＿ａ（ｘ）及びＰｒｅｓ＿ｂ（ｘ）は、図６のリセット信号Ｐｒｅｓに相当する。これによって、リセットＭＯＳトランジスタ３０４ａ及び３０４ｂがオンし、ＦＤ３０３ａ及び３０３ｂがリセット電源電位ＶＤＤにリセットされる。
【００２１】
次に、時刻ｔ１では、リセットＭＯＳトランジスタ３０４ａ及び３０４ｂのゲートに印加されるリセット信号Ｐｒｅｓがローレベルに復帰すると同時に、クランプスイッチのゲートに印加されるクランプ信号Ｐｃ０ｒ（図５）がハイレベルになる。これにより、リセットＭＯＳトランジスタ３０４ａ及び３０４ｂがオフし、クランプスイッチがオンする。容量Ｃ０及びＣｆの電荷がリセットされる。
【００２２】
次に、時刻ｔ２では、選択ＭＯＳトランジスタ３０６ａ及び３０６ｂのゲートに印加される選択信号Ｐｓｅｌ＿ａ（ｘ）及びＰｓｅｌ＿ｂ（ｘ）がハイレベルとなる。選択信号Ｐｓｅｌ＿ａ（ｘ）及びＰｓｅｌ＿ｂ（ｘ）は、図６の選択信号Ｐｓｅｌに相当する。これによって、選択ＭＯＳトランジスタ３０６ａ及び３０６ｂがオンし、リセットノイズが重畳されたリセット信号（ノイズ信号）が垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂを介して端子Ｖｏｕｔに出力され、各列のクランプ容量Ｃ０にクランプされる。
【００２３】
次に、時刻ｔ３では、クランプスイッチのゲートに印加されるクランプ信号Ｐｃ０ｒがローレベルに復帰し、クランプスイッチがオフする。
【００２４】
次に、時刻ｔ４からｔ５では、ノイズ信号側転送スイッチのゲートに印加される転送信号Ｐｃｔｎがハイレベルとなり、ノイズ信号側転送スイッチがオンし、列アンプ５０１により出力されるノイズ信号は、各列に設けられたノイズ保持容量Ｃｔｎに保持される。
【００２５】
次に、時刻ｔ６では、画素信号側転送スイッチのゲートに印加される転送信号Ｐｃｔｓがハイレベルになり、画素信号側転送スイッチがオンする。
【００２６】
次に、時刻ｔ７では、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａのゲートに印加される転送信号Ｐｔｘ＿ａ（ｘ）及び転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｄのゲートに印加される転送信号Ｐｔｘ＿ｄ（ｘ）がハイレベルとなる。すると、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａ及び３０２ｄがオンする。なお、転送信号Ｐｔｘ＿ａ（ｘ）は図６の転送信号Ｐｔｘａに相当し、転送信号Ｐｔｘ＿ｄ（ｘ）は図６の転送信号Ｐｔｘｄに相当する。転送信号Ｐｔｘａ及びＰｔｘｄがハイレベルになると、フォトダイオード３０１ａの電荷がＳＦアンプ３０５ａのゲートに転送され、フォトダイオード３０１ｂの電荷がＳＦ３０５ｂのゲートに転送される。ＳＦ３０５ａ及び３０５ｂは、それぞれ、垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂを介して端子Ｖｏｕｔに信号を出力する。
【００２７】
次に、時刻ｔ８では、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａのゲートに印加される転送信号Ｐｔｘａ及び転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｄのゲートに印加される転送信号Ｐｔｘｄがローレベルに復帰し、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａ及び３０２ｄがオフする。
【００２８】
次に、時刻ｔ９では、画素信号側転送スイッチのゲートに印加される転送信号Ｐｃｔｓがローレベルとなり、画素信号側転送スイッチがオフする。オフの前までに、列アンプ５０１により出力されるノイズ信号レベルからの変化分である画素信号（光電変換に基づく信号成分）が各列に設けられた信号保持容量Ｃｔｓに保持される。ここまでの動作で、ｘ行目の単位画素２００の電荷に応じた信号がそれぞれの列に接続された信号保持容量Ｃｔｎ及びＣｔｓに保持される。
【００２９】
次に、時刻ｔ１０では、リセット信号Ｐｒｅｓがハイレベルとなり、リセットＭＯＳトランジスタ３０４ａ及び３０４ｂがオンし、ＦＤ３０３ａ及び３０３ｂがリセット電源電位ＶＤＤにリセットされる。
【００３０】
その後、水平シフトレジスタ４０６から供給される信号Ｐｈ１〜Ｐｈ３等によって、各列の水平転送スイッチゲート４０３及び４０４が列毎に順次オンする。信号保持容量Ｃｔｎ及びＣｔｓに保持されていた電圧は、順次、水平出力線Ｃｈｎ及びＣｈｓに読み出される。差動増幅器４０５は、水平出力線Ｃｈｎ及びＣｈｓの信号の差分を出力端子ＯＵＴに出力する。各列の信号読み出しの合間で、リセット線Ｐｃｈｒｅｓのリセットスイッチにより、水平出力線Ｃｈｎ及びＣｈｓがリセット電圧ＶＣＨＲＮ及びＶＣＨＲＳにそれぞれリセットされる。
【００３１】
以上で、ｘ行目の単位画素２００の信号読み出しが完了する。以下、同様に、垂直シフトレジスタ４０１からの駆動信号によってｘ＋１行目以降の単位画素２００の信号が順次読み出され、全単位画素２００の信号読み出しが完了する。
【００３２】
以上のように、時刻ｔ７〜ｔ８の期間では、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａは、フォトダイオード３０１ａの電荷をＦＤ３０３ａに転送し、それと同時に、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｄは、フォトダイオード３０１ｂの電荷をＦＤ３０３ｂに転送する。２個の画素２００ａで２個のＦＤ３０３ａ及び３０３ｂを共有する撮像素子１０１の通常撮像モードでは、２行分の画素２００ａの信号を同時に読み出すことができる。なお、本実施形態では、フォトダイオード３０１ａの画素信号は、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａを介してＦＤ３０３ａに転送し、垂直信号線４１１ａに読み出す。そして、フォトダイオード３０１ｂの画素信号は、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｄを介してＦＤ３０３ｂに転送し、垂直信号線４１１ｂに読み出す。この読み出し方法は一例であり、この限りではない。例えば、フォトダイオード３０１ａの画素信号は、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｂを介してＦＤ３０３ｂに転送し、垂直信号線３０７ｂに読み出してもよい。そして、フォトダイオード３０１ｂの画素信号は、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｃを介してＦＤ３０３ａに転送し、垂直信号線４１１ａに読み出してもよい。
【００３３】
図７は、撮像素子１０１の距離画像取得モード（第２のモード）の動作例を示すタイミングチャートである。距離画像の取得は、ＴＯＦ（Time Of Flight）法で行う。時刻ｔ１０からｔ１２の間に、信号Ｐｌｉｇｈｔにより、発光装置１１１は被写体にパルス光を投射し、その反射光を受光するフォトダイオード３０１ａからの出力を時分割に取り出す。画像処理装置１０５は、時分割の出力を比較することにより、撮像装置１００から被写体までの距離を演算する。信号Ｐｌｉｇｈｔは、発光装置１１１を制御する信号であり、ハイレベルの時にパルス光が投射される。ここで投光されるパルス光は、例えば赤外光である。
【００３４】
ここで、ｘ行目の単位画素２００の駆動を例として、距離画像取得を説明する。まず、時刻ｔ０では、リセットＭＯＳトランジスタ３０４ａ及び３０４ｂのゲートに印加されるリセット信号Ｐｒｅｓ＿ａ（ｘ）及びＰｒｅｓ＿ｂ（ｘ）がハイレベルとなり、リセットＭＯＳトランジスタ３０４ａ及び３０４ｂがオンする。なお、リセット信号Ｐｒｅｓ＿ａ（ｘ）及びＰｒｅｓ＿ｂ（ｘ）は、図７のリセット信号Ｐｒｅｓに相当する。これによって、ＦＤ３０３ａ及び３０３ｂがリセット電源電圧ＶＤＤにリセットされる。
【００３５】
次に、時刻ｔ１からｔ２の期間では、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａ〜３０２ｄのゲートに印加される転送信号Ｐｔｘ＿ａ（ｘ）、Ｐｔｘ＿ｂ（ｘ）、Ｐｔｘ＿ｃ（ｘ）、Ｐｔｘ＿ｄ（ｘ）がハイレベルになる。すると、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａ〜３０２ｄがオンする。転送信号Ｐｔｘ＿ａ（ｘ）、Ｐｔｘ＿ｂ（ｘ）、Ｐｔｘ＿ｃ（ｘ）、Ｐｔｘ＿ｄ（ｘ）は、図７の転送信号Ｐｔｘａ、Ｐｔｘｂ、Ｐｔｘｃ、Ｐｔｘｄにそれぞれ相当する。これにより、フォトダイオード３０１ａ及びフォトダイオード３０１ｂが電源電位ＶＤＤにリセットされる。フォトダイオード３０１ａ及び３０１ｂのリセットを行うことで、距離画像取得前に蓄積された光学像や暗電流による電荷をリセットすることができる。
【００３６】
次に、時刻ｔ３では、リセットＭＯＳトランジスタ３０４ａ及び３０４ｂのゲートに印加されるリセット信号Ｐｒｅｓがローレベルに復帰すると同時に、クランプスイッチのゲートに印加されるクランプ信号Ｐｃ０ｒ（図５）がハイレベルになる。これにより、リセットＭＯＳトランジスタ３０４ａ及び３０４ｂがオフし、クランプスイッチがオンする。容量Ｃ０及びＣｆがリセットされる。
【００３７】
次に、時刻ｔ４では、選択ＭＯＳトランジスタ３０６ａ及び３０６ｂのゲートに印加される選択信号Ｐｓｅｌ＿ａ（ｘ）及びＰｓｅｌ＿ｂ（ｘ）がハイレベルとなり、選択ＭＯＳトランジスタ３０６ａ及び３０６ｂがオンする。選択信号Ｐｓｅｌ＿ａ（ｘ）及びＰｓｅｌ＿ｂ（ｘ）は、図７の選択信号Ｐｓｅｌに相当する。これによって、リセットノイズが重畳されたノイズ信号が垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂに読み出され、各列のクランプ容量Ｃ０にクランプされる。
【００３８】
次に、時刻ｔ５では、クランプスイッチのゲートに印加されるクランプ信号Ｐｃ０ｒがローレベルに復帰し、クランプスイッチがオフする。
【００３９】
次に、時刻ｔ６からｔ７の期間では、ノイズ信号側転送スイッチのゲートに印加される転送信号Ｐｃｔｎがハイレベルとなり、ノイズ信号側転送スイッチがオンし、各列のノイズ保持容量Ｃｔｎにノイズ信号が保持される。
【００４０】
次に、時刻ｔ８では、画素信号側転送スイッチのゲートに印加される転送信号Ｐｃｔｓがハイレベルになり、画素信号側転送スイッチがオンする。
【００４１】
次に、時刻ｔ９では、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａのゲートに印加される転送信号Ｐｔｘ＿ａ（ｘ）がハイレベルになり、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａがオンする。
【００４２】
次に、時刻ｔ１０では、信号Ｐｌｉｇｈｔがハイレベルになり、発光装置１１１は被写体に向けてパルス光の投射を開始する。
【００４３】
次に、時刻ｔ１１では、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａのゲートに印加される転送信号Ｐｔｘ＿ａ（ｘ）がローレベルになるのと同時に、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｂのゲートに印加される転送信号Ｐｔｘ＿ｂ（ｘ）がハイレベルになる。転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａがオフし、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｂがオンする。
【００４４】
次に、時刻ｔ１２では、信号Ｐｌｉｇｈｔがローレベルになり、発光装置１１１は被写体に向けてパルス光の投射を終了する。
【００４５】
次に、時刻ｔ１３では、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｂのゲートに印加される転送信号Ｐｔｘ＿ｂ（ｘ）がローレベルになり、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｂがオフする。なお、転送信号Ｐｔｘ＿ａ（ｘ）及びＰｔｘ＿ｂ（ｘ）のハイレベル時間は等しいことが望ましい。
【００４６】
時刻ｔ１０〜ｔ１２の期間では、信号Ｐｌｉｇｈｔがハイレベルである。信号Ｐｌｉｇｈｔがハイレベルになると、発光装置１１１は被写体にパルス光を投射する。投射されたパルス光は、被写体に当たって反射する。その反射光は、撮像素子１０１のフォトダイオード３０１ａ（フォトダイオード３０１ｂ）に受光される。なお、光速をｃとすると、撮像装置１００から被写体までの距離がＬの時、投光してから反射光が戻ってくるまでの時間ｔｄは、２Ｌ／ｃで表される。
【００４７】
転送信号Ｐｔｘａがハイレベルになると、フォトダイオード３０１ａの電荷がＳＦアンプ３０５ａのゲートに転送される。転送信号Ｐｔｘｂがハイレベルになると、フォトダイオード３０１ａの電荷がＳＦ３０５ｂのゲートに転送される。
【００４８】
時刻ｔ１４では、画素信号側転送スイッチのゲートに印加される転送信号Ｐｃｔｓがローレベルとなり、画素信号側転送スイッチがオフする。オフの前までに、ノイズ信号からの変化分（光電変換に基づく信号成分）である画素信号が各列の信号保持容量Ｃｔｓに保持される。ここまでの動作で、ｘ行目の単位画素２００の電荷に応じた信号がそれぞれの列の信号保持容量Ｃｔｎ及びＣｔｓに保持される。
【００４９】
その後、水平シフトレジスタ４０６から供給される信号Ｐｈ１〜Ｐｈ３等によって、各列の水平転送スイッチゲート４０３及び４０４が列毎に順次ハイレベルとなり、水平転送スイッチゲート４０３及び４０４がオンする。信号保持容量Ｃｔｎ及びＣｔｓに保持されていた電圧は、水平出力線Ｃｈｎ及びＣｈｓに読み出される。差動増幅器４０５は、水平出力線Ｃｈｎ及びＣｈｓの信号の差分を出力端子ＯＵＴに出力する。各列の信号読み出しの合間で、リセット線Ｐｃｈｒｅｓのリセットスイッチにより、水平出力線Ｃｈｎ及びＣｈｓがリセット電圧ＶＣＨＲＮ及びＶＣＨＲＳにそれぞれリセットされる。以上で、ｘ行目の単位画素２００の信号読み出しが完了する。
【００５０】
なお、時刻ｔ１５では、リセット信号Ｐｒｅｓがハイレベルになり、リセットＭＯＳトランジスタ３０４ａ及び３０４ｂがオンし、ＦＤ３０３ａ及び３０３ｂが電源電位ＶＤＤにリセットされる。
【００５１】
続いて、時刻ｔ１６からｔ１７の期間では、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａ〜３０２ｄのゲートに印加される転送信号Ｐｔｘ＿ａ（ｘ）、Ｐｔｘ＿ｂ（ｘ）、Ｐｔｘ＿ｃ（ｘ）、Ｐｔｘ＿ｄ（ｘ）がハイレベルになる。すると、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａ〜３０２ｄがオンする。これにより、フォトダイオード３０１ａ及び３０１ｂが電源電位ＶＤＤにリセットされる。
【００５２】
上記では、フォトダイオード３０１ａの画素信号を読み出す例を説明した。その後、フォトダイオード３０１ｂの画素信号を読み出す場合には、上述の転送信号Ｐｔｘａの代わりに転送信号Ｐｔｘｃを印加し、転送信号Ｐｔｘｂの代わりに転送信号Ｐｔｘｄを印加すればよい。以下、同様に、垂直シフトレジスタ４０１からの信号によって、ｘ＋１行目以降の単位画素２００の信号が順次読み出され、全画素２００ａの信号読み出しが完了する。以上の駆動により、得られる画素信号は、投光されたパルス光が被写体に当たって撮像素子１０１に戻ってきた反射光の受光信号である。
【００５３】
図８は、図７のタイミングチャートの一部を示すタイミングチャートであり、時刻ｔ９からｔ１３までの期間において反射光を受光するタイミングを追加したタイミングチャートである。時刻ｔ１０〜ｔ１２の期間では、信号Ｐｌｉｇｈｔによりパルス光が投光される。そのパルス光は、被写体に当たって反射する。その反射光は、時刻ｔ１０ａ〜ｔ１２ａの期間に撮像素子１０１に入射する。なお、投射光に対する反射光の遅延時間ｔｄは、ｔｄ＝ｔ１０ａ−ｔ１０＝ｔ１２ａ−ｔ１２で表される。フォトダイオード３０１ａで受光された反射光は、図７及び図８のように、ＦＤ３０３ａに（ｔ１１−ｔ１０ａ）の期間に対応する電荷が振り分けられ、ＦＤ３０３ｂに（ｔ１２ａ−ｔ１１）の期間に対応する電荷が振り分けられる。画像処理装置１０５は、ＦＤ３０３ａ及び３０３ｂの電荷量の比を基に、投射光に対する反射光の遅延時間ｔｄを推定する。そして、画像処理装置１０５は、遅延時間ｔｄを基に、ｔｄ＝２Ｌ／ｃの関係より、撮像装置１００から被写体までの距離Ｌを演算する。以上のように、本実施形態では、２個の画素２００ａが２個のＦＤ３０３ａ及び３０３ｂを共有し、ＴＯＦ法による距離画像の取得が可能となる。
【００５４】
以上のように、距離画像取得モードでは、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ａは、フォトダイオード３０１ａの電荷をＦＤ３０３ａに転送し、その後、転送ＭＯＳトランジスタ３０２ｂは、フォトダイオード３０１ａの電荷をＦＤ３０３ｂに転送する。本実施形態では、２個の画素２００ａが２個のＦＤ３０３ａ及び３０３ｂを共有し、図６の通常撮像画像と図７の距離画像の両方を取得することができる。すなわち、本実施形態は、ＦＤ３０３ａ及び３０３ｂを共有することにより、１個の画素に２個のＦＤが必要になるところをＦＤの数を増やすことなく、高解像度で距離画像を取得することが可能になる。また、通常撮像モードにおいては、２行分の画素２００ａの信号を同時に垂直信号線４１１ａ及び４１１ｂに読む出すことができるため、高速読み出しが可能となり、通常撮影でも好適である。つまり、通常撮像モードでは２行の画素の同時読み出しで駆動し、距離画像取得モードでは１行の画素毎の読み出しで駆動するので、距離画像取得モードの方が、１フレームの読み出しに係る時間は２倍になる。なお、本実施形態で説明した駆動は１例であり、これに限定するものではない。
【００５５】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、撮像素子１０１の各画素２００ａの分光感度に関しては、特に言及しなかった。距離画像の取得に加えて、通常撮像を行う場合、撮像素子１０１の各画素２００ａにはベイヤー配列状のカラーフィルタが各画素に配されていた方が望ましい。そこで、本発明の第２の実施形態では、ベイヤー配列状にカラーフィルタが配されている撮像素子１０１について説明する。
【００５６】
図９は、撮像素子１０１の画素２００ａの構成例を説明するための図である。行列状の画素２００ａ上には、ベイヤー配列状の複数色のカラーフィルタがフォトダイオード９０１ａ〜９０１ｄに対応して設けられる。図９では、２×２個の画素２００ａのパターンで示しているが、実際の撮像素子１０１は数千×数千個の画素２００ａが配列されている。第１のフォトダイオード９０１ａは、光を電荷に変換する第１の光電変換部である。第２のフォトダイオード９０１ｂは、光を電荷に変換する第２の光電変換部である。第３のフォトダイオード９０１ｃは、光を電荷に変換する第３の光電変換部である。第４のフォトダイオード９０１ｄは、光を電荷に変換する第４の光電変換部である。第１のフローティングディフュージョン（ＦＤ）９０３ａ、第２のフローティングディフュージョン９０３ｂ、第３のフローティングディフュージョン９０３ｃ及び第４のフローティングディフュージョン９０３ｄは、それぞれ、電荷を蓄積する。
【００５７】
赤色（Ｒ）のカラーフィルタの画素２００ａは、第１のフォトダイオード９０１ａ、第１の転送ＭＯＳトランジスタ（第１の転送スイッチ）９０２ａ、第２の転送ＭＯＳトランジスタ（第２の転送スイッチ）９０２ｂ、及び第１のマイクロレンズ９０４ａを有する。第１の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ａは、第１のフォトダイオード９０１ａの電荷を第１のＦＤ９０３ａに転送する。第２の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｂは、第１のフォトダイオード９０１ａの電荷を第２のＦＤ９０３ｂに転送する。
【００５８】
緑色（Ｇｂ）のカラーフィルタの画素２００ａは、第２のフォトダイオード９０１ｂ、第３の転送ＭＯＳトランジスタ（第３の転送スイッチ）９０２ｃ、第４の転送ＭＯＳトランジスタ（第４の転送スイッチ）９０２ｄ、及び第２のマイクロレンズ９０４ｂを有する。第３の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｃは、第２のフォトダイオード９０１ｂの電荷を第１のＦＤ９０３ａに転送する。第４の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｄは、第２のフォトダイオード９０１ｂの電荷を第２のＦＤ９０３ｂに転送する。
【００５９】
緑色（Ｇｒ）のカラーフィルタの画素２００ａは、第３のフォトダイオード９０１ｃ、第５の転送ＭＯＳトランジスタ（第５の転送スイッチ）９０２ｅ、第６の転送ＭＯＳトランジスタ（第６の転送スイッチ）９０２ｆ、及び第３のマイクロレンズ９０４ｃを有する。第５の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｅは、第３のフォトダイオード９０１ｃの電荷を第３のＦＤ９０３ｃに転送する。第６の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｆは、第３のフォトダイオード９０１ｃの電荷を第４のＦＤ９０３ｄに転送する。
【００６０】
青色（Ｂ）のカラーフィルタの画素２００ａは、第４のフォトダイオード９０１ｄ、第７の転送ＭＯＳトランジスタ（第７の転送スイッチ）９０２ｇ、第８の転送ＭＯＳトランジスタ（第８の転送スイッチ）９０２ｈ、及び第４のマイクロレンズ９０４ｄを有する。第７の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｇは、第４のフォトダイオード９０１ｄの電荷を第３のＦＤ９０３ｃに転送する。第８の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｈは、第４のフォトダイオード９０１ｄの電荷を第４のＦＤ９０３ｄに転送する。
【００６１】
各画素２００ａでは、フォトダイオード９０１ａ〜９０１ｄにそれぞれマイクロレンズ９０４ａ〜９０４ｄが配されている。このように、撮像素子１０１は２個の画素２００ａが２個のＦＤを共有する。第１の実施形態と同様に、上下の２個の画素２００ａが図２の単位画素２００を構成する。
【００６２】
本実施形態による距離画像取得方法について説明する。本実施形態では、発光装置１１１により投光されるパルス光の波長に応じて、距離画像の取得に使用する画素２００ａを変えて駆動する。投光されるパルス光の波長帯域が赤色（Ｒ）フィルタの画素２００ａの分光感度域に相当する場合（約５５０〜６５０ｎｍ）、距離画像取得モードにおいて、図９の赤色（Ｒ）フィルタの画素２００ａの信号をＴＯＦ方式により読み出す。その駆動方法は第１の実施形態と同様である。電荷振り分けにより、転送ＭＯＳトランジスタ９０２ａにより転送された電荷に応じた信号はＦＤ９０３ａを介して読み出され、転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｂにより転送された電荷に応じた信号はＦＤ９０３ｂを介して読み出される。
【００６３】
投光されるパルス光の波長帯域が青色（Ｂ）フィルタの画素の分光感度域に相当する場合（約４００〜４５０ｎｍ）、距離画像取得モードにおいて、図９の青色（Ｂ）フィルタの画素２００ａの信号をＴＯＦ方式により読み出す。電荷振り分けにより、転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｇにより転送された電荷に応じた信号はＦＤ９０３ｃを介して読み出され、転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｈにより転送された電荷に応じた信号はＦＤ９０３ｄを介して読み出される。
【００６４】
投光されるパルス光の波長帯域が緑色（Ｇ）フィルタの画素の分光感度域に相当する場合（約５００〜５５０ｎｍ）、距離画像取得モードでは、緑色（Ｇｒ）フィルタの画素２００ａ及び緑色（Ｇｂ）フィルタの画素２００ａの信号をＴＯＦ方式により読み出す。緑色（Ｇｒ）フィルタの画素２００ａでは、電荷振り分けにより、転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｅにより転送された電荷に応じた信号はＦＤ９０３ｃを介して読み出される。そして、転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｆにより転送された電荷に応じた信号はＦＤ９０３ｄを介して読み出される。緑色（Ｇｂ）フィルタの画素２００ａにおいては、転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｃにより転送された電荷に応じた信号はＦＤ９０３ａを介して読み出され、転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｄにより転送された電荷に応じた信号はＦＤ９０３ｂを介して読み出される。
【００６５】
距離画像取得モードでは、発光装置１１１が投射するパルス光の波長に応じて、フォトダイオード９０１ａ〜９０１ｄのうちの異なるフォトダイオードの電荷を転送することにより、効率的かつ高速に距離情報を取得することができる。なお、読み出す行によって、投光する光の波長を切り替え、それに応じて使用する画素２００ａを変えて駆動しても良い。例えば、赤色（Ｒ）フィルタの画素２００ａの行を読み出す場合には、発光装置１１１が赤色（Ｒ）フィルタ帯域のパルス光を投光して赤色（Ｒ）フィルタの画素２００ａの信号を読み出す。青色（Ｂ）フィルタの画素２００ａの行を読み出す場合には、発光装置１１１が青色（Ｂ）フィルタ帯域のパルス光を投光して青色（Ｂ）フィルタの画素２００ａの信号を読み出す。また、各画素のカラーフィルタは、Ｒ、Ｇ、Ｂフィルタに限定されるものではなく、赤外帯域に感度を持つもの等であっても良い。例えば、投光するパルス光を赤外帯域の光とする場合、図１０に示すように、ベイヤー配列の中で２個の緑色（Ｇ）フィルタの画素２００ａのうちの１個を赤外（ＩＲ）フィルタの画素２００ａとしても良い。
【００６６】
図１１は、画素２００ａの他の構成例を示す図である。図１１は、図９に対して、４個のＦＤ９０３ａ〜９０３ｄの代わりに、３個のＦＤ１１０３ａ〜１１０３ｃを設けたものである。以下、図１１が図９と異なる点を説明する。第１のＦＤ１１０３ａは図９のＦＤ９０３ａに対応し、第２のＦＤ１１０３ｂは図９のＦＤ９０３ｂ及び９０３ｃに対応し、第３のＦＤ１１０３ｃは図９のＦＤ９０３ｄに対応する。ＦＤ１１０３ａ〜１１０３ｃは、それぞれ、電荷を蓄積する。第１の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ａは、第１のフォトダイオード９０１ａの電荷を第１のＦＤ１１０３ａに転送する。第２の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｂは、第１のフォトダイオード９０１ａの電荷を第２のＦＤ１１０３ｂに転送する。第３の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｃは、第２のフォトダイオード９０１ｂの電荷を第１のＦＤ１１０３ａに転送する。第４の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｄは、第２のフォトダイオード９０１ｂの電荷を第２のＦＤ１１０３ｂに転送する。第５の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｅは、第３のフォトダイオード９０１ｃの電荷を第２のＦＤ１１０３ｂに転送する。第６の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｆは、第３のフォトダイオード９０１ｃの電荷を第３のＦＤ１１０３ｃに転送する。第７の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｇは、第４のフォトダイオード９０１ｄの電荷を第２のＦＤ１１０３ｂに転送する。第８の転送ＭＯＳトランジスタ９０２ｈは、第４のフォトダイオード９０１ｄの電荷を第３のＦＤ１１０３ｃに転送する。ベイヤー配列の４個の画素２００ａを単位とし、３個のＦＤ１１０３ａ〜１１０３ｃを設ける。つまり、Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂフィルタの画素２００ａでＦＤ１１０３ｂを共有する。このような構成にすることにより、単位画素辺りのＦＤの数を削減しつつ、距離画像取得と通常撮像画像取得の両方の駆動を行うことができる。
【００６７】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００６８】
３０１ａ，３０１ｂ  フォトダイオード、３０２ａ〜３０２ｄ  転送ＭＯＳトランジスタ、３０３ａ，３０３ｂ  フローティングディフュージョン
【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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