(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の画像を生成するための第１の受光素子と、前記第１の画像に対して視差を有する第２の画像を生成するための第２の受光素子とを含む受光素子群と、該受光素子群の直上に配置されたマイクロレンズとを単位画素とし、該単位画素を二次元に配置した固体撮像素子であって、
１つの前記単位画素は前記第１の受光素子と前記第２の受光素子とを含むとともに、１つの前記単位画素には単一の色が割り当てられ、
１つの前記単位画素内における前記第１の受光素子からの信号を第１の方向から読み出し、前記第２の受光素子からの信号を第２の方向から読み出すようにしたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記第１の受光素子からの信号を第１の読み出し回路により前記第１の方向から読み出し、前記第２の受光素子からの信号を第２の読み出し回路により前記第２の方向から読み出すことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記単位画素は受光素子からの信号を読み出すための複数のフローティングディフュージョン部を有し、前記単位画素に含まれる複数の受光素子のうち、同一の読み出し方向から読み出される受光素子からの信号は、同一のフローティングディフュージョン部から読み出されることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像素子と、
前記第１の受光素子からの信号を処理する第１の画像処理回路と、
前記第２の受光素子からの信号を処理する第２の画像処理回路と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等に用いられる固体撮像素子における、撮像信号の読み出し回路を改良する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から画像信号を列毎に線分割（串歯状に分割）した読み出し方法を有する撮像素子あるいは撮像装置が知られている。特許文献１、特許文献２はその例で、画面が複数チャンネルに線分割して読み出される撮像装置である。この例では、１つの単位画素からは１つの画像を取得するので、１つの画像処理回路（ＡＦＥ及びＤＦＥ）を有していれば、その中で画像の補正や現像処理といった１画面分の画像処理を行うことができる。また、近年では立体的な画像の取得方法や表示方法として、さまざまな方法が提案されている。
【０００３】
図１０は視差のある２つの画像を取得する方法を示しており、５１が撮影レンズの射出瞳、５２が撮像素子の受光素子直上のマイクロレンズ、５３はＡ像用受光素子、５４はＢ像用受光素子である。Ａ像用受光素子５３、Ｂ像用受光素子５４は、夫々撮影レンズの射出瞳５１のＡ像用瞳５５で示される光束とＢ像用瞳５６で示される光束を受光できる。また、Ａ像用受光素子５３、Ｂ像用受光素子５４の２つの受光素子及び受光素子直上のマイクロレンズ５２で単位画素を構成している。
【０００４】
このような構成でＡ像用受光素子５３からの出力のみで生成した画像とＢ像用受光素子５４からの出力のみで生成した画像は、Ａ像用瞳とＢ像用瞳の重心間距離Ｍの視差を持った画像となる。ここで５６はＡ像用受光素子５３への光の入射角とその強度分布を、５７はＢ像用受光素子５４への光の入射角とその強度分布を示しており、横軸の左側が図１０の左方向からの入射角、右側が図１０の右方向からの入射角を示し、縦軸に入射光強度を示している。
【０００５】
図１０の例では、Ａ像用受光素子５３、Ｂ像用受光素子５４の２つの受光素子で単位画素を構成しているが、更に多数の受光素子で単位画素を構成させた例もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２７４２１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４７６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１０で説明したように複数の受光素子によって単位画素を構成する撮像素子を用いた撮像装置で、例えば視差を持ったＡ画像とＢ画像を生成する場合、独立した２つの画像を生成する必要がある。従って１つの画像の補正や現像処理といった１画面分の画像処理はＡ像とＢ像とでは別々に行う必要があるとともに、そのための効率的な画像信号読み出し方法が撮像素子に望まれている。
【０００８】
また、複数の受光素子によって単位画素を構成すると各受光素子のサイズが小さくなるため、各受光素子の信号の読み出し回路幅も縮小させる必要があるが、その縮小幅にも回路設計上の限界がある。つまり、複数の受光素子によって単位画素を構成する撮像素子において、Ａ像用画像信号とＢ像用画像信号を効率よく読み出すことで後段での画像処理をやり易いようにすることが望まれる。また、その読み出し回路を効率よく配置させることで設計自由度の高い撮像素子が望まれる。
【０００９】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の受光素子によって単位画素を構成する撮像素子において、２つの画像信号を効率よく読み出せるようにするとともに、読み出し回路を効率良く配置できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係わる固体撮像素子は、第１の画像を生成するための第１の受光素子と、前記第１の画像に対して視差を有する第２の画像を生成するための第２の受光素子とを含む受光素子群と、該受光素子群の直上に配置されたマイクロレンズとを単位画素とし、該単位画素を二次元に配置した固体撮像素子であって、１つの前記単位画素は前記第１の受光素子と前記第２の受光素子とを含むとともに、１つの前記単位画素には単一の色が割り当てられ、１つの前記単位画素内における前記第１の受光素子からの信号を第１の方向から読み出し、前記第２の受光素子からの信号を第２の方向から読み出すようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の受光素子によって単位画素を構成する撮像素子において、２つの画像信号を効率よく読み出すとともに、読み出し回路を効率良く配置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の画素構成を示す図。
【図２】第１の実施形態におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の構成を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態の撮像装置を示すブロック図。
【図４】第２の実施形態におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の構成を示すブロック図。
【図５】第２の実施形態におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の構成を示す模式図。
【図６】第２の実施形態における撮像装置の概要を示す図。
【図７】第１の実施形態におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の構成を示す模式図。
【図８】第３の実施形態におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の画素構成を示す図。
【図９】第３の実施形態におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の構成を示す模式図。
【図１０】視差のある２つの画像を取得する方法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、視差を持ったＡ画像とＢ画像を生成する撮像装置に用いられる、複数の受光素子によって単位画素を構成するＣＭＯＳ型固体撮像素子を説明する図である。図１は、Ａ像用受光素子またはＢ像用受光素子のいずれか一方をＰｉｘｅｌとしてその構成を示している。
【００１５】
図１において、光信号電荷を発生するフォトダイオード１０２ｐは、この例ではアノード側が接地されている。フォトダイオード１０２ｐのカソード側は、転送ＭＯＳトランジスタ６０２を介して不図示のフローティングディフュージョン部に接続されている。またフローティングディフュージョン部は増幅ＭＯＳトランジスタ６０４のゲートに接続されている。また、増幅ＭＯＳトランジスタ６０４のゲートには、これをリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタ６０３のソースが接続されている。リセットＭＯＳトランジスタ６０３のドレインは電源電圧ＶＤＤに接続されている。さらに、増幅ＭＯＳトランジスタ６０４は、ドレインが電源電圧ＶＤＤに接続され、ソースが選択ＭＯＳトランジスタ６０５のドレインに接続されている。
【００１６】
転送ＭＯＳトランジスタ６０２のゲート端子はＰｔｘ信号により駆動され、フォトダイオード１０２ｐの信号をフローティングディフュージョン部及び増幅ＭＯＳトランジスタ６０４のゲートに転送する。リセットＭＯＳトランジスタ６０３のゲート端子はＰｒｅｓ信号により駆動され、フローティングディフュージョン部及びフォトダイオード１０２ｐをリセットする。選択ＭＯＳトランジスタ６０５のゲート端子はＰｓｅｌ信号により駆動され、信号はＶｏｕｔ端子から出力される。Ｖｏｕｔ端子は不図示の垂直出力線に接続され、増幅ＭＯＳトランジスタ６０４は選択ＭＯＳトランジスタ６０５を介して垂直出力線負荷と接続されることで、ソースフォロワアンプとして機能する。
【００１７】
図２は、本実施形態のＣＭＯＳ型固体撮像素子の構成を更に詳細に説明するブロック図である。１０２はＡ像用受光素子（第１の受光素子）、１０３はＢ像用受光素子（第２の受光素子）であり、それぞれ図１の構成である。二次元のベイヤ配列の単位画素（１画素）１０１、１１１、１２１、１３１は破線で示されており、夫々１０１はＲ（赤）画素、１１１はＧｒ（緑）画素、１２１はＧｂ（緑）画素、１３１はＢ（青）画素である。図示していないが単位画素の受光素子（受光素子群）の直上にはマイクロレンズが配置されている。ここでは説明を簡略化するため水平４受光素子（２単位画素）、垂直４受光素子（４単位画素）のみを図示しているが、単位画素１０１、１１１、１２１、１３１は水平・垂直方向に所定数繰り返し配置されることで画素部３０８を構成しているものとする。
【００１８】
垂直シフトレジスタ３０１は、行選択線Ｐｒｅｓ１，Ｐｔｘ１，Ｐｓｅｌ１等の信号をＡ像用受光素子１０２とＢ像用受光素子１０３に出力する。各受光素子は図１の構成を有し、Ａ像用受光素子１０２からの出力（第１の画像）は行毎に読み出し回路（第１の読み出し回路）３０２ａ（ＣＨ１）に読み出される。また、Ｂ像用受光素子１０３からの出力（第２の画像）は行毎に読み出し回路（第２の読み出し回路）３０２ｂ（ＣＨ２）に各垂直信号線を介して読み出される。尚、同一行の受光素子に対しては、同一の行選択線Ｐｒｅｓ１，Ｐｔｘ１，Ｐｓｅｌ１等の信号が供給される。
【００１９】
電流源３０７ａ、３０７ｂは、各垂直信号線に接続される。読み出し回路３０２ａ、３０２ｂは、垂直信号線上の画素信号を入力し、画素信号をｎチャネルＭＯＳトランジスタ３０３ａ、３０３ｂを介して差動増幅器３０５ａまたは３０５ｂに出力する。また、ノイズ信号をｎチャネルＭＯＳトランジスタ３０４ａ、３０４ｂを介して差動増幅器３０５ａまたは３０５ｂに出力する。
【００２０】
ここで読み出し回路３０２ａ、３０２ｂは列毎の読み出し回路を含み、作動増幅器３０５ａ、３０５ｂは最終段読み出し回路に相当する。また、水平シフトレジスタ３０６ａ、３０６ｂは、トランジスタ３０３ａ、３０３ｂ及び３０４ａ、３０４ｂのオン／オフを制御する。差動増幅器３０５ａはＡ像用画像信号を、差動増幅器３０５ｂはＢ像用画像信号を出力する。
【００２１】
図２の構成において、ＣＨ１の読み出し回路３０２ａからはＡ像信号が読み出され、ＣＨ２の読み出し回路３０２ｂからはＢ像信号が読み出される。そのため、ＣＨ１の信号のみを使用すればＡ像のみの画像が、ＣＨ２の信号のみを使用すればＢ像のみの画像が生成できる。また、同一単位画素のＣＨ１とＣＨ２の信号を加算して１画素とすれば、通常の画像を生成することも可能である。
【００２２】
図３は、図１、図２で説明した撮像素子を用いた本実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。図３において、８０１はＣＭＯＳ型固体撮像素子であり、８０２ａは撮像素子８０１からのＡ像用画像信号を増幅しＡＤ変換等を行う信号処理回路ＡＦＥ、８０２ｂは撮像素子８０１からのＢ像用画像信号を増幅しＡＤ変換等を行う信号処理回路ＡＦＥである。そして、それぞれ後述するタイミング発生回路８０４からタイミングを受け取りそれに従って動作する。８０３ａ、８０３ｂはＤＳＰ（Digital Signal Proseccer）であり、信号処理回路８０２ａ、８０２ｂからの各データに対して各種補正処理等を行なう。それとともに、後述するＣＰＵ８０５からの制御により、ＲＯＭ８０６ａ、８０６ｂ、ＲＡＭ８０７ａ、８０７ｂ等各種メモリの制御、記録媒体８０８への映像データの書き込み処理を行う。
【００２３】
８０４は、撮像素子８０１、信号処理回路８０２ａ、８０２ｂ、ＤＳＰ８０３ａ、８０３ｂにクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であるＴＧ（Timing Generator）であり、後述するＣＰＵ８０５により制御される。
【００２４】
８０５はＤＳＰ８０３ａ、８０３ｂ、ＴＧ８０４の制御、及び測距回路８１３、測光回路８１４など各部を使ったカメラ機能の制御を行なうＣＰＵである。ＣＰＵ８０５には、各種スイッチ８０９〜８１２が接続され、それぞれの状態に応じた処理を実行する。
【００２５】
８０６ａ、８０６ｂはカメラの制御プログラムや補正テーブルなどを記憶するＲＯＭである。８０７ａ、８０７ｂはＤＳＰ８０３ａ、８０３ｂで処理される映像データや補正データを一時的に記憶するＲＡＭである。ＲＡＭ８０７ａ，８０７ｂはＲＯＭ８０６ａ，８０６ｂより高速アクセスが可能である。８０８は撮影された映像を保存するコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリカード等の記録媒体であり、不図示のコネクタを介してカメラと接続される。
【００２６】
８０９はカメラを起動させるための電源スイッチ、８１０は測光処理、測距処理、被写体映像をリアルタイムに外部に表示する所謂ＥＶＦ動作等の撮影準備動作開始を指示するシャッタースイッチＳＷ１である。８１１は不図示のミラー及びシャッターを駆動し、撮像素子８０１から読み出した信号を信号処理回路８０２ａ，８０２ｂ、ＤＳＰ８０３ａ，８０３ｂを介して記録媒体８０８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ＳＷ２である。８１２はカメラの撮影モード（例えば通常モード、３Ｄモード、動画モードなど）を指示するためのモードダイアルスイッチである。８１３は被写体までの距離を検出し、不図示の撮像レンズの焦点調節を行わせるための測距回路、８１４は被写体輝度を測定し撮像素子への露光量を決定するための測光回路、８１５は撮影した映像を外部に表示するための表示装置である。
【００２７】
ここで、破線で示した８５１ａは撮像素子８０１から出力されたＡ像用画像信号を処理する回路ブロック、８５１ｂは撮像素子８０１から出力されたＢ像用画像信号を処理する回路ブロックである。
【００２８】
撮像素子８０１内において、Ａ像用受光素子からの信号はＡ像用の読み出し回路３０２ａ（第１の方向）から、Ｂ像用受光素子からの信号はＢ像用の読み出し回路３０２ｂ（第２の方向）から読み出すようにしている。言い換えれば同一の画像を生成する受光素子からの信号は同一方向から読み出すようにしているので、Ａ像用画像信号をＡ像用画像処理回路ブロック８５１ａ（第１の画像処理回路）へ、Ｂ像用画像信号をＢ像用画像処理回路ブロック８５１ｂ（第２の画像処理回路）へ、それぞれ直接接続することが可能である。
【００２９】
つまり、撮像素子からの画像信号の入れ替え等を行うことなくＡ像とＢ像に対して独立して画像処理を施すことが出来る、効率的な画像信号読み出しおよび画像処理が可能となる。
【００３０】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では２つの受光素子で単位画素を構成する例を示したが、次に４つの受光素子で単位画素を構成する例について説明する。
【００３１】
図４は、ＣＭＯＳ型固体撮像素子の構成を示すブロック図であり、図２の構成とよく似ている。ベイヤ配列の単位画素（１画素）１５０、１６０、１７０、１８０は破線で示しており、夫々１５０はＲ（赤）画素、１６０はＧｒ（緑）画素、１７０はＧｂ（緑）画素、１８０はＢ（青）画素である。
【００３２】
図４の単位画素１５０は、左からＢ像用受光素子２０８、２０２、Ａ像用受光素子２０１、２０７の順に配置された４つの受光素子から構成されており、図示していないが単位画素の受光素子の直上にはマイクロレンズが配置されている。Ａ像用受光素子である２０１、２０７の信号はＡ像用読み出し回路９０２ａに読み出され、Ｂ像用受光素子である２０２、２０８の信号はＢ像用読み出し回路９０２ｂに読み出される構成である。ここでは説明を簡略化するため水平４受光素子（１単位画素）、垂直４受光素子（４単位画素）のみを図示しているが、単位画素１５０、１６０、１７０、１８０は水平・垂直方向に所定数繰り返し配置されているものとする。
【００３３】
垂直シフトレジスタ９０１は、行選択線Ｐｒｅｓ１，Ｐｔｘ１，Ｐｓｅｌ１等の信号をＡ像用受光素子２０１、２０７及びＢ像用受光素子２０２、２０８に出力する。Ａ像用受光素子２０１、２０７からの出力は行毎に読み出し回路９０２ａ（ＣＨ１）に読み出され、Ｂ像用受光素子２０２、２０８からの出力は行毎に読み出し回路９０２ｂ（ＣＨ２）に各垂直信号線を介して読み出される。尚、同一行の受光素子に対しては、同一の行選択線Ｐｒｅｓ１，Ｐｔｘ１，Ｐｓｅｌ１等の信号が供給される。
【００３４】
図４の構成において、ＣＨ１の読み出し回路９０２ａからはＡ像信号が読み出され、ＣＨ２の読み出し回路９０２ｂからはＢ像信号が読み出される。そのため、ＣＨ１の信号のみを使用すればＡ像のみの画像が、ＣＨ２の信号のみを使用すればＢ像のみの画像が生成できる。
【００３５】
より詳細には画像の使用目的に応じて受光素子を選択的に使用することも可能である。例えば、Ａ像に使用する素子を単位画素内の２０１、Ｂ像に使用する素子を単位画素内の２０２としたり、Ａ像に使用する素子を単位画素内の２０７、Ｂ像に使用する素子を単位画素内の２０８としたりすることも可能である。また、図２の説明と同様に、同一単位画素のＣＨ１とＣＨ２の信号を加算して１画素とすれば、通常の画像を生成することも可能である。図４の構成の撮像素子を図３の撮像装置に組み込むことによって、第２の実施形態を実現する。
【００３６】
このように撮像素子内において、Ａ像用受光素子２０１、２０７からの信号はＡ像用の読み出し回路９０２ａから、Ｂ像用受光素子２０２、２０８からの信号はＢ像用の読み出し回路９０２ｂから読み出すようにしている。言い換えれば同一の画像を生成する受光素子からの信号は同一方向から読み出すようにしている。そのため、Ａ像用画像信号をＡ像用画像処理回路ブロック（図３の８５１ａ）へ、Ｂ像用画像信号をＢ像用画像処理回路ブロック（図３の８５１ｂ）へ、それぞれ直接接続することが可能である。つまり、撮像素子からの画像信号の入れ替え等を行うことなくＡ像とＢ像に対して独立して画像処理を施すことが出来る、効率的な画像信号読み出しが可能となる。
【００３７】
（第３の実施形態）
第２の実施形態では４つの受光素子で単位画素を構成した例を示したが、このことを別の模式図で示したのが図５、図６である。
【００３８】
図５において単位画素１５０は、左からＢ像用受光素子２０８、２０２、Ａ像用受光素子２０１、２０７の順に配置され４つの受光素子から構成されている。２１０はマイクロレンズである。Ａ像用受光素子である２０１、２０７の信号はＡ像用読み出し回路９０２ａに読み出され、Ｂ像用受光素子である２０２、２０８の信号はＢ像用読み出し回路９０２ｂに読み出される構成である。ここでは説明を簡略化するため、単位画素を水平方向に２画素分だけ示しているが、単位画素は水平方向、垂直方向に所定数繰り返し配置されているものとする。
【００３９】
図６は、図５の撮像素子９２０を撮像装置に組み込んだイメージを示している。Ａ画像処理回路８５１ａには撮像素子９２０のＡ像用受光素子からの信号が、Ｂ画像処理回路８５１ｂには撮像素子９２０のＢ像用受光素子からの信号が入力され、それぞれＡ画像とＢ画像を生成している。
【００４０】
図５でＡ像用読み出し回路９０２ａ、Ｂ像用読み出し回路９０２ｂは、受光素子からの信号を増幅する回路や受光素子毎の出力オフセットキャンセル回路などを含み、各受光素子列毎に構成されている。このことは他の文献にも記載があるので詳細は割愛する。一方撮像装置としての解像力性能は、単位画素の配列ピッチによって決まるので単位画素の配列ピッチを大きしたのでは解像力性能を落とすことになる。
【００４１】
従って、水平方向に受光素子数を増やして単位画素を構成し受光素子からの信号を垂直方向に読み出す場合、撮像装置の解像力性能を落とさないためにその読み出し回路の水平方向のサイズは図５に示すように単位画素の配列ピッチの１／２である「Ｌ」だけしか取れない。そのため読み出し回路のレイアウトを垂直方向に延ばして構成させるなど、レイアウト設計上の制約が出てきてしまう。
【００４２】
上記説明を第１の実施形態に当てはめて説明するのが、図７である。図７において単位画素１０１は、左からＢ像用受光素子１０３、Ａ像用受光素子１０２の順に配置され２つの受光素子から構成されている。３１０はマイクロレンズである。Ａ像用受光素子である１０２の信号はＡ像用読み出し回路３０２ａに読み出され、Ｂ像用受光素子である１０３の信号はＢ像用読み出し回路３０２ｂに読み出される構成である。
【００４３】
図７から明らかなように読み出し回路の水平方向のサイズは単位画素の配列ピッチと等しい「２Ｌ」とることが出来ている。つまり第１の実施形態は第２の実施形態に比べて読み出し回路の水平方向のサイズを大きく取れるためレイアウト設計上の制約が少なくなっている。
【００４４】
第３の実施形態は、第２の実施形態の読み出し回路のレイアウト設計上の制約を改善するもので、図８、図９を用いて説明する。
【００４５】
図８は、後述する図９におけるＢ像用受光素子４０２、４０８を示している。図８において、光信号電荷を発生するフォトダイオード４０２ｐ、４０８ｐは、この例ではアノード側が接地されている。フォトダイオード４０２ｐ、４０８ｐのカソード側は、それぞれ転送ＭＯＳトランジスタ７０２、７０７を介して不図示の共通のフローティングディフュージョン部に接続されている。またフローティングディフュージョン部は増幅ＭＯＳトランジスタ７０４のゲートに接続されている。また、増幅ＭＯＳトランジスタ７０４のゲートには、これをリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタ７０３のソースが接続されている。リセットＭＯＳトランジスタ７０３のドレインは電源電圧ＶＤＤに接続されている。さらに、増幅ＭＯＳトランジスタ７０４は、ドレインが電源電圧ＶＤＤに接続され、ソースが選択ＭＯＳトランジスタ７０５のドレインに接続されている。
【００４６】
転送ＭＯＳトランジスタ７０２、７０７のゲート端子はＰｔｘ_ａおよびＰｔｘ_ｂ信号により駆動され、フォトダイオード４０２ｐ、４０８ｐの信号をフローティングディフュージョン部及び増幅ＭＯＳトランジスタ７０４のゲートに転送する。
【００４７】
リセットＭＯＳトランジスタ７０３のゲート端子はＰｒｅｓ信号により駆動され、フローティングディフュージョン部及びフォトダイオード４０２ｐ、４０８ｐをリセットする。選択ＭＯＳトランジスタ７０５のゲート端子はＰｓｅｌ信号により駆動され、信号はＶｏｕｔ端子から出力される。Ｖｏｕｔ端子は不図示の垂直出力線に接続され、増幅ＭＯＳトランジスタ７０４は選択ＭＯＳトランジスタ７０５を介して垂直出力線負荷と接続されることで、ソースフォロワアンプとして機能する。
【００４８】
ここで、Ｐｔｘ_ａのみ駆動すればフォトダイオード４０２ｐからの信号のみがＶｏｕｔ端子から読み出され、Ｐｔｘ_ｂのみ駆動すればフォトダイオード４０８ｐからの信号のみがＶｏｕｔ端子から読み出される。それぞれを読み出す場合は時系列に読み出せばよい。また、Ｐｔｘ_ａとＰｔｘ_ｂを同時に駆動すればフォトダイオード４０２ｐとフォトダイオード４０８ｐの信号を加算して読み出すことも可能である。
【００４９】
図８の構成は、Ｂ像用受光素子４０２と４０８からの信号を共通のフローティングディフュージョン部、増幅ＭＯＳトランジスタ７０４、選択ＭＯＳトランジスタ７０５を介して、１つのＶｏｕｔ端子に読み出し可能な構成である。そのため、受光素子が２つでも読み出し回路は１つで良いことになる。このような受光素子の構成を撮像素子全体に適用すれば読み出し回路を減らすことが出来る。
【００５０】
図９は図８の受光素子構成を用いた撮像素子を示したもので、単位画素４５０は、左からＢ像用受光素子４０８、４０２、Ａ像用受光素子４０１、４０７の順に配置され４つの受光素子から構成されている。４１０はマイクロレンズである。Ａ像用受光素子４０１、４０７の信号は共通のＶｏｕｔ端子からＡ像用読み出し回路４０２ａに読み出され、Ｂ像用受光素子４０２、４０８の信号は共通のＶｏｕｔ端子からＢ像用読み出し回路４０２ｂに読み出される構成である。
【００５１】
ここで注目するべきは、２つのＡ像用受光素子からの信号を共通のＶｏｕｔ端子に読み出し、２つのＢ像用受光素子からの信号を他の共通のＶｏｕｔ端子に読み出すようにしている点である。言い換えれば同一の読み出し方向から読み出される受光素子からの信号は、共通のフローティングディフュージョン部から読み出すようにしている。このようにすることで図９から明らかなように、読み出し回路の水平方向のサイズは単位画素の配列ピッチと等しい「２Ｌ」とることが出来る。
【００５２】
つまり第２の実施形態と同等にＡ像とＢ像に対して独立して画像処理を施すことが出来る、効率的な画像信号読み出しが可能となる。また、第２の実施形態に比べて読み出し回路の水平方向のサイズを大きく取れるためレイアウト設計上の制約を大きく改善することができる。
【００５３】
図８、図９は水平方向に並んだ２つのＡ像用受光素子と２つのＢ像用受光素子を配置した単位画素を用いた撮像素子の例であったが、本発明の主旨の範囲内であれば単位画素内の各受光素子は３つ以上であっても良いし、垂直方向に並んだ受光素子の構成でも良い。
【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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