(57)【要約】複数の画素（２１）で構成される撮像部（２０）と、電荷蓄積期間を制御するとともに、複数の画素（２１）から行単位で画素（２１）を選択する行選択回路（２５）と、行選択回路（２５）で選択された画素（２１）から信号を読み出す読み出し回路（３０）とを備え、撮像部（２０）を構成する複数の画素（２１）のそれぞれは、異なる特性の光を受光する複数の種類の画素（２１）のいずれかに分類され、行選択回路（２５）は、撮像部（２０）における同一行に配置された画素について、複数の種類のうちの第１の種類の画素（２１）（Ｇ画素（２１ａ）、Ｒ画素（２１ｂ）、Ｂ画素（２１ｃ））の電荷蓄積期間が第１の電荷蓄積期間となり、第２の種類の画素（２１）（ＩＲ画素（２１ｄ））の電荷蓄積期間が第２の電荷蓄積期間となるように、電荷蓄積期間を制御する。
2016027397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置され、電荷蓄積期間における受光量に応じて蓄積した電荷に応じた信号を保持する複数の画素で構成される撮像部と、
前記電荷蓄積期間を制御するとともに、前記複数の画素から行単位で画素を選択する行選択回路と、
前記行選択回路で選択された前記画素から、前記画素に保持された信号を読み出して出力する読み出し回路とを備え、
前記撮像部を構成する複数の画素のそれぞれは、異なる特性の光を受光する複数の種類の画素のいずれかに分類され、
前記行選択回路は、前記撮像部における同一行に配置された画素について、前記複数の種類のうちの第１の種類の画素の電荷蓄積期間が第１の電荷蓄積期間となり、前記複数の種類のうちの前記第１の種類とは異なる第２の種類の画素の電荷蓄積期間が前記第１の電荷蓄積期間とは異なる第２の電荷蓄積期間となるように、前記電荷蓄積期間を制御する
固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の種類の画素は、第１の波長帯の光を受光する画素であり、
前記第２の種類の画素は、前記第１の波長帯とは異なる第２の波長帯の光を受光する画素である
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の波長帯は、可視光の波長帯であり、
前記第２の波長帯は、赤外光又は紫外光の波長帯である
請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１の種類の画素は、第１の方向からの光を受光する画素であり、
前記第２の種類の画素は、前記第１の方向とは異なる第２の方向からの光を受光する画素である
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の方向からの光は、前記第１の種類の画素において、画素がもつ受光領域のうちの全ての領域に入射される光であり、
前記第２の方向からの光は、前記第２の種類の画素において、画素がもつ受光領域のうちの一部の領域に入射される光である
請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１の電荷蓄積期間と前記第２の電荷蓄積期間とは、期間の長さが異なる
請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１の電荷蓄積期間と前記第２の電荷蓄積期間とは、一部が重複した期間である
請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記読み出し回路は、前記撮像部を構成する全ての前記第１の種類の画素から前記信号を読み出した後に、前記撮像部を構成する全ての前記第２の種類の画素から前記信号を読み出す
請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記読み出し回路は、前記第１の種類の画素から読み出した信号を第１の倍率で増幅し、前記第２の種類の画素から読み出した信号を前記第１の倍率とは異なる第２の倍率で増幅する
請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の固体撮像装置を備えるカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、行列状に配置された受光用の画素を備える固体撮像装置、及び、その固体撮像装置を備えるカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラや携帯電話等における画質の向上を実現するために、様々な固体撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１の固体撮像装置によれば、ベイヤー配列の１ユニットを構成するＲＧＢＧ画素のうちの１つのＧフィルタをＩＲ（ｉｎｆｒａｒｅｄ）フィルタに置き換え、ＲＧＢフィルタを第１のモード用、ＩＲフィルタを第２のモード用に振り分けて信号処理をすることにより、昼間での色再現性と夜間での感度向上とを両立している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、フィルタの光学特性の不完全性等により、各画素に不要な成分の光が混入してしまい、高い画質を得られない等の問題が生じる。具体的には、上記従来の技術では、各色フィルタの透過特性が完全ではないために、各画素における混色が問題となる。たとえば、可視光とＩＲの両方の成分をもつ光源を撮影した場合には、Ｒ画素、Ｇ画素、及び、Ｂ画素には、それぞれの色成分の光だけでなく、ある程度、ＩＲ成分の光も入射してしまう。また、ＩＲ画素には、ＩＲ成分の光だけでなく、ある程度、Ｒ成分等の光も混入してしまう。このような混色を補正するために、デジタルカメラ等では、固体撮像装置で得られた各色成分を示すデジタル値を用いてソフトウェア的に補正処理が行われるが、このような後処理では、画質向上の程度に限界がある。【０００６】
なお、混色の問題は、画素を測距用のセンサとして用いた場合には、測距における精度の劣化となり、また、画素を試料の定性又は定量分析用のセンサとして用いた場合には、分析における精度の劣化となってしまう。よって、上記従来の技術では、混色により、信号処理の精度が劣化するという問題がある。【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、複数の種類の画素のそれぞれに不要な成分の光が混入してしまうことによる信号処理の精度の劣化を抑制することができる固体撮像装置及びその固体撮像装置を備えるカメラ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】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る固体撮像装置は、行列状に配置され、電荷蓄積期間における受光量に応じて蓄積した電荷に応じた信号を保持する複数の画素で構成される撮像部と、前記電荷蓄積期間を制御するとともに、前記複数の画素から行単位で画素を選択する行選択回路と、前記行選択回路で選択された前記画素から、前記画素に保持された信号を読み出して出力する読み出し回路とを備え、前記撮像部を構成する複数の画素のそれぞれは、異なる特性の光を受光する複数の種類の画素のいずれかに分類され、前記行選択回路は、前記撮像部における同一行に配置された画素について、前記複数の種類のうちの第１の種類の画素の電荷蓄積期間が第１の電荷蓄積期間となり、前記複数の種類のうちの前記第１の種類とは異なる第２の種類の画素の電荷蓄積期間が前記第１の電荷蓄積期間とは異なる第２の電荷蓄積期間となるように、前記電荷蓄積期間を制御する。【０００９】
これにより、同一行の画素であっても、画素の種類に応じて独立した電荷蓄積期間を設けることができるので、画素の種類ごとに、その画素の種類に応じた最適なタイミング、又は、長さで、電荷蓄積期間を設けることで、信号処理の精度が向上される。たとえば、各画素にはその画素の種類に対応する光源からの光だけが入射するタイミングで電荷を蓄積させることができ、信号処理の精度（画質、測距精度、又は、分析精度等）の劣化が抑制される。【００１０】
ここで、前記第１の種類の画素は、第１の波長帯の光を受光する画素であり、前記第２の種類の画素は、前記第１の波長帯とは異なる第２の波長帯の光を受光する画素であってもよい。【００１１】
これにより、波長の異なる光源の種類と発光のタイミングとに同期させて各色成分用の画素の電荷蓄積期間を設定することで、画素における混色が抑制される。たとえば、ＩＲ光の発光期間では、ＩＲ光用の画素だけが電荷を蓄積し、可視光用の画素が電荷を蓄積しないように電荷蓄積期間を設けることができる。よって、画素における混色が抑制され、信号処理の精度（画質等）の劣化が抑制される。【００１２】
また、前記第１の波長帯は、可視光の波長帯であり、前記第２の波長帯は、赤外光又は紫外光の波長帯であってもよい。【００１３】
これにより、可視光用の画素と赤外光用の画素における混色、又は、可視光用の画素と紫外光用の画素における混色が抑制され、画質等の劣化が抑制される。【００１４】
また、前記第１の種類の画素は、第１の方向からの光を受光する画素であり、前記第２の種類の画素は、前記第１の方向とは異なる第２の方向からの光を受光する画素であってもよい。【００１５】
これにより、受光する光の方向が異なる光源の種類に応じて独立した電荷蓄積期間を設けることができるので、画素の種類ごとに、その画素の種類に応じた最適なタイミング、又は、長さで、電荷蓄積期間を設けることで、信号処理の精度（２方向からの光による信号を用いた測距精度）の劣化が抑制される。【００１６】
また、前記第１の方向からの光は、前記第１の種類の画素において、画素がもつ受光領域のうちの全ての領域に入射される光であり、前記第２の方向からの光は、前記第２の種類の画素において、画素がもつ受光領域のうちの一部の領域に入射される光であるであってもよい。このとき、前記第１の電荷蓄積期間と前記第２の電荷蓄積期間とは、期間の長さが異なってもよい。【００１７】
これにより、各画素では、各画素に入射する光の強さに応じた長さの期間だけ電荷が蓄積される。たとえば、受光領域のうちの一部の領域に光が入射する第２の種類の画素の電荷蓄積期間を、受光領域のうちの全ての領域に光が入射する第１の種類の画素の電荷蓄積期間よりも長く設定できる。よって、強度が弱い光を受光する第２の種類の画素について、光量不足による信号処理の精度の劣化が抑制される。【００１８】
なお、前記第１の電荷蓄積期間と前記第２の電荷蓄積期間とは、一部が重複した期間であってもよい。【００１９】
また、前記読み出し回路は、前記撮像部を構成する全ての前記第１の種類の画素から前記信号を読み出した後に、前記撮像部を構成する全ての前記第２の種類の画素から前記信号を読み出してもよい。【００２０】
これにより、第１の種類の画素と、第２の種類の画素とで、読み出し方法（回路動作）が異なっている場合であっても、同一種類の全ての画素からの読み出しを終えるまで、読み出し方法を切り替える必要がなくなり、その結果、読み出し方法を切り替える頻度が低くなり、回路の動作が不安定になってしまうことが回避される。【００２１】
また、前記読み出し回路は、前記第１の種類の画素から読み出した信号を第１の倍率で増幅し、前記第２の種類の画素から読み出した信号を前記第１の倍率とは異なる第２の倍率で増幅してもよい。【００２２】
これにより、同一種類の全ての画素から信号を読み出し終えるまで、増幅の倍率を変更しなくて済むので、増幅の倍率を切り替える頻度が低くなり、回路の動作が不安定になってしまうことが回避される。【００２３】
また、上記目的を達成するために、本発明の一形態に係るカメラは、上記いずれかの固体撮像装置を備えるカメラである。【００２４】
これにより、同一行の画素であっても、画素の種類に応じて独立した電荷蓄積期間を設けることができるので、画素の種類ごとに、その画素の種類に応じた最適なタイミング、又は、長さで、電荷蓄積期間を設けることで、信号処理の精度（画質、測距精度、又は、分析精度等）の劣化が抑制される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る固体撮像装置及びカメラにより、複数の種類の画素のそれぞれに不要な成分の光が混入してしまうことによる信号処理の精度の劣化が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における固体撮像装置の回路図である。
【図２】図２は、図１に示された撮像部と読み出し回路（画素電流源、クランプ回路及びＳ／Ｈ回路）の詳細な回路図である。
【図３】図３は、図１に示された読み出し回路を構成するカラムＡＤＣの詳細な回路図である。
【図４】図４は、図１に示された固体撮像装置の主要な動作を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、図１に示された固体撮像装置の電荷蓄積のタイミングを示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２における固体撮像装置の回路図である。
【図７】図７は、図６に示された撮像部を構成する各画素の構造を示す断面図及び各画素の水平方向と感度の関係を示す図である。
【図８】図８は、図６に示された固体撮像装置の電荷蓄積のタイミングを示す図である。
【図９】図９は、ＧＬ画素及びＧＲ画素に入射した光の強度の差分と被写体までの距離との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３におけるカメラの外観図である。
【図１１】図１１は、図１０に示されたカメラの構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一態様に係る固体撮像装置及びカメラについて、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２８】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、動作タイミング等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１における固体撮像装置について説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態１における固体撮像装置１０の回路図である。この固体撮像装置１０は、被写体からの受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサ（本実施の形態では、ＣＭＯＳイメージセンサ）であり、撮像部２０、行選択回路２５及び読み出し回路３０を備える。本実施の形態では、固体撮像装置１０は、可視光画像と赤外光画像（近赤外光画像含む）の両方を同時に撮像できるイメージセンサである。
【００３１】
撮像部２０は、行列状に配置され、電荷蓄積期間における受光量に応じて蓄積した電荷に応じた信号を保持する複数の画素２１で構成される回路である。この撮像部２０を構成する複数の画素２１のそれぞれは、異なる特性の光を受光する複数の種類の画素（本実施の形態では、Ｇ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ、Ｂ画素２１ｃ、ＩＲ画素２１ｄ）のいずれかに分類される。なお、Ｇ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ、Ｂ画素２１ｃ及びＩＲ画素２１ｄは、それぞれ、Ｇ（緑）フィルタ、Ｒ（赤）フィルタ、Ｂ（青）フィルタ、及び、ＩＲ（赤外）フィルタを有する画素であり、図１に示されるように、ベイヤー配列における１つのＧ画素をＩＲ画素に置き換えた配列で配置されている。ＩＲフィルタは、例えば、ＲフィルタとＢフィルタとを積層することで作製してもよい。ＲフィルタとＢフィルタとは、いずれも、ＩＲ成分を透過する特性を有するので、ＲフィルタとＢフィルタの両方を通過する光は、主にＩＲ成分の光となる。
【００３２】
また、本実施の形態の撮像部２０には、２列分の画素２１ごとに、列方向に配置された１本の列信号線２２が配置されている。つまり、この撮像部２０は、列信号線２２の左右に位置する２つの画素で１つのセルが構成される（つまり、行方向に並ぶ２個の受光素子ごとに１個の増幅トランジスタが設けられる）、いわゆる横２画素１セルの構成を備える。
【００３３】
行選択回路２５は、撮像部２０における電荷蓄積期間を制御するとともに、撮像部２０を構成する複数の画素２１から行単位で画素２１を選択する回路である。この行選択回路２５は、撮像部２０における電荷蓄積期間の制御として、電子シャッターにより、撮像部２０における同一行に配置された画素について、複数の種類のうちの第１の種類の画素の電荷蓄積期間が第１の電荷蓄積期間となり、複数の種類のうちの第１の種類とは異なる第２の種類の画素の電荷蓄積期間が第１の電荷蓄積期間とは異なる第２の電荷蓄積期間となるように、電荷蓄積期間を制御する。第１の種類の画素は、第１の波長帯（ここでは、可視光の波長帯）の光を受光する画素であり、本実施の形態では、Ｇ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ、Ｂ画素２１ｃである。また、第２の種類の画素は、第１の波長帯とは異なる第２の波長帯（ここでは、赤外光）の光を受光する画素であり、本実施の形態では、ＩＲ画素である。
【００３４】
読み出し回路３０は、行選択回路２５で選択された画素２１から、その画素２１に保持された信号（画素信号）を読み出して出力する回路であり、画素電流源３１、クランプ回路３２、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）回路３３、及び、カラムＡＤＣ３４を有する。画素電流源３１は、列信号線２２を介して画素２１から信号を読み出すための電流を列信号線２２に供給する回路である。クランプ回路３２は、相関２重サンプリングによって画素２１で発生する固定パターンノイズを除去するための回路である。Ｓ／Ｈ回路３３は、画素２１から列信号線２２に出力された画素信号を保持する回路である。カラムＡＤＣ３４は、Ｓ／Ｈ回路３３でサンプルホールドされた画素信号をデジタルに変換する回路である。
【００３５】
図２は、図１に示された撮像部２０、並びに、読み出し回路３０の画素電流源３１、クランプ回路３２及びＳ／Ｈ回路３３の詳細な回路図である。なお、本図では、１本の列信号線２２に関連する回路だけが図示されている。また、撮像部２０については、偶数行の画素だけが図示されている。
【００３６】
Ｂ画素２１ｃは、ＰＤ（受光素子）４０、ＦＤ（フローティングディフュージョン）４１、リセットトランジスタ４２、転送トランジスタ４３、増幅トランジスタ４４及び行選択トランジスタ４５を備える。ＰＤ（受光素子）４０は、受光した緑色光を光電変換する素子であり、このＢ画素２１ｃの受光量に応じた電荷を発生する。ＦＤ（フローティングディフュージョン）４１は、ＰＤ４０及び４６で発生した電荷を保持するコンデンサである。リセットトランジスタ４２は、ＰＤ４０及び４６、並びに、ＦＤ４１をリセットするための電圧を印加するのに用いられるスイッチトランジスタである。転送トランジスタ４３は、ＰＤ４０に蓄積された電荷をＦＤ４１に転送するためのスイッチトランジスタである。増幅トランジスタ４４は、ＦＤ４１における電圧を増幅するトランジスタである。行選択トランジスタ４５は、増幅トランジスタ４４を列信号線２２に接続し、これによって、このＢ画素２１ｃからの画素信号を列信号線２２に出力させるためのスイッチトランジスタである。
【００３７】
一方、ＩＲ画素２１ｄは、ＰＤ（受光素子）４６及び転送トランジスタ４７を備える。ＰＤ（受光素子）４６は、受光した近赤外光を光電変換する素子であり、このＩＲ画素２１ｄの受光量に応じた電荷を発生する。転送トランジスタ４７は、ＰＤ４６に蓄積された電荷をＦＤ４１に転送するためのスイッチトランジスタである。
【００３８】
行選択回路２５は、撮像部２０の行ごとに、制御信号として、リセット信号ＲＳＴ、奇数列転送信号ＴＲＡＮ１、偶数列転送信号ＴＲＡＮ２、及び、行選択信号ＳＥＬを出力する。リセット信号ＲＳＴは、リセットトランジスタ４２のゲートに供給され、奇数列転送信号ＴＲＡＮ１は、Ｂ画素２１ｃの転送トランジスタ４３のゲートに供給され、偶数列転送信号ＴＲＡＮ２は、ＩＲ画素２１ｄの転送トランジスタ４７のゲートに供給され、行選択信号ＳＥＬは、行選択トランジスタ４５のゲートに供給される。
【００３９】
なお、本図には、画素２１として、偶数行に配置されるＢ画素２１ｃ及びＩＲ画素２１ｄだけが示されているが、奇数行に配置されるＧ画素２１ａ及びＲ画素２１ｂについても、それぞれ、Ｇ画素２１ａ及びＲ画素２１ｂと同じ構成を備える。
【００４０】
画素電流源３１は、列信号線２２ごとに、列信号線２２に接続された電流源トランジスタ５０を備える。電流源トランジスタ５０は、画素２１から画素信号を読み出すときに、行選択信号ＳＥＬで選択された画素２１に対して一定電流を供給することにより、選択された画素２１から列信号線２２への読み出しを可能にする。
【００４１】
クランプ回路３２は、列信号線２２ごとに、列信号線２２に一端が接続されたクランプ容量５１と、クランプ容量５１の他端に接続されたクランプトランジスタ５２とを備える。このクランプ回路３２は、画素２１からの読み出しが行われるときに、ＦＤ４１がリセットされた時の電圧（リセット電圧）と、ＰＤ４０（４６）に蓄積された電荷がＦＤ４１に転送された後の電圧（リード電圧）との差分を画素信号として求める（相関２重サンプリング）ために設けられている。そのために、画素２１から画素信号を読み出すときに、クランプ容量５１の他端を一定の電位（クランプ電位）に固定するために、クランプトランジスタ５２がスイッチトランジスタとして機能する。
【００４２】
Ｓ／Ｈ回路３３は、列信号線２２ごとに、クランプ回路３２で求められた画素信号をサンプリングするサンプリングトランジスタ５３と、サンプリングされた画素信号を保持するホールド容量５４とを備える。
【００４３】
図３は、図１に示された読み出し回路３０を構成するカラムＡＤＣ３４の詳細な回路図である。カラムＡＤＣ３４は、列信号線２２ごとに設けられたＡＤ変換器の集まりであり、ランプ波生成器６０と、列信号線２２ごとに設けられたコンパレータ６１（６１ａ〜６１ｃ）及びカウンタ６２（６２ａ〜６２ｃ）を備える。ランプ波生成器６０は、一定の傾斜で電圧が変化するランプ波を生成する。コンパレータ６１は、Ｓ／Ｈ回路３３でサンプルホールドされた画素信号の電圧と、ランプ波生成器６０が生成したランプ波の電圧とを比較し、画素信号の電圧がランプ波の電圧に達した時点（比較信号）をカウンタ６２に通知する。カウンタ６２は、外部から入力される一定周波数のクロック信号の供給を受けており、ランプ波生成器６０がランプ波を生成し始めてからコンパレータ６１から比較信号を受け取るまでの間に入力されたクロックの個数をカウントしてラッチし、出力する。
【００４４】
なお、ランプ波生成器６０は、カラムＡＤＣ３４における変換ゲインを可変にするために、少なくとも２種類の傾斜のランプ波を選択的に生成することができる。本実施の形態では、第１の種類の画素から読み出した信号を第１の倍率で増幅し、第２の種類の画素から読み出した信号を第１の倍率とは異なる第２の倍率で増幅する。具体的には、ランプ波生成器６０は、Ｇ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ及びＢ画素２１ｃからの画素信号については、第１の倍率（例えば、２倍（×２））でＡＤ変換するために、より緩やかな傾斜のランプ波を生成し、一方、ＩＲ画素２１ｄからの画素信号については、第２の倍率（例えば、１倍（×１））でＡＤ変換するために、より急な傾斜のランプ波を生成する。
【００４５】
次に、以上のように構成された本実施の形態における固体撮像装置１０の動作について説明する。
【００４６】
図４は、本実施の形態における固体撮像装置１０の主要な動作を示すタイミングチャートである。図４の（ａ）は、固体撮像装置１０の撮像部２０における電子シャッターによるＰＤリセットの動作を示し、図４の（ｂ）は、固体撮像装置１０の撮像部２０における画素からの読み出し動作（画素信号（リセット電圧とリード電圧）の読み出し）を示す。
【００４７】
図４の（ａ）に示されるように、電子シャッターによるＰＤリセットでは、行選択回路２５からのリセット信号ＲＳＴによって、対象となる画素２１のリセットトランジスタ４２が一時的にオンすると同時に、奇数列の画素２１については、行選択回路２５からの奇数列転送信号ＴＲＡＮ１によって転送トランジスタ４３（偶数列の画素２１については、行選択回路２５からの偶数列転送信号ＴＲＡＮ２によって転送トランジスタ４７）も一時的にオンする。これによって、この画素２１のＰＤ４０（又は、ＰＤ４６）は、一定の電圧（図２における電圧Ｖ）の印加によってリセットされ、この直後から、受光量に応じた電荷蓄積が開始される。
【００４８】
また、図４の（ｂ）に示されるように、画素からの読み出し動作では、行選択回路２５からの行選択信号ＳＥＬによって行選択トランジスタ４５がオンしている間に、行選択回路２５からのリセット信号ＲＳＴによってリセットトランジスタ４２が一時的にオンした後に、奇数列の画素２１については、行選択回路２５からの奇数列転送信号ＴＲＡＮ１によって画素２１の転送トランジスタ４３（偶数列の画素２１については、行選択回路２５からの偶数列転送信号ＴＲＡＮ２によって転送トランジスタ４７）が一時的にオンする。リセットトランジスタ４２がオンしている間に、ＦＤ４１がリセットされ、そのときのＦＤ４１の電圧（リセット電圧）が増幅トランジスタ４４及び行選択トランジスタ４５を介して列信号線２２に読み出され、転送トランジスタ４３（４７）がオンしている間に、ＰＤ４０（又は、ＰＤ４６）からＦＤ４１に電荷が転送され、そのときのＦＤ４１の電圧（リード電圧）が増幅トランジスタ４４及び行選択トランジスタ４５を介して列信号線２２に読み出され、クランプ回路３２で、リセット電圧とリード電圧との差分（画素信号）が求められ、その差分（画素信号）がカラムＡＤＣ３４でデジタル値に変換される。
【００４９】
図５は、本実施の形態における固体撮像装置１０の電荷蓄積のタイミングを示す図である。なお、本図の上部には、被写体における（あるいは、被写体に向けた）可視用光源（近赤外成分なし）及び近赤外用光源の出射タイミングも併せて図示されている。ここでは、可視用光源については、太陽光又は照明光の下で、被写体で反射した可視光が常時、固体撮像装置１０に入射することが示されている。一方、近赤外用光源については、固体撮像装置１０の動作と同期して近赤外光を照射する光源が設けられ、その光源から、図５に示されるタイミングで（パルス的に）、被写体に向けて強い近赤外光が照射され、被写体で反射された近赤外光が固体撮像装置１０に入射されることが示されている。ここで、「強い近赤外光」とは、固体撮像装置１０に入射する近赤外光の強度が、固体撮像装置１０に入射する可視光の強度に比べて極めて大きくなるような（固体撮像装置１０に入射する可視光の強度（ＲＢＧ成分）を無視できる程度の）強さの近赤外光を意味する。
【００５０】
また、図５の電荷蓄積のタイミングを示す図において、縦軸は、撮像部２０を構成する画素２１の行（行１〜行ｎ）を示し、横軸は、時間を示す。また、左上から右下の方向に斜めに走る一重破線は、ＩＲ画素２１ｄにおけるＰＤリセット（電子シャッターによるＰＤのリセット）のタイミングを示し、同様の方向に斜めに走る一重実線は、ＩＲ画素２１ｄからの読み出し（画素信号（リセット電圧とリード電圧）の読み出し）のタイミングを示す。一方、同様の方向に斜めに走る二重点線は、ＲＧＢ画素（Ｒ画素２１ｂ、Ｇ画素２１ａ及びＢ画素２１ｃ）におけるＰＤリセット（電子シャッターによるＰＤのリセット）のタイミングを示し、同様の方向に斜めに走る二重実線は、ＲＧＢ画素からの読み出し（画素信号（リセット電圧とリード電圧）の読み出し）のタイミングを示す。
【００５１】
なお、画素からの読み出しの対象となる撮像部２０の行については、ＩＲ画素２１ｄからの読み出しでは、撮像部２０における偶数行の画素だけが読み出され、ＲＧＢ画素からの読み出しでは、撮像部２０における全行（奇数行及び偶数行）の画素が読み出される。
【００５２】
本図に示されるように、この固体撮像装置１０では、ＩＲ画素２１ｄの電荷蓄積期間（ＩＲ画素２１ｄのＰＤリセットから読み出しまで）は、ＲＧＢ画素の電荷蓄積期間（ＲＧＢ画素のＰＤリセットから読み出しまで）に比べて長い期間に設定されている。そして、ＩＲ画素２１ｄの電荷蓄積期間とＲＧＢ画素の電荷蓄積期間とは、一部が重複するように設定されている。
【００５３】
ところが、近赤外用光源からの近赤外光が固体撮像装置１０に入射する期間は、ＩＲ画素２１ｄの電荷蓄積期間のうち、ＲＧＢ画素の電荷蓄積期間でない期間である。具体的には、ＲＧＢ画素の読み出し終了時からＲＧＢ画素のＰＤリセットの開始時まで（２本の一点鎖線で挟まれた区間）に収まる期間である。よって、ＩＲ画素２１ｄの電荷蓄積期間では、可視光と近赤外光の両方が固体撮像装置１０に入射しているが、上述したように、近赤外光の強度は可視光に比べて極めて大きく、可視光の強度を無視できるので、ＩＲ画素２１ｄには、可視光の影響をほとんど受けることなく、近赤外光の強度に応じた電荷が蓄積される。
【００５４】
一方、近赤外光に比べて可視光の強度は小さいが、ＲＧＢ画素の電荷蓄積期間では、可視光だけが固体撮像装置１０に入射しているので、ＲＧＢ画素には、近赤外光の影響を受けることなく、可視光の強度に応じた電荷が蓄積される。しかも、本実施の形態では、カラムＡＤＣ３４は、相対的に電荷量が少ないＲＢＧ画素からの読み出し時には、ＩＲ画素２１ｄからの読み出し時の変換ゲイン（例えば、１倍（×１））よりも高い変換ゲイン（例えば、２倍（×２））で、ＡＤ変換を行う。よって、カラムＡＤＣ３４において、相対的に小さい信号であるＲＧＢ画素からの画素信号は、ＩＲ画素２１ｄからの画素信号に比べ、高い倍率で増幅される。
【００５５】
このように、本実施の形態の固体撮像装置１０では、第１の種類の画素（本実施の形態では、ＲＧＢ画素）と第２の種類の画素（本実施の形態では、ＩＲ画素）とで、電荷蓄積期間が独立して設定されるので、それぞれの種類の画素に対応する種類の光源の出射タイミングを調整する自由度が増し、それぞれの種類の画素のＳ／Ｎ比を向上させる撮影が可能になる。これにより、固体撮像装置１０から出力されるデジタル信号が示す画素信号のＳ／Ｎ比が向上され、信号処理の精度（ここでは、画質）の劣化が抑制される。
【００５６】
なお、図５におけるＩＲ画素２１ｄの読み出しタイミング（一重実線）とＲＧＢ画素の読み出しタイミング（二重実線）とが重複していないことから分かるように、本実施の形態の固体撮像装置１０では、撮像部２０を構成する全行のＩＲ画素２１ｄの読み出しを完了してから、撮像部２０を構成する全行のＲＢＧ画素の読み出しが行われている。つまり、本実施の形態の固体撮像装置１０では、読み出し回路３０は、撮像部２０を構成する全ての第１の種類の画素から信号を読み出した後に、撮像部２０を構成する全ての第２の種類の画素から信号が読み出される。これにより、カラムＡＤＣ３４の変換ゲインの切り替えが頻繁に行われることによる回路の不安定な動作が回避される。
【００５７】
また、ＩＲフィルタを、ＲフィルタとＢフィルタとの積層で作製した場合には、一般に、そのようなＩＲフィルタは、ＩＲ以外の成分も、ある程度、透過してしまう。つまり、ＩＲ画素における混色が問題となる。本実施の形態のように、可視用光源の強度を無視できる程度に強い近赤外用光源を用いることができる場合には、その混色成分を無視できるが、近赤外用光源の強度を大きくできない場合には、ＩＲ画素における混色が問題となる。その場合には、図５に示された２種類の光源の出射タイミング、及び、２種類の画素の電荷蓄積期間を入れ替えてもよい。
【００５８】
つまり、近赤外用光源については、常時、近赤外光が固体撮像装置１０に入射するように設定し、可視用光源については、固体撮像装置１０の動作と同期してパルス的に可視光が固体撮像装置１０に入射するように設定する。その結果、ＲＧＢ画素の電荷蓄積期間のうち、ＩＲ画素２１ｄの電荷蓄積期間でない期間において、可視光が固体撮像装置１０に入射され、ＩＲ画素２１ｄの電荷蓄積期間では、近赤外光だけが固体撮像装置１０に入射される。これにより、ＩＲ画素２１ｄによって、可視光の影響を受けない近赤外光だけの強度を得ることができ、強い近赤外光を用いなくても、ＩＲ画素２１ｄにおける混色が抑制される。
【００５９】
なお、本実施の形態では、ＲＧＢ画素とＩＲ画素とで電荷蓄積期間を異なるタイミングに設定したが、このような設定に限られず、撮影環境又は撮影対象に依存して、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素、及び、ＩＲ画素のうちのいずれの電荷蓄積期間を異なるタイミングに設定してもよい。
【００６０】
また、本実施の形態では、撮像部２０は、ＲＢＧ画素とＩＲ画素とで構成されたが、ＲＢＧ画素とＵＶ（紫外光）画素とで構成されてもよい。このときには、近赤外光の光源に代えて、紫外光の光源を用いればよい。これにより、ＵＶ画素が試料の分析（紫外分光計等）に用いられる場合には、紫外光を用いた信号処理の精度の劣化が抑制され、分析精度が向上される。
【００６１】
以上のように、本実施の形態における固体撮像装置１０は、行列状に配置され、電荷蓄積期間における受光量に応じて蓄積した電荷に応じた信号を保持する複数の画素２１で構成される撮像部２０と、電荷蓄積期間を制御するとともに、複数の画素２１から行単位で画素２１を選択する行選択回路２５と、行選択回路２５で選択された画素２１から、その画素２１に保持された信号を読み出して出力する読み出し回路３０とを備える。そして、撮像部２０を構成する複数の画素２１のそれぞれは、異なる特性の光を受光する複数の種類の画素のいずれかに分類され、行選択回路２５は、撮像部２０における同一行に配置された画素について、複数の種類のうちの第１の種類の画素の電荷蓄積期間が第１の電荷蓄積期間となり、複数の種類のうちの第１の種類とは異なる第２の種類の画素の電荷蓄積期間が第１の電荷蓄積期間とは異なる第２の電荷蓄積期間となるように、電荷蓄積期間を制御する。
【００６２】
これにより、同一行の画素であっても、画素の種類に応じて独立した電荷蓄積期間を設けることができるので、画素の種類ごとに、その画素の種類に応じた最適なタイミング、又は、長さで、電荷蓄積期間を設けることで、信号処理の精度が向上される。たとえば、各画素にはその画素の種類に対応する光源からの光だけが入射するタイミングで電荷を蓄積させることができ、信号処理の精度（画質、測距精度、又は、分析精度等）の劣化が抑制される。
【００６３】
ここで、第１の種類の画素２１は、第１の波長帯の光を受光する画素であり、第２の種類の画素２１は、第１の波長帯とは異なる第２の波長帯の光を受光する画素である。これにより、波長の異なる光源の種類と発光のタイミングとに同期させて各色成分用の画素の電荷蓄積期間を設定することで、画素における混色が抑制される。たとえば、可視光の発光期間では、可視光用の画素だけが電荷を蓄積し、ＩＲ用の画素が電荷を蓄積しないように電荷蓄積期間を設けることができる。よって、画素における混色が抑制され、信号処理の精度（画質等）の劣化が抑制される。
【００６４】
より詳しくは、第１の波長帯は、可視光の波長帯であり、第２の波長帯は、赤外光又は紫外光の波長帯である。これにより、可視光用の画素と赤外光用の画素における混色、又は、可視光用の画素と紫外光用の画素における混色が抑制され、画質等の劣化が抑制される。
【００６５】
また、読み出し回路３０は、撮像部２０を構成する全ての第１の種類の画素２１から信号を読み出した後に、撮像部２０を構成する全ての第２の種類の画素２１から信号を読み出す。これにより、第１の種類の画素と、第２の種類の画素とで、読み出し方法（回路動作）が異なっている場合であっても、同一種類の全ての画素からの読み出しを終えるまで、読み出し方法を切り替える必要がなくなり、その結果、読み出し方法を切り替える頻度が低くなり、回路の動作が不安定になってしまうことが回避される。
【００６６】
また、読み出し回路３０は、第１の種類の画素２１から読み出した信号を第１の倍率で増幅し、第２の種類の画素２１から読み出した信号を第１の倍率とは異なる第２の倍率で増幅する。これにより、同一種類の全ての画素から信号を読み出し終えるまで、増幅の倍率を変更しなくて済むので、増幅の倍率を切り替える頻度が低くなり、回路の動作が不安定になってしまうことが回避される。
【００６７】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における固体撮像装置について説明する。
【００６８】
図６は、本発明の実施の形態２における固体撮像装置１０ａの回路図である。この固体撮像装置１０ａは、被写体からの受光量に応じた電気信号を出力するイメージセンサ（本実施の形態では、ＣＭＯＳイメージセンサ）であり、撮像部２０ａ、行選択回路２５ａ及び読み出し回路３０を備える。本実施の形態では、固体撮像装置１０ａは、可視光画像の撮像と測距機能とを有するイメージセンサである。なお、実施の形態１と同じ構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６９】
撮像部２０ａを構成する複数の画素２１のそれぞれは、異なる特性の光を受光する複数の種類の画素（本実施の形態では、Ｇ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ、Ｂ画素２１ｃ、ＧＬ画素２１ｅ、ＧＲ画素２１ｆ）のいずれかに分類される。ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆは、測距用のＧ画素である。左右に並ぶ１対のＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆは、それらの画素に撮像された被写体までの距離を算出するのに用いられる。
【００７０】
本図に示されるように、この撮像部２０ａでは、ベイヤー配列における１つのＧ画素をＧＬ画素２１ｅ又はＧＲ画素２１ｆに置き換えた配列で、画素２１が配置されている。なお、本実施の形態では、ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆは、行方向及び列方向に１画素をおいて交互に並ぶように配置されているが、このような配置に限られず、２画素以上おいて並べて配置されてもよい。また、撮像部全体に対し不均一な密度で配置してもよい。
【００７１】
図７は、図６に示された撮像部２０ａを構成する各画素（Ｇ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ、Ｂ画素２１ｃ、ＧＬ画素２１ｅ、ＧＲ画素２１ｆ）の構造を示す断面図、及び各画素の水平方向と感度の関係を示す図である。図７の（ａ）は、Ｇ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ及びＢ画素２１ｃの断面を示し、図７の（ｂ）は、ＧＬ画素２１ｅの断面を示し、図７の（ｃ）は、ＧＲ画素２１ｆの断面を示す。なお、図７では、各画素のカラーフィルタの図示は省略されている。
【００７２】
図７の（ａ）に示されるように、Ｇ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ及びＢ画素２１ｃでは、シリコン基板等の基板２８に埋め込まれるようにＰＤ２８ａが形成され、ＰＤ２８ａ及び基板２８を覆うように絶縁層２７が形成され、絶縁層２７の上に、カラーフィルタ（図示せず）とマイクロレンズ２６とが形成されている。
【００７３】
また、図７の（ｂ）に示されるように、ＧＬ画素２１ｅでは、図７の（ａ）に示されたＧ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ及びＢ画素２１ｃの構成要素に加えて、左方向から入射してくる光を遮る遮光部２７ａが形成されている。
【００７４】
また、図７の（ｃ）に示されるように、ＧＲ画素２１ｆでは、図７の（ａ）に示されたＧ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ及びＢ画素２１ｃの構成要素に加えて、右方向から入射してくる光を遮る遮光部２７ｂが形成されている。
【００７５】
本実施の形態では、Ｇ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ及びＢ画素２１ｃは、第１の方向からの光を受光する第１の種類の画素に相当する。ここで、第１の方向からの光は、第１の種類の画素において、画素がもつ受光領域のうちの全ての領域に入射される光を意味する。つまり、第１の種類の画素（Ｇ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ及びＢ画素２１ｃ）は、受光領域のうちの全ての領域に入射される光、つまり、強度が強い光を受ける画素である。一方、ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆは、第１の方向とは異なる第２の方向からの光を受光する第２の種類の画素に相当する。ここで、第２の方向からの光は、第２の種類の画素において、画素がもつ受光領域のうちの一部の領域に入射される光を意味する。つまり、第２の種類の画素（ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆ）は、受光領域のうちの一部の領域に入射される光、つまり、遮光部２７ａ及び２７ｂによって強度が弱い光を受ける画素である。
【００７６】
行選択回路２５ａは、撮像部２０ａにおける電荷蓄積期間を制御するとともに、撮像部２０ａを構成する複数の画素２１から行単位で画素２１を選択する回路である。この行選択回路２５ａは、撮像部２０ａにおける電荷蓄積期間の制御として、電子シャッターにより、撮像部２０ａにおける同一行に配置された画素について、複数の種類のうちの第１の種類の画素の電荷蓄積期間が第１の電荷蓄積期間となり、複数の種類のうちの第１の種類とは異なる第２の種類の画素の電荷蓄積期間が第１の電荷蓄積期間とは異なる第２の電荷蓄積期間となるように、電荷蓄積期間を制御する点は、実施の形態１と同じである。ただし、本実施の形態では、第１の種類の画素は、第１の方向からの光を受光する画素（Ｇ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ、Ｂ画素２１ｃ）であり、第２の種類の画素は、第２の方向からの光を受光する画素（ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆ）である。よって、本実施の形態では、行選択回路２５ａは、第１の電荷蓄積期間と第２の電荷蓄積期間の長さが異なるように、電荷蓄積期間を制御する。
【００７７】
具体的には、行選択回路２５ａは、図８に示されるように、強度が弱い光を受ける第２の種類の画素（ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆ）の電荷蓄積期間が、強度が強い光を受ける第１の種類の画素（Ｇ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ、Ｂ画素２１ｃ）の電荷蓄積期間よりも長くなるように、電荷蓄積期間を制御する。これにより、遮光部２７ａ及び２７ｂによって強度が弱い光を受ける第２の種類の画素（ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆ）における光量不足による信号処理の精度（ここでは、測距精度）の劣化が抑制される。
【００７８】
なお、左右に並ぶ１対のＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆを用いた測距は、次の原理（位相差）を利用して、固体撮像装置１０ａから出力されたデジタル値を用いた演算によって行われる。
【００７９】
つまり、図７に示される断面図から分かるように、ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆによって、異なる２方向から入射した光の強さが判明する。ところで、被写体が遠方にあるほど、被写体からの光は、平行光に近付き、遮光部２７ａ及び２７ｂで遮光されることなくＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆのＰＤ２８ａに入射する光量が多くなる。よって、ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆに入射した光の強度の差分（左右の画像信号の差）は、被写体が遠方にあるほど、ゼロに近づく。
【００８０】
図９は、ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆに入射した光の強度の差分（左右の画像信号の差）と被写体までの距離との関係を示す図である。図９に示される関係を利用して、ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆの光量の差分から、被写体までの距離を算出することができる。つまり、同一の被写体から出射され、左右方向に分離されて得られる左右の画像信号の位相差を検出し、検出した位相差に所定の演算を施すことで、被写体までの距離が算出される。
【００８１】
以上のように、本実施の形態における固体撮像装置１０ａによれば、受光する光の方向が異なる光源の種類に応じて独立した電荷蓄積期間が設けられる。つまり、強度が弱い光を受ける第２の種類の画素（ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆ）の電荷蓄積期間が、強度が強い光を受ける第１の種類の画素（Ｇ画素２１ａ、Ｒ画素２１ｂ、Ｂ画素２１ｃ）の電荷蓄積期間よりも長く設定される。これにより、遮光部２７ａ及び２７ｂによって強度が弱い光を受ける第２の種類の画素（ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆ）の光量不足による信号処理の精度（ここでは、測距精度）の劣化が抑制される。
【００８２】
なお、本実施の形態では、測距用の１対の画素（ＧＬ画素２１ｅ及びＧＲ画素２１ｆ）は、左右に離して配置されたが、上下に離して配置されてもよい。上述と同様の原理で距離を測定できるからである。
【００８３】
このように、本実施の形態における固体撮像装置１０ａは、行列状に配置され、電荷蓄積期間における受光量に応じて蓄積した電荷に応じた信号を保持する複数の画素２１で構成される撮像部２０ａと、電荷蓄積期間を制御するとともに、複数の画素２１から行単位で画素２１を選択する行選択回路２５ａと、行選択回路２５ａで選択された画素２１から、その画素２１に保持された信号を読み出して出力する読み出し回路３０とを備える。そして、撮像部２０ａを構成する複数の画素２１のそれぞれは、異なる特性の光を受光する複数の種類の画素のいずれかに分類され、行選択回路２５ａは、撮像部２０ａにおける同一行に配置された画素について、複数の種類のうちの第１の種類の画素の電荷蓄積期間が第１の電荷蓄積期間となり、複数の種類のうちの第１の種類とは異なる第２の種類の画素の電荷蓄積期間が第１の電荷蓄積期間とは異なる第２の電荷蓄積期間となるように、電荷蓄積期間を制御する。
【００８４】
ここで、第１の種類の画素２１は、第１の方向からの光を受光する画素であり、第２の種類の画素２１は、第１の方向とは異なる第２の方向からの光を受光する画素である。これにより、受光する光の方向が異なる光源の種類に応じて独立した電荷蓄積期間を設けることができるので、画素の種類ごとに、その画素の種類に応じた最適なタイミング、又は、長さで、電荷蓄積期間を設けることで、信号処理の精度（２方向からの光による信号を用いた測距精度）の劣化が抑制される。
【００８５】
より詳しくは、第１の方向からの光は、第１の種類の画素２１において、画素２１がもつ受光領域のうちの全ての領域に入射される光であり、第２の方向からの光は、第２の種類の画素２１において、画素２１がもつ受光領域のうちの一部の領域に入射される光である。これに対応して、第１の電荷蓄積期間と第２の電荷蓄積期間とは、期間の長さが異なる。これにより、各画素では、各画素に入射する光の強さに応じた長さの期間だけ電荷が蓄積される。たとえば、受光領域のうちの一部の領域に光が入射する第２の種類の画素の電荷蓄積期間を、受光領域のうちの全ての領域に光が入射する第１の種類の画素の電荷蓄積期間よりも長く設定できる。よって、強度が弱い光を受光する第２の種類の画素について、光量不足による信号処理の精度の劣化が抑制される。
【００８６】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３におけるカメラについて説明する。
【００８７】
上記した実施の形態１及び２における固体撮像装置１０及び１０ａは、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、又は、携帯電話等のモバイル機器向けカメラモジュール等の撮像装置が備える撮像デバイス（画像入力装置）として適用することができる。
【００８８】
図１０は、本発明の実施の形態３におけるカメラ７０の外観図を示す。図１１は、本発明の実施の形態３に係るカメラ７０の構成の一例を示すブロック図である。このカメラ７０は、撮像デバイス７２に加えて、その撮像デバイス７２の撮像部に入射光を導く（被写体像を結像する）光学系として、たとえば入射光（像光）を撮像面上に結像させるレンズ７１を有する。さらに、このカメラ７０は、撮像デバイス７２を駆動するコントローラ７４と、撮像デバイス７２の出力信号を処理する信号処理部７３とを備える。
【００８９】
撮像デバイス７２は、レンズ７１によって撮像面に結像された像光を画素単位で電気信号に変換して得られる画像信号を出力する。この撮像デバイス７２として、実施の形態１又は２における固体撮像装置１０又は１０ａが用いられる。
【００９０】
信号処理部７３は、撮像デバイス７２から出力される画像信号に対して、ホワイトバランス、測距のための演算等を含む種々の信号処理を行うＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等である。コントローラ７４は、撮像デバイス７２や信号処理部７３に対する制御を行うシステムプロセッサ等である。
【００９１】
信号処理部７３で処理された画像信号は、例えばメモリ等の記録媒体に記録される。記録媒体に記録された画像情報は、プリンタ等によってハードコピーされる。また、信号処理部７３で処理された画像信号を液晶ディスプレイ等のモニタに動画として映し出される。
【００９２】
上述したように、デジタルスチルカメラ等の撮像装置において、撮像デバイス７２として上述した固体撮像装置１０又は１０ａを搭載することで、信号処理の精度（画質、測距精度、又は、分析精度）の高いカメラが実現される。
【００９３】
以上、本発明に係る固体撮像装置及びカメラについて、実施の形態１〜３に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したもの、及び、実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の形態も、本発明の範囲内に含まれてもよい。
【００９４】
たとえば、実施の形態１の撮像部２０では、ＩＲ画素２１ｄは、撮像部２０の行方向及び列方向に、１画素おきに配置されたが、２以上の画素おきに配置されてもよい。ＩＲ画素の配置形態については、求められるＩＲ画像の解像度を考慮し、適宜決定すればよい。
【００９５】
また、一つの撮像部に、ＲＧＢ画素、ＩＲ画素、ＵＶ画素、及び、測距用画素（ＧＬ画素及びＧＲ画素）から任意に選択される２以上の種類の画素が配置されてもよい。たとえば、ＲＧＢ画素、ＩＲ画素、ＵＶ画素、及び、測距用画素（ＧＬ画素及びＧＲ画素）が撮像部に配置されてもよい。これにより、紫外、可視、赤外による撮像（あるいは、分析）と測距とを同時に行うことができる高機能な固体撮像装置が実現される。このときには、電荷蓄積期間についても、３以上の種類の電荷蓄積期間が設けられてもよい。
【００９６】
また、上記実施の形態では、撮像部は、横２画素１セルの構成を備えたが、これに限られず、１個の受光素子ごとに１個の増幅トランジスタが設けられる１画素１セル、列方向に並ぶ２個の受光素子ごとに１個の増幅トランジスタが設けられる縦２画素１セル、列方向及び行方向に隣接する４個の受光素子ごとに１個の増幅トランジスタが設けられる４画素１セルの構成を備えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、固体撮像装置及びカメラとして、特に、信号処理の精度が高いビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、さらには携帯電話等のモバイル機器向けカメラ等に利用できる。
【符号の説明】
【００９８】
１０、１０ａ  固体撮像装置
２０、２０ａ  撮像部
２１  画素
２１ａ  Ｇ画素
２１ｂ  Ｒ画素
２１ｃ  Ｂ画素
２１ｄ  ＩＲ画素
２１ｅ  ＧＬ画素
２１ｆ  ＧＲ画素
２２  列信号線
２５、２５ａ  行選択回路
２７  絶縁層
２７ａ、２７ｂ  遮光部
２８  基板
２８ａ  ＰＤ（受光素子）
３０  読み出し回路
３１  画素電流源
３２  クランプ回路
３３  Ｓ／Ｈ回路
３４  カラムＡＤＣ
４０、４６  ＰＤ（受光素子）
４１  ＦＤ（フローティングディフュージョン）
４２  リセットトランジスタ
４３、４７  転送トランジスタ
４４  増幅トランジスタ
４５  行選択トランジスタ
５０  電流源トランジスタ
５１  クランプ容量
５２  クランプトランジスタ
５３  サンプリングトランジスタ
５４  ホールド容量
６０  ランプ波生成器
６１  コンパレータ
６２  カウンタ
７０  カメラ
７１  レンズ
７２  撮像デバイス
７３  信号処理部
７４  コントローラ
【図１】
2016027397.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016027397.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016027397.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016027397.tif 000009
【図８】
2016027397.tif 000010
【図９】
2016027397.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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