(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層の主表面に絶縁膜を介して複数個の制御電極を重ねた構造であって所定の変調周波数の変調信号で強度変調された光が照射されている空間からの光を受光し受光強度に対応する量の電荷を生成する感光部と、感光部で生成した電荷のうち信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、廃棄電極を備え感光部で生成した電荷のうち不要電荷として廃棄する電荷の移動が廃棄電極に印加する廃棄電圧に応じて制御される電荷廃棄部と、電荷蓄積部に蓄積した信号電荷を外部に取り出す電荷取出部と、隣接する規定の複数個の制御電極を組にし制御電極に印加する電圧を組単位かつ変調信号の周期に同期するタイミングで制御することにより半導体層において各制御電極に対応する部位に形成されるポテンシャル井戸の深さを制御する制御回路部と、電荷取出部により取り出した電荷を用いて前記空間に関する情報を評価する評価部とを備え、制御回路部は、感光部で生成された電荷を蓄積する蓄積期間には組内の複数個の制御電極に対応付けてポテンシャル井戸を形成し、不要電荷を廃棄する廃棄期間には蓄積期間に蓄積した電荷のうち少なくとも１個の制御電極に対応するポテンシャル井戸の電荷を信号電荷としてそのまま残すとともに、残りの制御電極に対応して生成された不要電荷を当該制御電極に対応する部位のポテンシャル井戸が浅くなる方向に制御することにより電荷廃棄部に廃棄することを特徴とする強度変調光を用いた空間情報の検出装置。
【請求項２】
前記制御回路部は、廃棄期間において信号電荷を残すポテンシャル井戸が、蓄積期間においては他のポテンシャル井戸よりも深くなるように、蓄積期間における前記組内の前記制御電極への印加電圧を制御することを特徴とする請求項１記載の強度変調光を用いた空間情報の検出装置。
【請求項３】
前記制御回路部は、蓄積期間において形成するポテンシャル井戸が階段状になるように、前記組内の前記制御電極への印加電圧を制御することを特徴とする請求項２記載の強度変調光を用いた空間情報の検出装置。
【請求項４】
前記電荷廃棄部はオーバーフロードレインであって、前記制御回路部は、廃棄期間において信号電荷を残すポテンシャル井戸を形成する部分のポテンシャルをオーバーフロードレインのポテンシャルよりも深くし、蓄積期間に形成される他の部分のポテンシャル井戸のポテンシャルをオーバーフロードレインのポテンシャルよりも浅くするように、前記組内の前記制御電極への印加電圧を制御することを特徴とする請求項２または請求項３記載の強度変調光を用いた空間情報の検出装置。
【請求項５】
前記制御回路部は、前記組内の制御電極のうち他の組に隣接する制御電極には電圧を印加せずにポテンシャル障壁を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の強度変調光を用いた空間情報の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強度変調された光が照射されている空間からの光を受光することにより空間に関する各種情報を検出する強度変調光を用いた空間情報の検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、強度変調した光を発光源から空間に照射するとともに、この空間に存在する物体により反射された反射光を感光部で受光し、発光源から照射した光と感光部で受光した光との関係に基づいて空間に関する各種情報を検出する技術が知られている。空間に関する情報とは、空間に存在する物体までの距離や空間に存在する物体の反射による受光量の変化などを意味する。
【０００３】
強度変調した光を用いて物体までの距離を求めるには、変調周波数の逆数である変調周期に同期した特定の異なる位相で受光強度を複数回検出し、受光強度を検出した位相と受光強度との関係によって、発光源から照射した光と感光部で受光した光との位相差を求める。たとえば、発光源から照射される光の強度を正弦波で変調し、変調時の特定の異なる位相に対する感光部での受光強度を３回以上（望ましくは４回以上）検出すれば、位相差を求めることができる。
【０００４】
いま、発光源から照射する光が図１８の曲線イのように強度変調され、感光部での受光強度が図１８の曲線ロのように変化したとする。ここで、曲線イの位相が０度、９０度、１８０度、２７０度である４点において受光強度をサンプリングしたときの各受光強度に相当する検出値をそれぞれＡ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３とする。ただし、各位相における検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３は、各位相における瞬間の時刻の入射光に対応するのではなく、たとえば図に集積時間Ｔｗとして示す期間における入射光に対応する。ここで、検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３をサンプリングする期間内では位相差ψが変化せず、かつ発光から受光までの光の減衰率（図では減衰を無視している）にも変化がないものとすれば、検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を９０度毎に求めていることから、各検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３と位相差ψとの関係は、次式で表すことができる。
ψ＝ｔａｎ−１｛（Ａ３−Ａ１）／（Ａ０−Ａ２）｝
上述のようにして複数個の検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３から位相差ψを求めると、変調周期Ｔ〔ｓ〕と位相差ψ〔ｒａｄ〕と光の速度ｃ〔ｍ／ｓ〕とを用いて、物体までの距離Ｌ〔ｍ〕を次式のように求めることができる。
Ｌ≒ｃＴ（ψ／４π）
上述の技術思想を実現する装置としては、１画素について１個の感光部と４個のメモリセルとを設け、１画素内の各メモリセルと感光部との間にそれぞれ設けた電気スイッチを、上述した集積時間Ｔｗに相当する期間にそれぞれオンにすることによって、各メモリセルに各検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を振り分けて蓄積するものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特表平１０−５０８７３６号公報（第７−９頁、図１、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載された装置では、感光部とメモリセルとの間に設けたスイッチのオンオフのみによって、メモリセルに検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を蓄積するものであるから、感光部において生成した電荷のうちメモリセルに転送されなかった電荷は感光部に暫時残留する。このような残留電荷は、感光部の内部で再結合によって消滅するか、あるいはスイッチが次にオンになったときにメモリセルに転送されることになる。
【０００６】
ここで、測定可能な最大距離がたとえば７．５ｍになる装置を想定する。この場合、変調周波数は２０ＭＨｚになるから、集積時間Ｔｗは変調周期である５０ｎｓよりも短くしなければならない。一方、残留電荷が再結合によって消滅するのに要する時間は通常は１００μｓよりも長いから、メモリセルには集積期間Ｔｗに受光によって生成された電荷だけでなく残留電荷も転送される。つまり、メモリセルに蓄積される電荷には、検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３に相当する信号電荷に加えて、残留電荷による雑音成分が混入することになる。感光部で受光する光は強度変調されているから、検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３に応じて雑音成分も変化することになり、上述した演算によって位相差ψを求めようとすれば雑音成分による誤差を生じる可能性がある。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、感光部で生成された電荷のうち信号電荷として使用されない残留電荷を廃棄することにより、信号電荷への雑音成分の混入を抑制し、空間情報を高ＳＮ比で検出することを可能とした強度変調光を用いた空間情報の検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、半導体層の主表面に絶縁膜を介して複数個の制御電極を重ねた構造であって所定の変調周波数の変調信号で強度変調された光が照射されている空間からの光を受光し受光強度に対応する量の電荷を生成する感光部と、感光部で生成した電荷のうち信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、廃棄電極を備え感光部で生成した電荷のうち不要電荷として廃棄する電荷の移動が廃棄電極に印加する廃棄電圧に応じて制御される電荷廃棄部と、電荷蓄積部に蓄積した信号電荷を外部に取り出す電荷取出部と、隣接する規定の複数個の制御電極を組にし制御電極に印加する電圧を組単位かつ変調信号の周期に同期するタイミングで制御することにより半導体層において各制御電極に対応する部位に形成されるポテンシャル井戸の深さを制御する制御回路部と、電荷取出部により取り出した電荷を用いて前記空間に関する情報を評価する評価部とを備え、制御回路部は、感光部で生成された電荷を蓄積する蓄積期間には組内の複数個の制御電極に対応付けてポテンシャル井戸を形成し、不要電荷を廃棄する廃棄期間には蓄積期間に蓄積した電荷のうち少なくとも１個の制御電極に対応するポテンシャル井戸の電荷を信号電荷としてそのまま残すとともに、残りの制御電極に対応して生成された不要電荷を当該制御電極に対応する部位のポテンシャル井戸が浅くなる方向に制御することにより電荷廃棄部に廃棄することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記制御回路部は、廃棄期間において信号電荷を残すポテンシャル井戸が他のポテンシャル井戸よりも深くなるように、蓄積期間における前記組内の前記制御電極への印加電圧を制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記制御回路部は、蓄積期間において形成するポテンシャル井戸が階段状になるように、前記組内の前記制御電極への印加電圧を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記電荷廃棄部はオーバーフロードレインであって、前記制御回路部は、廃棄期間において信号電荷を残すポテンシャル井戸を形成する部分のポテンシャルをオーバーフロードレインのポテンシャルよりも深くし、蓄積期間に形成される他の部分のポテンシャル井戸のポテンシャルをオーバーフロードレインのポテンシャルよりも浅くするように、前記組内の前記制御電極への印加電圧を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明では、請求項１ないし請求項４の発明において、前記制御回路部は、前記組内の制御電極のうち他の組に隣接する制御電極には電圧を印加せずにポテンシャル障壁を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明の構成によれば、感光部に設けた複数個の制御電極に対応付けて複数個のポテンシャル井戸に電荷を蓄積する蓄積期間と、蓄積期間にポテンシャル井戸を形成した制御電極に対応する部位のポテンシャル井戸が浅くなる方向に制御して電荷廃棄部に不要電荷を廃棄する廃棄期間とを設けているから、実質的に感光部の感度を調節していることになる。制御電極に印加する電圧を変調信号の周期に同期するタイミングで変化させるから、感光部で生成される電荷のうち不要電荷となる電荷の量を変調信号の周期に同期するタイミングで調節することができる。つまり、感光部で生成された電荷のうち信号電荷として使用しない残留電荷は不要電荷として廃棄され、信号電荷への雑音成分の混入が抑制されるという利点がある。とくに、変調信号の周期に同期するタイミングで不要電荷を廃棄するから、信号電荷への混入を防止したい不要電荷を的確に廃棄することができ、ＳＮ比の向上につながる。また、不要電荷となる残留電荷を迅速に除去しているから、残留電荷の再結合による自然消滅を待つまでもなく比較的短い時間間隔で信号電荷を取り出すことが可能になる。
【００１４】
請求項２の発明の構成によれば、信号電荷を残すポテンシャル井戸が蓄積期間では他のポテンシャル井戸よりも深くなるようにポテンシャルを設定しているから、蓄積期間においては生成された電荷はもっとも深いポテンシャル井戸に流れ込み、廃棄期間においては信号電荷を残すポテンシャル井戸を除いて電荷が廃棄され、蓄積期間と廃棄期間との感度を変化させることができる。また、廃棄期間はもちろんのこと蓄積期間であっても、信号電荷を残すポテンシャル井戸に隣接してポテンシャル障壁が形成されることになり、信号電荷の漏出を防止することができる。
【００１５】
請求項３の発明の構成によれば、蓄積期間において階段状のポテンシャル井戸を形成しているから、廃棄期間において信号電荷を残すポテンシャル井戸から離れた部位であっても蓄積期間においてもっとも深いポテンシャル井戸に電荷が誘導される。
【００１６】
請求項４の発明の構成によれば、オーバーフロードレインを用いて電荷を廃棄する構成を採用し、蓄積期間では、廃棄期間において信号電荷を残すポテンシャル井戸のポテンシャルのみをオーバーフロードレインのポテンシャルよりも深くし、残りのポテンシャル井戸のポテンシャルをオーバーフロードレインのポテンシャルよりも浅くしているから、蓄積期間においても一部の電荷が廃棄され、感光部で生成される一部の電荷をオーバーフロードレインに廃棄しながら電荷を蓄積することになる。
【００１７】
請求項５の発明の構成によれば、隣接する組感にポテンシャル障壁が形成されるから、他の感光部への電荷の漏出を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では、強度変調された発光源からの光と感光部において受光した光との位相差を用いて距離を計測する測距装置に本発明の技術を用いる例を説明するが、本発明の技術思想は、距離の測定に限らず、強度変調された光の元の位相と感光部で受光した光の位相差を求める装置や、物体での反射光の変化を求める装置などにも適用可能である。
【００１９】
（基本構成）
まず、基本構成を示す。図１に示すように、空間に光を照射する発光源２を設けてあり、発光源２から照射される光は制御回路部３によって一定の変調周波数で強度変調される。発光源２には、たとえば多数個の発光ダイオードを一平面上に配列したものや半導体レーザと発散レンズとを組み合わせたものなどを用いる。制御回路部３は、たとえば２０ＭＨｚの正弦波で発光源２から照射する光を強度変調する。
【００２０】
一方、前記空間からの光は受光レンズ４を通してイメージセンサ１の感光部１１に入射する。感光部１１は受光強度に応じた量の電荷を生成するものであり、ここではフォトダイオードを想定している。ただし、感光部１１を構成するフォトダイオードの構造としてはｐｎ接合を有する構造のほか、ｐｉｎ構造、ＭＩＳ構造など種々構成を採用することが可能である。ここでは、複数個（たとえば、１００×１００個）の感光部１１を２次元平面にマトリクス状に配列したイメージセンサ１を想定しており、イメージセンサ１の受光面である２次元平面には発光源２から光を照射した３次元空間が受光レンズ４を通してマッピングされる。つまり、イメージセンサ１が受光レンズ４を通して見る視野内に存在する物体Ｏｂは感光部１１にマッピングされるから、発光源２から照射された光と各感光部１１で受光した光との位相差を検出すれば、各感光部１１にそれぞれ対応している物体Ｏｂの各部位までの距離を求めることができる。
【００２１】
イメージセンサ１には、感光部１１のほかに、感光部１１で生成された電荷のうち位相差を求めるための信号電荷を蓄積する電荷蓄積部１２と、電荷蓄積部１２に蓄積した信号電荷をイメージセンサ１の外部に取り出す電荷取出部１３と、感光部１１で生成された電荷のうち信号電荷として用いない不要電荷を廃棄する電荷廃棄部１４とが設けられる。電荷蓄積部１２は制御電極１２ａを備え、制御電極１２ａに印加する制御電圧を変化させると感光部１１から電荷蓄積部１２への電荷の移動が制御される。また、電荷廃棄部１４は廃棄電極１４ａを備え、廃棄電極１４ａに印加する廃棄電圧を変化させると感光部１１から電荷廃棄部１４への電荷の移動が制御される。制御電圧および廃棄電圧は制御回路部３が制御する。ここにおいて、電荷蓄積部１２は感光部１１ごとに一対一に対応するように設けられ、電荷廃棄部１４は複数個の感光部１１に共通させて一対多に対応するように設けられる。ここでは、イメージセンサ１のすべての感光部１１に対して１個の電荷廃棄部１４を設けているものとする。電荷取出部１３を通してイメージセンサ１の出力として取り出される信号電荷は評価部５に入力され、評価部５は、発光源２から照射された光と各感光部１１で受光した光との位相差を求め、さらに位相差に基づいて物体Ｏｂまでの距離を求めて出力する。
【００２２】
従来構成において説明したように、物体Ｏｂまでの距離を求めるには、変調信号の周期に同期したタイミングで検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を求める必要があり、感光部１１で生成される電荷のうち変調信号の特定位相（たとえば、０度、９０度、１８０度、２７０度の４位相）に対応する一定の時間幅Ｔｗ（図１８参照）に対応した電荷を信号電荷として電荷蓄積部１２に蓄積することが必要である。つまり、感光部１１に入射する光の強度に対して電荷蓄積部１２に蓄積する信号電荷の割合を、上述した時間幅Ｔｗに相当する期間には多くし、他の期間には少なくする（理想的には０にする）ことが必要である。感光部１１への入射光量に対して信号電荷を生成する割合は感度に相当するから、イメージセンサ１を用いて物体Ｏｂまでの距離を求めるには、イメージセンサ１の感度を制御することが必要であると言える。
【００２３】
上述した構成のイメージセンサ１において感度を制御するためには、制御電極１２ａに印加する制御電圧の大きさを適宜タイミングで制御することが考えられるが、従来構成として説明したように、制御電圧の大きさを制御するだけでは、感光部１１で生成された電荷のうち不要である残留電荷が雑音成分として信号電荷に混入することになる。そこで、制御電極１２ａに印加する制御電圧は一定電圧に保つことによって、各感光部１１で生成された電荷を各感光部１１に対応してそれぞれ設けた電荷蓄積部１２に常時取り込むようにし、一方、廃棄電極１４ａについては、感光部１１で生成された電荷のうち信号電荷として扱う電荷が生成される期間を除く期間に、感光部１１から電荷廃棄部１４に電荷が移動するように廃棄電圧を印加する。要するに、廃棄電圧を変調信号の周期に同期するタイミングで変化させることによってイメージセンサ１の感度を制御し、電荷蓄積部１２に信号電荷を蓄積するのである。
【００２４】
いま、図２（ａ）のような変調信号によって発光源２から空間に照射される光の強度が変調されているものとする。電荷蓄積部１２には変調信号の複数周期（数万〜数十万周期）において１種類の検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を蓄積し、各検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３の蓄積毎に蓄積した信号電荷を取り出して次の検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を蓄積する。たとえば、検出値Ａ０を変調信号の数万周期について蓄積すると、この検出値Ａ０に相当する信号電荷を一旦外部に取り出し、その後、検出値Ａ１を変調信号の数万周期について蓄積するというように動作する。図２は検出値Ａ０に相当する信号電荷を蓄積している状態を示しており、図２（ｂ）に示すように制御電極１２ａに印加する制御電圧は一定電圧に保っている。また、検出値Ａ０としては、変調信号の位相が０〜９０度の期間（図１８に示した従来構成における時間幅Ｔｗに相当する）において感光部１１で生成された電荷を採用している。つまり、廃棄電極１４ａには、図２（ｃ）のように変調信号の位相が９０〜３６０度の期間において、感光部１１で生成される電荷を不要電荷とするように廃棄電圧を印加する。要するに、感光部１１から電荷蓄積部１２に電荷が移動している期間のうち信号電荷を蓄積する期間（０〜９０度の期間）に対応する期間以外において廃棄電圧を印加し、所望の検出値Ａ０を得るための信号電荷を蓄積する期間以外では感光部１１で生成した電荷を不要電荷として電荷廃棄部１４に廃棄する。このような制御によって、図２（ｄ）のように所望の検出値Ａ０に対応した信号電荷を取り出すことが可能になる。図２に示す処理は変調信号の数万〜数十万周期について行われ、この期間に電荷蓄積部１２に得られた信号電荷は検出値Ａ０として電荷取出部１３により評価部５に取り出され、評価部５では信号電荷に基づいて空間情報（本例では物体Ｏｂまでの距離）を検出する。
【００２５】
なお、上述の制御では、廃棄電極１４ａに廃棄電圧を印加している期間において制御電極１２ａにも一定電圧である制御電圧を印加しているが、廃棄電圧と制御電圧との大小関係を適宜に設定することによって、不要電荷を廃棄している期間には信号電荷の蓄積がほとんど行われないようにすることができる。また、変調信号の数万〜数十万周期について電荷を蓄積しているのは、蓄積する電荷量を多くすることによって高感度化するためであり、ここでは変調信号をたとえば２０ＭＨｚと設定することによって、３０フレーム／秒で信号電荷を取り出すとしても、数十万周期以上の蓄積が可能になる。
【００２６】
上述したように、廃棄電極１４ａを備えた電荷廃棄部１４を設け、感光部１１に生じた電荷のうち信号電荷として利用しない不要電荷を電荷廃棄部１４に積極的に廃棄しているから、感光部１１において電荷蓄積部１２に信号電荷を与えていない期間に感光部１１で生成される電荷はほとんどが不要電荷として廃棄されることになり、信号電荷への雑音成分の混入が大幅に抑制されることになる。
【００２７】
上述した例では検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３をサンプリングする期間を変調信号の１／４周期とし、変調信号の数万〜数十万周期において１種類の検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３の信号電荷を蓄積しているが、感光部１１ごとに電荷蓄積部１２と電荷廃棄部１４とを設けている場合には、感光部１１ごとに各検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を振り分けて検出することが可能であるから、変調信号の１周期内で４個の検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を求めることも可能である。また検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３のサンプリングのタイミングについても位相の間隔が既知であれば等間隔である必要はない。さらに、発光源２から照射される光の強度を正弦波で変調した例を示したが、三角波あるいは鋸歯状波などの他の波形で強度を変調してもよい。また発光源２から照射する光は可視光線に限らず赤外線などを用いることも可能である。各画素を物体Ｏｂまでの距離に対応付けた距離画像を得るためにイメージセンサ１としてＣＣＤイメージセンサあるいはＣＭＯＳイメージセンサなどであって感光部１１を２次元に配列したものを想定しているが、感光部１１を１次元に配列した構成であってもよい。また、空間において一方向だけの距離を測定する場合や発光源２から光ビームを空間に照射するとともに光ビームを走査するような場合であれば、感光部１１を４個だけ設けた構成を採用することも可能であり、感光部１１を電荷蓄積部１２などと一体に設けたイメージセンサ１ではなく、イメージセンサ１の機能を個別部品により実現してもよい。
【００２８】
上述した例では、図２に示すように、制御電極１２ａに一定電圧である制御電圧を印加している期間に廃棄電極１４ａに廃棄電圧を印加することによって、廃棄電圧が印加されていない期間において感光部１１に生成された電荷を信号電荷として用いる例を示したが、図３に示すように、制御電極１２ａに制御電圧を印加する期間と廃棄電極１４ａに廃棄電圧を印加する期間とが重複しないように制御してもよい。
【００２９】
ここでは、検出値Ａ０に対応する信号電荷を蓄積する場合を例として説明する。いま、図３（ａ）のような変調信号によって発光源２から空間に照射される光の強度が変調されている場合を想定する。図３に示す例では検出値Ａ０を抽出するから、図３（ｂ）のように、検出値Ａ０に対応するタイミングにおいて制御電極１２ａに制御電圧を印加する。制御電極１２ａに制御電圧を印加する期間は、変調信号の位相における０度から一定期間（図示例では０〜９０度）に設定され、この期間において感光部１１から電荷蓄積部１２への電荷の移動が可能になる。一方、廃棄電極１４ａには、図３（ｃ）のように、電荷蓄積部１２に検出値Ａ０に相当する信号電荷を蓄積する期間以外において廃棄電圧を印加し、信号電荷を蓄積する期間以外では感光部１１で生成した電荷を不要電荷として電荷廃棄部１４に廃棄する。このような制御によって、図３（ｄ）のように検出値Ａ０に相当する信号電荷を取り出すことが可能になる。
【００３０】
この制御では、制御電極１２ａに制御電圧を印加している期間と廃棄電極１４ａに廃棄電圧を印加している期間とを分離しているから、制御電圧と廃棄電圧との大小関係を考慮しなくとも制御電圧と廃棄電圧との大きさを独立して制御することができ、結果的に制御電圧および廃棄電圧の制御が容易になり、感光部１１で受光した光量に対して信号電荷を取り込む割合である感度の制御が容易になるとともに、感光部１１で生成された電荷のうち不要電荷として廃棄する割合の制御が容易になる。
【００３１】
なお、図３の動作では電荷蓄積部１２に信号電荷を蓄積する期間は制御電極１２ａに印加する制御電圧により規定されるから、廃棄電極１４ａに廃棄電圧を印加する期間を短縮することが可能であり、たとえば、制御電極１２ａに制御電圧を印加する直前の所定期間にのみ廃棄電極１４ａに廃棄電圧を印加するようにしてもよい。
【００３２】
以上説明したように、廃棄電極１４ａを備えた電荷廃棄部１４を設け、感光部１１に生じた電荷のうち信号電荷として利用しない不要電荷を電荷廃棄部１４に積極的に廃棄する構成では、感光部１１で生成した電荷を電荷蓄積部１２に信号電荷として蓄積していない期間において感光部１１で生成される電荷を不要電荷として廃棄することができ、信号電荷への雑音成分の混入が大幅に抑制されることになる。
【００３３】
図２に示した動作では、制御電極１２ａに制御電圧を印加している期間に重複させて廃棄電極１４ａに廃棄電圧を印加することによって、廃棄電圧が印加されていない期間において感光部１１に生成された電荷を信号電荷として用いる例を示したが、図４に示すように、廃棄電極１４ａに印加する廃棄電圧を一定電圧に保って感光部１１で生成された電荷の廃棄をつねに行うようにし、この間において制御電極１２ａに制御電圧を印加する期間が電荷蓄積部１２に信号電荷を蓄積する期間としてもよい。すなわち、従来構成に対しては、電荷廃棄部１４を設けるとともに、感光部１１から電荷廃棄部１４に対してつねに電荷を廃棄している点が相違する。
【００３４】
図４の動作も、検出値Ａ０に相当する信号電荷を蓄積する場合を例として説明する。いま、図４（ａ）のような変調信号によって発光源２から空間に照射される光の強度が変調されている場合を想定する。感光部１１において生成された電荷を検出値Ａ０に相当する信号電荷として電荷蓄積部１２に蓄積するために、電荷蓄積部１２に設けた制御電極１２ａに対して、図４（ｂ）のように、検出値Ａ０に対応する期間で制御電圧を印加する。つまり、制御電極１２ａに制御電圧を印加する期間は、変調信号の位相における０度から一定期間（図示例では０〜９０度）に設定され、この期間において感光部１１から電荷蓄積部１２への電荷の移動が可能になる。一方、廃棄電極１４ａには、図４（ｃ）のように、直流電圧である一定電圧の廃棄電圧がつねに印加され、感光部１１で生成された電荷の一部をつねに不要電荷として電荷廃棄部１４に廃棄する。上述の制御では、信号電荷を電荷蓄積部１２に蓄積する期間にのみ制御電極１２ａに制御電圧を印加しているから、図４（ｄ）のように検出値Ａ０に相当する信号電荷を取り出すことが可能になる。
【００３５】
図４に示す動作では、制御電極１２ａに制御電圧を印加しているか否かにかかわらず廃棄電極１４ａに一定電圧の廃棄電圧を印加しているから、感光部１１において生成された電荷のうち電荷蓄積部１２に信号電荷として蓄積されなかった不要電荷は、廃棄電荷として電荷廃棄部１４に廃棄されることになる。ここに、感光部１１で生成された電荷の一部を信号電荷として電荷蓄積部１２に蓄積する期間においても感光部１１から電荷廃棄部１４への電荷の廃棄が継続しているから、信号電荷を電荷蓄積部１２に適正に蓄積するために、制御電圧と廃棄電圧との大小関係を考慮する必要がある。ただし、廃棄電圧は一定電圧であって廃棄電極１４ａにつねに印加しているだけであるから、実際には制御電圧のみを制御すればよく、制御自体は容易である。
【００３６】
以上説明したように、図４の動作では廃棄電極１４ａを備えた電荷廃棄部１４を設け、感光部１１に生じた電荷のうち信号電荷として利用しない不要電荷を電荷廃棄部１４に積極的に廃棄しているから、信号電荷への雑音成分の混入が大幅に抑制される。
【００３７】
（参考例１）
以下では、上述した基本構成において説明したイメージセンサ１として、市場に供されている縦型オーバーフロードレインを備えるフレーム転送型ＣＣＤを用いる。
【００３８】
イメージセンサ１は、図５に示すように、感光部１１であるフォトダイオード２１を水平方向と垂直方向とに複数個ずつ（図示例では４×４個）配列した２次元イメージセンサであって、垂直方向に配列したフォトダイオード２１を垂直転送ＣＣＤとして機能させる撮像部Ｄ１を備え、さらに光電変換機能を持たない垂直転送ＣＣＤをフォトダイオード２１の各列に垂直方向において連続して形成した蓄積部Ｄ２を備える。また、蓄積部Ｄ２における垂直転送ＣＣＤの各列の下端に電荷取出部となる水平転送ＣＣＤからなる水平転送部２３を設けてある。図示例では、フォトダイオード２１と垂直転送ＣＣＤとがともに電荷を蓄積しかつ電荷を垂直方向に転送する機能を有するのであって、撮像部Ｄ１と蓄積部Ｄ２とが電荷蓄積部１２および電荷取出部１３として機能する。
【００３９】
各フォトダイオード２１はそれぞれ垂直方向に配列された３個ずつの制御電極２１ａ〜２１ｃを受光面に備え、蓄積部Ｄ２における垂直転送ＣＣＤの各列は各フォトダイオード２１に設けた３個の制御電極２１ａ〜２１ｃと同様の配列を有する３個の制御電極２８ａ〜２８ｃを組にして備える。図示例では撮像部Ｄ１において垂直方向の１列について４個ずつのフォトダイオード２１を設け、蓄積部Ｄ２おいて２組６個の制御電極２８ａ〜２８ｃを設けてある。また、水平転送部２３は、各列ごとに２個ずつの制御電極２３ａ，２３ｂを備える。フォトダイオード２１に設けた制御電極２１ａ〜２１ｃは６相の制御電圧Ｖ１〜Ｖ６により６相で駆動され、制御電極２８ａ〜２８ｅは３相の制御電圧ＶＶ１〜ＶＶ３により３相で駆動され、制御電極２３ａ，２３ｂは２相の制御電圧ＶＨ１，ＶＨ２により２相で駆動される。水平転送部２３では蓄積部Ｄ２から１水平ラインごとの信号電荷を取り出し、１水平ラインごとの信号電荷を外部に出力する。この種の駆動技術はＣＣＤの分野において周知であるから、ここでは詳しく説明しない。
【００４０】
撮像部Ｄ１と蓄積部Ｄ２と水平転送部２３とは１枚の基板５０上に形成され、基板５０にはアルミニウム電極であるオーバーフロー電極２４が絶縁膜を介さずに直接接触するように設けられる。つまり、基板５０はオーバーフロードレインとして機能する。オーバーフロー電極２４は、基板５０の表面において撮像部Ｄ１と蓄積部Ｄ２と水平転送部２３との全体を囲むように形成される。基板５０の表面はフォトダイオード２１に対応する部位を除いて遮光膜（図示せず）により覆われる。ここに、オーバーフロードレインは、感光部１１であるフォトダイオード２１において生成した電荷のうち不要電荷を廃棄するから電荷廃棄部１４として機能し、オーバーフロードレインに廃棄する電荷の量はオーバーフロー電極２４に印加する電圧（廃棄電圧）により制御されるからオーバーフロー電極２４は廃棄電極１４ａとして機能する。
【００４１】
図６に基づいて１個のフォトダイオード２１に関連する部分の構造を説明する。ここでは、基板５０としてｎ形半導体を用いており、基板５０の主表面にはｐ形半導体層５１が形成され、ｐ形半導体層５１の主表面にはｎ形半導体からなるｎウェル５２が形成される。さらに、ｐ形半導体層５１とｎウェル５２とに跨る部位の表面にはＳｉＯ２  からなる絶縁膜５３を介して３個の制御電極２１ａ〜２１ｃが重ねられる。つまり、ｎウェル５２と絶縁膜５３と制御電極２１ａ〜２１ｃとによりＭＩＳ形のフォトダイオード２１を形成している。制御電極２１ａ〜２１ｃはポリシリコンにより形成される。ｎウェル５２は撮像部Ｄ１と蓄積部Ｄ２とに連続して形成されており、ｎウェル５２において電荷の蓄積と転送とを行うようにしている。つまり、撮像部Ｄ１ではｎウェル５２において電荷の生成と蓄積と転送とを行い、蓄積部Ｄ２ではｎウェル５２において電荷の蓄積と転送とを行う。
【００４２】
次に、上述したイメージセンサ１を駆動する技術について説明する。上述したイメージセンサ１では、フォトダイオード２１に光が入射すればフォトダイオード２１において電荷が生成される。ここで、制御電極２１ａ〜２１ｃに適宜の電圧を印加しておけば、ｎウェル５２に電荷蓄積部としてのポテンシャル井戸が形成され、生成された電荷をポテンシャル井戸に蓄積することができる。また、制御電極２１ａ〜２１ｃに印加する電圧を制御することによって、ポテンシャル井戸の深さを変化させて電荷を転送することができる。一方、オーバーフロー電極２４に適宜の廃棄電圧Ｖｓを印加すれば、フォトダイオード２１で生成された電荷は基板５０を通して廃棄されるから、オーバーフロー電極２４への印加電圧および電圧を印加する時間を制御することによって、フォトダイオード２１で生成された電荷のうちｎウェル５２のポテンシャル井戸に蓄積される信号電荷の割合を変化させることができる。
【００４３】
フォトダイオード２１で生成された電荷がどのように移動するかを説明するために、図６中の破線Ｌ３に沿った電子のポテンシャルを図７に示す。図７における右部はフォトダイオード２１に相当する領域、左部は基板５０に相当する領域をそれぞれ示す。また、オーバーフロー電極２４に電圧を印加していない状態では、フォトダイオード２１（ｎウェル５２）と基板５０との間にはｐ形半導体層５１によるポテンシャル障壁Ｂ３が形成される。フォトダイオード２１（ｎウェル５２）において基板５０と対向していない部位にはｐ形半導体層５１によるポテンシャル障壁Ｂ４が形成され、フォトダイオード２１により形成された電荷（電子ｅ）が外部に漏れ出さないようになっている。ポテンシャル障壁Ｂ３はオーバーフロー電極２４への印加電圧に応じて高さを制御することができる。
【００４４】
一方、制御電極２１ａ〜２１ｃに電圧を印加することによりｎウェル５２に形成されるポテンシャル井戸に蓄積される電荷の量は、制御電極２１ａ〜２１ｃへの印加電圧によって決まるポテンシャル井戸の深さによって決まる。つまり、３個の制御電極２１ａ〜２１ｃのうち中央の制御電極２１ｂに印加する電圧を両側の制御電極２１ａ，２１ｃに印加する電圧よりも高くすると、図８のように中央部がもっとも深くなったポテンシャル井戸２７が形成される。ここで、オーバーフロー電極２４に適宜の電圧を印加することにより、基板５０のポテンシャルをｎウェル５２よりも引き下げ、さらに、中央の制御電極２１ｂはポテンシャル障壁Ｂ３が残るように電圧を印加し、両側の制御電極２１ａ，２１ｃはポテンシャル障壁Ｂ３が取り除かれるように電圧を印加すれば、各制御電極２１ａ〜２１ｃに対応する領域のうち図９（ｂ）に示す中央部で電子ｅがもっとも多く蓄積され、図９（ａ）（ｃ）に示す両側部では電荷が基板５０を通して廃棄されることになる。
【００４５】
ここで、中央の制御電極２１ｂに対応するポテンシャル井戸２７には、フォトダイオード２１が電荷を生成している期間において、両側の制御電極２１ａ，２１ｃで生成された電荷の一部が流れ込むから、制御電極２１ａ，２１ｃで生成された一部の電荷が雑音成分として混ざり込むことになる。また、４個の検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３のうちの１個が得られるたびに信号電荷を転送するから、信号電荷の転送中にフォトダイオード２１で生成される電荷が検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３に雑音成分として混入することになる。ただし、これらの雑音成分は積分によって平均化され、位相差ψを求める際の減算によってほぼ除去されるから、雑音成分の影響は小さくなる。つまり、フレーム転送型ＣＣＤを用いながらも精度よく位相差ψを求めることが可能になる。
【００４６】
なお、上述の例では１個のフォトダイオード２１に対して３個の制御電極２１ａ〜２１ｃを対応させているが、１個のフォトダイオード２１に対応させる制御電極の個数にはとくに制限はない。
【００４７】
（参考例２）
本例は、参考例１と同様にフレーム転送型ＣＣＤを用いるものであるが、縦型オーバーフロードレインではなく横型オーバーフロードレインを設けている。
【００４８】
イメージセンサ１は、図１０に示すように、垂直方向に配列したフォトダイオード２１の各列の右側方にｎ形半導体からなるオーバーフロードレイン６１を設けてある。図示例ではフォトダイオード２１を水平方向に４個並べるとともに垂直方向に４個並べているから、オーバーフロードレイン６１は４列であり、各オーバーフロードレイン６１の上端同士は、左右方向に配置したアルミニウム電極であるオーバーフロー電極２４を介して接続してある。撮像部Ｄ１と蓄積部Ｄ２と水平転送部２３とは参考例１において用いたイメージセンサ１と同様の機能を有する。
【００４９】
１個のフォトダイオード２１に関連する部分を切り出した図１１を用いてイメージセンサ１の構造を説明する。本例ではｐ形半導体の基板６０を用いており、基板６０の主表面にはｐ形半導体層６２が形成され、このｐ形半導体層６２にｎ形半導体からなるｎウェル６３が形成され、ｐ形半導体層６２とｎウェル６３とによりフォトダイオード２１が形成される。ｐ形半導体層６２においてｎウェル６３に隣接する部位にはｐ＋半導体からなるｐ＋ウェル６４が形成され、ｐ＋ウェル６４の表面側にｎ形半導体からなるオーバーフロードレイン６１が形成される。このように基板６０の導電形が異なる点、オーバーフロードレイン６１を設けている点を除けば、イメージセンサ１の基本的な構造は参考例１と同様である。
【００５０】
本例の動作は参考例１と同様であって、図１１の破線Ｌ４に沿った電子のポテンシャルを示している図１２を図７と比較すればわかるように、フォトダイオード２１において生成された電荷を廃棄する電荷廃棄部が、参考例１では基板５０であったのに対して本例ではオーバーフロードレイン６１である点のみ相違する。制御電極２１ａ〜２１ｃに電圧を印加することによりｎウェル６３に形成されるポテンシャル井戸に蓄積される電荷の量は、制御電極２１ａ〜２１ｃへの印加電圧によって決まるポテンシャル井戸の深さによって決まる。つまり、３個の制御電極２１ａ〜２１ｃのうち中央の制御電極２１ｂに印加する電圧を両側の制御電極２１ａ，２１ｃに印加する電圧よりも高くすると、中央の制御電極２１ｂに対応するポテンシャル井戸がもっとも深くなる。ここで、オーバーフロー電極２４に適宜の電圧が印加されてポテンシャル障壁Ｂ３が引き下げられているとすれば、各制御電極２１ａ〜２１ｃに対応する領域のうち、図１３（ｂ）に示す中央の制御電極２１ｂに対応するポテンシャル井戸に電荷を残し、図１３（ａ）（ｃ）に示す両側の制御電極２１ａ，２１ｃに対応する領域で生成された電荷はオーバーフロードレイン６１に廃棄することが可能になる。他の構成および動作は参考例１と同様である。
【００５１】
（第１実施形態）
参考例１および参考例２において説明したフレーム転送型ＣＣＤをイメージセンサ１に用いる構成において、各フォトダイオード２１には３個の制御電極２１ａ〜２１ｃを設ける例を示したが、上述のように１個のフォトダイオード２１に設ける制御電極の個数は３個に制限されるものではない。
【００５２】
本実施形態では、１個のフォトダイオード２１に対して４個の制御電極を設ける場合について説明する。図１４において１〜４の数字は各制御電極に対応しており、繰り返して表記している１〜４の数字の１回の繰り返し周期が１個のフォトダイオード２１の領域に対応する。図１４（ａ）はフォトダイオード２１で生成した電荷を蓄積する期間、図１４（ｂ）は不要な電荷を廃棄する期間を示している。さらに、閾値Ｔｈ１はオーバーフロードレインのポテンシャルを示している。
【００５３】
図１４（ａ）に示すように、電荷を蓄積する期間においては、各フォトダイオード２１で生成された電荷が混合されないように、制御電極（１）には電圧を印加せずに隣合うフォトダイオード２１の間にポテンシャル障壁を形成する。また、制御電極（２）〜（４）に印加する電圧を段階的に低くし、階段状のポテンシャル井戸２７を形成する。ここで、制御電極（３）（４）に対応する部位のポテンシャルは閾値Ｔｈ１よりも高くしておく。制御電極（２）に対応する部位ではポテンシャル井戸２７がもっとも深くなり、ポテンシャルが閾値Ｔｈ１よりも低くなるから、フォトダイオード２１への光の照射により生成された電荷（電子ｅ）は、主として制御電極（２）に対応する部位に蓄積される。
【００５４】
図１４（ｂ）に示すように、電荷を廃棄する廃棄期間においては、蓄積期間においてポテンシャルがもっとも低い制御電極（２）に対応する部位に蓄積された電荷が外部に漏出しないように、制御電極（３）（４）に対応する部位のポテンシャルを引き上げる。この動作によって、蓄積期間において制御電極（１）（３）（４）に対応して生成された電荷は制御電極（２）に対応する部位とオーバーフロードレインとに分かれて流れる。したがって、電荷の蓄積期間と廃棄期間との比率を適宜に調節することにより、フォトダイオード２１で生成される電荷のうち不要電荷となる電荷の量を調節することができ、結果的に感度を調節することができる。他の構成および動作は参考例１または参考例２と同様である。
【００５５】
（第２実施形態）
本実施形態は、図１５に示すように、１個のフォトダイオード２１に対して６個の制御電極（１）〜（６）を設けた例である。図１５において１〜６の数字は各制御電極に対応している。図１４に示した例と同様に、図１５（ａ）は電荷を蓄積する期間、図１５（ｂ）は電荷を廃棄する期間を示している。
【００５６】
図１５（ａ）に示すように、電荷を蓄積する期間においては、各フォトダイオード２１で生成された電荷が混合されないように、制御電極（１）には電圧を印加せずに隣合うフォトダイオード２１の間にポテンシャル障壁を形成する。また、制御電極（２）〜（６）のうち制御電極（４）に対応する部位のポテンシャルをもっとも低くし、残りの制御電極（２）（３）（５）（６）に対応する部位のポテンシャルは段階的に高くする。さらに、制御電極（２）（３）（５）（６）に対応する部位のポテンシャルはオーバーフロードレインのポテンシャルである閾値Ｔｈ２よりも高くしておく。制御電極（４）に対応する部位ではポテンシャルがもっとも低くなり、このポテンシャルは閾値Ｔｈ２よりも低いから、フォトダイオード２１への光の照射により生成された電荷（電子ｅ）は、主として制御電極（４）に対応する部位に蓄積される。
【００５７】
図１５（ｂ）に示すように、電荷を廃棄する期間においては、蓄積期間においてポテンシャルがもっとも低い制御電極（４）に対応する部位に蓄積された電荷が外部に漏出しないように、制御電極（２）（３）（５）（６）に対応する部位のポテンシャルを引き上げる。この動作によって、蓄積期間において制御電極（１）（２）（３）（５）（６）に対応して生成された電荷は制御電極（４）に対応する部位とオーバーフロードレインとに分かれて流れる。したがって、本実施形態でも第１実施形態と同様に、電荷の蓄積期間と廃棄期間との比率を適宜に調節することにより、フォトダイオード２１で生成される電荷のうち不要電荷となる電荷の量を調節することができ、結果的に感度を調節することができる。他の構成および動作は参考例１または参考例２と同様である。
【００５８】
（第３実施形態）
上述したように、フレーム転送型ＣＣＤを用いると、検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を求める期間以外にフォトダイオード２１で生成された電荷が雑音成分として信号電荷に混入する。このような雑音成分は略一定であり、かつ検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を求める期間において電荷を蓄積することによって平均化されるから、位相差を求めることができる程度には雑音成分を除去することが可能である。しかしながら、雑音成分があるとＳＮ比が低下するから、電荷の蓄積や転送に関連する部位ではダイナミックレンジを大きくとることが要求され、結果的に高コストになる。
【００５９】
そこで、本実施形態では、図１６に示すように、フォトダイオード２１のうち信号電荷を蓄積する領域付近と電荷の生成に関与しない領域とに遮光膜６５を設けている。図示例は第２実施形態のように１個のフォトダイオード２１に対して６個の制御電極を設けた場合の構成例であって、具体的には、制御電極（１）（４）に対応する部位に遮光膜６５を設けることによって、フォトダイオード２１のうち制御電極（２）（３）（５）（６）に対応する部位で電荷（電子ｅ）を生成するようにしている。この構成によって、主として制御電極（２）（３）（５）（６）に対応する部位で電荷の生成が行われ、制御電極（４）が電荷の生成にはほとんど寄与しなくなる。つまり、制御電極（４）において雑音成分が生成されず、遮光膜６５を形成していない場合に比較するとＳＮ比を向上させることが可能になる。他の構成および機能は第２実施形態と同様である。
【００６０】
なお、第１実施形態ないし第３実施形態において、制御電圧と廃棄電圧との制御タイミングとして図２の動作を例として説明したが、図３、図４の動作を適用してもよいのはもちろんのことである。
【００６１】
上述した各実施形態では、４個の検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３のうちの１個を求めるたびに電荷を取り出す構成を採用していたが、以下に説明するイメージセンサ１では、複数個の検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を求めてから一括して取り出すことを可能にしたものである。
【００６２】
（第４実施形態）
本実施形態は、図１０に示した横型オーバーフロードレインを備えるフレーム転送型ＣＣＤの一部構成を変更したイメージセンサ１を用いる。すなわち、図１７に示すように、各フォトダイオード２１ごとにオーバーフロードレイン６１ａ，６１ｂを設けた構成を採用し、各フォトダイオード２１で生成した電荷を個別に廃棄することを可能としている。この構成では、各オーバーフロードレイン６１ａ，６１ｂに変調信号の周期に同期した廃棄電圧を印加することによって、フォトダイオード２１で生成された電荷のうち電荷蓄積部であるポテンシャル井戸に移動する信号電荷の割合を調節する。ただし、本実施形態では、各オーバーフロードレイン６１ａ，６１ｂのうち、信号電荷を転送する方向において隣接する各一対のオーバーフロードレイン６１ａ，６１ｂに廃棄電圧φ１，φ２を印加するタイミングは、変調信号において位相が１８０度異なるタイミングとする。２個の感光部１１に対して位相が１８０度異なるタイミングで廃棄電圧φ１，φ２を印加することによって、変調信号において位相が１８０度異なるタイミングに対応した信号電荷を各感光部１１に対応して形成されるポテンシャル井戸に蓄積することができる。つまり、隣接した２個の感光部１１にそれぞれ形成されるポテンシャル井戸に変調信号における異なる位相に対応した信号電荷を蓄積することができ、位相差ψを求めるのに必要な４個の検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３のうちの２個を一括して取り出すことが可能になる。このようにして、検出値Ａ０と検出値Ａ２とを一括して取り出し、検出値Ａ１と検出値Ａ３とを一括して取り出すことが可能になる。
【００６３】
本実施形態の構成では、信号電荷に対して目的外の電荷が混在するから雑音成分が生じるものの、雑音成分は信号電荷の量に比較すると少なく、また信号電荷に対して略一定の割合で混在するから、位相差ψを求める際には雑音成分の影響は低減される。他の構成および動作は参考例２と同様である。
【００６４】
本実施形態ではオーバーフロードレイン６１ａ，６１ｂごとに３個ずつの制御電極２１ａ〜２１ｃを対応付けているが、４個以上設けるようにしてもよい。また、変調信号の位相において１８０度異なるタイミングの廃棄電圧φ１，φ２を異なるオーバフロードレインに与える構成を採用しているが、たとえば変調信号において９０度ずつ位相の異なるタイミングで廃棄電圧を互いに異なるオーバフロードレインに与える構成とすれば、４個の検出値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を一括して取り出すことも可能である。さらに、廃棄電圧を印加するタイミングは、変調信号の周期に同期した特定の位相であればよく、間隔は適宜に設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】基本構成を示すブロック図である。
【図２】同上の一動作例を示す動作説明図である。
【図３】同上の他の動作例を示す動作説明図である。
【図４】同上のさらに他の動作例を示す動作説明図である。
【図５】参考例１に用いるイメージセンサを示す平面図である。
【図６】同上の要部斜視図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【図８】同上の動作説明図である。
【図９】同上の動作説明図である。
【図１０】参考例２に用いるイメージセンサを示す平面図である。
【図１１】同上の要部斜視図である。
【図１２】同上の動作説明図である。
【図１３】同上の動作説明図である。
【図１４】第１実施形態を示す動作説明図である。
【図１５】第２実施形態を示す動作説明図である。
【図１６】第３実施形態を示す動作説明図である。
【図１７】第４実施形態を示す要部斜視図である。
【図１８】従来例を示す動作説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  イメージセンサ
２  発光源
３  制御回路部
４  受光レンズ
５  評価部
１１  感光部
１２  電荷蓄積部
１２ａ  制御電極
１３  電荷取出部
１４  電荷廃棄部
１４ａ  廃棄電極
２１  フォトダイオード
２１ａ〜２１ｃ  制御電極
２３  水平転送部
２４  オーバーフロー電極
５０  基板
６０  基板
６１  オーバーフロードレイン
【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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【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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