JP7656541B2 - 受光素子、測距モジュール - Google Patents
受光素子、測距モジュール Download PDFInfo
- Publication number
- JP7656541B2 JP7656541B2 JP2021558455A JP2021558455A JP7656541B2 JP 7656541 B2 JP7656541 B2 JP 7656541B2 JP 2021558455 A JP2021558455 A JP 2021558455A JP 2021558455 A JP2021558455 A JP 2021558455A JP 7656541 B2 JP7656541 B2 JP 7656541B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- receiving element
- light receiving
- semiconductor layer
- transfer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
- H10F39/186—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors having arrangements for blooming suppression
- H10F39/1865—Overflow drain structures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
- G01C3/02—Details
- G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
- G01C3/02—Details
- G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
- G01C3/08—Use of electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
- G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
- G01S7/4863—Detector arrays, e.g. charge-transfer gates
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
- H04N25/57—Control of the dynamic range
- H04N25/59—Control of the dynamic range by controlling the amount of charge storable in the pixel, e.g. modification of the charge conversion ratio of the floating node capacitance
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
- H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
- H10F39/184—Infrared image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/802—Geometry or disposition of elements in pixels, e.g. address-lines or gate electrodes
- H10F39/8027—Geometry of the photosensitive area
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/803—Pixels having integrated switching, control, storage or amplification elements
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/803—Pixels having integrated switching, control, storage or amplification elements
- H10F39/8037—Pixels having integrated switching, control, storage or amplification elements the integrated elements comprising a transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/805—Coatings
- H10F39/8057—Optical shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/806—Optical elements or arrangements associated with the image sensors
- H10F39/8063—Microlenses
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
- G01J2001/4446—Type of detector
- G01J2001/446—Photodiode
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
- G01J2001/4446—Type of detector
- G01J2001/4473—Phototransistor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/199—Back-illuminated image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/807—Pixel isolation structures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
本開示に係る技術（本技術）は、例えば、ゲート方式の間接ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）を形成する受光素子と、受光素子を備える測距モジュールに関する。
ゲート方式の間接ＴｏＦ方式を形成する受光素子（以降の説明では、「ゲート方式間接ＴｏＦセンサ」と記載する場合がある）としては、例えば、特許文献１に開示されている構成のものがある。特許文献１に開示されているゲート方式間接ＴｏＦセンサは、単位画素内に複数のフローティングディフュージョンを有する画素において、それぞれのフローティングディフュージョンが、異なる転送トランジスタの転送ゲートに挟まれている。
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、フローティングディフュージョンを挟む複数の転送ゲートが、光学中心に対して線対称に配置されているため、寄生光感度が均一に緩和されないという問題点がある。
本技術は、上記問題点を鑑み、寄生光感度を均一に緩和することが可能な受光素子と、測距モジュールを提供することを目的とする。
本技術の一態様に係る受光素子は、入射した光を光電変換するフォトダイオードに蓄積された信号電荷を複数のフローティングディフュージョンに振り分けて転送する複数の転送ゲートを備える。さらに、複数の転送ゲートのうち少なくとも二つは、光の入射方向から見て、光学中心を基準として点対称に配置されている。
本技術の一態様に係る測距モジュールは、複数の転送ゲートを備える受光素子と、周期的に明るさが変動する照射光を照射する発光部と、照射光の照射タイミングを制御する発光制御部と、を備える。複数の転送ゲートは、入射した光を光電変換するフォトダイオードに蓄積された信号電荷を、複数のフローティングディフュージョンに振り分けて転送する。さらに、複数の転送ゲートのうち少なくとも二つは、光の入射方向から見て、光学中心を基準として点対称に配置されている。
以下、図面を参照して、本技術の実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる場合が含まれる。以下に示す実施形態は、本技術の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本技術の技術的思想は、下記の実施形態に例示した装置や方法に特定するものでない。本技術の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。
（第１実施形態）
＜測距モジュール＞
図１に示すように、第１実施形態に係る測距モジュール１は、発光部２と、発光制御部４と、受光素子１０を備える。
測距モジュール１は、発光部２から出射した光を、距離を測定する対象である物体へ照射し、物体で反射して受光素子１０へ入射した光を用いて、物体までの距離を測定するための装置である。
＜測距モジュール＞
図１に示すように、第１実施形態に係る測距モジュール１は、発光部２と、発光制御部４と、受光素子１０を備える。
測距モジュール１は、発光部２から出射した光を、距離を測定する対象である物体へ照射し、物体で反射して受光素子１０へ入射した光を用いて、物体までの距離を測定するための装置である。
＜発光部＞
発光部２は、所定の波長に設定した光を発する光源を有し、周期的に明るさが変動する照射光を発して、物体に照射する。光源としては、例えば、波長が７８０［ｎｍ］以上１０００［ｎｍ］以下の範囲内に設定した赤外光を発する発光ダイオードを有する。また、発光部２は、発光制御部４から供給される矩形波の発光制御信号ＣＫｐに同期して、照射光を発生する。
発光部２は、所定の波長に設定した光を発する光源を有し、周期的に明るさが変動する照射光を発して、物体に照射する。光源としては、例えば、波長が７８０［ｎｍ］以上１０００［ｎｍ］以下の範囲内に設定した赤外光を発する発光ダイオードを有する。また、発光部２は、発光制御部４から供給される矩形波の発光制御信号ＣＫｐに同期して、照射光を発生する。
＜発光制御部＞
発光制御部４は、発光制御信号ＣＬＫｐを発光部２及び受光素子１０に供給することで、照射光の照射タイミングを制御する。発光制御信号ＣＬＫｐの周波数は、例えば、２０［ＭＨｚ］である。なお、発光制御信号ＣＬＫｐの周波数は、２０［ＭＨｚ］に限定するものではなく、５［ＭＨｚ］などであってもよい。また、発光制御信号ＣＬＫｐは、周期信号であれば、矩形波に限定されない。例えば、発光制御信号ＣＬＫｐは、サイン波であってもよい。
発光制御部４は、発光制御信号ＣＬＫｐを発光部２及び受光素子１０に供給することで、照射光の照射タイミングを制御する。発光制御信号ＣＬＫｐの周波数は、例えば、２０［ＭＨｚ］である。なお、発光制御信号ＣＬＫｐの周波数は、２０［ＭＨｚ］に限定するものではなく、５［ＭＨｚ］などであってもよい。また、発光制御信号ＣＬＫｐは、周期信号であれば、矩形波に限定されない。例えば、発光制御信号ＣＬＫｐは、サイン波であってもよい。
＜受光素子＞
受光素子１０は、物体から反射した反射光を受光し、受光結果に応じて距離情報を画素ごとに算出し、物体までの距離を画素ごとに階調値で表したデプス画像を生成して、出力する。また、受光素子１０は、例えば、裏面照射型のゲート方式間接ＴｏＦセンサを用いて形成されている。
また、受光素子１０は、例えば、発光制御信号ＣＬＫｐに基づいて、複数の単位画素を配列して形成した一つの画素で検出された信号強度から、距離情報を画素ごとに算出する。
また、受光素子１０は、図２から図４に示すように、第１半導体層１０Ａと、第２半導体層１０Ｂと、遮光膜２０とを備える。なお、図２から図４には、受光素子１０のうち、複数（四つ）の単位画素を配列して形成した一つの画素に対応する構成を示している。
受光素子１０は、物体から反射した反射光を受光し、受光結果に応じて距離情報を画素ごとに算出し、物体までの距離を画素ごとに階調値で表したデプス画像を生成して、出力する。また、受光素子１０は、例えば、裏面照射型のゲート方式間接ＴｏＦセンサを用いて形成されている。
また、受光素子１０は、例えば、発光制御信号ＣＬＫｐに基づいて、複数の単位画素を配列して形成した一つの画素で検出された信号強度から、距離情報を画素ごとに算出する。
また、受光素子１０は、図２から図４に示すように、第１半導体層１０Ａと、第２半導体層１０Ｂと、遮光膜２０とを備える。なお、図２から図４には、受光素子１０のうち、複数（四つ）の単位画素を配列して形成した一つの画素に対応する構成を示している。
＜第１半導体層＞
第１半導体層１０Ａは、フォトダイオードＰＤと、複数のフローティングディフュージョンＦＤとを備える画素回路を配置した基板である。また、第１半導体層１０Ａは、複数の転送ゲートＴＧと、複数のオーバーフローゲートＯＦＧとを有する。
第１半導体層１０Ａは、フォトダイオードＰＤと、複数のフローティングディフュージョンＦＤとを備える画素回路を配置した基板である。また、第１半導体層１０Ａは、複数の転送ゲートＴＧと、複数のオーバーフローゲートＯＦＧとを有する。
＜第２半導体層＞
第２半導体層１０Ｂは、第１半導体層１０ＡのフォトダイオードＰＤを配置した面とは反対の面（図２中では、下側の面）に積層した基板である。また、第２半導体層１０Ｂは、複数のリセットトランジスタＲＳＴと、複数の増幅トランジスタＡＭＰと、複数の選択トランジスタＳＥＬとを有する。なお、図２では、第１半導体層１０Ａと第２半導体層１０Ｂとを積層した方向を、「積層方向」と示す。
第２半導体層１０Ｂは、第１半導体層１０ＡのフォトダイオードＰＤを配置した面とは反対の面（図２中では、下側の面）に積層した基板である。また、第２半導体層１０Ｂは、複数のリセットトランジスタＲＳＴと、複数の増幅トランジスタＡＭＰと、複数の選択トランジスタＳＥＬとを有する。なお、図２では、第１半導体層１０Ａと第２半導体層１０Ｂとを積層した方向を、「積層方向」と示す。
＜遮光膜＞
遮光膜２０は、フォトダイオードＰＤよりも受光素子１０の光が入射する位置へ近い位置に配置されている。また、遮光膜２０は、フォトダイオードＰＤに入射する光の範囲を、予め設定した範囲に遮光する膜である。なお、受光素子１０に入射した光は、オンチップレンズ３０と反射防止層４０を透過して、遮光膜２０に入射する。
遮光膜２０は、フォトダイオードＰＤよりも受光素子１０の光が入射する位置へ近い位置に配置されている。また、遮光膜２０は、フォトダイオードＰＤに入射する光の範囲を、予め設定した範囲に遮光する膜である。なお、受光素子１０に入射した光は、オンチップレンズ３０と反射防止層４０を透過して、遮光膜２０に入射する。
＜オンチップレンズ＞
オンチップレンズ３０は、フォトダイオードＰＤに向かって光を集光させる機能を有するレンズである。また、オンチップレンズ３０は、受光素子１０のうち、フォトダイオードＰＤの光が入射する側に配置する。オンチップレンズ３０の材料としては、例えば、有機材料やシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等を用いることが可能である。
オンチップレンズ３０は、フォトダイオードＰＤに向かって光を集光させる機能を有するレンズである。また、オンチップレンズ３０は、受光素子１０のうち、フォトダイオードＰＤの光が入射する側に配置する。オンチップレンズ３０の材料としては、例えば、有機材料やシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等を用いることが可能である。
＜フォトダイオード＞
フォトダイオードＰＤは、遮光膜２０によって設定された範囲を通過して入射した光を光電変換し、光電変換の光量に応じた電荷を生成して蓄積する。また、フォトダイオードＰＤは、図５に示すように、転送ゲートＴＧとオーバーフローゲートＯＦＧに接続されている。
また、フォトダイオードＰＤは、Ｐ型イオン等を用いて形成された分離領域において、ＳｉやＧｅ等を用いて形成されている。また、フォトダイオードＰＤには、ゲート電位をかけることで、アクティブ領域（空乏層）が形成される。
フォトダイオードＰＤは、遮光膜２０によって設定された範囲を通過して入射した光を光電変換し、光電変換の光量に応じた電荷を生成して蓄積する。また、フォトダイオードＰＤは、図５に示すように、転送ゲートＴＧとオーバーフローゲートＯＦＧに接続されている。
また、フォトダイオードＰＤは、Ｐ型イオン等を用いて形成された分離領域において、ＳｉやＧｅ等を用いて形成されている。また、フォトダイオードＰＤには、ゲート電位をかけることで、アクティブ領域（空乏層）が形成される。
＜フローティングディフュージョン＞
フローティングディフュージョンＦＤは、図５に示すように、転送ゲートＴＧと、選択トランジスタＳＥＬと、増幅トランジスタＡＭＰとを接続する点（接続点）に形成されている。
第１実施形態では、二箇所のフローティングディフュージョンＦＤ（第１フローティングディフュージョンＦＤＡ、第２フローティングディフュージョンＦＤＢ）が形成されている場合について説明する。
また、フローティングディフュージョンＦＤは、フォトダイオードＰＤから転送ゲートＴＧを介して転送されてくる電荷を蓄積し、電圧に変換する。すなわち、フローティングディフュージョンＦＤには、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷が転送される。
フローティングディフュージョンＦＤは、図５に示すように、転送ゲートＴＧと、選択トランジスタＳＥＬと、増幅トランジスタＡＭＰとを接続する点（接続点）に形成されている。
第１実施形態では、二箇所のフローティングディフュージョンＦＤ（第１フローティングディフュージョンＦＤＡ、第２フローティングディフュージョンＦＤＢ）が形成されている場合について説明する。
また、フローティングディフュージョンＦＤは、フォトダイオードＰＤから転送ゲートＴＧを介して転送されてくる電荷を蓄積し、電圧に変換する。すなわち、フローティングディフュージョンＦＤには、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷が転送される。
＜転送ゲート＞
複数の転送ゲートＴＧは、図５に示すように、それぞれ、フォトダイオードＰＤとフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。また、転送ゲートＴＧは、例えば、ポリシリコンを用いて形成されている。
第１実施形態では、一例として、図４に示すように、転送ゲートＴＧの数を四つとした場合について説明する。
複数の転送ゲートＴＧは、図５に示すように、それぞれ、フォトダイオードＰＤとフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。また、転送ゲートＴＧは、例えば、ポリシリコンを用いて形成されている。
第１実施形態では、一例として、図４に示すように、転送ゲートＴＧの数を四つとした場合について説明する。
また、各転送ゲートＴＧは、図外のタイミング制御部から供給される駆動信号にしたがって、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷を、複数のフローティングディフュージョンＦＤに振り分けて転送する。
第１実施形態では、図４に示すように、信号電荷を第１フローティングディフュージョンＦＤＡに転送する転送ゲートＴＧを、二つの転送ゲートＴＧ（転送ゲートＴＧＡ、転送ゲートＴＧＢ）とした場合について説明する。同様に、信号電荷を第２フローティングディフュージョンＦＤＢに転送する転送ゲートＴＧを、二つの転送ゲートＴＧ（転送ゲートＴＧＣ、転送ゲートＴＧＤ）とした場合について説明する。
第１実施形態では、図４に示すように、信号電荷を第１フローティングディフュージョンＦＤＡに転送する転送ゲートＴＧを、二つの転送ゲートＴＧ（転送ゲートＴＧＡ、転送ゲートＴＧＢ）とした場合について説明する。同様に、信号電荷を第２フローティングディフュージョンＦＤＢに転送する転送ゲートＴＧを、二つの転送ゲートＴＧ（転送ゲートＴＧＣ、転送ゲートＴＧＤ）とした場合について説明する。
すなわち、第１実施形態では、複数の転送ゲートＴＧのうち少なくとも二つが、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷を、一つのフローティングディフュージョンＦＤに転送する。
また、複数の転送ゲートＴＧは、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、図４に示すように、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
また、複数の転送ゲートＴＧは、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、図４に示すように、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
第１実施形態では、光学中心ＯＰＣを、複数の単位画素を配列して形成した一つの画素に設定した場合について説明する。
なお、光学中心ＯＰＣは、例えば、光の入射方向から見たフォトダイオードＰＤの中心とする。しかしながら、これに限定するものではなく、光学中心ＯＰＣを、例えば、光の入射方向から見たオンチップレンズ３０の中心としてもよい。
また、四つの転送ゲートＴＧは、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、図４に示すように、光学中心ＯＰＣを基準として四角形の頂点を形成する位置に配置されている。すなわち、四つの転送ゲートＴＧは、光学中心ＯＰＣを交点として直交する２本の仮想直線上に配置されている。
なお、光学中心ＯＰＣは、例えば、光の入射方向から見たフォトダイオードＰＤの中心とする。しかしながら、これに限定するものではなく、光学中心ＯＰＣを、例えば、光の入射方向から見たオンチップレンズ３０の中心としてもよい。
また、四つの転送ゲートＴＧは、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、図４に示すように、光学中心ＯＰＣを基準として四角形の頂点を形成する位置に配置されている。すなわち、四つの転送ゲートＴＧは、光学中心ＯＰＣを交点として直交する２本の仮想直線上に配置されている。
＜オーバーフローゲート＞
複数のオーバーフローゲートＯＦＧは、それぞれ、図外のタイミング制御部から供給される駆動信号にしたがって、フローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を排出する。また、オーバーフローゲートＯＦＧは、例えば、ポリシリコンを用いて形成されている。
第１実施形態では、一例として、図４に示すように、オーバーフローゲートＯＦＧの数を四つとした場合について説明する。
複数のオーバーフローゲートＯＦＧは、それぞれ、図外のタイミング制御部から供給される駆動信号にしたがって、フローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を排出する。また、オーバーフローゲートＯＦＧは、例えば、ポリシリコンを用いて形成されている。
第１実施形態では、一例として、図４に示すように、オーバーフローゲートＯＦＧの数を四つとした場合について説明する。
したがって、第１実施形態では、転送ゲートＴＧ及びオーバーフローゲートＯＦＧの総数は、偶数である。また、第１実施形態では、転送ゲートＴＧの総数と、オーバーフローゲートＯＦＧの総数とは、同じ数である。
また、複数のオーバーフローゲートＯＦＧは、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、図４に示すように、転送ゲートＴＧとは異なる位置で、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
第１実施形態では、図４に示すように、転送ゲートＴＧとオーバーフローゲートＯＦＧとを、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、光学中心ＯＰＣを中心とした円に沿って交互に配置した場合について説明する。
また、複数のオーバーフローゲートＯＦＧは、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、図４に示すように、転送ゲートＴＧとは異なる位置で、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
第１実施形態では、図４に示すように、転送ゲートＴＧとオーバーフローゲートＯＦＧとを、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、光学中心ＯＰＣを中心とした円に沿って交互に配置した場合について説明する。
＜リセットトランジスタ＞
複数のリセットトランジスタＲＳＴは、図５に示すように、それぞれ、転送ゲートＴＧと電源配線ＶＤＤに接続されている。
第１実施形態では、一例として、図４に示すように、リセットトランジスタＲＳＴの数を四つとした場合について説明する。
複数のリセットトランジスタＲＳＴは、図５に示すように、それぞれ、転送ゲートＴＧと電源配線ＶＤＤに接続されている。
第１実施形態では、一例として、図４に示すように、リセットトランジスタＲＳＴの数を四つとした場合について説明する。
また、各リセットトランジスタＲＳＴは、タイミング制御部から供給される駆動信号にしたがって、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積されている電荷の排出をオン又はオフする。
また、複数のリセットトランジスタＲＳＴは、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、図４に示すように、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
また、複数のリセットトランジスタＲＳＴは、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、図４に示すように、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
＜増幅トランジスタ＞
複数の増幅トランジスタＡＭＰは、図５に示すように、それぞれ、フローティングディフュージョンＦＤと、電源配線ＶＤＤと、選択トランジスタＳＥＬに接続されている。
第１実施形態では、一例として、図４に示すように、増幅トランジスタＡＭＰの数を四つとした場合について説明する。
複数の増幅トランジスタＡＭＰは、図５に示すように、それぞれ、フローティングディフュージョンＦＤと、電源配線ＶＤＤと、選択トランジスタＳＥＬに接続されている。
第１実施形態では、一例として、図４に示すように、増幅トランジスタＡＭＰの数を四つとした場合について説明する。
また、各増幅トランジスタＡＭＰは、リセットトランジスタＲＳＴによってリセットされたフローティングディフュージョンＦＤの電位を、リセットレベルとして読み出す。さらに、各増幅トランジスタＡＭＰは、転送ゲートＴＧによって信号電荷が転送された、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積されている信号電荷に応じた電圧を増幅する。すなわち、各増幅トランジスタＡＭＰは、フローティングディフュージョンＦＤに転送された信号電荷を、電気信号として読み出し、さらに、読み出した電気信号を増幅する。
増幅トランジスタＡＭＰにより増幅された電圧（電圧信号）は、選択トランジスタＳＥＬを介して、垂直信号線ＶＳＬに出力される。なお、垂直信号線ＶＳＬは、増幅トランジスタＡＭＰで増幅された電気信号を出力する配線である。また、垂直信号線ＶＳＬには、選択トランジスタＳＥＬと、図外のＡ／Ｄ変換器が接続されている。
また、複数の増幅トランジスタＡＭＰは、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、図４に示すように、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
増幅トランジスタＡＭＰにより増幅された電圧（電圧信号）は、選択トランジスタＳＥＬを介して、垂直信号線ＶＳＬに出力される。なお、垂直信号線ＶＳＬは、増幅トランジスタＡＭＰで増幅された電気信号を出力する配線である。また、垂直信号線ＶＳＬには、選択トランジスタＳＥＬと、図外のＡ／Ｄ変換器が接続されている。
また、複数の増幅トランジスタＡＭＰは、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、図４に示すように、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
＜選択トランジスタ＞
複数の選択トランジスタＳＥＬは、図５に示すように、それぞれ、増幅トランジスタＡＭＰと垂直信号線ＶＳＬに接続されている。
第１実施形態では、一例として、図４に示すように、選択トランジスタＳＥＬの数を四つとした場合について説明する。
複数の選択トランジスタＳＥＬは、図５に示すように、それぞれ、増幅トランジスタＡＭＰと垂直信号線ＶＳＬに接続されている。
第１実施形態では、一例として、図４に示すように、選択トランジスタＳＥＬの数を四つとした場合について説明する。
また、各選択トランジスタＳＥＬは、タイミング制御部から供給される駆動信号にしたがって、増幅トランジスタＡＭＰから垂直信号線ＶＳＬへの電圧信号の出力を、オン又はオフする。
これにより、各選択トランジスタＳＥＬは、選択制御信号が与えられることで導通状態になり、垂直走査回路（図示せず）による垂直走査に同期して単位画素を選択する。
また、複数の選択トランジスタＳＥＬは、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、図４に示すように、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
また、図４に示すように、一つの画素が備える構成は、最小ユニットである一つの画素に対して、左右対称及び上下対称のうち少なくとも一方で配置されている。なお、一つの画素が備える構成とは、図４に示す例では、リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬである。
これにより、各選択トランジスタＳＥＬは、選択制御信号が与えられることで導通状態になり、垂直走査回路（図示せず）による垂直走査に同期して単位画素を選択する。
また、複数の選択トランジスタＳＥＬは、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、図４に示すように、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
また、図４に示すように、一つの画素が備える構成は、最小ユニットである一つの画素に対して、左右対称及び上下対称のうち少なくとも一方で配置されている。なお、一つの画素が備える構成とは、図４に示す例では、リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬである。
＜転送ゲートとオーバーフローゲートの動作タイミング＞
各転送ゲートＴＧと、オーバーフローゲートＯＦＧが、タイミング制御部から供給される駆動信号にしたがって動作するタイミングは、例えば、図６に示すタイミングに制御されている。
具体的には、信号電荷を第１フローティングディフュージョンＦＤＡに転送する転送ゲートＴＧＡ及び転送ゲートＴＧＢは、同じタイミングで動作する。同様に、信号電荷を第２フローティングディフュージョンＦＤＢに転送する転送ゲートＴＧＣ及び転送ゲートＴＧＤは、同じタイミングで動作する。
各転送ゲートＴＧと、オーバーフローゲートＯＦＧが、タイミング制御部から供給される駆動信号にしたがって動作するタイミングは、例えば、図６に示すタイミングに制御されている。
具体的には、信号電荷を第１フローティングディフュージョンＦＤＡに転送する転送ゲートＴＧＡ及び転送ゲートＴＧＢは、同じタイミングで動作する。同様に、信号電荷を第２フローティングディフュージョンＦＤＢに転送する転送ゲートＴＧＣ及び転送ゲートＴＧＤは、同じタイミングで動作する。
また、同じタイミングにおいて、転送ゲートＴＧＡ及び転送ゲートＴＧＢが行う動作と、転送ゲートＴＧＣ及び転送ゲートＴＧＤが行う動作は、逆の動作である。すなわち、転送ゲートＴＧＡ及び転送ゲートＴＧＢが第１フローティングディフュージョンＦＤＡに信号電荷を転送するタイミングでは、転送ゲートＴＧＣ及び転送ゲートＴＧＤは第２フローティングディフュージョンＦＤＢに信号電荷の転送を行わない。
また、オーバーフローゲートＯＦＧが、フローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を排出するタイミングは、各転送ゲートＴＧがフローティングディフュージョンＦＤに信号電荷を転送するタイミングとは異なる。
また、オーバーフローゲートＯＦＧが、フローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を排出するタイミングは、各転送ゲートＴＧがフローティングディフュージョンＦＤに信号電荷を転送するタイミングとは異なる。
＜距離計測処理＞
ＴｏＦ方式による距離計測処理の概要について説明する。
ＴｏＦ方式は、物体までの距離や、物体の３次元形状を計測する方式の一つである。また、ＴｏＦ方式は、光を物体に照射し、その反射光を解析して、物体までの距離（デプス）や、物体の形状を計測する方式である。
以下、図７を参照して、ＴｏＦ方式による距離（デプス）計測処理の概要について説明する。なお、以下の説明では、３次元形状の計測処理については特に言及しないが、物体表面の距離を物体表面全体に渡って計測することで、物体の３次元形状を計測することが可能となる。
ＴｏＦ方式による距離計測処理の概要について説明する。
ＴｏＦ方式は、物体までの距離や、物体の３次元形状を計測する方式の一つである。また、ＴｏＦ方式は、光を物体に照射し、その反射光を解析して、物体までの距離（デプス）や、物体の形状を計測する方式である。
以下、図７を参照して、ＴｏＦ方式による距離（デプス）計測処理の概要について説明する。なお、以下の説明では、３次元形状の計測処理については特に言及しないが、物体表面の距離を物体表面全体に渡って計測することで、物体の３次元形状を計測することが可能となる。
図７には、発光部２、受光素子１０（カメラ）、物体ＯＢＪを示している。発光部２から出力された光が物体ＯＢＪに反射して受光素子１０に入射する。
この構成において、発光部２から出力した光が物体ＯＢＪに反射して受光素子１０に入射するまでの時間Δｔを計測することで、受光素子１０から物体ＯＢＪまでの距離（デプス）ｄを計測することが可能である。
この構成において、発光部２から出力した光が物体ＯＢＪに反射して受光素子１０に入射するまでの時間Δｔを計測することで、受光素子１０から物体ＯＢＪまでの距離（デプス）ｄを計測することが可能である。
距離ｄは、以下の式１を用いて算出する。なお、式１において、「ｃ」は光速である。
ｄ＝（１／２）×ｃ×Δｔ ・・・ （式１）
ｄ＝（１／２）×ｃ×Δｔ ・・・ （式１）
なお、図７では、分かりやすくするために、発光部２と受光素子１０をわずかに離れた位置に示している。しかしながら、従来の一般的な装置では、発光部２の発光タイミングやと受光素子１０による撮像タイミングを１つのクロックで制御するため、発光部２と受光素子１０は同一の装置等、ほぼ同じ位置に構成される。したがって、発光部２からの出力光が物体ＯＢＪに反射して受光素子１０に入射するまでの時間Δｔは、受光素子１０から物体ＯＢＪまでの距離（デプス）ｄの２倍の距離を光が進む時間となる。これが、（式１）の距離ｄの算出式において、（１／２）を乗算している理由である。
しかしながら、図７に示す構成において、時間Δｔは非常に短い時間であり、この時間Δｔを正確に計測するのは困難である。したがって、実際には、発光部２からパルス光を発光し、受光素子１０が受光したパルス光の時間差を位相差に変換して距離を求める。
この処理について、図８を参照して説明する。
この処理について、図８を参照して説明する。
図８においても、図７と同様、光源（発光部）１、カメラ（受光部）２、物体ＯＢＪを示している。発光部２からパルス光を発光し、物体ＯＢＪで反射して帰ってきたパルス光を受光素子１０が受光する。
この構成で、発光部２の出力パルス光と、受光素子１０の入力パルス光の時間差を位相差に変換して観測する。
この構成で、発光部２の出力パルス光と、受光素子１０の入力パルス光の時間差を位相差に変換して観測する。
発光部２は、既知の周波数ｆＨｚで高速に点滅させる。すなわち、発光部２の発光パターンの１周期は、１／ｆ秒となる。受光素子１０は、画素毎に光の点滅パターンの位相を計測する。画素単位の位相計測に関する構成の具体例については、後述する。
例えば、発光部２が出力するパルス光の位相と、受光素子１０が受光したパルス光の位相の差がφとすると、発光部２からの出力光が物体ＯＢＪに反射して受光素子１０に入射するまでの時間Δｔは、以下の（式２）を用いて算出することが可能である。
Δｔ＝（１／ｆ）×（φ／２π） ・・・ （式２）
Δｔ＝（１／ｆ）×（φ／２π） ・・・ （式２）
（式２）によって算出された時間Δｔを（式１）に代入することで、受光素子１０（又は発光部２）から物体ＯＢＪまでの距離ｄは、以下の（式３）を用いて算出することが可能である。なお、（式３）において、「ｃ」は光速であり、「φ」は発光部２の出力パルス光の位相と、受光素子１０の受光パルス光の位相の差であり、「ｆ」はパルス光の周波数である。
ｄ＝（ｃφ）／４πｆ・・・（式３）
ｄ＝（ｃφ）／４πｆ・・・（式３）
図９を参照して、受光素子１０における画素単位のパルス光の位相算出構成について説明する。
図７及び図８を参照して説明した受光素子１０は、通常のカメラとは異なるＴｏＦカメラであり、各画素が高速にＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、ＯＮ期間のみ電化を蓄積する。
ＴｏＦカメラを用いて、物体の距離計測を行う場合、ＯＮ／ＯＦＦの実行タイミングを順次、切り替えて各タイミングにおける蓄積電荷を解析する。ＯＮ／ＯＦＦの実行タイミングの切り替えパターンは、例えば、図９において左の図に示す以下の４種類である。
（ｃ１）位相０度
（ｃ２）位相９０度
（ｃ３）位相１８０度
（ｃ４）位相２７０度
図７及び図８を参照して説明した受光素子１０は、通常のカメラとは異なるＴｏＦカメラであり、各画素が高速にＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、ＯＮ期間のみ電化を蓄積する。
ＴｏＦカメラを用いて、物体の距離計測を行う場合、ＯＮ／ＯＦＦの実行タイミングを順次、切り替えて各タイミングにおける蓄積電荷を解析する。ＯＮ／ＯＦＦの実行タイミングの切り替えパターンは、例えば、図９において左の図に示す以下の４種類である。
（ｃ１）位相０度
（ｃ２）位相９０度
（ｃ３）位相１８０度
（ｃ４）位相２７０度
（ｃ１）位相０度は、ＯＮタイミング（受光タイミング）を発光部２の出力するパルス光の位相、すなわち図４左の図に示す（ａ）発光パターンと同じ位相とした設定である。
（ｃ２）位相９０度は、ＯＮタイミング（受光タイミング）を発光部２の出力するパルス光（（ａ）発光パターン）と９０度遅れた位相とした設定である。
（ｃ３）位相１８０度は、ＯＮタイミング（受光タイミング）を発光部２の出力するパルス光（（ａ）発光パターン）と１８０度遅れた位相とした設定である。
（ｃ４）位相２７０度は、ＯＮタイミング（受光タイミング）を発光部２の出力するパルス光（（ａ）発光パターン）と２７０度遅れた位相とした設定である。
（ｃ２）位相９０度は、ＯＮタイミング（受光タイミング）を発光部２の出力するパルス光（（ａ）発光パターン）と９０度遅れた位相とした設定である。
（ｃ３）位相１８０度は、ＯＮタイミング（受光タイミング）を発光部２の出力するパルス光（（ａ）発光パターン）と１８０度遅れた位相とした設定である。
（ｃ４）位相２７０度は、ＯＮタイミング（受光タイミング）を発光部２の出力するパルス光（（ａ）発光パターン）と２７０度遅れた位相とした設定である。
受光素子１０において、これら４種類の切り替えを順次実行し、受光タイミングを変化させた受光量を取得する。すなわち、蓄積位相を変えた４種類の受光量と、その受光量に応じた電荷を得る。
例えば、発光パターンに対する受光画素の位相差を０，９０，１８０，２７０度としたときに蓄積する電荷を、それぞれ、Ｑ０，Ｑ９０，Ｑ１８０、Ｑ２７０とする。
例えば、発光パターンに対する受光画素の位相差を０，９０，１８０，２７０度としたときに蓄積する電荷を、それぞれ、Ｑ０，Ｑ９０，Ｑ１８０、Ｑ２７０とする。
ここで、（式３）を適用して物体までの距離ｄを算出するために必要な位相差φは、発光部２の出力パルス光の位相と、受光素子１０の受光パルス光の位相の差である。
この位相差φは、以下の（式４）に基づいて算出することが可能である。
φ＝Ａｒｃｔａｎ（（Ｑ９０－Ｑ２７０）／（Ｑ１８０－Ｑ０）） ・・・ （式４）
この位相差φは、以下の（式４）に基づいて算出することが可能である。
φ＝Ａｒｃｔａｎ（（Ｑ９０－Ｑ２７０）／（Ｑ１８０－Ｑ０）） ・・・ （式４）
（式４）によって算出した位相差φ、すなわち、発光部２の出力パルス光の位相と、受光素子１０の受光パルス光の位相の差φを（式３）に代入することで、受光素子１０（又は発光部２）から物体ＯＢＪまでの距離ｄを算出することが可能である。
なお、本開示では、図１０に示すように、ＴｏＦカメラにおいて撮影される画像フレーム、すなわち、発光パターン（パルス）との位相ズレ量（０度、９０度、１８０度、２７０度）の、各位相設定の撮影画像や各撮影画像の蓄積電荷を、コンポーネントと呼ぶ。
図１０は、カメラ（ＴｏＦカメラ）によって撮影される画像データを、左から右に示す時間軸にしたがって示した図である。
発光パターン（パルス）との位相ズレ量（０、９０度、１８０度、２７０度）の、各位相設定の撮影画像が順次、繰り返し撮影される。
図１０は、カメラ（ＴｏＦカメラ）によって撮影される画像データを、左から右に示す時間軸にしたがって示した図である。
発光パターン（パルス）との位相ズレ量（０、９０度、１８０度、２７０度）の、各位相設定の撮影画像が順次、繰り返し撮影される。
０度、９０度、１８０度、２７０度の各位相設定のコンポーネントの組み合わせの１セットをフレームと呼ぶ。
すなわち、１つのフレームは、発光パターン（パルス）との位相ズレ量０度、９０度、１８０度、２７０度の各位相に設定した撮影画像の蓄積電荷情報Ｑ０，Ｑ９０，Ｑ１８０、Ｑ２７０を持つ。
なお、一般的に、各コンポーネント間の時間は、フレーム間の時間より短い設定である。
すなわち、１つのフレームは、発光パターン（パルス）との位相ズレ量０度、９０度、１８０度、２７０度の各位相に設定した撮影画像の蓄積電荷情報Ｑ０，Ｑ９０，Ｑ１８０、Ｑ２７０を持つ。
なお、一般的に、各コンポーネント間の時間は、フレーム間の時間より短い設定である。
次に、本開示の距離計測装置が実行する処理の概要について説明する。
図７から図９を参照して説明したように、ＴｏＦ方式による物体の距離計測では、光源の発光パルスとカメラの受光パルスの位相差を検出することが必要である。
図７から図９を参照して説明したように、ＴｏＦ方式による物体の距離計測では、光源の発光パルスとカメラの受光パルスの位相差を検出することが必要である。
この位相差を正確に検出するためには、光源の発光パルスのＯＮ／ＯＦＦタイミングと、カメラにおいて実行される画素のＯＮ／ＯＦＦタイミングを把握することが必要である。
このためには、例えば、光源の発光パルスのＯＮ／ＯＦＦタイミングと、カメラにおいて実行される画素のＯＮ／ＯＦＦタイミングの制御を１つのクロックに基づいて実行すること、すなわち同期させて実行すればよい。
このためには、例えば、光源の発光パルスのＯＮ／ＯＦＦタイミングと、カメラにおいて実行される画素のＯＮ／ＯＦＦタイミングの制御を１つのクロックに基づいて実行すること、すなわち同期させて実行すればよい。
＜光電変換率＞
第１実施形態の受光素子１０であれば、シリコン酸化膜の厚さが増加しても、特に、低い波長の光に対して、高い光電変換率を有することが実証された。
第１実施形態の受光素子１０であれば、シリコン酸化膜の厚さが増加しても、特に、低い波長の光に対して、高い光電変換率を有することが実証された。
＜第１実施形態の作用・効果＞
第１実施形態の受光素子１０であれば、以下の作用・効果を奏することが可能である。
（１）入射した光を光電変換するフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷を複数のフローティングディフュージョンＦＤに振り分けて転送する複数の転送ゲートＴＧを備える。これに加え、複数の転送ゲートＴＧのうち少なくとも二つが、光の入射方向から見て、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
これにより、寄生光感度を均一に緩和することが可能な受光素子１０を提供することが可能となる。
第１実施形態の受光素子１０であれば、以下の作用・効果を奏することが可能である。
（１）入射した光を光電変換するフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷を複数のフローティングディフュージョンＦＤに振り分けて転送する複数の転送ゲートＴＧを備える。これに加え、複数の転送ゲートＴＧのうち少なくとも二つが、光の入射方向から見て、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
これにより、寄生光感度を均一に緩和することが可能な受光素子１０を提供することが可能となる。
（２）転送ゲートＴＧの数が四つであり、四つの転送ゲートＴＧは、光の入射方向から見て、光学中心ＯＰＣを基準として四角形の頂点を形成する位置に配置されている。
これにより、光学中心ＯＰＣからフローティングディフュージョンＦＤまでの距離を確保することが容易となり、寄生光感度の増加を抑制することが可能となる。
これにより、光学中心ＯＰＣからフローティングディフュージョンＦＤまでの距離を確保することが容易となり、寄生光感度の増加を抑制することが可能となる。
（３）フローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を排出する複数のオーバーフローゲートＯＦＧをさらに備える。これに加え、複数のオーバーフローゲートＯＦＧのうち少なくとも二つは、光の入射方向から見て光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
これにより、マスクの合わせズレが発生した場合であっても、各転送ゲートＴＧに電荷を高速で振り分ける際において、転送不良に対するロバスト性を向上させることが可能な受光素子１０を提供することが可能となる。
すなわち、ゲート方式間接ＴｏＦセンサは、フォトダイオードＰＤで発生した電荷を、複数の転送ゲートＴＧで複数のフローティングディフュージョンＦＤに振り分けることで、複数の位相信号を得る。さらに、複数の位相信号を用いて測距を行うため、各転送ゲートＴＧに電荷を高速で振り分ける必要があり、転送不良に対する高いロバスト性が要求される。このため、マスクの合わせズレが発生した場合、転送不良に対するロバスト性が低下するという問題点がある。これに対し、第１実施形態の受光素子１０であれば、複数のオーバーフローゲートＯＦＧのうち少なくとも二つが、光の入射方向から見て光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されているため、上記の問題点を解決することが可能となる。
これにより、マスクの合わせズレが発生した場合であっても、各転送ゲートＴＧに電荷を高速で振り分ける際において、転送不良に対するロバスト性を向上させることが可能な受光素子１０を提供することが可能となる。
すなわち、ゲート方式間接ＴｏＦセンサは、フォトダイオードＰＤで発生した電荷を、複数の転送ゲートＴＧで複数のフローティングディフュージョンＦＤに振り分けることで、複数の位相信号を得る。さらに、複数の位相信号を用いて測距を行うため、各転送ゲートＴＧに電荷を高速で振り分ける必要があり、転送不良に対する高いロバスト性が要求される。このため、マスクの合わせズレが発生した場合、転送不良に対するロバスト性が低下するという問題点がある。これに対し、第１実施形態の受光素子１０であれば、複数のオーバーフローゲートＯＦＧのうち少なくとも二つが、光の入射方向から見て光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されているため、上記の問題点を解決することが可能となる。
また、複数のオーバーフローゲートＯＦＧのうち少なくとも二つが、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されていることで、複数のトランジスタによる光の反射が発生した場合であっても、面内における均一性を保持することが可能となる。
さらに、オーバーフローゲートＯＦＧを光学中心ＯＰＣに配置した構成と比較して、信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する転送経路が、分断されることを回避することが可能な構成とすることが可能となる。
さらに、オーバーフローゲートＯＦＧを光学中心ＯＰＣに配置した構成と比較して、信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する転送経路が、分断されることを回避することが可能な構成とすることが可能となる。
（４）転送ゲートＴＧ及びオーバーフローゲートＯＦＧの総数が、偶数である。
これにより、プロセスのズレによって電荷分離効率（Ｃｍｏｄ）が低下することを、抑制することが可能となる。また、複数の転送ゲートＴＧ及びオーバーフローゲートＯＦＧに対し、光学中心ＯＰＣを基準とした点対称を維持することが容易となる。
これにより、プロセスのズレによって電荷分離効率（Ｃｍｏｄ）が低下することを、抑制することが可能となる。また、複数の転送ゲートＴＧ及びオーバーフローゲートＯＦＧに対し、光学中心ＯＰＣを基準とした点対称を維持することが容易となる。
（５）転送ゲートＴＧの総数と、オーバーフローゲートＯＦＧの総数とが、同じ数である。
これにより、製造プロレスの複雑化を抑制することが可能となる。
これにより、製造プロレスの複雑化を抑制することが可能となる。
（６）光学中心ＯＰＣが、複数の単位画素を配列して形成した一つの画素に設定されている。
これにより、一つの受光素子１０に対し、転送ゲートＴＧ等を、光の入射方向から見て、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置する構造を適用することが可能となり、寄生光感度を均一に緩和することが可能となる。
これにより、一つの受光素子１０に対し、転送ゲートＴＧ等を、光の入射方向から見て、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置する構造を適用することが可能となり、寄生光感度を均一に緩和することが可能となる。
（７）フローティングディフュージョンＦＤに転送された信号電荷を電気信号として読み出して増幅する複数の増幅トランジスタＡＭＰをさらに備える。これに加え、複数の増幅トランジスタＡＭＰのうち少なくとも二つが、光の入射方向から見て光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
これにより、受光素子１０の構成を、対称性の高い構成とすることが可能となり、品質の均一化が可能となる。
これにより、受光素子１０の構成を、対称性の高い構成とすることが可能となり、品質の均一化が可能となる。
（８）増幅トランジスタＡＭＰからの電圧信号の出力をオン又はオフする複数の選択トランジスタＳＥＬをさらに備える。これに加え、複数の選択トランジスタＳＥＬのうち少なくとも二つは、光の入射方向から見て光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
これにより、受光素子１０の構成を、対称性の高い構成とすることが可能となり、品質の均一化が可能となる。
これにより、受光素子１０の構成を、対称性の高い構成とすることが可能となり、品質の均一化が可能となる。
（９）フローティングディフュージョンＦＤに蓄積されている電荷の排出をオン又はオフする複数のリセットトランジスタＲＳＴをさらに備える。これに加え、複数のリセットトランジスタＲＳＴのうち少なくとも二つは、光の入射方向から見て光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている。
これにより、受光素子１０の構成を、対称性の高い構成とすることが可能となり、品質の均一化が可能となる。
これにより、受光素子１０の構成を、対称性の高い構成とすることが可能となり、品質の均一化が可能となる。
（１０）フォトダイオードＰＤに入射する光の範囲を予め設定した範囲に遮光する遮光膜２０をさらに備える。
これにより、物体で反射して受光素子１０へ入射した光を、フォトダイオードＰＤへ効率的に入射させることが可能となる。
これにより、物体で反射して受光素子１０へ入射した光を、フォトダイオードＰＤへ効率的に入射させることが可能となる。
（１１）第１半導体層１０Ａが、複数の転送ゲートＴＧと、複数のオーバーフローゲートＯＦＧとを有する。これに加え、光の入射方向に沿って第１半導体層１０Ａに積層される第２半導体層１０Ｂが、複数の増幅トランジスタＡＭＰと、複数のリセットトランジスタＲＳＴと、複数の選択トランジスタＳＥＬとを有する。
これにより、積層型の構成を有する受光素子１０が、寄生光感度を均一に緩和することが可能となる。また、受光素子１０の構成を多様化させることが可能となる。
これにより、積層型の構成を有する受光素子１０が、寄生光感度を均一に緩和することが可能となる。また、受光素子１０の構成を多様化させることが可能となる。
（１２）複数の転送ゲートＴＧのうち少なくとも二つが、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷を、一つのフローティングディフュージョンＦＤに転送する。
これにより、一つの転送ゲートＴＧによる転送不良が発生した場合であっても、残りの転送ゲートＴＧに転送不良が発生していなければ、結果的に、一つのフローティングディフュージョンＦＤへの転送不良を防止することが可能となる。したがって、複数の転送ゲートＴＧによる一つのフローティングディフュージョンＦＤへの、転送能力（転送容量、転送速度等）に差（転送差）が発生した場合であっても、発声した転送差をキャンセルすることが可能となる。
また、受光素子１０の構成を、ＨＡＤ（Ｈｏｌｅ－Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ Ｄｉｏｄｅ（登録商標））の搭載数を増やした構成とすることが可能となる等、ＨＡＤを適用するバリエーションを拡大することが可能となる。
これにより、一つの転送ゲートＴＧによる転送不良が発生した場合であっても、残りの転送ゲートＴＧに転送不良が発生していなければ、結果的に、一つのフローティングディフュージョンＦＤへの転送不良を防止することが可能となる。したがって、複数の転送ゲートＴＧによる一つのフローティングディフュージョンＦＤへの、転送能力（転送容量、転送速度等）に差（転送差）が発生した場合であっても、発声した転送差をキャンセルすることが可能となる。
また、受光素子１０の構成を、ＨＡＤ（Ｈｏｌｅ－Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ Ｄｉｏｄｅ（登録商標））の搭載数を増やした構成とすることが可能となる等、ＨＡＤを適用するバリエーションを拡大することが可能となる。
（１３）フォトダイオードＰＤの光が入射する側に配置したオンチップレンズ３０を備える。
これにより、オンチップレンズ３０のＦ値に依存して生じる各色の感度のばらつきや混色を抑制することが可能となる。これは、裏面照射型の受光素子１０では、オンチップレンズ３０とフォトダイオードＰＤの受光面との距離が近くなることに起因する。
これにより、オンチップレンズ３０のＦ値に依存して生じる各色の感度のばらつきや混色を抑制することが可能となる。これは、裏面照射型の受光素子１０では、オンチップレンズ３０とフォトダイオードＰＤの受光面との距離が近くなることに起因する。
第１実施形態の測距モジュール１であれば、以下の作用・効果を奏することが可能である。
（１４）受光素子１０と、周期的に明るさが変動する照射光を照射する発光部２と、照射光の照射タイミングを制御する発光制御部４を備える。
これにより、寄生光感度を均一に緩和することが可能な測距モジュール１を提供することが可能となる。
（１４）受光素子１０と、周期的に明るさが変動する照射光を照射する発光部２と、照射光の照射タイミングを制御する発光制御部４を備える。
これにより、寄生光感度を均一に緩和することが可能な測距モジュール１を提供することが可能となる。
（第１実施形態の変形例）
（１）第１実施形態では、受光素子１０の構成を、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている複数のオーバーフローゲートＯＦＧを備える構成とした。しかしながら、これに限定するものではなく、例えば、図１１に示すように、オーバーフローゲートＯＦＧが、光の入射方向から見て、光学中心ＯＰＣに配置されている構成としてもよい。
この構成であれば、受光素子１０に対し、プロセスばらつき耐性を向上させることが可能となる。
（１）第１実施形態では、受光素子１０の構成を、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている複数のオーバーフローゲートＯＦＧを備える構成とした。しかしながら、これに限定するものではなく、例えば、図１１に示すように、オーバーフローゲートＯＦＧが、光の入射方向から見て、光学中心ＯＰＣに配置されている構成としてもよい。
この構成であれば、受光素子１０に対し、プロセスばらつき耐性を向上させることが可能となる。
（２）第１実施形態では、転送ゲートＴＧの総数と、オーバーフローゲートＯＦＧの総数とを同じ数としたが、これに限定するものではなく、例えば、図１２に示すように、転送ゲートＴＧの総数と、オーバーフローゲートＯＦＧの総数とを異なる数としてもよい。
（３）第１実施形態では、複数の転送ゲートＴＧのうち少なくとも二つが、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷を、一つのフローティングディフュージョンＦＤに転送する構成とした。しかしながら、これに限定するものではなく、例えば、図１３から図１５に示すように、一つのフローティングディフュージョンＦＤに対し、一つの転送ゲートＴＧによってフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷を転送する構成としてもよい。すなわち、複数の転送ゲートＴＧのうち一つが、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷を、一つのフローティングディフュージョンＦＤに転送する構成としてもよい。なお、図１３から図１５では、それぞれ、「転送ゲートＴＧＥ、転送ゲートＴＧＦ、転送ゲートＴＧＧ、転送ゲートＴＧＨ」と示す。
この構成であれば、フローティングディフュージョンＦＤの数を増加させた構成に対応することが可能となる。
この構成であれば、フローティングディフュージョンＦＤの数を増加させた構成に対応することが可能となる。
（４）第１実施形態では、第１半導体層１０Ａが、転送ゲートＴＧと、オーバーフローゲートＯＦＧとを有し、第２半導体層１０Ｂが、増幅トランジスタＡＭＰと、リセットトランジスタＲＳＴと、選択トランジスタＳＥＬとを有する構成とした。しかしながら、これに限定するものではない。すなわち、例えば、図１６から図１８に示すように、一つの半導体層が、転送ゲートＴＧと、オーバーフローゲートＯＦＧと、増幅トランジスタＡＭＰと、リセットトランジスタＲＳＴと、選択トランジスタＳＥＬとを有する構成としてもよい。
（５）第１実施形態では、受光素子１０の構成を、信号電荷を保存するメモリを有していない構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、図１９に示すように、受光素子１０の構成を、信号電荷を保存する複数のメモリＭＣをさらに有し、複数のメモリＭＣのうち少なくとも二つが、光の入射方向から見て光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている構成としてもよい。
（６）第１実施形態では、第２半導体層１０Ｂの構成を、信号電荷を保存するメモリを有していない構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、図２０に示すように、第２半導体層１０Ｂが、信号電荷を保存する複数のメモリＭＣをさらに有し、複数のメモリＭＣのうち少なくとも二つが、光の入射方向から見て光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている構成としてもよい。
（７）第１実施形態では、受光素子１０の構成を、第１半導体層１０Ａ及び第２半導体層１０Ｂを備える構成とした。しかしながら、これに限定するものではなく、受光素子１０の構成を、一つの半導体層のみを備える構成とした埋め込み型のゲート方式間接ＴｏＦセンサとしてもよい。
（８）第１実施形態では、受光素子１０の構成を、第１半導体層１０Ａ及び第２半導体層１０Ｂを備える構成とした。しかしながら、これに限定するものではなく、例えば、図２１に示すように、受光素子１０の構成を、第３半導体層１０Ｃをさらに備える構成としてもよい。第３半導体層１０Ｃは、第２半導体層１０Ｂよりも第１半導体層１０Ａから離れた位置で第１半導体層１０Ａ及び第２半導体層１０Ｂと光の入射方向に沿って積層された層である。この場合、第３半導体層１０Ｃは、複数の増幅トランジスタＡＭＰと、複数のリセットトランジスタＲＳＴとを有する構成とする。さらに、第３半導体層１０Ｃが有する複数の増幅トランジスタＡＭＰのうち少なくとも二つが、光の入射方向から見て光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている構成とする。これに加え、第３半導体層１０Ｃが有する複数のリセットトランジスタＲＳＴのうち少なくとも二つが、光の入射方向から見て光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置されている構成とする。
（９）第１実施形態では、増幅トランジスタＡＭＰ及び増幅トランジスタＡＭＰの数を四つとしたが、これに限定するものではなく、例えば、図２２に示すように、増幅トランジスタＡＭＰ及び増幅トランジスタＡＭＰの数を二つとしてもよい。
（１０）第１実施形態では、転送ゲートＴＧとオーバーフローゲートＯＦＧとを、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、光学中心ＯＰＣを中心とした円に沿って交互に配置したが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、図２３や図２４に示すように、転送ゲートＴＧやオーバーフローゲートＯＦＧを、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、光学中心ＯＰＣを中心とした円に沿って連続させて配置した構成としてもよい。なお、図２３及び図２４では、説明のために、転送ゲートＴＧ及びオーバーフローゲートＯＦＧの図示を簡略化している。
ここで、図２３に示す構成であれば、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、転送ゲートＴＧ及びオーバーフローゲートＯＦＧを八角形となるように配置しているため、受光素子１０の構成を、対称性の高い構成とすることが可能となる。
また、図２４に示す構成であれば、転送ゲートＴＧの配置を、信号電荷を転送するフローティングディフュージョンＦＤに対応させて変化させることで、信号電荷の転送に関し、特定の方向への安定性を向上させることが可能となる。
ここで、図２３に示す構成であれば、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、転送ゲートＴＧ及びオーバーフローゲートＯＦＧを八角形となるように配置しているため、受光素子１０の構成を、対称性の高い構成とすることが可能となる。
また、図２４に示す構成であれば、転送ゲートＴＧの配置を、信号電荷を転送するフローティングディフュージョンＦＤに対応させて変化させることで、信号電荷の転送に関し、特定の方向への安定性を向上させることが可能となる。
（１１）第１実施形態では、光学中心ＯＰＣを、複数の単位画素を配列して形成した一つの画素に設定したが、これに限定するものではなく、光学中心ＯＰＣが、複数の画素を配列して形成した画素群に設定されている構成としてもよい。
すなわち、例えば、図２５から図２７に示すように、一つの画素ＰＸにおいては、画素ＰＸの中心を基準として、転送ゲートＴＧやオーバーフローゲートＯＦＧが点対称に配置されていない場合を考える。この場合であっても、画素群ＰＸＧにおいて、光学中心ＯＰＣを四辺形の中心に設定することで、画素群ＰＸＧにおいては、転送ゲートＴＧやオーバーフローゲートＯＦＧを、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置した構成とする。なお、図２５から図２７では、説明のために、転送ゲートＴＧ及びオーバーフローゲートＯＦＧの図示を簡略化している。また、画素群ＰＸＧは、四つの画素ＰＸをアレイ状に配列して四辺形に形成した画素のグループである。
この構成であれば、受光素子１０の構成に関し、バリエーションを増加させることが可能となる。
すなわち、例えば、図２５から図２７に示すように、一つの画素ＰＸにおいては、画素ＰＸの中心を基準として、転送ゲートＴＧやオーバーフローゲートＯＦＧが点対称に配置されていない場合を考える。この場合であっても、画素群ＰＸＧにおいて、光学中心ＯＰＣを四辺形の中心に設定することで、画素群ＰＸＧにおいては、転送ゲートＴＧやオーバーフローゲートＯＦＧを、光学中心ＯＰＣを基準として点対称に配置した構成とする。なお、図２５から図２７では、説明のために、転送ゲートＴＧ及びオーバーフローゲートＯＦＧの図示を簡略化している。また、画素群ＰＸＧは、四つの画素ＰＸをアレイ状に配列して四辺形に形成した画素のグループである。
この構成であれば、受光素子１０の構成に関し、バリエーションを増加させることが可能となる。
（１２）第１実施形態では、受光素子１０の構成を、図２から図４に示すように、第１半導体層１０Ａの構成を、フォトダイオードＰＤと、フローティングディフュージョンＦＤ、転送ゲートＴＧ、オーバーフローゲートＯＦＧを有する構成とした。これに加え、第２半導体層１０Ｂの構成を、リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬを有する構成とした。しかしながら、第１半導体層１０Ａと第２半導体層１０Ｂとの構成は、これに限定するものではない。
すなわち、例えば、図２８から図３１に示すように、第１半導体層１０ＡにグランドＧＮＤを配置し、第２半導体層１０ＢにグランドＧＮＤと電源配線ＶＤＤを配置した構成としてもよい。なお、図２８から図３０には、受光素子１０のうち、複数（四つ）の単位画素を配列して形成した一つの画素に対応する構成を示している。
すなわち、例えば、図２８から図３１に示すように、第１半導体層１０ＡにグランドＧＮＤを配置し、第２半導体層１０ＢにグランドＧＮＤと電源配線ＶＤＤを配置した構成としてもよい。なお、図２８から図３０には、受光素子１０のうち、複数（四つ）の単位画素を配列して形成した一つの画素に対応する構成を示している。
図２９に示すように、第１半導体層１０Ａには、四つのグランドＧＮＤが配置されている。四つのグランドＧＮＤは、それぞれ、第１半導体層１０Ａが有する四箇所の角部に配置されている。
図３０に示すように、第２半導体層１０Ｂには、四つのグランドＧＮＤと、四つの電源配線ＶＤＤが配置されている。四つのグランドＧＮＤは、それぞれ、第２半導体層１０Ｂが有する四箇所の縁部において、中心に配置されている。四つの電源配線ＶＤＤは、それぞれ、第２半導体層１０Ｂが有する四箇所の角部に配置されており、リセットトランジスタＲＳＴに接続されている。
図３０に示すように、第２半導体層１０Ｂには、四つのグランドＧＮＤと、四つの電源配線ＶＤＤが配置されている。四つのグランドＧＮＤは、それぞれ、第２半導体層１０Ｂが有する四箇所の縁部において、中心に配置されている。四つの電源配線ＶＤＤは、それぞれ、第２半導体層１０Ｂが有する四箇所の角部に配置されており、リセットトランジスタＲＳＴに接続されている。
そして、図３１に示すように、複数の画素ＰＸ（図３１では、四つの画素ＰＸ）をアレイ状に配列して形成した画素群ＰＸＧにおいては、隣り合う二つの画素において、第１半導体層１０Ａに配置されているグランドＧＮＤが共有される（図示略）。これに加え、第２半導体層１０Ｂに配置されているグランドＧＮＤと電源配線ＶＤＤが共有される。なお、図３１では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、グランドＧＮＤ、電源配線ＶＤＤ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
この構成であれば、隣り合う二つの画素ＰＸにおいて、第１半導体層１０Ａに配置されているグランドＧＮＤが共有されることで、微細化を実現することが容易となる。さらに、第２半導体層１０Ｂに配置されているグランドＧＮＤと電源配線ＶＤＤが共有されることで、微細化を実現することが容易となる。
この構成であれば、隣り合う二つの画素ＰＸにおいて、第１半導体層１０Ａに配置されているグランドＧＮＤが共有されることで、微細化を実現することが容易となる。さらに、第２半導体層１０Ｂに配置されているグランドＧＮＤと電源配線ＶＤＤが共有されることで、微細化を実現することが容易となる。
また、例えば、図３２及び図３３に示すように、第１半導体層１０ＡにグランドＧＮＤと電源配線ＶＤＤを配置した構成としてもよい。なお、図３２には、受光素子１０のうち、複数（四つ）の単位画素を配列して形成した一つの画素に対応する構成を示している。
図３２に示すように、第１半導体層１０Ａには、四つのグランドＧＮＤと、四つの電源配線ＶＤＤが配置されている。四つのグランドＧＮＤは、それぞれ、第１半導体層１０Ａが有する四箇所の縁部よりもフォトダイオードＰＤへ近い位置に配置されている。四つの電源配線ＶＤＤは、それぞれ、第１半導体層１０Ａが有する四箇所の角部に配置されており、リセットトランジスタＲＳＴに接続されている。
図３２に示すように、第１半導体層１０Ａには、四つのグランドＧＮＤと、四つの電源配線ＶＤＤが配置されている。四つのグランドＧＮＤは、それぞれ、第１半導体層１０Ａが有する四箇所の縁部よりもフォトダイオードＰＤへ近い位置に配置されている。四つの電源配線ＶＤＤは、それぞれ、第１半導体層１０Ａが有する四箇所の角部に配置されており、リセットトランジスタＲＳＴに接続されている。
そして、図３３に示すように、複数の画素ＰＸ（図３３では、四つの画素ＰＸ）をアレイ状に配列して形成した画素群ＰＸＧにおいては、隣り合う二つの画素ＰＸにおいて、第１半導体層１０Ａに配置されている電源配線ＶＤＤが共有される。なお、図３３では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、グランドＧＮＤ、電源配線ＶＤＤ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
この構成であれば、グランドＧＮＤを第１半導体層１０Ａの縁部よりもフォトダイオードＰＤへ近い位置に配置することで、第１半導体層１０Ａに対するグランドＧＮＤの固定度合いを強化することが可能となり、電子の転送に生じるばらつきを抑制することが可能となる。これにより、ＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔ（Ｃｍｏｄ）を向上させることが可能となるとともに、画素毎にＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔがばらつきことを抑制することが可能となる。なお、「ＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔ」とは、光電変換で発生した電荷をゲート電圧等の変調駆動により複数のフローティングディフュージョンＦＤへ振り分けていく際に、所定のフローティングディフュージョンＦＤへ振り分ける精度を比率化した指標である。また、「ＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔ」は、高いほど良い指標となる。なお、ＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔの変調周波数に該当する「Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ」は、早ければ早いほど、高精度な測距が可能になる。
さらに、この構成であれば、隣り合う二つの画素ＰＸにおいて、第１半導体層１０Ａに配置されている電源配線ＶＤＤが共有されることで、微細化を実現することが容易となる。
この構成であれば、グランドＧＮＤを第１半導体層１０Ａの縁部よりもフォトダイオードＰＤへ近い位置に配置することで、第１半導体層１０Ａに対するグランドＧＮＤの固定度合いを強化することが可能となり、電子の転送に生じるばらつきを抑制することが可能となる。これにより、ＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔ（Ｃｍｏｄ）を向上させることが可能となるとともに、画素毎にＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔがばらつきことを抑制することが可能となる。なお、「ＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔ」とは、光電変換で発生した電荷をゲート電圧等の変調駆動により複数のフローティングディフュージョンＦＤへ振り分けていく際に、所定のフローティングディフュージョンＦＤへ振り分ける精度を比率化した指標である。また、「ＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔ」は、高いほど良い指標となる。なお、ＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔの変調周波数に該当する「Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ」は、早ければ早いほど、高精度な測距が可能になる。
さらに、この構成であれば、隣り合う二つの画素ＰＸにおいて、第１半導体層１０Ａに配置されている電源配線ＶＤＤが共有されることで、微細化を実現することが容易となる。
また、例えば、図３４及び図３５に示すように、第１半導体層１０ＡにグランドＧＮＤと電源配線ＶＤＤを配置した構成としてもよい。なお、図３４には、受光素子１０のうち、複数（四つ）の単位画素を配列して形成した一つの画素に対応する構成を示している。
図３４に示すように、第１半導体層１０Ａには、四つのグランドＧＮＤと、四つの電源配線ＶＤＤが配置されている。四つのグランドＧＮＤは、それぞれ、第２半導体層１０Ｂが有する四箇所の縁部において、中心に配置されている。四つの電源配線ＶＤＤは、それぞれ、第１半導体層１０Ａが有する四箇所の角部に配置されており、リセットトランジスタＲＳＴに接続されている。
そして、図３５に示すように、複数の画素ＰＸ（図３５では、四つの画素ＰＸ）をアレイ状に配列して形成した画素群ＰＸＧにおいては、隣り合う二つの画素ＰＸにおいて、第１半導体層１０Ａに配置されているグランドＧＮＤと電源配線ＶＤＤが共有される。なお、図３５では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、グランドＧＮＤ、電源配線ＶＤＤ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
この構成であれば、隣り合う二つの画素ＰＸにおいて、第１半導体層１０Ａに配置されているグランドＧＮＤと電源配線ＶＤＤが共有されることで、微細化を実現することが容易となる。
図３４に示すように、第１半導体層１０Ａには、四つのグランドＧＮＤと、四つの電源配線ＶＤＤが配置されている。四つのグランドＧＮＤは、それぞれ、第２半導体層１０Ｂが有する四箇所の縁部において、中心に配置されている。四つの電源配線ＶＤＤは、それぞれ、第１半導体層１０Ａが有する四箇所の角部に配置されており、リセットトランジスタＲＳＴに接続されている。
そして、図３５に示すように、複数の画素ＰＸ（図３５では、四つの画素ＰＸ）をアレイ状に配列して形成した画素群ＰＸＧにおいては、隣り合う二つの画素ＰＸにおいて、第１半導体層１０Ａに配置されているグランドＧＮＤと電源配線ＶＤＤが共有される。なお、図３５では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、グランドＧＮＤ、電源配線ＶＤＤ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
この構成であれば、隣り合う二つの画素ＰＸにおいて、第１半導体層１０Ａに配置されているグランドＧＮＤと電源配線ＶＤＤが共有されることで、微細化を実現することが容易となる。
（１３）第１実施形態では、図２に示すように、オンチップレンズ３０で集光させた光を、反射防止層４０を透過させて遮光膜２０に入射させ、フォトダイオードＰＤに入射させる構成としたが、これに限定するものではない。
すなわち、例えば、図３６から図３８に示すように、オンチップレンズ３０で集光させた光を、散乱構造物ＳＦによって散乱させて、フォトダイオードＰＤに入射させる構成としてもよい。なお、図３６には、受光素子１０のうち、複数（四つ）の単位画素を配列して形成した一つの画素に対応する構成を示している。なお、図３７では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、グランドＧＮＤ、電源配線ＶＤＤ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
すなわち、例えば、図３６から図３８に示すように、オンチップレンズ３０で集光させた光を、散乱構造物ＳＦによって散乱させて、フォトダイオードＰＤに入射させる構成としてもよい。なお、図３６には、受光素子１０のうち、複数（四つ）の単位画素を配列して形成した一つの画素に対応する構成を示している。なお、図３７では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、グランドＧＮＤ、電源配線ＶＤＤ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
散乱構造物ＳＦは、例えば、金属材料（Ｍｅｔａｌ）やシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等を用いて形成されており、反射防止層４０の内部に配置されている。また、散乱構造物ＳＦは、例えば、図３６に示すように、複数の単位画素を配列した方向から見て、厚さが均一な板状に形成されている。さらに、散乱構造物ＳＦは、例えば、図３８に示すように、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て、井桁状に配置されている。
この構成であれば、散乱構造物ＳＦにより散乱した光が、画素の内部において特定の転送ゲートＴＧへ偏らないように、光学中心に対して点対称に配置されるため、感度の偏りを抑制してＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔを向上させることが可能となる。これにより、間接ＴｏＦで重視される感度である、赤外線光源に対する感度を向上させることが可能となる。
ところで、オンチップレンズ３０の面上において光軸からの距離が離れている画素の側である高像高側では、光軸からの距離が遠いことで光が斜めに入射する。このため、散乱構造物ＳＦを、光学中心に対して点対称に配置する必要は無い。また、「高像高側」は、オンチップレンズ３０の対角線同士が交差した部分である画素中心から、オンチップレンズ３０の端へ近づくにつれて像高が高くなる側を示す。さらに、「高像高」とは、オンチップレンズ３０の端に近い側（上側、下側、左側、右側のいずれの側も含む）を示す。
この構成であれば、散乱構造物ＳＦにより散乱した光が、画素の内部において特定の転送ゲートＴＧへ偏らないように、光学中心に対して点対称に配置されるため、感度の偏りを抑制してＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔを向上させることが可能となる。これにより、間接ＴｏＦで重視される感度である、赤外線光源に対する感度を向上させることが可能となる。
ところで、オンチップレンズ３０の面上において光軸からの距離が離れている画素の側である高像高側では、光軸からの距離が遠いことで光が斜めに入射する。このため、散乱構造物ＳＦを、光学中心に対して点対称に配置する必要は無い。また、「高像高側」は、オンチップレンズ３０の対角線同士が交差した部分である画素中心から、オンチップレンズ３０の端へ近づくにつれて像高が高くなる側を示す。さらに、「高像高」とは、オンチップレンズ３０の端に近い側（上側、下側、左側、右側のいずれの側も含む）を示す。
なお、散乱構造物ＳＦの構成は、図３８に示す構成、すなわち、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見て井桁状に配置した構成に限定するものではなく、例えば、図３９から図４８に示す構成としてもよい。
また、散乱構造物ＳＦの形状は、図３６に示す構成、すなわち、複数の単位画素を配列した方向から見て、厚さが均一な板状に形状に限定するものではない。
また、散乱構造物ＳＦの形状は、図３６に示す構成、すなわち、複数の単位画素を配列した方向から見て、厚さが均一な板状に形状に限定するものではない。
すなわち、散乱構造物ＳＦの形状は、例えば、図４９に示すように、フォトダイオードＰＤに近づくほど断面積が減少する、頂点を下側（フォトダイオードＰＤを向く側）に向けた四角錐の形状としてもよい。また、散乱構造物ＳＦの形状は、例えば、図５０に示すように、フォトダイオードＰＤから離れるほど断面積が減少する、頂点を上側（光が入射する側）に向けた四角錐の形状としてもよい。
なお、散乱構造物ＳＦの形状を、図４９や図５０に示す形状とした場合、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見た散乱構造物ＳＦの構成は、例えば、図４９、図４１、図４８に示す構成となる。
なお、散乱構造物ＳＦの形状を、図４９や図５０に示す形状とした場合、受光素子１０へ入射する光の入射方向から見た散乱構造物ＳＦの構成は、例えば、図４９、図４１、図４８に示す構成となる。
（１４）第１実施形態では、オーバーフローゲートＯＦＧが転送ゲートＴＧに接続されている構成としたが、これに限定するものではない。
すなわち、例えば、図５１及び図５２に示すように、オーバーフローゲートＯＦＧを光学中心ＯＰＣに配置し、さらに、オーバーフローゲートＯＦＧが転送ゲートＴＧに接続されておらず、グランドＧＮＤに接続されている構成としてもよい。なお、図５２では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、グランドＧＮＤ、オーバーフローゲートＯＦＧ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
また、図５１及び図５２に示す構成では、受光素子１０の構成を、変換効率可変ゲートＦＤＧを備える構成とする。
変換効率可変ゲートＦＤＧ（ポリシリコン）は、光学対称性や容量対称性に応じた位置に配置されており、リセットトランジスタＲＳＴに接続されている。また、変換効率可変ゲートＦＤＧは、追加容量を負荷するスイッチとして機能する。
なお、図示は省略するが、変換効率可変ゲートＦＤＧの代わりに、ダミーの素子を配置する構成としてもよい。
すなわち、例えば、図５１及び図５２に示すように、オーバーフローゲートＯＦＧを光学中心ＯＰＣに配置し、さらに、オーバーフローゲートＯＦＧが転送ゲートＴＧに接続されておらず、グランドＧＮＤに接続されている構成としてもよい。なお、図５２では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、グランドＧＮＤ、オーバーフローゲートＯＦＧ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
また、図５１及び図５２に示す構成では、受光素子１０の構成を、変換効率可変ゲートＦＤＧを備える構成とする。
変換効率可変ゲートＦＤＧ（ポリシリコン）は、光学対称性や容量対称性に応じた位置に配置されており、リセットトランジスタＲＳＴに接続されている。また、変換効率可変ゲートＦＤＧは、追加容量を負荷するスイッチとして機能する。
なお、図示は省略するが、変換効率可変ゲートＦＤＧの代わりに、ダミーの素子を配置する構成としてもよい。
図５１及び図５２に示す構成では、図外のタイミング制御部から駆動信号を供給せずとも、転送ゲートＴＧによって形成されるポテンシャル障壁により、タイミング制御部から供給される駆動信号を受けるオーバーフローゲートＯＦＧと同等の機能を実現する。したがって、図５１及び図５２に示す構成では、図５３Ａに示すように、転送ゲートＴＧを開いた状態（ＯＮ状態）において、図５３Ｂに示すように、電荷ＥＣがフローティングディフュージョンＦＤへ蓄積される。一方、図５４Ａに示すように、転送ゲートＴＧを閉じた状態（ＯＦＦ状態）において、図５４Ｂに示すように、電荷ＥＣがオーバーフローゲートＯＦＧへ排出される。
すなわち、転送ゲートＴＧをＯＦＦ状態として電荷ＥＣがオーバーフローゲートＯＦＧへ排出される電界設計にすることで、タイミング制御部を必要とせずに、タイミング制御部を必要とするオーバーフローゲートＯＦＧと同等の機能を実現することが可能となる。
この構成であれば、間接ＴｏＦに必要な構成であるオーバーフローゲートＯＦＧを、光学中心ＯＰＣを基準とした対称性を維持しつつ、画素の内部における面積の占有率を減少させて、微細化を実現することが容易となる。
すなわち、転送ゲートＴＧをＯＦＦ状態として電荷ＥＣがオーバーフローゲートＯＦＧへ排出される電界設計にすることで、タイミング制御部を必要とせずに、タイミング制御部を必要とするオーバーフローゲートＯＦＧと同等の機能を実現することが可能となる。
この構成であれば、間接ＴｏＦに必要な構成であるオーバーフローゲートＯＦＧを、光学中心ＯＰＣを基準とした対称性を維持しつつ、画素の内部における面積の占有率を減少させて、微細化を実現することが容易となる。
また、例えば、図５５及び図５６に示すように、オーバーフローゲートＯＦＧを光学中心ＯＰＣに配置するとともにグランドＧＮＤに接続し、さらに、転送ゲートＴＧの上に、転送電極ＶＧ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｇａｔｅ）を配置した構成としてもよい。
ここで、転送電極ＶＧは、縦型トランジスタを用いて形成され、シリコン基板の内部にゲート電極（ポリシリコン）が延伸した構造であり、転送ゲートＴＧとフォトダイオードＰＤとを接続している。また、転送電極ＶＧは、シリコン基板を掘り込んだ箇所にポリシリコンを埋め込んで作成された電極であり、例えば、シリコン基板を掘り込んだ箇所に形成された部分と、シリコン基板の上にある部分との二箇所が一体に形成されている。すなわち、転送電極ＶＧは、埋め込み型のゲートを形成している。
ここで、転送電極ＶＧは、縦型トランジスタを用いて形成され、シリコン基板の内部にゲート電極（ポリシリコン）が延伸した構造であり、転送ゲートＴＧとフォトダイオードＰＤとを接続している。また、転送電極ＶＧは、シリコン基板を掘り込んだ箇所にポリシリコンを埋め込んで作成された電極であり、例えば、シリコン基板を掘り込んだ箇所に形成された部分と、シリコン基板の上にある部分との二箇所が一体に形成されている。すなわち、転送電極ＶＧは、埋め込み型のゲートを形成している。
図５５及び図５６に示す構成では、転送ゲートＴＧを開いた状態（ＯＮ状態）において、図５７に示すように、電荷ＥＣが転送電極ＶＧを介してフローティングディフュージョンＦＤへ蓄積される。一方、転送ゲートＴＧを閉じた状態（ＯＦＦ状態）において、図５８に示すように、電荷ＥＣが転送電極ＶＧを介してオーバーフローゲートＯＦＧへ排出される。
この構成であれば、電荷ＥＣの転送効率を向上させることが可能となる。
この構成であれば、電荷ＥＣの転送効率を向上させることが可能となる。
（１５）第１実施形態では、オーバーフローゲートＯＦＧが転送ゲートＴＧに接続されている構成としたが、これに限定するものではない。
すなわち、例えば、図５９及び図６０に示すように、オーバーフローゲートＯＦＧを光学中心ＯＰＣに配置し、さらに、オーバーフローゲートＯＦＧが転送ゲートＴＧに接続されておらず、フォトゲートＰＧに接続されている構成としてもよい。なお、図６０では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、グランドＧＮＤ、オーバーフローゲートＯＦＧ、フォトゲートＰＧ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
すなわち、例えば、図５９及び図６０に示すように、オーバーフローゲートＯＦＧを光学中心ＯＰＣに配置し、さらに、オーバーフローゲートＯＦＧが転送ゲートＴＧに接続されておらず、フォトゲートＰＧに接続されている構成としてもよい。なお、図６０では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、グランドＧＮＤ、オーバーフローゲートＯＦＧ、フォトゲートＰＧ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
フォトゲートＰＧは、フォトダイオードＰＤに接続されており、図外の駆動回路から供給される制御信号に応じて、ＯＮ状態又はＯＦＦ状態となる。
図５９及び図６０に示す構成では、図６１Ａに示すように、転送ゲートＴＧを開いた状態（ＯＮ状態）において、図６１Ｂに示すように、電荷ＥＣがフォトゲートＰＧへ移動する。一方、図６２Ａに示すように、転送ゲートＴＧを閉じた状態（ＯＦＦ状態）において、図６２Ｂに示すように、電荷ＥＣがオーバーフローゲートＯＦＧへ排出される。
すなわち、転送ゲートＴＧをＯＦＦ状態として電荷ＥＣがオーバーフローゲートＯＦＧへ排出される電界設計にすることで、タイミング制御部を必要とせずに、タイミング制御部を必要とするオーバーフローゲートＯＦＧと同等の機能を実現することが可能となる。
この構成であれば、間接ＴｏＦに必要な構成であるオーバーフローゲートＯＦＧを、光学中心ＯＰＣを基準とした対称性を維持しつつ、画素の内部における面積の占有率を減少させて、微細化を実現することが容易となる。
図５９及び図６０に示す構成では、図６１Ａに示すように、転送ゲートＴＧを開いた状態（ＯＮ状態）において、図６１Ｂに示すように、電荷ＥＣがフォトゲートＰＧへ移動する。一方、図６２Ａに示すように、転送ゲートＴＧを閉じた状態（ＯＦＦ状態）において、図６２Ｂに示すように、電荷ＥＣがオーバーフローゲートＯＦＧへ排出される。
すなわち、転送ゲートＴＧをＯＦＦ状態として電荷ＥＣがオーバーフローゲートＯＦＧへ排出される電界設計にすることで、タイミング制御部を必要とせずに、タイミング制御部を必要とするオーバーフローゲートＯＦＧと同等の機能を実現することが可能となる。
この構成であれば、間接ＴｏＦに必要な構成であるオーバーフローゲートＯＦＧを、光学中心ＯＰＣを基準とした対称性を維持しつつ、画素の内部における面積の占有率を減少させて、微細化を実現することが容易となる。
また、例えば、図６３及び図６４に示すように、オーバーフローゲートＯＦＧを光学中心ＯＰＣに配置するとともにフォトゲートＰＧに接続し、さらに、フォトゲートＰＧの上に、転送電極ＶＧを配置した構成としてもよい。なお、図６４では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、グランドＧＮＤ、オーバーフローゲートＯＦＧ、フォトゲートＰＧ、転送電極ＶＧ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
転送電極ＶＧは、フォトゲートＰＧとフォトダイオードＰＤとを接続している。
転送電極ＶＧは、フォトゲートＰＧとフォトダイオードＰＤとを接続している。
図６３及び図６４に示す構成では、転送ゲートＴＧを開いた状態（ＯＮ状態）において、図６５に示すように、電荷ＥＣが転送電極ＶＧを介してフォトゲートＰＧへ移動する。一方、転送ゲートＴＧを閉じた状態（ＯＦＦ状態）において、図６６に示すように、電荷ＥＣが転送電極ＶＧを介してオーバーフローゲートＯＦＧへ排出される。
この構成であれば、電荷ＥＣの転送効率を向上させることが可能となる。
この構成であれば、電荷ＥＣの転送効率を向上させることが可能となる。
（１６）第１実施形態では、図５に示すように、二つの転送ゲートＴＧが一つのフォトダイオードＰＤに接続されている、２位相の回路を形成する構成としたが、これに限定するものではない。
すなわち、例えば、図６７に示すように、四つの転送ゲートＴＧが一つのフォトダイオードＰＤ及びオーバーフローゲートＯＦＧに接続されている、４位相の回路を形成する構成としてもよい。
すなわち、例えば、図６７に示すように、四つの転送ゲートＴＧが一つのフォトダイオードＰＤ及びオーバーフローゲートＯＦＧに接続されている、４位相の回路を形成する構成としてもよい。
図６７に示す構成では、各転送ゲートＴＧと、オーバーフローゲートＯＦＧが、タイミング制御部から供給される駆動信号にしたがって動作するタイミングは、例えば、図６８に示すタイミングに制御されている。
具体的には、転送ゲートＴＧＡ、転送ゲートＴＧＣ、転送ゲートＴＧＢ、転送ゲートＴＧＤの順番で、同じ動作を、タイミングをずらして行う。また、オーバーフローゲートＯＦＧがフローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を排出するタイミングは、各転送ゲートＴＧがフローティングディフュージョンＦＤに信号電荷を転送するタイミングとは異なる。
具体的には、転送ゲートＴＧＡ、転送ゲートＴＧＣ、転送ゲートＴＧＢ、転送ゲートＴＧＤの順番で、同じ動作を、タイミングをずらして行う。また、オーバーフローゲートＯＦＧがフローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を排出するタイミングは、各転送ゲートＴＧがフローティングディフュージョンＦＤに信号電荷を転送するタイミングとは異なる。
また、例えば、図５２に示す構成であれば、４位相の回路は、例えば、図６９に示す構成となる。
図６９に示す構成では、隣り合う画素が、フォトダイオードＰＤ及びオーバーフローゲートＯＦＧを共有する構成となる。
図６９に示す構成では、隣り合う画素が、フォトダイオードＰＤ及びオーバーフローゲートＯＦＧを共有する構成となる。
また、例えば、図６０に示す構成であれば、４位相の回路は、例えば、図７０に示す構成となる。
図７０に示す構成では、隣り合う画素が、フォトダイオードＰＤ及びオーバーフローゲートＯＦＧを共有する構成となる。
図７０に示す構成では、隣り合う画素が、フォトダイオードＰＤ及びオーバーフローゲートＯＦＧを共有する構成となる。
（１７）第１実施形態では、第１半導体層１０Ａの構成を、フォトダイオードＰＤ、フローティングディフュージョンＦＤ、転送ゲートＴＧ、オーバーフローゲートＯＦＧを有する構成としたが、これに限定するものではない。
すなわち、例えば、図７１から図７３に示すように、第１半導体層１０Ａの構成を、複数（四つ）のフォトゲートＰＧと、複数（四つ）の転送電極ＶＧを有する構成としてもよい。これに加え、第１半導体層１０Ａに一部が配置されるとともに、残りの部分が第２半導体層１０Ｂに配置されているキャパシタＭＩＭを有する構成としてもよい。
すなわち、例えば、図７１から図７３に示すように、第１半導体層１０Ａの構成を、複数（四つ）のフォトゲートＰＧと、複数（四つ）の転送電極ＶＧを有する構成としてもよい。これに加え、第１半導体層１０Ａに一部が配置されるとともに、残りの部分が第２半導体層１０Ｂに配置されているキャパシタＭＩＭを有する構成としてもよい。
フォトゲートＰＧは、転送ゲートＴＧに接続されている。
また、四つのフォトゲートＰＧは、一つの転送ゲートＴＧ（例えば、転送ゲートＴＧＡ）を基準として、左右対称及び上下対称で配置されている。
転送電極ＶＧは、転送ゲートＴＧとフォトダイオードＰＤとを接続している。
また、四つのフォトゲートＰＧは、一つの転送ゲートＴＧ（例えば、転送ゲートＴＧＡ）を基準として、左右対称及び上下対称で配置されている。
転送電極ＶＧは、転送ゲートＴＧとフォトダイオードＰＤとを接続している。
キャパシタＭＩＭは、図７４に示すように、上部電極ＵＥと、下部電極ＤＥと、高誘電率膜ＰＭを備える。
上部電極ＵＥは、金属材料を用いて形成されており、平板を、複数の単位画素を配列した方向から見て、約９０°の角度で複数回折り曲げて複数個所の凹部及び凸部を有する形状に形成されている。また、上部電極ＵＥには、銅を用いて線状に形成された上部端子ＵＴが接続されている。
下部電極ＤＥは、上部電極ＵＥと同様、金属材料を用いて形成されており、上部電極ＵＥと同じ形状に形成されている。また、下部電極ＤＥには、銅を用いて板状に形成された下部端子ＤＴが接続されている。
高誘電率膜ＰＭは、絶縁体を用いて形成されており、上部電極ＵＥと下部電極ＤＥとの間に配置されている。
上部電極ＵＥは、金属材料を用いて形成されており、平板を、複数の単位画素を配列した方向から見て、約９０°の角度で複数回折り曲げて複数個所の凹部及び凸部を有する形状に形成されている。また、上部電極ＵＥには、銅を用いて線状に形成された上部端子ＵＴが接続されている。
下部電極ＤＥは、上部電極ＵＥと同様、金属材料を用いて形成されており、上部電極ＵＥと同じ形状に形成されている。また、下部電極ＤＥには、銅を用いて板状に形成された下部端子ＤＴが接続されている。
高誘電率膜ＰＭは、絶縁体を用いて形成されており、上部電極ＵＥと下部電極ＤＥとの間に配置されている。
図７１から図７４に示す構成では、四つのフォトゲートＰＧが、一つの転送ゲートＴＧを基準として、左右対称及び上下対称で配置されている。このため、四つのフォトゲートＰＧの容量が均一となり、画素毎のＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔのばらつきを抑制することが可能となる。これに加え、転送ゲートＴＧとフォトダイオードＰＤとを接続する転送電極ＶＧにより、深部における電子の回収効率を向上させることが可能となり、ＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔを改善することが可能となる。
また、図７１から図７４に示す構成では、上部電極ＵＥと下部電極ＤＥで高誘電率膜ＰＭを挟んだＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ－Ｍｅｔａｌ）構造のキャパシタＭＩＭが、平板を立体的に折り返した３Ｄ構造を有する。このため、キャパシタＭＩＭの実効面積を増加させることが可能となり、電子を大量に保持することが可能となるため、容量を大幅に増加させることが可能となる。
また、図７１から図７４に示す構成では、上部電極ＵＥと下部電極ＤＥで高誘電率膜ＰＭを挟んだＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ－Ｍｅｔａｌ）構造のキャパシタＭＩＭが、平板を立体的に折り返した３Ｄ構造を有する。このため、キャパシタＭＩＭの実効面積を増加させることが可能となり、電子を大量に保持することが可能となるため、容量を大幅に増加させることが可能となる。
なお、図７５に示すように、八つの転送電極ＶＧを有する構成とし、二つの転送電極ＶＧによって、一つの転送ゲートＴＧと一つのフォトダイオードＰＤとを接続する構成としてもよい。
また、例えば、図７６及び図７７に示すように、受光素子１０の構成を、複数のメモリＭＣと、複数のフォトゲートＰＧと、複数の転送電極ＶＧと、キャパシタＭＩＭを有する構成としてもよい。
また、例えば、図７６及び図７７に示すように、受光素子１０の構成を、複数のメモリＭＣと、複数のフォトゲートＰＧと、複数の転送電極ＶＧと、キャパシタＭＩＭを有する構成としてもよい。
なお、図７６及び図７７に示す構成に変えて、図７８に示すように、八つの転送電極ＶＧを有する構成とし、二つの転送電極ＶＧによって、一つの転送ゲートＴＧと一つのフォトダイオードＰＤとを接続する構成としてもよい。
図７６から図７８に示す構成においても、画素毎のＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔのばらつきを抑制することや、ＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔを改善することや、容量を大幅に増加させることが可能となる。
図７６から図７８に示す構成においても、画素毎のＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔのばらつきを抑制することや、ＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔを改善することや、容量を大幅に増加させることが可能となる。
また、フォトゲートＰＧの構成は、図７１や図７６に示すような、第１半導体層１０Ａの内部へ完全に配置される構成に限定するものではない。
すなわち、例えば、図７９及び図８０に示すように、受光素子１０の構成を、垂直フォトゲートＶＰＧを備える構成としてもよい。
すなわち、例えば、図７９及び図８０に示すように、受光素子１０の構成を、垂直フォトゲートＶＰＧを備える構成としてもよい。
垂直フォトゲートＶＰＧは、第１半導体層１０Ａから垂直に延びてフォトダイオードＰＤの内部へ埋め込んだ形状に形成されている。
図７９及び図８０に示す構成では、垂直フォトゲートＶＰＧの一部がフォトダイオードＰＤの内部へ埋め込まれているため、第１半導体層１０Ａに近い位置で、複数の転送ゲートＴＧのうち意図した転送ゲートＴＧへ電子の運動方向を変化させることが可能となる。これにより、ＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔを向上させることが可能となる。
図７９及び図８０に示す構成では、垂直フォトゲートＶＰＧの一部がフォトダイオードＰＤの内部へ埋め込まれているため、第１半導体層１０Ａに近い位置で、複数の転送ゲートＴＧのうち意図した転送ゲートＴＧへ電子の運動方向を変化させることが可能となる。これにより、ＡＣ ｃｏｎｔｒａｓｔを向上させることが可能となる。
（１８）第１実施形態では、受光素子１０の構成を、図２等に示すように、一つのオンチップレンズ３０を備える構成としたが、これに限定するものではない。
一つのオンチップレンズ３０を備える構成では、図８１から図８３に示すように、単位画素の中央部に配置したオーバーフローゲートＯＦＧへ向けて、入射した光を集光する構成となる。なお、図８１から図８３では、入射した光が集光する領域である集光領域を、符号ＣＲを付して示している。なお、図８３では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、オーバーフローゲートＯＦＧ、フォトゲートＰＧ、集光領域ＣＲ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
一つのオンチップレンズ３０を備える構成では、図８１から図８３に示すように、単位画素の中央部に配置したオーバーフローゲートＯＦＧへ向けて、入射した光を集光する構成となる。なお、図８１から図８３では、入射した光が集光する領域である集光領域を、符号ＣＲを付して示している。なお、図８３では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、オーバーフローゲートＯＦＧ、フォトゲートＰＧ、集光領域ＣＲ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
これに対し、一つのオンチップレンズ３０を備える構成に対し、例えば、図８４から図８６に示すように、転送ゲートＴＧと同じ数（四つ）のオンチップレンズ３０を備える構成としてもよい。すなわち、画素内に配置された転送ゲートＴＧの数に応じて、オンチップレンズ３０を分割する。なお、図８６では、見易さを考慮して、画素ＰＸ、画素群ＰＸＧ、オーバーフローゲートＯＦＧ、フォトゲートＰＧ、集光領域ＣＲ以外の構成に対する符号の付与を省略している。
図８４から図８６に示す構成では、入射した光がオンチップレンズ３０と同じ数（四つ）の領域に分散する。これにより、オーバーフローゲートＯＦＧを超えて抜けていく光の成分を減少させることが可能となり、量子効率を向上させることが可能となる。
図８４から図８６に示す構成では、入射した光がオンチップレンズ３０と同じ数（四つ）の領域に分散する。これにより、オーバーフローゲートＯＦＧを超えて抜けていく光の成分を減少させることが可能となり、量子効率を向上させることが可能となる。
また、一つのオンチップレンズ３０を備える構成と比較して、オンチップレンズ３０を小さくすることで、オンチップレンズ３０の曲率を増加させることが可能となり、光が入射する面の浅い側において、集光力を結像させることが可能となる。これにより、オーバーフローゲートＯＦＧを超えて抜けていく光の成分を減少させることが可能となる。
なお、図示を省略するが、図３６等に示すような散乱構造物ＳＦを、転送ゲートＴＧと同じ数のオンチップレンズ３０を備える構成に適用することも可能である。
なお、図示を省略するが、図３６等に示すような散乱構造物ＳＦを、転送ゲートＴＧと同じ数のオンチップレンズ３０を備える構成に適用することも可能である。
（第１適用例）
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可能である。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、ロボット等のうち、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。
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可能である。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、ロボット等のうち、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。
図８７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。
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８７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、車載ネットワークＩ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
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。
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。
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。
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可能であり、測距の情報として出力することも可能である。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。
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く、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
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可能である。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可能である。
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可能である。
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１２０３０に対して制御指令を出力することが可能である。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、防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことが可能である。
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、少なくとも一方の出力信号を送信する。図８７には、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。
図８８は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図８８では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
図８８では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
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。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。
なお、図８８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。
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。
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、０［ｋｍ／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可能である。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）等を行うことが可能である。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可能である。
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可能である。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可能である。
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可能である。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。
（その他の実施形態）
上記のように、本技術の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本技術を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
その他、上記の実施形態において説明される各構成を任意に応用した構成等、本技術はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本技術の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
上記のように、本技術の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本技術を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
その他、上記の実施形態において説明される各構成を任意に応用した構成等、本技術はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本技術の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
また、本開示の半導体装置では、上記の実施形態等で説明した各構成要素を全て備える必要はなく、また逆に他の構成要素を備えていてもよい。
なお、本明細書中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無く、また他の効果があってもよい。
なお、本明細書中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無く、また他の効果があってもよい。
なお、本技術は、以下のような構成を取ることが可能である。
（１）
入射した光を光電変換するフォトダイオードに蓄積された信号電荷を複数のフローティングディフュージョンに振り分けて転送する複数の転送ゲートを備え、
前記複数の転送ゲートのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て、光学中心を基準として点対称に配置されている受光素子。
（２）
前記転送ゲートの数は四つであり、
前記四つの転送ゲートは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として四角形の頂点を形成する位置に配置されている前記（１）に記載した受光素子。
（３）
前記フローティングディフュージョンから溢れた電荷を排出するオーバーフローゲートをさらに備え、
前記オーバーフローゲートは、前記光の入射方向から見て、前記光学中心に配置されている前記（１）又は（２）に記載した受光素子。
（４）
前記フローティングディフュージョンから溢れた電荷を排出する複数のオーバーフローゲートをさらに備え、
前記複数のオーバーフローゲートのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）又は（２）に記載した受光素子。
（５）
前記転送ゲート及び前記オーバーフローゲートの総数は、偶数である前記（４）に記載した受光素子。
（６）
前記転送ゲートの総数と、前記オーバーフローゲートの総数とは、同じ数である前記（４）又は（５）に記載した受光素子。
（７）
前記光学中心は、複数の単位画素を配列して形成した一つの画素に設定されている前記（１）～（６）のいずれかに記載した受光素子。
（８）
前記光学中心は、複数の画素を配列して形成した画素群に設定されている前記（１）～（６）のいずれかに記載した受光素子。
（９）
前記フローティングディフュージョンに転送された信号電荷を電気信号として読み出して増幅する複数の増幅トランジスタをさらに備え、
前記複数の増幅トランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（８）のいずれかに記載した受光素子。
（１０）
前記フローティングディフュージョンに転送された信号電荷を電気信号として読み出して増幅する複数の増幅トランジスタと、
前記増幅トランジスタからの電圧信号の出力をオン又はオフする複数の選択トランジスタと、をさらに備え、
前記複数の選択トランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（９）のいずれかに記載した受光素子。
（１１）
前記フローティングディフュージョンに蓄積されている電荷の排出をオン又はオフする複数のリセットトランジスタをさらに備え、
前記複数のリセットトランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（１０）のいずれかに記載した受光素子。
（１２）
前記信号電荷を保存する複数のメモリをさらに有し、
前記複数のメモリのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（１１）のいずれかに記載した受光素子。
（１３）
前記フォトダイオードに入射する光の範囲を予め設定した範囲に遮光する遮光膜をさらに備える前記（１）～（１２）のいずれかに記載した受光素子。
（１４）
入射した光を光電変換するフォトダイオードに蓄積された信号電荷を複数のフローティングディフュージョンに振り分けて転送する複数の転送ゲートと、前記フローティングディフュージョンから溢れた電荷を排出する複数のオーバーフローゲートと、を有する第１半導体層と、
前記フローティングディフュージョンに転送された信号電荷を電気信号として読み出して増幅する複数の増幅トランジスタと、前記フローティングディフュージョンに蓄積されている電荷の排出をオン又はオフする複数のリセットトランジスタと、前記増幅トランジスタからの電圧信号の出力をオン又はオフする複数の選択トランジスタと、を有する第２半導体層と、を備え、
前記第１半導体層と前記第２半導体層とは、前記光の入射方向に沿って積層され、
前記複数の転送ゲートのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置され、
前記複数のオーバーフローゲートのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置され、
前記複数の増幅トランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置され、
前記複数のリセットトランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置され、
前記複数の選択トランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置されている受光素子。
（１５）
前記第２半導体層は、前記信号電荷を保存する複数のメモリをさらに有し、
前記複数のメモリのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１４）に記載した受光素子。
（１６）
前記第２半導体層よりも前記第１半導体層から離れた位置で第１半導体層及び第２半導体層と前記光の入射方向に沿って積層された第３半導体層をさらに備え、
前記第３半導体層は、前記フローティングディフュージョンに転送された信号電荷を電気信号として読み出して増幅する複数の増幅トランジスタと、前記フローティングディフュージョンに蓄積されている電荷の排出をオン又はオフする複数のリセットトランジスタと、を有し、
前記第３半導体層が有する前記複数の増幅トランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置され、
前記第３半導体層が有する前記複数のリセットトランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１４）又は（１５）に記載した受光素子。
（１７）
前記複数の転送ゲートのうち少なくとも二つは、前記蓄積された信号電荷を一つの前記フローティングディフュージョンに転送する前記（１）～（１６）のいずれかに記載した受光素子。
（１８）
前記複数の転送ゲートのうち一つは、前記蓄積された信号電荷を一つの前記フローティングディフュージョンに転送する前記（１）～（１７）のいずれかに記載した受光素子。
（１９）
前記フォトダイオードの前記光が入射する側に配置したオンチップレンズを備える前記（１）～（１８）のいずれかに記載した受光素子。
（２０）
前記フォトダイオードの前記光が入射する側に配置したオンチップレンズと、前記オンチップレンズで集光させた光を散乱させる散乱構造物を備え、
前記フォトダイオードには、前記散乱構造物によって散乱させた光が入射する前記（１）～（１９）のいずれかに記載した受光素子。
（２１）
前記散乱構造物は、前記フォトダイオードに近づくほど断面積が減少する形状である前記（２０）に記載した受光素子。
（２２）
前記散乱構造物は、前記フォトダイオードから離れるほど断面積が減少する形状である前記（２０）に記載した受光素子。
（２３）
一つの画素が備える構成は、最小ユニットである一つの画素に対して、左右対称及び上下対称のうち少なくとも一方で配置されている前記（１）～（２２）のいずれかに記載した受光素子。
（２４）
複数のグランドを備え、
前記複数のグランドのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て、光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（２３）のいずれかに記載した受光素子。
（２５）
複数の電源配線を備え、
前記複数の電源配線のうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て、光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（２４）のいずれかに記載した受光素子。
（２６）
複数の電源配線を備え、
前記複数の電源配線のうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て、光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（２５）のいずれかに記載した受光素子。
（２７）
前記フローティングディフュージョンから溢れた電荷を排出するオーバーフローゲートと、グランドと、をさらに備え、
前記オーバーフローゲートは、前記グランドＧＮＤに接続されている前記（１）～（２６）のいずれかに記載した受光素子。
（２８）
前記転送ゲートと前記フォトダイオードとを接続する転送電極をさらに備える前記（１）～（２７）のいずれかに記載した受光素子。
（２９）
前記フローティングディフュージョンから溢れた電荷を排出するオーバーフローゲートと、前記フォトダイオードに接続されたフォトゲートと、をさらに備え、
前記オーバーフローゲートは、前記フォトゲートＰＧに接続されている前記（１）～（２８）のいずれかに記載した受光素子。
（３０）
前記フォトゲートと前記フォトダイオードとを接続する転送電極をさらに備える前記（２９）に記載した受光素子。
（３１）
複数の前記転送ゲートは、一つの前記フォトダイオードに接続されている前記（１）～（３０）のいずれかに記載した受光素子。
（３２）
前記フォトダイオードに接続された複数のフォトゲートをさらに備え、
複数の前記フォトゲートは、一つの前記フォトダイオードに接続されている前記（１）～（３０）のいずれかに記載した受光素子。
（３３）
前記フォトダイオードに接続された複数のフォトゲートをさらに備え、
複数の前記フォトゲートは、前記光の入射方向から見て、一つの前記転送ゲートを基準として、左右対称及び上下対称で配置されている前記（１）～（３２）のいずれかに記載した受光素子。
（３４）
入射した光を光電変換するフォトダイオードに蓄積された信号電荷を複数のフローティングディフュージョンに振り分けて転送する複数の転送ゲートと、前記フローティングディフュージョンから溢れた電荷を排出する複数のオーバーフローゲートと、を有する第１半導体層と、
前記フローティングディフュージョンに転送された信号電荷を電気信号として読み出して増幅する複数の増幅トランジスタと、前記フローティングディフュージョンに蓄積されている電荷の排出をオン又はオフする複数のリセットトランジスタと、前記増幅トランジスタからの電圧信号の出力をオン又はオフする複数の選択トランジスタと、を有する第２半導体層と、
前記第１半導体層に一部が配置されるとともに、残りの部分が前記第２半導体層に配置されているキャパシタと、をさらに備え、
前記第１半導体層と前記第２半導体層とは、前記光の入射方向に沿って積層され、
前記キャパシタは、二つの電極で高誘電率膜を挟んで形成され、且つ平板を立体的に折り返した構造を有する前記（１）～（３３）のいずれかに記載した受光素子。
（３５）
前記フォトダイオードの前記光が入射する側に配置した複数のオンチップレンズをさらに備え、
前記複数のオンチップレンズは、前記複数の転送ゲートと同じ数である前記（１）～（３４）のいずれかに記載した受光素子。
（３６）
前記（１）～（３５）のいずれかに記載した受光素子と、周期的に明るさが変動する照射光を照射する発光部と、前記照射光の照射タイミングを制御する発光制御部と、を備える測距モジュール。
（１）
入射した光を光電変換するフォトダイオードに蓄積された信号電荷を複数のフローティングディフュージョンに振り分けて転送する複数の転送ゲートを備え、
前記複数の転送ゲートのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て、光学中心を基準として点対称に配置されている受光素子。
（２）
前記転送ゲートの数は四つであり、
前記四つの転送ゲートは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として四角形の頂点を形成する位置に配置されている前記（１）に記載した受光素子。
（３）
前記フローティングディフュージョンから溢れた電荷を排出するオーバーフローゲートをさらに備え、
前記オーバーフローゲートは、前記光の入射方向から見て、前記光学中心に配置されている前記（１）又は（２）に記載した受光素子。
（４）
前記フローティングディフュージョンから溢れた電荷を排出する複数のオーバーフローゲートをさらに備え、
前記複数のオーバーフローゲートのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）又は（２）に記載した受光素子。
（５）
前記転送ゲート及び前記オーバーフローゲートの総数は、偶数である前記（４）に記載した受光素子。
（６）
前記転送ゲートの総数と、前記オーバーフローゲートの総数とは、同じ数である前記（４）又は（５）に記載した受光素子。
（７）
前記光学中心は、複数の単位画素を配列して形成した一つの画素に設定されている前記（１）～（６）のいずれかに記載した受光素子。
（８）
前記光学中心は、複数の画素を配列して形成した画素群に設定されている前記（１）～（６）のいずれかに記載した受光素子。
（９）
前記フローティングディフュージョンに転送された信号電荷を電気信号として読み出して増幅する複数の増幅トランジスタをさらに備え、
前記複数の増幅トランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（８）のいずれかに記載した受光素子。
（１０）
前記フローティングディフュージョンに転送された信号電荷を電気信号として読み出して増幅する複数の増幅トランジスタと、
前記増幅トランジスタからの電圧信号の出力をオン又はオフする複数の選択トランジスタと、をさらに備え、
前記複数の選択トランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（９）のいずれかに記載した受光素子。
（１１）
前記フローティングディフュージョンに蓄積されている電荷の排出をオン又はオフする複数のリセットトランジスタをさらに備え、
前記複数のリセットトランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（１０）のいずれかに記載した受光素子。
（１２）
前記信号電荷を保存する複数のメモリをさらに有し、
前記複数のメモリのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（１１）のいずれかに記載した受光素子。
（１３）
前記フォトダイオードに入射する光の範囲を予め設定した範囲に遮光する遮光膜をさらに備える前記（１）～（１２）のいずれかに記載した受光素子。
（１４）
入射した光を光電変換するフォトダイオードに蓄積された信号電荷を複数のフローティングディフュージョンに振り分けて転送する複数の転送ゲートと、前記フローティングディフュージョンから溢れた電荷を排出する複数のオーバーフローゲートと、を有する第１半導体層と、
前記フローティングディフュージョンに転送された信号電荷を電気信号として読み出して増幅する複数の増幅トランジスタと、前記フローティングディフュージョンに蓄積されている電荷の排出をオン又はオフする複数のリセットトランジスタと、前記増幅トランジスタからの電圧信号の出力をオン又はオフする複数の選択トランジスタと、を有する第２半導体層と、を備え、
前記第１半導体層と前記第２半導体層とは、前記光の入射方向に沿って積層され、
前記複数の転送ゲートのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置され、
前記複数のオーバーフローゲートのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置され、
前記複数の増幅トランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置され、
前記複数のリセットトランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置され、
前記複数の選択トランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置されている受光素子。
（１５）
前記第２半導体層は、前記信号電荷を保存する複数のメモリをさらに有し、
前記複数のメモリのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１４）に記載した受光素子。
（１６）
前記第２半導体層よりも前記第１半導体層から離れた位置で第１半導体層及び第２半導体層と前記光の入射方向に沿って積層された第３半導体層をさらに備え、
前記第３半導体層は、前記フローティングディフュージョンに転送された信号電荷を電気信号として読み出して増幅する複数の増幅トランジスタと、前記フローティングディフュージョンに蓄積されている電荷の排出をオン又はオフする複数のリセットトランジスタと、を有し、
前記第３半導体層が有する前記複数の増幅トランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置され、
前記第３半導体層が有する前記複数のリセットトランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１４）又は（１５）に記載した受光素子。
（１７）
前記複数の転送ゲートのうち少なくとも二つは、前記蓄積された信号電荷を一つの前記フローティングディフュージョンに転送する前記（１）～（１６）のいずれかに記載した受光素子。
（１８）
前記複数の転送ゲートのうち一つは、前記蓄積された信号電荷を一つの前記フローティングディフュージョンに転送する前記（１）～（１７）のいずれかに記載した受光素子。
（１９）
前記フォトダイオードの前記光が入射する側に配置したオンチップレンズを備える前記（１）～（１８）のいずれかに記載した受光素子。
（２０）
前記フォトダイオードの前記光が入射する側に配置したオンチップレンズと、前記オンチップレンズで集光させた光を散乱させる散乱構造物を備え、
前記フォトダイオードには、前記散乱構造物によって散乱させた光が入射する前記（１）～（１９）のいずれかに記載した受光素子。
（２１）
前記散乱構造物は、前記フォトダイオードに近づくほど断面積が減少する形状である前記（２０）に記載した受光素子。
（２２）
前記散乱構造物は、前記フォトダイオードから離れるほど断面積が減少する形状である前記（２０）に記載した受光素子。
（２３）
一つの画素が備える構成は、最小ユニットである一つの画素に対して、左右対称及び上下対称のうち少なくとも一方で配置されている前記（１）～（２２）のいずれかに記載した受光素子。
（２４）
複数のグランドを備え、
前記複数のグランドのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て、光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（２３）のいずれかに記載した受光素子。
（２５）
複数の電源配線を備え、
前記複数の電源配線のうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て、光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（２４）のいずれかに記載した受光素子。
（２６）
複数の電源配線を備え、
前記複数の電源配線のうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て、光学中心を基準として点対称に配置されている前記（１）～（２５）のいずれかに記載した受光素子。
（２７）
前記フローティングディフュージョンから溢れた電荷を排出するオーバーフローゲートと、グランドと、をさらに備え、
前記オーバーフローゲートは、前記グランドＧＮＤに接続されている前記（１）～（２６）のいずれかに記載した受光素子。
（２８）
前記転送ゲートと前記フォトダイオードとを接続する転送電極をさらに備える前記（１）～（２７）のいずれかに記載した受光素子。
（２９）
前記フローティングディフュージョンから溢れた電荷を排出するオーバーフローゲートと、前記フォトダイオードに接続されたフォトゲートと、をさらに備え、
前記オーバーフローゲートは、前記フォトゲートＰＧに接続されている前記（１）～（２８）のいずれかに記載した受光素子。
（３０）
前記フォトゲートと前記フォトダイオードとを接続する転送電極をさらに備える前記（２９）に記載した受光素子。
（３１）
複数の前記転送ゲートは、一つの前記フォトダイオードに接続されている前記（１）～（３０）のいずれかに記載した受光素子。
（３２）
前記フォトダイオードに接続された複数のフォトゲートをさらに備え、
複数の前記フォトゲートは、一つの前記フォトダイオードに接続されている前記（１）～（３０）のいずれかに記載した受光素子。
（３３）
前記フォトダイオードに接続された複数のフォトゲートをさらに備え、
複数の前記フォトゲートは、前記光の入射方向から見て、一つの前記転送ゲートを基準として、左右対称及び上下対称で配置されている前記（１）～（３２）のいずれかに記載した受光素子。
（３４）
入射した光を光電変換するフォトダイオードに蓄積された信号電荷を複数のフローティングディフュージョンに振り分けて転送する複数の転送ゲートと、前記フローティングディフュージョンから溢れた電荷を排出する複数のオーバーフローゲートと、を有する第１半導体層と、
前記フローティングディフュージョンに転送された信号電荷を電気信号として読み出して増幅する複数の増幅トランジスタと、前記フローティングディフュージョンに蓄積されている電荷の排出をオン又はオフする複数のリセットトランジスタと、前記増幅トランジスタからの電圧信号の出力をオン又はオフする複数の選択トランジスタと、を有する第２半導体層と、
前記第１半導体層に一部が配置されるとともに、残りの部分が前記第２半導体層に配置されているキャパシタと、をさらに備え、
前記第１半導体層と前記第２半導体層とは、前記光の入射方向に沿って積層され、
前記キャパシタは、二つの電極で高誘電率膜を挟んで形成され、且つ平板を立体的に折り返した構造を有する前記（１）～（３３）のいずれかに記載した受光素子。
（３５）
前記フォトダイオードの前記光が入射する側に配置した複数のオンチップレンズをさらに備え、
前記複数のオンチップレンズは、前記複数の転送ゲートと同じ数である前記（１）～（３４）のいずれかに記載した受光素子。
（３６）
前記（１）～（３５）のいずれかに記載した受光素子と、周期的に明るさが変動する照射光を照射する発光部と、前記照射光の照射タイミングを制御する発光制御部と、を備える測距モジュール。
１...測距モジュール、２...発光部、４...発光制御部、１０...受光素子、１０Ａ...第１半導体層、１０Ｂ...第２半導体層、１０Ｃ...第３半導体層、２０...遮光膜、３０...オンチップレンズ、４０...反射防止層、１２０００...車両制御システム、１２００１...通信ネットワーク、１２０１０駆動系制御ユニット...、１２０２０...ボディ系制御ユニット、１２０３０...車外情報検出ユニット、１２０３１（１２１０１～１２１０５）...撮像部、１２０４０...車内情報検出ユニット、１２０４１...運転者状態検出部、１２０５０...統合制御ユニット、１２０５１...マイクロコンピュータ、１２０５２...音声画像出力部、１２０５３...車載ネットワークＩ／Ｆ、１２０６１...オーディオスピーカ、１２０６２...表示部、１２０６３...インストルメントパネル、１２１００...車両、１２１１１～１２１１４...撮像範囲、ＰＤ...フォトダイオード、ＦＤ...フローティングディフュージョン、ＴＧ...転送ゲート、ＯＦＧ...オーバーフローゲート、ＲＳＴ...リセットトランジスタ、ＡＭＰ...増幅トランジスタ、ＳＥＬ...選択トランジスタ、ＯＰＣ...光学中心、ＶＤＤ...電源配線、ＶＳＬ...垂直信号線、ＯＢＪ...物体、ＭＣ...メモリ、ＰＸ...画素、ＰＸＧ...画素群、ＧＮＤ...グランド、ＳＦ...散乱構造物、ＥＣ...電荷、ＶＧ...転送電極、ＰＧ...フォトゲート、ＭＩＭ...キャパシタ、ＵＥ...上部電極、ＤＥ...下部電極、ＰＭ...高誘電率膜、ＵＴ...上部端子、ＤＴ...下部端子、ＣＲ...集光領域
Claims (12)
- 入射した光を光電変換するフォトダイオードに蓄積された信号電荷を複数のフローティングディフュージョンに振り分けて転送する複数の転送ゲートと、前記フローティングディフュージョンから溢れた電荷を排出する複数のオーバーフローゲートと、を有する第１半導体層と、
前記フローティングディフュージョンに転送された信号電荷を電気信号として読み出して増幅する複数の増幅トランジスタと、前記フローティングディフュージョンに蓄積されている電荷の排出をオン又はオフする複数のリセットトランジスタと、前記増幅トランジスタからの電圧信号の出力をオン又はオフする複数の選択トランジスタと、を有する第２半導体層と、を備え、
前記第１半導体層と前記第２半導体層とは、前記光の入射方向に沿って積層され、
前記複数の転送ゲートのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置され、
前記複数のオーバーフローゲートのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置され、
前記複数の増幅トランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置され、
前記複数のリセットトランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置され、
前記複数の選択トランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置されている受光素子。 - 前記第２半導体層は、前記信号電荷を保存する複数のメモリをさらに有し、
前記複数のメモリのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て前記光学中心を基準として点対称に配置されている請求項１に記載した受光素子。 - 前記第２半導体層よりも前記第１半導体層から離れた位置で第１半導体層及び第２半導体層と前記光の入射方向に沿って積層された第３半導体層をさらに備え、
前記第３半導体層は、前記フローティングディフュージョンに転送された信号電荷を電気信号として読み出して増幅する複数の増幅トランジスタと、前記フローティングディフュージョンに蓄積されている電荷の排出をオン又はオフする複数のリセットトランジスタと、を有し、
前記第３半導体層が有する前記複数の増幅トランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置され、
前記第３半導体層が有する前記複数のリセットトランジスタのうち少なくとも二つは、前記光の入射方向から見て光学中心を基準として点対称に配置されている請求項２に記載した受光素子。 - 一つの画素が備える構成は、最小ユニットである一つの画素に対して、左右対称及び上下対称のうち少なくとも一方で配置されている請求項１に記載した受光素子。
- 前記転送ゲートと前記フォトダイオードとを接続する転送電極をさらに備える請求項１に記載した受光素子。
- 複数の前記転送ゲートは、一つの前記フォトダイオードに接続されている請求項１に記載した受光素子。
- 前記フォトダイオードに接続された複数のフォトゲートをさらに備え、
複数の前記フォトゲートは、一つの前記フォトダイオードに接続されている請求項１に記載した受光素子。 - 前記フォトダイオードに接続された複数のフォトゲートをさらに備え、
複数の前記フォトゲートは、前記光の入射方向から見て、一つの前記転送ゲートを基準として、左右対称及び上下対称で配置されている請求項１に記載した受光素子。 - 前記複数の転送ゲートのうち少なくとも二つは、前記蓄積された信号電荷を一つの前記フローティングディフュージョンに転送する請求項１に記載した受光素子。
- 前記複数の転送ゲートのうち一つは、前記蓄積された信号電荷を一つの前記フローティングディフュージョンに転送する請求項１に記載した受光素子。
- 前記フォトダイオードの前記光が入射する側に配置したオンチップレンズを備える請求項１に記載の受光素子。
- 請求項１に記載した受光素子と、周期的に明るさが変動する照射光を照射する発光部と、前記照射光の照射タイミングを制御する発光制御部と、を備える測距モジュール。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019209174 | 2019-11-19 | ||
| JP2019209174 | 2019-11-19 | ||
| PCT/JP2020/043269 WO2021100826A1 (ja) | 2019-11-19 | 2020-11-19 | 受光素子、測距モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2021100826A1 JPWO2021100826A1 (ja) | 2021-05-27 |
| JP7656541B2 true JP7656541B2 (ja) | 2025-04-03 |
Family
ID=75981643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021558455A Active JP7656541B2 (ja) | 2019-11-19 | 2020-11-19 | 受光素子、測距モジュール |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220397651A1 (ja) |
| EP (1) | EP4063784A4 (ja) |
| JP (1) | JP7656541B2 (ja) |
| KR (1) | KR20220099974A (ja) |
| CN (1) | CN114667607A (ja) |
| TW (1) | TW202127637A (ja) |
| WO (1) | WO2021100826A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI888385B (zh) * | 2019-06-26 | 2025-07-01 | 日商索尼半導體解決方案公司 | 攝像裝置 |
| US12206032B2 (en) | 2020-07-31 | 2025-01-21 | Apple Inc. | Wideband back-illuminated electromagnetic radiation detectors |
| US12125865B2 (en) | 2021-03-31 | 2024-10-22 | Apple Inc. | Electromagnetic radiation detectors integrated with immersion lenses |
| US12094986B1 (en) * | 2021-08-25 | 2024-09-17 | Apple Inc. | Quantum-efficiency enhanced optical detector pixel having one or more optical scattering structures |
| CN118202466A (zh) * | 2021-11-11 | 2024-06-14 | 索尼半导体解决方案公司 | 光检测装置和电子设备 |
| WO2024024469A1 (ja) * | 2022-07-25 | 2024-02-01 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光検出装置 |
| JP2024084964A (ja) * | 2022-12-14 | 2024-06-26 | タワー パートナーズ セミコンダクター株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JPWO2024203081A1 (ja) * | 2023-03-30 | 2024-10-03 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009025373A1 (ja) | 2007-08-22 | 2009-02-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | 固体撮像装置及び距離画像測定装置 |
| JP2012109808A (ja) | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Honda Motor Co Ltd | 受光素子及び制御方法 |
| JP2015521390A (ja) | 2012-06-04 | 2015-07-27 | ソニー株式会社 | 半導体装置及び検出システム |
| WO2017022220A1 (ja) | 2015-08-04 | 2017-02-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 固体撮像装置 |
| WO2017056347A1 (ja) | 2015-09-29 | 2017-04-06 | パナソニック・タワージャズセミコンダクター株式会社 | 固体撮像装置 |
| US20180366504A1 (en) | 2017-06-15 | 2018-12-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor measuring distance |
| US20200029047A1 (en) | 2018-07-19 | 2020-01-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-dimensional image sensor based on time of flight and electronic apparatus including the image sensor |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6299058B2 (ja) * | 2011-03-02 | 2018-03-28 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及び電子機器 |
| US10230914B2 (en) * | 2014-02-07 | 2019-03-12 | National University Corporation Shizuoka University | Charge modulation element and solid-state imaging device |
| US10498984B2 (en) * | 2016-03-31 | 2019-12-03 | Sony Corporation | Solid-state image pickup device, method of driving the same, and electronic apparatus |
| US11373386B2 (en) * | 2017-04-17 | 2022-06-28 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Pattern identification device and display apparatus |
| JP2019001494A (ja) | 2017-06-14 | 2019-01-10 | 凸版印刷株式会社 | 紙製カップ容器 |
| KR102697624B1 (ko) * | 2019-03-06 | 2024-08-26 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
-
2020
- 2020-11-12 TW TW109139509A patent/TW202127637A/zh unknown
- 2020-11-19 US US17/776,383 patent/US20220397651A1/en active Pending
- 2020-11-19 WO PCT/JP2020/043269 patent/WO2021100826A1/ja not_active Ceased
- 2020-11-19 JP JP2021558455A patent/JP7656541B2/ja active Active
- 2020-11-19 EP EP20889716.5A patent/EP4063784A4/en not_active Withdrawn
- 2020-11-19 CN CN202080078468.6A patent/CN114667607A/zh active Pending
- 2020-11-19 KR KR1020227016313A patent/KR20220099974A/ko active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009025373A1 (ja) | 2007-08-22 | 2009-02-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | 固体撮像装置及び距離画像測定装置 |
| JP2009047662A (ja) | 2007-08-22 | 2009-03-05 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体撮像装置及び距離画像測定装置 |
| US20100231891A1 (en) | 2007-08-22 | 2010-09-16 | Hamamatsu Photonics K. K. | Solid state imaging device and distance image measurement device |
| JP2012109808A (ja) | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Honda Motor Co Ltd | 受光素子及び制御方法 |
| JP2015521390A (ja) | 2012-06-04 | 2015-07-27 | ソニー株式会社 | 半導体装置及び検出システム |
| WO2017022220A1 (ja) | 2015-08-04 | 2017-02-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 固体撮像装置 |
| US20180156898A1 (en) | 2015-08-04 | 2018-06-07 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Solid-state imaging device |
| WO2017056347A1 (ja) | 2015-09-29 | 2017-04-06 | パナソニック・タワージャズセミコンダクター株式会社 | 固体撮像装置 |
| US20180366504A1 (en) | 2017-06-15 | 2018-12-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor measuring distance |
| JP2019004149A (ja) | 2017-06-15 | 2019-01-10 | 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 距離測定のためのイメージセンサ |
| US20200029047A1 (en) | 2018-07-19 | 2020-01-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-dimensional image sensor based on time of flight and electronic apparatus including the image sensor |
| JP2020013985A (ja) | 2018-07-19 | 2020-01-23 | 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | ＴｏＦ基盤の３Ｄイメージセンサ、及びそのイメージセンサを具備した電子装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202127637A (zh) | 2021-07-16 |
| CN114667607A (zh) | 2022-06-24 |
| JPWO2021100826A1 (ja) | 2021-05-27 |
| EP4063784A1 (en) | 2022-09-28 |
| KR20220099974A (ko) | 2022-07-14 |
| US20220397651A1 (en) | 2022-12-15 |
| WO2021100826A1 (ja) | 2021-05-27 |
| EP4063784A4 (en) | 2023-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7656541B2 (ja) | 受光素子、測距モジュール | |
| KR102844688B1 (ko) | 수광 장치 및 그 제어 방법, 및 전자기기 | |
| JP7445397B2 (ja) | 受光素子および電子機器 | |
| CN110291635A (zh) | 固态摄像装置、距离测量装置及其制造方法 | |
| KR102103128B1 (ko) | 애벌란시 포토 다이오드 센서 | |
| US20220223632A1 (en) | Light receiving device and distance measuring module | |
| WO2022113733A1 (ja) | 受光素子、測距システム、および、電子機器 | |
| WO2023058556A1 (ja) | 光検出装置及び電子機器 | |
| JP2026031724A (ja) | 受光素子 | |
| US20230352512A1 (en) | Imaging element, imaging device, electronic equipment | |
| US20220384493A1 (en) | Solid-state imaging apparatus and distance measurement system | |
| US20240178245A1 (en) | Photodetection device | |
| WO2023132052A1 (ja) | 光検出素子 | |
| CN112970118B (zh) | 光接收元件和电子设备 | |
| WO2024242014A1 (ja) | 光検出装置および電子機器 | |
| US20250040269A1 (en) | Photodetection device and distance measuring system | |
| US12474479B2 (en) | Light receiving element and distance measuring device | |
| US20240328854A1 (en) | Photodetection device and photodetector | |
| WO2025088776A1 (ja) | 受光素子、測距システム | |
| JP2023154356A (ja) | 光検出装置および測距装置ならびに撮像装置 | |
| WO2024004222A1 (ja) | 光検出装置およびその製造方法 | |
| US20230228875A1 (en) | Solid-state imaging element, sensing system, and control method of solid-state imaging element | |
| JP7835696B2 (ja) | 光検出装置および測距装置 | |
| WO2025009424A1 (ja) | 光検出装置及び測距システム | |
| JP2025135117A (ja) | 光検出装置および電子機器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231012 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20241001 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20241011 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250107 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250114 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250225 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250324 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7656541 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |