JP3546525B2 - イメージセンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、信号の時間・空間微積分を各画素でできるようにしたイメージセンサに関し、特にその感度向上を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のイメージセンサとしては、例えば、本件出願人が開示した図８に示すようなものがある（特願平６−２５８２８７号）。その構成を説明すると、各画素に、雑音に相当する背景光及び発光部（ライト等）からの発光が物体で反射した信号光を含む入射光を光電流に光電変換するための光電変換部としてＰＩＮフォトダイオードＰＤＡが設けられ、その出力側がスイッチＳＡ１，ＳＡ３を介して電荷を一時的に蓄積するための蓄積用静電容量ＣＡの正電極と負電極にそれぞれ接続されている。蓄積用静電容量ＣＡの正電極はスイッチＳＡ４を介して接地され、負電極はスイッチＳＡ２を介して接地されている。また蓄積用静電容量ＣＡの正電極はスイッチＳＡ５を介して信号電荷成分を加算蓄積するための保持用静電容量ＣＩの正電極に接続されている。保持用静電容量ＣＩの負電極は接地されている。ＴＡは出力部となるソースフォロワ型のＭＯＳトランジスタであり、保持用静電容量ＣＩの正電極が、そのゲートに接続され、蓄積用静電容量ＣＡの負電極がスイッチＳＡ６を介してそのソースに接続されている。ＭＯＳトランジスタＴＡの比較的大きなゲート容量を保持用静電容量ＣＩとして用いることが可能である。Ｒは負荷抵抗、ＳＲは保持用静電容量ＣＩのリセット用スイッチであり、ＭＯＳトランジスタＴＡのゲート電圧を初期値Ｖｂに設定するために用いられている。Ｖｄは電源である。ＭＯＳトランジスタＴＡのソース電位（＝出力電位）Ｖｏｕｔは、保持用静電容量ＣＩの正電極での電位Ｖｃ−ＴＡの閾値電圧Ｖｔと等しいために、ＭＯＳトランジスタＴＡは、単位利得バッファとして動作する。
【０００３】
上述のように構成された従来例の動作を図９を用いて説明する。まず期間（１）の間は発光部を消灯して背景光のみを受光する。このときスイッチＳＡ１，ＳＡ２をオフ、ＳＡ３，ＳＡ４をオンにして蓄積用静電容量ＣＡに背景光に対応した背景光電荷成分の逆相蓄積を行なう。次に期間（２）の間に発光部を点灯し、背景光と信号光の両方を受光する。このときスイッチＳＡ３，ＳＡ４をオフ、スイッチＳＡ１，ＳＡ２をオンし、蓄積用静電容量ＣＡに背景光及び信号光を含む入射光に対応した入射光電荷の正相蓄積を行なう。この結果、１周期当たり蓄積用静電容量ＣＡには、入射光電荷から背景光電荷成分を減じた信号電荷成分のみが蓄積される。この正、逆相の蓄積を繰り返すことによって雑音となる背景光電荷成分を除去しながら信号電荷成分のみを積分増幅することができ、大きな出力を得ることができる。信号を読み出すには、一定の周期でスイッチＳＡ５，ＳＡ６をオンし、蓄積用静電容量ＣＡから信号電荷成分を保持用静電容量ＣＩへ転送する。即ち、スイッチＳＡ５，ＳＡ６は、蓄積用静電容量ＣＡに蓄積された信号電荷成分を保持用静電容量ＣＩへ転送する転送手段を構成している。またこの場合、短い周期で正・逆相の蓄積をして背景光電荷成分を除去しているので背景光が正・逆相蓄積の１周期分の間で変化することはない。即ち正・逆相の蓄積周期が短いほど背景光の速い変化に強い。但し遠方の撮影に対しては背景光が速く変化することはなく、周期をそれほど短くしなくてもよい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のイメージセンサにあっては、フレーム周期の半分を雑音となる背景光に対応した背景光電荷成分の逆相蓄積に使うようになっていたため、信号電荷成分の蓄積に使える時間は高々フレーム周期の半分であって、フレーム周期の全期間を信号電荷成分の蓄積に使えるような場合よりも感度が低くなってしまう。また受光部のフォトダイオードＰＤＡには点線で示すような静電容量が寄生しており、正・逆相を切替える際に蓄積用静電容量ＣＡに蓄積されている信号電荷の一部がこの寄生容量などへ流れて信号のロスが発生する。従来のイメージセンサにあっては、正・逆相の切替えがひんぱんなためこの信号電荷のロスが大きく、切替え回数が少ない場合に比べて感度が低くなってしまう。このため従来のイメージセンサは、これらの点ではなお改善を要していた。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、感度を向上させることのできるイメージセンサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、点灯と消灯を切替可能である発光部を備え、且つ、各画素に、入射光を光電流に光電変換する光電変換部と、前記発光部を点灯して光を照射しているときに得られる、前記光が物体で反射した信号光及び背景光を含む入射光を前記光電変換部が変換した光電流と、前記発光部を消灯して光を照射していないときに得られる、背景光を前記光電変換部が変換した光電流との差分に対応した差分電荷を一時的に蓄積する蓄積用静電容量と、前記蓄積用静電容量に蓄積された差分電荷を加算蓄積する保持用静電容量と、前記蓄積用静電容量に蓄積された差分電荷を所定のタイミングで前記保持用静電容量に転送する転送手段と、を設けてなるイメージセンサにおいて、前記背景光を前記光電変換部が変換した光電流に対応した入射光電荷を所定の倍率に増幅して前記蓄積用静電容量に供給する増幅手段を備え、前記光を照射して背景光及び信号光を受光する時間と、前記光を照射せずに背景光を受光する時間とが異なるように設定したことを要旨とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、各画素に、入射光を光電流に光電変換する光電変換部と、光を照射しているときに得られる、背景光及び前記光が物体で反射した信号光による光電流に対応した入射光電荷を蓄積する正相蓄積用静電容量と、光を照射していないときに得られる、背景光による光電流に対応した入射光電荷を蓄積する逆相蓄積用静電容量と、前記正相蓄積用静電容量に蓄積された電荷と、前記逆相蓄積用静電容量に蓄積された電荷との差分を演算する差分演算手段と、前記差分演算手段にて演算された差分電荷を加算蓄積する保持用静電容量と、前記蓄積用静電容量に蓄積された差分電荷を所定のタイミングで前記保持用静電容量に転送する転送手段と、を設けてなるイメージセンサにおいて、前記光を照射して背景光及び信号光を受光する時間と、前記光を照射せずに背景光を受光する時間とが異なるように設定し、前記逆相蓄積用静電容量に蓄積された電荷を増幅する増幅手段を設け、該増幅手段により増幅された電荷を、前記差分演算手段に出力し、前記差分演算手段は、前記正相蓄積用静電容量に蓄積された電荷と、前記増幅手段にて増幅された電荷との差分を演算することを要旨とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、各画素に、入射光を光電流に光電変換する光電変換部と、光を照射しているときに得られる、背景光及び前記光が物体で反射した信号光による光電流に対応した入射光電荷を蓄積する正相蓄積用静電容量と、光を照射していないときに得られる、背景光による光電流に対応した入射光電荷を蓄積する逆相蓄積用静電容量と、前記正相蓄積用静電容量に蓄積された電荷と、前記逆相蓄積用静電容量に蓄積された電荷との差分を演算する差分演算手段と、前記差分演算手段にて演算された差分電荷を加算蓄積する保持用静電容量と、前記蓄積用静電容量に蓄積された差分電荷を所定のタイミングで前記保持用静電容量に転送する転送手段と、を設けてなるイメージセンサにおいて、前記光を照射して背景光及び信号光を受光する時間と、前記光を照射せずに背景光を受光する時間とが異なるように設定し、且つ、前記正相蓄積用静電容量の容量値と前記逆相蓄積用静電容量の容量値が、異なるように設定することを要旨とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、各画素に、入射光を光電流に光電変換する光電変換部と、光を照射しているときに得られる、背景光及び前記光が物体で反射した信号光による光電流に対応した入射光電荷を蓄積する正相蓄積用静電容量と、光を照射していないときに得られる、背景光による光電流に対応した入射光電荷を蓄積する逆相蓄積用静電容量と、前記正相蓄積用静電容量に蓄積された電荷と、前記逆相蓄積用静電容量に蓄積された電荷との差分を演算する差分演算手段と、前記差分演算手段にて演算された差分電荷を加算蓄積する保持用静電容量と、前記蓄積用静電容量に蓄積された差分電荷を所定のタイミングで前記保持用静電容量に転送する転送手段と、を設けてなるイメージセンサにおいて、前記逆相蓄積用静電容量に、所定時間だけ電荷を蓄積し、且つこの電荷を保持し、前記差分演算手段は、前記所定時間だけ前記正相蓄積用静電容量に電荷が蓄積される毎に、正相蓄積用静電容量に蓄積された電荷と、前記逆相蓄積用静電容量に保持された電荷との差分を演算して、この差分電荷を前記保持用静電容量に供給することを要旨とする。
【００１０】
【作用】
請求項１記載の発明において、例えば背景光に対応して逆相蓄積される背景光電荷成分を複数倍に増幅すれば、入射光電荷を蓄積用静電容量に正相蓄積する時間を複数倍に長くすることで正相中に蓄積される背景光電荷成分が丁度逆相中に蓄積される背景光電荷成分と相殺されて信号電荷成分のみが保持用静電容量に加算蓄積される。したがって入射光電荷を蓄積用静電容量に蓄積する時間を背景光を検出する時間よりも長くすることができて感度を向上させることが可能となる。また正・逆相を切替える回数が減って切替えの際の信号電荷のロスが少なくなって感度をさらに向上させることが可能となる。また例えば信号光の強度が十分に強く短い正相蓄積時間で大きな出力が得られる場合、上記と逆に背景光電荷成分の方を長い時間蓄積すれば背景光のノイズの影響が減少して精度のよい画像信号の検出が可能となる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、光を照射して信号光及び背景光を受光する時間を、逆相蓄積用静電容量に蓄積された電荷を増幅する増幅手段にて補正するので、信号光による入射光電荷の検出感度を向上させることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明では、光を照射して信号光及び背景光を受光する時間を、正相蓄積用静電容量と逆相蓄積用静電容量の静電容量が異なるよう設定することにより補正するので、信号光による入射光電荷の検出感度を向上させることができる。
【００１３】
請求項４記載の発明では、光を照射しない状態で得られる背景光に対応する入射光電荷を逆相蓄積用静電容量に蓄積して保持し、光を照射した状態で得られる信号光及び背景光に対応する入射光電荷を正相蓄積用静電容量に蓄積し、該正相蓄積用静電容量に電荷が蓄積する毎に、正相蓄積用静電容量に蓄積された電荷と逆相蓄積用静電容量に蓄積された電荷との差分を演算するので、正相蓄積用静電容量に電荷を蓄積する時間と、逆相蓄積用静電容量に電荷を蓄積する時間とを異なるように設定することができ、信号光による入射光電荷の検出感度を向上させることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１ないし図３は本発明の第１実施例を示す図である。なお、図１及び後述の第２実施例以下の各実施例を示す図において前記図８における素子等と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って示し、重複した説明を省略する。
【００１５】
まずイメージセンサの構成を説明すると、本実施例では、スイッチＳＡ３と蓄積用静電容量ＣＡの負電極との間に蓄積時間変更手段として、背景光に対応した背景光電流成分を所定の複数倍に増幅する電流増幅器１が接続されている。図２は、電流増幅器１の具体的な構成例を示しており、例えばＭＯＳトランジスタ１ａで（Ａ−１）個のＭＯＳトランジスタ１ｂ〜１ｎを駆動することにより電流Ｉを所定の複数倍ＡＩに増幅するカレントミラー回路が用いられる。
【００１６】
次に上述のように構成されたイメージセンサの動作を図３を用いて説明する。まず期間（１）の間に発光部を消灯して背景光のみを受光する。このとき背景光電流成分が電流増幅器１によって複数倍に増幅されているので蓄積用静電容量ＣＡに蓄積される逆相の背景光電荷成分はこの期間中の光電荷の複数倍になる。その倍率をＡとする。次いで期間（８）の間に発光部を点灯し、背景光と信号光の両方を受光して蓄積用静電容量ＣＡに背景光及び信号光を含む入射光に対応した入射光電荷の正相蓄積を行なう。この正相蓄積の期間（８）を逆相蓄積の期間（７）のＡ倍にすれば正相中に蓄積される背景光電荷成分が丁度逆相中に蓄積される背景光電荷成分と相殺される。その結果信号電荷成分のみが蓄積用静電容量ＣＡに蓄積される。このように正・逆相の蓄積を繰り返すことによって背景光電荷成分を除去し、信号電荷成分のみを蓄積用静電容量ＣＡに蓄積するという点では本実施例は従来例と同等な動作をする。そしてこのような信号電荷成分の蓄積動作において、本実施例は従来例よりも信号光を長時間蓄積できる。したがって感度が向上する。また正・逆相を切替える回数が減るので切替えの際の信号電荷のロスが少なくなり感度がさらに向上する。
【００１７】
図４には、本発明の第２実施例を示す。まず構成を説明する。本実施例では、フォトダイオードＰＤＡの出力側がスイッチＳＢ１，ＳＢ２を介して正相蓄積用静電容量ＣＢ１と逆相蓄積用静電容量ＣＢ２の各正電極にそれぞれ接続されている。両蓄積用静電容量ＣＢ１，ＣＢ２の負電極は接地されている。正相蓄積用静電容量ＣＢ１の正電極はスイッチＳＢ３を介してオペアンプ２の反転入力端子（−）に接続され、逆相蓄積用静電容量ＣＢ２の正電極はスイッチＳＢ４を介してオペアンプ２の非反転入力端子（＋）に接続されている。オペアンプ２の出力端子は、保持用静電容量ＣＢ３の負電極に接続され、この接続点がそのまま出力端子ＯＵＴとなる。保持用静電容量ＣＢ３の正電極はオペアンプ２の反転入力端子（−）に接続されている。スイッチＳＢ５，ＳＢ６，ＳＢ７はそれぞれ静電容量ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３のリセット用スイッチである。そしてさらに逆相蓄積用静電容量ＣＢ２の正電極とスイッチＳＢ４の間に、蓄積時間変更手段としてその逆相蓄積用静電容量ＣＢ２に蓄積された背景光電荷成分を所定の複数倍Ａに増幅するための電圧増幅器３が接続されている。
【００１８】
次に動作を説明する。まず発光部を消灯して背景光のみを受光する。このときスイッチＳＢ１をオフ、スイッチＳＢ２をオンにして逆相蓄積用静電容量ＣＢ２に背景光に対応した背景光電荷成分の逆相蓄積を行なう。次いで発光部を点灯し、背景光と信号光の両方を受光する。このときスイッチＳＢ２をオフ、スイッチＳＢ１をオンにして正相蓄積用静電容量ＣＢ１に背景光及び信号光を含む入射光に対応した入射光電荷の正相蓄積を行なう。その後スイッチＳＢ３，ＳＢ４をオンにするとオペアンプの作用により入射光電荷から背景光電荷成分を減じた信号電荷成分が保持用静電容量ＣＢ３に転送される。即ちこの構成のイメージセンサでは、スイッチＳＢ３，ＳＢ４及びオペアンプ２により正相蓄積用静電容量ＣＢ１に蓄積された入射光電荷から背景光電荷成分を減算して信号電荷成分を保持用静電容量ＣＢ３に転送する転送手段が構成されている。そしてこのような入射光電荷から背景光電荷成分の減算作用において、本実施例では逆相蓄積用静電容量ＣＢ２に蓄積された背景光電荷成分が電圧増幅器３でＡ倍に増幅されるため、入射光電荷を正相蓄積用静電容量ＣＢ１に正相蓄積する時間を逆相蓄積時間の複数倍Ａにすることにより、正相中に蓄積された背景光電荷成分が丁度逆相中に蓄積された背景光電荷成分と相殺される。その結果信号電荷成分のみが保持用静電容量ＣＢ３に加算蓄積される。したがって本実施例も前記図４に示したのと同様の動作、即ち信号電荷蓄積時間を長くし、正・逆相の切替え回数を減らすことができて感度を向上させることができる。
【００１９】
図５には、本発明の第３実施例を示す。本実施例では、上記第２実施例のイメージセンサとほぼ同様の構成のイメージセンサにおいて、逆相蓄積用静電容量ＣＢ４の静電容量値が正相蓄積用静電容量ＣＢ１の静電容量値の１／Ａ倍に小さく設定されている。この静電容量値が小さく設定された逆相蓄積用静電容量ＣＢ４により蓄積時間変更手段が構成されている。このような構成のため同じ蓄積時間では逆相蓄積用静電容量ＣＢ４には正相蓄積用静電容量ＣＢ１のＡ倍の電圧が充電される。したがって本実施例においても上記第２実施例と同様に、入射光電荷を正相蓄積用静電容量ＣＢ１に正相蓄積する時間を逆相蓄積時間の複数倍Ａに長くし、また正・逆相の切替え回数を減らすことができて感度を向上させることができる。
【００２０】
図６には、本発明の第４実施例を示す。本実施例は、前記第２実施例のイメージセンサと同じ構成のイメージセンサにおいて、蓄積時間変更手段として逆相蓄積用静電容量ＣＢ２のリセット用スイッチＳＢ６を制御するリセット制御回路４が設けられている。このリセット制御回路４により背景光を所定時間検出することにより得た背景光電荷成分をその所定時間の複数倍の時間だけ逆相蓄積用静電容量ＣＢ２に保持させることができるようになっている。図７にその動作タイミングチャートを示す。期間（９）の間発光部を消灯して背景光のみを受光し、背景光電荷成分を逆相蓄積用静電容量ＣＢ２に逆相蓄積する。次に期間（１０）の間発光部を点灯して背景光と信号光の両方を受光し、背景光及び信号光を含む入射光に対応した入射光電荷を正相蓄積用静電容量ＣＢ１に正相蓄積する。逆相蓄積時の背景光電荷成分と同じだけ正相蓄積分の背景光電荷成分が蓄積したらスイッチＳＢ３，ＳＢ４をオンにして信号電荷成分のみを保持用静電容量ＣＢ３に転送する。引き続き期間（１１）で発光部をそのまま点灯しておき、再び入射光電荷を正相蓄積用静電容量ＣＢ１に正相蓄積する。このとき従来と違ってリセット用スイッチＳＢ６を遮断状態のままに保ち逆相蓄積用静電容量ＣＢ２に蓄積されている背景光電荷成分をリセットしない。期間（１１）の終わりに再びスイッチＳＢ３，ＳＢ４をオンにし、逆相静電容量ＣＢ２に蓄積されている背景光電荷成分を使って減算を行ない、信号電荷成分のみを保持用静電容量ＣＢ３に転送蓄積する。これをＡ回繰り返す。このような動作により、信号電荷成分を含む入射光電荷を正相蓄積用静電容量ＣＢ１に正相蓄積する時間を背景光検出時間の複数倍にすることができて感度を向上させることができる。
【００２１】
この他に前記した特願平６−２５８２８７号に開示した全実施例に対して本発明を適用することができる。
【００２２】
また、ここまで述べてきたのと逆に背景光電荷成分の逆相蓄積時間を信号電荷成分の正相蓄積時間より長くすることも考えられる。例えば信号光の強度が十分に強く短い正相蓄積時間で十分大きな出力が得られる場合、背景光電荷成分を長い時間蓄積すれば背景光のノイズの影響が減少して精度のよい画像信号を得ることが可能となる。この場合には、例えば図１、図４、図５に示す増幅率Ａないしは倍率Ａを１より小さくするか又は図１、図４、図５、図６に示す場合と反対に正相蓄積側に増幅器又はタイミング制御回路を設ければよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、例えば入射光電荷を蓄積用静電容量に蓄積する時間を背景光を検出する時間よりも長くしたときは、感度を向上させることができる。また正・逆相を切替える回数が減って切替えの際の信号電荷のロスが少なくなって感度をさらに向上させることができる。一方、例えば信号光の強度が十分に強く短い正相蓄積時間で大きな出力が得られる場合、上記と逆に背景光を検出する時間の方を長くしたときは、背景光のノイズの影響が減少して精度のよい画像信号を得ることができる。
【００２４】
請求項２記載の発明によれば、光を照射して信号光及び背景光を受光する時間と、光を照射せずに背景光を受光する時間とが異なるよう設定し、逆相蓄積用静電容量に蓄積された電荷を増幅手段にて増幅するので、信号光による入射光電荷の検出感度を向上させることができる。
【００２５】
請求項３記載の発明によれば、光を照射して信号光及び背景光を受光する時間と、光を照射せずに背景光を受光する時間とが異なるように設定し、且つ、正相蓄積用静電容量と逆相蓄積用静電容量の静電容量が異なるよう設定するので、信号光による入射光電荷の検出感度を向上させることができる。
【００２６】
請求項４記載の発明によれば、光を照射しない状態で得られる背景光に対応する入射光電荷を逆相蓄積用静電容量に蓄積して保持し、光を照射した状態で得られる信号光及び背景光に対応する入射光電荷を正相蓄積用静電容量に蓄積し、該正相蓄積用静電容量に電荷が蓄積する毎に、正相蓄積用静電容量に蓄積された電荷と逆相蓄積用静電容量に蓄積された電荷との差分を演算する。従って、正相蓄積用静電容量に電荷を蓄積する時間と、逆相蓄積用静電容量に電荷を蓄積する時間とを異なるように設定することができ、信号光による入射光電荷の検出感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るイメージセンサの第１実施例を示す回路図である。
【図２】上記図１における電流増幅器の内部構成を示す回路図である。
【図３】上記第１実施例の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す回路図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す回路図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す回路図である。
【図７】上記第４実施例の動作を説明するための図である。
【図８】従来のイメージセンサを示す回路図である。
【図９】上記従来例の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 電流増幅器（蓄積時間変更手段）
２ オペアンプ
３ 電圧増幅器（蓄積時間変更手段）
４ リセット制御回路（蓄積手段変更手段）
ＣＡ 蓄積用静電容量
ＣＢ１ 正相蓄積用静電容量
ＣＢ２ 逆相蓄積用静電容量
ＣＢ３，ＣＩ 保持用静電容量
ＣＢ４ 静電容量値の小さい逆相蓄積用静電容量（蓄積時間変更手段）
ＰＤＡ フォトダイオード（光電変換部）
ＳＡ５，ＳＡ６ 転送手段となるスイッチ
ＳＢ３，ＳＢ４ オペアンプとともに転送手段となるスイッチ

Claims (4)

1. 点灯と消灯を切替可能である発光部を備え、且つ、
   各画素に、入射光を光電流に光電変換する光電変換部と、
   前記発光部を点灯して光を照射しているときに得られる、前記光が物体で反射した信号光及び背景光を含む入射光を前記光電変換部が変換した光電流と、前記発光部を消灯して光を照射していないときに得られる、背景光を前記光電変換部が変換した光電流との差分に対応した差分電荷を一時的に蓄積する蓄積用静電容量と、
   前記蓄積用静電容量に蓄積された差分電荷を加算蓄積する保持用静電容量と、
   前記蓄積用静電容量に蓄積された差分電荷を所定のタイミングで前記保持用静電容量に転送する転送手段と、を設けてなるイメージセンサにおいて、
   前記背景光を前記光電変換部が変換した光電流に対応した入射光電荷を所定の倍率に増幅して前記蓄積用静電容量に供給する増幅手段を備え、
   前記光を照射して背景光及び信号光を受光する時間と、前記光を照射せずに背景光を受光する時間とが異なるように設定したことを特徴とするイメージセンサ。
2. 各画素に、入射光を光電流に光電変換する光電変換部と、
   光を照射しているときに得られる、背景光及び前記光が物体で反射した信号光による光電流に対応した入射光電荷を蓄積する正相蓄積用静電容量と、
   光を照射していないときに得られる、背景光による光電流に対応した入射光電荷を蓄積する逆相蓄積用静電容量と、
   前記正相蓄積用静電容量に蓄積された電荷と、前記逆相蓄積用静電容量に蓄積された電荷との差分を演算する差分演算手段と、
   前記差分演算手段にて演算された差分電荷を加算蓄積する保持用静電容量と、
   前記蓄積用静電容量に蓄積された差分電荷を所定のタイミングで前記保持用静電容量に転送する転送手段と、
   を設けてなるイメージセンサにおいて、
   前記光を照射して背景光及び信号光を受光する時間と、前記光を照射せずに背景光を受光する時間とが異なるように設定し、
   前記逆相蓄積用静電容量に蓄積された電荷を増幅する増幅手段を設け、該増幅手段により増幅された電荷を、前記差分演算手段に出力し、
   前記差分演算手段は、前記正相蓄積用静電容量に蓄積された電荷と、前記増幅手段にて増幅された電荷との差分を演算することを特徴とするイメージセンサ。
3. 各画素に、入射光を光電流に光電変換する光電変換部と、
   光を照射しているときに得られる、背景光及び前記光が物体で反射した信号光による光電流に対応した入射光電荷を蓄積する正相蓄積用静電容量と、
   光を照射していないときに得られる、背景光による光電流に対応した入射光電荷を蓄積する逆相蓄積用静電容量と、
   前記正相蓄積用静電容量に蓄積された電荷と、前記逆相蓄積用静電容量に蓄積された電荷との差分を演算する差分演算手段と、
   前記差分演算手段にて演算された差分電荷を加算蓄積する保持用静電容量と、
   前記蓄積用静電容量に蓄積された差分電荷を所定のタイミングで前記保持用静電容量に転送する転送手段と、
   を設けてなるイメージセンサにおいて、
   前記光を照射して背景光及び信号光を受光する時間と、前記光を照射せずに背景光を受光する時間とが異なるように設定し、且つ、前記正相蓄積用静電容量の容量値と前記逆相蓄積用静電容量の容量値が、異なるように設定することを特徴とするイメージセンサ。
4. 各画素に、入射光を光電流に光電変換する光電変換部と、
   光を照射しているときに得られる、背景光及び前記光が物体で反射した信号光による光電流に対応した入射光電荷を蓄積する正相蓄積用静電容量と、
   光を照射していないときに得られる、背景光による光電流に対応した入射光電荷を蓄積する逆相蓄積用静電容量と、
   前記正相蓄積用静電容量に蓄積された電荷と、前記逆相蓄積用静電容量に蓄積された電荷との差分を演算する差分演算手段と、
   前記差分演算手段にて演算された差分電荷を加算蓄積する保持用静電容量と、
   前記蓄積用静電容量に蓄積された差分電荷を所定のタイミングで前記保持用静電容量に転送する転送手段と、
   を設けてなるイメージセンサにおいて、
   前記逆相蓄積用静電容量に、所定時間だけ電荷を蓄積し、且つこの電荷を保持し、
   前記差分演算手段は、前記所定時間だけ前記正相蓄積用静電容量に電荷が蓄積される毎に、正相蓄積用静電容量に蓄積された電荷と、前記逆相蓄積用静電容量に保持された電荷との差分を演算して、この差分電荷を前記保持用静電容量に供給することを特徴とするイメージセンサ。

Images