JP4660086B2

JP4660086B2 - 固体撮像素子

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Publication number: JP4660086B2
Application number: JP2003401689A
Authority: JP
Inventors: 稔浜田; 良仁東堤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2023-12-01
Also published as: JP2005166810A; TWI251344B; TW200525757A; CN1624929A; CN100389500C; US7548268B2; US20050128330A1

Description

本発明は、測距センサに使用するのに適する固体撮像素子に関する。

図７は、測距センサによる距離測定の原理を説明するための模式図である。測距センサは、照明装置２、固体撮像素子３及び処理回路４からなる。物体（被写体）１には照明装置２から照射赤外線パルス１０が照射され、物体１からは照射赤外線パルス１０に応じた反射光１２が固体撮像素子３に入射される。そして、固体撮像素子３は反射光１２に応じた情報電荷を蓄積し、その情報を処理回路４に送る。処理回路４は固体撮像素子３から送られた情報を基にして、照射赤外線パルス１０と反射光１２との位相差から物体１との距離を算出する。以下、測距センサによる距離測定の具体的な方法について説明する。

ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）固体撮像素子は情報電荷を一塊の信号パケットとして、外部クロックパルスに同期した速度で一方向に順序良く移動させることのできる電荷転送素子である。図８は、フレーム転送方式の固体撮像素子３の概略構成を示す平面図である。フレーム転送方式の固体撮像素子３は、撮像部３ｉ、蓄積部３ｓ、水平転送部３ｈ及び出力部３ｄを有する。撮像部３ｉは、垂直方向（図８の縦方向）に互いに平行に延伸された複数のシフトレジスタからなる垂直シフトレジスタを含み、各シフトレジスタの各ビットはそれぞれ２次元行列として配置されている。蓄積部３ｓも、垂直方向（図８の縦方向）に互いに平行に延伸された複数のシフトレジスタからなる垂直シフトレジスタを含んで構成される。蓄積部３ｓに含まれる垂直シフトレジスタは遮光され、各シフトレジスタの各ビットが情報電荷を蓄積する蓄積画素として機能する。水平転送部３ｈは、水平方向（図８の横方向）に延伸して配置される水平シフトレジスタを含んで構成され、水平シフトレジスタの各ビットに蓄積部３ｓの各シフトレジスタの出力が接続される。出力部３ｄは、水平転送部３ｈの水平シフトレジスタから転送されてくる情報電荷を一時的に蓄積する容量及びその容量に蓄積された情報電荷を排出するリセットトランジスタを含んで構成される。

図９（ａ）は、従来の撮像部３ｉの一部を示す模式的な平面図、図９（ｂ）はそのＡ−Ａ線に沿った側断面図である。図９（ｂ）においてＮ型半導体基板（Ｎーｓｕｂ）２０内にＰウェル（ＰＷ）２１が形成され、その上にＮウェル（ＮＷ）２２が形成される。すなわち、Ｎ型の半導体基板２０に、Ｐ型の不純物が添加されたＰウェル２１が形成される。このＰウェル２１の表面領域に、Ｎ型の不純物が高濃度に添加されたＮウェル２２が形成される。

また、垂直シフトレジスタのチャネル領域間を分離するために分離領域２５が設けられる。Ｎウェル２２に所定の間隔をもって互いに平行にＰ型の不純物をイオン注入することによってＰ型不純物領域からなる分離領域２５が形成される。Ｎウェル２２は隣接する分離領域２５によって電気的に区画され、分離領域２５に挟まれた領域が情報電荷の転送経路であるチャネル領域となる。分離領域２５は、隣接するチャネル領域の間にポテンシャル障壁を形成し、各チャネル領域を電気的に分離する。

半導体基板２０の表面上には絶縁膜２３が成膜される。この絶縁膜２３を介してチャネル領域の延伸方向に直交するように、ポリシリコン膜からなる複数の転送電極２４が互いに平行に配置される。また、転送電極２４の抵抗成分を低減するために、転送電極２４の所定本数毎に開口部を介して接続されるタングステンシリサイド膜からなる裏打ち配線２６がチャネル領域の延伸方向に平行に設けられる。隣接する５つの転送電極２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５の組が１つの画素に相当する。

図１０は、図７に示した測距センサにおいて照明装置２から物体１に照射赤外線パルス１０を照射したときの撮像期間Ｔｓの照射赤外線パルス１０、反射光１２の反射光強度、固体撮像素子３の転送クロック信号、固体撮像素子３の電荷蓄積の関係を示す図である。図１０において、横軸は時間を表す。

まず、撮像期間Ｔｓに先立って固体撮像素子の各画素に蓄積された情報電荷を電子シャッタその他の方法で除去する。

その後、図１０(ａ)に示すように測距センサの照明装置２から照射時間Ｔｐ及び非照射時間Ｔｐからなる所定の周波数で輝度変調された照射赤外線パルス１０を物体１に撮像期間Ｔｓだけ照射する。このとき物体１からは、図１０（ｂ）に示すように測距センサと物体１との距離に比例して位相差（位相遅れ）のある反射光１２が固体撮像素子３に入射される。測距センサと物体１との距離をr，光速度をｃとすると、光路距離は２ｒ，１周期は２Ｔｐであるから、この位相差は、２πｒ／ｃ／Ｔｐ［ｒａｄ］となる。ここで、図１０（ｃ）に示すように、転送クロック信号により固体撮像素子３において電荷蓄積期間（ＯＮ期間）と非電荷蓄積期間（ＯＦＦ期間）を照射赤外線パルス１０に同期させる。このとき、撮像時における撮像部３ｉのチャネル領域に沿った（図９（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った側断面）Ｎウェル２２内のポテンシャル分布の様子を示すと図１１のようになる。電荷蓄積期間には、図１１（ａ）のように１組の転送電極２４のうち３つの転送電極２４−２〜２４−４をＯＮ状態にしてその転送電極２４−２〜２４−４下のチャネル領域にポテンシャル井戸３０を形成し、残りの転送電極２４−１，２４−５をＯＦＦ状態にする。これによりＯＮ状態の転送電極２４−２〜２４−４下のポテンシャル井戸３０に反射光１２の反射光強度に応じた情報電荷を蓄積する。このとき、図１０（ｄ）のように電荷蓄積期間と反射光強度の大きい期間とが重なった期間でＯＮ電荷が蓄積される。非電荷蓄積期間には、図１１（ｂ）のように１組の転送電極２４のうち１つの転送電極２４−３をＯＮ状態にしてその転送電極２４−３下のチャネル領域にポテンシャル井戸３１を形成し、残りの転送電極２４−１，２４−２，２４−４，２４−５をＯＦＦ状態にする。これによりＯＮ状態の転送電極２４−３下のポテンシャル井戸３１にそれまでの情報電荷を保持する。しかし、非電荷蓄積期間においても、図１０（ｄ）のように非電荷蓄積期間と反射光強度の大きい期間とが重なった期間でＯＦＦ電荷が蓄積される。これは、図１１（ｂ）で明らかなように非電荷蓄積期間においても転送電極２４−３に反射光１２が入射されるため新たな情報電荷が発生するためである。１周期で発生するＯＮ電荷及びＯＦＦ電荷は極めて小さいため、電荷蓄積期間と非電荷蓄積期間とを撮像期間Ｔｓだけ繰り返すことにより、各画素には１周期毎にＯＮ電荷とＯＦＦ電荷とが情報電荷として累積して蓄積されていく。

撮像期間Ｔｓが経過すると、それまで各画素に蓄積した情報電荷を撮像部３ｉから蓄積部３ｓに転送する。転送時には、例えば、図１２の転送期間Ｔｔに示すように隣接する５つの転送電極２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５の組み合わせ毎に５相の転送クロック信号φ１〜φ５が印加され、転送電極２４−１，２４−２，２４−３，２４−４，２４−５の下にあるチャネル領域のポテンシャルが制御されて情報電荷が一方向に転送される。

上述のように照射赤外線パルス１０を撮像期間Ｔｓだけ物体１に照射し、固体撮像素子３を照射赤外線パルス１０に同期させて電荷蓄積期間を設けたときに、固体撮像素子３の画素で蓄積される情報電荷をＱｐとする。一方、物体１への照射赤外線を撮像期間Ｔｓだけ連続的に照射し、固体撮像素子３を全撮像期間Ｔｓにわたって電荷蓄積期間とするときに、固体撮像素子３の画素で蓄積される情報電荷をＱｓとする。単位時間あたりの情報電荷発生量は受光面積に比例するため、ＯＦＦ電荷はＯＮ電荷の１／３となる。したがって、情報電荷Ｑｓに対する情報電荷Ｑｐの比率は図１０（ｄ）より、以下のようになる。

Ｑｐ／Ｑｓ＝｛（Ｔｐ−２ｒ／ｃ）＋（２ｒ／ｃ）・（１／３）｝／２Ｔｐ（１）
この（１）式を書き換えると、測距センサと物体１との距離rは次式で与えられる。

ｒ＝３Ｔｐ・ｃ（１−２Ｑｐ／Ｑｓ）／４（２）
上述のごとく、式（２）により、測距センサと物体１との距離rが算出される。実際には、情報電荷Ｑｐ及びＱｓは直接測定できないため、照射赤外線をパルス照射したときの情報電荷Ｑｐ及び連続的に照射したときの情報電荷Ｑｓに対応して出力部から出力される画像信号の比率により距離ｒが算出される。
著者米本和也書名「ＣＣＤ／ＣＭＯＳイメージ・センサの基礎と応用」Ｐ６７−７０発行所ＣＱ出版株式会社発行年月日２００３年８月１０日

上述のごとく、式（２）により、測距センサと物体１との距離rが算出される。しかし、１周期あたりのＯＮ電荷は極めて小さい上に、非電荷蓄積期間においてもＯＦＦ電荷が少なからず発生するため、電荷蓄積期間と非電荷蓄積期間との間での固体撮像素子３における感度差が小さく、距離ｒを算出する際の誤差が大きくなってしまうという問題がある。ここで、連続照射時の情報電荷Ｑｓに対するパルス照射時の情報電荷Ｑｐの比により距離ｒが算出されるが、この比の距離ｒによる変化率（微分係数）は、−２／（３Ｔｐ・ｃ）である。

本発明に係る固体撮像素子は、所定の周波数で輝度変調された照射光を物体に所定時間照射しつつ、転送クロック信号を前記輝度変調された照射光に同期させて撮像することで前記照射光と前記物体からの反射光との位相差を検出することにより前記物体との距離を算出する測距センサに用いられる固体撮像素子であって、入射される光に応答して発生した情報電荷を蓄積する受光素子と、前記情報電荷をそのまま保持する電荷保持素子と、が半導体基板の表面上に隣接して配置され、前記転送クロック信号により、前記情報電荷を前記受光素子と前記電荷保持素子との間で双方向に転送可能であることを特徴とする。

本発明によれば、電荷蓄積期間と非電荷蓄積期間との間での固体撮像素子３における感度差を大きくすることができ、測距センサと物体１との距離ｒを算出する際の誤差を小さくすることができる。

以下、本発明の実施の形態（以下「実施形態」という。）について、図面に基づいて説明する。

［実施形態１］
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態であるフレーム転送型ＣＣＤ固体撮像素子の撮像部の一部を示す模式的な平面図、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ線に沿った側断面図である。また、図２は、撮像部のチャネル領域に沿った（図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った側断面）Ｎウェル２２内のポテンシャル分布の様子を示すものである。本実施形態においては、図９及び図１１に記載した従来のフレーム転送型固体撮像素子３と同一の構成については同一の符号を付している。

本実施形態では、非電荷蓄積期間におけるポテンシャル井戸３１を形成する転送電極２４−３の上は遮光膜２７で覆われている。したがって、図３（ａ）のように照明装置２から物体１に照射赤外線パルス１０を照射して、本実施形態の固体撮像素子を用いた物体１との距離ｒの測定は以下のようになる。

そして、撮像期間Ｔｓのうち電荷蓄積期間には、図２（ａ）のように１組の転送電極２４のうち３つの転送電極２４−２〜２４−４をＯＮ状態にしてその転送電極２４−２〜２４−４下のチャネル領域にポテンシャル井戸３０を形成し、残りの転送電極２４−１，２４−５をＯＦＦ状態にする。これによりＯＮ状態の転送電極２４−２〜２４−４下のポテンシャル井戸３０に発生した情報電荷を蓄積する。このとき、図３（ｄ）のように電荷蓄積期間と反射光強度の大きい期間とが重なった期間でＯＮ電荷が蓄積される。一方、撮像期間Ｔｓのうち非電荷蓄積期間には、図２（ｂ）のように１組の転送電極２４のうち１つの転送電極２４−３をＯＮ状態にしてその転送電極２４−３下のチャネル領域にポテンシャル井戸３１を形成し、残りの転送電極２４−１，２４−２，２４−４，２４−５をＯＦＦ状態にする。これによりＯＮ状態の転送電極２４−３下のポテンシャル井戸３１に情報電荷を保持する。このとき、非電荷蓄積期間では、転送電極２４−３は遮光膜２７で覆われているため反射光１２による情報電荷が発生しないため、図３（ｄ）のように新たな情報電荷は蓄積されない。このように電荷蓄積期間のみ反射光１２に応じて情報電荷を発生し蓄積する転送電極２４−２，２４−４及びその下のポテンシャル井戸を形成する部分が受光素子となり、非電荷蓄積期間にその受光素子で蓄積した情報電荷をそのまま保持する転送電極２４−３及びその下のポテンシャル井戸を形成する部分が電荷保持素子となる。

このとき１周期で発生するのはＯＮ電荷のみであり、電荷蓄積期間と非電荷蓄積期間とを繰り返すことにより、各画素には１周期毎にＯＮ電荷が情報電荷として累積して蓄積されていく。撮像期間Ｔｓが経過すると、従来と同様にそれまで各画素に蓄積した情報電荷を撮像部から蓄積部に転送する。

上述のように照射赤外線パルス１０を撮像期間Ｔｓだけ物体１に照射し、本実施形態の固体撮像素子を照射赤外線パルス１０に同期させて電荷蓄積期間を設けたときに、固体撮像素子の画素で蓄積される情報電荷をＱｐとする。一方、物体１への照射赤外線を撮像期間Ｔｓだけ連続的に照射し、固体撮像素子を全撮像期間Ｔｓにわたって電荷蓄積期間とするときに、固体撮像素子の画素で蓄積される情報電荷をＱｓとする。また、単位時間あたりの情報電荷発生量は受光面積に比例するため、ＯＮ電荷は従来技術である図１１の場合の２／３であり、ＯＦＦ電荷は発生しない。したがって、情報電荷Ｑｓに対する情報電荷Ｑｐの比率は図１０（ｄ）より、以下のようになる。

Ｑｐ／Ｑｓ＝｛（Ｔｐ−２ｒ／ｃ）・（２／３）｝／｛２Ｔｐ・（２／３）｝（３）
この（３）式を書き換えると、測距センサと物体１との距離rは次式で与えられる。

ｒ＝Ｔｐ・ｃ（１−２Ｑｐ／Ｑｓ）／２（４）
上述のごとく、式（４）により、測距センサと物体１との距離rが算出される。１周期毎にＯＮ電荷のみが情報電荷として蓄積され、ＯＦＦ電荷は発生しないため、電荷蓄積期間と非電荷蓄積期間との間での固体撮像素子における感度差が大きく、距離ｒを算出する際の誤差が小さい。つまり、連続照射時の情報電荷Ｑｓに対するパルス照射時の情報電荷Ｑｐの比により距離ｒが算出されるが、この比の距離ｒによる変化率（微分係数）は、−１／（Ｔｐ・ｃ）であり、距離ｒが変化した場合には、Ｑｐ／Ｑｓが従来技術である図１１の場合に比較して３／２倍変化するので、距離ｒを測定する際の感度（分解能）を大きくすることができる。

［実施形態２］
図４（ａ）は、本発明の第２の実施形態であるフレーム転送型ＣＣＤ固体撮像素子の撮像部の一部を示す模式的な平面図、図４（ｂ）はそのＡ−Ａ線に沿った側断面図である。また、図５は、撮像部のチャネル領域に沿った（図４（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った側断面）Ｎウェル２２内のポテンシャル分布の様子を示すものである。本実施形態においても、図９及び図１１に記載した従来のフレーム転送型固体撮像素子と同一の構成については同一の符号を付している。

本実施形態では、転送電極２４の上はレンズ２８で覆われている。このレンズ２８の作用により反射光１２が屈折し、反射光１２は転送電極２４−２，２４−４に集光し、転送電極２４−３には集光しないようになっている。したがって、図３（ａ）のように照明装置２から物体１に照射赤外線パルス１０を照射して、本実施形態の固体撮像素子を用いた物体１との距離ｒの測定は以下のようになる。

そして、撮像期間Ｔｓのうち電荷蓄積期間には、図５（ａ）のように１組の転送電極２４のうち３つの転送電極２４−２〜２４−４をＯＮ状態にしてその転送電極２４−２〜２４−４下のチャネル領域にポテンシャル井戸３０を形成し、残りの転送電極２４−１，２４−５をＯＦＦ状態にする。これによりＯＮ状態の転送電極２４−２〜２４−４下のポテンシャル井戸３０に発生した情報電荷を蓄積する。このとき、図３（ｄ）のように電荷蓄積期間と反射光強度の大きい期間とが重なった期間でＯＮ電荷が蓄積される。一方、撮像期間Ｔｓのうち非電荷蓄積期間には、図５（ｂ）のように１組の転送電極２４のうち１つの転送電極２４−３をＯＮ状態にしてその転送電極２４−３下のチャネル領域にポテンシャル井戸３１を形成し、残りの転送電極２４−１，２４−２，２４−４，２４−５をＯＦＦ状態にする。これによりＯＮ状態の転送電極２４−３下のポテンシャル井戸３１に情報電荷を保持する。このとき、非電荷蓄積期間では、転送電極２４−３はレンズの作用により隣接するレンズ２８の隙間を通過したわずかな反射光１２を受光するのみであるため、情報電荷が発生せず、図３（ｄ）のように新たな情報電荷の蓄積は無い。電荷蓄積期間のみ反射光１２に応じて情報電荷を発生し蓄積する転送電極２４−２，２４−４及びその下のポテンシャル井戸を形成する部分が受光素子となり、非電荷蓄積期間にその受光素子で蓄積した情報電荷をそのまま保持する転送電極２４−３及びその下のポテンシャル井戸を形成する部分が電荷保持素子となる。

上述のように照射赤外線パルス１０を撮像期間Ｔｓだけ物体１に照射し、本実施形態の固体撮像素子を照射赤外線パルス１０に同期させて電荷蓄積期間を設けたときに、固体撮像素子の画素で蓄積される情報電荷をＱｐとする。一方、物体１への照射赤外線を撮像期間Ｔｓだけ連続的に照射し、固体撮像素子を全撮像期間Ｔｓにわたって電荷蓄積期間とするときに、固体撮像素子の画素で蓄積される情報電荷をＱｓとする。また、単位時間あたりの情報電荷発生量は受光面積に比例するため、ＯＮ電荷は従来技術である図１１の場合の４／３であり、ＯＦＦ電荷は隣接するレンズ２８の隙間を通過した反射光１２がわずかなためほとんど発生しない。したがって、情報電荷Ｑｓに対する情報電荷Ｑｐの比率は図３（ｄ）より、以下のようになる。

Ｑｐ／Ｑｓ＝｛（Ｔｐ−２ｒ／ｃ）・（４／３）｝／｛２Ｔｐ・（４／３）｝（５）
この式を変形すると、測距センサと物体１との距離rは以下のようになる。

ｒ＝Ｔｐ・ｃ（１−２Ｑｐ／Ｑｓ）／２（６）
上述のごとく、式（６）により、測距センサと物体１との距離rが算出される。式（６）は式（４）と同じなので、第２の実施形態においても第１の実施形態と同様に電荷蓄積期間と非電荷蓄積期間との間での固体撮像素子３における感度差が大きく、距離ｒを算出する際の誤差を小さくできる。第２の実施形態においては、１周期で発生するＯＮ電荷は第１の実施形態に比較して大きいため、電荷蓄積期間と非電荷蓄積期間との繰り返し回数を減らしても同量の情報電荷を蓄積することができる。すなわち、撮像期間Ｔｓを短くすることができるため、測距センサによる距離ｒの測定時間を短くすることができると共に、その消費電力を低減することもできる。

［実施形態３］
本発明の第３の実施形態であるフレーム転送型ＣＣＤ固体撮像素子の撮像部は第１の実施形態と第２の実施形態の両者を兼ね備えたものである。図６は、撮像部のチャネル領域に沿ったＮウェル２２内のポテンシャル分布の様子を示すものである。本実施形態においても、図９及び図１１に記載した従来のフレーム転送型固体撮像素子と同一の構成については同一の符号を付している。

本実施形態では、転送電極２４−３上は遮光膜２７で覆われている。転送電極２４−３上の遮光膜２７のさらに上はレンズ２８で覆われている。このレンズ２８の作用により反射光１２が屈折し、反射光１２は転送電極２４−２，２４−４に集光し、転送電極２４−３には集光しないようになっている。そして、転送電極２４−３上では隣接するレンズ２８の隙間を通過したわずかな反射光１２も遮光膜２７で遮られる。したがって、第２の実施形態では非電荷蓄積期間にわずかなＯＦＦ電荷が発生するが、本実施形態ではＯＦＦ電荷を発生させることが無い。

第３の実施形態においても第１及び第２の実施形態と同様に電荷蓄積期間と非電荷蓄積期間との間での固体撮像素子における感度差が大きく、距離ｒを算出する際の誤差を小さくできる。また、第２の実施形態と同様に、１周期で発生するＯＮ電荷は第１の実施形態に比較して大きいため、電荷蓄積期間と非電荷蓄積期間との繰り返し回数を減らしても同量の情報電荷を蓄積することができる。すなわち、撮像期間Ｔｓを短くすることができるため、測距センサによる距離ｒの測定時間を短くすることができると共に、その消費電力を低減することもできる。

以上の各実施形態の固体撮像素子においては、受光素子と電荷保持素子とが一対となって行列配置されている。このため、各画素毎に物体１との距離ｒを算出することで物体１の表面の凹凸を三次元的に把握することができる。

また、本実施の形態においては、フレーム転送型ＣＣＤ固体撮像素子で説明したが、これに限らない。すなわち、入射される光に応答して発生した情報電荷を蓄積する受光素子と、その情報電荷をそのまま保持する電荷保持素子と、が半導体基板の表面上に隣接して配置されており、転送クロック信号により、その情報電荷を受光素子と電荷保持素子との間で双方向に転送可能でありさえすれば良い。

本発明の第１の実施形態であるフレーム転送型ＣＣＤ固体撮像素子の撮像部の一部を示す模式的な平面図及びその側断面図である。本発明の第１の実施形態のポテンシャル分布の様子を示す図である。本発明における撮像期間の照射赤外線パルス、反射光の反射光強度、固体撮像素子の転送クロック信号、固体撮像素子の電荷蓄積の関係を示す図である。本発明の第２の実施形態であるフレーム転送型ＣＣＤ固体撮像素子の撮像部の一部を示す模式的な平面図及びその側断面図である。本発明の第２の実施形態のポテンシャル分布の様子を示す図である。本発明の第３の実施形態のポテンシャル分布の様子を示す図である。測距センサによる距離測定の原理を説明するための模式図である。フレーム転送方式の固体撮像素子の概略構成を示す平面図である。従来の固体撮像素子の撮像部の一部を示す模式的な平面図及びその側断面図である。従来における撮像期間の照射赤外線パルス、反射光の反射光強度、固体撮像素子の転送クロック信号、固体撮像素子の電荷蓄積の関係を示す図である。従来の固体撮像素子のポテンシャル分布の様子を示す図である。固体撮像素子の撮像期間及び転送期間に転送電極に印加される転送クロック信号を示す図である。

符号の説明

１物体（被写体）、２照明装置、３固体撮像素子、４処理装置、１０赤外線パルス、１２反射光、２０Ｎ−ｓｕｂ、２１Ｐウェル（ＰＷ）、２２Ｎウェル（ＮＷ）、２３絶縁膜、２４転送電極、２５分離領域、２６裏打ち配線、２７遮光膜、２８レンズ、３０，３１ポテンシャル井戸

Claims

所定の周波数で輝度変調された照射光を物体に所定時間照射しつつ、転送クロック信号を前記輝度変調された照射光に同期させて撮像することで前記照射光と前記物体からの反射光との位相差を検出することにより前記物体との距離を算出する測距センサに用いられるフレーム転送型の固体撮像素子であって、
入射される光に応答して発生した情報電荷を蓄積する受光素子と、前記情報電荷をそのまま保持する電荷保持素子と、が半導体基板の表面上に垂直シフトレジスタのチャネル領域に沿って隣接して配置され、
前記転送クロック信号により、前記情報電荷を前記受光素子と前記電荷保持素子との間で双方向に転送可能であり、
前記電荷保持素子は受光素子上に遮光膜を形成した構造であると共に、前記電荷保持素子は受光素子上の遮光膜のさらに上にレンズを形成したものであって、前記電荷保持素子に入射される光が前記電荷保持素子に集光しない構造とするものであることを特徴とする固体撮像素子。
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記受光素子と前記電荷保持素子とが一対となって行列配置されていることを特徴とする固体撮像素子。